承担可再生能源消纳责任的主体完成消纳量的主要方式是什么?
根据《国家发展改革委 国家能源局关于建立健全可再生能源电力消纳保障机制的通知》(发改能源〔2019〕807号),在各地测算的基础上,我们统筹提出了各省级行政区域2020年可再生能源电力消纳责任权重,现印发你们,请认真组织落实。
一、各省级能源主管部门会同经济运行管理部门要切实承担牵头责任,按照消纳责任权重认真组织制定实施方案,积极推动本行政区域内可再生能源电力建设,推动承担消纳责任的市场主体积极落实消纳责任,完成可再生能源电力消纳任务。各地要在2021年2月底前向国家发展改革委、国家能源局报送2020年可再生能源电力消纳责任权重完成情况。
二、国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、内蒙古电力(集团)有限责任公司要切实承担组织责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重组织调度运行部门和交易机构等,认真做好可再生能源电力并网消纳、跨省跨区域输送和各类市场交易。国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司所属省级电网企业和内蒙古电力(集团)有限责任公司要在2021年1月底前向省级能源主管部门、经济运行管理部门和能源派出监管机构报送2020年本经营区及各承担消纳责任的市场主体可再生能源电力消纳量完成情况。
三、国家能源局各派出机构要切实承担监管责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重积极协调落实可再生能源电力并网消纳和跨省跨区交易,对监管区域内各承担消纳责任市场主体的消纳量完成情况、可再生能源电力交易情况等开展监管。各派出机构要在2020年12月底前,向国家能源局报送监管报告。
国家发展改革委、国家能源局有关部门将加强跟踪监测,计划2020年9月组织开展全国可再生能源电力消纳责任权重执行情况评估,并根据评估情况督促各省级能源主管部门、各电网企业、各派出机构进一步落实2020年可再生能源电力消纳责任,研究提出2021年可再生能源电力消纳责任权重初步安排。
可以。
Renewable Energy Certificates:可再生能源证书,是在市场上可以进行交易的可再生能源电力证明,也被称作绿色证书、绿色标签、可交易再生证书。由专门的认证机构给可再生能源产生的每1兆瓦电力(绿色电力)颁发一个专有的号码证明其有效性,也即是1兆瓦电力就是1个REC,电力商获得REC之后就可以在市场上进行交易,在2006年,REC价格从5美元到90美元不等,均价约20美元。
在美国、澳大利亚[Renewable Energy (Electricity) Act 2000:2000年可再生能源(电力)法案],可再生能源电力交易以REC为载体;在欧洲,则以ROC(可再生能源义务证书)和其他形式为载体。
国家能源局官网3月23日发布《可再生能源电力配额及考核办法(征求意见稿)》。该办法共六章二十五条。可再生能源电力配额是指根据国家可再生能源发展目标和能源发展规划,对各省级行政区域全社会用电量规定最低的可再生能源电力消费比重指标。
该办法提出,各省级人民政府制定保障完成本行政区域内可再生能源电力配额指标的政策和措施。在国民经济和社会发展规划和能源发展规划中将可再生能源电力占比作为约束性指标,在电力市场改革方案中鼓励和支持保障可再生能源电力优先消纳利用,按照可再生能源优先发展和充分消纳的原则开展电力建设和运行管理。
跨省跨区输送通道送受端地区通过政府间送受电协议或市场化交易促进可再生能源跨省跨区消纳,省级人民政府签订的送受电协议应明确其中可再生能源最低送受电量,并纳入本省电力电量平衡。电力交易机构负责监测并提供跨省跨区送电可再生能源电量信息,存在争议时由国家能源主管部门派出机构裁决认定。
1月12日,国际环保组织绿色和平发布报告称,互联网企业具有极强的低碳转型潜力,应在节能减排方面发挥作用,力争在2030年实现100%采用可再生能源目标。同时,可再生能源发电成本下降,低碳转型也将成为企业控制电力成本的重要手段。
云计算中心资料图。新华社 图
中国互联网 科技 产业具有极强低碳转型潜力
1月12日,国际环保组织绿色和平发布了《迈向碳中和:中国互联网 科技 行业实现100%可再生能源路线图》研究报告,认为随着中国2060年前实现碳中和目标的提出, 科技 行业转向100%可再生能源已成为必然趋势。
碳中和是指企业、团体或个人测算在一定时间内直接或间接产生的温室气体排放总量,通过植树造林、节能减排等形式,抵消自身产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。我国已明确提出争取二氧化碳排放于2030年前达到峰值,2060年前实现碳中和的目标。
报告指,在中国2030年前碳达峰的大背景下,预计“十四五”期间,碳达峰压力及目标将分解到具体产业。中国互联网 科技 行业规模仍在高速扩张、碳排放持续增长,如果不采用可再生能源,仅依靠提升节能技术将难以实现碳中和目标。
报告解释,互联网 科技 企业碳排放主要来自电力使用,其中数据中心、云计算中心等大型互联网基础设施的电力使用为主要能耗来源。企业100%使用可再生能源,意味着其用电均来自风能、太阳能、水能等对环境无害或危害极小的能源。
据南都此前报道,复旦大学经济学院教授、复旦大学能源经济与战略研究中心主任吴力波则提出,数据中心等大型互联网基础设施的能耗很高,2018年我国数据中心的用电总量已经超过了整个上海市全 社会 的用电总量,达1500亿千瓦左右,占中国全 社会 用电量的2.35%。吴力波测算,如果按照现在的趋势发展,到2030年数据中心能耗最高可以达到1.4万亿千瓦,占全 社会 能耗的20%。
