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关键词:生物质发电;直燃发电;气化发电;混合燃烧发电;技术趋势
引言
生物质能是我国“十二五”期间重点发展的新兴能源产业之一,按我国提出的2020年非化石能源占能源消费总量15%的目标初步估算,到2020年我国生物质能装机总量将达3000万千瓦,沼气年利用量440亿立方米,生物燃料和生物柴油年产量达到1200万吨。
截止2013年底,中国生物质能并网发电装机量779万千瓦,预计2014年底,生物质发电装机将有望达到1100万千瓦,上网电量有望达到500亿千瓦时[1]。从产业整体状况分析,生物质发电及生物质燃料目前仍处在政策引导扶持期。
1.生物质发电技术分类
1.1 生物质直燃发电
生物质直接燃烧发电是指把生物质原料送入适合生物质燃烧的特定锅炉中直接燃烧,产生蒸汽带动蒸汽轮机及发电机发电,用于发电或者热电联产。国内生物质直接燃烧发电的锅炉主要有两种:炉排炉、循环流化床锅炉。采用生物质燃烧设备可以快速度实现各种生物质资源的大规模减量化、无害化、资源化利用,而且成本较低,因而生物质直接燃烧技术具有良好的经济性和开发潜力。
1.2 生物质气化发电
生物质气化发电是指生物质在气化炉中气化生成可燃气体,经过净化后驱动内燃机或小型燃气轮机发电。气化炉对不同种类的生物质原料有较强的适应性。内燃机一般由柴油机或天然气机改造而成,以适应生物质燃气热值较低的要求;燃气轮机要求容量小,适于燃烧高杂质、低热值的生物质燃气。
1.3 生物质混合燃烧发电
生物质混合燃烧发电是指将生物质原料应用于燃煤电厂中,和煤一起作为燃料发电。生物质与煤有两种混合燃烧方式: 一种是生物质直接与煤混合燃烧,生物质预先与煤混合后再经磨煤机粉碎或生物质与煤分别计量、粉碎。生物质直接与煤混合燃烧要求较高,并非适用于所有燃煤发电厂,而且生物质与煤直接混合燃烧可能会降低原发电厂的效率。第二种是将生物质在气化炉中气化产生的燃气与煤混合燃烧,即在小型燃煤电厂的基础上增加一套生物质气化设备,将生物质燃气直接通到锅炉中燃烧,这种混合燃烧方式通用性较好,对原燃煤系统影响较小。
2.生物质发电技术比较
生物质与煤混合燃烧发电技术投资少,发电效率决定于原燃煤电站的效率.其中生物质气化混烧发电对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小,通用性较强[2]。由于气化发电技术关键设备―小型低热值燃气轮机技术尚未成熟,对10 MW以上的生物质发电系统而言,比较有优势的技术是直接燃烧发电[3]。对10 MW以下的生物质发电系统而言,气化一余热发电系统效率远高于直接燃烧发电系统,具有更大的优势。另外,生物质直接燃烧发电技术比较成熟,但在小规模发电系统中蒸汽参数难以提高,只有在大规模利用时才具有较好的经济性,比较适合于10 MW以上的发电系统。生物质混烧发电技术在已有燃煤电站的基础上将生物质与煤混烧发电,混烧发电对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小,通用性较强,投资成本是三类技术中最少的,但可能降低原燃煤电站效率。
表2-1 三种生物质发电技术比较表
分类 直燃发电 气化发电 混合燃烧发电
规模 10MW以上 10MW以下 10MW以上
通用性 强 低 强
热电连供 可以 可以 不可以
并网独立性 可以 可以 不可以
投资成本 中 高 低
效率变化 中 高 不确定
3.生物质发电技术趋势
3.1直燃技术
自2006年以来,我国生物质直燃发电开始进行商业化运行,国产循环流化床燃烧技术已成为生物质直燃发电市场的主导技术。循环流化床内可采用SNCR脱销,脱硝率可达50%以上。虽然生物质燃料含硫量较低,但实际SO2排放浓度在200mg/m3以上,炉内可以加石灰石脱硫,在脱硫效率达到70%时,即可满足国家标准的要求。对灰熔点较低的生物质,如油菜秆、棉花杆等,燃烧此类生物质的锅炉,蒸汽温度不宜提的过高,除非有很好的防积灰、腐蚀的措施作为保障。此外,生物质水分很高,着火推迟,导致不完全燃烧,炉排上未燃尽的生物质含碳量很高,需要增加炉排长度,提高燃烧效果。
3.2气化技术
生物质气化发电中含焦油废水无害化处理是制约气化发电的瓶颈,国内外研究结果均提出采用有机溶剂作为燃气净化介质,避免二次水污染。循环流化床气化技术已有较好的基础,在循环流化床中进行生物质气化,气化温度控制在950~1000度,可以获得中值热燃气,同时彻底解决焦油问题,燃气净化后实现燃气内燃机-蒸汽联合循环,发电效率可达30%以上,在此基础上研发加压(30atm)循环流化床生物质气化技术,采用燃气内燃机-蒸汽联合循环,发电效率可达40%。
双床气化技术是采用循环流化床与鼓泡床双床组合技术技术,将生物质燃料送入鼓泡床内,气化热源为循环流化床分离下的高温灰,流化介质为高温水蒸气或气化气。循环流化床燃烧气化室送来的半焦,产生高温烟气,烟气经分离后进入鼓泡床作为气化室热源,分离后的高温烟气进入余热锅炉,加热蒸汽进行发电。气化室反应温度控制在650~850度,产生的燃气经气固分离、净化后送内燃机发电,内燃机尾气经余热锅炉吸热后产蒸汽送蒸汽轮机发电。燃气中焦油通过闭式循环水水洗系统,经有机溶剂萃取后回收焦油,废水采用膜技术处理后达标排放。
4.结论
在各类生物质发电技术中,直燃生物质开发利用已经初步产业化,混烧发电技术的投资经济性最好,其发电经济性决定于原电厂的效率,而且会对原电厂有一定的影响。生物质气化发电技术的发电规模比较灵活,投资较少,适于我国生物质的特点,但是技术还不成熟。从产业整体状况分析,生物质发电及生物质燃料目前仍处在政策引导扶持期。
参考文献:
[1]水电水利规划设计总院和国家可再生能源信息管理中心.2013中国生物质发电建设统计报告[R].北京:国家可再生能源中心,2014.
