1 “十二五” 863 計劃戰略研究 可再生能源專題研究報告 （討論稿） 2010 年 1 月 15 日 2 目 錄 “十二五” 863 計劃戰略研究 .1 可再生能源專題 .1 研究方向現狀及 “十一五 ”總結 .3 （由總體專家組負責） .3 2 戰略需求現狀及需求分析 .3 2.1 發展可再生能源的重大意義 .3 2.1.1 發展可再生能源有利于解決我國能源的供需矛 盾 .3 2.1.2 發展可再生能源是保護環境和應對氣候變化的 重大需求 .3 2.1.3 發展可再生能源是培育戰略性新興產業的需要 .4 2.2 國內外發展現狀與趨勢 .4 2.2.1 產業發展現狀 .4 2.2.2 技術發展現狀 . 10 2.2.3 存在的問題與差距 . 18 2.2.3 發展趨勢 . 25 2.3 戰略需求 . 32 3 發展思路和戰略目標 . 38 3.1 發展思路 . 38 3.2 戰略目標 . 40 4 發展重點 . 42 4.1 風電 . 42 4.2 太陽能光伏 . 45 4.3 太陽能熱利用 . 48 4.4 生物質能 . 49 4. 地熱 . 52 4. 海洋能 . 54 5 保障措施 . 56 5.1 加大科技投入力度，建立多元科技投入渠道 . 56 5.2 加快人才隊伍建設 . 56 5.3 注重基地建設 . 57 5.3.1 創新研究基地建設 . 57 5.3.2 國家級可再生能源技術 示范基地建設 . 57 5.4 加強國際交流，重視企業參與 . 57 5.5 完善激勵政策，健全法律法規 . 57 5.6 加強技術標準、檢 測和認證體系建設 . 58 3 研究方向現狀及 “十一五 ”總結 （由總體專家組負責） 2 戰略需求現狀及需求分析 進入二十一世紀以來，能源和環境問題日益突出，成為當前國際政治經濟領域的熱點問題。為保障能源的可持續供給，減少污染物排放，發展可再生能源得到了世界各國的高度重視。 2.1 發展可再生能源的重大意義 2.1.1 發展可再生能源有利于解決我國能源的供需矛盾 我國化石能源儲量有限， 人均能耗低于全球平均水平的一半， 隨著城市化進程和人民生活 水平的提高，人均能耗存在大幅增長趨勢，導致能源需求缺口增大，能源供應與經濟發展的矛盾突出。 充足、安全、清潔的能源供應是經濟發展和社會進步的基本保障。 胡錦濤主席 2005 年在北京國際可再生能源大會上指出： 加強可再生能源開發利用，是應對日益嚴重的能源和環境問題的必由之路，也是人類社會實現可持續發展的必由之路。 為從根本上解決我國的能源供需矛盾，滿足經濟和社會發展的需要，保護環境，實現可持續發展，除大力提高能源效率外，加快開發和利用可再生能源是重要的戰略選擇。 2.1.2 發展可再生能源是保護環境和應對氣候變化的重大 需求 過去一百年中，中國的氣候變化趨勢與全球趨勢基本一致，平均溫度升高1.1，略高于全球平均升溫幅度。 為保護環境，應對氣候變化， 2009 年 11 月25 日 ，中國 國務院常務會議決定，到 2020 年，中國單位國內生產總值二氧化碳排放比 2005 年下降 40%-45%。為實現減排目標，保證能源的清潔可持續供給，必須大力發展可再生能源。根據我國 可再生能源 中長期發展 規劃 ，預計到 2020年，可再生能源可節省標煤 6.399 億噸，減排 CO2： 16.765 億噸， SO2： 544 萬噸，NOx： 474 萬噸 ， 大規模發展可再生能源對節能減 排具有重要的作用。 4 2.1.3 發展可再生能源是培育戰略性新興產業的需要 由于金融危機的影響， 世界 各國均加大了對可再生能源技術開發的投入。美國計劃 未來 10 年 投入 1500 億美元資助替代能源研究。歐洲計劃自 2010 開始每年投入 80 億歐元，研發 能效提高和可再生能源 技術 。 從世界產業革命的歷史看，第一次產業革命是蒸汽機，第二次是電力，第三次是電腦，第四次產業革命將是包括 可再生能源 在內的新興產業 革命。我國錯過了前三次產業革命的先機，導致科學經濟落后于發達國家。