报告称,全球约41家率先设立长期100%可再生能源目标的 科技 企业,其中约20%已经实现了100%可再生能源目标,另外的约50%企业将实现100%可再生能源目标设置在2030年前,44%企业在2019年达到了60%或以上的可再生能源利用。
而目前在中国,仅有秦淮数据集团一家互联网 科技 企业设立了在2030年实现100%可再生能源目标。绿色和平项目主任叶睿琪表示:“数据中心、云计算领域的脱碳发展是中国实现碳中和的重要一环。中国互联网 科技 产业具有极强的低碳转型潜力,应该成为实现中国碳达峰、碳中和目标的排头兵。”
参考国际情况及中国在2060 年前实现碳中和的雄心,报告建议,互联网 科技 企业应结合自身业务发展的需求,将目标定为在2030年前达到100%使用可再生能源,最晚不应晚于2050年。
绿色电力成为企业减排、控制成本重要手段
要实现100%使用可再生能源目标,企业应当如何做?报告介绍,随着中国可再生能源市场的发展,企业采购可再生能源的方式越来越多样化。市场化绿电交易、“绿色电力证书”认购、分布式和集中式可再生能源电站投资等已成为主要方式。
市场化绿电交易指不依靠政策强制要求,用户自愿从供应商处购买可再生能源转化成的电能,即绿色电力。例如,2019 年,某互联网企业位于河北张家口的数据中心通过采购当地的风电与太阳能发电,实现数据中心40%由可再生能源供电。
2017年,国家发展改革委、财政部、国家能源局三部委发布了《关于试行可再生能源绿色电力证书核发及自愿认购交易制度的通知》,绿色电力证书市场在中国正式启动。每张绿色电力证书(简称“绿证”)相当于1000度电。企业购买了证书后可视为采购了相应的绿色电力,资金将用于支持发电方相应的度电补贴。
此外,企业还可以在屋顶或园区内建设分布式可再生能源发电项目,如分布式光伏和分散式风电,直接获取和使用绿色电力。例如,2020年,某企业位于上海的数据中心在墙体外立面增设太阳能电板,每年可减少消纳传统火电9万千瓦时,相当于减少二氧化碳排放 63.3 吨。报告显示,投资建设分布式项目的收益率为8%,投资大型风电、光伏等集中式项目的收益率为9%-12%。
前款所称生物质发电包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。第三条 国家电力监管委员会及其派出机构(以下简称电力监管机构)依照本办法对电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目上网电量的情况实施监管。第四条 电力企业应当依照法律、行政法规和规章的有关规定,从事可再生能源电力的建设、生产和交易,并依法接受电力监管机构的监管。
电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目上网电量,可再生能源发电企业应当协助、配合。第二章 监管职责第五条 电力监管机构对电网企业建设可再生能源发电项目接入工程的情况实施监管。
省级以上电网企业应当制订可再生能源发电配套电网设施建设规划,经省级人民政府和国务院有关部门批准后,报电力监管机构备案。
电网企业应当按照规划建设或者改造可再生能源发电配套电网设施,按期完成可再生能源发电项目接入工程的建设、调试、验收和投入使用,保证可再生能源并网发电机组电力送出的必要网络条件。第六条 电力监管机构对可再生能源发电机组与电网并网的情况实施监管。
可再生能源发电机组并网应当符合国家规定的可再生能源电力并网技术标准,并通过电力监管机构组织的并网安全性评价。
电网企业应当与可再生能源发电企业签订购售电合同和并网调度协议。国家电力监管委员会根据可再生能源发电的特点,制定并发布可再生能源发电的购售电合同和并网调度协议的示范文本。第七条 电力监管机构对电网企业为可再生能源发电及时提供上网服务的情况实施监管。第八条 电力监管机构对电力调度机构优先调度可再生能源发电的情况实施监管。
电力调度机构应当按照国家有关规定和保证可再生能源发电全额上网的要求,编制发电调度计划并组织实施。电力调度机构进行日计划方式安排和实时调度,除因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形外,不得限制可再生能源发电出力。本办法所称危及电网安全稳定的情形,由电力监管机构组织认定。
电力调度机构应当根据国家有关规定,制定符合可再生能源发电机组特性、保证可再生能源发电全额上网的具体操作规则,报电力监管机构备案。跨省跨区电力调度的具体操作规则,应当充分发挥跨流域调节和水火补偿错峰效益,跨省跨区实现可再生能源发电全额上网。第九条 电力监管机构对可再生能源并网发电安全运行的情况实施监管。
电网企业应当加强输电设备和技术支持系统的维护,加强电力可靠性管理,保障设备安全,避免或者减少因设备原因导致可再生能源发电不能全额上网。
电网企业和可再生能源发电企业设备维护和保障设备安全的责任分界点,按照国家有关规定执行;国家有关规定未明确的,由双方协商确定。第十条 电力监管机构对电网企业全额收购可再生能源发电上网电量的情况实施监管。
电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量。因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形,可再生能源发电未能全额上网的,电网企业应当及时将未能全额上网的持续时间、估计电量、具体原因等书面通知可再生能源发电企业。电网企业应当将可再生能源发电未能全额上网的情况、原因、改进措施等报电力监管机构,电力监管机构应当监督电网企业落实改进措施。第十一条 电力监管机构对可再生能源发电电费结算的情况实施监管。
