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几个无法改变的现实我国的能源现状与战略对策

2007年09月11日 15:19

　　非粮食乙醇肯定也是一个可行的方向，关键是这种能源作物不能与粮食和其他人民生计农作物争地、争水，且单位面积有高产出率。生物柴油从技术来看基本上是成熟的，关键在于含油植物的资源。各种能源作物如何大规模种植，通过基因调控和分子生物学，培植耐旱、耐碱、高产的品种，这将是农业能源专家们的重大课题。

　　说到车用燃料替代，就要提到燃料电池汽车，以及前几年由美国带头炒得很热的“氢能经济”。氢气只不过是一种像电一样的载能体，是要用其他一次能源转换得到的。一种十分迷惑人的说法是氢能可以从“水到水（fromwatertowater）”，用电解水制氢，通过燃料电池发电，又变成水。其实电解水要耗费大量的电，1公斤氢要耗9公斤高纯度水，45—50度电，而电本身又绝大部分来自化石能源。关于燃料电池汽车，目前有很多关键技术有待突破，如氢的制备、压缩、储运、车载、加氢的基础设施建设、要用价格昂贵的铂作催化剂……对燃料电池汽车，积极开展基础性研究是必需的，但离真正商业化还有很长的路，少说也得15—20年。从现代汽车产业的发展趋势来说，各种混合动力方兴未艾，有强大的生命力，尤其是最近发展起来的“插电（plug-in）”汽车，在50—60公里范围内可以通过蓄电池来驱动，而蓄电池可以十分方便的用市电充电。一般的在城市内上、下班或办事，行驶距离不大，就可以不用液体燃料，只是在一天之内要长距离行驶时，才会起动发动机，从而使车用燃料耗量大大减少。所以，应该从多种混合模式，从汽车给用户提供服务的方式，从充分发挥电作为载能体的角度来进行研究。近来纯电动车（锂离子电池）一次充电可行驶300公里，城市公共交通用超级电容、锌-空气电池都有示范，以电为载能体的交通工具正在迅速发展。若在蓄电池方向有突破的话，将来在汽车动力上是否还有燃料电池的“位置”是一个大问号。把氢能燃料电池看作是汽车动力的“最高目标”是不妥的。多种技术的多元发展将会提出新的问题，有新的结论。可以设想一下，如果研制出200或以上瓦时/公斤的高能蓄装置，且充电方便，对汽车动力和其他可再生能源的应用将会产生革命性的影响。百年技术发展的历程证明，电是最最好的载能体，多种化石能源、可再生能源，核能都可以转化为电，而且对电能已经建立了基本覆盖全球、也覆盖我国国土的网络，再去建立氢的网络是绝对不可能，也没有必要的。

　　4.加速发展核能

　　核能在运行过程中基本没有排放（核废料除外），能提供清洁的电能。人们对核电主要的顾虑有两点：一是单位装机容量基本投资较大，是常规火电的1.5—2.0倍；二是运行安全性，包括最终核废料的处理。其实，由于环保要求越来越高，常规火电站要加FGD、SCR、脱汞、脱微颗粒、最后脱CO2等装置，它们的造价一定会不断攀升，对核电站的价格上差别会逐渐消失。再考虑到核电站每年运行时间长，设备寿命也大于常规火电站，因此，从总体上来看，基本投资应不是一个问题。随着技术发展，反应堆技术、自动控制技术，故障诊断和预报技术日臻完善，核电站应是十分安全的。我国应该加速发展自主设计、建造的百万千瓦级的先进压水堆核电站，使之形成统一类型和规模化，不要使堆型“五花八门”和“八国联军”，这对我国核电产业是不利的。此外，要加速发展快中子堆和快中子燃烧器，主要用于处理压水堆的乏燃料，使其增值，以形成合理的核燃料循环，大大缓解我国核燃料不足的困难。

　　5.因地制宜，因应用制宜，充分利用可再生能源

　　近年来，由于化石能源（煤、石油、天然气）的价格不断攀升，其资源逐步枯竭的“前景”也略显端倪，由化石能源使用的环境污染、生态退化、全球变暖亦日益严重，因而人们都把眼光投向可再生能源。可再生能源的根本特点是能量密度低、随机性大、不可控因素多，和一个国家、一个地区的经济、资源分布、人口分布、人均占有量、用能形式、技术水平、社会发展阶段等有十分紧密的联系，适用的技术和所起的作用必然是各不相同。所以，可再生能源的应用一定要从国情，从各地区的具体情况出发，千万不能套用国外的模式。对我国来说，虽然都在谈论可再生能源的重点发展，但从各种能源（煤、水、油、气、核）的配合，可再生能源应该有的地位并不清楚，没有一个和其他能源取长补短、相互配合、发挥各自优势的战略布局，而是各提指标，“各打各的仗”，“各吹各的号”。一个国家的能源系统是一个整体，是一个各种不同能源的转换，各种不同能源的输送，以各种不同形式（交流电、直流电、高温热、低温热、机械能等）服务于不同的终端用户的庞大复杂系统。若把可再生能源当做一种有份额的一次能源“插入”到整个能源系统中，必须对整个能源系统作相应的调整，使之各得其所，发挥各自的长处。这是需要我们深入研究的。不然的话，费了很大人力、物力、财力去发展可再生能源，表面上看起来轰轰烈烈，但从国家能源系统的整体来看，却收益不大。所以说，因地制宜，因不同的需求制宜是一个原则，或者说，从国家高度一定要把“合适的能源放在合适的地方”。

