型风机生产厂近50家,年生产风机约2.2万台, 研究单位不下30多家,小型风电技术已商品化, 风力发电已初步形成产业。全国现已安装小型风力发电机6 万多台, 总装机容量达7兆瓦。我国在大中型风力发电机的设计、制造和材料方面均落后于丹麦、荷兰、英、美等国。我国千瓦级风机在机型设计上已有多项成果, 性能达国际先进水平, 但制造工艺不及国外。千瓦级中型风力发电机还处于试用阶段, 100千瓦以上级大型机还是空白。风力田发电才开始起步。
2.3 生物质能开发技术
我国沼气技术(厌氧消化技术)研究水平较高, 可与世界先进水平相比。近年来, 在大型沼气池的供气或发电及环境的综合治理技术开发、廉价商品化组合式沼气池研制与开发, 沼气发酵微生物和生物化学发酵工艺研究等方面, 都取得了较好的研究成果。在沼气技术的推广应用上, 我国居世界领先地位。全国农村有沼气池500万口, 年产沼气10亿米3以上, 受到国际上的重视。大中型沼气工程已建成l000多处, 且普遍采用高效型池型。20多年大规模的沼气技术开发,培养了大量人才, 形成沼气技术开发的中坚。
2.4 地热能开发技术
地热能开发包括地热发电技术和地热直接利用技术, 前者属于高技术。地热能实质上是一种以流体为载体的热能, 地热能发电与火力发电大同小异,所有一切可以把热能转化成机械功再转化为电能的最实用的方法只有通过热力循环,用热机来实现这种转化。利用不同的工质,或不同的热力过程,可以组成各种不同的热力循环。目前,使用较多的是双工质发电,较成熟的有两种:有机朗肯循环和卡林那循环。
干热岩(EGS)开发利用技术在中国已经起步[8]。干热岩(增强型地热系统)开发的关键技术是:深部地热资源的圈定和储量评价;干热岩选址、调查的描述;降低成本和提高效率的技术(如数值模拟)。部分其他技术也同样重要,例如深井开采、断裂特征、高温测井、液体成像、激发预测模型、示踪试验和数据解释及层间封闭技术。未来的干热岩开发与目前高温水热型地热田均面临钻井技术这一难题[9]。
水热型地热田的回灌式开采是实现地热资源可持续开发利用的必不可少的技术。但是,地热回灌非常复杂,不但要考虑地热水的运移,还要考虑热运移。
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如果回灌过程中出现不成熟的热突破,即回灌水很快回到开采井,就会极大地危及到地热田的寿命[10]。因此,地热大规模的回灌前必须进行地热回灌试验,确定热储的联通性以及回灌井与开采井之间的水力联系是非常必要的。同时,需要借助数值模拟的手段对不同生产和回灌情景下热储压力的温度变化进行预测,指导地热资源的可持续开发利用。
中低温地热发电技术在中国拥有悠久的历史,积累了丰富的实践经验[11-14]。20世纪70年代在地热发电方面, 我国主要开发了地热蒸气发电技术, 已建成8 座地热电站, 总装机容量14.586兆瓦, 列世界第14位。在地压地热、干热岩体和岩浆型高温地热的发电技术开发研究上,我国尚属空白。据不完全统计, 我国的地热直接利用的利用总量相当于74.3×104千瓦。其中工业用l 5.8×104千瓦, 农业用17.2×104千瓦, 生活用41.3×104千瓦。
2.5 核能开发技术
我国核工业已有近40年的历史, 现已形成比较完整的核科研和核工业体系。但在20世纪70年代才开始由纯军用转入民用开发, 致使核能开发的主体核电起步较晚,至今还未有一座建成的核电站投入使用。正在建设中的秦山核电站一期工程预计在1990年可并网发电, 从而结束我国的核电空白。20世纪90年代我国将相继建成一系列核电站,如秦山核电站二期工程,广东大亚湾核电站等。在核能开发研究上,我们已能自行设计、制造和建设大、中型热堆核电站,并建成了一批重要的研究试验装置。在核快堆发电技术方面,建了快堆另功率装置及一些其它试验装置,还建立了专门研究所。在快堆物理、钠回路方面作了许多研究,取得了一批科研成果。
2.6 海洋能开发