[2]李利文.生物质能发电模式探讨[J].内蒙古科技与经济,2009(19):71-75.
[关键词]生物质能发电;总量目标制度;定价制度;费用分摊机制;财税政策
[中图分类号]F206 [文献标识码]A [文章编号]1008―2670(2010)03―0029―05
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济发展模式,是实现经济可持续发展的必由之路。发展低碳经济正成为世界各国寻求经济复苏、实现可持续发展的重要战略选择。我国政府近年来把发展低碳经济作为经济复苏和新一轮经济增长的重要引擎,这不仅是应对全球气候变暖、体现大国责任的举措,也是解决能源瓶颈、消除环境污染、提升产业结构的一大契机。作为低碳产业重要组成部分的生物质能发电产业,其发展对我国实现能源和经济结构升级具有重要战略意义。
然而,目前在我国,作为生物质能发电产业主体的生物质能发电企业一直处于亏损经营,这不仅不利于激发投资者投资生物质能的积极性,也不利于我国大力发展可再生能源的国家能源战略的实现和生物质能产业的长远发展。因此,结合我国生物质能发电产业的现状,学习借鉴其他国家生物质能发电发展政策的成功经验对我国生物质能发电产业有着积极的借鉴意义。
一、基本制度――总量目标制度
制定长远发展战略或发展路线图是世界上大多数国家发展生物质能发电产业的成功经验之一。许多发达国家发展生物质能发电产业的思路是:国家制定一定阶段内生物质能发电的具体发展目标和计划,在发展目标框架之下,制定一系列的优惠政策,并通过市场经济的手段鼓励各界投资和利用。
可再生能源发展总量目标制度(RenewableEnergy Target Policy,简称RETP政策)是发展可再生能源最基本的制度。它由两个要点组成:第一是总量目标,指一个国家以强制性手段对未来一定时间内可再生能源发展总量做出一种强制性规定,是必须实现的一个国家目标。第二是目标的实现途径,即该制度必须有一系列配套的政策措施或机制以保证所确立的目标得以实现。在这个体系中,总量目标和实现途径缺一不可。
总量目标的制定,对未来的市场容量和走向起到一个明确的指示作用,特别是通过立法明确表明了政府发展可再生能源的决心,投资者可以清晰地知道国家支持的重点所在,从而有利于引导投资方做出正确决策。从国际经验来看,进入20世纪90年代以后,一些发达国家先后制定了长期的可再生能源发展目标。如英国和德国都承诺,2010年和2020年可再生能源的比例将分别达到10%和20%;西班牙表示,2010年其可再生能源发电的比例就可以达到29%以上。2009年4月,欧盟公布了《气候行动和可再生能源一揽子计划》,设定了到2020年将可再生能源在总能源消费中的比例提高到20%,温室气体排放量在1990年基础上减少20%的目标
生物质能作为可再生能源的重要组成部分,各国发展生物质能发电产业的基本政策就是总量目标制。
二、定价制度
1.固定电价制度
固定电价制度,又称为强制购买(feed in law),是指政府制定生物质能发电的上网电价并强制要求电网公司必须全额收购生物质能电力。生物质能发电量的多少完全由市场调节,开发商根据市场需求和利润率的高低自主决定是否介入生物质能的开发。政府授权专门的机构作为监管部门,监管部门根据各种生物质能发电技术的实际发电成本及电力平均价格确定电价,并做定期调整。
目前,世界上建立固定价格体系的国家已经有29个,包括21个发达国家和8个发展中国家。欧洲是主力军,德国、丹麦等12个欧洲国家实施了固定电价政策,其中德国是实行固定电价制度的典型代表。德国1991年制定了可再生能源购电法,强制要求公用电力公司按零售电价的90%购买生物质能电力。
固定电价制度的优势在于,若发电价格设定合理,能够快速促进对于生物质能发电产业的投资,适合于产业的初期发展阶段,同时有利于降低可再生能源项目的交易成本,提高政策实施的可行性。但是固定电价制度由于没有对生物质能发电量提出要求,使生物质能发电产业的发展目标具有不确定性;其次固定电价制度没有充分利用市场机制,存在资源配置低效率的问题;再次固定电价制度依赖于政府政策的持续性,不利于最大限度地降低生物质能电价,优化电源结构和优选电源项目。
2.招投标制度
招投标制度是指由政府对特定的一个或一组生物质能发电项目进行公开招标,在考虑电价以及其他指标的基础上确定发电项目开发者的制度。这种机制鼓励通过多家发电企业参与投标竞争,不仅可以选择最有能力的发电企业,而且还能促使电力价格、补贴成本大幅度下降,最大限度地节省生物质能发电投资。
招标电价体系的典型是1990―2000年间英国实施的非化石燃料公约(NFFO)制度,采取普遍采购原则,政府只规定可再生能源发电的发展目标和采购的数量、范围,由投标者确定投资项目。英国非化石燃料公约招标采购制度实现了用较低的成本保证大规模开发可再生能源,使得可再生能源的开发成本大幅度下降。但是,竞争性也带来了一定的缺点,由于竞标得到的价格过低,造成合同的履行率很低,许多投资商不能按照合同建成项目。究其原因主要是最低价格中标制度导致了部分不具备项目建设的开发商中标,项目融资困难,技术难以支撑。招标的另一个缺点是,招标增加了项目准备费用,使其占总投资的比例增大(相对于常规电力项目,可再生能源发电项目总规模小,总投资小),加上几选一的招标制度,投资者的积极性在经过几轮招标之后被严重挫伤。
3.绿色电价制度
绿色电力价格体系的形成机制是,由政府提出生物质能发电的价格,由能源消费者按照规定价格自愿认购,认购后的证书一般不用于以盈利为目的的交易。这种价格机制,取决于消费者和企业对绿色能源的认同,只有在那些公众环保意识比较高的国家和地区才有效。国外经验表明,基于自愿认购方式的绿色电力市场大大推动了发达国家可再生能源的开发。到2002年4月为止,全世界开展绿色电力营销项目的国家有将近20个,如澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、丹麦、芬兰、法国、德国、爱尔兰、意大利、日本、荷兰、挪威、瑞典、瑞士、英国、美