溫家寶總理 2009 年 11 月發表題為讓科技引領中國可持續發展 的講話，將新能源作為七大戰略性新興產業之首 。 面對第四次產業革命，我國將通過加大對 可再生能源的研究和投資力度等方式，培育戰略性新興產業，通過自主創新，占領科技制高點。 2.2 國內外發展現狀與趨勢 近年來，許多國家制定了明確的可再生能源發展目標、法規和政策，支持可再生能源的發展，促使可再生能源產業規模逐步擴大，技術水平不斷提高，成為實現經濟和社會可持續發展的重要能源。 2.2.1 產業發展現狀 （）風電 全球風電產業持續快速 發展 。 2008年，全球風電裝機容量新增 29%，北美和亞洲的風電市場已超過歐洲，其中美國的風電裝機容量首度超過德國，居世界第一位。 到 2008 年底，我國風電裝機容量已連續三年翻番，保持了全球最強勁的發展勢頭。到 2008 年底，陸上風電場總裝機容量超過 1200 萬千瓦，海上風電場建設開始起步，在渤海灣進行了海上風電場試驗運行，東海海上風電場計劃裝機 10 萬千瓦，已有 3.0MW 機組投入了試驗運行。 2008 年全年全國風力發電達到 128 億度，相當于節約 450 萬噸優質煤炭，減排 1280 萬噸二氧化碳，表明風電開發已從過去的補充能源地位向替代化石能源轉變的巨大潛力，對節能減排、國民經濟和社會發展的貢獻十分顯著。 目前全球風電機組整機制造實力較強的主要有十余家企業，市場占有率排名截至 2008 年底的風電裝機容量 5 前 12 的企業占有全球 95%的市場份額。由于風電市場增長迅速，主要風電機組整機制造企業的產能擴張需要一定的時間，為中小企業的發展創造了條件。世界上最大的風電機組整機制造企業是丹麥的 Vestas、美國的 GE Energy 和西班牙的 Gamesa， 2008 年分別占有 19%、 18%和 11%的全球市場份額。 到 2008 年，我國的風電機組整機制造企業超過 70 家，具備兆瓦級機組生產能力的約 20 家，零部件生產企業幾百家，市場占有率最大的企業是華銳和東汽，全球 市場份額分別仍然只有 5%和 4%的。整機制造企業的相對集中化仍是發展趨勢。 （ 2） 太陽能 光伏 太陽能光伏發電技術已經進入規模化應用時代，并且帶動了世界光伏產業的飛速發展。 2008 年世界光伏累計裝機容量達到 18.4GW，在 2007 年 12.65GW 的基礎上增長 45%。從太陽電池產業來看， 2008 年世界太陽電池總產量達到 6.9GW，比 2007 年產量 4.3GW 增長 60%，太陽電池產量從 1999 年起已經連續 9 年增長超過 30%。世界光伏產業已經形成規模，并且呈現逐年平穩快速增長態勢，世界光伏產業與應用呈現規模化、多元化發 展趨勢。 1）在光伏產業方面，晶體硅電池、硅基薄膜電池、碲化鎘薄膜電池以及銅銦鎵硒薄膜電池均已進入規模化生產階段。 2008 年底晶體硅太陽電池仍是民用領域的主要太陽電池類型，占世界太陽電池產量的 90%以上；硅基薄膜太陽電池單條生產線規模達到 40MW/年；碲化鎘薄膜電池單條生產線規模達到 50MW/年；銅銦鎵硒薄膜電池單條生產線規模為 40MW/年。離網型光伏控制 /逆變器和 1MW以下光伏并網逆變器已形成系列產品，光伏并網逆變器單機容量達到 1.25MW；水平單軸、傾斜軸、雙軸等平板式非聚光自動跟蹤系統已在大型光伏電站 批量使用，雙軸跟蹤系統單機最大承載面積 200m2，可安裝約 20kW 多晶硅太陽電池。 2）在光伏應用方面，由離網型為主轉向并網型為主， 2008 年底并網光伏發電容量占到世界光伏總裝機容量的 90%以上， 200kW 以上的大型并網光伏電站總計 3.6GW（ 1900 余座），單座光伏電站最大容量達到 60MW。公共電網側集中并網大型光伏電站和用戶側并網光伏發電系統成為并網光伏發電的兩大主要發展方向。發達國家正在積極發展光伏微網技術，以解決光伏容量水平較高條件下的系統穩定性問題，日本、德國、希臘等國均已建成百千瓦級示范系統。 6 目前，世界光伏產業規模化發展的瓶頸問題仍然是光伏發電成本較高，降低成本將是 2020 年以前的主要努力方向；隨著光伏發電應用規模的擴大和在電網中比例的增加，“不連續、不穩定和不可調度”特性將成為光伏發電進一步發展的障礙，發達國家已經圍繞光伏發電規模化應用問題展開重點攻關。 