2004全国博士生学术论坛材料科学分论坛会议论文集，哈尔滨，2004年8月

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1 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 项 目 任 务 书 项 目 名 称 : 中 国 新 能 源 战 略 研 究 申 请 人 单 位 : 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 项 目 负 责 人 : 黄 永 山 批 准 日 期 : 2009 年 3 月 30 日 批 准 机 构 : 中 国 经 济 改 革 基 金 会 1

2 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 目 录 中 国 新 能 源 战 略 研 究 摘 要...1 研 究 背 景 与 意 义...2 核 心 观 点...3 主 要 研 究 内 容 人 类 能 源 史 综 述 1 人 类 能 源 史 的 三 个 阶 段 火 与 柴 草 时 代 煤 炭 与 蒸 汽 机 时 代 石 油 与 内 燃 机 泥 炭 与 荷 兰 煤 炭 和 英 国 以 及 石 油 和 美 国 三 个 案 例 泥 炭 和 荷 兰 的 黄 金 时 代 煤 炭 和 大 英 帝 国 石 油 和 美 国 世 纪 利 益 集 团 与 能 源 变 革 的 关 系 荷 兰 能 源 转 型 失 败 英 国 能 源 转 型 失 败 美 国 能 源 转 型 困 境 结 论 当 前 中 国 能 源 形 势 综 述 1 引 言 中 国 当 前 社 会 经 济 发 展 形 势 经 济 迅 速 发 展 人 口 发 展 与 城 镇 化 中 国 正 处 在 工 业 化 阶 段 机 动 化 水 平 不 断 提 高 中 国 能 源 行 业 分 析 概 述 中 国 能 源 需 求 的 趋 势 中 国 能 源 需 求 的 结 构 中 国 能 源 供 给 的 特 点 世 界 能 源 现 状 和 特 点 世 界 一 次 能 源 消 费 量 不 断 增 加 发 达 国 家 增 长 速 率 明 显 低 于 发 展 中 国 家 新 兴 市 场 国 家 能 源 需 求 强 烈 能 源 贸 易 及 运 输 压 力 增 大 能 源 供 应 不 足 问 题 显 现

3 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 4.6 温 室 气 体 排 放 受 到 重 视 与 能 源 问 题 相 关 的 挑 战 能 源 供 应 不 足 环 境 污 染 的 问 题 温 室 气 体 排 放 量 巨 大 农 村 和 小 城 镇 急 需 清 洁 便 利 的 能 源 服 务 地 缘 政 治 与 能 源 安 全 的 问 题 可 供 选 择 的 新 能 源 方 式 风 能 太 阳 能 生 物 质 能 核 能 地 热 能 海 洋 能 小 结...60 新 能 源 政 策 1 美 国 的 能 源 政 策 演 进 过 程 欧 洲 的 能 源 政 策 演 进 过 程 欧 洲 能 源 法 律 及 政 策 变 化 欧 盟 能 源 法 律 与 政 策 的 主 要 内 容 我 国 新 能 源 政 策 演 进 过 程 我 国 新 能 源 法 律 及 政 策 解 析 我 国 能 源 法 律 体 系 的 构 成 和 特 点 我 国 新 能 源 政 策 解 析 政 府 强 制 性 新 能 源 政 策 以 市 场 为 主, 辅 以 行 政 手 段 的 新 能 源 政 策 中 国 新 能 源 政 策 存 在 问 题 分 析 我 国 能 源 政 策 缺 乏 长 远 系 统 且 统 一 的 能 源 战 略 缺 乏 完 善 的 并 具 可 操 作 性 的 法 律 能 源 价 格 政 策 弊 端 突 出 结 论 及 建 议 建 立 长 远 统 一 的 能 源 战 略 建 立 完 善 和 可 操 作 的 能 源 及 环 境 法 律 体 系 将 能 源 价 格 由 国 家 定 价 逐 步 转 变 为 市 场 定 价 为 主...73 我 国 风 电 发 展 情 况 及 政 策 性 建 议 1 我 国 风 能 资 源 优 势 和 风 电 发 展 概 述 风 能 的 利 用 价 值 我 国 风 能 资 源 和 分 布 情 况 我 国 目 前 风 能 利 用 情 况

4 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 1.4 我 国 当 前 风 电 投 资 情 况 风 电 上 网 问 题 制 约 我 国 风 电 发 展 风 力 发 电 特 点 所 造 成 的 上 网 问 题 风 电 上 网 问 题 对 我 国 风 电 发 展 的 制 约 解 决 制 约 我 国 风 电 上 网 问 题 一 些 具 体 办 法 我 国 在 风 机 生 产 产 业 链 中 有 待 解 决 的 问 题 我 国 风 电 产 业 链 情 况 针 对 目 前 风 电 产 业 链 上 的 情 况 应 当 采 取 措 施 政 策 性 建 议...77 光 伏 产 业 研 究 报 告 1 光 伏 技 术 发 展 综 述 光 伏 技 术 发 展 历 史 光 伏 技 术 发 展 情 况 晶 体 硅 电 池 技 术 路 线 产 业 链 市 场 价 格 产 能 和 产 量 转 化 效 率 单 位 发 电 成 本 薄 膜 类 太 阳 能 电 池 全 球 光 伏 产 业 发 展 情 况 太 阳 能 电 池 产 业 和 市 场 发 展 迅 猛 各 国 政 策 支 撑 是 近 几 年 发 展 的 关 键 国 内 太 阳 能 企 业 上 市 公 司 分 析...85 碳 交 易 和 新 能 源 概 述 1 京 都 议 定 书 下 的 碳 排 放 权 交 易 框 架 公 约 京 都 议 定 书 京 都 议 定 书 的 三 种 灵 活 履 约 机 制 CDM 的 核 心 概 念 CDM 的 方 式 和 程 序 国 内 CDM 管 理 机 构 和 办 法 国 内 外 CDM 项 目 发 展 状 况 碳 交 易 市 场 概 述 国 际 碳 交 易 市 场 的 产 生 和 分 类 全 球 主 要 碳 交 易 市 场 介 绍 全 球 碳 市 场 交 易 状 况 碳 市 场 发 展 面 临 的 不 确 定 性 和 挑 战 中 国 的 碳 排 放 状 况 及 碳 交 易 市 场 的 发 展

5 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 4.1 中 国 的 碳 排 放 状 况 实 行 总 量 控 制 的 强 制 减 排 将 对 中 国 GDP 增 长 影 响 政 策 建 议 智 能 电 网 发 展 趋 势 引 言 智 能 电 网 概 念 及 特 点 智 能 电 网 的 研 究 进 展 国 外 研 究 进 展 国 内 研 究 进 展 智 能 电 网 发 展 趋 势 双 向 互 动 兼 容 多 种 发 电 和 储 能 设 施 支 持 新 的 电 力 产 品 和 服 务 提 供 不 同 等 级 的 安 全 需 求 优 化 电 力 资 产 运 营 效 率 自 愈 发 展 智 能 电 网 面 临 的 挑 战 技 术 挑 战 商 业 挑 战 建 议 新 能 源 原 材 料 1 新 能 源 汽 车 电 池 的 原 材 料 锂 电 池 简 介 锂 的 世 界 储 量 分 布 锂 的 市 场 状 况 政 策 建 议 太 阳 能 光 伏 电 池 原 材 料 太 阳 能 光 伏 电 池 分 类 各 种 光 伏 电 池 的 比 较 铜 铟 硒 薄 膜 电 池 国 内 外 现 状 太 阳 能 光 伏 电 池 的 原 材 料 我 国 铟 生 产 现 状 政 策 建 议 风 电 电 机 的 原 材 料 双 馈 式 和 直 驱 式 国 内 外 生 产 状 况 永 磁 材 料 钕 铁 硼 材 料 上 游 稀 土 稀 土 行 业 的 现 有 政 策

6 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 3.6 政 策 建 议 结 论 与 政 策 建 议 1 世 界 能 源 形 势 的 总 结 能 源 升 级 换 代 周 期 将 缩 短, 且 呈 多 元 化 趋 势 发 展 能 源 消 费 结 构 升 级 换 代 周 期 缩 短, 呈 多 元 化 趋 势 世 界 一 次 能 源 消 费 量 不 断 增 加 且 新 兴 市 场 国 家 能 源 需 求 强 烈 能 源 贸 易 及 运 输 压 力 增 大 温 室 气 体 排 放 受 到 重 视, 二 氧 化 碳 减 排 成 为 潮 流 中 国 面 临 的 挑 战 经 济 增 长 面 临 能 源 供 应 不 足 环 境 污 染 的 问 题 温 室 气 体 排 放 量 巨 大 农 村 和 小 城 镇 急 需 清 洁 便 利 的 能 源 服 务 政 策 建 议 发 展 新 能 源, 抢 占 战 略 高 点 破 除 利 益 集 团 的 阻 挠 利 用 资 源 优 势, 大 力 发 展 风 电 考 虑 风 险, 适 当 发 展 太 阳 能 发 展 CDM 制 度, 大 力 减 排 发 展 电 池 技 术, 支 持 新 能 源 汽 车 发 展 保 护 稀 土 资 源 等 新 能 源 将 会 大 量 使 用 的 特 殊 矿 产 改 造 电 网, 减 少 损 耗, 发 展 智 能 电 网 技 术 附 录 风 电 产 业 链 及 我 国 风 电 企 业 综 述 国 内 风 电 行 业 分 析 报 告 世 界 风 能 状 况 及 展 望 风 能 发 电 电 机 的 比 较 --- 双 馈 和 直 驱 稀 土 行 业 分 析 风 机 叶 片 的 材 料 分 析 --- 玻 璃 纤 维 和 碳 纤 维 风 电 对 玻 纤 和 钢 铁 的 需 求 影 响 分 析 风 能 发 电 技 术 调 研 报 告 电 池 行 业 相 关 技 术 及 我 国 电 池 企 业 综 述 光 伏 行 业 重 点 企 业 综 述 核 电 行 业 调 研 报 告

7 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 中 国 新 能 源 战 略 研 究 课 题 组 长 : 黄 永 山 ( 研 究 单 位 : 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 ) 2009 年 12 月 14 日 摘 要 : 能 源 是 现 代 经 济 的 重 要 支 撑, 能 源 战 略 是 国 家 发 展 战 略 的 重 要 组 成 部 分, 能 源 方 式 的 选 择 又 是 能 源 战 略 的 核 心 随 着 中 国 经 济 的 快 速 增 长, 对 能 源 的 需 求 量 越 来 越 大, 常 规 油 气 已 不 能 满 足 国 民 经 济 发 展 的 需 要 能 源 需 求 的 快 速 增 长 和 能 源 供 给 的 缓 慢 释 放, 成 为 制 约 中 国 经 济 继 续 持 续 快 速 增 长 的 最 大 风 险 而 随 着 国 际 社 会 越 来 越 关 注 二 氧 化 碳 排 放 问 题, 中 国 未 来 能 源 使 用 的 问 题 也 受 到 了 来 自 外 部 的 压 力 在 这 种 状 况 下, 中 国 迫 切 需 要 新 的 能 源 来 满 足 国 内 日 益 增 长 的 能 源 需 求, 并 且 能 够 减 温 室 气 体 排 放 新 能 源 包 括 不 可 再 生 能 源 中 的 煤 层 气 油 页 岩 可 燃 冰 等 和 可 再 生 能 源 中 的 地 热 生 物 燃 料 太 阳 能 风 能 等 中 国 新 能 源 资 源 较 丰 富, 发 展 新 能 源 对 国 家 能 源 安 全 环 境 改 善 等 具 有 重 要 的 战 略 意 义 为 中 国 新 能 源 战 略 的 制 定 提 供 支 撑 是 本 课 题 的 重 要 任 务 本 课 题 首 先 探 究 人 类 能 源 使 用 的 历 史, 认 为 每 次 能 源 开 发 的 进 步 都 促 进 人 类 社 会 生 产 力 的 极 大 提 高, 同 时 伴 随 大 国 的 兴 衰 和 国 际 地 缘 政 治 的 变 化 在 分 析 完 荷 兰 英 国 与 美 国 的 发 展 的 案 例 后, 提 出 中 国 应 顺 应 历 史 规 律, 领 导 新 能 源 革 命, 才 能 完 成 大 国 崛 起 的 国 家 战 略 的 观 点 随 后 分 析 中 国 能 源 供 给 和 需 求 的 结 构 与 当 前 国 际 上 的 能 源 销 售 与 生 产 状 况, 结 合 国 内 外 形 势 分 析 中 国 在 未 来 所 面 临 的 能 源 方 面 的 挑 战, 最 后 提 出 中 国 应 对 挑 战 可 以 采 取 的 新 能 源 方 式 和 新 能 源 的 技 术 接 下 来 本 文 逐 一 讨 论 了 以 风 能 太 阳 能 为 代 表 的 新 能 源 方 式, 分 析 了 中 国 在 风 能 和 太 阳 能 方 面 的 资 源 禀 赋, 风 能 太 阳 能 技 术 的 特 点 产 业 发 展 状 况 以 未 来 发 展 趋 势 还 探 讨 了 以 新 材 料 智 能 电 网 为 代 表 的 新 能 源 技 术, 这 些 技 术 的 应 用 为 节 能 减 排 提 供 了 支 撑 进 一 步, 本 文 还 介 绍 了 有 关 能 能 源 发 展 过 程 中 的 法 律 政 策 和 制 度 性 安 排, 尤 其 以 基 于 京 都 议 定 书 下 的 清 洁 发 展 机 制 (Clean Development Mechanics, CDM) 项 目 重 点 进 行 了 分 析, 并 介 绍 了 国 内 为 碳 交 易 的 相 关 经 验 认 为 新 能 源 革 命 除 了 有 完 善 的 技 术 作 为 支 撑, 良 好 的 制 度 设 计 也 是 必 须 的 最 后 结 合 国 内 外 新 能 源 技 术 的 分 析, 为 我 国 新 能 源 战 略 的 研 究 和 战 略 选 择 提 出 了 相 关 政 策 建 议, 对 中 国 新 能 源 战 略 的 选 择 提 供 参 考 关 键 词 : 能 源 战 略 ; 新 能 源 技 术 ; 风 能 ; 太 阳 能 ; 二 氧 化 碳 减 排 7

8 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 第 一 章 概 述 1 研 究 背 景 与 意 义 面 对 全 球 经 济 和 人 口 增 长 的 能 源 的 需 求, 传 统 能 源 的 日 益 枯 竭, 人 类 生 存 环 境 的 恶 化, 发 展 清 洁 可 再 生 的 新 能 源 是 人 类 可 持 续 发 展 的 唯 一 出 路 图 1 经 济 增 长 与 能 源 消 耗 的 矛 盾 日 益 严 峻 同 样 随 着 中 国 经 济 的 快 速 增 长, 对 能 源 的 需 求 量 越 来 越 大, 常 规 油 气 已 不 能 满 足 国 民 经 济 发 展 的 需 要 据 统 计,2010 年 和 2020 年 我 国 石 油 对 外 依 存 度 分 别 为 47% 和 60% 据 中 国 工 程 院 完 成 的 中 国 可 持 续 发 展 油 气 资 源 战 略 对 中 国 油 气 供 需 态 势 的 基 本 估 计 :2020 年 中 国 将 消 费 石 油 4~5 亿 吨, 中 值 为 4.5 亿 吨, 中 国 2020 年 年 产 石 油 约 1.8 亿 吨, 供 求 矛 盾 长 期 存 在 ;2020 年 中 国 将 消 费 天 然 气 2000 亿 立 方 米, 而 中 国 2020 年 年 产 天 然 气 约 1200 立 方 米, 需 进 口 800 立 方 米 中 国 迫 切 需 要 新 的 能 源 来 满 足 国 内 日 益 增 长 的 能 源 需 求 同 时, 中 国 已 成 为 全 球 第 一 大 二 氧 化 硫 和 二 氧 化 碳 排 放 国, 国 际 环 保 责 任 压 力 大, 新 能 源 在 中 国 的 发 展 将 受 到 全 球 的 关 注 现 阶 段 中 国 的 能 源 消 费 结 构 中, 清 洁 能 源 占 比 低, 但 是 未 来 发 展 潜 力 巨 大 2006 年 中 国 能 源 结 构 2020 年 中 国 能 源 结 构 图 2 中 国 未 来 能 源 结 构 预 测 图 新 能 源 包 括 不 可 再 生 能 源 中 的 煤 层 气 ( 瓦 斯 ) 油 砂 矿 油 页 岩 可 燃 冰 页 岩 气 天 然 气 水 合 物 8

9 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 等 和 可 再 生 能 源 中 的 地 热 生 物 燃 料 太 阳 能 风 能 等 中 国 新 能 源 资 源 十 分 丰 富, 发 展 新 能 源 对 国 家 能 源 安 全 环 境 改 善 煤 炭 安 全 生 产 三 农 问 题 等 具 有 重 要 的 战 略 意 义 2 核 心 观 点 本 课 题 的 核 心 任 务 是 为 在 新 世 纪 中 国 能 源 战 略 的 制 定 提 供 支 撑, 课 题 组 在 研 究 的 过 程 中 对 新 能 源 战 略 的 制 定 有 如 下 主 要 的 观 点 : 2.1 从 中 国 和 世 界 能 源 的 历 史 与 现 状 出 发, 探 究 新 世 纪 中 国 能 源 战 略 略 从 世 界 能 源 史 来 看, 中 国 要 完 成 大 国 崛 起 的 战 略, 就 必 须 转 向 以 新 能 源 为 方 向 的 能 源 战 回 顾 世 界 能 源 的 历 史 可 以 发 现 化 石 燃 料 对 现 代 地 缘 政 治 史, 尤 其 是 国 际 体 系 中 的 霸 权 建 立 具 有 重 要 意 义 无 论 是 17 世 纪 的 荷 兰 19 世 纪 的 英 国, 还 是 20 世 纪 的 美 国, 它 们 在 能 源 供 应 和 使 用 上 的 优 势 对 其 政 治 上 的 成 功 都 发 挥 了 重 要 作 用 荷 兰 英 国 和 美 国 都 曾 经 拥 有 价 格 低 廉 的 能 源, 这 种 在 能 源 上 的 优 势 转 化 成 了 经 济 优 势, 最 终 成 为 军 事 优 势, 巩 固 了 它 们 的 霸 权 地 位 通 过 研 究 这 些 案 例, 我 们 认 为 中 国 就 应 该 像 美 国 转 向 石 油 和 英 国 转 向 煤 炭 那 样 迅 速 转 向 新 能 源 体, 赢 得 经 济 和 政 治 上 的 优 势, 保 证 我 国 在 21 世 纪 的 和 平 崛 起 从 当 前 中 国 和 世 界 的 能 源 供 给 需 求 结 构 看, 中 国 迫 切 需 要 发 展 新 能 源 随 着 世 界 经 济 规 模 的 不 断 增 大, 世 界 能 源 消 费 量 持 续 增 长, 其 中 以 新 兴 市 场 国 家 的 增 长 尤 为 显 著 2008 年 全 球 一 次 能 源 消 费 的 增 长 中 约 3/4 的 增 长 来 自 中 国, 其 余 1/4 则 主 要 来 自 亚 太 地 区 其 他 国 家 以 中 国 印 度 为 代 表 的 发 展 中 国 家 一 次 能 源 消 费 总 量 首 次 超 越 经 合 组 织 国 家, 且 这 一 格 局 短 期 内 不 可 逆 转 在 未 来 中 国 与 印 度 快 速 增 长 的 能 源 需 求 是 世 界 能 源 消 费 的 难 题, 随 着 经 济 规 模 的 扩 大, 能 源 缺 口 将 逐 渐 加 大, 对 外 依 赖 程 度 也 将 不 断 加 深 中 国 如 果 希 望 能 够 保 证 经 济 持 续 快 速 发 展, 发 展 新 的 替 代 能 源 迫 在 眉 睫 对 中 国 而 言, 如 农 村 和 小 城 镇 急 需 清 洁 便 利 的 能 源 服 务 ; 温 室 气 体 排 放 量 巨 大 ; 环 境 污 染 等 也 是 困 扰 当 前 社 会 经 济 发 展 的 难 题, 解 决 这 些 问 题 都 需 要 发 展 替 代 能 源 从 中 国 处 在 城 镇 化 和 工 业 化 的 阶 段 看, 发 展 新 能 源 有 利 于 中 国 社 会 转 型 中 国 正 处 在 城 镇 化 的 阶 段, 大 量 人 口 进 入 城 市, 对 包 括 能 源 在 内 的 各 种 资 源 的 需 求 快 速 增 长 与 此 伴 随 着, 使 各 种 公 共 进 出 设 施 的 大 量 兴 建 中 国 的 特 殊 问 题 在 于 快 速 工 业 化 和 快 速 城 镇 化 并 举, 而 经 济 增 长 方 式 长 期 粗 放, 缺 乏 技 术 创 新 和 制 度 创 新, 导 致 能 源 与 人 口 经 济 社 会 资 源 环 境 可 持 续 发 展 的 各 方 面 矛 盾 集 中 出 现 但 是 中 国 可 以 充 分 利 用 后 发 优 势, 大 利 发 展 新 能 源, 加 大 对 新 能 源 所 需 的 基 础 设 施 的 投 资, 有 力 控 制 能 源 强 度, 实 现 比 先 行 工 业 化 国 家 更 节 能 的 经 济 从 国 际 舆 论 和 多 元 价 值 观 构 建 的 角 度, 中 国 必 须 抢 占 道 德 制 高 点, 大 力 发 展 新 能 源, 减 少 碳 排 放 9

10 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 从 哥 本 哈 格 会 议 的 情 况 看, 未 来 世 界 就 是 大 国 之 间 国 家 集 团 之 间 的 博 弈 发 达 国 家 认 为 发 展 中 国 家 未 来 的 排 放 量 会 增 加, 尤 其 是 中 国, 现 在 已 经 是 温 室 气 体 排 放 量 最 多 的 国 家 美 国 提 出, 如 果 中 国 要 接 受 援 助 就 得 接 受 国 际 社 会 监 督 减 排 而 发 展 中 国 家 则 认 为 全 球 变 暖 主 要 是 发 达 国 家 在 过 去 200 年 中 工 业 化 造 成 的, 是 历 史 遗 留 问 题, 必 须 为 自 己 的 发 展 占 用 了 其 他 国 家 的 发 展 空 间 作 出 补 偿 对 于 自 然 资 源, 对 于 人 类 共 同 的 发 展 空 间, 到 底 应 该 是 先 占 先 得 多 占 多 得 还 是 应 该 本 着 一 种 国 际 道 德 去 为 所 有 生 活 在 这 个 地 球 上 的 生 命 争 取 平 等 的 权 利 这 是 一 个 严 肃 的 价 值 观 问 题 道 德 问 题, 中 国 应 该 提 出 自 己 的 价 值 与 道 德 标 准 基 于 中 国 传 统 文 化 的 精 髓, 一 方 面 天 下 为 公, 另 一 方 面 君 子 和 而 不 同, 构 建 出 能 够 为 西 方 文 化 所 能 接 受 的, 以 人 文 关 怀 为 核 心 的 中 国 的 道 德 观 与 世 界 观, 这 是 中 国 新 能 源 战 略 必 须 考 虑 的 要 素 大 力 发 展 新 能 源, 是 中 国 在 构 建 包 括 和 谐 社 会 在 内 的 新 世 界 观 的 重 要 途 径, 是 大 国 崛 起 的 道 德 支 撑 从 世 界 能 源 史 的 演 变 过 程 角 度, 中 国 必 须 破 除 既 有 利 益 集 团 阻 挠 大 国 兴 衰 的 历 史 告 诉 我 们, 新 能 源 不 是 仅 仅 一 种 替 代, 实 际 上 它 会 对 经 济 与 政 治 都 产 生 革 命 性 的 变 化 这 种 革 命 性 的 变 化, 也 就 决 定 了 这 条 道 路 是 一 条 坚 决 的 道 路 既 然 要 革 命, 就 要 坚 决 地 打 破 现 存 的 利 益 结 构 与 其 它 西 方 国 家 相 比, 中 国 行 政 体 制 具 有 更 高 的 效 率, 具 有 在 新 能 源 领 域 后 来 居 上 的 优 势 但 在 能 源 变 革 的 路 上, 同 样 有 着 巨 大 的 利 益 集 团 的 阻 挠 面 对 中 石 油 中 石 化 国 家 电 网 和 各 部 委 等 强 大 的 既 得 利 益 集 团, 中 国 的 能 源 改 革 需 要 建 立 一 个 全 新 的 执 行 机 构 因 此, 尽 快 推 进 能 源 委 员 会 的 建 立 以 及 能 源 法 的 制 定, 通 过 更 高 的 权 力 机 构 来 执 行 能 源 变 革 的 战 略 使 命, 是 十 分 重 要 的 任 务 2.2 构 建 促 进 新 能 源 在 中 国 健 康 发 展 的 制 度 环 境 构 建 支 持 新 能 源 发 展 的 法 律 与 制 度 环 境 与 欧 美 及 日 本 一 些 国 家 已 经 建 立 起 来 的 完 善 政 策 体 系 相 比 较, 中 国 的 能 源 政 策 缺 乏 完 善 的 法 律 体 系 支 持, 政 策 实 施 缺 乏 统 筹 的 项 目, 甚 至 政 策 出 台 远 远 落 后 于 项 目 的 实 施 这 必 然 会 导 致 诸 多 问 题, 如 缺 乏 政 策 实 施 的 法 律 依 据, 政 策 无 法 得 到 贯 彻 实 施, 缺 乏 前 后 政 策 的 连 贯 性 以 及 煤 炭 石 油 天 然 气 水 电 新 能 源 等 各 种 能 源 发 展 的 协 调 一 致 性, 等 等 所 以 新 能 源 革 命 除 了 有 完 善 的 技 术 作 为 支 撑, 良 好 的 制 度 设 计 也 是 必 须 的 必 须 构 建 能 能 源 发 展 过 程 中 的 法 律 政 策 和 制 度 性 安 排 使 用 法 律 与 政 策 的 引 导 作 用 促 进 各 种 力 量 参 与 新 能 源 的 发 展, 其 中 包 括 补 贴 政 策 价 格 政 策 税 收 政 策 和 优 惠 贷 款 政 策 等 应 建 立 完 善 的 碳 交 易 制 度, 促 进 碳 交 易 的 发 展 发 展 以 基 于 京 都 议 定 书 下 的 清 洁 发 展 机 制 (CDM), 这 对 新 能 源 的 发 展 也 是 很 重 要 的 此 次 哥 本 哈 根 气 候 会 议 中, 虽 然 成 果 有 限, 但 是 仍 然 肯 定 了 碳 交 易 制 度 构 建 的 重 要 性 最 终 的 协 议 中 指 出 采 取 各 种 方 法, 包 括 使 用 碳 交 易 市 场 的 机 会, 来 提 高 减 排 措 施 的 成 本 效 益, 促 进 减 排 措 施 的 实 行, 并 且 认 为 这 种 制 度 是 进 行 减 排 的 重 要 手 段 10

11 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 我 国 于 2005 年 10 月 12 日 正 式 实 施 清 洁 发 展 机 制 项 目 运 行 管 理 办 法, 开 展 了 CDM 机 制 的 应 用, 国 内 第 一 家 碳 排 放 交 易 所 - 天 津 碳 排 放 交 易 所 也 投 入 运 营, 这 都 标 志 着 中 国 大 力 发 展 碳 交 易 的 决 心 但 是, 碳 交 易 在 中 国 还 并 不 普 及, 未 来 还 应 该 以 前 执 行 的 手 段 推 进 碳 交 易 在 中 国 的 推 广 破 除 各 种 制 度 障 碍, 鼓 励 民 营 经 济 在 新 能 源 领 域 发 展 改 革 开 放 以 来, 民 营 企 业 在 国 民 经 济 中 的 重 要 性 越 来 越 大, 民 营 企 业 在 提 高 经 济 运 行 效 率 方 面 作 用 显 著 但 是 对 民 营 经 济 的 发 展 还 存 在 着 一 系 列 的 限 制 与 制 约, 包 括 金 融 方 面 和 法 律 方 面 的 重 重 障 碍 民 营 部 门 的 发 展 与 其 面 临 的 法 律 和 金 融 的 限 制 之 间 的 矛 盾 日 益 显 现 在 新 能 源 的 发 展 过 程 中, 应 该 创 造 利 于 各 种 所 有 制 发 展 的 法 律 和 金 融 环 境 如 果 能 都 建 立 多 种 所 有 制 经 济 平 等 发 展 的 平 台, 那 么 有 利 于 促 进 能 源 领 域 的 效 率 提 高, 有 利 于 促 进 新 能 源 在 中 国 的 普 及 2.3 建 立 以 风 能 太 阳 能 为 主 体 的 多 种 新 能 源 技 术 共 同 发 展 的 新 能 源 体 系 中 国 具 有 优 先 发 展 风 能 的 优 势, 应 大 力 发 展, 且 有 利 于 产 业 结 构 调 整 首 先 应 该 说 全 球 风 能 资 源 取 之 不 尽 用 之 不 竭, 具 有 可 再 生 无 污 染 的 特 点 随 着 风 电 技 术 的 逐 步 成 熟, 发 电 成 本 也 将 不 断 降 低, 风 电 相 比 与 传 统 发 电 的 成 本 优 势 将 在 未 来 逐 渐 显 现 我 国 在 风 电 发 展 中 所 具 备 的 最 主 要 优 势 在 于 风 能 资 源 在 我 国 分 布 充 分, 同 时 在 风 电 产 业 链 上 游 具 备 稀 土 资 源 上 的 优 势, 在 现 有 技 术 和 产 能 上 也 有 积 累 与 其 他 新 能 源 形 势 相 比, 风 能 在 中 国 更 加 具 备 资 源 和 技 术 优 势 当 前 形 势 下, 钢 铁 水 泥 平 板 玻 璃 等 传 统 产 能 过 剩, 这 种 情 况 下 发 展 风 电 行 业 有 利 于 促 进 产 业 结 构 调 整,, 有 利 于 消 化 传 统 的 过 剩 产 能, 有 利 于 提 高 自 主 创 新 能 力 应 该 抓 住 我 国 大 力 发 展 风 电 等 可 再 生 能 源 的 历 史 机 遇, 把 风 电 装 备 制 造 业 培 育 成 具 有 自 主 创 新 能 力 和 国 际 竞 争 力 的 新 兴 产 业 发 展 光 伏 产 业, 引 导 多 晶 硅 产 业 健 康 发 展 中 国 是 太 阳 能 资 源 相 当 丰 富 的 国 家, 具 有 发 展 太 阳 能 利 用 事 业 得 天 独 厚 的 优 越 条 件 每 年 中 国 陆 地 接 收 的 太 阳 辐 射 总 量, 相 当 于 亿 吨 标 煤, 全 国 总 面 积 2/3 地 区 年 日 照 时 间 都 超 过 2000 小 时, 特 别 是 西 北 一 些 地 区 超 过 3000 小 时 但 是, 中 国 光 伏 应 用 市 场 在 全 球 中 占 比 很 低, 增 速 低 于 全 球 平 均 而 且 中 国 对 光 伏 产 业 的 政 府 补 贴 力 度 较 低, 甚 至 最 近 列 为 产 能 过 剩 行 业 应 该 把 光 伏 产 业 和 传 统 产 业 的 过 剩 区 分 开, 从 能 源 战 略 的 角 度 认 识 光 伏 产 业 的 发 展, 以 经 济 行 政 手 段 引 导 行 业 健 康 发 展, 提 高 我 国 在 光 伏 产 业 上 的 地 位 和 自 主 创 新 能 力 促 进 核 能 地 热 能 潮 汐 能 和 生 物 能 等 多 种 新 型 能 源 共 同 发 展 核 能 地 热 能 潮 汐 能 和 生 物 能 作 为 新 能 源 的 重 要 组 成 也 是 必 须 重 视 的 虽 然 从 全 国 范 围 内 看, 这 些 能 源 形 势 不 具 备 绝 对 的 优 势, 但 是 从 能 源 体 系 构 建 的 角 度 看, 可 以 在 有 条 件 有 优 势 的 地 区 建 立 多 种 形 式 新 能 源 发 展 的 实 验 区 - 新 能 源 实 验 区 给 以 政 策 和 金 融 上 的 支 持, 为 新 能 源 在 全 国 的 发 展 积 累 经 验 11

12 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 发 展 包 括 电 池 电 动 汽 车 智 能 电 网 在 内 的 新 能 源 技 术, 必 要 时 进 行 引 进 未 来 的 低 碳 经 济 中, 新 能 源 技 术 占 据 重 要 的 位 置, 也 是 各 国 政 府 加 大 力 量 争 夺 的 一 个 焦 点 应 该 注 意 包 括 电 池 电 动 汽 车 智 能 电 网 在 内 的 新 能 源 技 术, 一 方 面 加 强 自 主 创 新, 另 一 方 面, 也 可 以 适 当 引 进 把 稀 土 资 源 等 新 能 源 所 需 的 特 殊 矿 产 作 为 战 略 物 资 进 行 储 备 中 国 在 稀 土 资 源 上 有 很 大 优 势, 但 是 由 于 行 业 混 乱, 企 业 相 互 压 价, 稀 土 当 成 土 来 卖, 严 重 浪 费 了 国 家 资 源 未 来 一 些 高 科 技 的 发 展, 军 事, 航 天 航 空, 新 能 源 等, 都 需 要 稀 土 资 源, 同 时 如 果 未 来 永 磁 直 驱 风 电 机 组 成 为 未 来 主 流, 那 么 稀 土 中 的 钕 铁 硼 需 求 将 会 更 大 对 比 欧 美 国 家 对 铀 的 控 制, 我 国 应 当 以 军 事 物 资 的 重 视 程 度 来 重 视 稀 土 我 国 应 该 建 立 国 家 的 国 家 战 略 储 备 制 度, 对 稀 土 进 行 一 定 的 储 备 进 行 行 业 整 合, 形 成 有 很 强 实 力 的 大 型 稀 土 企 业 3 主 要 研 究 内 容 3.1 人 类 能 源 史 能 源 是 人 类 生 存 和 发 展 的 重 要 物 质 基 础, 每 次 能 源 开 发 的 进 步 都 促 进 人 类 社 会 生 产 力 的 极 大 提 高, 同 时 伴 随 大 国 的 兴 衰 和 国 际 地 缘 政 治 的 变 化 本 部 分 将 从 三 个 部 分 进 行 分 析, 第 一 部 分 通 过 火 与 柴 草 煤 炭 与 蒸 汽 机 石 油 与 内 燃 机 三 个 时 代 来 分 析 能 源 利 用 在 人 类 社 会 发 展 中 的 作 用 第 二 部 分 通 过 对 泥 炭 与 荷 兰 煤 炭 和 英 国 以 及 石 油 和 美 国 三 个 案 例 分 析 能 源 与 大 国 兴 衰, 霸 权 更 替 的 关 系 第 三 部 分 通 过 荷 兰 英 国 和 美 国 三 个 国 家 的 能 源 转 型 案 例 分 析 利 益 集 团 与 能 源 变 革 的 关 系 通 过 分 析 认 为 能 源 升 级 换 代 周 期 将 缩 短, 且 呈 多 元 化 趋 势 发 展 在 新 能 源 革 命 中, 控 制 新 技 术 将 比 控 制 燃 料 本 身 更 为 重 要 故 建 议 中 国 应 该 区 分 长 期 战 略 和 短 期 策 略, 像 美 国 转 向 石 油 和 英 国 转 向 煤 炭 那 样 迅 速 转 向 新 能 源 同 时 要 破 除 利 益 集 团 的 阻 挠, 建 立 能 源 部 与 制 定 能 源 法, 构 建 良 好 的 制 度 环 境, 促 进 新 能 源 发 展, 保 证 中 国 在 21 世 纪 的 和 平 崛 起 3.2 当 前 中 国 能 源 形 势 本 部 分 首 先 分 析 与 能 源 问 题 相 关 的 中 国 社 会 经 济 发 展 状 况, 自 1980 年 以 来, 中 国 的 国 内 生 产 总 值 以 年 均 9.8% 的 速 度 迅 猛 增 长, 与 经 济 相 关 的 人 口 社 会 也 是 迅 速 发 展 随 后 分 析 中 国 能 源 供 给 和 需 求 的 结 构, 中 国 已 经 成 为 世 界 第 二 大 能 源 消 费 国, 其 增 长 势 头 也 最 为 迅 猛, 在 全 球 能 源 市 场 中 扮 演 着 举 足 轻 重 的 角 色 中 国 经 济, 特 别 是 重 工 业 的 飞 速 发 展 导 致 了 能 源 消 费 激 增, 而 这 又 反 过 来 推 动 了 经 济 的 发 展 日 益 增 长 的 化 石 燃 料 消 费 加 剧 了 当 地 严 重 的 污 染, 并 导 致 温 室 气 体 排 放 量 上 升, 这 令 人 对 中 国 发 展 模 式 的 可 持 续 性 产 生 了 疑 虑 接 下 来 分 析 当 前 国 际 上 的 能 源 销 售 与 生 产 状 况, 随 着 世 界 经 济 规 模 的 不 断 增 大, 世 界 能 源 消 费 量 持 续 增 长 1990 年 世 界 国 内 生 产 总 值 为 26.5 万 亿 美 元 ( 按 1995 年 不 变 价 格 计 算 ),2008 年 达 到 42.5 万 亿 美 元, 年 均 增 长 2.7% 2008 年 全 球 能 源 市 场 格 局 发 生 了 根 本 性 变 化, 以 中 国 为 代 表 的 发 展 中 国 家 一 次 能 源 消 费 总 量 首 次 超 越 经 合 组 织 国 家, 且 这 一 格 局 短 期 内 不 可 逆 转 12

13 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 提 出 中 国 在 未 来 所 面 临 的 能 源 方 面 的 挑 战, 包 括 能 源 供 应 不 足 环 境 污 染 的 问 题 温 室 气 体 排 放 量 巨 大 农 村 和 小 城 镇 急 需 清 洁 便 利 的 能 源 服 务 地 缘 政 治 与 能 源 安 全 的 问 题 等 最 后 提 出 中 国 应 对 挑 战 可 以 采 取 的 新 能 源 方 式, 包 括 风 能 太 阳 能 核 能 地 热 与 潮 汐 发 电 等 技 术 3.3 新 能 源 相 关 法 律 及 政 策 本 部 分 从 政 府 制 定 政 策 的 角 度, 对 新 能 源 政 策 进 行 分 类 并 找 到 相 应 的 法 律 依 据, 据 以 理 清 思 路 首 先 把 政 策 分 为 两 类, 一 类 是 政 府 的 强 制 性 政 策, 如 关 进 压 产 油 改 煤 等 限 制 性 的 行 政 命 令, 另 一 类 是 推 动 市 场 机 制 的 政 策, 这 类 政 策 又 可 以 分 为 惩 罚 性 政 策 如 对 超 量 排 污 的 惩 罚, 和 激 励 性 政 策 如 税 收 减 免, 并 找 到 各 自 的 法 律 依 据 3.4 我 国 风 电 资 源 优 势 和 风 电 发 展 本 部 分 重 点 介 绍 了 中 国 在 风 能 方 面 的 资 源 禀 赋, 与 风 能 技 术 的 发 展 现 状 风 能 作 为 一 种 清 洁 的 可 再 生 能 源, 有 很 高 的 利 用 价 值 在 我 国 北 方, 风 能 资 源 丰 富 近 年 来, 风 电 装 机 容 量 在 我 国 呈 现 快 速 增 长 的 态 势, 我 国 政 府 和 民 间 投 资 也 在 不 断 增 加 在 这 一 领 域 当 中 的 投 资 在 2006 年 国 家 颁 布 可 再 生 能 源 法 后, 风 力 发 电 受 到 了 各 地 政 府 和 民 间 资 本 的 广 泛 重 视, 几 乎 所 有 有 能 力 发 展 风 电 的 地 方 政 府 都 积 极 上 马 风 电 项 目 数 据 显 示, 内 蒙 古 甘 肃 新 疆 等 省 先 后 规 划 大 型 风 电 项 目, 其 中 不 乏 蒙 东 蒙 西 甘 肃 酒 泉 这 样 千 万 千 瓦 规 模 的 风 电 场 的 项 目, 其 中 风 能 资 源 最 为 丰 富 的 内 蒙 古 多 个 城 市 提 出 要 争 建 陆 上 三 峡 的 风 电 发 展 规 划 在 风 电 投 资 受 到 社 会 各 界 广 泛 关 注 的 背 景 下, 全 国 风 电 的 装 机 容 量 在 2011 年 有 望 实 现 3000 万 千 瓦, 相 比 原 本 规 划 提 前 了 10 年 按 照 目 前 的 发 展 速 度,2020 年 风 电 的 总 装 机 容 量 可 能 达 到 1 亿 ~ 1.5 亿 千 瓦, 届 时 将 占 到 全 国 总 装 机 容 量 的 10% 左 右 但 是 由 于 风 能 资 源 具 有 较 强 的 随 机 性 和 间 歇 性, 从 理 论 分 析 和 实 际 运 行 情 况 看, 风 电 上 网 后 对 电 网 的 系 统 电 压 频 率 和 稳 定 性 等 都 会 产 生 一 定 影 响 同 时, 由 于 风 能 资 源 在 时 间 和 空 间 上 与 用 电 的 分 布 相 反, 在 上 网 后 的 调 峰 和 远 距 离 传 输 都 对 现 有 的 电 网 提 出 了 较 大 的 挑 战 这 是 制 约 风 电 使 用 的 最 大 问 题 3.5 我 国 太 阳 能 资 源 和 光 电 产 业 发 展 我 国 太 阳 能 资 源 非 常 丰 富, 理 论 储 量 达 每 年 亿 吨 标 准 煤 太 阳 能 资 源 开 发 利 用 的 潜 力 非 常 广 阔 我 国 地 处 北 半 球, 南 北 距 离 和 东 西 距 离 都 在 5000 公 里 以 上 在 我 国 广 阔 的 土 地 上, 有 着 丰 富 的 太 阳 能 资 源 大 多 数 地 区 年 平 均 日 辐 射 量 在 每 平 方 米 4 千 瓦 时 以 上, 西 藏 日 辐 射 量 最 高 达 每 平 米 7 千 瓦 时 年 日 照 时 数 大 于 2000 小 时 与 同 纬 度 的 其 它 国 家 相 比, 与 美 国 相 近, 比 欧 洲 日 本 优 越 得 多, 因 而 有 巨 大 的 开 发 潜 能 国 际 上 的 发 达 国 家 已 经 在 光 电 技 术 的 发 展 上 取 得 了 很 大 的 成 绩 截 至 2002 年 底, 太 阳 能 光 伏 发 电 制 造 能 力 已 达 56 万 KW, 实 际 装 机 容 量 近 400 万 KW, 组 件 成 本 下 降 到 3.5 美 元 /WP 预 计,2020 年 光 伏 组 件 的 价 格 将 下 降 到 1 美 元 /WP 以 下 目 前 世 界 最 大 的 光 伏 工 厂 年 产 36MW, 价 格 为 3-4 美 元 /WP 13

14 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 在 国 际 光 伏 市 场 巨 大 潜 力 的 推 动 下, 各 国 的 光 伏 制 造 业 争 相 投 入 巨 资, 扩 大 生 产, 以 争 一 席 之 地 中 国 作 为 世 界 能 源 消 耗 第 二 大 的 国 家 也 不 例 外 与 国 际 上 蓬 勃 发 展 的 光 伏 发 电 相 比, 我 国 落 后 于 发 达 国 家 年, 甚 至 明 显 落 后 于 印 度 但 是, 我 国 光 伏 产 业 正 以 每 年 30% 的 速 度 增 长,2005 年 底 国 内 光 伏 电 池 生 产 能 力 已 达 200MW 以 上 在 国 家 各 部 委 立 项 支 持 下, 目 前 我 国 实 验 室 光 伏 电 池 的 效 率 已 达 21%, 可 商 业 化 光 伏 组 件 效 率 达 14-15%, 一 般 商 业 化 电 池 效 率 10-13% 目 前 我 国 太 阳 能 光 伏 电 池 生 产 成 本 已 大 幅 下 降, 太 阳 能 电 池 的 价 格 逐 渐 从 2000 年 的 40 元 / 瓦 降 到 2003 年 的 33 元 / 瓦,2004 年 已 经 降 到 27 元 / 瓦 这 对 国 内 太 阳 能 市 场 走 向 壮 大 与 成 熟 起 到 了 决 定 作 用, 对 实 现 与 国 际 光 伏 市 场 接 轨 具 有 重 要 意 义 本 部 分 具 体 分 析 了 光 伏 发 电 的 各 种 技 术, 其 中 包 括 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 薄 膜 太 阳 能 电 池 ( 包 括 非 晶 硅 a-si, 铜 铟 镓 硒 CIGS 碲 化 镉 CdTe 电 池 三 种 类 型 ) III-V 族 半 导 体 化 合 物 电 池 ( 以 砷 化 镓 GaAs 电 池 为 代 表 ) 染 料 敏 化 太 阳 能 电 池 3.6 碳 交 易 及 其 相 关 新 能 源 概 述 本 部 分 介 绍 了 碳 交 易 的 相 关 内 容, 这 是 新 能 源 技 术 应 用 的 重 要 保 证 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 下 的 京 都 议 定 书 规 定 了 温 室 气 体 排 放 权 以 及 排 放 权 的 市 场 机 制, 使 温 室 气 体 排 放 权 成 为 国 际 市 场 上 的 一 种 商 品, 在 此 基 础 上 形 成 了 全 球 碳 排 放 市 场 这 种 市 场 机 制 能 够 更 好 的 推 动 可 再 生 能 源 在 内 的 清 洁 技 术 产 业 的 发 展, 例 如 : 基 于 京 都 议 定 书 下 的 清 洁 发 展 机 制 (Clean Development Mechanis, CDM) 项 目, 发 达 国 家 获 得 项 目 产 生 的 经 核 准 的 减 排 量 (certified emission reductions, CERs) 用 以 履 行 减 排 义 务, 而 发 展 中 国 家 则 获 得 额 外 的 资 金 ( 通 过 出 售 CERs) 或 技 术 中 国 目 前 已 经 成 为 全 球 第 一 大 碳 排 放 国,CDM 项 目 数 也 居 全 球 第 一, 但 在 碳 交 易 市 场 方 面 的 发 展 是 相 对 落 后 的 所 以 有 必 要 大 力 发 展 这 方 面 的 研 究 与 应 用 3.7 智 能 电 网 发 展 趋 势 作 为 一 次 能 源 的 最 大 使 用 者, 电 力 行 业 在 减 少 温 室 气 体 排 放 降 低 气 候 影 响 等 方 面 更 具 有 义 不 容 辞 的 责 任 这 对 于 中 国 尤 为 重 要 本 部 分 重 点 介 绍 了 以 智 能 电 网 为 代 表 的 技 术 在 电 力 领 域 的 应 用 智 能 电 网 即 以 物 理 电 网 ( 输 配 电 基 础 设 施 ) 为 基 础, 将 现 代 先 进 的 传 感 测 量 技 术 通 讯 技 术 信 息 技 术 计 算 机 技 术 和 控 制 技 术 与 物 理 电 网 高 度 集 成 而 形 成 的 新 型 电 网, 它 具 有 提 高 能 源 效 率 减 少 对 环 境 的 影 响 提 高 供 电 的 安 全 性 和 可 靠 性 减 少 输 电 网 的 电 能 损 耗 等 多 个 优 点 智 能 主 要 体 现 在 :1) 可 观 测 量 测 传 感 技 术 ;2) 可 控 制 对 观 测 状 态 进 行 控 制 ;3) 嵌 入 式 自 主 处 理 技 术 ;4) 实 时 分 析 从 数 据 到 信 息 的 提 升 ;5) 自 适 应 ;6) 自 愈 在 2009 年 5 月 日 召 开 的 特 高 压 输 电 技 术 国 际 会 议 上, 国 家 电 网 公 司 提 出 了 要 建 设 国 际 领 先 中 国 特 色 的 坚 强 智 能 电 网 尽 管 智 能 电 网 的 研 究 与 实 践 尚 处 于 起 步 阶 段, 但 是 建 设 智 能 电 网 已 经 成 为 世 界 电 力 行 业 的 一 种 美 好 愿 景, 必 将 进 一 步 推 动 电 力 工 业 的 变 革 与 进 步 本 部 分 将 对 智 能 电 网 功 能 特 点 国 内 外 研 究 进 展 及 发 展 趋 势 进 行 简 要 分 析, 并 对 建 设 中 国 智 能 电 网 提 出 一 些 初 步 建 议 3.8 新 能 源 相 关 新 材 料 发 展 趋 势 本 部 分 介 绍 了 新 能 源 技 术 相 关 的 材 料 问 题, 这 对 于 新 能 源 的 使 用 也 是 至 关 重 要 的 14

15 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 本 章 主 要 分 为 三 个 部 分 进 行 分 析 : 第 一 部 分 是 新 能 源 汽 车 的 原 材 料, 新 能 源 汽 车 发 展 的 瓶 颈 在 于 电 池, 将 锂 电 池 的 各 种 性 能 和 其 他 电 池 的 简 单 对 比, 得 出 锂 电 池 的 优 势 明 显, 同 时 分 析 了 世 界 锂 资 源 分 布 及 全 球 的 需 求 关 系, 针 对 我 国 的 具 体 情 况 提 出 了 政 策 建 议 ; 第 二 部 分 是 太 阳 能 光 伏 电 池 的 原 材 料, 介 绍 了 目 前 的 主 要 几 种 光 伏 电 池, 比 较 各 种 电 池 的 优 缺 点, 针 对 有 商 业 化 前 景 的 电 池 原 材 料 进 行 了 分 析, 提 出 了 政 策 建 议 ; 第 三 是 部 分 是 风 电 原 材 料, 主 要 是 针 对 风 电 电 机 的 二 种 类 型 双 馈 和 直 驱 进 行 了 对 比 分 析, 直 驱 电 机 占 有 一 定 的 优 势, 而 直 驱 电 机 需 要 的 原 材 料 是 钕 铁 硼, 来 自 于 稀 土 未 来 直 驱 电 机 可 能 在 风 电 领 域 会 占 有 很 重 要 的 地 位, 对 稀 土 将 会 产 生 很 大 需 求, 总 结 了 我 国 目 前 的 稀 土 政 策, 提 出 了 政 策 建 议 15

16 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 人 类 能 源 史 综 述 何 伟 鉴 摘 要 : 能 源 是 人 类 生 存 和 发 展 的 重 要 物 质 基 础, 每 次 能 源 开 发 的 进 步 都 促 进 人 类 社 会 生 产 力 的 极 大 提 高, 同 时 伴 随 大 国 的 兴 衰 和 国 际 地 缘 政 治 的 变 化 本 文 分 为 三 大 部 分, 第 一 部 分 通 过 火 与 柴 草 煤 炭 与 蒸 汽 机 石 油 与 内 燃 机 三 个 时 代 来 分 析 能 源 利 用 在 人 类 社 会 发 展 中 的 作 用 第 二 部 分 通 过 对 泥 炭 与 荷 兰 煤 炭 和 英 国 以 及 石 油 和 美 国 三 个 案 例 分 析 能 源 与 大 国 兴 衰, 霸 权 更 替 的 关 系 第 三 部 分 通 过 荷 兰 英 国 和 美 国 三 个 国 家 的 能 源 转 型 案 例 分 析 利 益 集 团 与 能 源 变 革 的 关 系 我 们 认 为 能 源 升 级 换 代 周 期 将 缩 短, 且 呈 多 元 化 趋 势 发 展 在 新 能 源 革 命 中, 控 制 新 技 术 将 比 控 制 燃 料 本 身 更 为 重 要 故 建 议 中 国 应 该 区 分 长 期 战 略 和 短 期 策 略, 像 美 国 转 向 石 油 和 英 国 转 向 煤 炭 那 样 迅 速 转 向 新 能 源 同 时 要 破 除 利 益 集 团 的 阻 挠, 建 立 能 源 部 与 制 定 能 源 法, 构 建 良 好 的 制 度 环 境, 促 进 新 能 源 发 展, 保 证 中 国 在 21 世 纪 的 和 平 崛 起 1 人 类 能 源 史 的 三 个 阶 段 人 类 的 能 源 利 用 经 历 了 火 与 柴 草 煤 炭 与 蒸 汽 机 石 油 与 内 燃 机 三 个 时 代 的 演 变, 在 能 源 利 用 总 量 不 断 增 长 的 同 时, 能 源 结 构 也 在 不 断 变 化 ( 见 图 1) 每 一 次 能 源 时 代 的 变 迁, 都 伴 随 着 生 产 力 的 巨 大 飞 跃, 极 大 地 推 动 了 人 类 经 济 社 会 的 发 展 图 1 过 去 100 多 年 世 界 能 源 结 构 变 化 对 中 国 能 源 问 题 的 思 考 江 泽 民, 上 海 交 通 大 学 学 报,2008 年 3 月 16

17 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 1 资 料 来 源 : 詹 金 斯, 石 油 经 济 手 册 ( 第 五 版 ),1989; 世 界 能 源 理 事 会,2050 年 及 以 后 世 界 能 源 展 望, 火 与 柴 草 时 代 摩 擦 取 火 的 发 明 和 柴 草 的 利 用 促 使 古 代 生 产 力 诸 要 素 发 生 了 巨 大 的 变 化 摩 擦 取 火 使 人 体 的 机 械 运 动 转 化 为 柴 草 的 热 运 动, 从 而 使 柴 草 通 过 燃 烧 释 放 出 大 量 的 热 能 火 和 柴 草 相 结 合 的 能 源 体 系 促 使 原 始 社 会 的 劳 动 者 劳 动 工 具 和 原 材 料 迅 速 发 展 首 先, 用 火 改 变 了 劳 动 者 的 饮 食 习 惯, 扩 大 了 食 物 的 来 源 和 种 类 热 食 有 助 于 人 体 消 化 和 吸 收, 这 对 于 增 进 人 的 身 体 健 康 和 脑 的 发 展, 减 少 疾 病 和 延 长 人 的 寿 命 都 具 有 不 可 低 估 的 作 用 用 火 燃 柴 还 可 驱 赶 猛 兽, 从 而 能 保 证 劳 动 者 的 安 全 正 因 为 摩 擦 取 火 对 于 人 类 的 发 展 起 着 巨 大 的 作 用, 所 以 人 们 把 摩 擦 取 火 的 发 明 作 为 猿 转 变 为 人 的 终 渡 线 其 次, 火 和 柴 草 相 结 合 的 能 源 体 系 对 于 劳 动 工 具 的 发 展 也 起 了 重 大 作 用 例 如, 木 矛 弓 箭 木 臼 独 木 舟 的 加 工, 陶 瓷 工 具 金 属 工 具 的 制 作 都 离 不 开 火 再 次, 用 火 还 增 加 了 原 材 料 的 种 类, 提 高 了 原 材 料 的 质 量 例 如, 陶 瓷 的 制 作, 砖 瓦 的 烘 焙, 金 属 的 冶 炼 都 需 要 火 和 柴 草 摩 擦 取 火 的 发 明 和 柴 草 的 大 规 模 利 用, 还 引 起 古 代 生 产 力 的 布 局 发 生 重 大 转 变 在 远 古 时 代, 人 类 发 祥 地 非 洲 和 亚 洲 南 部 地 区, 都 离 赤 道 不 远 因 为 没 有 火, 人 类 是 很 难 在 温 带 和 寒 带 地 区 生 息 和 劳 动 的 用 火 燃 柴 会 给 人 带 来 温 暖, 人 们 就 可 以 到 寒 冷 的 地 方 定 居, 这 就 扩 大 了 人 类 生 产 活 动 的 空 间, 从 热 带 扩 展 到 温 带 和 寒 带, 从 而 在 世 界 范 围 内 改 变 了 原 始 社 会 生 产 力 的 布 局 摩 擦 取 火 是 人 类 历 史 上 一 个 划 时 代 的 发 明, 恩 格 斯 曾 高 度 评 价 说 : 就 历 史 性 的 解 放 作 用 而 言, 摩 擦 生 火 还 是 超 过 蒸 汽 机, 因 为 摩 擦 生 火 第 一 次 使 人 支 配 了 一 种 自 然 力, 从 而 最 终 把 人 同 动 物 界 分 开 1.2 煤 炭 与 蒸 汽 机 时 代 18 世 纪 是 奴 隶 贸 易 的 鼎 盛 时 期, 因 为 欧 洲 人 需 要 更 多 的 人 力 来 支 撑 他 们 在 美 洲 的 种 植 业, 因 此, 他 们 不 仅 从 欧 洲 本 身 征 召 劳 动 力, 还 要 奴 役 非 洲 人 到 美 洲 从 事 种 植 人 类 使 用 太 阳 能 的 能 力 ( 肌 力 ) 已 遇 到 瓶 颈, 如 果 人 类 想 要 称 霸 生 物 圈, 就 必 须 创 造 出 与 驯 化 火 相 匹 敌 的 能 源 奇 迹 大 英 帝 国 最 终 发 动 了 一 场 依 托 于 煤 炭 与 蒸 汽 机 的 能 源 变 革 当 时, 英 国 工 业 发 展 遇 到 森 林 资 源 短 缺 的 瓶 颈 1500 至 1630 年 期 间, 英 国 的 木 材 价 格 猛 涨 7 倍, 速 度 比 通 货 膨 胀 还 快 了 许 多 后 来 英 格 兰 采 用 了 含 量 丰 富 的 煤 炭 资 源, 但 浅 层 的 煤 炭 也 很 快 就 耗 尽 到 1700 年, 矿 井 的 深 度 已 达 200 英 尺 ( 约 合 61 米 ) 此 时, 人 们 在 矿 井 中 遇 到 沼 气 与 渗 水 的 难 题 为 了 将 矿 井 的 水 抽 出, 英 国 动 用 了 人 力 兽 力 水 车 与 风 车, 然 而 这 却 是 一 场 永 无 止 境 的 战 役, 在 1700 年 左 右, 当 时 的 技 术 还 无 法 克 服 这 个 难 题 英 国 的 工 业 革 命 差 点 胎 死 腹 中 因 为 对 于 1700 年 左 右 的 英 国 人 来 说, 设 想 利 用 火 来 排 干 矿 井 内 的 积 水, 比 起 要 当 代 人 设 想 利 用 氢 聚 变 来 为 屋 子 取 暖, 甚 至 还 要 困 难 幸 运 的 是, 1712 年, 纽 可 曼 制 造 出 第 一 台 蒸 汽 机, 后 来 大 部 分 装 设 在 英 国 矿 井 入 口 抽 水 1700 年, 英 国 生 产 270 万 吨 的 煤 炭, 到 了 1815 年, 煤 炭 产 量 达 到 2300 万 吨, 相 当 于 是 英 国 当 时 林 地 每 年 可 生 产 能 源 的 20 倍 如 果 把 这 些 煤 炭 用 在 蒸 汽 机 内, 那 么 产 生 的 动 力 相 当 于 5000 万 人 所 产 生 的 动 力 后 来, 经 瓦 特 改 良 的 蒸 汽 机 问 世, 它 每 蒲 式 耳 煤 炭 所 产 生 的 动 力 是 最 新 式 纽 可 曼 蒸 汽 机 的 三 倍, 应 用 范 围 从 矿 井 抽 水 扩 展 到 磨 粉 造 纸 冶 炼 等 各 种 行 业 也 正 是 因 为 蒸 汽 动 力 的 运 用, 使 运 输 机 械 发 生 了 巨 大 的 变 革, 将 文 明 社 会 推 向 了 一 个 热 火 朝 天 的 新 世 界 交 通 运 输 业 的 巨 变 主 要 表 现 在 两 个 方 面 汽 船 铁 路 与 火 车 汽 船 的 发 明 开 创 了 世 界 航 运 史 上 的 新 时 代, 将 全 球 连 成 一 体, 使 人 类 生 活 世 界 的 空 间 距 离 大 大 缩 小 蒸 汽 动 力 用 于 陆 路 运 输 的 主 要 标 志 是 火 车 的 出 现 火 车 的 鸣 叫, 召 唤 了 一 个 铁 17

