【導讀】太陽能熱利用......

　　

【正文】 段。在電站上的實機考驗到目前還沒有。這些技術(shù)的中試、技術(shù)考驗和技術(shù)改進今后的主要工作。 3）檢測手段欠缺 聚光設(shè)備的光學性能、高密度 能流測量、吸熱器熱性能評價方法及平臺，熱發(fā)電系統(tǒng)效率評價方法及手段等太陽能熱發(fā)電的基本測試手段目前還不完備。設(shè)備的評價體系亟待建立。 （ 4）生物質(zhì)能 目前利用生物質(zhì)發(fā)電、生物質(zhì)燃料乙醇和生物柴油已被市場認可，推廣應(yīng)用 22 前景已經(jīng)明朗化。但是，在我國現(xiàn)實的社會經(jīng)濟環(huán)境中，還存在一些消極因素制約或阻礙著生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，如：原料來源不穩(wěn)定、過程能耗高、技術(shù)含量低、轉(zhuǎn)化效率低和成本高以及環(huán)境污染等問題，始終是困擾生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和進入市場的主要障礙。 生物質(zhì)直燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)存在的問題和差距 為 ：一是生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)與上下 游配套產(chǎn)業(yè)發(fā)展不協(xié)調(diào)，沒有形成支撐生物質(zhì)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的技術(shù)服務(wù)體系。二是生物質(zhì)能資源的收集、運輸、加工以及貯存面臨一定困難。三是科研和技術(shù)支撐不夠，由于對引進的技術(shù)和設(shè)備不能完全吸收及高效使用，使機組無法安全穩(wěn)發(fā)、滿發(fā)，缺乏核心技術(shù)及備品配件，投產(chǎn)后的生物質(zhì)發(fā)電企業(yè)也有可能長時間受制于國外企業(yè)。生物質(zhì)直燃發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵是直燃技術(shù)的完善、成熟和配套輔助設(shè)備工藝的開發(fā)，例如燃燒過程堿金屬問題的應(yīng)對、生物質(zhì)預處理和給料環(huán)節(jié)，這些方面目前還存在一些問題。 生物質(zhì)熱化學轉(zhuǎn)化為液體燃料產(chǎn)業(yè)存在的問題和差距為：一是 有很大關(guān)系要是因為研究以單項技術(shù)為主，缺乏系統(tǒng)性，存在 “偏重單項技術(shù)突破而缺乏綜合解決方案 ”的問題。二是熱解生物油技術(shù)強調(diào)生物油的產(chǎn)率而忽視其品質(zhì)，與歐美等國相比在高效反應(yīng)器研發(fā)、工藝參數(shù)優(yōu)化、液化產(chǎn)物精制等方面存在明顯差距。三是生產(chǎn)規(guī)模和發(fā)達國家相比差距比較大，發(fā)達國家生物質(zhì)能源企業(yè)規(guī)模較大，生物質(zhì)燃料相對比較集中，多采用大型氣化設(shè)備，且其節(jié)能、環(huán)保意識、法規(guī)比較健全，資金投入較大，設(shè)備自動化程度高。 生物柴油產(chǎn)業(yè)主要存在的問題和差距 為 ：一是原料問題是制約我國生物柴油發(fā)展的關(guān)鍵問題。由于不能和食用油脂爭奪 原料，我國目前可用于生產(chǎn)生物柴油的油料包括地溝油 200 萬噸，酸化油 300 萬噸等。這是目前階段可以用于生物柴油生產(chǎn)的原料。二是綠色催化工藝中催化劑也是制約我國生物柴油發(fā)展的關(guān)鍵問題。三是產(chǎn)品附加值低，經(jīng)濟效益不高。