我国中长期发电供应能力研究.pdf

［收稿日期］ ２０１１ － ０３ － ２９ ［基金项目］ 中国工程院重点咨询项目支持 ［作者简介］ 白建华（１９６３），男，河北石家庄市人，博士，高级工程师，长期从事能源战略与规划、电力发展规划、新能源发展规划、能源与电 力环保、能源与电力技术经济等研究；Ｅ －ｍａｉｌ ｂａｉｊｉａｎｈｕａ＠ ｓｇｅｒｉ． ｓｇｃｃ． ｃｏｍ． ｃｎ 我国中长期发电供应能力研究 白建华， 辛颂旭 （国家电网能源研究院，北京 １０００５２） ［摘要］ 结合我国能源资源储量、禀赋特点和能源发展相关政策，对我国中长期发电供应能力进行了全面的 分析，包括燃煤发电、水电、核能发电、风力发电、太阳能发电、生物质能发电和天然气发电的供应能力。 在此 基础上，以社会总体成本最小为原则，对我国中长期电源结构调整进行了研究，同时研判了我国中长期电源 发展布局。 ［关键词］ 发电供应能力；中长期；电源结构；电源布局 ［中图分类号］ ＴＫ０１ ＋９ ［文献标识码］ Ａ ［文章编号］ １００９ － １７４２（２０１１）０６ － ００６５ － １０ 1 前言 “十一五”期间，我国电源发展十分迅速。 火电 装机以年均 ６ ３００ 万 ｋＷ 的装机容量增长，风电装 机以年均近 １００ ％的速度增长 ［１，２］ 。 “十二五”是我 国电源发展的关键时期，立足我国资源储量和电源 自身发展需求，结合国家大力发展清洁能源和促进 节能减排政策，研究我国中长期发电供应能力十分 迫切和必要。 2 燃煤发电可供应能力分析 2． 1 煤炭开发潜力 我国煤炭资源非常丰富，２ ０００ ｍ 以浅的预测 煤炭资源量为 ５． ６ 万亿 ｔ。 截至 ２００７ 年年底，全国 查明煤炭资源量 １． ２ 万亿 ｔ ［３］ 。 未来我国煤炭开发 规模主要受煤炭资源、开采条件、自然灾害、生态环 境、水资源和开发经济性等多方面因素制约东部地 区主要受煤炭资源和地质灾害的影响；中部地区环 境承载力弱，水资源短缺，开发规模也受到很大限 制；西南地区开采条件和自然灾害是重要约束因素； 新疆煤炭资源丰富，将是未来全国煤炭供应的重要 支撑点之一，未来煤炭开发主要受生态环境制约。 综合考虑各种开发约束，预计未来我国煤炭可 持续供应能力可达到 ３７ 亿 ｔ 左右，如表 １ 所示。 同 时，随着煤炭清洁化利用水平的提高，我国煤电转化 比例将进一步提高。 煤电转换比例按 ７０ ％考虑时， 全国电煤可持续供应能力可达 ２６ 亿 ｔ 左右。 表1 未来我国煤炭可持续供应能力 ［3］ Table 1 Sustainable supply capacity of coal in the future in China 亿 ｔ 地区 煤炭供应能力电煤供应能力 ２００７ 年２０３０ 年２０５０ 年２０３０ 年２０５０ 年 西部地区１０． １９２４２５． ３５１６． ８１７． ７ 中部地区１０． １８９． ８７９． ３９６． ９６． ６ 东部地区４． ８９３． ３３２． ５６２． ３１． ８ 全国合计２５． ２６３７． ２３７． ３２６． ０２６． １ 2． 2 燃煤发电的环境约束 长期以来，我国煤电大量布局在东中部地区。 这些地区环境污染物排放超标、环境问题严重。 而 我国西部、北部能源资源富集地区火电装机规模相 对较小。 就环境承载力而言，我国硫沉降最大允许 56 ２０１１ 年第１３ 卷第 ６ 期 量总体呈东低西高的趋势；就环境经济损失而言，环 境污染给中东部地区带来的经济损失远大于西部、 北部地区。 ２００７ 年，东部地区单位土地面积的二氧 化硫排放量是西部地区的 ５． ２ 倍。 东中部地区的单 位二氧化硫排放造成的经济损失是西部和北部地区 的 ４． ５ 倍 ［４］ 。 从二氧化硫排放控制的角度考虑，以 ９５ ％保证 率下的最大允许硫沉降量作为控制目标，将各省的 实际硫沉降量与控制目标进行比较，得到各省还能 够承受硫沉降的环境空间。 总体来讲，西部和北部 地区的多数省（自治区）还有较大的硫沉降空间，中 东部地区大部分已经没有硫沉降空间，如图 １ 所示。 图 1 我国煤电建设大气环境空间分布示意图 Fig． 1 Atmospheric environmental space distribution for coal- fired plants construction 2． 