可再生电源（共9篇）
可再生电源 篇1
0 引言
可再生能源发电REG(Renewable Energy Generation)以及智能电网的不断发展 ,使电力系统的不确定性日益增强,给电力系统的规划、运行带来诸多负面影响[1,2,3,4]。 而电力系统灵活性是为应对不确定因素带来的负面影响,即在经济约束和运行约束下,某一时间尺度内,电力系统快速而有效地优化调配现有资源,快速响应电网功率变化、控制电网关键运行参数的能力[5,6,7,8]。
灵活性指标结合不确定因素和电力系统2个方面的特点,全面衡量系统的灵活性。 文献[9]根据巴西水电资源比重较大的特点,将灵活性量化为水电和火电发电切换能力及其所带来的经济效益, 该指标应用局限性较大;文献[10]从经济性的角度定义了正负电价,并由此建立了大规模风电的灵活性评价模型;文献[11-12]中从潮流、网架等基础方面着手,将其量化为成本的函数,构建灵活性评价指标。 文献[13]从某一时段负荷的功率谱密度着手,得出风电出力变化的周期图,并将其与可调度的灵活性资源图对比,得出大规模风电的灵活性价值评估。 文献[14]以电力系统容量、能量存储容量、 容量斜坡率和容量持续时间为基本参数,从单节点的功率注入分析出发,得到多节点灵活性潮流模型, 针对电力系统运行灵活性建立了评估模型。 文献 [15]从规划的角度,建立了灵活性评价指标,有效应用于电力系统规划中。 文献[16-17]利用Kaplan-Meier法[18]估计的累积密度函数得出可用灵活性资源的概率分布,并考虑到灵活性资源的相关性,通过临界点找到各种情况下的灵活性评估。
目前,关于灵活性指标模型的研究工作已经取得了一定的进展和成果,但也存在着一些问题,主要表现为以下几点。
a. 对电力系统灵活性资源考虑不全面 。 大部分灵活性模型中认为电力系统灵活性资源仅存在于火电、水电或风电中,未能全面考虑系统中的其他灵活性资源;同时,未考虑各类灵活性资源的特点及其特性对电力系统灵活性的影响程度。
b. 灵活性特点体现不足 。 对灵活性的特点把握不清,故没有将其完全体现在灵活性指标中,在量化灵活性指标时,也未考虑不确定性因素的影响。
c. 普适性较差 。 指标通常针对特定的电力系统或运行模式,不能比较运行状态间或 不同系统间的灵活性。
针对目前灵活性指标模型研究中存在的问题, 本文考虑到大规模REG不确定性,通过分析灵活性特点与灵活性资源,建立了具有显著物理意义的电源灵活性目标函数以及具有灵活性特点的约束条件,并由此得到了衡量电力系统运行灵活性的综合评价表以及衡量电力系统固有灵活性的指标,以此形成灵活性综合评价指标体系。
1 灵活性特点及资源
1.1 特点分析
灵活性与经济性、可靠性、安全性是并列关系, 是现代电力系统分析中须着重考虑的重要因素。 电力系统常以安全性和可靠性为前提,以经济性为目的, 以灵活性为约束,实现电力系统优化运行、规划、调度等。
灵活性是电力系统的固有特征[19],与可靠性和安全性均有交叉与不同。 从安全性角度,不确定性因素带来的负面影响可能对电力系统安全性带来威胁,因而,灵活性可从应对不确定性能力的角度对安全性进行补充,是安全性研究中不可缺少的一环,但灵活性其自身又是从宏观的角度,对电力系统进行静态的评估,具有较强的针对性和独立性,特别地, 当灵活性提高到一定程度时,对灵活性资源要求会更加苛刻,反而会使安全性略微下降;从可靠性角度,灵活性越高,系统可调节能力越强,相应的可靠性也会越高,但灵活性对可靠性的积极影响只局限于不确定性层面。 电力系统灵活性与经济性、安全性及可靠性的变化趋势示意图如图1所示。
对于任意电力系统而言,其本身就具有一定能力应对不确定性带来的负面影响,灵活性的特点应充分考虑不确定因素及其给电力系统带来的影响。 不确定性会使电力系统在短时间内出现功率不平衡问题,功率平衡情况不同时,电力系统的灵活性不同。 因而,可认为电力系统灵活性具有向上与向下2个方向 ,分别对应电力系统功率供应小于需求和供应大于需求2种情况。 同时,在应对系统不确定性时,需充分考虑系统的响应速度是否与不确定因素发生的时间尺度相匹配,即系统响应能力的时间特性。 因此,电力系统灵活性的特点主要为具有方向性和时间尺度[20]。
1.2 资源分析
理论上,电力系统运行过程中,所有的可调度的资源均可以成为灵活性资源,它们为系统所提供的灵活性是不断变化的,如图2所示。 随着时间的推移,机组按照日前计划进行相应的调度运行,出力不断变化。 机组出力上限和当前的差值即为机组的向上灵活性容量,称为系统的向上灵活性资源;机组当前出力与机组备用容量的差值即为机组的向下灵活性容量,称为系统的向下灵活性资源。 因此,对于每一台机组而言,均具有一定的灵活性,而各台机组的灵活性容量之和,即为该系统灵活性资源的总容量。
电力系统灵活性资源作为灵活性需求响应以及灵活性指标的基础,是受到灵活性特点影响最大的部分。 考虑到时间尺度、响应方向以及经济性约束, 部分传统资源不适合作为灵活性资源,因而,灵活性资源是传统资源的真子集。
根据灵活性的方向性和时间尺度的限制,目前系统中可用的灵活性资源主要有5类:具备快速调节能力的火电站;抽水蓄能电站;区域互联电网;可中断负荷;各类储能系统。
对各类灵活性资源的评价如表1所示,在一定程度上说明了各类灵活性资源的特点与作用。
2 考 虑 REG 功率不确定性的电源灵活性评 价模型
2.1 目标函数
依据电力系统灵活性的要求,定义电源灵活性指标旨在从电源侧衡量电力系统应对不确定性因素的能力。 在电源侧,造成系统不确定性的主要原因通常为可再生能源出力的变化,使系统功率平衡的不确定性增加,可再生能源接入电力系统的规模越大,其出力变化造成的后果越严重,因此,可将系统能够承受的可再生能源最大突变容量作为灵活性评价指标。 本文以风电场为例,说明电源灵活性指标的相关问题。
考虑到灵活性的方向性,需分别评价2个方向上的电源灵活性,即风电场出力突然减小和突然增大2个方向,为与前述灵活性资源的方向对应,可将前者简称为向上灵活性,后者简称为向下灵活性,2个方向的灵活性的本质相同。 故以向上灵活性指标为例, 其目标函数如下式所示:
其中,ΔPwi为研究区域内风电场i的出力变化,且以风电场功率向下的变化为 正 ,ΔPwi应不小于0;Nw为研究区域内风电场的个数。
本文定义的目标函数物理含义为系统所能承受的风电场出力的最大变化,直观上而言,即为系统应对风电场出力不确定性所带来的功率供应不足的能力。 因此,目标函数的值越大,说明电力系统的应对能力越强,电源灵活性则越佳。
需要说明的是,该目标函数并不要求涵盖研究区域内的全部风电场,可根据研究目的和对象的不同,选择相应的风电场。 同时,模型的物理意义明确,能够直观地反映可再生能源功率不确定性的情况以及系统灵活性情况。
2.2 约束条件
灵活性的特点与特性对灵活性指标有着较大影响,响应灵活性需求的资源不同时,灵活性指标的评价结果也会不同。 灵活性指标模型的约束条件不仅需要考虑到传统电力系统约束,也应兼顾灵活性背景下的新的约束条件及形式,因此,灵活性指标的约束条件可分为2类:第一类约束条件为通用约束,通用约束的形式与传统电力系统约束相似,也是灵活性指标计算中必须考虑的约束;第二类约束条件为灵活性资源约束,灵活性资源反映了灵活性自身的特点及其对灵活性资源的特殊要求。 在实际问题中, 并不是所有的灵活性资源都能够响应灵活性需求, 可依据当前灵活性需求和资源,选择相应的约束,因此,灵活性资源约束是选择性约束,视各个电源的接入情况以及运行人员的主观意愿而确定。
2.2.1 通用约束
a. 节点功率平衡。
由于目标函数的影响,节点功率平衡方程应分别考虑风电节点和非风电节点。
对于风电节点,功率平衡方程为:
其中,PGk、QGk分别为节点k的有功功率和无功功率; PL k、QLk分别为节点k的有功负荷和无功负荷;ΔPwk、 ΔQw k分别为节点k的风电有功变化和无功变化;Uk为节点k的电压;Gkj、Bkj、θkj分别为节点k和j之间的电导、电纳和相角差;jk表示节点j与节点k相连。
对于非风电节点,功率平衡方程为:
b. 电压约束:
其中,Uk、Ukmax、Ukmin分别为节点k的电压及其上、下限。
c. 线路约束:
其中,Pl、Plmax分别为线路l的潮流值和限值;α 为线路的柔性裕度,通常设为固定值。
d. 备用约束:
其中,H为备用容量;uk为标识量,若发电机接入电网,则uk为1,否则为0。
e. 风电场功率变化约束。
风电场接入电力系统时,需满足国家标准的技术规定,因此在考虑灵活性指标时,各个风电场的最大出力变化需限制在国家标准以内[21]。 同时,考虑到目标函数方向的问题,风电场功率变化应满足如下条件:
其中,ΔPGB为国家标准技术规定中的风电最大功率变化值,该值与时间尺度相关,若灵活性与标准中的时间尺度不匹配,可用插值拟合,确定限值。
2.2.2 灵活性资源约束
a. 时间尺度的选择。
电力系统灵活性的衡量建立在一定的时间尺度下,灵活性资源的响应特性与时间尺度息息相关,因此,时间尺度的问题是灵活性资源约束的前提条件。
灵活性研究中将时间尺度设定为固定值,考虑到不确定因素持续时间通常较短,该时间尺度不宜过大,同时,为满足灵活性特点以及国家标准技术规定,限定其取值,即:
当时间尺度超出30 min的范围时,可认为该问题已经非常接近传统问题,灵活性指标的参考意义下降,相应的问题可采用传统方法求解。
b. 火电机组。
