国外新能源发电技术开发及应用的方式对我国的启迪
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国外新能源发电技术开发及应用的方式对我国的启迪

2022-01-27 08:01:10 投稿作者: 点击:

【摘 要】本文分析国外新能源发电技术和应用的基础上,结合我国新能源储备的特点,分析我国新能源发电技术的现状和存在的问题,对我国新能源发电技术的进一步展望,提出对我国新能源合理利用的思考与启迪。

【关键词】新能源;风力发电;太阳能;可持续发展;启迪

0 前言

新能源是指在采用新技术和新材料基础上,通过系统地开发利用而获得的能源,主要指常规化石能源以外的可再生能源。根据1981年8月联合国新能源和可再生能源会议的定义,新能源包括太阳能、水力发电、风能、生物质能、薪柴、木炭、畜力、海洋热能、波浪力能、潮汐能、泥炭、油母页岩和重质油砂共14种。之后,各国对新能源的称谓有所不同,但达成的共识是,除常规化石能源和核能之外,其他13种能源都可称为新能源和可再生能源。此外,新能源也有相對化石能源的含义,指环境污染小和可持续利用的能源。根据当前我国能源状况,新能源被较为广泛的使用的是包括风能、太阳能、生物质能、地热能等[1]。本文主要就国外太阳能和风能两种新能源发电技术开发的方式对我国新能源的利用提供一个启迪。

1 国外新能源发展现状

石化能源是非再生能源,随着各国大量开采,石油资源正在枯竭,为了保持经济的快速发展,各个国家都在发展新能源,加大了对新能源的投资,从而替代传统能源。全球风能理事会是世界上公认的风电预测权威机构,在其2006年所做的《2050年风电发展展望》中提到,2020年到2030年,世界风电装机将分别达到5.6亿千瓦和11亿千瓦,发电量分别达到1.4万亿千瓦时和2.8万亿千瓦时,如果实施过程中,超前发展,2020年到2030年,世界风电装机将分别达到10.7亿千瓦和21亿千瓦,发电量分别达到2.6万亿千瓦时和5万亿千瓦时。

2009年美国通过了《2009年美国复苏与再投资法案》史无前例地投人433.5亿美元用于开发清洁高效能源。美国提出到2030年风电装机达到2亿千瓦的目标,届时美国20%的电力需求可由风力发电提供,按照这份计划,美国每年新增装机容量要从2006年的300万千瓦,以平均每年增加20%速度持续发展,到2017年达到年增装机2000万千瓦的水平,之后再维持这种装机能力直到2030年,即可达到累计装机3—4亿千瓦,满足美国20%电力需求的目标。

欧洲为全面落实《欧洲战略能源技术计划》和相关能源气候法案,实现2020年减排、能效和可再生能源三个”20%”的宏伟目标[2]。计划在未来10年投资585—715亿欧元鼓励可再生能源、智能电网等低碳产业发展,并启动“智能城市”和“欧洲能源研究联盟”两大配套行动。国外新能源的比重在逐步增大,技术创新在加快,能源转化效率在显著提高,发电成本在持续下降。随着科技的进步,2008年新增的40GW新能源发电装机容量已经占全球新增发电装机容量的25%。新能源发电装机投资首次超过传统能源发电装机投资(约1100亿美元)。过去10年,光伏太阳能年均增长38%,风电年均增速也达到28%[3]。以欧盟为代表的地区集团,大力开发利用新能源,取得了积极的成果,连续10多年来,新能源的年增长速度在15% 以上。2008年全球累计风电装机容量已达1.2亿千瓦,其中欧盟为6600万千瓦,风电装机占欧盟电力总装机的比重已超过7%,丹麦、德国的风电装机比重超过20%。在新增装机中,2008年欧盟风电装机容量达到848万千瓦,占全部新增电力装机的43%,是第一新增电源[4]。

2 我国新能源的发展现状

我国自2006年颁布实施《可再生能源法》之后,国家相继出台《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》、《可再生能源电价附加收入调配暂行办法》及《关于完善风力发电上网电价政策的通知》等一系列法律法规,完善了电网企业和发电企业之间的电价补贴和电网企业之间的交易配额关系,对促进新能源产业持续发展起到了积极指导和推动作用。

