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        近年來(lái)，對(duì)于我國(guó)應(yīng)大力發(fā)展非水可再生能源、積極構(gòu)建能源可持續(xù)發(fā)展體系已取得一定共識(shí)，各方面積極性均在增強(qiáng)，但對(duì)在本世紀(jì)上半葉能否達(dá)到上億噸標(biāo)煤的年供應(yīng)量及上億千瓦的裝機(jī)容量的大規(guī)模發(fā)展，尚有不少疑慮。

 

 

        21世紀(jì)上半葉，我國(guó)能源發(fā)展已進(jìn)入減小化石能源份額、增大可再生能源份額、逐步建立可持續(xù)發(fā)展的新時(shí)期。最近的可能較接近實(shí)際的估計(jì)是：

 

        1.2050年全國(guó)能源總耗量約70億噸標(biāo)煤、人均約4.5噸標(biāo)煤/人·年，與2007年能源總耗量27億噸標(biāo)煤、人均2噸標(biāo)煤/人·年相比，分別增長(zhǎng)2.6倍及2.3倍。

 

         2.與此相應(yīng)，能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生明顯變化：煤的比重將由約70%降至約40%，石油保持約20%，天然氣將由約3%增至約10%，水電、核電將由7%增至約15%，從而非水可再生商品能源最少將達(dá)15%以上，達(dá)到年提供10億噸標(biāo)煤以上的一次能源。

 

        3.大規(guī)模發(fā)展非水可再生能源已提上日程，成為國(guó)家能源發(fā)展的一個(gè)重大戰(zhàn)略。

 

        可以看出，即使已有發(fā)電方式大力發(fā)展，也僅能滿足2050年總裝機(jī)的66%，氣電發(fā)展估計(jì)不會(huì)超過(guò)5%，則尚有近30%、約7億千瓦的裝機(jī)容量要依靠非水可再生能源發(fā)電。

 

        2050年，我國(guó)將有約15%(10億噸標(biāo)煤/年)的一次能源缺口，約30%(7億千瓦)的發(fā)電能力缺口依靠發(fā)展非水可再生能源填補(bǔ)。雖然風(fēng)能、生物質(zhì)能與太陽(yáng)能近年來(lái)得到了可喜的進(jìn)展和日益增強(qiáng)的關(guān)注，但離2050年的大規(guī)模發(fā)展需求相距甚遠(yuǎn)，其增長(zhǎng)速率對(duì)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響最大。

 

        這里，我們著重對(duì)上半世紀(jì)中可能成為億千瓦裝機(jī)、提供億噸標(biāo)煤能源的風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電與太陽(yáng)熱發(fā)電的美好前景及存在的困難進(jìn)行介紹，并提出一些建議。

 

 

        風(fēng)能利用以發(fā)電為主，風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今新能源發(fā)電中技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性較好、最具有大規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化前景的發(fā)電方式，應(yīng)是近期發(fā)展的重點(diǎn)。我國(guó)陸地10米高度的經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量為2.53億千瓦，離地面50米高的經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量估計(jì)可能增大一倍；近海資源估計(jì)比陸地上大3倍，10米高經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量約7.5億千瓦，50米高經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量約15億千瓦，其資源量與水力資源相當(dāng)，完全可期望在2050年達(dá)到數(shù)億千瓦裝機(jī)容量，成為水力發(fā)電后第二個(gè)大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電方式。

 

        自上世紀(jì)80年代起，風(fēng)力發(fā)電作為邊遠(yuǎn)地區(qū)農(nóng)牧漁民的家用電源，在我國(guó)已形成世界最大的小風(fēng)電機(jī)的產(chǎn)業(yè)與市場(chǎng)，至2007年已推廣使用了100瓦～10千瓦的風(fēng)電機(jī)35萬(wàn)臺(tái)，共約7萬(wàn)千瓦，估計(jì)仍有30萬(wàn)臺(tái)在運(yùn)行；2007年共生產(chǎn)5.4萬(wàn)臺(tái)、出口1.9萬(wàn)臺(tái)，有生產(chǎn)企業(yè)25家，有著良好的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

 

        自1986年我國(guó)第一個(gè)并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)(山東榮成)建成發(fā)電以來(lái)，2000年全國(guó)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)已達(dá)34.4萬(wàn)千瓦，成為風(fēng)電發(fā)展的主力。2007年累計(jì)裝機(jī)達(dá)590萬(wàn)千瓦，當(dāng)年新增330萬(wàn)千瓦，其中，國(guó)內(nèi)內(nèi)資廠家產(chǎn)品份額累計(jì)達(dá)44.8%，當(dāng)年達(dá)55.9%。

