十二五863計劃戰(zhàn)略研究－可再生能源專題研究報告

1 “十二五” 863 計劃戰(zhàn)略研究 可再生能源專題研究報告 （討論稿） 2010 年 1 月 15 日 2 目 錄 “十二五” 863 計劃戰(zhàn)略研究 .1 可再生能源專題 .1 研究方向現(xiàn)狀及 “十一五 ”總結(jié) .3 （由總體專家組負責） .3 2 戰(zhàn)略需求現(xiàn)狀及需求分析 .3 2.1 發(fā)展可再生能源的重大意義 .3 2.1.1 發(fā)展可再生能源有利于解決我國能源的供需矛 盾 .3 2.1.2 發(fā)展可再生能源是保護環(huán)境和應(yīng)對氣候變化的 重大需求 .3 2.1.3 發(fā)展可再生能源是培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需要 .4 2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 .4 2.2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 .4 2.2.2 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 . 10 2.2.3 存在的問題與差距 . 18 2.2.3 發(fā)展趨勢 . 25 2.3 戰(zhàn)略需求 . 32 3 發(fā)展思路和戰(zhàn)略目標 . 38 3.1 發(fā)展思路 . 38 3.2 戰(zhàn)略目標 . 40 4 發(fā)展重點 . 42 4.1 風電 . 42 4.2 太陽能光伏 . 45 4.3 太陽能熱利用 . 48 4.4 生物質(zhì)能 . 49 4. 地熱 . 52 4. 海洋能 . 54 5 保障措施 . 56 5.1 加大科技投入力度，建立多元科技投入渠道 . 56 5.2 加快人才隊伍建設(shè) . 56 5.3 注重基地建設(shè) . 57 5.3.1 創(chuàng)新研究基地建設(shè) . 57 5.3.2 國家級可再生能源技術(shù) 示范基地建設(shè) . 57 5.4 加強國際交流，重視企業(yè)參與 . 57 5.5 完善激勵政策，健全法律法規(guī) . 57 5.6 加強技術(shù)標準、檢 測和認證體系建設(shè) . 58 3 研究方向現(xiàn)狀及 “十一五 ”總結(jié) （由總體專家組負責） 2 戰(zhàn)略需求現(xiàn)狀及需求分析 進入二十一世紀以來，能源和環(huán)境問題日益突出，成為當前國際政治經(jīng)濟領(lǐng)域的熱點問題。為保障能源的可持續(xù)供給，減少污染物排放，發(fā)展可再生能源得到了世界各國的高度重視。 2.1 發(fā)展可再生能源的重大意義 2.1.1 發(fā)展可再生能源有利于解決我國能源的供需矛盾 我國化石能源儲量有限， 人均能耗低于全球平均水平的一半， 隨著城市化進程和人民生活 水平的提高，人均能耗存在大幅增長趨勢，導致能源需求缺口增大，能源供應(yīng)與經(jīng)濟發(fā)展的矛盾突出。 充足、安全、清潔的能源供應(yīng)是經(jīng)濟發(fā)展和社會進步的基本保障。 胡錦濤主席 2005 年在北京國際可再生能源大會上指出： 加強可再生能源開發(fā)利用，是應(yīng)對日益嚴重的能源和環(huán)境問題的必由之路，也是人類社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。 為從根本上解決我國的能源供需矛盾，滿足經(jīng)濟和社會發(fā)展的需要，保護環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，除大力提高能源效率外，加快開發(fā)和利用可再生能源是重要的戰(zhàn)略選擇。 2.1.2 發(fā)展可再生能源是保護環(huán)境和應(yīng)對氣候變化的重大 需求 過去一百年中，中國的氣候變化趨勢與全球趨勢基本一致，平均溫度升高1.1，略高于全球平均升溫幅度。 為保護環(huán)境，應(yīng)對氣候變化， 2009 年 11 月25 日 ，中國 國務(wù)院常務(wù)會議決定，到 2020 年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%-45%。為實現(xiàn)減排目標，保證能源的清潔可持續(xù)供給，必須大力發(fā)展可再生能源。根據(jù)我國 可再生能源 中長期發(fā)展 規(guī)劃 ，預(yù)計到 2020年，可再生能源可節(jié)省標煤 6.399 億噸，減排 CO2： 16.765 億噸， SO2： 544 萬噸，NOx： 474 萬噸 ， 大規(guī)模發(fā)展可再生能源對節(jié)能減 排具有重要的作用。 4 2.1.3 發(fā)展可再生能源是培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的需要 由于金融危機的影響， 世界 各國均加大了對可再生能源技術(shù)開發(fā)的投入。美國計劃 未來 10 年 投入 1500 億美元資助替代能源研究。歐洲計劃自 2010 開始每年投入 80 億歐元，研發(fā) 能效提高和可再生能源 技術(shù) 。 從世界產(chǎn)業(yè)革命的歷史看，第一次產(chǎn)業(yè)革命是蒸汽機，第二次是電力，第三次是電腦，第四次產(chǎn)業(yè)革命將是包括 可再生能源 在內(nèi)的新興產(chǎn)業(yè) 革命。我國錯過了前三次產(chǎn)業(yè)革命的先機，導致科學經(jīng)濟落后于發(fā)達國家。