新能源发电技术概况及发展趋势

新能源发电技术概况及发展趋势 内容摘要 与常规能源相比,新能源最大优势是地域分布比较均衡且资源量巨大,其资源量相比人类需求来说,可谓资源无限。开发利用新能源有利于优化能源消费结构、 增长点、增加保护生态环境、保障能源安全。同时也是拉动内需、培育新的经济就业机会、促进经济和社会可持续发展的战略选择。新能源大多存在能量密度低、资源分散等问题,难以在短时期内大规模替代化石能源,对其开发利用需要在技术、成本、管理等诸多方面做更大努力。 关键词: 新能源 资源潜力 发展现状 发展趋势 新能源的特征与分类 新能源是相对常规能源而言的,一般具有以下特征:尚未大规模作为能源开发利用,有的甚至还处于初期研发阶段;资源赋存条件和物化特征与常规能源有明显区别;开发利用技术复杂,成本较高;清洁环保,可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放;资源量大、分布广泛,但大多具有能量密度低的缺点。根据技术发展水平和开发利用程度,不同历史时期以及不同国家和地区对新能源的界定也会有所区别。发达国家一般把煤、石油、天然气、核能以及大中型水电都作为常规能源,而把小水电归为新能源范围。 我国是发展中国家,经济、科技水平跟发达国家差距较大,能源开发利用水平和消费结构跟发达国家有着明显不同,对新能源的界定跟发达国家也存在着较大差异。小水电在我国的开发利用历史悠久,装机容量占全球小水电装机总容量的一半以上,归为新能源显然是不合适的。核能在我国的发展历史不长,在能源消费结构中所占比重很低,仅相当于全球平均水平的八分之一,比发达国家的水平更是低得多,核能在我国应该属于新能源的范围。 根据以上分析,可以把新能源范围确定为:太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物、核能、核聚变能等共9个品种。生物质能在广义上分为传统生物质能和现代生物质能,传统生物质能属于非商品能源,是经济不发达国家尤其是非洲国家的主要能源,利用方式为柴草、秸秆等免费生物质的直接燃烧,用于烹饪和供热;现代生物质能包括生物质发电、沼气、生物燃料等,是生物质原料加工转换产品,新能源中的生物质能仅指现代生物质能。传统生物质能和大中小水电可称之为传统可再生能源,太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能则统称为新型可再生能源,是新能源的主要组成部分。 在这里，本文主要介绍核能、生物质能、太阳能、风能这几种新型能源。 1(核能 现在核电采用的是核裂变。核聚变放出的能量比核裂变更大，有关核聚变的研究攻关已经进行很多年，但进展比预期要慢。现在国际上合作在搞“国际热核聚变实验反应堆计划”(ITER)，中国也参加了。按照目前的规划，2050年能够建成一个实验堆。但何时能真正商业化,很难预期，只能说起码是2050年以后的事。 中国核电起步不算晚，但是进展不算大，现在又逐渐重视。朱镕基任总理时，国家确定了八台核电装置重点发展。但由于这八台装置分别从法国、俄罗斯、加 拿大进口，国内研制的只有一台，所以没有形成产业化的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 。前几年，中国开始专门研究国产化驱动装置，现在从美国引进了技术，目前正在攻关。第一台国产化驱动机组(100万千瓦)正在研发中，如果成功，接下来就可以扩大生产。至于扩大到多少规模，最早提出要在2020年发展到3000万—4000万千瓦，现在来看，这还是不能满足形势的要求，所以又有人提出要发展到7000万甚至1亿千瓦。总之，比较普遍的观点是，希望能够扩大核电发展的规模。中国2007年发布的《核电发展专题规划》中提到，核电发展目标是到2020年“占电力总装机容量的4%”。而近日，国家发展和改革委员会副主任、国家能源局局长张国宝表示，中国力争到2020年时，核电装机容量占电力总装机容量的比重达到5%。5%是多少千瓦,如果到2020年全国电力装机是15亿千瓦，核电就要达到 7500万千瓦。这个目标是相当有挑战性的。 另外，核电是高技术，虽然操作起来简单，只需按按钮，但是对操作人员的技术素养要求很高。所以核电发展还有制造能力、运行维护能力、人才培养跟不跟得上的问题，要综合考量，谨慎进行，否则欲速则不达。