3 燃煤发电的水资源约束 发电用水是建设燃煤电厂必须考虑的因素。 随 着建设空冷机组以及利用城市中水、矿坑排水、水权 转换、黄河引水工程、水库工程等供水措施，可以解 决西部和北部大型煤炭基地的燃煤电厂发电用水。 根据相关发展规划，预计到 ２０２０ 年各煤电基地的规 划装机容量约为 ４ 亿 ｋＷ ［５］ ，煤电基地建设所需要 的发电用水量仅占当地总供水量的 ４． ３ ％，见图 ２。 可见，我国西部和北部煤炭产区具备建设大型煤电 基地的水资源支撑能力。 2． 4 大型煤电基地开发潜力分析 从煤炭资源和煤电建设环境空间分布看，考虑 水资源可持续供应能力，未来我国煤电建设应向西 部和北部煤炭产区倾斜。 从能源、环境、经济的协调 发展考虑，加快西部和北部煤电基地建设，优化煤电 布局，具有降低全国电力供应成本、提高能源开发利 用效率、优化利用全国的环境资源、促进风电等清洁 图2 各地区发电用水供应情况（单位％） Fig． 2 Water supply conditions among various regions（unit％） 能源的大规模开发和高效利用、提高我国土地资源 的整体利用效率、促进我国区域经济协调发展、保障 中东部地区的能源供应安全等综合效益 ［６］ 。 未来 我国应加快西部和北部煤电基地的建设，构建“输 煤输电并举”的能源综合运输体系。 根据资源及建设条件，我国的山西（晋东南、晋 中、晋北）、陕北、宁东、准格尔、鄂尔多斯、锡林郭 勒、呼伦贝尔、霍林河、宝清、哈密、准东、伊犁、彬长、 淮南等地区具备建设大型煤电基地的条件。 ２０２０ 年，综合考虑条件约束下的煤炭开发潜 力、发电环境资源和水资源，上述煤电基地可开发总 规模接近 ６ 亿 ｋＷ ［７］ ，其中晋东南、晋中、晋北三个 煤电基地可开发电源装机规模约 １ 亿 ｋＷ；陕北煤 电 基 地 约 ４ ３８０ 万 ｋＷ； 宁 东 煤 电 基 地 约 ４ ８８０ 万 ｋＷ；准格尔煤电基地约 ６ ０００ 万 ｋＷ；鄂尔 多斯煤电基地约 ６ ０００ 万 ｋＷ；锡林郭勒盟煤电基地 约５ ０００ 万 ｋＷ；呼伦贝尔煤电基地约 ３ ７００ 万 ｋＷ； 霍林河煤电基地约 １ ４２０ 万 ｋＷ；宝清煤电基地约 １ ２００ 万 ｋＷ；哈密煤电基地超过 ２ ０００ 万 ｋＷ；准东 煤 电 基 地 约 ３ １６８ 万 ｋＷ； 伊 犁 煤 电 基 地 约 ８ ７００ 万 ｋＷ；彬长煤电基地约 １ ３００ 万 ｋＷ；淮南煤 电基地约 ２ ５００ 万 ｋＷ。 3 水电可供应能力分析 3． 1 水能资源及分布 我国水力资源非常丰富。 根据 ２００５ 年发布的 我国水力资源复查成果 ［８］ 我国大陆水力资源理论 蕴藏量在 １ 万 ｋＷ 及以上的河流共３ ８８６ 条，水力资 源技术可开发装机容量 ５． ４２ 亿 ｋＷ， 年发电量 ２． ４７ 万亿 ｋＷ ｈ，居世界首位。 我国水力资源地区分布不均衡，西部丰富，中、 东部相对较少。 其中，西南地区（四川、重庆、云南、 贵州、西藏）是我国水力资源最为丰富的地区，技术 66 中国工程科学 可开发量占全国的 ６６． ７ ％。 根据我国水力资源的分布特点，我国规划建设 长江上游、金沙江、大渡河、雅砻江、乌江、南盘江红 水河、澜沧江、黄河上游、黄河北干流、东北、湘西、闽 浙赣、怒江 １３ 个大型水电基地，如图 ３ 所示。 图3 我国十三大水电基地分布示意图（单位MW） Fig． 3 China’s 13 hydropower bases distribution （unit MW） 3． 2 水电开发潜力 截至 ２００９ 年年底，我国水电开发利用率仅为 ３４ ％，其中，西南地区（四川、重庆、贵州、云南、西 藏）的水电开发利用率仅为 １８． ３ ％；西藏水电开发 率仅为 ０． ００３ ％，是我国水电开发率最低的地区。 与国外发达国家相比（水力资源平均开发程度在 ６０ ％以上），我国水力资源开发程度较低，未来开发 潜力较大。 从十三大水电基地的开发情况看，长江上游、乌 江、南盘江红水河、黄河上游及中游北干流、湘西、闽 浙赣和东北水电基地 ８ 个水电基地开发程度较高； 金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江和怒江 ５ 个水电基 地开发程度较低，开发潜力较大，这些水电基地均分 布在西南地区。 