國內(nèi)外所有生物柴油企業(yè)基本上只有生物柴油和甘油兩種產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一，較少綜合利用，導致市場競爭性不強。四是廢水排放及處理成本較高，效率較低。五是缺乏產(chǎn)業(yè)化示范裝置，缺乏相應(yīng)的產(chǎn)業(yè)化示范裝置，如油脂預處理、催化反應(yīng)過程及配套的分離提取、產(chǎn)品調(diào)制、三廢排放過程優(yōu)化、聯(lián)產(chǎn)化學品裝置等。 23 （ 5）地熱能 我國在淺層地熱能直接利用方面尚缺統(tǒng)一的淺層地熱能綜合評價體系，地熱資源的開發(fā)具有較大的隨意性。在地熱能發(fā)電方面沒有受到應(yīng)有重視，在關(guān)鍵技術(shù)、人才等方面與國際上的差距很大。在干熱巖發(fā)電方面，我國起步較晚， “十一五 ”期間，尚沒有啟動關(guān)于干熱巖發(fā)電的實質(zhì)性研究項目，干熱巖發(fā)電技術(shù)在我國還未受到足夠重視，尚沒有相關(guān)政策支持干熱巖發(fā)電技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)的推廣。 和國際先進技術(shù)相比，國內(nèi)的差距主要體現(xiàn)在： 淺層地熱能直接利用方面。 與歐美等國相比，我國在 太陽能 地源熱泵組合系統(tǒng) 和跨季蓄熱系統(tǒng)方面仍舊處于研究初期階段，許多關(guān) 鍵技術(shù)有待突破，如：地熱場優(yōu)化、地熱系統(tǒng)與太陽能中低溫利用系統(tǒng)優(yōu)化耦合匹配、井下?lián)Q熱系統(tǒng)材料及熱設(shè)計、跨季蓄能系統(tǒng)材料制備與熱設(shè)計、系統(tǒng)集成 和 系統(tǒng)控制與運行優(yōu)化等 問題。 淺層地熱能發(fā)電方面。美國自 70 年代開始，在雙循環(huán)發(fā)電技術(shù)實用領(lǐng)域一直領(lǐng)先，陸續(xù)在加州和愛德華州等地建成多個地熱雙循環(huán)發(fā)電站，并引起其他國家的跟隨，截至 2021 年，全球雙循環(huán)地熱發(fā)電總裝機容量占全球地熱發(fā)電總裝機容量的 8%。而我國雖在 70年代初就開始對對地熱雙循環(huán)發(fā)電做出了初步嘗試，但由于地熱資源（水溫偏低）的限制或是技術(shù)上的不完善等因素，至 今在這方面沒有完善的技術(shù)。而我國掌握的成熟技術(shù)是擴容閃蒸式發(fā)電原理，效率很低，一些電站由于經(jīng)濟上不合算，關(guān)閉了一些。對國際上出現(xiàn)的新技術(shù)，新的發(fā)展趨勢，沒有及時跟進，與國外的差距較大。 干熱巖深層地熱發(fā)電方面。 在干熱巖深層地熱發(fā)電方面，西方國家一直走在前列，不僅在干熱巖深層地熱資源的勘探開采方面取得了很大發(fā)展，而且利用先進的地球科學信息系統(tǒng)，建立了地熱資源數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，給干熱巖深層地熱發(fā)電提供了良好的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。而我國在干熱巖深層地熱資源的勘探開采方面幾乎是空白。 （ 6）海洋能 海洋能利用技術(shù)存在的主要問題歸結(jié) 如下： 1）效率低。在波浪能、海流能、溫差能主要表現(xiàn)在一個或多個環(huán)節(jié)的低效 24 率，而潮汐能方面主要表現(xiàn)在運行未達到最佳，導致發(fā)電量小。 2）可靠性差。在波浪能、海流能、溫差能主要表現(xiàn)抗浪能力低，腐蝕造成失效，海生物附著等問題，而潮汐能主要在海生物附著問題。 3）造價高。波浪能、海流能、溫差能的主要原因是特殊的海洋工程問題、未形成批量、材料和工藝不合理；潮汐能主要是材料和工藝、特殊海洋工程問題。 