受世界光伏市場需求驅動，我國太陽電池產業與應用近年來發展非常迅速。 1）在光伏產業方面， 2008 年我國太陽電池產量 2.5GW，占世界太陽電池市場份額 37%，在 2007 年 1.2GW 的基礎上增長 108%，我國連續兩年成為世界最大的太陽電池生產國， 其中晶體硅太陽電池產量約占總產量 98.5%，非晶硅薄膜太陽電池也逐步形成一定規模，已建和在建的非晶硅薄膜電池生產線約有 20 余家。光伏逆變器和光伏自動跟蹤裝置已有自主研制的系列產品，目前已形成小批量生產規模。國內基本形成涵蓋多晶硅材料、鑄錠、拉單晶、電池片、組件封裝、平衡部件、系統集成、光伏應用產品和專用設備制造的較完整產業鏈。 2）在光伏應用方面，我國太陽電池用量也出現逐年上升勢頭， 2008 年新增光伏裝機容量 40MW，光伏總裝機容量達到 140MW，比 2007 年 100MW 增長 40%。我國光伏應用仍以離網為主， 2008 年底并網光伏系統容量僅占 19.3%，其余部分為農村電氣化占 34.3%，通信和工業領域占 25%，各類光伏產品占 21.4%。我國光伏應用規模仍然較低， 90%以上太陽電池產品出口國外，中國光伏企業受國際市場影響非常巨大。 我國光伏產業發展與世界光伏產業一樣面臨著光伏發電成本較高、電網接納能力和建筑接納程度的問題。此外，我國國產化裝備水平較低，對國外設備，尤其是高端設備依存度高，整體技術水平與國外還有較大差距。由于我國太陽能資源和負荷分布不對稱，光伏發電發展存在大規模遠距離電力輸送問題。國內光伏市場發展非常 緩慢，連續多年我國光伏產業依賴國際市場，“市場在外”的問題至今沒有得到解決。 （ 3）太陽能光熱 目前 ， 國際上正在運行的太陽能熱發電裝機容量為 667.4MW。根據美國能源咨詢機構 EER 的研究報告 20092020 年全球聚光型太陽能熱發電市場和戰略，2009 年 4 月全球正在建設的太陽能熱發電裝機已達 1200MW。而 2009 年 11 月，西班牙發布政府公告，宣布 2012 年西班牙太陽能熱發電的裝機目標為 1850 MW。此外，美國加州能源局處于審批公示階段中的太陽能熱發電裝機容量則達 7 4802MW。 2009 年 7 月 13 日德 國數十家公司聯合在北非投 4 千億歐元的太陽能熱發電 “ 沙漠行動技術 ” 項目備忘錄簽署，包括 Abengoa， Solar Millennium, Schott，ABB，西門子，德意志銀行等。第一批項目已經在 2009 年 11 月份啟動。 目前太陽能熱發電站分布在美國，西班牙，德國，法國，阿聯酋，印度，埃及，中國，摩洛哥，阿爾及利亞，澳大利亞等 地， 全球太陽能熱發電產業正在經歷快速發展的時期。 在 全球 遭受金融危機的 2009 年，我國的太陽能熱發電逆市而上，躍上一個臺階。我國目前已經發布的太陽能熱發電項目已經超過 4001MW， 其中 1950MW 是2009 年一年中提出，另外 2000MW 是 2010 年提出的。涉及從投資銀行，設備制造商和大型電力公司等共 15家企業。 2010年 1月 9日美國太陽能發電公司 eSolar與一家中國公司在北京簽訂協議，計劃在幾年內投資超過 50 億美元，在中國建立 2000MW 太陽能熱發電電力。 （ 4）生物質能 到 2005 年底，全世界生物質發電總裝機容量約為 5000 萬千瓦，主要集中在北歐和美國；生物燃料乙醇年產量約 3000 萬噸，主要集中在巴西、美國；生物柴油年產量約 200 萬噸，主要集中在德國。沼氣已是成熟的生物質能利用技術，在歐洲、中國和印度等地已建設了大量沼氣工程和分散的戶用沼氣池。 近年來，我國生物質發電產業發展迅速，國家電網公司、中國節能投資公司等大型國有企業，民營以及外資企業紛紛投資參與建設運營。截至 2007 年底，國家和各省發改委已核準項目 87 個，總裝機規模 220 萬千瓦。我國已建成投產的生物質直燃發電項目超過 15 個，在建項目 30多個。