中国一直在稳步推电力结构的清洁化转型。2015年非化石燃料发电占比为28%，到2024年上升至38%。但仔细观察各省的数据就会发现，这种转型非常不均衡。
北方地区清洁电力占比从2020年的20%增至2024年的31%，而南方却只是从43%升至45%，几乎是停滞不前。
为什么一些省份在这方面进步迅速，而有些省份却进展缓慢，甚至是更加依赖化石燃料呢？
总体来看，南方省份满足于自己丰富的水电资源，没有投入足够的资金发展风能和太阳能发电，也没有充分开展省际电网协调，从而更好地消纳此类可再生能源发电。
与此同时，北方省份出台了市场激励措施，鼓励燃煤电厂灵活调整发电量，从而更好地支持可再生能源发电。各省加强在电力平衡和调度方面的合作，也发挥了重要作用。
电力行业脱碳是中国实现碳中和目标最重要的一步，因此了解这些地区差异十分重要。
此外，虽然清洁能源发电占比越来越高，但化石燃料发电量仍在持续增加。这清楚地表明，要实现碳达峰，就必须加快清洁能源部署，使其增速超过电力需求增长。
以下分析基于我们创建的省级发电数据库。该数据库能追踪不同能源的月度发电量趋势。
- 火电、水电以及核电发电量来自中国电力企业联合会报告
- 风能和太阳能发电量根据中国电力企业联合会报告的月度产能和利用率数据计算得出
- 生物质能发电量使用全球能源监测（Global Energy Monitor）的各省年度产能数据以及全国生物能发电厂的平均利用小时数估算得出
- 煤炭和天然气发电量通过从火电总发电量中减去生物质能发电量得出
- 太阳能和风能资源质量是利用全球太阳能和风能地图集（Global Solar and Wind Atlases），结合全球能源监测数据中各省电站的具体位置信息，通过产能加权平均预计利用率进行评估
清洁电力转型：南北两个故事
近来中国电力结构清洁化方面的进展几乎全都集中在北方地区。
2020年到2024年，有九个省份的清洁能源发电份额提高了10个百分点以上。其中，增幅排在前列的省份有辽宁、黑龙江、吉林、青海、河北、河南、山东和甘肃，而出现负增长的省份和直辖市则包括重庆、贵州、云南、广东、湖北和浙江。
清洁能源发电占比增幅排在前三的辽宁、黑龙江和吉林均为北方省份，而出现负增长的省份则都在南方。
仅六个省份或直辖市成功减少了化石燃料发电，分别是山东、北京、西藏以及东北三省。
本文将深入探讨这些趋势背后的驱动因素，为中国的能源转型找到重要的经验教训。
东北地区一马当先
东北三省进步最快。同一时期，这三个省份的化石燃料发电量都下降了，其他地区则都有所增加。
东北地区清洁能源发电增长依次来自风能、核能、生物质能和太阳能。装机容量方面，风电增长21吉瓦、光伏发电15吉瓦（其中分布式太阳能为8吉瓦）、核电2.2吉瓦。辽宁还有14吉瓦的核电项目正在筹建。
辽宁省清洁能源发电占比增幅最大，达到了22个百分点，增幅依次来自核能、风能、太阳能和生物质能。尽管在此期间辽宁省GDP的平均增长率为7%，但电力需求增长缓慢。
辽宁制定了成为“清洁能源强省”的宏伟目标，并计划到2025年清洁能源装机占比达55%，发电量占比达48%以上，力争到2030年把这两个比例都提高至70%。事实上，2024年，辽宁的清洁能源发电量已经超过其总发电量的50%。
值得注意的是，核电预计将是实现这些目标的关键。辽宁的目标是核电占比在2025年达到22%，并在2030年增至30%。辽宁拥有三大核电基地，与其他沿海省份相比，核电发电量占比增长显著。尽管辽宁没有入选中国五大“清洁能源示范省”，但却是首个对清洁能源发电占比设定高目标的省份。
其他地区的优劣表现
东部沿海省份中，河北和山东的清洁能源发电占比增幅最大，这要归功于2021-2024年间两省太阳能装机容量的大幅增长（河北省和山东省分别新增50吉瓦和53吉瓦），而且这两个省份都在大力部署集中式和分布式太阳能发电。
东部的山东省和北京市成功地减少了化石燃料的绝对发电量。北京靠的是从外省购买电力，而山东则主要通过提高本省的清洁能源发电量。
四个直辖市中，天津表现最佳，重庆退步，北京和上海变化不大。
