新能源发电技术有哪些?论述其优缺点
1光伏发电
优点:
①无枯竭危险;
②安全可靠,无噪声,无污染排放外,绝对干净(无公害);
③不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势;例如,无电地区,以及地形复杂地区; ④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电;
⑤能源质量高;
⑥使用者从感情上容易接受;
⑦建设周期短,获取能源花费的时间短。
缺点:
①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;
②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。
③发电成本高
2地热能
优点:
1.地热能是较为可靠的可再生能源,这让人们相信地热能可以作为煤炭、天然气和核能的最佳替代能源。
2.地热能确实是较为理想的清洁能源,能源蕴藏丰富并且在使用过程中不会产生温室气体, 地热发电现状对地球环境不产生危害。
缺点:
1.严格的地域限制
2.需要大量资金和技术
3.核能
优点:
1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。
2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。
3.核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。
4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。
5.核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。
缺点:
1.核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰。
2.核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏,故核能电厂的热污染较严重。
3.核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。
4.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。
5.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。
6.核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。
4.生物能发电
优点:
1.原料丰富
2.潜力将十分巨大
3.环保,无污染
缺点:
1:缺乏核心技术和设备:因为到目前为止,用于生物质焚烧发电的锅炉及燃料输送系统的技术和设备都产自国外,国内尚未制造厂家。所以投资后的物质发电产业很有可能长时间受制于国外
2:发电营运成本偏高:生物质发电成本远高于常规能源发电成本,约为煤电的1.5倍。成本高主要有:
1初期投入高,生物质发电投入成本为10000元/kw左右,而常规火电投入成本仅为6000元/kw。
2机组热效率低于常规火电,现在新建的常规火电机组一般都在300MW以上,而国内可建的发电机组最大容量为30MW
3燃料成本较高
3生物质秸杆燃料组织困难:主要有3点(1)收购难(2)储存难(3)运输难
5潮汐能
优点:
1.潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源
2.它是一种相对稳定的可靠能源,很少受气候、水文等自然因素的影响,全年总发电量稳定,不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。
3.潮汐电站不需淹没大量农田构成水库,因此,不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题
4.潮汐能开发一次能源和二次能源相结合,不用燃料,不受一次能源价格的影响
5.机组台数多,不用设置备用机组
缺点:
1.潮差和水头在一日内经常变化,在无特殊调节措施时,出力有间歇性,给用户带来不便
2.潮汐存在半月变化,潮差可相差二倍,故保证出力、装机的年利用小时数也低
3.潮汐电站建在港湾海口,通常水深坝长,施工、地基处理及防淤等问题较困难
4.潮汐电站是低水头、大流量的发电形式。涨落潮水流方向相反,敌水轮机体积大,耗钢量多, 进出水建筑物结构复杂
6风能
优点:
1、清洁,环境效益好;
2、可再生,永不枯竭;
3、基建周期短;
4、装机规模灵活。
缺点:
1、噪声,视觉污染;
2、占用大片土地;
3、不稳定,不可控;
4、目前成本仍然很高。
5、影响鸟类。
7.氢能
优点:
1启动快和比较灵活