18 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 路 时 代 的 到 来, 使 世 界 真 正 认 识 到 铁 路 运 输 的 巨 大 优 越 性 但 受 蒸 汽 机 影 响 最 大 的 行 业 是 纺 织 业, 这 是 第 一 个 因 为 蒸 汽 机 引 入 而 商 业 化 的 产 业 早 在 1800 年, 用 蒸 汽 机 驱 动 的 走 锭 细 纱 机 每 单 位 时 间 的 产 量, 相 当 于 200 到 300 名 纺 纱 工 人 每 单 位 时 间 的 总 产 量 19 世 纪 建 立 在 煤 炭 能 源 上 的 工 业 革 命 迅 速 改 变 了 全 球 经 济, 全 球 的 权 利 平 衡 也 因 此 重 新 布 局 18 世 纪 期 间, 印 度 中 国 与 欧 洲 的 GDP 累 计 占 全 球 GDP 的 70%, 其 中 大 致 各 占 三 分 之 一 但 到 了 1900 年, 中 国 占 全 球 制 成 品 的 产 量 比 率 跌 到 7%, 印 度 更 是 暴 跌 到 2%, 而 欧 洲 占 60%, 美 国 占 20% 添 加 浓 缩 了 太 阳 能 量 的 化 石 能 源, 人 类 发 动 了 第 一 场 工 业 革 命, 导 致 人 类 的 生 产 力 巨 额 增 长, 全 球 权 力 与 影 响 力 重 新 洗 牌, 全 球 霸 权 中 心 转 移 而 煤 炭 与 蒸 汽 机 正 是 工 业 革 命 的 关 键, 促 进 人 类 进 入 能 源 史 的 第 二 阶 段 1.3 石 油 与 内 燃 机 如 果 说 煤 炭 与 蒸 汽 机 是 能 源 史 的 第 二 阶 段, 那 么 石 油 与 内 燃 机 就 掀 起 了 第 三 次 人 类 能 源 史 的 变 革 1859 年, 德 瑞 克 用 小 型 蒸 汽 机 为 动 力 的 钻 探 机 在 21.6 米 深 的 地 方 发 现 石 油, 为 美 国 与 全 球 拉 开 了 第 一 波 石 油 热 的 序 幕 石 油 的 应 用 与 内 燃 机 的 发 明, 引 起 了 交 通 运 输 领 域 的 革 命 性 变 革 19 世 纪 晚 期, 新 型 的 交 通 工 具 汽 车 出 现 了 80 年 代, 德 国 人 卡 尔 本 茨 成 功 地 制 成 了 第 一 辆 用 汽 油 内 燃 机 驱 动 的 汽 车 1896 年, 美 国 人 亨 利 福 特 制 造 出 他 的 第 一 辆 四 轮 汽 车 与 此 同 时, 许 多 国 家 都 开 始 建 立 汽 车 工 业 随 后, 以 内 燃 机 为 动 力 的 内 燃 机 车 远 洋 轮 船 飞 机 等 也 不 断 涌 现 出 来 1903 年, 美 国 人 莱 特 兄 弟 制 造 的 飞 机 试 飞 成 功, 实 现 了 人 类 翱 翔 天 空 的 梦 想, 预 告 了 交 通 运 输 新 纪 元 的 到 来 另 一 方 面, 内 燃 机 的 发 明 推 动 了 石 油 开 采 业 的 发 展 和 石 油 化 学 工 业 的 产 生 有 机 化 学 工 业 方 面, 从 19 世 纪 80 年 代 起, 人 们 开 始 从 煤 焦 油 中 提 炼 氨 苯 人 造 染 料 等 利 用 化 学 合 成 方 法, 美 国 人 发 明 了 塑 料, 法 国 人 发 明 了 人 造 纤 维 化 学 工 业 的 发 展, 极 大 地 改 变 了 人 们 的 生 活 石 油 成 为 一 种 极 为 重 要 的 新 能 源 1870 年, 全 世 界 开 采 的 石 油 只 有 80 万 吨, 到 1900 年 猛 增 至 万 吨 依 托 于 石 油 内 燃 机 和 电 力 的 应 用, 世 界 由 蒸 汽 时 代 进 入 电 气 时 代 在 这 一 时 期 里, 一 些 发 达 资 本 主 义 国 家 的 工 业 总 产 值 超 过 了 农 业 总 产 值 ; 工 业 重 心 由 轻 纺 工 业 转 为 重 工 业, 出 现 了 电 气 化 学 通 讯 等 新 兴 工 业 部 门 石 油 的 应 用 越 来 越 广 泛, 成 为 了 经 济 血 液, 各 国 展 开 了 石 油 资 源 的 争 夺 石 油 也 牵 动 着 20 世 纪 的 战 争, 例 如, 日 本 偷 袭 珍 珠 港, 直 接 诱 因 是 美 国 对 日 本 实 施 石 油 禁 运 历 次 中 东 战 争, 两 伊 战 争, 伊 拉 克 入 侵 科 威 特, 两 次 海 湾 战 争, 也 都 与 石 油 息 息 相 关 生 产 力 的 迅 猛 发 展 改 变 着 社 会 结 构 和 世 界 形 势, 西 方 国 家 掌 握 了 先 进 的 生 产 力, 实 力 日 益 壮 大, 开 始 确 立 对 世 界 的 统 治 1 2 泥 炭 与 荷 兰 煤 炭 和 英 国 以 及 石 油 和 美 国 三 个 案 例 通 过 人 类 能 源 史 三 个 阶 段 的 研 究, 我 们 明 白 到 能 源 对 人 类 的 兴 衰 和 世 界 格 局 的 变 化 起 着 重 要 作 用 现 在, 我 们 将 通 过 对 泥 炭 与 荷 兰 煤 炭 和 英 国 以 及 石 油 和 美 国 三 个 案 例 的 分 析, 从 横 向 上 展 示 能 源 与 经 济 和 军 事 发 展 以 及 领 土 扩 张 的 复 杂 关 系, 从 纵 向 上 揭 示 能 源 与 霸 权 更 替 的 关 1 本 部 分 资 料 来 源 : 能 源 帝 国 ; 化 石 燃 料 与 1580 年 以 来 的 地 缘 政 治 * 约 翰 R 麦 克 尼 尔 [ 著 ] 格 非 [ 译 ]; 学 术 研 究 2008 年 第 6 期 18

19 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 系 化 石 燃 料 对 现 代 地 缘 政 治 史, 尤 其 是 国 际 体 系 中 的 霸 权 建 立 具 有 重 要 意 义 无 论 是 17 世 纪 的 荷 兰 19 世 纪 的 英 国, 还 是 20 世 纪 的 美 国, 它 们 在 能 源 供 应 和 消 耗 上 的 优 势 对 其 政 治 上 的 成 功 都 发 挥 了 重 要 作 用 荷 兰 英 国 和 美 国 都 曾 经 拥 有 价 格 低 廉 的 能 源, 这 种 能 源 优 势 转 化 成 了 经 济 优 势, 最 终 成 了 军 事 优 势, 巩 固 了 它 们 的 霸 权 地 位 研 究 能 源 之 于 地 缘 政 治 的 意 义, 对 于 我 们 中 国 在 未 来 的 战 略 发 展 有 着 重 大 意 义 2.1 泥 炭 和 荷 兰 的 黄 金 时 代 泥 炭 又 称 土 煤, 是 煤 的 前 身 在 泥 炭 沼 泽 中 堆 积 的 与 世 界 其 他 地 方 如 英 国 和 斯 堪 底 那 维 亚 的 泥 炭 通 常 都 在 海 拔 至 少 米 的 地 区 不 同, 荷 兰 的 泥 炭 绝 大 部 分 都 处 在 海 平 面 上 下 1-2 米 的 位 置 泥 炭 很 重, 除 了 水 运 之 外, 用 其 他 方 式 运 输 费 用 极 为 昂 贵 在 这 一 方 面, 荷 兰 在 全 世 界 得 天 独 厚 它 的 泥 炭 都 是 浅 层 的, 挖 出 来 后 就 可 以 装 上 小 船 或 驳 船, 然 后 通 过 在 乡 间 泥 炭 区 挖 出 的 运 河, 可 以 既 方 便 又 便 宜 地 运 到 城 里 泥 炭 对 荷 兰 经 济 的 发 展 发 挥 了 重 要 作 用 酿 酒 业 和 石 灰 烧 制 业 是 荷 兰 享 受 低 廉 能 源 优 势 最 突 出 的 两 个 产 业 在 17 世 纪, 石 灰 是 最 基 本 的 建 筑 材 料, 烧 石 灰 是 能 源 密 集 型 产 业 同 时, 荷 兰 也 以 酿 造 优 质 啤 酒 而 闻 名 于 世, 酿 酒 业 也 是 能 源 密 集 型 产 业 荷 兰 成 本 低 廉 的 泥 炭 为 这 两 个 行 业 的 发 展 打 下 了 良 好 基 础 制 糖 业 玻 璃 制 造 业 烧 砖 业 和 制 盐 业 也 都 是 能 源 密 集 型 的, 一 般 情 况 下 它 们 使 用 薪 材 或 木 炭 这 意 味 着 没 有 足 够 的 森 林 资 源, 这 些 产 业 将 难 以 发 展 不 过, 在 荷 兰, 这 种 类 型 的 工 业 可 以 在 城 市 立 足, 因 为 它 有 丰 富 而 便 宜 的 泥 炭 所 以, 从 1560 年 代 开 始, 荷 兰 在 经 济 发 展 中 持 续 利 用 了 自 己 的 能 源 优 势, 直 到 1680 年 代 泥 炭 资 源 开 始 枯 竭 从 某 些 方 面 来 看, 荷 兰 经 济 是 世 界 上 第 一 个 现 代 经 济 体 在 世 纪, 荷 兰 因 为 有 泥 炭, 肯 定 是 世 界 上 能 源 最 密 集 的 经 济 体, 也 在 很 大 程 度 上 是 世 界 上 工 业 化 程 度 最 高 的 经 济 荷 兰 也 可 能 是 世 界 上 城 市 化 程 度 最 高 的 国 家 工 业 和 城 市 化 的 发 展 有 利 于 在 荷 兰 创 造 一 个 新 社 会 这 个 社 会 与 其 他 社 会 有 很 大 不 同, 它 是 一 个 有 更 多 城 市 人 口 更 为 集 中 更 强 调 买 卖 习 惯 的 市 场 导 向 的 社 会 泥 潭 除 了 帮 助 荷 兰 发 展 新 兴 经 济 产 业 外, 还 转 化 成 其 强 大 的 军 事 实 力 1700 年 之 前, 一 场 战 争 动 辄 就 得 动 用 数 千 士 兵, 还 要 保 证 军 队 能 够 正 常 运 转 这 些 都 提 高 了 战 争 的 开 销 开 发 新 战 船 也 是 军 事 革 命 的 一 部 分 从 16 世 纪 起, 海 军 开 始 建 造 吨 位 更 大 的 战 船, 装 备 威 力 更 大 的 大 炮 战 船 的 建 造 和 维 修 都 需 要 很 多 财 力 所 以, 军 事 革 命 让 战 争 比 以 往 任 何 时 候 都 要 昂 贵, 这 无 论 是 在 欧 洲 奥 斯 曼 帝 国, 还 是 在 印 度 和 中 国 都 一 样 军 事 变 革 实 际 上 有 利 于 荷 兰, 因 为 它 有 发 达 的 经 济, 可 以 支 撑 不 断 提 高 的 战 争 费 用 战 争 毫 无 疑 问 是 个 巨 大 的 负 担, 但 比 起 其 他 国 家, 对 荷 兰 只 是 一 个 小 负 担 因 此, 价 格 低 廉 的 泥 炭 能 源 转 化 成 了 活 跃 的 经 济, 繁 荣 的 经 济 进 一 步 转 化 成 了 有 效 的 军 事 机 器, 这 保 障 了 荷 兰 能 在 比 它 大 得 多 的 国 家 的 包 围 和 侵 略 中 生 存 下 来 泥 炭 还 帮 助 荷 兰 人 创 建 了 自 己 的 海 外 帝 国 荷 兰 的 殖 民 帝 国 面 积 并 不 大, 但 展 现 在 地 图 上 却 是 一 个 全 球 性 帝 国 在 17 世 纪, 荷 兰 这 个 西 北 欧 的 小 国 居 然 能 在 北 美 南 美 非 洲 和 亚 洲 建 立 自 己 的 殖 民 据 点 可 以 肯 定 的 是, 没 有 繁 荣 的 经 济 就 不 可 能 创 建 帝 国, 而 经 济 繁 荣 在 很 大 程 度 上 是 因 为 利 用 了 低 廉 的 能 源 供 应 2.2 煤 炭 和 大 英 帝 国 与 荷 兰 依 靠 泥 潭 发 展 壮 大 一 样, 英 国 依 靠 丰 富 的 煤 炭 能 源 优 势 建 立 起 了 真 正 意 义 上 的 日 不 落 帝 国 在 英 国 的 许 多 地 区, 煤 炭 基 地 相 当 靠 近 海 边, 尤 其 是 纽 卡 斯 尔 周 围 地 区 和 南 威 尔 斯 这 就 意 19

20 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 味 着 煤 炭 可 以 非 常 方 便 地 从 产 地 运 往 任 何 一 个 海 路 和 轮 船 可 以 到 达 的 地 方 在 这 一 点 上, 英 国 和 荷 兰 一 样 幸 运 但 中 国 就 不 同 了, 中 国 的 煤 炭 产 地 远 离 海 路, 要 把 它 运 到 大 多 数 人 口 集 中 的 地 方 费 用 高 昂 在 煤 炭 的 地 理 分 布 上, 中 国 是 很 不 幸 的 煤 炭 对 英 国 的 冶 铁 业 和 经 济 发 展 都 具 有 重 要 意 义 17 世 纪, 英 国 的 铁 主 要 来 自 进 口, 大 部 分 来 自 瑞 典, 小 部 分 来 自 波 罗 的 海 地 区, 包 括 俄 国 不 过 充 分 利 用 煤 炭 能 源 以 后, 英 国 变 成 了 世 界 上 最 高 效 的 铁 生 产 国 从 1700 年 到 1850 年, 英 国 的 铁 生 产 增 长 了 20 多 倍 英 国 在 1840 年 代 建 立 了 世 界 上 最 高 效 的 冶 金 业 到 1850 年, 英 国 自 己 出 产 了 世 界 上 一 半 的 铁 英 国 生 产 的 钢 铁 比 世 界 其 他 地 区 生 产 的 都 要 便 宜 和 优 质 在 发 明 了 实 用 的 蒸 汽 机 ( 年 代 ) 后, 煤 炭 还 被 用 于 其 他 生 产 目 的 蒸 汽 机 的 应 用 使 从 地 下 深 处 的 煤 矿 向 外 排 水 成 为 可 能, 这 反 过 来 大 大 扩 展 了 可 用 煤 的 供 应 到 1820 年 代, 蒸 汽 机 被 应 用 于 轮 船 和 机 车, 产 生 了 蒸 汽 船 和 铁 路 所 有 这 些 变 化 都 依 赖 于 煤 所 提 供 的 能 源 简 言 之, 从 1780 年 到 1880 年, 英 国 利 用 自 己 的 煤 炭 储 备 所 提 供 的 能 源 建 立 了 世 界 上 技 术 最 先 进 最 有 活 力 和 最 繁 荣 的 经 济 像 荷 兰 利 用 了 泥 炭 一 样, 英 国 也 因 利 用 煤 炭 而 发 展 起 了 更 加 繁 荣 的 经 济 但 与 荷 兰 的 泥 炭 生 产 不 同, 英 国 的 煤 铁 生 产 可 以 直 接 用 于 军 事 煤 炭 这 种 低 廉 的 能 源 优 势 以 及 与 此 相 关 的 先 进 技 术, 让 英 国 建 立 了 强 大 的 军 事 机 器 从 1850 年 代 开 始, 英 国 建 立 了 以 蒸 汽 为 动 力 的 皇 家 海 军 皇 家 海 军 是 把 英 帝 国 粘 合 在 一 起 的 纽 带 在 帆 船 航 行 的 时 代, 皇 家 海 军 很 难 建 立 起 对 敌 国 的 海 上 优 势, 部 分 原 因 在 于 木 材 供 应 短 缺 对 英 国 来 说, 转 向 用 煤 驱 动 的 铁 船 是 非 常 幸 运 的 发 展, 因 为 英 国 有 丰 富 的 铁 矿 和 煤 矿 煤 还 有 助 于 英 国 制 造 出 更 为 廉 价 和 优 质 的 枪 在 19 世 纪, 英 国 发 展 出 了 自 己 的 军 事 和 工 业 复 合 体 在 冶 金 方 面 的 优 势 让 英 国 能 比 它 的 敌 国 以 较 低 的 成 本 生 产 出 轻 便 的 武 器 和 大 炮 来 武 装 军 队 因 此, 能 源 替 代 促 成 了 英 国 海 军 的 强 大, 使 之 能 更 容 易 地 扩 大 和 防 御 它 的 世 界 帝 国 要 保 卫 庞 大 而 遥 远 的 帝 国, 英 国 必 须 在 任 何 需 要 的 地 方 建 立 稳 定 的 煤 炭 供 应 基 地 于 是 英 国 建 立 了 一 个 所 谓 的 加 煤 站 网 络 这 些 加 煤 站 遍 布 全 世 界 所 有 皇 家 海 军 的 船 只 需 要 加 煤 的 地 方 英 帝 国 在 一 定 程 度 上 是 建 立 在 煤 的 基 础 上 的, 在 一 定 程 度 上 为 了 创 建 加 煤 站, 它 也 不 得 不 扩 大 规 模 煤 和 帝 国 之 间 是 互 惠 的 关 系 2.3 石 油 和 美 国 世 纪 大 约 1900 年 起, 美 国 主 要 能 源 开 始 从 煤 炭 变 成 了 石 油 虽 然 世 界 上 许 多 地 方 都 发 现 了 石 油, 但 20 世 纪 初, 美 国 实 际 上 已 经 引 领 着 世 界 的 石 油 生 产 从 在 世 界 石 油 生 产 中 所 占 的 份 额 来 看, 美 国 第 一, 俄 国 次 之, 委 内 瑞 拉 第 三 从 大 约 1900 到 1947 年, 美 国 主 导 着 世 界 石 油 生 产 在 石 油 生 产 领 域, 美 国 开 发 了 大 多 数 相 关 的 技 术 正 是 依 靠 石 油, 美 国 建 设 了 自 己 的 第 二 个 全 国 运 输 体 系, 公 路 以 及 小 汽 车 和 卡 车 这 个 运 输 系 统 的 建 成 无 疑 促 进 了 美 国 经 济 的 进 一 步 发 展 在 美 国 建 立 以 石 油 为 核 心 的 运 输 基 础 设 施 体 系 的 时 候, 它 同 时 也 建 立 了 世 界 上 第 一 个 以 汽 车 为 中 心 的 经 济 1912 年, 美 国 开 始 在 装 配 线 上 大 规 模 生 产 汽 车, 但 真 正 成 规 模 是 在 1920 年 代, 因 为 只 有 在 1920 年 代, 汽 车 才 便 宜 到 一 般 家 庭 都 可 以 拥 有 的 程 度 这 对 钢 铁 业 玻 璃 和 橡 胶 业, 以 及 一 切 与 汽 车 和 卡 车 有 关 的 产 业 都 具 有 非 常 重 要 的 意 义, 也 产 生 了 非 常 深 远 的 影 响 可 以 说,1920 年 代 以 后 的 美 国 工 业 化 是 建 立 在 从 德 克 萨 斯 到 底 特 律 的 这 条 轴 心 线 上 的 所 以, 美 国 经 济 的 轴 心 线 是 从 石 油 工 业 的 中 心 到 汽 车 工 业 的 中 心 从 1920 年 代 到 1960 年 代, 这 是 美 国 经 济 成 长 的 关 键 时 期, 而 这 一 时 期 的 成 长 显 而 易 见 是 以 廉 价 的 石 油 为 基 础 的 总 之, 美 国 经 济 在 20 世 纪 的 繁 荣, 在 很 大 程 度 上 是 建 立 在 石 油 以 及 围 绕 石 油 建 立 起 来 的 基 础 设 施 和 运 输 体 系 基 础 上 的 在 这 个 意 义 上, 我 们 可 以 说, 美 国 20

21 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 的 经 济 繁 荣 依 靠 的 是 石 油 提 供 的 能 源 优 势 石 油 也 可 以 直 接 应 用 于 美 国 的 军 事 发 展, 就 像 煤 炭 直 接 用 于 英 国 的 军 事 一 样 美 国 迅 速 利 用 了 石 油 的 潜 在 优 势, 创 建 了 自 己 的 新 型 军 事 机 器 这 种 变 化 可 以 分 为 两 个 阶 段 第 一 阶 段 就 是 打 造 以 石 油 为 动 力 的 海 军 对 海 军 舰 船 来 说, 石 油 比 煤 拥 有 更 多 优 势, 因 为 单 位 重 量 的 石 油 蕴 藏 的 能 量 更 多 它 可 以 推 动 舰 船 在 不 用 补 给 燃 料 的 情 况 下 扩 大 活 动 范 围, 同 时 还 减 少 了 船 上 必 须 携 带 的 人 员 数 量 第 二 阶 段 是 美 国 在 1942 年 建 立 了 自 己 的 军 事 和 工 业 复 合 体 这 是 一 个 非 常 了 不 起 的 成 就, 其 核 心 是 创 建 了 一 个 完 全 以 石 油 为 燃 料 的 军 事 机 器 和 包 括 空 中 力 量 海 上 力 量 和 陆 上 的 机 动 性 等 三 方 面 内 容 的 先 进 军 事 体 系 显 然, 这 是 一 个 能 源 密 集 的 军 事 体 系, 它 让 美 国 在 第 二 次 世 界 大 战 中 变 得 高 效 而 强 大 日 本 和 德 国 难 以 做 到 这 一 点, 因 为 它 们 都 缺 乏 必 不 可 少 的 石 油 在 整 个 第 二 次 世 界 大 战 期 间, 同 盟 国 享 有 极 大 的 优 势, 独 享 来 自 美 国 的 源 源 不 断 的 石 油 供 应, 而 轴 心 国 自 己 缺 乏 石 油, 不 得 不 设 法 征 服 其 他 石 油 产 地 正 式 依 靠 石 油 的 优 势, 美 国 奠 定 了 世 界 新 霸 主 的 地 位 3 利 益 集 团 与 能 源 变 革 的 关 系 通 过 对 泥 炭 与 荷 兰 煤 炭 和 英 国 以 及 石 油 和 美 国 三 个 案 例 的 分 析, 我 们 明 白 了 能 源 与 霸 权 更 替 的 关 系 但 究 竟 怎 样 才 能 在 能 源 变 革 中 建 立 先 发 优 势 呢? 荷 兰 与 英 国 能 源 升 级 失 败 的 案 例 给 出 了 明 确 的 答 案 没 有 技 术 闭 锁, 利 益 集 团 阻 力 较 小 的 国 家 最 有 可 能 在 能 源 变 革 中 获 取 先 发 优 势, 奠 定 世 界 霸 权 地 位 3.1 荷 兰 能 源 转 型 失 败 既 然 英 国 能 使 用 煤 而 迅 速 强 大 起 来, 那 么 为 什 么 先 前 经 济 繁 荣 的 荷 兰 不 能 迅 速 转 向 使 用 煤 呢? 其 实, 荷 兰 也 转 向 了, 但 转 得 很 慢 而 且 没 有 效 率 主 要 原 因 在 于 出 现 了 技 术 闭 锁 到 17 世 纪 末, 荷 兰 发 展 起 了 高 效 的 采 掘 运 输 和 燃 烧 泥 炭 的 经 济, 是 当 时 世 界 上 最 好 的 经 济 但 荷 兰 没 有 多 少 煤 炭, 这 是 妨 碍 荷 兰 转 向 使 用 煤 的 一 个 天 然 劣 势 另 一 个 劣 势 是 荷 兰 已 建 立 了 完 备 的 使 用 泥 炭 的 制 度 和 设 施, 它 已 经 为 此 付 出 了 大 量 人 力 物 力 和 财 力, 要 转 向 使 用 煤 炭 将 是 非 常 昂 贵 的 从 经 济 理 性 的 角 度 来 看, 荷 兰 更 愿 意 继 续 使 用 旧 能 源, 幻 想 旧 能 源 依 然 具 有 强 大 的 竞 争 力 荷 兰 由 于 泥 炭 消 耗 殆 尽 和 更 加 昂 贵 而 丧 失 了 自 己 的 能 源 优 势 3.2 英 国 能 源 转 型 失 败 同 理, 因 为 在 英 国 也 存 在 着 与 荷 兰 同 样 的 逻 辑, 所 以 也 不 能 像 美 国 那 样 及 时 转 向 使 用 石 油 英 国 有 许 多 煤 矿, 但 直 到 1970 年 代 以 前, 英 国 还 没 有 发 现 石 油 除 了 海 军 之 外, 英 国 经 济 转 向 使 用 石 油 的 进 程 非 常 缓 慢 第 一 个 原 因 是 英 国 是 个 小 国 它 已 经 建 立 起 令 人 满 意 的 以 铁 路 和 沿 海 运 输 为 代 表 的 运 输 基 础 设 施, 可 以 把 煤 很 便 宜 地 从 产 地 运 到 城 市 和 工 厂 这 与 美 国 或 其 他 大 国 遇 到 的 问 题 大 不 一 样 在 一 个 地 域 辽 阔 的 大 国, 能 源 的 效 率 在 经 济 上 是 非 常 重 要 的 除 此 以 外, 英 国 有 几 千 个 煤 矿, 它 的 钢 铁 业 所 使 用 的 机 械 都 是 按 照 烧 煤 的 方 式 设 计 的 到 1890 年 代 之 前, 英 国 已 在 基 础 设 施 上 投 入 了 数 十 亿 英 镑 如 果 要 转 向 使 用 石 油, 就 会 面 临 两 个 难 题, 一 是 必 须 从 其 他 国 家 弄 来 石 油, 二 是 必 须 改 变 它 花 费 巨 额 资 金 建 成 的 基 础 设 施 所 以, 英 国 无 论 从 技 术 上 还 是 从 经 济 上 都 闭 锁 在 以 煤 为 核 心 的 体 系 中 第 三, 英 国 在 社 会 领 域 也 遭 到 闭 锁 1900 年, 英 国 有 100 到 200 万 的 采 21

22 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 煤 工 人, 他 们 的 工 作 和 家 庭 收 入 都 依 赖 煤 矿 和 煤 炭 产 业 他 们 不 愿 转 向 一 个 会 让 他 们 失 业 的 新 能 源 从 1900 年 或 最 晚 从 1920 年 代 起, 英 国 煤 矿 工 人 通 过 工 会 和 工 党 在 政 治 上 变 得 很 强 大 于 是, 在 英 国 从 煤 炭 向 石 油 转 化 过 程 中 还 存 在 一 个 社 会 和 政 治 上 的 闭 锁 直 到 1980 年 代 初 期, 这 个 闭 锁 才 被 撒 切 尔 夫 人 打 破, 因 为 她 摧 毁 了 英 国 社 会 存 在 的 势 力 强 大 的 工 会 3.3 美 国 能 源 转 型 困 境 在 1960 年 代 中 期, 美 国 慢 慢 由 石 油 净 出 口 国 变 成 了 石 油 净 进 口 国, 起 初 主 要 从 委 内 瑞 拉 进 口, 后 来 主 要 从 波 斯 湾 进 口 如 今, 美 国 经 济 对 石 油 更 加 依 赖, 美 国 军 事 也 完 全 依 赖 石 油 对 美 国 来 说, 石 油 不 再 是 一 个 优 势, 而 是 变 成 了 脆 弱 性 的 表 现 如 果 国 际 石 油 贸 易 中 断 了, 美 国 的 军 事 机 器 就 会 完 全 瘫 痪, 民 用 经 济 也 会 承 受 非 常 严 重 的 损 失 用 美 国 总 统 乔 治 W 布 什 的 话 说, 美 国 人 对 使 用 石 油 已 经 上 瘾 了 既 然 美 国 的 能 源 基 础 这 么 脆 弱, 为 什 么 它 也 不 能 及 时 对 能 源 进 行 更 新 换 代 呢? 美 国 遇 到 了 和 英 国 同 样 的 问 题 美 国 对 以 石 油 为 中 心 的 经 济 投 入 很 多, 在 石 油 基 础 设 施 上 出 现 了 技 术 闭 锁, 这 就 让 美 国 很 难 转 向 下 一 个 新 的 能 源 体 美 国 虽 然 没 剩 下 多 少 石 油 资 源, 但 直 到 现 在 仍 然 拥 有 世 界 上 最 好 的 石 油 技 术, 美 国 仍 有 动 力 要 求 把 石 油 作 为 世 界 主 要 燃 料 来 使 用 即 使 美 国 确 实 需 要 转 向 使 用 新 能 源, 需 要 改 变 把 资 金 投 向 石 油 工 业 的 模 式 但 在 过 去, 如 果 谁 提 出 能 源 变 革 的 建 议, 他 不 但 在 政 治 上 得 不 到 承 认, 还 会 丢 掉 政 权 如 今, 奥 巴 马 提 出 了 以 发 展 新 能 源 为 核 心 的 国 家 振 兴 战 略, 他 在 自 传 无 畏 的 希 望 一 书 中 明 确 地 说 道 一 个 控 制 不 了 自 己 能 源 的 国 家 也 控 制 不 了 自 己 的 未 来 可 以 说, 奥 巴 马 发 展 新 能 源 来 应 对 气 候 危 机 只 是 一 个 幌 子, 其 真 实 目 的 就 是 通 过 能 源 改 造 转 型, 使 得 美 国 大 幅 减 少 中 东 委 内 瑞 拉 等 国 的 石 油 依 赖, 进 而 实 现 国 际 秩 序 的 重 建, 促 使 全 球 经 济 转 型 4 结 论 随 着 人 类 进 入 21 世 纪, 对 能 源 的 需 求 将 比 20 世 纪 更 大 以 目 前 的 速 度 推 算, 能 源 需 求 在 2035 年 将 翻 倍 增 加 到 时 候, 我 们 将 难 以 用 低 价 获 得 化 石 燃 料, 整 个 生 物 圈 再 也 无 法 承 受 巨 大 的 污 染, 也 无 法 忍 受 因 大 量 使 用 化 石 燃 料 而 不 断 上 升 的 气 温 根 据 上 文 对 人 类 能 源 史 的 分 析, 我 们 认 为 能 源 升 级 换 代 周 期 将 缩 短, 且 呈 多 元 化 趋 势 发 展 建 议 中 国 应 该 区 分 长 期 战 略 和 短 期 策 略, 应 该 像 美 国 转 向 石 油 和 英 国 转 向 煤 炭 那 样 迅 速 转 向 新 能 源 体, 赢 得 经 济 和 战 略 上 的 优 势, 保 证 中 国 在 21 世 纪 的 和 平 崛 起 1. 能 源 消 费 结 构 升 级 换 代 周 期 缩 短, 呈 多 元 化 趋 势 从 世 界 能 源 结 构 演 变 历 史 来 看, 煤 炭 代 替 木 材 薪 炭 成 为 主 要 能 源 的 第 一 次 能 源 消 费 结 构 变 革 大 约 花 了 100 多 年 时 间 ; 石 油 替 代 煤 炭 成 为 主 要 能 源 的 第 二 次 能 源 消 费 结 构 大 变 革 大 约 化 了 60 年 左 右 的 时 间 ; 目 前 能 源 结 构 正 朝 着 高 效 清 洁 低 碳 或 无 碳 的 天 然 气 水 电 核 能 太 阳 能 风 能 等 方 向 发 展, 有 望 在 2050 年 替 换 化 石 能 源 不 过 虽 然 能 源 技 术 革 新 能 源 品 种 替 代 周 期 逐 渐 缩 短, 但 能 源 结 构 和 基 本 能 源 技 术 的 更 新 换 代 仍 然 需 要 经 历 很 长 时 间, 一 般 要 有 二 三 十 年 甚 至 更 长 的 时 间 22

23 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 2. 发 展 新 能 源, 抢 占 战 略 高 点 在 未 来 的 20 或 40 年 里, 世 界 能 源 图 谱 将 发 生 变 化, 化 石 燃 料 发 挥 的 作 用 将 会 越 来 越 小 未 来 的 燃 料 可 能 是 阳 光 和 风 力 没 有 人 能 够 控 制 风 和 阳 光, 但 有 人 能 够 首 先 发 明 新 技 术, 能 够 用 新 技 术 把 这 些 共 有 的 资 源 转 化 为 经 济 优 势 和 军 事 优 势 面 对 新 能 源 发 展 趋 势, 中 国 应 该 区 分 长 期 战 略 和 短 期 策 略 就 短 期 策 略 而 言, 中 国 经 济 如 果 还 想 像 过 去 30 年 那 样 高 速 增 长 的 话, 就 必 须 增 加 石 油 进 口, 那 样 遇 到 战 略 瓶 颈 中 国 的 煤 炭 资 源 虽 然 丰 富 但 含 硫 量 高, 易 造 成 污 染 在 新 能 源 革 命 中, 控 制 新 技 术 将 比 控 制 燃 料 本 身 更 为 重 要 所 以 从 长 远 战 略 来 看, 中 国 应 该 像 美 国 转 向 石 油 和 英 国 转 向 煤 炭 那 样 迅 速 转 向 新 能 源 体, 加 大 在 新 能 源 和 新 技 术 上 的 投 入, 赢 得 经 济 和 战 略 上 的 优 势, 保 证 中 国 在 21 世 纪 的 和 平 崛 起 3. 破 除 利 益 集 团 的 阻 挠 研 究 能 源 之 于 地 缘 政 治 的 意 义 对 于 我 们 认 识 中 国 在 历 史 上 在 当 前 和 未 来 年 在 国 际 政 治 中 发 挥 的 作 用 是 非 常 重 要 的 在 西 欧 人 轰 轰 烈 烈 开 展 工 业 革 命 之 前 七 百 或 八 百 年, 中 国 宋 朝 的 五 金 商 人 与 矿 工 已 经 进 行 了 他 们 自 己 的 工 业 革 命 他 们 甚 至 创 立 了 一 种 军 事 和 工 业 复 合 体 按 现 代 标 准 来 衡 量, 这 个 复 合 体 规 模 虽 小, 但 却 是 世 界 历 史 上 的 第 一 个 这 个 复 合 体 是 建 立 在 采 煤 和 冶 铁 基 础 上 的 通 过 使 用 在 中 国 北 部 与 西 部 物 产 丰 富 的 煤 炭, 冶 铁 产 量 在 1080 年 代 就 达 到 年 均 10 万 吨 以 上, 这 在 当 时 的 世 界 历 史 上 是 非 常 高 的, 英 国 直 到 18 世 纪 末 发 生 了 工 业 革 命 以 后 才 超 过 它 煤 铁 的 大 量 应 用 增 强 了 宋 朝 的 军 力, 对 内 有 助 于 巩 固 统 治, 对 外 有 能 力 安 定 北 部 边 疆 但 因 为 政 府 的 腐 败 与 无 能, 宋 朝 不 敌 外 族 入 侵, 被 迫 南 迁 中 国 政 治 经 济 重 心 南 移, 远 离 了 煤 炭 矿 藏 充 沛 的 北 方, 导 致 中 国 的 初 级 工 业 革 命 胎 死 腹 中 当 前, 中 国 正 在 经 历 着 地 缘 政 治 和 经 济 上 的 复 兴, 但 制 约 中 国 复 兴 的 一 个 重 要 因 素 就 是 能 源 供 应 在 这 个 十 字 路 口, 中 国 如 何 应 对, 将 决 定 了 它 在 21 世 纪 的 世 界 体 系 中 的 大 国 地 位 美 国 因 为 受 到 决 策 机 制 和 利 益 集 团 阻 挠 等 因 素 影 响, 清 洁 能 源 技 术 一 直 难 以 得 到 迅 速 推 广 要 知 道, 美 国 从 1973 年 就 开 始 了 将 汽 油 去 铅 的 进 程, 但 直 到 1995 年 才 基 本 实 现 了 全 部 汽 油 的 无 铅 处 理 而 中 国 决 定 于 1998 年 开 始 实 行 无 铅 化,1999 年 新 标 准 已 在 北 京 地 区 试 行,2000 年 实 现 了 汽 油 无 铅 化 此 外, 23

24 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 美 国 从 1975 年 就 着 手 制 定 汽 车 燃 油 经 济 性 标 准,32 年 后 才 取 得 重 大 进 展 而 中 国 于 2003 年 开 始 将 轿 车 卡 车 的 经 济 燃 油 标 准 提 上 议 事 日 程, 结 果, 该 标 准 在 次 年 即 获 得 批 准 并 于 2005 年 开 始 实 施 与 美 国 相 比, 中 国 行 政 体 制 具 有 更 高 的 效 率, 具 有 在 新 能 源 领 域 后 来 居 上 的 优 势 但 在 能 源 变 革 的 路 上, 同 样 有 着 巨 大 的 利 益 集 团 的 阻 挠 面 对 中 石 油 中 石 化 国 家 电 网 和 各 部 委 等 强 大 的 既 得 利 益 集 团, 中 国 的 能 源 改 革 需 要 建 立 一 个 全 新 的 执 行 机 构 因 此, 建 议 尽 快 推 进 能 源 部 的 建 立 以 及 能 源 法 的 制 定 通 过 更 高 的 权 力 机 构 来 执 行 能 源 变 革 的 战 略 使 命 大 国 兴 衰 的 历 史 告 诉 我 们, 新 能 源 不 是 仅 仅 一 种 替 代, 实 际 上 它 会 对 经 济 与 政 治 都 产 生 革 命 性 的 变 化 这 种 革 命 性 的 变 化, 也 就 同 时 决 定 了 这 条 路 是 条 坚 决 的 路 既 然 要 革 命, 就 要 坚 决 地 打 破 现 存 的 利 益 结 构 八 百 年 前, 宋 朝 政 府 的 腐 败 无 能 使 中 国 错 过 了 工 业 革 命 在 21 世 纪 这 个 历 史 机 遇 面 前, 当 今 政 府 将 决 定 中 国 未 来 的 大 国 地 位 参 考 资 料 1 对 中 国 能 源 问 题 的 思 考 江 泽 民 [ 著 ]; 上 海 交 通 大 学 学 报 2008 年 3 月 2 能 源 帝 国 ; 化 石 燃 料 与 1580 年 以 来 的 地 缘 政 治 * 约 翰 R 麦 克 尼 尔 [ 著 ] 格 非 [ 译 ]; 学 术 研 究 2008 年 第 6 期 3 人 类 能 源 史 ( 美 ) 克 劳 士 比 [ 著 ]; 王 正 林, 王 权 译 ; 中 国 青 年 出 版 社 4 各 类 新 能 源 前 景 分 析 及 投 资 时 点 把 握 国 海 证 券 5 能 源 革 命 在 推 动 生 产 力 发 展 中 的 作 用 王 师 勤 6 世 界 又 热 又 平 又 挤 [ 美 ] 托 马 斯 弗 里 德 曼 ; 译 者 王 玮 沁 等, 湖 南 科 学 技 术 出 版 社 2009 年 4 月 第 一 版 24

25 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 当 前 中 国 能 源 形 势 综 述 张 锴 蔚 欣 欣 1 引 言 能 源 不 仅 是 社 会 运 行 必 备 的 物 质 条 件, 也 是 国 家 经 济 发 展 的 命 脉 研 究 中 国 新 能 源 问 题, 应 当 首 先 从 国 家 层 面 出 发, 结 合 宏 观 社 会 经 济 发 展 形 势 分 析 中 国 能 源 的 现 状 和 问 题 本 部 分 首 先 分 析 与 能 源 问 题 相 关 的 中 国 社 会 经 济 发 展 状 况 与 中 国 能 源 供 给 和 需 求 的 结 构, 接 下 来 分 析 当 前 国 际 上 的 能 源 销 售 与 生 产 状 况 结 合 国 内 外 形 势 分 析 中 国 在 未 来 所 面 临 的 能 源 方 面 的 挑 战, 最 后 提 出 中 国 应 对 挑 战 可 以 采 取 的 新 能 源 战 略 2 中 国 当 前 社 会 经 济 发 展 形 势 2.1 经 济 迅 速 发 展 2 自 1980 年 以 来, 中 国 的 国 内 生 产 总 值 以 年 均 9.8% 的 速 度 迅 猛 增 长, 而 2007 年,GDP 增 长 进 一 步 加 快, 增 长 率 升 至 11% 以 上, 虽 然 在 国 际 金 融 危 机 下,2008 年 的 增 速 有 所 下 滑, 但 仍 是 世 界 上 发 展 最 快 的 国 家 3 以 购 买 力 平 价 计 算, 中 国 经 济 在 2008 年 排 名 世 界 第 二 位, 国 内 生 产 总 值 超 过 10 万 亿 美 元, 占 全 球 国 内 生 产 总 值 的 15% 以 市 场 汇 率 计 算, 中 国 经 济 在 2008 年 也 已 排 名 世 界 第 三 位, 占 全 球 国 内 生 产 总 值 的 7.3%, 紧 随 日 本 之 后 但 是, 中 国 的 人 均 国 内 生 产 总 值 仍 然 很 低, 如 果 以 购 买 力 4 平 价 计 算, 仅 为 经 合 组 织 国 家 平 均 值 的 四 分 之 一 左 右 经 济 增 长 提 高 了 个 人 收 入, 使 减 贫 取 得 了 显 著 的 效 果 工 业 化 已 成 为 经 济 增 长 的 主 要 源 头 2008 年, 工 业 总 值 达 中 国 国 内 生 产 总 值 的 49%, 与 2001 年 相 比 增 加 了 4 个 百 分 点 2008 年, 中 国 的 工 业 比 重 明 显 高 于 其 他 中 等 收 入 国 家 发 展 中 国 家 以 及 经 合 组 织 国 家 服 务 行 业 占 国 内 生 产 总 值 的 40%, 农 业 占 11% 特 别 是 在 2001 年 加 入 世 界 贸 易 组 织 (WTO) 之 后, 中 国 经 济 日 益 融 入 世 界 经 济 在 最 近 6 年 中, 中 国 的 国 际 贸 易 和 外 商 直 接 投 资 比 重 急 剧 增 加 2008 年, 中 国 进 出 口 总 额 已 达 指 在 一 定 时 期 内 ( 一 个 季 度 或 一 年 ), 一 个 国 家 或 地 区 的 经 济 中 所 生 产 出 的 全 部 最 终 产 品 和 劳 务 的 价 值, 常 被 公 认 为 衡 量 国 家 经 济 状 况 的 最 佳 指 标 它 不 但 可 反 映 一 个 国 家 的 经 济 表 现, 更 可 以 反 映 一 国 的 国 力 与 财 富 3 经 济 学 上, 是 一 种 根 据 各 国 不 同 的 价 格 水 平 计 算 出 来 的 货 币 之 间 的 等 值 系 数, 使 我 们 能 够 对 各 国 的 国 内 生 产 总 值 进 行 合 理 比 较, 这 种 理 论 汇 率 与 实 际 汇 率 可 能 有 很 大 的 差 距 2008 年 世 界 银 行 公 布 人 民 币 购 买 力 平 价 3.45 人 民 币 / 美 元 4 经 济 合 作 与 发 展 组 织, 简 称 经 合 组 织 (OECD), 是 由 30 个 市 场 经 济 国 家 组 成 的 政 府 间 国 际 经 济 组 织, 旨 在 共 同 应 对 全 球 化 带 来 的 经 济 社 会 和 政 府 治 理 等 方 面 的 挑 战, 并 把 握 全 球 化 带 来 的 机 遇 25

26 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 5 万 亿 美 元, 成 为 仅 次 于 美 国 和 德 国 的 世 界 第 三 大 贸 易 国 中 国 也 是 外 商 直 接 投 资 最 青 睐 的 地 区, 2008 年 总 计 达 924 亿 美 元 亿 美 元, 较 上 年 增 长 近 24% 在 年 期 间, 中 国 在 全 球 钢 铁 产 量 中 的 份 额 翻 了 一 番 还 多, 升 至 38% 表 1 中 国 在 世 界 经 济 中 的 重 要 性 ( 占 全 球 的 百 分 比 ) 单 位 % 1980 年 1995 年 2000 年 2008 年 国 内 生 产 总 值 (GDP)( 以 购 买 力 平 价 (PPP) 衡 量, 美 元 ) 国 内 生 产 总 值 (GDP)( 市 场 汇 率 ) 贸 易 外 商 直 接 投 资 钢 产 量 水 泥 产 量 图 1 中 国 国 内 人 均 生 产 总 值 ( 年 单 位 : 元 ) 5 指 外 国 企 业 和 经 济 组 织 或 个 人 按 我 国 有 关 政 策 法 规, 用 现 汇 实 物 技 术 等 在 我 国 境 内 开 办 外 商 独 资 企 业 与 我 国 境 内 的 企 业 或 经 济 组 织 共 同 举 办 中 外 合 资 经 营 企 业 合 作 经 营 企 业 或 合 作 开 发 资 源 的 投 资 ( 包 括 外 商 投 资 收 益 的 再 投 资 ), 以 及 经 政 府 有 关 部 门 批 准 的 项 目 投 资 总 额 内 企 业 从 境 外 借 入 的 资 金 26

27 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 年 4 月 持 有 的 外 汇 储 备 ( 单 位 : 百 万 美 元 ) 2.2 人 口 发 展 与 城 镇 化 中 国 是 世 界 上 人 口 最 多 的 国 家,2008 年 其 人 口 总 数 已 经 达 到 了 13.2 亿, 占 世 界 人 口 的 五 分 之 一 改 革 开 放 以 来, 城 镇 化 水 平 不 断 提 高, 截 至 2008 年 末, 中 国 城 镇 人 口 首 次 突 破 6 亿 人, 城 镇 化 水 平 已 达 45.68% 在 IEA 年 度 报 告 中, 进 行 了 预 测, 中 国 的 人 口 预 计 将 以 年 均 0.4% 的 速 度 增 长, 到 2030 年 将 达 到 14.6 亿 这 一 增 长 速 度 远 远 低 于 其 他 发 展 中 地 区 的 人 口 增 长 速 度 在 过 去 30 年 里, 由 于 实 行 了 计 划 生 育 政 策, 同 时 城 市 人 口 比 例 上 升, 中 国 的 人 口 生 育 率 急 剧 下 降, 人 口 增 长 速 度 已 大 大 降 低 在 年 期 间, 年 均 人 口 增 长 率 为 1.5%; 而 在 年 期 间, 年 均 人 口 增 长 率 仅 为 0.8% 城 市 化 进 程 预 计 将 会 继 续 快 速 推 进, 到 2015 年 城 市 人 口 所 占 的 比 例 将 达 到 50%, 随 后 稳 定 在 这 一 水 平, 至 2030 年 达 到 大 约 60%, 而 经 合 组 织 国 家 平 均 值 为 75% 总 部 设 于 法 国 巴 黎 的 政 府 间 组 织, 由 经 济 合 作 发 展 组 织 为 因 应 能 源 危 机 于 1971 年 设 立 国 际 能 源 署 致 力 于 预 防 石 油 供 给 的 异 动, 同 时 亦 提 供 国 际 石 油 市 场 及 其 他 能 源 领 域 的 统 计 情 报 27

28 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 3 中 国 年 人 口 数 量 ( 单 位 : 亿 人 ) 3.00% 2.50% 2.00% 1.50% 1.00% 0.50% 0.00% 图 4 中 国 年 人 口 年 均 增 长 率 图 5 中 国 年 城 镇 化 水 平 (%) 28

29 北 京 天 津 河 北 山 西 内 蒙 古 辽 宁 吉 林 黑 龙 江 上 海 江 苏 浙 江 安 徽 福 建 江 西 山 东 河 南 湖 北 湖 南 广 东 广 西 海 南 重 庆 四 川 贵 州 云 南 西 藏 陕 西 甘 肃 青 海 宁 夏 新 疆 城 市 化 率 (%) 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 年 城 市 化 水 平 2000 年 城 市 化 水 平 图 6 中 国 分 省 1982 年 和 2000 年 城 镇 化 水 平 变 化 示 意 图 2.3 中 国 正 处 在 工 业 化 阶 段 从 世 界 上 主 要 几 个 先 行 工 业 化 国 家 的 发 展 历 程 看, 能 源 强 度 的 历 史 曲 线 均 呈 现 抛 物 线 走 势, 并 与 工 业 化 的 阶 段 性 推 进 呈 现 很 强 的 对 应 : 在 以 轻 纺 工 业 为 主 的 工 业 化 起 步 期, 能 源 强 度 开 始 爬 升 ; 在 重 工 业 为 主 导 的 工 业 化 加 速 发 展 期, 能 源 强 度 达 到 顶 峰 ; 此 后, 随 着 工 业 化 进 入 成 熟 期 和 进 入 后 工 业 化 社 会, 高 技 术 产 业 和 服 务 业 成 为 经 济 发 展 的 主 导 部 门, 能 源 强 度 持 续 下 降 但 从 能 源 强 度 的 绝 对 值 看, 由 于 前 人 经 验 教 训 国 际 技 术 转 移 等 因 素 的 影 响, 相 对 较 晚 工 业 化 的 国 家, 其 能 源 强 度 峰 值 相 对 较 低 如 日 本 的 能 源 强 度 峰 值 仅 为 美 国 德 国 的 1/2 左 右 图 7 先 行 工 业 化 国 家 的 能 源 强 度 历 史 曲 线 ( 单 位 GDP 能 耗,toe/1000$) 29

30 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 轻 纺 工 业 为 主 导 重 化 工 业 为 主 导 组 装 工 业 深 加 工 化 为 主 导 信 息 产 业 等 新 兴 产 业 为 主 导 工 业 化 起 步 时 期 工 业 化 加 速 发 展 时 期 工 业 化 成 熟 期 后 工 业 化 时 期 单 位 GDP 能 耗 攀 升 下 降 图 8 中 国 经 济 发 展 阶 段 示 意 图 种 种 迹 象 表 明, 中 国 作 为 新 兴 工 业 化 国 家, 目 前 已 进 入 工 业 化 加 速 发 展 的 高 能 源 强 度 时 期 十 五 期 间, 我 国 高 耗 能 产 业 超 常 发 展, 能 源 强 度 迅 速 上 升, 能 源 弹 性 系 数 甚 至 大 于 1 理 论 上, 中 国 可 以 充 分 利 用 后 发 优 势, 有 力 控 制 能 源 强 度 的 峰 值, 实 现 比 先 行 工 业 化 国 家 ( 如 日 本 ) 更 节 能 的 经 济, 但 短 期 内 能 源 强 度 持 续 上 升 的 趋 势 可 能 难 以 改 变 此 外, 中 国 的 特 殊 问 题 在 于 快 速 工 业 化 和 快 速 城 镇 化 并 举, 而 经 济 增 长 方 式 长 期 粗 放, 缺 乏 技 术 创 新 和 制 度 创 新, 导 致 能 源 与 人 口 经 济 社 会 资 源 环 境 可 持 续 发 展 的 各 方 面 矛 盾 集 中 出 现, 使 得 能 源 问 题 愈 发 错 综 复 杂 2.4 机 动 化 水 平 不 断 提 高 7 根 据 国 外 研 究 机 构 预 计, 中 国 汽 车 保 有 量 将 从 2008 年 的 6467 万 辆 增 长 到 2030 年 的 3 亿 7 千 万 辆, 增 长 10 倍, 而 机 动 车 使 用 的 燃 油 是 燃 油 消 费 得 主 要 部 分 机 动 车 的 快 速 增 长 必 然 引 起 原 油 消 费 的 迅 速 上 升 据 IEA 的 预 测, 按 目 前 趋 势 发 展,2020 年 以 后 中 国 石 油 进 口 依 存 度 将 超 过 60%,2030 年 前 将 进 一 步 超 过 70% 图 年 中 国 汽 车 保 有 量 7 保 有 量 指 得 就 是 一 个 地 区 拥 有 车 辆 的 数 量, 一 般 是 指 在 当 地 登 记 的 车 辆 30

31 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 30.00% 25.00% 20.00% 15.00% 10.00% 5.00% 0.00% 图 年 中 国 汽 车 保 有 量 年 均 增 长 率 当 前 位 置 图 11 各 国 机 动 车 拥 有 量 随 人 均 GDP 增 长 的 关 系 及 预 测 3 中 国 能 源 行 业 分 析 3.1 概 述 在 过 去, 中 国 的 能 源 需 求 主 要 依 靠 自 给 自 足, 其 能 源 消 费 量 也 很 低 而 如 今, 在 不 到 一 代 人 的 时 间 里, 情 况 已 经 发 生 了 极 大 的 变 化, 中 国 已 经 成 为 世 界 第 二 大 能 源 消 费 国, 其 增 长 势 头 也 最 为 迅 猛, 在 全 球 能 源 市 场 中 扮 演 着 举 足 轻 重 的 角 色 中 国 经 济, 特 别 是 重 工 业 的 飞 速 发 展 导 致 了 能 源 消 费 激 增, 而 这 又 反 过 来 推 动 了 经 济 的 发 展 多 年 来, 由 于 中 国 只 依 靠 国 内 资 源 便 能 充 分 满 足 不 断 快 速 增 长 的 能 源 需 求, 因 此 中 国 对 全 球 市 场 的 影 响 一 度 是 微 乎 其 微 的 但 在 最 近 十 年 内, 这 一 情 况 发 生 了 巨 大 的 变 化, 国 家 对 能 源 供 应 安 全 31

32 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 8 的 关 注 也 随 之 增 加 日 益 增 长 的 化 石 燃 料 消 费 加 剧 了 当 地 严 重 的 污 染, 并 导 致 温 室 气 体 排 放 量 上 升, 这 令 人 对 中 国 发 展 模 式 的 可 持 续 性 产 生 了 疑 虑 接 下 来 就 从 能 源 需 求 和 能 源 供 给 两 个 方 面 进 行 分 析 3.2 中 国 能 源 需 求 的 趋 势 由 于 人 口 众 多, 经 济 快 速 发 展, 中 国 的 能 源 消 费 总 量 已 经 位 居 世 界 前 列 1975 年, 中 国 的 能 源 消 费 总 量 首 次 超 越 了 德 国 和 日 本, 成 为 了 世 界 第 三 大 能 源 消 费 国 ;1993 年 进 一 步 超 越 了 俄 罗 斯, 成 为 了 仅 次 于 美 国 的 世 界 第 二 大 能 源 消 费 国 2008 年, 中 国 能 源 消 费 总 量 高 达 28.5 亿 吨 标 准 煤, 是 1975 年 的 5 倍 多 在 20 世 纪 末, 改 革 开 放 后 的 20 多 年 中, 相 对 GDP 的 高 速 增 长 而 言, 中 国 能 源 需 求 的 增 长 速 度 还 相 对 较 为 缓 慢 : 单 位 GDP 能 源 消 费 强 度 持 续 下 降, 实 现 了 经 济 翻 两 番, 能 源 翻 一 番 的 巨 大 节 能 成 就,2000 年 较 改 革 开 放 之 初 的 1978 年 下 降 了 约 60% 然 而, 进 入 21 世 纪 以 来, 中 国 能 源 需 求 的 增 长 呈 现 明 显 的 提 速 趋 势 :2001 年 单 位 GDP 能 源 消 费 强 度 的 下 降 趋 势 出 现 反 弹, 此 后 能 源 消 费 增 长 的 速 度 多 次 超 过 GDP 的 增 长 速 度, 能 源 消 费 总 量 快 速 增 长 并 屡 次 突 破 经 多 次 调 整 的 政 府 规 划 预 期 值, 导 致 了 能 源 供 应 能 力 的 紧 张 : 十 五 期 间, 一 度 出 现 了 煤 电 油 运 全 面 紧 张 的 局 面 ; 进 入 十 一 五 以 来,2006 和 2007 年 能 源 消 费 总 量 分 别 为 24.6 和 26.5 亿 吨 标 准 煤, 较 前 一 年 的 增 量 分 别 达 2.4 和 1.9 亿 吨 标 准 煤, 其 中 煤 炭 消 费 年 增 长 量 均 超 过 1.5 亿 吨 标 煤 ; 与 此 同 时, 石 油 进 口 依 存 度 也 在 不 断 增 长, 能 源 安 全 问 题 愈 发 突 出 受 国 际 金 融 危 机 影 响,2008 年, 中 国 能 源 消 费 总 量 28.5 亿 吨 标 准 煤, 同 比 增 长 4.0%, 增 速 有 所 下 滑, 但 节 能 形 势 依 然 严 峻 其 中, 煤 炭 消 费 量 27.4 亿 吨, 增 长 3.0%; 原 油 消 费 量 3.6 亿 吨, 增 长 5.1%; 天 然 气 消 费 量 807 亿 立 方 米, 增 长 10.1%; 电 力 消 费 量 亿 千 瓦 小 时, 增 长 5.6% 9 国 家 能 源 局 成 立 以 来 发 布 的 第 一 份 能 源 行 业 分 析 报 告 - 中 国 能 源 发 展 报 告 2009 中 指 出, 经 济 减 速 使 短 期 能 源 需 求 增 速 下 降, 而 新 增 产 能 又 继 续 增 长,2009 年 中 国 能 源 供 需 关 系 将 进 一 步 趋 于 宽 松 从 全 球 角 度 看, 尽 管 目 前 中 国 GDP 和 能 源 需 求 总 量 已 经 十 分 巨 大, 但 由 于 人 口 基 数 大, 人 均 GDP 水 平 (PPP) 和 人 均 能 耗 尚 低 于 世 界 平 均 水 平 根 据 国 际 经 验, 在 人 均 GDP(PPP) 不 到 2 万 美 元 时, 各 国 人 均 能 耗 一 般 会 随 着 人 均 GDP 的 增 长 而 增 加 这 意 味 着, 随 着 未 来 中 国 人 均 GDP 的 进 一 步 增 长, 人 均 能 耗 和 能 源 需 求 总 量 还 将 持 续 增 加, 这 势 必 将 给 能 源 供 应 提 出 更 为 严 峻 的 挑 战 8 温 室 气 体 是 指 大 气 中 自 然 或 人 为 产 生 的 的 气 体 成 分, 它 们 能 够 吸 收 和 释 放 地 球 表 面 大 气 和 云 发 出 的 热 红 外 辐 射 光 谱 内 特 定 波 长 的 辐 射 该 特 性 导 致 温 室 效 应 9 国 家 能 源 局 为 国 家 发 改 委 管 理 的 国 家 局, 主 要 职 责 包 括 划 入 原 国 家 能 源 领 导 小 组 办 公 室 职 责 国 家 发 改 委 的 能 源 行 业 管 理 有 关 职 责, 以 及 原 国 防 科 学 技 术 工 业 委 员 会 的 核 电 管 理 职 责 等 具 体 包 括 : 拟 订 能 源 发 展 战 略 规 划 和 政 策, 提 出 相 关 体 制 改 革 建 议 ; 实 施 对 石 油 天 然 气 煤 炭 电 力 等 能 源 的 管 理 ; 管 理 国 家 石 油 储 备 ; 提 出 发 展 新 能 源 和 能 源 行 业 节 能 的 政 策 措 施 ; 开 展 能 源 国 际 合 作 32

33 单 位 GDP 能 源 消 费 强 度 (t 标 煤 / 万 元 ) 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 文 革 改 革 开 放 大 跃 进 能 否 降 低 能 源 强 度? 反 弹 单 位 :t 标 煤 / 万 元 GDP@2000 年 价 格 图 12 我 国 单 位 GDP 能 源 消 费 强 度 的 历 史 变 化 情 况 图 至 2008 年 我 国 GDP 和 能 耗 变 动 情 况 33

34 万 吨 标 煤 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 十 五 能 源 发 展 规 划 2020 年 节 能 中 长 期 规 划 十 一 五 能 源 发 展 规 划 新 一 轮 能 源 长 期 发 展 战 略 研 究 真 实 能 源 消 费 总 量 图 14 我 国 实 际 能 源 消 费 总 量 和 多 次 修 改 的 政 府 规 划 预 期 值 图 15 人 均 一 次 能 源 消 耗 和 人 均 GDP 的 国 际 比 较 3.3 中 国 能 源 需 求 的 结 构 图 年 世 界 不 同 国 家 人 均 一 次 能 源 需 求 ( 吨 标 准 油 / 人 ) 34

35 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 下 图 所 示 为 我 国 2005 年 的 能 流 图 10, 清 楚 地 表 述 了 我 国 一 次 能 源 的 供 应 量 及 其 来 源 ( 自 产 及 进 口 ) 以 及 能 源 消 费 在 主 要 终 端 部 门 的 分 布 情 况 从 图 中 可 以 看 出, 工 业 及 建 筑 业 是 我 国 终 端 能 源 消 费 的 大 户, 占 总 量 的 四 分 之 三 以 上 由 于 我 国 仍 处 在 快 速 工 业 化 阶 段, 基 础 设 施 建 设 量 大, 能 源 消 费 以 工 业 及 建 筑 业 为 主 的 状 况 将 长 时 间 维 持 图 17 描 述 中 国 能 源 基 本 结 构 的 能 流 图 ( 单 位 : 标 准 煤 11 ) 煤 炭 是 中 国 能 源 体 系 的 支 柱 中 国 60% 以 上 的 一 次 能 源 需 求 由 煤 炭 来 满 足, 包 括 发 电 站 使 用 的 大 部 分 燃 料 以 及 工 商 业 和 家 庭 所 消 费 的 大 量 终 端 能 源 实 际 上, 由 于 对 电 力 的 需 求 高 涨, 而 中 国 近 80% 的 发 电 量 来 自 燃 煤 发 电, 因 此, 近 年 来 煤 炭 在 整 体 燃 料 构 成 中 的 重 要 性 在 不 断 提 高 石 油 需 求 也 在 快 速 增 长,2005 年 它 在 一 次 能 源 需 求 中 的 比 重 高 达 19% 另 外, 由 于 很 多 农 村 家 庭 一 直 在 使 用 薪 材 和 秸 秆 来 烹 饪 和 采 暖, 因 此 生 物 质 仍 然 是 一 种 重 要 的 能 源 来 源 但 是, 生 物 质 在 一 次 能 源 需 求 中 的 比 重 仅 为 20 年 前 的 一 半 天 然 气 和 中 国 众 多 的 水 电 站 工 程 分 别 只 占 2%, 核 电 占 一 次 能 源 的 比 重 不 到 1% 尽 管 其 他 可 再 生 能 源 的 增 长 十 分 迅 速, 但 其 所 占 的 比 重 仍 然 较 小 10 用 网 络 图 的 形 式 对 能 量 在 系 统 中 的 实 际 流 动 过 程 进 行 的 描 述 它 是 能 流 图 的 一 种 特 殊 形 式, 有 时 也 简 称 能 流 图 能 源 系 统 网 络 图 是 能 源 系 统 工 程 进 行 系 统 分 析 的 工 具 一 个 国 家 或 地 区 从 能 源 的 生 产 供 应 到 消 费 的 全 过 程 构 成 这 一 国 家 或 地 区 的 能 源 系 统 能 源 系 统 可 按 能 源 的 种 类 对 生 产 供 应 活 动 分 类, 也 可 按 能 源 消 费 部 门 及 其 最 终 需 要 的 能 量 形 式 对 需 求 活 动 分 类 11 能 源 的 种 类 很 多, 所 含 的 热 量 也 各 不 相 同, 为 了 便 于 相 互 对 比 和 在 总 量 上 进 行 研 究, 我 国 把 每 公 斤 含 热 7000 大 卡 (29306 千 焦 ) 的 定 为 标 准 煤, 也 称 标 煤 另 外, 我 国 还 经 常 将 各 种 能 源 折 合 成 标 准 煤 的 吨 数 来 表 示, 如 1 吨 秸 秆 的 能 量 相 当 于 0.5 吨 标 准 煤,1 立 方 米 沼 气 的 能 量 相 当 于 0.7 公 斤 标 准 煤 35

