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可再生能源发展抢占未来制高点
时间:2010-07-19 来源:imsia
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能源的可持续发展事关我国经济社会发展的全局。我国在改革开放初期制定的宏伟发展目标正在逐步实现。但随着工业化、城市化的快速发展,在依赖大量消耗化石能源资源创造巨大物质财富的同时,我国的能源资源和环境问题也越来越突出,气候变化等全球性环境问题更是成为世界各国的共同挑战。

一、     可再生能源发展的时代背景

包括风能、太阳能生物质能、水能、地热能、海洋能等在内的可再生能源具有资源分布广、利用潜力大、环境污染小、可永续利用等特点,是有利于人与自然和谐发展的重要能源。从战略高度看,开发环境友好的可再生能源,并使其在保障能源供应中扮演重要角色,已经成为我国可持续能源战略的必然选择。

工业革命后,利用现代科学技术开发利用可再生能源,至今已有上百年历史。上世纪70年代先后爆发两次石油危机,引发了人们对未来化石能源短缺的忧虑,加之环境问题日益受到公众的重视,可持续发展理念迅速成为国际社会共识,开发利用可再生能源开始受到世界各国的广泛关注,从而开启了人类运用现代科技规模化开发利用可再生能源的第一次浪潮。

上世纪90年代初以来,国际社会逐渐认识并日益重视气候变化问题。为应对气候变化,先后通过了《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》。时至今日,许多国家已经陆续做出不同形式的温室气体减排承诺方案:目前欧盟已经正式提出到2020年,在1990年基础上减排20%、在达成国际协议的情况下减排30%的目标。澳大利亚已承诺2020年在2000年的基础上减排5%~15%,美国表态到2020年排放量降回到1990年的水平,日本表示将宣布其2020年的量化减排目标,其他发达国家的承诺方案预计也将陆续出台。与此同时,发展中大国也做出了承诺方案,如南非承诺其排放在2025年左右达到峰值,韩国也将公布其2020年的减排目标。但是无论采取何种方案,世界各国均将大力发展可再生能源作为减排温室气体和延缓气候变化的重要手段之一。应对全球气候变化业已成为开发利用可再生能源的又一重要推动力量。进入本世纪以来,高油价引发的能源安全和能源环境问题也使许多国家纷纷将开发利用可再生能源作为能源发展的战略重点,并通过各种手段引导和鼓励可再生能源规模化发展。二、可再生能源技术发展现状和趋势

1.风电技术

风力发电技术从1980年开始逐渐发展起来,90年代中期欧盟进入风电发展规模化阶段,此后美国以及中国、印度先后进入了规模发展阶段。当前,并网型风机正朝着大型化的方向发展,单机容量1兆瓦以上的风机已经成为主导产品,5兆瓦的风机已经投产,更大容量的风机正在研发中。

截至200812月底,全球风电总装机容量已达到1.2亿千瓦,当年新增装机容量达到2 700万千瓦,与2007年同期相比增长了36%。从区域分布看,欧洲、北美和亚洲仍然是世界风电发展的3大主要市场。在欧洲,风电已连续2年成为新增的第一大电源,在北美地区,风电也多年仅次于天然气发电,居第二位。从各国情况来看,2008年,美国超过德国,跃居全球风电装机首位,同时也成为第二个风电装机容量超过2 000万千瓦的风电大国。

2.太阳能技术

太阳能发展的主要方向是光伏发电、热发电和热利用。

光伏发电系统根据与电网的连接方式可分为独立光伏系统和并网光伏系统两大类。经过多年的发展,光伏发电目前已成为一种较为成熟、可靠的技术,并已逐渐从过去用于独立的系统,向大规模并网方向发展。2008年是太阳能发电创纪录的一年,全球新增装机容量660多万千瓦,超过了核电新增装机,与2007年相比增长了97%,累计装机容量超过1 600万千瓦。德国在光伏发电装机总量上一直处于世界领先地位,但西班牙在2008年超过德国成为世界第一。2008年西班牙新增光伏发电装机容量260万千瓦,约占世界当年增量的40%以上。此外,日本、意大利也是光伏使用大国。

太阳能热发电目前的主要技术类型有碟式、塔式和槽式,发电效率在20%~30%之间。太阳能热发电装置一般都有转动部件和高温部件,需消耗水,不适合在边远和干旱地区大规模发展。而且目前的成本较高,应用场合受限,主要在美国和南欧有部分商业化项目,其他地区主要处于技术试验和示范阶段。