2结构简单,维修方便
3.可吸收多余的电来进行电解水,生产氢和氧
4.氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况,提高电站的发电能力
缺点:
1.成本过高
2.氢气来源问题
3.技术不过关
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可再生能源与常规 能源相比,其优点是: 1、可再生能源的资源量大于常规能源, 常规能源一般指化石能源(煤炭、石油、 天然气等)其储量是有限的。可再生能源 如太阳能,它的资源对有限的人类发展阶 段可以说是无限的,地球上一年中接收到 的太阳能高达8*10↑18kWh,可见其量的 巨大。风能、生物质能、海洋能等其他可 再生能源都是太阳能的副产物,所以说“ 万物生长靠太阳”是非常好的比如。
2、清洁,非常低的污染,不能说无污染 的原因在于,大规模利用可再生能源以后 ,对环境的影响有些还未表现出来,如盐 城地区,大规模风电场的出现,对于候鸟 就可能产生影响。但是,总的来说目前没 有发现明显的污染加大的现实。
3、可循环使用,这是确定的,这是由于 可再生能源本身的定义所确定的
4、目前的开发成本仍然较高,这主要是 因为,可再生能源的能量密度大多数比较 低,例如,太阳能每平方米的理论功率只 有1kW左右,生物质能的单位重量的发热 量只有煤的一半不到(秸秆的发热值约为 3000大卡/公斤)等,对于低的能量密度 ,要形成规模化效应,只有规模化应用, 即遍地开花的应用才能达到。由于可再生 能源的能量密度低,它们的开发成本低
以风能、光伏发电为代表的新能源产业发展迅速,可再生能源发电与现代电网的融合成为了世界能源可持续转型的核心,发电技术继续沿着大规模、高效率和低成本方向持续进步。如果一定要有个比较的话,风电受到强风弱风影响比较大,光伏项目则在有光的地方即可发电。再者,风电项目对选址的要求比较高,而光伏项目中的分布式项目,只需要在适合的屋顶上安装即可,要求较低。这些因素,都会让光伏行业继续发展,而不会被风电淘汰。
综合因素考虑,其实风电和光伏发电之间并没有没有好坏发展之分,应该按照当地实际情况来合理规划发展。光电和风电都属于清洁可再生能源,光伏发电要求与风力发电相比相对较低,分布更广,有阳光就可以发展光伏发电项目,所以也更适合分布式项目的开发。能源领域是数据智能最有潜力的应用领域之一,不论风电还是光伏发电。
这个时代能源行业加快从传统的重资产投资和生产业务,向低碳、清洁能源、综合能源服务、能源数字化等方向转变,以后的科技实力的加持下风电和光伏发电前景的更是不可估量。许多能源企业已开始与可辅助进行数字化转型的科技企业合作,如Hightopo的三维数据可视化技术能将其产生的海量数据通过深度挖掘、分析、图表呈现出来应用价值,极大提升企业的运营效率,降低各类成本。
数据可视化能实现分布式能源的集中化、集约化,实现主动配电网集成项目的运行可视化——将以炫酷震撼的可视化效果展示出来。通过对各业务的组成框架和运营模式进行1:1还原,将业务运行模式与地理位置信息、三维模型、动画渲染等充分结合,实现其核心能力的可视化介绍,展示光伏能源或风电的数据应用场景。
数据的远程复制、备份、恢复与应用容灾,已成为能源信息化安全建设的重点。未来,我们一方面要积极拥抱能源数字化变革,一方面要筑牢数据应用安全的信息化堡垒。基于数字化技术,能源服务商能够实现对能源的合理规划和控制以及管理的可视化,真正做到生产、供电、供水、供气、供热等设施运转状态的全链条实时监控,为能源规划和控制提供可靠的数据依据,提高业务效率、节约管理成本,提升能源使用效率与节能增效水平。
常见的生物质发电技术有直燃发电、沼气发电、甲醇发电、生物质燃气发电技术等。目前,国内研究较多的是生物质直燃发电和生物质气化发电技术,对生物质混燃发电技术的应用研究有限。基于我国小火电数量多而污染重的特点,以及农村生物质本身来源广且数量大的特殊国情,本文先从技术和政策角度对生物质混燃发电技术进行讨论,然后分析生物质混燃发电的经济效益、环保效益和社会效益,后者更为重要。
1.1生物质直燃发电现状
生物质发电主要是利用农业、林业废弃物为原料,也可以将城市垃圾作为原料,采取直接燃烧的发电方式。如英国ELY秸秆直燃电站是目前世界上较大的秸秆直燃电厂,装机容量为3.8万kW,年耗秸秆约20万t。古巴政府与联合国发展组织等机构合作,预计投资1亿美元兴建以甘蔗渣为原料的环保电厂。我国直燃发电方面在南方地区有一定的规模。两广省份共有小型发电机组300余台,总装机容量800MW。生物质直接燃烧发电技术已比较成熟,由于生物质能源需要在大规模利用下才具有明显的经济效益,因而要求生物质资源集中、数量巨大、具有生产经济性。
1.2生物质气化发电现状