灵活性的时间尺度将影响火电机组的有功出力范围,因此,综合传统的上下限出力约束以及灵活性时间尺度与机组爬坡速率约束,火电机组的有功出力约束可写成如下形式:
其中,PTG为火电机组的出力;PTG,0、PTG,max、PTG,min分别为火电机组的当前出力以及其出力的上、下限;rTu、rTd分别为火电机组的向上和向下的爬坡速率。
c. 抽水蓄能电站。
与火电机组相似,抽水蓄能电站的有功出力约束可描述为:
其中,PPG为抽水蓄能电站的出力;PPG,0、PPG,max分别为抽水蓄能电站的当前出力以及其当前库容水平下所允许的出力上限;rP u、rPd分别为抽水蓄能电站的向上和向下的爬坡速率。
d. 可中断负荷。
可中断负荷的出力由2个方面综合决定:一方面为合同规定的最大出力变化的限制,另一方面为用户自身的出力预期的限制。 因此,可中断负荷的出力约束可描述为:
其中,PI L为可中断负荷的出力;PI L,0、PI L,max分别为可中断负荷的当前出力以及其出力的上限;ΔPI L,max为可中断负荷的最大出力变化限制,该限制通常由电网与用户签订的合同决定。
e. 区域电网互联 。
区域电网互联系统的出力限制有2个方面:一方面是联络线的最大传输功率限制,另一方面为最大交换功率限制。 同时,由于区域电网互联系统既可以成为功率的供应侧,又可以成为功率的需求侧,因此,区域电网互联是出力可以为“负”的电源。 则区域电网互联的出力约束可描述为:
其中,Pc为联络区域的出力;PL ine,0、PL ine,max分别为联络区域联络线上的当前传输有功功率和最大传输有功功率;ΔPex,max为联络区域的最大功率交换限制。
f. 储能装置。
储能装置出力受到最大出力限制及其所储存的总能量的限制,其出力约束可以描述为:
其中,Ps为储能装置的出力;Ps,max为储能装置的最大出力限制;Ws,max、Ws,0分别为储能装置的存储能量的上、下限。
需要指出的是,灵活性资源约束中时间尺度可根据研究需要进行调整,但风电场功率变化约束也会有相应的调整;同时,5类灵活性资源中,若某种资源被纳入至灵活性指标评估中,相应的约束条件才生效, 可依据研究对象由专业人员依据经验决定。
3 电源灵活性评价体系
3.1 综合评价表
电力系统运行过程中,灵活性会随着系统运行工况的不同而改变;同时,对于同一工况而言,不同的灵活性资源对灵活性评价也会产生重要影响。 因此,灵活性的评价应考虑不同时间尺度下,不同灵活性资源响应时,电力系统目前的灵活性指标值。
在确定的时间尺度下,根据控制手段和研究对象的不同,可以将电力系统电源灵活性评价指标细化为如表2所示的形式。 其中,控制手段即灵活性资源,它既可包含单一的控制手段,也可包含各种控制手段的组合;类似地,控制对象即风电场,既可以是单一风电场,又可以是多个风电场的组合;灵活性指标Oi, j则由相应的控制手段和研究对象计算得出。 例如,某研究区域风电场个数为2,该研究区域内的可用灵活性资源为火电机组、水电机组以及储能装置,若控制手段考虑3种灵活性资源,则在某一确定的时间尺度下,上述情况下的电源灵活性指标模型的目标函数为式(1),约束条件则为式(2)—(10)及式 (13),从而可得到该情况下的灵活性指标;若控制手段仅考虑火电机组及水电机组,此时的电源灵活性模型则不考虑式(13),评价情况与结果与前述的均不相同。 每一种控制手段和研究对象均可认为是一种特定的运行模式。
不同的时间尺度下可得到相应的灵活性评价表。 此外,灵活性指标Oi,j分为2个方向上的指标值,因此,灵活性评价表也有2个。 灵活性综合评价表能完全反映电力系统运行过程中的灵活性状态,整体把握灵活性变化及趋势。
3.2 固有灵活性评价
对于任意电力系统,其在任意运行状态下都具有一定的灵活性能力,即固有灵活性。 固有灵活性表示了系统的内在特征,但由于灵活性特点的特殊性, 固有灵活性依然与时间尺度以及灵活性资源密切相关。
灵活性综合评价表针对特定的运行状态,依据不同的灵活性资源响应,形成了对灵活性的综合评价, 但评价表无法评价不同运行状态间或不同系统间的灵活性。 因此,灵活性指标体系不仅应可观评价电力系统的运行灵活性的变化趋势,还应更直观地对现有电力系统的固有灵活性作出灵活性评价。
对于不同的运行状态或不同系统,若控制手段i包含所有的灵活性资源,研究对象j包含研究区域内所有的风电场,均可得到2个方向上的灵活性指标O+i,j、O-i,j,它们可以评价特定方向上的灵活性。 不区别方向时,对其进行简单的数学处理,得到:
EI值可作为系统固有灵活性的参考值。
通常而言,若需对比2个系统或2种运行状态下的固有灵活性,则需在同一时间尺度下考虑所有可用的灵活性资源时所得到固有灵活性指标,作为评价依据。
固有灵活性的参考值与安全性指标、可靠性指标和经济性指标相似,可以为电力系统运行、规划方案提供依据和指导。
4 算例
本文采用IEEE 30节点测试系统的网架[22],基准值为SB= 100 MV·A、UB= 135 k V,以验证本文所建模型的有效性。 在原始网架的基础上,本文添加了部分电源点,并对电源点的出力上、下限进行折算,电源点的参数如表3所示,其中,7、10号节点接入了容量为0.3 p.u.的风电场,分别记为风电场1、风电场2,1、22、9、18、23号节点分别为火电 、 水电 、 可中断负荷、区域电网互联、储能系统的接入点,同时将各电源的上、下限折算至10 min时间尺度下,表中功率均为标幺值。
注:节点类型中 1—4 分别表示灵活性节点、平衡节点、风电场节点、普通节点。
利用文中所述模型,以向上灵活性指标为例,计算时间尺度为10 min的灵活性综合评价表。 控制手段共5种:第一种为灵活性资源仅考虑火电,记为控制手段Ⅰ;第二种为灵活性资源考虑火电和水电, 记为控制手段Ⅱ;第三种到第五种则在前一种控制手段中依次加入可中断负荷、区域电网互联、储能系统,并分别记为控制手段Ⅲ、控制手段Ⅳ、控制手段V。 表4则为该情况下的灵活性评价表,表中数据均为标幺值。
由表4可知,对于同一个研究对象,控制手段不同时,灵活性评价指标不同,在依次增加灵活性资源数量与种类时,电力系统灵活性指标会随之增加,增加的幅度与灵活性资源的种类密切相关。
对于同一种控制手段,研究对象不同时,灵活性指标与控制手段和研究对象均有较大关系。 总体而言,当研究对象数量较多时,得到灵活性指标较大;研究对象数量相同时,灵活性变化趋势与研究对象的个体相关性较强。
在灵活性资源数量较少时,潮流约束作用较小, 灵活性资源出力限制约束占主导地位,因此,各类灵活性资源均可接近或达到其最大出力限制,此时控制手段I和Ⅱ中,各情况下的灵活性指标差距较小,甚至出现相同的结果;而当灵活性资源数量逐渐增多时, 潮流约束作用逐渐增强,各情况下的灵活性指标表现不一。 特别地,灵活性资源越多,研究对象为2个风电场时的灵活性指标越接近研究对象为单个风电场时的灵活性指标之和。
为比较固有灵活性指标,本文计算了IEEE 30节点网架在不同负荷水平下,时间尺度为10 min、控制手段为V时,研究对象为2个风电场时的双向灵活性指标与固有灵活性指标,如表5所示,表中数据均为标幺值。
由表5可知,中负荷时的向上灵活性远高于高负荷时的向上灵活性,但高负荷时的向下灵活性略高于中负荷时的向下灵活性,仅根据向上或向下灵活性无法判断哪种运行状态下的灵活性更高。 因此,对比其固有灵活性可以看出,中负荷时系统的固有灵活性高于高负荷时系统的固有灵活性。 该固有灵活性值仅是灵活性对比时的参考量。
5 结论
本文分析了现有灵活性指标的不足,着重考虑灵活性的特点,建立了具有明显物理意义的电源灵活性指标模型,适用于含可再生能源电站的电力系统。
基于电源灵活性指标模型,电源灵活性评价体系由灵活性评价表及固有灵活性指标组成,前者反映电力系统运行过程中的灵活性状态及变化趋势,后者则可以比较不同运行状态或不同电力系统间的电源灵活性。
IEEE 30节点系统的算例表明,电力系统电源灵活性受到时间尺度、研究对象和控制手段等诸多因素的影响。 本文所述的电源灵活性指标体系能够反映电力系统的电源灵活性,在一定程度上反映电力系统的整体灵活性,可为灵活性研究的进一步深入提供思路。 但由于本文的研究以理论研究为主,研究对象为含可再生能源电站的电力系统,灵活性模型则仅从电源侧考量,在实际应用中则具有一定的局限性。
电力系统整体灵活性的评价不仅局限于电源侧,还可以从电网结构、负荷、电压和频率等角度评价灵活性,未来的研究将集中于从不同角度评价电力系统灵活性,从而形成更加完备的灵活性评价体系,以更好地服务于实际应用的需求。
可再生电源 篇2
1、通过实例了解有哪些不同形式的能量，知道人类利用能源的历程。
2、了解什么是能源，什么是一次能源，什么是二次能源。什么是不可再生能源，什么是可再生能源。
2学情分析
学生通过前面的学习，已经知道了什么是能量，从生活中初步感知了能源的存在及作用，在此基础上让学生学习《能源》这一课，学生容易掌握本课知识。
3重点难点
能源的分类
不可再生能源与可再生能源的特点
4教学过程 4、1 第一学时 教学活动 活动1【导入】生产和生活中需要大量的能量，如生活中烧饭、取暖、照明等需要能量；金属的冶炼、机器的运转、汽车和火车等交通工具的行驶也需要能量。那么各种形式的能量是由什么提供的呢？我们通过学这节课学习，大家就会知道。
教学过程：
（一）引入新课：
生产和生活中需要大量的能量，如生活中烧饭、取暖、照明等需要能量；金属的冶炼、机器的运转、汽车和火车等交通工具的行驶也需要能量。那么各种形式的能量是由什么提供的呢？我们通过学这节课学习，大家就会知道。
