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国华能源投资公司可再生能源开发利用策略及相关技术要点分析

作者/来源:www.esep.org.cn 发布日期:2008-04-18 浏览次数:3419  [打印文章]
 

国华能源投资公司可再生能源
开发利用策略及相关技术要点分析

国华能源投资公司董事长  解建宁

 

一、国华能源公司电产业发展现状

国华能源投资公司作为神华集团专业从事可再生能源领域投资业务的子公司,为响应国家号召,实现节能减排任务,协助集团公司完成可再生能源配额,同时也为了树立良好的企业形象,结合国家风电发展规划,协助集团公司制定了神华风电规划,即到2010年末,实现装机容量100万千瓦以上,占集团公司火电的5%;至2020年累计装机容量达到400万千瓦(其中海上风电场50万千瓦),占集团火电装机规模的10%,为争建成三个百万千瓦级的风电开发基地。

国华能源投资公司从2000年开始涉足风电,并从2005年起把风电作为公司主营业务。截至2006年底,建成项目4个,总装机容量12万千瓦;在建项目9个,总装机容量60万千瓦。在全国风资源富集地区,与18个地、市签订了开发协议,分别分布在内蒙古、河北、山东、新疆、江苏等地。

2005年我们参加了国家组织的第三批风电特许权项目投标,并一举中标江苏东台20万千瓦项目,该项目已于2006628日开工建设。我们与著名的风机供应商VESTASGESUZLON、金风科技、东方电气、大连华锐等公司建立了战略合作关系。20065月,作为温总理访澳的内容之一,国华能源投资公司与澳大利亚塔州水电瑞丰公司成功签署了合资建设山东荣成风电项目协议,该项目正在建设,预计于20078月建成;20073月份,作为曾副总理访澳的内容之一,我们又与澳大利亚塔州水电瑞丰公司签署了山东三个风电项目的合资协议。此外,我们还与美国AES公司、壳牌公司等签订了联合开发协议。

二、各种可再生能源主要技术要点及产业化程度分析

在稳步推进风电开发和建设的同时,我们还积极探索拓展可再生能源/清洁能源领域业务的途径,对风电、生物质能、水能、太阳能等可再生能源/清洁能源的主要技术要点及产业化程度进行了相关的研究和分析,具体如下:

1)风能(风力发电)

风力发电与传统火力发电厂的不同之处主要在于风电机组。风电机组技术发展较快,单机容量不断增大,当前主流为MW级变桨栾速双馈技术,1.5~3MW的风机成为主力机型,世界平均单机容量接近2MW。世界风机制造商已经开发出5MW的风机并开始商业化试验,同时正在着手开发10MW以上的新型风电机组。当前风机制造技术有相当大的垄断性,先进的技术主要由欧洲厂商所掌握。我国当前主要采取购买许可证和自主研发两种方式实现风机设备国产化,国内厂商现已能够生产1~2MW的风机。

受到风的间歇性影响,风电出力具有随机性和不可控性,接入电网后产生较大的功率扰动,同时也有一部分电能质量问题,因此风电上网具有一定的技术限制。

风力发电在当前可再生能源中技术上较为成熟,已经具备规模化、产业化的条件。在世界各国激励性政策的扶持下,风力发电的产业链条已经形成,最近几年每年的增长率都超过30%

2)生物质能(秸杆发电)

生物质发电技术中,主要有直接燃烧发电、气化发电和煤掺烧发电三种。在生物质资源集中的地区,适宜采用直接燃烧技术开发较大规模的发电或供热系统。直接燃烧技术采用的机组容量较大,当前在建或拟建机组,以12~30MW的机组为主。世界上最大单机容量已达到100MW。其热效率较高,受环境影响较小(可使用的生物质燃料范围较宽,加工要求较低)。便于单独作为公用电源点建设,便于规模化推广。

直接燃烧生物质发电与传统火电机组的主要不同之处在于燃料不同,因此采用锅炉不同,燃料处理和输送设备不同。为了收购、储存和处理秸杆,需要有秸杆收储点。除了锅炉技术含量较高(世界上的主要生产厂商为丹麦BWE公司,国内无锡、上海等地锅炉厂家已经制造出了燃烧秸杆专用锅炉,但投入运行时间还比较短)外,其余设备均已实现完全国产化。