生物质气化发电是指生物质经热化学转化在气化炉中气化生成可燃气体,经过净化后驱动内燃机或小型燃气轮机发电。小型气化发电采用气化-内燃机(或燃气轮机)发电工艺,大规模的气化-燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发电技术,能耗比常规系统低,总体效率高于40%,但关键技术仍未成熟,尚处在示范和研究阶段。在气化发电技术方面,广州能源研究所在江苏镇江市丹徒经济技术开发区进行了4MW级生物质气化燃气-蒸汽整体联合循环发电示范项目的设计研究,并取得了一定成果。
1.3生物质混燃发电现状
生物质混燃发电技术在挪威、瑞典、芬兰和美国已得到应用。早在2003年美国生物质发电装机容量约达970万kW,占可再生能源发电装机容量的10%,发电量约占全国总发电量的1%。其中生物质混燃发电在美国生物质发电中的比重较大,混烧生物质燃料的份额大多占到3%~12%,预计还有更多的发电厂将可能采用此项技术。英国Fiddlersferry电厂的4台500MW机组,直接混燃压制的废木颗粒燃料、橄榄核等生物质,混燃比例为锅炉总输入热量的20%,每天消耗生物质约1500t,可使SO2排量下降10%,CO2排放量每年减少100万t。在我国生物质混燃发电技术应用不多,与发达国家相比还相距较远。但是该项技术可以减少CO2的净排放量,符合低碳经济的发展要求、符合削减温室气体的需要,具有很大的发展潜力。
在我国农村,农户土地分散导致秸秆收集难度较大,收集运输成本限制着秸秆的收集半径,加上秸秆种类复杂,若建立纯燃烧秸秆的电厂,难以保证原料的经济供应。掺烧生物质不失为一种更现实的解决方案,即把部分生物质和煤混燃,减少一部分耗煤。与生物质直燃发电相比,生物质混燃发电具有投资小、建设周期短、对原料价格易于控制等优势。从技术上看,混烧比纯烧具有更多的优越性:可以用秸秆等生物质替代一部分煤来发电,不必新建单位投资大、发电效率低的纯“秸秆”电厂。何张陈将混燃案例与气化案例作了比较,发现气化案例的发电成本要比混燃案例高,而且对生物质价格变化更敏感。兴化中科估计的单位装机容量投资约为丰县鑫源投资的11.3倍,约为宝应协鑫的1.4倍。混燃还可以提高秸秆等生物质的利用效率、缓解腐蚀问题、减少污染、简化基础设施。
2生物质混燃发电技术解析
由于我国小火电厂数量多并且污染大,与其废弃关闭,不如因地制宜的对一些小型燃煤电厂设备略加改造,利用生物质能发电。典型的生物质能发电厂设备规模小,装机容量<30MW;但是利用生物质混燃发电既可发挥现有煤粉燃烧发电的高效率,实现生物质的大量高效利用,而且对现役小型火电厂改造无需大量资金投资,凸显出生物质混燃发电的优越性,特别是生物质气化混烧发电通用性较强,对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小些。生物质锅炉按燃烧方式有层燃炉、流化床锅炉、悬浮燃烧锅炉等方案可供选择,对现役火电厂实施混燃技术改造,锅炉本体结构不需大的变化(主要改造锅炉燃烧设备)。改造主要涉及在已有燃料系统中进行生物质掺混,有以下3方式。
(1)在给煤机上游与煤混合,再一起制粉后喷入炉膛燃烧。
(2)采用专门的破碎装置进行生物质的切割或粉碎,然后在燃烧器上游混入煤粉气流中,或通过专设的生物质燃烧器喷入炉膛燃烧。
(3)将生物质在生物质气化炉中气化,产生的燃气直接通到锅炉中与煤混合燃烧。本文主要以第2种和第3种为研究对象。
技术上,生物质和煤混燃关键是生物质燃料的选择和积灰问题。燃料的选择可以通过管理手段并辅以掺混设备加以解决。下面主要讨论积灰问题。
生物质和煤混燃的可行性,在一定程度上受积灰的影响很大。不同燃料的积灰特性与多种因素相关,如灰的含量、飞灰的粒径分布、灰的组成和灰的流动性。积灰是必须考虑的重要因素,因为积灰对锅炉运行、锅炉效率、换热器表面的腐蚀和灰的最终利用都有重要影响。与煤相比,生物质(如秸秆)和煤混燃时,两种原料之间的相互作用会改变积灰的组成、降低颗粒的收集效率和灰的沉降速率。生物质灰中碱性成分(特别是碱金属K)含量也比较高,且主要以活性成分存在,从火焰中易挥发出来凝结在受热面上形成结渣和积灰,实际商业应用中生物质掺混比*高为15%,当掺比较小时,一般不会发生受热面灰污问题。国际和国内的经验均表明,生物质混燃发电在技术上没有大的障碍,技术上是完全可行的。
智能电网是信息通信、自动化、能源等技术与传统电网高度集成而形成的新型智能化电网。包括发电、输电、变电、配电、用电、调度六个环节。
(一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本;
(二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项;
(三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。
(四)逆变器:在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到DC-DC逆变器,如将24VDC的电能转换成5VDC的电能(注意,不是简单的降压)。