国,其中大力发展绿色电力市场的典型代表是荷兰。1995年,荷兰一家电力公司率先启动第一个绿色电价项目,之后其他电力公司纷纷效仿。目前,荷兰家庭用户绿色电力的参与率已达到9%。同时,美国通过绿色电力等认证来推进可再生能源发电市场的发展,获得认证的供电商可以在市场营销中使用绿色电力标志,以吸引特定的用户群选择绿色电力服务。
绿色电价制度的优点:容易理解,用户购买绿色电力是出于保护环境的考虑。用户对于当地发电企业的可再生能源发电项目的信任度、产品的确切性,使得基于社区的市场开发更容易开展。绿色电价交易的局限性在于,电网因行政区域的自然分割,供电商只愿开发当地可再生能源并设计相应的绿色电价制度,致使开发者占据垄断地位而可能出现绿色电价不真实反映成本的问题;另一方面,发电企业没有动力降低成本、提高技术和服务质量。特别是这种方式是以自愿购买为基础,不具有法律约束,因此与公民的素质、社会文化等相关性很大,普遍推行的难度较大。
4.浮动价格体系
浮动价格体系是以常规电力的销售价格为参照系,制定一个合适的比例,之后生物质能发电价格随常规电力的市场变化而浮动;或是制定固定的奖励电价,加上随时变化的浮动竞争性市场电价,作为生物质能发电实际获得的电价。实施这种价格体系的典型代表是西班牙。西班牙1998年做出了一些具体的规定,并根据政策实施的效果,2004年又进行了调整,颁布了436号皇家令,在保证生物质能发电基本收益的前提下,鼓励生物质能发电企业积极参与电力市场竞争。其中,规定可再生能源电价实行“双轨制”,即固定电价和竞争加补贴电价相结合的方式。发电企业可以在这两种方式中任选一种作为确定电价的方式,但只能在上一年年底选择一次,并持续一年不变。根据2005年情况,政府规定2006年实行的平均参考销售电价水平为7.6588欧分/(kWh)。2005之后,由于全球能源价格的上涨,西班牙的电力销售价格(由配电企业根据电力市场供需情况通过竞争进行随时调整)及电力上网价格也在持续上涨,因此90%以上的生物质能发电企业选择了第二种方式,在参与电力市场价格竞争的同时也获得政府的奖励补贴电价,从而获得更高的利益。浮动电价体系制度极大地促进了西班牙生物质能发电产业的发展,政策实施效果非常显著。
三、费用分摊机制
生物质能发电产业具有显著的社会效益和环境效益,正外部性特征明显。为了促进公平竞争、规范电力产业的可持续发展,不同的国家采取了不同的成本分摊政策。总体来看,主要有以下三种模式:
1.公共财政支出补贴模式
这种模式是公共政策设计中最常用的模式,增加公共支出引导产业发展和消费者选择,在财政支出中设立专项资金用以弥补生物质能发电的高成本,等同于政府采购。这种模式的政策执行监管成本最低,财政部门只需按照相关立法部门规定的优惠电价额度向符合条件的生物质能发电企业发放电价补贴,不需要复杂的核算和监管程序。西班牙采用这种成本分摊模式,生物质能发电厂商:享受优惠电价,高出常规电价的部分由政府财政直接补贴。西班牙利用这种费用分摊模式极大地推动了本国生物质能发电产业的发展。这种费用分摊机制的优点在于:稳定性较高,资金来源安全可靠,有利于增强投资者信心,对扩大投资有积极推动作用。但这种模式成功运行的前提条件是政府有充足的预算资金来源,否则会增加财政负担,使政策难以为继。
2.电网分摊模式
这种分摊模式将发展生物质能发电技术的额外成本限制在电力部门内分摊,最终由所有的电力消费者共同承担。采用这种成本分摊模式的成功案例是德国,他们的《可再生能源电力法》(EEG,2000)规定,电网公司必须以优惠价格优先购买经营地域内的生物质能电力,并且有义务记录和保存生物质能发电上网的相关数据。由于各电网公司经营地域内的生物质能资源禀赋不同,不同电网购买输送的生物质能电量不同,支付的总成本不同。电网公司和电力零售公司可以提高零售电价弥补发展可再生能源的高成本,所以发展生物质能的额外成本最终是由全体电力消费者共同承担的。德国的全网分摊模式与他们国家的电力产业格局相适应,在实践中获得了成功,极大的促进了德国可再生能源发电产业的快速发展和产业升级,不仅提高了本国生物质能电力的开发利用量,并且在全球生物质能发电产业竞争中居于领先的优势地位。
如果仅仅以扩大可再生能源发展规模评估德国的成本分摊模式,毫无疑问这种机制是成功的。但是如果从公平性考虑,这种成本分摊模式则显现出不足。因为在这种制度安排下,生物质能电力的成本由所有电力消费者共同承担,等同于利用电力加价的方法筹集发展生物质能的成本,电价并没有正确反映不同电力生产技术的社会成本,比如污染物排放和温室气体排放成本,没有在生产者和消费者中产生正确的激励信号,这种价格信号失灵导致社会资源配置的失衡,高污染和高排放技术发展规模没有得到有效控制。此外,如果不对电网公司自身的投资行为加以限制,电网公司有极大的动力购买自己的利益相关者投资的可再生能源发电,获取优惠电价收益,挤压独立发电厂商,不利于产业的公平竞争和长期发展。
3.绿色税收专项资金模式
绿色税收体系提倡依靠功能完善的市场机制,即应用适当价格机制和环境费税等经济调控政策,达到保护环境和可持续发展的目标,从根本上促进资源节约,促进生产模式和消费模式的转变,促进人与自然的和谐和可持续发展。绿色税收模式与传统的税收体系不同之处在于:第一,绿色税收体系引导投资者选择先进技术,使每单位的产品或者劳动消耗更少的资源,并提高资源的使用效率,促进产业结构从能源密集型向高能源生产率、高附加值转换;第二,激励消费者减少物质消费,使消费更加依赖服务业。20世纪80年代开始,丹麦政府将发展生物质能和绿色税收体系改革相结合,用以补贴生物质能电价的直接税收来源对民用和商用消耗的化石燃料包括煤炭、天然气、石油等征收CO2和SO2排放税,成功地运用绿色税收筹集资金支持生物质能发电技术的推广利用。