溫家寶總理 2009 年 11 月發(fā)表題為讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展 的講話，將新能源作為七大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之首 。 面對第四次產(chǎn)業(yè)革命，我國將通過加大對 可再生能源的研究和投資力度等方式，培育戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，通過自主創(chuàng)新，占領(lǐng)科技制高點。 2.2 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢 近年來，許多國家制定了明確的可再生能源發(fā)展目標、法規(guī)和政策，支持可再生能源的發(fā)展，促使可再生能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐步擴大，技術(shù)水平不斷提高，成為實現(xiàn)經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要能源。 2.2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 （）風電 全球風電產(chǎn)業(yè)持續(xù)快速 發(fā)展 。 2008年，全球風電裝機容量新增 29%，北美和亞洲的風電市場已超過歐洲，其中美國的風電裝機容量首度超過德國，居世界第一位。 到 2008 年底，我國風電裝機容量已連續(xù)三年翻番，保持了全球最強勁的發(fā)展勢頭。到 2008 年底，陸上風電場總裝機容量超過 1200 萬千瓦，海上風電場建設(shè)開始起步，在渤海灣進行了海上風電場試驗運行，東海海上風電場計劃裝機 10 萬千瓦，已有 3.0MW 機組投入了試驗運行。 2008 年全年全國風力發(fā)電達到 128 億度，相當于節(jié)約 450 萬噸優(yōu)質(zhì)煤炭，減排 1280 萬噸二氧化碳，表明風電開發(fā)已從過去的補充能源地位向替代化石能源轉(zhuǎn)變的巨大潛力，對節(jié)能減排、國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的貢獻十分顯著。 目前全球風電機組整機制造實力較強的主要有十余家企業(yè)，市場占有率排名截至 2008 年底的風電裝機容量 5 前 12 的企業(yè)占有全球 95%的市場份額。由于風電市場增長迅速，主要風電機組整機制造企業(yè)的產(chǎn)能擴張需要一定的時間，為中小企業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了條件。世界上最大的風電機組整機制造企業(yè)是丹麥的 Vestas、美國的 GE Energy 和西班牙的 Gamesa， 2008 年分別占有 19%、 18%和 11%的全球市場份額。 到 2008 年，我國的風電機組整機制造企業(yè)超過 70 家，具備兆瓦級機組生產(chǎn)能力的約 20 家，零部件生產(chǎn)企業(yè)幾百家，市場占有率最大的企業(yè)是華銳和東汽，全球 市場份額分別仍然只有 5%和 4%的。整機制造企業(yè)的相對集中化仍是發(fā)展趨勢。 （ 2） 太陽能 光伏 太陽能光伏發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進入規(guī)?；瘧?yīng)用時代，并且?guī)恿耸澜绻夥a(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。 2008 年世界光伏累計裝機容量達到 18.4GW，在 2007 年 12.65GW 的基礎(chǔ)上增長 45%。從太陽電池產(chǎn)業(yè)來看， 2008 年世界太陽電池總產(chǎn)量達到 6.9GW，比 2007 年產(chǎn)量 4.3GW 增長 60%，太陽電池產(chǎn)量從 1999 年起已經(jīng)連續(xù) 9 年增長超過 30%。世界光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)形成規(guī)模，并且呈現(xiàn)逐年平穩(wěn)快速增長態(tài)勢，世界光伏產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用呈現(xiàn)規(guī)?；?、多元化發(fā) 展趨勢。 1）在光伏產(chǎn)業(yè)方面，晶體硅電池、硅基薄膜電池、碲化鎘薄膜電池以及銅銦鎵硒薄膜電池均已進入規(guī)?；a(chǎn)階段。 2008 年底晶體硅太陽電池仍是民用領(lǐng)域的主要太陽電池類型，占世界太陽電池產(chǎn)量的 90%以上；硅基薄膜太陽電池單條生產(chǎn)線規(guī)模達到 40MW/年；碲化鎘薄膜電池單條生產(chǎn)線規(guī)模達到 50MW/年；銅銦鎵硒薄膜電池單條生產(chǎn)線規(guī)模為 40MW/年。離網(wǎng)型光伏控制 /逆變器和 1MW以下光伏并網(wǎng)逆變器已形成系列產(chǎn)品，光伏并網(wǎng)逆變器單機容量達到 1.25MW；水平單軸、傾斜軸、雙軸等平板式非聚光自動跟蹤系統(tǒng)已在大型光伏電站 批量使用，雙軸跟蹤系統(tǒng)單機最大承載面積 200m2，可安裝約 20kW 多晶硅太陽電池。 2）在光伏應(yīng)用方面，由離網(wǎng)型為主轉(zhuǎn)向并網(wǎng)型為主， 2008 年底并網(wǎng)光伏發(fā)電容量占到世界光伏總裝機容量的 90%以上， 200kW 以上的大型并網(wǎng)光伏電站總計 3.6GW（ 1900 余座），單座光伏電站最大容量達到 60MW。公共電網(wǎng)側(cè)集中并網(wǎng)大型光伏電站和用戶側(cè)并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)成為并網(wǎng)光伏發(fā)電的兩大主要發(fā)展方向。