4）環(huán)境影響，開發(fā)潮汐能需要建筑水壩，有可能對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境構(gòu)成影響的質(zhì)疑，是潮汐能大規(guī)模發(fā)展的主要障礙，但是到目前為止 并無可靠證據(jù)和數(shù)據(jù)證明這種觀點。 在潮汐能方面，與國外技術(shù)比，我國在優(yōu)化運行方面還存在著一定差距。而其他方面，如單機裝機容量小的問題，實際上是由潮汐量導致的，并不代表技術(shù)差距。 與國外研究現(xiàn)狀相比，我國在波浪能技術(shù)的主要差距在可靠性方面，我國能夠持續(xù)運行的波浪能裝置較少。在研發(fā)人員上，我國目前的波浪能研究人員不到30 人，而歐洲的波浪能研究人員有 1000 人左右。我國波浪能研究以 10 人左右一個團隊研究一種裝置從方案設(shè)計、水動力學優(yōu)化、波能俘獲、動力攝取、裝置設(shè)計、發(fā)電系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、現(xiàn)場建造、下水等全部工作；而 歐洲的波浪能研究以 58 個團隊研究上述工作，每一個團隊僅研究上述一個或兩個工作，研究工作比較細致。 同 先進國家相比，我國在潮流能樣機規(guī)模和工程示范方面 差距較大 ，海上長期示范試驗數(shù)據(jù)還不夠充分，海洋能人才和研發(fā)基礎(chǔ)條件還很薄弱。但是在潮流能原動機性能基礎(chǔ)研究能力并不落后，我國已經(jīng)在十千瓦級垂直軸和平行軸水輪機組設(shè)計、電站系統(tǒng)研制、機組和漂浮式 /座海底固定系統(tǒng)海上示范與測試等各個方面，已經(jīng)有較好的積累 。 我國通過這些年的研究，在海洋溫差能利用上取得了一定的研究成就。但同國際先進技術(shù)水平差距較大，體現(xiàn)在：（ 1）從 研究階段上看，國外處于技術(shù)開發(fā)和示范驗證同步發(fā)展階段，技術(shù)較為成熟，已經(jīng)有不少技術(shù)在工程示范基礎(chǔ)上開始進入商業(yè)化、規(guī)?；_發(fā)階段；而我國正處在原理探索和小規(guī)模樣機模型試驗階段；從研究規(guī)模上看，國外研發(fā)裝置裝機容量達百千瓦級，趨向兆瓦級，進入規(guī)?；⑸虡I(yè)化發(fā)展階段；我國單機十千瓦級正在研制中，相對國外較小，處于 25 單機研發(fā)的前期階段；從系統(tǒng)循環(huán)方式上看，國外已從采用單工質(zhì)朗肯循環(huán)到現(xiàn)在采用混合工質(zhì)朗肯循環(huán)和上原循環(huán)，系統(tǒng)效率明顯提高。我國目前的研究成果仍以單工質(zhì)朗肯循環(huán)為主；從系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備上看，國外開展了針對海洋 溫差能系統(tǒng)用的熱交換器和氨透平研制，相關(guān)設(shè)備已投入使用；我國目前相關(guān)設(shè)備制造企業(yè)，尚未開展針對海洋溫差能系統(tǒng)專用設(shè)備的研制；從施工技術(shù)和運行經(jīng)驗上看，國外具備了小型溫差能電站的施工技術(shù)和運行經(jīng)驗，并開始兆瓦級的施工，我國尚未有相關(guān)的施工技術(shù)和運行經(jīng)驗。 發(fā)展趨勢 （ 1）風電 全球風電裝機容量將在未來二、三十年間保持持續(xù)快速發(fā)展。國際能源機構(gòu)（ IEA）預計，到 2050 年，全球電力的 12%來自于風電。美國已計劃到 2020 年風電達到年發(fā)電量的 20%，預計到 2030 年美國海上風電的裝機容量達到 5400 萬kW。歐洲預計 2020 年風電裝機容量可達 億 kW，其中 4000 萬 kW 為海上風電 ,到 2030 年風電裝機容量達到 億 kW，海上風電 億 kW。 