石定寰:开发与合作促进中国可再生能源发展

2015-12-26 来源:《风能》

      中国第一次深入参与可再生能源项目,是在一项国际合作当中。改革开放之初,中国政府与德国政府签订了科技合作协定,包括3 个能源合作项目,其中第一个就是在北京郊区的大兴县建立一个新能源示范村。这个名为义和庄的村庄,虽然如今已经成为地铁线路上的一个车站, 城市的一部分,但当年德国多家新能源公司在这里展示着自己的产品,集中应用了太阳能热利用、太阳能光电、太阳能房屋、沼气等新技术。义和庄新能源示范村的建设,在中国光伏等可再生能源发展历程中意义巨大,不但为中国展示了新能源技术应用的前景, 还为中国的太阳能光电和太阳能热水器等新能源应用,指引了下一步发展的方向。中国庞大的真空管太阳能热水器产业核心技术就来自于这个示范项目。

  此后,中国的可再生能源产业从无到有,从小到大,更是得益于开放的政策与国际间广泛的交流合作。中国可再生能源从国际能源发展中学习到了先进的经验,获得最新的技术,在走出了一条成功的发展道路后,已开始为国际能源发展做出自己的贡献。

  纳入国家科技发展战略

  虽然中国的第一块基本原理型太阳能电池,在上世纪50 年代便由中科院半导体所研制成功,但真正将光伏等可再生能源利用纳入国家科技战略,则是在上世纪80 年代。当时,中国的商品能源中并没有光伏、风电、生物质能的位置,而是以煤炭、石油、天然气、水电为主。水电是当时可再生能源中唯一进入商业应用阶段的电源。

  彼时, 在国家科委主管领导的大力支持下, 国家科委二局局长林汉雄组织了一个由多部门、跨学科专家组成的政策研究小组,对中国的能源政策进行研究。研究结果显示,可再生能源是未来能源发展的重要方向。因此,国家科委正式将可再生能源纳入到国家科技政策体系当中,并第一次将相关技术作为国家第六个五年计划科技攻关的研究课题。尽管当时由于财政还很困难, 只安排300 万元的专项科研经费,但其已成为中国可再生能源技术研发工作的起始点。

  为顺利完成“六五”科技攻关,国家科委与国家机械委协调,组织了一些有实力的大企业参与相关项目的研究。其中船舶总公司下属的884 厂,主要承担了百瓦级小型风电机组的科技攻关工作,其科研成果是第一个符合国家设计标准和规范的风电产品。在太阳能光电方面,国内最早的电池厂之一宁波太阳能电池厂,开始使用做半导体大规模集成电路不合格的材料,提取废弃单晶生产太阳能电池,从而建立了小型生产规模,开启了中国单晶硅电池产业的发展之路。而北京太阳能研究所则最早进行太阳能热利用技术研发,其技术正是在义和庄新能源示范村项目中与德国合作的基础上所发展而来的。该研究所研发的真空管集热器,最初采用板式结构,此后由加拿大引进铜铝复合结构,又开发了真空管。在之后中国的很多家庭中,都可以看到利用这项技术所生产的太阳能热水器产品, 使中国成为大规模生产和利用太阳能热水器的国家。

  1981 年的美国田纳西州世博会以“人类未来能源问题”为主题,展示了众多新能源应用技术。国家科委组织相关单位参与了该项博览会,第一次向世界展现了中国新能源领域的成果。一艘由光电板提供动力的龙船,使用了宁波太阳能电池厂生产的产品。除此之外, 中国在此还展示了一个小型太阳灶和一个沼气系统。

  此后,在制定“七五”规划和到2000 年的中长期规划时,国家相关主管部门在制定国家能源技术政策中明确提出了对于可再生能源发展具有重要指导意义的“因地制宜、多能互补、综合利用、讲求效益”方针。现在看来,该指导方针仍具有高度且准确的指导意义。随着科技进步,互联网技术的大量应用,智能互联已经可以成为十六字方针的重要补充。通过智能互联,能够高效连接和管理多种能源所组成的分布式能源系统,更好地实现“多能互补”。

  为偏远地区解决供电问题

  884 厂所参与研发和制造的小型风电机组,最初被应用于内蒙古自治区的农牧民地区。为了推广这项新技术,内蒙古自治区政府为购买小型风电机组的农牧民提供了补贴。由于安装和携带都比较方便, 利于游牧, 因此小型风电设备被较为迅速地推广, 数十万蒙古包使用了这种设备。除一户一机的形式外, 小型风电机组还与太阳能光电板、铅酸电池组成了微型风光互补系统,使牧民们获得了更为稳定的电源。在此基础上, 一些村落建设了风光互补集中充电站,利用小型风电机组群和光电板群,为便携式电池充电,村民将已经用完的电池更换为充满的电池,带回家中使用。

  上述可再生能源应用不但为农牧民带来了夜晚的光明,也使他们用上了电视。通过电视,可以看到丰富多彩的外部世界,子女在蒙古包里可以学文化,农牧民们称这项工作是对自己的“第二次解放”。

  与风电、太阳能光伏、太阳能光热应用相比,中国的生物质能和地热利用也较为广泛存在于农村和偏远地区当中,且应用时间更早。

  例如,中国对于沼气的应用起始于上世纪50年代,到上世纪70 年代已经得以大规模推广。在金日成访问中国时,邓小平便曾陪同其视察过四川的家用沼气应用情况。国家科委在此方面的科技攻关, 主要体现在对沼气池进行标准化, 之后开始利用便宜的工业塑料制成红泥塑料池,提高沼气利用效率。