發(fā)達國家正在積極發(fā)展光伏微網(wǎng)技術(shù)，以解決光伏容量水平較高條件下的系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，日本、德國、希臘等國均已建成百千瓦級示范系統(tǒng)。 6 目前，世界光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的瓶頸問題仍然是光伏發(fā)電成本較高，降低成本將是 2020 年以前的主要努力方向；隨著光伏發(fā)電應(yīng)用規(guī)模的擴大和在電網(wǎng)中比例的增加，“不連續(xù)、不穩(wěn)定和不可調(diào)度”特性將成為光伏發(fā)電進一步發(fā)展的障礙，發(fā)達國家已經(jīng)圍繞光伏發(fā)電規(guī)模化應(yīng)用問題展開重點攻關(guān)。 受世界光伏市場需求驅(qū)動，我國太陽電池產(chǎn)業(yè)與應(yīng)用近年來發(fā)展非常迅速。 1）在光伏產(chǎn)業(yè)方面， 2008 年我國太陽電池產(chǎn)量 2.5GW，占世界太陽電池市場份額 37%，在 2007 年 1.2GW 的基礎(chǔ)上增長 108%，我國連續(xù)兩年成為世界最大的太陽電池生產(chǎn)國， 其中晶體硅太陽電池產(chǎn)量約占總產(chǎn)量 98.5%，非晶硅薄膜太陽電池也逐步形成一定規(guī)模，已建和在建的非晶硅薄膜電池生產(chǎn)線約有 20 余家。光伏逆變器和光伏自動跟蹤裝置已有自主研制的系列產(chǎn)品，目前已形成小批量生產(chǎn)規(guī)模。國內(nèi)基本形成涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、組件封裝、平衡部件、系統(tǒng)集成、光伏應(yīng)用產(chǎn)品和專用設(shè)備制造的較完整產(chǎn)業(yè)鏈。 2）在光伏應(yīng)用方面，我國太陽電池用量也出現(xiàn)逐年上升勢頭， 2008 年新增光伏裝機容量 40MW，光伏總裝機容量達到 140MW，比 2007 年 100MW 增長 40%。我國光伏應(yīng)用仍以離網(wǎng)為主， 2008 年底并網(wǎng)光伏系統(tǒng)容量僅占 19.3%，其余部分為農(nóng)村電氣化占 34.3%，通信和工業(yè)領(lǐng)域占 25%，各類光伏產(chǎn)品占 21.4%。我國光伏應(yīng)用規(guī)模仍然較低， 90%以上太陽電池產(chǎn)品出口國外，中國光伏企業(yè)受國際市場影響非常巨大。 我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展與世界光伏產(chǎn)業(yè)一樣面臨著光伏發(fā)電成本較高、電網(wǎng)接納能力和建筑接納程度的問題。此外，我國國產(chǎn)化裝備水平較低，對國外設(shè)備，尤其是高端設(shè)備依存度高，整體技術(shù)水平與國外還有較大差距。由于我國太陽能資源和負荷分布不對稱，光伏發(fā)電發(fā)展存在大規(guī)模遠距離電力輸送問題。國內(nèi)光伏市場發(fā)展非常 緩慢，連續(xù)多年我國光伏產(chǎn)業(yè)依賴國際市場，“市場在外”的問題至今沒有得到解決。 （ 3）太陽能光熱 目前 ， 國際上正在運行的太陽能熱發(fā)電裝機容量為 667.4MW。根據(jù)美國能源咨詢機構(gòu) EER 的研究報告 20092020 年全球聚光型太陽能熱發(fā)電市場和戰(zhàn)略，2009 年 4 月全球正在建設(shè)的太陽能熱發(fā)電裝機已達 1200MW。而 2009 年 11 月，西班牙發(fā)布政府公告，宣布 2012 年西班牙太陽能熱發(fā)電的裝機目標為 1850 MW。此外，美國加州能源局處于審批公示階段中的太陽能熱發(fā)電裝機容量則達 7 4802MW。 2009 年 7 月 13 日德 國數(shù)十家公司聯(lián)合在北非投 4 千億歐元的太陽能熱發(fā)電 “ 沙漠行動技術(shù) ” 項目備忘錄簽署，包括 Abengoa， Solar Millennium, Schott，ABB，西門子，德意志銀行等。第一批項目已經(jīng)在 2009 年 11 月份啟動。 目前太陽能熱發(fā)電站分布在美國，西班牙，德國，法國，阿聯(lián)酋，印度，埃及，中國，摩洛哥，阿爾及利亞，澳大利亞等 地， 全球太陽能熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)正在經(jīng)歷快速發(fā)展的時期。 在 全球 遭受金融危機的 2009 年，我國的太陽能熱發(fā)電逆市而上，躍上一個臺階。我國目前已經(jīng)發(fā)布的太陽能熱發(fā)電項目已經(jīng)超過 4001MW， 其中 1950MW 是2009 年一年中提出，另外 2000MW 是 2010 年提出的。涉及從投資銀行，設(shè)備制造商和大型電力公司等共 15家企業(yè)。 2010年 1月 9日美國太陽能發(fā)電公司 eSolar與一家中國公司在北京簽訂協(xié)議，計劃在幾年內(nèi)投資超過 50 億美元，在中國建立 2000MW 太陽能熱發(fā)電電力。 （ 4）生物質(zhì)能 到 2005 年底，全世界生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量約為 5000 萬千瓦，主要集中在北歐和美國；生物燃料乙醇年產(chǎn)量約 3000 萬噸，主要集中在巴西、美國；生物柴油年產(chǎn)量約 200 萬噸，主要集中在德國。