风电结构件行业：进入新一轮抢装潮 细分龙头全面占优

据外媒报道，国际能源机构说，在大多数国家，太阳能发电机比新的燃煤或燃气发电厂更便宜。

国际能源署表示，太阳能产量预计将在未来10年引领可再生能源供应的激增，在目前情况下，可再生能源将占全球发电量增长的80%。

在周二发布的年度《世界能源展望》中，国际能源机构在其核心情景中表示，到2025年，可再生能源有望取代煤炭，成为主要的发电方式。该情景反映了国际能源机构已宣布的政策意图和目标。

该报告称，太阳能光伏和风能在全球发电中的总份额将从2019年的8%上升到2030年的近30%，太阳能光伏发电能力将以平均每年12%的速度增长。

国际能源署执行干事法提赫·比罗尔说，“我认为太阳能将成为世界电力市场的新霸主，根据目前的政策设置，2022年以后每年的部署都将创下新的记录。”

国际能源署称，成熟的技术和政府支持机制降低了大型太阳能光伏项目的融资成本，有助于降低总体产出成本。它说，在大多数国家，太阳能光伏发电比新的燃煤或燃气发电厂更便宜。可再生能源发电是2020年持续增长的唯一重要能源。

报告称，希望到2050年采取净零排放目标，将使光伏发电的表现更加强劲。报告还指出，尽管太阳能和风能发电有所增长，但碳排放预计在2020年下降24亿吨之后，将在2021年回升，并在2027年超过2019年的水平，到2030年达到36亿吨。

国际能源署表示，在许多情况下，长期目标与具体的近期减排计划之间仍存在差距。该报告还说，将新的风能和太阳能发电整合起来，将取决于包括配电网络在内的系统各部分的充分投资。潜在的原因是需求低于预期、未支付账单或发展中经济体公用事业财务状况恶化，这可能会使电网成为一个薄弱环节。

据外媒报道，国际能源署在关于可再生能源的报告中预计，2019年至2024年期间，全球可再生能源总装机量将增长1200GW，增幅达到50%，太阳能光伏将成为主导。其中，仅太阳能光伏一项就占了预期增长的60%，而大陆上风能则占据了增长中的四分之一。尽管水力仍占可再生能源总装机量增量的十分之一，但其增长速度正在放缓。报告指出，到2024年，中国占全球可再生能源装机量增长总量中的40%。对中国的预测值高于去年，主要是因为中国的系统集成有所改善，更低的弃风率，以及增强的太阳能光伏和陆上风能的竞争力。

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作者：吃多不长肉

责编：路一斯

随着绿色低碳战略的不断推进,提升能源利用效率和能源转换效率已经成为各行各业的共识,如何利用现代化新技术建成可循环的高效、高可靠性的能源网络,无疑是当前各国重点关注的问题。

值此背景下,以碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)为代表的第三代半导体成为市场聚焦的新赛道。根据Yole预测数据, 2025年全球以半绝缘型衬底制备的GaN器件市场规模将达到20亿美元,2019-2025年复合年均增长率高达12%! 其中,军工和通信基站设备是GaN器件主要的应用市场,2025年市场规模分别为11.1亿美元和7.31亿美元

全球以导电型碳化硅衬底制备的SiC器件市场规模到2025年将达到25.62亿美元,2019- 2025年复合年均增长率高达30%! 其中,新能源汽车和光伏及储能是SiC器件主要的应用市场, 2025年市场规模分别为15.53亿美元和3.14亿美元。

本文中,我们将针对第三代半导体产业多个方面的话题,与国内外该领域知名半导体厂商进行探讨解析。

20世纪50年代以来,以硅(Si)、锗(Ge)为代的第一代半导体材料的出现,取代了笨重的电子管,让以集成电路为核心的微电子工业的发展和整个IT产业的飞跃。人们最常用的CPU、GPU等产品,都离不开第一代半导体材料的功劳。可以说是由第一代半导体材料奠定了微电子产业的基础。

然而由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低等原因,硅材料在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制。因此,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角,使半导体材料的应用进入光电子领域,尤其是在红外激光器和高亮度的红光二极管方面。与此同时,4G通信设备因为市场需求增量暴涨,也意味着第二代半导体材料为信息产业打下了坚实基础。

在第二代半导体材料的基础上,人们希望半导体元器件具备耐高压、耐高温、大功率、抗辐射、导电性能更强、工作速度更快、工作损耗更低特性,第三代半导体材料也正是基于这些特性而诞生。

笔者注意到,对于第三代半导体产业各家半导体大厂的看法也重点集中在 “高效”、“降耗”、“突破极限” 等核心关键词上。

安森美中国汽车OEM技术负责人吴桐博士 告诉笔者: “第三代半导体优异的材料特性可以突破硅基器件的应用极限,同时带来更好的性能,这也是未来功率半导体最主流的方向。” 他表示随着第三代半导体技术的普及,传统成熟的行业设计都会有突破点和优化的空间。