对于我国幅员辽阔,海岸线长,风能资源比较丰富的特点。根据中国气象局第四次风能资源普查报告,中国离地50m高度陆地上风能资源潜在开发量为23.8亿kW可开发利用陆地风能约2.53亿kW;近海可开发利用风能约7.5亿kW,共计约10亿kW,仅次于俄罗斯和美国,居世界第三位。我国风电发展始于20世纪80年代,发展水平与西方发达国家相比存在很大的差距,但起点较高。2003年发改委下放5万kW以下风电项目审批,扶持鼓励风电发展,使风电进入高速发展阶段。并网风电新增装机容量在2006—2009年连续4年实现翻倍增长,2010年,中国大陆地区新增风电机组12904台,装机18927.99MW,年同比增长37.1%,近5年年均增长71.2%;截至2010年底,累计安装风电机组34485台,装机44733.29MW,年同比增长73.3%,近5年年均增长77.5%。2011年一季度风力发电量达188亿kW.h,同比增长60.4%,比同期火电、水电、核电增速高出30-50个百分点,风电总装机连续5年实现翻番。目前,我国新增风电装机和累计装机容量均居世界第一[5]。

我国国土大部分处在炎热带和温带地区。日照时间长,陆地表面每年接受的太阳能约50×1018KJ,西藏是高海拔地区,年辐射量达9210MJ/m2,仅次于撒哈拉沙漠,居世界第二位。截止2014年底,我国光伏发电累计装机容量2805万千瓦,同比增长60%,其中光伏电站2338万千瓦,分布式467万千瓦,年发电量约250亿千瓦时,同比增长超过200%。太阳能光伏发电在东中西部共同发展格局已经呈现。2014年中东部地区新增装机容量达到560万千瓦。占全国的53%。根据《可再生能源发展“十二五”规划》,2015年我国太阳能发电装机达1000万kW,屋顶光伏装机300万kW;2020年太阳能发电装机达5000万kW,屋顶光伏装机2500万kW。太阳能发电和风力发电的有效发展将改变我国的能源的结构状况,促进国民经济的发展。

3 我国新能源发展的遇到的问题

近几年新能源发电在我国快速增长,但是在这过程中出现了很多亟待解决问题,主要表现在以下几个方面。

3.1 电网对新能源发电的配套设施还存在许多不足,相关的体制和机制没理顺。风电和太阳能发电它们都具有随机性、间歇性和波动性特性,对电力系统有较大影响。难以独立承担对用户提供连续且满足用户需求特性的电能,这对电力系统运行调度管理提出了更高更苛刻的要求,对电力系统调峰、调压和调频带来很大负面影响。此外,风电场和太阳能发电场的无功需求及输电线路的无功损耗增大,会导致电压水平和稳定裕度降低,而大多数风电场和太阳能发电场往往集中在经济发展相对落后的地区,电力需求较低,电网结构薄弱,消纳能力及其有限,大规模高强度集中开发,给风电接入电网,可靠送出和安全运行带来了巨大的压力,致使很多风电场弃电。

3.2 风电和太阳能发电与传统能源发电相比,成本较高,这直接导致电力系统总成本和全社会电价水平的提升,特别是在前期消费风电和太阳能需要支付较传统能源发电方式更高的电费。这是制约新能源发展的瓶颈。

3.3 政策和激励机制还没完全到位,政府应当利用税收杠杆和有效的补贴以及价格政策实现新能源的的开发利用。通过这些政策可以吸收社会大量闲散资金到新能源技术的开发和创新,实现有效的融资渠道,降低开发新能源的成本。

3.4 新能源的产业升级滞后,随着新能源的发展,一些地方的产能过剩,产业的自主创新能力不足,缺乏自己的核心技术,缺乏统一的设计标准和技术标准,况且许多地方的法规体系尚不健全。