3． 3 大型水电基地开发规划 ２０１１２０２０ 年， 西 南 水 电 开 发 规 模 可 超 过 １ 亿 ｋＷ ［９］ ， ２０２０年 水 电 外 送 规 模 可 达 到 ７ ８００ 万 ｋＷ，其中，四川、西藏水电主要送华中、华 东地区，云南水电主要送广东、广西地区。 到 ２０３０ 年，全国除西藏外，其他地区水电基本开发完毕。 ３． ３． １ 西南水电 金沙江下游的向家坝 （６４０ 万 ｋＷ）、溪洛渡 （１ ３８６ 万 ｋＷ）、白 鹤 滩 （１ ４４０ 万 ｋＷ）、 乌 东 德 （８７０ 万 ｋＷ）等大型水电站地处川滇交界，距离本 省负荷中心较远，是最有条件实现外送的电源。 华 东、华中地区市场潜力大，消纳水电能力较强。 从一 次能源平衡、输电距离和资源使用效率等因素综合 分析，金沙江下游电站主送华中、华东地区。 ２０１５ 年、２０２０ 年金沙江下游送华东电网容量分别为 １ ３６０ 万 ｋＷ、２ ２６０ 万 ｋＷ，２０２０ 年送华中东四省地区 １ ８４０ 万 ｋＷ。 四川省内雅砻江、大渡河、岷江等的水电开发， 在满足四川本省负荷发展需求的基础上，富余部分 可送往重庆、华东和华中地区。 ２０１５ 年、２０２０ 年四 川电网送电华中东四省 ４００ 万 ｋＷ、４００ 万 ｋＷ；送华 东电网 ４００ 万 ｋＷ、６００ 万 ｋＷ。 ２０１５ 年雅砻江下游 锦屏一、二级水电站及官地水电站水电打捆，以直流 方式送电华东容量 ７２０ 万 ｋＷ，２０１５ 年四川凉山州 地区水电汇集 ４００ 万 ｋＷ，以直流方式送电华中东 四省。 ３． ３． ２ 西藏水电 西 藏 水 电２０３０年 规 划 送 出 规 模 达 ２ ５２０ 万 ｋＷ，其中，川渝电网 ７２０ 万 ｋＷ、华东电网 １ ８００ 万 ｋＷ。 4 核能发电供应能力分析 ４． １ 铀资源及分布 ４． １． １ 世界铀资源状况 国际 原 子 能 机 构 与 经 济 合 作 与 发 展 组 织 （ＯＥＣＤ）发表联合调查报告，指出按照目前的开采 速度，全球的铀矿还可供人类开采 ８５ 年。 如果使用 快速反应堆技术，则这些铀矿可以使用 ２ ５００ 年。 世界上探明的铀资源量主要分布于澳大利亚、巴西、 加拿大、哈萨克斯坦、尼日尔、南非、美国、纳米比亚、 乌兹别克斯坦 ９ 个国家，占全球已探明铀资源总量 的 ７０． ８ ％。 这其中又主要集中于澳大利亚、加拿 大、哈萨克斯坦 ３ 个国家。 据世界核协会统计的数 据，２００４ 年世界天然铀产量的 ８０ ％以上都集中在 国外的八大公司手中。 ４． １． ２ 我国铀资源基本情况 我国至今已探明大小铀矿 ２００ 多个，矿石以中 低品位为主，０． ０５ ％ ～ ０． ３ ％品位的矿石量占总资 源量的绝大部分，矿床规模以中小型为主（占总储 量的 ６０ ％以上），探明的铀矿体埋深多在 ５００ ｍ 以 内。 ２００３ 年 ＯＥＣＤ 公布的数据 ［１０］ 中国的铀资源 量（成本低于 １３０ 美元／ ｋｇ 铀）为 ７． ７ 万 ｔ 铀，其中， 成本低于 ４０ 美元／ ｋｇ 铀的储量约占 ６０ ％，主要分 布在江西、新疆、广东、辽宁等省，如图 ４ 所示。 76 ２０１１ 年第１３ 卷第 ６ 期 图4 我国铀矿资源分布图 Fig． 4 Uranium resource distribution in China 4． 2 核电发展资源保障与厂址可得性情况评估 ４． ２． １ 核燃料供应能力 近年来，通过加大国内勘探力度，我国每年新增储 量远大于近中期核电对天然铀的消费量。 我国尚有近 ５０ ％的铀矿地质勘查可查面积，潜在总量较大，前景广 阔。 我国与主要产铀大国和主要铀业公司建立了长期 友好的合作关系，在铀资源的海外勘查方面也开展了 大量的前期工作。 综合来看，通过加强铀资源勘探开 发、加强国际合作、积极利用海外资源，天然铀供应不 会成为我国核电大规模发展的制约因素。 ４． ２． ２ 厂址资源可得性 我国满足核电环境要求（包括人口分布、人口 密度、工农业经济、军事设施、航线、可能的外部事件 等）、适宜进行核电建设的地区分布较为广泛。 