近年來，對于我國應(yīng)大力發(fā)展非水可再生能源、積極構(gòu)建能源可持續(xù)發(fā)展體系已取得一定共識，各方面積極性均在增強，但對在本世紀上半葉能否達到上億噸標煤的年供應(yīng)量及上億千瓦的裝機容量的大規(guī)模發(fā)展，尚有不少疑慮。 　　我國能源與電力可持續(xù)發(fā)展的狀況與展望 　　21世紀上半葉，我國能源發(fā)展已進入減小化石能源份額、增大可再生能源份額、逐步建立可持續(xù)發(fā)展的新時期。最近的可能較接近實際的估計是： 　　1.2050年全國能源總耗量約70億噸標煤、人均約4.5噸標煤/人•年，與2007年能源總耗量27億噸標煤、人均2噸標煤/人•年相比，分別增長2.6倍及2.3倍。 　　2。與此相應(yīng)，能源結(jié)構(gòu)將發(fā)生明顯變化：煤的比重將由約70%降至約40%，石油保持約20%，天然氣將由約3%增至約10%，水電、核電將由7%增至約15%，從而非水可再生商品能源最少將達15%以上，達到年提供10億噸標煤以上的一次能源。 　　3。大規(guī)模發(fā)展非水可再生能源已提上日程，成為國家能源發(fā)展的一個重大戰(zhàn)略。 　　可以看出，即使已有發(fā)電方式大力發(fā)展，也僅能滿足2050年總裝機的66%，氣電發(fā)展估計不會超過5%，則尚有近30%、約7億千瓦的裝機容量要依靠非水可再生能源發(fā)電。 　　2050年，我國將有約15%(10億噸標煤/年)的一次能源缺口，約30%(7億千瓦)的發(fā)電能力缺口依靠發(fā)展非水可再生能源填補。雖然風能、生物質(zhì)能與太陽能近年來得到了可喜的進展和日益增強的關(guān)注，但離2050年的大規(guī)模發(fā)展需求相距甚遠，其增長速率對能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響最大。 　　這里，我們著重對上半世紀中可能成為億千瓦裝機、提供億噸標煤能源的風力發(fā)電、光伏發(fā)電與太陽熱發(fā)電的美好前景及存在的困難進行介紹，并提出一些建議。 　　風力發(fā)電 　　風能利用以發(fā)電為主，風力發(fā)電是當今新能源發(fā)電中技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性較好、最具有大規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化前景的發(fā)電方式，應(yīng)是近期發(fā)展的重點。我國陸地10米高度的經(jīng)濟可開發(fā)量為2.53億千瓦，離地面50米高的經(jīng)濟可開發(fā)量估計可能增大一倍；近海資源估計比陸地上大3倍，10米高經(jīng)濟可開發(fā)量約7.5億千瓦，50米高經(jīng)濟可開發(fā)量約15億千瓦，其資源量與水力資源相當，完全可期望在2050年達到數(shù)億千瓦裝機容量，成為水力發(fā)電后第二個大規(guī)模可再生能源發(fā)電方式。 　　自上世紀80年代起，風力發(fā)電作為邊遠地區(qū)農(nóng)牧漁民的家用電源，在我國已形成世界最大的小風電機的產(chǎn)業(yè)與市場，至2007年已推廣使用了100瓦～10千瓦的風電機35萬臺，共約7萬千瓦，估計仍有30萬臺在運行；2007年共生產(chǎn)5.4萬臺、出口1.9萬臺，有生產(chǎn)企業(yè)25家，有著良好的經(jīng)濟與社會效益。 　　自1986年我國第一個并網(wǎng)風電場(山東榮成)建成發(fā)電以來，2000年全國風電場裝機已達34.4萬千瓦，成為風電發(fā)展的主力。2007年累計裝機達590萬千瓦，當年新增330萬千瓦，其中，國內(nèi)內(nèi)資廠家產(chǎn)品份額累計達44.8%，當年達55.9%。 　　近年來，各方面對發(fā)展風電有很高的積極性，一批新建風電項目正在實施。若按當前年增容量約500萬千瓦計，2010年可望達2000萬千瓦，若2010～2020年年增容量上升至600萬～800萬千瓦，則2020年將達總裝機8000萬至l億千瓦，2050年達數(shù)億千瓦是具有現(xiàn)實可能的。 　　