能源的可持續發展事關我國經濟社會發展的全局。我國在改革開放初期制定的宏偉發展目標正在逐步實現。但隨著工業化、城市化的快速發展,在依賴大量消耗化石能源資源創造巨大物質財富的同時,我國的能源資源和環境問題也越來越突出,氣候變化等全球性環境問題更是成為世界各國的共同挑戰。
一、 可再生能源發展的時代背景
包括風能、太陽能、生物質能、水能、地熱能、海洋能等在內的可再生能源具有資源分布廣、利用潛力大、環境污染小、可永續利用等特點,是有利于人與自然和諧發展的重要能源。從戰略高度看,開發環境友好的可再生能源,并使其在保障能源供應中扮演重要角色,已經成為我國可持續能源戰略的必然選擇。
工業革命后,利用現代科學技術開發利用可再生能源,至今已有上百年歷史。上世紀70年代先后爆發兩次石油危機,引發了人們對未來化石能源短缺的憂慮,加之環境問題日益受到公眾的重視,可持續發展理念迅速成為國際社會共識,開發利用可再生能源開始受到世界各國的廣泛關注,從而開啟了人類運用現代科技規模化開發利用可再生能源的第一次浪潮。
上世紀90年代初以來,國際社會逐漸認識并日益重視氣候變化問題。為應對氣候變化,先后通過了《聯合國氣候變化框架公約》及《京都議定書》。時至今日,許多國家已經陸續做出不同形式的溫室氣體減排承諾方案:目前歐盟已經正式提出到2020年,在1990年基礎上減排20%、在達成國際協議的情況下減排30%的目標。澳大利亞已承諾2020年在2000年的基礎上減排5%~15%,美國表態到2020年排放量降回到1990年的水平,日本表示將宣布其2020年的量化減排目標,其他發達國家的承諾方案預計也將陸續出臺。與此同時,發展中大國也做出了承諾方案,如南非承諾其排放在2025年左右達到峰值,韓國也將公布其2020年的減排目標。但是無論采取何種方案,世界各國均將大力發展可再生能源作為減排溫室氣體和延緩氣候變化的重要手段之一。應對全球氣候變化業已成為開發利用可再生能源的又一重要推動力量。進入本世紀以來,高油價引發的能源安全和能源環境問題也使許多國家紛紛將開發利用可再生能源作為能源發展的戰略重點,并通過各種手段引導和鼓勵可再生能源規模化發展。二、可再生能源技術發展現狀和趨勢
1.風電技術
風力發電技術從1980年開始逐漸發展起來,90年代中期歐盟進入風電發展規模化階段,此后美國以及中國、印度先后進入了規模發展階段。當前,并網型風機正朝著大型化的方向發展,單機容量1兆瓦以上的風機已經成為主導產品,5兆瓦的風機已經投產,更大容量的風機正在研發中。
截至2008年12月底,全球風電總裝機容量已達到1.2億千瓦,當年新增裝機容量達到2 700萬千瓦,與2007年同期相比增長了36%。從區域分布看,歐洲、北美和亞洲仍然是世界風電發展的3大主要市場。在歐洲,風電已連續2年成為新增的第一大電源,在北美地區,風電也多年僅次于天然氣發電,居第二位。從各國情況來看,2008年,美國超過德國,躍居全球風電裝機首位,同時也成為第二個風電裝機容量超過2 000萬千瓦的風電大國。
2.太陽能技術
光伏發電系統根據與電網的連接方式可分為獨立光伏系統和并網光伏系統兩大類。經過多年的發展,光伏發電目前已成為一種較為成熟、可靠的技術,并已逐漸從過去用于獨立的系統,向大規模并網方向發展。2008年是太陽能發電創紀錄的一年,全球新增裝機容量660多萬千瓦,超過了核電新增裝機,與2007年相比增長了97%,累計裝機容量超過1 600萬千瓦。德國在光伏發電裝機總量上一直處于世界領先地位,但西班牙在2008年超過德國成為世界第一。2008年西班牙新增光伏發電裝機容量260萬千瓦,約占世界當年增量的40%以上。此外,日本、意大利也是光伏使用大國。
太陽能熱發電目前的主要技術類型有碟式、塔式和槽式,發電效率在20%~30%之間。太陽能熱發電裝置一般都有轉動部件和高溫部件,需消耗水,不適合在邊遠和干旱地區大規模發展。而且目前的成本較高,應用場合受限,主要在美國和南歐有部分商業化項目,其他地區主要處于技術試驗和示范階段。
