我国新能源发展战略

我国新能源发展战略

朱世伟

一、新能源综述

(一)新能源的定义

新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热、海洋能、核能和氢能。其中除了氢能和核能外，我们的祖先都早已用过。远在公元前11世纪的西周时就有“阳燧取火”技术，所谓“阳燧”就是一种金属凹面镜，它能汇集阳光取得火种;公元前5世纪《墨经》的作者墨翟和他的学生对凹面镜的光学原理做了研究。我国又是世界上利用风能最早的国家之一，远在3000年前就已利用风帆进行航运;1800年前东汉刘熙所著的《释名》一书上，对帆字做了“随风张幔日帆”的解释;明代还有水平风车的记载，农业生产还利用了风能。我国利用地热的历史也很悠久，如地热温泉治病与灌溉。生物质能的利用与人类历史并行不悖。早在1900年前的东汉，王充就科学地揭示了潮汐变化的原因;距今一千多年前，我国就有潮汐磨;900年前的宋曾利用潮汐架桥。核能的利用是近代核物理的发展结果，1953年和1954年，美国和苏联先后建立了核电站。随着科学的发展，氢能的利用也提到议事日程上来了。上述能源资源的利用并不新，那么，为什么国内外都称为新能源呢?其原因是:第一，利用最现代的科学技术改造了落后的利用方式，提高了能源利用效率;第二，能量转换方式有所不同，新的能量转换方式采用了最新技术或高技术;第三，能量品位不同，原始能源品位低，新能源品位高;第四，原始能源利用方式是单项的，新能源利用方式是系统的、综合的;第五，新能源有操作方便、易为广大群众掌握的特点;第六，可带动高技术的发展;第七，基本上不存在环境污染问题;第八，由于没有运输燃料问题，可使成本大为减少。总之，上述能源之所以称“新”，是由于它利用了现代科学理论并注入了最新技术或高技术，从而提高了新能源的历史地位。目前，新能源的优势越来越强，但尚未形成一定规模的产业，市场也脆弱，世界各国都在抓紧新能源科学理论的研究与高技术的开发工作。

(二)新能源的特点及分类

新能源的特点表现为:①与矿物质能源比较，新能源有可再生性，可周而复始的利用。②新能源资源十分丰富，如太阳能资源几乎是取之不尽的，从这一意义上说，新能源有增值性。③一般新能源密度低，用目前的技术收集还是比较困难的。④能量不稳定，太阳能、风能对气候非常敏感，是一种随机能源，不但年内不同时间有变化，甚至在很短时间内还有无规律的脉动变化。⑤新能源中任何一种能源都有不同的开发技术，发电工艺也大相径庭。⑥新能源不污染环境，不破坏生态平衡。⑦新能源是知识、技术和资金密集型能源。⑧新能源一次性投资大，成本却远低于常规能源。⑨由于新能源资源分布分散，决定了它的分散利用特点。

新能源可分为以下四类:①经济类。这类新能源资源开发已有了良好的开端，呈现了良好的经济性。②商业类。在国家给一定的扶持和补贴时，这类新能源技术可向产业化迈进一大步，为新能源商品化打下坚实的基础。③开发类。为使新能源技术商品化得到扩散，其途径是提高效率、可靠性和降低成本。④未来技术类。这类新能源技术在科学上是可行的，但在技术上还未过关，通过不断实验才能证明它的可行性。

在上述各类新能源中，前两类经济性强，可同常规能源比较;后两类主要是通过技术进步，实现经济状况的改变，确定升级到前两类的时段。

(三)新能源的地位和作用

70年代初的石油危机，冲击了世界各国的能源政策，各国政府开始重视新能源的发展，重新考虑本国的新能源资源的作用。近20年来，各国投入巨额经费，研究、开发新能源技术并取得很大进展。值得一提的是核能发展过程中虽然经过了坎坷不平的道路，而且至今也众说纷纭，却仍未阻挡住它的发展势头。

