最近幾年,我國新能源發電發展十分迅速。截至2011年年底,全國并網風電4505.11萬千瓦,并網太陽能光伏發電裝機214.30萬千瓦。發電裝備方面,風電裝備大型化、智能化取得重大進展,單機容量提升較快;太陽能光伏發電轉化效率明顯提高,太陽能熱發電在聚光裝備、槽式真空管等方面取得重要成果。
但是,已經取得的成果并不能掩蓋我國新能源發電技術與國外存在差距的事實:我國雖然是風電大國,但并不是風電強國,光伏產量雖然位居世界第一,但高效太陽能電池技術還沒有突破。最近,《國家能源科技 “十二五”規劃》(下稱《規劃》)出爐,記者就此采訪了中國科學院電工研究所兩位專家,分別對風電和太陽能發電規劃所要達成的目標進行了分析和解讀。
從風電大國向強國跨越
我國風電產業起步較晚,但是近年來發展迅速,短短幾年就成為風電大國。
特別是在“十一五”期間,風電科技發展取得了一系列成果:掌握了1.5~3.0兆瓦風電機組設計、制造和產業化技術,研制出耐低溫、抗風沙、抗鹽霧等適合我國特殊環境條件的風電機組;3兆瓦海上雙饋式風電機組已小批量應用,6兆瓦機組已下線。在風電機組關鍵零部件方面,葉片、齒輪箱、發電機等部件的制造能力已接近國際先進水平;軸承、變流器和控制系統的研發取得重大進步。開展了風電場微觀選址及風功率預測等技術研究,已有產品應用在實際風電場,數據庫及工程經驗正在逐步積累完善。積累了大量陸上風電場設計、施工及運營管理經驗;建成了國內第一座10萬千瓦海上示范風電場,初步解決了海上風電施工、安裝和運輸等關鍵技術,開始積累海上風電場運行管理經驗。
中國科學院電工研究所副所長許洪華在接受記者采訪時說,與國外先進水平相比,我國算不上風電強國,因此,《規劃》提出的風電技術路線圖強調,要發展大型風力發電關鍵技術、大型風電場資源評估及監控技術、研制大型風電機組,其主旨就是實現從風電大國向風電強國跨越。
許洪華分析,就風電裝備而言,目前,風電的每一個重要部件國內都能生產,只是由于基礎工業的落后,產品的可靠性和一些技術還與國際先進水平有一定差距,如風機葉片,同樣容量的葉片,我們生產出來的要重;我國還沒有獨立的翼型;齒輪箱、發電機除在一些細節上有些許差距外,總體上與國外水平差不多。總體而言,設備工業我們并不受制于人。
但是,就風電機組的設計而言,我們與國外的差距比較大,不僅僅在風電單機容量上我們還處在追趕狀態,即使國內已實現批量生產的風機,也是根據國外商業化成熟的產品,結合部分國情設計而成的,大量的所謂聯合設計,實際上是拷貝國外的技術。另外,在大規模利用風電場技術及其支撐技術方面,我們也技不如人。
許洪華認為,《規劃》的出臺,其目的就是通過“十二五”能源科技規劃的實施,攻克制約風電發展的基礎問題,使我國風電產業和風電科技達到國際先進水平。因此,在能源科技規劃中規劃了風力發電領域2項重 大技術研究、1項重大技術裝備和2個技術創新平臺。2項重大技術研究包括大型風力發電關鍵技術研究和大型風電場資源評估及監控技術研究,將重點對大型陸上與海上風電機組關鍵控制技術、關鍵部件的設計與優化技術、整機與關鍵部件的檢測技術、電網適應性控制技術,適合我國地域及風資源特點的大型風電場資源評估、風能預測及微觀選址技術,大型風電場的中央集群監控和異地遠程實時監控技術及風電場級的調節控制等技術進行研究。1項重大技術裝備為研制出具有自主知識產權的6~10兆瓦陸地(近海)風電機組及關鍵部件。2個技術創新平臺分別為風電技術及裝備研發平臺和風電運營技術研發平臺,力爭建成國際一流的風電技術及裝備研發機構,研制出全球領先的風電裝備,實現規模化生產;攻克超大型風電機組關鍵技術難題,形成大型風電機組關鍵部件的制造能力;解決風電運營及保障中的重大技術問題,形成國際一流的風電運營技術研發基地。
從光伏發電大國向強國跨越
資料顯示,我國連續5年光伏產業的產能產量都是世界第一。截至2011年年底,全國并網太陽能光伏裝機214.30萬千瓦,我國去年確定的光伏發電的標桿電價為每千瓦時1.15元和每千瓦時1元,比常規能源發電電價還高一倍以上。