英飞凌科技电源与传感系统事业部大中华区应用市场总监程文涛 则从能源角度谈到,到2025年,全球可再生能源发电量有望超过燃煤发电量,将推动第三代半导体器件的用量迅速增长。 在用电端,由于数据中心、5G通信等场景用电量巨大,节电降耗的重要性凸显,也将成为率先采用第三代半导体器件做大功率转换的应用领域。

第三代半导体材料区别于前两代半导体材料最大的区别就在于带隙的不同。 第一代半导体材料属于间接带隙,窄带隙第二代半导体材料属于直接带隙,同样也是窄带隙二第三代半导体材料则是全组分直接带隙,宽禁带。

和前两代半导体材料相比,更宽的禁带宽度允许材料在更高的温度、更强的电压与更快的开关频率下运行。

随着碳化硅、氮化镓等具有宽禁带特性(Eg>2.3eV)的新兴半导体材料相继出现,世界各国陆续布局、产业化进程快速崛起。具体来看:

与硅相比, 碳化硅拥有更为优越的电气特性 : 

1.耐高压 :击穿电场强度大,是硅的10倍,用碳化硅制备器件可以极大地 提高耐压容量、工作频率和电流密度,并大大降低器件的导通损耗

2.耐高温 :半导体器件在较高的温度下,会产生载流子的本征激发现象,造成器件失效。禁带宽度越大,器件的极限工作温度越高。碳化硅的禁带接近硅的3倍,可以保证碳化硅器件在高温条件下工作的可靠性。硅器件的极限工作温度一般不能超过300℃,而碳化硅器件的极限工作温度可以达到600℃以上。同时,碳化硅的热导率比硅更高,高热导率有助于碳化硅器件的散热,在同样的输出功率下保持更低的温度,碳化硅器件也因此对散热的设计要求更低,有助于实现设备的小型化

3.高频性能 :碳化硅的饱和电子漂移速率是硅的2倍,这决定了碳化硅器件可以实现更高的工作频率和更高的功率密度。基于这些优良的特性,碳化硅衬底的使用极限性能优于硅衬底,可以满足高温、高压、高频、大功率等条件下的应用需求,已应用于射频器件及功率器件。

氮化镓则具有宽禁带、高电子漂移速度、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、耐辐照等突出优点。 尤其是在光电子器件领域,氮化镓器件作为LED照明光源已广泛应用,还可制备成氮化镓基激光器在微波射频器件方面,氮化镓器件可用于有源相控阵雷达、无线电通信、基站、卫星等军事 或者民用领域氮化镓也可用于功率器件,其比传统器件具有更低的电源损耗。

半导体行业有个说法: “一代材料,一代技术,一代产业” ,在第三代半导体产业规模化出现之前,也还存在着不少亟待解决的技术难题。

第三代半导体全产业链十分复杂,包括衬底→外延→设计→制造→封装。 其中,衬底是所有半导体芯片的底层材料,起到物理支撑、导热、导电等作用外延是在衬底材料上生长出新的半导体晶层,这些外延层是制造半导体芯片的重要原料,影响器件的基本性能设计包括器件设计和集成电路设计,其中器件设计包括半导体器件的结构、材料,与外延相关性很大制造需要通过光刻、薄膜沉积、刻蚀等复杂工艺流程在外延片上制作出设计好的器件结构和电路封装是指将制造好的晶圆切割成裸芯片。

前两个环节衬底和外延生长正是第三代半导体生产工艺及其难点所在。我们重点挑选碳化硅、氮化镓两种典型的第三代半导体材料来看,它们的生产制备到底还面临哪些问题。

从碳化硅来看,还需要“降低衬底生长缺陷,以及提高工艺效率” 。首先碳化硅单晶制备目前最常用的是物理气相输运法(PVT)或籽晶的升华法,而碳化硅单晶在形成最终的短圆柱状之前,还需要通过机械加工整形、切片、研磨、抛光等化学机械抛光和清洗等工艺才能成为衬底材料。

这一机械、化学制造过程存在着加工困难、制造效率低、制造成本高等问题。此外,如果再加上考虑单晶加工的效率和成本问题,那还能够保障晶片具备良好的几何形貌,如总厚度变化、翘曲度、变形,而且晶片表面质量(粗糙度、划伤等)是否过关等,这都是碳化硅衬底制备中的巨大挑战。

此外,碳化硅材料是目前仅次于金刚石硬度的材料,材料的机械加工主要以金刚石磨料为基础切割线、切割刀具、磨削砂轮等工具。这些工具的制备难度大,使用寿命短,加工成本高,为了延长工具寿命、提高加工质量,往往会采用微量或极低速进给量,这就牺牲了碳化硅材料制备的整体生产效率。

对于氮化镓来说,则更看重“衬底与外延材料需匹配”的难题 。由于氮化镓在高温生长时“氮”的离解压很高,很难得到大尺寸的氮化镓单晶材料,当前大多数商业器件是基于异质外延的,比如蓝宝石、AlN、SiC和Si材料衬底来替代氮化镓器件的衬底。