电网企业应当严格按照国家核定的可再生能源发电上网电价、补贴标准和购售电合同,及时、足额结算电费和补贴。可再生能源发电机组上网电价、电费结算按照国家有关规定执行。第十二条 电力监管机构对电力企业记载和保存可再生能源发电有关资料的情况实施监管。
电力企业应当真实、完整地记载和保存可再生能源发电的有关资料。第三章 监管措施
可再生能源产业发展态势良好 光伏发电未来成长空间很大
可再生能源时代正在加速到来
可再生能源正在以前所未有的速度达到高度的经济性,其成本已经低于传统电力,可再生能源时代正在加速到来。目前在墨西哥、沙特,已经出现了度电成本3美分、2美分的风电,我国内蒙古的风电已经可以实现2美分的度电成本。以风能、太阳能为代表的可再生能源正在以前所未有的速度达到高度的经济性。
依靠可再生能源可以实现我国东部发达地区的电力自给,改变目前以外来电为主、外来电以煤电为主的局面。经他计算,如果将中东部地区现有房屋占地面积的1/4用于安装光伏电站,就可满足2050年全国总用电量的1/4。
可再生能源投资在全球发电投资中的份额保持在65%以上
自2014年全球新能源投资超过传统能源之后,可再生能源与化石能源投资此消彼长的结构性变化趋势一直在加速。据前瞻产业研究院发布的《可再生能源产业市场前瞻与投资战略规划分析报告》统计数据显示,2017年全球电力投资额达7500亿美元,同比下降6%。可再生能源投资在全球发电投资中的份额保持在65%以上。其中,太阳能光伏和海上风电投资上升至创纪录水平,陆上风电和水电投资下降,分别下降15%和30%。从政府招标计划来看,竞标太阳能光伏项目的平均规模在截至2017年的五年间增长了3.5倍,而海上风电规模增加了一半。2017年,中国在可再生能源方面的投资总额达到1260亿美元,创历史新高,占全球绿色能源投资的45%。
我国可再生能源今年来仍然保持快速增长态势。2018年1~6月,我国新增风电并网容量794万千瓦,累计风电并网容量达到1.716亿千瓦风电发电量1,917亿千瓦时,同比增长28.7%我国光伏发电新增装机2,430.6万千瓦,分布式光伏1,224.4万千瓦,同比增长72%光伏发电量823.9亿千瓦时,同比增长59%。
太阳能、风能是可再生能源的主体,尤其是光伏发电未来成长空间很大。政府强力的新能源扶持补贴政策,推动了我国光伏、风电产业快速发展,目前风电累计装机量和太阳能累计装机量均位居世界首位,已成为全球最大可再生能源生产国。
绿色能源补贴政策强力推动发展
我国可再生能源产业2012年以来的快速发展,主要是由政府发展绿色能源补贴政策强力推动,而其自身能否持续发展,最终要取决于可再生能源的成本竞争力。经过这些年来的技术进步,光伏、风电的成本都降低了70%以上,目前初步具备了在成本上与煤电竞争的能力。在南欧、印度等日照资源优异地区,光伏发电已具备较好的经济性。
政策发布加速光伏行业补贴退坡,实现2020年光伏发电“平价上网”的目标
2018年5月31日,国家发展改革委、财政部和国家能源局联合出台《关于2018年光伏发电有关事项的通知》,提出新投运的光伏电站标杆上网电价每千瓦时统一降低0.05元,暂不安排2018年普通光伏电站建设规模,有补贴的分布式光伏指标从过去的没有限制,收紧为全年仅有10GW指标。这被称为“史上最严厉光伏政策”,其主要目的是加速光伏行业的补贴退坡,结束企业靠补贴生存的日子,通过优胜劣汰,实现2020年光伏发电“平价上网”的目标。
国家能源局正在组织制定《光伏发电平价上网示范项目建设工作方案(草案)》,推进光伏发电平价上网示范项目,各地政府也在积极组织实施无补贴光伏发电项目。可以预期,这些措施将会促进我国光伏产业制造成本的降低、高性价比产品的推广、非技术成本的控制,推动我国光伏早日迈入“平价上网”时代。有业内人士预测,最快2019年下半年我国光伏发电将会实现大面积“平价上网”。
1.1 化石能源带来的问题
(1)能源短缺
由于常规能源的有限性和分布的不均匀性,造成了世界上大部分国家能源供应不足,不能满 足其经济发展的需要。从长远来看,全球已探明的石油储量只能用到2020年,天然气也只能 延续到2040年左右,即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年〔1〕。因此,如不尽早设法解决化石能源的替代能源,人类迟早将面临化石燃料枯竭的危机局面。
(2)环境污染
当前,由于燃烧煤、石油等化石燃料,每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空,使大气环境遭到严重污染,直接影响居民的身体健康和生活质量;局部地区形成酸雨,严重污染水土。 这些问题最终将迫使人们改变能源结构,依靠利用太阳能等可再生洁净能源来解决。
(3)温室效应
化石能源的利用不仅造成环境污染,同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应,引起全 球气候变化。这一问题已提到全球的议事日程,其影响甚至已超过了对环境的污染,有关国 际组织已召开多次会议,限制各国CO2等温室气体的排放量。
1.2 阳能资源及其开发利用特点
(1)储量的“无限性”
太阳能是取之不尽的可再生能源,可利用量巨大。太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×1023kW,其中到达地球的能量高达8×1013kW,相当于6×109t标准煤。按此计算,一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×1013千亿t,是目前世界主要能源探明储量的一万倍〔2〕。太阳的寿命至少尚有40亿年,相对于人类历史来说,太阳可源源不断供给地球的时间可以说是无限的。相对于常规能源的有限性,太阳能具有储量的“无限性”,取之不尽,用之不竭。这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途径。�
(2)存在的普遍性
虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀,但相对于其他能源来说,太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性,可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。�
(3)利用的清洁性
太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样,其开发利用时几乎不产生任何污染,加之其储量的无限性,是人类理想的替代能源。
(4)利用的经济性
可以从两个方面看太阳能利用的经济性。一是太阳能取之不尽,用之不竭,而且在接收太阳能时不征收任何“税”,可以随地取用;二是在目前的技术发展水平下,有些太阳能利用已具经济性,如太阳能热水器一次投入较高,但其使用过程不耗能,而电热水器和燃气热水器在使用时仍需耗费,有关研究结果表明〔3〕,太阳能热水器已具很强的竞争力。随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破,太阳能利用的经济性将会更明显。
1.3 21世纪后期太阳能将占主导地位
世界各国,尤其发达国家对21世纪的能源问题都特别关注。由于化石能源储量的有限性和利用的污染性,各国专家都看好太阳能等可再生能源,尽管目前太阳能的利用仅在世界能源消 费中占很小的一部分。如果说20世纪是石油世纪的话,那么21世纪则是可再生能源的世纪, 太阳能的世纪。据权威专家估计〔4〕,如果实施强化可再生能源的发展战略,到下世纪中叶,可再生能源可占世界电力市场的3/5,燃料市场的2/5。在世界能源结构转换中, 太阳能处于突出位置。美国的马奇蒂博士对世界一次能源替代趋势的研究结果(如图1所示) 表明,太阳能将在21世纪初进入一个快速发展阶段,并在2050年左右达到30%的比例,次于核能居第二位,21世纪末太阳能将取代核能居第一位〔5〕。壳牌石油公司经过长期 研究得出结论,下一世纪的主要能源是太阳能;日本经济企划厅和三洋公司合作研究后则更 乐观地估计,到2030年,世界电力生产的一半将依靠太阳能〔2〕。正如世界观察研 究所的一期报告所指出:正在兴起的“太阳经济”将成为未来全球能源的主流。其最新一期 报告则指出,1997年全球太阳电池的销售量增长了40%,已成为全球发展最快的能源①①。
2太阳能开发利用技术及其产业化的现状与发展趋势�
人类利用太阳能已有几千年的历史,但发展一直很缓慢,现代意义上的开发利用只是近半个 世纪的事情。1954年美国贝尔实验室研制出世界上第一块太阳电池,从此揭开了太阳能开发 利用的新篇章。之后,太阳能开发利用技术发展很快,特别是70年代爆发的世界性的石油危 机有力地促进了太阳能开发利用。经过近半个世纪的努力,太阳能光热利用技术及其产业异 军突起,成为能源工业的一支生力军。迄今为止,太阳能的应用领域非常广泛,但最终可归 结为太阳能热利用和光利用两个方面。太阳能利用的具体形式和用途如图2所示〔2〕。�
图2太阳能利用系统
2.1太阳能热利用及其产业发展�
根据可持续发展战略,太阳能热利用在替代高含碳燃料的能源生产和终端利用中大有用武之 地。从图2可以看出,太阳能热利用具有广阔的应用领域,可归纳为太阳能热发电(能源产出 )和建筑用能(终端直接用能),包括采暖、空调和热水。当前太阳能热利用最活跃、并已形 成产业的当属太阳能热水器和太阳能热发电。�
2.1.1 太阳能热水器�
在世界范围内,太阳能热水器技术已很成熟,并已形成行业,正在以优良的性能不断地冲击 电热水器市场和燃气热水器市场。国外的太阳能热水器发展很早,但80年代的石油降价,加 之取消对新能源减免税优惠的政策导向,使工业发达国家太阳能热水器总销售量徘徊在几十万平方米。据报道,1992年国外太阳能热水器总量为45万m2,其中日本为20万m2,美国 为12万m2,欧洲为8万m2,其他国家为5万m2。世界环境发展大会之后,许多国家又开 始重视太阳能热水器在节约常规能源和减少排放CO2方面的潜力,仅据美国加州首府萨克 门托市的计划,到2000年太阳能热水器将取代该州47000套家用电热水器;到2000年日本太 阳能热水器的拥有量将翻一番;以色列更是明文规定,所有新建房屋必须配备太阳能热水器 。目前,我国是世界上太阳能热水器生产量和销售量最大的国家。1992年销售量为50万m2 ,为世界其他各国销售量之和;1995年销售量翻番,达100万m2。据初步统计,1997年我 国太阳能热水器销售量300万m2,目前,我国从事太阳能热水器研制、生产、销售和安装 的企业达到1000余家,年产值20亿元,从业人数1.5万人能源工程,1999 ,(1):59。但从房屋的热水器安装率来说,以色列已达80%,日本为11%,台 湾达2.7%.〔6〕.,我国在千分之几左右,其太阳能热水器的推广应用潜力仍很大。国 际上,太阳能热水器产品经历了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展,目前其产品的发 展方向仍注重提高集热器的效率,如将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热间的隔层, 以减少热量损失;聚脂薄膜的透明蜂窝已在德国和以色列批量生产。.
