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關鍵詞:電力電子技術;新能源領域;應用;研究
引言
隨著社會經濟的快速發展,各種能源消耗速度極大,能源短缺已成為社會生產發展過程中亟待解決的問題。近年來,新能源的開發和利用,為解決能源短缺問題提供了一條新的道路,而電力電子技術在新能源的開發利用中扮演著重要的角色。本文通過對電力電子技術的概述、電力電子技術在新能源領域的應用、在電力電子技術運用過程中應注意的問題等方面的著重介紹,讓人們充分認識和了解電子電力技術并加強對其合理有效充分的利用。
1電力電子技術概述
電力電子技術,又稱功率電子技術,學術上稱電力電子學,是指應用于電力領域的電子技術,使用電力電子器件對電能進行變換和控制的電子技術。電力電子技術包括電力電子器件、電力電子設備和系統及其控制三個方面,涉及電力電子器件(上游)、電力電子設備和系統(中游)、電力電子技術在各個行業的應用(下游)三個領域。電力電子技術將各種能源高效率地變換成為高質量的電能,是采用電子信息技術改造傳統產業的有效技術途徑。電力電子技術具有高效、節能、省材的特點,對于我國乃至世界范圍內的經濟發展具有極為重要的作用,是現代科學、工業和國防的重要支撐技術。
2電力電子技術在新能源領域的應用研究
電力電子技術是實現節能環保和提高人民生活質量的重要技術手段,在執行當前國家“發展新能源”和“節能減排”基本國策的過程中起著重要的作用。下面以一些能源的開發利用為例,對電力電子技術在新能源領域的應用進行研究。
2.1水力發電
沒有水就沒有生命。這句話充分說明了水的重要性:水是生命的源泉,地球上沒有水,也就不會有生命的存在。有聰明才智的人抓住水在流動過程中產生的動能可以充當天然的推動力這一有利條件,再加上一些物理知識和電路原理,以著名的三峽水電站為標志的一大批水電站挺立起來了。這一創新,不僅僅降低了對媒體等不可再生能源的消耗,更創造性的為人類尋找可再生能源并加以利用的道路提供了方向。在水利發電的基礎上,一系列電力電子技術在新能源的開發利用中得到了創新。
2.2風力發電
風是大自然產生的一種自然現象,具有清潔、可再生、儲量大的特點,而風能則順理成章的成為了一種能夠被高效利用的低碳能源。L力發電技術的出現,可以有效的減少二氧化碳的排放量、減緩全球氣候變暖,為我們保護環境、節約能源、減少資金成本帶來了突破性進展。這項技術不但將取之不盡、用之不竭的風能轉換成源源不斷的電能,而且有利于緩解能源危機和供電壓力,隨著風電技術的不斷發展和完善,風力發電組等產品的數量和質量逐漸增多增強,在價格和效用上自然也會更具優勢。在當前形式下,除水電技術外,風力發電技術比其它可再生能源技術更為成熟、成本更低、對環境破壞更小,因此還有改善生態環境的重要作用。
2.3太陽能發電
在大自然賜予地球的能源中,太陽能也是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源之一,陽光是人類賴以生存的因素之一,世間萬物離開了太陽就難以繼續維持生命。據統計,我國2/3以上國土面積的年日照時間在2200h以上,年輻射總量在502萬kJ/m2以上,為太陽能的利用創造了豐富的資源和有利條件。目前太陽能在利用中,主郭建要采用了三種技術:太陽能光電技術、太陽能光熱技術和太陽能光伏發電技術。這些技術的產生和發展,對于新能源的開發利用起到了巨大的作用。太陽能電池是電力電子技術在新能源領域的應用中的典型案例。太陽能熱水器、蔬菜大棚的照明、藥材和果脯的干燥、太陽能路燈等,都是利用了太陽能發電發熱的原理。可以說,太陽能發電技術,在未來生活中具有更廣泛、更有前途的發展前景。
2.4潮汐能發電
在波濤洶涌的大海上,潮汐狂妄的拍打著海面,巨大的潮汐能為新能源的開發和利用帶來了契機,通過電力電子變換裝置,發電機將巨大的潮汐能轉換成電能,也就是能使這些波動能(潮汐能)的電能以恒壓恒頻方式輸出,再通過其他的電力裝置,為電力系統提供電力,其提供的電能既能源源不斷輸出,又對克服能源危機(煤、石油、天然氣等化石類能源匱乏)提供了重要的解決措施,可以說,自然界的可再生資源也是無窮無盡的,只要我們擁有一雙善于發現的眼睛,并采用先進的各項技術加以不斷創新和完善,就可以在循環利用的基礎上不斷創造出各種新的清潔、高效、可再生、無限利用的能源。
2.5在其他系能源中的應用
上述新能源將會在未來的發展中占到能源結構的絕大部分。電力電子技術的應用不僅局限于以上所述的幾種領域,還可以將其應用到新能源中的很多其他領域,這些領域包括抽水蓄能發電、超導儲能、超級電容儲能、低谷電儲能。
結束語
由上述諸多例子中可以看出,新能源的開發和利用已成為一種優勢更大的發展趨勢,而電力電子技術在這項偉大的工程中發揮著難以想象的重要作用。目前,電力電子技術對我國來說,在大氣污染治理、節能環保、電力系統及國民生活等等中的應用非常廣泛,而從大方面來講,電力電子技術在國民經濟與人民日常生活中正發揮越來越重要的作用。由此我們可見,電力電子技術不僅是國民經濟支柱產業的重要組成部分,也是未來技術的發展趨勢之一。我國政府相關職能部門已經采取了一系列有力措施,將發展電力電子技術作為在相當長的一段時間里的重點發展的關鍵技術。新能源發電系統給電力電子技術提供了新的方向,也為從事可再生發電能源系統的研究提供了新的思路。在國家政策強有力的推動下,電力電子技術正迎來其發展的大好時機。
摘要:隨著可持續發展理念的不斷深入推進,電力企業的發展也有了明顯的變化,綠色、生態理念已經成為了現階段電力企業發展的重要依據。電氣節能技術和電力新能源的發展運用作為主要的研究方向,也是目前企業的重點工作。為了保障企業的穩定發展,就需要在技術上進行改進和研究,以尋求更穩定的發展空間。
關鍵詞:電氣節能技術;電力新能源
0.引言
新能源電力是指依靠新能源如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等,進行發電的系統機制。而電氣節能技術也是現階段高新技術產業中的重要組成部分。筆者根據自身的工作經驗,對當前如何在技術上進行創新提出了自己的一些看法,供相關研究進行參考。
1. 電氣節能技術運用
1.1 減少電能消耗
電能損耗是當前企業發展中面臨的最大問題之一。過度的電力消耗使得企業的運營成本增加,且電力浪費情況非常嚴重。因此,如何能對電網工作進行完善和優化,成為了現代電力企業的關鍵工作。以目前的形勢來看,企業需要結合自身的成本與實際需求,考慮更換一些照明設備,轉而使用一些低能耗產品,保障足夠的照明需求即可[1]。另外針對于一些無故的電力消耗,也需要采取相應的管理手段進行控制。
1.2 電機使用模式的調整
電機是目前企業中使用最為頻繁的設備之一,而電機的功率和能源的消耗之間也有著密切的聯系。在我國現階段的電力系統中,電機是不可或缺的設備之一。所以如果能對現階段的電機模式使用進行優化,就可以進一步完善節能管理。但是存在的問題在于,電機在制造的過程中本身就需要耗費大量的能源和材料,這些包含磁性的材料需要在制造過程中被嚴格控制。對于一些新型材料,我國在現階段的使用上還存在著一些缺陷,所以在目前的電力企業當中,合理使用電機并根據實際的生產需求進行調整是非常關鍵的[2]。需要格外注意的一點在于我國雖然有著豐富的能源儲備,但是能源使用危機仍然存在,尤其是對于一些地區來說,很多新能源并沒有得到良好開發。這也需要我國企業不斷深入研究,在新能源上進行后續的利用,在保障基礎設施的基礎上進行開發。
1.3 變壓器參數管理
變壓器參數的調整有利于實現節能的目的。在電能運輸的過程中,通過對負載的調整和運行方式的改變,有利于降低電能在輸送過程中產生的損耗。整個電力系統中的變壓器可能在容量、材質、電壓等級等諸多方面存在差異,因此有功功率的空載損失和短路損失、無功功率的空載損失和定額負載消耗的參數都不盡相同,通過對變壓器參數的調整,可以降低變壓器的有功功率損失和損失率,提高電能的利用率,從而達到節能環保的目的。
2.新能源使用
2.1 太陽能
太陽能是一種清潔能源,最大的優勢就是不會對環境造成嚴重的污染,促進能源的合理利用。另外,由于太陽能可以轉變成其他形式的能源被儲存和使用,因此可以給電力企業提供長期的能源支持[3]。太陽能技術的具體運用,可以利用電池板和蓄電池,并對現階段的傳輸系統進行有效管理,讓電氣企業的動力系統能更加自由,實現對于電網的合理控制。光伏發電是本世紀最有市場潛力、最具發展前景的新能源.光伏產業以其技術先進性、資源無限性和綠色環保性,成為全球產業革命的核心、發展低碳經濟的方向、對能源危機和實現可持續發展的重要途徑。
2.2 地熱能
地熱能是由地殼抽取的天然熱能,這種能量來自地球內部的熔巖,并以熱力形式存在,是引致火山爆發及地震的能量。地熱能大部分是來自地球深處的可再生性熱能,它起于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變,還有一小部分能量來自太陽。地熱資源在我國主要分布于云貴、地區,具有天然的地理優勢,也是地熱能研究開展的重要地區。這些地熱資源如果可以得到合理運用,那么不僅對于農業的發展有重要的便利,還能為電力企業的日常生產提供能源保障,是未來可持續發展理念下的重要技術手段[4]。
2.3 風能
風能是空氣流動產生的能量,是一種可再生能源。在現代技術下,利用渦輪葉片將氣流的機械能轉為電能。作為清潔和可再生能源,風能也應該收到高度重視和技術支持,并在未來不斷進行性能和技術上的優化和完善。為了提高清潔能源的利用,清潔能源電源在建設備投資應該有所增長,這也給企業的發展提供了一項重要的支持。
2.4 核能
核能是一種清潔能源,戰略意義出眾。目前我國已經有核反應堆技術的出現,并被國家高度重視,在未來也將成為重要的發展方向。所以我國也應該加大研究力度,爭取取得更大的技術突破。節能和可持續發展是各國都密切關注的問題,我國也是其中之一。以目前的情況來看,能源的使用大多依靠水力和火力發電,能源消耗巨大,且對于環境也存在著一定的破壞。作為電力企業,也需要不斷進行技術優化,利用清潔能源來維持生產,建設生態型企業。
3. 結語
通過研究,不難看出隨著未來經濟的快速發展,電能消耗也必然不斷提升。面對著日益增長的電力需求,作為電力企業也必須要進行改革和優化,在電氣節能技術和電力新能源上進行深入研究和合理管控。但是追求減少電氣能源輸送能耗的前提是滿足當前經濟發展所需的能源,不能單純的為了降低能耗而不為市場供應充足的資源,導致經濟發展受損。這也需要企業在充分認知自身實際情況的基礎上進行科學化管理,實現自身的可持續發展。
參考文獻:
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[3]劉耀華. 電氣節能技術與電力新能源的發展應用[J]. 低碳世界, 2016,19(07):38-39.
