石定寰:開發與合作促進中國可再生能源發展

2015-12-26 來源:《風能》

      中國第一次深入參與可再生能源項目,是在一項國際合作當中。改革開放之初,中國政府與德國政府簽訂了科技合作協定,包括3 個能源合作項目,其中第一個就是在北京郊區的大興縣建立一個新能源示范村。這個名為義和莊的村莊,雖然如今已經成為地鐵線路上的一個車站, 城市的一部分,但當年德國多家新能源公司在這里展示著自己的產品,集中應用了太陽能熱利用、太陽能光電、太陽能房屋、沼氣等新技術。義和莊新能源示范村的建設,在中國光伏等可再生能源發展歷程中意義巨大,不但為中國展示了新能源技術應用的前景, 還為中國的太陽能光電和太陽能熱水器等新能源應用,指引了下一步發展的方向。中國龐大的真空管太陽能熱水器產業核心技術就來自于這個示范項目。

  此后,中國的可再生能源產業從無到有,從小到大,更是得益于開放的政策與國際間廣泛的交流合作。中國可再生能源從國際能源發展中學習到了先進的經驗,獲得最新的技術,在走出了一條成功的發展道路后,已開始為國際能源發展做出自己的貢獻。

  納入國家科技發展戰略

  雖然中國的第一塊基本原理型太陽能電池,在上世紀50 年代便由中科院半導體所研制成功,但真正將光伏等可再生能源利用納入國家科技戰略,則是在上世紀80 年代。當時,中國的商品能源中并沒有光伏、風電、生物質能的位置,而是以煤炭、石油、天然氣、水電為主。水電是當時可再生能源中唯一進入商業應用階段的電源。

  彼時, 在國家科委主管領導的大力支持下, 國家科委二局局長林漢雄組織了一個由多部門、跨學科專家組成的政策研究小組,對中國的能源政策進行研究。研究結果顯示,可再生能源是未來能源發展的重要方向。因此,國家科委正式將可再生能源納入到國家科技政策體系當中,并第一次將相關技術作為國家第六個五年計劃科技攻關的研究課題。盡管當時由于財政還很困難, 只安排300 萬元的專項科研經費,但其已成為中國可再生能源技術研發工作的起始點。

  為順利完成“六五”科技攻關,國家科委與國家機械委協調,組織了一些有實力的大企業參與相關項目的研究。其中船舶總公司下屬的884 廠,主要承擔了百瓦級小型風電機組的科技攻關工作,其科研成果是第一個符合國家設計標準和規范的風電產品。在太陽能光電方面,國內最早的電池廠之一寧波太陽能電池廠,開始使用做半導體大規模集成電路不合格的材料,提取廢棄單晶生產太陽能電池,從而建立了小型生產規模,開啟了中國單晶硅電池產業的發展之路。而北京太陽能研究所則最早進行太陽能熱利用技術研發,其技術正是在義和莊新能源示范村項目中與德國合作的基礎上所發展而來的。該研究所研發的真空管集熱器,最初采用板式結構,此后由加拿大引進銅鋁復合結構,又開發了真空管。在之后中國的很多家庭中,都可以看到利用這項技術所生產的太陽能熱水器產品, 使中國成為大規模生產和利用太陽能熱水器的國家。

  1981 年的美國田納西州世博會以“人類未來能源問題”為主題,展示了眾多新能源應用技術。國家科委組織相關單位參與了該項博覽會,第一次向世界展現了中國新能源領域的成果。一艘由光電板提供動力的龍船,使用了寧波太陽能電池廠生產的產品。除此之外, 中國在此還展示了一個小型太陽灶和一個沼氣系統。

  此后,在制定“七五”規劃和到2000 年的中長期規劃時,國家相關主管部門在制定國家能源技術政策中明確提出了對于可再生能源發展具有重要指導意義的“因地制宜、多能互補、綜合利用、講求效益”方針。現在看來,該指導方針仍具有高度且準確的指導意義。隨著科技進步,互聯網技術的大量應用,智能互聯已經可以成為十六字方針的重要補充。通過智能互聯,能夠高效連接和管理多種能源所組成的分布式能源系統,更好地實現“多能互補”。

  為偏遠地區解決供電問題

  884 廠所參與研發和制造的小型風電機組,最初被應用于內蒙古自治區的農牧民地區。為了推廣這項新技術,內蒙古自治區政府為購買小型風電機組的農牧民提供了補貼。由于安裝和攜帶都比較方便, 利于游牧, 因此小型風電設備被較為迅速地推廣, 數十萬蒙古包使用了這種設備。除一戶一機的形式外, 小型風電機組還與太陽能光電板、鉛酸電池組成了微型風光互補系統,使牧民們獲得了更為穩定的電源。在此基礎上, 一些村落建設了風光互補集中充電站,利用小型風電機組群和光電板群,為便攜式電池充電,村民將已經用完的電池更換為充滿的電池,帶回家中使用。

  上述可再生能源應用不但為農牧民帶來了夜晚的光明,也使他們用上了電視。通過電視,可以看到豐富多彩的外部世界,子女在蒙古包里可以學文化,農牧民們稱這項工作是對自己的“第二次解放”。

  與風電、太陽能光伏、太陽能光熱應用相比,中國的生物質能和地熱利用也較為廣泛存在于農村和偏遠地區當中,且應用時間更早。

  例如,中國對于沼氣的應用起始于上世紀50年代,到上世紀70 年代已經得以大規模推廣。在金日成訪問中國時,鄧小平便曾陪同其視察過四川的家用沼氣應用情況。國家科委在此方面的科技攻關, 主要體現在對沼氣池進行標準化, 之后開始利用便宜的工業塑料制成紅泥塑料池,提高沼氣利用效率。