（二）新课教学
1、能源
教师演示：用手摇发电机发电，使小灯泡发光。
提问：在这个实验中都体现了哪些能量转化？这些能量的来源在那里。
分组讨论后总结汇报，教师点评
例：发电机发电 机械能—电能
发电机运转 内能--机械能
煤炭燃烧 化学能--内能
其最终来源于煤炭。煤炭就是我们常用的能源。
提问：我们常用的能源有那些？
将学生提出的各种能源写在黑板上。
太阳能、核能、地热能、潮汐能、生物质能、煤炭、石油、天然气等
2、化石能源（煤炭、石油、天然气）
煤炭、石油和天然气是千百万年前埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，所以又称为化石能源。
生物质能（由生命物质提供的能量）
3、能源的分类
提问：结合生活和生产上的能源使用情况，分析讨论一下能源可以分为哪几类？ 能源可以从那些角度进行分类？
第一、要求学生分组讨论，以达到相互启发的目的。
第二、指导学生阅读教材。
第三、找部分同学上讲台汇报分类情况。
第四、师生共同总结
●从能否从自然界直接获取能源分：一次能源和二次能源。
可以从自然界直接获取的能源，统称为一次能源。
一次能源包括：煤、石油、天然气、水能、太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能以及核能等。
无法从自然界直接获取，必须经过一次能源的消耗才能得到的能源，称为二次能源。
二次能源包括：煤气、沼气、电能。
●从能源是否可在短期内补充的角度分：可再生能源和不可再生能源。
有些能源不可能在短期内从自然界得到补充，它们属于不可再生能源。
不可再生能源包括：化石能源、核能。
有些能源可以在自然界里源源不断地得到，它们属于可再生能源。
可再生能源包括：水能、风能、太阳能、生物质能、潮汐能。
（三）课堂练习：
1、太阳是人类的“能源之母”，下列地球上的.能源中来自于太阳的是（ ）
A、地热能 B、煤、石油、天然气 C、潮汐能 D、核能
2、天然气、风能、煤炭中属于可再生资源的是____________；
3、新能源的开发来源于物理学的进步、风力发电站工作时，它是将 能转化为电能，该能源属于 （填“可”或“不可”）再生能源、
4、下列能源中，属于不可再生能源的是（ ）
A、太阳能 B、风能 C、水能 D、石油
（四）课堂小结：
本节课的重点讲了能源的分类，要求同学们能将日常常见的能源用课本上的分类方法加以区分。
（五）布置作业
1、按照能否从自然界直接获取而分类，能源可分为 和 。在石油、地热、木材、天然气和电中，属于前者能源的是 ，属于后者能源的是 。
2、地球上具有取之不尽，用之不竭优点的能源是（ ）
A、天然气 B、煤炭 C、石油 D、木柴
3、从能源是否可在短期内补充的角度可分为 和 。在水能、风能、石油、太阳能、生物质能、核能、地热能中，属于前者能源的是 ，属于后者能源的是 。
4、太阳灶半小时内可将2L， 40℃的水温度升高到100℃，求：
(1)太阳灶半小时内从太阳光里吸收了多少热量？
中国可再生能源回望 篇3
200多年来，煤炭、石油等“化石能源”支撑了人类文明的进步和社会的发展。化石能源多为碳氢化合物或其衍生物，所包含的天然资源有煤炭、石油和天然气。化石能源由古代生物的化石沉积而来，是一次能源。化石燃料不完全燃烧后，都会散发出有毒的气体，然而化石能源却是目前全球消耗的最主要能源，2006年全球消耗的能源中化石能源占比高達87.9％，我国的这一比例更是达到了93.8％。而今，人类却面临着化石能源资源枯竭、环境污染、气候变化等威胁，并且另一方面。由于化石能源的使用过程中不仅会新增大量温室气体，同时可能产生一些有污染的烟气，威胁全球生态。因而，开发利用可再生能源，保护生态环境，实现社会可持续发展，已经成为国际社会的共同行动，全世界已有60多个国家制定了各种形式的可再生能源促进政策和发展可再生能源的规划。可再生能源已经由“辅助能源”逐渐向“替代能源”过渡。一个崭新的“绿色能源”时代正一步步向我们走来。
我国曾是一个能源大国。新中国成立以来，我们在工业基础极为薄弱的情况下，独立自主地建立了自己的能源工业。为社会主义经济建设提供了大量的煤炭、石油和天然气。但是，我国现在的能源工业存在几个严重的问题：
①能源资源人均占有量只有世界平均水平的1／2，其中石油资源人均占有量只有世界平均水平的1／10。我国对进口石油的依赖程度已达50％，石油安全问题愈加突出。
②我国能源结构以煤为主(约占70％)，煤炭的大量使用严重污染环境，中国已成为世界上二氧化碳排放最多的国家之一。
③我国综合能源利用率比发达国家低10个百分点，单位产值能耗是世界平均水平的2倍多。
我国极为有限的能源资源加上能源浪费严重、利用效率低下使得我国能源的可持续发展面临巨大的挑战。
出路只有一个：“开源节流”。“节流”是节能和提高能源效率；“开源”就是开发新的和可再生的能源。
可再生能源迎来新时代
可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能等。
我国可再生能源的开发利用始于20世纪70年代，发展于改革开放后的30年，特别在2005年全国人大通过了《可再生能源法》以后得到了迅速的发展。目前，我国可再生能源(不包括水能)已经形成产业，具有一定规模的主要是太阳能、风能和生物质能。
截止到2008年底，我国太阳能热水器保有量为1.25亿平方米，约占世界总量的2／3,2008年我国太阳能电池的产量为2500兆瓦，约占世界产量的1／3；风力发电装机总量为1220万千瓦，位居世界第4位；建成农村沼气池3000万个，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2700多处。
2009年，国家能源局还将制定新的能源产业规划。到2020年，我国风电的装机容量将达到1.5亿千瓦，光伏发电装机容量目标为2000万千瓦，生物质发电拟再增加2800万千瓦。到那时中国将成为世界可再生能源的制造中心和使用可再生能源最多的国家之一。
太阳能
我国的太阳能资源十分丰富。据估算，陆地表面每年接收的太阳能约为50×1022焦耳，相当于17000亿吨标准煤。太阳能资源虽然丰富，但能量密度低、断续且不稳定。
太阳能利用包括热利用、光电转换和光化学转换等。
(1)太阳能热利用
我国太阳能热利用的主要技术和产品是太阳能热水器。它是把太阳辐射转变为热能的一种节能、减排、经济实用的技术。1平方米太阳能热水器每天可生产40℃～50℃的热水70升～100升，每年可以替代标准煤150千克，产生417度的电量，而生产每平方米太阳能热水器的总能耗约为106千克标准煤，不到一年就可以回收生产产品的能耗。2008年底我国太阳能热水器保有量为1.25亿平方米，相当于替代标准煤1875万吨或产生521.25亿度电，减排二氧化碳2788万吨。
目前我国太阳能热水器的市场占有率已达50％，而电热水器和燃气热水器共占50％。目前我国太阳能热水器的产业规模虽已位居世界第一。但是我国人均拥有太阳能热水器的面积只有0.09平方米。世界上太阳能人均拥有量最多的国家是以色列，为0.7平方米，其次是澳大利亚和欧共体。
建筑能耗约占我国总能耗的30％，其中生活热水能耗约占建筑能耗的15％。使用太阳能热水器生产生活热水对节能减排具有重要意义。我国《可再生能源法》鼓励单位和个人安装使用太阳能热水器，一些省市还出台了在建筑中必须安装太阳能热水器的规定。可见，我国太阳能热水器的应用前景十分光明。
目前，我国太阳能热利用正在依靠科技进步和创新，逐步扩大应用领域，向太阳能和建筑结合、太阳能采暖和空调、工农业用热结合、太阳能热发电等方向发展。
(2)光伏发电
太阳能光伏发电是指利用太阳电池把太阳辐射转变成电能。太阳电池的主要原料硅是地球上最丰富的元素。太阳电池在发电过程中不消耗任何自然资源，无任何转动部件。不排放任何物质。光伏发电是所有可再生能源中转换环节最少、利用最直接、能量投入产出最高的一种方式，太阳电池的寿命为20年～25年.而生产太阳电池的能耗2年～5年内就可以收回。
因此，光伏产业已成为世界上增长最快的产业。近10年来。全球光伏产业平均年增长率为41.3％，最近5年平均年增长率为4g.5％。自2002年以来，我国光伏产业平均年增长率高达191.3％。据预测，到2020年，中国的光伏发电将占世界总发电量的1％，2040年占世界总发电量的20％以上。
然而光伏发电的价格还比较高成为阻碍其发展的桎枯。降低成本、提高光电转换效率是光伏发电急待解决的两个重要问题。
30年来，光伏组件的价格已从每峰瓦(1峰瓦=1瓦／平方米日照强度下所产生的功率)300美元降低到现在每峰N2美元左右，光伏发电的成本也已降到0.25美元／度。今年我国甘肃敦煌10兆瓦的光伏上网工程招标电价为1.09元／度。我国13家主要的光伏公司已经承诺到2012年，光伏发电的上网电价实现1元／度的目标。预测到2015年～2020年，光伏发电的成本将与常规发电相当。
太阳电池的转换效率在科技进步的推动下已经有了很大的提高。我国的一些电力机构正努力在2年内将量产单晶硅太阳电池
转换效率提高到20％，多晶硅到18％，以达到世界先进水平。
我国光伏产业规模虽然很大，但是过去存在原材料主要靠进口、产品主要靠出口“两头在外”的问题，近几年，情况已有所改善。2008年国产硅材料已有5000吨，约可满足20％国内市场的需要，而且我国已经基本上掌握了生产高纯度硅的技术。