绿色税收专项资金制度是一种全面的制度,在全社会建立起一种保护环境的理念,不仅可以作为有效的筹集资金方式支持环境友好型技术的发展,并且实现了温室气体和污染物的减排。同时,绿色税收制度稳定性强,利用绿色税收的部分收入成立“公共专项资金”是一种有效的融资渠道,为发展可再生能源发电技术提供稳定重要的资金来源,许多国家的实践经验已经证明这种优势是电网分摊模式所不具备的。最后,绿色税收制度更具有公平性,通过征收能源税、污染物排放税等环境税种,将环境外部成本内部化,体现了“污染者付费”的原则,扩大了成本分摊范围,体现了环境制度的公平性。
四、财税政策
1.财政补贴
(1)投资补贴。即对生物质能发电项目的投资者进行直接补贴。由于生物质能产业市场尚未成熟,企业投入较大,所以需要政府强有力的扶持。为此,各国纷纷出台补贴政策以推动生物质能发电产业的发展。
投资补贴是欧盟国家促进生物质能开发和利用的重要措施。从2004年至2006年,瑞典政府对使用生物质能采暖系统(使用生物质颗粒燃料)的用户,每户提供1350欧元的补贴。发达国家的投资补贴额度远大于发展中国家,其生物质能发电产业的整体发展也比发展中国家更具优势。
补贴机制的优点是可以调动投资者的积极性、增加生产能力、扩大产业规模;缺点是这种补贴与企业生产经营状况无关,会抑制企业更新技术、降低成本的激励。
(2)产品补贴。即根据生物质能发电产品的产量进行补贴。这种补贴的优点显而易见,即有利于增加产量,降低成本,提高企业的经济效益,这也是美国、丹麦、印度目前正在实施的一种激励措施。
(3)用户补贴。即对消费者进行补贴,使得使用生物质能发电电力的消费者享受政府补贴。需要指出的是,对消费者的补贴也不是固定不变的,而是随市场的发展和技术的进步而不断调整。
(4)信贷扶持。低息或贴息贷款等金融政策可以减轻企业还本期利息的负担,有利于降低生产成本,鼓励企业进行生物质能发电投资。目前,世界发达国家对于生物质能发电大都实行了信贷扶持政策。例如,西班牙的信贷机构制订了对个人和企业投资生物质能发电项目的贷款实行利息减免计划。目前,我国的国家开发银行已经为生物质能发电项目开辟了绿色通道。国能单县秸秆生物质能发电项目是国家开发银行在2005年融资2.1亿元支持的我国第一个秸秆发电项目,该项目迄今已经成功运营四年多,成为生物质能发电企业的成功代表之一。
2.税收政策
税收政策有两大类:一类是直接对生物质能发电实施税收优惠政策,包括减免关税、减免固定资产税、减免增值税和所得税(企业所得税和个人收入税)等;另一类是对非可再生能源实施强制性税收政策,如对化石燃料征收CO2和SO2排放税等。
(1)生物质能发电税收优惠。税收优惠是各国促进生物质能发展的重要鼓励政策。2002年,美国参议院提出了包括生物柴油在内的能源减税计划,生物柴油享受与乙醇燃料同样的减税政策。德国对生物质能实行低税率的优惠政策,如对乙醇、植物油燃料免税,对生物柴油每升仅征收9欧分的税费(而汽油则每升征收45欧分)。
(2)对非可再生能源实施强制性税收政策。强制性税收政策,尤其是高标准、高强度的收费政策,不仅能起到鼓励开发利用可再生能源的作用,还能促使企业采用先进技术、提高技术水平。如瑞典和英国对非可再生能源电力均征收电力税,都取得了不错的政策效果。
五、政策借鉴
我国目前实行的生物质能发电定价制度是以燃煤机组发电价格为标杆价格再加上一个固定的电价补贴。该定价制度灵活性差,无法准确反映我国各地区之间的差异和时间的变化,并且固定的电价补贴额太低,无法弥补生物质能发电企业发电成本。其次,我国的生物质能发电核心技术和关键设备都需要从国外进口,大大增加了生物质能发电成本,使得我国的生物质能发电企业长期处于亏损经营的状况,不利于我国生物质能产业的长远健康发展。再次,我国生物质能发电的费用分摊机制是全网分摊,也就是说电价补贴最终由消费者共同承担。此外,缺乏专门的专业组织机构负责制定相关的政策措施也是制约我国生物质能发电产业发展的因素之一。
为了促进我国生物质能发电产业的发展,借鉴国外生物质能发电政策的经验,制定相应的配套措施,特建议如下:
1.尽快公布国家生物质能发电的具体发展目标及相关保障措施。生物质能发电产业作为一个新兴产业,目前正处在发展的初期,需要国家制度和政策的大力支持。这里要特别注意,要结合实际制定合理的发展战略和目标,在鼓励投资者投资生物质能发电产业的同时,谨防生物质能发电产业过热。目前,世界范围内的太阳能产业已经严重过剩,这不仅浪费了其他资源,而且不利于可再生能源的健康发展。同时,我国现在的风电发电项目也出现了盲目上马的现象,究其原因就是国家出台的鼓励风电发电的政策吸引了大量投资者,引起了风电开发的热潮。因此,国家在制定生物质能发电目标和推出相关鼓励政策时,要注意对投资者进行正确引导,防止过热。
2.尽快完善我国生物质能发电定价和费用分摊机制。针对目前我国实行的生物质能发电定价中的诸多问题,可以借鉴西班牙的浮动价格体系,这种做法不仅充分利用了市场竞争机制,激励发电企业改进发电技术,降低发电成本,同时也获得政府的奖励补贴电价,鼓励投资者投资生物质能发电产业。对于我国的生物质能发电的费用分摊机制,我国可以借鉴发达国家的绿色税收专项资金模式,通过向使用化石燃料等产生大气污染物的企业征收绿色税收,来补贴生物质能发电企业。这种费用分摊机制不仅可以促进企业减少化石燃料的使用,增加绿色能源的利用,还明确了权利责任,消除了让全体电力消费者承担费用的不合理性。
3.建立生物质能发展专项资金或基金,加大科技投入,促进生物质能发电技术的研发、推广示范、宣传培训等等。目前,世界上生物质能产业发展较快的国家都有国家生物质能研发中心和国家实验室。我国应该尽快成立国家生物质能技术研发中心,对国家所关注的生物质能发展的重大政策和技术问题进行研究。