但问题是这些异质衬底材料和氮化镓之间的晶格失配和热失配非常大,晶格常数差异会导致氮化镓衬底和外延层界面处的高密度位错缺陷,严重的话还会导致位错穿透影响外延层的晶体质量。这也就是为什么氮化镓更看重衬底与外延材料需匹配的难点。

在落地到利用第三代半导体材料去解决具体问题时,程文涛告诉OFweek维科网·电子工程, 英飞凌的碳化硅器件所采用的沟槽式结构解决了大多数功率开关器件的可靠性问题。

比如现在大多数功率开关器件产品采用的是平面结构,难以在开关的效率上和长期可靠性上得到平衡。采用平面结构,如果要让器件的效率提高,给它加点电,就能导通得非常彻底,那么它的门级就需要做得非常薄,这个很薄的门级结构,在长期运行的时候,或者在大批量运用的时候,就容易产生可靠性的问题。

如果要把它的门级做的相对比较厚,就没办法充分利用沟道的导通性能。而采用沟槽式的做法就能够很好地解决这两个问题。

吴桐博士则从产业化的角度提出, 第三代半导体技术的难点在于有关设计技术和量产能力的协调,以及对长期可靠性的保障。尤其是量产的良率,更需要持续性的优化,降低成本,提升可靠性。

观察当前半导体市场可以发现,占据市场九成以上的份额的主流产品依然是硅基芯片。

但近些年来,“摩尔定律面临失效危机”的声音不绝于耳,随着芯片设计越来越先进,芯片制造工艺不断接近物理极限和工程极限,芯片性能提升也逐步放缓,且成本不断上升。

业界也因此不断发出质疑,未来芯片的发展极限到底在哪,一旦硅基芯片达到极限点,又该从哪个方向下手寻求芯片效能的提升呢?笔者通过采访发现,国内外厂商在面对这一问题时,虽然都表达出第三代半导体产业未来值得期待,但也齐齐提到在这背后还需要重点解决的成本问题。

“目前硅基半导体从架构上、从可靠性、从性能的提升等方面,基本上已经接近了物理极限。第三代半导体将接棒硅基半导体,持续降低导通损耗,在能源转换的领域作出贡献,” 程文涛也为笔者描述了当前市场上的一种现象:可能会存在一些定价接近硅基半导体的第三代半导体器件,但并不代表它的成本就接近硅基半导体。因为那是一种商业行为,就是通过低定价来催生这个市场。

以目前的工艺来讲,第三代半导体的成本还是远高于硅基半导体 ,程文涛表示:“至少在可见的将来,第三代半导体不会完全取代第一代半导体。因为从性价比的角度来说,在非常宽的应用范围中,硅基半导体目前依然是不二之选。第三代半导体目前在商业化上的瓶颈就是成本很高,虽然在迅速下降,但依然远高于硅基半导体。”

作为中国碳化硅功率器件产业化的倡导者之一,泰科天润同样也表示对第三代半导体产业发展的看好。

虽然碳化硅单价目前比硅高不少,但从系统整体的角度来看,可以节约电感电容以及散热片。如果是大功率电源系统整体角度看成本未必更高,同时还能更好地提升效率。 这也是为什么现阶段虽然单器件碳化硅比硅贵,依然不少领域客户已经批量使用了。

从器件的角度来看,碳化硅从四寸过度到六寸,未来往八寸甚至十二寸发展,碳化硅器件的成本也将大幅度下降。据泰科天润介绍,公司新的碳化硅六寸线于去年就已经实现批量出货,为客户提供更高性价比的产品,有些产品实现20-30%的降价幅度。除此之外,泰科天润耗时1年多成功开发了碳化硅减薄工艺,在Vf水平不变的情况下,可以缩小芯片面积,进一步为客户提供性价比更高的产品。

泰科天润还告诉笔者:“这两年随着国外友商的缺货或涨价,比如一些高压硅器件,这些领域已经出现碳化硅取代硅的现象。随着碳化硅晶圆6寸产线生产技术的成熟,8寸晶圆的发展,碳化硅器件有望与硅基器件达到相同的价格水平。”

吴桐博士认为, 目前来看在不同的细分市场,第三代半导体跟硅基器件是一个很好的互补,也是价钱vs性能的一个平衡。随着第三代半导体的成熟以及成本的降低,最终会慢慢取代硅基产品成为主流方案。

那么对于企业而言,该如何发挥第三代半导体的综合优势呢?吴桐博士表示,于安森美而言,首先是要垂直整合,保证稳定的供应链,可长期规划的产能布局以及达到客观的投资回报率其次是在技术研发上继续发力,比如Rsp等参数,相比行业水准,实现用更小的半导体面积实现相同功能,这样单个器件成本得以优化第三是持续地提升FE/BE良率,等效的降低成本第四是与行业大客户共同开发定义新产品,保证竞争力以及稳定的供需关系最后也是重要的一点,要帮助行业共同成长,蛋糕做大,产能做强,才能使得单价有进一步下降的空间。

第三代半导体产业究竟掀起了多大的风口?根据《2020“新基建”风口下第三代半导体应用发展与投资价值白皮书》内容:2019年我国第三代半导体市场规模为94.15亿元,预计2019-2022年将保持85%以上平均增长速度,到2022年市场规模将达到623.42亿元。