我国光伏发电的另一个问题是应用的规模还很小。2008年底。全球光伏发电累计安装容量已达1500万千瓦，其中欧洲约占全球总量的65％；日本约占15％：美国约占8％；我国累计安装只有14万千瓦，约占1％。但是，在政策支持力度加強和光伏组件价格下降两股力量的驱动下，国内光伏市场已经渐渐启动。而更为重要的是，国家能源局即将出台的《新能源产业发展规划》对2020年的光伏发电装机容量从180万千瓦调整到2000万千瓦；江苏、浙江、上海、青海等地闻风而动，纷纷出台地方光伏发电的规划，光伏产业和市场将成为我国经济建设新的增长点。
风能
风能是一种清洁的可再生能源。风力发电是可再生能源技术中相对成熟、具备规模化开发条件和商业化发展前景的一种能源利用形式。
近几年来，全球风力发电一直保持快速增长。风电装机容量平均每年增长24％，2008年全球风电装机容量达到1.2亿千瓦，增长率为28.8％。2008年全球风电发电量约2600亿度，占总发电量的1％，相当于减少二氧化碳排放1.58亿吨。世界上风能发电装机容量最多的国家是美国，其次是德国和西班牙。
我国风能资源丰富。风能可开发量约为7亿～12亿千瓦，其中陆地风能可开发量为6亿～10亿千瓦，海上风能资源约为1亿～2亿千瓦。2008年，我国风电装机容量已达1220万千瓦，成为亚洲第一、世界第四的风电大国。即将出台的《新能源产业发展规划》拟将2020年风电发展规划从3000万千瓦调整到1.5亿千瓦，中国也将成为世界上使用风电最多的国家之一。
我国风电场建设始于1986年，最初由丹麦政府赠款安装了3台55千瓦的风电机组。到2002年底，全国仅有32个风电场，总装机容量46.8万千瓦。在风电场安装的风电机组基本都是进口的。
为了推动风电规模化发展，促进风电机组国产化，2003年起，我国开始按照特许招标的方式建设风电场，引入投资者的竞争机制，降低上网电价，提出风电机组国产化率的要求等，有力地促进了我国风电场建设的规模化发展。到2008年底，全国已经建成238个风电场，总装机容量达1220万千瓦。
最近，我国已经确定6省区7个千万千瓦级的风电基地，分布在甘肃、内蒙、新疆、吉林、河北和江苏等地。按照规划，到2020年，7大基地风电装机容量将达到1.26亿千瓦。
2009年7月，国家发改委公布了最新风电上网电价。全国划分4类风能资源区，上网电价分别确定为每度电0.51、0.54、0.58和0.61元。上网电价的确定意味着风电建设已经走上规范化、市场化的运作道路。
根据我国《可再生能源法》，可再生能源上网电价高于常规能源发电的差额，在全国省级以上电网销售电量中分摊。目前，在我们消费的每一度电中，都有2厘钱用于补贴可再生能源发电。全社会、全体公民都正在为“绿电”做出贡献。
当然，尽管我国风电规模已经位居世界前列，但还存在许多问题。
①风电设备制造水平较低，自主研发能力较弱。
长期以来，我国风电设备都依靠进口或按照国外专利技术生产，最近几年情况得到一些改善，我国批量生产的风电机组已达1.5兆瓦。2008年新安装的650万千瓦机组中，国内企业的产品已占450万千瓦。
②大规模风电接入电网还存在很大障碍。
风电具有断续不稳定的问题。风电和电网建设必须匹配、协调。由于我国风电发展速度超过预期，相关的并网技术和运行管理等问题还没有跟上步伐。
③基础研究较为薄弱，标准和检测认证体系尚未完全建立。
加快风电发展是我国能源工作的一个重要任务。当前应做的是：研究解决大规模风电并网问题，提高风电设备制造研发能力和技术水平，加强风电机组的质量控制。生物质能
生物质能是以植物光合作用固定的生物质为载体的能源，它是从太阳能转化而来的一种能量，占世界一次能源消耗的14％。过去，生物质能的主要利用方式是薪柴直接燃烧，供发展中国家农民生活用能，不仅能源利用率低，资源浪费严重，而且污染环境。
新的生物质能利用方式是采用先进的转换技术生产出固体、液体、气体等高品位的能源来替代化石燃料。
我国是农业、林业生产大国。生物质资源十分丰富。据估算，我国生物质原料的年总产出潜力为7.96亿吨标准煤。根据我国的国情，发展生物质能产业“不与人争粮、不与粮争地”，以有机废弃物和边际性土地种植能源植物为主，其中有机废弃物年产出潜力约折合3.71亿吨标准煤，边际性土地能源植物产出折合4.25亿吨标准煤。
同样根据我国《可再生能源中长期发展规划》，到2020年生物质发电装机容量达到3000万千瓦(拟再增加2800万千瓦)，生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨，沼气年利用量达到440亿立方米，生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨，生物柴油年利用量达到200万吨。
我国生物质能的利用技术主要是沼气、生物质发电、生物质液体燃料、生物质致密成型燃料等。
沼气在我国利用和推广始于20世纪30年代。我国是世界公认的使用沼气最有成就和规模最大的国家。
沼气是秸秆、粪便等有机原料在沼气池中发酵后产生的可燃气体。一口8立方米左右的沼气池每年可以节柴2吨，相当于2亩～3亩薪柴的年生产量。沼气池的建设对解决农村能源问题、改善生态环境起着积极的作用。
截止到2008年底，全国已经建成沼气池3000万口.生活污水沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程2700多处，年产沼气100亿立方米，为近8000万农村人口提供了优质的生活燃料。
生物质发电技术主要包括：直接燃烧发电、与煤混烧发电、气化发电以及沼气／填埋气发电等。2008年，世界生物质发电装机容量已经超过1500万千瓦，其中美国780万千瓦，约占世界总量的一半。2008年我国生物质发电装机容量为61.3万千瓦。近几年，我国生物质发电立项项目增长较快，已经进入立项程序的有106项，装机容量300多万千瓦，平均千瓦投资1.1万元。国家已经公布了生物质发电上网电价，由各省燃煤机组标杆上网电价加上每度0.25元的补贴。
我国生物质发电同样存在关
键设备多是引进国外技术的问题。气化发电技术虽然具有自主知识产权，但仍有许多产业化问题需要解决。
生物质液体燃料主要包括：燃料乙醇、生物柴油等。2008年，美國用7000多万吨玉米生产了2700万吨乙醇。我国计划利用纤维索生产乙醇，预计到2022年生产生物燃料1.08亿吨。我国近几年每年用300万吨粮食作物生产约100万吨乙醇。今后，我国将发展非粮食作物开发燃料乙醇，如木薯、甘薯、甜高粱、甘蔗等。此外，还在研究利用农业秸秆、木材、木屑等农村废弃物，以纤维索和木质素生产液体燃料。目前，此项技术在我国尚属实验研究阶段。
我国把文冠果、黄连木、小桐子等油料能源植物作为发展生物柴油的资源基础。目前，文冠果能源林已有38万亩，小桐子能源林56万亩。高效能源植物的开发需要一个漫长的选择和发展过程。目前有关能源植物的研究也处于实验和示范阶段。
发展生物质能必须坚持“不与人争粮、不与粮争地”以及“因地制宜、多能互补、综合利用、讲求实效”的原则。生物质能现代技术的研究和应用在我国起步较晚，还有大量的关键技术没有掌握。所以必须大力加强我国科研投入，坚持引进消化和创新相结合的发展模式，突破关键技术，努力实现技术和设备的国产化。
发展可再生能源，实现绿色能源替代化石能源的过渡，是一个长期而又复杂的历史进程。它将引起社会生产方式和生活方式的巨大变革，带来生产力的又一次飞跃。在当前，可再生能源是应对金融危机、扩大内需、拉动投资和应对气候变化、调整能源结构的有效措施。在未来，预计21世纪中叶，可再生能源将登上世界能源主力的地位，它将是未来世界经济的致高点，谁掌握了可再生能源技术，谁就掌握了世界新一轮经济发展和竞争的主动权。
我国虽然在可再生能源产业规模上居世界前列，但在技术、人才、管理方面和发达国家相比还有很大的差距。我们必须认识到发展可再生能源的重要性和紧迫性，在政策法规的推动下，依靠科技进步和科技创新，动员社会各行各业、全体公熙积极了解、支持、参与可再生能源事业，建设一个能源可持续发展、资源节约、环境友好的社会。(文章代码：1811)
电源告警同步再生装置的实现 篇4
本设计旨在将电源柜声光告警信号利用一对电缆线进行远距离的同步再生后引入值班室, 便于当班人员及时发现电源告警, 防止由于停电等原因蓄电池完全放电而引发通信事故。
此设计硬件分两个部分, 第一部分安装在电源柜室;第二部分安装在值班室。下图为第一部分 (Part1) 的电路实物图。
1 Unit1部分功能介绍
这部分为电源柜控制框蜂鸣器部分电路。电话柜中的告警为压电常鸣式蜂鸣器 (工作电压8 V, 电流10 m A) , 当电源柜告警时, 从上一级电阻中流出约5 m A的电流, 经过三极管放大电路放大到12 m A。此时, 在蜂鸣器两侧形成0 V~12 V之间的振动电压。[1]所以蜂鸣器产生间断式蜂鸣音。当电压在8 V~12 V之间时, 蜂鸣器发出蜂鸣器的工作电流非常小, 为了实现信号的再生。我们想到了用同样是微小电流条件下充当开关的光放大器 (工作电流2 m A~5 m A) 作为开关去控制另一路信号。所以, 在Unit1中选用了参数为3.9 K/0.5 W的电阻为“光放”分流。
另外, 8 V/2 m A=4 kΩ
2 Unit2部分功能介绍
Unit2是一个光放大器, 在Unit2部分, 当电源告警时 , 经过电阻 的分流 , 光放的二 极管流过 (2.05 m A~3.07 m A) 的电流使二极管导通。二极管发光使光放中的光敏二极管导通。从而实现了小电流控制大电流工作。