 

        近年來(lái)，各方面對(duì)發(fā)展風(fēng)電有很高的積極性，一批新建風(fēng)電項(xiàng)目正在實(shí)施。若按當(dāng)前年增容量約500萬(wàn)千瓦計(jì)，2010年可望達(dá)2000萬(wàn)千瓦，若2010～2020年年增容量上升至600萬(wàn)～800萬(wàn)千瓦，則2020年將達(dá)總裝機(jī)8000萬(wàn)至l億千瓦，2050年達(dá)數(shù)億千瓦是具有現(xiàn)實(shí)可能的。

 

         我國(guó)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展的主要特點(diǎn)與問(wèn)題是：

 

        1.已迅速成長(zhǎng)起相關(guān)產(chǎn)業(yè)，有整機(jī)制造企業(yè)40多家，能提供一半以上的新增裝機(jī)容量，單機(jī)最大容量達(dá)1.5兆瓦，為規(guī)模化發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。但整個(gè)產(chǎn)業(yè)建立在引進(jìn)消化技術(shù)基礎(chǔ)上，還比較年輕，必須在提高質(zhì)量、保證運(yùn)行可靠性、加強(qiáng)關(guān)鍵零部件配套方面狠下功夫，積極開展5兆瓦、10兆瓦大型機(jī)組的研制。

 

        2.我國(guó)當(dāng)前的風(fēng)電場(chǎng)投資約為8000元/千瓦，電能成本約為0.5～0.7元/度，達(dá)到了國(guó)際同等水平，相對(duì)煤電4000元/千瓦與0.2～0.3元/度的經(jīng)濟(jì)性能仍有差距。近期規(guī)模化發(fā)展尚有賴于實(shí)施可再生能源法的優(yōu)惠條件。千方百計(jì)降低造價(jià)與電能成本，逐步達(dá)到經(jīng)濟(jì)上也優(yōu)越，是大規(guī)模發(fā)展的重要條件。

 

        3.風(fēng)電由于其不連續(xù)性與不穩(wěn)定性，進(jìn)入電網(wǎng)將給電力系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)一些麻煩。我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)已開始進(jìn)入大型化階段，籌劃建立百萬(wàn)千瓦、千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng)已提上日程，風(fēng)電必須和其他發(fā)電方式合理協(xié)調(diào)，加強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)控能力，才能確保供電安全可靠。

 

        4.風(fēng)電場(chǎng)選址對(duì)于大規(guī)模風(fēng)電發(fā)展至關(guān)重要。我國(guó)已有風(fēng)電場(chǎng)的平均年等效負(fù)荷小時(shí)數(shù)最高3552小時(shí)，最低978小時(shí)，平均小于2000小時(shí)。全國(guó)風(fēng)能資源詳查、長(zhǎng)期實(shí)地測(cè)風(fēng)，才能為選址提供科學(xué)可靠的基礎(chǔ)，有關(guān)工作必須盡早進(jìn)行。

 

        5.我國(guó)近海風(fēng)能資源為陸地上的3倍，其利用遇到了臺(tái)風(fēng)多發(fā)、需抗臺(tái)風(fēng)的問(wèn)題，有關(guān)前期工作也應(yīng)認(rèn)真開始進(jìn)行。

 

        我國(guó)風(fēng)力發(fā)電已有良好基礎(chǔ)，只要認(rèn)真解決上述問(wèn)題，2050年它將發(fā)展成為裝機(jī)上億千瓦、提供億噸標(biāo)煤一次能源的我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分是比較有把握的。

 

 

        太陽(yáng)能是最主要的能源資源，太陽(yáng)能發(fā)電應(yīng)是未來(lái)提供大規(guī)模電力的主力。利用光伏電池將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的光伏發(fā)電，具有不需燃料、環(huán)境友好、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件、維護(hù)簡(jiǎn)單、由模塊組成、功率可大可小等突出優(yōu)點(diǎn)，獲得了廣泛應(yīng)用，形成了相應(yīng)產(chǎn)業(yè)。自20世紀(jì)90年代后期以來(lái)，光伏發(fā)電進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。2007年全球光伏電源累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)1264萬(wàn)千瓦，年產(chǎn)量400萬(wàn)千瓦，近年年增長(zhǎng)率達(dá)約50%；我國(guó)近年來(lái)依賴于國(guó)際市場(chǎng)需求，產(chǎn)量連年翻番，2007年產(chǎn)量達(dá)108.8萬(wàn)千瓦，成為世界第三大光伏電池生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)品主要出口，累計(jì)裝機(jī)僅10萬(wàn)千瓦。