在长三角和珠三角这两个重要经济区，江苏表现最佳，广东最差，浙江没有进步。江苏对火电扩张的控制相对严格，而广东尽管拥有良好的太阳能和海上风电条件，却仍优先考虑扩大煤电，并提高了煤电装机目标。
中部地区，河南和安徽两省的表现尤为突出，其发电量增长在全国名列前茅，但仍成功地提高了清洁能源发电量占比。这两个省份的人口密度也相对较高。
西部地区清洁能源发电占比增幅最大的省份是青海，是除东北三省之外增幅最大的省份。其清洁能源发电量增长全部来自集中式太阳能发电和风力发电：新增太阳能发电21吉瓦，风力发电7吉瓦。西部清洁能源发电占比增幅第二的是甘肃省，新增风力发电23吉瓦，太阳能发电22吉瓦。
青海省清洁能源发电占比的起点很高，但仍能实现足够大的增长，超越云南和四川。
表现最差的省份也在西部。重庆和贵州的清洁能源发电占比降幅最大，它们的化石燃料发电增速甚至超过了总发电量增速。
重庆正面临巨大的挑战。一方面，它是全国太阳能和风能条件最差的地区之一，另一方面，它也是电力需求增长最快的地区之一。贵州的电力需求增长要慢很多，而且其太阳能和风能条件虽然并不突出，但与安徽等地差不多。
内蒙古和新疆的清洁能源发电的绝对增幅远高于青海和甘肃（尤其是风能发电），但相比煤电的迅速增长，便显得黯然失色。
南方省“拖后腿”
在清洁能源发电占比方面表现出色的省份既有低收入省份，也有高收入省份，有东部省份、也有西部省份，有人口密集的省份，也有人口稀少的省份，但它们都有一个明显的特征：都是北方省份，而表现落后的则都是南方省份。
南方15个省份中，有7个省份（包括广东和浙江这两个经济强省）的清洁能源发电占比出现下降或者停滞不前。
2020年到2024年，南方地区的化石燃料发电量增长了28%，而北方增长了12%。这对二氧化碳排放增长产生了显著的影响。
中国绝大部分水电和核电装机都集中在南方地区，但这些能源却无法跟上电力需求的增长。因此，它们在南方各省总发电量中的占比有所下降，从而拉低了清洁能源的总体占比。南方拥有强大的水电和核电基础，因此，在2022年之前，南方的清洁能源增长速度一直较快，但之后被北方赶超。2021年至2024年间，中国70%的新增风电装机和53%的新增太阳能装机都在北方。
北方地区之所以更容易发展风能和太阳能发电有一些显而易见的原因——尽管这些原因也无法完全解释南北方在这方面的差距。
总体而言，北方的太阳能和风能条件优于南方，但即便是那些条件相对较好的南方省份，表现也不及北方省份。例如，广东的太阳能和陆地风电条件与河南相当，并且还可以发展海上风电。浙江有良好的风力条件，四川有良好的太阳能条件。
南方人口密度高于北方，这可能加大了部署大量可再生能源设施的选址难度，但即使是人口密度高的北方省份，它们的表现也优于南方。
南方各省似乎被 “水电资源丰富”的观念困住了手脚，没有认识到投资其他清洁能源的必要性。
南方省份在电网协调运营方面着力甚少，这增加了风能和太阳能并网的难度。实际情况是，各省都试图在本地电网内调节供需变化。这无疑是错失了一个良机。水电可以灵活快速地调整产量，因此，在水电资源丰沛的省份，水电站本可以作为太阳能和风能发电的理想补充。
西北省份能取得这样的进展在很大程度上要归功于该地区开发的大规模清洁能源基地。中国的九大清洁能源基地中，有三个位于西南省份四川、贵州和云南，但它们的规模仍远不及北方的清洁能源基地。
经济角度来看，南方地区清洁能源发展目标较低显得颇为矛盾，因为中国国内几乎所有煤炭都产自北方，南方则严重依赖输入。
2024年，制造业和出口大省江苏、浙江和广东加快了太阳能产业的发展，分布式太阳能新增装机在全国名列前茅。这些省份拥有大量适合建设太阳能发电设施的工业用地、具备现成的电网接入条件以及大量稳定的现场电力需求。
什么推动了各省清洁能源的增长？
为了实现电力结构脱碳，清洁能源发电增速必须高于总发电量增速。发电量迅速增长的省份需要比增长较慢的省份投入更多的资金开发清洁能源。而内蒙古、安徽和甘肃就是很好的例子，尽管它们的发电量增长迅速，但却在清洁能源发电占比方面取得了重大进步。
东北地区清洁能源占比增幅最大，原因有二：一是清洁能源发电量增长最大，二是电力需求增长率最低。