　　可再生能源种类繁多，从其所能提供的能量，在总的能源平衡可以起相当份额作用的角度看，一般是指风能、太阳能和生物质能。

　　A.风能

　　我国风能资源是相对比较丰富的，按照目前流行的说法是陆上2.54亿千瓦（按10米高度），近海7.5亿千瓦。这些数据只是一个大概，很不准确，对现代大型风力发电来说，更重要的是50米，甚至100米高度的风力资源。目前，国家正在着手详细的风力资源调查，这是我国风电发展的基础，但工作量较大。

　　到2005年，我国风力发电装机容量是126万kW，所产生的总电量约是当前发电总量的千分之一左右。目前运作的机组约75％是引进的国外机组，25％是国产的。自主产权的机组有600kW、750kW、1.2MW和1.5MW，后两种还有一个成熟期。目前，我国风电发展的关键不是急急忙忙利用国外技术和设备建设很多风场，因为我国根本不缺这些“微不足道”的电量，而是要利用大家关注可再生能源的时机，集中有关力量，研制出具有自主知识产权的大型风力发电机组（1.5—3.0MW）。在风机整体优化、气动设计、强度疲劳、振动、长期可靠运行、控制、材料制造等方面掌握关键技术，在3—5年后给市场提供和国外机组相当水平的大型风电机组。不然的话，大家一哄而上，几十个、甚至上百个企业都在做风电的整机，运作的模式都是找一个外国的合伙人，形成八国联军，把我们自己已经多年积累、形成一定规模的风电产业“边缘化”了。也就是说，近几年风电发展要投入的资金，应主要用于支持培植我国自己风电产业的研制和生产能力，而不是拿到一定量的风力发电装机容量，宁愿容量少一些、增长慢一些，而给我国风电产业这个“弱小母鸡”多一些食吃，以便将来满足大规模风电发展的需要。

　　中国的风电发展还有另一个重要制约因素。新疆、内蒙古地区风力资源十分丰富，但这些地方经济相对不发达，用电负荷不紧张，其他化石能源价格低，供应充足，地区电网规模小，电价比较低。因而，这些地区的电网没有发展风电的驱动力，风电多了不仅对电网的稳定性产生负面影响，且由于当地电价低，电网对每度风电要补贴更多，会降低地区电网的效益。在这样情况下，中国风电应如何发展？中国的电力负荷中心在东部沿海，是否应重点发展东部沿海和近海的风电？此外，是否把大型风力发电装置并网是唯一的出路？中国有大量的耗能工业，如氯碱（每吨耗电3000kWh）、电解铝（每吨耗电15000—18000kWh），这些工业都由电网供电，且要从高压交流通过降压、整流转换成低压、大电流的直流电。是否可以设想由风电“直供”这些耗能企业，而不通过并网？这样就可以免除并网所带来的消极后果和风电上网所需的复杂设备。例如，可以免除齿轮箱，不需要转速调节和昂贵的发电机控制，使风电设备造价大幅度降低。风电发出的低频、频率变化不定的交流电经整流后直接供给用户。这种非并网风电和目前世界上正在迅速发展的分布式热、电、冷联供在思路上有相通之处，即能源的利用和转换尽量贴近用户的需求（从地域、从用能形式）。这是一个十分值得探讨的问题，总之要结合我们具体情况，走出我国自己风电发展的路子。

　　B.太阳能利用

　　太阳能光伏（PV）利用肯定是一个有十分广阔前景的方向。可惜的是近年来PV的研究虽然取得了很大成绩，但相对常规发电，单位容量价格仍高几十倍，要真正变成有份额的发电还有很长的道路要走。我国在PV材料与工艺方面和国外先进技术相比还有不小的差距，在这方面开展深入的材料制备、先进工艺和提高转化效率方面的基础和基础性研究是十分必要的，国家也应加大投入力度。

　　太阳能热发电虽已有各种互有优劣的方案，如槽式、碟式、塔式等，国际也已有小规模示范，有必要开展这方面的基础性研究、关键元件和技术研究，同时也可以进行小规模的示范项目。不过，从本质上说，把能量密度十分低的太阳光能用聚焦的方法把温度提高到遵循卡诺循环原理的热力机械所需的水平，是否是一个主流方向？从和自然和谐、顺从自然的角度，应该是分散能源分散用，分散能源直接提供给合适的分散用户和其所需的用能方式。我国是否要发展大规模的太阳能的热发电值得深入探讨，不能因为国外有示范我们就一定要“跟上”。

来源：科技日报

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