 

        我國(guó)光伏發(fā)電發(fā)展的主要特點(diǎn)與問(wèn)題是：

 

        1.光伏電池是光伏發(fā)電的基礎(chǔ)。在本世紀(jì)國(guó)際光伏電源迅速發(fā)展的帶動(dòng)下，為滿足國(guó)際市場(chǎng)需求，在引進(jìn)與消化技術(shù)和自籌資金基礎(chǔ)上，我國(guó)大陸新興的光伏電池產(chǎn)業(yè)得到了驚人的發(fā)展，其總年產(chǎn)量由2004年的5萬(wàn)千瓦增至2007年的108萬(wàn)千瓦，占世界總產(chǎn)量的27%，光伏組件產(chǎn)量達(dá)172萬(wàn)千瓦，生產(chǎn)企業(yè)達(dá)到50多家，一些在建廠家投產(chǎn)后，2010年計(jì)劃總生產(chǎn)能力可能達(dá)400萬(wàn)千瓦。產(chǎn)品質(zhì)量與價(jià)格已達(dá)國(guó)際市場(chǎng)可以接受的水平。當(dāng)產(chǎn)品更多用于國(guó)內(nèi)電力發(fā)展時(shí)，2050年達(dá)到裝機(jī)億千瓦已有較可靠保證。

 

         2.我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著原料與市場(chǎng)兩頭在外的特點(diǎn)。為解決硅原材料依賴進(jìn)口的發(fā)展瓶頸，2005年以來(lái)多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速：2005年全國(guó)產(chǎn)能400噸、產(chǎn)量80噸，已增長(zhǎng)至2007年產(chǎn)能4310噸、產(chǎn)量1130噸，近50家公司正在建設(shè)、擴(kuò)建和籌建生產(chǎn)線，2010年產(chǎn)能可能達(dá)44700噸，按光電池每瓦用7克硅計(jì)算，可供生產(chǎn)640萬(wàn)千瓦，完全解決原料在外的問(wèn)題，使產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了可靠基礎(chǔ)。

 

        3.市場(chǎng)在外仍是我國(guó)光伏發(fā)展的主要瓶頸，主要原因在于其經(jīng)濟(jì)性能尚難于形成規(guī)模應(yīng)用的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。雖然光伏電池價(jià)格已有明顯下降，但當(dāng)今每千瓦光伏電源總投資仍需約5萬(wàn)元，每度電能成本達(dá)5元，較煤電仍高一個(gè)多量級(jí)，使得我國(guó)光電應(yīng)用的總裝機(jī)容量?jī)H為10萬(wàn)千瓦，主要為農(nóng)村與邊遠(yuǎn)地區(qū)、通信與照明的小型電源，僅有幾座1000千瓦的聯(lián)網(wǎng)電站在示范運(yùn)行。

 

        4.千方百計(jì)降低光伏電源的投資與電能成本，努力開拓可能的規(guī)?；瘧?yīng)用是光伏發(fā)展的核心。光伏應(yīng)用包括邊遠(yuǎn)無(wú)電地區(qū)的小型離網(wǎng)電源、與分布式電網(wǎng)及城市建筑結(jié)合的中小型并網(wǎng)電源及大型集中式荒漠電站3個(gè)方面，都有著規(guī)?；l(fā)展的廣闊空間，均應(yīng)積極推進(jìn)。超大規(guī)模光伏電站的研發(fā)與示范更需要國(guó)家盡早進(jìn)行分階段部署。

 

         5.當(dāng)前已形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)的主要是硅光伏電池，其光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到16%，大幅度降低成本的空間有限。一些新型光伏電池有著更高的轉(zhuǎn)化效率及可能更低的成本，對(duì)于它們的研發(fā)與應(yīng)用也應(yīng)給予充分關(guān)注，對(duì)于一些重大成果要不失時(shí)機(jī)地向產(chǎn)業(yè)化努力推進(jìn)。

 