其中,第三代半导体衬底市场规模从7.86亿元增长至15.21亿元,年复合增速为24.61%,半导体器件市场规模从86.29亿元增长至608.21亿元,年复合增速为91.73%。

得益于第三代半导体材料的优良特性,它在 光电子、电力电子、通讯射频 等领域尤为适用。具体来看:

光电子器件 包括发光二极管、激光器、探测器、光子集成电路等,多用于5G通信领域,场景包括半导体照明、智能照明、光纤通信、光无线通信、激光显示、高密度存储、光复印打印、紫外预警等

电力电子器件 包括碳化硅器件、氮化镓器件,多用于新能源领域,场景包括消费电子、新能源汽车、工业、UPS、光伏逆变器等

微波射频器件 包括HEMT(高电子迁移率晶体管)、MMIC(单片微波集成电路)等,同样也是用在5G通信领域,不过场景则更加高端,包括通讯基站及终端、卫星通讯、军用雷达等。

现阶段,欧美日韩等国第三代半导体企业已形成规模化优势,占据全球市场绝大多数市场份额。我国高度重视第三代半导体发展,在研发、产业化方面出台了一系列支持政策。国家科技部、工信部等先后开展了“战略性第三代半导体材料项目部署”等十余个专项,大力支持第三代半导体技术和产业发展。

早在2014年,工信部发布的《国家集成电路产业发展推进纲要》提出设立国家产业投资基金,重点支持集成电路等产业发展,促进工业转型升级,同时鼓励社会各类风险投资和股权投资基金进入集成电路领域在去年全国人大发布《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,进一步强调培育先进制造业集群,推动集成电路、航空航天等产业创新发展。瞄准人工智能、量子信息、集成电路等前沿领域,实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。

具体来看当前主要应用领域的发展情况:

1.新能源汽车

新能源汽车行业是未来市场空间巨大的新兴市场,全球范围内新能源车的普及趋势明朗。随着电动汽车的发展,对功率半导体器件需求量日益增加,成为功率半导体器件新的经济增长点。得益于碳化硅功率器件的高可靠性及高效率特性,在车载级的电机驱动器、OBC及DC/DC部分,碳化硅器件的使用已经比较普遍。对于非车载充电桩产品, 由于成本的原因,目前使用比例还相对较低,但部分厂商已开始利用碳化硅器件的优势,通过降低冷却等系统的整体成本找到了市场。

2.光伏

光伏逆变器曾普遍采用硅器件,经过40多年的发展,转换效率和功率密度等已接近理论极限。碳化硅器件具有低损耗、高开关频率、高适用性、降低系统散热要求等优点,将在光伏新能源领域得到广泛应用。例如,在住宅和商业设施光伏系统中的组串逆变器里,碳化硅器件在系统级层面带来成本和效能的好处。

3.轨道交通

未来轨道交通对电力电子装置,比如牵引变流器、电力电子电压器等提出了更高的要求。采用碳化硅功率器件可以大幅度提高这些装置的功率密度和工作效率,有助于明显减轻轨道交通的载重系统。目前,受限于碳化硅功率器件的电流容量,碳化硅混合模块将首先开始替代部分硅IGBT模块。未来随着碳化硅器件容量的提升,全碳化硅模块将在轨道交通领域发挥更大的作用。

4.智能电网

目前碳化硅器件已经在中低压配电网开始了应用。未来更高电压、更大容量、更低损耗的柔性输变电将对万伏级以上的碳化硅功率器件具有重大需求。碳化硅功率器件在智能电网的主要应用包括高压直流输电换流阀、柔性直流输电换流阀、灵活交流输电装置、高压直流断路器、电力电子变压器等装置中。

第三代半导体自从在2021年被列入十四五规划后,相关概念持续升温,迅速成为超级风口,投资热度高居不下。

时常会听到业内说法称,第三代半导体国内外都是同一起跑线出发,目前大家差距相对不大,整个产业发展仍处于爆发前的“抢跑”阶段,对国内而言第三代半导体材料更是有望成为半导体产业的“突围先锋”,但事实真的是这样吗?

从起步时间来看,欧日美厂商率先积累专利布局,比如 英飞凌一直走在碳化硅技术的最前沿,从30年前(1992年)开始包含碳化硅二极管在内的功率半导体的研发,在2001年发布了世界上第一款商业化碳化硅功率二极管 ,此后至今英飞凌不断推出了各种性能优异的碳化硅功率器件。除了产品本身,英飞凌在2018年收购了Siltectra,致力于通过冷切割技术优化工艺流程,大幅提高对碳化硅原材料的利用率,有效降低碳化硅的成本。

安森美也是第三代半导体产业布局中的佼佼者,据笔者了解, 安森美通过收购上游碳化硅供应企业GTAT实现了产业链的垂直整合,确保产能和质量的稳定。同时借助安森美多年的技术积累以及几年前收购Fairchild半导体基因带来的技术补充,安森美的碳化硅技术已经进入第三代,综合性能在业界处于领先地位 。目前已成为世界上少数提供从衬底到模块的端到端碳化硅方案供应商,包括碳化硅球生长、衬底、外延、器件制造、同类最佳的集成模块和分立封装方案。