我國風力發(fā)電發(fā)展的主要特點與問題是： 　　1。已迅速成長起相關(guān)產(chǎn)業(yè)，有整機制造企業(yè)40多家，能提供一半以上的新增裝機容量，單機最大容量達1.5兆瓦，為規(guī)模化發(fā)展奠定了良好基礎(chǔ)。但整個產(chǎn)業(yè)建立在引進消化技術(shù)基礎(chǔ)上，還比較年輕，必須在提高質(zhì)量、保證運行可靠性、加強關(guān)鍵零部件配套方面狠下功夫，積極開展5兆瓦、10兆瓦大型機組的研制。 　　2。我國當前的風電場投資約為8000元/千瓦，電能成本約為0.5～0.7元/度，達到了國際同等水平，相對煤電4000元/千瓦與0.2～0.3元/度的經(jīng)濟性能仍有差距。近期規(guī)模化發(fā)展尚有賴于實施可再生能源法的優(yōu)惠條件。千方百計降低造價與電能成本，逐步達到經(jīng)濟上也優(yōu)越，是大規(guī)模發(fā)展的重要條件。 　　3。風電由于其不連續(xù)性與不穩(wěn)定性，進入電網(wǎng)將給電力系統(tǒng)運行帶來一些麻煩。我國風電場已開始進入大型化階段，籌劃建立百萬千瓦、千萬千瓦級風電場已提上日程，風電必須和其他發(fā)電方式合理協(xié)調(diào)，加強系統(tǒng)調(diào)控能力，才能確保供電安全可靠。 　　4。風電場選址對于大規(guī)模風電發(fā)展至關(guān)重要。我國已有風電場的平均年等效負荷小時數(shù)最高3552小時，最低978小時，平均小于2000小時。全國風能資源詳查、長期實地測風，才能為選址提供科學可靠的基礎(chǔ)，有關(guān)工作必須盡早進行。 　　5。我國近海風能資源為陸地上的3倍，其利用遇到了臺風多發(fā)、需抗臺風的問題，有關(guān)前期工作也應(yīng)認真開始進行。 　　我國風力發(fā)電已有良好基礎(chǔ)，只要認真解決上述問題，2050年它將發(fā)展成為裝機上億千瓦、提供億噸標煤一次能源的我國能源可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分是比較有把握的。 　　光伏發(fā)電 　　太陽能是最主要的能源資源，太陽能發(fā)電應(yīng)是未來提供大規(guī)模電力的主力。利用光伏電池將光能直接轉(zhuǎn)化為電能的光伏發(fā)電，具有不需燃料、環(huán)境友好、無轉(zhuǎn)動部件、維護簡單、由模塊組成、功率可大可小等突出優(yōu)點，獲得了廣泛應(yīng)用，形成了相應(yīng)產(chǎn)業(yè)。自20世紀90年代后期以來，光伏發(fā)電進入了快速發(fā)展時期。2007年全球光伏電源累計裝機總?cè)萘窟_1264萬千瓦，年產(chǎn)量400萬千瓦，近年年增長率達約50%；我國近年來依賴于國際市場需求，產(chǎn)量連年翻番，2007年產(chǎn)量達108.8萬千瓦，成為世界第三大光伏電池生產(chǎn)國，產(chǎn)品主要出口，累計裝機僅10萬千瓦。 　　我國光伏發(fā)電發(fā)展的主要特點與問題是： 　　1。光伏電池是光伏發(fā)電的基礎(chǔ)。在本世紀國際光伏電源迅速發(fā)展的帶動下，為滿足國際市場需求，在引進與消化技術(shù)和自籌資金基礎(chǔ)上，我國大陸新興的光伏電池產(chǎn)業(yè)得到了驚人的發(fā)展，其總年產(chǎn)量由2004年的5萬千瓦增至2007年的108萬千瓦，占世界總產(chǎn)量的27%，光伏組件產(chǎn)量達172萬千瓦，生產(chǎn)企業(yè)達到50多家，一些在建廠家投產(chǎn)后，2010年計劃總生產(chǎn)能力可能達400萬千瓦。產(chǎn)品質(zhì)量與價格已達國際市場可以接受的水平。當產(chǎn)品更多用于國內(nèi)電力發(fā)展時，2050年達到裝機億千瓦已有較可靠保證。 　　2。我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著原料與市場兩頭在外的特點。