        由于對(duì)光伏電源經(jīng)濟(jì)性能改善速率估計(jì)不同，對(duì)其可能的近期發(fā)展有不同的方案估計(jì)，如至2020年全國(guó)總裝機(jī)容量在200萬(wàn)～1000萬(wàn)千瓦之間，但到2050年達(dá)到億千瓦規(guī)模是完全可能的。

 

 

        太陽(yáng)能熱發(fā)電是將太陽(yáng)幅射能聚集起來(lái)加熱工質(zhì)，再由工質(zhì)經(jīng)鍋爐、汽機(jī)與發(fā)電機(jī)發(fā)電，其原理與已有熱發(fā)電相同。作為太陽(yáng)能大規(guī)模發(fā)電的重要方式，它具有一系列明顯優(yōu)點(diǎn)：1.化石能源熱發(fā)電是當(dāng)前主要的發(fā)電方式，其主要裝備鍋爐、汽機(jī)、發(fā)電機(jī)、輸變電設(shè)備等已形成了成熟產(chǎn)業(yè)，使太陽(yáng)能熱發(fā)電易于迅速實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化；2.中間被加熱工質(zhì)同時(shí)起到一定儲(chǔ)能作用，可以緩解太陽(yáng)幅射強(qiáng)度變化帶來(lái)的不利因素，加之鍋爐還可用其他能源(煤、油、氣)燃燒供熱，使能持續(xù)發(fā)電克服太陽(yáng)能不連續(xù)的缺點(diǎn)；3.其發(fā)展方向也是要努力提高工質(zhì)溫度以提高熱電轉(zhuǎn)換效率，增大單機(jī)容量以改善經(jīng)濟(jì)性能，熱電站多年的發(fā)展經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。

 

        國(guó)際上已進(jìn)行了認(rèn)真的研發(fā)工作，美國(guó)在上世紀(jì)八九十年代，建成了槽式、塔式與盤式等3種系統(tǒng)的示范電站，槽式達(dá)35.4萬(wàn)千瓦，單機(jī)最大達(dá)8萬(wàn)千瓦，總發(fā)電效率為l3%～16%；塔式單機(jī)達(dá)1萬(wàn)千瓦，產(chǎn)生了520℃/100大氣壓的過(guò)熱蒸汽；盤式實(shí)現(xiàn)了多臺(tái)幾十千瓦的示范項(xiàng)目。美國(guó)、西班牙、澳大利亞、韓國(guó)仍在積極進(jìn)行著有關(guān)研發(fā)與示范工作。由于太陽(yáng)能熱發(fā)電原則上需要比較大的規(guī)模，當(dāng)今燃煤發(fā)電已達(dá)到600℃的高溫、60萬(wàn)～100萬(wàn)千瓦的單機(jī)容量，而太陽(yáng)熱發(fā)電單機(jī)容量的增大和參數(shù)的提高進(jìn)展不顯著，加上煤與天然氣耗竭不如原先預(yù)期那么快，至今尚未形成產(chǎn)業(yè)。

 

        我國(guó)在太陽(yáng)能熱發(fā)電領(lǐng)域做過(guò)一些基礎(chǔ)工作，建成過(guò)小型盤式發(fā)電機(jī)與70千瓦塔式發(fā)電系統(tǒng)，但直到對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電在我國(guó)能源發(fā)展的重要性有較明確認(rèn)識(shí)后，才作為重點(diǎn)項(xiàng)目列入了國(guó)家“863”計(jì)劃，有效地組織了隊(duì)伍、開展了工作，計(jì)劃在2010年建成1000千瓦實(shí)驗(yàn)電站及研究基地、證實(shí)技術(shù)可行性，2015年建1萬(wàn)～10萬(wàn)千瓦示范電站，然后在2020年建成荒漠地區(qū)10萬(wàn)～100萬(wàn)千瓦的商業(yè)實(shí)用電站。如整個(gè)計(jì)劃得以順利實(shí)現(xiàn)，則2020年后，可開始規(guī)?；ㄔO(shè)，2050年達(dá)到億千瓦的總?cè)萘恳?guī)模也是可能的。

 

        我國(guó)已經(jīng)有風(fēng)電產(chǎn)業(yè)和光電產(chǎn)業(yè)，太陽(yáng)能熱發(fā)電還剛剛起步，還存在一些特殊困難，需要國(guó)家給予特別的扶持。目前階段完全靠市場(chǎng)來(lái)推動(dòng)，還不到時(shí)候。具體選擇塔式還是槽式，還應(yīng)該再作多方面的探索。國(guó)家需要部署一些太陽(yáng)能熱發(fā)電的示范項(xiàng)目，以取得技術(shù)上的重大突破。