4 对我国新能源发电的启迪

4.1 中国的能源安全已经上升为国家战略层面,随着石油的大量开采,石油资源正在逐步枯竭,中国需要开发新的能源来替代石化资源,各个国家都在新能源的开发和建设投入大量的人力和物力,发展新能源是大势所趋,谁要是占领了新能源技术的至高点,谁就在能源安全方面占据了主动。

4.2 新能源发出的电如何被消纳是新能源发展的关键,大规模新能源发电并网需要有与之相对应的灵活调节的电源与之匹配。在西方发达国家,运行灵活性较好,能够快速调节处理的燃油、燃气、抽水蓄能以及水电等调峰电源比例相对较高,减少了电力系统接纳风电等可再生能源发电并网所面临的技术障碍。随着中国风电、太阳能等新能源持续快速发展、发电比重逐步提高,在没有大规模储能设施的情况下,对煤电机组的深度调峰要求就越来越高,压力越来越大。目前最为成熟的调节蓄能电源是抽水蓄能电站,其发展能够有效降低煤电机组的调峰深度、提高煤电机组的运行效率和减少化石能源消费,天然气发电机组也具体良好的运行灵活性和调峰能力,能够快速启动,所以也要加快建设抽水蓄能、燃气发电等调峰电源。

电网是新能源消納的重要环节。电网作为连接电源与用户的纽带和电力资源配置的平台,在新能源消纳中起到重要作用的风电规划与电网规划脱节一直没得到很好的解决:一是,科学合理的电网结构是电力系统安全的基础。二是,电网规模大小特别是紧密电网规模大小决定了新能源发电消纳规模。三是,配套送出工程的科学规划、同步核准和同时投产能确保风电和光伏时时并网的关键。四是,加快智能电网建设,通过智能电网可以高效的吸收并网新能源,解决弃电的问题。

4.3 加快健全新能源的上网定价机制和财政补贴政策,降低准入门槛,这些都能为新能源的发展起到积极的促进作用。新能源价格补贴可以提高新能源发电的竞争性和经济性,加快和扩大产业的规模。另一方面可以激励投资者加入这一行业,鼓励社会资本投资新能源发电。加快完善新能源开发的招标制度,探索开展公开招标选择投资经营主体的试点,充分发挥市场机制配置电力资源,通过加强统一规划管理来完善和强化国家宏观调控,通过推行公开招标制度选择投资主体来实现资源的合理配置。推进新能源的上网电价改革。根据地区的不同,按照有力于促进新能源开发利用和经济合理的原则确定,并适时调整开发利用技术。国外的发达国家经验表明,除了强大的制造实力和雄厚的技术实力支撑外,还对新能源进行大量的补贴和融资,使其能健康快速发展。

4.4 加大引进高水平人才和加强技术创新,完善相应的法规和标准。我国新能源技术相对发达国家还有很大的差距。关键的一些核心技术还没突破,我国一方面可以通过引进国际先进技术和人才,与拥有先进技术的国外公司合作或者以市场换技术等方式突破新能源的关键技术,降低使用新能源的成本,提高新能源的核心竞争力。另一方面政府要加大科研投入力度,让科研院校参与到新能源的技术创新,把握技术的制高点。早日扭转我国在新能源核心技术领域的劣势。

5 结论

新能源是历史发展的必然趋势,国家已经把新能源列为国家战略,结合中国的国情,适当借鉴发达国家的经验,统筹发展传统能源和新能源的目标,保证我国能源安全。

【参考文献】

[1]王朝华.国际新能源发展的主要趋势及对我国新能源发展的思考[J].经济论坛,2011(10):84-89.

[2]黄玲.德国新能源发展对中国的战略启示[J].资源与产业,2010(3):48-53.

[3]郝彦菲.国际新能源发展现状及对我国的启示[J].中国科技投资,2010(8):44-46.

[4]林卫斌.欧洲新能源发展政策及对我国的启示[J].学术交流,2014(1):72-77.

[5]张伟波.我国新能源发电发展思路探索[J].中国能源,2012(4):26-41.

[责任编辑:汤静]

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