到 2008 年底，我國生物質能發電總裝機為 315 萬千瓦。我國生物質發電產業的發展正在漸入佳境。我國生物質直燃發電 裝備 制造主要依托原有燃煤發電制造業，生物質直燃鍋爐已成為鍋爐制造企業新的業務增 長點。從總體上看，我國生物質發電產業化尚處于起步階段，產業化和商業化程度較低，市場競爭力較弱，影響我國生物質發電產業發展的主要阻礙因素有：建設和運營成本相對較高，上網電價難以支撐生物質能發電廠的正常運營；技術開發能力和產業體系薄弱。 生物質液體燃料產業主要以生物燃料乙醇為主，國內外正積極 發展 如生物柴油、二甲醚等其他生物質液體燃料產業。目前發達國家已完成生物質熱解制油和 8 生物質氣化合成液體燃料工程示范并積極推廣，我國此方面還主要處于研發階段。從生物柴油的產量來看，在國外生物柴油已在廣泛應用， 2008 年歐盟年總產 量約 800 萬噸，美國年產量約 240 萬噸，巴西年產量約 100 萬噸。我國生物柴油生產企業都是民營企業，規模較小，國有企業的介入是生物柴油發展的新趨勢。2007年國家發改委批準中石油 ,中石化 ,中海油實施國家生物柴油示范工程項目。至 2008 年，國內生物柴油實際生產不到 30 萬噸，由于其沒被允許進入燃油流通系統，多作為有機溶劑或建筑機械用油出售。我國的生物柴油生產能力和產量 還遠遠落后 于 國外。 （ 5）地熱 淺層地熱能直接利用方面。據 2005 年世界地熱大會統計， 2004 年全世界直接利用地熱能達到 72622GWh，比 2000 年增加了 40%。其中中國地熱直接利用達到 12605GWh，居世界首位，其次是瑞典、美國、冰島、土耳其等國家。我國是一個以中低溫地熱資源為主的國家，華北、山東、東北、陜西及京津地區的地熱田多屬于中低溫地熱田，總儲存能量為 73.611020J。地熱資源的直接利用方式主要有供熱、溫室種植、醫療、洗浴等；其中供熱占 40%，主要集中在我國的北方，如京、津、陜西、東北、河北、山東、內蒙等地；生活熱水供應占 22%；工業利用占 7%，養殖占 17%；溫室種植和其他占 14%。 淺層地熱能發電方面。據 2005 年世界地熱大會統計， 已有 24 個國家建設了地熱能電站，總裝機容量 8900MW，比 2000 年增加了 12%。目前地熱能發電只占整個電力裝機容量的 0.5%，地熱能發電的潛力非常大。其中美國地熱發電容量達到 2800MW，居世界首位，菲律賓，墨西哥隨其后，其次是意達利、日本、新西蘭。我國地熱能發電總裝機容量約為 32MW，居世界第 15 位。 我國 高溫地熱電站有西藏羊八井 25.18MW，朗久 2MW，那曲 1MW，其中羊八井地熱電站的裝機容量在全國最大，占全國地熱裝機容量的比例高達 75%；中低溫地熱發電站有廣東豐順 0.3MW,湖南灰場 0.3MW，河北 郝窯 0.2MW,遼寧熊岳 0.2MW,山東湯東泉 0.3MW,廣西熱水村 0.2WM，江西溫湯 0.1MW。我國高溫可用于發電的地熱資源相對貧乏，在西南地區，地熱能豐富，但其水資源也豐富，因此限制了地熱能發電的發展。對于中低溫地熱電站，由于經濟性較差，發電機組效率低，在當時的能源環境條件下，大部分中低溫地熱電站都先后關停，設備變賣。總體上來說，我國地熱能 9 發電在近二十年發展緩慢，維持在 32MW 左右的裝機容量。七八十年代建成的地熱電站大多是擴容閃蒸工作原理，由于水的物性參數不合適地熱能及其它低品位能源發電，使得地熱發電 效率太低，至使許多地熱電站相繼關閉。因此，發展低沸點新工質循環的地熱發電系統是大勢所趨。 干熱巖深層地熱發電方面。美國、歐洲、日本、澳大利亞等國競相開展 干熱巖深層地熱發電 技術的研發工作，甚至納入到國家開發研究計劃之中，這些國家在干熱巖研究和開發方面已經花 費 5 億多美元 ，并且 許多國家已經探索并建成干熱巖發電示范站。目前我國在干熱巖深層地熱發電研究和示范上仍屬空白。 （ 6）海洋能 在海洋能利用技術中，潮汐能利用技術最為成熟，已走向商業化階段，形成了產業，波浪能利用裝置除了小型 10W 航標燈用波浪能裝置有小批量生產外 ，其它大型裝置都還處在示范階段，潮流能和溫差能利用裝置處在示范階段。 