当 前我国已储备了一定规模的核电厂址资源，主要集 中在浙江、江苏、广东、山东、辽宁、福建和广西等沿 海省份。 除沿海厂址外，湖北、江西、湖南、吉林、安 徽、河南、重庆、四川、甘肃等内陆省（直辖市）也不 同程度地开展了核电厂址前期工作。 据不完全统 计，我国已开工建设和通过可研审查的厂址资源已 超过７ ０００ 万 ｋＷ；考虑备选厂址后，我国现有厂址资源 可支撑核电装机１． ６ 亿 ｋＷ 以上；通过进一步选址勘察， 我国核电厂址资源可满足３ 亿 ～ ４ 亿 ｋＷ 的核电装机。 4． 3 核电发展前景分析 核电的发展中尤其需要处理好技术路线、安全、 经济性、资源等方面的关系，从国家整体能源与核电 发展上统筹考虑。 按 照 规 划， ２０２０年， 核 电 装 机 要 达 到 ８ ０００ 万 ｋＷ左右，江西、湖南、湖北、安徽与河南等 内陆省份核电占到一定比例。 ２０３０ 年，核电总装机 达到１６ ０００ 万 ｋＷ 左右，沿海发达地区和华东地区 新增电力装机以核电为主。 中部地区（包括湖南、 湖北、江西、河南等地） 核电数量继续增加。 ２０５０ 年，核电装机容量争取达到 ４０ ０００ 万 ｋＷ 左右。 随 着电力供需形势的发展，以及我国对 ＡＰ１０００ 等先 进第三代乃至第四代技术的掌握程度的推进，核电 的发展空间将更加广阔。 5 非水电可再生能源发电可供应能力分析 5． 1 风电 ５． １． １ 风能资源及分布 我国风能资源十分丰富，但分布较为集中。 我 国陆地风能资源丰富区主要分布在两个地带 ［１１］ 一 是北部地区（包括西北地区大部、华北北部、东北大 部）风能资源丰富带，这些地区年平均风功率密度 在 １５０ Ｗ／ ｍ ２ 以上的区域面积大，有效小时数达 ５ ０００ ～ ６ ０００ ｈ，是我国最大的成片风能资源丰富 带；二是沿海风能资源丰富带，这一风能资源丰富带 在陆上仅限于离海岸线 ２ ～ ３ ｋｍ 范围内，可供风能 资源开发利用的面积有限。 另外，在内陆局部地区 风能资源也较丰富，如图 ５ 所示。 ５． １． ２ 考虑开发约束条件下的开发潜力 根据对场址风能资源、工程地质、交通运输、施 工安装及工程投资等条件的综合分析，预计 ２０２０ 年 全国风电开发潜力为 １． ７ 亿 ｋＷ，其中，七大基地 （河北、 蒙 东、 蒙 西、 吉 林、 江 苏、 酒 泉、 哈 密） 为 １． ４ 亿 ｋＷ；２０３０ 年全国风电开发潜力为２． ７ 亿 ｋＷ， 其中，七大基地为 ２． １ 亿 ｋＷ。 七大风电基地开发 潜力如图 ６ 所示。 5． 2 太阳能发电 ５． ２． １ 太阳能资源及分布 我国太阳能资源十分丰富，据估算 ［１２］ 陆地表面每 年接受太阳辐射能约 １． ４７ １０ ８ 亿 ｋＷ ｈ，约等于上 万个三峡工程年发电量的总和。 根据接受太阳能辐 射量的大小，全国大致上可分为五类地区。 其中， 一、二、三类地区年日照时数大于 ２ ２００ ｈ，年辐射总 量高于 １ ３９０ ｋＷ ｈ／ ｍ ２ ，是我国太阳能资源丰富或 较丰富的地区，面积较大，约占全国总面积的 ２／ ３ 以 上。 其中，西北的青藏高原、甘肃北部、宁夏北部和 新疆南部等地区全年日照时数为３ ２００ ～ ３ ３００ ｈ，年 辐射量在 １ ８６０ ～２ ３３０ ｋＷ ｈ／ ｍ ２ ，相当于 ２２５ ～ ２８５ ｋｇ 标准煤燃烧所发出的热量，是我国太阳能资 源最丰富的地区，具有利用太阳能的良好条件。 我 国太阳能资源分布如图 ７ 所示。 86 中国工程科学 图5 我国风能资源区划分图 Fig． 5 Partition of wind resources in China 图6 七大风电基地开发潜力 Fig． 6 Exploitation capacity of 7 large wind power bases 图7 我国太阳能资源分布图 Fig． 7 Solar resource distribution in China ５． ２． ２ 开发潜力 从资源的角度看，我国未来太阳能光伏发电的 发展潜力巨大。 我国具有大量的建筑物屋顶，在西 北部太阳能资源富集地区具有大面积的荒漠荒地可 用于太阳能开发。 