沼氣已是成熟的生物質(zhì)能利用技術(shù)，在歐洲、中國和印度等地已建設(shè)了大量沼氣工程和分散的戶用沼氣池。 近年來，我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，國家電網(wǎng)公司、中國節(jié)能投資公司等大型國有企業(yè)，民營以及外資企業(yè)紛紛投資參與建設(shè)運營。截至 2007 年底，國家和各省發(fā)改委已核準項目 87 個，總裝機規(guī)模 220 萬千瓦。我國已建成投產(chǎn)的生物質(zhì)直燃發(fā)電項目超過 15 個，在建項目 30多個。到 2008 年底，我國生物質(zhì)能發(fā)電總裝機為 315 萬千瓦。我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展正在漸入佳境。我國生物質(zhì)直燃發(fā)電 裝備 制造主要依托原有燃煤發(fā)電制造業(yè)，生物質(zhì)直燃鍋爐已成為鍋爐制造企業(yè)新的業(yè)務(wù)增 長點。從總體上看，我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)化尚處于起步階段，產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化程度較低，市場競爭力較弱，影響我國生物質(zhì)發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要阻礙因素有：建設(shè)和運營成本相對較高，上網(wǎng)電價難以支撐生物質(zhì)能發(fā)電廠的正常運營；技術(shù)開發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)體系薄弱。 生物質(zhì)液體燃料產(chǎn)業(yè)主要以生物燃料乙醇為主，國內(nèi)外正積極 發(fā)展 如生物柴油、二甲醚等其他生物質(zhì)液體燃料產(chǎn)業(yè)。目前發(fā)達國家已完成生物質(zhì)熱解制油和 8 生物質(zhì)氣化合成液體燃料工程示范并積極推廣，我國此方面還主要處于研發(fā)階段。從生物柴油的產(chǎn)量來看，在國外生物柴油已在廣泛應(yīng)用， 2008 年歐盟年總產(chǎn) 量約 800 萬噸，美國年產(chǎn)量約 240 萬噸，巴西年產(chǎn)量約 100 萬噸。我國生物柴油生產(chǎn)企業(yè)都是民營企業(yè)，規(guī)模較小，國有企業(yè)的介入是生物柴油發(fā)展的新趨勢。2007年國家發(fā)改委批準中石油 ,中石化 ,中海油實施國家生物柴油示范工程項目。至 2008 年，國內(nèi)生物柴油實際生產(chǎn)不到 30 萬噸，由于其沒被允許進入燃油流通系統(tǒng)，多作為有機溶劑或建筑機械用油出售。我國的生物柴油生產(chǎn)能力和產(chǎn)量 還遠遠落后 于 國外。 （ 5）地熱 淺層地熱能直接利用方面。據(jù) 2005 年世界地熱大會統(tǒng)計， 2004 年全世界直接利用地熱能達到 72622GWh，比 2000 年增加了 40%。其中中國地熱直接利用達到 12605GWh，居世界首位，其次是瑞典、美國、冰島、土耳其等國家。我國是一個以中低溫地熱資源為主的國家，華北、山東、東北、陜西及京津地區(qū)的地熱田多屬于中低溫地熱田，總儲存能量為 73.611020J。地熱資源的直接利用方式主要有供熱、溫室種植、醫(yī)療、洗浴等；其中供熱占 40%，主要集中在我國的北方，如京、津、陜西、東北、河北、山東、內(nèi)蒙等地；生活熱水供應(yīng)占 22%；工業(yè)利用占 7%，養(yǎng)殖占 17%；溫室種植和其他占 14%。 淺層地熱能發(fā)電方面。據(jù) 2005 年世界地熱大會統(tǒng)計， 已有 24 個國家建設(shè)了地熱能電站，總裝機容量 8900MW，比 2000 年增加了 12%。目前地熱能發(fā)電只占整個電力裝機容量的 0.5%，地熱能發(fā)電的潛力非常大。其中美國地熱發(fā)電容量達到 2800MW，居世界首位，菲律賓，墨西哥隨其后，其次是意達利、日本、新西蘭。我國地熱能發(fā)電總裝機容量約為 32MW，居世界第 15 位。 我國 高溫地熱電站有西藏羊八井 25.18MW，朗久 2MW，那曲 1MW，其中羊八井地熱電站的裝機容量在全國最大，占全國地熱裝機容量的比例高達 75%；中低溫地熱發(fā)電站有廣東豐順 0.3MW,湖南灰場 0.3MW，河北 郝窯 0.2MW,遼寧熊岳 0.2MW,山東湯東泉 0.3MW,廣西熱水村 0.2WM，江西溫湯 0.1MW。我國高溫可用于發(fā)電的地熱資源相對貧乏，在西南地區(qū)，地熱能豐富，但其水資源也豐富，因此限制了地熱能發(fā)電的發(fā)展。對于中低溫地熱電站，由于經(jīng)濟性較差，發(fā)電機組效率低，在當時的能源環(huán)境條件下，大部分中低溫地熱電站都先后關(guān)停，設(shè)備變賣?？傮w上來說，我國地熱能 9 發(fā)電在近二十年發(fā)展緩慢，維持在 32MW 左右的裝機容量。七八十年代建成的地熱電站大多是擴容閃蒸工作原理，由于水的物性參數(shù)不合適地熱能及其它低品位能源發(fā)電，使得地熱發(fā)電 效率太低，至使許多地熱電站相繼關(guān)閉。因此，發(fā)展低沸點新工質(zhì)循環(huán)的地熱發(fā)電系統(tǒng)是大勢所趨。 干熱巖深層地熱發(fā)電方面。美國、歐洲、日本、澳大利亞等國競相開展 干熱巖深層地熱發(fā)電 技術(shù)的研發(fā)工作，甚至納入到國家開發(fā)研究計劃之中，這些國家在干熱巖研究和開發(fā)方面已經(jīng)花 費 5 億多美元 ，并且 許多國家已經(jīng)探索并建成干熱巖發(fā)電示范站。目前我國在干熱巖深層地熱發(fā)電研究和示范上仍屬空白。 （ 6）海洋能 在海洋能利用技術(shù)中，潮汐能利用技術(shù)最為成熟，已走向商業(yè)化階段，形成了產(chǎn)業(yè)，波浪能利用裝置除了小型 10W 航標燈用波浪能裝置有小批量生產(chǎn)外 ，其它大型裝置都還處在示范階段，潮流能和溫差能利用裝置處在示范階段。 國外商業(yè)化運行的潮汐能電站如表 1 所示，我國商業(yè)化運行的潮汐能電站如表 2 所示。 表 1 世界主要潮汐電站概況 國家 站址 年平均 潮差 (m) 裝機容量(104kW) 年發(fā)電量(108kWh) 建成時間 開發(fā)方式 法國 朗斯 8.51 24 5.44 1966 單庫雙向 前蘇聯(lián) 基斯洛 2.3 0.04 0.023 1968 單庫雙向 加拿大 安納波利斯 6.4 1.98 0.5 1984 單庫單向 韓國 始娃湖 5.6 25.4 5.527 2009 單庫單向 表 2 我國目前正在運行的潮汐電站 站名 江廈 海山 白沙口 所在地 浙江溫嶺 浙江玉環(huán) 山東乳山 裝機容量 （ kW） 現(xiàn)有 3900 250 640 設(shè)計 3000 150 960 平均潮差（ m） 5.08 4.91 2.36 水庫面積（畝） 2055 4800 投產(chǎn)年月 1980.5 1975.12 1978.8 由于一次性投資大和發(fā)電成本高、泥沙淤積問題以及對沿海各國魚類和鳥類 10 棲息地等特殊生態(tài)環(huán)境的影響問題， 20 世紀 80 年代以來國內(nèi)外潮汐電站發(fā)展緩慢。 2.2.2 技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 （ 1）風電 目前歐洲仍處于風電技術(shù)的領(lǐng)先地位。單機容量 5MW 陸上風電機組開始使用，直驅(qū)式風電機組批量使用，半直驅(qū)式風電機組也開始投放市場，海上風電從技術(shù)探索階段逐步轉(zhuǎn)入規(guī)模化發(fā)展階段。歐洲陸上風電以分散布置為主，技術(shù)已相對成熟，下一代更先進的風電技術(shù)研發(fā)已經(jīng)開展，如高精度的風資源分析計算模型、多維風況監(jiān)測系統(tǒng)、 10 20MW 風電機組研制等，其中部分前期研究項目如風況分析和 12MW 風電機組基礎(chǔ)設(shè)計工具開發(fā)已經(jīng)完成或接近完成。 歐洲在風電技術(shù)的基礎(chǔ)研究和工程實踐領(lǐng)域有長期積 累和持續(xù)投入，知識型產(chǎn)品如風況分析工具、機組設(shè)計工具和工程咨詢服務(wù)具有明顯競爭優(yōu)勢。 我國風電技術(shù)快速發(fā)展。在科技部“十一五”科技計劃的引領(lǐng)下，國內(nèi)企業(yè)通過自主研發(fā)、技術(shù)引進消化吸收、與國外聯(lián)合設(shè)計、委托設(shè)計等方式，在較短時間內(nèi)掌握了國際上主流風電機組的制造技術(shù)和一定的自主知識產(chǎn)權(quán)。有關(guān)科研單位和企業(yè)結(jié)合我國國情，初步開發(fā)了抗臺風、耐低溫、抗風沙、抗鹽霧等技術(shù)，機組性能已達到和接近國際水平，風電機組成本大大降低，具有一定市場競爭優(yōu)勢。由于技術(shù)研發(fā)的推動，國內(nèi)科研條件和科研隊伍建設(shè)取得進展，已經(jīng)能夠解決風電技 術(shù)中的一些關(guān)鍵問題，如風電機組的重要部件生產(chǎn)、整機設(shè)計、氣動設(shè)計優(yōu)化、風資源分析的 CFD 計算模型研究、風電場出力的短期預(yù)測等，成為技術(shù)進步和設(shè)備制造的堅強支撐。 風電科技的進步促進了風電設(shè)備制造業(yè)的快速發(fā)展，與進口品牌形成強有力的競爭。國產(chǎn) 1.5MW 機組已逐步取代進口成為國內(nèi)主流機型，并開始有少量出口；采用先進技術(shù)的直驅(qū)型永磁風電機組已批量進入市場； 2.0MW、 2.3MW、 2.5MW、3.0MW 機組已有樣機，或小批量生產(chǎn)； 3.6MW、 5.0MW 等更大容量機組的技術(shù)正在科技部的支持下進行研發(fā)；引人注目的半直驅(qū) 永磁技術(shù)、超集成化設(shè)計技術(shù)、液 11 力變速技術(shù)也受到國內(nèi)企業(yè)和研發(fā)機構(gòu)的密切關(guān)注，有些已經(jīng)列入企業(yè)研發(fā)計劃。 2006 年我國大陸地區(qū)新增風電裝機容量中，內(nèi)資與合資企業(yè)產(chǎn)品占 44.9%，外資企業(yè)產(chǎn)品占 55.1%， 2008 年我國大陸地區(qū)新增風電裝機容量中，內(nèi)資與合資企業(yè)產(chǎn)品占 75.6%，外資企業(yè)產(chǎn)品占 24.4%，國產(chǎn)設(shè)備占壓倒優(yōu)勢，風電產(chǎn)業(yè)成為我國制造工業(yè)中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。 （ 2）太陽能光伏 在太陽電池技術(shù)方向，現(xiàn)階段研發(fā)活動仍以晶硅太陽電池為主，薄膜太陽電池研究逐漸成為一個重要發(fā)展方向。 1）晶體硅太陽電池。 晶體硅電池研究方向為提高效率和降低成本，通過將各種實驗室的高效電池技術(shù)移植到產(chǎn)業(yè)界，以提高產(chǎn)業(yè)化的晶體硅太陽電池效率。國際工業(yè)界通過采用絲網(wǎng)印刷法制備選擇性發(fā)射電極技術(shù)，商業(yè)化單晶硅太陽電池平均轉(zhuǎn)化效率已達到 18%；目前正在發(fā)展激光制備選擇性發(fā)射電極技術(shù)、全背結(jié)太陽電池、非晶硅 /晶體硅異質(zhì)結(jié)（ HIT）太陽電池和金屬絕緣層半導體（ MIS）電池，可將商業(yè)化晶體硅太陽電池平均轉(zhuǎn)化效率提高到 20%以上。 