國外商業化運行的潮汐能電站如表 1 所示，我國商業化運行的潮汐能電站如表 2 所示。 表 1 世界主要潮汐電站概況 國家 站址 年平均 潮差 (m) 裝機容量(104kW) 年發電量(108kWh) 建成時間 開發方式 法國 朗斯 8.51 24 5.44 1966 單庫雙向 前蘇聯 基斯洛 2.3 0.04 0.023 1968 單庫雙向 加拿大 安納波利斯 6.4 1.98 0.5 1984 單庫單向 韓國 始娃湖 5.6 25.4 5.527 2009 單庫單向 表 2 我國目前正在運行的潮汐電站 站名 江廈 海山 白沙口 所在地 浙江溫嶺 浙江玉環 山東乳山 裝機容量 （ kW） 現有 3900 250 640 設計 3000 150 960 平均潮差（ m） 5.08 4.91 2.36 水庫面積（畝） 2055 4800 投產年月 1980.5 1975.12 1978.8 由于一次性投資大和發電成本高、泥沙淤積問題以及對沿海各國魚類和鳥類 10 棲息地等特殊生態環境的影響問題， 20 世紀 80 年代以來國內外潮汐電站發展緩慢。 2.2.2 技術發展現狀 （ 1）風電 目前歐洲仍處于風電技術的領先地位。單機容量 5MW 陸上風電機組開始使用，直驅式風電機組批量使用，半直驅式風電機組也開始投放市場，海上風電從技術探索階段逐步轉入規模化發展階段。歐洲陸上風電以分散布置為主，技術已相對成熟，下一代更先進的風電技術研發已經開展，如高精度的風資源分析計算模型、多維風況監測系統、 10 20MW 風電機組研制等，其中部分前期研究項目如風況分析和 12MW 風電機組基礎設計工具開發已經完成或接近完成。 歐洲在風電技術的基礎研究和工程實踐領域有長期積 累和持續投入，知識型產品如風況分析工具、機組設計工具和工程咨詢服務具有明顯競爭優勢。 我國風電技術快速發展。在科技部“十一五”科技計劃的引領下，國內企業通過自主研發、技術引進消化吸收、與國外聯合設計、委托設計等方式，在較短時間內掌握了國際上主流風電機組的制造技術和一定的自主知識產權。有關科研單位和企業結合我國國情，初步開發了抗臺風、耐低溫、抗風沙、抗鹽霧等技術，機組性能已達到和接近國際水平，風電機組成本大大降低，具有一定市場競爭優勢。由于技術研發的推動，國內科研條件和科研隊伍建設取得進展，已經能夠解決風電技 術中的一些關鍵問題，如風電機組的重要部件生產、整機設計、氣動設計優化、風資源分析的 CFD 計算模型研究、風電場出力的短期預測等，成為技術進步和設備制造的堅強支撐。 風電科技的進步促進了風電設備制造業的快速發展，與進口品牌形成強有力的競爭。國產 1.5MW 機組已逐步取代進口成為國內主流機型，并開始有少量出口；采用先進技術的直驅型永磁風電機組已批量進入市場； 2.0MW、 2.3MW、 2.5MW、3.0MW 機組已有樣機，或小批量生產； 3.6MW、 5.0MW 等更大容量機組的技術正在科技部的支持下進行研發；引人注目的半直驅 永磁技術、超集成化設計技術、液 11 力變速技術也受到國內企業和研發機構的密切關注，有些已經列入企業研發計劃。 2006 年我國大陸地區新增風電裝機容量中，內資與合資企業產品占 44.9%，外資企業產品占 55.1%， 2008 年我國大陸地區新增風電裝機容量中，內資與合資企業產品占 75.6%，外資企業產品占 24.4%，國產設備占壓倒優勢，風電產業成為我國制造工業中發展最快的領域之一。 （ 2）太陽能光伏 在太陽電池技術方向，現階段研發活動仍以晶硅太陽電池為主，薄膜太陽電池研究逐漸成為一個重要發展方向。 1）晶體硅太陽電池。 晶體硅電池研究方向為提高效率和降低成本，通過將各種實驗室的高效電池技術移植到產業界，以提高產業化的晶體硅太陽電池效率。國際工業界通過采用絲網印刷法制備選擇性發射電極技術，商業化單晶硅太陽電池平均轉化效率已達到 18%；目前正在發展激光制備選擇性發射電極技術、全背結太陽電池、非晶硅 /晶體硅異質結（ HIT）太陽電池和金屬絕緣層半導體（ MIS）電池，可將商業化晶體硅太陽電池平均轉化效率提高到 20%以上。 