粗略估计我国现有建筑屋顶面积 总计约 ４００ 亿 ｍ ２ ，假如 １ ％安装光伏系统，可安装 光伏发电装机容量为 ３ ５５０ 万 ～ ６ ６２０ 万 ｋＷ，年发 电量为 ２８７ 亿 ～ ５４３ 亿 ｋＷ ｈ。 我国荒漠化土地面 积约 ２６４ 万 ｋｍ ２，其中干旱区荒漠化土地面积逾 ２５０ 万 ｋｍ ２ ，主要分布在光照资源丰富的西北地区。 按利用我国戈壁和荒漠面积 ３ ％的比例计算，太阳 能发电可利用资源潜力可达 ２７ 亿 ｋＷ，年发电量可 达 ４． １ 万亿 ｋＷ ｈ。 成本偏高是影响我国光伏发电规模化发展的主 要因素，未来随着光伏发电技术逐步成熟，成本不断 下降，其经济性将不断提高。 预计 ２０２０２０３０ 年光 伏发电成本将大幅降低，进入规模化发展阶段。 5． 3 生物质能发电 我国生物质能资源主要有农业废弃物、森林和 林产品剩余物及城市生活垃圾等。 据 ２００６ 年资源 数据，我国生物质资源折合约 ５． ４ 亿 ｔｃｅ，可用于生 物质资源量约为 ２． ８ 亿 ｔ；随着有机废弃物的增加和 低产／ 边际土地的开发，估计 ２０５０ 年我国生物质资 源最高可达 １４ 亿 ｔ，可供清洁能源化利用的生物质 能资源潜力可达 ８． ９ 亿 ｔｃｅ。 生物质发电不具备资源和成本优势，应鼓励生 物质发电技术的多样化发展。 在规模上，根据原料 96 ２０１１ 年第１３ 卷第 ６ 期 供应的可能性，以中小规模为主。 我国生物质发电 ２０２０ 年装机规模大约为 １ ５００ 万 ｋＷ，２０３０ 年装机 达 ２ ０００ 万 ｋＷ 后保持基本稳定，见表 ２。 表 2 我国生物质能源可利用资源的潜力估算 Table 2 Estimated potential of available biomass resources in China 亿 ｔｃｅ 项目２０１０ 年２０２０ 年２０３０ 年２０５０ 年 １． 现有可用生物质资源潜力２． ８２． ８２． ８２． ８ ２． 新增生物质能资源潜力０． ７２． ３３． ６６． １ （１）新增各类有机废弃物０． ６１． ７２． ２２． ７ （２）现有低产林地增产量０． ０５０． ３０． ７１． ３７ （３）新开发边际土地产量０． ０５０． ３０． ７２． ０ 生物质能资源潜力合计３． ５５． １６． ４８． ９ 6 天然气发电供应能力分析 6． 1 天然气储量 据新一轮油气资源评价结果 ［１２］ ，我国常规天然气 资源量约为５６ 万亿 ｍ ３，可采资源量为２２ 万亿 ｍ３，主要 分布在塔里木、四川、鄂尔多斯、柴达木、松辽、东海、琼 东南、莺歌海和渤海湾九大盆地。 其中，塔里木、四川、 鄂尔多斯三大盆地天然气资源丰富，资源量共计 ２９． ２ 万亿 ｍ ３，占总资源量的５２． ３ ％。 我国未来勘探潜力大。 利用翁氏旋回模型等方法 预测了２０５０ 年前我国天然气探明地质储量增长趋势， 如表３ 所示。 表3 我国天然气探明地质储量预测表 Table 3 Forecast of proved reserves of gas in China 万亿 ｍ３ 探明地质储量 ２００８ ２０２０ 年 ２０２０ ２０３０ 年 ２０３０ ２０５０ 年 ２００８ ２０５０ 年 常规天然气煤层气 新增探明地质储量 ６． ５６． ５１０． ５２３． ５ 煤层气新增探明地质储量１． １０． ８２３． ９ 6． 2 供应能力 综合国内常规天然气、煤层气和海外资源引进 供应情况总体来看，到 ２０２０ 年我国天然气供应量可 达到 ３ ０００ 亿 ｍ ３ 左右，２０３０ 年为 ３ ９００ 亿 ｍ ３ ，２０５０ 年为 ５ ０００ 亿 ｍ ３ ，海外资源将成为我国天然气供给 的重要组成部分，煤层气将成为重要的补充资源。 根据系统优化测算，预计到 ２０２０ 年，燃气发电装机 可达约 ５ ２００ 万 ｋＷ；２０３０ 年，燃气发电装机可达约 ７ ３００ 万 ｋＷ。 7 未来我国发电供应格局 立足我国一次能源供应的基本格局，未来 ２０ 年 甚至 ４０ 年，构建“洁净煤发电 ＋核电 ＋可再生能 源”的总体发电能源供应格局，是适合我国国情、满 足资源和环境承受力的战略选择。 ２０５０ 年之前，煤 电仍将是我国电力工业的主力电源，但煤电装机和 发电量比重将呈大幅度下降趋势。 7． 