本世纪末，世界人口将增至60亿以上，在增长的人口中，有92%出生在发展中国家，又主要居住在农村和边远地区，它构成了对能源供应的极大挑战。如我国80%以上的农民居住在农村、靠国家供应能源解决农村经济发展和提高农民的物质与精神文化生活是不现实的。一是国家不能拿出力所不及的大量经费;二是我国常规能源资源人均占有量贫乏，低于世界平均水平的l/2，且消费着70%以上的矿物质能源资源，其出路是利用新能源。除核能(电)可集中开发与生产外，其他新能源资源(如太阳能、风能)分散，密度小，正好与农村能源消费也分散的特点相吻合。我国新能源遍布全国，农村有利用新能源的充分而必要的条件，它将为彻底解决农村能源供应严重短缺问题带来福音。国家正在组织科技力量积极研究“八五”新能源科技发展规划。所以，新能源在我国能源开发与节能工作中占有重要地位，对能源结构合理化也有举足轻重的作用。

二、国外与国内新能源发展现状

(一)太阳能

目前全世界共有太阳能电池板130万M²，光电功率为35MW。太阳光发电站组件成本已从每瓦20美元降到6～7美元，发电成本达18～40美分/千瓦·小时。1988年，美国光电池产量为12.4MW，居世界第一位。美国和日本还在研究生物电池(包括水生物电池)。我国光发电技术发展迅速，现已具备45MW/年生产能力，全国已有9个光电生产厂家，技术较为成熟，成本从1976年每峰瓦的200元降到目前的40元，转换效率在12%以上。至1988年光电池生产了0.72MW，与1978年比产量增加了200倍，价格降低6～7倍。太阳热能是太阳能开发的另一个主要方面，30MW的太阳热能发电站在美国已商品化了。太阳能在其他方面的利用如太阳能建筑、热水器取暖和洗澡、太阳能调温等发展也十分迅速。我国1千瓦级的太阳热电试验电站已投入运行，5千瓦级的正在研究中;太阳能热水器已达到100万M²，被动式太阳房有10万M²之多，太阳能干燥房有0.7万M²，太阳能温室约有100万M²，还有15万台太阳灶。这些数字反映了我国利用太阳能的态势。

(二)风能

风能利用有风力提水和风力发电等，其中风力发电是风能利用的主要形式。国外风电机组分为大型(功率大于1MW)、中型(功率在0.1～1MW之间)和小型(功率在0.1MW以下)三种。目前世界研制成的最大风力发电机是风轮直径为97.5M、额定输出功率为3.2MW的美国MOD₅₈型风力发电机，已投入运行。丹麦、荷兰风能事业名列世界前茅。丹麦迄今已生产风电机9000台，国内安装1750台，总装机容量为95MW，发电量占全国能源总消费量的0.5%;荷兰生产了风电机250台，总容量为30MW，其中国内安装180～190台，总装机容量为22～23MW。荷兰和丹麦生产的风电机单机趋向大型化，大部分是100和200kW以上，荷兰建成欧洲最大的7.5MW风电机场，装机容量25×300kW。荷兰还重视风力提水，有1万台风力提水泵在发挥作用。风帆助航在世界上广为利用，吨位已从千吨级发展到万吨级，燃油节约率达25%。近年来，风力致热研究工作在日本、美国、丹麦、加拿大等国已进入实用阶段。致热器是实现直接转换热能的关键部件，它可在所有转速下全部利用风力机输出的机械能变为热能，20KW级功率的风力致热器已开始进入实用阶段，一般采用直接转换方式，其系统效率可达30%。我国风能利用方式主要是发电、提水两种，单机运行方式。风力提水用于农田灌溉、海水制盐、海水养殖、滩涂改造、人畜饮水、草场改良提水作业等，现在大型风力提水机可灌70～100亩农田，风力提水机通过定型鉴定投入批量生产的机型近10种，全国已有1600台风力提水机，折合功率为2.11MW，200吨的风力助航船已通过鉴定。风电，我国起步较晚。50年代，在江苏开始了风电试验研究，80年代才得到发展。我国风电按功率大小可分为微小型(1KW以下)、小型(1～10KW)、中型(10～100KW)和大型(100KW以上)四种，目前研制的百瓦级微小型风电机的技术趋于成熟，并投入批量生产，投资800～1000元/百瓦。1988年底，全国已推广微型风力发电机近8万台，装机容量约9MW，连同中型风电总装机容量超过10MW，占我国现有水、火电站总装机容量的0.1%。我国正在研制的项目有:风场测试、风电并网技术和风力致热以及风力机性能测试等。另外，在我国新疆正在兴建亚洲最大的风力发电站，总投资900万元，装机容量10MW，年发电量50GWh。