4.制定促进生物质能发电产业发展的财税政策和投融资政策。我国政府应当对生物质能产业推行积极鼓励的财政政策,实行合理的投资补贴和产品补贴;对于生物质能发电企业可以进行适当的税费减免,而对于那些排放废气多的发电企业提高征税额。同时,我国政府应该对生物质能发电企业实行信贷支持,鼓励银行对生物质能发电企业进行相应的贷款优惠。
参考文献:
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关键词:我国新能源;发展现状;前景
在寻求经济与能源平衡点的过程中,新能源由于具有清洁,污染少、可再生等优势,成为了我国发展低碳环保型经济、改善能源结构、促进经济社会可持续发展的关键所在。
1 我国新能源的主要种类
我国的新能源大致主要分成了六种,依次是风能、太阳能、生物质能、核能、地热能、和潮汐能。太阳能的理论能源存储量大概为每年24000亿tcc(吨标准煤),66.6%的陆地年日照小时大于2200,每平方米收到的太阳辐射是6000兆焦;风能的能源储量为3.23TW(1太瓦=10亿千瓦),可以挖掘的隐藏陆地为250GW(1吉瓦=1百万千瓦),而近海为750GW;小水电的能源储量为190GW,能够挖掘的潜力为1.28GW;海洋能的能源储量为2600GW,能够挖掘的潜力为50GW,当中潮汐能的能源储量为1100GW,能够挖掘的潜力为23GW;生物质能的能够挖掘潜力现在为3.17亿tcc,2050年将会达到9.75亿tcc;地热能源量为2000亿tcc,高温是6.5GW。
2 我国新能源的发展现状概况
2.1 我国太阳能目前的发展状况
太阳能的应用方式往往是利用太阳自己创造出的热能通过正确的技术方式转变成电能系统,然后变成电能进行使用。我国拥有丰厚的太阳能资源[1],国内当前市场的太阳能电池产业发展的相当快速,往往是针对光伏发电。我国光伏发电的应用领域很广,包含了通信工业(占36%)领域、农村地区(43%)、光伏并网发电系统(4%)、其他商品占了17%。而市场化自行管控与政府政策性扶植的市场又分别占了一半。我国非常关注且加大了支撑大范围的地面光伏型发电站创建的力度。在今后的太阳资源发展目标中,增加了智能化电网构建,推行分布式屋顶光伏站的构建,如此做不但可以处理居民大量用电的需求,也可以很好的管控并降低在电力系统上的投资成本。
2.2 我国风能源的发展现状
我国的风能源相对来说是比较富有的。然而因为在很多方面受到了技术的限制与实际实施环境的约束,所以我国的风能源目前的开发使用领域较窄。努力的开发我国的风(力)能源,正确的使用它的资源优势,给资源环境保护带来实质性的帮助。风能源在某些程度中能够降低由于能源匮乏导致的能源紧缺,能够促使改进我国的资源产业构造,与相关的资源体系。风电发展的相对来说缓慢局面主要还是因为它的规模、产业和核心没有得到更好的改善,资金投入太高,同时没有相关的专业性优秀人才。风能源使用的核心竞争力缺乏,这需要国家在相关政策与财政上予以支持与帮助。政府在风能源政策上的支持主要可以从三方面进行,第一,对其实行贷款补助另外还要减少相关的风电税收。第二,在风电设施的创新与更新上加大财政的投入[2]。第三,我国将风能源的研发和应用投入到相对的科技探究范围,这样可以更加容易快速的协助企业获得产业的关键技术,提高社会经济的可持续发展。
2.3 我国生物质能能源的发展现状
我国的生物质能资源主要包括了经济林、薪炭林、田间农作物秸秆与林业相关的资源和有机型垃圾物等等。我国的生物能资源储量相对富有,开采潜力较大。开发生物质能资源必须加大力度完成对能源基地的建造,确保拥有持久可观的燃料数目,同时创建完善的相应原材料管理体制[3]。我国现在的生物质工程高科技产业化的重点工程主要包含了:生物材料的应用、生物能源的应用和生物质原料的有效生产。
2.4 我国核能源的发展现状
我国的铀资源和其资源相比是比较缺乏的,同时分布的比较散。阻碍了我国的核资源原材料的研发探究使用。然而核能源跟其他的能源又不相同,它拥有了无限再生和无污染的优势,某种程度可以促进改善社会资源发展的困难。构建商业聚变堆,研发核聚变能,使其在我国的能源构造改善中有着重要的作用,有利于调整今后我国的能源结构。
3 我国新能源的发展前景
我国的风能资源十分富有,但是现在开发程度较低,当前风电装机容量所拥有的比例较低,不及1%,即便是到了2020年我国的风电发展计划的3000万千瓦,所拥有的全国发电总装机的比例也只是3%左右,因此,要推广提高应用这一类洁净能源,一定要给风电一个宽阔的政策氛围,是非常重要与必要的。依据我国电力科学院的预判,至2050年,我国的可再生能源的电力装机会是全国的电力装机的25%左右,当中光伏发电装机会是5%左右。预测至2020年荒漠光伏电站的累计装机会是205MW。我国拥有广阔的沙漠、沙漠化土地和潜在性沙漠,总计是110万平方公里左右。1平方公里土地可以安置105MWp的太阳能电池,假如仅通过1%的沙漠面积来放置太阳能电池,那么可以安装1000GWp,是我国当前电力装机的两倍之多。依照联合国教科文组织在1981年的信息数据,五类海洋能在理论上能够再生的总量为767亿千瓦,当中温差能会是400亿千瓦,盐差能为300亿千瓦,潮汐和波浪能又分别为30亿千瓦,海流能为6亿千瓦,但是很难将全部能量取出用于使用的。因此技术操作上可以使用的功率为65亿千瓦,当中盐差最多,能为30亿千瓦,温差能为25亿千瓦,波浪能为10亿千瓦。根据有关专家的预计判断,至2020年,国内的年生产生物燃油总量会是1950万吨左右,其中生物乙醇是1000万吨,生物柴油是900万吨。
4 结语
由于我国新能源开发比较迟,所以在技术上还与国际先进水平存在着较大的差距,我国作为一个能源消耗大国,化石能源已经远远不能满足当今日益增加的经济发展要求了,所以,一定要努力改善能源结构,借鉴国外先进的开发技术,制定好相关的新能源发展政策等,才能够有利于新能源产业更快更好的发展。
参考文献:
[1]本刊编辑部,王胜举,仝玉娟,姜陆洋.新能源汽车亮剑世界[J].中国新技术新产品,2008(09).