1 优化研究方法 优化电源结构的基本方法是以社会总体成本 （指发电与跨区输电全社会总成本）最小为原则，确 定合理的电源结构、布局、规模、时序和跨区电力交 换规模、方向、方式，包括风电开发和消纳规模、方 向、时序、方式。 本方法也可以固定风电的开发规 模，研究其布局、消纳市场、配套电源电网措施等。 具体求解流程图如图 ８ 所示。 7． 2 电源装机情况 为满足电力需求预测水平，全国发电装机总规 模 ２０２０ 年约 １７． ６ 亿 ｋＷ，２０３０ 年约 ２４． ９ 亿 ｋＷ， ２０５０ 年约 ３２． ２ 亿 ｋＷ。 ２０２０ 年、２０３０ 年、２０５０ 年的 全国各类电源装机规模如表 ４ 和图 ９ 所示，装机比 例如图 １０ ～ 图 １２ 所示。 ２０２０２０５０ 年各类电源新增发电容量情况如 图 １３ 所示。 表4 20202050 年我国发电装机情况 Table 4 Generation capacity of China during 20202050 万 ｋＷ 年份合计水电抽蓄煤电燃气核电风电太阳能生物质等 ２０２０ 年１７６ ２００３４ ４００５ ０００１０３ ４００５ ９００８ ０００１６ ０００２ ０００１ ５００ ２０３０ 年２４８ ７００４３ ０００９ ０００１３２ ７００９ ０００１６ ０００３０ ０００７ ０００２ ０００ ２０５０ 年３２２ ０００４５ ０００１２ ０００１３０ ０００１３ ０００４０ ０００５０ ０００３０ ０００２ ０００ 07 中国工程科学 图8 电源结构及风电消纳能力分析示意图 Fig． 8 Flow chart of analyzing generation mix and wind power consumption 17 ２０１１ 年第１３ 卷第 ６ 期 图9 20202050 年我国发电容量 总体规模 Fig． 9 Generation capacity of China during 20202050 图 10 2020 年我国发电装机比例 Fig． 10 Generation mix of China in 2020 图 11 2030 年我国发电装机比例 Fig． 11 Generation mix of China in 2030 图12 2050 年我国发电装机比例 Fig． 12 Generation mix of China in 2050 图13 20202050 年新增发电容量 构成情况 Fig． 13 Newly added generation capacity during 20202050 通过上述分析可以看出，２０３０２０５０ 年，风电、 太阳能发电等非水电可再生能源发电以及核电所占 比重大幅度上升，新增份额分别占到全国新增装机 的 ５８． ７ ％和 ３２． ７ ％，成为新增发电的绝对主力。 7． 3 各类电源发电量情况 未来 全 国 各 类 电 源 发 电 量 ２０２０ 年 约 达 到 ７． ５ 万亿 ｋＷ ｈ，２０３０ 年约 １０． ０ 万亿 ｋＷ ｈ，２０５０ 年约１２． ０万亿 ｋＷ ｈ。 ２０２０ 年、２０３０ 年、２０５０ 年的 全国各类电源发电量情况如表 ５ 和图 １４ 所示。 表 5 20202050 年我国各类电源发电量情况 Table 5 Electricity generated by different sources of China during 20202050 亿 ｋＷ ｈ 年份合计水电煤电燃气核电风电太阳能生物质等 ２０２０ 年７５ ０００１２ ０００５０ ８００２ １００６ ０００３ ２００３００６００ ２０３０ 年１００ ０００１５ １００６１ ８００３ ２００１２ ０００６ ０００１ １００８００ ２０５０ 年１２０ ０００１５ ８００５４ ３００４ ６００３０ ０００１０ ０００４ ５００８００ 预计到 ２０２０ 年，全国发电装机总容量中燃煤机 组发电量比重由 ２００６ 年的 ８３ ％下降到 ６７． ７ ％，水 电、核电及其他可再生能源（风能、生物质能及太阳 能等）发电量由１７ ％提高到２９． ５ ％，天然气发电量 约占 ２． ８ ％；２０３０ 年，水电、核电、气电及其他可再 生能源（风电、太阳能和生物质能等）等非燃煤发电 装机的发电量所占份额上升到 ３８ ％以上，煤电的发 电份额下降到 ６２ ％以下；到 ２０５０ 年，核电、水电、气 电及其他可再生能源（风电、生物质能及太阳能等） 机组的发电量所占份额上升到 ５４ ％以上，煤电的发 电份额下降到 ４６ ％以下。 