太阳能热利用技术已实现规模化应用,2008年底全球太阳能供热面积2.3亿平方米。太阳能热利用的发展方向是太阳能建筑一体化,未来的重点是在提高太阳能供热可靠性的基础上进一步向供暖和制冷方向发展。

3.生物质能技术

生物质能的主要利用方式是发电、供热和生产液体燃料。生物质发电技术已经比较成熟,主要有直燃、混燃、气化、沼气、垃圾填埋气发电等技术。由于生物质发电技术依赖于生物质资源,其成本下降和效率提高的潜力不是很大。2008年年底全球生物质发电装机容量达到5 200万千瓦。

生物液体燃料技术以糖类、淀粉类、动植物油脂类和纤维素及木质素类生物质为原料,其中比较成熟的是以糖类、淀粉类以及动植物油脂类为原料的技术,基本上可以与高价石油相竞争(60美元/每桶以上)。2008年全球燃料乙醇产量670亿升(约5 300万吨),主要集中在美国和巴西;生物柴油产量120亿升(约1 000万吨),主要集中在欧盟各国和美国。以纤维素及木质素类为原料的第二代生物液体燃料技术尚处在研发之中,预计2020年前后可以实现商业化。欧洲的发展目标是2020年生物燃料等再生燃料满足10%道路交通燃料需求,美国计划使生物液体燃料等再生燃料使用量达到360亿加仑(约1.1亿吨)。

4.水电技术

水电在技术和产业方面都已经非常成熟。截至2008年年底,全球水电装机容量已达9.45亿千瓦,我国的水电装机容量为1.72亿千瓦,发电量可满足大约7%的一次性能源需求。我国水电未来的发展潜力仍然很大,到2020年装机容量可达到3亿~3.5亿千瓦。目前水电发展遇到的主要问题是移民安置和生态保护问题。

5.地热、海洋能等技术

地热主要用于发电和采暖。菲律宾、冰岛等国家利用地热的比例较高。地热资源利用的潜力大,但利用技术有待于进一步实现突破。

海洋能存在的形式包括潮汐能、波浪能、洋流能、盐差能、温差能等,利用技术尚处于研究试验阶段。目前利用广泛的是潮汐发电技术,全球最大的潮汐电站在法国的朗斯,装机容量约20万千瓦,我国最大的潮汐电站在浙江江厦,装机容量约2兆瓦。

总体来看,现代机械制造技术、信息化技术、遥感测量技术等,为可再生能源技术的发展提供了支撑,使得可再生能源的产业规模、经济性以及市场化程度大大提高。预计在2020年以后,可再生能源将会得到更快的发展,并逐步成为人类的重要能量来源。

三、我国可再生能源产业发展趋势

新中国成立60年来,在国民经济各个发展时期,国家都非常重视可再生能源的开发利用。自上世纪50年代起,我国政府就根据当时的财力和技术水平,建设了一批水电项目。改革开放以来,我国可再生能源发展更是受到高度重视。特别是我国经济持续快速发展和综合国力的不断提高,对外开放和民营经济的发展壮大,科技和装备制造业实力的增强等,为我国可再生能源追赶世界发展水平,实现超越式发展创造了较好的发展基础,使我国的可再生能源发展进入快速发展时期。2005228日,第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》。200611日,可再生能源法开始施行,该项法律明确了可再生能源的法律地位,把可再生能源作为能源发展的优先领域。国家发改委2007年发布了《可再生能源中长期发展规划》,提出加快推进风力发电、生物质能发电、太阳能发电的产业化发展,逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例,力争到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%,到2020年达到15%。在可再生能源法和各项配套政策的推动下,我国通过采取特许权招标等措施,大力推进风电的规模化发展;在送电到乡和解决无电人口生活用电工作中,积极支持太阳能光伏发电的应用,推动太阳能光伏发电技术进步和产业培育;围绕改善农村环境卫生条件和增加农民收入,积极发展农村户用沼气;以市场推动为主,推广普及太阳能热水器;以技术研发和试点示范为先导,积极推动生物质能发电和生物液体燃料的发展。

四、我国生物质能产业的发展

生物质能源的资源品种、利用技术路线和产品形式多种多样。我国沼气技术比较成熟,特别是户用沼气,在国家政策的大力推动下,市场和产业均已经形成规模。到2009年底,全国户用沼气池达到了4 000多万口,畜禽场、食品加工、酒厂、城市污水处理厂等大中型沼气工程达1600多处,年产沼气总量超过140亿立方米,为约8 000万农村人口提供了优质的生活燃料。