預計未來十年我國風電裝機容量的增長速度會超過每年 1000 萬 kW，到 2020年達到總裝機容量 億千瓦。 從歐洲在風電領(lǐng)域的技術(shù)研發(fā)規(guī)劃來看，風電技術(shù)的發(fā)展趨勢是現(xiàn)有技術(shù)的全面升級，即“下一代”風電技術(shù)，包括： 更先進的風況分析系統(tǒng)：風況分析技術(shù)對于風電機組設(shè)計開發(fā)、風電場設(shè)計、風電場出力預測與運行優(yōu)化、全區(qū)域風電運行優(yōu)化都具有基礎(chǔ)性和關(guān)鍵性作用，是風電核心技術(shù) 的基本內(nèi)容。下一代風況分析技術(shù)的目標是開發(fā)高精度、大范圍、基于 CFD 技術(shù)和多種測量手段的風資源分析、風電場設(shè)計與出力預測技術(shù)（ TPWind 設(shè)定的指標是由風況模型得到的風電場全年出力的誤差在 3%以內(nèi) ) 海上風電技術(shù)：海上風電處于開發(fā)初期，是未來風電市場的重點和目前風電技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，成為風電技術(shù)創(chuàng)新的推手。海上氣候、水文、地質(zhì)條件與陸地差異較大，對風電機組、施工作業(yè)、運行維護、風電送出的技術(shù)要求也不同。目前國外研發(fā)的方向在于海上風況、海流、波浪分析模型，風況計算、預測軟件系統(tǒng)，海風、海流與波浪相互作用模型 ；先進的海上風機翼形與海上風電機組相關(guān)技術(shù)；海上風電施工技術(shù)與裝備、運行技術(shù)與送出技術(shù)。 26 大容量、高可靠性、低成本風電機組：為了利用更多的風能，風電機組仍在向容量更大、輪轂高度更高、葉輪直徑更大的方向發(fā)展，同時可靠性和成本控制也是參與市場競爭的核心內(nèi)容。目前歐洲已完成 12MW 風電機組風況研究，設(shè)計工具研發(fā)階段接近完成。新型風電機組要求更先進的風電機組氣動、機械和控制系統(tǒng)設(shè)計與工藝。 （ 2）太陽能光伏 從總體發(fā)展趨勢看，光伏發(fā)電將在 2020 年左右在經(jīng)濟性上達到可競爭，并在 2020 年以后對世界能源需求做出實質(zhì)性 貢獻。 2021 年 10 月， 歐洲光伏工業(yè)協(xié)會 （ EPIA）公布了“ Set for 2020”，預計 2020 年歐洲光伏累計裝機容量：基本發(fā)展模式 100GW、加速發(fā)展模式 200GW、理想發(fā)展模式 400GW；分別占歐洲電力總需求的 4%、 6%和 12%。美國太陽能工業(yè)協(xié)會（ SEIA）在哥本哈根會議上宣布，美國到 2020年光伏將提供全部電力需求的 10%，光伏累計裝機容量將達到 350GW。 日本 2021 年公布了“ Roadmap PV2030Plus”，重新調(diào)整了規(guī)劃目標， 2020 年光伏累計裝機容量達到 28GW， 2030年為 56GW。印度 2021年公布“ Solar Power Plan”， 2020 年光伏累計裝機容量達到 20GW。 根據(jù)國家發(fā)改委發(fā)布的《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到 2021 年我國太陽能發(fā)電總裝機容量達到 300MW， 2020 年達到 ，發(fā)展重點為屋頂光伏發(fā)電和大型光伏電站。 2021 年我國金太陽示范工程補貼政策出臺，第一期光伏發(fā)電項目約有 642MW，計劃用 23 年完成，大型并網(wǎng)光伏電站占 46%，用戶側(cè)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)占 %，無電地區(qū)光伏系統(tǒng)占 %。