為解決硅原材料依賴進口的發(fā)展瓶頸，2005年以來多晶硅產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速：2005年全國產(chǎn)能400噸、產(chǎn)量80噸，已增長至2007年產(chǎn)能4310噸、產(chǎn)量1130噸，近50家公司正在建設(shè)、擴建和籌建生產(chǎn)線，2010年產(chǎn)能可能達44700噸，按光電池每瓦用7克硅計算，可供生產(chǎn)640萬千瓦，完全解決原料在外的問題，使產(chǎn)業(yè)發(fā)展有了可靠基礎(chǔ)。 　　3。市場在外仍是我國光伏發(fā)展的主要瓶頸，主要原因在于其經(jīng)濟性能尚難于形成規(guī)模應(yīng)用的國內(nèi)市場。雖然光伏電池價格已有明顯下降，但當今每千瓦光伏電源總投資仍需約5萬元，每度電能成本達5元，較煤電仍高一個多量級，使得我國光電應(yīng)用的總裝機容量僅為10萬千瓦，主要為農(nóng)村與邊遠地區(qū)、通信與照明的小型電源，僅有幾座1000千瓦的聯(lián)網(wǎng)電站在示范運行。 　　4。千方百計降低光伏電源的投資與電能成本，努力開拓可能的規(guī)模化應(yīng)用是光伏發(fā)展的核心。光伏應(yīng)用包括邊遠無電地區(qū)的小型離網(wǎng)電源、與分布式電網(wǎng)及城市建筑結(jié)合的中小型并網(wǎng)電源及大型集中式荒漠電站3個方面，都有著規(guī)模化發(fā)展的廣闊空間，均應(yīng)積極推進。超大規(guī)模光伏電站的研發(fā)與示范更需要國家盡早進行分階段部署。 　　5。當前已形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)的主要是硅光伏電池，其光電轉(zhuǎn)換效率達到16%，大幅度降低成本的空間有限。一些新型光伏電池有著更高的轉(zhuǎn)化效率及可能更低的成本，對于它們的研發(fā)與應(yīng)用也應(yīng)給予充分關(guān)注，對于一些重大成果要不失時機地向產(chǎn)業(yè)化努力推進。 　　由于對光伏電源經(jīng)濟性能改善速率估計不同，對其可能的近期發(fā)展有不同的方案估計，如至2020年全國總裝機容量在200萬～1000萬千瓦之間，但到2050年達到億千瓦規(guī)模是完全可能的。 　　太陽能熱發(fā)電 　　太陽能熱發(fā)電是將太陽幅射能聚集起來加熱工質(zhì)，再由工質(zhì)經(jīng)鍋爐、汽機與發(fā)電機發(fā)電，其原理與已有熱發(fā)電相同。作為太陽能大規(guī)模發(fā)電的重要方式，它具有一系列明顯優(yōu)點：1。化石能源熱發(fā)電是當前主要的發(fā)電方式，其主要裝備鍋爐、汽機、發(fā)電機、輸變電設(shè)備等已形成了成熟產(chǎn)業(yè)，使太陽能熱發(fā)電易于迅速實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化；2。中間被加熱工質(zhì)同時起到一定儲能作用，可以緩解太陽幅射強度變化帶來的不利因素，加之鍋爐還可用其他能源(煤、油、氣)燃燒供熱，使能持續(xù)發(fā)電克服太陽能不連續(xù)的缺點；3。其發(fā)展方向也是要努力提高工質(zhì)溫度以提高熱電轉(zhuǎn)換效率，增大單機容量以改善經(jīng)濟性能，熱電站多年的發(fā)展經(jīng)驗可以借鑒。 　　國際上已進行了認真的研發(fā)工作，美國在上世紀八九十年代，建成了槽式、塔式與盤式等3種系統(tǒng)的示范電站，槽式達35.4萬千瓦，單機最大達8萬千瓦，總發(fā)電效率為l3%～16%；塔式單機達1萬千瓦，產(chǎn)生了520℃/100大氣壓的過熱蒸汽；盤式實現(xiàn)了多臺幾十千瓦的示范項目。美國、西班牙、澳大利亞、韓國仍在積極進行著有關(guān)研發(fā)與示范工作。由于太陽能熱發(fā)電原則上需要比較大的規(guī)模，當今燃煤發(fā)電已達到600℃的高溫、60萬～100萬千瓦的單機容量，而太陽熱發(fā)電單機容量的增大和參數(shù)的提高進展不顯著，加上煤與天然氣耗竭不如原先預(yù)期那么快，至今尚未形成產(chǎn)業(yè)。 　　