核能

核電站幾乎都在沿海地區(qū)

在“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)下，中國能源系統(tǒng)將向著多元清潔方向發(fā)展。核能作為典型低碳能源品種，可在未來能源體系中超脫出僅僅提供電力的角色，助力能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。

中國大陸的核電從秦山起步，1991年秦山核電站的建成，標(biāo)志著中國核工業(yè)的發(fā)展上了一個新臺階。2015年我國自己研發(fā)“華龍一號”，標(biāo)志中國核電發(fā)展邁入自主研制的第三代核電技術(shù)，以此躋身世界前列。

中國自主三代核電技術(shù)“華龍一號”吊裝穹頂

圖源：視覺中國/中新社

全球有32個國家在使用核能發(fā)電，截至2021年12月31日，中國大陸運行核電機(jī)組共53臺，2021年全國累計發(fā)電量為81121.8億千瓦時，運行核電機(jī)組累計發(fā)電量為4071.41億千瓦時，占全國累計發(fā)電量的5.02%

中國的核電站主要分布在廣東、浙江、山東、江蘇、遼寧、福建、廣西等沿海省份。不過各地方政府和核電企業(yè)對內(nèi)陸核電的積極籌備行動并未停止，有規(guī)劃議程的核電站項目涉及湖北、湖南、江西、四川、河南、安徽、河北等地。

中國核電站分布示意圖（截至2020年9月）

圖源：中國核能行業(yè)協(xié)會

核電站選址的安全要求十分嚴(yán)格。核電站選址要考慮廠址區(qū)域內(nèi)各種極端的外部事件影響，包括地震、地質(zhì)、氣象、洪水以及化學(xué)品爆炸等因素產(chǎn)生的影響；要考慮核電站對廠址周圍環(huán)境的影響，包括飲用水、種植和養(yǎng)殖業(yè)以及生態(tài)保護(hù)區(qū)等。

核電站在運行過程中要產(chǎn)生巨大熱量，所以核電站的選址必須靠近水源，這也是大型核電站都建在海邊的一個重要原因，并且靠海還可以解決大件設(shè)備運輸問題。但是建在海邊有利的同時也多出一個風(fēng)險，就是海嘯或者臺風(fēng)帶來大浪的可能。

我國第一座裝機(jī)容量百萬千瓦的大亞灣核電站

大型核電廠是迄今為止人類設(shè)計的最復(fù)雜的高效率能源系統(tǒng)之一，與其他能源相比，若大型核電廠發(fā)生事故，造成的影響更為深遠(yuǎn)和廣泛。全球在運營的核電廠經(jīng)過多年不斷改進(jìn)和完善，大型輕水堆核電技術(shù)已經(jīng)日趨完善。

但從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，仍然面臨著安全性與可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可持續(xù)性、乏燃料后處理和高放廢物安全處置等重大問題的挑戰(zhàn)。尤其是日本福島核事故之后，全球核電運行的安全性面臨著社會公眾的空前關(guān)注。

風(fēng)能

海濱地區(qū)和三北地區(qū)搶“C位”

中國自20世紀(jì)50年代末，就開始對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行探索研究。1986年，我國第一座風(fēng)電場——馬蘭風(fēng)電場在山東榮成并網(wǎng)發(fā)電。從此，在我國很多地區(qū)的山頭，風(fēng)電機(jī)組如雨后春筍般冒了出來。1994年在新疆達(dá)坂城，建成了第一個裝機(jī)容量達(dá)萬千瓦級的風(fēng)電場。

新疆達(dá)坂城風(fēng)電場

跟火電和水電一樣，西部的風(fēng)能和太陽能電力，也面臨往東部輸送的難題。風(fēng)電的發(fā)展，逐漸由陸地轉(zhuǎn)移到了海上。

中國大部地區(qū)的季風(fēng)氣候極為明顯——冬季盛行偏北風(fēng)，夏季盛行偏南風(fēng)。沿海一帶還有一種特殊的風(fēng)——海陸風(fēng)。由季風(fēng)、海陸風(fēng)以及熱帶氣旋等綜合組成的風(fēng)系，給我國沿海地區(qū)帶來了豐富的風(fēng)能資源。

由于沒有障礙物的阻擋，在同樣高度，海上風(fēng)速要明顯高于陸地?？晒├玫暮Ｑ箫L(fēng)能資源，也要高出陸地3倍以上。

圖源：《中國國家地理》2020年12期

傳統(tǒng)的風(fēng)車通常有4片大立式帆，帆帶動中軸旋轉(zhuǎn)——調(diào)整帆與風(fēng)的角度，風(fēng)推動帆，帶動中軸上的一系列齒輪旋轉(zhuǎn)。現(xiàn)代的風(fēng)力發(fā)電機(jī)與古代的風(fēng)車使用的原理完全一樣，只是利用“電磁感應(yīng)”的物理學(xué)原理，把旋轉(zhuǎn)的動能轉(zhuǎn)化成電力。