關鍵詞: 職業技能 電工電子技術 實踐教學
電工電子技術結合中職培養目標,按照培養高素質勞動者和技能型人才的內容,突出與職業崗位的聯系,積極探索理論與實踐相結合的教學模式,引導教與學向生產技術與生產崗位的實際需求方向靠攏,強化學生與職業崗位對接的能力。教師在教學過程中要注重培養學生創新能力和實踐操作能力,減少驗證性試驗中的測量數據和指標為主,轉向完成工作任務及解決實際問題為主的技能訓練,即:使學生知道做什么、怎么做,對知識點各個擊破,形成分析能力、認識能力,體現目標教學思路,培養學生的思維、動手操作等多種能力,最終提高中職學生的電工電子技術應用設計能力,加強創新型人才的培養。
一、目前中職院校電工電子技術教學存在的主要問題
(一)課程考核方式不科學。電工電子技術這門課分為理論學習與技能培養,長期以來,受傳統教學模式重理論輕實踐的影響,很多中職院校一直對理論進行閉卷考試,對技能操作課不考核,技能課老師根據學生平時的實踐操作能力、技能操作過程中態度問題和完成技能實驗報告的情況給一個技能課分數,很多院校的技能實驗分數才占到總課時的15%~25%。技能課的評價體系也存在一定缺陷,很多教師在技能課上把考察重點放在學生課前是否預習,是否完成本次技能實踐實驗內容,記錄的數據是否合理,等等。實際上,這種傳統的評價方式并沒有考查學生的實際操作情況和創新能力,同時對這門技能課的重視程度大大下降。
(二)電子電工技術技能實踐課教學內容比較枯燥,教學方法守舊單一。從技能實踐課教學內容看,一般的電工學實驗題目大都屬于基礎驗證性實驗,設計技能性實驗偏少。學生在做技能操作過程中基本上是按照規定的步驟操作,對學生獨立思考問題能力培養不利。在實驗教學方法上,大多采用老師板書,示范講授為主,啟發式教學較少,不利于學生在實踐操作中自發地分析問題及解決問題能力的培養。同時實驗內容缺少趣味性,教學方式過于單一使得學生學習興趣低,嚴重影響其學習積極性。
二、電工電子技術課程教學改革策略
(一)教師合理設置課堂教學,培養學生創新思維能力。中職學生創新能力的培養應重點進行創新思維方法的訓練,教師盡量做到每個學生的創新能力可以得到充分發揮。在課堂教學環節中,師生要共同營造和諧愉快的教學氛圍,在“以生文本”的教育理念下,充分發揮教學過程中教師主導、學生主體作用,培養學生善于主動發現問題、自己動腦分析問題和自己動手解決問題的科學思維方式。在課堂教學過程中,教師應該有層次[1]有難度地提問,鼓勵課堂中學生積極發言甚至做到暢所欲言,對于人數較多的班級鼓勵分組討論,引導學生敢于批判質疑,勇于立異創新。教師課堂教學環節設置合理而有創造性,便能促使學生積極主動地獲取知識,培養學生創新思維能力。
(二)強化師資建設,擴大“雙師型”教師隊伍,技能實踐教學過程中培養學生的創新能力[2]。目前中職院校教師自身素質有限,大部分電子電工技術專業的教師都是“從學校到學校”居多,自身就缺少熟練的技術也沒有實踐操作的經驗,更無法教會學生熟練技能,導致學生學的電工電子理論知識和電工電子技能實訓項目脫節。提升教師技能與理論結合教學的能力,學生在技能操作訓練中創新思維能力的培養,中職院校需要強化師資建設,需要能同時勝任專業理論教學和技能實習指導的“雙師型”教師,擴大“雙師型”教師隊伍。教師必須具備一定的實際操作技能水平,在實踐中能熟練處理生產中出現的各種問題,理論上應具有高級技工以上的證書,他們在教學中能有效地將理論和生產技能操作結合,培養學生的創新操作技能。
(三)課程教學模式改變,理論與實踐結合,是培養學生創新思維和創新能力的重要環節,課程教學模式的改變為理論性和實踐性相結合[3]。中職電工電子技術與技能課程的實踐性特點,決定了學生不應該只注重理論知識的學習,還應把理論應用到實踐中。在近幾年的教學實踐中,筆者根據電工電子技術課程內容設計教學環節,最大限度地為中職學生提供廣闊的技能操作平臺,鼓勵學生動手實踐操作,把理論基礎知識轉化為實踐技能操作,提高學生的創新能力和實踐能力。很多中職院校通過校企合作教學、校外實踐、實踐實習基地等多種教學模式,增加學生真正到企業鍛煉實習機會,同時開展中職生科技學術活動等,鼓勵學生多參加省級國家級技能操作大賽等,最終成長為創新型人才。
參考文獻:
[1]王紫婷.構建分層次創新活動平臺,提高大學生的創新能力[J].實驗室研究與探索,2008,27(7):11-13.