像日本这样的国家，在技术、教育等方面的水平并不低，但核电应用上小问题不断，比如小的核泄露、误操作、隐瞒核事故之类。所以，我认为核电技术首先要追求可靠性，先进性首先要表现在可靠性上。 2(生物质能 中国近些年对生物质能利用进行了广泛探讨，一些科学家也极力提倡，认为中国生物质能开发潜力很大。两院院士石元春曾提出，如果中国能积极种植能源植物，可能建成两个大庆的液体燃料年产量。但关于生物质能源，现在争议较多。对于用粮食来做液体燃料，世界上的反对力量很强，认为这是和人争口粮，对穷人很不公平。中国也曾以陈化粮为原料，年生产102万吨燃料乙醇，但也就到此为止，已经叫停。生物质的进一步发展，要求用纤维素来制燃料，相关技术全球还都在攻关、实验当中。 在一些森林覆盖率较高、森林残余物很多的国家，还普遍用生物质直接燃烧来发电。中国的林业在历史上由于种种原因没有得到很好的保护，植被遭到很大破坏，所以现在主要是利用农林废弃物的秸秆。中国可获得的农林废弃物秸秆资源量到底是多少,现在来看，数量不是那么惊人，可能也就十亿吨左右。但生物质的“吨”与化石能源的“吨”不是一个概念，要是化成当量，它的发热值可能只有煤炭的一半。 还有一种说法，认为中国有很多“边际土地”——既不能种粮，也不能正规开采，但可以种植能源植物。现在，这方面温度也有点下降。首先，边际土地到底在何方,加上生物质体积大但能量密度较低，收集很费力。从一个很偏远的地方种植、收集，再进行运输和集中进行工业生产，成本就会增加。比如说秸秆发电，现在国内已经上了很多项目，但主要问题就是生物质秸秆收集比较困难，收集半径有限。收集半径太大，经济效益、规模就要受影响，所以只能小规模地、分散地利用。另外，秸秆的价格也会因需求量增多而被抬高，国家又很难强制收购。所以，生物质能源要成为主导性能源比较难。 3(太阳能 太阳能被称为是取之不竭、用之不尽的能源，只要有空间、有装置，就可以进行太阳能热利用。 中国太阳能热水器已商业化，生产应用世界第一。现在主要考虑的是建筑一体化问题。现在建设部抓得挺紧，考虑以后在建筑设计时规划进去，那么无论是 美观问题，还是技术问题，就都解决了。所以，我想太阳能热利用和建筑物结合上今后会有一个较快的发展。 利用太阳能发电，能源来源有保障，现在的关键问题是经济性。中国现在煤电销售电价每度才几毛钱;而用太阳能光伏发电，一千瓦要好几万元(最早是十万，现在可能已经下降到七万)，每度电成本要好几块钱，差不多相当于煤电的十倍。让老百姓花十倍的钱用这样的电当然很难普及。 目前，中国太阳能电池板的生产能力已经居于世界前茅，但在国内的应用不足10%，90%以上出口。对于这种状况，业界也有很多担忧，因为国内市场不开辟，光依赖国际市场也有风险，一旦别国可以自己生产，国内厂家就有危机。此外还有其他隐患。太阳能电池板的硅单晶现在在国内已大量发展，过去是先在国内做出含硅量较低的，比如99%，出口给人家去提纯、炼精，变成99.999999%(小数点后最少六位九)。这个提纯的环节中国过去做得较差，现在则纷纷进口设备、技术，在国内生产。但是最近硅单晶国际价格又出现了大幅下降的趋势，对我们新投资的工厂不利。 太阳能业界认为政府对太阳能支持不够，没有出台政策，规定电价。最近国家发展和改革委员会出台了“两个示范装置”——上海东海大桥太阳能装置、鄂尔多斯太阳能装置——的电价，规定为每千瓦小时四元钱。而今后太阳能的发展，我认为首先应该走招标定价而不是统一定价的道路。当前，太阳能技术发展很快，硅 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 价格有可能大幅下降，光电元件的转换效率在试验室已有成倍的增长，低成本的薄膜电池已规模化投入生产，自适应跟踪聚光理论已经进入产业化，太阳能发电的价格已经进入下行的轨道。此时，如果我们能适时引入招标定价机制，经过竞争，必然会降低太阳能发电的电价。 总之，太阳能要进一步发展，关键是应该在技术上、原理上有所突破，要有新意、求低价、求高效，增强其进入社会的竞争力。 4(风能 世界上风电装机容量最高的是德国，2007年约1800万千瓦。风电在中国发展很快，也被寄予了厚望，设备制造厂、整机厂大量兴起，2007年累计装机已超过600万千瓦。《可再生能源中长期发展规划》提出2020年全国风电总装机容量达到3000万千瓦，这个数肯定会突破。