我国潮汐能发电技术巳取得一定成就, 相继建成一批中小潮汐电站, 总装机容量已超过10000千瓦,列世界第3位。在灯泡式贯流机组研制、防腐防垢、沉箱施工筑堤和电站自动化运行等方面积累了成功的经验,开始了小型全贯流式机组的研究,对单机容量为万千瓦级的潮汐电站也进行了论证研究。在波浪能发电方面, 我国已研制出BDl02型航标灯用波力发电装置,性能达20世纪80年代世界先进水平,并已成批生产。装机容量为8千瓦的珠江波力试验电站即将建成,年内试发电。潮流发电、温差发电的研究尚处实验室模拟阶段。
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3 我国新能源技术开发利用中存在的主要问题
我国发展新能源大部分从引进技术开始,逐步消化吸收,部分实现了自主化。目前,我国的新能源门类较齐全,但与国际先进水平相比,技术及其应用存在较大差距。主要存在的以下5个问题[15]。
3.1 新能源技术的研究开发缺乏长期规划和持续稳定的支持。一方面,新能源
技术的研究开发投入相对不足;另一方面,缺乏稳定的研究开发支持。如,从20世纪50年代起,我国就开始进行煤制油技术的研究开发,经历了四上三下的过程。直到21世纪初,仍然没有进行工程化试验。而美国联邦政府对煤制油技术的研究开发和示范项目持续支持了30多年,至今还没有规模化和商业化发展。
3.2 研究开发与产业脱离,基础研究较多,转化能力较弱,应用滞后。我国新
能源技术的研究开发以政府投入为主,大部分国家科技计划项目由大学与科研院所承担。由于大学和科研院所与企业分离,研究成果距离可应用的程度较远,加上缺乏技术转移机制,成果的产业化滞后。
3.3 满足于设备制造国产化,缺乏技术储备,不掌握核心技术。如,在太阳能
光伏电池和风能设备制造领域,通过引进技术消化吸收,我国已经基本实现了风能设备和太阳能光伏电池制造国产化,但因没有掌握核心技术,与国际先进水平相比,国产设备和装置的能源转化效率较低。尽管目前我国的太阳能光伏电池及组建的加工规模居世界第三位,但不掌握硅材料的核心技术,加工光伏电池及其组件的设备主要靠进口。由于国外控制硅材料的核心技术,引进硅材料生产线,单位产品耗能高;光伏电池的效率普遍与国际先进水平相差4%。
3.4 研究开发投入不足,生产工艺较落后。在一些技术比较成熟的领域,已经
实现产业化和规模化发展,但研究开发基本停滞。如,太阳能热水器技术成熟,但由于企业分散竞争,研究开发投入严重不足,技术进步较慢,能源利用效率有待进一步提高。
3.5 缺少自主创新能力,虽然研究开发投入和专利不少,但是大都是外围技术
和非核心技术。因此,我们往往只能制造一些配套设备,核心技术和关键设备还要依靠进口。
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存在上述问题的主要原因,一是国家的新能源战略目标不明确,政策不稳定,一些研究项目上马又下马。二是没有形成完整的研究开发与示范、推广相结合的体系。由于资源分割,基础研究与成果转化脱节,研究开发与试验示范脱节,技术引进与消化吸收脱节,已有的研究成果和专利没能及时得到应用;由于缺少中试资金,有些新产品没有经过严格的试验考核就批量用于工程。三是缺少共性技术联合研究与利益分享机制,导致一些具有共性的研究项目低水平分散重复,造成资源浪费。
4 结束语
通过综述各种新能源技术的国际发展格局和国内发展现状,我们很容易意识到目前大部分发达国家的新能源技术发展已经领先一步,对新能源技术发展的支持力度非常大,而且掌握了一定的核心技术[16]。我国正处于工业化阶段,对能源的需求在不断增加,以煤炭为主的能源结构短时间内得不到根本解决;新能源技术的发展才刚刚启动,政策激励机制也不够完善。 因此,我国政府首先要有明确的能源技术发展规划方向,不断完善能源技术创新机制,增强技术自主创新能力,加强与发达国家的技术合作,为新能源技术发展提供更多的平台。
参考文献
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