張志蕓 張國(guó)強(qiáng) 康啟平 劉艷秋

摘 要：可再生能源具有資源豐富、清潔、可再生等特點(diǎn)，成為替代化石能源的常規(guī)能源。發(fā)展可再生能源是國(guó)家應(yīng)對(duì)能源安全、氣候變化、可持續(xù)發(fā)展的重要手段。本文重點(diǎn)闡述了我國(guó)可再生能源在發(fā)電領(lǐng)域中應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：可再生能源；太陽(yáng)能；風(fēng)能；水能；國(guó)家能源安全

0 引言

隨著全球人口和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，化石能源危機(jī)日益嚴(yán)重?？稍偕茉淳哂匈Y源豐富、清潔、可再生等特點(diǎn)，成為替代化石能源的不二之選。發(fā)展可再生能源可降低社會(huì)對(duì)化石能源的過(guò)分依賴(lài)，減少對(duì)環(huán)境的壓力。從上世紀(jì)70年代以來(lái)，可再生能源開(kāi)發(fā)利用受到世界各國(guó)的高度重視，許多國(guó)家將開(kāi)發(fā)利用可再生能源作為能源戰(zhàn)略的重要組成部分，提出了明確的可再生能源發(fā)展目標(biāo)，制定了鼓勵(lì)可再生能源發(fā)展的法律和政策，可再生能源得到了快速發(fā)展。據(jù)預(yù)測(cè)，到2070年世界上的80%的能源消費(fèi)是可再生能源。

目前，我國(guó)開(kāi)發(fā)的可再生能源主要有太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、和生物質(zhì)能等，而且這些能源豐富，具有大規(guī)模開(kāi)發(fā)的資源條件和技術(shù)潛力。這些能源的利用形式主要是將其轉(zhuǎn)化為電能，如太陽(yáng)能發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電等。本文主要介紹了這幾種發(fā)電的現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)據(jù)來(lái)源于國(guó)家能源局和可再生能源網(wǎng)站。

1 我國(guó)可再生能源發(fā)電現(xiàn)狀分析

1.1 太陽(yáng)能發(fā)電

我國(guó)太陽(yáng)能豐富，豐富區(qū)域占國(guó)土面積的2/3以上，年輻射量超過(guò)6000MJ/m2，每年地表吸收的太陽(yáng)能大約相當(dāng)于1.7萬(wàn)億tce的能量。“十三五”以來(lái)，隨著技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)加快，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用規(guī)模快速擴(kuò)大，特別是我國(guó)太陽(yáng)能光伏發(fā)電取得了快速發(fā)展。自2013年以來(lái)，我國(guó)光伏發(fā)電和新增裝機(jī)量逐年增加。截止2017年年底，我國(guó)光伏新增裝機(jī)量達(dá)到53.06GW，是2013年的4倍左右；累計(jì)裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到130.25GW，是2013年的7.7倍；光伏發(fā)電量達(dá)到了1182億千瓦時(shí)，是2013年發(fā)電量的13倍左右，占該年發(fā)電量的1.8%。而且，2017年已經(jīng)提前完成了“十三五”規(guī)劃的目標(biāo)。按照目前的發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，預(yù)計(jì)到2020年底，中國(guó)光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)將有望達(dá)到250GW。

1.2 風(fēng)能發(fā)電

風(fēng)能在地球上的蘊(yùn)量相當(dāng)巨大，目前風(fēng)能主要被用來(lái)發(fā)電，其原理是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。據(jù)預(yù)測(cè)，我國(guó)陸地70米高度的風(fēng)能可開(kāi)發(fā)量為50億千瓦。近年來(lái)，我國(guó)逐漸加大風(fēng)能資源的開(kāi)發(fā)力度，2013-2017年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量和風(fēng)力發(fā)電量逐年增加。2015年我國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)量創(chuàng)下了幾年內(nèi)裝機(jī)量的新高，為3075萬(wàn)千瓦，約占當(dāng)年全球新裝機(jī)量的48.33%。而到了2016年、2017年，國(guó)內(nèi)新增裝機(jī)量都有所下降，主要是由于2015年風(fēng)電搶裝后的回調(diào)，還有電力需求下降和電網(wǎng)消納風(fēng)電能力不足的原因。截止2017年年底，我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到18376萬(wàn)千瓦，排名世界第一，發(fā)電量達(dá)到3057億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的4.7%。

1.3 水能

我國(guó)水利資源豐富，主要通過(guò)水利發(fā)電加以利用，技術(shù)可開(kāi)發(fā)裝機(jī)容量達(dá)到6.61億千瓦，技術(shù)可開(kāi)發(fā)年發(fā)電量接近3萬(wàn)億千瓦時(shí)。從2013到2017年，可以明顯看到水利發(fā)電新增裝機(jī)量的降低，這也與電力需求下降和電網(wǎng)消納水電能力不足有關(guān)，但總體上水利發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量在所有可再生能源裝機(jī)容量中占比最高。同時(shí)，可以明顯的看到水利發(fā)電的總電量在增加，但是在可再生能源發(fā)電的比例在下降，這與逐年增加的風(fēng)電、光電有關(guān)。截止2017年年底，我國(guó)水利累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到34100萬(wàn)千瓦，電量達(dá)到10819億千瓦時(shí)，占全部發(fā)電量的16.8%，在可再生能源發(fā)電中居第一。預(yù)計(jì)到2020年，中國(guó)水電總裝機(jī)容量達(dá)到3.8億千瓦時(shí)左右。