太陽能熱利用技術已實現規模化應用,2008年底全球太陽能供熱面積2.3億平方米。太陽能熱利用的發展方向是太陽能建筑一體化,未來的重點是在提高太陽能供熱可靠性的基礎上進一步向供暖和制冷方向發展。
3.生物質能技術
生物質能的主要利用方式是發電、供熱和生產液體燃料。生物質發電技術已經比較成熟,主要有直燃、混燃、氣化、沼氣、垃圾填埋氣發電等技術。由于生物質發電技術依賴于生物質資源,其成本下降和效率提高的潛力不是很大。2008年年底全球生物質發電裝機容量達到5 200萬千瓦。
生物液體燃料技術以糖類、淀粉類、動植物油脂類和纖維素及木質素類生物質為原料,其中比較成熟的是以糖類、淀粉類以及動植物油脂類為原料的技術,基本上可以與高價石油相競爭(60美元/每桶以上)。2008年全球燃料乙醇產量670億升(約5 300萬噸),主要集中在美國和巴西;生物柴油產量120億升(約1 000萬噸),主要集中在歐盟各國和美國。以纖維素及木質素類為原料的第二代生物液體燃料技術尚處在研發之中,預計2020年前后可以實現商業化。歐洲的發展目標是2020年生物燃料等再生燃料滿足10%道路交通燃料需求,美國計劃使生物液體燃料等再生燃料使用量達到360億加侖(約1.1億噸)。
4.水電技術
水電在技術和產業方面都已經非常成熟。截至2008年年底,全球水電裝機容量已達9.45億千瓦,我國的水電裝機容量為1.72億千瓦,發電量可滿足大約7%的一次性能源需求。我國水電未來的發展潛力仍然很大,到2020年裝機容量可達到3億~3.5億千瓦。目前水電發展遇到的主要問題是移民安置和生態保護問題。
5.地熱、海洋能等技術
地熱主要用于發電和采暖。菲律賓、冰島等國家利用地熱的比例較高。地熱資源利用的潛力大,但利用技術有待于進一步實現突破。
海洋能存在的形式包括潮汐能、波浪能、洋流能、鹽差能、溫差能等,利用技術尚處于研究試驗階段。目前利用廣泛的是潮汐發電技術,全球最大的潮汐電站在法國的朗斯,裝機容量約20萬千瓦,我國最大的潮汐電站在浙江江廈,裝機容量約2兆瓦。
總體來看,現代機械制造技術、信息化技術、遙感測量技術等,為可再生能源技術的發展提供了支撐,使得可再生能源的產業規模、經濟性以及市場化程度大大提高。預計在2020年以后,可再生能源將會得到更快的發展,并逐步成為人類的重要能量來源。
三、我國可再生能源產業發展趨勢
新中國成立60年來,在國民經濟各個發展時期,國家都非常重視可再生能源的開發利用。自上世紀50年代起,我國政府就根據當時的財力和技術水平,建設了一批水電項目。改革開放以來,我國可再生能源發展更是受到高度重視。特別是我國經濟持續快速發展和綜合國力的不斷提高,對外開放和民營經濟的發展壯大,科技和裝備制造業實力的增強等,為我國可再生能源追趕世界發展水平,實現超越式發展創造了較好的發展基礎,使我國的可再生能源發展進入快速發展時期。2005年2月28日,第十屆全國人民代表大會常務委員會第十四次會議通過了《中華人民共和國可再生能源法》。2006年1月1日,可再生能源法開始施行,該項法律明確了可再生能源的法律地位,把可再生能源作為能源發展的優先領域。國家發改委于2007年發布了《可再生能源中長期發展規劃》,提出加快推進風力發電、生物質能發電、太陽能發電的產業化發展,逐步提高優質清潔可再生能源在能源結構中的比例,力爭到2010年使可再生能源消費量達到能源消費總量的10%,到2020年達到15%。在可再生能源法和各項配套政策的推動下,我國通過采取特許權招標等措施,大力推進風電的規模化發展;在送電到鄉和解決無電人口生活用電工作中,積極支持太陽能光伏發電的應用,推動太陽能光伏發電技術進步和產業培育;圍繞改善農村環境衛生條件和增加農民收入,積極發展農村戶用沼氣;以市場推動為主,推廣普及太陽能熱水器;以技術研發和試點示范為先導,積極推動生物質能發電和生物液體燃料的發展。
四、我國生物質能產業的發展