雖然我國光伏設備產能和產量達到了世界第一,但是目前,隨著國內產能的增加,從國外進口的光伏設備數量反而增加了,許洪華分析,這說明我國光伏設備的技術水平不足、生產效率低下。另外,他指出,我國晶硅電池和薄膜電池生產線及生產線上的關鍵設備,包括一些輔助材料還主要依靠進口,這都是我們目前的不足之處。
至于光伏發電的應用技術,許洪華認為,我們和國外基本上處于同一水平,但國內因為還沒有大規模啟動光伏發電市場,所以在光伏發電布局的系統性和持續性上我們與國外先進水平還有差距。 根據有關規劃,2015年,我國太陽能發電容量達到500萬千瓦左右;2020年太陽能發電容量達到2500萬千瓦左右。
許洪華說,為實現這樣的目標,《規劃》給出了明確的發展路線,即研究低成本、低污染、高效率的太陽能電池技術,發展光伏發電系統規模化應用技術;掌握不同類型光伏發電系統設計集成、運行控制及保護技術。在高效大規模太陽能光伏發電方面,《規劃》部署了大規模光伏系統技術、太陽能電池及產業鏈生產設備、大規模并網光伏發電系統示范工程、太陽能光伏發電系統關鍵設備四項重點任務。
許洪華認為,這將全面提高我國太陽能光伏發電技術及產品的國產化水平,形成具有自主知識產權的關鍵技術和關鍵設備,建立我國完整的太陽能光伏研究開發、裝備制造、系統集成、工程建設、系統運行維護等產業鏈技術服務體系。
另外,由于多能互補發電系統可緩解大型風電場或大型光伏電站單獨并網對電網帶來的沖擊,對促進我國風力發電和光伏發電大規模應用具有重要意義。基于我國現有技術基礎及需求,《規劃》設定發展目標為研究自動運行的水/光/儲互補發電設計集成、新型逆變、儲能控制、穩定控制與能量管理技術,以及與公共電網并網的風/光/儲互補發電的設計集成和綜合利用技術。
熱發電技術和產業化均需突破
太陽能熱發電近年在歐美地區發展較快。目前,國外太陽能熱發電價格在每千瓦時0.2歐元左右,到2020年有望降低到每千瓦時0.05歐元。
我國太陽能熱發電技術起步較晚,目前仍無太陽能熱發電項目運行。“十一五”期間,我國啟動了1兆瓦塔式太陽能熱發電技術研究及系統示范,在塔式定日鏡、吸熱器等關鍵裝備設計與制造、系統集成方面取得了一定的進展,在規模化塔式熱發電系統集成、設計和維護方面與國際先 進水平仍有一定差距。在槽式太陽能熱發電主要裝備技術方面,槽式玻璃—金屬真空吸熱管、曲面玻璃等主要設備與材料均形成了不同的技術樣機突破。
中國科學院電工研究所研究員王志峰介紹,太陽能熱發電具有輸出平穩可承擔基礎負荷的特點,面向承擔基礎電力負荷的 “大容量—高參數—長周期儲熱”是國際太陽能熱發電的技術發展趨勢。由于我國還沒有太陽能熱發電系統集成與示范經驗,總體上與國際水平有較大差距。
基于我國現有技術基礎及需求,《規劃》設定發展目標為研究規模化塔式熱發電和槽式熱發電關鍵裝備,并依托示范電站建設,掌握規模化電站系統設計與集成技術,關鍵技術逐個突破,形成較為完善的產業體系,啟動商業化市場,加快推進太陽能熱發電技術規模化應用步伐。
具體言之,“十二五”期間,將以大容量—高效率為技術路線。在太陽能塔式熱發電技術方面,開展包括10兆瓦吸熱器、低成本定日鏡、大規模塔鏡場的優化排布技術及多塔集成調控技術研究等,為百兆瓦及更大規模太陽能熱發電站建設提供基礎模塊與技術支撐;在槽式太陽能熱發電技術方面,開展高溫槽式真空管、熱彎玻璃等關鍵部件及槽式集熱集成設計等技術研究,并通過50兆瓦級槽式太陽能熱發電示范電站建設,掌握槽式太陽能熱發電關鍵技術,為規模化電站建設提供技術支撐;開展規模化高溫儲熱材料與裝備以及儲熱系統研究,推進規模化太陽能熱發電技術向可承擔基礎負荷方向發展。到2015年實現規模化電站年發電效率不低于15%,發電成本降至每千瓦時1.5元,每天可連續發電12小時,發電期間負荷變化率小于5%的經濟與技術指標。建立太陽能熱發電裝備檢測中心及系統與部件實證性測試研究基地,為太陽能熱發電技術創新與產業發展提供測試與研究平臺。培養一支專業齊全的太陽能熱發電研究隊伍,建立創新基地,培養一支高層次人才隊伍。
責任編輯: 中國能源網