东北地区电力需求年均增长率为3.2%，全国为7%。该地区拥有国内优质的太阳能和风能条件，为清洁能源发电增长提供了助力。
尽管电力需求增速加快会使提高清洁能源发电占比的难度加大，但GDP增长提速却不会带来同样的问题。在提高清洁能源发电占比表现出色的省份里就包括山东、甘肃这种GDP增速高于平均水平的省份，而贵州和重庆的GDP增速低于全国水平。实际上，关键在于经济增长结构：如果增长来自能源密集型行业，就会导致电力需求快速增长，进而给改善清洁能源发电占比带来难度。
东北地区取得的进展凸显出提高电网适应风能和太阳能发电波动性的能力的重要性。东北地区拥风能资源丰富，电力需求增长相对缓慢，同时由于煤电装机难以适应风电输出的变化，从而一度导致了严重的弃风现象——即能源浪费。为了应对这一挑战，尤其是解决风能和太阳能发电的波动问题，东北地区引入了基于市场的激励措施，鼓励燃煤电厂根据需求增减发电量，从而平衡供需。
高额补贴掀起了一轮提高燃煤电厂“调峰”能力的改造浪潮。这不仅使清洁能源并网更加顺畅，也让燃煤发电更多地发挥辅助作用。因此，2024年上半年，辽宁省直调公用煤电机组平均负荷率最低调至26%，调峰深度居各省前列。
重要的是，东北三省在电力平衡、调度上加强区域协同，进一步优化了电网利用效率，为清洁能源并网创造了更多的空间。
河北和山东这两个分布式太阳能装机容量最大的省份已经把储能列为重点发展方向。河北省的抽水储能规划建设总规模居全国之首，并率先颁布针对独立储能电站的专项定价机制。这一举措激励储能运营商在用电低谷时段储存多余的可再生能源电量，并在用电高峰时段释放。与此同时，山东的新型储能新增投运规模居全国首位。
河南省的情况则为我们敲响了警钟。作为分布式太阳能领域的另一个领军省份，该省2024年的太阳能装机增速较2023年急剧放缓，原因在于该省电网建设和管理没能跟上太阳能发电的增长。
对于许多清洁能源部署排在前列的省份而言，电力发展和制造业发展是齐头并进的。河北拥有多家全国领先的太阳能制造企业，并且在储能和电网技术的部署方面处于领先地位。山东则拥有近7万家太阳能发电企业，远超全国其他省份。江苏凭借其完整的太阳能光伏供应链以及强大的风力涡轮机产业，有力地支撑了清洁能源发电的强劲增长。
中国清洁能源发电未来的挑战与机遇
随着清洁能源在中国发电总量中所占比重不断增加，要想取得进一步发展，就必须加速投资。由于许多南方省份水电投资跟不上电力需求增长，同时其他清洁能源发展速度不足，导致它们落后于北方省份。青海和甘肃从一开始清洁能源发电占比就高，它们的表现远优于四川、云南、湖北等南方水电大省。
但正如上文所述，水电应该是可再生能源发电的理想补充。只要推行能够激励相关行动的电力系统改革，水电便能迅速灵活地适应风能和太阳能发电的波动。与此同时，沿海省份可以发展海上风电和核电。事实上，核能建设的复苏将在未来五年为多个沿海省份的能源发展提供助力。
目前，太阳能和风能发电的增长正受到电网容量的限制。因此，必须为太阳能与电力存储相结合的混合发电厂、更灵活的电网运营、更灵活的燃煤电厂和燃气电厂运营制定可行的商业模式，并改善电网基础设施。那些能够有效调整电网，使其适应不断提高的风能和太阳能发电占比的省份和地区将吸引更多投资，并在能源转型中获得经济优势。区域协调可以提高电网的灵活性，东北就是很好的例子。
能源结构配置必须因地制宜。西部省份土地资源丰富，因而能够集中建设大型风能和太阳能电场。而人口更稠密的省份也可以挖掘在工业和住宅区部署分布式太阳能的潜力。例如，山东、河南和江苏这几个在分布式太阳能方面取得显著进展的省份，它们的人口密度比大多数表现不佳的省份都要高。
随着排放目标日益严格，煤炭和天然气发电受限，无法在省内发展低碳发电的省份将越来越依赖从外省购买电力。各省清洁电力的自给能力将成为影响经济竞争力的关键因素。这将成为各省领导人探索适合本省情况的清洁能源发展路径的关键动力。
感谢秦旗、阿尔图·萨伊娜亚坎卡斯、邱程骋的研究。秦旗和邱程骋是能源与清洁空气研究中心的中国分析师，萨伊娜亚坎卡斯是一名自由分析师。
翻译：YAN