2）薄膜太陽電池。國際上，已達到或接近實用的薄膜太陽電池有硅基薄膜太陽電池、碲化鎘（ CdTe）薄膜電池和銅銦鎵硒 （ CIGS）薄膜電池。商業(yè)化非晶硅薄膜電池穩(wěn)定效率，基本在 5-7%之間。非晶硅 /微晶硅疊層太陽電池使硅薄膜電池效率和穩(wěn)定性均得到較大改善，被國際上公認為硅基薄膜電池的下一代技術(shù)。日本三菱和夏普公司實現(xiàn)了非晶硅 /微晶硅疊層太陽電池 30 兆瓦以上的規(guī)?；a(chǎn)，穩(wěn)定效率 8-9%。 CdTe 電池組件國際領(lǐng)先水平為面積 120cm 60cm，穩(wěn)定效率 10.9%，單條生產(chǎn)線規(guī)模達到 50MW/年。 CIGS 電池具有高轉(zhuǎn)換效率、光譜響應(yīng)范圍寬等特點，目前德國 Wuerth Solar 等公司實現(xiàn)了 CIGS 產(chǎn)業(yè)化，效率11-13%。瑞士 洛桑高等工業(yè)學院 Grtzel 教授發(fā)明的染料敏化太陽電池， 2009年實驗室光電轉(zhuǎn)換效率超過 12%。有機基太陽電池、第三代太陽電池、多閾值器件、熱載流子電池等均處于基礎(chǔ)研發(fā)或理論研究階段。 在光伏應(yīng)用技術(shù)方向，現(xiàn)階段主要圍繞著光伏規(guī)?；瘧?yīng)用，重點展開系統(tǒng)設(shè)計與運行研究及核心設(shè)備研制，同時對大規(guī)模儲能技術(shù)、光伏發(fā)電規(guī)?；苯永眉夹g(shù)和光伏的環(huán)境影響等問題進行探索研究。 1）大型并網(wǎng)光伏電站。 2008 年底 200kW 以上大型并網(wǎng)光伏電站已達到 1900余座，其中 10MW 以上光伏電站有 44座，容量最大的是西班牙 60MW 光伏電站， 12 絕大部分建成于 2007-2008 年，并且不久將建成百兆瓦級并網(wǎng)光伏電站。大功率光伏并網(wǎng)逆變器容量最高達到 1.25MW， 1MW 以下并網(wǎng)光伏逆變器已形成系列化產(chǎn)品。平板式非聚光自動跟蹤系統(tǒng)已在大型光伏電站中大量使用，雙軸跟蹤系統(tǒng)單機最大承載面積 200m2，可承載約 20kW 的多晶硅太陽電池組件。低倍反射聚光系統(tǒng)、高倍反射聚光系統(tǒng)和高倍透鏡聚光系統(tǒng)均已有樣機，高倍透鏡聚光系統(tǒng)的聚光比最高達到 1200 倍，目前在美國、西班牙、澳大利亞等國家已建成小規(guī)模示范電站。隨著光伏電站容量不斷增大，核心設(shè)備能級提升和新 型設(shè)備研發(fā)仍是該方向研究重點，大型及超大型光伏電站的優(yōu)化設(shè)計、功率預(yù)測、數(shù)據(jù)采集與遠程監(jiān)控、輸變電技術(shù)、電網(wǎng)儲能和環(huán)境影響等研究也已經(jīng)逐漸展開。 2）規(guī)?；ㄖ夥l(fā)電系統(tǒng)。并網(wǎng)光伏發(fā)電與建筑結(jié)合的研究主要是美國、日本和歐洲發(fā)達國家。上世紀 90 年代末德國、日本和美國相繼推出光伏屋頂計劃，推動了光伏與建筑結(jié)合的研究。 1998 年德國政府提出 10 萬光伏屋頂計劃，同時研究開發(fā)與建筑現(xiàn)結(jié)合的專用光伏組件和控制逆變器。 1997 年日本政府出臺“七萬屋頂計劃”，并研發(fā)了太陽電池組件制成的瓦和玻璃等建筑材料，使得太陽電池很 容易被安裝在建筑物上。 1997 年美國實施“百萬太陽能屋頂計劃”，推動了新型光伏玻璃和墻體等建筑材料、光伏屋頂模塊、以及光伏調(diào)峰電力模塊等研究進展。與建筑結(jié)合的光伏系統(tǒng)直接安裝在負荷中心，發(fā)電高峰與用電高峰的匹配特性好，電能利用效率高，而且不受電網(wǎng)送出能力的限制，是國際上優(yōu)先發(fā)展的光伏應(yīng)用方向。 3）光伏微網(wǎng)系統(tǒng)。光伏規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵問題是光伏功率占電網(wǎng)總裝機容量水平較高時的電網(wǎng)穩(wěn)定性，光伏微網(wǎng)系統(tǒng)中光伏容量可占到電網(wǎng)總裝機容量30%以上，電網(wǎng)穩(wěn)定性問題非常突出。上世紀 90年代以來，美國、歐洲、日本等發(fā)達國家 開始光伏微網(wǎng)理論和技術(shù)研究， 2006年 IEA部署了針對光伏微網(wǎng)的 PVPS Task11研究任務(wù)，日本、意大利和希臘等國家已建成百千瓦級光伏微網(wǎng)實驗系統(tǒng)。雙向變流器是實現(xiàn)儲能裝置能量雙向流動的關(guān)鍵設(shè)備，德國 SMA公司和加拿大Xantrex公司均已推出幾千瓦到幾十個千瓦的系列產(chǎn)品。 SMA與 ISET正在聯(lián)合研究具有同步發(fā)電機輸出特性的新型光伏逆變設(shè)備，這將是下一代光伏微網(wǎng)關(guān)鍵設(shè)備。光伏微網(wǎng)能量管理還處于研究階段，重點集中在微網(wǎng)組成結(jié)構(gòu)、電壓和頻率控制及優(yōu)化管理、分布式電源效率優(yōu)化、能量管理軟件技術(shù)等。國際上光伏微 網(wǎng) 13 技術(shù)尚處于起步階段，相關(guān)研究不僅對光伏發(fā)電大規(guī)模接入電網(wǎng)運行具有指導意義，并且為邊遠地區(qū)提供了一種利用太陽能發(fā)電解決可持續(xù)供電的新模式。 太陽能光伏方面，世界光伏技術(shù)難點主要有晶體硅太陽電池薄片化及效率的持續(xù)提高、薄膜太陽電池效率與穩(wěn)定性的提高、高效太陽電池規(guī)?