[關鍵詞]大規模新能源 電力安全 高效利用 基礎問題 思考
中圖分類號:TP393.08 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)46-0288-01
21世紀,能源問題成為世界各國普遍關注的突出問題。近些年來,隨著科學技術的不斷發展,我國政府提出了建成能源節約型的社會主義國家的目標,在新能源的開發和利用領域有所突破。然而,面對當前我國經濟不斷增長、居民生活以及企業生產用電需求急劇攀升的形勢,電力行業承受著巨大的壓力,新能源的利用方面,仍然存在很大的缺陷,大規模新能源電力安全高效利用問題,已然成為我國智能電網建設過程中,亟待解決的重要課題。
一、大規模新能源電力系統的特點
電力系統是一種包含電力生產、傳輸與使用的消費系統,存在供求與需求平衡的特點。相對于傳統能源電力系統來說,新能源電力系統則具備一些更為鮮明特征,包括不可約制性、不可存儲性以及不穩定性等等,其中,能源儲存問題最為突出。為了增強對電源側控制的有效性,在具體展開新能源電力系統的構建過程,需要進行科學的中長期負荷預測,優化機組調度,加快發電控制自動化發展步伐,以保障電網穩定性。與過去傳統的水能、核能發電大為不同,在風能、太陽能這種形式的新型能源電力生產過程中,不僅出現了存儲困難現象,而且也無法有效控制電能的輸出。一次能源的隨機波動性特征,決定了電能也具有較強的隨機波動性。新能源電力系統中的電源側,既包含了傳統電力系統中的電源,又增加了新的虛席部分電源,能夠響應負荷側,并影響電源側功率的隨機波動性,這是新興能源電力系統的基本特點。
二、新能源電力系統建設中的基礎問題及解決措施
(一)新能源電力系統構建的基本原理
以基礎性電氣動力學視角為基礎的多時空尺度特性,在新能源電力系統的整個建設過程都存在,其是對新能源結構及其重要參數進行憑借的依據,更是推動新能源電力系統實踐工作順利展開的客觀基礎。新能源電源空間尺度所具備的各種特征(包括分散性、隨機波動性等),導致其運行系統,也帶有明顯的隨機性以及不穩定性等特征。電源、電網和負荷的響應,是建立新能源電力系統時空多尺度動力學特性的理論依據,在此原理下,要想實現新能源電力系統完美、高效輸出,則必須平衡好電源和電網之間的關系,促使多個新能源電力系統之間,能夠達到彼此平衡與彼此互補的狀態。因此,新能源電力系統構建,需要把新能源電力系統的不確定性度量與建模理論建立放在首要位置,依據其動力學特性深入研究規模化新能源電源與電網之間的相互作用機制,從而為提高新能源電力系統的安全性和高效性奠定理論根基。
(二)多元化新能源電力系統間的互補與協同調控問題
雖然新能源電力系統具有電源多元化、負荷多類型等特征,但仍然沒有擺脫傳統電力系統中存在的電力輸送延遲性問題。兩者之間的運行機制雖有不同,但也存在一些相似之處。因此,在構建獨立的新能源電力系統平衡互補機制的過程中,我們可以客觀性借鑒傳統能源電力系統的工作實踐經驗,即:依靠不同電力系統機制之間的相互作用以及客觀性的合作制約結構,完成輸電任務,從而為新能源電力系統調控目標的實現,提供有力的支持。而為了促進大規模新能源電力得到安全、高效的利用,我們需要采取措施,進一步對電網結構進行優化,使各局部電源與新能源電力系統的要求保持一致。制定多元互補方案,為實現對新能源的高效利用以及對新能源儲存量的有效控制,奠定良好基礎。此外,完善新能源電力系統所使用的輸電方式,實現創新轉變,通過增強電網的輸電能力,促進資源得到優化配置。
(三)新能源電力系統的保障機制及防御策略
新能源電力系統在發電工作過程中,常常會涉及到風能、太陽能等新型能源的使用問題,這些形式的能源大多集中分布在人口稀疏的偏僻地方,其獲取裝置容易出現系統癱瘓或者其他故障。基于此,在新能源電力系統生產工作過程中,需要我們重視對其生產裝置的和系統運行安全性的日常維護,定期組織對其關鍵組件和運行狀態的檢查活動,及時發現和排除其技術故障,完善設備保障環節。其次,要加快構建新能源電力系統特有的質量安全控制與保障機制,以科學、合理的保障機制,規范安全控制環節。此外,先進的能源發電技術,在提高新能源的利用效率、保障電網運行的安全性等方面,也發揮著重要作用,所以我們應注重對先進的新能源技術的開發和使用。最后,科學解決新能源電力系統運行過程中的能源消納問題和存儲問題,采用就地消納的方式,提高電網的消納能力,并強化對新能源電力系統穩定性的保障;促進能源儲存技術的創新發展,以解決電力系統運行中存在的平抑問題,即:增強對電力系統安全的控制能力,防止電網干擾情況下發生故障。
結束語
大規模新能源電力系統的建立,使得我國的電力系統實現了創新發展。但新能源電力系統的穩定性及輸出效率不足等問題,導致其難以發揮更大的實用價值,也難以徹底取代傳統能源系統。因此,必須加快建設智能化電力系統,優化新能源電力生產、傳輸、安全控制以及系統設備的維護等環節,建立規范、科學的保障機制,提高多元化新能源電力系統間的互補與協同調控能力,從而有效促進大規模新能源電力系統得到安全、高效利用。
參考文獻
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[2] 壽瑜江.探討大規模新能源電力進行安全高效利用的問題[J].科技視界. 2014(15)
【關鍵詞】新能源 發電 發展思路
一、新能源發電的概況
在可持續發展戰略下的中國發展一定是一個對能源,尤其是新能源要求十分嚴格的。隨著國際環境的變化在未來的經濟發展中各大企業對能源的需求將會是巨大的,地球的可再生資源遠遠跟不上人類的巨大消耗,甚至是浪費,人們的生活水平提高了,對于能源高消耗的工具使用也越來越多,汽車飛機都在消耗著地球的資源;再就是天然氣煤炭的資源也在日近枯竭,所以為了能夠滿足人類的發展需求,我們也正在努力積極的尋找可再生可循環利用的綠色的清潔能源。
二、新能源發電所面臨的形勢
(一)能源供給與能源需求矛盾突出
我國是一個人口大國,雖然我國的資源十分充足,但是人均占有量少,尤其是化石能源的資源擁有量較少,煤炭石油的價格就可體現出我國的能源的人均占有量,所以說對于能源的消耗量之大對于我國的整體經濟的發展水平是一個嚴峻的挑戰。作為一個面積較大的發展中國家而言,我們的發展水平遠遠低于發達國家,能源供給與能源需求自相矛盾,不能協調發展,伴隨著我國可持續發展的戰略實施,以及工業化程度的提高,我們在未來的發展中只會對能源的需求只增不減。
(二)生態環境保護壓力日趨加大
隨著工業時代的到來,經濟的飛速發展也是得整個地球的環境日益惡化,面對我國對煤炭石油資源的高消耗,對整個能源結構都發生了很大的改變,生態環境的壓力也越來越大,由于工業的發展對煤炭使用的情況不太看好,產生的二氧化硫是直接破壞自然環境的一大殺手。煤炭的排放量與日俱增使全球變暖,所以說在這樣的生態環境壓力下,人類要想可持續發展下去就必須努力去開發利用新能源,走綠色發展道路已經成為我國電力工業發展的必由之路。
三、新能源對電力系統發展的影響
(一)促進電網整體穩定運行
新能源的開發對電力系統的發展起到了推動的作用,一方面新能源的開發在一定程度上改變了原有的瞬時平衡的電力系統的供電模式,加快了電網的運行速度,滿足了更多人的用電需求,另一方面,新能源發電的大規模并網,對電力系統發電調節的工作模式有了新的要求,對整個電力系統的生產運行提出了更高的要求,給我國的整個電力系統的安全穩定運行帶來了積極的影響。
(二)對電力系統經濟運行帶來影響
新能源的開發在一定程度上促進了電力的整體運行和使用,但是新能源的開發過程在一定程度上也降低了電力設備的使用率,從而增加了電力系統的供電成本。新能源的開發是為了更有效的整合資源的利用率,為了確保供電的安全穩定運行,是需要投入很多設備進行深度調峰,影響了其單位能耗指標,進而影響了電力系統經濟的整體發展。
四、我國新能源開發的原則與發展思路
(一)系能源開發的原則
在我國資源轉化的過程中,新能源發電發展離不開科技的進步,新能源發電的新思路一定要保證電量的生產和使用的安全性,其次是其真正意義上的節能減排,綠色環保,經濟實用。
(1)安全性原則。安全性是任何新能源_發使用研究的前提,其安全性主要體現在對于新能源發電的前期裝機設備的安全上,對于新能源的開發和利用要有足夠的調劑設備作為負荷支出的保證。新能源的開發是要體現其可再生,清潔,安全的優勢的,所以一定要充分能保障其安全穩定的運行才是最重要的原則。
(2)環保性原則。新能源的開發一方是為了整體資源的整合,另一方面其實是為了改善我們所處的環境,所謂的新能源新就新在其環保性,新能源發電具有清潔、可再生等優勢,在科技指導下電力系統的安全運行的同時要注重在新能源開發時對環境的影響,鼓勵發展新能源發電,減少電力行業的化石能源消耗及二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物等的排放,促進電力工業的綠色發展,為節能減排做出應有的貢獻。