太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素:
Q1、 太阳能发电系统在哪里使用?该地日光辐射情况如何?
Q2、 系统的负载功率多大?
Q3、 系统的输出电压是多少,直流还是交流?
Q4、 系统每天需要工作多少小时?
Q5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气,系统需连续供电多少天?
Q6、 负载的情况,纯电阻性、电容性还是电感性,启动电流多大?
Q7、 系统需求的数量。
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太阳能发电:其实并不贵
本期提示
无锡尚德太阳能电力公司总经理施正荣博士在澳大利亚学习工作了14年。他归国创业,惟一目的就是发展我国的太阳能电力产业。他说:“社会上有一个误会,一再地说太阳能发电的成本较高。据我看来,如果大家用环保和可持续发展的标准来计算,与火电相比,
太阳能发电,并不算昂贵。如果国家当机立断,推出鼓励发展绿色能源的产业政策,随着技术的进步,太阳能发电的成本,还将进一步降低。”他的这番话引起了记者的好奇,记者采访了许多专家,请他们共同探讨:该怎么做,才能让太阳能电力尽量为人类和环境造福。
产业应用消纳研发成本
中科院电工所研究员马胜红说,一项新技术,在发展的不同阶段,有不同的应用需求。同其他可再生能源发电技术相比,光伏发电在解决边远地区分散的村落和农牧户供电方面有突出的技术和经济优势,将在解决我国3000万远离电网的群众供电发挥主要作用。在一些特殊领域,光伏发电已经迅速崛起,在航天电源、通讯机站无人值守电源、管道阴极保护、军事野战电源、玩具、钟表、街灯、庭院灯以及最近兴起的环保建筑等许多领域,已经显示出“比较优势”。产业上的应用能够消纳不少研究成本,进而推动技术研究的深入,找到更合适的材料和降低成本的解决方案。
皇明太阳能集团原本专心经营光热业务,其太阳能真空管热水器在我国的市场占有率第一。公司总裁黄鸣说:“我们最近也在考虑向光电方向进军,我们已经推出‘太阳能照明’业务,在山东日照市做了一个样板工程。我相信,只要产业鼓励政策明朗,太阳能发电成本会在应用的推动下迅速下降。”中国太阳能学会秘书长孟宪淦介绍说,我国是太阳能资源丰富的国家之一。我国有荒漠面积108万平方公里,主要分布在光照资源丰富的西北地区。1平方公里面积可安装100兆瓦光伏阵列,每年可发电1.5亿度如果开发利用1%的荒漠,就可以发出相当于我国2003年全年的耗电量。在我国电力干线周围有适合于大规模安装光伏发电开发的浩瀚荒漠,开发利用荒漠太阳能资源对于我国有着深远的战略意义。学习目前欧洲、日本的经验,实施屋顶光伏项目,也是十分重要的出路。
无锡尚德公司目前把许多精力花在“用户培养”上,他们花费大量心血进行产业链的整合和激发。公司每年的年会实际上是太阳能电池产业上下游厂商的一次激情大碰撞。公司副总经理季广峰说:“我们现在准备对建筑设计师、房地产开发商和政府官员进行太阳能电力的知识培训。只要大家花点精力,对太阳能电力的原理和产业前景稍作了解,肯定就会毫不怀疑这个产业的前景和必要性。而且,我们公司也准备投资上游的硅片产业,这样既能保证将来有充足稳定的生产原料,又能在一定程度上降低成本。”
技术进步促进成本降低
过去使用硅作为太阳能电池材料,而我国目前生产硅片的能力还太低,多数材料都依靠进口,导致太阳能电池成本太高。要使太阳能发电得到大规模推广,科学家必须降低太阳能电池材料的成本,或找到更廉价的太阳能电池材料。
中国太阳能学会光伏专业委员会主任赵玉文说,太阳能电池目前的价格大约为3.15美元/瓦,并网系统价格为6美元/瓦,发电成本为0.25美元/瓦。最近完成的8兆瓦并网光伏系统的前期研究表明,目前完全商业化运作的并网光伏发电上网电价大约为每度电3.4元,尚无法同火电、风电等竞争。但是世界上近期的大规模市场发展和快速的技术进步正在使光伏系统设备和发电成本有效降低,预计到2010年光伏系统将降到3美元/瓦左右,发电成本将下降到每度0.1美元———也就是人民币1块钱左右。他说:“当前火电成本日渐上涨,发展太阳电力能正逢其时。”
施正荣说:“全世界的科学家绞尽脑汁,都在寻找从技术上降低成本的方案,方向是多元的,最常规的渠道是寻找、组织新材料,提高光电转化效率。有人一看15%、17%,就以为效率‘低得不行’,实际上,只要提高一个百分点,成本就能下降很多,竞争力就提升了。我们无锡尚德公司正在致力于这方面的研究。”
中科院半导体所所长李晋闽透露,该所最近在太阳能电池研究上也取得了重大突破,他们利用某些‘化学半导体’材料,大大提高了光电转换效率加上对整个系统进行了精心整合,在模拟空间的环境下,能够实现26%的转化效率,而在地面环境下,其转换效率能超过30%。这样,成本就不是问题。