3 Unit3、Unit4、Unit5部分功能介绍
为了实现对电源柜告警的功能的同步再生, 我们从电源柜中选取了一路24 V直流电流作为再生部分电路的电源。电源柜只对接入的设备具有监控功能, 利用了这个特点才从电源柜中为我们的装置取出电源。
由于光放中能承受的电流很小, 为防止后面的电路出现短路的情况将大电流引入电源柜, 首先在Unit3中接入24 V直流电源后随即接入一个处于常开状态的开关, 在检修时可以将开关闭合。然后接入一个0.5 A的保险丝, 这样起到了双保险的作用。根据光放中集电极对电流的既要小于50 m A而且在有载情况下还要保证Unit4中光放动作后流过射极的电流能够达到使继电器的吸合电流。所以我们选择[2]了1 K/1 W的电阻这样既可以使继电器动作又可以使流过16脚的电流小于50 m A。
在Unit4中将三极管的输出端接入一个限流电阻, 继电器两端要反向 (与电源极性相反) 并接一个续流二极管以防止继电器的反向电流击穿三极管。二极管的正向压降越大越好。
Unit5是连接Part1与Part之间的一对电缆线。电缆总长为1 000 m。
4 Unit6、Unit7部分功能介绍
当电源柜无告警时, 光放不导通继电器K1没有电流通过处于长断状态, 4接6、13接11, 绿色二极管导通。K2有电流通 过 , 处于长吸 状态由于 在Unit7中是4与8在电路中所以当绿色二极管导通时K2的4与8断开笑脸嘴巴位置的告警器未被接入, 值班室的告警器不发出告警。[3]
当电源柜告警时, 光放导通, 继电器K1处于长吸状态, 4接8、13接19, 红色二极管导通, K2中没有电流, K2的4与8相连, 值班室的告警器发出蜂鸣音。
当连接Part1与Part2的电缆断路时, 红、绿色二极管均不导通, K2在长断状态, 值班室的告警器不发出告警。
在Unit6中我们通过计算结合试验确定了红色发光二极管的串联电阻为4.8 K/1 W, 这样能够保证以上的情况发生时K1与K2的电流可以达到设计要求, 其中K1与K2的电阻均为2.88 kΩ。
在Unit7中, 通过一个12 V变压器为其供电, 我们选取了1 kΩ的电阻为小红色二级管限流, 笑脸嘴角的小红灯亮就表示Part2电源正常。所以可以通过笑脸的两个眼睛与声音的组合判断出电源柜与线路的状态:1) 绿眼睛亮无告警音, 电源柜工作正常;2) 红眼睛亮有告警音, 电源柜告警;3) 两只眼睛都不亮有告警音, 线缆故障。
对两栋楼同时停电的问题没有考虑到, 所以为了使设计更加周密, 应当对Part2的电源来源进行改进, 采用蓄电池方式进行供电, 这样即便出现这两栋楼同时停电的情况, 同步告警装置仍然能够正常工作。
参考文献
[1]史丹青, 张海红.HT-2通信电源远程告警装置[J].电子测试, 2013 (18) :1-3.
[2]李亦白.双向保护告警式稳压电源[J].安庆师范学院学报 (自然科学版) , 1990 (2) :86-89.
全球可再生能源利用前景可期 篇5
耶罗岛属加纳利群岛, 距离西班牙本土非常遥远, 距离达到1500英里 (约2400公里) 。该岛在建的可再生能源项目包括一座发电能力为11.5兆瓦的风力发电厂和一座11.3兆瓦的水力发电厂, 将能满足岛上80%的电能需求, 其余的20%将由太阳能发电和光伏并网发电系统来弥补。因此, 耶罗岛将是一座100%利用可再生能源的岛屿。
耶罗岛充分利用可再生能源并非个案。两年前, 联合国第十五届气候变化大会选在丹麦首都哥本哈根召开, 耐人寻味。在过去25年的时间里, 丹麦经济增长了75%, 而能源消耗总量却基本不变, 这个北欧小国创造的能源低消耗奇迹让全世界为之动容, 获得“全球气候领跑者”的赞誉名副其实。丹麦国家气候与能源部部长康妮·赫泽高女士不无自豪地说:“丹麦风电案例值得各国借鉴。”
丹麦人对风有一种特别的浪漫情结。早在150年前, 丹麦童话大师安徒生在他的作品《一个贵族和他的女儿们》里就借“风”说事, 讲述一个美丽的童话, 让无数读者击节称赞。
“当风儿在草上吹过去的时候, 田野就像一湖水, 泛起片片涟漪。当风在麦子上扫过去的时候, 田野就像一片海, 掀起层层浪花, 这叫做风的舞蹈。请听它讲的故事吧……”
安徒生也许不曾想到, 他的后人如今又依靠“风”的力量, “风”狂一把, 书写了让全球瞩目的“现代童话”巨著。
丹麦人对码头和田间白色高大的现代风车很是自豪, 形象地称那些巨大的风力发电机为“石油更替机”。经过近些年的投入发展, 这个仅有500多万人口的小国现已成为全球风电产业较为成熟的国家之一。
当前, 全球能源危机一触即发。在世界几大热点地区, 无不是围绕争夺能源引起国际争端。从这个意义上说, 大力开辟新型能源, 特别是充分利用可再生能源, 减少对传统能源石油、煤炭等的依赖性, 对于消弭全球国际争端、保持国际局势稳定有着深远的战略意义。而日本核电的灾难, 也让人们对风电等可再生能源刮目相看。
虽说光伏、风电等可再生能源制作成本较高, 眼下还是推广阶段。但这是一个方向, 是一个大有希望的目标。人类要想在地球上得以安生, 可再生能源才是最终能长久依赖的能源。特别是风力发电, 是被公认的、目前全球增长最快的发电方式, 这一“低碳”经济, 被专家称之为绿色生态的保障。
《BP世界能源统计》报告表明, 2010年, 全球水电消费量实现连续7年增长, 总消费量增加了大约5.3%, 也打破了以往的消费纪录。其中, 消费增长最为强劲的国家分别为:葡萄牙增长88.2%;西班牙增长60.9%;比利时增长59.4%。
2010年, 全球其他可再生能源也持续快速增长。其中, 全球生物燃料的产量增加了13.8%, 相当于每天增长24万桶油当量, 成为全球液态燃料中产量增长最多的一项。报告指出, 美国和巴西仍然是全球生物燃料生产的领军国家。美国生物燃料2010年的产量增长了17%, 巴西则增长了11.5%。
为满足全人类对可靠、廉价和清洁能源的需求, 全球需要像应对金融危机那样共同协作和努力。这种努力从长期来看有着很大的收益前景, 通过节约能源和应用可再生能源, 到2040年, 每年能够节约的能源使用成本在抵消了新能源和节能上的新增投资后仍有盈余, 而到2050年, 每年的能源使用成本跟“当前模式”相比, 可以节约近4万亿欧元。
另外, 使用可再生能源能够减少由于能源安全冲突、能源泄露污染, 以及政治与环境严峻地区的中断能源供应所带来的相关成本。
事实上, 一些主要的发展中国家显示了对可再生能源前景的强大信心。
面对国际金融危机, 奥巴马果断地将能源产业确定为美国经济复兴的核心, 所拟定的能源战略目标包括:实现美国石油独立, 大力开发可再生能源, 控制温室气体, 提供大量绿色就业岗位, 提高美国的能源利用效率等。对于新能源, 奥巴马将其作为美国新复兴计划中新技术和新产业的核心。其战略构想是:短期内, 利用新能源创造更多的就业机会来摆脱正在面临的经济危机;长期来看, 利用新能源来重构美国在全球经济中的竞争优势, 占领后石油时代的经济制高点。
为了保证能源政策目标的实现, 奥巴马“能源新政”中, 首先提出了要降低温室气体的排放, 规定2012年起对美国排污、排放收费;其次, 建设超导电网和智能电网, 这个庞大的电网将覆盖四个时区, 以便接入可再生能源并进行智能化管理;第三, 未来五年投入1500亿美元用于能源技术投资建设;第四, 发展混合动力汽车的大规模使用。拟用减税的办法, 为每台混合动力汽车提供7000美元的补贴, 争取在2015年能有100万台本国生产的插电式混合动力车。
在新能源领域, 无论技术储备还是装备制造和产业规模, 欧盟都走在世界的前列。早在本世纪初, 欧盟就已经把新能源发展战略作为其全球气候控制战略的重要组成部分。金融危机爆发以后, 欧盟进一步调整了新能源发展战略, 加大了对新能源的政策支持力度, 目的是进一步强化其在新能源领域业已取得的相对优势。德国通过了温室气体减排新法案, 力求使其风能、太阳能等可再生能源发展目标由目前的14%增加到2020年的20%。
风和太阳能技术已较成熟和宜于普及, 在国外已日趋普遍。中国幅员广阔, 水电以外的各种再生能源如太阳、风、浪、潮汐、地热以至生物等都有很大潜力。中国开展风能发电也有十多年, 装机容量达27万千瓦。全国风力资源不少, 已开发的装机容量有2.5千瓦, 较集中于西北及沿海两带。过去主要应用在偏远隔离的地点如海岛、牧场等, 今后发展将趋向大型风电场, 并由进口设备为主转向自主开发生产为主。200千瓦的电机已准备批量生产。
可再生电源 篇6
能源是经济发展和社会进步的重要物质基础,从利用方式来分可分为不可再生能源和可再生能源,或者分为生化能源和可再生能源。纵观能源使用历史,都是效率高的能源对效率低的能源不断替代的过程。当前世界各国在发展经济过程中都要面临着两大棘手问题:第一,世界化石能源(尤其石油资源)掌握在少数国家手中,并且这些国家都形成卡特尔组织,操纵能源价格,使得能源进口国在能源价格博弈中面临很不利的地位,而本国能源储量又极其有限且趋于衰竭,加大了国内出现能源短缺甚至能源危机的可能性;第二,随着化石能源的大量使用,向大气中排放了过量的温室气体,导致气候变暖,进而引发一系列环境生态问题。因此,一方面决策者面临环境约束不得不降低化石能源使用量,另一方面又被发展经济目标诱导要更多地消费化石能源产品,这使得各国的决策者都面临着两难的境地。而可再生能源兼具传统化石能源所不具备的两大优势:首先它不像化石能源在人类发展时期一旦使用就不可再生的,像太阳能、风能、生物质能等都是取之不尽用之不竭的,这就不存在能源存量的约束;其次,新兴的可再生能源又被称作清洁能源,原因在于他们在使用过程中很少会向空气中排放温室气体,这就不存在环境约束问题。因此,各国未来能源获取的出路还在于发展可再生清洁能源,实现资源的可持续利用。
