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        新能源發電技術(一)

        發布時間:2016-03-04 14:54:50  來源:  作者:

              與常規能源相比,新能源最大優勢是地域分布比較均衡且資源量巨大,其資源量相比人類需求來說,可謂資源無限。開發利用新能源有利于優化能源消費結構、保護生態環境、保障能源安全。同時也是拉動內需、培育新的經濟增長點、增加就業機會、促進經濟和社會可持續發展的戰略選擇。新能源大多存在能量密度低、資源分散等問題,難以在短時期內大規模替代化石能源,對其開發利用需要在技術、成本、管理等諸多方面做更大努力。

        新能源的特征與分類

            新能源是相對常規能源而言的,一般具有以下特征:尚未大規模作為能源開發利用,有的甚至還處于初期研發階段;資源賦存條件和物化特征與常規能源有明顯區別;開發利用技術復雜,成本較高;清潔環保,可實現二氧化碳等污染物零排放或低排放;資源量大、分布廣泛,但大多具有能量密度低的缺點。根據技術發展水平和開發利用程度,不同歷史時期以及不同國家和地區對新能源的界定也會有所區別。發達國家一般把煤、石油、天然氣、核能以及大中型水電都作為常規能源,而把小水電歸為新能源范圍。

            我國是發展中國家,經濟、科技水平跟發達國家差距較大,能源開發利用水平和消費結構跟發達國家有著明顯不同,對新能源的界定跟發達國家也存在著較大差異。小水電在我國的開發利用歷史悠久,裝機容量占全球小水電裝機總容量的一半以上,歸為新能源顯然是不合適的。核能在我國的發展歷史不長,在能源消費結構中所占比重很低,僅相當于全球平均水平的八分之一,比發達國家的水平更是低得多,核能在我國應該屬于新能源的范圍。根據以上分析,可以把新能源范圍確定為:太陽能、風能、生物質能、地熱能、海洋能、氫能、天然氣水合物、核能、核聚變能等共9個品種。生物質能在廣義上分為傳統生物質能和現代生物質能,傳統生物質能屬于非商品能源,是經濟不發達國家尤其是非洲國家的主要能源,利用方式為柴草、秸稈等免費生物質的直接燃燒,用于烹飪和供熱;現代生物質能包括生物質發電、沼氣、生物燃料等,是生物質原料加工轉換產品,新能源中的生物質能僅指現代生物質能。傳統生物質能和大中小水電可稱之為傳統可再生能源,太陽能、風能、現代生物質能、地熱能、海洋能則統稱為新型可再生能源,是新能源的主要組成部分。  

            在這里,本文主要介紹核能、生物質能、太陽能、風能這幾種新型能源。

        1.核能  


         

            現在核電采用的是核裂變。核聚變放出的能量比核裂變更大,有關核聚變的研究攻關已經進行很多年,但進展比預期要慢?,F在國際上合作在搞“國際熱核聚變實驗反應堆計劃”(ITER),中國也參加了。按照目前的規劃,2050年能夠建成一個實驗堆。但何時能真正商業化?很難預期,只能說起碼是2050年以后的事。

            中國核電起步不算晚,但是進展不算大,現在又逐漸重視。朱镕基任總理時,國家確定了八臺核電裝置重點發展。但由于這八臺裝置分別從法國、俄羅斯、加拿大進口,國內研制的只有一臺,所以沒有形成產業化的標準。前幾年,中國開始專門研究國產化驅動裝置,現在從美國引進了技術,目前正在攻關。第一臺國產化驅動機組(100萬千瓦)正在研發中,如果成功,接下來就可以擴大生產。至于擴大到多少規模,最早提出要在2020年發展到3000萬—4000萬千瓦,現在來看,這還是不能滿足形勢的要求,所以又有人提出要發展到7000萬甚至1億千瓦??傊?,比較普遍的觀點是,希望能夠擴大核電發展的規模。中國2007年發布的《核電發展專題規劃》中提到,核電發展目標是到2020年“占電力總裝機容量的4%”。而近日,國家發展和改革委員會副主任、國家能源局局長張國寶表示,中國力爭到2020年時,核電裝機容量占電力總裝機容量的比重達到5%。5%是多少千瓦?如果到2020年全國電力裝機是15億千瓦,核電就要達到 7500萬千瓦。這個目標是相當有挑戰性的。另外,核電是高技術,雖然操作起來簡單,只需按按鈕,但是對操作人員的技術素養要求很高。所以核電發展還有制造能力、運行維護能力、人才培養跟不跟得上的問題,要綜合考量,謹慎進行,否則欲速則不達。像日本這樣的國家,在技術、教育等方面的水平并不低,但核電應用上小問題不斷,比如小的核泄露、誤操作、隱瞞核事故之類。所以,我認為核電技術首先要追求可靠性,先進性首先要表現在可靠性上。