转换观念是当务之急
几位太阳能方面的专家前不久起草了“关于制定阶梯电价和促进我国光伏发电发展的议案”建议稿,起草人之一、中国太阳能学会光伏专业委员会常务理事王斯成说:“从资源的数量、分布的普遍性、技术的可靠性来看,光伏发电比其他可再生能源更具有优越性,目前成本较高的障碍正在随着技术进步和大规模生产而减小,光伏发电将成为未来电力的重要构成是勿庸质疑的。”专家建议,我国的目标应该在2020年使光伏发电的累计装机容量达到30000兆瓦,使光伏发电量达到届时全国发电量的1%。
虽然这个指标同欧、美、日国家的目标相比差距还相当大,但要想达到这个目标,要排除诸多障碍。专家指出,在世界上许多国家,光伏发电已经进入商业化发展轨道在荒漠大规模并网和光伏建筑一体化领域具有良好的长远发展前景,是可再生能源应用的重要组成部分。近年来全球光伏发电产业以平均30%以上的速率迅猛增长,2002年的系统产值达到35亿多美元。预计在各国减排行动和优惠政策的拉动下,产业发展将进一步加快。我国只要出台相应政策、培育规范的规模市场、加大投入、加速能力建设,我国企业完全有条件依托国内市场挺进国际市场,进入国际十强。
赵玉文说:“但其发展的先决条件就是政府出台行之有效的激励政策。近年来,德、日、美等发达国家光伏产业迅猛发展的事实证明,政府采用优惠政策扶持光伏发电市场,靠规模市场拉动产业发展、推动技术进步,依赖技术进步和规模生产降低生产成本,通过提高质量和降低价格赢得更大市场的方针和策略是正确的和成功的,值得我国借鉴。”
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太阳能发电潜力巨大 太阳能电池产业将大有所为
在太阳能发电系统中,技术最复杂的组成部分应属太阳能电池。可以说,太阳能电池是太阳能发电系统的核心,其开发、生产直接影响到太阳能发电的普及和发展。
太阳能电池的主要原理是通过使用半导体材料,将较薄的N型半导体置于较厚的P型半导体上,当光子撞击该装置的表面时,P型和N型半导体的接合面有电子扩散产生电流,可利用上下两端的金属导体将电流引出利用。
太阳能电池的种类根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:1、硅太阳能电池;2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的太阳能电池;4、纳米晶太阳能电池等。
硅是最理想的太阳能电池材料,这是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。在以上电池中单晶硅太阳能电池转换效率最高,技术也最为成熟,光电转化效率可达23.3%。在制作过程中,一般采用表面织构化、发射区钝化、分区掺杂等技术。但由于单晶硅材料价格及相应的繁琐工艺影响,单晶硅成本价格居高不下,大幅降低成本非常困难,无法实现太阳能发电的大规模普及。
随着新材料的不断开发和相关技术的发展,以其它材料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。目前国际低成本大规模生产技术的研究主要集中在多晶硅、大面积薄膜非晶硅、CdTe电池、CIS电池的制造技术,Ⅲ-V族化合物半导体高效光电池,非晶硅及结晶硅混合型薄膜光电池等方面。
如果说单晶硅的特点是效率高、成本高,其它材料电池的难题无疑是低成本、转化弱。与单晶硅太阳能电池相比,除多晶硅、碲化镉等外,其它材料电池的光电转化效率普遍未超过15%。
我国太阳能电池的发展我国于1958年开始研究太阳能电池,1971年首次应用于我国发射的卫星上。1973年开始将太阳能电池用于地面。由于受到价格和产量的限制,市场发展很缓慢,除了作为卫星电源,在地面上太阳能电池仅用于小功率电源系统,如航标灯、铁路信号系统等。
2002年,国家有关部委启动了“西部省区无电乡通电计划”,通过光伏和小型风力发电解决西部七省区无电乡的用电问题。这一项目的启动大大刺激了太阳能发电产业,国内建起了几条太阳能电池的封装线,使太阳能电池的年生产量迅速增加。
目前太阳能电池已经开始广泛用于通信、交通、民用产品等各个领域,光伏发电不但列入到国家的攻关计划,而且列入国家电力建设计划,同时也在一些重大工程项目中得到应用。目前,光伏发电已遍及我国西部各省区,以及中部和东部的部分省、直辖市、自治区,总投入已经超过30亿元。
太阳能电池高效和低价统一始终是国际开发的目标。与此相同,我国产品生产、推广的根本问题也集结于此。草原、海岛、沙漠等无电地区需求巨大,但价格的可承受性、生产规模不足和产品针对性较弱等方面的问题十分突出。而在城市电力系统中,高昂的一次性投资成本无疑更为产品推广增加了难度。因此,提高效率,降低成本,扩大规模应是现今开发、生产太阳能电池的主题。