未来一段时间,如何加大可再生能源产业的发展速度,在保证能源供给的前提下尽快实现可再生能源对传统能源的替代,将是决策者以及经济学家们共同关心的问题。本文从最基本的经济单元———利润最大化为目标的能源企业入手,基于可再生能源对不可再生能源替代的视角,建立一个双寡头动态博弈模型用以分析在替代路径上能源间替代速率的动态特征及影响因素,并分析在不可再生能源被完全替代时的均衡解的特征及影响因素。
对于自然资源开发的动态最优策略研究始于Hotel-ling(1931)的一篇著名的学术论文,他在完全竞争及完全垄断两种极端市场结构条件下求得了资源价格动态变化率,这也被后来经济学界所广泛使用的 “Hotelling rule”[1]。此后大批经济学家专注于在Hotelling模型的基础上对某些假定条件进行放松,来研究更加贴近实际的资源开发问题。进入21世纪,学者们开始逐渐将研究重心从能源开发转移到可再生能源的替代问题上。Vita(2006)构建了在技术替代率(the rate of technical substi-tution)是否为1假设下可再生能源对不可再生能源的替代模型,并比较了不同政策在治理市场失灵时的优劣[2]。Acemogluet等(2012)分析了高污染能源部门与清洁能源部门间的技术替代问题,并给出了政府何时需要参与能源技术替代的临界条件[3]。Duan等(2013)通过构建一个聚合经济技术模型(aggregated economic technological model)来分析在给定的气候政策下的碳捕获及存储(CCS)技术发展潜力,并指出碳税政策是促进CCS技术的最有效工具[4]。Simone等(2009)将能源分为可再生能源和不可再生能源,并将其引入生产函数,在内生增长模型的框架下分析经济的动态过程,得到经济体的平衡增长路径及稳态时鞍点的存在性。他们认为经济实现最终增长的动力在于加强对可再生能源的投资[5]。Nguyen和Phu(2008)通过两种能源投入的内生增长模型得到,如果经济体中存在一个社会计划者,通过合理安排可再生能源和不可再生能源的消费比例,经济体可以以最优路径实现可持续发展[6]。
国内学者对能源间替代的相关问题的研究主要是以借鉴国外成熟的理论进行发展并结合中国实际经济情况进行实证分析。杨宏林等(2004)分析了能源约束条件下经济平衡增长路径[7]。陶磊等(2008)建立了一个包含可再生资源的内生增长模型,采用最优控制理论得到了模型的稳态增长解[8]。后勇等(2008)建立了可再生能源替代下的经济持续发展模型来探讨经济可持续增长的最有条件[9]。张玉卓(2008)建立双寡头静态模型来分析不同功能得能源间的相互替代问题[10]。丁占文等(2008)建立一个双寡头垄断模型,研究不同约束条件可再生能源对不可再生能源的替代问题[11]。陈雅琳等(2010)实证分析了生物质能对化石能源替代的环境效应[12]。石敏俊,周晟吕(2010)基于动态CGE模型构建了中国能源-环境-经济模型,模拟了能源利用效率提高和能源结构替代的减排效果及其对实现减排目标的贡献。结果表明,发展低碳技术,推动能源利用效率提高和能源结构转换,可以实现减排目标的64%~81%[13]。林珏和闫建(2009),汤祚楚和唐要家(2010)都实证研究了石油价格与当前可替代能源供需变动的相关性问题[14,15]。
纵观国内外关于可再生能源技术替代的研究现状可以发现,研究主要从宏观视角构建增长模型来分析技术替代路径以及影响,而从中观产业间替代博弈的视角来研究能源技术替代问题的研究并不多见。基于此,本文部分借鉴丁占文等(2008)[11]的理论模型构建一个非对称投入双寡头博弈模型,来分析可再生能源对传统化石能源的替代问题。找寻能源替代路径以及影响替代速率的因素。并在以下几个方面进行了拓展:首先丁占文等(2008)[11]中假定R&D投资固定,进而每家能源企业只有一个决策变量———能源产量。而本文进一步放开约束,假定不可再生能源企业只决策产量,而可再生能源企业一方面决策产量,能一方面还要决策R&D的投资量,这一拓展大大增加了模型的适用性。其次,丁占文等(2008)[11]只是通过相位图粗略的探讨了可再生能源对不可再生能源的替代趋势,基本结论也是偏向于简单的定性结论,本文在此基础上重点分析了两种能源产量增长率、两种能源价格增长率以及能源替代速率等变量的动态特征,并研究各参数如何对能源动态替代过程产生影响。同时,本文还着重探讨了系统均衡解的性质以及影响因素。最后,本文还对市场的需求函数进行了推广,引入了产品的可替代性参数,因为当前能源替代较慢很重要的原因在于可再生能源和传统能源相比在使用上还存在很大的差异,比如太阳能、风能、生物质能发电在上网以及一些配套设施建设上与传统能源还存在差异,这使得能源差异性在能源替代过程中扮演非常重要的地位。同时,本文更加注重对可再生能源企业的研究,因为当前能源替代的关键在于弄清楚可再生能源企业生产的动机,政府也只有在充分调动可再生能源企业生产积极性的前提下才能更有效率的完成能源替代,实现经济的可持续发展。
2 基本模型
考虑一个拥有两个生产者的双寡头行业:生产不可再生能源的企业D,以及生产可再生资源企业R。两种能源可以在市场上相互替代,但两个企业面临的约束条件不同。不可再生能源企业面临资源储量约束,随着时间的推移,资源是不断衰竭;而可再生能源企业面临技术知识约束,因此必须从每期的利润拿出一部分作为技术进步投入。以此建立一个双寡头的能源替代博弈模型。
2.1 需求方
对于i∈{D,R},Pti和Qti分别为为时间t时i企业的价格和能源产量。①时期t时的效用函数为:
参数α>0为常量,表示市场规模,γ∈ (0,1]表示两厂商生产的产品的替代水平,γ越小表示两种能源的差异性越大,新能源对传统能源的替代就越困难。能源产品替代有其特殊性,其差异不仅体现在最终产品的差异上,而是在能源替代的整个技术流程上都存在差异,为了分析方便,本文仅将能源替代差异反应在γ 上。反需求函数与Nie和Chen(2012)[16]给出的相同,即
其中i,j∈ {D,R}且i≠j.注意到式(2)即是式(1)中对Qti求偏导并令其等于0而得到。
2.2 生产方
(1)不可再生能源生产企业
假定不可再生资源企业只存在能源储量S的约束,并且没有R&D投资。资源储量的状态方程为:
其中S为能源储量两期间的变化量,即St+1-St.假定能源开采的单位成本cD(S)是能源储量的函数,并有,表示随着储量的逐渐降低,单位能源开采成本逐渐上升。不可再生能源生产企业当期的利润函数πD为:
(2)可再生能源生产企业
假定可再生能源生产企业没有能源约束,但存在技术知识水平K的约束。企业开采成本cR(K)为技术知识存量的函数,并且有。可再生能源生产企业可以将本期利润的一定量作为R&D投资来增加企业下一期的技术知识存量,以降低下一期的能源开采成本。设每一期的R&D投资额为I,f(I)二阶可导为R&D技术知识增加的投资函数,并且有。技术知识存量的运动方程为:
其中,为技术知识存量两期间的变化量,即Kt+1-Kt,θ∈ (0,1)为技术知识折旧率,折旧率越高,每期的剩余技术知识存量就越低。K0为初始时的技术知识存量,并且假定初始K0小于均衡时的技术知识存量K*①,由式(2)、式(5)可知当期可再生能源生产企业的净利润函数即为:
3 模型求解及基本结论
3.1 不可再生能源生产企业求解
由上文可知,以无限期限上利润最大化为目标的不可再生能源企业所面临的问题即为:
其中 δ 为贴现率。 根据Pontryagin(1962)最优控制理论[17]构建现值Hamilton函数:
λD为Lagrange乘子,即不可再生资源的影子价格(shad-ow price),均衡内点解由最优条件(9)、欧拉方程(10)、运动方程(11)刻画:
式(10)的影子价格增长率由两部分组成:贴现率δ以及单位边际成本效应。影子价格憎长率随开采的单位边际成本以及贴现率的上升而上升,并且由于边际单位开采成本为负,不可再生能源影子价格的增长率小于贴现率δ.这正是著名的“Hotelling rule”。对式(9)关于时间t求导,再结合式(10)和式(11)消掉λD,λD,可得关于QR、QD的运动方程:
式(12)给出了不可再生能源企业最优产量变化率路径受到可再生能源产量以及产量变化率的影响。并且替代水平γ越大,可再生能源产量变化对不可再生能源产量的影响就越大。
3.2 可再生能源生产企业求解
可再生能源生产企业面临的问题为:
与不可再生能源企业的求解过程类似,可以得到两家企业开采量的另一个运动方程:
3.3 市场总量求解
结合式(12)、式(14),可以分别求得QR、QD单独的运动方程以及能源总产量Q= QR+QD的运动方程:
式(15)、式(16)、式(17)反映出能源产出最优增长率都可分为技术知识积累效应Et与市场博弈效应Eg① 两大部分(见式(15)中标注,后同)。显然,Et对两种能源产量增加率的影响是确定的,技术知识的积累会提高可再生能源企业的产出增长率,降低不可再生企业的产出增长率。由于假定了均衡时技术知识存量要大于初始存量,因此在博弈过程中,f(I)-θK是不断上升的,因此有可再生能源的技术积累效应是不断变大的,而不可再生能源企业对可再生资源企业技术积累的负效应是不断变大的。
