最近幾年,我國新能源發(fā)電發(fā)展十分迅速。截至2011年年底,全國并網(wǎng)風電4505.11萬千瓦,并網(wǎng)太陽能光伏發(fā)電裝機214.30萬千瓦。發(fā)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(fā)電轉化效率明顯提高,太陽能熱發(fā)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(fā)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(guī)劃》(下稱《規(guī)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(fā)電規(guī)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(yè)起步較晚,但是近年來發(fā)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(fā)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(yè)化技術,研制出耐低溫、抗風沙、抗鹽霧等適合我國特殊環(huán)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(fā)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(tǒng)的研發(fā)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(shù)據(jù)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?shù)汝P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(guī)劃》提出的風電技術路線圖強調,要發(fā)展大型風力發(fā)電關鍵技術、大型風電場資源評估及監(jiān)控技術、研制大型風電機組,其主旨就是實現(xiàn)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(yè)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(fā)電機除在一些細節(jié)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(yè)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(tài),即使國內已實現(xiàn)批量生產的風機,也是根據(jù)國外商業(yè)化成熟的產品,結合部分國情設計而成的,大量的所謂聯(lián)合設計,實際上是拷貝國外的技術。另外,在大規(guī)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(guī)劃》的出臺,其目的就是通過“十二五”能源科技規(guī)劃的實施,攻克制約風電發(fā)展的基礎問題,使我國風電產業(yè)和風電科技達到國際先進水平。因此,在能源科技規(guī)劃中規(guī)劃了風力發(fā)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(chuàng)新平臺。2項重大技術研究包括大型風力發(fā)電關鍵技術研究和大型風電場資源評估及監(jiān)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(yōu)化技術、整機與關鍵部件的檢測技術、電網(wǎng)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(jiān)控和異地遠程實時監(jiān)控技術及風電場級的調節(jié)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(chuàng)新平臺分別為風電技術及裝備研發(fā)平臺和風電運營技術研發(fā)平臺,力爭建成國際一流的風電技術及裝備研發(fā)機構,研制出全球領先的風電裝備,實現(xiàn)規(guī)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(fā)基地。
從光伏發(fā)電大國向強國跨越
資料顯示,我國連續(xù)5年光伏產業(yè)的產能產量都是世界第一。截至2011年年底,全國并網(wǎng)太陽能光伏裝機214.30萬千瓦,我國去年確定的光伏發(fā)電的標桿電價為每千瓦時1.15元和每千瓦時1元,比常規(guī)能源發(fā)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(shù)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(fā)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(guī)模啟動光伏發(fā)電市場,所以在光伏發(fā)電布局的系統(tǒng)性和持續(xù)性上我們與國外先進水平還有差距。根據(jù)有關規(guī)劃,2015年,我國太陽能發(fā)電容量達到500萬千瓦左右;2020年太陽能發(fā)電容量達到2500萬千瓦左右。
許洪華說,為實現(xiàn)這樣的目標,《規(guī)劃》給出了明確的發(fā)展路線,即研究低成本、低污染、高效率的太陽能電池技術,發(fā)展光伏發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模化應用技術;掌握不同類型光伏發(fā)電系統(tǒng)設計集成、運行控制及保護技術。在高效大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電方面,《規(guī)劃》部署了大規(guī)模光伏系統(tǒng)技術、太陽能電池及產業(yè)鏈生產設備、大規(guī)模并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)示范工程、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)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(fā)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(fā)、裝備制造、系統(tǒng)集成、工程建設、系統(tǒng)運行維護等產業(yè)鏈技術服務體系。
另外,由于多能互補發(fā)電系統(tǒng)可緩解大型風電場或大型光伏電站單獨并網(wǎng)對電網(wǎng)帶來的沖擊,對促進我國風力發(fā)電和光伏發(fā)電大規(guī)模應用具有重要意義。基于我國現(xiàn)有技術基礎及需求,《規(guī)劃》設定發(fā)展目標為研究自動運行的水/光/儲互補發(fā)電設計集成、新型逆變、儲能控制、穩(wěn)定控制與能量管理技術,以及與公共電網(wǎng)并網(wǎng)的風/光/儲互補發(fā)電的設計集成和綜合利用技術。
熱發(fā)電技術和產業(yè)化均需突破
太陽能熱發(fā)電近年在歐美地區(qū)發(fā)展較快。目前,國外太陽能熱發(fā)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(fā)電技術起步較晚,目前仍無太陽能熱發(fā)電項目運行?!笆晃濉逼陂g,我國啟動了1兆瓦塔式太陽能熱發(fā)電技術研究及系統(tǒng)示范,在塔式定日鏡、吸熱器等關鍵裝備設計與制造、系統(tǒng)集成方面取得了一定的進展,在規(guī)?;綗岚l(fā)電系統(tǒng)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(fā)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(fā)電具有輸出平穩(wěn)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(shù)—長周期儲熱”是國際太陽能熱發(fā)電的技術發(fā)展趨勢。由于我國還沒有太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)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(xiàn)有技術基礎及需求,《規(guī)劃》設定發(fā)展目標為研究規(guī)?;綗岚l(fā)電和槽式熱發(fā)電關鍵裝備,并依托示范電站建設,掌握規(guī)模化電站系統(tǒng)設計與集成技術,關鍵技術逐個突破,形成較為完善的產業(yè)體系,啟動商業(yè)化市場,加快推進太陽能熱發(fā)電技術規(guī)?;瘧貌椒?。
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(fā)電技術方面,開展包括10兆瓦吸熱器、低成本定日鏡、大規(guī)模塔鏡場的優(yōu)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(guī)模太陽能熱發(fā)電站建設提供基礎模塊與技術支撐;在槽式太陽能熱發(fā)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(fā)電示范電站建設,掌握槽式太陽能熱發(fā)電關鍵技術,為規(guī)模化電站建設提供技術支撐;開展規(guī)?;邷貎岵牧吓c裝備以及儲熱系統(tǒng)研究,推進規(guī)?;柲軣岚l(fā)電技術向可承擔基礎負荷方向發(fā)展。到2015年實現(xiàn)規(guī)?;娬灸臧l(fā)電效率不低于15%,發(fā)電成本降至每千瓦時1.5元,每天可連續(xù)發(fā)電12小時,發(fā)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(fā)電裝備檢測中心及系統(tǒng)與部件實證性測試研究基地,為太陽能熱發(fā)電技術創(chuàng)新與產業(yè)發(fā)展提供測試與研究平臺。培養(yǎng)一支專業(yè)齊全的太陽能熱發(fā)電研究隊伍,建立創(chuàng)新基地,培養(yǎng)一支高層次人才隊伍。