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技术革新 风电和太阳能发电的新变化

2012-08-07 17:30
华静一
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  近两年,风电和太阳能发电技术进步加快,成本下降超出预期,国内产业能力迎头赶上,具备了大规模应用的技术基础和产业基础。国际上,发达国家向可再生能源转型的态势已非常明确,日本核事故加快了转型步伐,我国在制定发展规划和进行产能调控时应考虑这些新的变化。

  风电和太阳能发电技术日新月异,应用部署加快

  风电技术进步体现为风机的大型化和智能化。国际风电主流机型由2000年的0.5-1兆瓦提高到1.5-2.5兆瓦,5-6兆瓦的风机已开始生产运行,10-20兆瓦在部署研发,2010年全球新增风电机组的平均功率达到1665千瓦。我国主流机型由2005年的0.6-1兆瓦提升到1.5-2兆瓦, 3兆瓦海上风电批量安装,5-6兆瓦风电机组生产下线,新增风电机组的平均功率由2005年的849千瓦提升到2010年的1467千瓦。单机容量增大提高运行效率和部件性能的同时,新的电机驱动技术、智能控制技术、电网接入技术和发电预报技术不断涌现,使得风电更为可靠,也更易于电网接入。与技术快速进步相伴的是大规模应用,2010年全球新增风电装机3940万千瓦,累计装机达到2亿千瓦,与2007年相比,累计装机实现翻番,预计到2014年再翻番,达到4亿千瓦。风电已经成为主力新增电源,2010年全球新增装机的1/3是来自风电。

        金融危机后,美国和欧洲加快了向可再生能源转型的步伐,其新增电力的一半以上来自风电。从电力供应的总量上看,2010年风电占欧盟电力供应总量的5.3%,其中德国6.7%、西班牙16%、丹麦20.1%的发电量来自于风电。

  太阳能光伏发电转化效率明显提高,目前商业化晶体硅光伏电池的最高转化效率可达20%。更为重要的是,多晶硅制备技术出现重大突破。国际上多晶硅的综合电耗由2000年的240千瓦时/千克下降到120千瓦时/千克,标杆企业韩国OCI的综合电耗已降至100千瓦时/千克。从国内来看,过去四年多晶硅制备平均综合电耗下降50%,降至160千瓦时/千克左右,保利协鑫的综合电耗由2008年的163千瓦时/千克下降到100千瓦时/千克。从多晶硅到硅片、光伏电池、组件和系统生产全过程的能量消耗在2-3年内即可通过电池发电回收,对于使用寿命长达25年的光伏电池而言,净可再生能源系数高达0.8-0.9,在可再生能源技术当中是较高的。

        另外,有毒副产品回收利用也取得突破,基本可以实现闭式循环。光伏电池生产高耗能高污染的状况已大大改善。光伏发电应用也在加速,2010年全球新增光伏发电1600万千瓦,累计装机达到3790千瓦,过去10年年均增长38.8%,国际能源署预测到2050年光伏发电将占电力总需求的11%。

  太阳能光热发电异军突起。太阳能光热发电虽然因占地面积大、有一定的应用局限性,但具有转换效率高、电网调节性强等优势,近年来得到很快发展。2010年西班牙光热发电装机超过50万千瓦,计划在2013年达到250万千瓦,2020年达到1000万千瓦。美国未来几年有1026万千瓦的太阳能光热建设计划,美国能源部的目标是2015年将光热发电的成本降至10美分/千瓦时,作为尖峰负荷具有竞争力;2020年降至5美分/千瓦时,作为基本负荷具有竞争力。国际能源署预计2050年光热发电将占全球发电量的11.7%。

  风电和太阳能发电成本下降超出预期,平价上网的前景日渐清晰

  由于技术进步、规模经济以及竞争加剧,风电成本显著下降。2010年单位容量(1兆瓦)风电机组的全球平均合同价格为98万欧元,比2009年下降7%,比2007年121万欧元的峰值价格下降19%。美国、瑞典等资源丰富地区的风力发电上网电价为68美元/兆瓦时(折合0.44元/千瓦时),与燃煤电厂67美元/兆瓦时(折合0.43元/千瓦时)的发电成本已非常接近。从国内来看,过去五年风电机组价格每年下降10%,累计下降40%以上,风电机组的价格已降至4000元/千瓦以下。即使考虑到征地和塔架等基建成本的上升,风电装机的综合成本也下降了10%。目前,资源较好地区的风电发电成本已低于0.5元/千瓦时,全国火电的平均上网电价已达0.44元/千瓦时,如果考虑到火电尚有5-6分/千瓦时的电价需要疏导,风电与火电的价格已经非常接近。

  多晶硅制备和光伏发电的成本更是大幅下降。国际多晶硅价格在2008年4月达到峰值时高达470美元/千克,之后持续下降,2009年下降到40-50美元/千克,目前由于需求旺盛价格又回到50-80美元/千克的波动区间。实际上,国际上先进厂商的生产成本已降至20-30美元/千克,国内企业平均成本降至40美元/千克左右,保利协鑫的成本由2009年一季度的50美元/千克下降到2010年四季度的22.9美元/千克,预计2012年可降至18美元/千克。按照目前的成本水平,在各个环节有适当利润的情况下,光伏发电成本可下降至0.9元/度,与2008年相比,下降了60%。业内专家普遍预计到2015年前后光伏发电相比火电有竞争力。

 

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