对于市场博弈效应而言,将可再生能源增长率式(16)中的Eg进一步拆分得到:
由不可再生资源企业一阶条件以及可再生能源企业一阶条件可知市场博弈效应Eg> 0。再由式(18)可以看出,中间项为负,右侧项为正。且cR(K)逐渐降低,cD(S)逐渐升高。这表明,随着cR(K)的逐渐上升,则中间项逐渐增大,可再生能源企业产出率增大;cD(S)逐渐升高,则右侧项也逐渐升高,可再生能源企业产出率也是增大的。这表明随着时间推移,Eg效应是不断增大的。
同理可知不可再生能源产出增长率的市场博弈效应为负。随着cR(K)的逐渐上升,市场博弈效应降低,cD(S)逐渐升高,不可再生能源企业产出增长率的市场博弈效应是降低的。因此,不可再生资源的市场博弈的负效应是逐渐增大的。
由于技术积累效应中可再生能源企业的正效应要大于对不可再生能源的负效应(2>γ),因此对能源总产出增长率的技术积累效应是正向的。但不可再生能源产出增长率负的市场博弈效应要大于可再生能源正的市场博弈效应,因此总产出增长率的市场博弈效应是负向的。(同样由前文分析可知式(17)的后一项为负。)即能源总产出增长率的符号要视两种效应的大小而定。当|Et|>|Eg| 时,能源总产出增长率为正;当|Et|<|Eg| 时,能源总产出增长率为负。以上分析可以总结为如下命题:
命题1 在双寡头能源企业博弈中,可再生能源产出增长率gR恒为正,且不断增大;不可再生能源产出增长率gD恒为负,且不断降低。可再生能源将实现对不可再生能源的替代。但在替代过程中,能源总产出增长率gQ的符号不确定,gQ为正的条件是技术积累的正效应>市场博弈负的效应,即|Et|>|Eg|。
对于社会计划者而言,其一方面希望降低经济对传统化石能源的依赖,减少能源消费过程产生的负外部性,另一方面又不能使得能源总产出增长率为负,引发能源供给短缺。命题1给出了能源替代过程中总产出增长率为正的条件,即只要在技术积累的正效应大于市场博弈负效应时,gQ才为正。如果能源替代过程中发生能源总产出增长率为负的情形,原因在于研发投入的不确定性导致可再生能源企业R&D投资不足,并且传统能源开发单位成本增长过快,此时必须由政府对能源企业进行干预,加大能源企业的补贴力度,这样才能够保证能源总产出的稳步增长。
在两种效应下,能源替代水平γ对可再生能源产出增长率都是正向影响的,即γ越大,产出增长率越高,对不可再生能源产出增长率而言,替代率γ 都是负向影响的,而对总产出增长率的影响是不确定的,总产出增长率为正时,γ对其就是正向影响,总产出增长率为负时,γ 对其就是负向影响。这表明,当总产出增长率为负时,低替代性会加剧能源产出的放缓。增加经济发展的不确定性。同时由技术积累效应可知,折旧率θ越大,则可再生能源产出增长率就越低,而不可再生能源产出增长率就越高,总产出增长率的就越低。
令能源的替代速率为gs.定义替代速率gs由两种能源变化率之差来表示。由式(15)、式(16)做差求得:
命题2 能源替代速率gs恒为正,即可再生能源对不可再生能源的替代速率是不断增加的。能源替代性γ 越大,gs越大。技术知识折旧率θ越大,则替代速率会越小。贴现率δ越大,gs越大。
由前文分析可知能源替代速率的两个效应———技术积累效应和市场博弈效应都是正向的。这表明能源替代速率恒为正,即可再生能源会逐步取代不可再生能源,替代速率是不断增加的,直至不可再生能源生产企业退出市场那一刻为止。参数γ越大表明能源间的差异性越小,更有利于能源间的替代。技术知识折旧率θ越大,可再生能源的技术积累速度就越慢,因此其生产成本下降的就越慢,此时替代速率会越小。而由上文可知,贴现率δ 的增加对可再生能源的增长率起到正向作用,而对不可再生能源产出增长率则是负向影响,因此,δ越大,能源替代速率gs就越大。另外,市场规模及对替代速率没有影响。因为市场规模对两能源企业的影响是完全等量的,对能源替代速率没有任何影响。
再由式(13)有欧拉方程:
式(20)表明技术知识的影子价格的增长率可以分为三个部分:第一项技术知识折旧率,第二项社会贴现率以及第三项生产成本的负效应(cR′(K)为负)。技术知识的影子价格增长率随着贴现率和折旧率的上升而上升,而随着单位边际成本的上升而下降。进而可得R&D投资I的运动方程为:
其中ε(I)=- (f′(I)/f″(I))I为技术产出边际弹性,式(21)表明贴现率与折旧率的提高都会提高企业的投资增长率,生产的单位边际成本的增加会降低投资的增长率,而投资的技术产出边际弹性对投资增长率的影响要视投资增长率的符号而定,当时,ε(I)的增加将提高投资的增长率,反之亦反之。
4 能源市场博弈均衡解分析
通过以上分析可以求解得到了关于可再生能源产量、R&D投资额、可再生能源企业技术知识存量、不可再生能源存量的四元非线性动力系统。为了进一步分析简便,令两个能源企业的单位成本函数为线性形式:cD(S)=β-ωS,cR(K)=φ-μK.再进一步假定投资函数为:.其中A为投资效率。A越大单位投资的技术知识增量就越大。非线性系统为:
系统(22)不可求解,且在均衡点处不稳定,但我们知道在不可再生能源退出市场那一刻,不可再生能源产量QD=0,市场中只有可再生能源生产企业一家进行生产。此时可再生能源企业利润函数一阶条件可以变为:。对其两边关于时间t求22导,可知:
最优条件下可再生能源产量及产量的变化率只与技术知识存量及其变化率有关,此时系统(22)将立即退化为:
将系统(24)中消掉QR,求得关于(I,K)的动力系统为:
此系统虽然不包含可再生能源产量QR,但可以间接的通过可再生能源企业的一阶条件以及式反映出来。令I =0,K =0,求得系统的均衡点为(I*,K*),并有以下命题:
命题3系统(25)均衡点(I*,K*)是鞍点均衡的。
命题说明在均衡点处有一条稳定路径趋向点E(I*,K*),如图1所示。
命题3证明了可再生能源对不可再生能源替代的最终实现性。在适当的初始投资额度前提下,投资额与技术知识存量将逐渐趋近于均衡值,并在不可再生能源企业退出市场一刻达到均衡。鞍点均衡解的结论保证了前文替代路径与替代速率相关分析的解释性和政策的可操作性。
5 结论及政策含义
本文提出的几个基本结论是:① 在只有可再生能源企业进行R&D投入的假设条件下,在能源替代路径上,可再生能源产出增长率恒为正且不断上升,不可再生能源产出增长率恒为负且不断下降。能源总产出增长率符号并不确定,为保证能源替代过程能源总产出增长率为正,技术知识积累效应大于市场博弈效应。可再生能源的价格增长率恒为负,不可再生能源产出增长率恒为正。②能源替代速率恒为正。并且随着能源替代水平的增大而增大,随技术知识折旧率的增大而减少,随贴现率的增大而增大。③当不可再生能源企业退出市场时,系统刚好达到鞍点均衡。即存在一条稳定路径趋向均衡点。
对于社会决策者而言,本文得到相关结论有一定借鉴意义。首先,本文假定只有可再生能源企业进行研发投资(实质是假定不可再生能源企业研发投入为0时的差额净投资),因此得出可再生能源产出增长率恒为正,而不可再生能源产出增长率恒为负。可以看出,可再生能源对不可再生能源进行替代是未来发展的必然趋势,从国家战略高度出发,更应提早着手可再生能源产业的长期发展布局规划,加大投入可再生能源产业配套设施建设以及技术研发支持,尽早实现能源利用方式转型的革命性突破。但同时,我们也要做好打持久战的准备,目前可再生能源对传统能源的替代可以认为是人类历史第三次的能源替代转型,前两次(柴薪时代→煤炭时代,煤炭时代→石油时代)替代过程都是一个十分长期的过程,并且现在还没有结束,所以可以料想可再生能源对传统能源的替代也会经历长期的曲折的过程。
其次,本文认为虽然趋势上看可再生能源会逐步的取代不可再生能源,但在整个替代过程中可能会出现能源总产出率的波动,进而影响到国民经济的能源供给。 作为决策者首要任务就是在保证能源替代转型过程中实现能源总产出增长率的稳定增长,由命题1 可知,只有在技术积累效应> 市场博弈效应时,总产出增长率才可能为正,因此要想缓解经济对化石能源的依赖,顺利的实现能源替代,一方面要大力扶持可再生能源技术研发和创新,进一步扫清政策和体制障碍,努力像产业化方向转变;另一方面,要从传统化石能源企业入手,有计划的逐步减少化石能源补贴,提高化石能源的精炼效率,减少环境污染。
可再生能源的存储难题 篇7
如果由于担心在高速公路上耗光电量却无法充电, 即使面对天价汽油, 你还是对新的天然气—电力混合动力汽车望而却步, 那么你就可以理解, 为何电子设备无法大量使用太阳能和风能发电的关键所在。
大型电力存储常被称为可再生能源的圣杯, 是杜克能源 (Duke Energy) 这样的公用事业公司的必要条件, 它必须能在风力停止且没有阳光的条件下保证400万用户的照明需求。
即便可再生能源的生产成本较低, 但美国电力研究所 (EPRI, 是由行业资助的非营利性研究集团) 近期发布一项报告显示, 当前对于大量太阳能和风能的储备成本是其生产成本的2～3倍。
法国核能集团阿海珐集团 (AREVA) 北美地区负责人雅克斯·贝纳诺 (Jacques Besnainou) 说:“谁能发明大规模能源存储方式, 谁就会成为下一个比尔·盖茨。”就像其他公用事业供应商一样, AREVA正在开发自己的能源存储系统, 以支持不断增长的可再生能源需求。实际上, 很多公司已经开始开发大型存储技术, 它们值得引起那些愿意为自身投资项目提供支持的投资者注意。