我國在太陽能熱發(fā)電領(lǐng)域做過一些基礎(chǔ)工作，建成過小型盤式發(fā)電機與70千瓦塔式發(fā)電系統(tǒng)，但直到對太陽能發(fā)電在我國能源發(fā)展的重要性有較明確認識后，才作為重點項目列入了國家“863”計劃，有效地組織了隊伍、開展了工作，計劃在2010年建成1000千瓦實驗電站及研究基地、證實技術(shù)可行性，2015年建1萬～10萬千瓦示范電站，然后在2020年建成荒漠地區(qū)10萬～100萬千瓦的商業(yè)實用電站。如整個計劃得以順利實現(xiàn)，則2020年后，可開始規(guī)模化建設(shè)，2050年達到億千瓦的總?cè)萘恳?guī)模也是可能的。 　　我國已經(jīng)有風電產(chǎn)業(yè)和光電產(chǎn)業(yè)，太陽能熱發(fā)電還剛剛起步，還存在一些特殊困難，需要國家給予特別的扶持。目前階段完全靠市場來推動，還不到時候。具體選擇塔式還是槽式，還應(yīng)該再作多方面的探索。國家需要部署一些太陽能熱發(fā)電的示范項目，以取得技術(shù)上的重大突破。 　　綜合能源基地建設(shè) 　　大規(guī)模可再生能源發(fā)電的發(fā)展，包括大量與用戶結(jié)合的小中型離網(wǎng)與并網(wǎng)電源及集中的大型電站兩方面。作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，大型電站的份額及重要性正在日益增強，風電場已較普遍達到了幾十萬、百萬千瓦規(guī)模，光伏電站當前全世界已有540座大于1000千瓦、30座大于1萬千瓦、最大6萬千瓦、總?cè)萘拷?70萬千瓦、正在籌劃建設(shè)百萬千瓦級的電站，太陽熱發(fā)電也在籌劃建設(shè)幾十萬千瓦級的電站，單個電站的裝機容量正在迅速提高。 　　從大型集中電站的發(fā)展看，風電與太陽能發(fā)電有著特殊困難。首先，風能與太陽能的能量與功率密度低，使得電站占地面積大。當前，每平方公里風電場裝機約2萬千瓦，太陽能發(fā)電約10萬千瓦，使得大型電站只能建在資源豐富、土地沒有利用的荒漠地區(qū)。第二，風能與太陽能有著明顯的間斷性與不穩(wěn)定性，它們的發(fā)電容量首先決定于資源狀態(tài)，而不是用戶需求，從而難于單獨給用戶供電，必須和其他發(fā)電方式良好地協(xié)調(diào)完成供電任務(wù)，成為綜合能源基地的重要組成部分。 　　為充分合理開發(fā)利用資源和保證滿足全國的需求，上世紀50年代，我國決定建立山西煤炭基地，60年代決定建立大慶石油基地，90年代決定建立三峽水電基地，對我國能源發(fā)展發(fā)揮了重大作用。當前，面臨建立我國能源可持續(xù)發(fā)展體系的重大任務(wù)，建設(shè)以可再生能源為主體的綜合能源基地已提上日程，應(yīng)該積極進行規(guī)劃與部署。 　　我國寬廣的荒漠地區(qū)集中在西部與北部，那里有大片未利用的土地、豐富的太陽能與風能資源，還有著豐富的待開發(fā)化石能源資源，是未來綜合能源基地的首選對象。新疆、內(nèi)蒙古、甘肅、青海等4省區(qū)面積占全國40%、人口占全國6%，經(jīng)濟欠發(fā)達，它們發(fā)展起來的能源及電力必須為全國服務(wù)，要能有效地輸送給東部、南部等發(fā)達地區(qū)，為此要解決大規(guī)模、長距離的輸電與運輸通道問題。新疆的石油與天然氣已成為國家重要基地，還要大力加強煤和煤層氣的開發(fā)利用，并與之相應(yīng)協(xié)調(diào)發(fā)展風力與太陽能發(fā)電，最終成為全國最重要的綜合能源基地。青海應(yīng)利用已有水力發(fā)電的優(yōu)勢，積極建設(shè)大型光伏發(fā)電基地，兩者協(xié)調(diào)配合，為全國服務(wù)。電站、電網(wǎng)與運輸通道建設(shè)要由全國統(tǒng)一進行規(guī)劃與部署。 　　由前述可以看到，我國風力與太陽能發(fā)電已有良好基礎(chǔ)，有可能在本世紀上半葉發(fā)展成裝機容量上億千瓦的大規(guī)模電源系統(tǒng)，滿足我國能源可持續(xù)發(fā)展體系的構(gòu)建需求。當然，前進中還有很多困難，要發(fā)展技術(shù)、提高經(jīng)濟性能、壯大產(chǎn)業(yè)、開拓市場，需要大家看準方向、堅定信心來大力促進，希望方方面面均能為此作出應(yīng)有的努力。