除沼气外,其他生物质能技术的应用仍处于产业化发展初期。在生物质发电方面,已经基本掌握了农林废弃物发电、城市垃圾发电、生物质致密成型燃料等技术。到2008年年底,全国生物质发电装机容量约315万千瓦,主要是蔗渣发电和垃圾发电。利用农林废弃物的生物质发电项目自2006年开始迅速发展,但是已经遇到收集半径过大、原料价格偏高等问题的制约,有待发展中小规模项目和优化项目布局。

生物液体燃料也已开始在道路交通部门中得到初步规模化应用。目前,以陈化粮为原料的定点燃料乙醇年生产能力为132万吨;以餐饮业废油、榨油厂油渣、油料作物为原料生产生物柴油的能力达到年产50万吨以上。值得注意的是,为不影响粮食安全并改善能源环境效益,我国已经确定了不扩大现有陈化粮玉米乙醇生产能力的政策,转向以木薯和甜高粱等非粮作物为原料生产燃料乙醇,并开始了商业化生产,目前广西木薯项目的生产能力超过20万吨,2008年全国燃料乙醇总产量达到165万吨。此外,在新一代先进生物燃料技术方面,国内企业亦正加快研发纤维素乙醇,一些企业建立了千吨级纤维素乙醇中间试验装置。

五、我国可再生能源产业发展存在的问题

当前,可再生能源发展面临的主要问题仍然是成本较高、市场竞争力弱。降低可再生能源产品成本、改善其经济性的根本途径就是大力推进并改善可再生能源的产业化、规模化发展。但是,我国可再生能源的产业化、规模化发展仍面临以下问题。

1.市场成熟度低,保障能力不足

尽管我国在建立可再生能源市场方面做了许多工作,但也存在很多问题,主要表现在:对建立完善可再生能源市场的战略性、长期性和艰巨性的认识不足;由于成本相对过高以及产品自身特点,目前可再生能源还缺乏广泛的社会认同和完善的市场环境。

2.政策体系不完善,措施不配套

虽然我国颁布了可再生能源法,其制度建设要求也比较全面,但是政策措施和制度建设不配套,尚未完全适应可再生能源发展的要求。主要是:

1)各种可再生能源发展的专项规划或发展路线图未能及时出台,尚未形成明确的规划目标引导机制;

2)缺乏市场监管机制,对于能源垄断企业的责任、权力和义务,没有明确的规定;也缺乏产品质量检测认证体系;

3)可再生能源的规划、项目审批、专项资金安排、价格机制等缺乏统一的协调机制;

4)规划、政策制定和项目决策缺乏公开透明度;

5)缺乏法律实施的报告、监督和自我完善体系;

6)缺乏可再生能源与社会和自然生态环境保护的协调发展保障机制和政策,特别是水电、生物质能还需要完善移民安置、土地利用和生态保护配套政策

3.技术研发投入不足,自主创新能力较弱

为尽快降低成本、克服电网等外部支撑条件的限制,必须依赖持续不断的技术创新和产业化应用。虽然我国在可再生能源利用关键技术研发水平和创新能力方面有所提高,但总体上和发达国家相比仍然明显落后,主要表现:

1)基础研究薄弱,创新性、基础性研究工作开展较少、起步较晚、水平较低,如光伏发电技术、纤维素制乙醇等技术,缺乏大规模发展所需的技术基础;

2)缺乏强有力的技术研究支撑平台,难以支持科技基础研究和提供公共技术服务;

3)缺乏清晰的技术发展路线和长期的发展思路,没有制定连续、滚动的研发投入计划;

4)用于研发的资金支持明显不足。

4.产业体系薄弱,配套能力不强

我国近年来产业的快速发展是建立在国内外资金快速投入的基础之上。在技术上,我国仍落后于世界先进水平,产品缺乏竞争力;在关键工艺、设备和原材料供应方面,仍严重依赖进口,受制于国外技术的垄断,如大型风电机组的轴承、太阳能电池的核心生产装备、纤维素乙醇所需的高效生物酶等。尽管经过努力,这些情况有了改观,但从长远发展考虑,产业体系薄弱仍是困扰行业发展的重要问题。

5.资源评估不深入,限制规模化发展

我国已经开展的可再生能源资源评价工作和已获得的可再生能源资源评价数据仍不能满足高效率、规模化开发利用可再生能源。

六、推动可再生能源发展的主要政策措施

1.    国家立法和中长期发展规划

经验表明,可再生能源发展较好的国家,如德国、西班牙、美国等,都有强有力的法律或者具有法律约束力的行动计划等,依法引导和保障可再生能源的市场、技术和产业发展。

我国的可再生能源法借鉴这些经验,并充分考虑实际情况,明确了可再生能源在经济和社会可持续发展中的重要地位,为可再生能源的发展奠定了比较完整的法律框架,也向国际社会表明了我国积极应对气候变化、走能源清洁发展之路的决心。可再生能源法实施3年多来,在促进可再生能源发展方面起到了巨大的积极作用,推动我国可再生能源事业进入了新的历史阶段。这次全国人大常委会启动修改可再生能源法,必将使这部法律更加完善。