具体到技术上, 北京大学教授、宽禁带半导体研究中心主任沈波 也曾提出,国内第三代半导体和国际上差距比较大,其中很重要的领域之一是碳化硅功率电子芯片。这一块国际上已经完成了多次迭代,虽然8英寸技术还没投入量产,但是6英寸已经是主流技术,二极管已经发展到了第五代,三极管也发展到了第三代,IGBT也已进入产业导入前期。

另外车规级的碳化硅MOSFET模块在意法半导体率先通过以后,包括罗姆、英飞凌、科锐等国际巨头也已通过认证,国际上车规级的碳化硅芯片正逐渐走向规模化生产和应用。反观国内,目前真正量产的主要还是碳化硅二极管,工业级MOSFET模块估计到明年才能实现规模量产,车规级碳化硅模块要等待更长时间才能量产。

泰科天润也直言,国内该领域仍处于后发追赶阶段:器件方面,从二极管的角度, 国产碳化硅二极管基本上水平和国外差距不大,但是碳化硅MOSFET国内外差距还是有至少1-2代的差距 可靠性方面,国外碳化硅产品市场应用推广较早,积累了更加丰富的应用经验,对产品可靠性的认知,定义以及关联解决可靠性的方式都走得更前一些,国内厂家也在推广市场的过程中逐步积累相关经验产业链方面,国外厂家针对碳化硅的材料优势,相关匹配的产业链都做了对应的优化设计,使之能更加契合的体现碳化硅的材料优势。

OFweek维科网·电子工获悉,泰科天润在湖南新建的碳化硅6寸晶圆产线,第一期60000片/六寸片/年。此产线已经于去年实现批量出货,2022年始至4月底已经接到上亿元销售订单。 作为国内最早从事碳化硅芯片生产研发的公司,泰科天润积累了10余年的生产经验,针对特定领域可以结合自身的研发,生产和工艺一体化,快速为客户开发痛点新品 ,例如公司全球首创的史上最小650V1A SOD123,专门针对解决自举驱动电路已经替换高压小电流Si FRD解决反向恢复的痛点问题而设计。

虽然说IDM方面,我国在碳化硅器件设计方面有所欠缺,少有厂商涉及于此,但后发追赶者也不在少数。

就拿碳化硅产业来看,单晶衬底方面国内已经开发出了6英寸导电性碳化硅衬底和高纯半绝缘碳化硅衬底。 山东天岳、天科合达、河北同光、中科节能 均已完成6英寸衬底的研发,中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。

此外,在模块、器件制造环节我国也涌现了大批优秀的企业,包括 三安集成、海威华芯、泰科天润、中车时代、世纪金光、芯光润泽、深圳基本、国扬电子、士兰微、扬杰科技、瞻芯电子、天津中环、江苏华功、大连芯冠、聚力成半导体 等等。

OFweek维科网·电子工程认为,随着我国对新型基础建设的布局展开和“双碳”目标的提出,碳化硅和氮化稼等第三代半导体的作用也愈发凸显。

上有国家支持政策,下有新能源汽车、5G通信等旺盛市场需求, 我国第三代半导体产业也开始由“导入期”向“成长期”过渡,初步形成从材料、器件到应用的全产业链。但美中不足在于整体技术水平还落后世界顶尖水平好几年,因此在材料、晶圆、封装及应用等环节的核心关键技术和可靠性、一致性等工程化应用问题上还需进一步完善优化。

当前,全球正处于新一轮科技和产业革命的关键期,第三代半导体产业作为新一代电子信息技术中的重点组成部分,为能源革命带来了深刻的改变。

在此背景下,OFweek维科网·电子工程作为深耕电子产业领域的资深媒体,对全球电子产业高度关注,紧跟产业发展步伐。为了更好地促进电子工程师之间技术交流,推动国内电子行业技术升级,我们继续联袂数十家电子行业企业技术专家,推出面向电子工程师技术人员的专场在线会议  「OFweek 2022 (第二期)工程师系列在线大会」  。

本期在线会议将于6月22日在OFweek官方直播平台举办,将邀请国内外知名电子企业技术专家,聚焦半导体领域展开技术交流,为各位观众带来技术讲解、案例分享和方案展示。

从我国可再生能源发展现状来看，基于我国的资源禀赋与负荷中心呈逆向分布特点，资源和负荷匹配相对较差，且部分地区就地消纳困难“三北”地区电源结构中调峰电源相对较少，特别是自备电厂供热机组比例较大，在冬季供热期调峰能力进一步受限我国经济进入了新常态，电力需求放缓，装机出现了相对过剩辅助服务政策不到位，或落实不力可再生能源发展建设速度较快，配套电网规划建设相对滞后，电能通道输送能力尚待提高。