秸杆的热值比煤炭低,大约2~3吨秸杆相当于1吨标煤。对于常见的2.5万千瓦的机组来说,日耗秸杆大约500吨左右,年耗量大约15~20万吨,每小时大约需要秸杆20吨左右。从秸杆收储点到电厂采用汽车运输,电厂平均每小时进车量约为20辆。因此秸杆发电项目对周边的道路状况要求较高。

3)水能(小水电)

水能在我国早已得到大规模的使用,主要用途是发电。水力发电就是利用水力推动水轮机转动,水轮机再推动发电机转动发电。

按水利部部颁标准,装机容量小于25MW的为小型水电;装机容量25~250MW的为中型水电;装机容量大于250MW为大型水电。我国对于小水电有鼓励政策,但对于小水电的规模界定一直处于发展变化之中。20世纪90年代以后,国家计委、水利部进一步明确装机容量50MW以下的水电站均可享受小水电的优惠政策。

适于建造小水电站的河流很多,开发小水电资源的地点一般都选在经济上最合理的站址。降雨量、水头和靠近用电中心是小水电站站址必须具备的重要条件。所以小水电的开发并不仅局限于资源丰富的地区。

小水电工程简单、建设工期短,一次基建投资小,水库的淹没损失、移民、环境和生态等方面的综合影响小。发电的效率为同等规模的热电站的两倍以上。而且小水电运行维护简单且接近用户,输变电设备简单。

我国小水电虽然在技术方面不是最先进的,但是在勘测、设计、施工、安装和设备制造上已经形成完备的产业体系。经过多年发展,我国小水电已经在数量和装机容量方面占据世界第一的位置,并且遥遥领先。

4)太阳能(光伏发电)

太阳能是太阳国辐射能。地球上除核能以外的主要能源,无论是煤炭、石油、天然气、水力或风力都来自太阳。太阳能资源量巨大,全球人类每年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。

太阳能发电系统可分为太阳能热发电系统和太阳能光伏发电系统两种。太阳能热发电就是利用太阳能将水加热,使产生的蒸汽去驱动汽轮发电机组。太阳能光伏发电是根据“光生伏特效应”(简称“光伏效应”)原理,利用太阳能电池将太阳能直接转化为电能。光伏效应是指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。

太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片),有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前,单晶和多晶电池用量最大,非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。太阳能电池的光电转换率多为10%~17%,使用寿命一般可达15年,最高达25~30年。

目前,我国的光伏发电已经形成了产业链,但发展还不均衡。太阳能电池的生产能力处于世界领先水平,下游的太阳级晶桂锭产业也有较快增长,但上游光伏并网发电还未正式起步,仅有少量试点。

5)氢能(燃料电池)

氢是一种二次能源,自然氢的存在极少。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料,通过电解的方法可将氢从水中分解出来,还可以从化石能源、生物材料中获得。氢与氧发生化学反应后释放出能量,又转化为水,不产生污染。氢的利用过程非常安全,氢气只有与氧气或空气在密闭的空间里(如一个容器里)混合后才会引起爆炸。

我国目前年产氢800万吨,是世界上第二产氢大国。我国制氢来源主要是化石燃料,约占97%,电解水制氢约占3%。未来可以从可再生能源制得,即用可再生能源发电,再通过成熟的电解水技术制备氢。这种方式同时解决了风能、太阳能等可再生能源的间歇性问题,是较为理想的制氢方式。

燃料电池是氢能利用的关键技术。燃料电池是一种将氢和氧的化学能通过电极反应直接转换成电能的装置。这种装置的最大特点是由于反就过程中不涉及到燃烧,因此其能量转换效率不受“卡诺循环”的限制,能量转换效率高达60%~80%,实际使用效率则是普通内燃机的2~3倍。另外,它还具有燃料多样化、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性及维修性好等优点。

完整的氢能产业包括氢的制备、纯化、存储、输送及最终使用环节。我国当前仅具备氢能预产业化基础,建立完整的氢能产业还有很长的路要走。

三、国华能源投资公司可再生能源开发策略及目标

根据对各种可再生能源/清洁能源的技术要点和目前在国内的产业化程度进行的分析,集团公司及国华公司在未来将着重从以下几个方面来发展神华集团的可再生能源/清洁能源产业:

1)风力发电项目

国家《可再生能源中长期发展规划》中风力发电的规划目标没有调高,但从目前的执行情况看,2010500万千瓦,20203000万千瓦的规划目标将提前实现。据预计,到2010年,我国风电装机可能达到800~1000万千瓦;到2020年,我国风电装机可能达到8000万到1亿千瓦。