        2.生物質能      


         

            中國近些年對生物質能利用進行了廣泛探討,一些科學家也極力提倡,認為中國生物質能開發潛力很大。兩院院士石元春曾提出,如果中國能積極種植能源植物,可能建成兩個大慶的液體燃料年產量。但關于生物質能源,現在爭議較多。對于用糧食來做液體燃料,世界上的反對力量很強,認為這是和人爭口糧,對窮人很不公平。中國也曾以陳化糧為原料,年生產102萬噸燃料乙醇,但也就到此為止,已經叫停。生物質的進一步發展,要求用纖維素來制燃料,相關技術全球還都在攻關、實驗當中。在一些森林覆蓋率較高、森林殘余物很多的國家,還普遍用生物質直接燃燒來發電。中國的林業在歷史上由于種種原因沒有得到很好的保護,植被遭到很大破壞,所以現在主要是利用農林廢棄物的秸稈。中國可獲得的農林廢棄物秸稈資源量到底是多少?現在來看,數量不是那么驚人,可能也就十億噸左右。但生物質的“噸”與化石能源的“噸”不是一個概念,要是化成當量,它的發熱值可能只有煤炭的一半。

            還有一種說法,認為中國有很多“邊際土地”——既不能種糧,也不能正規開采,但可以種植能源植物?,F在,這方面溫度也有點下降。首先,邊際土地到底在何方?加上生物質體積大但能量密度較低,收集很費力。從一個很偏遠的地方種植、收集,再進行運輸和集中進行工業生產,成本就會增加。比如說秸稈發電,現在國內已經上了很多項目,但主要問題就是生物質秸稈收集比較困難,收集半徑有限。收集半徑太大,經濟效益、規模就要受影響,所以只能小規模地、分散地利用。另外,秸稈的價格也會因需求量增多而被抬高,國家又很難強制收購。所以,生物質能源要成為主導性能源比較難。

        3.太陽能  



         

            太陽能被稱為是取之不竭、用之不盡的能源,只要有空間、有裝置,就可以進行太陽能熱利用。中國太陽能熱水器已商業化,生產應用世界第一?,F在主要考慮的是建筑一體化問題?,F在建設部抓得挺緊,考慮以后在建筑設計時規劃進去,那么無論是美觀問題,還是技術問題,就都解決了。所以,我想太陽能熱利用和建筑物結合上今后會有一個較快的發展。利用太陽能發電,能源來源有保障,現在的關鍵問題是經濟性。中國現在煤電銷售電價每度才幾毛錢;而用太陽能光伏發電,一千瓦要好幾萬元(最早是十萬,現在可能已經下降到七萬),每度電成本要好幾塊錢,差不多相當于煤電的十倍。讓老百姓花十倍的錢用這樣的電當然很難普及。

            目前,中國太陽能電池板的生產能力已經居于世界前茅,但在國內的應用不足10%,90%以上出口。對于這種狀況,業界也有很多擔憂,因為國內市場不開辟,光依賴國際市場也有風險,一旦別國可以自己生產,國內廠家就有危機。此外還有其他隱患。太陽能電池板的硅單晶現在在國內已大量發展,過去是先在國內做出含硅量較低的,比如99%,出口給人家去提純、煉精,變成99.999999%(小數點后最少六位九)。這個提純的環節中國過去做得較差,現在則紛紛進口設備、技術,在國內生產。但是最近硅單晶國際價格又出現了大幅下降的趨勢,對我們新投資的工廠不利。太陽能業界認為政府對太陽能支持不夠,沒有出臺政策,規定電價。最近國家發展和改革委員會出臺了“兩個示范裝置”——上海東海大橋太陽能裝置、鄂爾多斯太陽能裝置——的電價,規定為每千瓦小時四元錢。而今后太陽能的發展,我認為首先應該走招標定價而不是統一定價的道路。當前,太陽能技術發展很快,硅材料價格有可能大幅下降,光電元件的轉換效率在試驗室已有成倍的增長,低成本的薄膜電池已規?;度肷a,自適應跟蹤聚光理論已經進入產業化,太陽能發電的價格已經進入下行的軌道。此時,如果我們能適時引入招標定價機制,經過競爭,必然會降低太陽能發電的電價??傊?,太陽能要進一步發展,關鍵是應該在技術上、原理上有所突破,要有新意、求低價、求高效,增強其進入社會的競爭力。


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