总体来讲，“十三五”时期要积极稳妥地发展水电，全面协调推进风电的开发，推动太阳能的多元化利用，因地制宜地发展生物质能，加快地热能开发利用，同时推进海洋能发电示范应用。另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标：供热系统中太阳能热水器80000万平方米，地热能利用160000万平方米燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨，生物柴油年产200万吨供气达到年产80亿立方米。

浅谈可再生资源摘要： 本文在深入分析可再生资源开发利用对我国社会经济可持续发展的意义，我国可再生资源综合开发利用的现状、存在的问题以及这些问题的成因的基础上，分析并提出我国可再生资源综合发利用方面的对策和建议。关键词： 资源；回收；利用引言众所周知，资源是人类在地球上赖以生存的必要保证。人类为了满足目益高涨的生活需求，不断地加强对资源开发利用的强度，甚至采用了掠夺式的开发手段。资源的枯竭已经使人类的生存面临着严重的威胁。如何合理地开发和利用资源已经是人类必须认真对待的一个重要而迫切的问题。进入21世纪，人类所面临的最大挑战是如何实现社会和经济的可持续发展问题。中国目前正在实施国民经济和社会发展的第十一个五年计划，进入全面建设小康社会和和谐社会的新阶段，向2l世纪中叶基本实现现代化的目标迈进，但面对我国严峻的资源现状，如何实现人口、资源、环境的协调发展已经成为确保我国经济和社会可持续发展以及实现全面小康社会和和谐社会的关键。因此，如何选择一种更加合理、健康、节能的生活方式和社会经济发展模式，用尽量少的资源消耗去获得更为丰富多样的社会需求满足，并且从体制建设上保障可再生资源综合利用，已经成为一个我们必须面对和解决的现实问题。可再生资源即我们通常所说的废弃物资源，其基本定义是：在社会的生产、流通、消费过程中产生的不再具有原使用价值并以各种形态存在，但可以通过某些回收加工途径使其重新获得使用价值的各种废弃物的总称(包括工业生产中的废水、废气、废渣、粉尘等，农业生产的副产品，如农作物秸秆等以及生产生活中的废弃物如废钢铁、废纸、废塑料等)。这里的再生，实际上是指废弃物资源的再生利用。废弃物资源在物质性能上的可再生性，是其可再生利用的根本。利用循环再生原料是人类社会工业技术进步的结果，也是保证自然资源的合理开发利用，保持资源循环利用的必要手段和发展循环经济的内在要求。循环经济理念是在科学发展观的基本思想指导下，为促进环境保护和资源合理利用而发展起来的，其核心就是资源的循环利用。20世纪80年代联合国有关组织提出可持续发展原则时，就把资源的永续利用作为其基本原则之一，是指对可再生资源的开发利用不超过其自身的再生和更新能力，保障资源总量的稳定；对不可再生资源主要是循环利用，以实现降低资利用成本、能耗，保护环境的目的。由于非再生自然资源是有限的，而人类社会发展对自然资源的需求是不断增加的，这就必然产生社会发展和人们生活水平不断提高对自然资源的旺盛需求与自然资源逐渐减少和不足的矛盾，解决的办法一是通过技术开发和研究，提高对自然资源的开发利用率，减少对资源的消耗，或者开发新的替代资源，以满足社会发展和人民生活水平不断提高对资源的需求。二是积极开发利用可再生资源，即：工业生产的废弃物、农牧业生产的副产品以及人们生活中产生的废弃物和城市垃圾。通过开发利用这些可再生资源，不仅可以减少社会发展对自然资源需求的压力，还可以产生相当的社会和经济效益，对生态环境保护也有一定的积极作用。而且从可持续发展和科学发展的角度来看，积极开发利用可再生资源具有十分重要的意义。l 我国可再生资源开发利用现状我国从20世纪50年代开始就建立了遍及城乡的废旧物资回收系统，但我国目前废旧物资回收市场比较混乱，废物收购环节多、价格低，再加上生活水平提高，老百姓收集并出卖废旧物品的积极性不如从前，导致大量可以回收再利用的废旧物资作为垃圾被抛弃了，这又反过来增加了城市生活垃圾的产量，因而也增加了国家在城市垃圾处理方面的人力、物力和财力投人。1．1 已形成再生资源循环加工体系多年以来，在国家一系列优惠政策的支持下，我国再生资源业得到了较快发展，已初步形成遍布全国的网络纵横的再生资源循环加工体系，并取得了显著的经济和社会效益。1．2 再生资源处理能力高，回收量成倍增长近些年我国很多城市开始采用不同颜色的垃圾桶收集不同类型的垃圾，并分别把生活垃圾转换成家畜饲料、有机肥料或燃料电池用燃料，先进的“垃圾发电”也已经被采用，有色金属和贵金属的循环和提纯能力也大大提高，再生资源处理能力日益科学化。同时，我国每年废旧物资的回收量也大幅增长，方便了人民生活，减少了环境污染，为工业生产提供了大量再生材料，为国家的经济建设和社会发展做出了巨大贡献。1