在具体操作方面:多晶硅太阳能电池的研究应把攻关与引进结合起来,尽快建立一条年生产能力为兆瓦级的生产线;单晶硅太阳能电池重点提高组件的效率,降低生产成本;加速开发新型太阳能电池。具体标准:兆瓦级多晶硅太阳能电池组件生产线的建立主要技术经济指标:组件效率13%,组件寿命20~25年;单晶硅太阳能电池组件生产线的技术改造主要技术经济指标:组件效率14%~15%,组件寿命20~25年。
要在现有技术条件下快速发展,太阳能电池行业应尽快实现小型光电源产业化;着重开发100千瓦容量以下的独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化研究并网光伏发电技术,并为大规模应用做好前期准备。
在具体标准方面:小功率光伏电源产业化功率范围:千瓦级、百瓦级产业规模:总容量大于1兆瓦系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上太阳能;独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化。功率范围:10千瓦~100千瓦系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上;并网光伏发电技术研究和示范。兆瓦级并网光伏电站的前期研究,10千瓦并网光伏示范电站、100千瓦并网光伏电站用逆变器研制,光伏电站运行及与电力系统相关技术研究。
利用太阳能光伏发电是是能源利用不可逆变的潮流。中国已成为全世界仅次于美国的第二大电力消费市场,需求增长速度为全球之冠。但石油能源的紧张、煤炭资源的告急使得现有发电方式远远不能满足电力消费需求,太阳能发电推广相当迫切,市场潜力十分巨大。针对市场,加速发展,太阳能电池行业必定大有可为.
据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测,全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量,世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计,全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的,将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明,全球石油探明储量可供生产40多年,天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为,到2030年世界能源需求将增长60%,届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门,运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出,C02排放也将增多,减排温室气体是一个严峻的挑战。
国际能源署认为,中东将增加投资以扩增常规石油资源产能,非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用,氢能将有少量应用,可再生能源将有更大发展潜力。到2030年,替代能源尤其是可再生能源,不仅将成为不可或缺的重要能源,而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%,世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。
据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50,大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年,中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量,原油和天然气的生产则不能满足需求,特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约,提高能源利用效率,加快可再生能源的开发利用,对于中国来说既重要又迫切。
二、世界可再生能源发展趋势
世界大部分国家能源供应不足,各国努力寻求稳定充足的能源供应,都对发展能源的战略决策给予极大的重视,其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应,污染环境等,这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。
从目前世界各国既定能源战略来看,大规模的开发利用可再生能源,已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快,世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看,风能、太阳能和生物质能发展最快,产业前景最好,其开发利用增长率远高于常规能源。