2）薄膜太陽電池。國際上，已達到或接近實用的薄膜太陽電池有硅基薄膜太陽電池、碲化鎘（ CdTe）薄膜電池和銅銦鎵硒 （ CIGS）薄膜電池。商業化非晶硅薄膜電池穩定效率，基本在 5-7%之間。非晶硅 /微晶硅疊層太陽電池使硅薄膜電池效率和穩定性均得到較大改善，被國際上公認為硅基薄膜電池的下一代技術。日本三菱和夏普公司實現了非晶硅 /微晶硅疊層太陽電池 30 兆瓦以上的規模化生產，穩定效率 8-9%。 CdTe 電池組件國際領先水平為面積 120cm 60cm，穩定效率 10.9%，單條生產線規模達到 50MW/年。 CIGS 電池具有高轉換效率、光譜響應范圍寬等特點，目前德國 Wuerth Solar 等公司實現了 CIGS 產業化，效率11-13%。瑞士 洛桑高等工業學院 Grtzel 教授發明的染料敏化太陽電池， 2009年實驗室光電轉換效率超過 12%。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研發或理論研究階段。 在光伏應用技術方向，現階段主要圍繞著光伏規模化應用，重點展開系統設計與運行研究及核心設備研制，同時對大規模儲能技術、光伏發電規模化直接利用技術和光伏的環境影響等問題進行探索研究。 1）大型并網光伏電站。 2008 年底 200kW 以上大型并網光伏電站已達到 1900余座，其中 10MW 以上光伏電站有 44座，容量最大的是西班牙 60MW 光伏電站， 12 絕大部分建成于 2007-2008 年，并且不久將建成百兆瓦級并網光伏電站。大功率光伏并網逆變器容量最高達到 1.25MW， 1MW 以下并網光伏逆變器已形成系列化產品。平板式非聚光自動跟蹤系統已在大型光伏電站中大量使用，雙軸跟蹤系統單機最大承載面積 200m2，可承載約 20kW 的多晶硅太陽電池組件。低倍反射聚光系統、高倍反射聚光系統和高倍透鏡聚光系統均已有樣機，高倍透鏡聚光系統的聚光比最高達到 1200 倍，目前在美國、西班牙、澳大利亞等國家已建成小規模示范電站。隨著光伏電站容量不斷增大，核心設備能級提升和新 型設備研發仍是該方向研究重點，大型及超大型光伏電站的優化設計、功率預測、數據采集與遠程監控、輸變電技術、電網儲能和環境影響等研究也已經逐漸展開。 2）規模化建筑光伏發電系統。并網光伏發電與建筑結合的研究主要是美國、日本和歐洲發達國家。上世紀 90 年代末德國、日本和美國相繼推出光伏屋頂計劃，推動了光伏與建筑結合的研究。 1998 年德國政府提出 10 萬光伏屋頂計劃，同時研究開發與建筑現結合的專用光伏組件和控制逆變器。 1997 年日本政府出臺“七萬屋頂計劃”，并研發了太陽電池組件制成的瓦和玻璃等建筑材料，使得太陽電池很 容易被安裝在建筑物上。 1997 年美國實施“百萬太陽能屋頂計劃”，推動了新型光伏玻璃和墻體等建筑材料、光伏屋頂模塊、以及光伏調峰電力模塊等研究進展。與建筑結合的光伏系統直接安裝在負荷中心，發電高峰與用電高峰的匹配特性好，電能利用效率高，而且不受電網送出能力的限制，是國際上優先發展的光伏應用方向。 3）光伏微網系統。光伏規模化應用的關鍵問題是光伏功率占電網總裝機容量水平較高時的電網穩定性，光伏微網系統中光伏容量可占到電網總裝機容量30%以上，電網穩定性問題非常突出。上世紀 90年代以來，美國、歐洲、日本等發達國家 開始光伏微網理論和技術研究， 2006年 IEA部署了針對光伏微網的 PVPS Task11研究任務，日本、意大利和希臘等國家已建成百千瓦級光伏微網實驗系統。雙向變流器是實現儲能裝置能量雙向流動的關鍵設備，德國 SMA公司和加拿大Xantrex公司均已推出幾千瓦到幾十個千瓦的系列產品。 SMA與 ISET正在聯合研究具有同步發電機輸出特性的新型光伏逆變設備，這將是下一代光伏微網關鍵設備。光伏微網能量管理還處于研究階段，重點集中在微網組成結構、電壓和頻率控制及優化管理、分布式電源效率優化、能量管理軟件技術等。