如何战胜能源危机?节约必不可少,寻找替代能源更为重要而大力发展清洁煤电、太阳能、风能、水电、生物质能、核能等,都是其最有效的解决方案。
时值夏季用电高峰,往日行政令文“热衷”的“拉闸限电”、“空调26度”等词汇却迟迟未能出现,不知不觉之间,秋老虎又悄然而至。
与以往各发电企业满负荷运转更加针锋相对的是:一些在建的大型水电被果断叫停,而许多已经投产的小火电也相继被悬崖勒马。
人们已经战胜能源危机了吗?显然没有。我们的经济依然是建筑在化石能源基础之上的一种经济。这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。而现在,石油资源的日渐紧张带来的油价企高,已经影响到人类的生产和生活方式。电力与其他自然能源的供应短缺与价格上涨,形势更日趋严峻。经济衰退如何幸免?
这不得不让我们提起关于中国发展道路的论争。吴敬琏和厉以宁,对中国经济改革产生过重要影响的两位经济学界泰斗,前者主张:“重型化”的快跑将使中国遭遇能源危机;后者则奉行:大国的发展不能绕开重化工的道路。二老的观点,孰是孰非,我等自难定夺。然而,他们对于经济发展与能源关系的肯定,却是异曲同工。
数据更能说明GDP与发电量的关系。由于电力具有即时属性,没有库存,只要发电量下降,就意味着GDP同步甚至加速下降。去年10月,中国月度发电量同比下滑约0.5个百分点,这是自2005年2月以来,中国月度发电量首次出现同比负增长――这暗示着很多企业已经停工,经济开始进入寒冬。而就从那时开始,中国的GDP增速已明显放缓。
同样的情景出现在上一轮的亚洲金融危机期间。1994年第三季度,中国GDP名义增速一度达到13,1%,当时的发电量增速保持在9%~11%之间;其后,发电量增速在1998年第三季度降低到2.13%的水平,而GDP增长率就急剧下滑到6.46%。
反观危中之机,正是中国电力结构调整、变革的最佳时机。即将赴任中核集团的国家能源局副局长孙勤在接受记者采访时也坦承:受本轮金融危机影Ⅱ自,中小企业大量倒闭,用电需求连续多月缓和给小火电关停任务达成提供了难得的契机,“如果没有这次金融危机带来的电力供需缓和这一契机,任务也会完成,但或许不会提前一年半就完成这个目标。”
能源危机话题由来已久,而今再度审视导致危机的深层次诱因:除了传统能源结构单一、新能源匮乏、电力供求不平衡等外,更为重要的是,新能源在发展过程中又面临着新的阻力与桎梏。与传统能源相比,新能源在成本与效益之间依然未能达到和谐状态。
综观经济发展史,危机的诱因决定了其解决方案的方式:节约必不可少,而寻找和发晨替代能源更为重要。现阶段,就是要改变传统的能源消费和生产方式,找出并消除新能源在发展过程中的阻力与桎梏,使其在成本与效益之间达到平衡。由此,一幅崭新的图景已然出现:一边是小火电的不断叫停:另一边是新能源项目的不断上马。
用可再生能源全面取代化石燃料。进行一场新的能源革命,不仅是出于生存原因:与之相连的是世界经济可获得持续的发展。而经过对产业发展周期的深入研究后发现。大力发展除了太阳能、风能、水电、生物质能、核能之外,清洁煤电也是最直接、有效的解决方案。
虽然,实现全球经济一能源一环境的可持续发展,加速开发利用清洁能源,特别是可再生能源。已经成为不可逆转的潮流。但是,常规能源、特别是化石能源,还会在较长一段时间内在世界能源消费中继续占据主导地位。在中国的能源构成中,煤电甚至占75%的比重。
因此,清洁煤电是首先能够想到的能源危机解决方案。2009年7月6日。华能集团主导推进的中国首座自主开发、设计、制造并建设的整体煤气化联合循环发电技术即IGCC示范工程项目――华能天津IGCC示范电站,在天津临港工业区开工建设。此举被业内看作是中国“绿色煤电”计划快速发展的信号。
在国际上,IGCC也被看作煤电发展的主流趋势。美国、欧盟等发达国家都在积极开展绿色煤电的研究。2004年美国能源部正式启动了“未来电力”项目,计划投资9.5亿美元,用10年时间建成世界上第一座近零排放的煤炭发电厂。同年,欧盟在“第六框架计划”中,启动了名为联产氢气、电力、二氯化碳分离工厂的计划。目标是开发以煤气化为基础的发电、制氢以及二氧化碳分离和处理的煤基发电系统,实现煤电的近零排放。
因为装机容量占整个能源构成的21%,水电也被寄以厚望,自然被排在最可能取代火电的位置。事实上,这在国际上也有可供参照的可行案例,加拿大的水电比重就占能源构成的90%以上。中国仍有2/3的水能资源尚未被开发,其潜在优势不言自明。
然而,在金沙江叫停事件之后,对于水电的贬斥言论却不绝于耳“水电相对火电来说是不产生二氧化碳等气体污染,但水电站尤其是大型水电项目对生态的破坏更大,影响更久远。一个大型水电站可能导致整个流域的生态彻底改变,甚至会造成部分物种的灭绝,此外。大规模的移民会造成文化生态和社会关系的断裂。”
姑且不论因环境保护和移民问题而产生的对于水电的过分妖魔化,单其建设中的高昂成本和运营中的超低利润,就给反对者诸多口实,让支持人士大跌眼镜:大型水电开发周期一般在5~10年,相较火电1~3年便可建成发电。胜负已分。而因在电网中一直担任平抑电价的角色,上网电价偏低则更打消了水电运营企业的积极性。
对许多在《可再生能源法》出台的背景下成立的公司而言。他们对水电产业前景的预期较高,而残酷的现实折断了它们继续前进的积极性。值得欣慰的是,许多小水电公司不在环保与移民问题诟病之列,它们对政策的预期相对乐观,如中华水电创立的收购管理模式,不仅有效地排除了前期问题,更能适应时代的需求。