根据集团公司风电规划,结合国家《可再生能源中长期发展规划》中提出的三个百万千瓦基地(江苏、河北、内蒙古)和六大风电基地(达坂城、甘肃玉门、苏沪沿海、辉腾锡勒、河北张北、吉林白城),国华能源投资公司将在内蒙古、河北、江苏、新疆、甘肃、吉林等国家有明确风电规划地区加大风资源占领力度。对已经占领的资源,要进一步开展资源和建设条件详细评价、风能资源与风机匹配以及发电量估算折减方法研究工作,并尽快开展前期开发和建设工作。

海上风电方面,将在江苏东台海上则风的基础上,进一步研究开发海上风电的可行性。

2)秸杆发电项目

根据国家规划,到2010年生物质发电达到550万千瓦(其中秸杆发电200万千瓦),到2020年达到3000万千瓦(其中秸杆发电2200万千瓦)。截至目前,国能单县2.5万千瓦秸杆发电项目已投产7个月。从单县项目运行情况看,秸杆直燃发电项目的主要难点在于秸杆的收储环节,目前秸杆收购价格在合理范围内小幅波动(有涨有降)。据了解,国能公司现已有5个项目投入运行,由于充分考虑了各种可能的风险,据称目前遇到的困难比预期的小,设备运行情况比预期的理想。单县秸杆发电项目CDM也已注册成功,预计年减排二氧化碳127102吨(约为相同规模风电项目减排量的2倍),经济效益和社会效益可观。

从国华能源投资公司的情况看,具备开展秸杆发电项目的基本条件:既有资金优势也有管理优势,并且有从无到有快速吸纳人才、建立专业队伍开拓新投资领域的成功经验,公司考虑将在充分调研的基础上逐步开展。

3)太阳能光伏发电项目

根据国家规划,至2010年太阳能光伏发电达到30万瓦,其中并网光伏发电2万千瓦。目前光伏发电累计仅8万千瓦,其中并网光伏发电系统仅4MW。到2020年达到180万千瓦,其中并网光伏发电20万千瓦。由于目前光伏发电的成本仍然太高,国家规划比原来的目标又有所缩小(原来公布的数据是到201050万千瓦,2020200万千瓦)。目前对光伏发电项目,国家仅开展试点和示范,暂无核准途径。另外,光伏发电相关基础产业存在的问题还比较多。但与国内情况形成鲜明对比的是,发达国家对太阳能光伏发电的前景预期很好,近年来美、德、日等国政府对光伏发电尤其是并网光伏发电的资金投入力度一直很大,并预期到2015年光伏发电的度电成本降到10美分(美国SAI)。

考虑到目前光伏发电项目暂不具备经济性和规模效益的现实情况,国华能源投资公司将开展试验性的投资活动。

附:国家可再生能源发展规划

根据了解到情况,我国可再生能源开发利用的总体目标(包括水能)是,至2010年实现可再生能源占全国能源消费总量的10%,到2020年达到16%,可再生能源发电装机容量占发电总装机容量的30%以上。

风力发电等各主要可再生能源发电的规划目标如下表:

我国可再生能源发电规划目标

 

2010年规划目标

(万千瓦)

2020年规划目标

(万千瓦)

并网风力发电

500

3000

生物质发电

550

3000

小水电

5000

7500

光伏发电

30

180

2010年,水电、风力发电、生物质发电、地热发电和太阳能发电装机总容量达到约1.91亿千瓦,约占全国发电总装机的30%;其中水电1.8亿千瓦,风力发电500万千瓦,生物质发电550万千瓦,太阳能发电30万千瓦。到2020年,可再生能源发电装机容量达到3.6亿千瓦,约占全国发电总装机的35%;其中水电3亿千瓦、风力发电3000万千瓦、生物质发电3000万千瓦,太阳能发电180万千瓦。

2050年,可再生能源将满足能源需求的30%40%。风力发电在2030年后发电装机将超过核电,成为第三大发电电源;2050年后超过水电,成为第二大主力发电电源,形成35亿千瓦的装机能力。2020年到2030年期间,我国水电资源将基本开发完华,届时形成33.5亿千瓦的装机水平。2040年太阳能发电装机将超过2亿千瓦,2050年太阳能发电实现商业化大规模发展,形成年装机2000万千瓦的能力,在我国电力供应中占据显著地位。


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