(3)經濟性原則。在新能源發電的整體規劃上來看,最不能忽視的是其經濟性原則,由于新能源的電力發展不同于其他能源,在研究和開發方面是需要投入大量的科研成本和技術支持的,把握好新能源電力發展的經濟性原則,對后期的新能源電力開發有一個資金上的保證。
(二)新能源發展思路
(1)積極有序發展風電。新能源的開發要有重點性,我們國家不同的資源分布在不同的地區,所以新能源發電要做要因地制宜,例如:內陸丘陵、河谷等風能資源相對豐富的地區,可以利用其風力或者勢能發電,發揮距離電力負荷近、電網接入條件好的優勢,因地制宜建設中小型風電項目。在偏遠地區,因地制宜發展離網風電。靠近海岸的地區可以利用其水利或者風力發電等。我國的地熱發電已經具有一定的技術基礎和生產能力,但由于地熱還有其他開發利用價值,只能因地制宜地發展。積極推進海洋能試點開發研究。
關鍵詞 新能源;新能源產業;日本;中日比較
中圖分類號C921.2 文獻標識碼A 文章編號1002-2104(2010)06-0103-08
近年來,隨著全球能源格局的調整,新能源產業引起了各國的日益重視。各國均把發展新能源看作是一場長期革命,都希望在未來的經濟發展中占領產業與科技制高點,以美國為代表的很多發達國家甚至將發展新能源產業作為擺脫金融危機的重要戰略手段。2008年,世界風能裝機總量達到1.21億kW,是1998年的12.5倍;全球累計光伏裝機達到1473萬kW,為1998年的15.3倍。從長期看,隨著新能源利用成本的降低,未來將會有很大的發展前景。中國已經成為世界第二大能源消費國,并且將在3~5年內超越美國成為世界最大能源消費國。而作為世界上最大的二氧化碳排放國,盡管中國的人均排放水平仍只有美國的1/4、日本的1/2,中國將面臨越來越大的國際壓力。大力發展新能源產業,將是中國解決能源環境問題、履行對國際社會承諾的重要突破口之一。在新能源產業發展方面,日本是世界上最早起步的國家之一。在這方面,既有成功的經驗,也有諸多教訓,值得中國借鑒和吸取。
1 新能源產業的發展歷程
1.1 先行發展的日本新能源產業
由于自身的能源資源匱乏,日本是世界上最早重視發展新能源的國家之一。日本新能源發展具有“自上而下”特征,初期是通過政府政策啟動的,石油危機與能源緊張是推動日本發展新能源的主要動力。1973年,第一次石油危機爆發。1974年,日本就實施“新能源技術開發計劃”(也被稱為“陽光計劃”),其核心是大力推進太陽能的開發利用,此外還包括地熱開發、煤炭液化和氣化技術開發、風力發電和大型風電機研制、海洋能源開發和海外清潔能源輸送技術等。
1979年,第二次石油危機爆發。1980年,日本推出了《替代石油能源法》,設立了“新能源綜合開發機構”(NewEnergy Development Organization,簡稱NEDO),開始大規模推進石油替代能源的綜合技術開發,主要包括核能、太陽能、水力、廢棄物發電、海洋熱能、生物發電、綠色能源汽車、燃料電池等。
1993年,日本政府將“新能源技術開發計劃”(陽光計劃)、“節能技術開發計劃”(月光計劃)和“環境保護技術開發計劃”合并成規模龐大的“新陽光計劃”。“新陽光計劃”目標是實現經濟增長、能源供應和環境保護之間的合理平衡。
1997年,日本又出臺了《促進新能源利用特別措施法》(Law on PromotingUse of NewEnergy),它也被稱作《新能源法》。該法的目的是為確保安定穩妥地供給適應內外社會環境的能源,在促進公民努力利用新能源的同時,采取必要措施以順利推進新能源的利用。該法于1999、2001、2002年進行了三次修訂。
為解決新能源發電上網問題,2002年5月,出臺《電力設施利用新能源的特別措施法》(Special Measures Law on theUse of New Energy bv Electric Utilities),即強制上網配額法(Renewables Portfolio StandardsLaw,RPS Law),規定電力企業必須購買的新能源發電配額。
但進入本世紀以來,隨著國際能源價格不斷上漲和全球氣候變暖形勢日益嚴峻,其他國家(尤其是歐洲國家)對新能源的支持力度不斷加大,日本逐步喪失了新能源產業發展領軍者的地位。
為提振本國新能源產業(尤其是光伏太陽能產業),2008年11月,日本經濟產業省聯合其他三省《推廣太陽能發電行動方案》,提出了多項促進太陽能利用的優惠政策,將太陽能發電作為了日本新能源產業發展的重點。新上任的鳩山內閣也將發展新能源作為一個重要的經濟綱領,提出了更遠大的新能源發展目標。但是,由于形勢變化及自身問題,日本已經不可能再成為世界新能源產業領跑者了。
1.2 后發優勢的中國新能源產業
與日本的情況不同,在中國,新能源產業發展起步相對較晚,初期發展具有“自下而上”的特征。中國開始利用新能源主要是從農村開始的,特點是農民分散、自發地進行,而不是通過產業化、規模化、市場化的方式進行的。最早開始利用的可再生能源主要是沼氣、太陽灶等,20世紀80年代戶用太陽能熱水器開始普及。上個世紀90年代后半期,中國開始注意從政策上引導新能源開發。
2000年以來,中國政府對大了可再生能源開發的支持力度。2003年,國家發展和改革委員會專門成立了能源局,其下設立可再生能源管理處。能源局成立后,將發展風電作為大規模開發可再生能源的切入點,從2003年開始,能源局組織了一批風電特許權招標項目,取得了很好的效果。2005年《可再生能源法》的頒布,標志著中國可再生能源發展進入了一個新的歷史階段。此后,國家發改委和其他相關部委出臺了一系列配套法規和政策,如《可再生能源中長期發展規劃》、《可再生能源發展“十一五”規劃》,逐步構建起了促進可再生能源發展的政策架構。
隨著能源供求格局的變化和政府支持力度的加大,中國的新能源產業出現了超預期增長。中國在光伏設備制造市場份額、太陽能熱水器普及、風能設備制造與風能利用等方面很快趕超了日本,展示了明顯的后發優勢。但是,非理性投資所導致上游產能過剩、下游制度瓶頸等問題,正阻礙著新能源產業的健康有序發展,中國新能源產業發展正處于“蛻變期”。
2 新能源產業的發展現狀
2.1 日本新能源發展難以實現預期目標
根據2008年3月修訂的《京都目標實現計劃》(KyotoTarget Achievement Plan),日本新能源發展的近期目標是2010年新能源占一次能源總量的大約3%。從現有情況看,距離理想目標還有相當大的差距。根據日能能源經濟
研究所(IEKI)的預測,到2010年,日本的新能源占比大約只能到1.9%。以光伏為例,2008年,日本的光伏裝機僅為210萬kW,而2010年的預想目標是482萬kW,為達到這個目標,日本必須保持年均50%的增速。在風能方面,日本目前的裝機為188萬kW,而2010年的預期目標是300萬kW,為達到目標,日本必須在今后兩年保持26%的增速。
在中長期目標方面,到2020年,可再生能源占比為7%,水電之外的新能源占比為4,3%;到2030年,日本的可再生能源占比大約為11%,其中,新能源為7%,大約為3200萬千升原油當量。這一比例大大低于歐洲2020年可再生能源占20%的發展目標。當然,不同地區差異,東京提出到2020年可再生能源占比達到20%的發展目標。能否實現這些中長期目標,主要取決于兩個因素:從外部因素看,是國際能源供求格局和減排壓力;從內部因素看,長期制約新能源產業發展的制度障礙能否得到消除。
2.2 中國新能源產業的超預期發展
中國是個新能源資源豐富的國家,近年來新能源產業發展迅速,某些領域的發展速度甚至超出預期。例如,風能裝機2006~2008年連續實現翻倍增長,2008年已經超過1200萬kW。2009年,中國風電新增裝機容量還會翻番,中國風電新增裝機占全球總量中的比重,將由2008年的23%增至33%以上。按照目前的發展速度,中國將一路趕超西班牙和德國,至2010年風電總裝機容量有望躍居世界第二位,并提前10年實現2020年風電裝機容量3000萬kW的目標。某些機構樂觀地預期2050年中國將有30%以上的能源需求依靠新能源來滿足,屆時風電裝機甚至可能達到2.5億kW以上。
2.3 中日發展現狀對比
中國是世界可再生能源利用規模最大的國家,全部可再生能源折合1.72億t標油,在占一次能源的比例方面,中國的可再生能源占比是8.6%,日本為4.2%;其中,水電之外的新能源占比,中日兩國分別為1.5%和1.3%。從規劃看,2020年,中國可再生能源占比為15%,其中新能源為6%以上;日本則為8%,其中新能源為4.3%。日本提出了更遠大的目標(2020年,可再生能源占比為10%,光伏裝機提高到原來的2.5倍)。