36 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 18 中 国 2005 年 的 一 次 能 源 需 求 总 量 ( 单 位 : 标 准 油 12 ) 中 国 在 全 球 能 源 市 场 中 扮 演 的 角 色 越 来 越 重 要 2007 年 上 半 年, 尽 管 中 国 仍 是 一 个 主 要 的 煤 13 炭 出 口 国, 但 它 同 时 也 已 成 为 以 汽 煤 为 主 的 煤 炭 净 进 口 国 所 进 口 的 煤 炭 虽 然 只 是 满 足 国 内 的 一 小 部 分 需 求, 但 足 以 让 国 际 贸 易 中 对 汽 煤 的 需 求 急 剧 增 长 2006 年, 中 国 开 始 进 口 液 化 天 然 气 随 着 进 口 能 力 增 加, 进 口 量 在 未 来 还 会 逐 步 上 升 作 为 世 界 第 六 大 石 油 生 产 国, 在 20 世 纪 90 年 代 初 之 前, 中 国 一 直 是 石 油 净 出 口 国 但 如 今, 中 国 已 成 为 世 界 上 仅 次 于 美 国 和 日 本 的 第 三 大 石 油 进 口 国 年 中 国 原 油 表 观 消 费 量 为 万 吨, 同 比 增 长 5.8% 2008 年 我 国 包 括 汽 油 柴 油 和 煤 油 在 内 的 成 品 油 进 口 量 为 1471 万 吨, 同 比 大 增 107.4% 其 中, 汽 油 进 口 199 万 吨, 比 上 年 增 15 长 近 7 倍 ; 柴 油 进 口 625 万 吨, 比 上 年 增 长 近 2 倍 ; 煤 油 进 口 也 同 比 增 长 了 23.5%, 达 648 万 吨 中 国 将 会 更 活 跃 地 参 与 石 油 和 天 然 气 贸 易 中 国 能 源 发 展 报 告 2009 预 测,2009 年 中 国 石 油 需 求 有 望 继 续 增 长, 但 增 速 明 显 回 落 考 虑 多 种 影 响 因 素, 石 油 表 观 消 费 量 预 计 将 比 上 年 增 长 3.8%, 原 油 表 观 消 费 量 增 长 3.9% 同 期, 中 国 石 油 进 口 量 将 保 持 增 长, 增 速 比 上 年 明 显 下 降 预 计 全 年 原 油 净 进 口 量 增 长 6.2%, 石 油 净 进 口 量 增 长 5.3% 国 际 平 均 油 价 将 低 于 上 年, 国 内 平 均 原 油 价 格 和 成 品 油 价 格 也 将 低 于 上 年 12 1 千 克 油 当 量 的 热 值, 联 合 国 按 兆 焦 (MJ) 计 算 1 吨 标 准 油 相 当 于 吨 标 准 煤 13 烟 煤 的 一 类 对 煤 化 度 较 低 的 烟 煤 和 称 谓 能 结 焦, 可 用 作 炼 焦 原 料 但 因 粘 结 性 弱, 热 分 解 时 产 生 大 量 煤 气 和 煤 焦 油, 焦 炭 收 缩 度 大, 裂 纹 较 多, 必 须 配 入 焦 煤 肥 煤 等, 以 提 高 焦 炭 质 量 气 煤 由 两 部 分 组 成 : 第 一 类 是 干 燥 无 灰 基 挥 发 分 V daf >37%, 黏 结 指 数 G>35, 胶 质 层 最 大 厚 度 y 25mm 的 煤 这 类 煤 的 特 点 是, 挥 发 分 特 别 高 黏 结 性 强 弱 不 等 第 二 类 是 V daf >28%~37%,G>50~65 的 煤 其 特 点 是 : 挥 发 分 高 黏 结 性 中 等 气 煤 是 炼 焦 配 合 煤 中 的 组 分 之 一, 还 可 以 作 为 动 力 用 煤 气 化 用 煤 和 化 工 用 煤 等 也 可 用 作 气 化 和 低 温 干 馏 等 工 业 的 原 料 中 国 产 地 主 要 有 东 北 抚 顺 北 票 鹤 岗, 安 徽 淮 南, 江 西 萍 乡 等 14 表 观 消 费 量 是 净 进 口 量 和 产 量 的 总 和 在 不 考 虑 库 存 的 情 况 下, 理 论 上 可 以 反 映 社 会 需 求 量 15 轻 质 石 油 产 品 的 一 类 由 天 然 石 油 或 人 造 石 油 经 分 馏 或 裂 化 而 得 单 称 煤 油 一 般 指 照 明 煤 油 又 称 灯 用 煤 油 和 灯 油 (lamp kerosene), 也 称 火 油, 俗 称 洋 油 36

37 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 年 中 国 各 省 份 的 能 源 生 产 和 消 费 情 况 3.4 中 国 能 源 供 给 的 特 点 国 家 仍 然 直 接 调 控 着 能 源 行 业 自 20 世 纪 80 年 代 以 来, 为 了 顺 应 所 有 制 和 经 济 制 度 改 革, 中 央 政 府 已 将 较 小 企 业 的 所 有 权 下 放 给 地 方 政 府, 并 允 许 非 国 有 企 业 进 入 能 源 行 业 的 某 些 领 域 后 一 趋 势 的 一 个 主 要 体 现 就 是 小 型 非 国 有 煤 矿 的 快 速 发 展, 但 这 些 煤 矿 现 在 已 经 成 为 关 停 并 转 计 划 的 重 点 整 治 对 象 不 过, 考 虑 到 地 方 政 府 促 进 就 业 的 压 力, 此 计 划 的 进 展 速 度 并 不 能 确 定 在 满 足 周 期 性 的 需 求 上 升 方 面, 小 型 煤 矿 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用 神 华 集 团 2008 年 的 煤 炭 产 量 高 达 2.5 亿 吨 尽 管 在 2005 年 90% 的 煤 矿 都 是 属 于 乡 镇 企 业 的 小 型 煤 矿, 但 大 型 国 有 企 业 仍 然 占 到 煤 炭 总 产 量 的 近 50% 在 中 国, 石 油 天 然 气 以 及 电 力 行 业 都 是 由 大 型 股 份 制 企 业 控 制 的 它 们 中 的 大 部 分 已 经 将 最 盈 利 的 子 公 司 在 海 外 上 市, 但 政 府 ( 国 有 资 产 监 督 管 理 委 员 会 ) 是 其 最 大 的 股 东 企 业 高 层 职 位 的 任 命 接 受 政 府 的 指 导, 但 在 实 际 运 营 中, 这 些 大 企 业 的 独 立 性 日 趋 增 强 下 列 三 家 大 型 企 业 主 导 中 国 的 石 油 和 天 然 气 行 业 : 中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 ( 中 石 油 ) 中 国 石 油 化 工 股 份 有 限 公 司 ( 中 石 化 ) 和 中 国 海 洋 石 油 总 公 司 ( 中 海 油 ) 2005 年, 这 三 家 企 业 的 产 量 共 占 全 国 石 油 总 产 量 的 88%, 天 然 气 总 产 量 的 94% 在 电 力 行 业 中, 国 家 电 网 和 中 国 南 方 电 网 负 责 经 营 跨 地 区 电 网, 而 中 国 华 能 电 力 集 团 则 是 发 电 行 业 的 龙 头 企 业, 其 2008 年 的 发 电 装 机 容 量 为 85.6 吉 瓦 (1 吉 瓦 =100 万 千 瓦 ), 占 中 国 总 发 电 装 机 容 量 的 8% 五 大 中 央 电 力 公 司 的 总 计 发 电 装 机 37

38 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 容 量 占 全 国 发 电 装 机 容 量 的 36%, 此 外, 还 有 多 家 大 型 地 方 电 力 公 司, 如 上 海 地 区 的 申 能 ( 集 团 ) 有 限 公 司 石 油 供 应 截 止 2006 年 年 底, 中 国 的 探 明 石 油 储 量 达 到 了 160 亿 桶 16, 相 当 于 全 球 储 量 的 1.2% 17 已 发 现 油 田 的 最 终 可 采 资 源 量 估 计 为 573 亿 桶 18 据 IEA 估 计, 待 开 采 石 油 量 接 近 290 亿 桶, 此 外 还 要 加 上 储 量 增 长 和 待 发 现 油 田 的 产 量 中 国 的 石 油 储 量 主 要 分 布 在 以 下 5 个 沉 积 盆 地 : 渤 海 湾 盆 地 (35%) 松 辽 盆 地 (22%) 塔 里 木 盆 地 (12%) 准 噶 尔 盆 地 (11%) 和 鄂 尔 多 斯 盆 地 (6%) 这 五 大 盆 地 的 所 有 储 量 几 乎 都 分 布 在 陆 上, 只 有 渤 海 湾 盆 地 有 一 部 分 海 上 油 田 位 于 松 辽 盆 地 的 大 庆 油 田 是 中 国 目 前 最 大 的 油 田 尽 管 从 1960 年 便 已 投 产, 但 在 中 国 剩 余 的 探 明 储 量 和 控 制 储 量 中, 大 庆 油 田 仍 占 到 了 14% 在 其 余 的 大 油 田 中, 大 部 分 都 是 在 20 世 纪 60 年 代 和 70 年 代 发 现 的, 现 在 也 已 经 步 入 成 熟 期 表 2 中 国 截 止 2005 年 底 的 石 油 储 量 陆 上 海 上 陆 上 / 海 上 总 计 油 田 数 量 探 明 储 量 与 控 制 储 量 ( 百 万 桶 ) 目 前 的 累 计 产 量 ( 百 万 桶 ) 年 中 生 产 原 油 近 1.9 亿 吨, 同 比 增 长 2.3%, 其 中 约 有 90% 来 自 陆 上 油 田, 中 国 近 年 的 石 油 产 量 趋 于 平 稳 目 前 中 国 的 石 油 产 量 主 要 集 中 在 7 个 由 几 个 邻 近 油 田 构 成 的 油 田 群 其 中 大 多 数 油 田 群 的 枯 竭 率 已 超 过 50% 其 余 的 国 内 产 量 则 零 散 地 分 布 在 许 多 中 小 型 油 田 中 国 共 有 492 个 在 产 油 田, 其 中 最 大 的 11 个 油 田 的 产 量 在 全 国 总 产 量 中 的 比 重 接 近 一 半 在 这 11 个 最 大 型 的 油 田 当 中, 只 有 塔 河 油 田 的 产 量 尚 未 达 到 高 峰 在 已 知 的 油 田 中, 约 有 一 半 的 探 明 储 量 和 控 制 储 量 已 被 开 采 IEA 估 计, 中 国 的 常 规 石 油 产 量 预 计 仅 会 略 有 增 长,2012 年 将 稳 定 在 390 万 桶 / 日 左 右 在 此 之 后, 常 规 石 油 产 量 将 逐 渐 下 降,2030 年 将 降 至 270 万 桶 / 日 届 时, 冀 东 南 堡 油 田 预 计 将 在 其 中 占 据 相 当 高 的 比 重, 在 常 规 石 油 产 量 中 平 均 占 到 7% 16 世 界 平 均 比 重 的 原 油 通 常 以 1 公 吨 =7.35 桶 ( 每 桶 为 42 美 制 加 仑 ) 17 Oil and Gas Journal,2006 年 12 月 18 日 18 基 于 IHS Energy 数 据 38

39 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 20 中 国 的 石 油 和 天 然 气 资 源 及 供 应 基 础 设 施 2008 年 中 国 的 石 油 进 口 量 为 2 亿 吨, 相 当 于 中 国 石 油 消 费 总 量 的 50% 左 右 其 中 原 油 进 口 量 达 到 1.79 亿 吨, 相 当 于 石 油 进 口 量 的 80% 在 原 油 进 口 量 中, 来 自 中 东 和 非 洲 的 供 应 占 到 近 80% 中 国 最 大 的 进 口 供 应 国 是 沙 特 阿 拉 伯 和 安 哥 拉, 它 们 在 中 国 进 口 市 场 中 的 份 额 均 在 16% 左 右 由 俄 罗 斯 供 应 的 石 油 需 要 完 全 依 靠 铁 路 运 输, 目 前 占 中 国 进 口 总 量 的 11% 2007 年 开 始, 一 些 新 的 国 家 加 入 到 了 石 油 供 应 国 行 列 之 中, 其 中 包 括 苏 丹 哈 萨 克 斯 坦 和 赤 道 几 内 亚 2008 年 中 国 的 成 品 油 进 口 量 在 90 万 桶 / 日 以 上, 其 中 三 分 之 二 为 燃 油 39

40 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 年 中 国 从 各 产 地 进 口 的 原 油 量 IEA 预 测 由 于 需 求 量 迅 速 超 过 产 量, 中 国 的 石 油 净 进 口 量 预 计 将 在 2010 年 猛 增 至 510 万 桶 / 日, 2015 年 和 2030 年 将 分 别 增 至 710 万 桶 / 日 和 1310 万 桶 / 日 到 2030 年, 中 国 的 进 口 量 将 与 欧 盟 持 平, 对 进 口 石 油 的 依 存 度 将 从 目 前 的 50% 左 右 增 至 80% 天 然 气 供 应 图 22 IEA 预 测 的 中 国 石 油 供 需 平 衡 2006 年 底, 中 国 的 天 然 气 探 明 储 量 达 到 3.72 万 亿 立 方 米, 占 全 球 天 然 气 储 量 的 2% 根 据 IHS 19 能 源 集 团 提 供 的 数 据, 估 计 已 确 定 气 田 的 可 采 储 量 探 明 储 量 和 控 制 储 量 大 约 要 高 出 30%, 达 到 5 万 亿 立 方 米 左 右 据 IEA 估 计, 有 80% 的 探 明 储 量 和 控 制 储 量 是 非 伴 生 天 然 气, 其 中 近 90% 为 陆 上 储 量 19 是 全 球 具 有 领 先 地 位 的 关 键 信 息 产 品 解 决 方 案 和 服 务 供 应 商, 客 户 遍 布 全 球 100 多 个 国 家 和 地 区, 为 六 大 核 心 行 业 中 的 政 府 机 构 与 公 司 企 业 服 务 40

41 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 表 3 中 国 截 止 2005 年 底 的 天 然 气 储 量 陆 上 海 上 陆 上 / 海 上 总 计 气 田 数 量 探 明 储 量 与 控 制 储 量 ( 十 亿 立 方 米 ) 目 前 的 累 计 产 量 ( 十 亿 立 方 米 ) 天 然 气 储 量 主 要 位 于 以 下 5 个 沉 积 盆 地 20 : 鄂 尔 多 斯 盆 地 (27%) 四 川 盆 地 (23%) 塔 里 木 盆 地 (19%) 渤 海 湾 盆 地 (8%) 和 松 辽 盆 地 (7%) 其 余 的 16% 分 布 在 大 约 10 个 盆 地 的 小 型 储 层 中 鄂 尔 多 斯 盆 地 四 川 盆 地 塔 里 木 盆 地 和 松 辽 盆 地 在 陆 上 非 伴 生 天 然 气 储 量 中 占 据 了 大 部 分 比 重, 因 此, 这 些 盆 地 将 是 未 来 天 然 气 的 主 要 产 地 渤 海 湾 盆 地 的 大 部 分 天 然 气 储 量 是 成 熟 油 田 的 伴 生 天 然 气 渤 海 湾 盆 地 离 中 国 的 消 费 地 区 最 近, 因 此 其 枯 竭 率 最 高 在 近 10 年 中, 中 国 共 发 现 了 227 个 天 然 气 气 田, 相 当 于 1997 年 之 前 发 现 的 气 田 数 量 的 35% 左 右 但 最 近 发 现 的 气 田 的 储 量 超 过 了 此 前 发 现 的 所 有 气 田 的 总 储 量 近 来 发 现 的 最 大 的 气 田 是 在 2000 年 发 现 的 苏 里 格 气 田, 其 探 明 储 量 与 控 制 储 量 为 4660 亿 立 方 米 2008 年 天 然 气 产 量 达 到 亿 立 方 米, 同 比 增 长 12.3% 其 中 约 60% 的 产 量 来 自 133 个 陆 上 非 伴 生 气 田 ; 其 余 部 分 则 来 自 其 他 370 个 气 田 从 20 世 纪 90 年 代 中 期 才 开 始 投 产 的 海 上 气 田 目 前 占 总 产 量 的 15% 左 右 在 目 前 的 190 个 在 产 气 田 中, 约 有 173 个 是 在 20 世 纪 90 年 代 之 前 发 现 的 只 有 少 数 气 田 达 到 了 产 量 高 峰, 这 意 味 着 现 有 气 田 在 预 测 期 内 仍 然 有 相 当 大 的 产 量 潜 能 大 量 储 量 丰 富 但 尚 待 开 发 或 最 近 刚 开 始 开 采 的 气 田 ( 如 克 拉 2 号 气 田 和 苏 里 格 气 田 ) 在 总 产 量 中 所 占 的 比 重 将 逐 渐 增 加 根 据 IEA 估 计, 中 国 的 天 然 气 产 量 预 计 将 在 2010 年 超 过 760 亿 立 方 米, 在 2015 年 将 达 到 1030 亿 立 方 米 2020 年 的 产 量 预 计 将 达 到 1180 亿 立 方 米, 此 后 开 始 下 降, 到 2030 年 将 降 至 1110 亿 立 方 米 煤 炭 供 应 中 国 的 剩 余 煤 炭 资 源 总 量 为 万 亿 吨, 仅 次 于 俄 罗 斯 这 些 资 源 已 完 成 勘 探 和 测 绘, 但 只 有 1150 亿 吨 可 以 认 为 是 探 明 储 量 21 22, 以 目 前 产 量 水 平 来 计 算, 储 采 比 在 50 年 左 右 一 项 最 新 的 评 估 认 为, 探 明 储 量 可 能 高 达 1920 亿 吨 中 国 的 主 要 需 求 中 心 是 工 业 化 程 度 较 高 的 东 部 和 东 南 部 地 区, 而 煤 炭 资 源 大 都 分 布 在 远 离 这 些 需 求 中 心 的 地 区 中 国 的 西 北 省 份 拥 有 约 80% 的 煤 炭 资 源, 包 括 山 西 内 蒙 古 陕 西 新 疆 宁 夏 河 北 甘 肃 和 青 海 山 西 省 的 硬 炼 焦 煤 储 量 最 丰 富, 为 260 亿 吨, 占 中 国 资 源 总 量 的 38% 仅 有 6% 的 煤 炭 资 源 分 布 在 沿 海 省 市 因 此, 一 些 煤 炭 必 须 经 过 长 途 运 输 才 能 到 达 消 费 市 场, 这 不 仅 造 成 全 国 铁 路 系 统 拥 堵, 成 本 也 会 大 幅 上 涨 20 是 地 球 圈 层 系 统 的 浅 部 组 成 部 分, 大 多 数 盆 地 的 充 填 体 厚 度 小 于 10-20km, 但 其 形 成 和 演 化 却 受 控 于 深 部 地 球 动 力 学 过 程 世 界 上 大 多 数 裂 谷 类 盆 地 的 构 造 一 热 体 制 直 接 受 控 于 岩 石 圈 的 减 薄 和 隆 起 的 软 流 圈 的 状 态 21 矿 产 储 量 分 类 中 开 采 储 量 设 计 储 量 与 远 景 储 量 的 总 和 22 又 称 回 采 率 或 回 采 比 是 指 年 末 剩 余 储 量 除 以 当 年 产 量 得 出 剩 余 储 量 按 当 前 生 产 水 平 尚 可 开 采 的 年 数 41

42 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 23 中 国 的 煤 炭 资 源 ( 包 括 亚 烟 煤 23 高 挥 发 分 煤 褐 煤 24 无 烟 煤 ) 25 中 国 最 重 要 的 煤 田 是 在 侏 罗 纪 时 期 形 成 的, 储 量 约 占 已 知 储 量 的 60% 这 些 煤 田 生 产 的 高 品 质 汽 煤 通 常 具 有 挥 发 分 高 灰 分 低 (5% 到 10%) 和 含 硫 量 低 ( 不 到 1%) 等 特 点 在 更 为 久 远 的 石 26 炭 纪 和 二 叠 纪 形 成 的 煤 炭 也 非 常 重 要, 其 中 包 括 无 烟 煤 高 挥 发 分 烟 煤 以 及 品 质 较 好 的 中 等 挥 29 发 分 炼 焦 煤 等 在 这 两 个 时 期 形 成 的 煤 炭 的 灰 分 和 含 硫 量 差 别 相 当 大 原 煤 灰 分 在 20% 和 40% 之 间 均 属 于 正 常, 而 含 硫 量 有 可 能 低 于 1%, 也 可 能 达 到 5% 甚 至 更 高 在 中 国, 几 乎 所 有 煤 炭 都 深 埋 在 地 下, 只 有 少 量 可 以 露 天 开 采 虽 然 目 前 开 采 的 煤 炭 的 平 均 含 硫 量 基 本 处 于 较 低 和 中 等 之 间, 但 在 中 国 北 部, 含 硫 量 会 随 深 度 的 增 加 而 增 加, 这 表 明 含 硫 量 会 随 时 间 的 推 移 而 逐 渐 升 高 灰 分 也 可 能 会 增 加, 因 为 煤 层 越 深, 开 采 出 来 的 煤 炭 就 越 难 通 过 洗 煤 程 序 去 除 杂 质 中 国 煤 炭 的 平 均 发 热 23 介 于 褐 煤 与 烟 煤 之 间 棕 黑 到 黑 色 的 煤 亚 烟 煤 常 有 丝 的 光 泽, 有 时 用 肉 眼 无 法 同 烟 煤 区 别 24 又 名 柴 煤, 是 煤 化 程 度 最 低 的 矿 产 煤 一 种 介 于 泥 炭 与 沥 青 煤 之 间 的 棕 黑 色 无 光 泽 的 低 级 煤 由 于 它 富 含 挥 发 份, 所 以 易 于 燃 烧 并 冒 烟 25 距 今 约 2.05 亿 年 ~ 距 今 1.44 亿 年, 爬 行 动 物 和 裸 子 植 物 的 时 代, 属 于 中 生 代 中 期. 这 一 时 期 形 成 的 地 层 称 侏 罗 系, 位 于 三 叠 系 之 上 白 垩 系 之 下 26 是 古 生 代 的 第 5 个 纪, 开 始 于 距 今 约 3.55 亿 年 至 2.95 亿 年, 延 续 了 6500 万 年 石 炭 纪 时 陆 地 面 积 不 断 增 加, 陆 生 生 物 空 前 发 展 当 时 气 候 温 暖 湿 润, 沼 泽 遍 布 大 陆 上 出 现 了 大 规 模 的 森 林, 给 煤 的 形 成 创 造 了 有 利 条 件 27 无 烟 煤 ( 英 文 名 称 anthracite), 俗 称 白 煤 或 红 煤 是 煤 化 程 度 最 大 的 煤 无 烟 煤 固 定 碳 含 量 高, 挥 发 分 产 率 低, 密 度 大, 硬 度 大, 燃 点 高, 燃 烧 时 不 冒 烟 黑 色 坚 硬, 有 金 属 光 泽 以 脂 摩 擦 不 致 染 污, 断 口 成 介 壳 状, 燃 烧 时 火 焰 短 而 少 烟 不 结 焦 一 般 含 碳 量 在 90% 以 上, 挥 发 物 在 10% 以 下 无 胶 质 层 厚 度 热 值 约 千 卡 / 公 斤 有 时 把 挥 发 物 含 量 特 大 的 称 做 半 无 烟 煤 ; 特 小 的 称 做 高 无 烟 煤 28 燃 烧 时 火 焰 较 长 而 有 烟 的 煤, 煤 化 程 度 较 大 的 煤 外 观 呈 灰 黑 色 至 黑 色, 粉 末 从 棕 色 到 黑 色 由 有 光 泽 的 和 无 光 泽 的 部 分 互 相 集 合 合 成 层 状, 沥 青 油 脂 玻 璃 金 属 金 刚 等 光 泽 均 有, 具 明 显 的 条 带 状 凸 镜 状 构 造 29 灰 分 是 指 在 规 定 条 件 下, 灼 烧 后 剩 下 的 不 燃 烧 物 质 灰 分 的 组 成 一 般 认 为 是 一 些 金 属 元 素 及 其 盐 类 42

43 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 量 低 于 在 国 际 上 进 行 交 易 的 煤 炭, 但 与 许 多 其 他 国 家 生 产 的 煤 炭 基 本 相 当 中 国 煤 炭 的 平 均 发 热 量 为 5400 千 卡 30 / 千 克, 而 美 国 的 煤 炭 为 5600 千 卡 / 千 克 自 2000 年 以 来, 为 了 满 足 强 劲 的 需 求, 中 国 的 煤 炭 产 量 出 现 了 急 剧 增 长,2008 年 达 到 了 亿 吨 根 据 IEA 估 计, 中 国 的 煤 炭 产 量 预 计 将 进 一 步 增 长,2010 年 2015 年 和 2030 年 分 别 达 到 亿 亿 和 亿 吨 标 准 煤 从 数 量 来 看, 汽 煤 目 前 在 煤 炭 总 产 量 中 占 近 90%, 其 产 量 增 速 要 快 于 炼 焦 煤 山 西 省 预 计 仍 将 是 最 重 要 的 产 煤 大 省, 而 内 蒙 古 陕 西 宁 夏 和 贵 州 的 产 量 也 将 大 幅 增 长 2030 年 沿 海 省 份 的 产 量 只 有 3.21 亿 吨 标 准 煤, 在 2005 年 基 础 上 增 长 了 28%, 但 在 中 国 总 产 量 中 的 比 例 仅 为 10%, 而 2005 年 为 15% 图 24 IEA 预 测 未 来 中 国 的 煤 炭 供 应 电 力 供 应 中 国 是 世 界 上 仅 次 于 美 国 的 第 二 大 电 力 市 场 中 国 的 人 均 电 力 消 费 量 约 为 经 合 组 织 (OECD) 国 家 平 均 水 平 的 五 分 之 一 中 国 电 力 装 机 2008 年 底 达 万 千 瓦, 比 上 年 增 长 10.34%, 发 电 量 达 亿 千 瓦 时, 同 比 增 长 5.18% 发 电 量 在 各 省 市 的 分 布 并 不 均 衡 10 个 发 电 大 省 占 到 总 发 电 量 的 62% 中 国 政 府 从 20 世 纪 80 年 代 中 期 开 始 逐 步 推 进 改 革, 使 多 种 投 资 都 可 以 进 入 发 电 领 域, 不 再 单 纯 依 靠 中 央 政 府 1997 年, 电 力 部 的 大 部 分 资 产 都 被 划 到 新 成 立 的 国 家 电 力 公 司 名 下, 包 括 几 乎 所 有 电 网 以 及 40% 的 发 电 容 量 2002 年, 国 家 电 力 公 司 被 拆 分 成 2 家 输 电 公 司 和 5 家 发 电 集 团 中 国 国 家 电 网 公 司 (SGCC) 和 中 国 南 方 电 网 公 司 (CSG) 分 别 覆 盖 了 全 国 市 场 的 80% 和 20% 左 右 为 了 确 保 各 发 电 集 团 在 每 一 个 地 区 至 少 保 证 20% 的 市 场 份 额,5 大 发 电 集 团 最 初 各 自 划 分 到 了 约 20 吉 瓦 的 装 机 容 量 来 自 于 民 营 企 业 的 投 资 在 发 电 行 业 中 扮 演 着 越 来 越 重 要 的 角 色, 通 常 是 通 过 与 地 方 或 国 有 公 司 合 资 的 方 式 2002 年, 中 国 国 家 电 力 监 管 委 员 会 (SERC) 正 式 成 立, 标 志 着 向 独 立 电 力 监 管 迈 出 了 重 要 的 一 30 也 叫 做 大 卡 热 量 单 位, 等 于 1000 卡, 亦 即 1 千 克 水 温 度 升 高 1 摄 氏 度 所 需 的 热 量 ( 符 号 kcal) 1 千 卡 等 于 4184 焦 耳 43

44 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 步 但 是, 由 于 中 国 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 (NDRC) 在 能 源 政 策 制 定 出 台 相 关 规 划 和 项 目 审 批 中 发 挥 着 主 导 作 用, 因 此 国 家 电 力 监 管 委 员 会 (SERC) 的 监 管 独 立 性 有 限 在 十 一 五 规 划 中, 中 央 政 府 宣 布 将 完 善 市 场 监 管 体 系, 从 而 形 成 充 分 竞 争 的 公 平 市 场 环 境, 进 一 步 分 离 电 力 生 产 与 电 网, 提 高 能 效, 并 以 合 理 成 本 提 供 高 品 质 可 靠 的 电 力 服 务 最 近 二 十 年 中, 中 国 史 无 前 例 的 经 济 增 长 导 致 电 力 需 求 快 速 增 长 而 电 力 供 应 有 时 无 法 跟 上 需 求 增 长 的 步 伐 年 期 间 曾 频 繁 发 生 电 力 短 缺 问 题, 特 别 是 在 经 济 增 长 非 常 迅 猛 的 地 区, 如 上 海 市 江 苏 省 福 建 省 安 徽 省 和 广 东 省 2006 年, 随 着 发 电 容 量 增 长 超 过 100 吉 瓦 31, 大 多 数 地 区 的 供 需 再 度 回 归 平 衡 状 态 由 于 输 电 能 力 存 在 制 约 或 恶 劣 的 气 候 条 件, 少 数 地 区 仍 然 面 临 着 短 缺 风 险 中 部 和 西 北 部 等 其 他 地 区 则 有 一 定 量 的 剩 余 发 电 容 量 2008 年, 根 据 中 国 电 力 企 业 联 合 会 发 布 统 计 报 告, 全 国 全 口 径 发 电 量 达 34,334 亿 千 瓦 时, 同 比 增 长 5.18% 全 社 会 用 电 量 34,268 亿 千 瓦 时, 同 比 增 长 5.23%, 增 速 比 上 年 回 落 9.57 个 百 分 点, 受 国 际 金 融 危 机 加 深 等 因 素 影 响, 经 济 增 长 势 头 迅 速 放 缓, 电 力 消 费 需 求 明 显 减 弱 2008 年 火 电 发 电 量 占 五 分 之 四, 同 比 仅 增 2.17% 火 电 装 机 容 量 占 总 容 量 的 四 分 之 三, 同 比 增 长 8.15% 水 电 发 电 量 同 比 增 19.50% 风 力 发 电 发 电 量 同 比 增 长 % 根 据 IEA 分 析, 预 计 中 国 的 发 电 总 量 将 以 年 均 4.9% 的 速 度 增 长, 到 2030 年 将 增 加 两 倍 多 年 期 间, 预 计 年 均 增 长 率 为 7.8%, 远 高 于 年 期 间 3.1% 的 年 均 增 长 率 中 国 到 2030 年 的 发 电 量 将 达 到 8472 太 瓦 时, 相 当 于 目 前 经 合 组 织 (OECD) 北 美 地 区 和 欧 洲 国 家 的 总 发 电 量 预 计 发 电 容 量 增 长 将 略 慢 于 需 求 增 长 这 是 因 为 输 配 电 损 耗 以 及 自 身 用 量 所 占 的 总 比 例 有 望 从 目 前 的 20% 逐 步 下 降 到 2030 年 的 16% 2008 年, 燃 煤 发 电 量 占 到 电 力 供 应 总 量 的 80% 中 国 是 全 球 燃 煤 发 电 比 重 最 高 的 国 家 之 一, 但 仍 然 低 于 澳 大 利 亚 南 非 和 波 兰 等 国 家 IEA 预 计 中 国 燃 煤 发 电 量 将 以 年 均 4.9% 的 速 度 增 长 中 国 新 增 的 燃 煤 发 电 量 仍 将 以 煤 粉 技 术 为 主 由 于 超 临 界 蒸 汽 循 环 技 术 在 效 率 和 排 放 方 面 具 有 优 势, 有 望 在 将 来 发 挥 更 重 要 的 作 用 在 采 用 先 进 的 燃 煤 发 电 技 术 方 面, 中 国 已 经 通 过 建 设 规 模 更 大 效 率 更 高 的 世 界 一 流 发 电 厂 取 得 了 长 足 的 进 步 近 年 来, 中 国 新 建 了 多 座 超 临 界 发 电 厂 32, 目 标 是 使 其 发 电 容 量 达 到 约 100 吉 瓦 的 超 临 界 电 厂 预 计 到 2030 年, 燃 煤 发 电 的 平 均 效 率 将 从 2008 年 的 33% 提 高 到 39% 石 油 发 电 的 比 重 有 限,2008 年 仅 占 总 发 电 量 的 2.3% 预 计 到 2030 年, 这 一 比 重 将 下 降 到 不 足 1% 2008 年, 燃 气 发 电 不 大 总 发 电 量 的 1% 虽 然 在 目 前 的 市 场 条 件 下 燃 气 发 电 不 如 使 用 煤 炭 有 竞 争 力, 但 中 国 正 在 致 力 于 实 施 促 进 电 力 燃 料 构 成 多 样 化 和 减 轻 本 地 空 气 污 染 的 政 策, 这 可 能 会 提 升 某 些 地 区 的 燃 气 发 电 比 重 IEA 预 计 中 国 到 2030 年 的 燃 气 发 电 量 将 达 到 313 太 瓦 时, 占 总 发 电 量 的 近 4% 近 年 来 风 电 发 展 迅 速, 中 国 风 电 2008 年 很 有 可 能 突 破 1000 万 千 瓦,2010 年 很 有 可 能 达 到 2500 万 千 瓦 国 家 制 定 的 2020 年 风 电 装 机 3000 万 千 瓦 的 目 标, 有 可 能 在 2011 年 实 现 2020 年 中 国 风 31 1 吉 瓦 =10 9 瓦, 即 100 万 千 瓦 32 火 电 厂 超 超 临 界 机 组 和 超 临 界 机 组 指 的 是 锅 炉 内 工 质 的 压 力 锅 炉 内 的 工 质 都 是 水, 水 的 临 界 压 力 是 :22.115MPA ; 在 这 个 压 力 和 温 度 时, 水 和 蒸 汽 的 密 度 是 相 同 的, 就 叫 水 的 临 界 点, 炉 内 工 质 压 力 低 于 这 个 压 力 就 叫 亚 临 界 锅 炉, 大 于 这 个 压 力 就 是 超 临 界 锅 炉, 炉 内 蒸 汽 温 度 不 低 于 593 或 蒸 汽 压 力 不 低 于 31 MPa 被 称 为 超 超 临 界 44

45 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 电 装 机 的 最 保 守 估 计 是 8000 万 千 瓦 33 图 25 IEA 预 计 中 国 年 期 间 的 发 电 量 IEA 预 计 发 电 容 量 和 输 配 电 能 力 都 将 继 续 快 步 增 长 电 力 生 产 投 资 将 使 发 电 容 量 增 加 1312 吉 瓦, 这 比 目 前 美 国 的 发 电 装 机 容 量 还 要 高 到 2030 年, 中 国 的 发 电 装 机 容 量 将 达 到 1775 吉 瓦, 几 乎 相 当 于 目 前 美 国 和 欧 盟 的 装 机 容 量 之 和 6.00% 15.00% 2.00% 7.00% 0.20% 13 亿 千 瓦 煤 炭 石 油 天 然 气 核 电 水 电 风 能 等 其 他 可 再 生 能 源 70.00% 图 26 IEA 预 测 中 国 年 期 间 的 新 增 发 电 容 量 4 世 界 能 源 现 状 和 特 点 分 析 完 国 内 的 能 源 生 产 与 消 费, 接 下 来 简 单 介 绍 一 下 国 际 的 能 源 生 产 与 消 费 状 况 年 中 国 风 电 发 展 报 告. 北 京 : 环 境 科 学 出 版 社 45

46 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 4.1 世 界 一 次 能 源 消 费 量 不 断 增 加 随 着 世 界 经 济 规 模 的 不 断 增 大, 世 界 能 源 消 费 量 持 续 增 长 1990 年 世 界 国 内 生 产 总 值 为 26.5 万 亿 美 元 ( 按 1995 年 不 变 价 格 计 算 ),2008 年 达 到 42.5 万 亿 美 元, 年 均 增 长 2.7% 根 据 2008 年 BP 能 源 统 计,1973 年 世 界 一 次 能 源 消 费 量 仅 为 57.3 亿 吨 油 当 量,2008 年 已 达 到 亿 吨 油 当 量 过 去 30 年 来, 世 界 能 源 消 费 量 年 均 增 长 率 为 1.8% 左 右 根 据 国 际 能 源 署 与 英 国 石 油 公 司 的 最 新 数 据,2008 年, 随 着 经 济 增 速 放 缓, 全 球 一 次 能 源 ( 包 括 石 油 天 然 气 煤 炭 核 能 和 水 电 ) 消 费 仅 微 增 1.4%, 为 2001 年 以 来 的 最 小 增 幅 其 中 : 石 油 消 费 量 减 少 0.6%, 炼 油 厂 原 油 加 工 减 产 25 万 桶 / 日 ; 天 然 气 产 量 增 加 3.8%, 为 1984 年 以 来 最 强 劲 的 增 长 ; 煤 炭 消 费 增 幅 有 所 减 缓, 为 3.1%; 核 能 发 电 量 连 续 第 二 年 下 降, 降 幅 为 0.7%; 水 力 发 电 增 长 2.8%, 高 于 历 史 平 均 水 平 但 随 着 经 济 的 复 苏, 能 源 需 求 会 迅 速 回 升 根 据 IEA 预 测, 从 2006 年 至 2030 年 世 界 一 次 能 源 需 求 从 亿 吨 油 当 量 增 长 到 了 亿 吨 油 当 量, 增 长 了 45%, 平 均 每 年 增 长 1.6% 到 2030 年 化 石 燃 料 占 世 界 一 次 能 源 构 成 的 80%, 比 目 前 略 低 一 些 虽 然 从 绝 对 值 上 来 看, 煤 炭 需 求 的 增 长 超 过 任 何 其 它 燃 料, 但 石 油 仍 是 最 主 要 的 燃 料 据 估 计,2006 年 城 市 的 能 源 消 耗 达 79 亿 吨 油 当 量, 占 全 球 能 源 总 消 耗 量 的 三 分 之 二, 这 一 比 例 将 会 在 2030 年 上 升 至 四 分 之 三 总 的 来 说, 世 界 能 源 需 求 会 保 持 快 速 增 长 的 态 势, 如 果 不 加 改 变, 对 化 石 能 源 的 依 赖 将 增 加 4.2 发 达 国 家 增 长 速 率 明 显 低 于 发 展 中 国 家 过 去 30 年 来, 北 美 中 南 美 洲 欧 洲 中 东 非 洲 及 亚 太 等 六 大 地 区 的 能 源 消 费 总 量 均 有 所 增 加, 但 是 经 济 科 技 与 社 会 比 较 发 达 的 北 美 洲 和 欧 洲 两 大 地 区 的 增 长 速 度 非 常 缓 慢, 其 消 费 量 占 世 界 总 消 费 量 的 比 例 也 逐 年 下 降, 北 美 由 1973 年 的 35.1% 下 降 到 2006 年 的 28.0%, 欧 洲 地 区 则 由 1973 年 的 42.8% 下 降 到 2006 年 的 28.9% OECD( 经 济 合 作 与 发 展 组 织 ) 成 员 国 能 源 消 费 占 世 界 的 比 例 由 1973 年 的 68.0% 下 降 到 2006 年 的 52.4% 其 主 要 原 因, 一 是 发 达 国 家 的 经 济 发 展 已 进 入 到 后 工 业 化 阶 段, 经 济 向 低 能 耗 高 产 出 的 产 业 结 构 发 展, 高 能 耗 的 制 造 业 逐 步 转 向 发 展 中 国 家 ; 二 是 发 达 国 家 高 度 重 视 节 能 与 提 高 能 源 使 用 效 率 46

47 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 世 界 不 同 地 区 能 源 消 费 结 构 图 新 兴 市 场 国 家 能 源 需 求 强 烈 2008 年 全 球 一 次 能 源 消 费 整 体 微 增 1.4%, 是 2001 年 以 来 的 最 小 增 幅 其 中, 约 3/4 的 增 长 来 自 中 国, 其 余 1/4 则 主 要 来 自 亚 太 地 区 其 他 国 家 2008 年 全 球 能 源 市 场 格 局 发 生 了 根 本 性 变 化, 以 中 国 为 代 表 的 发 展 中 国 家 一 次 能 源 消 费 总 量 首 次 超 越 经 合 组 织 国 家, 且 这 一 格 局 短 期 内 不 可 逆 转 根 据 国 际 能 源 署 分 析, 由 于 中 国 和 印 度 的 经 济 持 续 强 劲 增 长, 在 2008 年 至 2030 年 期 间, 其 一 次 能 源 需 求 的 增 长 将 占 世 界 一 次 能 源 总 需 求 增 长 量 的 一 半 以 上 长 量 的 11%, 增 强 了 其 作 为 一 个 重 要 能 源 需 求 中 心 的 地 位 总 的 来 说, 非 经 合 组 织 (Non-OECD) 国 家 占 总 增 长 量 的 87% 因 此, 它 们 占 世 界 一 次 能 源 需 求 比 例 从 51% 上 升 至 62%, 它 们 的 能 源 消 费 量 超 过 经 合 组 织 (OECD) 成 员 国 2005 年 的 消 费 量 其 中 亚 太 地 区 增 长 明 显,2008 年 一 次 能 源 消 费 占 全 球 总 量 的 35.3%, 稳 居 全 球 榜 首, 消 费 量 较 2007 年 增 长 4.1% 表 7 亚 太 地 区 2008 年 一 次 能 源 生 产 和 消 费 数 据 ( 单 位 : 百 万 吨 油 当 量 ) 石 油 天 然 气 煤 炭 核 能 水 电 产 量 占 世 界 比 例 % 消 费 量 占 世 界 比 例 % 其 中 尤 其 值 得 我 们 关 注 的 是 印 度 印 度 是 一 个 拥 有 10 亿 多 人 的 人 口 大 国, 又 是 一 个 石 油 天 然 气 资 源 相 对 贫 乏 的 国 家, 石 油 储 量 仅 占 世 界 0.4% 20 世 纪 90 年 代 以 来, 印 度 经 济 快 速 增 长,2006 年 GDP 的 增 长 率 为 8% 据 印 度 工 业 联 合 会 (CII) 的 预 测,2007~2010 年 印 度 GDP 的 增 长 率 也 将 达 到 8% 经 济 的 快 速 增 长, 使 能 源 需 求 大 增 但 印 度 国 内 的 石 油 和 天 然 气 生 产 仅 能 满 足 其 经 济 增 长 需 要 的 30%, 显 然 力 不 从 心, 绝 大 部 分 能 源 都 需 进 口, 进 口 能 源 占 国 内 总 消 费 的 比 例 高 达 70%, 47

48 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 且 继 续 呈 上 升 趋 势 随 着 经 济 规 模 的 扩 大, 能 源 缺 口 将 逐 渐 加 大, 对 外 依 赖 程 度 也 将 不 断 加 深 印 度 将 有 可 能 在 5 年 内 成 为 仅 次 于 美 国 日 本 中 国 的 世 界 第 四 大 能 源 进 口 需 求 国 其 快 速 增 长 的 能 源 需 求 是 世 界 能 源 消 费 的 难 题 4.4 能 源 贸 易 及 运 输 压 力 增 大 根 据 2008 年 BP 世 界 能 源 统 计, 截 止 到 2008 年 底, 全 世 界 剩 余 石 油 探 明 可 采 储 量 为 1686 亿 吨, 其 中, 中 东 地 区 占 63.3%, 北 美 洲 占 5.5%, 中, 南 美 洲 占 8.9%, 欧 洲 占 9.2%, 非 洲 占 8.9%, 亚 太 地 区 占 4.2% 2008 年 世 界 石 油 产 量 为 亿 吨 通 过 对 比 各 地 区 石 油 产 量 与 消 费 量 可 以 发 现, 中 东 地 区 需 要 向 外 输 出 约 8.8 亿 吨, 非 洲 和 中 南 美 洲 的 石 油 产 量 也 大 于 消 费 量, 而 亚 太 北 美 和 欧 洲 的 产 消 缺 口 分 别 为 6.7 亿 4.2 亿 和 1.2 亿 吨 煤 炭 资 源 的 分 布 也 存 在 巨 大 的 不 均 衡 性 截 止 到 2008 年 底, 世 界 煤 炭 剩 余 可 采 储 量 为 8260 亿 吨, 储 采 比 高 达 122( 年 ), 欧 洲 北 美 和 亚 太 三 个 地 区 是 世 界 煤 炭 主 要 分 布 地 区, 三 个 地 区 合 计 占 世 界 总 量 的 92% 左 右 同 期, 天 然 气 剩 余 可 采 储 量 为 万 亿 立 方 米, 储 采 比 达 到 67 中 东 和 欧 洲 是 世 界 天 然 气 资 源 最 丰 富 的 地 区, 两 个 地 区 占 世 界 总 量 的 75.5%, 而 其 他 地 区 的 份 额 仅 分 别 为 5%~7% 图 31 世 界 石 油 分 布 不 均 与 运 输 压 力 ( 十 亿 桶 ) 随 着 世 界 一 些 地 区 能 源 资 源 的 相 对 枯 竭, 世 界 各 地 区 及 国 家 之 间 的 能 源 贸 易 量 将 进 一 步 增 大, 能 源 运 输 需 求 也 相 应 增 大, 能 源 储 运 设 施 及 能 源 供 应 安 全 等 问 题 将 日 益 受 到 重 视 4.5 能 源 供 应 不 足 问 题 显 现 根 据 国 际 能 源 署 最 新 预 测 结 果, 随 着 世 界 经 济 社 会 的 发 展, 未 来 世 界 能 源 需 求 量 将 继 续 增 加 预 计,2010 年 世 界 能 源 需 求 量 将 达 到 亿 吨 油 当 量,2020 年 达 到 亿 吨 油 当 量,2025 年 达 到 亿 吨 油 当 量, 年 均 增 长 率 为 1.2% 欧 洲 和 北 美 洲 两 个 发 达 地 区 能 源 消 费 占 世 界 总 量 的 比 例 将 继 续 呈 下 降 的 趋 势, 而 亚 洲 中 东 中 南 美 洲 等 地 区 将 保 持 增 长 态 势, 尤 其 以 中 国 印 度 增 长 最 为 明 显 伴 随 着 世 界 能 源 储 量 分 布 集 中 度 的 日 益 增 大, 对 能 源 资 源 的 争 夺 将 日 趋 激 烈, 争 夺 的 方 式 也 更 加 复 杂, 由 能 源 争 夺 而 引 发 冲 突 或 战 争 的 可 能 性 依 然 存 在 48

49 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 4.6 温 室 气 体 排 放 受 到 重 视 自 从 工 业 革 命 以 来, 人 类 的 经 济 活 动 大 量 使 用 化 石 燃 料, 已 造 成 大 气 中 二 氧 化 碳 等 温 室 气 体 的 浓 度 急 速 增 加, 产 生 愈 来 愈 明 显 的 全 球 增 温 海 平 面 上 升 以 及 全 球 气 候 变 迁 加 剧 的 现 象, 对 水 资 源 农 作 物 自 然 生 态 系 统 及 人 类 健 康 等 各 层 而 造 成 日 益 明 显 的 负 面 冲 击 进 入 21 世 纪, 随 着 世 界 能 源 消 费 量 的 增 大, 二 氧 化 碳 氮 氧 化 物 灰 尘 颗 粒 物 等 环 境 污 染 物 的 排 放 量 逐 年 增 大, 化 石 能 源 对 环 境 的 污 染 和 全 球 气 候 的 影 响 将 日 趋 严 重 据 EIA 统 计,1990 年 世 界 二 氧 化 碳 的 排 放 量 约 为 亿 吨,2001 年 达 到 亿 吨, 预 计 2010 年 将 为 亿 吨,2025 年 达 到 亿 吨, 年 均 增 长 1.85% 1997 年 12 月 于 日 本 京 都 举 行 联 合 国 气 候 变 化 纲 要 公 约 第 三 次 缔 约 国 大 会, 通 过 具 有 约 束 效 力 的 京 都 议 定 书 (Kyoto Protocol), 以 规 范 工 业 国 家 未 来 之 温 室 气 体 减 量 责 任 图 32 京 都 议 定 书 示 意 图 ( 来 源 : 新 华 社 ) 但 是 由 于 当 时 美 国 政 府 不 愿 意 签 署 京 都 议 定 书, 使 得 其 效 果 大 大 减 小 新 任 美 国 总 统 奥 巴 马 改 变 了 立 场, 认 为 发 达 国 家 在 应 对 气 候 变 化 的 问 题 上 有 责 任 发 挥 带 头 作 用, 美 国 正 为 此 而 大 力 投 资 于 可 再 生 能 源 提 高 能 源 效 率 和 大 幅 减 少 温 室 气 体 排 放 量 美 国 已 经 将 气 候 变 化 问 题 列 为 对 中 国 巴 西 印 度 墨 西 哥 非 洲 和 欧 洲 的 外 交 议 程 的 首 要 关 切 34 我 国 作 为 世 界 上 二 氧 化 碳 排 放 量 第 一 的 大 国, 面 临 的 是 巨 大 的 挑 战 与 新 的 发 展 机 遇 首 先, 高 速 的 经 济 发 展 带 来 的 大 排 气 量 使 我 国 面 临 巨 大 的 压 力 在 未 来 10 年 内, 国 际 社 会 会 提 出 严 格 限 制 制 中 国 的 排 气 指 标 的 问 题 其 次, 国 际 上 碳 密 集 产 品 和 高 耗 能 项 目 向 我 国 转 移, 同 时 中 国 高 排 放 低 35 产 出 的 现 状 使 我 国 承 受 越 来 越 大 的 贸 易 壁 垒 压 力, 以 及 有 关 碳 关 税 的 问 题 也 会 影 响 中 国 经 济 发 展 34 美 国 总 统 奥 巴 马 在 2009 年 9 月 22 日 联 合 国 气 候 变 化 峰 会 上 的 谈 话 35 最 早 由 法 国 前 总 统 希 拉 克 提 出, 用 意 是 希 望 欧 盟 国 家 应 针 对 未 遵 守 京 都 协 定 书 的 国 家 课 征 商 品 进 口 税, 否 则 在 欧 盟 碳 排 放 交 易 机 制 运 行 后, 欧 盟 国 家 所 生 产 的 商 品 将 遭 受 不 公 平 之 竞 争 2009 年 3 月, 美 国 能 源 部 长 朱 棣 文 提 49

50 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 和 产 品 出 口 所 以 减 少 温 室 气 体 排 放 改 变 传 统 的 能 源 结 构 提 高 能 源 利 用 效 率 是 当 务 之 急 5 与 能 源 问 题 相 关 的 挑 战 5.1 能 源 供 应 不 足 由 前 面 的 分 析 可 看 出, 近 年 来 我 国 能 源 总 量 的 增 长 势 头 强 劲,2008 年 能 源 消 费 总 量 达 到 28.5 亿 吨 标 准 煤, 比 上 年 增 长 4.0% 虽 然 受 到 金 融 危 机 影 响, 但 长 期 看, 能 源 供 应 能 力 明 显 不 足, 如 十 五 前 期 一 度 出 现 煤 油 电 运 全 面 紧 张 国 际 上 能 源 需 求 不 断 增 加, 以 印 度 为 代 表 的 新 兴 国 家 增 长 迅 猛, 难 以 继 续 走 依 靠 化 石 能 源 继 续 发 展 的 道 路, 发 展 新 的 替 代 能 源 迫 在 眉 睫 5.2 环 境 污 染 的 问 题 图 27 中 国 一 次 能 源 消 费 历 史 曲 线 伴 随 能 源 消 耗 的 快 速 增 长, 中 国 的 环 境 问 题 也 日 益 严 峻 中 国 大 气 污 染 的 特 点 在 于 : 首 先, 常 规 污 染 ( 氮 氧 化 物 36 二 氧 化 硫 和 烟 尘 ) 仍 是 主 要 问 题 ; 这 些 污 染 物 80% 是 由 于 化 石 能 源 的 应 用, 尤 其 是 煤 的 直 接 燃 烧 所 引 起 ; 而 在 一 些 大 城 市 中, 煤 烟 型 空 气 污 染 已 开 始 转 向 煤 烟 与 尾 气 排 放 的 混 合 型 污 染, 机 动 车 排 放 平 均 占 一 氧 化 碳 (CO) 排 放 的 80% 和 NO x 排 放 的 40% 以 上, 汽 车 内 燃 机 排 出 的 碳 氢 化 合 物 37 (HC) 和 细 颗 粒 物 也 是 城 市 空 气 的 重 要 污 染 源 年 度, 全 国 有 519 城 市 报 告 了 空 气 质 量 数 据, 达 到 一 级 标 准 的 城 市 21 个 ( 占 4.0%), 出, 如 果 其 他 国 家 没 有 实 施 温 室 气 体 强 制 减 排 措 施, 那 么 美 国 将 征 收 碳 关 税 36 包 括 多 种 化 合 物, 如 一 氧 化 二 氮 (N 2 O) 一 氧 化 氮 (NO) 二 氧 化 氮 (NO 2 ) 三 氧 化 二 氮 (N ) 四 氧 化 二 氮 (N 2 O 4 ) 和 五 氧 化 二 氮 (N 2 O 5 ) 等 除 二 氧 化 氮 以 外, 其 他 氮 氧 化 物 均 极 不 稳 定, 遇 光 湿 或 热 变 成 二 氧 化 氮 及 一 氧 化 氮, 一 氧 化 氮 又 变 为 二 氧 化 氮 因 此, 职 业 环 境 中 接 触 的 是 几 种 气 体 混 合 物 常 称 为 硝 烟 ( 气 ), 主 要 为 一 氧 化 氮 和 二 氧 化 氮, 并 以 二 氧 化 氮 为 主 氮 氧 化 物 都 具 有 不 同 程 度 的 毒 性 37 是 由 碳 和 氢 两 种 元 素 组 成 的 有 机 化 合 物 称 为 碳 氢 化 合 物, 又 叫 烃 38 我 国 空 气 质 量 采 用 了 空 气 污 染 指 数 进 行 评 价 空 气 污 染 指 数 是 根 据 环 境 空 气 质 量 标 准 和 各 项 污 染 物 对 人 体 健 康 和 生 态 环 境 的 影 响 来 确 定 污 染 指 数 的 分 级 及 相 应 的 污 染 物 浓 度 值 我 国 目 前 采 用 的 空 气 污 染 指 数 (API) 分 为 五 个 等 级,API 值 小 于 等 于 50, 说 明 空 气 质 量 为 优, 相 当 于 国 家 空 气 质 量 一 级 标 准, 符 合 自 然 保 护 区 风 景 名 胜 区 和 其 它 需 要 特 殊 保 护 地 区 的 空 气 质 量 要 求 ;API 值 大 于 50 且 小 于 等 于 100, 表 明 空 气 质 量 良 好, 相 当 于 达 到 国 家 质 量 二 级 标 准 ;API 值 大 于 100 且 小 于 等 于 200, 表 明 空 气 质 量 为 轻 度 污 染, 相 当 于 国 家 空 气 质 量 三 级 标 准 ;API 值 大 于 200 表 明 空 气 质 量 差, 称 之 为 中 度 污 染, 为 国 家 空 气 质 量 四 级 标 准 ;API 大 于 300 表 明 空 气 质 量 极 差, 已 严 重 污 染 50

51 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 二 级 标 准 的 城 市 378 个 ( 占 72.8%), 三 级 标 准 的 城 市 113 个 ( 占 21.8%), 劣 于 三 级 标 准 的 城 市 7 个 ( 占 1.4%) 113 个 环 境 保 护 重 点 城 市 空 气 质 量 有 所 提 高, 空 气 质 量 达 到 二 级 标 准 的 城 市 占 57.5%, 三 级 的 占 41.6%, 劣 于 三 级 的 占 0.9% 与 上 年 相 比, 达 标 城 市 比 例 上 升 了 13.3 个 百 分 点 ; 劣 三 级 城 市 比 例 无 变 化 ; 仍 有 43% 的 重 点 城 市 低 于 二 级 标 准, 环 保 形 势 比 较 严 峻 图 年 重 点 城 市 空 气 质 量 级 别 比 例 表 4 IEA 预 测 中 国 主 要 污 染 物 的 排 放 量 单 位 : 百 万 吨 环 境 容 量 氮 氧 化 物 颗 粒 物 (PM2.5) 二 氧 化 硫 中 国 各 城 市 大 气 污 染 随 着 城 市 地 理 位 置 的 不 同, 呈 现 出 不 同 特 征 南 部 地 区, 大 气 中 二 氧 化 硫 浓 度 较 高, 例 如 重 庆 和 广 州 2004 年 平 均 值 分 别 为 0.065,0.059mg/m 3, 高 于 北 方 城 市, 其 中 重 庆 超 过 了 国 家 标 准 限 值 ; 经 济 较 发 达 城 市 的 二 氧 化 氮 浓 度 较 高, 如 广 州 北 京 上 海 均 超 过 国 家 标 准 ; 39 大 部 分 城 市 的 可 吸 入 颗 粒 物 浓 度 超 标 严 重, 重 庆 的 可 吸 入 颗 粒 物 浓 度 最 高 可 见, 随 着 我 国 对 燃 煤 污 染 的 控 制, 较 多 城 市 的 二 氧 化 硫 浓 度 可 以 符 合 国 家 标 准, 还 有 一 定 的 缓 冲 量 ; 但 二 氧 化 氮 和 可 吸 入 颗 粒 物 超 标 较 为 严 重, 达 标 城 市 也 临 近 国 家 标 准 限 值 39 通 常 把 粒 径 在 10 微 米 以 下 的 颗 粒 物 称 为 PM10, 又 称 为 可 吸 入 颗 粒 物 或 飘 尘 51