  由于拉萨地区冬天寒冷,水电因封冻影响而无法满足城市需求, 同时因为交通不便, 煤炭不可能大量运输,一根细小的油管也仅能满足汽车的使用。因此,地热发电成为解决拉萨供电问题的主要方式,为此,国家在羊八井建设了中国第一个地热电站。事实上,西藏的能源供应问题一直受到国家领导人的重视。在进行考察后, 国家科委向国家领导人提出建议,解决西藏的能源供应问题,应靠“水、地、太、空”。其中的“水”代表水电,“地”代表地热,“太”代表太阳能,“空”则代表风电。近三十年来,在中央政府和各兄弟省市共同支援下,上述各种可再生能源已得到广泛开发与利用,对西藏经济社会发展, 人民生活水平提高, 以及生态环境保护与可持续发展等发挥了重大作用。

  取得举世瞩目的成绩

  在随后的发展过程当中,中国与美国、欧盟以及德国、意大利、英国、西班牙、日本等国家在可再生能源领域进行了多方面合作,建立示范项目,展示未来应用, 引进先进技术, 使中国可再生能源技术水平得以不断提升。

  在风电领域,中国与欧盟合作在大陈岛开展了一个中欧可再生能源综合示范项目,与比利时合作在平潭岛引进了百千瓦级风电机组。这些项目由欧盟发展司提供经费,利用了欧洲团队。此外,中国也与日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO) 合作在西宁建设了一个300 千瓦的光伏电站,该光伏电站能够直接并网,利用超级电容平抑电能波动。

  事实上,直到刚刚进入21 世纪时,中国90%的风电装机仍为国外整机商所提供的产品。此后,国家科委和之后的科技部不断支持企业进行百千瓦级、兆瓦级机组的科研攻关。中国风电单机容量由300 千瓦、600千瓦、750千瓦、1兆瓦、1.5兆瓦逐渐发展,到目前已经制造和安装了一些多兆瓦级风电机组。

  因此,在改革开放政策支持和技术进步的推动下,中国得以较早地重视可再生能源发展,并付诸行动。中国从零开始,从几十瓦的风电机组和几千瓦的太阳能电池产能开始,逐渐发展成为全球最大的光伏生产国,2015 年或将成为世界光伏装机容量最大的国家。在风电领域,中国则早已成为全球生产能力最强、风电装机规模最大的国家,风电年发电量已经超过了1500 亿千瓦时,超过核电成为中国继火电、水电之后的第三大电源。在生物质能方面,中国的生物质能利用量也已是全球首屈一指。而在水力发电领域,中国不但拥有全球最大的水电站,还是全球装机规模第一、水力发电机生产能力最强的国家。

  为世界能源发展做贡献

  中国作为一个发展中国家,通过改革开放和国际合作,不断深化可再生能源领域科研工作,在过去的30 余年时间当中,使这项产业从无到有,从小到大。特别是自2006 年实施《中华人民共和国可再生能源法》,以及一系列配套政策,进一步走上了发展可再生能源的快车道。在此过程中,中国的成功经验对于世界其他发展中国家具有重要的示范意义。

  中国可再生能源所走的这条发展道路,与发达国家并不完全相同,是分散式与集中式可再生能源开发与应用相结合的一条发展之路。在中国可再生能源应用首先由农村开始,是由于大规模发展需要电网支持。因此,中国首先在偏远地区发展分布式的发电系统、微网系统、独立的系统解决方案,使生活在那里的人们告别黑暗,拥抱光明,再逐渐在资源良好的地区发展集中式风电与光伏发电项目。

  结合目前的能源发展趋势,并以中国的发展道路为鉴,全球其他地域偏远、经济落后地区,已不必再走传统能源老路,而可直接进入新能源时代。

  在此前商务部支持的一个国际学习班中,来自非洲、拉丁美洲国家科技部和经济部的官员们,对中国科学经济发展最感兴趣的两个方面,其一是中国的科技企业孵化器,是如何造就了华为这样的企业;另一是中国在很多地区应用了风电、太阳能光伏发电等能源利用方式,希望将中国的新能源技术和发展经验引入到自己的国家。

  实际上,绕过传统能源而直接利用可再生能源,是一种既快捷、也成本更低的能源利用方式。以非洲落后地区为例,如果建设大电网需要进行相当大规模的投资。若采用微电网、分布式系统,则很容易满足其基本的电力需求。现在,几瓦的小电池板连同1 至3 个3 瓦左右的LED照明灯,白天在阳光下照射几个小时,夜晚就可以照亮一个家庭,而其所产生的成本仅有10 美元左右。

  目前,不少银行和投资机构愿意为非洲做一些力所能及的工作,中国政府也建立了“一带一路”基金,开始进行大量的投入。这些资金不但可以用于基础设施建设,也完全可以与中国现有的可再生能源利用技术相结合,帮助落后国家解决能源问题,为生活在黑暗中的人带来新的文明。

  可再生能源作为取之不尽用之不竭的绿色清洁能源,仍不断地通过技术创新提高能量转换效率,降低成本。我们应该客观看待技术发展规律,以及其作为能源革命的重要力量,积极促进可再生能源发展,使其成为最终解决人类能源问题的主要方向。

      关键词: 石定寰,可再生能源