(三)地热

1987年，世界各国地热发电装机容量超过5606MW，其中美国为2006MW，菲律宾894MW，墨西哥656MW，南斯拉夫600MW，意大利504.2MW，日本228.7MW，新西兰167.2MW。装机容量在20MW～100MW的有萨尔瓦多、肯尼亚、冰岛、尼加拉瓜、印度尼西亚和土耳其，装机容量在20MW以下的有中国、葡萄牙、希腊等国。我国地热资源的开发利用发展迅速，从1970年12月广东丰顺地热试验电站运行以来，先后在河北怀来、湖南灰场、辽宁熊岳、江西宜春、山东招远等地建成地热电站，总装机容量为1596KW，发电后的热排水仍达50℃～68℃，用于疗养及农业，取得了很大的社会和经济效益。西藏羊八井地热储计算总发电能力29.3MW，可供发电25～30年;拉萨地热电站利用井底150℃～160℃的浅层地下热水，在世界上是首创，该电站运行小时数7000以上，也为国际先进水平。现在我国地热电站装机容量为22.3MW(包括台湾3.3MW)。在地热直接利用方面，全国总量相当于743MW，其中工业用158MW，主要用于提炼矿物质原料、干燥木柴、水泥及其制品、生产提炼硅藻土及制糖;农业约用172MW，主要用于温室、大棚种植业和饲养业，现在全国已发展到4903个点，种植业和饲养业的面积分别达到3300亩和3200亩;生活用413MW，主要用于取暖、医疗和生产矿泉。

(四)海洋能

法国早在1968年就建成了总容量为240MW的朗斯潮汐电站，发电量在540GWh，机组利用率达80%以上。加拿大的阿娜波利斯·罗亚潮汐电站是世界上第一座使用大直径贯流式水轮机发电潮汐电站。印度在西海崖卡奇湾拟建一座装机容量为900Mw的潮汐电站，波浪发电，日本最近在千叶县建成新式波浪发电装置，输出功率30KW，总投资1.46亿日元。挪威正在印尼特建成世界上第一座商业性波力电站，装机容量为1.5MW，投资5亿美元，发电成本6～7美分/kWh。美国1979年在夏威夷海面完成一台装机50KW的温差发电装置和对陆地输电的试验。目前，美国正致力于40MW的OTEC－l型温差发电站的建设。地球上海洋面积占2/3，利用海洋温差发电潜力极大，美国、日本和我国(包括台湾省)都在抓紧对海域环境调查、选址。

我国已在沿海建成并投入运行8座小型潮汐电站和一座潮洪电站，总装机容量为llMW，年发电量约10GWh，占可开发量的0.05%，其他海洋能除有用于航标灯电源(10W级)的波浪发电装置已小批量生产外，主要处于科研阶段。

(五)生物质能

1987年欧洲共同体投资沼气项目达9300万英镑。法国SVE公司在利摩日地区建立了两座垃圾站，主要用于生产沼气，沼气产量为800M³/h，甲烷含量45%。1988年美国在加州建设了两个以烧稻草壳、棉梗的蒸汽发电站，装机容量为20MW;美国还在旧金山建了一座以牲畜粪便为燃料的电厂，装机容量16MW，已并电网运行。巴西开拓了从农作物秸秆中提取乙醇作为替代石油燃料，1987年90%的小汽车以乙醇作燃料。据悉，全世界可用于制取乙醇、甲醇的生物总量达1600亿吨，其中1000亿吨在陆地，600亿吨在海洋。我国生物质能优质化的措施，主要是将有机废弃物经过厌氧发酵措施产生高品位能源的沼气。至1988年年底，全国已有户用沼气池465万个，年产沼气12亿M³，折91万吨标准煤。同时在一些酒厂、禽畜厂，利用其废液、粪便，建成一批大、中型沼气池，现已有沼气动力站184处，2647HP，折1.95MW;建有沼气发电站266处，装机容量约5.3MlW;集中供气站2269个，供应39700户。随着集中供气技术的发展，城市工业和生活排泄出的有机废渣、废液正在被利用发酵，产生沼气，城市化粪池也在被改造产生沼气，这既提供了能源，又改善了卫生环境。我国在甜高粱制取酒精、农林残余物气化技术以及将植物油用作燃料方面等项科研工作，也都取得了较大进展。