在新能源產業發展方面,中國發展較快的是風電、沼氣和太陽能熱水器,日本則是光伏發電、垃圾和生物質發電、新能源汽車等。
2.4 新能源產業發展面臨的共同問題
由于國情不同,中日在新能源產業發展方面面臨的問題有所差異。但兩國都面臨著兩大根本問題:一是高成本問題;二是入網難問題。
2.4.1 高成本問題
新能源的高成本問題是包括中國和日本在內的世界各國普遍面臨的難題,但中日兩國的成本結構存在一定差異。日本是最早研發新能源技術的國家之一,在生物發電、太陽能、風能等領域擁有大量自主創新專利。日本新能源設備生產企業不需要像中國企業一樣,向國外同行支付高昂的技術專利費用。但日本是個高成本(高收入)的國家,人工成本遠遠高于中國,這是導致近些年日本新能源設備的性價比優勢逐漸消失、市場份額逐步降低的重要因素。與此同時,這也導致日本國內的新能源利用成本遠遠高于中國。但是,考慮到日本的高能源價格,新能源的高成本問題可能在中國更為突出。
以光伏太陽能發電為例,日本的每千瓦綜合安裝成本平均比中國高出40%以上,屋頂太陽能的安裝成本在每千瓦70萬日元(5萬元人民幣以上)。但是,從相對成本的角度看,目前日本的零售電價大約是每度電25日元(約1.9元人民幣),是中國的近4倍。因此,相對于傳統發電,日本太陽能發電的相對成本甚至低于中國。據筆者測算,在日本,按照現行政策與電價,居民投資屋頂太陽能發電系統的回收期大約為25年。作為一種政府補貼(占投資總額的10%)下的自愿行動,這項投資已經得到了大范圍推廣,2009年以來又重新呈現了快速上升趨勢。2008年11月,在新的太陽能行動計劃中,政府提出通過支持產業發展和太陽能推廣使用,要在3~5年內使得太陽能發電系統成本降低50%。相比較而言,中國距離這一階段還有很長一段路要走。
2.4.2 入網難問題
從技術的角度講,風能、太陽能等新能源雖然屬于綠色能源,但由于其發電的不穩定性,對于電力企業而言,它們并不是一種可靠的優質電力供應源。傳統電網必須經過更新改造后才能具有更強的新能源接納能力。但更關鍵的還在于利益因素,即與新能源發電上網相關的成本如何分擔,收益如何分享。在這方面,中日兩國都面臨著類似的難題。
在日本,電力市場仍是一種“諸侯割據”的區域壟斷格局,“廠網一體”的七大電力企業分割了全國的市場。它們擁有自己的熱電廠與核電廠,在電力市場飽和的情況下,利用新能源發電就意味著已有投資的收益受到很大損失,因此,它們沒有動力發展新能源。日本雖然實行了強制發電配額制度,但“電力供應安全”和電網改造成本分擔又成為了它們推拖新能源發電上網的主要說辭。日本電氣事業聯合會(Federation ofElectric Power Companies,簡稱FEPC)主席在2008年3月曾提出,日本現有電網可接受的風能接入規模只有500萬kW,大約是現有裝機的3倍;而太陽能發電裝機上限為1000萬kW,大約是現有水平的7倍。若想更多地利用可再生能源,電網系統設施要進行重大創新,誰將為此付費是個重要問題。從政治的角度考慮,這些歷史悠久、擁有豐厚資本的電力企業往往與政治家和官僚保持著密切聯系,有著十分強大的政治影響力。因此,自民黨政府若想實現其發展低碳經濟的遠大目標,必須在電力產業制度上真正取得突破。
在中國,雖然實現了廠網分開改革,但新能源發電上網難問題同樣存在。以風電為例,2008年底我國有超過1200萬kW的風電機組完成吊裝,其中1000萬kW風電機組已通過調試可以發電,但由于電網建設滯后以及風電并網中的一些技術、體制和管理上的障礙,2008年底實際并入電網的風電裝機容量僅為800萬kW,由電網因素導致的裝機容量浪費約200萬kW。
現行《可再生能源法》雖然規定了全額收購制度,但主要是通過電網覆蓋范圍內發電企業與電網企業履行并網協議來解決,實施中由于雙方企業利益關系和責任關系不明確,缺乏對電網企業有效行政調控手段和對電網企業的保障性收購指標要求,難以落實全額收購的規定。此外,現行可再生能源法對電網企業規劃和建設配套電網設施沒有做出規范,電網規劃和建設滯后于可再生能源發電的情況突出,造成一些地區可再生能源發電項目難以及時并網發電。
3 新能源產業發展政策
為了解決新能源的高成本和市場推廣問題,促進本國的新能源產業發展,日本采取了一系列財稅政策和監管政策。在這方面,中國也采取了類似措施,如政府補貼、稅收
優惠、RPS、上網電價、凈電表制度等。兩國都采取了但也有不同之處,例如,日本沒有采取競標制度和明確的上網電價制度,這是由兩國的電力體制差異造成的。總體而言,中國的政策體系更為完善,支持力度更大,但在配套政策和貫徹執行方面與日本有一定差距(見表4)。
3.1 政府補貼
日本對新能源產業的補貼有多種形式,包括對研發的補貼、對家庭購置新能源設備的補貼、對新能源投資項目的補貼等。
1980年代,日本開始對小規模的風電進行補貼。從1994開始,為保證新陽光計劃的順利實施,日本政府提出每年為此撥款570多億日元,其中約362億日元用于新能源技術的開發,預計該計劃將會延續到2020年。1998年,日本啟動了“促進地方使用新能源方案”(Promotion for theLocal Introduction of New Energy)。該方案提出,通過新能源綜合開發機構補貼可再生能源項目,公共機構和非政府組織也可以因推廣各類新能源而獲得補貼,補貼額上限是開發、推廣等活動支出的50%。表5說明了經產省2008財年與新能源相關的預算分配情況,計劃資金總額達到1113億日元(經產省補貼,不含環境省預算部分),是10年前的2倍。
補貼措施在推廣新能源方面發揮了重要作用,太陽能產業案例就從正反兩方面說明了這點。從1994年到2005年,日本政府對住宅用的光伏發電實施了補貼,累計補貼總額達到了1322億日元。這項措施有效地刺激了光伏發電的市場需求,與補貼前相比光伏發電的利用量增長了6倍,而光伏發電系統的安裝成本由1992年的每瓦370萬日元降到了2007年的每瓦70萬日元。在2007、2008年暫停了家庭太陽能光伏發電補貼后,日本光伏發電裝機增速明顯放緩。日本在2009年1月又推出了新的補貼措施,即使在金融危機的背景下,光伏裝機出現了顯著增長。
在中國,政府也通過多種形式向新能源產業提供補貼。根據《可再生能源法》,國家設立可再生能源發展專項資金。2006年5月30日,財政部了《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》,可再生能源發展專項資金通過中央財政預算安排,通過無償資助和貸款貼息對重點領域的可再生能源的開發利用項目進行扶持。2007年1月,國家發改委了《可再生能源電價附加收入調配暫行辦法》,建立了可再生能源電價附加資金制度,征收標準為每千瓦時2厘錢,2009年全年預計征收45億元左右。根據2009年8月31日的《可再生能源法修正案(草案)》(征求意見稿),國家準備將可再生能源發展財政專項資金和可再生能源電價附加合并在一起。
從補貼形式上看,中國的補貼形式更為多樣:①價格補貼,如生物質發電補貼電價標準為每千瓦時0.25元,對兩個光伏示范項目(崇明與鄂爾多斯項目)的補貼標準為每千瓦時4元;②研發補助:“十一五”期間,超過10億的預算將通過國家科技攻關計劃、“863”計劃、“973”計劃等投入到各類新能源研發項目中;③投資補貼:如“太陽能屋頂計劃”(補貼20 000元/kW)和“金太陽示范工程”(補貼系統投資的50%~70%)。
總體上看,中國的政府補貼度明顯高于日本。例如,在中國,光伏發電補貼占投資的比例是50%~70%,甚至更高,而日本是10%~50%。
3.2 稅收優惠
日本對于開發新能源的行業企業都實行一定程度的稅收優惠。為了鼓勵對尚未發展起來的新能源進行開發,在1998年的稅制改革中,日本將開發新能源寫入1998年的“能源供需結構改革投資促進稅制”(Tax Incentives toPromote Investment in the Energy Supply and Demand StructureRefoml)之中。2008年的《推廣太陽能發電行動方案》(Action Plan for Promoting the Introduction of Solar PowerGeneration)提出了針對家庭部門和產業部門利用太陽能的稅收優惠:①家庭貸款稅(Home Loan Taxation):貸款余額的1%可以從收入稅中扣減(持續10年);②改革促進稅(Reform PromotionTaxation),如果采取了節能方面的改革,大約10%的改革成本(上限為500萬日元)從所得稅中扣減。