大多数能源企业在很大程度上依靠抽水蓄能, 从而在电网系统的用电高峰和用电低谷期进行调整。抽水蓄能用流水推动大型涡轮, 从而产生电力。用电低谷期所产生的过剩电量则用于推动水位上升。抽水蓄能系统具有127兆瓦能源存储能力, 占当前世界能源存储的99%。EPRI表示, 当前活跃着近40种应用程序, 都可用于建设新的抽水蓄能设施。
但抽水蓄能的审批与建设耗时较长。同时, EPRI能源存储项目总监丹·拉斯勒 (Dan Rastler) 表示, 今年年初, 一项由美国联邦刺激基金投资2.5亿美元的新技术即将诞生, 它的出现将有助于推动将电网整合起来的存储解决方案。“这一领域在过去三四年的时间内呈指数增长, ”他说, “公共和私人风险投资公司都在密切关注这一领域。”
在电网级存储中, 很多参与者是由上市公司支持的创业公司或早期公司。
比如, Xtreme Power是一家私人公司, 由Fluor公司、英国石油 (BP) 和Dominion Resources公司共同投资, 总额达到5, 000万美元, 该公司正在建造世界上最大的风电场能源存储系统。
预计由杜克能源投资的位于美国西德克萨斯州153兆瓦风场中的36兆瓦电池存储系统将花费4, 300万美元, 并于明年投入运行。
帕维尔 (Pavel Molchanov) 是Raymond James公司的一位可替代能源分析师, 他预计电网存储“在接下来的两年仍将处于发展阶段”, 但他还没有去研究任何能源存储类的股票。但一些小型和微型资本公司现在关注电动车和其他的小型能源存储系统, 帕维尔与其他行业分析师表示, 这些公司可将其技术应用于电网解决方案。
然而, 投资者可能需要强大的抗风险能力, 因为有很多公司仍在亏损。
下面是能源存储领域部分公司的简介:
1.Beacon Power:开发了以调速轮为基础的储能系统, 当前利用美国联邦刺激基金和补贴, 开发位于纽约和宾夕法尼亚的20兆瓦蓄能电站。
华尔街分析师预计, 随着收入的回弹, 该公司的亏损额将在2011年有所减少, 去年它的亏损额为2, 270万美元。然而, Beacon的财务报告显示, 截至3月31日, 该公司只有550万美元现金, 其股价在过去一年里下跌了67%。
2.Valence Technology:该公司专营锂电池, 这一度成为意识到电动车市场发展的投资者的关注领域。重要的是, 该公司的电池可用于重型快速电动以及混合动力车辆, 包括Electric Vehicle International公司所制造的卡车。Needham&Co.公司分析师迈克尔 (Michael Lew) 表示, UPS公司一直在对美国重型电池应用的未来发展进行测试, 他将这只股票评级为“买进”。他说, “该公司处于很合适的市场位置。”
3.A123:又一个主要的车用电池竞争者, 正在为AES公司在智利经营的电网项目开发20兆瓦能源存储系统。今年2月, A123公司表示, 就目前的发货量而言, 它已经成为最大的电网服务锂离子电池制造商。5月17日, 美国银行/美林证券公司将该公司股票的评级从“中性”上调到了“买进”。
4.Polypore International:投资银行Needham的分析师卢 (Lew) 表示, 他在能源领域的首选买进之一是Polypore International公司, 即便这家公司并非专注于能源存储业务。Polypore的Celgard装置使得离子交换器膜在锂电池领域有了用武之地。分离器不仅可以用于电动车电池, 还能用于专为与风场等可再生能源的电网存储而开发的系统。
卢说:“由于市场定位适中, 他们非常适合这一能源存储空间。”在北卡罗来纳州的夏洛特和康科德, Celgard正利用相关设备对锂离子电池分离器的容量进行扩大, 可达原来的2倍以上。4月份, 奥巴马总统曾造访该地区, 为这一投资达2.5亿美元的扩展活动鼓劲, 投资的一部分来源于联邦刺激基金。
可再生能源的持续发展 篇8
金融危机以来, 有些人对可再生能源的发展提出了质疑, 可再生能源在发展过程中也确实遇到了一些问题, 如成本过高、产能过剩等问题。但总体情况看, 可再生能源的发展还是比较稳健的、健康的。
太阳能光伏是我国可再生能源的主力, 是国内消耗比较少的能源, 也是出国量最大的, 现在想订购太阳能电池板都已经很不容易了, 已经定到了明年下半年。光伏发电争论较多的还是电价的问题, 是否合理, 要看投标的企业和单位, 他们主要看做这个项目的盈利与否。
硅材料是太阳能光伏发电的重要材料, 在金融危机前是一种暴利的状态, 但现在原材料的价格开始降低, 这样对太阳能发电的开展是有好处的。今年要达到3.5到4万硅材料的需求, 基本上满足了国内的需求。可再生能源的开发要使企业有积极性, 而不要一哄而上。我不主张电价过低, 若太能能电价过低, 企业没有盈利, 它的发展就不可能进入良性循环。
海上风力发电现在也在搞, 已经进入特许权的招标阶段。我个人认为海上风力发电有一定的风险, 有点操之过急。在缺少经验、缺乏实验的情况下, 要充分考虑设施对海洋这种特殊环境的适应性。应该进行分步骤的小规模的试验, 待技术成熟了再推广。还有就是成本问题, 成本太高, 就会得不偿失。
沼气国家很重视, 每年投入20多个亿, 最初是发展户用, 现在改为发展集体使用。农村劳动力的流失和养殖的变化, 使户用沼气面临问题。集体方向发展也有资金、设施、服务、成本等新问题。
关于技术的发展, 会不会降低这些可再生能源的价格问题, 我认为在能看得到的时间内, 比如8年、10年, 总体价格不会有大的改变。因为技术的提升会使成本下降, 但边际成本和用工费都在增加, 都是涨的趋势。技术的提升降下的成本, 抵消了其它成本的增加。
日本出台可再生能源刺激计划 篇9
现在, 随着日本政府加快发展可再生能源新举措出台, 日本家庭太阳能发电卖给电力公司的价格将提高1倍, 每度电的购买价格将从当前的2 4日元 (约为1.75元人民币) 上调到48日元 (约为3.5元人民币) 。
一、提出新目标
7月20日, 日本政府发布了发展可再生能源的新目标, 同时出台了新的补贴措施。新目标规定, 到2020年, 全国发电能力要提高1倍, 增加的发电量中, 大部分都将来自生物质发电、小水电和地热发电。其中, 太阳能发电量达到2005年的20倍。到2030年, 全国发电能力将提高至少3倍, 而地热发电量届时要增加3倍。
另外, 新政策还提出加大推广家庭太阳能发电计划和地热发电, 提高对这两项计划的财政补贴。
日本太阳能发电协会事务局长冈林义一表示, 2009年1月到3月, 日本住宅用太阳能发电的业绩为“每栋房屋3.7千瓦, 此前的平均值为3.4～3.5千瓦, 因此日本居民正在越来越倾向于设置太阳能发电系统”。2009年, 家庭太阳能系统导入量会达到8～9万套。今后会出现稳定的需求。
二、发展“世界上最好的阳光计划”
日本政府把发展本国太阳能计划称为“世界上最好的阳光计划”。自今年1月, 日本政府重新启动对购买太阳能设备实行补贴以来, 已经有4.5万户居民申请安装家庭太阳能发电板。中央政府对安装太阳能发电板的补贴从2 1万日元到2 5万日元不等, 地方政府也有相应的补贴。
现在, 为了推广家用太阳能发电, 日本政府规定, 发电厂从家庭购买太阳能发电的电价提高1倍。可以预见, 这一新规定又将会大大鼓励家庭太阳能发电的发展。
据估计, 到2020年, 日本家庭太阳能发电的导入量达到目前的10倍, 而2030年将进一步扩大到40倍。同时, 政府将用3～5年的时间降低太阳能发电的导入费用, 缩减到目前的一半水平, 促进太阳能电池在日本普及以及不断扩大海外销量。
届时, 日本太阳能发电产业规模将达到10兆日元。行业雇佣从业人员人数将由目前的1.2万人扩大到2020年的11万人, 太阳能产业将多提供9.8万个就业岗位。
冈林义一强调制定家庭太阳能发电计划的重要性, 他说:“我们必须加倍努力才行。由于日本的住宅用太阳能发电比例较大, 制定严密的计划并且稳步实施十分重要。我们需要像欧美那样, 增加电力运营商的参与。”
据日媒报道, 日本山田电机已经将开发低价格的自有品牌 (PB) 家用太阳能发电机提上了议事日程。该项委托生产计划不但将包括日本各大制造厂商, 还将包括中国厂家在内的海外太阳能发电机加工生产厂商。报道称, 夏普、京瓷、三洋电机等日本国内家电制造厂商均加大了家用太阳能发电机产业的投资力度和海外市场拓展速度。
目前日本市场上太阳能发电机售价约200万～300万日元不等, 属于高价选择性产品。但是, 随着政府补贴政策的推进, 大大刺激着消费者购买热情, 日本太阳能发电机市场呈现迅速兴起的态势, 纷纷在这一个新兴市场抢夺市场机会。
三、地热补贴率提高到30%
日本素有“火山之国”之称, 但是由于投资建设的高成本和地热分布的分散性, 日本的地热电站发展停滞不前。目前只有530兆瓦的发电能力, 相当于一个中大规摸火力发电厂1台机组的发电能力。
对此, 日本经产省开始重新审视这一宝贵资源, 要充分发挥这一优势, 加大发展地热发电的力度。
今年年初, 日本政府公布了“新能源利用特别措施 (RPS) 法”, 并敦促电力公司购买“地热发电”的电量、使之义务化。
如今, 日本政府将加快支持地热电站建设速度。新建地热发电站花费中的政府财政补贴率将从现在的20%提高到2010的30%。