 

 

        大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電的發(fā)展，包括大量與用戶結(jié)合的小中型離網(wǎng)與并網(wǎng)電源及集中的大型電站兩方面。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，大型電站的份額及重要性正在日益增強(qiáng)，風(fēng)電場(chǎng)已較普遍達(dá)到了幾十萬(wàn)、百萬(wàn)千瓦規(guī)模，光伏電站當(dāng)前全世界已有540座大于1000千瓦、30座大于1萬(wàn)千瓦、最大6萬(wàn)千瓦、總?cè)萘拷?70萬(wàn)千瓦、正在籌劃建設(shè)百萬(wàn)千瓦級(jí)的電站，太陽(yáng)熱發(fā)電也在籌劃建設(shè)幾十萬(wàn)千瓦級(jí)的電站，單個(gè)電站的裝機(jī)容量正在迅速提高。

 

        從大型集中電站的發(fā)展看，風(fēng)電與太陽(yáng)能發(fā)電有著特殊困難。首先，風(fēng)能與太陽(yáng)能的能量與功率密度低，使得電站占地面積大。當(dāng)前，每平方公里風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)約2萬(wàn)千瓦，太陽(yáng)能發(fā)電約10萬(wàn)千瓦，使得大型電站只能建在資源豐富、土地沒有利用的荒漠地區(qū)。第二，風(fēng)能與太陽(yáng)能有著明顯的間斷性與不穩(wěn)定性，它們的發(fā)電容量首先決定于資源狀態(tài)，而不是用戶需求，從而難于單獨(dú)給用戶供電，必須和其他發(fā)電方式良好地協(xié)調(diào)完成供電任務(wù)，成為綜合能源基地的重要組成部分。

 

        為充分合理開發(fā)利用資源和保證滿足全國(guó)的需求，上世紀(jì)50年代，我國(guó)決定建立山西煤炭基地，60年代決定建立大慶石油基地，90年代決定建立三峽水電基地，對(duì)我國(guó)能源發(fā)展發(fā)揮了重大作用。當(dāng)前，面臨建立我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展體系的重大任務(wù)，建設(shè)以可再生能源為主體的綜合能源基地已提上日程，應(yīng)該積極進(jìn)行規(guī)劃與部署。

 

        我國(guó)寬廣的荒漠地區(qū)集中在西部與北部，那里有大片未利用的土地、豐富的太陽(yáng)能與風(fēng)能資源，還有著豐富的待開發(fā)化石能源資源，是未來(lái)綜合能源基地的首選對(duì)象。新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、青海等4省區(qū)面積占全國(guó)40%、人口占全國(guó)6%，經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)，它們發(fā)展起來(lái)的能源及電力必須為全國(guó)服務(wù)，要能有效地輸送給東部、南部等發(fā)達(dá)地區(qū)，為此要解決大規(guī)模、長(zhǎng)距離的輸電與運(yùn)輸通道問(wèn)題。新疆的石油與天然氣已成為國(guó)家重要基地，還要大力加強(qiáng)煤和煤層氣的開發(fā)利用，并與之相應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展風(fēng)力與太陽(yáng)能發(fā)電，最終成為全國(guó)最重要的綜合能源基地。青海應(yīng)利用已有水力發(fā)電的優(yōu)勢(shì)，積極建設(shè)大型光伏發(fā)電基地，兩者協(xié)調(diào)配合，為全國(guó)服務(wù)。電站、電網(wǎng)與運(yùn)輸通道建設(shè)要由全國(guó)統(tǒng)一進(jìn)行規(guī)劃與部署。

 

        由前述可以看到，我國(guó)風(fēng)力與太陽(yáng)能發(fā)電已有良好基礎(chǔ)，有可能在本世紀(jì)上半葉發(fā)展成裝機(jī)容量上億千瓦的大規(guī)模電源系統(tǒng)，滿足我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展體系的構(gòu)建需求。當(dāng)然，前進(jìn)中還有很多困難，要發(fā)展技術(shù)、提高經(jīng)濟(jì)性能、壯大產(chǎn)業(yè)、開拓市場(chǎng)，需要大家看準(zhǔn)方向、堅(jiān)定信心來(lái)大力促進(jìn)，希望方方面面均能為此作出應(yīng)有的努力。

（作者系中國(guó)科學(xué)院院士）