工业集团通用电气公司(GE)发布了好于预期的第一财季利润和收入数据。该公司当季实现利润35.5亿美元，上年同期录得亏损11.8亿美元。当季收入下降2%，至272.86亿美元。电力部门的收入下降22%，至56.6亿美元；可再生能源部门收入下降3%，至16亿美元；航空航天部门收入增长12%，至79.5亿美元；油气部门收入增长4%，至56.2亿美元；医疗部门收入持平于46.8亿美元。通用电气公布工业部门现金流为负12.2亿美元。

西门子(Siemens)公布2019财季第二季度(2019年1月-3月)业绩。当季净利润19.23亿欧元，上年同期为20.18亿欧元。当季调整后的EBITA工业业务利润为24.06亿欧元，上年同期为22.54亿欧元。当季营收209.36亿欧元(约234亿美元)，上年同期为201.41亿欧元。其中，油气与电力业务营收28.15亿欧元，能源管理业务营收30.27亿欧元，建筑技术业务营收16.93亿欧元，交通业务营收21.16亿欧元，数字化工厂业务营收33.85亿欧元，流程工业和驱动业务营收21.83亿欧元。

阿尔斯通(Alstom)公布2018/19财年(2018年4月-2019年3月)业绩。本财年收到订单121.07亿欧元，上财年为71.83亿欧元。财年销售额80.72亿欧元(约90亿美元)，上财年为73.46亿欧元。财年调整后的EBIT利润5.7亿欧元，上财年为3.97亿欧元。财年净利润6.81亿欧元，上财年为3.65亿欧元。

ABB公布2019年一季度财报。今年一季度，尽管ABB的营业收入上涨了4%，至68.4亿欧元(约76.3亿美元)，但由于 汽车 产业和欧洲经济放缓，净利润为5.35亿欧元，同比下降6%。

施耐德电气(Schneider Electric)公布2019年第一季度业绩。集团营收63.07亿欧元(约70.4亿美元)，有机增长5.9%。其中，亚太地区营收17.90亿欧元，有机增长6.8%。能源管理业务营收47.38亿欧元，有机增长7.1%；工业自动化业务营收15.69亿欧元，有机增长2.3%。

阿特拉斯科普柯(Atlas Copco Group)公布2019年第一季度业绩。当季订单268亿瑞典克朗，上年同期为248亿瑞典克朗。当季营收242亿瑞典克朗(约25.1亿美元)，上年同期为219亿瑞典克朗。当季营业利润50.48亿瑞典克朗，上年同期为48.33亿瑞典克朗。本期利润37.03亿瑞典克朗，上年同期为44.21亿瑞典克朗。

可再生能源企业西门子歌美飒(Siemens Gamesa Renewable Energy)公布2019财季第二季度和上半年业绩。第二财季(2019年1月-3月)营收23.89亿欧元(约26.7亿美元)，同比增长7%。其中，风电涡轮机销售额20.60亿欧元，服务销售额3.30亿欧元。当季EBIT利润9000万欧元，同比增长68%。净利润4900万欧元，同比增长40%。上半财年(2018年10月-2019年3月)营收46.51亿欧元，EBIT利润1.30亿欧元，净利润6700万欧元。

维斯塔斯(Vestas Wind Systems A/S)公布2019年第一季度业绩。当季营收17.30亿欧元(约19.3亿美元)，上年同期为16.94亿欧元。当季息税前利润(EBIT)4300万欧元，上年同期1.26亿欧元。本期利润2500万美元，上年同期为1.02亿欧元。

日立制作所(HITACHI)公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年营收9.48万亿日元(约868亿美元)，上财年为9.37万亿日元。财年调整后的营业利润7549亿日元，上财年为7146亿日元。财年净利润2225亿日元，上财年为3629亿日元。

三菱电机(MITSUBISHI ELECTRIC CORPORATION)公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年营收4.52万亿日元(约414亿美元)，上财年为4.44万亿日元。财年营业利润2904亿日元，上财年为3274亿日元。财年净利润2266亿日元，上财年为2557亿日元。

大金(DAIKIN INDUSTRIES, Ltd.)公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年营收2.48万亿日元(约225亿美元)，上财年为2.29万亿日元。财年营业利润2763亿日元，上财年为2537亿日元。财年净利润1890亿日元，上财年为1891亿日元。

京瓷(KYOCERA CORPORATION)公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年净销售额1.62万亿日元(约147亿美元)，上财年为1.58万亿日元。财年营业利润948亿日元，上财年为907亿日元。财年净利润1032亿日元，上财年为791亿日元。

村田制作所(Murata Manufacturing Co., Ltd.)公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年净销售额1.58万亿日元(约143亿美元)，上财年为1.37万亿日元。财年营业利润2668亿日元，上财年为1633亿日元。财年净利润2069亿日元，上财年为1461亿日元。

古河电工(FURUKAWA ELECTRIC CO., LTD.)公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年营收9916亿日元(约90亿美元)，上财年为9673亿日元。财年营业利润408亿日元，上财年为448亿日元。财年净利润291亿日元，上财年为285亿日元。