(六)核能

世界铀矿资源90%集中在澳大利亚、南非、尼日尔、加拿大、美国、巴西、纳米比亚、法国等8个国家和地区，西方世界各国1985年铀产量为3.48万吨，除加拿大产量在万吨以上，其他国家在5000吨以下。截至1988年底全世界正在运行的核反应堆有428堆，净电功率为309.385GW。全世界有26个国家和地区拥有核电站，有些国家或地区的核电比重占50%～70%。在1988年核电运行最多的国家有:美国108座反应堆，净电功率为95.27GW，居世界第一位;法国55座反应堆，净电功率为52.45GW，居世界第二位;日本、西德、英国列第三、四、五位。自从美国三哩岛核电站及苏联切尔诺贝利核电站事故后，各国都在纷纷研究新型核反应堆和安全系统。我国核电已开始起步，80年代初从法、英引进2×900MW压水堆，核电站站址选在广东省大亚湾，第一台机组1991年试机，1992年运行发电，第二期工程于1993年投入运行。我国自行设计、建造的浙江省秦山300MW压水堆核电站正在加紧施工，1991年可并网投产，二期工程600MW也在抓紧进行且正研究第三期工程落实工作。

(七)氢能

氢能是清洁、高能燃料，转换灵活，使用方便，又有可贮性及可输性。地球表面海水占71%，氢能资源丰富。70年代以来，国外十分重视氢能的开发研究，在各工业发达国家高技术发展中占有重要地位。制氢方法有以下几种:①从天然气中制取，即在蒸汽裂化的天然气加工过程中产生，这种方法虽经济但对环境有污染。②电解水，氢在阴极上析出，被电解的水的数量与所使用的电流大小成正比，这种方法耗电多，成本高。③利用太阳能制氢。④在热带海洋中用光电合成细菌来产生氢气。1988年4月15日，苏联的图－155飞机以液氢作燃料试飞成功，日本已试用以氢为燃料的超导磁浮高速列车，不少国家研制出了燃烧液氢和氢气的氢能汽车。氢的贮存和输配技术也有可观的进展，已发明液氢和金属氢化物贮氢新技术。我国对氢能的研究开始于60年代初，已由中国科学院物理研究所研制成功并掌握了氢在航天中的应用技术;金属氢化物早在1981年包头冶金研究所制成并用于汽车，经100公里的行驶，各种性能都达到了预测的结果。我国重视氢能用于民用生产，1986年9月成立了中国能源研究会氢能专业委员会，开始有组织的有步骤的开展氢能开发与利用的研究工作。

三、新能源发展战略

在新的社会发展阶段开始之际，常规能源将被以高技术为核心的新能源所替代，常规能源比重减少并逐步退出历史舞台，新能源比重增加并在能源结构中处于主导地位是能源发展的总趋势和方向。对这个问题认识的迟早，关系到能源问题的解决程度，也是能源发展战略问题。下面浅析各类新能源发展战略:

(一)太阳能

我国太阳能发展战略可分为两个阶段:一是非电太阳能直接利用，如太阳能热水器、干燥器、太阳灶、被动太阳能房等，为本世纪主要发展目标。我国太阳能热水器和太阳灶正在向系列化、标准化方向发展，已完成从产品向商品的转化，国内市场不断扩大，而且还进入了国际市场。二是太阳能发电，发电方式有太阳热发电系统和太阳电池发电系统。我国除了推广单硅电池外，还在沿着多晶、非晶方向发展，与此同时重视了贮能技术理论基础研究和基础材料以及新涂料等开发研究，为下个世纪太阳光电产业化做技术储备。估计下世纪初，光电池将成为太阳能技术支柱，也是太阳能发展的第二个目标。届时，太阳能光电组件售价有望降到10元左右，将是农村分散用电最佳电源选择。到2000年，由太阳能提供的能量(主要是非电提供的能量)相当总能源需求量的1%～2%;21世纪30年代，太阳能比重会大幅度提高。