随着世界范围内的环境意识和节能意识的普遍提高,太阳能热水器必将逐步替代电热水器和 燃气热水器。虽然太阳能热水器目前仍存在市场价格高、受季节和天气影响的不利因素,但 太阳能热水器具有不耗能、安全性、无污染性等优势,而且随着技术的发展其经济性也逐渐 显露出来。表1为三种热水器的经济指标比较结果.〔3〕.,从中可以看出,太阳能热水 器在经济上已具有较强的竞争力。��
表1三种热水器经济指标对比
项目品种寿命(年)
使用天数 (天)
购置费用�(元)
运行费用�(元)
总投资�(元)
备 注
太阳能热水器
10~15
300*2300
250
2550
均以日
产水量电热水器
5~8
300
1000
4500
550080kg
水温40燃气热水器
6
300
5003
700420
0~60℃计算
*有关专家认为该数字应为250天左右。��
2.1.2 太阳能热发电技术�
80年代太阳能热利用技术的最大突破是实现了太阳能热发电的商业化。Luz国际公司在美国 南加州自1984年至1991年共建造了9个柱形抛物槽镜分散聚光系统的太阳能热发电站,总功 率为354MW,约占当地电网容量的2%〔7〕。9座电站中最大的容量为80MW,约有900条 聚光槽组成。由于美国政府和州政府先后在1991年取消对太阳能电站的投资减免税优惠政策 ,迫使第10号电站停建,公司宣告破产。另一颇具实力的Solel公司也在致力于太阳能热发 电,它于1992年接收了破产的Luz公司的技术,将开发市场瞄向澳大利亚、以色列和北美洲 。Solel公司自称具有建造300MW大型太阳能热发电站的能力。该公司已开始在澳大利亚建造 一座70MW的槽型太阳能热发电装置,并计划在以色列建一座200MW的电站,同时正在洽谈在 北美洲和另两洲建三座电站,每座200~300MW。Solel公司在澳大利亚的另一目标是2000年 的悉尼奥运会,它和米尔斯公司将合建一个太阳能热发电的联合体,为奥运村旅馆和运动会 主会场提供10MW的电力〔7〕。希腊政府1997年开始实施一项500MW的太阳能热发电 项目,计划于2003年完工,届时将是世界上最大的太阳能电站。此外,它的阿莫科石油公司 将在印度沙漠地区建造一座更大的太阳能热电站沙特阿拉伯《中东报》,1997年12 月1日报道。�
目前,太阳能热发电在技术上和经济上可行的三种形式是:①30~80MW线聚焦抛物面槽式太 阳热发电技术(简称抛物面槽式);②30~200MW点聚焦中央接收式太阳热发电技术(简称塔式 );③7.5~25kW的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术(简称抛物面盘式)。在上述三种技 术中,抛物面槽式领先一步,美国加州的9座太阳热发电站可以代表槽式热发电技术的发展 现状。塔式太阳热发电技术也是集中供电的一种适用技术,目前只有美国巴斯托建的一座叫 “SolarⅡ”的电站,功率为43MW,该电站成功运行两年后,两家美国电力公司计划建两座1 00MW的电站〔8〕。为了提高塔式电站的效率,有人提出了一种新想法〔8〕, 把带有太阳能塔的定日镜阵列附加到先进联合循环电站上作为燃料节省装置,采用甲烷重整 工艺,以太阳能提高天然气等级。抛物面盘式太阳热发电技术很适合于分散式发电,可以在 偏远地区用作独立系统。作为太阳能供电的一种方式,太阳热发电技术在经济上是可行的, 而且有较大的市场潜力。在美国加州的太阳热发电站建造过程中,由于技术进步及容量的增 大,电站的装机造价和发电成本显著下降,1984年Ⅰ号电站(14MW)造价为5979美元/kW,发 电成本26.5美分/kWh;到1990年的Ⅷ号电站(80MW),造价降至3011美元/kW,发电成本降到 8.9美分/kWh.〔9〕.。因此,抛物面槽式在太阳能丰富的地区,经济上已能与燃油的 火力电站竞争。我国西南电力设计院曾对西藏地区以引进Luz公司太阳能热电站进行估算, 如果考虑设备的折旧和还贷,太阳能热电站和火力发电站的发电成本均为1.1元/kWh,如果 不考虑设备折旧,仅计入运行和维护费用,则太阳能电站的发电成本为0.1元/kWh,而火力 发电站的成本为0.8元/kWh.〔9〕.。有人估算过13种太阳热电站在不同日照射条件下 的发电成本.〔8〕.,结果表明,随着年产电量的增加,主要是随着机组容量的增大、 日射强度的增高、部件和系统的进一步改进,发电成本显著下降。进而对地中海国家的太阳 能热发电应用进行过可行性研究,认为太阳能的热利用在这一地区具有特殊重 要性,具有巨大的市场潜力。一方面,地中海国家技术水平高、资金雄厚,且有很好的太阳 热发电示范和早期商业化基础;另一方面,未来几十年里,地中海国家能源需求量大,每年 要新增5~6GW,加之该地区太阳能资源丰富,年辐射强度大于1700kWh/m\+2的面积达到700 万km\+2,太阳热可发电容量达1200GW,是目前全球电力需求的4倍。所有这一切形成了地中 海地区广阔的太阳能热发电市场。� 2�2太阳能光电技术及其产业�
2.2.1太阳能光电已成为全球发展最快的能源�
50年代第一块实用的硅太阳电池的问世,揭开了光电技术的序幕,也揭开了人类利用太阳能 的新篇章。自60年代太阳电池进入空间、70年代进入地面应用以来,太阳能光电技术发展迅 猛。世界观察研究所在其最近一期研究报告中指出,利用太阳能获取电力已成为全球发展最 快的能量补给方式。报告说,1990年以来,全球太阳能光伏发电装置的市场销售量以年平均 16%的幅度递增,目前总发电能力已达800MW,相当于20万个美国家庭的年耗电量太阳能,1998,(4):22。�
2.2.2提高转换效率、降低成本是光电技术发展的关键�
当前影响光电池大规模应用的主要障碍是它的制造成本太高。在众多发电技术中,太阳能光 电仍是花费最高的一种形式,因此,发展阳光发电技术的主要目标是通过改进现有的制造工 艺,设计新的电池结构,开发新颖电池材料等方式降低制造成本,提高光电转换效率。近年 来,光伏工业呈现稳定发展的趋势,发展的特点是:产量增加,转换效率提高,成本降低, 应用领域不断扩大。目前,世界太阳电池年产量已超过150MW,是1944年产量的两倍还多, 如表2所示。单晶硅太阳电池的平均效率为15%,澳大利亚新南威尔士大学的实验室效率已 达24.4%;多晶硅太阳电池效率也达14%,实验室最大效率为19.8%;非晶硅太阳电池的稳 定效率,单结6~9%,实验室最高效率为12%,多结电池为8~10%,实验室最高效率为11.83 %.〔10〕.。表3��〔11〕�为有关研究人员所做的太阳能电池组件的效率预测。由于 生产规模的扩大,生产工艺的改进,晶体硅太阳电池组件的制造成本已降至3~3�5美元/W �p,售价也相应降到4~5美元/W�p;非晶硅太阳能电池单结售价3~4美元,多结售价为4~5 美元/W�p��〔10〕�。与十年前相比,太阳光电池价格普遍降低了20%。最近,瑞士联邦 工学院M·格雷策尔研制出一种二氧化钛太阳能电池,其光电转换率高达33%,并成功地采用 了一种无定形有机材料代替电解液,从而使它的成本比一块差不多大的玻璃贵不了多少,使 用起来也更加简便��〔12〕�。可以预料,随着技术的进步和市场的拓展,光电池成本及 售价将会大幅下降。表4��〔13〕�为地面用光伏组件成本/价格的预测结果,表5为美国 国家可再生能源实验室对太阳电池成本与市场的关系所做的估计��〔14〕�。对比表4, 表5,可以看出,2010年以后,由于太阳能电池成本的下降,可望使光伏技术进入大规模发 展时期。��
表2世界光电组件的产量及年增长率
年份1989199019911992199319941995199619971998
年产量(MW)42.047.054.058.261.070.781.090.612 2150年增长率(%)12%15%8%5%16%15%12%35%23%�
表4地面用太阳能电池组件成本/价格预测(美元)
电池种类1990199520002010
单晶硅3.25/5.402.40/4.001.50/2.501.20/2.00
多晶硅3.00/5.002.25/3.751.50/2.501.20/2.00
聚光电池3.00/5.002.00/3.301.20/2.001.00/1.67
非晶硅3.00/5.002.00/3.331.20/2.000.75/1.25
薄膜硅2.00/3.331.20/2.000.75/1.25
CIS2.00/3.331.20/2.000.75/1.25
CdTe1.50/2.501.20/2.000.75/1.25�
表5太阳能电池成本与市场的关系
太阳能电池成本�(美元/峰瓦)可进入的市场
>6少量应用2~5通信、边远地区
1~2城市屋顶系统<1大规模发电
表3商品化光伏直流组件效率预测(%)
电池技术199019952000 2010
单晶硅12151822
浇铸多晶硅11141620
带状硅12141721
聚光器(光电池)17202530
非晶硅(包括叠层电池)5~67~91014
CuInSe\-2-8~101214
CdTe-8~101214
低成本基片硅薄膜-8~101215
球粒电池-101214\= 2�2�3光伏新技术发展日新月异�
近年来,围绕光电池材料、转换效率和稳定性等问题,光伏技术发展迅速,日新月异。晶体 硅太阳能电池的研究重点是高效率单晶硅电池和低成本多晶硅电池。限制单晶硅太阳电池转 换效率的主要技术障碍有:①电池表面栅线遮光影响;②表面光反射损失;③光传导损失; ④内部复合损失;⑤表面复合损失。针对这些问题,近年来开发了许多新技术,主要有:① 单双层减反射膜;②激光刻槽埋藏栅线技术;③绒面技术;④背点接触电极克服表面栅线遮 光问题;⑤高效背反射器技术;⑥光吸收技术。随着这些新技术的应用,发明了不少新的电 池种类,极大地提高了太阳能电池的转换效率,如澳大利亚新南威尔士大学的格林教授采用 激光刻槽埋藏栅线等新技术将高纯化晶体硅太阳能电池的转换效率提高到24.4%,他在1994 年5月表示能用纯度低100倍的硅制成高效光电池,约在10年后采用该类电池的太阳能发电成 本可降至5~8美分/kWh.〔15〕.。光伏技术发展的另一特点是薄膜太阳能电池研究取得 重大进展和各种新型太阳能电池的不断涌现。晶体硅太阳能电池转换效率虽高,但其成本难 以大幅度下降,而薄膜太阳能电池在降低制造成本上有着非常广阔的诱人前景。早在几年 前,澳大利亚科学家利用多层薄膜结构的低质硅材料已使太阳能电池成本骤降80%,为此, 澳大利亚政府投资6400万美元支持这项研究,并希望10年内使该项技术商业化.〔16〕.。�
高效新型太阳能电池技术的发展是降低光电池成本的另一条切实可行的途径,近年来,一些 新型高效电池不断问世。专家推断,只要有一二种取得突破,就会使光电池局面得到极大的 改观。�
(1)硒化铜铟(CuInSe\-2,CIS)薄膜太阳能电池..〔17〕.:1974年CIS电池在美国问世,1 993年美国国家可再生能源实验室使它的本征转换效率达16.7%,由于CIS太阳能电池具有成 本低(膜厚只有单晶硅的1/100)、可通过增大禁带宽度提高转换效率(理论值为单晶30%,多 晶24%)、没有光致衰降、抗放射性能好等优点,各国都在争相研究开发,并积极探索大面积 应用的批量生产技术。�
(2)硅-硅串联结构太阳能电池〔18〕:通过非晶硅与窄禁带材料的层叠,是有效利用 长波太阳光,提高非晶硅太阳能电池转换效率的良好途径。研究表明,把1.3ev和1.7ev光 学禁带度组合起来的薄膜非晶硅与多晶硅串联电池转换效率最高。它具有成本低、耗能少、 工序少、价廉高效等优点。�
(3)用化学束外延(CBE)技术生产的多结Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池〔19〕:Ⅲ-Ⅴ族化 合物(如GaAs,InP)具有较高的光电转换效率,这些材料的多层匹配可将太阳能电池转换效率 提高到35%以上。而这种多层结构很容易用CBE法制作,并能以低于1美元/W�p的成本获得超 高效率。�
(4)大面积光伏纳米电池〔20〕:1991年瑞士M.Grtzel博士领导的研究小组 ,用纳米TiO\-2粉水溶液作涂料,和含有过渡族金属有机物的多种染料及玻璃等材料制作出 微晶颜料敏感太阳能电池,简称纳米电池。计算表明,可制造出转换效率至少为12%的低成 本电池。这种电池为大面积应用于建筑物外表面提供了广阔的前景。�
2.2.4各国的光伏计划雄心勃勃�
随着太阳能光电技术的日趋成熟和商业化发展,太阳能光电技术的推广应用有了长足的进展 。目前,已建成多座兆瓦级光伏电站,最大的是位于美国加州的光伏电站,容量为6.5MW. p,现正在希腊克里特岛建造的一座阳光电站,容量为50MW.p,估计2003年可建成供电,总 投资1775万美元新能源,1997,19(2):23。而在美国准备建造的另一座电 站规模将达到100MW.p,已与太阳能热发电站容量相匹敌。除此之外,一些国家推出的屋顶 计划将更引人注目,显示了阳光发电的广阔应用前景和强大的生命力。1990年,德国政府率 先推出的“千顶计划”,至1997年已完成近万套屋顶光伏系统,每套容量1~5kW.p,累计 安装量已达33MW.p,远远地超出了当初制定的计划规模。日本政府从1994年开始实施“朝 日七年计划”,计划到2000年安装16.2万套屋顶系统,总容量达185MW.p,1997年又再次 宣布实施“七万屋顶计划”,每套容量扩大到4kW.p,总容量为280MW.p。印度于1997年12 月宣布在2002年前推广150万套太阳能屋顶系统。意大利1998年开始实施“全国太阳能屋顶 计划”,总投入5500亿里拉,总容量达50MW.p。而最雄心勃勃的屋顶计划当属1997年6月美 国总统克林顿宣布实施的美国“百万屋顶计划”,计划从1997年开始至2010年,将在百万个 屋顶上,安装总容量达到3025MW.p的光伏系统,并使发电成本降到6美分/kWh。上述各国屋 顶计划的实施,将有力地促进太阳能光电的应用普及,使太阳能光电进入千家万户。�
与此相呼应,当前世界上实力雄厚的10家光伏公司,虽然目前的生产能力都不大,但都有雄 心勃勃的扩展计划。各公司年产目标为:Kyocera公司和夏普公司60MW,BP太阳能公司50MW ,西门子公司和Solarex公司30MW,壳牌/Pilington公司和ASE公司25MW,Photo wott公司, AP公司和三洋/Solec公司15MW。据美国Spire公司预测,2003年世界光电池的生产能力将达 到350MW,而2010年的光电池组件交易量将达到700~4000MW/年②�。�
光伏技术发展的趋势,近期将以高效晶体硅电池为主,然后逐步过渡到薄膜太阳能电池和各 种新型太阳能光电池的发展。应用上将从屋顶系统突破,逐步过渡到与建筑一体化的大型并 网光伏电站的发展。�
2.3太阳能光电制氢�
70年代科学家发现:在阳光辐照下TiO2之类宽频带间隙半导体,可对水的电解提供所需能 量,并析出O2和H2,从而在太阳能转换领域产生了一门新兴学科--光电化学。随着光 电化学及光伏技术和各种半导体电极试验的发展,使得太阳能制氢成为发展氢能产业的最佳 选择。�
1995年,美国科学家利用光电化学转换中半导体/电介质界面产生的隔栅电压,通过固定两 个光粒子床的方法,来解决水的光催化分离问题取得成功〔22〕。其两个光粒子床概 念的光电化学水分解机制为:�
H2的光反应4H2O+4M°→2H2+4OH-+4M+�
O2的光反应4OH-+M+→O2+2H2O+4M°�
净结果为:2H2O→2H2+O2(其中M为氧化还原介质)�
近来,美国国家可再生能源实验室还推出了一种利用太阳能一次性分解成氢燃料的装置。该 装置的太阳能转换率为12.5%,效率比水的二步电解法提高一倍,制氢成本也只有电解法的 大约1/4〔23〕。日本理工化学研究所以特殊半导体做电极,铂对极,电解质为硝酸 钾,在太阳光照射下制得了氢,光能利用效率为15%左右〔24〕。�
在太阳能制氢产业方面,1990年德国建成一座500kW太阳能制氢示范厂,沙特阿拉伯已建成 发电能力为350kW的太阳能制氢厂〔24〕。印度于1995年推出了一项制氢计划,投资4 800万美元,在每年有300个晴天的塔尔沙漠中建造一座500kW太阳能电站制氢,用光伏-电解 系统制得的氢,以金属氧化物的形式贮存起来,保证运输的安全新能源,17(3),19 95,19。自90年代以来,德、英、日、美等国已投资积极进行氢能汽车的开发。美 国佛罗里达太阳能中心研究太阳能制氢(SH)已达10年之久,最近用SH作为汽车燃料-压缩天 然气的一种添加剂,使SH在高价值利用方面获得成功〔25〕,为氢燃料汽车的实用化 提供了重要基础。其他,在对重量十分敏感的航天、航空领域以及氢燃料电池和日常生活中 “贮氢水箱”的应用等方面氢能都将获得特别青睐。�
由于氢是一种高效率的含能体能源,它具有重量最轻、热值高、“爆发力”强、来源广、品 质纯净、贮存便捷等许多优点
近日,华润电力(00836.HK)正式发布的《2018年可持续发展报告》(下称《报告》)显示,2018年,华润电力进一步加强公司治理,大力发展可再生能源、进一步降低能耗与排放。截至2018年底,整个公司的清洁能源运营权益装机占比较上年提升3个百分点至20.4%。其中,火电和风电利用小时均大幅优于全国平均水平。
在此之前,笔者注意到,华润集团董事长傅育宁明确表示,当前,新能源、可再生能源取代传统能源的变革趋势越来越明显。此后,华润电力进一步把业务重心向可再生能源倾斜。
华润电力能源结构的变化是中国能源结构变化的缩影。近年来,中国不断加大可再生能源发展的比例。目前,中国已经成为全球第一的可再生能源国家,打破国际间固有的中国严重依赖煤炭的负面形象。
根据国家发改委此前发布的《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》(下称《战略》),到2030年,中国新增能源需求将主要依靠清洁能源满足。《战略》提出,到2020年,中国能源消费总量将控制在50亿吨标煤以内,清洁能源成为增量主体,非化石能源占比15%;单位国内生产总值二氧化碳排放比2015年下降18%;单位国内生产总值能耗比2015年下降15%。
数量重要,质量更重要。过去一年,华润电力坚持创新驱动增长,全年科研投入约1.97亿元,运用大数据、云计算等先进技术,促进公司创新转型、高质量发展。通过继续加大节能减排投入,华润电力附属燃煤电厂98%的权益装机完成超低排放改造,主要能耗和排放指标进一步改善,平均供电煤耗同比下降3.62g/kWh。
过去一年,通过优化资产结构,华润电力大幅减持和处置煤炭资产,减持和处置了部分火电资产和其他低效资产,提质增效成绩显著,果断处置和出售了位于山西的煤炭资产,收回高达95亿元人民币现金。
与此同时,华润电力积极 探索 火电厂固废处置掺烧发电技术,旗下广东海丰、江苏常熟等13家电厂参与市政污泥垃圾处置,2018年全年累计掺烧污泥40.3万吨,为城市解决污泥围城难题,也拓展了自身发展空间。此外,该公司高度重视水土污染防治和生态保护,2018年全年环保总投入超过15亿元。
华润电力还创新地将可再生能源发展与精准扶贫攻坚相结合,通过产业扶贫、教育扶贫等方式“授人以渔”,全力打好精准脱贫攻坚战。2018年,华润电力向 社会 捐款捐物合计606.69万元。
笔者从华润电力获悉,今年是华润电力连续第九年发布可持续发展报告,系统披露华润电力2018年在环境、 社会 、治理等方面的政策、举措和绩效。华润电力董事局主席李汝革表示:“通过可持续发展报告的发布,进一步促进公司提升在环境、 社会 、治理等方面的责任落实和实践水平。”
联合国秘书长古特雷斯日前在维也纳出席有关气候变化奥地利世界峰会时发出呼吁,国际社会应通过新的能源革命来应对目前日益严峻的气候变化。他指出,实现从化石能源到清洁能源的全面转型,既应对了气候变化,又能带来经济效益,还会保护和促进公众身体健康。
古特雷斯认为,气候变化带来的挑战远远超出当前面临的其他各种挑战;将全球气温上升控制在2摄氏度之内是世界必须采取的紧急行动。
古特雷斯指出,虽然现在世界上五分之一的电力产自可再生能源,但必须在此基础上继续向前推进。他列举了目前全球可再生能源项目:摩洛哥在建的一个太阳能发电站面积相当于巴黎,到2020年能够为100多万个家庭提供能源;中国去年7月份提前实现了到2020年达到105兆瓦太阳能发电能力的国家目标,太阳能发电能力比10年前增加了1000倍,占世界太阳能安装能力的近三分之一;美国的可再生能源到2021年将占到新增能源的69%。
古特雷斯指出,去年全世界可再生电力投资达到2420亿美元,这是一个令人振奋的数字,但这仍然远远不够。要全面实现向清洁能源转型,必须在2020年之前开展更大规模的投资。
古特雷斯说,以可持续的低碳排放发展模式建造基础设施,是当今世界可持续发展的唯一合理选择。因此,国际社会不仅需要加大城市和次国家级别的气候行动,还要大力鼓励地方性的气候融资创新方式,鼓励从大城市到小城镇投资建设低排放、对气候变化具有应对力的基础设施。
来源:中国经济网