在中國,政府也廣泛運用稅收政策對水能、生物質能、風能、太陽能、地熱能和海洋能等可再生能源的開發利用予以支持,對可再生能源技術研發、設備制造等給予適當的企業所得稅優惠。具體而言,中國對可再生能源給予了以下稅收優惠:①增值稅優惠,包括垃圾發電增值稅即征即退政策(2001)、風力發電增值稅減半征收政策(2001);變性燃料乙醇增值稅先征后退(2005);②消費稅優惠,如變性燃料乙醇免征消費稅政策;③進口環節稅收優惠政策,如原來實行的進口風力發電機與光伏電池免征進口關稅和進口環節增值稅政策(剛剛取消);④企業所得稅優惠政策,如5年內減征或免征所得稅、加速折舊、投資抵免等方式的稅收優惠等。另外,我國大部分地區對風電機占地采取了減免土地稅和土地劃撥政策,實際上風機征地是零費用。由此可見,我國針對可再生能源產業的稅收激勵政策已有多項出臺,相比日本,中國的稅收優惠政策種類繁多、靈活多樣,但這種支持并未形成十分完善的制度體系。
3.3 強制上網配額(RPs)監管
在日本,RPS法律在新能源推廣應用方面發揮著核心作用。為解決新能源發電上網問題,2002年5月,出臺《電力設施利用新能源的特別措施法》(Special Measures Law 0ntheUse 0fNew Energy bv Electric Utilities),也被稱作強制上網配額法(Renewables Portfolio Standards Law,RPS Law)。該法規定,從2003年4月開始,強制電力企業提高新能源發電(光伏發電、風能發電和生物質發電)使用比率。該法適用的新能源類型:風能、光伏、地熱能、小水電(1000kW或以下)、生物質能。
到2014財年,要有160億度新能源發電供應給所有電力設施。2006財年的新能源發電量約為65億度。電力設施企業可從以下方式中選擇對自己最有利的方法:獨立進行新能源發電;從別的發電企業購買新能源電力;從別的發電企業那里購買新能源電力的當量額。
在中國,政府也實行了RPS做法。《可再生能源中長期發展規劃》提出,對非水電可再生能源發電規定了強制性市場份額目標:到2010年和2020年,大電網覆蓋地區非水電可再生能源發電在電網總發電量中的比例分別達到1%和3%以上;權益發電裝機總容量超過500萬kW的投資者,所擁有的非水電可再生能源發電權益裝機總容量應分別達到其權益發電裝機總容量的3%和8%以上。中國
還要求國家電網企業和石油銷售企業要按照《可再生能源法》的要求,在國家指定的生物液體燃料銷售區域內,所有經營交通燃料的石油銷售企業均應銷售摻人規定比例生物液體燃料的汽油或柴油產品,并盡快在全國推行乙醇汽油和生物柴油。此外,中國特別重視太陽能熱水器的推廣,提出在太陽能資源豐富、經濟條件好的城鎮,要在必要的政策條件下,強制擴大太陽能熱利用技術的市場份額。
3.4 凈電表制度
從1994年開始,日本就在家庭光伏太陽能領域實施了凈電表制度(Net Metering),當時是要求電力公司按照成本回收剩余發電。從2009年2月份起,日本政府出臺新的買電制度,要求電力公司按照成本2倍的價格進行回收。由此造成的額外成本將會被分攤到全部用電中,由所有國民負擔,以此建立一個全民參與的能源使用推廣體系,該措施將在10年內有效。
在中國,2009年7月財政部、科技部、國家能源局聯合印發的《關于實施金太陽示范工程的通知》提出,用戶側并網的光伏發電項目所發電量原則上自發自用,富余電量及并人公共電網的大型光伏發電項目所發電量,均按國家核定當地脫硫燃煤機組標桿上網電價全額收購。
3.5 綠色電力認證
2001年以來,日本開始實施“綠色電力證書”(GreenElectricity Certificate)制度,申請數量逐年增加。在該制度下,電力用戶要根據所需要的電力向認證機構購買綠色電力證書,由此獲得的收入將會提供給發電單位,以用于可再生能源的普及推廣。購買綠色電力證書的企業可以在其產品上使用綠色環保標示,從而借此提升企業形象,而購買綠色電力證書的成本可以計入損失項。此外,即使是自用的再生能源發電,也可以進行估值,從而轉換成綠色電力證書。2008年9月,日本開始向引進太陽能發電系統的家庭頒發綠色電力證書,以推動普通家庭采用太陽能發電。
在中國,上海是最早試行綠色電力的地區。2005年6月14日,《上海市綠色電力認購營銷試行辦法》獲得通過。2006年6月,上海寶鋼等15家中外企業與上海市電力公司簽訂了“綠色電力”購買協議,這些企業可以在產品上使用綠色電力的標志。這標志著上海綠色電力機制正式啟動,上海成為中國(乃至發展中國家)第一個啟動綠色電力機制的城市。2007年3月7日,上海市電力公司員工開始帶頭認購綠色電力,綠色電力開始向家庭推廣。但總體而言,中國的綠色電力機制尚不完善,尚未建立綠色電力憑證的交易制度。
4 總結與建議
對比中日的新能源產業,我們可以發現:日本的新能源產業技術領先、起步較早,但制度落后正制約著產業發展,逐步喪失了領導者角色;中國的技術總體落后、起步較晚,但制度正在優化,技術水平正在快速提高,新能源產業處于快速擴張期;為支持新能源產業發展,中日兩國都采取了很多類似的政策,比較而言,中國的新能源產業政策支持力度大于日本,但日本在政策執行機制方面具有一定優勢。
通過對日本新能源產業的剖析及中日對比,可以得出以下啟示與建議:
(1)保持新能源產業政策一致性,給予新能源產業發展以持續支持,以不斷提升該產業的競爭力。在這方面,日本提供了正反兩方面經驗。日本是最早對新能源產業發展進行支持的國家,并因此成為世界新能源的領跑者。但是,就在國際油價高企、全球新能源發展方興未艾的2006年,日本卻停止了對最為重要的光伏發電應用領域的補貼(背后原因包括嚴重的財政緊張、壟斷勢力的阻撓和新能源入網的技術困境等),導致日本在生產和應用兩端很快被其他國家超越,失去了新能源產業發展的制高點。對于中國而言,目前政府出臺了多項支持新能源產業發展的政策,在風電應用、太陽能熱水器普及、光伏發電設備制造及生物質能等領域,這些政策取得顯著的成績。借鑒日本的經驗教訓,中國應保持這些政策的連續性。
(2)推進整個能源行業的市場化改革,特別是能源價格形成機制改革,為新能源產業發展營造良好的經濟基礎。在日本,新能源產業之所以能較早取得快速發展的成績,與這個國家20世紀80年代啟動的能源市場化改革有著緊密關系。雖然現在日本在電力等領域還存在著一定的區域壟斷,但日本的能源產業基本實現了自由化。并且,在那些壟斷領域,不同能源品種(如電力和燃氣)之間較強的替代關系、日本市民社會的氛圍等也在一定程度上限制了壟斷力量。市場化的價格(日本的家庭生活用電價格是中國的3倍以上)使得新能源產業有可能在政府支持下獲得快速發展。在我國,由于地區之間、城鄉之間、城市不同群體之間存在顯著差異,由于既得利益制造的重重阻力,目前的市場化改革仍處于初期階段,只有加快這一改革,新能源產業發展才能獲得持久的制度支撐和生命力。
關鍵詞:新能源產業主要障礙應對策略
一、引言
隨著全球氣候變化的加劇,一些國家開始加速能源轉型,我國也掀起了一場能源生產和消費的革命浪潮。2012年,國務院的新興產業發展規劃明確了 “十二五”時期新能源利用發展路線圖。在扶持政策不斷出臺的同時,新能源產業作為戰略性新興產業和能源結構變革的主攻方向,其發展卻不是一帆風順的。在我國經濟發展進入新常態后,用電量增速逐步放緩,但傳統能源項目依然高歌猛進,而以風電、光伏為主的新能源卻出現了大量棄風棄光的現象,出現了經營慘淡的局面。
二、制約新能源產業發展的主要因素
(一)生產端缺乏技術支撐
1自主核心技術缺乏。在能源領域的變革中,新能源開發利用的核心技術發揮著關鍵作用,而我國企業新能源的關鍵技術大部分掌握在外企手中。例如,目前我國光伏發電企業仍處在“來料加工”的組裝階段,承擔產業鏈中高污染、高能耗的生產環節;風電雖已具備兆瓦風機的自主研發能力,但與世界先進水平相比差距明顯;核電發展規模不大,自主化程度低,尚未形成完整的核電標準體系;除沼氣技術運用成熟外,我國生物燃料產業的其他技術還在發展探索的早期,核心技術仍需從國外引進。另外,地熱能、海洋能等也都處于探索階段,關鍵技術尚未掌握,沒有形成真正意義上的產業。
2預測技術有待提高。風能、太陽能、海洋能等不是時時刻刻都有,存在穩定性差的缺陷,國家電網對新能源電力的入網數量有嚴格控制,要保證需求和供應每時每刻的平衡,而利用電網的控制手段來調節關鍵在于對新能源準確的預測技術。近年來,我國風電場對風電的預測準確度已由50%提高到80%,但仍需進一步提高。根據電網機制要求,預測準確性低,就會減少入網電量,從當前我國技術發展情況來看,除風能、光伏產業的預測技術較為成熟,其他新能源預測技術仍處在起步階段。
(二)消費端存在購買偏見