(二)风能

目前风能利用有风电和非风电两种方式。在风电方面，我国风机技术主要是解决小型风电，大、中型风机处于研制阶段;另一个是风力发电的贮电技术也有待取得突破性进展。风机发展方向是风机大型化，单机群体化，建立风电场，提高风电的连续性、稳定性。我国风能发展战略:①继续发展小型风电，以解决农村生活用电，既符合我国当前经济水平、用电需求和风力资源条件，又统一考虑了实际的经济效益、环境效益和社会效益。②加速研制中型风力发电机，重点抓好20KW级风力发电机商品化的同时，应重点研制50KW风力发电机，为发展100KW和200KW风力发电机打好基础，中型风电机的造价控制在4500元/KW左右。③扩大风能开发利用范围，在抓好风力发电的同时，要进一步重视风力提水、风力致热、风帆助航的实用化阶段，此外还要考虑风能在制氖、制冷和海水淡化等方面的应用。2000年风能奋斗目标为:风能提供的能量应为当时能量总消耗量的0.5%～1%，完全解决有风能资源的无电户。

(三)地热

开发一个地热田，似建设一座小油田。地热也有非电和发电两种利用方式。目前地热以非电为主，到2000年将以发电为主，使地热利用达到新的高度，地热发电装机容量达150MW～200MW，折发电用煤占当年全国能源消费量的0.5%，加上地热供暖、浴疗、种植、养殖和工业用，预测地热提供的能量可占当年全国能源消费量的1%。关于地热发电技术经济问题应用较长时间加以研究并给予相应的重视。

(四)海洋能

海洋能发展战略是发展沿海及其海岛岛屿的各种易开发的海洋能资源，战略重点是潮汐能。我国已有建、管小型潮汐电站的经验，20世纪末是向中型潮汐发电发展(千千瓦级)，适当建设1～2座万千瓦级示范性质的潮汐电站;与此同时，推广一批小型波浪发电和潮流发电装置，50～100KW固定式波浪电站即将进入市场，其他种海洋能资源待下个世纪初安排，但是不等于不做工作，理论基础研究还是要倍加重视的，技术储备还是要不断地送入信息库的。沿海农村和岛屿就地开发潮汐、波浪和海流能资源不仅是近期解决能源、电气化所亟须，也是长远的发展战略。20世纪末，在大型潮汐电站尚不能投入运行的情况下，海洋能总计装机容量不超过150GW。

(五)生物质能

“沼气”大中小并举，在农村，结合庭院经济的发展普及户用沼气池，工业生产产生的废渣、废液(包括集体养猪、养牛、养鸡的粪便)和城镇的化粪池及污水处理厂宜建设大、中型沼气池。沼气是直接燃烧利用还是用来发电，可因地制宜，不过城市沼气池应联网使用沼气，以减少沼气放空率。2000年全国沼气产量可占全国能源消费量的2%～5%，生物质能气化和液化研究工作可发展到广范围的社会试验阶段，其产量可达200多吨煤当量。

(六)核能

核能工业是技术和资金密集型的能源工业，尤其是后者，对发展我国核能工业制约性很强，主要指核电站初始投资大，又因为以“引进技术型”为主，需要大量外汇。作为2000年的发展战略，应使其换位，过渡到积极消化引进技术，向自力更生阶段发展。根据我国经济发展现状，要紧缩银根，最多只能搞到5000GW。基此，不能追求核电数量，应把重点放在核电高技术的研究上，解决核电关键部件的技术问题和核电设备造价高的问题。从规模上看，应把重点放在600GW、300GW以下的中小规模核电站研制方面，国外有这个动向，也很适合我国国情。总之，我国核电站发展战略应是“立足国内，自力更生，经济安全，中小并举，稳步发展”。

(七)氢能

氢能开发发展战略:加快风力发电—氢贮试验站和太阳能发电—氢贮试验站建设;100KW风力发电站，每天可储贮480标准立方米氢气;也可以利用水电站丰水季节的电能生产氢气。氢能利用战略:近期用于交通运输和小规模固定式动力设备，效益显著。如在公共汽车汽油中加50%的氢，可节约28%～29%的汽油，汽车排气还洁净，对环境有利。长期在电网中用氢能发电，可起调峰作用，意义重大。

(原载《数量经济技术经济研究》1990年第5期)