生物質能源的資源品種、利用技術路線和產品形式多種多樣。我國沼氣技術比較成熟,特別是戶用沼氣,在國家政策的大力推動下,市場和產業均已經形成規模。到2009年底,全國戶用沼氣池達到了4 000多萬口,畜禽場、食品加工、酒廠、城市污水處理廠等大中型沼氣工程達1600多處,年產沼氣總量超過140億立方米,為約8 000萬農村人口提供了優質的生活燃料。
除沼氣外,其他生物質能技術的應用仍處于產業化發展初期。在生物質發電方面,已經基本掌握了農林廢棄物發電、城市垃圾發電、生物質致密成型燃料等技術。到2008年年底,全國生物質發電裝機容量約315萬千瓦,主要是蔗渣發電和垃圾發電。利用農林廢棄物的生物質發電項目自2006年開始迅速發展,但是已經遇到收集半徑過大、原料價格偏高等問題的制約,有待發展中小規模項目和優化項目布局。
生物液體燃料也已開始在道路交通部門中得到初步規模化應用。目前,以陳化糧為原料的定點燃料乙醇年生產能力為132萬噸;以餐飲業廢油、榨油廠油渣、油料作物為原料生產生物柴油的能力達到年產50萬噸以上。值得注意的是,為不影響糧食安全并改善能源環境效益,我國已經確定了不擴大現有陳化糧玉米乙醇生產能力的政策,轉向以木薯和甜高粱等非糧作物為原料生產燃料乙醇,并開始了商業化生產,目前廣西木薯項目的生產能力超過20萬噸,2008年全國燃料乙醇總產量達到165萬噸。此外,在新一代先進生物燃料技術方面,國內企業亦正加快研發纖維素乙醇,一些企業建立了千噸級纖維素乙醇中間試驗裝置。
五、我國可再生能源產業發展存在的問題
當前,可再生能源發展面臨的主要問題仍然是成本較高、市場競爭力弱。降低可再生能源產品成本、改善其經濟性的根本途徑就是大力推進并改善可再生能源的產業化、規模化發展。但是,我國可再生能源的產業化、規模化發展仍面臨以下問題。
1.市場成熟度低,保障能力不足
盡管我國在建立可再生能源市場方面做了許多工作,但也存在很多問題,主要表現在:對建立完善可再生能源市場的戰略性、長期性和艱巨性的認識不足;由于成本相對過高以及產品自身特點,目前可再生能源還缺乏廣泛的社會認同和完善的市場環境。
2.政策體系不完善,措施不配套
雖然我國頒布了可再生能源法,其制度建設要求也比較全面,但是政策措施和制度建設不配套,尚未完全適應可再生能源發展的要求。主要是:
1)各種可再生能源發展的專項規劃或發展路線圖未能及時出臺,尚未形成明確的規劃目標引導機制;
2)缺乏市場監管機制,對于能源壟斷企業的責任、權力和義務,沒有明確的規定;也缺乏產品質量檢測認證體系;
3)可再生能源的規劃、項目審批、專項資金安排、價格機制等缺乏統一的協調機制;
4)規劃、政策制定和項目決策缺乏公開透明度;
5)缺乏法律實施的報告、監督和自我完善體系;
6)缺乏可再生能源與社會和自然生態環境保護的協調發展保障機制和政策,特別是水電、生物質能還需要完善移民安置、土地利用和生態保護配套政策。
3.技術研發投入不足,自主創新能力較弱
為盡快降低成本、克服電網等外部支撐條件的限制,必須依賴持續不斷的技術創新和產業化應用。雖然我國在可再生能源利用關鍵技術研發水平和創新能力方面有所提高,但總體上和發達國家相比仍然明顯落后,主要表現:
1)基礎研究薄弱,創新性、基礎性研究工作開展較少、起步較晚、水平較低,如光伏發電技術、纖維素制乙醇等技術,缺乏大規模發展所需的技術基礎;
2)缺乏強有力的技術研究支撐平臺,難以支持科技基礎研究和提供公共技術服務;
3)缺乏清晰的技術發展路線和長期的發展思路,沒有制定連續、滾動的研發投入計劃;
4)用于研發的資金支持明顯不足。
4.產業體系薄弱,配套能力不強
我國近年來產業的快速發展是建立在國內外資金快速投入的基礎之上。在技術上,我國仍落后于世界先進水平,產品缺乏競爭力;在關鍵工藝、設備和原材料供應方面,仍嚴重依賴進口,受制于國外技術的壟斷,如大型風電機組的軸承、太陽能電池的核心生產裝備、纖維素乙醇所需的高效生物酶等。盡管經過努力,這些情況有了改觀,但從長遠發展考慮,產業體系薄弱仍是困擾行業發展的重要問題。