；慨a(chǎn)、高效低成本新型太陽電池的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)實現(xiàn)，光伏規(guī)模化應(yīng)用技術(shù)尚未掌握。 在太陽電池技術(shù)方向，晶體硅太陽電池和薄膜太陽電池產(chǎn)業(yè)化將是我國太陽電池的研究重點。 1）晶體硅太陽電池。我國晶體硅太陽電池產(chǎn)業(yè)化研究近年來取得較大進展。國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)將絲網(wǎng) 印刷法制備選擇性發(fā)射電極技術(shù)應(yīng)用于大規(guī)模量產(chǎn)，單晶硅電池平均轉(zhuǎn)化效率達到 18%。國內(nèi)自主研制了冥王星技術(shù)，利用激光摻雜技術(shù)制備選擇性摻雜電池，使單晶硅太陽電池的平均轉(zhuǎn)化效率達到 18.5%-19%，多晶硅太陽電池的轉(zhuǎn)化效率超過 17.5%，大大降低了晶體硅太陽電池的成本。但在背接觸電池、基于 N 型基底的 HIT 電池等高效電池（商業(yè)化效率超過 20%）方面還屬于空白。 2）薄膜太陽電池。我國主要實現(xiàn)了非晶硅薄膜太陽電池的產(chǎn)業(yè)化，非晶硅 /微晶硅疊層電池、 CdTe、 CIGS 和染料敏化太陽電池的產(chǎn)業(yè)化研究取得一定進展。國內(nèi)硅 薄膜電池生產(chǎn)線總計 20 余家，國產(chǎn)化的非晶硅電池生產(chǎn)線均為單室沉積技術(shù)，國外引進技術(shù)中除美國 EPV 低檔生產(chǎn)非晶硅電池技術(shù)實現(xiàn)國產(chǎn)化外，高檔的生產(chǎn)線及其工藝技術(shù)全部依靠進口。我國新型非晶硅 /微晶硅疊層電池效率達到 11.8%，并研發(fā)成功非晶硅 /微晶硅疊層電池中試生產(chǎn)設(shè)備， 0.79m2 電池組件初始效率 8.12%。我國 CdTe 電池組件水平為面積 30cm 40cm，效率 8.25%，單線生產(chǎn)規(guī)模 0.3MW/年，計劃三年內(nèi)建成 2-5MW CdTe 電池生產(chǎn)線。我國已研制出29 36cm2 面積的 CIGS 電池組件，光電轉(zhuǎn)換效率達 到 7.0%，與國際同行研究水平相當。我國染料敏化太陽電池研制取得一定進展，自主研發(fā)染料 C101 的光電轉(zhuǎn)換效率達到 11%，離子液態(tài)電解質(zhì)電池效率達到 8.2%，并建成 500 瓦染料敏化太陽電池示范系統(tǒng)。 在光伏應(yīng)用技術(shù)方向，結(jié)合我國大型光伏發(fā)電工程需求，未來 3-5 年內(nèi)將重點展開百兆瓦大型并網(wǎng)光伏電站、十兆瓦級光伏微網(wǎng)系統(tǒng)和建筑景觀結(jié)合光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計、運行、安全及其它相關(guān)問題研究。 1）大型并網(wǎng)光伏電站。 2008 年底，國內(nèi)建成的高壓電網(wǎng)集中并網(wǎng)電站總?cè)?14 量僅 0.6MW，但 2009 年開建的 10MW 大型光伏電站就有數(shù) 座，我國大型并網(wǎng)光伏電站設(shè)計與運行技術(shù)亟待研究。我國已研制出 500-1000kW 光伏并網(wǎng)逆變器， 150kW 以下光伏并網(wǎng)逆變器已有系列化產(chǎn)品。我國已研制出平板式非聚光自動跟蹤系統(tǒng)，雙軸跟蹤系統(tǒng)單機容量達到 10kW，水平單軸跟蹤系統(tǒng)單機容量達到50kW，接近國際同類設(shè)備先進水平。國內(nèi)聚光式光伏系統(tǒng)研究才剛剛開始，國產(chǎn)化高倍透鏡聚光系統(tǒng)的聚光比達到 400 倍。為滿足我國大型光伏電站工程需求，當前迫切需要研制大功率光伏發(fā)電與并網(wǎng)設(shè)備，繼續(xù)提升能級和改進質(zhì)量，并開展大型及超大型并網(wǎng)光伏電站優(yōu)化設(shè)計、光伏電站綜合自動化 、與電網(wǎng)的聯(lián)合調(diào)度及保護技術(shù)等研究。 2）規(guī)模化建筑光伏發(fā)電系統(tǒng)。 2008 年底，我國已建成浙江義烏商貿(mào)城 1.3MW并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、深圳園博園 1MW 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、上海崇明島 1MW 并網(wǎng)光伏系統(tǒng)等數(shù)座 MW 級與建筑景觀結(jié)合的光伏系統(tǒng)， 2009 年“光電建筑”和“金太陽示范工程”相繼啟動，又有多座光伏建筑系統(tǒng)建成，江蘇鹽城 3MW 電站是目前國內(nèi)最大的光伏建筑系統(tǒng)。適用于建筑結(jié)合光伏系統(tǒng)的光伏并網(wǎng)逆變器已經(jīng)比較成熟，部分產(chǎn)品出口國外。根據(jù)國家發(fā)改委發(fā)布的可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃， 2020年與建筑結(jié)合的并網(wǎng)光伏系統(tǒng)將達到 1000MW。為滿足光伏發(fā)電及建筑特性要求，當前迫切需要研究光伏建筑一體化技術(shù)、多套光伏系統(tǒng)集中并入同一配電網(wǎng)時的電能質(zhì)量、安全性和控制方式，光伏建材與建筑構(gòu)件、建筑光伏發(fā)電方式、分布式光伏發(fā)電系統(tǒng)管理模式、建筑光伏電性能和安全性及其它相關(guān)技術(shù)。 