27 中国工程科学 图14 20202050 年我国各类电源发电量构成情况 Fig． 14 Share of electricity generated by different sources of China during 20202050 7． 4 发电能源消耗情况 ２０２０ 年、２０３０ 年和 ２０５０ 年，全国需要发电能源 分别约为 ２５ 亿、２９ 亿、３８ 亿 ｔｃｅ（按发电煤耗法折 算），约占同期全国一次能源需求的约 ５０ ％ ～ ５５ ％。 电煤占各水平年煤炭供应能力的比重接近 ７０ ％。 ２０２０ 年、２０３０ 年、２０５０ 年的全国各类电源消 耗的一次能源情况如表 ６ 和图 １５ 所示。 从以上分析可见，按照以煤电为主逐步过渡到 以核电和可再生能源发电为主的电源接替性发展技 术路线，未来 ２０ ～ ４０ 年，我国电源结构将逐步实现 优化和多元化，至 ２０５０ 年，煤电在发电能源中的比 重可望下降到 ５０ ％左右。 表6 20202050 年我国各类发电能源消耗的一次能源情况 Table 6 Primary energy consumption by different sources of China during 20202050 亿 ｔｃｅ 年份合计水电煤电燃气核电风电太阳能生物质等 ２０２０ 年２４． ８５３． ６８１７． ４４０． ６５１． ８３０． ９７０． １００． １８ ２０３０ 年２９． ０５４． ４４１７． ８７０． ９４３． ５０１． ７４０． ３３０． ２３ ２０５０ 年３７． ４８４． ５３１８． ７１１． ３２８． ５５２． ８５１． ２９０． ２３ 图15 20202050 年我国发电 能源需求及构成 Fig． 15 Share of primary energy consumption of different power sources of China during 20202050 8 结语 未来 ２０ ～ ４０ 年是我国电力工业继续保持较快 发展的重要时期，也是发电能力实现可持续发展的 关键时期。 我国水电、核电及风电等清洁能源发电 将获得较快发展，在电力供应结构中所占比重不断 提高。 在 ２０３０ 年之前、２０３０２０５０ 年，每个阶段的 发电能力各有侧重 ２０３０ 年之前我国核电及风电等新能源发电将 获得较快发展，在电力供应结构中所占比重不断提 高。 由于风电出力通常具有反调峰特性，核电出于 安全性和经济性的考虑而一般带基荷运行，因此未 来风电及核电的大规模发展将加大系统的调峰压 力，需要加大抽水蓄能等调峰电源建设。 同时，为保 障能源和电力工业的协调可持续发展，必须转变电 力发展方式，优化煤电布局，新增煤电主要在西部和 北部产区布局，加快发展跨区特高压输电，实行输煤 输电并举，以提高电煤供应保障度、降低电力供应总 成本、优化利用全国环境资源、促进区域经济的协调 发展。 同时，“三北”地区风电基地需要与火电基地 协调规划、联合输送，保证风电基地的大规模开发、 高效率消纳、经济性输送。 ２０３０２０５０ 年除部分水电之外，核电、风电和 太阳能发电成为满足新增发电需求的三大主力电 源。 同时，需要保障发电能源供应和电源布局合理、 满足环保和应对气候变化等外部环境要求，最大限 度地满足经济社会发展对电力供应的要求。 参考文献 ［１］ 中国电力联合会．２００９ 年电力工业统计资料汇编［Ｇ］．２０１０． ［２］ 中国电力联合会．２０１０ 年全国电力工业统计快报［Ｒ］． ２０１１． ［３］ 中国煤 炭 工 业 发展 研 究 中 心．我 国 未 来 煤 炭 供 应 能 力 研 究 ［Ｒ］． ２００８． ［４］ 国家环境保护总局环境规划院．我国发电环境空间研究［ Ｒ］． ２００６． ［５］ 国家发展改革委员会．电力中长期发展规划（２００４ －２０２０ 年） ［Ｒ］． ２００４． ［６］ 国网能源研究院．输煤输电综合比较研究［Ｒ］．２０１０． 