52 NO2/SO2 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 NOx NO 北 京 大 连 廊 坊 太 原 济 南 上 海 宁 波 武 汉 广 州 重 庆 图 29 NO 2 /SO 2 年 均 值 曲 线 NO 2 与 SO 2 的 比 值 可 以 直 接 反 映 出 空 气 污 染 是 偏 向 于 机 动 车 型 污 染 还 是 煤 烟 型 污 染,NO 2 /SO 2 的 值 越 大, 一 般 来 说 机 动 车 排 放 对 于 城 市 空 气 污 染 的 贡 献 越 大 通 过 分 析 近 10 年 来 城 市 空 气 质 量 监 测 的 数 据, 可 以 看 出, 无 论 是 2000 年 前 NO X /SO 2 的 值, 还 是 2000 年 后 NO 2 /SO 2 的 值, 大 体 都 呈 现 出 逐 步 上 升 的 趋 势 特 别 是 北 京 重 庆 济 南 等 城 市, 上 升 趋 势 更 为 明 显, 反 映 出 机 动 车 污 染 加 重 的 趋 势 中 国 城 市 群 普 遍 面 临 灰 霾 天 气 能 见 度 下 降 的 问 题 以 珠 江 三 角 洲 城 市 为 例, 近 50 年 来, 珠 江 三 角 洲 城 市 能 见 度 呈 显 著 下 降 趋 势, 自 1980 年 代 初 开 始, 该 地 区 的 能 见 度 急 剧 恶 化, 灰 霾 天 气 显 著 增 加, 广 州 地 区 能 见 度 的 恶 化 主 要 与 细 粒 子 有 关 一 些 研 究 结 果 表 明, 随 着 珠 江 三 角 洲 经 济 和 交 通 运 输 的 迅 速 发 展, 使 汽 车 拥 有 量 大 幅 增 加, 使 大 气 中 的 NO x 等 浓 度 上 升 机 动 车 排 放 的 NO x, SO 2 等 形 成 的 二 次 细 粒 子 污 染 是 珠 江 三 角 洲 大 气 能 见 度 未 得 到 有 效 改 善 的 主 要 原 因 42 近 年 来, 大 中 城 市 频 繁 发 现 臭 氧 污 染, 研 究 表 明, 机 动 车 排 放 的 挥 发 性 有 机 物 43 (VOC) 和 44 NO x 是 臭 氧 形 成 的 前 体 物 光 化 学 污 染 仍 有 增 长 趋 势, 污 染 范 围 由 城 市 向 周 边 区 域 扩 散 5.3 温 室 气 体 排 放 量 巨 大 我 国 的 CO 2 排 放 总 量 2008 年 超 过 美 国, 成 为 世 界 第 一 大 CO 2 排 放 国 虽 然 2030 年 前 中 国 的 人 均 CO 2 排 放 水 平 仍 比 美 国 低 60% 由 于 国 际 社 会 减 排 二 氧 化 碳 的 呼 声 日 益 强 烈, 我 国 在 温 室 气 40 灰 霾 又 称 大 气 棕 色 云, 在 中 国 气 象 局 的 地 面 气 象 观 测 规 范 中, 灰 霾 天 气 被 这 样 定 义 : 大 量 极 细 微 的 干 尘 粒 等 均 匀 地 浮 游 在 空 中, 使 水 平 能 见 度 小 于 10 千 米 的 空 气 普 遍 有 混 浊 现 象, 使 远 处 光 亮 物 微 带 黄 红 色, 使 黑 暗 物 微 带 蓝 色 目 前, 在 我 国 的 部 分 区 域 存 在 着 4 个 灰 霾 严 重 地 区 : 黄 淮 海 地 区 长 江 河 谷 四 川 盆 地 和 珠 江 三 角 洲 41 在 气 象 学 中, 能 见 度 用 气 象 光 学 视 程 表 示 气 象 光 学 视 程 是 指 白 炽 灯 发 出 色 温 为 2700K 的 平 行 光 束 的 光 通 量, 在 大 气 中 削 弱 至 初 始 值 的 5% 所 通 过 的 路 径 长 度 42 在 夏 季, 由 于 工 业 和 汽 车 废 气 的 影 响, 尤 其 在 大 城 市 周 围 农 林 地 区 在 地 表 臭 氧 会 形 成 和 聚 集 地 表 臭 氧 对 人 体, 尤 其 是 对 眼 睛, 呼 吸 道 等 有 侵 蚀 和 损 害 作 用 地 表 臭 氧 也 对 农 作 物 或 森 林 有 害 43 美 国 联 邦 环 保 署 (EPA) 的 定 义 : 挥 发 性 有 机 化 合 物 是 除 CO CO 2 H 2 CO 3 金 属 碳 化 物 金 属 碳 酸 盐 和 碳 酸 铵 外, 任 何 参 加 大 气 光 化 学 反 应 的 碳 化 合 物 世 界 卫 生 组 织 (WHO,1989) 对 总 挥 发 性 有 机 化 合 物 (TVOC) 的 定 义 为, 熔 点 低 于 室 温 而 沸 点 在 50~260 之 间 的 挥 发 性 有 机 化 合 物 的 总 称 44 氮 氧 化 物 和 碳 氢 化 合 物 (HC) 在 大 气 环 境 中 受 强 烈 的 太 阳 紫 外 线 照 射 后 产 生 一 种 新 的 二 次 污 染 物 光 化 学 烟 雾, 在 这 种 复 杂 的 光 化 学 反 应 过 程 中, 主 要 生 成 光 化 学 氧 化 剂 ( 主 要 是 臭 氧 ) 及 其 他 多 种 复 杂 的 化 合 物, 统 称 光 化 学 烟 雾 52

53 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 体 排 放 上 正 面 临 巨 大 的 政 治 和 经 济 压 力 温 室 气 体 排 放 很 可 能 成 为 我 国 经 济 发 展 的 硬 约 束 条 件 表 5 能 源 相 关 二 氧 化 碳 排 放 量 的 国 际 比 较 能 源 相 关 二 氧 化 碳 排 放 总 量 人 均 能 源 相 关 二 氧 化 碳 排 放 量 Gt 排 序 Gt 排 序 Gt 排 序 t t t 美 国 中 国 俄 罗 斯 日 本 印 度 目 前 我 国 约 80% 的 CO 2 排 放 来 自 于 煤 炭 燃 烧, 其 中 一 半 来 自 于 燃 煤 发 电 而 交 通 部 门 的 CO 2 排 放 约 为 煤 电 排 放 的 1/6, 预 计 2050 年 这 一 比 例 也 仅 为 1/5~1/4 因 此, 应 当 以 集 中 大 量 使 用 煤 炭 的 场 合 作 为 我 国 减 排 二 氧 化 碳 减 排 的 起 步 点 和 主 要 着 力 点 表 6 中 国 分 部 门 能 源 相 关 二 氧 化 碳 排 放 量 ( 百 万 吨 CO 2 当 量 ) 部 门 * 发 电 % 工 业 % 交 通 % 居 民 和 服 务 业 % 其 他 % 由 于 中 国 已 经 成 为 全 球 最 大 温 室 气 体 排 放 国, 因 而 必 须 从 全 球 气 候 变 暖 的 角 度 来 重 新 审 视 的 能 源 战 略 中 国 于 1998 年 5 月 签 署 并 于 2002 年 8 月 核 准 了 京 都 议 定 书 虽 然 按 照 京 都 议 定 书 的 现 有 规 定, 发 展 中 大 国 ( 包 括 中 国 ) 没 有 减 排 温 室 气 体 的 任 务 指 标 ; 但 是 京 都 议 定 书 在 2012 年 期 满 后, 发 展 中 国 家, 尤 其 像 中 国 这 样 的 经 济 发 展 建 立 在 高 能 耗 基 础 上 的 大 国, 必 将 受 到 前 所 未 有 的 压 力 同 时 中 国 也 负 有 对 国 际 社 会 的 义 务, 需 要 发 展 再 生 能 源, 减 少 碳 排 放 5.4 农 村 和 小 城 镇 急 需 清 洁 便 利 的 能 源 服 务 中 国 城 镇 人 均 生 活 用 能 约 为 农 村 人 均 的 2 倍, 城 镇 人 均 总 能 耗 更 是 农 村 的 3.5 倍, 并 且 城 镇 地 区 能 源 服 务 的 品 质 远 远 高 于 农 村 地 区 目 前 中 国 13 亿 人 口 中, 约 7 亿 为 农 村 人 口 日 益 富 裕 起 来 的 农 民 和 众 多 日 益 崛 起 的 小 城 镇 的 居 民, 急 需 更 多 更 方 便 和 清 洁 的 能 源 服 务 粗 略 估 算, 假 设 未 来 农 村 人 均 生 活 用 能 水 平 与 当 前 城 镇 人 均 水 平 持 平, 即 使 在 城 镇 人 均 生 活 用 能 保 持 目 前 水 平 不 变 的 情 况 下, 由 此 所 带 来 的 直 接 能 源 需 求 也 将 增 长 约 40% 此 外, 由 于 农 村 地 区 的 能 源 基 础 设 施 建 设 还 远 远 落 后 于 城 镇 地 区 因 此, 如 果 再 考 虑 基 础 设 施 建 设 的 间 接 耗 能, 所 带 来 的 能 源 消 耗 增 长 幅 度 将 会 更 大, 这 对 能 源 供 应 的 数 量 品 种 以 及 基 础 设 施 建 设 均 提 出 了 巨 大 挑 战 53

54 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 5.5 地 缘 政 治 与 能 源 安 全 的 问 题 中 国 拥 有 丰 富 的 能 源 资 源, 尤 其 是 煤 炭 和 水 电 风 能 生 物 质 和 太 阳 能 等 可 再 生 资 源 但 是, 尽 管 中 国 拥 有 大 量 的 石 油 和 天 然 气 资 源, 并 且 不 断 在 国 内 成 功 开 采 出 新 的 资 源, 但 其 储 量 仍 不 足 以 满 足 到 2030 年 的 预 计 需 求 增 长 石 油 进 口 量 继 续 攀 升 的 可 能 性 已 经 迫 使 中 国 政 府 积 极 采 取 各 种 能 效 改 进 和 节 能 措 施 来 抑 制 需 求 增 长, 同 时 使 能 源 供 给 地 区 的 地 理 分 布 多 样 化, 并 确 保 优 先 获 得 国 外 资 源 提 高 能 源 使 用 效 率 的 措 施 还 有 助 于 实 现 环 保 目 标 政 府 正 在 鼓 励 国 有 石 油 公 司 投 资 开 发 海 外 石 油 资 源, 这 就 是 通 常 所 说 的 走 出 去 政 策 虽 然 人 们 对 这 一 增 强 能 源 安 全 的 措 施 是 否 有 效 仍 存 在 争 议, 但 这 些 公 司 目 前 已 在 苏 丹 哈 萨 克 斯 坦 尼 日 利 亚 和 安 哥 拉 等 国 家 内 进 行 了 投 资 与 美 国 和 俄 罗 斯 不 同, 中 国 周 边 环 境 较 为 恶 劣, 能 源 安 全 与 地 缘 政 治 问 题 错 综 复 杂, 下 面 进 行 简 要 分 析 : 1. 与 印 度 同 属 发 展 的 大 国, 能 源 需 求 同 样 快 速 增 长 印 度 是 一 个 没 有 大 国 战 略 的 国 家, 对 中 国 的 威 胁 集 中 在 资 源 方 面, 领 土 倒 是 其 次 随 着 中 国 与 印 度 的 经 济 增 长, 世 界 能 源 供 应 趋 于 紧 张, 两 国 未 来 在 能 源 供 给 与 温 室 气 体 排 放 等 方 面 必 然 有 冲 突, 对 此 中 国 应 做 好 准 备 具 体 的 数 据 分 析 将 在 下 一 小 节 展 开 2. 与 俄 罗 斯 其 民 族 精 神 带 有 强 烈 的 扩 张 意 识, 为 攫 取 我 国 领 土 最 多 的 国 家, 从 中 国 强 占 100 万 平 方 公 里 的 领 土 虽 然 现 在 俄 罗 斯 不 如 苏 联, 但 是 他 的 强 大 会 给 中 国 带 来 极 大 的 威 胁 中 国 不 能 为 俄 罗 斯 输 血, 长 期 购 买 其 能 源 是 养 虎 为 患 另 外 依 赖 俄 罗 斯 的 能 源 供 应 是 不 稳 定 且 不 安 全 的, 俄 罗 斯 与 乌 克 兰 天 然 气 的 纠 纷 就 是 例 子 与 日 本 日 本 是 一 个 岛 国, 有 强 烈 的 危 机 意 识 作 为 世 界 第 二 大 的 经 济 体, 需 要 不 断 的 要 求 获 取 资 源 历 史 上 与 中 国 爆 发 过 战 争, 在 未 来 的 发 展 中 必 将 有 所 冲 突 现 在 看 在 能 源 与 领 土 上 都 有 纷 争, 比 如 春 晓 油 气 田 与 东 南 亚 45 乌 克 兰 每 年 要 从 俄 罗 斯 进 口 240 多 亿 立 方 米 的 天 然 气, 这 占 到 乌 克 兰 天 然 气 需 求 量 的 30% 由 于 以 前 乌 克 兰 是 俄 罗 斯 的 盟 国, 俄 提 供 的 天 然 气 价 格 远 远 低 于 国 际 价 格 水 平 2005 年, 乌 克 兰 按 每 1000 立 方 米 50 美 元 的 价 格 购 买 俄 天 然 气 俄 天 然 气 工 业 股 份 公 司 要 求 乌 方 按 每 1000 立 方 230 美 元 的 市 场 价 格 购 买, 由 于 谈 判 陷 入 僵 局, 俄 天 然 气 工 业 股 份 公 司 自 2006 年 1 月 1 日 起 切 断 了 对 乌 克 兰 的 天 然 气 供 应 从 俄 乌 斗 气 中 显 而 易 见 : 俄 罗 斯 越 来 越 把 能 源 牌 当 作 牵 制 西 方 国 家 的 一 个 重 要 政 治 筹 码, 这 也 是 俄 罗 斯 行 之 有 效 的 外 交 策 略 46 春 晓 油 气 田 距 上 海 东 南 500 公 里, 距 宁 波 350 公 里 的 东 海 海 域, 所 在 的 位 置 被 专 家 称 为 东 海 西 湖 凹 陷 区 域 这 个 目 前 中 国 最 大 的 海 上 油 气 田, 由 4 个 油 气 田 组 成, 除 春 晓 外, 还 包 括 平 湖 残 雪 断 桥 和 天 外 天 等 油 气 田, 占 地 面 积 达 2.2 万 平 方 公 里, 几 乎 相 当 于 2/3 个 台 湾 省 中 日 两 国 于 2007 年 4 月 6 日 在 北 京 召 开 东 海 油 气 田 开 发 问 题 技 术 专 家 会 议 就 双 方 都 可 能 接 受 的 共 同 开 发 的 技 术 性 问 题 进 行 具 体 磋 商 香 港 文 汇 报 报 道, 中 日 外 交 人 士 称, 中 方 已 提 案 要 求 日 本 接 受 其 单 独 开 发 春 晓 油 气 田, 日 方 对 此 明 确 表 示 反 对 中 国 外 交 人 士 向 该 报 指 出, 春 晓 油 气 田 开 发 是 在 中 方 与 日 方 没 有 争 议 的 中 国 近 海 进 行, 日 方 根 本 无 权 干 涉 54

55 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 南 海 问 题 与 东 南 亚 是 复 杂 的, 这 些 国 家 对 中 国 感 情 复 杂, 一 方 面 需 要 依 靠 中 国 支 持 其 发 展, 另 一 方 面 又 担 心 中 国 威 胁 安 全 对 我 国 南 海 及 其 资 源 更 是 不 断 瓜 分 47, 很 多 国 家 开 采 了 很 多 油 田, 其 对 我 国 资 源 的 威 胁 是 现 实 48 的 我 国 依 赖 的 国 际 能 源 航 道 - 马 六 甲 海 峡 也 在 其 中, 能 源 安 全 是 要 考 虑 的 5. 与 中 亚 地 区 49 中 亚 地 区 民 族 构 成 复 杂, 宗 教 问 题 严 重, 堪 称 第 二 个 中 东 地 区 这 里 历 史 上 是 俄 罗 斯 的 软 肋, 也 是 中 国 的 软 肋, 民 族 宗 教 势 力 活 动 猖 獗, 对 国 家 的 安 全 造 成 了 威 胁, 今 年 更 是 爆 发 了 乌 鲁 木 齐 7.5 事 件 而 且 该 地 区 各 种 矿 藏 丰 富, 特 别 是 哈 萨 克 斯 坦 品 种 比 较 齐 全, 煤 探 明 储 量 为 1624 亿 吨, 石 油 天 然 气 的 十 分 丰 富 铁 矿 锰 矿 铜 矿 钾 盐 等 矿 藏, 其 中 铬 铁 矿 探 明 储 量 有 2 亿 吨 这 个 地 区 应 该 着 中 国 未 来 应 该 重 点 关 注 的 地 区 6 可 供 选 择 的 新 能 源 方 式 面 对 国 际 国 内 的 能 源 方 面 的 挑 战, 未 来 中 国 能 源 供 应 和 消 费 将 向 多 元 化 清 洁 化 高 效 化 全 球 化 和 市 场 化 方 向 发 展 其 中 尤 其 以 新 能 源 选 择 问 题 最 为 重 要, 接 下 来 简 要 分 析 可 供 选 择 的 新 能 源 方 式 6.1 风 能 首 先 应 该 说 全 球 风 能 资 源 取 之 不 尽 用 之 不 竭, 具 有 可 再 生 无 污 染 的 特 点, 而 中 国 同 样 具 有 丰 富 的 风 能 资 源, 集 中 在 北 方 和 沿 海 地 区 47 自 20 世 纪 70 年 代 以 来, 陆 续 擅 自 占 领 我 国 南 沙 群 岛 的 某 些 岛 礁 及 其 周 围 海 域 到 目 前 为 止, 据 统 计 越 南 已 占 据 了 南 沙 群 岛 的 29 个 岛 礁, 菲 律 宾 占 据 9 个, 马 来 西 亚 占 据 5 个 断 续 线 内 的 海 域 被 侵 占 情 况 估 计 是 : 越 南 平 方 公 里, 菲 律 宾 平 方 公 里, 马 来 西 亚 平 方 公 里, 文 莱 平 方 公 里, 印 尼 平 方 公 里 48 马 六 甲 海 峡 无 论 在 经 济 或 军 事 上 而 言, 都 是 很 重 要 的 国 际 水 道 重 要 性 可 与 苏 伊 士 运 河 或 巴 拿 马 运 河 相 比 马 六 甲 海 峡 是 印 度 洋 与 太 平 洋 之 间 的 重 要 水 道 马 六 甲 海 峡 是 印 度 洋 与 太 平 洋 之 间 的 重 要 通 道, 连 接 了 世 界 上 人 口 甚 多 的 三 个 大 国 : 中 国 印 度 与 印 度 尼 西 亚 另 外 也 是 西 亚 石 油 到 东 亚 的 重 要 通 道, 经 济 大 国 日 本 常 称 马 六 甲 海 峡 是 其 生 命 线 49 中 亚 ( 中 亚 细 亚 ) 意 为 亚 洲 的 中 部 地 区, 即 原 苏 联 领 土 在 亚 洲 的 部 分 现 包 括 5 个 独 立 国 家 : 哈 萨 克 斯 坦 ( 南 部 ) 乌 兹 别 克 斯 坦 土 库 曼 斯 坦 吉 尔 吉 斯 斯 坦 塔 吉 克 斯 坦 55

56 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 33 中 国 风 能 分 布 全 球 风 能 储 量 达 到 53 万 亿 千 瓦 时 / 年, 为 水 能 资 源 储 量 的 10 倍, 其 中 海 上 风 能 资 源 远 远 高 于 陆 上 风 能 资 源 风 能 资 源 具 有 可 再 生 用 之 不 竭 且 无 污 染 的 特 点, 是 开 发 成 本 最 低 廉 的 新 能 源 之 一 国 实 际 可 开 发 的 风 能 资 源 总 储 量 达 10 亿 千 瓦, 占 世 界 的 两 成, 具 有 这 方 面 的 优 势 其 中 陆 地 3 亿 千 瓦, 近 海 7.5 亿 千 瓦 我 国 风 能 资 源 丰 富 地 区 主 要 分 布 在 东 北 华 北 和 西 北, 以 及 东 南 沿 海 和 附 近 岛 屿 地 带 ( 山 东 江 浙 福 建 广 东 和 海 南 等 ), 国 内 的 风 电 场 和 主 要 整 机 厂 商 主 要 集 中 在 风 能 资 源 丰 富 的 区 域 全 球 范 围 内 对 风 电 的 需 求 逐 年 增 加, 而 中 国 风 电 市 场 呈 现 出 强 劲 的 增 长, 其 在 全 球 风 电 装 机 容 量 中 的 占 比 不 断 上 升 56

57 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 34 世 界 和 中 国 风 能 增 长 1) 此 处 指 >100KW 的 大 风 电 图 35 各 种 发 电 技 术 平 均 成 本 比 较 (2006)( 元 /KWh) 随 着 风 电 技 术 的 逐 步 成 熟, 发 电 成 本 也 将 不 断 降 低, 风 电 相 比 与 传 统 发 电 的 成 本 优 势 将 在 未 来 逐 渐 显 现 图 36 风 电 成 本 预 测 ( 美 分 /KWh) 现 在 比 较 值 得 注 意 的 技 术 瓶 颈 是 风 电 并 网 问 题, 由 于 风 速 变 化 是 随 机 性 的, 因 此 风 电 场 的 出 力 也 是 随 机 的 风 电 本 身 这 种 特 点 使 其 容 量 可 信 度 低, 给 电 网 有 功 无 功 平 衡 调 度 带 来 困 难 在 风 电 容 量 比 较 高 的 电 力 网 中, 可 能 会 产 生 质 量 问 题 例 如 电 压 波 动 和 闪 变 频 率 偏 差 谐 波 等 问 题 更 重 要 的 是 : 系 统 静 态 稳 定 动 态 稳 定 暂 态 稳 定 电 压 稳 定 都 需 要 验 证 对 这 个 问 题 学 术 界 和 实 务 界 都 给 予 了 高 度 重 视, 提 出 了 很 多 解 决 方 案, 如 去 年 在 南 京 召 开 的 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 ( 973 计 划 ) 项 目 工 作 会 上, 就 解 决 上 述 问 题, 提 出 了 大 规 模 非 并 网 风 57

58 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 电 的 多 条 路 径 6.2 太 阳 能 光 伏 发 电 是 光 电 应 用 的 最 主 要 形 式, 它 基 于 半 导 体 技 术, 利 用 光 生 伏 打 效 应 把 光 能 转 化 为 电 能 光 伏 电 池 利 用 半 导 体 薄 片 被 光 照 射 时, 其 两 侧 将 产 生 一 定 的 电 压 的 效 应 将 光 能 转 换 为 电 能 其 中 转 换 效 率 是 衡 量 光 伏 电 池 性 能 的 重 要 指 标, 目 前 商 业 化 光 伏 电 池 转 换 效 率 一 般 在 14%~20% 光 伏 系 统 应 用 包 括 : 并 网 应 用, 连 接 到 公 共 电 网 ; 离 网 应 用, 作 为 独 立 发 电 系 统 供 电, 与 电 网 隔 离 图 37 中 国 太 阳 能 分 布 图 从 全 国 来 看, 中 国 是 太 阳 能 资 源 相 当 丰 富 的 国 家, 具 有 发 展 太 阳 能 利 用 事 业 得 天 独 厚 的 优 越 条 件, 与 同 纬 度 的 其 他 国 家 相 比, 除 四 川 盆 地 和 与 其 毗 邻 的 地 区 外, 绝 大 多 数 地 区 的 太 阳 能 资 源 相 当 丰 富, 和 美 国 类 似, 比 日 本 欧 洲 条 件 优 越 得 多, 特 别 是 青 藏 高 原 的 西 部 和 东 南 部 的 太 阳 能 资 源 尤 为 丰 富, 接 近 世 界 上 最 著 名 的 撒 哈 拉 大 沙 漠 据 统 计, 每 年 中 国 陆 地 接 收 的 太 阳 辐 射 总 量, 相 当 于 亿 吨 标 煤, 全 国 总 面 积 2/3 地 区 年 日 照 时 间 都 超 过 2000 小 时, 特 别 是 西 北 一 些 地 区 超 过 3000 小 时 全 球 光 伏 市 场 近 年 来 增 长 迅 速, 累 计 安 装 容 量 年 增 长 超 过 30%, 中 国 光 伏 应 用 市 场 在 全 球 中 占 比 很 低, 增 速 低 于 全 球 平 均 中 国 光 伏 应 用 的 政 府 补 贴 力 度 较 低, 目 前 光 伏 应 用 还 主 要 限 于 偏 远 地 区 供 电 系 统, 应 用 市 场 还 有 待 开 发 58

59 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 38 世 界 与 中 国 光 伏 装 机 容 量 从 成 本 方 面 看, 现 阶 段 直 到 2010 年 前 后, 光 伏 发 电 价 格 仍 远 高 于 普 通 电 力 价 格, 应 用 推 广 主 要 依 赖 政 府 补 贴 由 于 各 国 光 照 强 度 和 火 电 价 格 不 同, 光 电 达 到 火 电 价 格 的 时 间 有 所 差 异 ; 但 整 体 看, 光 伏 发 电 成 本 有 望 未 来 5-10 年 间 接 近 普 通 电 力, 从 而 摆 脱 对 政 府 支 持 政 策 的 依 赖 图 39 目 前 光 伏 发 电 与 普 通 电 力 价 格 的 比 较 (2006, 美 元 /kwh) 图 40 光 伏 发 电 价 格 预 测 ( 美 元 /kwh) 59

60 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 6.3 生 物 质 能 广 义 的 生 物 质 能 是 指 绿 色 植 物 将 太 阳 能 转 化 为 化 学 能 而 贮 存 在 生 物 质 内 部 的 能 量, 总 的 来 说 可 以 分 为 两 种 : 传 统 生 物 质 能, 直 接 燃 烧 生 物 质 原 料, 以 热 能 的 形 式 利 用 生 物 质 能, 如 柴 薪 动 物 粪 便 燃 料 等 ; 新 型 生 物 质 能, 通 过 现 代 利 用 技 术, 将 生 物 质 能 利 用 效 率 提 高 或 转 化 为 其 他 高 品 位 能 源, 如 生 物 质 发 电 生 物 液 体 燃 料 等 生 物 质 能 在 国 家 中 长 期 规 划 中 受 到 较 大 的 重 视, 但 总 的 来 说 是 作 为 传 统 能 源 的 补 充, 在 有 条 件 的 地 区 大 力 发 展 1) 目 前 国 内 生 物 柴 油 产 量 已 超 过 30 万 吨 图 41 国 内 生 物 质 能 开 发 利 用 规 划 核 能 核 电 站 是 利 用 核 反 应 堆 所 产 生 的 热 能 来 发 电 的 动 力 设 施, 核 电 与 火 力 发 电 站 的 相 比, 发 电 基 本 原 理 一 致, 都 是 用 蒸 汽 推 动 汽 轮 机 旋 转, 带 动 发 电 机 发 电 ; 差 异 在 于 蒸 汽 供 应 系 统, 其 中 火 电 厂 依 靠 燃 烧 化 石 燃 料 释 放 的 化 学 能 制 造 蒸 汽, 而 核 电 站 则 依 靠 核 燃 料 的 核 裂 变 反 应 释 放 的 核 能 来 制 造 蒸 汽 60

61 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 42 核 电 站 原 理 图 尽 管 全 球 核 电 累 计 装 机 容 量 近 年 来 增 长 缓 慢, 中 国 核 电 行 业 却 呈 现 了 快 速 发 展 势 头 全 球 核 电 发 展 在 上 世 纪 80 年 代 后 进 入 发 展 停 滞 期, 两 次 重 大 核 电 事 故 引 发 欧 美 国 家 对 于 核 电 安 全 的 讨 论, 核 电 站 的 建 设 基 本 停 止 虽 然 进 入 21 世 纪 很 多 欧 美 国 家 重 新 启 动 核 电 发 展 战 略, 但 由 于 核 电 规 划 和 建 设 周 期 一 般 需 要 5-8 年 时 间, 现 阶 段 全 球 核 电 运 行 中 累 计 装 机 容 量 增 长 缓 慢 中 国 核 电 发 展 远 远 高 于 全 球 平 均 水 平, 究 其 原 因, 第 一, 中 国 核 电 发 展 起 步 晚 ; 第 二, 基 数 小, 电 力 紧 缺 使 得 中 国 政 府 把 核 电 作 为 能 源 发 展 重 要 内 容, 近 年 来 发 展 较 快 图 43 全 球 与 中 国 核 电 运 行 中 累 计 装 机 容 量 (MW) 50 对 于 铀 资 源, 据 国 际 原 子 能 机 构 估 计, 全 球 规 铀 资 源 量 1620 万 吨, 如 按 现 在 消 费 能 力 可 供 尽 管 铀 在 地 壳 中 的 含 量 很 高, 比 汞 铋 银 要 多 得 多, 但 由 于 提 取 铀 的 难 度 较 大, 所 以 它 注 定 了 要 比 汞 这 些 元 素 61

62 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 年 世 界 铀 资 源 量 较 多 的 国 家 有 澳 大 利 亚 哈 萨 克 斯 坦 加 拿 大 美 国 南 非 纳 米 比 亚 尼 日 尔 俄 罗 斯 和 巴 西, 铀 资 源 量 均 在 10 万 吨 以 上, 合 计 占 世 界 铀 资 源 量 的 86.6% 其 次 为 乌 兹 别 克 斯 坦 乌 克 兰 蒙 古 印 度 和 中 国 等 截 至 2005 年, 中 国 的 已 探 明 铀 储 量 为 7 万 吨, 占 全 球 的 0.4%, 从 资 源 方 面 说 中 国 处 于 劣 势 中 国 的 铀 原 料 年 消 费 量 目 前 为 1500 吨, 而 到 2020 年 时 这 一 消 费 量 将 会 有 五 倍 的 增 长 中 国 重 点 开 拓 的 铀 原 料 海 外 供 应 地 之 一 是 澳 大 利 亚, 全 球 38% 可 低 成 本 开 采 的 已 探 明 铀 储 量 处 于 该 国, 澳 大 利 亚 三 座 铀 矿 目 前 的 开 采 量 约 占 全 世 界 总 产 量 的 24% 图 44 世 界 铀 资 源 排 名 图 年 澳 大 利 亚 U308 出 口 目 的 地 和 数 量 ( 单 位 : 吨 ) 全 球 处 于 商 业 运 行 的 核 电 站 堆 型 主 要 有 压 水 堆 沸 水 堆 重 水 堆 石 墨 气 冷 堆 核 电 设 备 制 造 51 业 体 现 出 突 出 的 高 壁 垒 高 垄 断 特 征 其 特 点 包 括 : 发 现 的 晚 得 多 尽 管 铀 在 地 壳 中 分 布 广 泛, 但 是 只 有 沥 青 铀 矿 和 钾 钒 铀 矿 两 种 常 见 的 矿 床 铀 有 三 种 同 位 素, 即 铀 -234 铀 -235 和 铀 -238 其 中 的 铀 -234 不 会 发 生 核 裂 变, 铀 -238 在 通 常 情 况 下 也 不 会 发 生 核 裂 变, 而 铀 -235 这 种 同 位 素 原 子 能 够 轻 易 发 生 核 裂 变, 或 者 说, 做 核 燃 料 的 实 际 上 是 铀 -235 但 是, 从 矿 山 里 开 采 出 来 的 铀 里 面, 铀 -235 的 含 量 却 又 是 很 低, 仅 占 0.66%, 绝 大 部 分 是 铀 -238, 它 占 了 99.2% 纯 度 为 3% 的 铀 235 为 核 电 站 发 电 用 低 浓 缩 铀, 铀 235 纯 度 大 于 80% 的 铀 为 高 浓 缩 铀, 其 中 纯 度 大 于 90% 的 称 为 武 器 级 高 浓 缩 铀, 主 要 用 于 制 造 核 武 器 获 得 铀 是 非 常 复 杂 的 系 列 工 艺, 要 经 过 探 矿 开 矿 选 矿 浸 矿 炼 矿 精 炼 等 流 程, 而 浓 缩 分 离 是 其 中 最 后 的 流 程, 需 要 很 高 的 科 技 水 平 51 压 水 堆 核 电 站 以 压 水 堆 为 热 源 的 核 电 站 它 主 要 由 核 岛 和 常 规 岛 组 成 在 核 岛 中 的 系 统 设 备 主 要 有 压 水 堆 本 体, 62

63 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 技 术 壁 垒 高 核 反 应 堆 技 术 研 究 壁 垒 极 高, 相 应 核 电 设 备 设 计 制 造 门 槛 高 ; 资 金 壁 垒 高 核 电 设 备 作 为 重 型 装 备 制 造 业, 投 资 规 模 大, 往 往 上 亿 甚 至 数 十 亿 ; 资 质 要 求 严 由 于 核 电 特 殊 的 环 境 安 全 性 要 求, 供 应 商 需 要 具 备 国 际 或 国 家 核 电 设 备 制 造 资 质 国 际 上 只 有 少 数 几 家 巨 头 企 业 掌 握 先 进 的 成 套 核 电 技 术 中 国 以 引 进 国 外 技 术 为 主, 核 电 设 备 制 造 也 集 中 于 几 家 大 型 电 力 / 动 力 设 备 制 造 商 表 世 界 运 行 中 的 核 反 应 堆 类 型 一 回 路 系 统, 以 及 为 支 持 一 回 路 系 统 正 常 运 行 和 保 证 反 应 堆 安 全 而 设 置 的 辅 助 系 统 常 规 岛 主 要 包 括 汽 轮 机 组 及 二 回 路 等 系 统, 其 形 式 与 常 规 火 电 厂 类 似 沸 水 堆 核 电 站 以 沸 水 堆 为 热 源 的 核 电 站 沸 水 堆 是 以 沸 腾 轻 水 为 慢 化 剂 和 冷 却 剂 并 在 反 应 堆 压 力 容 器 内 直 接 产 生 饱 和 蒸 汽 的 动 力 堆 沸 水 堆 与 压 水 堆 同 属 轻 水 堆, 都 具 有 结 构 紧 凑 安 全 可 靠 建 造 费 用 低 和 负 荷 跟 随 能 力 强 等 优 点 重 水 堆 核 电 站 以 重 水 堆 为 热 源 的 核 电 站 重 水 堆 是 以 重 水 做 慢 化 剂 的 反 应 堆, 可 以 直 接 利 用 天 然 铀 作 为 核 燃 料 重 水 堆 可 用 轻 水 或 重 水 做 冷 却 剂, 重 水 堆 分 压 力 容 器 式 和 压 力 管 式 两 类 石 墨 气 冷 堆 以 气 体 ( 二 氧 化 碳 或 氦 气 ) 作 为 冷 却 剂 的 反 应 堆 这 种 堆 经 历 了 三 个 发 展 阶 段, 有 天 然 铀 石 墨 气 冷 堆 改 进 型 气 冷 堆 和 高 温 气 冷 堆 三 种 堆 型 天 然 铀 石 墨 气 冷 堆 实 际 上 是 天 然 铀 做 燃 料, 石 墨 做 慢 化 剂, 二 氧 化 碳 做 冷 却 剂 的 反 应 堆 改 进 型 气 冷 堆 设 计 的 目 的 是 改 进 蒸 汽 条 件, 提 高 气 体 冷 却 剂 的 最 大 允 许 温 度, 石 墨 仍 为 慢 化 剂, 二 氧 化 碳 为 冷 却 剂 高 温 气 冷 堆 是 石 墨 作 为 慢 化 剂, 氦 气 作 为 冷 却 剂 的 堆 第 四 代 反 应 堆 国 际 论 坛 经 过 评 选, 已 经 初 步 选 定 了 6 个 设 计 构 想 作 为 将 来 的 第 四 代 核 反 应 堆, 包 括 有 两 个 载 热 流 体 为 气 体 冷 却 的 高 温 反 应 堆 两 个 由 液 态 金 属 ( 钠 和 铅 合 金 ) 冷 却 的 反 应 堆 一 个 超 临 界 压 水 堆 和 一 个 熔 盐 反 应 堆 其 中 4 个 是 快 中 子 型 的,5 个 利 用 了 原 子 裂 变 产 生 的 锕 系 元 素 的 循 环 使 系 统 可 以 同 时 进 行 废 料 处 理 的 封 闭 回 路 还 有 经 过 改 造 的 第 三 代 技 术 第 四 代 技 术, 其 主 要 特 征 是 防 止 核 扩 散, 具 有 更 好 的 经 济 性, 安 全 性 高 和 废 物 产 生 量 少, 要 在 2050 年 以 后, 才 能 投 入 使 用 2007 年 将 在 南 非 建 设 一 座 110 兆 瓦 的 两 个 载 热 流 体 为 气 体 冷 却 的 高 温 试 验 堆 63

64 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 46 反 应 堆 类 型 比 例 6.5 地 热 能 地 热 能 包 括 高 温 地 热 资 源 发 电 利 用 和 中 低 温 地 热 直 接 利 用 两 种 应 用 领 域, 其 中 地 源 热 泵 是 地 热 能 应 用 中 商 业 化 程 度 最 高 的 产 业 : 地 热 发 电 - 是 通 过 提 取 地 热 蒸 汽 来 推 动 涡 轮 进 行 发 电, 并 将 冷 凝 的 蒸 汽 重 新 注 入 地 热 储 备 ; 受 到 地 热 资 源 分 布 和 上 网 电 价 的 限 制, 全 球 地 热 发 电 装 机 总 量 发 展 缓 慢, 主 要 集 中 在 美 国 菲 律 宾 和 印 尼 等 国, 而 中 国 则 仅 以 西 藏 地 区 为 主, 因 此 商 业 化 程 度 很 低, 不 建 议 作 为 东 营 经 济 开 发 区 招 商 引 资 的 目 标 产 业 地 源 热 泵 系 统 - 是 一 种 将 地 热 能 转 化 成 其 他 热 能 后 进 行 供 电 或 供 热 供 水, 其 机 组 包 括 环 管 液 压 泵 站 和 水 源 热 泵 三 个 主 要 部 件 ; 地 源 热 泵 区 别 于 其 他 能 源 技 术 的 地 方 在 于 其 原 料 能 源 输 入 能 源 和 整 体 功 能 的 特 殊 性, 其 重 要 功 能 是 为 建 筑 供 热 供 水 图 47 地 热 能 示 意 图 全 球 地 热 发 电 量 集 中 在 美 洲 和 亚 洲, 其 中 美 国 以 2687MW 装 机 量 占 据 全 球 发 电 总 量 近 27%, 而 亚 洲 以 菲 律 宾 和 印 尼 为 主, 地 热 能 源 已 成 为 其 能 源 生 产 的 支 柱 产 业 而 在 中 国, 地 热 发 电 在 各 类 能 源 中 地 位 不 高,88% 的 装 机 总 量 主 要 集 中 在 西 藏, 我 国 西 藏 羊 八 井 地 热 电 厂 装 机 容 量 24.18MW, 排 名 世 界 第 五 地 热 电 力 上 网 电 价 优 惠 的 申 请 报 告 至 今 未 得 到 批 复, 阻 碍 了 中 国 其 他 地 热 发 电 项 目 的 进 展 由 于 储 量 地 域 和 技 术 的 阻 碍, 未 来 地 热 能, 也 不 可 能 成 为 能 源 供 应 的 主 体 64

65 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 48 全 球 地 热 能 发 电 累 计 与 新 增 装 机 容 量 发 展 ( 兆 瓦 MW) 6.6 海 洋 能 开 发 利 用 海 洋 能 源 一 般 有 四 种 方 式 : 包 括 潮 汐 能 波 浪 能 海 流 能 海 洋 温 差 能 和 海 洋 盐 度 差 能 ; 海 洋 能 源 技 术 是 利 用 海 洋 本 身 的 自 然 特 性 来 推 动 涡 轮 机 组 生 产 能 量 由 于 建 成 投 产 的 设 备 太 少, 海 洋 能 源 发 电 目 前 在 全 球 还 是 为 数 不 多 ; 而 海 洋 能 源 四 项 技 术 都 处 于 积 极 研 发 阶 段, 其 中 波 浪 能 与 海 潮 能 的 研 究 水 平 尤 为 先 进, 而 潮 汐 能 是 唯 一 进 入 商 业 开 发 的 海 洋 能 源 即 便 这 种 新 型 能 源 有 巨 大 的 市 场 潜 力, 而 且 产 生 的 污 染 几 乎 为 零, 海 洋 能 源 比 起 其 他 能 源 发 展 仍 然 相 当 缓 慢 图 49 全 球 与 中 国 海 洋 能 源 生 产 能 力 对 比 ( 兆 瓦 MW) 总 的 来 说, 由 于 潮 汐 发 电 技 术 刚 刚 进 入 早 期 商 业 应 用, 且 中 国 仍 然 处 于 实 验 阶 段, 因 此 对 于 未 来 能 源 供 应 主 要 是 补 充 65

66 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 7 小 结 综 上 所 述, 中 国 在 新 的 世 纪 面 临 着 能 源 方 面 的 诸 多 挑 战, 如 : 能 源 需 求 迅 速 增 加 ; 传 统 能 源 日 益 枯 竭 ; 农 村 和 小 城 镇 急 需 清 洁 便 利 的 能 源 服 务 ; 温 室 气 体 排 放 量 巨 大 ; 环 境 污 染 等 现 在 中 国 急 需 寻 找 新 型 能 源 替 代 传 统 能 源, 减 少 污 染 和 温 室 气 体 排 放, 打 开 经 济 发 展 和 能 源 消 费 的 新 局 面 参 考 文 献 [1] Biegler LT, Grossmann IE, Westerberg AW Systematic methods of chemical process design [M]. New Jersey: Prentice Hall [2] Daniel Yergin The prize: the epic quest for oil, money, and power. New York: Simon & Schuster [3] Dennis Blair, Kenneth Lieberthal Smooth Sailing The Myths and Realities of Sea-Lane Security. Foreign Affairs,1-6 [4] Dolf Gielen, Fridtjof Unander Alternative fuel: An energy technology perspective[r]. IEA/ETO Working Paper. IEA [5] EUCAR, CONCAWE, JRC/IES Well-to-Wheels analysis of future automotive fuels and power trains in the European context[r] [6] Hugo A, Rutter P, Pistikopoulos S, et al Hydrogen infrastructure strategic planning using multi-objective optimization[j]. International Journal of Hydrogen Energy, 30: [7] IEA Resources to reserves-oil and gas technologies for the energy markets of the future. Paris: IEA [8] IEA Energy technology perspectives Paris: IEA [9] IEA Key World Energy Statistics Paris: IEA [10] IEA World Energy Outlook Paris: IEA [11] IPCC Climate Change 2007: Synthesis Report[R]. The IPCC Fourth Assessment Report. IPCC [12] ISO Central Secretariat Environmental management-life cycle assessment principle and framework (ISO14040)[R]. Geneva [13] John C. Clifton-Brown et al Performance of 15 miscanthus genotypes at five sites in Europe. Agronomy Journal, 93: [14] Kenneth Lieberthal, Mikkal Herberg China s Search for Energy Security: Implications for U.S. Policy. NBR ANALYSIS, 17(1) [15] L. W. Pan, S. D. Wang Methanol steam reforming in a compact plate-fin reformer for fuel-cell systems[j]. International Journal of Hydrogen Energy, 30: [16] L. Chang, et al Pathways for hydrogen infrastructure development in China: Integrated assessment for vehicle fuels and a case study of Beijing[J], Energy, 32: [17] Michael C. Lynch. The Nature of Energy Security [18] MIT The future of coal[r]. 77 Massachusetts avenue, Cambridge, MA , USA [19] Ni Weidou, Thomas B Johansson Energy for sustainable development in China[J]. Energy Policy, 66

67 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 32: [20] Sakawa M, Yano H Feasibility and Pareto optimality for multi-objective nonlinear programming problems with fuzzy parameters[j]. Fuzzy Sets and Systems, 43: 1-15 [21] Service R. F The Hydrogen Backlash[J]. Science, 305(5686): [22] WBCSD Mobility 2030: meeting the challenges to sustainability[r].wbcsd Croker, T.D. The Structuring of Atmospheric Pollution Control Systems, The Economics of Air Pollution, H. Wolozin, New York,W,W,Norton&Co.1966:61~86 [23] Dales,D.H. Land, Water and Ownership, Canadian Journal of Economics,1968(1):791~804 [24] Baumol,W.J.and, W.E.Oates, The Use of Standards and Prices for Protection of the Environment, Swedish Journal of Economics,1971(73):42~54 [25] Montgomery, W.D. Markets in Licences and Efficient Pollution Control Programs, Journal of Economic Theory,1972,5(3):395~418 [26] 北 京 交 通 发 展 研 究 中 心 年 北 京 市 交 通 发 展 年 度 报 告 [R]. 北 京 : 北 京 交 通 发 展 研 究 中 心 [27] BP 量 化 能 源 BP 世 界 能 源 统 计 北 京 : BP [28] 陈 卫 国 甲 醇 燃 料 技 术 的 开 发 和 应 用 [J]. 中 国 工 业 技 术 报 [29] 国 家 发 改 委 能 源 研 究 所 北 京 市 能 源 供 需 预 测 情 景 分 析 报 告. 北 京 : 发 改 委 能 源 研 究 所 [30] 国 家 统 计 局 中 国 能 源 统 计 年 鉴 北 京 : 中 国 统 计 出 版 社 [31] 国 家 统 计 局 中 国 统 计 年 鉴 北 京 : 中 国 统 计 出 版 社 [32] 国 务 院 国 民 经 济 和 社 会 发 展 九 五 计 划 和 2010 年 远 景 目 标 纲 要 [33] 李 政, 付 峰 年 中 国 能 流 图 [J]. 中 国 能 源, 29(7): [34] 李 政, 麻 林 巍, 潘 克 西, 付 峰, 朱 宁, 黄 峰 产 业 发 展 与 能 源 的 协 调 问 题 研 究 国 际 经 验 及 对 我 国 的 启 示 [J]. 中 国 能 源, 28(10): 5-11 [35] 李 新 民 中 国 机 动 车 污 染 控 制 政 策. 车 用 燃 油 低 硫 化 研 讨 会. 北 京 : 中 国 国 家 环 保 总 局 [36] 倪 维 斗 中 国 能 源 现 状 与 对 策. 科 技 日 报 [37] 潘 克 西, 李 政, 倪 维 斗. 中 国 能 源 如 何 突 破 困 境?[J]. 北 大 商 业 评 论, (3): [38] 替 代 能 源 研 究 工 作 小 组 中 国 替 代 能 源 研 究 报 告 [R]. [39] 周 大 地 等 中 国 可 持 续 能 源 情 景. 北 京 : 中 国 环 境 科 学 出 版 社 [40] 陆 化 普 等. 快 速 城 镇 化 进 程 中 的 城 市 可 持 续 交 通 - 理 论 与 中 国 实 践. 北 京 : 中 国 铁 道 出 版 社,2008 [41] 京 都 议 定 书 正 式 生 效, 中 国 面 临 减 排 压 力. 新 京 报 :2005 年 02 月 17 日 [42] 百 度 百 科. [43] 国 家 能 源 局 中 国 能 源 发 展 报 告 北 京 : 社 科 文 献 出 版 社 [44] 新 华 网. [45] 统 计 快 报. 中 国 电 力 企 业 联 合 会 网. [46] 2008 年 中 国 环 境 状 况 公 报. 机 动 车 环 保 网 : [47] 英 国 石 油 公 司. BP 世 界 能 源 统 计 2009 [48] 罗 兰. 贝 格. 东 营 新 能 源 新 能 源 项 目 报 告 [49] 徐 高 龄. 全 球 温 室 气 体 减 排 机 制 革 新 和 中 国 的 政 策 响 应 : 中 国 温 室 气 体 减 排 应 对 政 策 国 家 社 会 科 学 基 金,2001 [50] 顾 丽 琴. 京 都 议 定 书 给 中 国 带 来 的 机 遇 与 挑 战 [J]. 企 业 经 济,2005,5 67

68 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 [51] 京 都 议 定 书 对 我 国 的 影 响 [J]. 甘 肃 能 源,2005,2 [52] 宋 宗 水. 温 室 气 体 CO2 排 放 权 交 易 问 题 [J]. 中 国 经 贸 导 刊,2003,14 [53] 潘 家 华. 后 京 都 国 际 气 候 协 定 的 谈 判 趋 势 与 对 策 思 考 [J]. 气 候 变 化 研 究 进 展,2005,l [54] 黄 宗 焊, 李 柔 正, 徐 世 勋. 温 室 气 体 减 量 策 略 之 经 济 影 响 评 估 :TAIGEM-D 模 刑 之 应 用 [J]. 自 由 中 国 之 工 业,2001, 9 [55] 顾 列 铭 排 污 权 交 易 [J] 中 国 西 部 发 展 2003 年 1 月 [56] 刘 伟 平, 戴 永 务. 碳 排 放 权 交 易 在 中 国 的 研 究 进 展 [J]. 林 业 经 济 问 题 : 第 24 卷 第 4 期 [57] 黄 洪 亮, 沈 建 中. 环 境 管 理 走 向 市 场 经 济 的 可 喜 尝 试 对 排 污 权 交 易 的 认 识 与 思 考 [J]. 中 国 人 口 资 源 与 环 境 1994 年 01 期 69~72 68

69 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 新 能 源 政 策 姚 立, 蒲 小 蓉 摘 要 : 本 文 按 先 照 时 间 顺 序 介 绍 了 美 国 及 欧 洲 的 新 能 源 政 策 的 演 进 过 程, 然 后 阐 述 了 中 国 新 能 源 政 策 的 演 变 并 对 政 策 进 行 解 析, 经 过 比 较 得 出 我 国 在 新 能 源 及 环 境 政 策 方 面 存 在 的 问 题, 最 后 得 出 结 论 和 提 出 建 议 关 键 词 : 能 源 政 策, 演 进 过 程, 法 律 : 1 美 国 的 能 源 政 策 演 进 过 程 能 源 问 题 与 国 家 经 济 和 安 全 密 切 相 关, 能 源 政 策 是 关 乎 国 家 未 来 的 根 本 大 计 据 美 国 能 源 情 报 署 (EIA) 统 计, 在 2007 年 美 国 的 能 源 结 构 中, 化 石 燃 料 占 84.9%, 核 电 占 8.3%, 生 物 质 能 占 3.5%, 可 再 生 能 源 ( 水 电 地 热 太 阳 能 和 风 能 ) 仅 占 3.2% 在 化 石 燃 料 中, 石 油 占 39.2%, 天 然 气 占 23.3%, 煤 炭 占 22.4% 其 中 美 国 石 油 消 费 占 世 界 总 消 费 的 25.4%, 但 其 产 量 仅 占 世 界 开 采 总 量 的 9.9% 现 在 每 年 石 油 及 油 品 进 口 达 5.61 亿 吨, 占 世 界 总 进 口 量 的 26%, 由 此 可 见 美 国 的 能 源 政 策 与 石 油 价 格 的 变 化 及 储 油 国 之 间 的 关 系 有 很 强 的 联 系, 下 面 是 美 国 能 源 战 略 的 三 次 转 型 : 第 一 次 转 型 是 1973 年 发 生 的 第 一 次 石 油 危 机 曾 对 美 国 经 济 造 成 巨 大 冲 击, 导 致 美 国 经 济 陷 入 长 时 间 的 衰 退 这 使 得 美 国 政 府 大 力 调 整 能 源 政 策 和 能 源 结 构, 其 战 略 方 针 主 要 体 现 在 以 下 几 个 方 面 [1] :( 1) 摆 脱 对 中 东 石 油 的 依 赖, 实 现 石 油 进 口 地 域 的 多 元 化 (2) 促 进 国 内 资 源 开 发 的 同 时 提 高 能 源 利 用 效 率 (3) 加 紧 争 夺 和 开 发 里 海 和 非 洲 的 石 油 资 源, 加 强 同 俄 罗 斯 的 能 源 合 作 (4) 增 加 石 油 的 战 略 储 备 这 个 能 源 战 略 体 现 在 以 下 几 个 法 案 1978 年 11 月 9 日 由 卡 特 总 统 签 署 了 1978 年 国 家 能 源 法 案 (National Energy Act of 1978,NEA), 奠 定 了 美 国 能 源 法 体 系 的 基 础 ; 它 由 5 个 单 一 法 案 组 成 : 公 用 事 业 管 制 政 策 法 案, 1978 年 能 源 税 收 法 案 国 家 节 能 政 策 法 案, 电 厂 和 工 业 燃 料 使 用 法 案, 天 然 气 政 策 法 案, 这 5 个 法 案 通 过 后 均 成 为 公 法, 编 号 分 别 为 P.L P.L P.L P.L 和 P.L 不 难 看 出. 这 5 个 法 案 的 编 号 是 连 续 的 ; 紧 接 着 在 1980 年 6 月 30 日 由 卡 特 总 统 签 署 了 1980 年 能 源 安 全 法 案 (Energy Security Act of 1 980, 编 号 为 P.L ), 它 是 在 1978 年 国 家 能 源 法 案 的 基 础 上 的 具 体 细 分, 突 出 了 要 发 展 新 能 源 的 要 求 由 7 个 重 要 法 案 组 成, 包 括 : 美 国 合 成 燃 料 公 司 法 案 生 物 质 能 和 酒 精 燃 料 法 案 可 再 生 能 源 法 案 太 阳 能 和 节 能 法 案 ) 太 阳 能 和 节 能 银 行 法 案 ) 地 热 能 法 案 ) 和 海 洋 热 能 转 换 法 案 ) 又 在 1992 年 10 月 24 日 由 老 布 什 总 统 签 署 了 1992 年 能 源 政 策 法 案 (Energy Policy Act of 1992, EPA1992, 编 号 为 P.L )121; 这 部 法 案 篇 幅 巨 大, 共 分 30 章 包 括 能 效 天 然 气 替 代 燃 料 电 动 汽 车 电 力 可 再 生 能 源 煤 全 球 气 候 变 化 能 源 和 环 境 等 内 容, 逐 步 把 环 境 考 虑 到 能 源 发 展 战 略 中 69

70 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 第 二 次 转 型 是 2001 年 和 2003 年 的 紧 急 停 电 事 故 和 2004 年 持 续 的 高 油 价 加 剧 美 国 决 策 者 对 过 度 依 靠 化 石 能 源 的 担 心 ; 再 加 上 9 11 事 件, 美 国 政 府 对 国 际 地 缘 政 治 态 势 变 化 担 忧, 促 使 美 国 能 源 政 策 发 生 质 的 变 化 因 此 2005 年 8 月 8 日 由 小 布 什 总 统 签 署 的 2005 美 国 能 源 政 策 法 案 (Energy Policy Act of 2005,EPA 2005 编 号 为 P.L ), 将 能 源 政 策 从 主 要 依 靠 国 外 能 源 资 源, 转 变 为 降 低 能 源 国 际 依 存 度 增 加 国 内 能 源 供 给 节 约 能 源 以 及 大 量 使 用 清 洁 能 源 为 主 轴, 同 时 以 立 法 的 形 式 被 确 立 为 未 来 相 当 长 时 期 内 美 国 能 源 政 策 的 核 心 思 想 [2] 具 体 的 变 化 有 :(1) 增 加 国 内 能 源 供 给 降 低 能 源 供 应 国 际 依 存 度 ;(2) 运 用 财 税 杠 杆, 倡 导 节 约 能 源 ;(3) 发 展 核 能 和 天 然 气 为 主 的 清 洁 能 源 ;(4) 开 发 替 代 和 可 再 生 能 源, 实 现 能 源 供 给 的 多 元 化 随 后 在 2007 年 12 月 19 日 小 布 什 总 统 又 签 署 了 2007 年 能 源 独 立 和 安 全 法 案 (Energy Independence and Security Act of 2007 EISA 编 号 为 P.L ), 该 法 案 是 美 国 继 2005 年 能 源 政 策 法 案 之 后, 又 推 出 的 一 部 大 型 综 合 性 能 源 法 案, 篇 幅 长 达 310 页 与 1992 年 能 源 政 策 法 案 和 (2005 年 能 源 政 策 法 案 涉 及 到 能 源 各 个 主 要 领 域 不 同, 2007 年 能 源 独 立 和 安 全 法 案 以 节 能 和 能 效 促 进 可 再 生 能 源 利 用 作 为 立 法 重 点 将 美 国 节 能 和 能 效 可 再 生 能 源 开 发 和 利 用 又 推 向 了 一 个 新 的 高 度 第 三 次 转 型 是 奥 巴 马 的 能 源 政 策 构 想 与 新 能 源 计 划 : 奥 巴 马 上 台 以 后, 持 续 高 位 的 国 际 油 价 2007 年 的 美 元 贬 值 以 及 2008 年 的 金 融 危 机, 给 美 国 经 济 带 来 严 重 冲 击 虽 然 2008 年 下 半 年 以 来 国 际 油 价 从 147 美 元 / 桶 的 历 史 高 位 暴 跌 至 40 美 元 / 桶 左 右, 但 是, 油 价 不 可 能 长 期 维 持 目 前 的 低 水 平 美 国 能 源 信 息 署 (EIA) 在 (2009 年 能 源 展 望 中 预 计, 到 2030 年 国 际 油 价 将 逐 步 回 升 到 130 美 元 / 桶 (2007 年 美 元 ) 美 国 为 了 刺 激 经 济 复 苏, 延 续 和 发 展 能 源 战 略, 变 被 动 为 主 导, 因 此 奥 巴 马 提 出 了 新 能 源 计 划, 其 目 的 是 保 证 能 源 安 全 和 环 境 其 核 心 思 想 有 [3] :( 1) 提 高 能 源 利 用 效 率, 降 低 对 化 石 燃 料 特 别 是 进 口 石 油 的 依 赖 ;(2) 重 视 新 能 源 开 发, 增 加 投 资, 鼓 励 新 能 源 相 关 技 术 的 研 究 和 应 用 ;(3) 规 定 可 再 生 能 源 发 电 量, 提 高 燃 料 经 济 性 标 准, 降 低 碳 排 放 如 果 奥 巴 马 的 新 能 源 计 划 能 够 逐 一 实 现, 对 世 界 能 源 格 局 和 发 展 趋 势 将 产 生 重 大 影 响 : 美 国 将 拥 有 先 进 的 新 能 源 技 术 优 势, 成 为 清 洁 能 源 新 能 源 研 发 大 国, 主 导 并 引 领 场 能 源 革 命 与 此 同 时, 如 果 美 国 实 现 了 降 低 对 石 油 等 传 统 燃 料 的 依 赖 程 度 和 碳 排 放 量 的 目 标, 将 在 全 球 能 源 和 环 境 保 护 议 题 中 重 拾 主 动 权 相 应 的 法 案 是 2009 年 2 月, 由 奥 巴 马 签 字 生 效 的 美 国 复 苏 和 再 投 资 法 案, 新 能 源 成 为 主 攻 领 域 之 一 重 点 包 括 发 展 高 效 电 池 智 能 电 网 碳 储 存 和 碳 捕 获 可 再 生 能 源 如 风 能 和 太 阳 能 等 还 有 2009 年 6 月, 美 国 众 议 院 通 过 美 国 清 洁 能 源 安 全 法 案, 法 案 要 求 减 少 化 石 能 源 的 使 用, 并 规 定 美 国 2020 年 时 的 温 室 气 体 排 放 量 要 在 2005 年 的 基 础 上 减 少 17%, 到 2050 年 减 少 83% 此 外, 法 案 还 引 入 名 为 总 量 控 制 与 排 放 交 易 的 温 室 气 体 排 放 权 交 易 机 制 2 欧 洲 的 能 源 政 策 演 进 过 程 2.1 欧 洲 能 源 法 律 及 政 策 变 化 2000 年 11 月 欧 盟 委 员 会 发 布 了 一 份 关 于 欧 盟 能 源 供 应 安 全 的 绿 皮 书, 绿 皮 书 注 意 到 欧 盟 能 源 供 应 形 势 的 结 构 脆 弱 性 和 地 缘 政 治 社 会 与 环 境 缺 陷, 尤 其 是 在 有 关 气 候 保 护 的 京 都 议 定 书 方 面 的 承 诺 绿 皮 书 的 目 标 是 构 建 欧 盟 长 期 能 源 供 应 战 略, 确 保 其 公 民 的 福 利 和 经 济 正 常 运 转, 以 及 市 场 上 能 源 产 品 不 中 断 的 可 得 性, 价 格 上 为 所 有 消 费 者 负 担 得 起, 保 护 环 境 并 遵 循 可 70