風(fēng)機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖，圖源：《博物》2005年07期

風(fēng)能區(qū)劃根據(jù)3個指標(biāo)（風(fēng)能密度與利用小時數(shù)、風(fēng)能季節(jié)變化、極限風(fēng)速），將全國劃分為風(fēng)能豐富區(qū)、風(fēng)能較豐富區(qū)、風(fēng)能可利用區(qū)、風(fēng)能欠缺區(qū)等4個區(qū)，30個小區(qū)。

中國風(fēng)能區(qū)劃，圖源：《中國國家地理》2020年12期

我國風(fēng)能資源最豐富的地區(qū)，沿海一帶主要分布在遼寧、山東、浙江、福建、海南和臺灣等地區(qū)，陸上主要分布在內(nèi)蒙古北部、松花江下游等地區(qū)。概括起來說，我國風(fēng)能資源最豐富的區(qū)域，主要就集中在兩大區(qū)域，沿海及島嶼地區(qū)和三北地區(qū)。

中國不同類型風(fēng)能資源分布圖

圖源：《中國國家地理》2013年08期

足夠大的風(fēng)力，是風(fēng)電場選址時的要義，海岸、山脊、草原、戈壁在這些地形開闊、了無遮擋的環(huán)境里，我們常常能遇見風(fēng)車的身影。風(fēng)車，給人帶來的不僅是浪漫的景色，更是實實在在的、巨大的清潔能源。

福建海上風(fēng)電場

江西高山風(fēng)電場

內(nèi)蒙古草原風(fēng)電場

環(huán)渤海區(qū)域是國內(nèi)外知名風(fēng)電裝備制造企業(yè)的聚集地，長三角區(qū)域也培育了一批風(fēng)電裝備制造企業(yè)，而西北區(qū)域是風(fēng)電場建設(shè)的集中區(qū)。

太陽能

東部制造，西部發(fā)電

太陽能作為新能源的一種，通過光伏技術(shù)能夠完成太陽能向電能的轉(zhuǎn)化，發(fā)電過程中基本不產(chǎn)生有毒、有害氣體和廢渣。伴隨著效率的不斷提升和成本迅速降低，特別是21世紀(jì)以來，光伏電站如雨后春筍，在全球迅速發(fā)展起來。

太陽能光伏發(fā)電示意圖

中國疆域遼闊，特別是地廣人稀的西部地區(qū)擁有非常豐富的太陽能資源，不少地方年日照時間數(shù)達(dá)到3000-3600小時，有巨大的開發(fā)潛能。其中太陽能發(fā)電便是國家戰(zhàn)略中的一枚重要棋子。

太陽能光伏產(chǎn)業(yè)形成了以長三角為電池組件制造基地、中西部為原材料供應(yīng)基地的產(chǎn)業(yè)分布格局。

圖源：《中國國家地理》2019年06期

中國是世界光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展增速最快的國家，截至2020年我國光伏市場累計裝機(jī)量為253GW，2020年我國光伏發(fā)電量為2605億千瓦時，占總發(fā)電量 3.5%。從新增裝機(jī)布局看，裝機(jī)占比較高的區(qū)域為華北、華東和華中地區(qū)，分別占全國新增裝機(jī)的39%、19%和15%。

2021我國太陽能發(fā)電量為3270億千瓦時，利用小時數(shù)較高的地區(qū)為東北地區(qū)1471小時，華北地區(qū)1229小時，其中利用率最高的省份為內(nèi)蒙1558小時、吉林1536小時和四川1529小時。

甘肅敦煌光熱發(fā)電基地

中國地面大型電站主要分布在西北地區(qū)的荒漠戈壁，東部人口密集，多為分布式光伏的領(lǐng)地。

中國大江南北到處都能看到太陽能電站的身影——它們是西北荒漠戈壁的“磅礴軍團(tuán)”、是衛(wèi)星圖片上的神秘幾何符號、是綿延覆蓋在東部山區(qū)丘陵、粼粼水面上的“烏金鎧甲”。

福建南平光伏發(fā)電站

近年來，低碳綠色發(fā)展日益成為全球共識，新能源已經(jīng)成為未來生活的重要能源。太陽能已經(jīng)逐漸走入我們尋常的生活，風(fēng)力發(fā)電偶爾可以看到，核電站的消息總是出現(xiàn)在新聞上，新能源以后的發(fā)展究竟會是怎樣的格局？這些問題將是我們在今后很長時間里需要探索的。