近半年以来，多个省区陆续对外披露十四五能源发展规划，并且对风电、光伏在十四五期间的增量进行了规划和部署。据相关测算，目前已经对规划进行披露的省份总数共达23个，总规模达到6.2亿千瓦。作为产业链涵盖最全面、建设范围最广、市场化水平最高的两个新能源发电产业，风电和光伏即将开始第一轮正式争霸。
目前无论是海上风电还是陆上风电均已全面实现平价，虽然国家在政策上对风电产业仍旧保持着还很大的扶持力度，但是总的来说风电已然是实现了“脱离拐棍，自己走路”，这就要求风电与更多的发电类型同台竞技，在能源市场中为自己争取一席之地。在“十四五”这场能源大战中，新能源将要如何pk化石能源？风电将要如何pk光伏？我们不得而知。本文中，将会从光伏及风电的技术原理及发电特点、成本比较、适配场景、大基地兼蓄发展四个层面进行对比和论述。
太阳能电池工作原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应，即当太阳光或其它光照射到半导体PN结时，就会在PN结两边出现电压，叫做光生电压。根据太阳能发电的特点，我们可以分析出光伏电场存在以下特点：首先，适合小范围建设，小至户用，大至大规模能源基地建设均可使用，便于以村、县为单位进行推进建设。其次，机组本身没有活动部件便于运输和组装，在电场建设过程中可以大幅减少建设成本和时间成本，项目的推进难度比较小。最后，光伏电场不产生废弃物和噪音，对生态环境和居民居住环境的影响比较小，在项目的筹划阶段相对较为容易。
首先，光伏电场对日照时间和强度的依赖性很强，季节变化、昼夜交替都会对发电量产生很大影响，发电量的昼夜变化明显，所处地区的年昼长时间对光复电场发电总量的影响明显。其次，在单位面积内，光伏发电所产生的电量明显低于风力发电所产生的电量，在同等的发电量任务下，光伏电场所需要的场址面积远远大于风力发电。
风力发电是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电，在此过程中将风能转化为机械能，再将机械能转化为电能。基于风力发电机组的发电原理，可以总结出以下特征。首次，风力发电机组通常体量较大，同时在单位面积内所产生的电能要更多，在同等发电要求的基础上，相较于光伏更加节省用地面积。其次，相较于光伏年可利用小时更长，如果是海上风电发电更为平稳，同时发电量要更高。这也就意味着，风力发电在大规模电场建设中更具优势。
但是风力发电也存在一些天然的问题存在。相较于光伏，风力发电整个过程都是动态的，这也就意味着对环境产生的影响更大，在我国南部地区及中东部地区进行分散式风电的推进建设，需要对环境及人口居住情况进行考察。其次，风电机组体量较大，需要在现场进行吊装，这就意味着建设难度和成本都要高于光伏电场，同时在后期的运维过程中，难度和成本也会不同程度的增加。
随着多年以来国家加强对新能源产业的投入，目前在我国无论是光伏还是风电，在制造业及相关配套产业上均已达到了世界先进水平。但是由于新能源发电具有先天的不稳定性，目前很多问题依然存在，需要借助储能或者调峰系统对“绿电”加以控制，才能为人所用。
根据相关的测算，光伏在最近的10年里，单瓦成本降低了90％以上，而风电单瓦成本降低了50％以上。从单瓦成本上来看，似乎光伏具有更大优势。但是由于近年来海上风电大量进入市场，且如今海上风电相关技术愈发成熟，单机容量大幅上升，同时具有靠近负荷中心的优势，大大增强了风电产业在能源市场中的市场竞争力。当前，虽然海上风电已经全面进入了平价时代，但是相对来说成本还是偏高，随着未来技术继续提升，海上风电机组的发电能力和可靠性将会进一步增强。在未来的能源市场中，海上风电的发展潜力被业内所看好，普遍认为其前景将会力压陆上风电，进一提升在沿海城市的装机比重。
从制造侧来看，风电制造企业相对来说比较集中，造成这个现象的主要原因是风电对企业的制造水平要求要更高。由于目前风电机组朝着大型化发展趋势明显，未来的风电整机体量将会更大，这将会大大提升产品的制造难度。通常，针对个别项目进行生产制造，对比于光伏，风电整机制造体量很大但是数量却并不多，生产线价格低廉，制造标准要求却比较高。这就导致了风电市场中的参与企业相对来说比较固定，都是一些掌握技术和充足资本的老牌企业。与风电的技术导向型占主体不同的是，光伏更倾向于资本导向。光伏产品生产培植需要大量资本，可以说越高的资本投入就可以生产出更优质的产品，反而对制造企业的体量要求、技术要求并不高。这也就意味着，单从产业链上来看，光伏产业所需要的资本投入要更高，风电产业所需要的技术成本要更高。