71 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 持 续 发 展 原 则 绿 皮 书 中 提 出 的 能 源 供 应 安 全 战 略 思 路 主 要 包 括 :(1) 推 行 能 源 来 源 多 样 化 计 划, 减 少 与 对 外 依 赖 相 关 的 风 险 ;(2) 以 需 求 管 理 为 基 础, 促 进 节 能 和 能 源 效 率, 引 导 更 尊 重 环 境 的 和 控 制 更 好 的 消 费 ;(3) 完 成 内 部 市 场, 以 促 进 能 源 运 营 者 之 间 更 大 的 竞 争 来 扩 展 能 源 供 应 的 可 选 参 数 ;(4) 给 予 新 能 源 和 可 再 生 能 源 更 大 的 财 政 扶 助, 支 持 核 能 研 究 ;(5) 与 其 供 应 国 家 缔 结 战 略 伙 伴 关 系, 以 促 进 供 应 安 全 2004 年 欧 盟 宪 法 条 约 规 定 : 在 确 立 内 部 市 场 和 需 要 保 持 环 境 方 面, 欧 盟 能 源 政 策 必 须 旨 在 :(a) 确 保 能 源 市 场 的 运 行,(b) 确 保 欧 盟 能 源 供 应 安 全,(c) 促 进 能 源 效 率 和 节 能 以 及 新 能 源 和 可 再 生 能 源 的 发 展 根 据 公 约, 能 源 仍 然 是 欧 盟 和 各 成 员 国 之 间 的 共 享 职 权, 欧 盟 将 限 定 于 制 定 框 架 性 的 法 律, 而 各 国 当 局 仍 有 权 推 进 其 自 身 的 能 源 政 策 2006 年 3 月 8 日 欧 盟 委 员 会 又 发 布 了 一 份 绿 皮 书, 阐 明 了 实 现 欧 盟 可 持 续 的 有 竞 争 力 的 和 安 全 的 能 源 供 应 的 诸 多 途 径 新 政 策 的 关 键 因 素 包 括 :(1) 与 欧 盟 主 要 的 供 应 者 发 展 一 种 共 同 的 外 贸 方 式, 包 括 加 强 欧 盟 一 俄 罗 斯 之 间 的 对 话, 确 保 俄 罗 斯 批 准 能 源 宪 章 条 约, 以 改 善 在 俄 罗 斯 和 转 型 国 家 的 投 资 环 境 ;(2) 强 化 供 应 和 运 输 路 线 的 多 样 化, 包 括 加 快 建 设 新 的 液 化 天 然 气 (LNG) 设 施 终 端 来 促 进 燃 气 供 应 多 样 化 ;(3) 提 高 能 源 在 欧 盟 研 究 开 发 和 部 署 预 算 中 的 优 先 地 位 其 中 研 究 开 发 应 促 进 本 地 能 源, 包 括 可 再 生 能 源 与 核 能 (4) 改 善 成 员 国 之 间 的 相 互 联 系, 增 加 能 源 市 场 的 透 明 度, 促 进 竞 争 2.2 欧 盟 能 源 法 律 与 政 策 的 主 要 内 容 ( 一 ) 欧 盟 能 源 法 律 与 政 策 的 构 成 欧 盟 能 源 法 律 制 度 主 要 由 两 个 法 源 组 成 : 一 是 基 本 法, 如 欧 洲 煤 钢 共 同 体 条 约 阿 姆 斯 特 丹 条 约 等 二 是 从 属 法, 它 包 括 欧 盟 各 机 构 所 制 定 的 各 种 条 例 指 令 决 定 及 建 议 和 意 见 等 ( 二 ) 欧 盟 能 源 法 律 与 政 策 的 具 体 内 容 欧 盟 能 源 法 律 与 政 策 主 要 包 括 以 下 五 个 方 面 的 内 容 [4] : 1. 能 源 市 场 欧 共 体 早 在 20 世 纪 90 年 代 初 创 立 了 一 个 内 部 能 源 市 场 根 据 欧 共 体 有 关 电 力 和 天 然 气 过 境 的 指 令 的 规 定, 有 关 各 方 承 担 非 歧 视 和 公 平 的 义 务 2006 年 欧 盟 通 过 了 可 持 续 竞 争 和 安 全 的 欧 洲 能 源 战 略 绿 皮 书 该 绿 皮 书 指 出 为 了 建 立 欧 洲 内 部 的 电 力 和 天 然 气 市 场, 需 要 采 取 以 下 措 施 :(1) 发 展 欧 洲 电 力 和 天 然 气 网 络 (2) 进 一 步 加 强 各 成 员 国 间 的 相 互 联 系 (3) 加 大 能 源 生 产 能 力 的 投 资 (4) 促 进 内 部 市 场 全 面 开 放, 废 除 各 国 能 源 保 护 政 策 (5) 提 高 欧 盟 工 业 的 竞 争 力 2. 能 源 供 应 欧 盟 能 源 供 应 的 法 律 与 政 策 主 要 体 现 在 石 油 天 然 气 电 力 矿 物 燃 料 核 能 以 及 能 源 运 输 等 领 域 1990 年 和 1991 年 欧 共 体 分 别 制 定 了 电 力 过 境 指 定 和 天 然 气 过 境 指 定 1994 年, 欧 盟 通 过 了 一 个 有 关 采 矿 法 的 指 令 同 时, 欧 盟 仍 允 许 愿 意 继 续 利 用 核 电 的 成 员 国 选 择 核 电, 并 建 议 为 核 安 全 提 供 一 个 法 律 框 架, 制 定 共 同 的 安 全 标 准 3. 能 源 环 境 欧 盟 能 源 政 策 不 仅 是 保 障 供 应 安 全 的 问 题, 环 境 目 标 也 体 现 在 其 中 (1) 可 再 生 能 源 2001 年 欧 盟 在 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 京 都 议 定 书 的 基 础 上, 制 定 了 提 倡 电 力 来 自 可 再 生 能 源 的 指 令 该 指 令 旨 在 鼓 励 增 加 可 再 生 能 源 在 国 内 能 源 消 费 市 场 中 的 比 重 (2) 排 放 交 易 2000 年 欧 盟 制 定 了 欧 盟 气 候 变 化 纲 领 2001 年 又 制 定 了 温 室 气 体 排 放 权 交 易 机 制 的 指 令 该 指 令 旨 在 削 减 针 对 二 氧 化 碳 的 排 放 (3) 节 能 2001 年 欧 盟 执 委 会 制 定 了 建 筑 物 能 源 行 动 的 指 令, 规 定 了 新 的 建 筑 用 能 标 准, 71

72 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 包 括 建 筑 物 本 身 能 耗 制 冷 取 暖 和 照 明 能 耗 等, 定 期 检 查 空 调 和 暖 气 设 备, 并 建 立 了 建 筑 物 能 源 认 证 体 系 4. 能 源 研 究 与 技 术 开 发 欧 盟 第 七 个 框 架 计 划 指 出 可 以 优 先 考 虑 以 下 领 域 : 可 再 生 能 源 技 术 清 洁 煤 技 术 为 运 输 业 开 发 经 济 的 新 能 源 动 力 和 提 高 能 效 以 及 核 裂 变 技 术 和 核 废 料 管 理 等 5. 共 同 能 源 政 策 2006 年 欧 盟 可 持 续 竞 争 和 安 全 的 欧 洲 能 源 战 略 绿 皮 书, 旨 在 为 欧 盟 25 国 制 定 共 同 能 源 政 策 具 体 而 言, 它 主 要 体 现 在 以 下 几 个 方 面 :(1) 加 大 能 源 基 础 设 施 的 投 资, 建 设 新 的 天 然 气 石 油 管 道 和 液 化 天 然 气 中 转 站 (2) 加 强 与 能 源 生 产 国 过 境 国 和 消 费 国 的 合 作 (3) 有 效 应 对 外 部 能 源 危 机 (4) 以 能 源 促 发 展 3 我 国 新 能 源 政 策 演 进 过 程 1995 年 1 月, 国 家 计 委 国 家 科 委 国 家 经 贸 委 制 订 的 年 新 能 源 和 可 再 生 能 源 发 展 纲 要, 明 确 了 要 按 照 社 会 主 义 市 场 经 济 的 要 求, 加 快 新 能 源 和 可 再 生 能 源 的 发 展 和 产 业 建 设 步 伐 1995 年 9 月, 在 党 的 十 四 届 五 中 全 会 上 通 过 的 中 共 中 央 关 于 制 定 国 民 经 济 和 社 会 发 展 " 九 五 " 计 划 和 2010 年 远 景 目 标 的 建 议 要 求 " 积 极 发 展 新 能 源, 改 善 能 源 结 构 " 1998 年 1 月 1 日 实 施 的 中 华 人 民 共 和 国 节 约 能 源 法 明 确 提 出 " 国 家 鼓 励 开 发 利 用 新 能 源 和 可 再 生 能 源 " 2000 年 8 月, 国 家 经 贸 委 资 源 节 约 与 综 合 利 用 司 颁 布 的 年 新 能 源 和 可 再 生 能 源 产 业 发 展 规 划, 系 统 地 分 析 了 我 国 新 能 源 和 可 再 生 能 源 产 业 化 发 展 的 基 础 市 场 开 发 的 潜 力 预 期 效 益 制 约 因 素 和 存 在 的 问 题 并 把 新 能 源 和 可 再 生 能 源 产 业 发 展 规 划 分 以 下 几 个 阶 段 实 施 : (1) 年, 逐 步 建 立 新 能 源 和 可 再 生 能 源 经 济 激 励 政 策 体 系 以 及 适 应 市 场 经 济 体 制 的 行 业 管 理 体 系 ; 建 立 和 实 施 质 量 保 证 监 测 服 务 体 系 ; 加 大 对 重 点 行 业 和 产 品 的 扶 持 力 度 以 促 进 产 业 发 展 ; 新 能 源 和 可 再 生 能 源 的 开 发 利 用 量 在 我 国 商 品 能 源 消 费 总 量 中 占 0.7%, 达 到 1300 万 吨 标 准 煤 (2) 年, 完 善 可 再 生 能 源 产 业 配 套 技 术 服 务 体 系, 进 一 步 规 范 市 场 ; 完 善 新 能 源 和 可 再 生 能 源 经 济 激 励 政 策 体 系 新 能 源 和 可 再 生 能 源 的 开 发 利 用 量 达 到 2500 万 吨 标 准 煤, 在 我 国 商 品 能 源 消 费 总 量 中 占 1.25% (3) 年, 大 规 模 推 广 应 用 新 能 源 和 可 再 生 能 源 技 术, 大 部 分 产 品 实 现 商 业 化 生 产, 完 善 新 能 源 和 可 再 生 能 源 产 业 体 系, 使 其 成 为 我 国 国 民 经 济 中 一 个 重 要 的 新 兴 行 业, 其 总 产 值 达 到 670 亿 元 新 能 源 和 可 再 生 能 源 的 开 发 利 用 量 达 到 4300 万 吨 标 准 煤, 占 我 国 当 时 商 品 能 源 消 费 总 量 的 2% 2002 年 6 月, 中 华 人 民 共 和 国 清 洁 生 产 促 进 法, 提 出 了 清 洁 生 产 的 概 念, 清 洁 生 产 是 指 不 断 采 取 改 进 设 计 使 用 清 洁 的 能 源 和 原 料 采 用 先 进 的 工 艺 技 术 与 设 备 改 善 管 理 综 合 利 用 等 措 施, 从 源 头 削 减 污 染, 提 高 资 源 利 用 效 率, 减 少 或 者 避 免 生 产 服 务 和 产 品 使 用 过 程 中 污 染 物 的 产 生 和 排 放, 以 减 轻 或 者 消 除 对 人 类 健 康 和 环 境 的 危 害, 同 时 制 定 了 财 税 激 励 措 施 和 清 洁 或 不 清 洁 生 产 的 产 品 目 录 及 标 准 ; 2005 年 2 月, 中 华 人 民 共 和 国 可 再 生 能 源 法, 确 定 了 可 再 生 能 源 的 范 围, 鼓 励 和 支 持 可 再 生 能 源 并 网 发 电, 同 时 规 定 对 上 网 电 价 进 行 管 制 ; 72

73 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 2005 年 7 月, 国 务 院 发 布 22 号 文 件 国 务 院 关 于 加 快 发 展 循 环 经 济 的 若 干 意 见 ; 制 定 了 对 节 水 节 能 环 保 装 备 的 技 术 支 持 目 录, 运 用 价 格 杠 杆 促 进 节 能 节 水 和 控 制 污 染, 制 定 支 持 循 环 经 济 发 展 的 财 税 和 收 费 政 策 2006 年 3 月, 中 华 人 民 共 和 国 国 民 经 济 和 社 会 发 展 第 十 一 个 五 年 规 划 纲 要, 明 确 了 全 面 落 实 科 学 发 展 观, 建 设 资 源 节 约 型 环 境 友 好 型 社 会 ; 2007 年 10 月, 中 华 人 民 共 和 国 节 约 能 源 法 ( 修 正 案 ), 改 进 点 在 : 完 善 节 能 的 基 本 制 度, 体 现 市 场 调 节 与 政 府 管 理 的 有 机 结 合, 增 强 法 律 的 针 对 性 和 可 操 作 性, 健 全 节 能 标 准 体 系 和 监 管 制 度, 加 大 政 策 激 励 力 度 ; 2008 年 9 月, 中 华 人 民 共 和 国 循 环 经 济 促 进 法 明 确 了 循 环 经 济 概 念, 是 指 在 生 产 流 通 和 消 费 等 过 程 中 进 行 的 减 量 化 再 利 用 资 源 化 活 动 的 总 称 国 务 院 循 环 经 济 发 展 综 合 管 理 部 门 会 同 国 务 院 环 境 保 护 等 有 关 主 管 部 门 编 制 全 国 循 环 经 济 发 展 规 划, 并 制 定 具 体 措 施 2009 年 8 月, 可 再 生 能 源 法 修 正 案 ( 草 案 ), 此 次 草 案 的 几 项 重 要 修 改 包 括 : 中 国 的 可 再 生 能 源 发 电 将 全 面 获 得 政 府 财 政 补 贴, 可 再 生 能 源 发 电 的 上 网 电 价 管 理 也 将 进 一 步 完 善 国 家 设 立 政 府 基 金 性 质 的 可 再 生 能 源 发 展 基 金, 来 源 为 国 家 财 政 年 度 安 排 专 项 资 金 和 征 收 的 可 再 生 能 源 电 价 附 加 等 草 案 还 对 可 再 生 能 源 发 电 全 额 保 障 性 收 购 制 度 进 行 了 细 化 : 要 求 国 家 有 关 部 门 制 定 全 国 可 再 生 能 源 发 电 量 的 年 度 收 购 指 标 和 实 施 计 划, 确 定 并 公 布 对 电 网 企 业 应 达 到 的 全 额 保 障 性 收 购 可 再 生 能 源 发 电 量 的 最 低 限 额 指 标, 电 网 企 业 应 该 收 购 不 低 于 最 低 限 额 指 标 的 可 再 生 能 源 并 网 发 电 项 目 的 上 网 电 量 4 我 国 新 能 源 法 律 及 政 策 解 析 4.1 我 国 能 源 法 律 体 系 的 构 成 和 特 点 我 国 能 源 法 律 体 系 的 构 成 (1) 宪 法 中 关 于 能 源 开 发 利 用 的 法 律 规 范 宪 法 是 一 切 法 律 制 定 的 根 本, 同 样 也 是 我 国 能 源 立 法 的 基 础 和 依 据 我 国 宪 法 第 九 条 明 确 规 定 : 矿 藏 水 流 森 林 山 岭 草 原 荒 地 滩 涂 等 自 然 资 源, 都 属 于 国 家 所 有, 即 全 民 所 有 国 家 保 障 自 然 资 源 的 合 理 利 用, 禁 止 任 何 组 织 或 者 个 人 用 任 何 手 段 侵 占 或 者 破 坏 自 然 资 源 这 就 为 我 国 石 油 煤 炭 天 然 气 等 矿 藏 资 源 的 开 发 利 用 管 理, 提 供 了 最 基 本 的 法 律 依 据 (2) 中 华 人 民 共 和 国 环 境 保 护 法 中 关 于 能 源 的 法 律 规 范 该 法 为 其 他 环 境 保 护 单 行 法 中 有 关 能 源 合 理 利 用 的 规 定 提 供 了 依 据 环 境 保 护 法 第 二 十 五 条 规 定 : 新 建 工 业 和 现 有 工 业 企 业 的 技 术 改 造, 应 当 采 取 资 源 利 用 率 高 污 染 物 排 放 量 少 的 设 备 和 工 艺, 采 用 经 济 合 理 的 废 弃 物 综 合 利 用 技 术 和 污 染 物 处 理 技 术 (3) 能 源 单 行 法 律 1995 年 通 过 的 电 力 法, 是 中 国 第 一 部 能 源 单 行 法 律 其 后 一 些 能 源 单 行 法 律 陆 续 出 台, 比 如 煤 炭 法 节 约 能 源 法 和 可 再 生 能 源 法 等 能 源 法 律 体 系 的 特 点 (1) 从 我 国 能 源 法 律 体 系 构 成 中 可 以 看 出, 我 国 能 源 法 律 体 系 是 以 宪 法 为 根 本, 由 一 系 列 单 行 法 行 政 法 规 规 章 和 地 方 性 立 法 所 构 成, 金 字 塔 式 结 构 73

74 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 (2) 就 立 法 内 容 而 言, 能 源 立 法 重 点 转 向 抑 制 传 统 不 可 再 生 能 源 资 源 的 开 发 利 用, 激 励 可 再 生 能 源 的 投 资 和 运 营 一 直 以 来, 我 国 能 源 法 律 与 政 策 的 重 心 在 于 开 发 利 用 能 源 资 源 服 务 于 我 国 经 济 增 长, 同 时 由 于 我 国 能 源 资 源 的 严 重 短 缺 和 环 境 的 严 重 污 染, 立 法 与 政 策 鼓 励 节 约 和 有 效 利 用 有 限 的 能 源 资 源 自 20 世 纪 90 年 代 末 期 以 来, 我 国 的 能 源 法 律 开 始 转 向 抑 制 不 可 再 生 能 源 的 开 采, 逐 渐 取 消 对 石 化 燃 料, 如 煤 炭 的 补 贴, 开 始 扶 持 和 促 进 可 再 生 能 源 的 投 资 和 经 营 像 2005 年 颁 布 的 可 再 生 能 源 法, 就 是 一 个 很 好 的 例 证 4.2 我 国 新 能 源 政 策 解 析 4.3 政 府 强 制 性 新 能 源 政 策 这 类 政 策 是 具 有 形 势 紧 迫 感 的 对 能 源 生 产 者 或 消 费 者 实 施 高 度 控 制 的 行 政 命 令, 直 接 干 涉 市 场 参 与 者 的 行 为, 因 此, 它 具 有 明 确 的 时 效 性 如 我 国 关 井 压 产 油 改 煤 等 限 制 性 的 行 政 命 令, 对 能 源 产 品 制 定 标 准 限 制 市 场 准 入 的 措 施 等 ; 这 类 政 策 没 有 全 国 统 一 的 发 展 规 划 和 方 针 政 策, 使 上 下 游 产 业 的 衔 接 配 套 往 往 发 生 梗 阻 和 冲 突 以 煤 炭 为 例, 煤 缺 时 提 倡 大 矿 小 矿 一 起 上, 煤 多 时 提 出 关 井 压 产 不 同 时 期 提 出 的 煤 改 油 油 改 煤 煤 改 气, 也 是 缺 乏 长 远 发 展 战 略 的 反 映 4.4 以 市 场 为 主, 辅 以 行 政 手 段 的 新 能 源 政 策 这 类 政 策 主 要 是 通 过 市 场 手 段 间 接 地 影 响 市 场 参 与 者 的 行 为, 它 又 可 以 分 为 惩 罚 性 政 策 和 激 励 性 政 策 : 经 济 惩 罚 性 政 策 如 超 量 排 污, 对 企 业 法 人 的 经 济 罚 款 ; 如 排 污 费 征 收 使 用 管 理 条 例 ( 2003 年 7 月 1 日 实 施 ), 危 险 废 物 经 营 许 可 证 管 理 办 法 ( 2004 年 7 月 1 日 实 施 ), 及 对 使 用 级 差 资 源 的 而 应 负 担 的 资 源 税 燃 油 税 等 根 据 各 国 的 实 践 证 明, 这 类 政 策, 尤 其 是 高 标 准 高 强 度 的 收 费 政 策, 不 仅 能 起 到 减 少 污 染 量 排 放 的 作 用, 还 能 促 进 企 业 采 用 先 进 技 术, 减 少 能 源 消 费, 提 高 科 技 水 平 这 类 政 策 的 经 济 学 依 据 有 科 斯 定 理, 排 污 许 可 证 法 及 庇 古 税 法, 法 律 依 据 主 要 是 中 华 人 民 74

75 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 共 和 国 环 境 保 护 法, 如 下 ( 图 1): 中 国 环 境 保 护 法 律 体 系 : 宪 法 环 境 保 护 法 环 境 保 护 行 政 法 规 环 境 保 护 部 门 法 规 按 领 域 分 大 气 污 染 防 治 法 水 污 染 防 治 法 海 洋 污 染 防 治 法 固 体 废 弃 物 污 染 防 治 法 噪 音 污 染 防 治 法 放 射 性 污 染 防 治 法 标 准 举 例 燃 煤 电 厂 大 气 污 染 排 放 标 准 造 纸 厂 污 水 排 放 标 准 海 洋 石 油 开 发 工 业 污 水 排 放 标 准 医 疗 废 物 的 处 理 规 定 城 市 建 筑 施 工 噪 音 污 染 防 治 法 核 电 厂 环 境 辐 射 防 护 规 定 图 1 中 国 环 境 保 护 法 律 体 系 经 济 激 励 政 策 我 国 正 处 于 经 济 体 制 转 轨 时 期, 借 鉴 市 场 经 济 体 制 国 家 的 能 源 管 理 经 验, 已 相 继 颁 发 了 煤 炭 法 电 力 法 节 能 法 等 ~ 系 列 能 源 法 律 法 规, 但 还 没 有 形 成 完 整 的 能 源 法 律 法 规 体 系 与 欧 美 及 日 本 一 些 国 家 已 经 建 立 起 来 的 完 善 政 策 体 系 相 比 较, 中 国 的 能 源 政 策 缺 乏 完 善 的 法 律 体 系 支 持, 政 策 实 施 缺 乏 统 筹 的 项 目, 甚 至 政 策 出 台 远 远 落 后 于 项 目 的 实 施 这 必 然 会 导 致 诸 多 问 题, 如 缺 乏 政 策 实 施 的 法 律 依 据, 政 策 无 法 得 到 贯 彻 实 施, 缺 乏 前 后 政 策 的 连 贯 性 以 及 煤 炭 石 油 天 然 气 水 电 新 能 源 等 各 种 能 源 发 展 的 协 调 一 致 性, 等 等 我 把 现 在 存 的 能 源 法 体 系 归 纳 如 下 ( 图 2): 75

76 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 宪 法 能 源 基 本 法 ( 通 则 ) 煤 炭 法 ( 石 油 法 天 然 气 法 ) 石 油 天 然 气 法 可 再 生 能 源 法 电 力 法 原 子 能 法 能 源 公 用 事 业 法 节 约 能 源 法 太 阳 能 关 于 实 施 金 太 阳 示 范 工 程 的 通 告 风 能 财 政 部 调 整 大 功 率 风 电 机 组 等 进 口 税 收 政 策 核 能 相 关 法 律 生 物 质 促 进 生 物 产 业 加 快 发 展 若 干 政 策 其 他 可 再 生 能 源 法 钢 铁 产 业 发 展 政 策 汽 车 产 业 发 展 政 策 节 能 中 长 期 专 项 规 划 图 2 中 国 能 源 法 体 系 总 结 各 国 能 源 领 域 一 般 采 用 的 经 济 激 励 政 策 手 段 主 要 包 括 补 贴 政 策 价 格 政 策 税 收 政 策 和 优 惠 贷 款 政 策 四 种 下 面 对 这 四 种 政 策 的 效 果 进 行 分 析, 以 及 举 例 介 绍 我 国 目 前 对 这 四 种 政 策 的 运 用 5 中 国 新 能 源 政 策 存 在 问 题 分 析 能 源 是 国 民 经 济 的 基 础 产 业 和 战 略 性 资 源, 对 保 障 和 促 进 经 济 增 长 与 社 会 发 展 具 有 重 要 作 用 尽 管 我 国 的 新 能 源 政 策 已 经 取 得 了 显 著 的 成 果, 但 是 它 在 发 展 的 过 程 中 还 面 临 着 许 多 亟 待 解 决 的 问 题, 本 文 通 过 与 发 达 国 家 先 进 经 验 的 对 比 从 以 下 方 面 加 以 阐 述 : 5.1 我 国 能 源 政 策 缺 乏 长 远 系 统 且 统 一 的 能 源 战 略 在 能 源 管 理 上, 我 国 缺 少 一 盘 棋 的 统 筹 考 虑, 政 出 多 门, 责 任 部 门 缺 失, 这 不 可 避 免 地 对 我 国 能 源 可 持 续 发 展 战 略 的 有 效 实 施 增 加 困 难 和 挑 战 导 致 我 国 能 源 战 略 不 够 清 晰 变 动 频 繁 从 一 五 计 划 到 十 五 规 划, 能 源 换 外 汇 国 内 外 开 发 并 举 由 煤 为 基 础 的 能 源 体 系 向 煤 油 气 并 重 的 能 源 体 系 转 变 节 能 降 耗 等 战 略 相 继 提 出 这 种 变 化 一 方 面 是 因 为 要 适 应 我 国 经 济 发 展 形 势 快 速 转 变, 另 一 方 面 是 因 为 缺 乏 明 确 的 长 远 发 展 的 指 导 思 想, 因 此 各 时 期 的 能 源 战 略 仅 着 眼 于 平 衡 当 时 的 能 源 格 局, 没 顾 及 到 长 远 发 展 由 于 认 识 滞 后, 国 家 制 定 能 源 发 展 政 策 主 要 考 虑 了 与 经 济 的 关 系. 很 少 考 虑 与 环 境 的 关 系 以 及 能 源 经 济 环 境 三 者 协 调 发 展 的 关 系 这 也 是 导 致 中 国 目 前 能 源 资 源 浪 费 环 境 恶 化 的 重 要 原 因, 也 是 能 源 结 构 处 于 不 合 理 状 态 清 洁 能 源 发 展 缓 慢 的 根 本 原 因 同 时, 一 些 能 源 政 策 和 经 济 环 境 相 关 政 策 不 配 套 改 革 不 同 步 导 致 了 诸 多 问 题 和 矛 盾 难 以 解 决 现 有 能 源 经 济 环 境 政 策 之 间 存 76

77 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 在 着 不 少 脱 节 现 象, 能 源 与 环 境 的 规 划 决 策 机 制 落 后 于 经 济 体 制 改 革. 三 者 相 互 协 调 程 度 不 够 5.2 缺 乏 完 善 的 并 具 可 操 作 性 的 法 律 我 国 能 源 立 法 尚 以 调 整 某 一 能 源 行 业 关 系 的 能 源 单 行 法 为 主, 缺 乏 全 面 体 现 能 源 战 略 和 政 策 导 向 总 体 调 整 各 能 源 行 业 关 系 的 基 础 性 法 律, 且 法 律 条 文 操 作 性 实 施 性 差 目 前, 涉 及 我 国 未 来 能 源 整 体 战 略 能 源 管 理 架 构 定 价 机 制 战 略 储 备 等 重 要 问 题 的 能 源 法 草 案 征 求 意 见 稿 已 经 公 布, 但 该 法 案 出 台 仍 旧 需 要 一 个 复 杂 的 过 程 5.3 能 源 价 格 政 策 弊 端 突 出 在 能 源 产 业 中, 目 前 只 有 煤 炭 行 业 实 现 了 由 市 场 形 成 价 格 的 机 制 油 气 和 电 力 价 格 形 成 机 制 改 革 任 务 还 很 艰 巨 能 源 价 格 政 策 改 革 的 思 路 不 仅 要 充 分 反 映 市 场 供 需 还 要 反 映 资 源 的 稀 缺 程 度 和 生 态 环 境 成 本 中 国 原 油 价 格 已 经 与 国 际 市 场 接 轨, 随 国 际 油 价 变 动 而 调 整 而 成 品 油 价 格 依 然 受 到 国 家 调 控 其 价 格 调 整 有 一 个 稳 定 的 区 间 和 滞 后 期 只 有 当 国 际 成 品 油 价 格 波 动 大 于 一 定 幅 度 时, 国 家 发 改 委 才 会 对 国 内 成 品 油 价 格 进 行 调 整 但 出 于 调 控 通 胀 的 考 虑, 通 常 调 整 幅 度 也 较 小 例 如 目 前 中 国 的 石 油 消 费 一 半 需 要 进 口, 年 增 长 率 大 约 为 7% 全 球 油 价 超 过 140 美 元 时 中 国 油 价 自 2007 年 11 月 以 来 涨 幅 仅 略 微 超 过 9% 长 远 来 看, 实 行 价 格 控 制 政 策 不 仅 对 政 府 财 政 造 成 巨 大 压 力, 更 是 抑 制 了 消 费 者 和 企 业 节 约 能 源 的 动 力 煤 炭 和 电 力 是 两 个 紧 密 依 存 的 行 业, 一 直 以 来 电 煤 价 格 纷 争 不 止 每 当 煤 炭 供 不 应 求, 电 力 行 业 却 因 为 电 力 实 行 政 府 控 价. 不 得 不 承 受 和 消 化 电 煤 涨 价 的 压 力 而 发 电 企 业 又 不 愿 意 承 担 加 大 发 电 所 造 成 的 利 润 损 失 生 产 积 极 性 受 损, 无 法 实 现 保 障 电 力 供 应 的 安 全 目 标 ; 当 电 力 市 场 需 求 下 降, 煤 炭 企 业 又 不 得 不 承 受 价 格 暴 跌 产 品 积 压 的 损 失 煤 炭 电 力 行 业 以 邻 为 壑. 电 价 煤 价 轮 番 上 涨, 导 致 供 煤 或 供 电 短 缺, 造 成 极 大 的 经 济 损 失 6 结 论 及 建 议 从 政 策 的 策 略 性 分 析, 在 一 定 意 义 上 可 以 说, 能 源 政 策 是 一 种 无 形 的 货 币, 是 政 府 对 能 源 产 业 发 展 导 向 的 软 投 资 它 影 响 面 广, 是 达 到 政 策 目 标 有 力 的 工 具 因 此, 为 推 动 我 国 新 能 源 和 可 再 生 能 源 产 业 的 发 展, 达 到 规 划 的 目 标 与 要 求, 应 在 能 源 政 策 层 面 上 继 续 调 整 和 深 化 改 革 未 来 能 源 战 略 选 择 必 须 将 视 角 拓 展 到 世 界 范 围 和 中 国 未 来 发 展 的 更 长 周 期, 确 立 保 证 供 应 节 能 优 先 结 构 优 化 环 境 友 好 市 场 驱 动 的 能 源 可 持 续 发 展 战 略 6.1 建 立 长 远 统 一 的 能 源 战 略 据 国 际 能 源 机 构 2003 年 世 界 能 源 展 望 报 告 预 测,2010 年 2020 年 2030 年 我 国 的 进 口 依 存 度 将 分 别 上 升 到 61% 77% 和 82% 因 此, 我 国 应 当 树 立 强 烈 的 能 源 危 机 意 识, 做 到 了 居 安 思 危 在 保 证 供 应 的 前 提 下, 根 据 实 际 国 情, 我 国 应 实 行 多 元 化 的 能 源 发 展 战 略 :(1) 立 足 本 国, 促 进 国 内 资 源 开 发 的 同 时 提 高 能 源 利 用 效 率 ; 促 进 可 替 代 传 的 新 能 源 的 发 展 ;(2) 保 证 进 口 多 元 化 和 进 口 运 输 安 全 ;(3) 适 当 的 石 油 的 战 略 储 备 77

78 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 在 依 靠 本 国 的 前 提 下, 立 足 当 前, 放 眼 长 远, 提 高 化 石 能 源 的 高 效 低 碳 排 放 利 用 和 调 整 能 源 结 构, 加 快 新 能 源 发 展 在 能 源 结 构 调 整 上, 较 长 时 间 内 传 统 化 石 能 源 仍 是 我 国 经 济 社 会 赖 以 发 展 的 基 础 因 此, 要 继 续 发 挥 煤 炭 石 油 化 石 能 源 的 重 要 基 础 作 用, 大 力 发 展 能 提 高 其 利 用 效 率 和 降 低 其 排 放 的 技 术 同 时, 统 筹 协 调 核 能 可 再 生 能 源 与 传 统 能 源 之 间 的 补 充 替 代 速 度, 逐 步 降 低 煤 炭 石 油 等 消 费 比 例, 增 加 核 电 和 可 再 生 能 源 比 重 合 理 适 度 的 开 发 水 电, 大 力 发 展 核 电, 积 极 发 展 风 能 太 阳 能 和 生 物 质 能 等 可 再 生 能 源 长 远 计, 则 需 做 好 核 聚 变 能 等 未 来 新 型 能 源 的 技 术 研 究 加 快 发 展 新 能 源, 必 须 依 靠 国 家 的 支 持 与 保 护 一 是 做 好 可 再 生 能 源 总 体 发 展 规 划 和 合 理 安 排 相 关 配 套 措 施 建 设, 避 免 新 能 源 快 速 建 设 而 使 用 效 率 不 高 情 况 二 是 完 善 政 策 与 法 规 支 持 体 系, 给 予 财 政 和 税 收 等 方 面 的 倾 斜 政 策, 建 立 合 理 的 费 用 分 摊 机 制, 提 高 新 能 源 的 竞 争 能 力 三 是 在 新 能 源 技 术 开 发 上, 增 加 国 家 投 入, 大 力 支 持 产 学 研 合 作, 形 成 自 有 技 术 和 具 有 可 持 续 的 创 新 能 力, 建 立 专 业 技 术 上 的 优 势, 从 而 降 低 可 再 生 能 源 成 本, 以 有 效 推 动 新 能 源 产 业 规 模 化 发 展 保 证 进 口 多 元 化 和 进 口 运 输 安 全 我 国 现 有 境 外 石 油 主 要 来 自 中 东 地 区 和 东 欧, 中 哈 石 油 管 道 的 建 成 是 一 个 很 好 的 例 子, 应 进 一 步 加 强 同 时, 地 中 海 周 边 和 非 洲 地 区, 近 年 来 石 油 探 明 储 量 和 产 量 增 长 很 快, 已 成 为 仅 次 于 中 东 地 区 的 主 要 产 油 区, 应 在 战 略 上 予 以 重 视 对 俄 罗 斯 及 其 周 边 应 以 资 源 性 产 品 经 贸 合 作 为 主, 对 非 洲 地 区 则 应 以 经 济 投 资 和 感 情 投 资 并 重, 尽 量 占 有 有 利 区 块 和 市 场 份 额 ; 运 输 安 全 主 要 是 加 强 海 上 油 运 安 全 通 道 建 设, 积 极 开 辟 第 二 条 海 上 通 道 目 前, 我 国 进 口 原 油 的 4/5 是 通 过 马 六 甲 海 峡 运 输, 且 是 租 用 外 国 油 轮, 这 种 方 式 和 平 时 期 尚 可, 一 旦 有 地 区 冲 突 发 生, 运 输 安 全 将 会 受 到 严 重 影 响 应 该 争 取 在 马 六 甲 海 峡 地 区 派 驻 维 和 力 量, 以 增 加 安 全 因 素 另 外, 应 积 极 与 其 他 国 家 协 商, 开 通 其 他 运 输 渠 道 适 当 的 石 油 战 略 储 备 对 外 国 石 油 供 应 依 赖 程 度 越 高, 我 国 原 油 市 场 受 国 际 市 场 影 响 的 程 度 也 将 越 深 这 不 仅 意 味 着 更 大 的 经 济 风 险, 还 可 能 蕴 含 着 更 高 的 政 治 风 险 和 国 家 安 全 风 险 作 为 重 要 的 战 略 物 资, 石 油 始 终 是 国 际 上 争 夺 的 焦 点 除 美 国 欧 盟 外, 我 国 还 面 临 日 本 印 度 韩 国 台 湾 等 亚 洲 国 家 和 地 区 在 世 界 石 油 市 场 的 竞 争 在 特 定 时 期, 受 世 界 政 治 经 济 军 事 形 势 的 影 响 及 少 数 大 国 的 操 控, 完 全 可 能 出 现 我 国 石 油 远 不 能 满 足 国 内 需 求 的 严 重 局 面 加 上 我 们 进 口 采 购 方 法 有 限, 采 购 手 段 初 级 单 一, 很 容 易 受 制 于 人 因 此 建 立 石 油 储 备, 一 方 面 可 防 止 突 发 事 件 导 致 的 石 油 供 应 中 断, 另 一 方 面 还 可 缓 解 油 价 剧 烈 波 动 带 来 的 冲 击 6.2 建 立 完 善 和 可 操 作 的 能 源 及 环 境 法 律 体 系 美 国 的 法 律 虽 然 冗 长, 但 是 执 行 条 目 详 细, 可 操 作 性 强, 而 我 国 的 法 律 只 是 给 出 总 体 的 方 向, 实 际 操 作 性 弱 如 我 国 已 经 出 台 了 一 系 列 关 于 可 再 生 能 源 的 法 律 法 规, 但 由 于 缺 乏 实 施 细 则, 对 补 贴 力 度 和 优 惠 税 率 等 激 励 政 策 没 有 统 一 明 确 的 标 准, 政 策 法 规 与 激 励 措 施 的 实 施 尚 未 取 得 预 期 成 效 可 见 增 强 可 操 作 性 可 再 生 能 源 法 律 法 规 是 保 障 可 再 生 能 源 行 业 健 康 发 展 的 重 要 手 段 因 此, 一 方 面 对 出 台 的 法 律 法 规 应 该 补 充 和 完 善 其 实 施 细 则, 包 括 明 确 的 受 惠 对 象 实 施 范 围 补 贴 额 度 和 78

79 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 优 惠 税 率 幅 度 等 细 节 ; 另 一 方 面 应 提 高 相 关 激 励 措 施 的 系 统 性, 以 规 范 能 源 行 业 的 发 展 6.3 将 能 源 价 格 由 国 家 定 价 逐 步 转 变 为 市 场 定 价 为 主 油 气 价 格 政 策 改 革 的 目 标 建 议 是 : 逐 渐 放 开 天 然 气 和 成 品 油 价 格 建 立 通 过 市 场 竞 争 形 成 石 油 价 格 的 机 制 以 扭 转 能 源 价 格 的 扭 曲 其 改 革 的 配 套 政 策 应 包 括 : 建 立 市 场 准 人 和 退 出 制 度 企 业 经 监 管 部 门 审 批 可 进 入 或 退 出 油 气 的 勘 探 生 产 批 发 零 售 等 领 域, 保 证 一 定 数 量 的 市 场 主 体. 使 价 格 形 成 拥 有 良 好 的 竞 争 环 境 基 础 : 主 要 通 过 加 快 成 品 油 价 格 调 整 频 率 加 大 价 格 浮 动 幅 度 控 制 补 贴 范 围 和 数 量 以 及 取 消 交 叉 补 贴 等 措 施 改 革 成 品 油 定 价 机 制 : 适 时 提 高 资 源 税 费, 使 其 足 以 补 偿 生 态 环 境 治 理 成 本 : 适 时 建 立 石 油 交 易 市 场 从 石 油 现 货 交 易 人 手, 条 件 成 熟 时 引 入 具 有 发 现 价 格 功 能 的 期 货 交 易 电 价 政 策 改 革 的 目 标 建 议 是 : 提 高 效 率, 促 进 增 长 使 电 价 成 为 资 源 配 置 的 杠 杆 和 电 力 供 需 的 风 向 标 为 此 政 府 应 当 : 第 一, 要 求 各 发 电 企 业 尽 量 在 内 部 消 化 新 老 电 厂 因 历 史 原 因 形 成 的 电 价 水 平 差 别, 或 通 过 并 购 形 成 各 类 电 厂 新 的 市 场 价 值 为 竞 价 上 网 后 的 电 价 平 等 竞 争 创 造 条 件 第 二. 对 不 同 环 节 电 价 实 行 不 同 的 价 格 形 成 机 制 : 上 网 电 价 由 国 家 制 定 的 容 量 电 价 和 市 场 竞 争 产 生 的 电 量 电 价 组 成 : 输 配 电 价 由 政 府 确 定 定 价 原 则 : 销 售 电 价 以 上 述 电 价 为 基 础 形 成, 建 立 与 上 网 电 价 联 动 的 机 制 第 三, 开 展 发 电 企 业 向 较 高 电 压 等 级 或 较 大 用 电 量 的 用 户 和 配 电 网 直 接 供 电 的 试 点 工 作. 直 供 电 量 的 价 格 由 发 电 企 业 与 用 户 协 商 确 定 第 四, 促 使 国 有 资 本 民 营 资 本 外 资 三 方 主 体 融 入 到 电 煤 市 场 竞 争 格 局 中 对 市 场 化 改 革 中 的 制 度 性 壁 垒 进 行 松 绑, 鼓 励 煤 电 两 大 行 业 融 合, 从 而 实 现 煤 炭 价 格 与 电 价 的 良 性 调 整 参 考 文 献 : [1] 作 者 刘 丽 君. 油 价 高 企 背 景 下 美 日 德 法 能 源 政 策 概 况 [J]. 中 国 能 源,2008 年, 第 28 卷 第 5 期 :32-34 [2] 作 者 胡 晓 群, 颜 剑 英, 胡 小 丁. 美 国 能 源 政 策 新 趋 势 及 对 中 国 的 借 鉴 [J]. 当 代 亚 太,2006 年, 第 2 期 : [3] 作 者 方 小 美, 冯 丹, 孙 波. 奥 巴 马 的 能 源 政 策 和 中 东 政 策 取 向 及 影 响 [J]. 国 际 石 油 经 济 ( 政 策 研 究 ),2008 年 12 月, 第 16 卷 第 12 期 : [4] 作 者 闫 慧 峥. 欧 盟 能 源 法 律 政 策 及 其 对 我 国 的 启 示 [J]. 辽 宁 公 安 司 法 管 理 干 部 学 院 学 报,2008 年, 第 2 期 : [5] 作 者 吴 荻, 武 春 友. 建 国 以 来 中 国 环 境 政 策 的 演 进 分 析 [J]. 大 连 理 工 大 学 学 报 ( 社 会 科 学 版 ),2006 年 12 月, 第 27 卷 第 4 期 : [6] 作 者 李 勇 进, 陈 文 江, 常 跟 应. 中 国 环 境 政 策 演 变 和 循 环 经 济 发 展 对 实 现 生 态 现 代 化 的 启 示 [J]. 中 国 人 口 资 源 与 环 境, 2008 年, 第 l8 卷 第 5 期 : [7] 作 者 赵 芳. 中 国 能 源 政 策 : 演 进 评 析 与 选 者 [J]. 现 代 经 济 探 讨,2008 年, 第 12 期 :29-32 [8] 作 者 李 云 峰, 鲁 刚. 关 于 我 国 能 源 可 持 续 发 展 战 略 的 探 讨 [J]. 中 国 矿 业,2009 年 9 月, 第 18 卷 第 9 期 : 3-5 [9] 作 者 罗 涛. 美 国 新 能 源 和 可 再 生 能 源 立 法 模 式 [J]. 中 外 能 源,2009 年 7 月, 第 14 卷 第 7 期 :19-25 [10] Chairman ECCU Santer. An Excellent Opportunity to Emphasize the Increasing Importance of the Relations Between China and Europe, ENVIRONMENTAL PROTECTION,

80 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 我 国 风 电 发 展 情 况 及 政 策 性 建 议 孟 山 1 我 国 风 能 资 源 优 势 和 风 电 发 展 概 述 风 能 作 为 一 种 清 洁 的 可 再 生 能 源, 有 很 高 的 利 用 价 值 在 我 国 北 方, 风 能 资 源 丰 富 近 年 来, 风 电 装 机 容 量 在 我 国 呈 现 快 速 增 长 的 态 势, 我 国 政 府 和 民 间 投 资 也 在 不 断 增 加 在 这 一 领 域 当 中 的 投 资 1.1 风 能 的 利 用 价 值 风 能 就 是 空 气 流 动 所 产 生 的 动 能, 通 过 风 力 发 电, 将 这 种 动 能 转 化 为 电 能, 从 而 实 现 风 能 的 利 用 风 能 作 为 自 然 界 中 普 遍 存 在 的 一 种 能 量, 其 中 所 蕴 含 的 能 量 十 分 惊 人, 全 世 界 每 年 燃 烧 煤 炭 得 到 的 能 量, 还 不 到 风 力 在 同 一 时 间 内 所 提 供 给 我 们 的 能 量 的 1% 合 理 利 用 风 能, 既 可 减 少 燃 料 使 用 对 气 候 造 成 的 污 染, 又 可 减 轻 越 来 越 大 的 能 源 短 缺 的 压 力 1.2 我 国 风 能 资 源 和 分 布 情 况 我 国 风 能 资 源 非 常 丰 富, 根 据 中 国 气 象 局 风 能 太 阳 能 资 源 评 估 中 心 对 全 国 风 能 资 源 进 行 的 评 估, 初 步 得 到 的 结 论 是 全 国 陆 上 技 术 可 开 发 的 风 能 资 源 量 为 26.8 亿 千 瓦, 考 虑 到 风 能 资 源 丰 富 地 区 能 够 利 用 的 土 地 面 积 以 及 其 他 制 约 因 素 等, 粗 略 估 计 其 中 30% 可 以 得 到 开 发, 大 约 是 8 亿 千 瓦 另 外 离 岸 20 公 里 范 围 内 可 能 开 发 的 资 源 量 约 1.5 亿 千 瓦 按 照 每 年 2000 小 时 的 有 效 发 电 时 间 测 算, 陆 上 与 近 海 合 计 每 年 可 提 供 约 2 万 亿 千 瓦 时 的 电 量, 占 到 2008 年 全 国 发 电 量 的 50% 以 上 从 分 布 上 看, 华 北 西 北 东 北 三 个 地 区 是 我 国 陆 上 风 能 资 源 最 丰 富 地 区, 而 江 苏 浙 江 福 建 等 东 南 沿 海 及 其 附 近 岛 屿 附 近 则 是 海 上 风 能 资 源 较 为 丰 富 地 区 从 特 点 上 看, 我 国 风 能 资 源 分 布 与 电 力 需 求 存 在 不 匹 配 的 情 况, 这 在 一 定 程 度 上 制 约 了 我 国 风 能 资 源 的 开 发 和 利 用 1.3 我 国 目 前 风 能 利 用 情 况 2000 年 以 后, 我 国 风 能 资 源 的 利 用 取 得 跨 越 式 发 展, 全 国 风 电 装 机 容 量 从 2000 年 的 不 足 50 万 千 瓦 迅 速 增 加 到 2008 年 年 底 的 894 万 千 瓦, 占 全 国 总 装 机 容 量 的 1.1% 从 地 域 分 布 上 看, 内 蒙 古 自 治 区 风 电 装 机 容 量 达 到 了 322 万 千 瓦, 占 全 国 装 机 容 量 的 36%, 是 全 国 风 力 发 电 最 为 集 中 的 省 市 东 北 三 省 作 为 风 能 资 源 分 布 广 泛 的 地 区, 合 计 装 机 容 量 210 万 千 瓦, 也 是 风 力 发 电 较 为 集 中 的 地 区 从 风 电 的 发 电 量 来 看,2008 年 全 国 风 力 发 电 128 亿 度, 不 足 全 国 总 发 电 量 的 0.5%, 全 国 风 力 发 电 机 组 平 均 利 用 小 时 数 不 足 1500 小 时, 普 遍 低 于 2000~2500 小 时 的 设 计 标 准 1.4 我 国 当 前 风 电 投 资 情 况 在 2006 年 国 家 颁 布 可 再 生 能 源 法 后, 风 力 发 电 受 到 了 各 地 政 府 和 民 间 资 本 的 广 泛 重 视, 80

81 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 几 乎 所 有 有 能 力 发 展 风 电 的 地 方 政 府 都 积 极 上 马 风 电 项 目 数 据 显 示, 内 蒙 古 甘 肃 新 疆 等 省 先 后 规 划 大 型 风 电 项 目, 其 中 不 乏 蒙 东 蒙 西 甘 肃 酒 泉 这 样 千 万 千 瓦 规 模 的 风 电 场 的 项 目, 其 中 风 能 资 源 最 为 丰 富 的 内 蒙 古 多 个 城 市 提 出 要 争 建 陆 上 三 峡 的 风 电 发 展 规 划 在 风 电 投 资 受 到 社 会 各 界 广 泛 关 注 的 背 景 下, 全 国 风 电 的 装 机 容 量 在 2011 年 有 望 实 现 3000 万 千 瓦, 相 比 原 本 规 划 提 前 了 10 年 按 照 目 前 的 发 展 速 度,2020 年 风 电 的 总 装 机 容 量 可 能 达 到 1 亿 ~ 1.5 亿 千 瓦, 届 时 将 占 到 全 国 总 装 机 容 量 的 10% 左 右 2 风 电 上 网 问 题 制 约 我 国 风 电 发 展 在 风 电 投 资 日 益 加 大 的 背 景 下, 风 电 上 网 困 难 的 问 题 成 为 制 约 我 国 风 电 发 展 的 重 要 因 素 之 一 本 节 首 先 介 绍 了 风 力 发 电 特 点 所 造 成 的 上 网 问 题, 继 而 阐 述 了 风 电 上 网 问 题 对 我 国 风 电 发 展 的 制 约, 最 后 提 出 了 针 对 解 决 制 约 我 国 风 电 上 网 问 题 一 些 具 体 办 法 2.1 风 力 发 电 特 点 所 造 成 的 上 网 问 题 由 于 风 能 资 源 具 有 较 强 的 随 机 性 和 间 歇 性, 从 理 论 分 析 和 实 际 运 行 情 况 看, 风 电 上 网 后 对 电 网 的 系 统 电 压 频 率 和 稳 定 性 等 都 会 产 生 一 定 影 响 同 时, 由 于 风 能 资 源 在 时 间 和 空 间 上 与 用 电 的 分 布 相 反, 在 上 网 后 的 调 峰 和 远 距 离 传 输 都 对 现 有 的 电 网 提 出 了 较 大 的 挑 战 从 我 国 的 情 况 来 看, 随 着 风 电 快 速 发 展 风 力 发 电 在 电 网 中 所 占 比 例 不 断 提 高, 风 电 对 区 域 电 网 的 安 全 运 行 电 源 结 构 配 置 外 送 等 都 有 很 高 的 要 求 风 电 上 网 对 电 力 系 统 运 行 的 影 响 已 有 所 显 现, 我 国 电 网 对 风 电 的 承 受 能 力 受 到 严 峻 考 验 举 例 来 说, 内 蒙 古 西 部 锡 林 郭 勒 盟 风 电 基 地 沿 线 变 电 站 220 千 伏 母 线 电 压 接 近 额 定 电 压 的 1.1 倍, 新 疆 达 坂 城 风 电 变 电 站 220 千 伏 母 线 电 压 基 本 在 238 千 伏 以 上 2008 年 2 月 ~11 月 期 间, 新 疆 风 电 在 30 分 钟 内 发 电 出 力 波 动 超 过 9 万 千 瓦 达 347 次 此 外, 部 分 地 区 风 电 的 反 调 峰 特 性 增 加 了 电 网 调 峰 压 力 2.2 风 电 上 网 问 题 对 我 国 风 电 发 展 的 制 约 风 电 上 网 问 题 是 制 约 风 电 发 展 的 最 主 要 问 题 统 计 显 示, 由 于 上 网 困 难, 我 国 现 有 近 1/3 的 风 机 处 于 闲 置 状 态 2008 年, 全 国 风 力 发 电 机 组 平 均 利 用 小 时 数 不 足 1500 小 时, 相 比 2000~2500 小 时 的 设 计 标 准 相 差 仍 然 较 大 虽 然 我 国 风 电 装 机 规 模 在 近 年 来 取 得 了 跨 越 式 发 展, 但 是 由 于 风 电 上 网 的 问 题 并 未 得 到 有 效 突 破, 很 多 风 电 场 处 于 亏 损 状 态 相 对 于 世 界 范 围 内 风 能 利 用 中 普 遍 存 在 的 上 网 问 题, 我 国 在 这 一 问 题 上 则 显 得 尤 为 突 出 究 其 原 因, 主 要 是 我 国 风 能 资 源 分 布 与 电 力 需 求 存 在 严 重 不 匹 配 的 情 况, 造 成 用 于 调 峰 的 火 电 装 机 容 量 不 足, 同 时 新 增 风 电 的 送 出 方 式 和 落 点 难 于 落 实 以 内 蒙 古 规 划 的 蒙 东 蒙 西 两 个 千 万 千 瓦 级 风 电 基 地 的 实 施 过 程 为 例, 按 照 我 国 电 网 只 能 承 受 不 超 过 10% 的 风 电 装 机 容 量 和 内 蒙 古 全 省 范 围 内 装 机 容 量 6000 万 千 瓦 计 算, 内 蒙 古 全 省 能 够 容 纳 的 风 电 装 机 容 量 只 有 600 万 千 瓦 新 增 的 上 千 万 千 瓦 风 电 装 机 容 量 所 发 出 的 电 能 如 何 上 网, 如 何 在 内 蒙 古 省 内 有 效 吸 纳 或 者 对 周 边 省 市 送 出, 都 是 制 约 这 两 个 千 万 千 瓦 级 风 电 基 地 实 施 的 重 要 问 题 81

82 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 2.3 解 决 制 约 我 国 风 电 上 网 问 题 一 些 具 体 办 法 解 决 我 国 风 电 上 网 困 难 的 问 题, 可 以 从 以 下 两 个 方 面 加 以 入 手 第 一 是 应 当 加 大 对 电 网 改 造 的 力 度, 包 括 增 强 电 力 系 统 的 灵 活 性 和 加 强 电 源 侧 和 负 荷 侧 的 管 理, 使 得 电 网 调 节 能 力 达 到 规 模 化 风 电 接 入 的 要 求 在 欧 洲 一 些 国 家, 风 电 装 机 容 量 在 电 网 中 的 比 例 能 达 到 20%, 甚 至 可 以 达 到 30%, 而 我 国 目 前 一 旦 超 过 5% 就 会 影 响 电 网 侧 的 正 常 运 行, 其 中 一 个 原 因 就 是 我 国 电 网 无 论 在 管 理 水 平 还 是 负 荷 端 对 抗 风 电 随 机 性 和 间 歇 性 能 力 上 都 和 国 外 先 进 水 平 有 较 大 的 差 距 如 果 我 国 电 网 能 够 容 纳 的 风 电 装 机 容 量 的 比 例 能 达 到 欧 洲 的 20% 的 水 平, 那 么 在 内 蒙 建 设 的 千 万 千 瓦 以 上 规 模 风 电 场 将 会 成 为 可 能, 风 能 资 源 将 会 得 到 更 为 有 效 地 利 用 同 时, 电 网 改 造 应 当 加 快 超 高 压 输 电 线 路 改 造, 超 高 压 输 电 的 完 成 将 会 使 风 电 的 远 距 离 传 输 成 为 现 实, 逐 步 实 现 北 电 南 送 的 宏 伟 设 想 第 二 是 加 强 政 策 对 电 力 需 求 向 风 能 资 源 富 集 地 区 的 引 导 在 我 国 西 北 东 北 两 个 地 区, 风 能 资 源 十 分 丰 富, 但 是 由 于 当 地 基 础 工 业 薄 弱, 风 电 不 能 在 当 地 有 效 吸 纳, 同 时 能 参 与 调 峰 的 火 电 装 机 容 量 不 足, 给 这 两 个 地 区 的 风 电 上 网 带 来 了 困 难 若 能 将 一 部 分 工 业 用 电 的 需 求 转 移 到 这 两 个 地 区, 必 将 增 大 风 能 资 源 富 集 地 区 的 电 网 吸 纳 风 电 的 能 力, 有 效 利 用 这 部 分 风 能 资 源 通 过 政 策 在 西 北 东 北 两 个 地 区 引 入 用 电 需 求, 同 时 符 合 了 我 国 西 部 大 开 发 以 及 振 兴 东 北 老 工 业 基 地 的 产 业 布 局 政 策, 可 谓 一 举 两 得 3 我 国 在 风 机 生 产 产 业 链 中 有 待 解 决 的 问 题 我 国 风 能 资 源 丰 富, 若 想 更 有 效 的 利 用 这 部 分 资 源, 独 立 自 主 的 生 产 风 机 尤 为 关 键 本 节 首 先 介 绍 了 我 国 在 风 机 生 产 整 条 产 业 链 上 的 情 况, 并 提 出 针 对 目 前 风 电 产 业 链 上 的 情 况 应 当 采 取 的 一 些 具 体 措 施 3.1 我 国 风 电 产 业 链 情 况 风 机 生 产 的 产 业 链 包 括 三 个 环 节, 首 先 是 原 材 料 的 生 产, 其 次 是 风 机 零 部 件 的 生 产, 最 后 是 风 机 的 组 装 风 机 制 造 的 原 材 料 主 要 包 括 玻 璃 纤 维 铸 铁 特 种 钢 材 铷 铁 硼 磁 性 材 料 等 我 国 目 前 具 备 对 上 述 原 材 料 较 强 的 生 产 能 力, 并 且 控 制 稀 土 这 样 的 上 游 资 源, 在 原 材 料 生 产 的 产 业 链 环 节 处 于 优 势 地 位 风 机 主 要 零 部 件 包 括 叶 片 齿 轮 箱 发 电 机 电 控 系 统 塔 架 等 在 叶 片 齿 轮 箱 发 电 机 三 类 零 部 件 上, 国 内 有 保 定 惠 腾 中 复 连 众 重 庆 齿 轮 德 阳 二 重 东 风 电 机 兰 州 电 机 等 多 家 企 业 可 以 生 产, 并 已 经 有 效 替 代 进 口 但 在 主 轴 轴 承 和 电 控 系 统 仍 然 对 进 口 依 赖 程 度 较 大, 是 我 国 风 机 零 部 件 产 业 链 层 面 上 细 分 行 业 的 薄 弱 环 节 风 机 组 装 环 节 上, 国 内 企 业 在 近 年 抢 占 了 外 资 企 业 的 市 场 份 额 2008 年, 国 内 金 风 东 汽 华 锐 三 家 龙 头 企 业 的 市 场 份 额 已 经 达 到 了 50% 以 上, 传 统 的 外 资 风 机 组 装 企 业 市 场 份 额 迅 速 下 降 到 20% 左 右 从 风 机 发 电 能 力 上 看, 目 前 兆 瓦 级 以 下 的 风 机 已 完 全 实 现 国 产 化, 兆 瓦 级 以 上 的 风 机 仍 需 进 口 目 前 国 内 企 业 已 研 制 出 1.5~2.0 兆 瓦 级 的 多 种 样 机, 进 入 小 批 量 生 产 3.2 针 对 目 前 风 电 产 业 链 上 的 情 况 应 当 采 取 措 施 82

83 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 针 对 我 国 目 前 风 电 产 业 链 上 的 情 况, 为 了 提 高 我 国 自 主 制 造 风 机 的 能 力, 应 该 从 以 下 几 方 面 采 取 措 施 首 先 是 加 强 对 于 稀 土 资 源 的 控 制 铷 铁 硼 磁 性 材 料 是 风 机 制 造 中 不 可 或 缺 的 重 要 原 材 料, 铷 作 为 稀 土 元 素, 主 要 的 资 源 储 备 集 中 在 我 国 作 为 掌 握 了 风 机 上 游 原 材 料 的 国 家, 在 稀 土 资 源 上 进 行 有 效 控 制, 防 止 盲 目 开 采 和 低 价 出 口 势 在 必 行 从 市 场 化 的 角 度 而 言, 控 制 好 稀 土 资 源, 用 风 机 制 造 的 资 源 换 风 机 制 造 的 技 术, 也 能 促 进 我 国 风 机 制 造 水 平 的 迅 速 提 高 其 次 是 在 风 机 零 部 件 领 域, 通 过 政 策 降 低 对 主 轴 轴 承 和 电 控 系 统 两 类 关 键 零 部 件 的 出 口 退 税, 从 而 降 低 高 质 量 风 机 的 制 造 成 本, 同 时 有 助 于 这 两 部 分 关 键 技 术 吸 纳, 加 快 国 产 化 进 程 以 电 控 系 统 为 例, 国 外 技 术 已 经 能 够 实 现 电 网 依 据 自 身 调 峰 能 力, 控 制 风 机 输 出 功 率, 实 现 风 机 与 电 网 的 高 效 配 合 若 能 将 此 类 技 术 引 入 到 我 国, 并 逐 步 吸 纳 后 国 产 化, 必 将 提 高 电 网 对 风 电 装 机 容 量 的 容 纳 能 力, 避 免 了 风 机 自 身 输 出 功 率 过 大 时 风 机 对 电 网 所 造 成 的 不 利 影 响 最 后 是 加 强 兆 瓦 级 以 上 风 机 的 研 究 工 作, 并 继 续 开 展 提 高 风 机 装 机 容 量 的 研 究 从 理 论 以 及 世 界 范 围 内 的 风 电 发 展 来 看, 大 功 率 的 风 机 在 建 设 过 程 每 千 瓦 造 价 低, 运 行 中 维 护 成 本 低, 是 未 来 风 机 的 发 展 路 线 只 有 逐 步 提 高 我 国 自 行 组 装 的 风 机 的 装 机 容 量, 才 能 更 为 有 效 的 利 用 我 国 的 风 能 资 源 4 政 策 性 建 议 我 国 在 风 电 发 展 中 所 具 备 的 最 主 要 优 势 在 于 风 能 资 源 在 我 国 分 布 充 分, 同 时 在 风 电 产 业 链 上 游 具 备 稀 土 资 源 上 的 优 势 而 劣 势 则 在 于 我 国 电 网 改 造 过 程 相 对 缓 慢, 同 时 在 风 机 零 部 件 生 产 以 及 整 机 组 装 上 面 存 在 技 术 劣 势 针 对 上 述 情 况, 我 们 对 我 国 风 电 发 展 做 如 下 政 策 性 建 议 : 1. 在 风 电 发 展 过 程 中 避 免 盲 从 心 里, 在 保 证 风 机 装 机 容 量 稳 定 增 长 的 基 础 上, 鼓 励 在 上 网 落 实 和 风 机 制 造 技 术 上 获 得 突 破 的 风 电 规 划 开 工 建 设, 促 进 我 国 风 电 在 质 上 的 提 高, 使 得 风 机 建 成 后 能 够 发 挥 更 大 的 作 用 2. 通 过 政 策 手 段, 适 当 超 前 国 家 电 网 超 高 压 输 电 改 造, 满 足 风 电 大 规 模 开 发 的 外 送 需 求, 同 时 增 强 国 家 电 网 管 理 水 平, 彻 底 解 决 电 网 与 风 电 发 展 不 同 步 的 顽 疾 3. 加 强 对 我 国 稀 土 资 源 的 控 制, 巩 固 现 有 优 势, 同 时 加 大 对 国 外 先 进 风 电 技 术 的 引 入 和 吸 纳 力 度, 并 通 过 资 源 换 技 术 的 方 式, 促 进 我 国 风 机 研 制 水 平 的 提 高 4. 通 过 交 叉 持 股 等 市 场 化 手 段 或 者 税 收 优 惠 等 政 策 手 段, 一 方 面 推 动 电 网 吸 纳 风 电 上 网 的 热 情, 另 一 方 面 用 将 电 需 求 积 极 引 入 到 风 电 富 集 地 区, 实 现 风 能 资 源 的 有 效 利 用 83