國際上光伏微 網 13 技術尚處于起步階段，相關研究不僅對光伏發電大規模接入電網運行具有指導意義，并且為邊遠地區提供了一種利用太陽能發電解決可持續供電的新模式。 太陽能光伏方面，世界光伏技術難點主要有晶體硅太陽電池薄片化及效率的持續提高、薄膜太陽電池效率與穩定性的提高、高效太陽電池規模化量產、高效低成本新型太陽電池的產業化技術實現，光伏規模化應用技術尚未掌握。 在太陽電池技術方向，晶體硅太陽電池和薄膜太陽電池產業化將是我國太陽電池的研究重點。 1）晶體硅太陽電池。我國晶體硅太陽電池產業化研究近年來取得較大進展。國內企業已經將絲網 印刷法制備選擇性發射電極技術應用于大規模量產，單晶硅電池平均轉化效率達到 18%。國內自主研制了冥王星技術，利用激光摻雜技術制備選擇性摻雜電池，使單晶硅太陽電池的平均轉化效率達到 18.5%-19%，多晶硅太陽電池的轉化效率超過 17.5%，大大降低了晶體硅太陽電池的成本。但在背接觸電池、基于 N 型基底的 HIT 電池等高效電池（商業化效率超過 20%）方面還屬于空白。 2）薄膜太陽電池。我國主要實現了非晶硅薄膜太陽電池的產業化，非晶硅 /微晶硅疊層電池、 CdTe、 CIGS 和染料敏化太陽電池的產業化研究取得一定進展。國內硅 薄膜電池生產線總計 20 余家，國產化的非晶硅電池生產線均為單室沉積技術，國外引進技術中除美國 EPV 低檔生產非晶硅電池技術實現國產化外，高檔的生產線及其工藝技術全部依靠進口。我國新型非晶硅 /微晶硅疊層電池效率達到 11.8%，并研發成功非晶硅 /微晶硅疊層電池中試生產設備， 0.79m2 電池組件初始效率 8.12%。我國 CdTe 電池組件水平為面積 30cm 40cm，效率 8.25%，單線生產規模 0.3MW/年，計劃三年內建成 2-5MW CdTe 電池生產線。我國已研制出29 36cm2 面積的 CIGS 電池組件，光電轉換效率達 到 7.0%，與國際同行研究水平相當。我國染料敏化太陽電池研制取得一定進展，自主研發染料 C101 的光電轉換效率達到 11%，離子液態電解質電池效率達到 8.2%，并建成 500 瓦染料敏化太陽電池示范系統。 在光伏應用技術方向，結合我國大型光伏發電工程需求，未來 3-5 年內將重點展開百兆瓦大型并網光伏電站、十兆瓦級光伏微網系統和建筑景觀結合光伏發電系統的設計、運行、安全及其它相關問題研究。 1）大型并網光伏電站。 2008 年底，國內建成的高壓電網集中并網電站總容 14 量僅 0.6MW，但 2009 年開建的 10MW 大型光伏電站就有數 座，我國大型并網光伏電站設計與運行技術亟待研究。我國已研制出 500-1000kW 光伏并網逆變器， 150kW 以下光伏并網逆變器已有系列化產品。我國已研制出平板式非聚光自動跟蹤系統，雙軸跟蹤系統單機容量達到 10kW，水平單軸跟蹤系統單機容量達到50kW，接近國際同類設備先進水平。國內聚光式光伏系統研究才剛剛開始，國產化高倍透鏡聚光系統的聚光比達到 400 倍。為滿足我國大型光伏電站工程需求，當前迫切需要研制大功率光伏發電與并網設備，繼續提升能級和改進質量，并開展大型及超大型并網光伏電站優化設計、光伏電站綜合自動化 、與電網的聯合調度及保護技術等研究。 2）規模化建筑光伏發電系統。 2008 年底，我國已建成浙江義烏商貿城 1.3MW并網光伏系統、深圳園博園 1MW 并網光伏系統、上海崇明島 1MW 并網光伏系統等數座 MW 級與建筑景觀結合的光伏系統， 2009 年“光電建筑”和“金太陽示范工程”相繼啟動，又有多座光伏建筑系統建成，江蘇鹽城 3MW 電站是目前國內最大的光伏建筑系統。適用于建筑結合光伏系統的光伏并網逆變器已經比較成熟，部分產品出口國外。根據國家發改委發布的可再生能源中長期發展規劃， 2020年與建筑結合的并網光伏系統將達到 1000MW。為滿足光伏發電及建筑特性要求，當前迫切需要研究光伏建筑一體化技術、多套光伏系統集中并入同一配電網時的電能質量、安全性和控制方式，光伏建材與建筑構件、建筑光伏發電方式、分布式光伏發電系統管理模式、建筑光伏電性能和安全性及其它相關技術。 