紧随其后的是核电。一位电力行业人士告诉记者,虽然,现在核能在中国能源的构成中的比重不足2%,但按照现有的能源计划。在2020年,这一百分比将提高到4%~5%。该人士表示。“将来总有一天,在整个能源构成中,核电将一统天下。”而法国就是现实的参照。2003年,核电已占法国总发电量的85%。
虽然核电厂从项目勘测到建设再到运营,需要更长的时间,然而。这也与核电的经济效益相辅相成。20多年前,青云创投的前身因为参与了中国第一个核电项目――广东大亚湾发电站的投资。也让其获利颇丰。此后,该核电站在收入中拿出一部分与清华合作,也才有中国环境基金的诞生。
中国是贫铀国,但却不能掩盖核电的明显优势不仅安全,而且清洁、高效、经济。如此诱惑谁能阻挡?“那也得上。不断地建设,裂变完了,再研究聚变呗。虽然,要达到这种程度,需要攻克很大的技术难关,但谁又能否认这才真正的循环呢?”相关人士说。
快来看看风电吧。因其生产过程几乎不会伴随包括二氧化碳在内的任何有害气体的排放,因此被称为。蓝天白煤”。对与这一兼顾民生与面子的工程,各地上马的势头也不亚于12级大风。说话间,中国首个千万千瓦级风电基地就于8月8日在甘肃酒泉开工,10年后。酒泉市的风电装机规模有望达到2000万千瓦。接近三峡水电站的发电量,成为“风电三峡”。
然而,因为一系列棘手难题的出现:风电并网接入难、风电调峰能力不够、风电送出受限、上网电价未理顺……风电让我们又爱又恨。相关人士认为,问题的产生,有的来自风电行业自身、有的来自输电侧以及终端,但这些问题在前段时间风电大规模上马的时期,都多少被掩盖或搁置了。
也有相关人士更加看重风电建设的带动效应。风电项目的上马,为中国企业提供了进行自主刨新的动力,它推动了国家科技实力的进步,特别是风机设备的国产率逐渐提高。不仅如此,由于内陆风电均建设在相对贫瘠地区,风电的建设也促进了国家电网的建设速率,带动了偏远地区的经济发展。
接下来出场的,是光伏发电。虽然,它也曾经历经济危机的困扰,因组件价格下滑、市场萎缩而不得不面临产能过剩,并遭遇了一场激烈的价格战,但其在与海外对手的竞争中依然保持着诸多得天独厚的优势。不只因为技术上的强势,宽松信贷政策、低廉的原料成本,以及中国政府大力推动太阳能产能发展的政策,都让中国光伏企业获益良多。
现在,光伏产业依然因发电成本较高,生产在国内,市场在国外而饱受诟病,然而,在中盛光电董事长王兴华看来,这一状况很快改变。“预计从明年上半年开始,这个市场会有相当强劲的恢复性增长,到2012年以后,市场增长会更加加快,预计2015年前后,光伏发电成本会得到比较大幅度地下降,有可能接近传统能源的附近。”
下面有请生物质能发电。对大多数生物质能发电项目而言,最主要的障碍和制约因素是经济、政策和技术。武汉亿碳副总经理孙河川告诉记者:一是,融资难。许多再生能源项目无缘四万亿。二是,国家对可再生能源的扶持政策力度和广度不够。地方政府对于政策咬文嚼字式的解读,更使许多本应接受政策阳光照射的项目只能望饼兴叹。三是,技术落伍。而要解决生物质能发电所面临的技术问题,还有待于更多亿碳们的出现。
为此,孙河川通过本刊郑重建议:首先,国家在信贷规模上能切一块出来用于生物质能源项目方面的贷款,最好是低利率的贴息贷款;其次,是在税收上给予优惠,如对垃圾填埋气发电实行免征增值税和减免企业所得税的政策,提高企业可持续发展的空间;最后,国家应尽快出台“鼓励资源利用投资方参与垃圾场改制优惠政策”。
最后掌声请出智能电网。什么是智能电网?各行各业都有不同的理解与认识。人们谈及这一概念,往往会加入自己的概念:电网企业打出“特高压”牌,电源企业咬住上网技术不放,用户则更强调经济性、可靠性、安全性……用“瞎子摸象”来形容一点不为过。
而通过对能源的供应、电力的传输、电力的使用以及整个循环过程的各环节的政策、技术、市场等综合考虑后发现,青云创投合伙人介文治认为,智能电网涵盖电力基础设施、新技术、软件管理、能源储存等领域,而重要的是如何去解决需求。
在电力传输方面,智能电网能够增加电力输送的效率。通过不断的技术改进,形成的特高压输送就具备这项功能:在电力上网方面,智能电网能够解决现阶段最为紧迫的不同形式的能源上网问题,此外,储能产品不仅能够服务终端,还能服务电网,也可称为智能电网。
以风电为例,由于风力在晚上较大,而晚上用电量较小,风电场晚上发的电送不出去,而在白天用户需要电的时候,却没有足够的电来供应。这就是储能产品大显身手的机会:将晚上发出来的电储存起来,白天用的时候释放。且看汇能科技的电力大挪移。,
当然,任何产业的发展,离不开技术、资本、市场的结合,而政策的支持也必不可少。相关人士表示,尤其在关系国计民生的基础设施、能源领域,没有政策的支持是困难的。诚可见,国家对新兴能源的支持力度正不断加大。8月9日,国家能源局副局长孙勤在“首届亚洲能源论坛”上表示,预计将在年内制定完成新兴能源的发展规划。
在此契机下,我们所面临的解决方案将会越来越多,甚至远远超出今天讨论的范围。
【关键词】新能源;并网;关键技术;发展趋势
0 引言