84 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 光 伏 产 业 研 究 报 告 施 军 义 1 光 伏 技 术 发 展 综 述 1.1 光 伏 技 术 发 展 历 史 由 于 全 球 气 候 变 迁 空 气 污 染 问 题 以 及 资 源 日 趋 短 缺 之 故, 太 阳 能 发 电 作 为 动 力 供 应 主 要 来 源 之 一 的 可 能 性, 已 日 益 引 起 人 们 注 目, 这 也 是 近 年 以 硅 晶 圆 为 主 的 太 阳 能 电 池 市 场 快 速 成 长 的 原 因 太 阳 能 电 池 又 称 光 伏 电 池, 是 一 种 能 有 效 地 吸 收 太 阳 辐 射 能, 并 使 之 转 变 成 电 能 的 半 导 体 器 件 太 阳 能 光 伏 发 电, 可 视 为 迄 今 为 止 最 美 妙 最 长 寿 和 最 可 靠 的 发 电 技 术 光 伏 发 电 具 有 许 多 优 点 : 如 : 安 全 可 靠 无 噪 声 无 污 染 能 量 随 处 可 得, 不 受 地 域 限 制, 无 须 消 耗 燃 料, 无 机 械 转 动 部 件, 故 障 率 低, 维 护 简 便, 可 以 无 人 值 守, 建 站 周 期 短, 规 模 大 小 随 意, 无 须 架 输 电 线 路, 可 以 方 便 地 与 建 筑 物 相 结 合 等, 这 些 优 点 都 是 其 它 发 电 方 式 所 不 及 的, 是 可 再 生 能 源 和 可 持 续 发 展 的 可 靠 能 源 目 前 全 世 界 应 用 最 为 广 泛 的 硅 太 阳 电 池 的 发 展, 始 于 1954 年 在, 美 国 贝 尔 研 究 所 试 制 成 功, 次 年 便 被 用 做 电 信 装 置 的 电 源,1958 年 又 被 美 国 首 次 应 用 和 于 先 锋 1 号 人 造 卫 星 宇 宙 开 发 极 大 地 促 进 了 太 阳 电 池 的 开 发 与 此 同 时, 地 面 用 太 阳 电 池 的 研 究 也 在 不 断 开 展, 特 别 是 1973 年 的 能 源 危 机, 又 大 大 加 速 了 地 面 太 阳 电 池 的 发 展 许 多 国 家 为 开 发 利 用 太 阳 能 电 池, 为 阳 光 发 电 的 研 究 投 入 了 相 当 数 量 的 资 金 迄 今 为 止 翱 翔 于 太 空 的 成 千 个 飞 行 器 中, 大 多 数 都 配 备 了 太 阳 能 电 池 系 统 第 一 颗 人 造 卫 星 上 天, 是 光 伏 技 术 开 发 利 用 的 起 点, 经 过 近 五 十 年 的 发 展, 它 已 形 成 一 门 新 的 光 伏 科 学 无 论 是 在 宇 宙 飞 行 中 的 应 用, 还 是 作 为 地 面 发 电 系 统 的 应 用, 从 开 发 速 度 技 术 成 熟 性 和 应 用 领 域 来 看, 光 伏 技 术 都 是 新 能 源 中 的 佼 佼 者 目 前 光 伏 技 术 已 经 广 泛 应 用 于 光 热 转 化 发 电 和 太 阳 能 与 建 筑 一 体 化 等 随 着 未 来 太 阳 能 技 术 的 不 断 进 步, 太 阳 能 产 业 有 可 能 成 为 应 用 最 为 广 泛 的 新 能 源 产 业 1.2 光 伏 技 术 发 展 情 况 太 阳 能 电 池 根 据 所 用 材 料 的 不 同, 可 分 为 ; 硅 系 太 阳 能 电 池 多 元 化 合 物 薄 膜 太 阳 能 电 池 聚 合 物 多 层 修 饰 电 极 型 太 阳 能 电 池 纳 米 晶 太 阳 能 电 池 四 大 类, 其 中 硅 系 太 阳 能 电 池 是 目 前 发 展 最 成 熟 的, 在 应 用 中 居 主 导 地 位, 分 为 单 晶 硅 多 晶 硅 和 非 晶 硅 三 类 图 1: 三 种 主 流 太 阳 能 电 池 简 介 84

85 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 2 晶 体 硅 电 池 技 术 路 线 2.1 产 业 链 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 的 产 业 链 为 多 晶 硅 硅 片 电 池 片 电 池 组 件 应 用 系 统, 越 靠 近 产 业 链 上 游 的 环 节, 技 术 含 量 越 高 图 2: 光 伏 产 业 链 2.2 市 场 价 格 多 晶 硅 在 2008 年 以 前 为 几 家 国 际 厂 商 垄 断, 其 价 格 在 需 求 拉 动 下 飙 升, 从 2003 年 约 25$/Kg 上 涨 至 2008 年 平 均 350$/Kg 在 暴 利 驱 动 下, 多 晶 硅 产 能 增 加 供 需 于 2009 年 逆 转, 目 前 市 场 价 格 回 落 至 60$/Kg, 近 期 小 幅 反 弹 至 70-80$/Kg 在 需 求 不 振 和 原 材 料 下 跌 的 双 重 推 动 下, 电 池 组 件 价 格 从 08 年 3 季 度 约 4$/Wp 跌 至 目 前 2$/Wp, 电 池 片 价 格 已 低 至 $/Wp 09 年 2 季 度 末 以 来, 全 球 光 伏 行 业 回 暖 明 显, 预 计 3 4 季 度 多 晶 硅 有 望 维 持 在 60$/Kg 以 上, 电 池 组 件 价 格 亦 有 望 稳 定 在 2$/Wp 而 随 着 第 二 轮 多 晶 硅 产 能 集 中 于 09 年 底 投 产,2010 年 的 多 晶 硅 价 格 继 续 看 跌 至 45$/kg, 对 应 晶 硅 电 池 组 件 价 格 看 跌 至 $/Wp 85

86 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 2.3 产 能 和 产 量 从 全 球 范 围 来 看, 由 于 传 统 生 产 商 扩 产, 加 上 大 量 新 进 入 者, 未 来 2-3 年 多 晶 硅 供 给 过 剩 已 成 定 局 随 着 技 术 水 平 提 升, 多 晶 硅 项 目 建 设 周 期 已 由 4 年 加 快 至 1.5 年, 多 晶 硅 行 业 已 演 变 成 大 规 模 化 工 制 造 业 86

87 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 截 至 2008 年 底, 全 球 硅 片 产 能 8.3GW, 同 比 增 长 81%, 电 池 片 和 组 件 的 产 能 规 模 基 本 与 其 一 致 2008 年, 我 国 硅 片 电 池 片 电 池 组 件 的 产 能 分 别 为 3GW 3GW 4GW, 产 量 分 别 为 1.5GW 2GW 2.5GW 2008 年, 中 国 大 陆 和 台 湾 的 电 池 产 量 占 全 球 总 产 量 的 44% 全 球 排 名 前 10 的 企 业 市 场 份 额 占 到 60%, 其 中 我 国 占 据 4 个 席 位, 分 别 是 无 锡 尚 德 天 威 英 利 江 苏 晶 澳 台 湾 茂 迪 由 于 硅 片 电 池 片 组 件 的 新 增 项 目 建 设 时 间 在 半 年 以 内, 晶 体 硅 电 池 产 业 链 下 游 发 生 产 能 不 足 的 概 率 较 小 2.4 转 化 效 率 截 至 2009 年 一 季 度, 国 内 主 流 晶 体 硅 电 池 转 化 效 率 达 到 16% 无 锡 尚 德 已 达 到 19% 的 单 晶 硅 转 化 效 率 和 17% 的 多 晶 硅 转 化 效 率 ; 南 京 中 电 宣 布 其 选 择 性 发 射 结 单 晶 硅 电 池 的 转 换 效 率 达 到 17.8%; 昱 晶 基 于 传 统 制 造 工 艺 的 多 晶 硅 电 池 转 换 效 率 达 到 16.2%; 英 利 林 洋 阿 特 斯 中 轻 太 阳 能 等 电 池 厂 商 基 于 传 统 工 艺 的 多 晶 硅 电 池 效 率 也 基 本 接 近 或 超 过 16% 在 此 方 面, 德 国 夫 朗 霍 费 费 莱 堡 太 阳 能 系 统 研 究 所 保 持 着 世 界 领 先 水 平 该 研 究 所 制 得 的 电 池 转 化 效 率 超 过 23%, 最 大 值 可 达 23.3% 总 体 而 言, 晶 体 硅 电 池 平 均 转 化 效 率 继 续 延 续 着 年 均 增 加 0.5 个 百 分 点 的 趋 势 2.5 单 位 发 电 成 本 87

88 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 展 望 未 来 2-3 年, 晶 体 硅 技 术 路 线 发 电 成 本 可 以 降 到 1 元 /kwh, 行 业 平 均 发 电 成 本 测 算 如 下 表 ( 考 虑 了 财 务 费 用, 未 考 虑 利 润 ) 龙 头 企 业 有 可 能 将 成 本 降 到 更 低 3 薄 膜 类 太 阳 能 电 池 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 转 换 效 率 无 疑 是 最 高 的, 在 大 规 模 应 用 和 工 业 生 产 中 仍 占 据 主 导 地 位, 但 由 于 受 晶 体 硅 材 料 价 格 及 相 应 的 繁 琐 的 电 池 工 艺 影 响, 致 使 晶 体 硅 成 本 价 格 居 高 不 下, 要 想 大 幅 度 降 低 其 成 本 是 非 常 困 难 的 为 了 节 省 高 质 量 材 料, 寻 找 晶 体 硅 电 池 的 替 代 产 品, 逐 步 发 展 了 薄 膜 太 阳 能 电 池, 其 中 多 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 和 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 就 是 典 型 代 表 从 2007 年 细 分 产 品 市 场 份 额 上 来 看, 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 还 占 有 最 大 的 市 场 份 额, 其 中 非 晶 硅 占 有 5%, 多 晶 硅 占 有 52%, 单 晶 硅 占 有 38% 薄 膜 类 太 阳 能 电 池 及 其 它 类 型 太 阳 能 电 池 的 市 场 占 有 率 之 和 不 足 5% 图 7:2007 年 世 界 范 围 内 太 阳 能 电 池 市 场 份 额 图 88

89 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 多 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 制 备 多 采 用 化 学 气 相 沉 积 法, 包 括 低 压 化 学 气 相 沉 积 (LPCVD) 和 等 离 子 增 强 化 学 气 相 沉 积 (PECVD) 工 艺, 衬 底 材 料 一 般 选 用 Si SiO2 Si3N4 等 此 外, 液 相 外 延 法 (LPPE) 和 溅 射 沉 积 法 也 可 用 来 制 备 多 晶 硅 薄 膜 电 池 德 国 费 莱 堡 太 阳 能 研 究 所 采 用 区 融 再 结 晶 技 术 制 得 的 多 晶 硅 电 池 转 换 效 率 为 19%, 日 本 三 菱 公 司 用 该 法 制 备 电 池, 效 率 达 16.42% 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 采 用 非 晶 硅 作 为 电 池 材 料, 本 身 对 太 阳 辐 射 光 谱 的 长 波 区 域 不 敏 感, 这 样 一 来 就 限 制 了 非 晶 硅 太 阳 能 电 池 的 转 换 效 率 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 制 备 方 法 有 很 多, 其 中 包 括 反 应 溅 射 法 PECVD 法 LPCVD 法 等, 反 应 原 料 气 体 为 H2 稀 释 的 SiH4, 衬 底 主 要 为 玻 璃 及 不 锈 钢 片, 制 成 的 非 晶 硅 薄 膜 经 过 不 同 的 电 池 工 艺 过 程 可 分 别 制 得 单 结 电 池 和 叠 层 太 阳 能 电 池 目 前 美 国 联 合 太 阳 能 公 司 (VSSC) 制 得 的 单 结 太 阳 能 电 池 最 高 转 换 效 率 为 9.3%, 三 带 隙 三 叠 层 电 池 最 高 转 换 效 率 为 13% 非 晶 硅 太 阳 能 电 池 由 于 具 有 较 高 的 转 换 效 率 和 较 低 的 成 本 及 重 量 轻 等 特 点, 有 着 极 大 的 潜 力 但 同 时 由 于 它 的 稳 定 性 不 高, 直 接 影 响 了 它 的 实 际 应 用 如 果 能 进 一 步 解 决 稳 定 性 问 题 及 提 高 转 换 率 问 题, 那 么, 非 晶 硅 大 阳 能 电 池 无 疑 是 太 阳 能 电 池 的 主 要 发 展 产 品 之 一 综 上 所 述, 今 后 太 阳 能 技 术 发 展 的 重 点 是 多 晶 硅 和 非 晶 硅 薄 膜 电 池 由 于 多 晶 硅 和 非 晶 硅 薄 膜 电 池 具 有 较 高 的 转 换 效 率 和 相 对 较 低 的 成 本, 可 能 最 终 取 代 晶 体 硅 电 池, 成 为 市 场 的 主 导 产 品 提 高 转 换 效 率 和 降 低 成 本 是 太 阳 能 电 池 制 备 中 考 虑 的 两 个 主 要 因 素, 对 于 目 前 的 晶 体 硅 太 阳 能 电 池, 要 想 再 进 一 步 提 高 转 换 效 率 是 比 较 困 难 的 因 此, 今 后 研 究 的 重 点 除 继 续 开 发 新 的 电 池 材 料 外 应 集 中 在 如 何 降 低 成 本 上 来, 现 有 的 高 转 换 效 率 的 太 阳 能 电 池 是 在 高 质 量 的 硅 片 上 制 成 的, 这 是 制 造 硅 太 阳 能 电 池 最 费 钱 的 部 分 因 此, 在 如 何 保 证 转 换 效 率 仍 较 高 的 情 况 下 来 降 低 衬 底 的 成 本 就 显 得 尤 为 重 要 也 是 今 后 太 阳 能 电 池 技 术 发 展 急 需 解 决 的 问 题 4 全 球 光 伏 产 业 发 展 情 况 全 球 经 济 特 别 是 新 兴 市 场 经 济 的 发 展 对 能 源 产 生 巨 大 需 求, 煤 炭 石 油 天 然 气 等 传 统 能 源 开 采 量 和 可 使 用 时 间 越 来 越 少 全 球 经 济 严 重 依 赖 于 传 统 能 源 的 现 状, 使 其 面 临 增 长 减 速 的 风 险 传 统 能 源 是 现 代 经 济 发 展 三 大 支 柱 之 首, 但 同 时 是 主 要 的 污 染 源, 对 环 境 和 生 态 的 影 响 主 要 体 现 在 温 室 气 体 的 排 放 上 20 世 纪 以 来 地 球 表 面 平 均 温 度 持 续 升 高, 这 将 严 重 威 胁 我 们 的 生 存 环 境, 为 此 各 国 纷 纷 出 台 各 种 应 对 政 策 随 着 传 统 能 源 生 命 周 期 的 结 束 以 及 各 国 对 环 境 保 护 的 重 视, 对 可 再 生 能 源 的 开 发 和 利 用 进 入 成 长 期, 预 计 未 来 将 出 现 以 可 太 阳 能 电 池 等 再 生 能 源 为 主 导 的 能 源 格 局 在 过 去 的 30 多 年 中, 太 阳 能 电 池 行 业 经 历 了 多 次 起 伏, 太 阳 能 热 发 电 曾 在 上 个 世 纪 80 年 代 风 靡 一 时, 但 是 由 于 石 油 价 格 的 回 落 和 太 阳 能 热 发 电 产 品 的 价 格 居 高 不 下,1992 至 2006 年 间 太 阳 能 热 发 电 的 发 展 步 入 低 潮 近 两 年 由 于 人 们 对 全 球 变 暖 的 担 忧 和 能 源 价 格 的 持 续 攀 升, 使 太 阳 能 热 发 电 再 次 受 到 重 视,2007 年 全 球 太 阳 能 热 发 电 规 模 增 长 了 10 万 千 瓦 当 石 油 价 格 升 高 时 社 会 各 界 就 对 太 阳 能 等 新 能 源 的 开 发 应 用 多 一 层 关 注, 最 近 石 油 能 源 危 机 应 该 说 是 对 行 业 影 响 最 大 的 一 次 石 油 问 题 的 日 益 严 重, 使 得 太 阳 能 等 新 能 源 产 业 得 到 各 国 政 府 的 重 视 与 支 持, 太 阳 能 电 池 行 业 89

90 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 得 以 蓬 勃 发 展 另 外, 欧 洲 从 环 保 的 角 度 在 大 力 推 进 太 阳 能 电 池 产 业, 对 太 阳 能 电 池 的 发 展 也 起 到 了 推 动 作 用 以 日 本 为 例, 上 世 纪 70 年 代 日 本 曾 经 受 到 石 油 能 源 的 打 击, 从 那 时 起, 日 本 政 府 开 始 提 醒 并 支 持 相 关 企 业 开 发 可 以 代 替 石 油 的 能 源, 也 是 从 那 时 开 始, 日 本 开 始 关 注 太 阳 能 这 一 新 能 源, 到 目 前 为 止 日 本 已 经 在 太 阳 能 设 备 及 相 关 工 艺 方 面 处 于 世 界 领 先 地 位 预 计 2015 年 年 光 伏 发 电 将 与 传 统 能 源 发 电 成 本 接 近, 届 时 毋 需 政 策 支 持 可 参 与 市 场 化 竞 争 随 着 能 源 储 量 的 不 断 减 少, 传 统 能 源 价 格 上 升 是 必 然 趋 势 ; 同 时 多 晶 硅 价 格 的 下 降, 光 伏 电 池 转 换 率 的 提 高, 单 位 耗 硅 量 的 减 少, 新 材 料 的 替 代 以 及 薄 膜 电 池 的 研 制 都 在 逐 步 降 低 光 伏 发 电 成 本, 使 得 两 者 价 差 逐 渐 缩 小 EPIA 预 测, 光 照 时 间 长 的 地 区 光 伏 电 价 在 2015 年 左 右 就 能 与 化 石 燃 料 电 价 持 平, 短 光 照 地 区 大 概 在 2025 年 左 右 达 到 4.1 太 阳 能 电 池 产 业 和 市 场 发 展 迅 猛 20 世 纪 70 年 代 的 世 界 太 阳 能 电 池 产 业 的 年 增 长 率 为 20%, 而 近 10 年 来 一 直 保 持 着 30%-40% 的 增 长 率 我 们 预 期 年 全 球 太 阳 能 产 业 产 能 将 继 续 增 加, 但 是 增 速 放 缓,2009 和 2010 为 别 为 28% 和 17% 图 8: 全 球 太 阳 能 电 池 产 能 情 况 4.2 各 国 政 策 支 撑 是 近 几 年 发 展 的 关 键 日 本 政 府 在 1994 年 年 间 成 功 实 施 一 轮 补 贴, 促 使 2004 年 日 本 光 伏 累 计 安 装 量 达 1100MW, 成 为 当 时 全 球 光 伏 容 量 最 大 的 国 家 2004 年, 德 国 政 府 启 动 上 网 电 价 法, 即 著 名 的 EEG 法 案, 导 致 德 国 光 伏 安 装 量 激 增 政 策 是 推 动 光 伏 需 求 的 主 导 力 量 德 国 是 光 伏 扶 持 政 策 最 为 成 功 的 案 例 2004 年 德 国 政 府 更 新 了 可 再 生 能 源 法, 设 定 了 未 来 20 年 的 太 阳 能 上 网 电 价 这 项 政 策 直 接 刺 激 了 居 民 和 投 资 者 积 极 参 与 光 伏 系 统 投 资 和 安 装, 当 年 德 国 新 增 装 机 容 量 增 长 了 152%, 至 今 仍 是 全 球 光 伏 市 场 的 领 导 者 在 这 之 后, 西 班 牙 意 大 利 希 腊 法 国 也 都 引 入 了 上 网 电 价 法, 并 且 补 贴 程 度 相 对 德 国 而 言 更 加 丰 厚 图 9: 世 界 各 国 对 太 阳 能 产 业 的 鼓 励 政 策 90

91 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 5 国 内 太 阳 能 企 业 上 市 公 司 分 析 91

92 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 从 目 前 情 况 来 看, 中 国 光 伏 企 业 主 要 集 中 在 硅 片 电 池 和 组 件 的 等 中 间 加 工 制 造 环 节, 属 于 产 业 链 的 中 游, 而 上 游 的 硅 材 料 和 系 统 安 装 基 本 由 国 外 企 业 所 控 制 我 们 预 期 在 2009 年 年 多 晶 硅 料 市 场 价 格 将 同 比 有 所 下 滑, 电 池 片 价 格 预 期 也 将 下 滑 未 来 光 伏 产 业 链 各 个 环 节 都 将 受 到 冲 击 : 上 游 硅 料 生 产 商 利 润 率 会 大 规 模 下 降, 电 池 制 造 商 的 生 产 成 本 得 以 降 低, 但 与 此 同 时 的 产 品 价 格 下 降, 电 池 片 制 造 商 的 毛 利 率 预 计 略 有 上 调 与 此 同 时, 技 术 进 步 和 薄 膜 电 池 的 市 场 份 额 的 不 断 扩 大 也 在 一 定 程 度 促 进 了 光 伏 产 品 价 格 下 滑 未 来 几 年 内 光 伏 产 业 结 构 会 有 较 大 变 化 产 能 小, 技 术 落 后, 融 资 能 力 差 的 企 业 可 能 被 淘 汰 和 兼 并 太 阳 能 产 品 价 格 的 降 低 也 进 一 步 加 速 了 太 阳 能 光 伏 产 品 的 推 广 和 应 用 长 远 来 看, 有 利 于 太 阳 能 产 业 的 发 展 图 10: 中 国 国 内 上 市 的 和 太 阳 能 产 业 相 关 的 公 司 列 表 92

93 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 碳 交 易 和 新 能 源 概 述 张 宇 一 综 述 : 研 究 背 景 目 的 及 本 文 内 容 相 对 于 传 统 的 化 石 能 源, 可 再 生 能 源 ( 水 能 风 能 生 物 质 能 太 阳 能 等 ) 具 有 资 源 潜 力 大 和 环 境 污 染 低 的 优 点 其 环 保 优 势 主 要 体 现 为 温 室 气 体 排 放 远 低 于 传 统 能 源, 甚 至 可 以 实 现 零 排 放 因 此, 发 展 可 再 生 能 源 是 解 决 环 境 问 题 重 要 途 径 之 一 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 下 的 京 都 议 定 书 规 定 了 温 室 气 体 排 放 权 以 及 排 放 权 的 市 场 机 制, 使 温 室 气 体 排 放 权 成 为 国 际 市 场 上 的 一 种 商 品, 在 此 基 础 上 形 成 了 全 球 碳 排 放 市 场 这 种 市 场 机 制 能 够 更 好 的 推 动 可 再 生 能 源 在 内 的 清 洁 技 术 产 业 的 发 展, 例 如 : 基 于 京 都 议 定 书 下 的 清 洁 发 展 机 制 (Clean Development Mechanis, CDM) 项 目, 发 达 国 家 获 得 项 目 产 生 的 经 核 准 的 减 排 量 (certified emission reductions, CERs) 用 以 履 行 减 排 义 务, 而 发 展 中 国 家 则 获 得 额 外 的 资 金 ( 通 过 出 售 CERs) 或 技 术 二 京 都 议 定 书 下 的 碳 排 放 权 交 易 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 及 其 京 都 议 定 书 是 国 际 社 会 经 过 多 年 艰 苦 谈 判 而 形 成 的 应 对 气 候 变 化 的 两 个 重 要 法 律 文 件, 也 是 碳 交 易 市 场 的 重 要 基 础 1. 框 架 公 约 为 应 对 因 温 室 气 体 排 放 而 引 发 的 全 球 变 暖 等 气 候 变 化 问 题, 在 政 府 间 气 候 变 化 委 员 会 (IPCC) 的 推 动 下,1992 年 5 月 9 日 在 联 合 国 环 境 与 发 展 大 会 上 通 过 了 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 (United Nations Framework Convention on Climate Change, UNFCCC), 并 于 1994 年 3 月 21 日 正 式 生 效 框 架 公 约 的 最 终 目 标 是 根 据 本 公 约 的 各 项 有 关 规 定, 将 大 气 中 温 室 气 体 的 浓 度 稳 定 在 防 止 气 候 系 统 受 到 危 险 的 人 为 干 扰 的 水 平 上 这 一 水 平 应 在 足 以 使 生 态 系 统 能 够 自 然 地 适 应 气 候 变 化 确 保 粮 食 生 产 免 受 威 胁 并 使 经 济 发 展 能 够 可 持 续 地 进 行 的 时 间 范 围 内 实 现 框 架 公 约 是 世 界 上 第 一 个 为 全 面 控 制 二 氧 化 碳 等 温 室 气 体 排 放, 以 应 对 全 球 气 候 变 暖 给 人 类 经 济 和 社 会 带 来 不 利 影 响 的 国 际 公 约, 也 是 国 际 社 会 在 应 对 全 球 气 候 变 化 问 题 上 进 行 国 际 合 作 的 一 个 基 本 框 架 据 统 计, 目 前 已 有 189 个 国 家 加 入 了 气 候 公 约, 这 些 国 家 被 称 为 公 约 缔 约 方 1.1 框 架 公 约 的 历 史 贡 献 : 1) 确 立 了 国 际 环 境 保 护 法 的 几 项 基 本 原 则, 是 京 都 议 定 书 的 理 论 基 础 公 约 第 3 条 规 定 了 用 于 指 导 缔 约 方 采 取 履 约 行 动 的 五 项 原 则 : 共 同 但 有 区 别 的 责 任 原 则 ; 充 分 考 虑 发 展 中 国 家 的 具 体 需 要 和 特 殊 情 况 原 则 ; 预 防 原 则 ; 促 进 可 持 续 发 展 原 则 和 开 放 经 济 体 系 原 则 其 中 最 重 要 的 是 共 同 但 有 区 别 的 责 任 原 则, 它 是 京 都 议 定 书 通 过 清 洁 发 展 机 制 等 履 约 机 制 安 排 附 件 一 国 家 和 非 附 件 一 国 家 之 间 不 同 的 减 排 义 务 的 理 论 基 础 2) 框 架 公 约 附 件 规 定 了 两 类 国 家 ( 附 件 一 国 家 和 非 附 件 一 国 家 ) 责 任 的 区 分 框 架 公 约 附 件 一 所 列 国 家 包 括 工 业 化 国 家 以 及 苏 联 解 体 后 的 东 欧 转 型 期 国 家, 公 约 对 于 附 93

94 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 件 一 所 列 国 家 规 定 了 较 之 其 他 国 家 严 格 得 多 的 义 务, 目 标 为 在 2000 年 将 温 室 气 体 排 放 控 制 到 1990 年 的 水 平 而 非 附 件 一 国 家 ( 包 括 中 国 在 内 的 发 展 中 国 家 ), 没 有 减 排 或 限 排 义 务 1.2 框 架 公 约 的 不 足 : 公 约 正 如 其 名, 只 是 一 个 框 架 公 约, 缺 乏 可 操 作 性, 欠 缺 可 具 体 实 施 的 法 律 规 则 和 具 体 量 化 的 细 则, 如 温 室 气 体 排 放 的 管 制 对 象, 控 制 目 标, 各 国 分 别 的 减 排 量 及 减 排 时 间 表 等 因 此 在 公 约 生 效 后, 各 缔 约 方 即 开 始 弥 补 这 一 缺 点, 企 图 制 定 更 详 细 更 有 法 律 效 力 的 国 际 公 约, 这 也 是 京 都 议 定 书 产 生 的 背 景 2. 京 都 议 定 书 2.1 缔 结 和 生 效 由 于 框 架 公 约 没 有 规 定 具 体 的 减 排 指 标, 缺 乏 可 操 作 性, 为 此 于 1997 年 12 月 于 日 本 京 都 召 开 的 框 架 公 约 第 三 次 缔 约 方 大 会 (COP3) 上 通 过 了 联 合 国 气 候 变 化 框 架 公 约 京 都 议 定 书 ( 简 称 京 都 议 定 书 ), 为 各 缔 约 方 规 定 了 有 法 律 约 束 力 的 定 量 化 减 排 或 限 排 指 标 京 都 议 定 书 是 防 止 气 候 变 化 和 定 量 减 少 温 室 气 体 排 放 方 面 第 一 个 具 有 法 律 约 束 力 的 国 际 条 约 京 都 议 定 书 于 2005 年 2 月 16 日 正 式 生 效 目 前 全 球 签 署 情 况 见 图 一 中 国 政 府 已 于 1998 年 5 月 签 署 了 京 都 议 定 书 图 一 京 都 议 定 书 签 署 情 况 ( 绿 色 : 已 签 署 红 色 : 未 签 署 ) 2.2 主 要 内 容 1) 明 确 规 定 要 求 减 排 的 6 种 温 室 气 体 : 二 氧 化 碳 甲 烷 氧 化 亚 氨 氢 氟 碳 化 物 全 氟 化 碳 和 六 氟 化 硫 2) 规 定 第 一 承 诺 期 内 ( ) 工 业 化 国 家 削 减 指 标 京 都 议 定 书 规 定 了 公 约 附 件 一 缔 约 方 的 温 室 气 体 定 量 减 排 指 标, 即 附 件 一 缔 约 方 应 该 94

95 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 单 独 或 共 同 地 确 保 其 二 氧 化 碳 甲 烷 等 六 种 受 控 温 室 气 体 的 排 放 总 量 ( 以 二 氧 化 碳 当 量 计 算 ), 在 2008 年 至 2012 年 的 第 一 承 诺 期 内, 与 1990 年 排 放 水 平 相 比 至 少 要 减 少 5.2%, 到 2005 年, 附 件 一 缔 约 方 应 在 履 行 这 些 承 诺 方 面 做 出 可 予 证 实 的 进 展 同 时, 京 都 议 定 书 也 为 每 个 附 件 一 国 家 确 定 了 有 差 别 的 减 排 指 标 3) 京 都 议 定 书 提 出 了 联 合 履 行 (JI) 清 洁 发 展 机 制 (CDM) 和 排 放 贸 易 (ET) 三 种 境 外 减 排 的 灵 活 履 约 机 制 3. 京 都 议 定 书 的 三 种 灵 活 履 约 机 制 附 件 一 国 家 作 为 工 业 化 国 家, 其 环 境 保 护 技 术 水 平 已 经 较 高, 加 上 本 国 劳 动 成 本 较 高 等 因 素, 要 实 现 减 排 目 标 将 付 出 很 高 的 代 价 从 经 济 成 本 上 分 析, 发 达 国 家 在 国 内 减 排 一 吨 二 氧 化 碳 当 量 (carbon dioxide equivalent) 的 温 室 气 体 所 需 的 成 本 约 为 65 欧 元, 而 通 过 资 金 和 技 术 援 助 在 发 展 中 国 家 开 展 项 目 的 减 排 成 本 只 需 7 至 8 欧 元, 降 低 了 80% 以 上 此 外, 附 件 一 国 家 尽 管 都 是 工 业 化 国 家, 但 它 们 之 间 的 经 济 实 力 和 技 术 水 平 差 别 也 很 大, 比 如 白 俄 罗 斯 和 法 国 同 是 附 件 一 国 家, 其 差 别 是 不 言 而 喻 的 考 虑 到 气 候 变 化 的 全 球 性, 在 任 何 地 方 实 现 的 减 排 对 于 遏 制 气 候 变 暖 而 言 都 是 一 样 的, 按 照 经 济 学 上 的 最 低 成 本 原 则, 议 定 书 以 务 实 的 态 度, 设 计 了 多 种 可 替 代 的 灵 活 履 行 机 制, 这 些 机 制 包 括 以 造 林 和 再 造 林 为 基 础 的 碳 汇 方 式 和 三 种 可 境 外 减 排 的 灵 活 履 约 机 制 : 排 放 贸 易 联 合 履 行 和 清 洁 发 展 机 制 3.1 三 种 机 制 的 定 义 : 排 放 贸 易 (Emissions Trade, ET) 是 在 附 件 一 国 家 中 开 展 缔 约 方 之 间 的 温 室 气 体 减 排 配 额 的 交 易 联 合 履 行 (Joint Implementation, JI) 是 多 个 附 件 一 国 家 之 间 约 定 作 为 一 个 整 体 履 行 量 化 减 排 义 务 清 洁 发 展 机 制 (Clean Development Mechanism, CDM) 是 附 件 一 国 家 通 过 提 供 资 金 和 技 术 的 方 式, 与 非 附 件 一 国 家 开 展 项 目 级 的 合 作 并 获 取 温 室 气 体 减 排 抵 消 额 在 以 上 三 种 机 制 中,ET 和 JI 只 发 生 在 附 件 一 国 家 之 间,CDM 发 生 在 附 件 一 国 家 和 非 附 件 一 国 家 之 间 因 此, 发 展 中 国 家 可 以 直 接 从 中 获 益 的 是 CDM, 该 机 制 对 于 我 国 发 展 新 能 源 和 节 能 环 保 技 术 有 积 极 作 用 4.CDM 的 核 心 概 念 经 核 证 的 减 排 量 是 如 何 计 算? 根 据 蒙 特 利 尔 协 议 第 3/CMP.1 号 决 议 第 59 段 规 定, 可 以 用 简 明 的 数 学 公 式 表 示 : 经 核 证 的 减 排 量 = 基 准 线 - 实 际 人 为 源 排 放 量 - 泄 漏 调 整 量 可 见, 要 全 面 理 解 研 究 清 洁 发 展 机 制, 对 该 概 念 所 涉 及 的 基 准 线 泄 漏 方 法 学 等 概 念 必 须 深 入 理 解 基 准 线 : 清 洁 发 展 机 制 项 目 活 动 的 基 准 线 (Baseline) 是 合 理 地 代 表 一 种 在 没 有 拟 议 的 CDM 项 目 活 动 时 会 出 现 的 温 室 气 体 源 人 为 排 放 量 的 情 景 具 体 的 讲, 就 是 在 东 道 国 的 技 术 条 件 财 务 能 力 资 源 条 件 和 法 规 政 策 下, 合 理 的 可 能 出 现 的 排 放 水 平 设 置 基 准 线 的 重 要 性 在 于, 与 基 准 线 对 比, 潜 在 清 洁 发 展 机 制 项 目 活 动 的 减 排 量 与 减 排 增 量 成 本 都 可 以 进 行 计 算 评 价 与 核 实, 从 而 判 断 项 目 是 否 具 备 额 外 性 而 成 为 合 格 的 清 洁 发 展 机 制 项 目, 同 时 对 清 洁 发 展 机 制 项 目 的 执 行 效 果 进 行 比 较, 计 算 出 经 核 证 的 减 排 量 根 据 蒙 特 利 尔 决 议 第 3/CMP.1 号 决 定 第 48 段 规 定, 基 准 应 以 下 列 方 式 确 定 : 项 目 参 与 方 在 为 一 个 项 目 活 动 选 择 基 准 方 法 时, 应 参 照 执 行 理 事 会 提 出 的 任 何 指 导 意 见, 选 择 下 列 各 项 中 其 认 为 最 适 合 该 项 目 活 动 的 一 项, 并 就 其 选 择 说 明 理 由 : (a) 相 关 的 现 有 实 际 排 放 量 或 历 史 排 放 量 ; 或 (b) 在 考 虑 到 投 资 障 碍 的 情 况 下, 一 种 代 表 有 经 济 吸 引 力 的 行 动 方 针 的 技 术 所 产 生 的 排 放 量 ; 95

96 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 或 (c) 过 去 五 年 在 类 似 社 会 经 济 环 境 和 技 术 状 况 下 开 展 的 其 绩 效 在 同 一 类 别 位 居 前 20% 的 类 似 项 目 活 动 的 平 均 排 放 量 在 实 际 操 作 中, 在 清 洁 发 展 机 制 项 目 开 发 中 确 立 基 准 线 需 要 考 虑 的 因 素 很 多, 比 如 地 区 差 异, 技 术 差 异 等 额 外 性 : 与 基 准 线 关 系 密 切, 对 清 洁 发 展 机 制 项 目 开 发 成 败 具 有 决 定 性 意 义 的 另 一 概 念 是 额 外 性 (Additionality) 如 果 项 目 开 发 具 有 额 外 性, 即 表 明 项 目 开 发 与 得 到 认 可 的 参 照 系 基 准 线 而 言, 减 少 了 温 室 气 体 的 排 放, 有 益 于 全 球 环 境 泄 露 : 泄 漏 是 指 审 定 项 目 边 界 之 外 的 可 测 量 的 和 可 归 因 于 清 洁 发 展 机 制 项 目 活 动 的 温 室 气 体 源 人 为 排 放 量 的 净 变 化 简 单 理 解 就 是 指 某 个 CDM 项 目 可 能 间 接 地 导 致 项 目 之 外 其 它 地 方 温 室 气 体 排 放 量 的 增 加 方 法 学 : 方 法 学 是 相 关 文 件 中 对 methodology 一 词 的 翻 译, 指 的 是 公 约 执 行 理 事 会 通 过 或 认 可 的 在 清 洁 发 展 机 制 项 目 开 发 中 用 于 计 算 或 其 他 方 面 的 一 些 方 法 或 公 式 5. CDM 的 方 式 和 程 序 5.1 CDM 的 方 式 2001 年 10 月 在 摩 洛 哥 马 拉 喀 什 举 行 框 架 公 约 第 七 次 缔 约 方 大 会 (COP7), 会 议 通 过 马 拉 喀 什 协 议 协 议 中 公 布 了 清 洁 发 展 机 制 的 方 式 和 程 序, 它 为 CDM 制 定 具 体 的 实 施 规 则, 是 CDM 活 动 的 根 本 大 纲 CDM 项 目 及 参 与 国 的 实 施 条 件 CDM 项 目 必 须 满 足 :(1) 获 得 项 目 涉 及 到 的 所 有 成 员 国 的 正 式 批 准 ;(2) 促 进 项 目 东 道 国 的 可 持 续 发 展 ;(3) 在 缓 解 气 候 变 化 方 面 产 生 实 在 的 可 测 量 的 长 期 的 效 益 CDM 项 目 产 生 的 减 排 量 还 必 须 是 任 何 无 此 CDM 项 目 条 件 下 产 生 的 减 排 量 的 额 外 部 分 参 与 CDM 的 国 家 必 须 满 足 一 定 的 资 格 标 准 所 有 的 CDM 参 与 成 员 国 必 须 符 合 三 个 基 本 要 求 : 自 愿 参 与 CDM; 建 立 国 家 级 别 的 CDM 主 管 机 构 ; 批 准 京 都 议 定 书 此 外, 工 业 化 国 家 还 必 须 满 足 几 个 更 严 格 的 规 定 : 完 成 京 都 议 定 书 第 3 条 规 定 的 分 配 排 放 数 量 ; 建 立 国 家 级 的 温 室 气 体 排 放 评 估 体 系 ; 建 立 国 家 级 的 CDM 项 目 注 册 机 构 ; 提 交 年 度 清 单 报 告 ; 为 温 室 气 体 减 排 量 的 买 卖 交 易 建 立 一 个 账 户 管 理 系 统 CDM7 种 项 目 分 类 改 善 终 端 能 源 利 用 效 率 ; 改 善 供 应 方 能 源 效 率 ; 可 再 生 能 源 ; 替 代 燃 料 ; 农 业 ( 甲 烷 和 氧 化 亚 氮 减 排 项 目 ); 工 业 过 程 ( 水 泥 生 产 等 减 排 二 氧 化 碳 项 目, 减 排 氢 氟 碳 化 物 全 氧 化 碳 或 六 氟 化 硫 的 项 目 ) 及 碳 汇 项 目 ( 仅 适 用 于 造 林 和 再 造 林 项 目 ) 5.2 CDM 项 目 的 相 关 机 构 CDM 的 开 发 和 实 施 涉 及 很 多 国 家 和 国 内 机 构 组 织 和 个 人, 主 要 包 括 : 项 目 业 主 东 道 国 政 府 投 资 国 政 府 指 定 经 营 实 体 (DOE) 清 洁 发 展 机 制 执 行 理 事 会 (EB) 缔 约 方 会 议 利 益 相 关 者 以 及 相 关 的 技 术 支 持 机 构 等 96

97 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 5.3 CDM 项 目 的 实 施 根 据 马 拉 喀 什 协 定, 清 洁 发 展 机 制 项 目 从 开 始 准 备 到 实 施, 最 终 产 生 减 排 量, 需 要 经 过 以 下 主 要 阶 段 : 1. 项 目 识 别 : 清 洁 发 展 机 制 项 目 的 初 期 概 念 设 计 阶 段, 相 关 实 体 就 CDM 项 目 的 技 术 选 择 规 模 资 金 安 排 交 易 成 本 减 排 量 等 进 行 磋 商, 达 成 一 致 意 见 2. 项 目 设 计 : 确 定 了 要 开 发 的 潜 在 CDM 项 目 之 后, 项 目 开 发 者 需 要 根 据 清 洁 发 展 机 制 执 行 理 事 会 批 准 的 方 法 学 和 颁 布 的 标 准 格 式, 编 制 一 份 CDM 项 目 设 计 书 (Project design document, 简 称 PDD) 3. 参 与 国 批 准 : 一 个 CDM 项 目 需 项 目 业 主 和 CER 购 买 方 各 缔 约 方 国 家 CDM 主 管 机 构 出 具 对 项 目 的 批 准 信, 才 可 以 向 EB 申 请 注 册 4. 项 目 审 定 : 一 个 项 目 只 有 通 过 审 定 程 序, 才 能 成 为 合 法 的 CDM 项 目 相 关 的 技 术 准 备 工 作 完 成 后, 项 目 参 与 者 应 选 择 由 EB 批 准 的 指 定 经 营 实 体 (DOE) 并 与 之 签 约, 委 托 其 进 行 CDM 项 目 的 审 定 (validation) 5. 项 目 注 册 (registration): 如 果 签 约 的 经 营 实 体 认 为 一 个 建 议 的 项 目 符 合 CDM 项 目 的 核 实 要 求, 则 它 就 会 以 审 定 报 告 的 形 式 向 CDM 执 行 理 事 会 提 出 项 目 注 册 申 请 6. 项 目 实 施 监 测 与 报 告 : 项 目 建 议 者 严 格 依 据 经 过 注 册 的 项 目 设 计 文 件 中 的 监 测 计 划, 对 项 目 的 实 施 活 动 进 行 监 测, 并 向 负 责 核 查 与 核 证 项 目 减 排 量 的 签 约 经 营 实 体 报 告 监 测 结 果 7. 减 排 量 的 核 查 和 核 证 (verification and certification) : 根 据 经 核 查 的 监 测 数 据 经 过 注 册 的 计 算 程 序 和 方 法, 经 营 实 体 可 以 计 算 出 CDM 项 目 的 减 排 量 8. 减 排 量 的 签 发 : 指 定 经 营 实 体 提 交 给 执 行 理 事 会 的 核 证 报 告 中 提 请 请 求 签 发 与 核 查 减 排 量 相 等 的 CERs 至 此 项 目 业 主 拿 到 被 EB 承 认 的 CER, 可 以 和 购 买 方 进 行 碳 交 易 6. 国 内 CDM 管 理 机 构 和 办 法 6.1 中 国 CDM 管 理 和 实 施 机 构 中 国 CDM 管 理 体 制 如 图 二 所 示, 整 个 体 制 由 三 级 机 构 组 成 图 二 中 国 CDM 管 理 机 制 国 家 应 对 气 候 变 化 对 策 协 调 小 组 National Leading Group on Climate Change (NLGCC) 国 家 主 管 机 构 Designated National Authority (DNA) 国 家 发 展 改 革 委 (NDRC) 国 家 CDM 审 核 理 事 会 National CDM Board 国 家 CDM 基 金 审 核 理 事 会 National CDM Fund Board CDM 项 目 管 理 中 心 CDM Project Management Centre CDM 基 金 管 理 中 心 CDM Fund Management Centre 97

98 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 第 一 级 是 国 家 气 候 变 化 对 策 协 调 小 组, 是 我 国 CDM 项 目 活 动 的 最 高 决 策 机 构, 与 1998 年 成 立, 它 由 国 家 发 展 计 划 委 员 会 牵 头, 成 员 由 国 家 发 展 计 划 委 员 会 (SDPC) 国 家 经 贸 部 (SETC) 等 部 门 组 成 国 家 气 候 变 化 对 策 协 调 小 组 是 中 国 政 府 关 于 应 对 气 候 变 化 问 题 的 跨 部 门 议 事 协 调 机 构, 其 主 要 职 责 是 讨 论 涉 及 气 候 变 化 领 域 的 重 大 问 题, 协 调 各 部 门 关 于 气 候 变 化 的 政 策 和 活 动, 组 织 对 外 谈 判, 对 涉 及 气 候 变 化 的 一 般 性 跨 部 门 问 题 进 行 决 策 对 重 大 问 题 或 各 部 门 有 较 大 分 歧 的 问 题, 将 报 国 务 院 决 策, 以 指 导 对 外 谈 判 和 国 内 履 约 工 作 第 二 级 是 国 家 清 洁 发 展 机 制 审 核 理 事 会 由 国 家 发 改 委 等 7 个 国 家 部 委 局 组 成, 组 长 单 位 是 国 家 发 改 委 科 技 部, 副 组 长 单 位 是 外 交 部 它 的 主 要 职 责 是 它 的 主 要 职 责 是 审 核 CDM 项 目 提 出 和 修 订 国 家 CDM 活 动 的 运 行 规 则 和 程 序 的 建 议 第 三 级 是 国 家 清 洁 发 展 机 制 项 目 管 理 机 构, 目 前 尚 未 成 立 在 建 立 前, 其 职 能 由 国 家 气 候 变 化 对 策 协 调 小 组 办 公 室 代 为 行 使 其 职 责 是 负 责 CDM 项 目 的 选 择 评 估 ; 项 目 的 实 施 与 监 测 ; 对 CDM 项 目 进 行 独 立 的 审 计 核 实 与 认 证 工 作, 在 完 成 审 计 和 核 查 工 作 后 对 CDM 项 目 活 动 做 出 证 明, 并 将 证 明 结 果 向 协 调 小 组 办 公 室 报 告 CDM 项 目 管 理 机 构, 作 为 委 托 授 权 机 构 向 上 对 政 府 气 候 变 化 对 策 协 调 小 组 及 其 办 公 室 负 责, 向 下 直 接 面 对 CDM 研 究 咨 询 机 构 和 CDM 项 目 实 施 实 体 国 家 发 改 委 是 我 国 政 府 开 展 CDM 项 目 活 动 的 主 管 机 构 (DNA), 主 要 负 责 受 理 和 批 准 国 内 CDM 项 目 的 申 请 代 表 中 国 政 府 出 具 清 洁 发 展 机 制 项 目 国 家 批 准 文 件 监 督 管 理 国 内 CDM 项 目 的 实 施 处 理 涉 外 相 关 事 务 等 工 作 6.2 中 国 CDM 运 行 管 理 办 法 为 了 规 范 管 理 中 国 的 清 洁 发 展 机 制 项 目 开 发, 国 家 发 改 委 科 技 部 外 交 部 财 政 部 于 2004 年 6 月 30 日 联 合 发 布 实 施 清 洁 发 展 机 制 项 目 运 行 管 理 暂 行 办 法 经 一 年 试 行 后, 清 洁 发 展 机 制 项 目 运 行 管 理 办 法 于 2005 年 10 月 12 日 起 正 式 生 效 管 理 办 法 包 括 二 十 六 个 条 款, 全 面 规 定 了 国 内 开 展 CDM 项 目 的 许 可 条 件 管 理 和 实 施 机 构 实 施 程 序 以 及 其 它 一 些 相 关 事 项 7. 国 内 外 CDM 项 目 发 展 状 况 CDM 项 目 实 施 活 动 始 于 2000 年, 随 后 的 4 年 进 展 缓 慢, 尽 管 执 行 理 事 会 已 经 批 准 了 一 些 方 法 学, 在 程 序 上 早 已 经 可 以 开 展 清 洁 发 展 机 制 项 目, 但 是 由 于 京 都 议 定 书 的 正 式 生 效 尚 处 于 旷 日 持 久 的 谈 判 中, 各 方 大 多 在 观 望, 仅 有 2 个 项 目 实 际 注 册 成 功, 注 册 的 年 减 排 量 合 计 也 仅 有 大 约 67 万 吨 二 氧 化 碳 当 量 (tco2e) 2004 年 11 月 5 日 俄 罗 斯 签 订 了 京 都 议 定 书, 宣 告 京 都 议 定 书 3 个 月 后 将 正 式 生 效 并 具 有 法 律 效 应 自 此,CDM 进 入 一 个 飞 速 发 展 阶 段 : 2004 年 11 月 18 日, 巴 西 Nova Gerar 垃 圾 填 埋 场 项 目 成 为 第 一 个 在 联 合 国 注 册 的 CDM 项 目 截 至 2009 年 5 月, 已 经 有 1631 个 项 目 注 册 成 功, 注 册 年 减 排 量 合 计 已 达 3 亿 tco2e, 到 2012 年 前 的 注 册 减 排 量 已 达 16 亿 tco2e 另 有 93 个 项 目 正 在 申 请 注 册 已 注 册 成 功 的 1631 个 项 目 主 要 集 中 在 亚 太 地 区, 其 中 排 在 前 三 位 的 东 道 国 家 分 别 为 中 国 553 个, 印 度 425 个, 巴 西 158 个 而 按 注 册 成 功 项 目 的 年 减 排 量 计 算, 中 国 以 约 1.76 亿 tco2e/ 年 高 98

99 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 居 榜 首, 遥 遥 领 先 于 名 列 第 二 的 印 度, 占 总 注 册 年 减 排 量 的 58.96% 从 这 些 项 目 涉 及 行 业 来 看, 能 源 工 业 ( 可 再 生 能 源 / 不 可 再 生 能 源 ) 项 目 约 占 59.8%, 其 次 是 垃 圾 填 埋 及 处 置 行 业 ( 占 17.4%) 与 燃 料 排 放 项 目 ( 占 6.4%) 2006 年 6 月 26 日, 我 国 第 一 个 CDM 项 目 内 蒙 古 辉 腾 锡 勒 风 电 项 目 在 EB 注 册 成 功 此 后, 我 国 在 EB 成 功 注 册 的 CDM 项 目 数 量 呈 整 体 上 升 趋 势 截 至 2009 年 4 月 22 日, 国 家 发 展 和 改 革 委 员 会 批 准 的 CDM 项 目 达 2023 个 按 项 目 类 型 划 分, 新 能 源 和 可 再 生 能 源 节 能 和 提 高 能 效 数 量 最 多, 按 年 减 排 量 划 分, 新 能 源 和 可 再 生 能 源 和 HFC23 分 解 项 目 节 能 和 提 高 能 效 三 种 减 排 类 型 的 项 目 减 排 温 室 气 体 量 最 大 具 体 分 类 项 目 数 量 和 平 均 减 排 温 室 气 体 量 见 下 面 的 图 表 :( 数 据 来 源 为 表 一 批 准 项 目 数 按 减 排 类 型 分 布 表 减 排 类 型 项 目 数 节 能 和 新 能 源 和 可 燃 料 甲 烷 回 提 高 能 再 生 能 源 替 代 收 利 用 效 N2O 分 HFC-23 垃 圾 焚 造 林 和 解 消 除 分 解 烧 发 电 再 造 林 其 他 99

100 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 表 二 批 准 项 目 估 计 年 减 排 量 按 减 排 类 型 分 布 表 ( 单 位 :tco2e) 减 排 类 型 估 计 年 减 排 量 减 排 类 型 估 计 年 减 排 量 减 排 类 型 估 计 年 减 排 量 节 能 和 提 高 能 效 62,120,083 新 能 源 和 可 再 生 能 源 171,322,006 燃 料 替 代 24,525,700 甲 烷 回 收 利 用 42,250,955 N2O 分 解 消 除 24,600,966 HFC-23 分 解 66,798,446 垃 圾 焚 烧 发 电 1,211,524 造 林 和 再 造 林 118,520 其 他 4,317,084 三 碳 交 易 市 场 概 述 1 国 际 碳 交 易 市 场 的 产 生 和 分 类 有 了 京 都 议 定 书 的 法 律 约 束, 各 国 的 碳 排 放 额 开 始 成 为 一 种 稀 缺 的 资 源, 因 而 也 具 有 了 商 品 的 价 值 和 进 行 交 易 的 可 能 性, 并 最 终 催 生 出 一 个 以 二 氧 化 碳 排 放 权 为 主 的 碳 交 易 市 场 由 于 二 氧 化 碳 是 最 普 遍 的 温 室 气 体, 目 前 对 于 其 他 温 室 气 体 的 排 放 量 计 量 也 都 统 一 换 算 成 二 氧 化 碳 当 量, 所 以 在 温 室 气 体 减 排 方 案 中, 排 放 权 交 易 的 市 场 机 制 俗 称 碳 市 场 (carbon market) 1.1 规 范 市 场 和 自 愿 市 场 碳 交 易 市 场 中 大 部 分 碳 指 标 购 买 的 最 终 目 的 是 为 了 满 足 国 际 国 内 或 者 区 域 性 的 强 制 法 规 ( 例 如 京 都 议 定 书 欧 盟 排 放 贸 易 体 系 等 ) 要 求, 这 部 分 交 易 行 为 称 为 规 范 市 场 (compliance market) 除 此 之 外, 出 于 自 愿 目 的 而 进 行 碳 指 标 购 买 的 交 易 被 称 为 自 愿 市 场 (voluntary market) 二 者 并 存 于 目 前 的 碳 市 场 上, 相 互 间 有 一 定 的 区 别 和 联 系 规 范 市 场 可 分 成 两 大 类, 其 一 是 基 于 配 额 的 交 易, 买 方 在 总 量 管 制 与 交 易 制 度 (cap-and-trade) 体 制 下 购 买 由 管 理 者 制 定 分 配 或 拍 卖 的 减 排 配 额, 譬 如 京 都 议 定 书 下 的 分 配 数 量 单 位 (Assigned Amount Units, AAUs) 和 欧 盟 排 放 交 易 体 系 (EU ETS) 下 的 欧 盟 排 放 配 额 (EUAs); 其 二 是 基 于 项 目 的 交 易 买 方 向 已 核 证 减 低 温 室 气 体 排 放 的 项 目 购 买 减 排 额 例 如 清 洁 发 展 机 制 (CDM) 以 及 联 合 履 行 机 制 (JI) 下 分 别 产 生 核 证 减 排 量 CERs(Certified Emission Reductions) 和 减 排 单 位 ERUs(Emission Reduction Units) 100

101 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 自 愿 市 场 所 交 易 的 碳 信 用 额 度 并 不 被 各 种 政 府 法 规 所 强 制 要 求, 交 易 的 需 求 方 出 于 公 司 社 会 责 任 感 提 升 公 众 形 象 提 高 环 境 绩 效 等 目 的 在 市 场 上 购 买 碳 信 用 额 来 抵 消 自 己 的 温 室 气 体 排 放 量 自 愿 型 市 场 中 最 主 要 的 交 易 市 场 是 芝 加 哥 气 候 交 易 所 (Chicago Climate Exchange, CCX) 自 愿 市 场 还 有 多 种 OTC 交 易 方 式, 由 于 没 有 规 范 市 场 中 强 制 法 规 或 协 议 的 束 缚, 可 供 交 易 的 碳 信 用 更 加 广 泛, 包 括 经 核 实 的 减 排 量 (Verified Emission Reductions,VERs) 未 经 核 实 的 减 排 量 (Non-verified Emission Reduction, ER) 以 及 预 期 的 减 排 量 (Prospective Emission Reduction) 等 同 时, 在 规 范 市 场 中 交 易 的 CERs EUAs ERUs 以 及 其 他 形 式 的 碳 信 用 和 配 额 都 可 以 在 自 愿 型 市 场 上 进 行 交 易 2. 全 球 主 要 碳 交 易 市 场 介 绍 目 前 世 界 上 还 没 有 统 一 的 国 际 排 放 权 交 易 市 场, 在 区 域 市 场 中, 也 存 在 不 同 的 交 易 商 品 和 合 同 结 构, 各 市 场 对 交 易 的 管 理 规 则 也 不 相 同 1.1 欧 盟 排 放 贸 易 体 系 (EU ETS) 欧 盟 国 家 在 京 都 议 定 书 中 约 定 以 整 体 减 排 的 方 式 进 行 履 约, 即 欧 盟 十 五 国 作 为 一 个 整 体 共 同 完 成 在 第 一 承 诺 期 ( 年 ) 比 基 准 年 (1990 年 ) 的 GHG 排 放 量 减 少 8% 的 承 诺 欧 盟 立 法 委 员 会 于 2003 年 6 月 通 过 了 排 放 权 交 易 计 划 (Emission Trading Scheme,ETS), 对 工 业 界 排 放 温 室 气 体 (GHS) 设 定 限 额, 通 过 法 规 决 定 自 2005 年 1 月 1 日 起 开 始 实 行 欧 盟 排 放 贸 易 体 系 (EU ETS) EU ETS 是 第 一 个 国 际 性 的 排 放 交 易 体 系, 它 的 目 标 和 功 能 是 减 排 二 氧 化 碳, 它 涵 盖 了 所 有 欧 盟 成 员 国, 一 些 非 欧 盟 成 员 国 也 自 愿 加 入, 与 欧 盟 成 员 国 进 行 排 放 贸 易 通 过 签 署 双 边 协 议, 瑞 士 加 拿 大 新 西 兰 日 本 等 过 也 参 与 了 这 一 体 系 ETS 法 案 规 定 自 2005 年 1 月 开 始, 许 多 行 业 的 公 司 需 特 别 许 可 才 能 排 放 二 氧 化 碳, 受 到 管 制 产 业 包 括 炼 油 业 能 源 业 冶 炼 业 钢 铁 业 水 泥 业 陶 瓷 业 玻 璃 也 与 造 纸 业 等 超 过 1.15 万 个 高 耗 能 的 工 厂 设 施, 其 排 放 的 二 氧 化 碳 占 欧 盟 二 氧 化 碳 排 放 总 量 的 46% 被 纳 入 欧 盟 排 放 交 易 体 系 管 制 的 确 认 依 据 为 ETS 指 令 内 的 附 录 1, 如 经 核 查 工 厂 设 施 有 进 行 附 录 1 所 列 的 活 动, 且 温 室 气 体 排 放 量 还 可 能 超 过 规 定 值, 就 要 被 强 制 纳 入 欧 盟 排 放 交 易 体 系 国 家 分 配 计 划 由 于 欧 盟 排 放 交 易 体 系 是 总 量 管 制 和 排 放 交 易 的 管 理 和 交 易 模 式 (cap and trade), 须 以 定 量 配 额 为 基 础, 因 此 各 国 的 国 家 分 配 计 划 (National Allocation Plan, NAP) 成 为 市 场 规 模 与 发 展 潜 能 的 重 要 依 据 根 据 EU ETS 的 有 关 规 定, 在 2004 年 3 月 31 日 前, 每 个 成 员 国 必 须 按 照 Directive2003/87/EC 附 件 Ⅲ 的 规 定 提 交 国 家 分 配 计 划, 计 划 应 说 明 该 成 员 国 在 一 个 交 易 期 内 二 氧 化 碳 的 准 许 排 放 总 量 和 各 工 厂 设 施 的 分 配 量 各 国 分 配 总 量 必 须 与 京 都 议 定 书 (Kyoto Protocol) 所 赋 予 该 国 的 减 排 目 标 相 一 致 第 一 交 易 期 是 从 2005 年 1 月 1 日 至 2007 年 12 月 31 日, 参 与 者 限 定 为 欧 盟 25 国, 会 员 国 的 二 氧 化 碳 准 许 排 放 量 有 95% 必 须 免 费 分 配 给 各 工 厂 设 施, 其 他 5% 可 进 行 拍 卖 第 二 交 易 期 是 从 2008 年 1 月 1 日 至 2012 年 12 月 31 日, 扩 展 到 欧 盟 以 外 的 国 家 也 可 参 与, 会 员 国 的 二 氧 化 碳 准 许 排 放 量 90% 必 须 免 费 分 配 给 各 工 厂 设 施 第 三 交 易 期 预 定 于 2013 年 开 始 国 家 分 配 计 划 的 操 作 程 序 主 要 包 括 4 个 步 骤 : 1) 确 定 所 有 必 须 参 加 排 放 权 交 易 厂 商 的 名 单 2) 确 定 将 排 放 许 可 总 量 分 配 给 所 有 参 与 排 放 权 交 易 的 部 门 101