1認為新能源成本過高。對新能源使用成本的認識,公眾普遍缺乏合理的價值評估。消費者普遍認為新能源價格高,但實際上新能源的成本表現出快速下降的趨勢。如30年前風電單位千瓦的造價在1萬多元,10年前風電裝備價格下降到了6000元左右,目前的風電設備價格大概是4000元,發電的生產和運營全部過程成本約為1毛錢。隨著技術進步和產業升級,風電和太陽能的上網電價逐年下降且速度較快,截至2014年,上網電價風電是0.37元到045元,太陽能是068元到08元。同時新能源的使用還能夠減少二氧化碳的排放量,最終造福后代。
2民眾參與的積極性不高。隨著我國人民生活水平的不斷提高,人們的節能減排意識不斷增強,對新能源的發展也持肯定和支持的態度,但在消費新能源時仍有顧慮。以北京市為例,每個家庭年用電量大概是3000度,如果新能源裝機發電量從現在的10%左右提升到2030年的20%左右,大概需要的補貼是每度電2到3分錢,每個家庭一年會多支出100―120元。如果我國14億人中的20%積極購買新能源電力,心甘情愿多花200元,一年就會多出500多億元用來支持新能源產業的發展。因此,對新能源使用價值的認識還需進一步加深,同時也更需要得到全民的大力支持。
(三)產業政策不合理
1規劃布局不合理。目前,新能源產業在規劃布局時沒有很好地與市場結合,而是堅持把區位資源稟賦放在第一位,導致了大量投資涌入三北地區建設風電、光電等。但是這些地方卻缺乏足夠的市場需求來消納新能源產出的電量,并且由于地處偏遠,電力輸送、儲存等基礎設施落后,新能源產業的大量投資并沒有得到回報,只能依靠國家的補貼艱難度日。以風電為例,分布在新疆、甘肅、內蒙古等風能資源較豐富地區的風電場,由于地區經濟發展速度慢、電網結構薄弱、配套建設投資巨大、電力消納市場難以落實等現實因素,以致遲遲未能并網或因未能全部消納而開工不足,很多開發商賺不到錢,從而影響了進一步開發的積極性。
2補貼拖欠現象嚴重。關于新能源享受國家高電價補貼的爭議由來已久,以光伏產業為例,經過估算,未來10年的光伏補貼額度不變,我國將面臨15萬億元的資金壓力。然而,補貼資金缺口問題還沒有解決,新能源電價補貼的拖欠問題也愈發明顯,全國新能源補貼欠發大約700多億元,而光伏的補貼拖欠大概是200億元。目前我國新能源的補貼流程很復雜,企業要經歷上報、審核、申請、再核準的全部過程,結果出來大概需要一年多的時間。就目前來看,風電企業的補貼普遍要拖欠兩年左右,光伏企業大部分要拖欠2―3年以上。當一個新能源企業60%的收入在兩年以后才能拿到,這是對企業經營發展的殘酷考驗。
三、促進新能源產業持續發展建議
(一)鼓勵技術和機制創新
技術的進步來自于機制的創新,特別是對新能源的激勵機制。電網要利用自身優勢制定規劃和統一協調的機制,在規劃布局時統籌資源和市場,加強配套輸電儲能等基礎設施建設。風電和太陽能電的間斷性、波動性需要大網來調節,火電廠參與深度調風,壓力也非常大,要建立一種調節的補償機制,鼓勵傳統能源產業參與其中,以減少傳統能源對新能源的阻礙。電網可以要求新能源發電廠加強對風能、太陽能等的預測,建立預測獎懲機制,如果預測不準,可以減少吸納電量,這樣不僅可以促使新能源技術的提升,更能夠保障電網的穩定性與可靠性[1]。2006年,《可再生能源法》實施,可再生能源發電全額保障性收購制度意味著新能源發電都應被電網收購,但實際上卻沒有真正實行,導致了風電出錢讓火電減少上網電量的局面。可見,在電力管理體制中,上網配額存在分配不均的問題。因此,在全國范圍內應該實行優先消納新能源電量的機制。
(二)加大新能源宣傳力度
要大力宣傳新能源在環境保護上的作用,特別要讓社會了解霧霾天氣頻發背后的原因。從目前的研究結果來看,霧霾天氣的主要形成原因是大規模使用化石能源。盡管目前的化石能源利用技術已經非常精細成熟,但排放量相比新能源依然很大。當前光伏的度電碳排放是二十幾克,而且技術上還有很大的提升空間可以將其降得更低。因此,要實現2030年碳排放達到峰值,減少霧霾發生的頻率,僅使用煤炭和清潔煤炭是不可能達到目標的,需要大力培育消費者對新能源產品的需求,如購買新能源汽車、新能源家居等,并加大補貼力度。
(三)簡化補貼發放流程
目前各省是補貼發放主體,但由于區域間新能源發展差距較大,于是網將資金統一放到財政,財政再根據每個省的量分發,看似清楚合理,卻使新能源補貼流程更加繁瑣,而且也增加了財政的管理成本。國家電網作為一個獨立的央企,不需要按省來結算,所有的補貼款項應該由電網收取,然后交給財政,再通過電網去結算,政府再按照電網結算單發放補貼。因為發電量只有電網清楚,讓電網一次結算完成,再向中央財政報賬,只需要設置監督機制加強對電網的監管,就可以大大簡化補貼發放流程。或者按照火電脫硫、脫硝的電價,統一定價,一次性直接支付,而不是把新能源的補貼分開進行二次支付,從而增加社會和政府的管理成本。
(四)做好規劃設計工作
1總體戰略規劃布局。轉變能源發展方式和調整能源結構的首要任務是做好新能源產業發展的規劃。為了實現2020年非化石能源消費占比15%和2030年非化石能源消費占比20%的戰略目標,對新能源產業要提出科學的發展目標,不能盲目擴張,政府相關部門要明確重大項目、重點任務和機制創新方案,為新能源的合理發展提供更為全面的政策支持。要圍繞戰略目標以及2020年各省市區需完成的可再生能源電力配額指標要求,充分考慮能源、電力增長需求和環境約束條件,繼續完善和加強落實新能源的法律法規,大力推動新能源產業優化升級。頂層設計是推動能源革命、促進經濟和社會健康發展的重要保障。
2地區規劃布局。各地區要明確本地區新能源消費在一次能源消費中所占比重、新能源裝機占全部裝機比重和發電量所占比重的具體要求。嚴格落實新能源的相關政策規定,對煤炭消費比重和火電裝機提出控制性的指標,避免出現棄光限電、以風補火的現象出現。引導省級政府的規劃布局,明確新能源所占的消費比例,規定每個行政區域電力消費總量中新能源消納比例,加快電力體制改革,建立電力市場交易,施行新能源配額制。通過規劃政策設計,促進各地區建立科學的能源體系。
參考文獻:
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[2]張慶麟 新能源產業[M]. 上海:上海科學技術文獻出版社,2014
1.1面對當今國際社會嚴峻的能源形勢,中國政府高度重視新能源的開發利用,把加快發展可再生能源作為“十一五”時期能源發展的一項重要任務。
我國新能源產業目前呈現良好的發展前景,預計到2015年所規劃的新能源提供的電力、熱水和燃氣終端能源產品的總量將達到4300萬噸標準煤,并將直接拉動相關行業的發展,帶來明顯的環境效益。
國家電網公司黨組成員、副總經理舒印彪指出:“從世界各國應對氣候變化的行動中,我們不難發現,這一輪以發展新能源為主題的能源革命,是以電力為中心的,電網是推進新能源發展的關鍵環節。”并認為,發展新能源,對于優化能源結構、增加能源供應、保障能源安全、保護生態環境、促進我國經濟社會可持續發展等,具有十分重要的意義。
1.2新能源的發展現狀有機遇更有挑戰,技術與經濟問題并存。
1.2.1就風電而言,我國規劃的風電基地所在地區電網規模偏小,需要依托更高電壓等級、大規模遠距離輸送因而由此帶來了復雜的電網技術和經濟問題。
1.2.2大規模發展風力發電,使我們不得不面對系統調峰調頻問題。目前,我國平均峰谷差約為30%,部分地區達40%,未來還有可能進一步加大;而系統調峰主要依靠煤電。新能源的大規模開發,將使得系統調峰面臨更加嚴峻的考驗。
1.2.3太陽能發電技術的發展也亟待社會的支持。以天和家園太陽能試點工程為例,若要收回投資成本,則每千瓦時上網電價應高于3元,遠遠高于煤電的上網電價;如按現行居民用電價計算,收回投資成本需100年以上。
1.2.4雖然我國光伏產業產品組裝能力躋身世界前三,但晶體硅提純、鑄錠切片、逆變控制等核心技術卻被國外壟斷。中國的光伏產業“兩頭在外”知識產權掌握度不高,實質上是受制于國外研發企業為其“代工”。
2新能源發展的技術與經濟問題產生根源
雖然我國新能源的發展形勢總體上良好,但其事業起步晚、發展快,相關政策法規不夠完善,標準體系不夠健全,與電網及其他電源的發展不夠協調。
2.1我國新能源開發缺乏統一規劃,無序開發甚至開發過度。國務院2007年6月審議通過的《可再生能源中長期發展規劃》中提出到2020年建成風電3000萬千瓦的發展目標,而目前規劃的風電裝機容量卻已達12000萬千瓦,過于迅猛的勢頭不利于其發展的可持續性。2.2行業標準不完善問題日漸凸顯,并嚴重制約新能源發展。我國現行的《風電場接入電力系統技術規定》為指導性要求,不作強制執行要求,且對電網的調峰調頻能力、低電壓穿越能力等標準不嚴明,不能滿足新能源大規模開發的要求。
2.3政府相關政策不夠完善,社會支持力度不夠或無力支持。例如,我國一些地區電網電源結構單一、調峰手段有限,要保證新能源電量全額收購,需要付出很大代價,既不經濟,也不安全。此外,金融危機對以外向型為主的陽光能源影響很大,政府在此方面卻沒有予以大力扶持,光伏產業近幾月出現開工不足。