富士电机(Fuji Electric Co., Ltd. )公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年营收9149亿日元(约83亿美元)，上财年为8935亿日元。财年营业利润600亿日元，上财年为560亿日元。财年净利润403亿日元，上财年为378亿日元。

欧姆龙(OMRON Corporation)公布2018财年(2018年4月至2019年3月)财报。财年营收8595亿日元(约78亿美元)，上财年为8600亿日元。财年营业利润766亿日元，上财年为863亿日元。财年净利润543亿日元，上财年为632亿日元。

发那科(FANUC)发布的2018财年(截2019年3月)财报显示，净利润同比减少15%至1541亿日元，销售额同比减少13%至6355亿日元(约57.7亿美元)。

全球动力管理公司伊顿(EATON)公布2019年第一季度财报，销售额为53亿美元，同比上涨1%，有机增长额为4%，其中3%的增长与不利货币折算所带来的影响相抵消。电气产品业务集团第一季度销售额为18亿美元，电气系统与服务业务销售额为15亿美元，液压业务销售额为6.86亿美元，宇航业务销售额为5.02亿美元，车辆集团销售额为8.1亿美元。

艾默生(Emerson)公布2019财年第二季度(截至2019年3月31日)业绩。当季净销售额45.70亿美元，上年同期为42.48亿美元。当季净利润5.2亿美元，上年同期为4.82亿美元。其中，自动化解决方案业务销售额27.71亿美元，商业和住宅解决方案业务销售额14.83亿美元。

派克汉尼汾(Parker Hannifin)公布截至2019年3月31日的财年第三季度业绩。当季净销售额36.88亿美元，上年同期为37.50亿美元。当季净利润4.11亿美元，上年同期为3.66亿美元。

泰科电子(TE Connectivity Ltd)公布2019财年第二季度(截至2019年3月29日)财报，季度销售额高于预期。当季净销售额34.12亿美元，上年同期为35.62亿美元。当季净利润4.39亿美元，上年同期为4.90亿美元。

安费诺(Amphenol)公布2019年第一季度业绩。当季净销售额19.59亿美元，上年同期为18.67亿美元。当季净利润2.68亿美元，上年同期为2.66亿美元。其中，连接产品和组件销售额18.63亿美元。

罗克韦尔自动化(Rockwell Automation)公布2019财年第二季度(截至3月31日)业绩。当季销售额总额16.57亿美元，上年同期为16.51亿美元。其中，建筑和软件业务销售额7.40亿美元，控制产品和解决方案业务销售额9.18亿美元。当季净利润3.46亿美元，上年同期为2.27亿美元。

一、世界能源消费现状和趋势

据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测，全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量，世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计，全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的，将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明，全球石油探明储量可供生产40多年，天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为，到2030年世界能源需求将增长60%，届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门，运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出，C02排放也将增多，减排温室气体是一个严峻的挑战。

国际能源署认为，中东将增加投资以扩增常规石油资源产能，非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用，氢能将有少量应用，可再生能源将有更大发展潜力。到2030年，替代能源尤其是可再生能源，不仅将成为不可或缺的重要能源，而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分，目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%，世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。

据预测，目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50，大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右，均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年，中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量，原油和天然气的生产则不能满足需求，特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约，提高能源利用效率，加快可再生能源的开发利用，对于中国来说既重要又迫切。

二、世界可再生能源发展趋势

世界大部分国家能源供应不足，各国努力寻求稳定充足的能源供应，都对发展能源的战略决策给予极大的重视，其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应，污染环境等，这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。

从目前世界各国既定能源战略来看，大规模的开发利用可再生能源，已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快，世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看，风能、太阳能和生物质能发展最快，产业前景最好，其开发利用增长率远高于常规能源。

风力发电技术成本最接近于常规能源，因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术，风电是世界上增长最快的能源，年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明，在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下，到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%，可再生能源在能源消费中总的比例将达30%，无论从能源安全还是环境要求来看，可再生能源将成为新能源的战略选择。

三、世界部分国家可再生能源发展目标

2004年，美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%；到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%；到2020年将都提高到20%以上；到2050年，德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右，2020年分别达到20%和15%。

四、世界部分国家可再生能源利用进展

美国正在加大可再生能源研发和利用力度，2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元，其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划，克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里，安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。

德国新的《可再生能源法》，为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发，迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年，德国可再生能源发电量占总发电量的8%，年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%，太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划，2007年之前将生物燃料的产量提高3倍，使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂，年均生产能力达到20万吨，生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨，用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍，法国已出台一系列优惠措施，鼓励生物燃料的生产和消费。

英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口，设立了5000万英镑的专项资金，重点开发海洋能源。不久前，在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展，目前风电装机总量已达650兆瓦，可满足44万多个家庭的电力需求，近期还将建设10座类似规模的风电场。

日本官方报告，将从2010年正式启动生物能源计划，并与美国和欧盟共同开发可再生能源，建设500个示范区。预计将投资2600亿日元，而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。

其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家，越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》，编制了《可再生能源中长期发展规划》，将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部，政府全力推动可再生能源资源的开发利用，目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划，包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划，到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦，其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。