102 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 3) 确 定 各 产 业 部 门 所 分 配 到 的 排 放 许 可, 分 配 过 程 必 须 透 明, 且 按 照 其 最 近 的 实 际 排 放 情 况 4) 确 定 各 厂 商 所 分 配 到 的 排 放 许 可 欧 盟 排 放 配 额 EU ETS 体 系 内 核 定 分 配 的 二 氧 化 碳 排 放 许 可 量 的 单 位 是 欧 盟 排 放 配 额 (European Union Allowances, EUAs) 每 个 配 额 允 许 排 放 1 吨 二 氧 化 碳, 如 工 厂 设 施 在 一 个 交 易 期 内 没 有 使 用 完 其 配 额, 则 可 以 出 售 获 利 一 旦 工 厂 设 施 的 排 放 量 超 出 分 配 的 配 额, 就 必 须 到 市 场 上 购 买 配 额, 配 额 通 过 电 子 账 户 的 形 式 可 在 企 业 或 国 家 之 间 自 由 转 移 为 了 保 证 这 项 制 度 的 实 施, 欧 盟 设 计 了 一 个 严 格 的 履 约 框 架 它 规 定 : 自 2005 年 开 始, 工 厂 设 施 的 二 氧 化 碳 排 放 量 每 超 1 吨, 将 被 处 以 40 欧 元 的 罚 款 ; 自 2008 年 开 始, 罚 款 额 将 涨 至 每 吨 100 欧 元, 并 且 在 次 年, 工 厂 设 施 所 分 配 的 排 放 许 可 额 度 中 还 必 须 将 相 应 数 量 加 以 扣 除 EU ETS 体 系 内 EUA 的 交 易 平 台 使 用 3 种 已 有 的 交 易 系 统, 分 别 为 英 国 版 的 排 放 量 交 易 制 度 CDC Ixis 的 法 国 版 与 美 国 SO2 交 易 制 度 采 用 的 PQA 版 EU ETS 与 CDM 的 关 系 由 于 京 都 议 定 书 是 政 府 间 谈 判 达 成 的, 对 国 家 的 排 放 总 量 设 定 减 排 目 标, 而 欧 盟 排 放 交 易 体 系 是 一 个 依 据 欧 盟 法 令 和 国 家 立 法 建 立 在 企 业 层 次 上 的 机 制, 仅 管 理 工 业 设 施 的 排 放, 因 此, 欧 盟 排 放 交 易 体 系 与 京 都 议 定 书 是 相 互 独 立 运 行 为 了 提 高 效 率, 减 少 总 的 履 约 成 本, 增 加 欧 盟 企 业 的 竞 争 力,2004 年 欧 盟 通 过 Directive 2004/101/EC 即 连 接 指 令 (Linking Directive, LD), 该 指 令 允 许 将 京 都 议 定 书 中 规 定 的 两 种 灵 活 履 约 机 制 ---- 清 洁 发 展 机 制 (CDM) 和 联 合 履 约 (JI) 产 生 的 减 排 额 度 用 于 EU ETS 体 系 的 履 约 这 就 使 欧 盟 排 放 权 交 易 体 系 与 JI 和 CDM 相 连 接, 使 欧 盟 碳 交 易 市 场 为 欧 盟 之 外 的 国 家 和 地 区 的 减 排 项 目 创 造 了 需 求 Directive 2004/101/EC 规 定, 在 欧 盟 国 家 以 外 通 过 JI 或 CDM 项 目 进 行 减 排 计 划 的 公 司 可 将 这 些 项 目 中 获 得 的 排 放 额 度 转 化 为 EU ETS 体 系 下 的 排 放 额 度 CDM 和 JI 项 目 分 别 产 生 的 排 放 额 度 CERs 和 ERUs 不 能 转 换 为 欧 盟 的 排 放 配 额, 但 是 可 以 直 接 进 入 提 交 的 配 额 表 中 由 于 CDM 项 目 的 可 操 作 性, 在 进 行 CDM 项 目 的 欧 盟 公 司 可 将 获 得 的 CERs 用 于 第 一 交 易 期 的 配 额 履 行,JI 项 目 的 额 度 ERUs 从 EU ETS 的 第 二 交 易 期, 也 就 是 京 都 议 定 书 规 定 的 第 一 承 诺 期 开 始 年 份 (2008 年 ) 纳 入 计 算 但 是, 欧 盟 对 于 使 用 两 种 灵 活 机 制 履 约 进 行 了 诸 多 限 制, 如 CDM 和 JI 额 度 的 使 用 要 受 到 补 充 原 则 的 限 制, 即 两 个 灵 活 机 制 产 生 的 额 度 必 须 是 对 国 内 限 排 或 减 排 温 室 气 体 行 动 ; 成 员 各 国 禁 止 使 用 从 核 设 施 项 目 中 产 生 的 CERs 或 ERUs 进 行 对 京 都 议 定 书 及 欧 盟 排 放 贸 易 体 系 的 履 约 等 1.2 芝 加 哥 气 候 交 易 所 芝 加 哥 气 候 交 易 所 是 北 美 目 前 唯 一, 也 是 世 界 首 个 由 企 业 所 发 起 以 温 室 气 体 排 放 为 主 的 合 法 交 易 系 统 它 是 全 球 唯 一 一 个 同 时 开 展 涉 及 二 氧 化 碳 甲 烷 氧 化 亚 氮 氢 氟 碳 化 物 全 氟 化 物 六 氟 化 硫 等 京 都 议 定 书 中 要 求 控 制 排 放 的 6 种 温 室 气 体 减 排 交 易 的 交 易 所 芝 加 哥 气 候 交 易 所 注 册 的 会 员 虽 属 自 愿 性 质 方 式 参 与, 但 仍 依 据 法 律 效 力 承 诺 每 年 温 室 气 体 排 放 减 量 目 标 与 排 放 上 限 额 度, 之 后 所 有 的 会 员 都 必 需 依 据 承 诺 的 减 量 目 标 执 行, 其 各 会 员 均 可 依 实 102

103 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 际 减 量 目 标 执 行 程 度, 透 过 一 项 具 有 价 值 的 交 易 商 品 额 度 碳 金 融 工 具 (Carbon Financial Instrument, CFI) 在 芝 加 哥 气 候 交 易 所 内 进 行 买 卖 1.3 其 他 碳 交 易 市 场 世 界 其 他 主 要 碳 交 易 市 场 包 括 澳 大 利 亚 新 南 威 尔 士 温 室 气 体 减 排 体 系 (The NSW Greenhouse Gas Reduction Scheme,GGAS), 蒙 特 利 尔 气 候 交 易 所 (MCeX), 美 国 的 绿 色 交 易 所 (Green Exchange, CCX), 法 国 的 Bluenext Exchange, 亚 洲 碳 交 易 所 (Asia Carbon Exchange, ACX-Change), 欧 洲 能 源 交 易 所 (European Energy Exchange, ECX) 等 中 国 的 第 一 家 综 合 性 排 放 权 交 易 机 构 --- 天 津 排 放 权 交 易 所 (Tianjin Climate Exchange, TCX) 于 2008 年 9 月 25 日 正 式 揭 牌 天 津 排 放 权 交 易 所 由 中 油 资 产 管 理 有 限 公 司 天 津 产 权 交 易 中 心 和 芝 加 哥 气 候 交 易 所 三 方 出 资 设 立 其 中 中 油 资 产 管 理 有 限 公 司 持 有 总 股 份 的 53%, 天 津 产 权 交 易 中 心 持 有 22% 芝 加 哥 气 候 交 易 所 持 有 25% 的 股 份 表 三 全 球 主 要 碳 交 易 市 场 一 览 地 区 交 易 所 所 在 地 备 注 芝 加 哥 气 候 交 易 所 (chicago climate exchange, ccx) 芝 加 哥 2003/12 月 开 始 交 易 温 室 气 体 排 放 权 所 有 温 室 气 体 转 换 为 碳 金 融 工 具 (cfi) 进 行 交 易, 为 目 前 北 美 最 大 规 模 的 市 场 美 国 芝 加 哥 气 候 期 货 交 易 所 (chicago climate futures exchange, ccfe) 芝 加 哥 交 易 期 货 与 选 择 权, 标 的 包 括 cers cfi euas 与 二 氧 化 硫 及 氮 氧 化 物 排 放 权 由 nymex 设 立,2008/3 月 推 出 cers euas 期 绿 色 交 易 所 (green exchange, ccx) 芝 加 哥 货 与 选 择 权 SO2 排 放 权 期 货 与 选 择 权 NOx 排 放 权 期 货 于 2007 年 成 立, 为 euets 下 最 大 的 euas 现 货 bluenext exchange 巴 黎 市 场, 商 品 尚 包 括 euas 期 货 cers 现 货 与 期 货 欧 洲 气 候 交 易 所 (european climate exchange, ecx) 阿 姆 斯 特 丹 euets 下 最 主 要 的 的 euas 期 货 市 场, 商 品 包 括 euas 期 货 与 选 择 权 cers 期 货 与 选 择 权 欧 洲 北 欧 电 力 交 易 所 (nordic power exchange, nord pool) 奥 斯 陆 2005/3 开 始 交 易 euas, 亦 有 cers 交 易 欧 洲 能 源 交 易 所 (european energy exchange, ecx) 德 国 莱 比 锡 交 易 euas 现 货 与 期 货 cers 期 货 climex 阿 姆 斯 特 丹 交 易 euas 与 cers 现 货 奥 地 利 能 源 交 易 所 (energy exchange austria, exaa) 奥 地 利 只 交 易 euas 现 货, 每 周 仅 交 易 一 次 103

104 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 其 他 澳 洲 气 候 交 易 所 (australian climate exchange, acx) 亚 洲 碳 交 易 所 (asia carbon exchange, acx-change) 交 易 nsw 减 量 权 证 (ngacs) 与 自 愿 减 排 权 证 (vers) cers 的 拍 卖 市 场 天 津 排 放 权 交 易 所 (TCX) 天 津 3. 全 球 碳 市 场 交 易 状 况 随 着 京 都 议 定 书 的 生 效 到 现 在 第 一 承 诺 期 的 开 始, 全 球 碳 市 场 的 发 展 异 常 迅 速, 根 据 点 碳 公 司 2009 年 的 年 度 市 场 调 查 报 告, 尽 管 全 球 经 济 在 2008 下 半 年 放 缓, 但 全 球 碳 排 放 市 场 交 易 规 模 扩 大 了 一 倍 2008 年 全 球 碳 市 场 交 易 总 量 从 2007 年 的 27 亿 吨 二 氧 化 碳 当 量 增 加 到 2008 年 的 49 亿 吨, 增 长 了 83%( 见 图 五 ), 增 长 速 度 比 2007 年 度 的 64% 有 大 幅 度 的 提 高 由 于 2008 年 平 均 碳 价 格 走 高, 全 球 年 度 碳 交 易 总 额 达 到 1250 亿 美 元,, 为 2007 年 交 易 总 额 630 亿 美 元 的 2 倍 左 右, 比 2005 年 增 加 了 近 11 倍 图 五 2003 至 2008 各 年 碳 市 场 交 易 总 量 ( 单 位 为 Gt, 1Gt=10 亿 吨 ) EU-ETS( 欧 盟 排 放 贸 易 体 系 ) 从 2006 年 开 始 一 直 是 全 球 碳 交 易 市 场 的 引 领 者 ( 见 图 六 ) EU-ETS 在 2008 年 占 总 碳 排 放 量 的 三 分 之 二, 占 总 交 易 额 的 四 分 之 三 ( 见 图 七 ) 2008 年 的 总 交 易 量 达 到 31 亿 二 氧 化 碳 当 量, 总 价 为 920 亿 美 元 可 见, 尽 管 自 愿 交 易 市 场 的 发 展 也 很 迅 速, 全 球 碳 市 场 104

105 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 主 要 还 是 强 制 法 规 制 约 下 的 配 额 交 易 市 场 2007 及 2008 年 碳 市 场 各 类 交 易 情 况 见 表 四 表 四 年 全 球 碳 市 场 交 易 情 况 ( 数 据 来 源 :World Bank 2009) 市 场 类 型 市 场 2007 年 2008 年 成 交 量 (Mtc) 交 易 额 (MUS$) 成 交 量 (Mtc) 交 易 额 (MUS$) 配 额 交 易 EU ETS 新 南 威 尔 士 CCX RGGI Na Na AAUS na na 项 目 交 易 Primary CDM JI 自 愿 市 场 其 他 Secondary CDM 总 计 图 六 年 全 球 碳 市 场 各 贸 易 体 系 所 占 份 额 105

106 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 七 2008 年 不 同 市 场 交 易 量 ( 左 ) 与 交 易 总 金 额 ( 右 ) 分 布 图 EUA 和 CER 价 格 发 展 趋 势 如 图 八 所 示,2006 年 5 月 前,EUA 价 格 上 涨 很 快, 一 度 曾 上 涨 到 30 欧 元 / 吨 二 氧 化 碳 的 高 位 但 由 于 第 一 交 易 期 有 大 量 的 配 额 剩 余, 而 根 据 欧 盟 规 定, 成 员 国 提 交 后 的 减 排 量 需 予 以 注 销, 不 得 继 续 使 用, 导 致 随 后 EUA DEC-07 的 价 格 大 幅 下 跌 到 0.1 欧 元 / 吨 二 氧 化 碳 在 第 二 阶 段 的 第 二 交 易 期,EU ETS 碳 期 货 市 场 上 EUA 的 价 格 一 直 居 高 不 下,2008 年 的 总 体 价 格 在 13.5 欧 / 吨 和 29.4 欧 / 吨 区 间 之 内 上 半 年 的 价 格 从 年 初 的 23 欧 / 吨 开 始 一 路 上 升, 年 度 最 高 价 格 在 7 月 1 日 达 到 29.4 欧 / 吨, 随 后 开 始 下 滑, 在 第 三 季 度 后 才 大 幅 下 跌 CER 的 价 格 与 EUA 价 格 的 趋 势 类 似, 也 在 经 历 了 2007 年 和 2008 年 上 半 年 的 上 涨 以 后, 在

107 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 年 下 半 年 开 始 下 滑, 不 过 CER 的 价 格 变 化 比 起 EUA 相 对 平 缓 一 些 这 两 类 碳 产 品 的 价 格 近 年 来 有 趋 同 的 趋 势,CER 的 价 格 目 前 是 EUA 价 格 的 85% 左 右 通 过 与 主 要 能 源 产 品 天 然 气 石 油 煤 炭 等 近 两 年 的 价 格 变 化 做 比 较 后 发 现 :EUA 与 CER 的 价 格 与 能 源 产 品 价 格 联 系 紧 密, 通 常 是 随 着 能 源 价 格 的 涨 跌 而 随 之 发 生 相 应 变 化 ( 见 图 七 ) 能 源 产 品 价 格 在 2007 年 2008 年 上 半 年 呈 现 相 对 上 升 趋 势,EUA 和 CER 价 格 相 应 上 升 ; 直 到 2008 年 下 半 年 能 源 产 品 价 格 出 现 大 幅 下 降,EUA 和 CER 价 格 也 随 之 下 跌 根 据 欧 洲 统 计 局 (eurostat) 的 统 计, 目 前 eu-27 各 种 能 源 发 电 的 比 重 如 下 : 核 能 (30%) 煤 (28%) 天 然 气 (21%) 再 生 能 源 (14%) 与 原 油 (4%), 核 能 与 煤 占 比 接 近 六 成 天 然 气 与 原 油 价 格 为 正 相 关, 当 天 然 气 与 原 油 价 格 上 扬 时, 发 电 厂 将 会 采 用 较 多 的 燃 煤, 而 燃 煤 发 电 所 排 放 的 CO 2 为 天 然 气 发 电 之 2 倍, 因 此 发 电 厂 可 能 须 购 买 额 外 的 EUAs, 进 而 促 使 EUAs 价 格 上 扬 图 八 原 油 价 格 与 EUA 价 格 变 化 图 图 九 EUA 及 CER 价 格 变 动 图 4. 碳 市 场 发 展 面 临 的 不 确 定 性 和 挑 战 国 际 碳 市 场 面 临 的 问 题 : 尽 管 国 际 碳 市 场 发 展 迅 速, 但 长 远 来 看, 依 然 面 临 许 多 不 确 定 性 和 挑 战 107

108 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 1) 碳 市 场 交 易 量 相 对 世 界 实 际 排 放 量 有 限 且 流 动 性 不 足, 尚 未 改 变 世 界 能 源 消 费 结 构 2) 后 京 都 议 定 书 时 代 缺 乏 国 际 减 排 框 架, 碳 市 场 的 发 展 存 在 变 数 3) 没 有 全 球 统 一 的 碳 市 场 及 交 易 规 则, 市 场 运 作 缺 乏 有 效 性 欧 盟 碳 市 场 面 临 的 问 题 1) EU ETS 只 关 注 二 氧 化 碳 排 放, 而 不 涉 及 占 欧 盟 温 室 气 体 排 放 量 20% 的 其 他 温 室 气 体 2) EU ETS 只 覆 盖 欧 盟 二 氧 化 碳 排 放 量 45% 3) EU ETS 缺 乏 对 新 生 行 业 二 氧 化 碳 排 放 情 况 的 关 注 4) 欧 盟 各 成 员 国 的 国 家 分 配 计 划 不 合 理, 第 一 阶 段 普 遍 过 度 分 配 CDM 项 目 市 场 面 临 的 问 题 1) 中 国 和 印 度 作 为 重 要 的 温 室 气 体 排 放 国, 在 后 京 都 议 定 书 时 代 的 减 排 义 务 更 改 会 直 接 影 响 全 球 CDM 市 场 交 易 2) 提 高 能 源 利 用 效 率 和 燃 料 转 换 项 目 投 资 回 报 率 低, 融 资 困 难 3) CDM 项 目 的 方 法 学 与 程 序 的 复 杂 规 定 增 加 交 易 成 本 经 估 算 一 个 项 目 申 请 最 少 需 要 3-6 个 月, 注 册 前 期 费 用 至 少 需 投 入 10 万 美 元 4) 发 展 中 国 家 的 CDM 项 目 管 理 机 制 有 待 进 一 步 完 善 5) CERs 价 格 较 低, 卖 方 市 场 存 在 价 格 恶 性 竞 争, 限 制 了 积 极 性 四 中 国 的 碳 排 放 状 况 及 碳 交 易 市 场 的 发 展 1 中 国 的 碳 排 放 状 况 从 碳 排 放 的 总 量 来 看, 中 国 目 前 已 位 居 世 界 前 两 位, 且 仍 在 持 续 快 速 增 长 根 据 美 国 EIA 的 数 据 52,2006 年 全 球 二 氧 化 碳 排 放 总 量 为 亿 吨, 中 国 以 亿 吨 略 超 过 美 国 (59.03 亿 吨 ) 53 位 居 第 一, 参 见 图 9 茅 于 轼 盛 洪 等 人 根 据 中 国 各 类 能 源 消 费 量 及 其 对 应 的 碳 排 放 系 数, 计 算 得 出 中 国 的 碳 排 放 总 量 数 据, 其 中 2006 年 二 氧 化 碳 排 放 量 亿 吨, 与 EIA 的 数 据 基 本 一 致 在 过 去 十 多 年 中, 中 国 二 氧 化 碳 排 放 总 量 持 续 快 速 增 长, 在 全 球 所 占 份 额 显 著 提 高 1990 年 到 2006 年 期 间, 中 国 二 氧 化 碳 排 放 总 量 从 亿 吨 增 加 到 亿 吨, 增 长 % 同 期 全 球 从 亿 吨 增 加 到 亿 吨, 增 长 34.64%; 中 国 碳 排 放 总 量 在 全 球 所 占 比 例 从 10.58% 提 高 到 20.61%; 中 国 碳 排 放 增 量 占 全 球 同 期 增 量 的 49.58% 52 未 找 到 中 国 官 方 数 据 中 国 能 源 和 碳 排 放 报 告 第 页, 科 学 出 版 社,2009 年 108

109 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 10 中 国 和 美 国 的 二 氧 化 碳 排 放 量 ( 年 ) 若 以 碳 排 放 强 度 来 衡 量 ( 单 位 GDP 的 二 氧 化 碳 排 放 量 ), 中 国 目 前 略 高 于 全 球 平 均 水 平, 参 见 表 5 由 于 技 术 进 步 导 致 能 效 提 高 等 原 因, 全 球 碳 排 放 强 度 总 体 呈 持 续 下 降 趋 势, 中 国 的 碳 排 放 强 度 下 降 速 度 高 于 全 球 平 均 水 平 表 5 区 域 与 国 家 的 碳 排 放 强 度 ( 年 ) 若 从 人 均 碳 排 放 量 来 看, 中 国 目 前 已 略 超 过 全 球 平 均 水 平 2006 年 中 国 人 均 排 放 二 氧 化 碳 4.6 吨, 全 球 为 4.4 吨, 参 加 表 6; 但 仍 不 到 美 国 的 一 半 109

110 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 表 6 区 域 与 国 家 的 人 均 碳 排 放 ( 年 ) 2 实 行 总 量 控 制 的 强 制 减 排 将 对 中 国 GDP 增 长 影 响 根 据 框 架 公 约 共 同 但 有 区 别 的 责 任 原 则, 中 国 目 前 尚 不 需 要 承 担 强 制 减 排 义 务 但 随 着 中 国 碳 排 放 总 量 的 增 大, 面 临 的 压 力 将 越 来 越 大 发 达 国 家 还 可 能 采 用 对 从 中 国 进 口 的 产 品 征 收 碳 税 等 方 式, 变 相 的 要 求 中 国 企 业 承 担 强 制 减 排 义 务 此 处 采 用 情 景 模 拟 计 算 的 方 法, 粗 略 估 算 实 行 强 制 减 排 对 中 国 GDP 的 影 响 假 设 以 2005 年 碳 排 放 为 基 准, 超 出 部 分 需 要 付 费 通 过 购 买 额 度 或 支 出 碳 税 等 方 式 06 年 比 05 年 碳 排 放 增 加 5.89 亿 吨 二 氧 化 碳, 以 20 欧 元 / 吨 二 氧 化 碳 的 价 格 计 算, 则 需 要 支 付 亿 欧 元 的 碳 排 放 成 本, 折 合 人 民 币 约 1200 亿 元, 占 当 年 GDP 的 比 重 约 0.5% 若 二 氧 化 碳 价 格 上 涨, 则 影 响 更 大 五 政 策 建 议 中 国 目 前 已 经 成 为 全 球 第 一 大 碳 排 放 国,CDM 项 目 数 也 居 全 球 第 一, 但 在 碳 交 易 市 场 方 面 的 发 展 是 相 对 落 后 的 此 处 有 几 点 建 议 : 第 一, 应 建 立 CDM 相 关 的 碳 排 放 交 易 市 场, 并 逐 步 放 开 限 制, 允 许 国 内 金 融 机 构 进 入 投 资 现 有 模 式 下,CDM 项 目 基 本 上 是 买 方 主 导 的 交 易, 国 内 卖 家 缺 乏 定 价 权, 且 存 在 信 息 不 对 称 的 情 况 开 展 公 开 市 场 交 易 将 促 进 信 息 公 开, 定 价 合 理, 有 利 于 维 护 国 内 CDM 项 目 卖 家 权 益, 从 而 推 动 节 能 减 排 此 外, 还 可 考 虑 开 展 相 关 期 货 交 易, 为 国 内 CDM 卖 家 提 供 更 丰 富 的 风 险 控 制 手 段 第 二, 在 配 额 交 易 方 面, 虽 然 缺 乏 发 展 强 制 性 碳 交 易 市 场 的 条 件 中 国 无 须 承 担 强 制 减 排 业 务, 没 有 总 量 控 制 就 很 难 创 造 出 碳 排 放 的 稀 缺 性 但 是 可 以 参 照 美 国 的 情 况, 发 展 自 愿 性 碳 交 易 市 场, 逐 步 推 广 试 点 范 围, 让 国 内 企 业 熟 悉 碳 交 易 的 相 关 游 戏 规 则 第 三, 在 交 易 产 品 的 设 计 上, 可 以 结 合 中 国 提 出 碳 强 度 指 标, 以 此 作 为 交 易 标 的 参 考 文 献 [1] 魏 一 鸣 等. 中 国 能 源 报 告 (2008): 碳 排 放 研 究. 科 学 出 版 社 年. [2] 陈 谦 磊. 清 洁 发 展 机 制 的 指 南 和 发 展. 经 济 日 报 出 版 社 年. [3] 点 碳 公 司 (PointCarbon)2009 年 度 报 告. Carbon 2009: Emission Trading Coming Home. 网 址 : [4] 世 界 银 行 2009 年 度 碳 市 场 报 告. "State and Trends of the Carbon Market 2009". 110

111 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 [5] 曾 智 豪. 清 洁 发 展 机 制 研 究. 外 交 学 院 硕 士 论 文 年. [6] 于 天 飞. 碳 排 放 权 交 易 的 市 场 研 究. 南 京 林 业 大 学 博 士 论 文 年. [7] 张 懋 麒. 碳 交 易 市 场 机 制 分 析. 气 候 变 化 年. 111

112 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 智 能 电 网 发 展 趋 势 巩 振 亚 引 言 世 界 经 济 发 展 面 临 越 来 越 大 的 能 源 和 环 境 压 力, 新 型 能 源 在 能 源 供 应 结 构 中 的 比 重 不 断 上 升, 同 时, 随 着 人 们 生 产 和 生 活 水 平 的 提 高, 电 力 用 户 对 电 能 的 可 靠 性 和 灵 活 性 要 求 不 断 提 升, 要 求 电 网 能 够 提 供 更 优 质 的 服 务 大 部 分 国 家 的 电 力 基 础 设 施 是 在 信 息 技 术 广 泛 应 用 之 前 建 设 的, 现 在 已 经 疲 于 应 对 前 述 种 种 挑 战 智 能 电 网 作 为 未 来 电 网 发 展 的 一 个 全 新 的 思 路 首 先 由 欧 美 等 国 提 出, 之 后 迅 速 波 及 世 界 2009 年 美 国 总 统 奥 巴 马 上 任 伊 始, 就 提 出 了 以 智 能 电 网 为 核 心 内 容 之 一 的 能 源 战 略, 并 在 其 复 苏 与 再 投 资 法 案 中 安 排 了 45 亿 美 元, 用 于 支 持 智 能 电 网 的 研 究 和 试 验 项 目 进 入 新 世 纪 以 来, 我 国 电 力 需 求 迅 猛 增 长, 连 续 几 年 新 增 发 电 能 力 近 亿 千 瓦, 电 网 建 设 规 模 也 不 断 升 级, 但 由 于 历 史 上 电 网 建 设 投 资 不 足, 目 前 我 国 的 电 网 还 是 不 能 完 全 匹 配 经 济 发 展 和 人 们 生 活 的 需 要 虽 然 与 欧 美 等 国 处 于 不 同 的 发 展 阶 段, 但 是 对 未 来 电 网 发 展 的 愿 景 还 是 有 很 多 的 相 似 之 处 我 国 目 前 还 有 许 多 新 增 的 电 网 建 设 需 求, 有 大 量 的 机 会 实 践 智 能 电 网 的 发 展 理 念, 很 有 可 能 少 走 一 些 建 完 再 改 造 这 样 的 弯 路 另 外, 技 术 的 进 步 也 许 为 我 国 电 力 体 制 改 革 提 供 一 些 新 的 思 路 这 需 要 我 们 对 智 能 电 网 的 发 展 趋 势 有 更 深 的 理 解 本 文 将 对 智 能 电 网 的 概 念 研 究 进 展 发 展 趋 势 及 面 对 的 挑 战 进 行 简 要 分 析, 并 对 建 设 中 国 智 能 电 网 提 出 一 些 初 步 建 议 1 智 能 电 网 概 念 及 特 点 由 于 发 展 环 境 和 驱 动 因 素 不 同, 不 同 国 家 和 地 区 不 同 研 究 机 构 的 专 家 从 各 自 的 角 度 对 智 能 电 网 进 行 了 自 己 的 解 读 到 目 前 为 止, 智 能 电 网 还 没 有 一 个 统 一 的 定 义 美 国 能 源 部 Grid2030 的 定 义 : 一 个 完 全 自 动 化 的 电 力 传 输 网 络, 能 够 监 视 和 控 制 每 个 用 户 和 [1] 电 网 节 点, 保 证 从 电 厂 到 终 端 用 户 整 个 输 配 电 过 程 中 所 有 节 点 之 间 的 信 息 和 电 能 的 双 向 流 动 美 国 电 科 院 IntelliGrid 的 定 义 : 一 个 由 众 多 自 动 化 的 输 电 和 配 电 系 统 构 成 的 电 力 系 统, 以 协 调 有 效 和 可 靠 的 方 式 实 现 所 有 的 电 网 运 作 : 具 有 自 愈 功 能 ; 快 速 响 应 电 力 市 场 和 企 业 业 务 需 求 ; [2] 具 有 智 能 化 的 通 信 架 构, 实 现 实 时 安 全 和 灵 活 的 信 息 流, 为 用 户 提 供 可 靠 经 济 的 电 力 服 务 欧 洲 技 术 论 坛 SmartGrid 的 定 义 : 一 个 可 整 合 所 有 连 接 到 电 网 用 户 ( 发 电 机 or/and 电 力 用 户 ) [3] 所 有 行 为 的 电 力 传 输 网 络, 以 有 效 提 供 持 续 经 济 和 安 全 电 能 IBM 的 定 义 : 智 能 电 网 是 一 个 完 整 的 信 息 架 构 和 基 础 设 施 体 系, 实 现 对 电 力 客 户 电 力 资 产 电 力 运 营 的 持 续 监 视, 利 用 随 需 应 变 的 信 息 提 高 电 网 公 司 的 管 理 水 平 工 作 效 率 电 网 可 靠 性 和 服 务 水 平 中 国 电 科 院 的 定 义 : 智 能 电 网 即 以 物 理 电 网 ( 输 配 电 基 础 设 施 ) 为 基 础, 将 现 代 先 进 的 传 感 测 量 技 术 通 讯 技 术 信 息 技 术 计 算 机 技 术 和 控 制 技 术 与 物 理 电 网 高 度 集 成 而 形 成 的 新 型 电 网, 它 具 有 提 高 能 源 效 率 减 少 对 环 境 的 影 响 提 高 供 电 的 安 全 性 和 可 靠 性 减 少 输 电 网 的 电 能 损 耗 等 多 个 优 点 112

113 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 表 1 智 能 电 网 示 意 图 ( 来 源 :IEC 国 际 电 工 委 员 会 ) 根 据 目 前 的 资 料 和 初 步 研 究, 智 能 电 网 概 念 的 核 心 内 涵 大 概 可 以 简 单 理 解 为 : 利 用 数 字 技 术 提 高 电 力 系 统 的 可 靠 性, 安 全 性 和 效 率 一 般 来 说, 智 能 电 网 主 要 具 有 以 下 几 个 功 能 特 点 [4-10] : 1) 安 全 可 靠 无 论 是 物 理 系 统 还 是 信 息 系 统 遭 到 外 部 攻 击, 智 能 电 网 均 能 有 效 抵 御 由 此 造 成 的 对 电 力 系 统 本 身 的 攻 击 伤 害 以 及 对 其 他 领 域 形 成 的 伤 害, 一 旦 发 生 中 断, 也 能 很 快 恢 复 运 行 2) 双 向 交 互 电 网 在 运 行 中 与 用 户 设 备 和 行 为 进 行 交 互, 将 其 视 为 电 力 系 统 的 完 整 组 成 部 分 之 一, 可 以 促 使 电 力 用 户 发 挥 积 极 作 用, 实 现 电 力 运 行 和 环 境 保 护 等 多 方 面 的 收 益 3) 兼 容 各 类 发 电 资 源 和 储 能 设 施 传 统 电 力 网 络 主 要 是 面 向 远 端 集 中 式 发 电 的, 通 过 在 电 源 互 联 领 域 引 入 类 似 于 计 算 机 中 的 即 插 即 用 技 术 ( 尤 其 是 分 布 式 发 电 资 源 ), 电 网 可 以 容 纳 包 含 集 中 式 发 电 在 内 的 多 种 不 同 类 型 电 源 甚 至 是 储 能 装 置 4) 自 愈 利 用 先 进 的 传 感 系 统 和 自 动 控 制 系 统, 侦 测 电 网 中 存 在 的 问 题, 无 需 或 仅 需 少 量 人 为 干 预, 实 现 对 电 力 网 络 中 存 在 问 题 元 器 件 的 隔 离 或 使 其 恢 复 正 常 运 行, 最 小 化 或 避 免 用 户 的 供 电 中 断 通 过 进 行 连 续 的 评 估 自 测, 智 能 电 网 可 以 检 测 分 析 响 应 甚 至 恢 复 电 力 元 件 或 局 部 网 络 的 异 常 运 行 5) 协 调 电 力 交 易 市 场 与 批 发 电 力 市 场 甚 至 是 零 售 电 力 市 场 实 现 无 缝 衔 接, 有 效 的 市 场 设 计 可 以 提 高 电 力 系 统 的 规 划 运 行 和 可 靠 性 管 理 水 平, 电 力 系 统 管 理 能 力 的 提 升 促 进 电 力 市 场 竞 争 效 率 的 提 高 6) 优 化 能 源 配 置 引 入 最 先 进 的 信 息 和 监 控 技 术 优 化 设 备 和 资 源 的 使 用 效 益, 可 以 提 高 单 个 资 产 的 利 用 效 率, 从 整 体 上 实 现 网 络 运 行 和 扩 容 的 优 化, 降 低 它 的 运 行 维 护 成 本 和 投 资 7) 高 质 量 供 电 在 数 字 化 高 科 技 占 主 导 的 经 济 模 式 下, 电 力 用 户 的 电 能 质 量 能 够 得 到 有 效 保 障, 并 根 据 用 户 需 求 实 现 电 能 质 量 的 差 别 定 价 8) 集 成 信 息 系 统 实 现 包 括 监 视 控 制 维 护 能 量 管 理 (EMS) 配 电 管 理 (DMS) 市 场 运 营 (MOS) 企 业 资 源 规 划 (ERP) 等 和 其 他 各 类 信 息 系 统 之 间 的 综 合 集 成, 并 实 现 在 此 基 础 上 的 业 务 集 成 113

114 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 2 智 能 电 网 的 研 究 进 展 2.1 国 外 研 究 进 展 目 前, 许 多 国 家 和 地 区 都 相 继 开 展 了 智 能 电 网 相 关 研 究, 而 其 中 比 较 有 代 表 性 的 是 美 国 与 欧 洲 对 于 美 国 来 说, 受 几 次 大 停 电 事 故 的 影 响, 加 上 其 近 年 来 对 反 恐 的 重 视, 导 致 了 其 对 复 杂 大 电 网 的 安 全 稳 定 控 制 比 较 重 视, 对 电 网 自 愈 能 力 的 研 究 一 直 是 其 重 点 而 对 于 欧 洲, 由 于 其 有 严 格 的 温 室 气 体 排 放 政 策, 分 布 式 能 源 和 可 再 生 能 源 接 入 研 究 相 应 获 得 了 更 多 的 支 持 国 外 电 力 和 科 技 类 企 业 目 前 针 对 电 网 配 电 和 用 电 侧 的 智 能 化 开 展 了 比 较 多 的 研 究, 输 电 侧 研 究 较 少 Grid2030 电 力 的 下 一 个 百 年 是 2003 年 以 美 国 能 源 部 输 配 电 办 公 室 的 名 义 发 布 的 一 份 报 告, 是 由 65 位 来 自 电 力 公 司 设 备 制 造 商 联 邦 和 州 政 府 官 员 大 学 和 国 家 实 验 室 的 高 级 专 家 讨 论 后 形 成 的 这 份 报 告 描 绘 了 美 国 未 来 电 力 系 统 的 构 想, 确 定 了 研 发 和 试 验 的 分 阶 段 目 标 美 国 电 力 科 学 研 究 院 (EPRI) 创 立 的 智 能 电 网 体 系 结 构 研 究 项 目, 吸 引 了 包 括 GE 在 内 的 多 家 公 司 和 机 构 参 与, 其 主 要 目 标 是 为 未 来 电 网 建 立 一 套 开 放 性 的 技 术 体 系 和 信 息 交 换 机 制 目 前 已 经 发 布 了 一 些 成 果, 这 些 研 究 成 果 大 多 数 都 集 中 在 配 电 侧 和 用 户 侧 2009 年 10 月 27 日, 美 国 政 府 宣 布, 将 拨 款 34 亿 美 元 建 立 智 能 电 网 投 资 基 金, 以 此 带 动 美 国 智 能 电 网 研 究 和 建 设 该 基 金 将 投 资 于 上 百 个 智 能 电 网 研 究 和 试 验 项 目, 带 动 民 间 投 资 47 亿 美 元 由 于 还 有 后 续 政 府 投 资 的 预 期, 美 国 业 界 对 此 反 应 相 当 积 极, 甚 至 造 成 了 相 关 人 才 极 为 抢 手, 频 频 跳 槽 的 局 面 可 以 预 计, 此 举 将 对 美 国 智 能 电 网 的 研 发 和 建 设 起 到 一 个 非 常 积 极 的 推 动 作 用 在 欧 洲, 智 能 电 网 建 设 的 主 要 驱 动 因 素 之 一 是 可 再 生 能 源 的 接 入 欧 洲 于 2005 年 成 立 了 欧 洲 智 能 电 网 论 坛, 论 坛 已 经 发 表 了 几 份 报 告 阐 述 欧 洲 未 来 电 网 的 愿 景 和 需 求 优 先 研 究 的 内 容 等, 提 出 了 未 来 欧 洲 智 能 电 网 必 须 是 灵 活 的 (Flexible) 可 接 入 的 (Accessible) 可 靠 的 (Reliable) 和 经 济 的 (Economic) 欧 洲 电 网 战 略 研 究 计 划 提 出 了 5 个 主 要 研 究 领 域 共 19 个 研 究 任 务 2006 年 欧 盟 理 事 会 的 能 源 绿 皮 书 欧 洲 可 持 续 的 竞 争 的 和 安 全 的 电 能 策 略 明 确 强 调, 欧 洲 已 经 进 入 一 个 新 能 源 时 代, 智 能 电 网 技 术 是 保 证 欧 盟 电 网 电 能 质 量 的 一 个 关 键 技 术 和 发 展 方 向 目 前, 英 法 意 等 国 都 在 加 快 推 动 智 能 电 网 的 应 用 和 变 革, 意 大 利 的 局 部 电 网 2001 年 已 经 率 先 实 现 了 智 能 化 2009 年 初, 欧 盟 有 关 圆 桌 会 议 进 一 步 明 确 要 依 靠 智 能 电 网 技 术 将 北 海 和 大 西 洋 的 海 上 风 电 欧 洲 南 部 和 北 非 的 太 阳 能 融 入 欧 洲 电 网, 以 实 现 可 再 生 能 源 大 规 模 集 成 的 跳 跃 式 发 展 韩 国 政 府 已 经 宣 布 即 将 要 建 设 一 条 高 温 超 导 输 电 试 验 线 路, 并 计 划 在 2011 年 前 建 立 一 个 智 能 电 网 综 合 性 试 点 项 目 日 本 政 府 于 2009 年 3 月 公 布 了 包 括 推 动 普 及 可 再 生 能 源 电 动 汽 车 等 政 策 在 内 的 发 展 战 略, 着 重 研 究 太 阳 能 出 力 预 测 和 蓄 能 电 池 系 统 澳 大 利 亚 由 国 家 电 力 委 员 会 从 2007 年 开 始 在 全 国 范 围 内 推 行 高 级 量 测 体 系 (advanced metering infrastructure,ami) 项 目, 引 入 分 时 电 价 ( 基 于 时 间 间 隔 计 量 ), 使 用 户 能 够 更 好 地 管 理 电 能 消 耗, 澳 大 利 亚 政 府 推 行 电 力 市 场 的 改 革 不 仅 仅 是 为 了 提 高 供 电 效 率, 而 且 通 过 改 善 电 价 制 度, 提 高 对 能 耗 的 控 制 以 及 减 少 温 室 气 体 排 放, 此 项 目 正 在 进 行 中 一 些 著 名 科 技 公 司 也 提 出 了 自 己 的 解 决 方 案,IBM 率 先 提 出 了 自 己 的 智 能 电 网 概 念, 其 模 型 包 括 数 据 采 集 数 据 传 输 信 息 集 成 分 析 优 化 信 息 展 示 五 个 层 面 关 键 业 务 系 统 包 括 自 动 计 量 系 统, 远 程 资 产 监 视 控 制, 移 动 作 业 管 理 基 于 IP 通 信 的 SCADA 其 中 特 别 提 到 : 实 现 智 能 电 网, 需 要 一 个 完 整 的 IT 支 持 架 构,IBM 可 以 提 供 随 需 应 变 的 电 力 一 体 化 IT 解 决 方 案 西 门 子 的 智 能 电 网 解 决 方 案 通 过 三 大 要 素 组 成 : 智 能 计 量 电 网 智 能 化 和 智 能 数 据 管 理, 能 够 以 一 种 具 有 互 动 性 114

115 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 大 量 运 用 IT 技 术 的 电 网 取 代 当 前 的 静 态 电 网, 从 而 确 保 能 源 市 场 所 有 参 与 者 之 间 灵 活 快 速 地 互 动 Google 的 PowerMeter 已 经 开 始 在 美 国 和 英 国 应 用 它 是 一 个 在 线 工 具, 可 以 让 住 户 通 过 网 络 监 控 家 庭 的 能 源 使 用 量 和 温 室 气 体 排 放 量, 以 减 少 对 它 们 的 消 耗 和 节 省 金 钱 这 是 一 种 免 费 的 能 源 监 控 服 务 它 利 用 新 的 智 能 电 表 ( 美 国 政 府 计 划 3 年 内 安 装 4000 万 块 智 能 电 表, 目 前 工 作 已 经 启 动 ), 或 在 传 统 电 表 上 加 上 一 个 设 备, 将 用 电 量 的 信 息 传 送 到 个 人 的 igoogle 网 页 用 户 将 能 够 在 世 界 任 何 地 方 通 过 计 算 机 或 手 机 检 查 电 能 的 使 用 情 况 智 能 电 网 的 标 准 制 定 工 作 也 已 经 相 继 展 开, 国 际 电 工 委 员 会 IEC 牵 头 成 立 了 智 能 电 网 国 际 战 略 工 作 组, 开 始 研 究 讨 论 建 立 智 能 电 网 标 准 框 架 美 国 政 府 业 已 授 权 美 国 国 家 标 准 技 术 研 究 院 (NIST) 制 定 智 能 电 网 标 准, 美 国 能 源 部 向 NIST 提 供 了 1000 万 美 元 用 于 标 准 制 定,NIST 和 美 国 电 力 科 学 研 究 院 (EPRI) 达 成 协 议, 将 共 同 制 定 一 份 智 能 电 网 架 构 的 中 期 报 告 和 标 准 路 线 图 合 作 成 果 已 应 用 于 9 月 份 公 开 的 NIST Framework and Roadmap for Smart Grid Interoperability Standards (Release 1.0) 中 国 际 电 气 与 电 子 工 程 师 协 会 IEEE 也 参 与 了 智 能 电 网 的 标 准 制 定 工 作 2009 年 5 月 4 日,IEEE 公 布 了 一 项 名 为 IEEE P2030 指 南 : 能 源 技 术 及 信 息 技 术 与 电 力 系 统 (EPS) 最 终 应 用 及 负 载 的 智 能 电 网 互 操 作 性 的 项 目 通 过 开 放 标 准 进 程,IEEE P2030 指 南 将 为 理 解 和 定 义 智 能 电 网 互 操 作 性 提 供 一 个 知 识 基 础, 帮 助 电 力 系 统 与 最 终 应 用 及 设 备 协 同 工 作, 为 未 来 与 智 能 电 网 相 关 的 标 准 制 定 建 立 基 础 2009 年 6 月 3-5 日,NIST 与 IEEE 在 加 州 英 特 尔 总 部 举 行 专 门 会 议, 讨 论 标 准 的 制 定 框 架 美 国 有 多 家 机 构 参 与 了 智 能 电 网 的 标 准 制 定 工 作, 充 分 发 挥 了 其 信 息 科 技 产 业 无 可 比 拟 的 优 势, 其 标 准 的 竞 争 力 不 容 小 觑, 将 有 希 望 成 为 全 球 标 准 2.2 国 内 研 究 进 展 国 家 电 网 公 司 于 2009 年 5 月 宣 布 了 建 设 中 国 坚 强 智 能 电 网 的 发 展 战 略, 明 确 提 出 : 以 特 高 压 电 网 为 骨 干 网 架 各 级 电 网 协 调 发 展 的 坚 强 电 网 为 基 础, 利 用 先 进 的 通 信 信 息 和 控 制 等 技 术, 构 建 以 信 息 化 自 动 化 数 字 化 互 动 化 为 特 征 的 国 际 领 先 自 主 创 新 中 国 特 色 的 坚 强 智 能 电 网 ; 通 过 电 力 流 信 息 流 业 务 流 的 高 度 一 体 化 融 合, 实 现 多 元 化 电 源 和 不 同 特 征 电 力 用 户 的 灵 活 接 入 和 方 便 使 用, 极 大 提 高 电 网 的 资 源 优 化 配 置 能 力, 大 幅 提 升 电 网 的 服 务 能 力, 带 动 电 力 行 业 及 其 它 产 业 的 技 术 升 级, 满 足 我 国 经 济 社 会 全 面 协 调 可 持 续 发 展 要 求 国 内 目 前 实 际 上 还 处 在 电 网 大 规 模 建 设 阶 段, 开 展 智 能 电 网 的 系 统 性 研 究 虽 然 较 晚, 但 在 电 网 智 能 化 技 术 的 应 用 方 面 有 后 发 优 势, 目 前 已 经 研 究 和 实 践 了 大 量 的 智 能 化 技 术, 在 输 电 领 域, 多 项 研 究 应 用 已 达 到 国 际 先 进 水 平, 在 配 用 电 领 域, 智 能 化 应 用 研 究 也 已 经 开 始 探 索 根 据 我 国 电 网 特 点, 两 大 电 网 公 司 重 点 组 织 开 展 了 电 网 保 护 大 电 网 安 全 稳 定 控 制 广 域 相 量 测 量 灵 活 交 直 流 输 电 电 网 环 保 与 节 能 数 字 化 变 电 站 配 电 网 自 动 化 电 网 防 灾 减 灾 与 城 乡 电 网 安 全 可 靠 供 电 新 型 能 源 的 接 入 与 送 出 不 同 特 性 发 电 设 备 综 合 调 控 大 容 量 储 能 特 高 压 输 电 等 方 面 的 研 究, 取 得 了 一 批 拥 有 自 主 知 识 产 权 的 重 要 成 果, 在 技 术 理 论 装 备 制 造 和 工 程 实 施 方 面 为 我 国 发 展 智 能 电 网 打 下 了 良 好 的 基 础 华 东 公 司 于 2007 年 在 国 内 率 先 开 展 了 智 能 电 网 的 可 行 性 研 究, 以 提 升 大 电 网 安 全 稳 定 运 行 能 力 为 中 心, 规 划 了 从 2008 年 至 2030 年 的 三 步 走 战 略, 即 : 在 2010 年 初 步 建 成 电 网 高 级 调 度 中 心,2020 年 全 面 建 成 具 有 初 步 智 能 特 性 的 数 字 化 电 网,2030 年 真 正 建 成 具 有 自 愈 能 力 的 智 能 电 网 目 前, 高 级 调 度 中 心 整 体 架 构 和 实 施 方 案 研 究 已 经 完 成, 华 东 电 网 高 级 调 度 中 心 关 键 技 术 与 应 用 项 目, 已 于 2009 年 1 月 通 过 评 审 验 收 此 外, 华 北 电 网 公 司 也 于 2008 年 以 一 体 化 检 修 计 划 优 化 管 理 系 统 一 体 化 网 络 模 型 管 理 平 台 调 度 业 务 数 字 化 支 撑 系 统 AC2 服 务 总 线 四 个 系 统 建 设 为 重 点 内 容, 启 动 了 华 北 智 能 电 网 研 究 与 开 发 工 作, 已 取 得 了 阶 段 性 成 果 其 它 各 区 网 和 省 网 公 司 也 都 根 据 自 身 特 点 开 展 了 用 户 数 据 采 集 一 体 化 调 度 等 等 智 能 电 网 相 关 研 究 和 试 验 115

116 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 智 能 电 网 并 非 单 一 的 模 式, 每 个 国 家 和 地 区 都 可 以 根 据 自 身 条 件 与 需 要 的 不 同 找 到 自 己 的 解 决 方 案 但 同 时, 智 能 电 网 也 为 我 们 重 新 审 视 我 国 的 电 力 体 制 改 革 和 电 网 的 发 展 战 略 提 供 了 一 个 新 的 视 角 对 于 我 国 智 能 电 网 发 展 规 划 中 提 到 的 以 特 高 压 电 网 为 骨 干 网 架, 不 少 专 家 还 是 提 出 了 质 疑 首 先 大 电 网 是 有 安 全 隐 患 的, 特 高 压 交 流 输 电 会 带 来 交 流 同 步 电 网 规 模 扩 大, 一 旦 出 现 问 题, 受 灾 面 积 也 会 相 应 扩 大 为 了 分 散 风 险, 欧 美 等 许 多 国 家 已 经 开 始 建 设 分 布 式 电 源 和 电 网 另 外, 当 初 提 的 一 特 四 大 ( 特 高 压 大 煤 电 大 水 电 大 核 电 大 可 再 生 能 源 基 地 ) 战 略 规 划 当 中 的 四 大 也 是 有 需 要 商 榷 的 地 方, 西 北 煤 炭 资 源 丰 富, 但 缺 水, 用 风 冷 技 术 发 电 会 极 大 降 低 燃 煤 利 用 率, 综 合 计 算, 特 高 压 输 送 不 如 铁 路 运 煤 到 负 荷 区 域 更 经 济 西 南 地 区 水 电 资 源 丰 富, 但 大 水 电 基 本 开 发 完 毕, 且 本 地 区 用 电 需 求 增 长 很 快, 上 特 高 压 的 必 要 性 不 大, 三 峡 工 程 ( 包 括 规 划 的 金 沙 江 ), 近 处 用 交 流 500kV 线 路 送 电, 远 处 用 直 流 输 电, 实 际 上 已 证 明 这 是 完 全 可 靠 且 经 济 合 理 核 电 开 发 基 本 上 在 东 部 负 荷 中 心 附 近, 没 有 长 距 离 输 送 的 需 求 可 再 生 能 源 本 身 具 有 很 多 分 布 式 的 特 点, 电 网 接 入 方 面 还 有 很 多 技 术 上 的 不 确 定 性 3 智 能 电 网 发 展 趋 势 3.1 双 向 互 动 智 能 电 网 的 主 要 特 点 之 一 就 是 可 以 与 用 户 互 动, 让 用 户 参 与 到 整 个 过 程 中 来, 使 用 户 的 参 与 成 为 电 力 系 统 管 理 的 一 部 分 借 助 双 向 的 信 息 和 能 量 流 动 能 力, 智 能 电 网 可 以 影 响 供 给 和 需 求, 使 其 更 加 平 衡 这 些 手 段 包 括 分 时 段 定 价 等, 激 励 用 户 做 出 行 为 模 式 上 的 改 变 智 能 电 网 将 用 户 的 需 求 与 发 电 能 力 输 电 能 力 和 能 量 存 储 等 同 视 作 可 以 管 理 的 一 种 资 源 从 用 户 的 视 角, 是 要 做 出 一 个 决 策, 这 个 决 策 基 于 实 时 电 价 自 身 行 为 模 式 改 变 成 本 存 储 还 是 售 出 能 源 等 的 考 量 用 户 要 对 电 价 做 出 回 应, 决 定 何 时 购 买 电 力, 何 时 自 己 发 电, 何 时 存 储 电 力 备 用, 何 时 售 出 电 力 企 业 用 户 也 可 以 基 于 这 些 信 息 更 好 的 做 出 生 产 和 投 资 决 定 3.2 兼 容 多 种 发 电 和 储 能 设 施 智 能 电 网 的 核 心 概 念 之 一 是 要 有 兼 容 能 力, 包 括 集 中 和 分 布 式 发 电 设 备, 以 及 各 种 能 量 存 储 设 施 的 接 入, 通 过 智 能 调 度 发 电 能 力 储 能 设 施 与 间 歇 性 新 能 源 发 电 的 配 合, 能 更 好 的 满 足 用 户 的 负 荷 需 求 分 布 式 能 源 可 以 帮 助 缓 和 负 荷 高 峰 时 的 需 求, 支 援 紧 急 情 况, 降 低 费 用 融 合 多 种 能 源 可 以 降 低 成 本, 提 高 可 靠 性, 降 低 温 室 气 体 排 放, 但 需 要 对 间 歇 性 能 源 做 出 一 定 的 预 测, 需 要 一 个 类 似 IT 产 业 的 即 插 即 用 环 境 3.3 支 持 新 的 电 力 产 品 和 服 务 智 能 电 网 支 持 新 的 产 品 和 服 务, 如 高 级 计 量 设 施 插 电 式 混 合 动 力 车 智 能 家 电 等 消 费 者 可 能 需 要 设 备 对 实 时 电 价 做 出 反 应 市 场 是 最 好 的 利 益 平 衡 机 制, 可 以 发 现 适 合 电 力 用 户 的 产 品 和 服 务, 智 能 电 网 要 为 新 的 电 力 相 关 的 产 品 和 服 务 提 供 竞 争 的 机 会 3.4 提 供 不 同 等 级 的 安 全 需 求 不 是 所 有 的 商 业 用 户 和 居 民 用 户 对 电 力 安 全 的 需 要 等 级 都 是 一 样 的, 比 如 芯 片 制 造 厂 停 电 一 次 损 失 都 是 以 千 万 计 对 于 不 同 安 全 等 级 需 求 的 用 户 提 供 不 同 安 全 等 级 的 电 力 服 务, 也 是 智 能 电 网 发 展 的 一 个 趋 势 根 据 针 对 电 力 安 全 的 投 资 状 况, 电 力 企 业 会 逐 步 摸 索 出 为 电 力 的 安 全 差 别 定 价 的 经 验 3.5 优 化 电 力 资 产 运 营 效 率 116

117 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 智 能 电 网 的 一 个 关 键 特 征, 就 是 低 成 本 的 维 护 和 运 营, 先 进 的 信 息 通 信 技 术 的 应 用, 使 得 电 网 企 业 可 以 更 好 的 监 控 和 维 护 设 备, 最 小 化 维 护 的 成 本, 还 可 以 降 低 一 部 分 新 增 电 力 基 础 设 施 的 需 求 新 建 的 输 配 电 设 施, 都 有 自 动 化 装 置, 基 本 可 以 实 现 无 人 值 守 现 有 发 电 资 产 中 有 20% 左 右 的 发 电 能 力 只 在 负 荷 高 峰 时 才 会 用, 智 能 电 网 的 互 动 能 力 和 调 度 技 术 无 疑 会 降 低 这 部 分 资 产 的 比 例 和 闲 置 时 间 3.6 自 愈 自 愈 是 指 电 力 系 统 出 现 故 障 或 受 到 攻 击 等 事 件 发 生 后, 能 将 影 响 降 低 到 最 小, 并 尽 快 回 复 到 原 来 的 状 态 这 也 是 智 能 电 网 之 所 以 叫 智 能 电 网 的 最 主 要 原 因 之 一 类 似 互 联 网, 智 能 电 网 将 具 有 一 定 程 度 的 自 我 修 复, 自 动 屏 蔽 隔 离 故 障 电 源, 自 动 选 择 传 输 路 径 等 能 力 4 发 展 智 能 电 网 面 临 的 挑 战 发 展 智 能 电 网 面 临 诸 多 挑 战 : 不 确 定 的 发 展 路 径 能 源 结 构 的 变 化 技 术 的 变 化 能 源 政 策 的 变 化 负 荷 中 心 的 变 动 产 业 价 值 链 的 变 动 需 要 巨 大 的 投 入 等 本 章 重 点 就 发 展 智 能 电 网 面 临 的 技 术 和 商 业 挑 战 做 一 些 简 要 分 析 4.1 技 术 挑 战 1) 参 数 量 测 技 术 参 数 量 测 技 术 是 智 能 电 网 基 本 的 组 成 部 件, 先 进 的 参 数 量 测 技 术 获 得 数 据 并 将 其 转 换 成 数 据 信 息, 以 供 智 能 电 网 的 各 个 方 面 使 用 许 多 次 的 停 电 事 故 暴 露 了 电 网 中 缺 乏 同 步 实 施 数 据 监 控 事 故 预 警 和 自 动 调 节 的 装 置 智 能 电 网 科 技 在 电 网 实 时 监 控 的 数 据 分 析 领 域 的 运 用 将 能 大 大 提 升 供 电 可 靠 性 此 类 技 术 要 求 相 当 的 精 度 和 精 确 的 同 步, 目 前 属 于 智 能 电 网 领 域 的 重 点 投 资 方 向 2) 集 成 通 信 技 术 建 立 高 速 双 向 实 时 集 成 的 通 信 系 统 是 实 现 智 能 电 网 的 基 础, 没 有 这 样 的 通 信 系 统, 任 何 智 能 电 网 的 特 征 都 无 法 实 现, 因 为 智 能 电 网 的 数 据 获 取 保 护 和 控 制 都 需 要 这 样 的 通 信 系 统 的 支 持, 因 此 建 立 这 样 的 通 信 系 统 是 迈 向 智 能 电 网 的 第 一 步 不 同 于 互 联 网, 电 网 通 信 系 统 对 安 全 性 和 实 时 性 要 求 非 常 高 3) 信 息 管 理 系 统 智 能 电 网 中 的 信 息 管 理 系 统 是 电 网 得 以 实 现 智 能 的 关 键 环 节, 主 要 包 括 信 息 的 采 集 处 理 分 析 集 成 显 示 信 息 安 全 等 几 个 方 面 决 策 支 持 技 术 将 复 杂 的 电 力 系 统 数 据 转 化 为 系 统 运 行 人 员 一 目 了 然 的 可 理 解 的 信 息, 因 此 动 画 技 术 动 态 着 色 技 术 虚 拟 现 实 技 术 以 及 其 他 数 据 展 示 技 术 用 来 帮 助 系 统 运 行 人 员 认 识 分 析 和 处 理 紧 急 问 题 4) 智 能 调 度 系 统 智 能 调 度 是 智 能 电 网 建 设 的 核 心, 是 全 面 提 升 调 度 系 统 驾 驭 电 网 和 进 行 资 源 优 化 配 置 能 力 的 关 键 环 节, 是 应 对 间 歇 性 能 源 接 入 的 必 备 条 件 智 能 调 度 是 智 能 电 网 建 设 中 的 重 要 环 节, 智 能 电 网 调 度 技 术 支 持 系 统 则 是 智 能 调 度 研 究 与 建 设 的 核 心, 它 是 全 面 提 升 调 度 系 统 驾 驭 大 电 网 和 进 行 资 源 优 化 配 置 的 能 力 纵 深 风 险 防 御 能 力 科 学 决 策 管 理 能 力 灵 活 高 效 调 控 能 力 和 公 平 友 好 市 场 调 配 能 117

118 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 力 的 技 术 基 础 5) 先 进 设 备 制 造 技 术 智 能 电 网 要 广 泛 应 用 先 进 的 设 备, 将 极 大 地 提 高 输 配 电 系 统 的 性 能 未 来 的 智 能 电 网 中 的 设 备 将 充 分 应 用 在 材 料 超 导 储 能 电 力 电 子 和 微 电 子 技 术 方 面 的 最 新 研 究 成 果, 从 而 提 高 功 率 密 度 供 电 可 靠 性 和 电 能 质 量 以 及 电 力 生 产 的 效 率 从 目 前 来 看, 未 来 智 能 电 网 将 主 要 应 用 三 个 方 面 的 先 进 技 术 : 电 力 电 子 技 术 超 导 技 术 以 及 大 容 量 储 能 技 术 6) 分 布 式 能 源 接 入 技 术 分 布 式 能 源 种 类 很 多, 包 括 小 水 电 光 伏 发 电 风 力 发 电 微 型 透 平 储 能 装 置 等, 一 般 来 说, 分 布 式 能 源 靠 近 负 荷 中 心, 降 低 了 电 网 扩 展 的 需 要, 并 提 高 了 供 电 可 靠 性, 因 此 得 到 广 泛 使 用 通 过 高 级 别 的 自 动 化 系 统 把 这 些 分 布 式 能 源 无 缝 集 成 到 电 网 中 来 并 协 调 运 行, 将 可 带 来 巨 大 的 效 益 4.2 商 业 挑 战 智 能 电 网 从 决 策 到 实 施, 涉 及 诸 多 利 益 相 关 者, 作 为 一 个 整 体, 智 能 电 网 无 疑 具 有 巨 大 的 经 济 和 社 会 效 益, 但 具 体 到 部 门 或 公 司, 因 为 初 期 需 要 承 担 太 多 成 本 和 未 来 收 益 并 不 确 定, 有 时 很 难 决 定 自 己 需 要 投 入 多 少 资 源, 进 而 可 能 造 成 智 能 电 网 整 个 建 设 进 程 推 迟 智 能 电 网 产 业 链 上 的 企 业 对 资 本 的 吸 引 力 目 前 基 本 上 还 处 在 概 念 阶 段, 如 果 能 有 一 些 智 能 电 网 的 试 点 项 目 获 得 成 功, 可 能 会 激 发 资 本 方 进 一 步 追 加 投 资 的 热 情 因 为 智 能 电 网 可 以 容 纳 更 多 的 新 型 可 再 生 能 源 发 电, 传 统 电 力 公 司 可 能 需 要 承 担 配 合 间 歇 性 电 力 调 度 的 任 务, 更 多 的 分 布 式 能 源 也 降 低 了 其 市 场 份 额, 导 致 传 统 电 力 公 司 不 愿 配 合 建 设 智 能 电 网 电 网 与 用 户 的 互 动 也 总 体 上 节 约 了 用 户 的 用 电 量, 这 也 是 电 力 公 司 不 愿 看 到 的 电 网 公 司 由 于 要 容 纳 更 多 的 可 再 生 能 源 发 电, 将 面 临 更 加 复 杂 的 调 度 任 务 目 前 还 没 有 一 个 正 面 的 激 励 机 制, 可 再 生 能 源 法 修 正 案 要 求 电 网 在 覆 盖 范 围 内 必 须 全 额 收 购 可 再 生 能 源 发 电, 但 是 上 网 价 格, 补 贴 机 制 和 技 术 要 求 目 前 还 没 有 明 确, 这 样 的 情 形 下, 电 网 公 司 自 然 积 极 性 不 高 大 型 电 力 用 户 有 可 能 参 与 筹 建 一 部 分 分 布 式 发 电 设 备, 他 们 也 会 权 衡 成 本 收 益, 分 布 式 发 电 设 备 往 往 也 需 要 跟 储 能 设 备 结 合 使 用, 负 荷 高 峰 时 期 可 以 将 剩 余 电 力 回 售 给 电 网 由 于 技 术 和 政 策 的 不 确 定 性, 他 们 也 不 容 易 做 出 决 定 智 能 电 网 的 产 业 链 将 有 别 于 传 统 电 网, 传 统 电 力 设 备 制 造 公 司 需 要 尽 快 吸 收 新 的 知 识 并 做 出 相 应 改 变, 信 息 产 业 及 其 他 高 科 技 类 公 司 将 发 现 一 些 参 与 智 能 电 网 建 设 的 机 会, 但 由 于 其 缺 少 电 力 相 关 的 知 识, 也 面 对 诸 多 不 确 定 性, 形 势 不 明 朗 之 前, 这 类 公 司 将 很 难 做 出 大 规 模 投 资 的 决 定 大 部 分 消 费 者 目 前 还 不 能 接 受 插 电 式 混 合 动 力 车 的 价 格, 智 能 家 用 电 器 预 计 也 会 提 高 家 电 的 拥 有 成 本 厂 商 大 多 处 于 观 望 状 态, 消 费 者 行 为 的 改 变 也 非 一 日 之 功 5 建 议 1) 积 极 推 进 形 成 统 一 的 智 能 电 网 标 准 体 系 智 能 电 网 标 准 体 系 的 制 定 是 一 项 庞 大 的 工 程, 非 一 个 118