1.4 生物質(zhì)能

生物質(zhì)能（biomassenergy），直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)可作為能源利用的生物質(zhì)資源總量每年約4.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，目前已利用量?jī)H為2200萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右，其中市場(chǎng)化程度較高的主要是生物質(zhì)發(fā)電。生物質(zhì)能發(fā)電就是主要利用農(nóng)業(yè)、林業(yè)和工業(yè)廢棄物、甚至城市垃圾為原料，采取直接燃燒或氣化等方式發(fā)電，包括農(nóng)林廢棄物直接燃燒發(fā)電、農(nóng)林廢棄物氣化發(fā)電、垃圾焚燒發(fā)電、垃圾填埋氣發(fā)電、沼氣發(fā)電等。

生物質(zhì)發(fā)電主要集中在發(fā)達(dá)國(guó)家，而我國(guó)在生物質(zhì)能發(fā)電方面起步較歐美晚，經(jīng)過(guò)十幾年的發(fā)展，目前已經(jīng)基本掌握了農(nóng)林生物質(zhì)發(fā)電、城市垃圾發(fā)電等技術(shù)。但是，我國(guó)缺乏生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)研發(fā)能力，設(shè)備制造能力弱，技術(shù)和設(shè)備生產(chǎn)較多依靠進(jìn)口，技術(shù)水平和生產(chǎn)能力與國(guó)外先進(jìn)水平差距較大。截至2017年底，全國(guó)生物質(zhì)發(fā)電新增裝機(jī)274萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)達(dá)到1488萬(wàn)千瓦，同比增長(zhǎng)22.6%。全年生物質(zhì)發(fā)電量794億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)22.7%，繼續(xù)保持穩(wěn)步增長(zhǎng)勢(shì)頭，全年生物質(zhì)發(fā)電量占全國(guó)年總發(fā)電量的1.23%。

1.5 地?zé)?/p>

地?zé)岚l(fā)電就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后再將機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過(guò)程或稱(chēng)為地?zé)岚l(fā)電。2017年底全球地?zé)嵫b機(jī)達(dá)到14，060兆瓦，而我國(guó)地?zé)岚l(fā)電先對(duì)落后，2016年底運(yùn)行的地?zé)犭娬居?處，共27.78兆瓦。我國(guó)尚有大量的高低溫地?zé)?，尤其是西部地?zé)嶝酱_(kāi)發(fā)。

2 我國(guó)可再生能源發(fā)電發(fā)展趨勢(shì)

從目前發(fā)展來(lái)看，我國(guó)可再生能源發(fā)電站總發(fā)電量的24.6%，其中水電發(fā)電量最高，占可再生能源發(fā)電的63.7%，占全國(guó)總發(fā)電量的16.8%。其次是風(fēng)電、光電、生物質(zhì)發(fā)電和地?zé)岚l(fā)電。在這些可再生能源發(fā)電中，技術(shù)比較成熟的是水電、光電和風(fēng)電，但電力需求下降和電網(wǎng)消納這些電力的能力下降，近年來(lái)這些電力的裝機(jī)量増速都相對(duì)減慢。生物質(zhì)發(fā)電和地?zé)岚l(fā)電都由于我國(guó)研發(fā)投入晚，技術(shù)不成熟，目前的開(kāi)發(fā)量相對(duì)比較少。隨著技術(shù)進(jìn)步和國(guó)家政策的傾向，這兩方面的發(fā)電將會(huì)逐步加大。

總體來(lái)看，我國(guó)開(kāi)發(fā)利用的可再生能源只占到了一小部分，開(kāi)發(fā)潛力巨大。我國(guó)是一個(gè) “富煤、少油、貧氣”的國(guó)家，以及近年來(lái)我國(guó)開(kāi)始逐步重視氫能的發(fā)展，可再生能源電力消納問(wèn)題將得到改善，可再生能源發(fā)電規(guī)模將會(huì)繼續(xù)增長(zhǎng)。

3 結(jié)語(yǔ)

總之，我國(guó)可再生能源發(fā)電發(fā)展?jié)摿薮?、前景廣闊，是我國(guó)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略。但是技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方面還存在諸多障礙，任重而道遠(yuǎn)，需要政府的積極扶持，需要產(chǎn)業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等社會(huì)各界持之以恒的努力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王慶一. 可再生能源現(xiàn)狀、前景與政策[J]. 中國(guó)電力， 2002， 1： 68-73.

[2] 謝治國(guó)， 胡化凱， 張逢. 建國(guó)以來(lái)我國(guó)可再生能源政策的發(fā)展[J]. 中國(guó)軟科學(xué)， 2005， 9： 50-57.

作者簡(jiǎn)介：

張志蕓（1985—），女，博士，從事可再生能源與氫能產(chǎn)業(yè)研究。

張國(guó)強(qiáng)（1980—），男，通信作者，博士士研究生，從事氫能產(chǎn)業(yè)研究。

基金項(xiàng)目：國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（項(xiàng)目名稱(chēng)，2018YFB0105403）。