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| 沈亮：对中国新能源发展的思考 |
| 时间：2011/6/18 |
概述 本文分为六个要点:世界各国减排承诺；中国减排承诺；到2020年我国能源结构的预测；太阳能大型并网电站与风力发电联合发展，包括风力发电的发展瓶颈、千万风电基地输电的解决方案（太阳能大型并网电站与风电进行联合发电）；大力发展太阳能屋顶工程（分散式太阳能发电工程）；对我国今后风电和太阳能发展的两点建议
1 世界主要国家减排承诺
欧盟：承诺到2020年将温室气体排放量在1990年的基础上减少30%，并且承诺到2050年减少95%。
美国: 承诺到2020年将温室气体排放量在1990年的基础上减少仅4%左右。
俄罗斯：承诺到2020年将温室气体排放量在1990年的基础上减少25%。
日本: 承诺到2020年将温室气体排放量在1990年的基础上减少25%。
2 中国减排承诺
在2009年的联合国大会上，胡锦涛总书记向世界作出承诺，我国到2020年单位GDP能耗在2005的基础上要下降40%—45%，或者说单位GDP的温室气体排放要下降40%—45%。非化石能源比重要提高到15%左右。按此承诺到2020年我国实际的排放总量大约是2005年的一倍，达到120亿吨CO2左右，这和世界上其它国家想比较有着很大的反差。所以我国还应当在十二五和十三五期间继续加大节能减排的力度，减少实际的排放总量。
3 到2020年我国能源结构的预测
为满足我国经济增长和环境保护的需要，今后我国能源存量部分应当大力进行节能减排，而对我国能源增量部分要大规模的使用太阳能、风能和水能等可再生能源。我们可以通过我国到2020年经济总量和已经做出承诺的减排指标来预测出我国在2020年一次能源的需求总量和非化石能源的需求量。（见下图 略）
假定在2020年前我国经济增长率为8%，并且完成了单位GDP减排45%的目标。我们可以估算出我国到2020年的一次能源总需求量在55亿吨标准煤。我们可以看出到2020年我国的非化石能源总量大约在8亿吨标准煤左右。
我国的非化石能源主要有，水能、核能、太阳能、生物质能和风能等。但是我国现阶段主要利用的非化石能源是水能，其它的利用规模还很小。如果在2020年要达到非化石能源总量占一次能源总需求量的15%这个目标，必须加对太阳能、风能等新能源的利用。下图是我国在2020年非化石能源结构的预测。
但是在我国每种新的能源生产方式都有着自己不可逾越的瓶颈：水电装机从2008年的1.72亿千瓦上升到4亿千瓦 （水资源及环境问题）；核电从2008年的902万千瓦上升到7500万千瓦 （核安全问题）；生物质发电从2008年的164万千瓦上升到4000万千瓦 （秸秆收集问题）；风力发电装机从2008年的1200万千瓦发展到2亿千瓦 （电网送出问题）。
太阳能发电是唯一不受资源、地域、电网送出能力（偏远地区的大型电站除外）和建设规模限制的非化石能源。由于近期日本福岛核电站泄漏,预计我国将减慢核电发展的速度。因此估计我国到2020年太阳能装机容量能够达到3000万千瓦左右。
太阳能应用端主要有两种形式：大型并网电站和分散式屋顶发电。根据我国建筑物的形式和数量估计，全国大约有10%的屋顶面积可以架设太阳能电池。这样可以推算出我国屋顶太阳能装机总量可以达到2000万千瓦，到2020年的装机量约为1000万千瓦。而到2020年大型并网电站的装机总量为2000万千瓦。
4 太阳能大型并网电站应当与风力发电联合发展
4.1 风力发电的发展瓶颈
2011年1月12日中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会介绍，截至2010年年底，中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。
中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会和国际环保组织绿色和平发布的《中国风电发展报告2010》预测：2020年，中国风电累计装机可以达到2.3亿千瓦,总发电量可以达到4649亿千瓦时。
但报告也指出，风电上网难已经成为未来风电发展所面临的最大问题之一。我国风能资源丰富的地区主要分布在“三北”地区（东北、华北、西北）和东南沿海及其附近岛屿。目前，在规划的七座千万千瓦的风电基地中，河北、蒙东、蒙西、吉林、甘肃（酒泉）、新疆（哈密）六座风电基地皆位于“三北”。而这一地区（除河北外）恰恰远离我国电力需求量大的地区（见下图：我国的电力需求量大的地区主要集中在-华北地区、华东地区和东南沿海等地区）。为解决这一问题我国必须假设长距离的输电线路，把从西部地区发出的电送到东部地区。
下面我们将对西北地区风电输送做出简单的分析。我国风电装机大约有50%左右在西北地区，这一地区到我国华北电网的平均输电距离平均为1500公里左右。按每条双回路750KV线路可输送约195万千瓦的风电装机，每公里造价约为600万元来计算。到2020年仅为西北风电配套电网的投资就需要约4600亿元。由于风电的利用小时数只有2300小时，因此输电线路在只输送风电的情况下，线路的输电利用率大约只有30%左右。这也就是意味着输电线路约70%的投资将无法在预期内收回，这就造成了风电输电的高成本。
4.2 千万风电基地输电的解决方案（太阳能大型并网电站可以与风电进行联合发电）
使用风光互补联合发电技术可以使电网能够进行部分的削峰填谷，从而提高输电线路输电能力。风电和光伏的联合发电可以提高输电线路的利用率30%左右。风电和太阳能热发电的联合发电可以提高输电线路的利用率50%左右。风光热综合可达60%以上。
建议我国在一些同时有土地资源，水资源，风能资源，和太阳能资源的地区建立大型的风能+光伏+光热的联合电站，按照装机配比风能:光伏:光热=6:3:1的配比来计算，这种形式的联合电站电网年利用小时数可以达到4500小时。基本与火电的电网利用率持平。
5 大力发展太阳能屋顶工程（分散式太阳能发电工程）
屋顶太阳能工程是一种分布式的发电系统。它的优点是不占土地，无输电成本，还可以对国家的电网安全起到保护和支持的作用。而缺点是我国还没有足够的政策来支持分布式发电工程，并且它的发展还需要建设智能电网。和欧洲相比我国的国情不足以让国民自愿进行大规模的太阳应用。因此我国的屋顶太阳能工程必须通过大型的能源管理和能源投资公司来发展分布式屋顶发电工程。因此我国应该出台相关的支持政策扶持合同能源管理。同时建立智能电网，并且大力对低压端进行智能电网改造。
我国发展屋顶工程应该考虑到各个地区不同的光照条件，建议可以在我国的太阳能资源比较丰富的一类和二类地区使用效率较高的晶硅电池，在三类及以下地区使用弱光发电效率较高的薄膜电池。
6 对我国风电和太阳能发电的两点建议
考虑到光照条件、输电成本的问题在我国的近期太阳能发展目标中，应当优先考虑发展太阳能的地区主要有西北和华北西北部等靠近能源需求量大的地区。而且在这些地区应当大规模的使用晶体硅等效率较高的电池，并且在同时具备风能、太阳能资源较好的地区优先发展大型的风光热互补示范项目。对新建的风光互补项目应当做到同时开工、同时建设、同时投产，可以使得输变电的效率提高60%以上,增加电网企业收益30%以上。
在我国的华东、华中、华南（不包括海南）、西南和东北地区这些太阳能资源属于三类及以下地区，应该考虑大规模的使用薄膜电池,因为与晶体硅电池相比薄膜电池在弱光条件下仍然有着良好的发电效率。
作者： 山西国际电力光伏发电有限公司总经理 沈 亮 |
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