5.資源評估不深入,限制規模化發展
我國已經開展的可再生能源資源評價工作和已獲得的可再生能源資源評價數據仍不能滿足高效率、規模化開發利用可再生能源。
六、推動可再生能源發展的主要政策措施
1. 國家立法和中長期發展規劃
經驗表明,可再生能源發展較好的國家,如德國、西班牙、美國等,都有強有力的法律或者具有法律約束力的行動計劃等,依法引導和保障可再生能源的市場、技術和產業發展。
我國的可再生能源法借鑒這些經驗,并充分考慮實際情況,明確了可再生能源在經濟和社會可持續發展中的重要地位,為可再生能源的發展奠定了比較完整的法律框架,也向國際社會表明了我國積極應對氣候變化、走能源清潔發展之路的決心。可再生能源法實施3年多來,在促進可再生能源發展方面起到了巨大的積極作用,推動我國可再生能源事業進入了新的歷史階段。這次全國人大常委會啟動修改可再生能源法,必將使這部法律更加完善。
在可再生能源法的要求下,我國政府陸續頒布了“可再生能源中長期發展規劃”和“‘十一五’可再生能源發展規劃”。但由于制定發展規劃的資源基礎等工作目前還不扎實,特別是由于可再生能源是新興產業,形勢變化較快,目前的規劃還缺乏足夠的科學性。同時,可再生能源規劃與總體能源規劃、電力規劃之間脫節。因此,必須在完善法律的基礎上,根據可再生能源發展的需要,科學規劃,合理布局,并建立有效、獨立的監管能力和法律實施效果評價機制,指導和保障產業的正常健康發展。
由于還處于起步階段,可再生能源產品的市場競爭力較弱,其發展離不開政策的支持。為促進可再生能源發展,世界各國紛紛通過強制性市場份額、固定購買電價、稅收優惠等各種措施鼓勵可再生能源的發展。
自2005年以來,國家發改委、財政部、原建設部、電監會、國家標準委等相關部門陸續出臺了包括扶持電價、費用分攤、投資補貼在內的20多個相關配套政策,基本建立了可再生能源的政策框架體系,有力促進了可再生能源產業的進步。但是,目前法律只規定了可再生能源發電企業和電網企業的電力收購關系,缺乏政府對電網企業強制配額的調控手段,即電網現狀不改變,以前法律規定的收購關系如同虛設。另外,對于電價附加收入的使用也缺乏統籌規劃。加之可再生能源涉及的能源種類多,能源資源狀況、能源技術類型和技術產業化水平更是復雜多樣、涉及的管理部門多,研究制定適于各種可再生能源及其發展情況的配套法規規章和技術規范與標準,也是一個復雜過程。因此,需要各有關部門根據各種可再生能源發展目標、資源狀況、技術開發和產業發展的實際情況,繼續完善合理的可再生能源發電價格機制、具有可操作性的可再生能源發電配額細則、優惠的投融資機制以及完整的規范、標準、檢測認證體系和可再生能源發展基金辦法等政策手段。
3.基礎研究和自主技術研發
基礎性研究和技術開發是新興產業保持持續競爭力的關鍵。可再生能源作為技術密集型行業,必須加強基礎性研究能力和技術創新能力的培養。當前世界上可再生能源產業發展較好的國家都是建立在對基礎性研究和創新能力的培養之上。比如,美國建立了國家可再生能源實驗室,專門開展可再生能源領域的技術研發,統領全國可再生能源技術的研發;丹麥有全球最大的風電企業維斯塔斯(Vestas),其核心技術來源于丹麥國家瑞索(RISOE)實驗室。這些國家級的研究機構很好地將產學研結合在一起,促進了國家整體創新能力的提升。
在可再生能源法和配套政策措施的引領和支持下,我國通過技術引進、自我消化吸收,初步建立了可再生能源的產業體系。但應當看到,這種產業體系中的絕大部分核心技術來自國外,在新能源產業受到世界各國重視、開始國際化競爭的形勢下,自主創新、技術升級和人才積累將關系到未來各國新能源產業的生死存亡。為此,必須加大對基礎性研究工作的投入,為創新能力的培養提供條件,包括開展新能源人才體系、試驗風電場、公共試驗平臺等有利于提升基礎研究能力的支撐體系建設,實現整體技術水平的增強和提高。
4.創新人才體系的培養