37 ２０１１ 年第１３ 卷第 ６ 期 ［７］ 中国电力工程顾问集团公司． 我国主要煤炭 产区燃煤 电厂建 设规模研究［Ｒ］． ２００６． ［８］ 全国水力资源复查工作领导小组． 中华人民 共和国水 力资源 复查成果（２００３ 年）［Ｒ］．２００５． ［９］ 中国水电工程顾问集团公司．西部水电基地开发和外送能力 研究［Ｒ］．２００６． ［１０］ ＩＡＥＡ． Ｕｒａｎｉｕｍ ２００３， ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｍａｎｄ ［ Ｒ］． ２００４ ． ［１１］ 国网能源研究院．我 国风电 大规模开发若干重大问题研究 ［Ｒ］． ２０１０． ［１２］ 国家能源局． 科学发展的 ２０３０ 年 国家能源战略研究报 告（征求意见稿）［Ｐ］． ２００９． Study of mid- long term power supply capacity in China Ｂａｉ Ｊｉａｎｈｕａ，Ｘｉｎ Ｓｏｎｇｘｕ （Ｓｔａｔｅ Ｇｒｉｄ Ｅｎｅｒｇｙ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ， Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００５２，Ｃｈｉｎａ） ［Abstract］ Ｃｏｎｓｉｄｅｒｉｎｇ ｅｎｅｒｇｙ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｒｅｓｅｒｖｅｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ａｎｄ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｐｏｌｉｃｉｅｓ， ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ ａｎａｌｙｚｅｄ Ｃｈｉｎａ’ｓ ｍｉｄ- ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃａｐａｃｉｔｙ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｓｕｐｐｌｙ ｃａｐａｃｉｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏａｌ- ｆｉｒｅｄ ｐｏｗｅｒ， ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ， ｎｕｃｌｅａｒ ｐｏｗｅｒ， ｗｉｎｄ ｐｏｗｅｒ， ｓｏｌａｒ ｐｏｗｅｒ， ｂｉｏｍａｓｓ ｐｏｗｅｒ ａｎｄ ｇａｓ ｐｏｗｅｒ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｉｓ， ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ ｏｆ ｍｉｎｉｍｉｚｉｎｇ ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｃｏｓｔ ｔｏ ｓｏｃｉｅｔｙ， ｉｔ ａｌｓｏ ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｔｈｅ ｍｉｄ- ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｉｘ ｉｎ Ｃｈｉｎａ， ａｎｄ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｔｈｅ ｍｉｄ- ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ． ［Key words］ ｐｏｗｅｒ ｓｕｐｐｌｙ ｃａｐａｃｉｔｙ； ｍｉｄ- ｌｏｎｇ ｔｅｒｍ； ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｍｉｘｔｕｒｅ； ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ 47 中国工程科学