3）光伏微網系統。我國光伏微網技術研究尚處于起步階段， 2008 年日本 NEDO在杭州電子科技大學建成國內第一個光伏微網實驗研究系統，光伏容量占電網總裝機容量比例達 50%，但我國并不掌握其核心技術。我國青海玉樹、西藏阿里將在 2-3 年內分別建設 2MW 光伏微網系統和 10MW 光伏微網系統，目前已經完成光伏與水電互補的微網系統結構、電網穩定控制、自同步發電機特性的光伏逆變技術、儲能系統控制、以及能量管理與運行模式等基礎理論研究，并研制出 10kVA自同步電壓源光伏逆變器樣機和 5kW 蓄電池充電控制器樣機，與國際先進技術水平差距較小。當前迫切需要研制百千瓦級以上的自同步電壓源光伏逆變器和蓄電池充電控制器，研究光伏微網系統的優化設計、穩定機理與穩控策略、能量管理系統及其它相關技術，自主建設光伏微網實驗研究系統。 （ 3）太陽能光熱 15 國外目前在塔式技術發展高溫集熱方向發展。如法國國家電力公司 和法蘭西科學院 CNRS 的空氣電站，德國宇航 DLR 的 Jlich 的空氣電站，美國的 Solar Reserve 公司的熔融鹽電站，西班牙 Solar Tres 電站等。國外目前集成的電站中美國 eSolar 和 Bright Source 達到塔式電站容量 400-1000MW，蒸汽參數已經達到超高壓。這些大型電站均采用多塔模塊式聚光和吸熱技術。在槽式方面仍基本維持目前的 350-400C 的參數和效率，一些新的高溫技術如直接產生蒸汽技術（ DSG），熔融鹽管內換熱等仍處于試驗階段。 在儲熱方面向長時間， 24 小時不間斷發電方向發展 。比較有代表性的西班牙 2009 年建成的 100MW 的 Andasol-1 和 Andasol-2 電站儲熱已達到 7.5 小時。美國 Solar Reserve 和西班牙 Sener 電站設計的儲熱時間為 16 小時，日發電時數可達 24 小時。 在我國，通過 “ 十五 ” 和 “ 十一五 ” ，我國 科 研工作者和企業對高風載高精度定日鏡、高溫塔式吸熱器技術、高溫儲熱技術、電站控制技術、塔式發電系統設計和集成，槽式真空管制造工藝，槽式聚光器集成技術等一批太陽能熱發電的關鍵技術進行了研究。并形成了從基本材料、主機設備和系統設計集成的產業鏈。目前 “ 十一五 ” 863 支持的 1MW 電站正在施工階段。 槽式的核心技術方面，清華大學利用不匹配封接技術試制了 2m 長耐 450C高溫的直通式真空管。中國科學院電工研究所及皇明太陽能集團聯合完成了 4m長，耐 450C 高溫的直通式真空管，并建立了生產線。 系統及其它相關技術，自主建設光伏微網實驗研究系統。 （ 4）生物質能 目前生物質直燃技術從技術層面上可以分成兩個層面：針對低堿的生物質燃料的直燃技術和對于高堿生物質燃料的直燃技術。針對低堿的生物質燃料的直燃技術只需要考慮生物質特殊的物理和燃燒特性，但不需考慮燃料中無機雜質引發的燃燒側 問題，技術難度相對較低。我國生物質的主體是農作物秸稈，屬于高堿生物質燃料，從國情出發，我國更為關注針對高堿生物質燃燒利用的秸稈直燃技術。但是秸稈燃燒技術具有相當的技術難度，從全球范圍看，目前的技術代表僅有丹麥的秸稈水冷振動爐排爐直接燃燒技術。 我國現有生物質直燃技術 主要有引進技術、引進技術消化改進技術和國內自主開發技術三類。在引進技術方面，引進的主要是丹麥 BWE 的水冷振動爐排秸稈直燃技術，以國能生物為代表的國內企 16 業在其下屬的數十座生物質電廠引進了該技術。在秸稈直燃技術的引進改進方面，主要指以丹麥技術為基礎結合 各鍋爐生產廠家對秸稈燃燒過程的理解開發的國產爐排秸稈鍋爐 技術 ，由于價格低廉目前在國內市場也有一定的占有率。但是在性能和給料、爐排結構和排渣等方面不如國外的機組穩定，在一定程度上影響機組的正常運行。除了上述基于爐排爐模式的生物質燃燒技術，國內還有一類全新開發的秸稈燃燒技術，其主要的代表是基于循環流化床的秸稈燃燒技術，國內浙江大學等相關研發單位在對秸稈燃燒特性和堿金屬問題進行了較深入研究的基礎上，提出了創新的燃燒