在可再生能源法的要求下,我国政府陆续颁布了“可再生能源中长期发展规划”和“‘十一五’可再生能源发展规划”。但由于制定发展规划的资源基础等工作目前还不扎实,特别是由于可再生能源是新兴产业,形势变化较快,目前的规划还缺乏足够的科学性。同时,可再生能源规划与总体能源规划、电力规划之间脱节。因此,必须在完善法律的基础上,根据可再生能源发展的需要,科学规划,合理布局,并建立有效、独立的监管能力和法律实施效果评价机制,指导和保障产业的正常健康发展。

2.政府法规和配套的经济政策、产业政策

由于还处于起步阶段,可再生能源产品的市场竞争力较弱,其发展离不开政策的支持。为促进可再生能源发展,世界各国纷纷通过强制性市场份额、固定购买电价、税收优惠等各种措施鼓励可再生能源的发展。

2005年以来,国家发改委、财政部、原建设部、电监会、国家标准委等相关部门陆续出台了包括扶持电价、费用分摊、投资补贴在内的20多个相关配套政策,基本建立了可再生能源的政策框架体系,有力促进了可再生能源产业的进步。但是,目前法律只规定了可再生能源发电企业和电网企业的电力收购关系,缺乏政府对电网企业强制配额的调控手段,即电网现状不改变,以前法律规定的收购关系如同虚设。另外,对于电价附加收入的使用也缺乏统筹规划。加之可再生能源涉及的能源种类多,能源资源状况、能源技术类型和技术产业化水平更是复杂多样、涉及的管理部门多,研究制定适于各种可再生能源及其发展情况的配套法规规章和技术规范与标准,也是一个复杂过程。因此,需要各有关部门根据各种可再生能源发展目标、资源状况、技术开发和产业发展的实际情况,继续完善合理的可再生能源发电价格机制、具有可操作性的可再生能源发电配额细则、优惠的投融资机制以及完整的规范、标准、检测认证体系和可再生能源发展基金办法等政策手段。

3.基础研究和自主技术研发

基础性研究和技术开发是新兴产业保持持续竞争力的关键。可再生能源作为技术密集型行业,必须加强基础性研究能力和技术创新能力的培养。当前世界上可再生能源产业发展较好的国家都是建立在对基础性研究和创新能力的培养之上。比如,美国建立了国家可再生能源实验室,专门开展可再生能源领域的技术研发,统领全国可再生能源技术的研发;丹麦有全球最大的风电企业维斯塔斯(Vestas),其核心技术来源于丹麦国家瑞索(RISOE)实验室。这些国家级的研究机构很好地将产学研结合在一起,促进了国家整体创新能力的提升。

在可再生能源法和配套政策措施的引领和支持下,我国通过技术引进、自我消化吸收,初步建立了可再生能源的产业体系。但应当看到,这种产业体系中的绝大部分核心技术来自国外,在新能源产业受到世界各国重视、开始国际化竞争的形势下,自主创新、技术升级和人才积累将关系到未来各国新能源产业的生死存亡。为此,必须加大对基础性研究工作的投入,为创新能力的培养提供条件,包括开展新能源人才体系、试验风电场、公共试验平台等有利于提升基础研究能力的支撑体系建设,实现整体技术水平的增强和提高。

4.创新人才体系的培养

新兴产业人才队伍的培养和聚集一般需要较长的时间。虽然经过近几年的发展,我国在发展风能等新能源方面已经具备了一定的人才队伍基础,但许多技术人员来自与新能源相近领域的专业人员,没有接受过系统的技术学习和培训;此外,还缺乏大量高端技术研发、技术管理方面的复合型人才。技术瓶颈的解决必须依靠人才,而人才存量不足以及后续人才队伍培养已经成为制约我国新能源产业可持续发展的一个重大问题。必须结合国家创新团队、创新能力建设,将人才培养作为未来新能源产业发展的首要任务,着力培养具有战略思维和战略眼光的决策型技术人才以及专门的高端技术研发人才,包括国家层面的总体技术研发带头人、企业层面具备自主研发能力的中坚技术力量,为我国的新能源产业健康、自主发展提供人才队伍的支撑。
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