因为《规划》预计2010年全国风电总装机容量达到500万千瓦，而我们2007年就已超过，2008年可能会超过1000万千瓦。在《中华人民共和国可再生能源法》中，应该说风电是受惠最高的，现在其发展速度很快，业界也开始担心:设备制造的质量是否有保证,因为风电塔架很高，装上去要有问题再拆下来的话花费巨大，要使用高架吊车，而这种吊车不是每个风电厂都有。特别要注意的是，目前风电设备制造产业链上还有一些薄弱环节，譬如说轴承和电控的主要装置，都是靠进口。现在国内正攻关突破，但要真正完全替代进口产品还有距离。 而风电最主要的问题有风才能发电，无风就没有电，受自然条件的影响较大。另外风电的谐波较大，而电网是正谐波，如果干扰波比例太大(国外过去的说法是不能超过20%)，电网的稳定性可能会产生问题。因此，风电和其电网的建设有一个互相配合、协调发展的问题:电网建设如果不能够和风电发展相适应，就会制约风电的进一步发展;而风电本身的可靠性也是电网要求的一个重要内容。 开发利用概况 不同种类的新能源在资源分布、技术难度、使用成本等多方面存在相当大的 差异,因而新能源的开发利用程度各不相同。在新型可再生能源中,太阳能、风能、生物质能和地热能发展势头良好,已经进入或接近产业化阶段,尤其是太阳能热水器、风电以及生物燃料,已经形成较大的商业规模,成本也降至可接受水平。核能技术已经成熟,核电在国外已过发展高峰期,在我国则刚刚兴起。核聚变、氢能、天然气水合物、海洋能仍处于研究和发展之中,距离商业化还有较大距离。 截止到2009年2月,全球核电装机已达3.72亿kW,年发电量2.6万亿kWh,在全球一次能源结构中的比重约为6%左右。相比而言,新型可再生能源的开发利 ,用程度还很低,以2006年为例,其在全球一次能源供应量中的比重仅为1%左右占全部可再生能源的比例也仅为8%左右。2007年,全球新型可再生能源发电装机量为1.65亿kW,相当于全球电力装机总容量的3.7%。德国、美国、西班牙、日本等发达国家的可再生能源产业化水平已达到较高程度,其市场规模和装备制造水平跟其他国家相比具有明显优势。我国也是世界重要的可再生能源大国,太阳能热水器产量和保有量、光伏电池产量、地热直接利用量以及沼气产量都位居世界第一。不过,我国对新型可再生能源的开发多集中在技术含量较低的供暖和制热领域,在可再生能源发电技术水平和利用规模方面跟国外相比还存在较大差距。我国新型可再生能源发电装机容量仅为905万kW,占全球5.5%,远低于我国电力装机总容量占全球16%的比重。 前景 大力发展可再生能源，对于中国未来应对世界能源危机有重大意义。过去有专家认为，可再生能源虽然先进，但在能源结构中的比例不过是2%、3%，起不了大的作用。这话不完全错，因为可再生能源现在要起主导作用确实还不行。但就目前来说，它可以起到一些补充作用，特别是在边远地区、不发达地区和农村地区，可再生能源能够显示出更多的优越性。这些地区不像大城市聚居地，可以集中为其供应能源，它们很偏僻、很分散，如果要靠长距离拉线供电，那就比较困难。比如说某个山顶有一幢别墅，接电线的话可能相当麻烦，但要是在那里利用可再生能源供电，相对就比较容易。我在美国参观过一位科学家位于山顶的房子，他称其为“零能源建筑”，主要利用太阳能、建筑节能等技术，而不需要用化石能源。中国的一些边远地区，例如西藏，缺少化石能源，如果从外地输入，不仅花费大而且还会破坏那里的生态环境，所以这些地区可以重点发展太阳能电站、地热电站等。 可再生能源的重要作用在于未来它是一种替代性能源。欧洲国家的减排目标，几乎是靠可再生能源的替代来实现。虽然我们现在大量使用煤、电、油、气，但不能轻视可再生能源，因为它在未来会起主导作用，这个历史的趋势不会改变，只是时间长短的问题。 中国可再生能源(包括水能)的发展目标是到2010年在能源消费中的比重达到10%，2020年达到15%，这个目标我认为是非常雄心勃勃的。因为我们首先一定要考虑到中国总能源的增长速度是相当快的，一年增长一亿千瓦，比有些国家的整个装机容量还大。在这样的情况下可再生能源还要在整个能源结构中比例上升，其增长速度就必须比能源增长的整体速度还要快。现在总能源增长速度超过了10%，那么可再生能源增长速度要保证20%甚至30%，这样的目标任重而道远。所以除了有高远的目标，我们还得脚踏实地，做好当前的工作。