从发电侧来看，需要用到度电成本的计算公式，主要考量方面是项目的建造成本、年发电小时数、运维成本。在年发电量相同的基础上陆上风电项目的运维成本均到度电以后与光伏项目的运维成本接近，海上风电的运维成本要偏高。从建造成本这一角度上来看，光伏项目受到的地理环境影响比较小，风电项目受到的环境影响相对较大，地形、季节、环境均会对建造成本产生较大的影响。其中，风电在三北地区的建造成本普遍较低，华北及中东部地区的建造成本次之，南部地区及人口相对聚集的省市建造成本更高，而海上风电项目建造成本则要远远高于陆上风电项目。由于风电项目的年发电小时数要更高，年均发电量也要更高，平均到度电以后风电度电成本要低于光伏度电成本。从长期视角来看，未来光伏的降本空间要更大，而目前风电产业仍旧处于部件国产化的红利期，未来市场竞争性可能会高于光伏产业。
总的来说，光伏和风电并不存在根本上的优势和劣势，可能在部分项目上风电的度电成本要更低，但是在环境、自然条件、未来发展空间的综合考量下，光伏的优势可能更为明显。对于我国“双碳”事业进程而言，无论光伏还是风电都是两把“好枪”，无论哪个产业进行革新，最重要的是将新能源电力置身于整个能源市场，在能源市场中提升占比，进一步降低火电的比重。
相较于风电，光伏的优点在于适配范围更广，应用场景更为灵活。由于光伏便于运输的同时安装成本比较低，在各类场景中融合度较高。例如，光伏便于与建筑相融合，在城市场景中应用乃至于整县推进都具有更大的优势，目前光伏和商场及露天停车场的结合应用已经屡见不鲜，同时光伏作为新能源的“老大哥”早早就已经走进了乡村，充分利用光资源为乡村带来清洁电力。
而风电最突出的有点则在于适配大规模建场。在单位面积下，风电弥补了光伏电站年利用率较低，年发电量较小的缺点，更大程度上放大的业主的收益。尤其在优秀场址资源陆续减少的今天，在有限空间内实现更大收益显得格外重要，也正因此风电“家族”愈发壮大，抗冰冻、抗风沙、抗台风等新机型层出不尽，风电不仅走向了海洋浅滩，更是向高原、山地、沙漠、戈壁、荒滩、深远海进军。
值得一提的是“千乡万村驭风计划”和“千乡万村沐光行动”的推行，彻底将乡村清洁能源建设纳入国家“双碳”版图。在计划起初，光伏的推进成果更为明显，自去年年初开始分布式光伏项目大量涌现，而风电下乡则是从去年九月开始陆续进入公众视野。相对而言，光伏下乡的难度要更小，因为光伏发电具有更强的灵活性，而风电下乡则要充分考虑到机位定点、建设条件、资源评估、风机台数、土地占用等综合因素，导致项目审批速度慢、建设难度大，严重阻碍了业主参与市场的积极性。首先从项目审批阶段进一步简化流程，对各省的消纳权重进行科学分配，促进项目的落地；其次，从技术层面上对分散式风电项目进行场景化定制，目前柔塔产品、低风速产品、新型结构产品陆续涌现；最后，充分调动社会各方力量，进一步扩大项目落地的资金保障，进一步为业主减轻项目推进难度。
风光互补系统的大力推行无疑为新能源产业带来了全新生机。由于一般情况白天太阳光线充足，夜晚风较大，夏季阳光资源较好，冬季风资源相对丰富，所以风能发电系统和光伏发电系统具有天然的互补性。也正是这种互补性，通过合理的利用和规划，能够尽可能的提升项目的年利用小时数，同时对发电曲线进行调峰，增强电源可靠性。虽然近年来，新能源项目配备储能系统发展的也相对完备，但是总的来说配储的成本价格还是比较高，影响业主的项目收益，通过风光储一体化建设的方式可以一定程度上降低项目的配储要求，增强电源侧的发电稳定性。除此之外，风光储一体化项目还具有维系绿电市场电价稳定、优化资源配置、降低运维成本等其他优点。随着我国新能源技术产业的逐渐完备，近些年来我国风光储一体化项目落地数量及新增装机容量逐年提升，获取了丰富的实践经验，为新能源在我国的发展提供了一种更优化的可行选择。
2022-07-25
风电观察王煜15240
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