3）光伏微網(wǎng)系統(tǒng)。我國光伏微網(wǎng)技術(shù)研究尚處于起步階段， 2008 年日本 NEDO在杭州電子科技大學建成國內(nèi)第一個光伏微網(wǎng)實驗研究系統(tǒng)，光伏容量占電網(wǎng)總裝機容量比例達 50%，但我國并不掌握其核心技術(shù)。我國青海玉樹、西藏阿里將在 2-3 年內(nèi)分別建設(shè) 2MW 光伏微網(wǎng)系統(tǒng)和 10MW 光伏微網(wǎng)系統(tǒng)，目前已經(jīng)完成光伏與水電互補的微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)穩(wěn)定控制、自同步發(fā)電機特性的光伏逆變技術(shù)、儲能系統(tǒng)控制、以及能量管理與運行模式等基礎(chǔ)理論研究，并研制出 10kVA自同步電壓源光伏逆變器樣機和 5kW 蓄電池充電控制器樣機，與國際先進技術(shù)水平差距較小。當前迫切需要研制百千瓦級以上的自同步電壓源光伏逆變器和蓄電池充電控制器，研究光伏微網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計、穩(wěn)定機理與穩(wěn)控策略、能量管理系統(tǒng)及其它相關(guān)技術(shù)，自主建設(shè)光伏微網(wǎng)實驗研究系統(tǒng)。 （ 3）太陽能光熱 15 國外目前在塔式技術(shù)發(fā)展高溫集熱方向發(fā)展。如法國國家電力公司 和法蘭西科學院 CNRS 的空氣電站，德國宇航 DLR 的 Jlich 的空氣電站，美國的 Solar Reserve 公司的熔融鹽電站，西班牙 Solar Tres 電站等。國外目前集成的電站中美國 eSolar 和 Bright Source 達到塔式電站容量 400-1000MW，蒸汽參數(shù)已經(jīng)達到超高壓。這些大型電站均采用多塔模塊式聚光和吸熱技術(shù)。在槽式方面仍基本維持目前的 350-400C 的參數(shù)和效率，一些新的高溫技術(shù)如直接產(chǎn)生蒸汽技術(shù)（ DSG），熔融鹽管內(nèi)換熱等仍處于試驗階段。 在儲熱方面向長時間， 24 小時不間斷發(fā)電方向發(fā)展 。比較有代表性的西班牙 2009 年建成的 100MW 的 Andasol-1 和 Andasol-2 電站儲熱已達到 7.5 小時。美國 Solar Reserve 和西班牙 Sener 電站設(shè)計的儲熱時間為 16 小時，日發(fā)電時數(shù)可達 24 小時。 在我國，通過 “ 十五 ” 和 “ 十一五 ” ，我國 科 研工作者和企業(yè)對高風載高精度定日鏡、高溫塔式吸熱器技術(shù)、高溫儲熱技術(shù)、電站控制技術(shù)、塔式發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計和集成，槽式真空管制造工藝，槽式聚光器集成技術(shù)等一批太陽能熱發(fā)電的關(guān)鍵技術(shù)進行了研究。并形成了從基本材料、主機設(shè)備和系統(tǒng)設(shè)計集成的產(chǎn)業(yè)鏈。目前 “ 十一五 ” 863 支持的 1MW 電站正在施工階段。 槽式的核心技術(shù)方面，清華大學利用不匹配封接技術(shù)試制了 2m 長耐 450C高溫的直通式真空管。中國科學院電工研究所及皇明太陽能集團聯(lián)合完成了 4m長，耐 450C 高溫的直通式真空管，并建立了生產(chǎn)線。 系統(tǒng)及其它相關(guān)技術(shù)，自主建設(shè)光伏微網(wǎng)實驗研究系統(tǒng)。 （ 4）生物質(zhì)能 目前生物質(zhì)直燃技術(shù)從技術(shù)層面上可以分成兩個層面：針對低堿的生物質(zhì)燃料的直燃技術(shù)和對于高堿生物質(zhì)燃料的直燃技術(shù)。針對低堿的生物質(zhì)燃料的直燃技術(shù)只需要考慮生物質(zhì)特殊的物理和燃燒特性，但不需考慮燃料中無機雜質(zhì)引發(fā)的燃燒側(cè) 問題，技術(shù)難度相對較低。我國生物質(zhì)的主體是農(nóng)作物秸稈，屬于高堿生物質(zhì)燃料，從國情出發(fā)，我國更為關(guān)注針對高堿生物質(zhì)燃燒利用的秸稈直燃技術(shù)。但是秸稈燃燒技術(shù)具有相當?shù)募夹g(shù)難度，從全球范圍看，目前的技術(shù)代表僅有丹麥的秸稈水冷振動爐排爐直接燃燒技術(shù)。 我國現(xiàn)有生物質(zhì)直燃技術(shù) 主要有引進技術(shù)、引進技術(shù)消化改進技術(shù)和國內(nèi)自主開發(fā)技術(shù)三類。在引進技術(shù)方面，引進的主要是丹麥 BWE 的水冷振動爐排秸稈直燃技術(shù)，以國能生物為代表的國內(nèi)企 16 業(yè)在其下屬的數(shù)十座生物質(zhì)電廠引進了該技術(shù)。在秸稈直燃技術(shù)的引進改進方面，主要指以丹麥技術(shù)為基礎(chǔ)結(jié)合 各鍋爐生產(chǎn)廠家對秸稈燃燒過程的理解開發(fā)的國產(chǎn)爐排秸稈鍋爐 技術(shù) ，由于價格低廉目前在國內(nèi)市場也有一定的占有率。但是在性能和給料、爐排結(jié)構(gòu)和排渣等方面不如國外的機組穩(wěn)定，在一定程度上影響機組的正常運行。除了上述基于爐排爐模式的生物質(zhì)燃燒技術(shù)，國內(nèi)還有一類全新開發(fā)的秸稈燃燒技術(shù)，其主要的代表是基于循環(huán)流化床的秸稈燃燒技術(shù)，國內(nèi)浙江大學等相關(guān)研發(fā)單位在對秸稈燃燒特性和堿金屬問題進行了較深入研究的基礎(chǔ)上，提出了創(chuàng)新的燃燒