  由于拉薩地區冬天寒冷,水電因封凍影響而無法滿足城市需求, 同時因為交通不便, 煤炭不可能大量運輸,一根細小的油管也僅能滿足汽車的使用。因此,地熱發電成為解決拉薩供電問題的主要方式,為此,國家在羊八井建設了中國第一個地熱電站。事實上,西藏的能源供應問題一直受到國家領導人的重視。在進行考察后, 國家科委向國家領導人提出建議,解決西藏的能源供應問題,應靠“水、地、太、空”。其中的“水”代表水電,“地”代表地熱,“太”代表太陽能,“空”則代表風電。近三十年來,在中央政府和各兄弟省市共同支援下,上述各種可再生能源已得到廣泛開發與利用,對西藏經濟社會發展, 人民生活水平提高, 以及生態環境保護與可持續發展等發揮了重大作用。

  取得舉世矚目的成績

  在隨后的發展過程當中,中國與美國、歐盟以及德國、意大利、英國、西班牙、日本等國家在可再生能源領域進行了多方面合作,建立示范項目,展示未來應用, 引進先進技術, 使中國可再生能源技術水平得以不斷提升。

  在風電領域,中國與歐盟合作在大陳島開展了一個中歐可再生能源綜合示范項目,與比利時合作在平潭島引進了百千瓦級風電機組。這些項目由歐盟發展司提供經費,利用了歐洲團隊。此外,中國也與日本新能源產業技術綜合開發機構(NEDO) 合作在西寧建設了一個300 千瓦的光伏電站,該光伏電站能夠直接并網,利用超級電容平抑電能波動。

  事實上,直到剛剛進入21 世紀時,中國90%的風電裝機仍為國外整機商所提供的產品。此后,國家科委和之后的科技部不斷支持企業進行百千瓦級、兆瓦級機組的科研攻關。中國風電單機容量由300 千瓦、600千瓦、750千瓦、1兆瓦、1.5兆瓦逐漸發展,到目前已經制造和安裝了一些多兆瓦級風電機組。

  因此,在改革開放政策支持和技術進步的推動下,中國得以較早地重視可再生能源發展,并付諸行動。中國從零開始,從幾十瓦的風電機組和幾千瓦的太陽能電池產能開始,逐漸發展成為全球最大的光伏生產國,2015 年或將成為世界光伏裝機容量最大的國家。在風電領域,中國則早已成為全球生產能力最強、風電裝機規模最大的國家,風電年發電量已經超過了1500 億千瓦時,超過核電成為中國繼火電、水電之后的第三大電源。在生物質能方面,中國的生物質能利用量也已是全球首屈一指。而在水力發電領域,中國不但擁有全球最大的水電站,還是全球裝機規模第一、水力發電機生產能力最強的國家。

  為世界能源發展做貢獻

  中國作為一個發展中國家,通過改革開放和國際合作,不斷深化可再生能源領域科研工作,在過去的30 余年時間當中,使這項產業從無到有,從小到大。特別是自2006 年實施《中華人民共和國可再生能源法》,以及一系列配套政策,進一步走上了發展可再生能源的快車道。在此過程中,中國的成功經驗對于世界其他發展中國家具有重要的示范意義。

  中國可再生能源所走的這條發展道路,與發達國家并不完全相同,是分散式與集中式可再生能源開發與應用相結合的一條發展之路。在中國可再生能源應用首先由農村開始,是由于大規模發展需要電網支持。因此,中國首先在偏遠地區發展分布式的發電系統、微網系統、獨立的系統解決方案,使生活在那里的人們告別黑暗,擁抱光明,再逐漸在資源良好的地區發展集中式風電與光伏發電項目。

  結合目前的能源發展趨勢,并以中國的發展道路為鑒,全球其他地域偏遠、經濟落后地區,已不必再走傳統能源老路,而可直接進入新能源時代。

  在此前商務部支持的一個國際學習班中,來自非洲、拉丁美洲國家科技部和經濟部的官員們,對中國科學經濟發展最感興趣的兩個方面,其一是中國的科技企業孵化器,是如何造就了華為這樣的企業;另一是中國在很多地區應用了風電、太陽能光伏發電等能源利用方式,希望將中國的新能源技術和發展經驗引入到自己的國家。

  實際上,繞過傳統能源而直接利用可再生能源,是一種既快捷、也成本更低的能源利用方式。以非洲落后地區為例,如果建設大電網需要進行相當大規模的投資。若采用微電網、分布式系統,則很容易滿足其基本的電力需求。現在,幾瓦的小電池板連同1 至3 個3 瓦左右的LED照明燈,白天在陽光下照射幾個小時,夜晚就可以照亮一個家庭,而其所產生的成本僅有10 美元左右。

  目前,不少銀行和投資機構愿意為非洲做一些力所能及的工作,中國政府也建立了“一帶一路”基金,開始進行大量的投入。這些資金不但可以用于基礎設施建設,也完全可以與中國現有的可再生能源利用技術相結合,幫助落后國家解決能源問題,為生活在黑暗中的人帶來新的文明。

  可再生能源作為取之不盡用之不竭的綠色清潔能源,仍不斷地通過技術創新提高能量轉換效率,降低成本。我們應該客觀看待技術發展規律,以及其作為能源革命的重要力量,積極促進可再生能源發展,使其成為最終解決人類能源問題的主要方向。

      關鍵詞: 石定寰,可再生能源
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