2.4對新能源送出及輔助服務的激勵政策、電價審批和項目管理、新能源電廠的新型管理機制等,均亟待加強,這在一定程度上造成新能源為電網接納的困難。
3社會各界支持將給新能源插上騰飛的翅膀
我國2006年1月1日開始實施的《可再生能源法》及其實施細則都給新能源產業發展提供了強大的政策支持。
在當前形勢下,我國社會各界給予了新能源發展很大的幫助支持,2009年上半年的《關于加快推進太陽能光電建筑應用的實施意見》及相關補貼政策是政府開始關注該產業的積極信號;降低太陽能電池的成本和出臺相應的激勵政策,則是我國發展太陽能發電產業的兩大推手。
國家電網公司采取積極有效措施,創造網絡條件,保障風電接入。截至2009年6月底,公司經營區域內923萬千瓦風電裝機全部順利接入電網;國家電網公司還做到了全額收購,按時付費。2007年,國家電網收購風電上網電量50億千瓦時,2008年達到101.3億千瓦時,同比增長103%。2009年上半年,在金融危機嚴重影響用電量的情況下,仍然收購新能源上網電量128億千瓦時,同比增長105%。
在國家政策激勵下,我國太陽能光伏企業在以長三角地區為代表的全國各地崛起,并于2006年發起成立了“中華全國工商業聯合會新能源商會”,并建立了自有網站中華新能源網。
上海市計劃2006年到2015年安裝10萬套太陽能屋頂發電系統,使其太陽能年發電能力達到3.3億千瓦時。浙江省慈溪市農業科技園區太陽能道路照明系統也已建。昆明等市也已經加入“十城千輛”節能與新能源汽車示范工程。
2008年9月,國家電網公司召開了風電發展與并網會議,對支持風電發展的工作進行了安排和部署。科技部、國家發展改革委等部門也積極主辦“2009中國國際節能減排和新能源科技高層論壇”,并邀請了包括諾貝爾獎得主的千余人參與。
新能源發電的前景猶然光明,但是對于共建和諧社會,民眾和相關企業的新能源意識、參與行動更加重要。2005年,上海市就推出了“綠色電力機制”,由個人和單位自愿認購綠色電能,定價比常規電價高0.53元/千瓦時。
4大力發展新能源有助于共建和諧社會
大力發展新能源如太陽能、風能、核能、生物質能可以解決許多社會問題,有助于共建和諧社會。
4.1大力發展新能源可以解決能源危機、緩解運輸緊張局面。即使新能源短期內難以占據能源市場的主要份額,但卻可以很大程度減輕用電壓力,也可以很大程度上減輕電煤緊張的局面,不會出現為了搶運電煤中斷其他貨物的運輸造成的運輸緊張。4.2大力發展新能源有利于節能減排,保護環境。新能源的迅速崛起將使人們對化石能源需求一定程度上減少,小煤窯的開采就會減少,對周邊環境的影響也會降低。火力發電對大氣的污染也會減輕。
4.3大力發展新能源可以減低通貨膨脹。新能源作為能源的重要提供者后,對傳統能源如煤、石油的需求就會大幅降低,煤和石油的緊缺情況會得到改善;一旦煤的價格下降,電力的價格就會下降,工業產品價格就會下降,隨之許多生產資料和生活資料價格也可能下降。
4.4就目前來講,大力發展新能源可以拉動內需,刺激經濟增長。
5結語
新能源的世紀已經拉開帷幕,新能源的未來發展無可限量。讓我們快馬加鞭,全力推動新能源產業又好又快發展。
參考文獻:
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[3]魏偉,許勝輝《風力發電及相關技術綜述》[J].微電機.2009.4.
[4]楊寬寬《專家討論2020年中國的科學和技術發展研究》[J].科技和產業.2003,9.
【關鍵詞】電力電子技術 技術應用 技術系統 發展研究
1 引言
隨著我國社會主義現代化的飛速發展,國內各行各業均得到了極大的進步。政治、經濟、文化、社會、法律等諸多環境的完善,給當代國內新技術的研發與使用提供了良好的氛圍與平臺。電力電子技術作為當代眾多新型技術之一,其已然對當代我國國民經濟建設與發展產生了重要的影響,并成為了支撐眾多領域及其技術發展的核心基礎之一。在十上提出了經濟新常態的概念,指出了國內粗放經濟發展模式產生的詬病與弊端。誠然,隨著國內經濟發展速度與水平的不斷提升,逐漸開始以經濟為中心開展國內建設,嚴重忽略了對能源與資源的保護,從而使國內的生活居住環境不斷變差。這些問題也同樣存在于世界上的各個發展中國家。新能源的生產、新技術的發現作為保護生態資源、提升勞動力水平的重要途徑,其已經成為了解決世界各國難題的關鍵所在。電力電子技術作為新技術之一,其能夠應用于電力科技領域的重要影響力,逐漸使對電力電子技術的應用研究成為了時下熱門的課題。在本文中作者將從三個角度(熱電電氣節能、新能源的發電、智能電網技術)來對國內電力電子應用系統的發展現狀給予研究,以此提升對新技術的推廣與應用。
2 國內電力電子技術應用系統發展現狀研究
2.1 熱電電氣節能領域的發展
電力電子技術在熱電電氣節能領域已經產生了深入的影響,其中以變頻調速系統的發明與使用最具有代表性。該設備通過采用由電力電子技術支撐研發的變頻器,并將其作為眾多機械設備中電機裝置的驅動電源,從而實現了對現有供給機械設備運作電力動力的節能。搭載電力電子技術的變頻器已經被廣為使用在空調、洗衣機等家用領域中,并且由于該項技術較為成熟,使設備整機更新換代的頻率與時間通常為十年。這些優質的特性與特點,使國內電力電子變頻器擁有了十分廣闊的市場與用戶人群。根據不完全統計,當前在使用低壓電機系統的機械設備中,其中采用了電力電子變頻技術的設備占比為百分之三十左右,高壓電機系統的機械設備中,其中采用了電力電子變頻技術的設備占比為百分之二十左右。盡管電力電子變頻裝置在各領域中的使用已經較為成熟,但是其整體運作的穩定性、新機使用的成本、現場安裝操作的復雜程度等依舊需要不斷的進行深入研究。根據對該領域的研究,作者認為未來國際電子電力變頻器的發展將更加集中于專用型。通過更多專用化的設計將可不斷優化變頻器的功能與特點,從而使變頻器與設備之間更加匹配,從而達到增強穩定性、復雜性的目的,并間接降低設備的整體成本。
2.2 新能源發電領域的發展
國內經濟的粗放快速發展,使中國又一次進入了經濟新常態時期。面對人與自然、人與社會的關系,眾多又經濟發展過速帶來的問題成為了時下熱門的研究課題。新能源作為替代傳統能源、實現綠色經濟的重要支撐,其在當前國內自然環境逐漸遭到破壞、石油天然氣等傳統能源逐漸枯竭的今天,成為了亟待解決的重中之重,并成為了世界各國的日常關注焦c。在新能源發電領域,電力電子技術得到了廣泛的應用。對于一個較為典型的太陽能光伏發電系統,其內部通常會包含多個電力與電子變化的環境,例如:DC至AC的逆變;DC至DC的直流交換;AC至DC的整流交換等。可以發現,該太陽能光伏發電系統除了與光伏陣列之間不存在較為密切的聯系,其他部分的組成與使用均和電力電子技術之間有著密切的聯系。對于一套較為典型的采用雙饋式的風力發電系統而言,其內部通常包括有發電機側變換器裝置、網側變換器裝置以及變槳控制器裝置等,這些裝置與組件均涵蓋有電力與電子之間的變換過程。通過這些舉例可以發現,新能源發電與電力電子技術間具有著深入的聯系。
2.3 智能電網技術領域的發展
智能電網中的電力電子應用系統包括以SVC為代表的柔流輸電技術、以高壓直流輸電為代表的新型超高壓輸電技術、以智能開關為代表的同步開斷技術,以靜止無功發生器、動態電壓恢復器為代表的用戶電力技術等。這些技術的開發與使用均是以電力電子技術為依托。智能電網技術是近年來電力領域較為熱門的概念之一。根據行業當中對該概念的理解,可以將其總結為一種兼具電力電子技術、新能源發電技術、傳感傳導技術、通信鏈接技術等的組合型技術。其中對于電力電子技術而言,其是智能電網技術的核心組成,其為保障新型能源的儲備、電力輸送的靈活、信息的傳導與控制等功能性特點提供了巨大支撐,并且還給利用再生能源進行電力的生產、保障整個電力系統的供需調配及安全運行帶來巨大幫助。我國自二零零八年保持與世界同步,提出了國家智能電網發展計劃,并擴展了智能電網電力生產的領域,積極推動熱電、太陽能發電、風能發電、地熱能發電等電力的共同使用,將統一現有各電能的入網、調配、供給等能源管理模式作為重要發展目的,為提升國家電網的運作效率、能源利用率帶來巨大幫助。
3 結論
通過上文的研究,可以發現,電力電子技術作為當代新技術之一,其已然開始對國內眾多行業及領域產生深入的影響。特別是對于新能源的研制與開發、能源的節能與保護領域具有著巨大的影響力。在本文中作者首先對我國能源使用及發展狀況開展了宏觀環境分析與研究,在此基礎上從三個角度對電力電子技術應用系統在國內的發展進行了研究。利用本文的研究,作者謹此希望能夠不斷推動國內電力電子技術的發展與應用,以此來實現對國內資源與環境的保護,并逐步促進國內各行各業發展模式的改進,為國內社會主義和諧社會的建設做出自身貢獻。
參考文獻