风力发电技术成本最接近于常规能源,因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术,风电是世界上增长最快的能源,年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明,在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下,到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%,可再生能源在能源消费中总的比例将达30%,无论从能源安全还是环境要求来看,可再生能源将成为新能源的战略选择。
三、世界部分国家可再生能源发展目标
2004年,美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%;到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%;到2020年将都提高到20%以上;到2050年,德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右,2020年分别达到20%和15%。
四、世界部分国家可再生能源利用进展
美国正在加大可再生能源研发和利用力度,2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元,其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划,克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里,安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。
德国新的《可再生能源法》,为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发,迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年,德国可再生能源发电量占总发电量的8%,年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%,太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划,2007年之前将生物燃料的产量提高3倍,使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂,年均生产能力达到20万吨,生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨,用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍,法国已出台一系列优惠措施,鼓励生物燃料的生产和消费。
英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口,设立了5000万英镑的专项资金,重点开发海洋能源。不久前,在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展,目前风电装机总量已达650兆瓦,可满足44万多个家庭的电力需求,近期还将建设10座类似规模的风电场。
日本官方报告,将从2010年正式启动生物能源计划,并与美国和欧盟共同开发可再生能源,建设500个示范区。预计将投资2600亿日元,而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。
其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家,越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》,编制了《可再生能源中长期发展规划》,将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部,政府全力推动可再生能源资源的开发利用,目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划,包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划,到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦,其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。