两次科技革命过后,我们的科技程度与生产力进步程度都有了大幅的提高。随之而来的,也有负面影响。比如,化石能源等不可再生资源越来越少,环境污染也越来越严重。长此以往,地球上的化石资源等终将枯竭,届时人类的生存将面临严峻考验。不管是从我们赖以生存的自然环境,还是从我们无法离开的能源资源角度,找到可再生资源来取代传统的不可再生资源都是当务之急。一些国家和地区已经在着手计划以新能源来代替化石能源,并有了一定成效。我国的社会建设与人民群众的日常生活一样离不开电力供应,从环保与成本等方面考量,新能源发电技术代替传统化石能源技术必将成为主流。我国电力系统结构也将面临大的调整。但由于我国新能源研究较晚,技术方面并不是特别成熟,新能源发电技术还是小范围存在,没有成大规模投入使用,所以新能源发电技术的研究与发展还是当前需要工作人员继续努力推进的重点项目。
1 新能源并网发电系统的关键技术
1.1 新能源发电技术主要方式
新能源发电技术主要方式是分布式。分布式新能源发电技术主要突出了分布式和新能源两个特点。首先发电规模小,其次和电力用户距离不远,第三可单独给电力用户供电的形式就是分布式。传统能源以外的各种环保的、清洁的、可再生的能源都是新能源。新能源主要靠发电技术与储能技术两者结合的方式给电力用户提供电能。
1.2 新能源发电系统结构及关键部件
新能源发电系统中含有多个小型的新能源发电单元,这些小型的发电单元中可能包含风能发电、太阳能光伏发电、潮汐能发电等多种能源发电形式。这些供电设备需经过逆变器,然后以并联的方式接入大电网,才能保证主网的安全稳定运行。
新能源发电系统的关键部位包括:并网逆变器、静态开关、电能质量控制装置。
1.3 新能源并网发电系统关键技术
新能源发电多以微网形式存在,下面主要分析微网技术。
1.3.1 微网的运行
微网的抗扰动能力不强,且我们无法控制自然资源。比如风力的大小,出现的时间,出现的频率等,这就导致微网的安全性不稳,需对其加强控制。
1.3.2 微网的故障检测与保护
微网系统中不仅存在单向潮流,也会包括双向潮流,传统的保护措施不再有效,可研发在不同于常规模式下运行的故障检测与保护控制系统。
2 新能源并网发电系统的发展趋势
我国的发电总量在世界上是名列前茅的,但因为我国人口众多,基数过大,人均电量就难以到达令人满意的水平。从另一方面来说,我国的人均用电量还有很大的上升空间,大力发展新能源并网发电技术,解决人民群众生产生活用电需求,既可填补用电缺口,又有利于综合国力的提升。目前环保问题已是全球性问题,能源问题亦然。传统的化石能源必然会被可再生新能源替代。所以说,新能源发电技术必将成电力发展的主流方向,以下就是几种新能源发电技术的发展趋势分析:
2.1 太阳能光伏发电
太阳能的最大优势在于方便廉价,存在面积广,只要有太阳的地方都可以利用,还可以分散到各家各户采用单独供电的方式。也可采用大规模发电方式并网运行。太阳能无污染无噪音,是一种重要的清洁能源。
我国76%的国土光照充沛,全年辐射重量约917-2333kWh/m2,理论总储量约为147*108GWh/a,且光照资源分布较为均匀,可以说是资源优势得天独厚,就基础条件来讲,我国的太阳能光伏发电前景是非常广阔的。目前,我国能源供应中所占比例最大的就是煤炭,占主导地位,其消耗量巨大,所带来的环境问题更是日益严峻。所以,不管是从环境角度,还是从能源角度,我国政府都在着手计划并已经初步采取措施来研制以可再生新能源来逐渐替代传统能源的技术。2007年我国制定的《可再生能源中长期发展规划》指出,截止2020年,太阳能光伏发电总容量将达到180万kW,且按有关专家预测,这一数字或有望达到1000万kW。从市场需求角度看,我国很多边远地区仍处于缺电甚至无电状态,电力缺口很大,加之我国经济发展迅速,可以预见,并网型太阳能光伏电站不日将进入市场,且发展潜力巨大。
2.2 风能发电
风能是一N可再生清洁能源,无污染、能量较大、发展前景良好。风能得到了各国的认同与重视。且风力发电在众多的可再生能源中属于成本较低的类型,即可并网运行,也可独立运行,又能与其他技术互补组成混合型发电系统。近年来,风力发电技术日趋完善,并网型风力发电机单机额定功率最大已经达到5MW,叶轮直径已达到126m。截止到2005年,全球装机容量为58982MW,其中风力发电量占总数的1%。中国已成为亚洲风电产业发展的助推者之一,总装机容量位居世界第八。日后,不论国内还是国外,风力发电技术与产业发展速度都会大大提升。
2.3 地热发电
地热发电也是新能源的一种,但其易受环境影响,利用方面小,对于大面积供电并不适合,但对于有地热资源的地方来讲,这又是一种福音。地热发电的开发和利用有利于拥有该资源的地区的经济文化发展,所以,地热资源也是一种不可忽略的新能源。
2.4 海洋能发电
利用海洋能发电主要是在海上,对人们的生产生活影响不大,且我国海域资源辽阔,海岸线长,所以,海洋能发电也是一种主要发电形式。
2.5 生物质能发电
我国是农业大国,每年都会有大量的农副产品遗留,且随着社会的发展,人民生活水平的提高,所产生的生活垃圾也是日渐增多。这些东西都可以作为发电的生物质能资源,既保护了环境又可以解决电力需求,所以,生物质能资源也有较大的发展空间。
3 结束语
综上所述,虽然新能源发电技术目前有一定成绩的取得,但是受种种因素的制约,可再生新能源的并网发电发展不是特别理想。为了走可持续发展的道路,要逐渐减少发电企业对传统的不可再生化石能源的依赖,大力发展可再生新能源的并网发电技术。将新能源研究纳入大电网的总体规划研究框架中。在坚强电网的高级配电运行框架下,新能源的发电并网一定能够快速发展并发挥重要作用。
【参考文献】
[1]孙佐.新能源并网发电系统的关键技术和发展趋势[J].池州学院学报,2010,24(3):31-35.