西藏阿里和青海玉樹均規(guī)劃在 23 年內(nèi)建成水 /光互補微網(wǎng)發(fā) 電系統(tǒng)，西藏阿里 10MW 光伏微網(wǎng)項目經(jīng)國務(wù)院常務(wù)會議原則通過，青海玉樹一期 2MW 光伏微網(wǎng)系統(tǒng)已納入金太陽示范工程，這將為我國邊遠地區(qū)的可持續(xù)電力供應(yīng)探索一條新途徑。受我國光伏發(fā)電相關(guān)規(guī)劃及政策的影響，預計近 23 年國內(nèi)光伏市場將出現(xiàn)高速增長態(tài)勢，并將實現(xiàn)光伏應(yīng)用形式主流從離網(wǎng)型向并網(wǎng)型的轉(zhuǎn)變。 在太陽電池技術(shù)方面，薄膜太陽電池由于生產(chǎn)過程具有低成本、低能耗和低污染等優(yōu)點，已成為太陽電池的一個重要發(fā)展方向，硅基薄膜電池、碲化鎘電池以及銅銦鎵硒電池均已開始規(guī)模生產(chǎn)，染料敏化太陽電池已接近產(chǎn)業(yè)化，國際上正在加大薄 膜電池核心技術(shù)、生產(chǎn)工藝和生產(chǎn)裝備的研究，以提高轉(zhuǎn)換效率、降低成本為目標。同時，晶硅太陽電池仍然是國際現(xiàn)階段研發(fā)的主要活動，一方面 27 通過將各種實驗室的高效電池技術(shù)移植到產(chǎn)業(yè)界，以提高產(chǎn)業(yè)化的晶體硅太陽電池效率；另一方面，國際工業(yè)界通過發(fā)展絲網(wǎng)印刷法制備選擇性發(fā)射電極技術(shù)、激光制備選擇性發(fā)射電極技術(shù)、全背結(jié)太陽電池、非晶硅 /晶體硅異質(zhì)結(jié)（ HIT）太陽電池和金屬絕緣層半導體（ MIS）電池等先進技術(shù)，實現(xiàn)晶體硅太陽電池的效率持續(xù)提高、成本不斷降低。有機基太陽電池、第三代太陽電池、多閾值器件、熱載流子電池等均處于基礎(chǔ) 研發(fā)或理論研究階段，如果在新型電池及器件方面取得突破，那么太陽電池技術(shù)將會出現(xiàn)飛躍。 在光伏應(yīng)用技術(shù)方面，現(xiàn)階段主要圍繞著光伏規(guī)模化應(yīng)用，重點展開系統(tǒng)設(shè)計與運行研究及核心設(shè)備研制，同時對大規(guī)模儲能技術(shù)、光伏發(fā)電規(guī)?；苯永眉夹g(shù)和光伏的環(huán)境影響等問題進行探索研究。大型并網(wǎng)光伏電站核心技術(shù)與裝備研究是一個光伏大規(guī)模應(yīng)用研究的重要方向，重點在于光伏并網(wǎng)逆變設(shè)備、光伏自動跟蹤設(shè)備、數(shù)據(jù)采集與遠程監(jiān)控等核心設(shè)備的能級提升與新型設(shè)備研發(fā)，大型及超大型光伏電站的工程設(shè)計與優(yōu)化研究，大型及超大型光伏電站接入電網(wǎng)的設(shè)計、運 行與保護技術(shù)研究，光伏功率預測、大型光伏輸變電、電網(wǎng)儲能、大型光伏電站的氣候環(huán)境影響等問題與技術(shù)探索。為解決光伏發(fā)電的穩(wěn)定性問題，發(fā)達國家近年來一直積極研究光伏微網(wǎng)技術(shù)，日本、希臘、德國等國家均已建成百千瓦級示范系統(tǒng)，這將是未來光伏應(yīng)用的重要方向之一，目前研究重點在于適用于微網(wǎng)的光伏逆變設(shè)備、儲能系統(tǒng)及控制設(shè)備、能量管理系統(tǒng)等核心設(shè)備研制，光伏微網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與優(yōu)化、電壓和頻率穩(wěn)定控制及優(yōu)化管理、分布式電源效率優(yōu)化、能量管理軟件技術(shù)等研究已經(jīng)展開。光伏與建筑景觀結(jié)合應(yīng)用是成 規(guī)模推廣光伏發(fā)電的一種重要形式，德國