119 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 组 织 之 力 能 完 成 在 美 国 制 定 智 能 电 网 实 施 标 准 的 机 构 有 15 家 之 多 目 前, 国 际 电 工 委 员 会 (IEC) 电 气 和 电 子 工 程 师 学 会 (IEEE) 美 国 电 气 制 造 商 协 会 (NEMA) 美 国 电 科 院 (EPRI) 都 已 在 智 能 电 网 标 准 方 面 有 所 作 为 2009 年 5 月 18 日, 美 国 能 源 局 颁 布 了 包 括 节 能 共 享 电 工 以 及 通 讯 等 涉 及 智 能 电 网 的 16 项 标 准 其 中, 以 IBM 在 内 的 少 数 公 司 也 成 为 了 标 准 的 实 际 制 定 者 目 前 我 国 所 做 的 智 能 电 网 标 准 体 系 还 只 是 国 家 电 网 公 司 层 面 的 技 术 标 准 研 究, 只 在 公 司 层 面 被 遵 循, 今 后 再 根 据 情 况 积 极 推 进 国 标 行 业 标 准 和 企 业 标 准 的 制 定 而 具 体 标 准 需 要 得 到 参 与 智 能 电 网 建 设 的 利 益 相 关 各 界 的 认 可, 进 而 对 外 发 布 最 终 确 定 的 智 能 电 网 行 业 标 准 国 家 标 准 和 国 际 标 准 的 制 定, 还 要 经 历 一 套 专 门 的 管 理 体 系 和 流 程 国 家 标 准 的 制 定, 有 可 能 需 要 组 织 包 括 电 监 会 电 网 公 司 制 造 商 等 多 方 参 与 制 定 标 准, 由 国 家 技 术 监 督 局 下 属 的 标 准 局 来 组 织 专 家 评 审 2) 超 越 一 特 四 大 设 计 网 架 拓 扑 结 构 网 架 结 构 关 系 电 网 的 可 靠 性 和 自 愈 能 力, 过 度 依 赖 大 型 发 电 基 地 和 特 高 压 输 电 势 必 造 成 主 网 脆 弱, 易 受 事 故 和 攻 击 影 响, 扩 大 受 灾 面 积 我 国 电 网 有 后 发 优 势, 自 动 化 水 平 相 对 较 高, 建 议 立 足 现 有 电 网 管 理 水 平, 充 分 借 鉴 先 进 经 验, 放 眼 未 来 设 计 我 国 的 网 架 结 构 以 充 分 应 对 未 来 电 网 在 安 全 性 和 可 靠 性 方 面 面 临 的 挑 战 3) 尽 快 理 顺 可 再 生 能 源 发 电 上 网 机 制 可 再 生 能 源 法 修 正 案 (2010 年 4 月 1 日 实 施 ) 确 立 了 国 家 实 行 可 再 生 能 源 发 电 全 额 保 障 性 收 购 制 度, 但 是 由 于 可 再 生 能 源 发 电 具 有 间 歇 性 成 本 高 等 问 题, 电 网 企 业 还 是 没 有 获 得 正 面 的 激 励 去 积 极 接 纳 可 再 生 能 源 发 电, 国 家 相 关 部 门 还 需 尽 快 理 顺 上 网 电 价 补 贴 额 度 技 术 标 准 等 一 系 列 利 益 和 机 制 问 题, 实 现 电 网 和 新 能 源 发 电 企 业 双 赢 发 展 4) 充 分 调 动 信 息 技 术 等 高 科 技 产 业 资 源 智 能 电 网 的 产 业 链 有 别 于 传 统 电 网, 数 字 技 术 将 在 其 中 占 据 相 当 比 重 美 国 智 能 电 网 联 盟 的 会 员 中, 大 型 科 技 公 司 如 思 科 谷 歌 通 用 电 气 等 占 24%, 小 型 科 技 公 司 与 软 件 公 司 分 别 占 会 员 比 例 的 21% 与 11%, 而 传 统 的 电 力 公 司 只 占 19% 其 会 员 的 分 布 和 组 成 充 分 概 括 了 目 前 智 能 电 网 发 展 的 行 业 趋 势 发 展 智 能 电 网 不 能 只 依 赖 现 有 电 网 产 业 价 值 链 上 的 电 力 设 备 企 业, 还 需 充 分 调 动 信 息 技 术 等 其 他 高 科 技 产 业 的 积 极 参 与 5) 建 立 智 能 电 网 试 验 型 城 市 智 能 电 网 在 输 电 层 面 涉 及 的 自 动 调 度 等 技 术, 思 路 已 经 比 较 明 晰, 但 是 在 配 电 侧 需 要 和 用 户 互 动 的 环 节 还 需 要 大 量 的 经 验 积 累 我 国 已 在 南 京 设 立 智 能 电 网 研 究 基 地, 但 研 究 本 身 也 是 需 要 有 试 验 性 项 目 去 实 践 和 发 现 问 题 建 议 选 择 规 模 和 电 网 条 件 合 适 的 几 座 城 市 做 试 点, 进 行 一 些 有 规 模 的 试 验, 为 智 能 电 网 的 全 面 建 设 积 累 经 验 6) 积 极 开 展 高 温 超 导 输 电 技 术 研 究 超 导 输 电 技 术 特 点 包 括 : 提 高 电 网 传 输 效 率, 大 大 增 强 地 下 电 缆 的 功 率 流 量, 自 动 抑 制 脉 冲 现 象, 保 证 电 网 的 稳 定 运 行, 无 辐 射, 占 地 面 积 小 等 在 我 国 特 高 压 交 流 和 直 流 输 电 都 已 经 成 功 运 行 的 情 况 下, 可 适 时 加 大 超 导 输 电 技 术 的 研 发 力 度, 以 保 障 未 来 在 电 网 技 术 制 高 点 上 不 受 制 于 人 参 考 文 献 [1] United States Department of Energy Office of Electric Transmission and Distribution.The smart grid: An introduction. [2] European Commission. European Technology Platform SmartGrids: Vision and Strategy for European Electricity Networks of the Future. [3] The Electric Power Research Institute. IntelliGrid Smart Power for the 21st Century. [4] 119

120 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 [5] Amin M.Toward self-healing energy infrastructure systems [J].IEEE Computer Applications in Power, 2001,14(1): [6] 谢 开, 刘 永 奇, 朱 治 中, 等. 面 向 未 来 的 智 能 电 网 [J]. 中 国 电 力,2008,41(6): [7] 余 贻 鑫, 栾 文 鹏. 智 能 电 网. 电 网 与 清 洁 能 源,2009,25(1):7-11. [8] 张 文 亮, 刘 壮 志, 王 明 俊, 杨 旭 升 智 能 电 网 的 研 究 进 展 及 发 展 趋 势. 电 网 技 术,2009,33(13):1-10. [9] 王 明 俊. 自 愈 电 网 与 分 布 能 源. 电 网 技 术,2007,31(6):1-7. [10] 陈 树 勇, 宋 书 芳, 李 兰 欣, 等. 智 能 电 网 技 术 综 述 [J]. 电 网 技 术,2009,33(8):

121 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 新 能 源 原 材 料 崔 传 杰 摘 要 : 传 统 经 济 模 式 能 源 消 耗 所 排 放 的 二 氧 化 碳 造 成 全 球 气 温 的 上 升, 引 发 了 一 系 列 的 问 题, 如 果 不 加 以 控 制, 未 来 人 类 所 赖 以 生 存 的 环 境 将 遭 到 严 重 的 破 坏, 此 外, 传 统 能 源 也 是 不 可 再 生, 这 些 都 导 致 发 展 新 能 源 是 社 会 发 展 的 必 由 之 路 中 国 在 大 力 发 展 新 能 源 技 术 的 同 时, 也 应 该 考 虑 我 国 资 源 的 禀 赋 结 构, 发 挥 比 较 优 势, 对 与 未 来 可 能 在 新 能 源 领 域 很 重 要 的 原 材 料 进 行 战 略 控 制 本 文 主 要 分 为 三 个 部 分 : 第 一 部 分 是 新 能 源 汽 车 的 原 材 料, 新 能 源 汽 车 发 展 的 瓶 颈 在 于 电 池, 本 文 将 锂 电 池 的 各 种 性 能 和 其 他 电 池 的 简 单 对 比, 得 出 锂 电 池 的 优 势 明 显, 同 时 分 析 了 世 界 锂 资 源 分 布 及 全 球 的 需 求 关 系, 针 对 我 国 的 具 体 情 况 提 出 了 政 策 建 议 ; 第 二 部 分 是 太 阳 能 光 伏 电 池 的 原 材 料, 介 绍 了 目 前 的 主 要 几 种 光 伏 电 池, 比 较 各 种 电 池 的 优 缺 点, 针 对 有 商 业 化 前 景 的 电 池 原 材 料 进 行 了 分 析, 提 出 了 政 策 建 议 ; 第 三 是 部 分 是 风 电 原 材 料, 主 要 是 针 对 风 电 电 机 的 二 种 类 型 双 馈 和 直 驱 进 行 了 对 比 分 析, 直 驱 电 机 占 有 一 定 的 优 势, 而 直 驱 电 机 需 要 的 原 材 料 是 钕 铁 硼, 来 自 于 稀 土 未 来 直 驱 电 机 可 能 在 风 电 领 域 会 占 有 很 重 要 的 地 位, 对 稀 土 将 会 产 生 很 大 需 求, 总 结 了 我 国 目 前 的 稀 土 政 策, 提 出 了 政 策 建 议 1 新 能 源 汽 车 电 池 的 原 材 料 1.1 锂 电 池 简 介 锂 元 素 的 优 势 人 类 对 锂 电 池 最 初 的 开 发 是 在 上 世 纪 六 十 年 代 由 于 在 金 属 中, 锂 元 素 有 着 最 小 的 密 度 ( 原 子 量 6.9) 和 最 大 的 电 负 性 (Li + 的 标 准 电 极 电 势 -3.4V), 故 而 应 当 具 有 最 高 的 比 能 量 从 理 论 上 说, 可 不 能 有 其 他 金 属 元 素 的 能 量 密 度 超 过 锂 但 是 由 于 锂 的 能 量 高 化 学 性 质 活 泼 其 抗 腐 蚀 性 及 安 全 性 不 易 控 制, 并 没 有 得 到 商 业 化 七 十 年 代, 松 下 电 器 研 制 出 Li/(CFx)n 电 池, 解 决 了 上 述 不 足, 三 洋 公 司 推 出 Li/MnO2 电 池, 并 在 计 算 器 领 域 得 到 普 及 以 上 所 提 均 为 一 次 性 锂 电 池, 最 早 开 发 成 功 的 是 加 拿 大 Moli 公 司 在 八 十 年 代 推 出 的 Li/S2 电 池, 同 样 由 于 安 全 性 因 素, 它 并 未 普 及 1990 年 SONY 公 司 成 功 研 制 出 二 次 锂 离 子 电 池 ( 钴 酸 锂 正 极 材 料, 石 墨 负 极 材 料 ), 它 终 于 以 自 身 的 诸 多 优 点 在 商 业 上 得 到 广 泛 应 用 随 着 电 子 产 品 的 普 及, 小 体 积 大 容 量 的 锂 电 池 获 得 了 比 其 他 二 次 电 池 更 好 的 发 展 但 是 钴 比 较 昂 贵, 另 外 有 毒, 所 以 一 直 希 望 寻 找 新 的 技 术 锂 电 池 原 理 锂 离 子 电 池 实 质 上 是 一 个 Li+ 离 子 浓 差 电 池 : 当 电 池 充 电 时,Li+ 离 子 从 正 极 嵌 锂 化 合 物 中 脱 出, 经 过 电 解 质 溶 液 嵌 入 负 极 化 合 物 晶 格 中, 正 极 活 性 物 处 于 贫 锂 状 态 ; 电 池 放 电 时,Li+ 离 子 则 从 负 极 化 合 物 中 脱 出, 经 过 电 解 质 溶 液 再 嵌 入 正 极 化 合 物 中, 正 极 活 性 物 为 富 锂 状 态 为 保 持 电 荷 平 衡, 充 放 电 过 程 中 应 有 相 同 数 量 的 电 子 经 外 电 路 传 递, 与 Li+ 离 子 一 起 在 正 负 极 之 间 来 回 迁 移, 使 正 负 极 发 生 相 应 的 氧 化 还 原 反 应, 保 持 一 定 的 电 位 工 作 电 位 与 构 成 正 负 极 的 可 嵌 锂 化 合 物 的 化 学 性 质 Li+ 离 子 浓 度 等 有 关 121

122 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 1 锂 电 池 原 理 示 意 图 以 过 渡 金 属 嵌 锂 氧 化 物 LixMmo 为 正 极 活 性 材 料, 石 墨 (C6) 为 负 极 活 性 材 料 组 成 的 铿 离 子 电 池, 其 充 放 电 反 应 式 可 表 示 为 : 由 于 锂 电 池 的 上 述 原 理, 造 成 他 的 如 下 特 点 : (1) 比 能 量 高 : 描 述 电 池 性 能 的 指 标 各 种 各 样, 其 中 用 户 最 关 心 的 是 它 的 比 能 量 的 高 低, 即 在 放 出 尽 可 能 多 的 能 量 的 同 时 有 着 尽 可 能 少 的 自 身 消 耗 如 前 所 述, 锂 元 素 有 着 最 小 的 密 度 和 最 大 的 电 负 性, 消 耗 相 同 质 量 的 电 池 材 料, 锂 电 池 放 出 的 能 量 明 显 高 于 同 类 传 统 电 池 的 值 (2) 放 电 电 压 稳 定 : 许 多 电 子 线 路 要 求 电 池 提 供 相 对 稳 定 的 放 电 电 压, 它 在 电 量 用 尽 前 的 电 压 可 接 近 稳 压 电 源 的 水 平 这 个 特 点 也 是 锂 电 池 的 都 有 特 点 (3) 没 有 记 忆 效 应, 可 随 时 补 充 充 电 这 样 就 使 锂 离 子 电 池 效 能 得 到 充 分 发 挥, 而 镉 镍 电 池 镍 氢 电 池 会 有 电 量 使 用 不 完 全 时 需 要 先 放 电 后 才 能 充 电 的 缺 点 这 与 锂 电 池 的 正 极 材 料 有 关 当 然, 锂 电 池 也 有 着 较 明 显 的 劣 势 一 是 安 全 性, 目 前 来 看, 传 统 锂 电 池 发 生 短 路 甚 至 爆 炸 的 机 率 远 高 于 其 它 传 统 电 池, 锂 离 子 电 池 虽 有 改 善, 但 安 全 系 数 仍 然 较 低 二 是 比 功 率 的 问 题, 在 承 担 高 负 荷 的 情 况 下, 锂 电 池 的 性 能 尚 不 及 镉 镍 电 池 及 锌 银 电 池 三 是 由 于 锂 电 池 的 金 属 稀 有 及 结 构 复 杂 而 导 致 的 成 本 问 题 在 锂 离 子 电 池 中, 正 极 材 料 约 占 整 个 电 池 成 本 的 40% 左 右 ; 正 极 材 料 对 锂 离 子 电 池 的 三 个 缺 点 起 着 重 要 作 用, 因 此 对 正 极 材 料 的 研 究 是 锂 离 子 电 池 领 域 中 的 一 个 重 要 方 面 包 括 最 近 自 然 杂 志 上 关 于 锂 电 池 快 速 充 电 的 研 究 也 都 是 集 中 在 正 极 材 料 122

123 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 表 1 锂 电 池 与 其 它 传 统 电 池 的 性 能 比 较 电 池 种 类 镉 镍 电 池 氢 镍 电 池 锂 离 子 电 池 体 积 能 量 密 度 (W.h/L) 现 状 将 来 质 量 能 量 密 度 (W.h/kg) 现 状 将 来 平 均 输 出 电 压 /V 使 用 电 压 范 围 /V 1.0~ ~ ~4.2 循 环 寿 命 现 状 将 来 充 电 0~45 0~45 0~45 使 用 温 度 范 围 放 电 -20~65-20~65-20~60 长 期 存 放 -20~45-20~45-20~45 月 自 放 电 率 /% 15~20 25~30 6~ 磷 酸 铁 锂 电 池 比 亚 迪 在 开 发 的 就 是 这 种 电 池, 是 改 变 钴 酸 锂 为 磷 酸 铁 锂 作 正 极 材 料 的 技 术, 其 研 究 历 史 如 下 : 1997 年, 美 国 德 克 萨 斯 州 大 学 Goodenough 教 授 首 先 报 道 了 LiFePO4 作 为 铿 离 子 电 池 正 极 材 料 的 研 究 结 果, 成 为 LIFePO4 正 极 材 料 研 究 的 一 个 里 程 碑 由 于 LiFePO4 原 料 来 源 广 泛, 价 格 低 廉, 环 境 友 好, 材 料 的 热 稳 定 型 好, 所 制 备 电 池 的 安 全 性 能 高 等 优 点, 使 其 在 可 移 动 电 源 领 域, 特 别 是 电 动 车 所 需 的 大 型 动 力 电 源, 以 及 静 态 储 能 领 域 有 着 极 大 的 市 场 前 景, 这 种 大 型 动 力 电 源 对 材 料 的 体 积 比 容 量 要 求 低, 而 对 材 料 价 格 安 全 性 及 环 保 性 能 要 求 较 高, 从 而 使 LiFePO4 成 为 目 前 最 具 开 发 和 应 用 潜 力 的 新 一 代 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 图 2 磷 酸 铁 锂 晶 胞 图 LiFePO4 橄 榄 石 结 构 作 为 正 极 材 料 还 存 在 着 一 定 技 术 瓶 颈, 尤 其 是 其 导 电 率 的 提 高 与 安 全 性 能 的 表 征 还 没 有 充 分 展 开 但 是 其 价 格 低 廉, 热 稳 定 性 好, 对 环 境 无 污 染, 是 目 前 最 具 潜 力 的 正 极 材 123

124 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 料 之 一 实 际 应 用 的 电 动 车 图 3 雪 佛 兰 Chevy Volt 电 动 汽 车 当 行 驶 里 程 小 于 64 公 里 时, 它 可 完 全 只 依 靠 一 个 车 载 的 16 千 瓦 时 锂 离 子 电 池 所 储 备 的 电 力 来 驱 动 当 电 池 的 电 力 耗 尽 时,Volt 则 可 以 通 过 一 个 车 载 的 发 电 机 发 电 来 为 车 辆 提 供 动 力, 继 续 行 驶 数 百 公 里 与 传 统 的 电 池 电 动 汽 车 不 同 的 是,Volt 增 程 型 电 动 车 彻 底 消 除 了 人 们 对 行 驶 距 离 的 顾 虑, 它 可 以 使 驾 驶 者 完 全 不 用 担 心 由 于 电 池 电 量 耗 尽 而 进 退 两 难 的 尴 尬 参 数 : 40Km/h 等 百 公 里 耗 电 量 ( 不 含 空 调 设 备 ):10 度 充 电 时 间 :15 分 钟 /80% 最 大 续 驶 里 程 (Km): 540( 包 含 发 电 机 ) 质 量 参 数 整 备 质 量 (Kg): 840 满 载 质 量 (Kg): 1215 动 力 性 最 高 车 速 (Km/h): 135 蓄 电 池 类 型 : 锂 电 池 + 超 级 电 容 单 价 : 欧 元 / 辆 ( 电 池 成 本 降 及 一 半 ) 在 行 驶 过 程 中, 雪 佛 兰 Volt 增 程 型 电 动 车 在 确 保 车 内 宁 静 性 同 时, 还 能 拥 有 充 满 激 情 的 驾 驶 性 能 由 超 过 220 个 锂 离 子 电 池 组 成 的 电 池 堆 为 Volt 提 供 充 足 的 动 力 Volt 的 电 动 系 统 可 以 产 生 大 约 150 马 力 (110 千 瓦 ),370 牛 米 的 即 时 扭 矩 输 出, 从 而 实 现 161 公 里 / 小 时 的 最 高 时 速 较 低 的 发 动 机 噪 声 加 上 特 殊 消 音 材 料 的 应 用, 使 Volt 拥 有 一 个 非 常 安 静 的 驾 驶 环 境 根 据 通 用 汽 车 的 测 算 数 据 显 示, 使 用 价 格 为 3.6 美 元 / 加 仑 ( 约 合 人 民 币 6.5 元 / 升 ) 的 汽 油 的 普 通 车 辆, 每 公 里 成 本 为 12 美 分 ( 约 合 人 民 币 0.81 元 ), 与 其 相 比, 雪 佛 兰 Volt 增 程 型 电 动 车 在 纯 电 动 状 态 下 的 每 公 里 成 本 仅 为 2 美 分 ( 约 合 人 民 币 0.13 元 ) 在 每 天 不 超 过 64 公 里 的 驾 驶 里 程 时 ( 每 年 总 行 驶 24,000 公 里 ), 雪 佛 兰 Volt 没 有 任 何 燃 油 消 耗, 也 不 会 排 放 一 丝 尾 气 由 此, Volt 124

125 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 每 年 可 以 节 省 约 1,500 美 元 ( 约 合 人 民 币 10,230 元 ) 据 通 用 汽 车 预 测, 如 果 使 用 夜 间 电 价 计 算 标 准, 雪 佛 兰 Volt 每 公 里 的 能 耗 成 本 只 有 一 辆 传 统 汽 油 车 型 的 1/6 标 明 的 用 电 为 0.1kWh/km, 实 际 是 0.25 kwh/km, 考 虑 到 锂 电 池 的 容 量, 大 约 每 公 斤 的 锂 电 池 可 以 跑 0.6~1.2 公 里 按 1kg/km 计 算, 如 果 使 用 纯 电 动 车 连 续 行 驶 100 公 里, 锂 电 池 就 要 100 公 斤, 镍 氢 电 池 超 过 200 公 斤, 钒 电 池 超 过 500 公 斤 图 4 普 瑞 斯 图 片 ( 混 合 动 力 ) 第 2 代 普 锐 斯 将 燃 油 发 动 机 容 量 1.5L 据 称 实 际 油 耗 每 百 公 里 4~5 升 左 右 价 格 26 万 人 民 币 其 电 池 指 标 没 有 公 布 作 为 价 格 因 素, 不 能 不 提 电 机 驱 动 用 串 联 式 镍 氢 电 池 组, 尽 管 厂 家 保 证 5 年 或 10 万 公 里 使 用 寿 命, 更 换 一 套 也 得 花 上 十 几 万 日 元 ( 约 1 万 RMB) 目 前 这 套 电 池 系 统 不 能 用 家 用 交 流 电 充 电 靠 燃 油 发 动 机 带 动 或 刹 车 时 的 能 量 充 电, 一 次 满 充 电 不 用 汽 油 可 行 驶 1 公 里 多 1.2 锂 的 世 界 储 量 分 布 世 界 锂 资 源 世 界 盐 湖 锂 资 源 主 要 分 布 在 智 利 阿 根 廷 中 国 及 美 国 花 岗 伟 晶 岩 锂 矿 床 主 要 分 布 在 澳 大 利 亚 加 拿 大 芬 兰 中 国 津 巴 布 韦 南 非 和 刚 果 印 度 和 法 国 也 发 现 伟 晶 岩 锂 矿 床, 但 是 不 具 有 商 业 开 发 价 值, 目 前 世 界 上 只 有 少 数 国 家 拥 有 可 经 济 开 发 利 用 的 锂 资 源 ( 表 1) 其 中 盐 湖 锂 资 源 占 全 球 锂 储 量 的 70% 左 右, 占 储 量 基 础 的 90% 左 右 据 美 国 地 质 调 查 局 (USGS) 公 布 的 报 告, 锂 的 全 球 总 储 量 约 为 1100 万 吨 表 年 世 界 锂 储 量 和 储 量 基 础 单 位 : 锂 万 吨 国 家 或 地 区 储 量 储 量 基 础 国 家 或 地 区 储 量 储 量 基 础 中 国 巴 西 阿 根 廷 大 于 140 大 于 140 美 国 智 利 澳 大 利 亚 波 利 维 亚 540 加 拿 大 葡 萄 牙 津 巴 布 韦 俄 罗 斯 世 界 总 计

126 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 注 : 世 界 总 计 未 包 括 阿 根 廷 葡 萄 牙 南 非 俄 罗 斯 南 美 洲 萨 拉 (Salar) 盐 湖 赋 存 极 其 丰 富 的 锂 资 源, 萨 拉 盐 湖 展 布 于 智 利 阿 根 廷 和 玻 利 维 亚 在 阿 根 廷 境 内, 翁 布 雷 穆 埃 尔 托 (Salar de Hombre Muerto) 盐 湖 卤 水 矿 床, 海 拔 4300 米, 卤 水 湖 面 积 565 平 方 公 里, 估 计 含 锂 卤 水 8000 亿 吨, 浓 度 为 190~900ppm; 里 肯 (Salar de Rincon) 盐 湖, 海 拔 3700 米, 卤 水 湖 面 积 250 平 方 公 里, 可 开 发 卤 水 14.5 亿 吨, 最 深 60 米, 浓 度 200~2400ppm 在 玻 利 维 亚 境 内, 乌 尤 尼 (Salar de Uyuni) 盐 湖 位 于 玻 利 维 亚 东 南, 是 世 界 上 最 大 的 盐 湖, 海 拔 3650 米, 面 积 平 方 公 里, 盐 层 平 均 深 度 121 米, 卤 水 浓 度 80~1150 ppm, 平 均 321 ppm, 估 计 含 锂 550 万 吨 中 国 锂 资 源 图 5 乌 尤 尼 盐 湖 美 国 地 质 调 查 局 USGS 的 报 告 : 中 国 的 锂 储 量 只 有 110 万 吨, 占 全 世 界 的 1/10 中 国 花 岗 伟 晶 岩 锂 矿 床 分 布 于 四 川 新 疆 河 南 江 西 福 建 湖 南 和 湖 北, 其 中 四 川 省 甲 吉 卡 伟 晶 岩 型 锂 辉 石 矿 床 是 世 界 上 最 好 的, 氧 化 锂 含 量 1.28%, 储 量 103 万 吨 盐 湖 锂 矿 床 主 要 分 布 在 青 海 和 西 藏, 其 中 青 海 台 吉 乃 尔 盐 湖 是 半 干 盐 湖, 面 积 780 平 方 公 里, 有 2 层 石 盐, 在 盐 层 中 赋 存 晶 间 卤 水 和 孔 隙 卤 水, 氯 化 锂 储 量 466 万 吨 扎 布 耶 盐 湖 湖 面 分 为 南 北 两 部 分, 总 面 积 近 300 平 方 公 里 西 藏 扎 布 耶 盐 湖 锂 拥 有 碳 酸 锂 储 量 240 万 吨, 是 全 球 第 三 大 百 万 吨 级 盐 湖 扎 布 耶 盐 湖 卤 水 含 锂 量 1527mg/L, 居 世 界 第 二 位, 仅 次 于 智 利 阿 塔 卡 马 盐 湖 的 1600mg/L, 为 国 内 青 海 含 锂 最 高 的 东 台 吉 乃 尔 盐 湖 锂 含 量 的 511mg/L 的 三 倍 其 卤 水 已 接 近 或 达 到 碳 酸 锂 的 饱 和 点, 资 源 的 开 采 优 势 独 特 由 于 盐 湖 的 锂 资 源 丰 富, 而 且 还 含 钾 镁 硼 等 金 属, 随 着 工 艺 的 成 熟, 生 产 成 本 也 大 大 降 低, 因 此 目 前 国 外 盐 湖 卤 水 提 锂 是 主 流 生 产 方 法,2003 年, 世 界 上 90% 的 锂 都 改 为 从 盐 湖 卤 水 中 提 取 中 国 市 场 上 盐 湖 提 锂 仅 占 35% 中 国 盐 湖 提 锂 技 术 发 展 比 较 晚, 从 2004 年 开 始 才 有 所 突 破, 目 前 技 术 水 平 还 不 完 善, 因 此 主 要 还 是 以 矿 石 提 锂 为 主 项 目 水 化 学 类 型 锂 存 在 形 式 表 3 国 内 外 卤 水 成 分 比 较 智 利 玻 利 维 亚 中 国 西 藏 中 国 青 海 阿 塔 卡 玛 盐 湖 乌 龙 尤 尼 盐 湖 扎 布 耶 盐 湖 东 台 吉 乃 尔 盐 湖 西 台 吉 乃 尔 盐 湖 一 里 坪 盐 湖 硫 酸 盐 型 硫 酸 盐 型 中 度 碳 酸 盐 大 柴 旦 盐 湖 硫 酸 盐 型 硫 酸 盐 型 硫 酸 盐 型 硫 酸 盐 型 LiCl LiCl Li2CO3 LiCl LiCl LiCl LiCl 126

127 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 镁 锂 比 锂 的 市 场 状 况 全 球 供 需 状 况 据 统 计,2008 年 世 界 盐 湖 锂 和 矿 山 锂 产 量 折 算 成 碳 酸 锂 为 12 万 吨 ; 其 中 70% 是 以 碳 酸 锂 和 氯 化 锂 形 态 存 在,30% 是 以 锂 辉 石 等 锂 精 矿 产 品 形 态 存 在 在 年 间, 全 球 锂 行 业 的 产 量 基 本 处 于 稳 定 增 长 阶 段, 除 了 个 别 年 份, 年 增 长 率 在 10% 左 右 国 际 上 碳 酸 锂 的 生 产 还 是 高 度 垄 断 的, 有 资 源 开 采 权 壁 垒, 还 有 绝 大 多 数 盐 湖 资 源 都 是 高 镁 低 锂 型, 从 中 提 纯 分 离 碳 酸 锂 的 有 一 定 的 技 术 壁 垒, 仅 掌 握 在 少 数 几 家 公 司 手 中 2008 年 国 外 碳 酸 锂 产 能 超 过 9 万 吨, 主 要 还 是 集 中 在 智 利 SQM 公 司 美 FMC 公 司 和 德 国 Chemetall 公 司 三 家 手 中, 这 三 家 公 司 产 能 约 占 全 球 产 能 的 70% 以 上 从 碳 酸 锂 的 市 场 占 有 份 额 看, SQM 占 据 了 31%,Chemtall 占 据 了 28%, 美 国 FMC 站 到 了 19%, 而 中 国 的 众 多 厂 家 加 到 一 起 占 到 22% 2008 年 世 界 锂 消 费 量 折 合 碳 酸 锂 约 为 12.2 万 吨 其 中 80% 是 以 锂 化 学 产 品 形 态 消 费 于 各 个 应 用 领 域,20% 是 以 锂 矿 物 形 态 消 费 于 陶 瓷 和 玻 璃 行 业 全 球 锂 消 费 每 年 的 增 长 率 基 本 都 比 较 稳 定, 大 约 为 7~8%, 但 是 2008 年 受 到 经 济 危 机 的 影 响, 需 求 和 2007 年 持 平 2008 年 全 球 锂 行 业 折 合 碳 酸 锂 的 产 量 大 约 为 12 万 吨, 而 全 球 需 求 量 为 12.2 万 吨, 因 此 全 球 供 需 基 本 平 衡 图 年 锂 需 求 结 构 图 年 锂 需 求 结 构 从 上 图 中 可 以 看 出, 最 几 年 随 着 电 子 产 品 的 普 及, 对 锂 电 池 的 需 求 增 加 是 比 较 快 的 02 年 到 07 年 对 锂 电 池 的 需 求 增 加 了 一 倍 未 来 有 可 能 随 着 电 动 汽 车, 电 动 自 行 车 的 发 展, 对 锂 的 需 求 呈 现 暴 发 性 的 增 长 中 国 的 供 需 状 况 中 国 市 场 上 主 要 的 锂 产 品 是 碳 酸 锂 氢 氧 化 锂 和 金 属 锂, 生 产 主 要 集 中 在 新 疆 四 川 青 海 和 西 藏 2008 年 中 国 生 产 的 碳 酸 锂 大 约 为 2 万 吨, 氢 氧 化 锂 约 为 1 万 吨, 金 属 锂 大 约 为 1000 吨 我 国 虽 然 拥 有 资 源 价 值 很 高 的 盐 湖, 但 到 2004 年 取 得 高 镁 低 锂 卤 水 提 纯 的 关 键 技 术 突 破, 才 打 入 全 球 市 场 目 前, 我 国 碳 酸 锂 的 产 能 非 常 大, 但 是 产 量 并 不 多,2006 年 我 国 碳 酸 锂 的 产 量 约 127

128 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 为 1.5 万 吨,2007 年 产 量 约 1.8 万 吨,2008 年 的 产 量 约 为 2 万 吨 新 能 源 汽 车 的 影 响 估 算 由 于 锂 电 分 为 钴 酸 锂 复 合 氧 化 物 镍 钴 锰 酸 锂 ( 三 元 材 料 ) 磷 酸 铁 锂 等 等 不 同, 为 了 方 便 计 算, 按 照 使 用 碳 酸 锂 数 量 来 计 算 假 设 电 动 车 使 用 的 是 磷 酸 铁 锂 电 池 (1 吨 磷 酸 铁 锂 所 需 的 碳 酸 锂 为 0.23 吨 ), 一 辆 电 动 车 可 以 至 少 需 要 100kg 的 磷 酸 铁 锂 电 池, 换 算 碳 酸 锂 为 23 吨 那 100 万 辆 电 动 车 需 要 的 碳 酸 锂 就 是 2.3 万 吨 考 虑 到 现 在 全 球 每 年 6 千 万 辆 汽 车 产 量, 到 2020 年 年 产 1000 万 辆 电 动 车 是 完 全 有 可 能 的, 这 对 应 23 万 吨 碳 酸 锂 需 求 这 就 是 说, 碳 酸 锂 需 求 在 未 来 10 年 内 将 变 为 现 在 的 3 倍 电 动 汽 车 外 的 其 他 领 域, 电 动 自 行 车 手 机 笔 记 本 电 脑 和 其 它 电 子 产 品 数 量 的 增 多, 锂 的 消 费 量 也 有 比 较 大 的 扩 展 空 间 1.4 政 策 建 议 未 来 的 低 碳 经 济 中, 新 能 源 汽 车 占 据 重 要 的 位 置, 也 是 各 国 政 府 加 大 力 量 争 夺 的 一 个 焦 点 目 前 新 能 源 汽 车 并 没 有 大 规 模 商 业 化, 最 大 瓶 颈 主 要 在 于 电 池 从 各 方 面 指 标 来 看, 锂 电 池 都 要 优 于 铅 酸 电 池 和 镍 氢 电 池 随 着 锂 电 池 技 术 的 逐 步 成 熟, 未 来 电 动 汽 车 技 术 路 径 选 择 很 有 可 能 就 是 锂 电 池 我 国 的 锂 资 源 约 占 世 界 的 1/10, 中 国 的 锂 资 源 并 不 算 很 丰 富 但 中 国 西 藏 的 当 雄 措 湖, 目 前 加 拿 大 Sterling 公 司 拥 有 全 部 开 发 权 政 府 应 该 占 领 未 来 新 能 源 汽 车 的 至 高 点, 对 未 来 资 源 进 行 控 制, 避 免 类 似 事 件 发 生 (1) 我 国 政 府 在 加 大 新 能 源 车 发 展 的 同 时, 应 该 对 未 来 新 能 源 汽 车 可 能 需 求 的 上 游 锂 资 源 进 行 控 制 整 合, 避 免 锂 矿 盲 目 开 采 而 锂 矿 被 廉 价 卖 到 国 外, 防 止 锂 资 源 的 采 矿 权 被 国 外 廉 价 获 取 (2) 对 于 国 内 的 盐 湖 锂 资 源 的 开 发 在 政 策 资 金 上 给 予 支 持, 使 国 内 的 盐 湖 锂 资 源 产 品 能 够 达 到 工 业 级 碳 酸 锂 的 要 求 (3) 对 于 国 内 的 重 点 电 池 企 业 加 大 资 金 支 持 力 度, 建 立 电 池 技 术 的 国 家 重 点 攻 关 项 目, 力 争 我 国 能 够 早 日 突 破 新 能 源 汽 车 电 池 的 瓶 颈 2 太 阳 能 光 伏 电 池 原 材 料 2.1 太 阳 能 光 伏 电 池 分 类 太 阳 能 光 伏 电 池 通 常 用 晶 体 硅 或 薄 膜 材 料 制 造, 前 者 由 切 割 铸 锭 或 者 锻 造 的 方 法 获 得, 后 者 是 一 层 薄 膜 附 着 在 低 价 的 衬 背 上 目 前 市 场 生 产 和 使 用 的 太 阳 能 光 伏 电 池 大 多 数 是 用 晶 体 硅 材 料 制 作 的,2006 年 占 93% 左 右 ; 未 来 发 展 的 重 点 可 能 是 薄 膜 太 阳 电 池, 它 因 用 材 少 重 量 小 外 表 光 滑 安 装 方 便 而 更 具 发 展 潜 力 128

129 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 带 硅 电 池, 2.60% a-si 电 池, 4.70% 单 晶 硅, 43.40% CdTe 电 池, 2.70% CIS 电 池, 0.20% 多 晶 硅, 46.50% 多 晶 硅 单 晶 硅 a-si 电 池 带 硅 电 池 CdTe 电 池 CIS 电 池 图 年 各 种 电 池 技 术 市 场 份 额 2006 年 各 种 电 池 技 术 的 市 场 份 额 为 : 多 晶 体 硅 46.5%, 单 晶 体 硅 43.4%, 带 硅 电 池 2.6%, 薄 膜 电 池 约 7.6% 多 晶 体 硅 电 池 自 1998 年 开 始 超 过 单 晶 体 硅 后 一 直 持 续 增 长, 各 种 薄 膜 电 池 市 场 份 额 近 年 来 也 在 稳 定 增 长, 反 映 出 技 术 进 步 的 推 动 力 量 晶 体 硅 光 伏 电 池 晶 体 硅 仍 是 当 前 太 阳 能 光 伏 电 池 的 主 流 虽 然 从 技 术 上 讲, 晶 体 硅 并 不 是 最 佳 材 料, 但 它 易 于 获 取, 适 用 的 技 术 与 电 子 工 业 相 同 晶 体 硅 电 池 大 规 模 生 产 可 获 得 20% 的 转 换 效 率 除 效 率 外, 电 池 的 厚 度 也 很 重 要 薄 的 硅 片 (wafer) 意 味 着 较 少 的 硅 材 料 消 耗, 从 而 降 低 成 本 硅 片 的 平 均 厚 度 已 从 2003 年 的 0.23mm 减 小 到 2007 年 的 0.18mm 同 时, 平 均 效 率 从 14% 提 升 到 16% 预 计 到 2010 年, 硅 片 厚 度 将 减 小 到 0.15mm, 效 率 提 升 到 17.5% 硅 矿 冶 金 硅 ( 工 业 硅 ) 高 纯 多 晶 硅 / SOG 硅 多 晶 硅 棒 / 多 晶 硅 锭 光 伏 发 电 系 统 光 伏 方 阵 光 伏 组 件 单 晶 硅 电 池 / 多 晶 硅 电 池 图 9 晶 体 硅 光 伏 发 电 产 业 链 薄 膜 光 伏 电 池 (Thin film) 薄 膜 太 阳 电 池 是 在 廉 价 的 玻 璃 不 锈 钢 或 塑 料 衬 底 上 附 上 非 常 薄 的 感 光 材 料 制 成, 比 用 料 较 多 的 晶 体 硅 技 术 造 价 更 低, 其 价 格 优 势 可 抵 消 低 效 率 的 问 题 目 前 已 商 业 化 的 薄 膜 光 伏 电 池 材 料 有 三 种 : 非 晶 硅 (a-si) 铜 铟 硒 (CIS, CIGS) 和 碲 化 镉 (CdTe), 它 们 的 厚 度 只 有 几 微 米 硅 的 暂 时 短 缺 为 薄 膜 技 术 扩 大 市 场 份 额 带 来 了 机 会 欧 洲 能 源 协 会 预 测, 到 2010 年, 薄 膜 光 伏 电 池 将 占 到 光 伏 组 件 的 20% 在 三 种 商 业 化 的 薄 膜 光 伏 技 术 中, 非 晶 硅 的 生 产 和 安 装 所 占 比 重 最 大,2006 年 占 市 场 总 量 的 4.7% 129

130 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 有 机 聚 合 物 太 阳 能 电 池 有 机 聚 合 物 太 阳 能 电 池 是 以 有 机 聚 合 物 代 替 无 机 材 料, 是 刚 刚 开 始 的 一 个 太 阳 能 电 池 研 究 方 向 有 机 材 料 柔 性 好 成 本 低 来 源 广 泛, 对 太 阳 能 电 池 大 规 模 利 用, 具 有 重 要 意 义 但 是, 以 有 机 材 料 制 备 太 阳 能 电 池, 其 研 究 还 刚 刚 开 始, 使 用 寿 命 和 电 池 效 率 还 不 能 和 无 机 材 料 相 比 能 否 在 将 来 发 展 成 为 具 有 实 用 意 义 的 产 品, 还 需 要 科 研 人 员 做 很 多 艰 巨 的 研 究 探 索 聚 光 电 池 聚 光 电 池 用 菲 涅 尔 镜 (FRESNEL) 等 聚 光 器 将 光 聚 焦 到 一 个 小 区 域, 聚 光 倍 数 达 到 1000 倍 在 很 小 的 区 域 覆 上 用 Ⅲ~Ⅴ 族 化 合 物 ( 多 结 坤 化 镓 ) 半 导 体 制 成 的 材 料 其 效 率 可 达 到 30%, 实 验 室 效 率 达 40% 该 系 统 有 两 个 弊 端 : 不 能 使 用 分 散 的 阳 光, 必 须 用 跟 踪 器 将 系 统 调 整 到 与 太 阳 精 确 相 对 纳 米 晶 太 阳 能 电 池 ( 染 料 敏 化 太 阳 能 电 池 ) 多 孔 ( 比 表 面 积 更 大 ) 纳 米 晶 体 Tio: 化 学 能 太 阳 能 电 池, 是 新 近 几 年 发 展 起 来 的 它 的 优 点 是 价 格 廉 价, 制 备 工 艺 简 单 其 光 电 效 率 一 般 稳 定 在 10% 左 右, 制 作 成 本 只 有 硅 太 阳 电 池 的 10% 到 20% 它 也 会 成 为 太 阳 能 电 池 一 个 重 要 的 研 究 方 向 2.2 各 种 光 伏 电 池 的 比 较 单 晶 体 硅 电 池 的 实 验 室 效 率 已 经 从 20 世 纪 50 年 代 的 6% 提 高 目 前 的 24.7% 多 晶 体 硅 电 池 的 实 验 室 效 率 也 达 到 了 20.3% 薄 膜 电 池 的 研 究 工 作 也 获 得 了 很 大 成 功, 非 晶 硅 薄 膜 电 池 实 验 室 稳 定 效 率 达 到 了 13% 碲 化 镉 (CdTe) 实 验 室 稳 定 效 率 达 到 16.4% 铜 铟 硒 (CIS) 的 实 验 室 效 率 达 到 19.5% 先 进 技 术 不 断 向 产 业 注 入, 使 商 业 化 电 池 技 术 不 断 得 到 提 升 目 前 商 业 化 晶 体 硅 电 池 的 效 率 达 到 14%~20%( 单 晶 体 硅 电 池 16%~20%, 多 晶 体 硅 14%~16%) 下 文 主 要 对 已 经 商 业 化 的 几 种 光 伏 太 阳 能 电 池 进 行 比 较 分 析, 主 要 是 单 晶 体 电 池 多 晶 体 电 池 非 晶 硅 薄 膜 电 池 蹄 化 镉 薄 膜 电 池 铜 铟 硒 薄 膜 电 池 五 种 表 4 电 池 效 率 电 池 种 类 转 换 效 率 /% 研 制 单 位 备 注 单 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 24.7±0.5 澳 大 利 亚 新 南 威 尔 大 学 4 cm 2 面 积 背 接 触 聚 光 单 晶 体 硅 电 池 26.8±0.8 美 国 SunPower 公 司 96 倍 聚 光 GaAs 多 结 电 池 40.7±1.7 Spectrolab 聚 光 电 池 多 晶 体 硅 太 阳 电 池 20.3±0.5 德 国 弗 朗 霍 夫 研 究 所 cm 2 面 积 InGaP/GaAs 30.28±1.2 日 本 能 源 公 司 4 cm 2 面 积 非 晶 硅 太 阳 电 池 12.8±0.7 美 国 USSC 公 司 0.27 cm 2 面 积 CIGS 19.5±0.6 美 国 国 家 可 再 生 能 源 实 验 室 cm 2 面 积 CdTe 16.5±0.5 美 国 国 家 可 再 生 能 源 实 验 室 cm 2 面 积 多 晶 体 硅 薄 膜 电 池 16.6±0.4 德 国 斯 图 加 特 大 学 cm 2 面 积 纳 米 硅 太 阳 电 池 10.1±0.4 日 本 钟 渊 公 司 2 μ m 厚 膜 130

131 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 染 料 敏 化 电 池 11.0±0.5 EPFL 0.25 cm 2 面 积 HIT 21.5 日 本 三 洋 公 司 晶 体 硅 光 伏 电 池 (1) 单 晶 硅 太 阳 能 电 池 硅 材 料 的 研 究 主 要 受 益 于 微 电 子 行 业 的 高 速 发 展, 这 很 大 地 促 进 了 单 晶 硅 制 备 技 术 的 提 高, 直 接 促 进 了 太 阳 能 电 池 转 换 效 率 的 最 高, 其 技 术 是 现 在 最 成 熟 的 在 实 验 室 里 效 率 最 高 可 达 到 24%, 商 品 电 池 的 效 率 为 17% 现 在 仍 然 在 大 规 模 应 用 和 工 业 生 产 中, 占 据 主 导 地 位 高 纯 晶 体 硅 的 提 炼 是 一 个 高 温 长 耗 时 的 过 程, 所 以 制 备 单 晶 硅 成 本 很 高, 其 成 本 很 难 大 幅 度 降 低, 为 了 节 省 硅 材 料 成 本, 研 究 人 员 发 展 了 多 晶 硅 和 非 晶 硅 薄 膜 电 池, 己 经 取 得 了 很 大 进 展, 多 晶 电 池 的 市 场 占 有 率 已 经 基 本 超 过 单 晶 硅 太 阳 能 电 池 (2) 多 晶 硅 太 阳 能 电 池 与 单 晶 硅 太 阳 能 电 池 相 比, 多 晶 硅 电 池 的 成 本 降 低 了 很 多, 同 时 其 效 率 高 于 非 晶 硅 薄 膜 电 池 在 实 验 室, 多 晶 硅 电 池 的 最 高 转 化 效 率 达 到 18%, 规 模 生 产 的 转 化 效 率 基 本 稳 定 在 12% 所 以, 多 晶 硅 电 池 在 太 阳 能 电 地 市 场 上 已 经 占 据 非 常 重 要 地 位 薄 膜 光 伏 电 池 技 术 比 较 成 熟, 且 有 发 展 潜 力 的 薄 膜 太 阳 能 电 池 有 3 种, 分 别 是 非 晶 硅 (a-si) 铜 铟 硒 (CuInSe2, 一 般 简 称 CIS) 碲 化 镉 (CdTe) (1) 非 晶 硅 薄 膜 电 池 和 以 上 两 种 硅 基 太 阳 能 电 池 比 较, 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 成 本 低, 重 量 轻, 便 于 大 规 模 生 产, 在 未 来 有 极 大 的 潜 力 但 是 其 转 换 效 率 不 高, 同 时 受 制 于 其 材 料 引 发 的 光 电 效 率 衰 退 效 应, 稳 定 性 只 有 百 分 之 七, 这 导 致 其 应 用 受 到 很 多 限 制 (2) 碲 化 镉 (CdTe) 薄 膜 电 池 和 非 晶 硅 薄 膜 太 阳 能 电 池 比 较, 碲 化 镉 (CdTe) 薄 膜 电 池 的 效 率 更 高, 成 本 又 比 单 晶 硅 多 晶 硅 电 池 低, 同 时 也 满 足 大 规 模 生 产 需 要 但 由 于 镉 是 重 金 属 元 素, 大 量 使 用 会 对 坏 境 造 成 严 重 的 污 染, 所 以, 它 的 应 用 也 受 到 许 多 制 约, 随 着 人 们 环 境 保 护 意 识 的 增 强, 它 们 还 不 能 成 为 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 的 理 想 替 代 产 (3) 铜 铟 硒 ( 铜 铟 嫁 硒 ) 薄 膜 电 池 ( 简 称 CIS/CIGS ) 材 料, 吸 收 系 数 很 高, 不 存 在 光 致 衰 退 问 题, 非 常 适 合 制 备 光 电 转 换 器 件 转 换 效 率 和 多 晶 硅 一 样, 商 品 电 池 组 件 的 效 率 一 般 在 12%, 在 所 有 薄 膜 太 阳 能 电 池 中,CIS 保 持 着 最 高 的 实 验 室 记 录, 在 2007 年, 美 国 可 再 生 能 源 实 验 室, 用 三 步 共 蒸 发 法 制 备 的 铜 锢 稼 硒 薄 膜 太 阳 能 电 池, 转 化 效 率 达 到 了 19. 9% 其 制 造 成 本 低, 能 量 偿 还 时 间 在 一 年 之 内, 远 远 低 于 晶 体 太 阳 电 池 用 溅 射 后 硒 化 的 方 法 制 备 的 大 面 积 薄 膜 电 池 组 件 的 效 率 已 经 达 到 13.4% 所 以 CIGS 的 产 业 化 研 究 受 到 各 发 达 国 家 的 普 遍 重 视 铜 铟 硒 具 有 价 格 低 廉, 稳 定 性 好 可 以 大 规 模 产 业 化 生 产 等 优 点 随 着 工 艺 技 术 的 进 步, 在 不 久 的 将 来, 会 成 为 今 后 发 展 太 阳 能 电 池 的 重 要 方 向 之 一 小 结 从 目 前 最 新 各 种 太 阳 能 光 伏 电 池 研 究 及 应 用 的 最 新 进 展 情 况 可 以 看 出, 各 种 电 池 的 性 能 都 在 突 飞 猛 进 的 发 展, 尤 其 是 薄 膜 太 阳 能 的 研 究 和 利 用, 更 是 呈 现 加 速 发 展 趋 势 CIS 薄 膜 太 阳 能 电 池 效 率 已 经 接 近 20%, 是 所 有 薄 膜 太 阳 能 电 池 中 最 高 的, 大 面 积 组 件 的 转 化 效 率 也 达 到 13~15% 在 未 131

132 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 来 的 薄 膜 太 阳 能 应 用 中, 将 是 最 重 要 的 品 种 之 一 可 以 预 料, 随 着 技 术 的 进 步 和 市 场 的 拓 展, 光 电 池 成 本 及 售 价 将 会 大 幅 下 降 2010 年 以 后, 由 于 太 阳 能 电 池 成 本 的 下 降, 可 望 使 光 伏 技 术 进 入 大 规 模 发 展 时 期 随 着 技 术 的 进 步, 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 发 展 将 日 新 月 异, 在 未 来 光 伏 市 场 的 市 场 份 额 将 逐 步 提 高 作 为 性 能 最 好 的 薄 膜 太 阳 能 电 池, CIGS 薄 膜 太 阳 能 电 池 也 将 迎 来 快 速 发 展 时 期 2.3 铜 铟 硒 薄 膜 电 池 国 内 外 现 状 国 外 现 状 上 世 纪 70 年 代, 贝 尔 实 验 室 开 发 出 单 晶 CuInSeL 电 池, 当 时 其 转 换 效 率 还 不 高 1976 年, 美 国 首 次 研 究 成 功 CIS 薄 膜 太 阳 电 池, 转 换 效 率 达 到 6.6% 时 隔 6 年 之 后, 波 音 公 司 通 过 3 元 (Cu, In, Se) 蒸 发 方 法, 制 造 出 了 效 率 超 过 10% 的 薄 膜 电 池 1983 年,Arco Solar 公 司 提 出 新 的 制 备 方 法 硒 化 法, 该 项 技 术 具 有 简 单 廉 价 的 特 点, 现 在 已 经 发 展 为 制 作 CIS 电 池 最 重 要 的 技 术 80 年 代 后 期, 德 国 开 发 出 了 转 换 效 率 为 11.1% 的 CIS 电 池, 这 是 转 换 效 率 首 次 超 过 10% 其 稳 定 性 好 耐 空 间 辐 射 的 优 良 特 性 也 逐 渐 得 到 行 业 的 重 视 90 年 代 初, 瑞 典 报 道 了 效 率 为 17. 6%, 面 积 0. 4cm2 的 CIS 太 阳 电 池, 这 是 当 时 的 世 界 一 记 录 到 90 年 代 末 期, 美 国 可 再 生 能 源 实 验 室 (NREL) 将 转 化 效 率 提 高 到 了 18. 8%, 同 时 开 始 生 产 发 电 用 CIS 太 阳 能 电 池 组 件 (40W), 组 件 效 率 达 到 当 时 最 高 的 12.1% 到 2001 年,Wurth Solar 开 始 在 欧 洲 销 售 60cm x 120cm 的 CIGS 太 阳 能 电 池 组 件, 它 是 制 备 在 钠 玻 璃 基 片 上 的 2000 年, 美 国 可 再 生 能 源 研 究 所 制 备 出 亚 微 米 级 (0.74µm) CIGS 太 阳 能 电 池, 效 率 达 12~13%, 更 加 显 示 出 了 铜 铟 嫁 硒 (CIGS) 薄 膜 太 阳 电 池 的 性 价 优 势 及 广 阔 的 市 场 前 景 在 2007 年, 美 国 可 再 生 能 源 实 验 室, 用 三 步 共 蒸 发 法 制 备 的 铜 锢 嫁 硒 薄 膜 太 阳 能 电 池, 转 化 效 率 达 到 了 19.9%, 这 是 单 结 薄 膜 太 阳 能 电 池 的 世 界 一 记 录 在 CIS 组 件 产 业 方 面, 下 表 是 世 界 主 要 CIS 厂 家 技 术 现 状 几 家 公 司 均 已 经 或 即 将 进 行 产 业 化 大 规 模 生 产 在 CIGS 的 研 究 方 面 取 得 的 技 术 进 展 和 技 术 进 步 足 以 支 持 其 往 兆 瓦 (MW) 级 的 生 产 转 化 随 着 薄 膜 光 伏 技 术 的 成 熟, 大 容 量 的 薄 膜 光 伏 组 件 被 安 装 和 应 用 世 界 上 很 多 薄 膜 光 伏 公 司 从 事 CIGS 的 商 业 化 发 展, 机 会 和 挑 战 在 这 里 并 存 目 前, 世 界 上 有 8 个 公 司 ( 德 国 的 Wurth Solar, 美 国 的 Global Solar 日 木 木 田 日 木 昭 和 壳 牌 德 国 的 Sulfurcell, 美 国 的 Daystar, 美 国 Ascent 以 及 美 国 的 Miasole) 致 力 于 CIGS 薄 膜 光 伏 的 商 业 化 生 产, 其 年 产 量 为 1 20 MW 有 更 多 的 公 司 正 在 采 用 不 同 的 吸 收 层 的 沉 积 工 艺 开 发 此 项 技 术 在 所 有 技 术 路 线 中, 不 论 吸 收 层 是 采 用 共 蒸 发 法 还 是 两 步 法 ( 如 溅 射 后 硒 化 ) 制 备, 均 采 用 溅 射 法 制 备 Mo 底 电 极 以 及 溅 射 或 化 学 气 相 沉 积 法 制 备 Zn0 薄 膜 在 2007 年, 世 界 CIGS 薄 膜 光 伏 的 产 能 约 为 42 MW, 在 未 来 的 2 到 3 年 将 得 到 快 速 地 发 展, 预 计 到 2010 年 的 产 量 将 达 到 917 MW 表 5 CIGS 薄 膜 光 伏 组 件 公 司 名 称 电 池 面 积 转 化 效 率 (%) 功 率 W 年 份 日 本 本 田 CIGS Cu(InGa)Se 美 国 环 球 太 阳 能 公 司 CIGS Cu(InGa)Se * 88.9* 2005 美 国 壳 牌 太 阳 能 公 司 CIGSS** Cu(InGa)(Se) * 86.1* 2005 日 本 本 田 CIGS Cu(InGa)(Se) 德 国 伍 尔 特 太 阳 能 公 司 CIGS Cu(InGa)Se 德 国 壳 牌 太 阳 能 公 司 CIGSS Cu(InGa)Se 美 国 壳 牌 太 阳 能 公 司 CIGSS Cu(InGa)Se * 46.5* 2003 日 本 昭 和 壳 牌 石 油 公 司 CIGS Cu(InGa)Se

133 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 注 :* 美 国 可 再 生 能 源 实 验 室 (NREL) 测 试 **CIGSS 为 Cu(In,Ga)(Se,S) 2 表 6 GICS 薄 膜 光 伏 电 池 生 产 能 力 ( ) 序 号 地 区 公 司 07 年 产 能 (MW) 增 加 产 能 (MW) 2010 年 总 产 能 (MW) 1 美 国 MiaSole 美 国 Global Sola 美 国 Daystar Technologies 美 国 Ascent 美 国 Nnosolar 美 国 SoloPower 美 国 TSET 美 国 Hel iovolt 日 本 Showy Shell 日 本 Honda 欧 洲 wurth Solar 欧 洲 Sulfur Cells 欧 洲 Aleo Solar 欧 洲 Tuhanna Solar Tech 欧 洲 Solisbro 欧 洲 Global Solar 欧 洲 Avancies 欧 洲 Scheuten Solar 欧 洲 Odersun 5 5 合 计 值 得 一 提 的 是, 日 木 昭 和 壳 牌 已 于 2006 年 10 月 建 成 年 产 20 MW 的 玻 璃 衬 底 的 CIGS 生 产 线, 占 地 m2; 于 2007 年 年 底 开 始 筹 备 占 地 m2 的 第 一 工 厂,2009 年 6 月 建 成, 年 产 量 为 60 MW 薄 膜 组 件 已 经 可 与 晶 体 硅 在 市 场 上 竞 争, 几 个 薄 膜 光 伏 电 站 陆 续 在 日 木 美 国 和 德 国 安 装 早 在 2003 年, 美 国 Camarilo 即 安 装 了 245 kw 的 CIS 电 站, 而 日 本 本 田 则 在 2006 年 先 后 在 日 木 木 土 及 海 外 安 装 了 15 个 CIGS 电 站 尽 管 薄 膜 光 伏 转 换 效 率 低, 但 其 成 木 低 廉, 使 其 超 过 20 kw 的 大 组 件 的 整 体 价 格 卜 降 国 内 现 状 与 国 际 上 研 究 开 发 的 力 度 和 规 模 相 比, 我 国 的 CIGS 薄 膜 太 阳 能 电 池 研 究 还 比 较 落 后 最 早 开 展 研 究 的 是 南 开 大 学, 其 研 究 水 平 在 国 内 应 该 是 最 高 的, 先 后 承 担 了 国 家 十 五 863 等 重 点 课 题 在 铜 铟 硒 太 阳 能 薄 膜 电 池 实 验 平 台 与 中 试 线 和 天 津 市 的 支 持 下, 南 开 大 学 光 电 子 薄 膜 器 件 与 技 术 研 究 所 的 研 究 取 得 了 关 键 性 突 破, 其 采 用 共 蒸 发 法 制 备 的 CIS 薄 膜 电 池 效 率 在 2003 年 达 到 133

134 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 了 12.1% 最 近 几 年, 国 内 也 有 一 些 单 位, 特 别 是 如 清 华 大 学 机 械 工 程 系 北 京 大 学 等 离 子 所 等 单 位, 也 在 开 展 CIS, CIGS 薄 膜 太 阳 能 电 池 制 备 工 艺 方 面 的 研 究 工 作, 但 是 整 体 研 究 水 平 与 国 外 差 别 仍 然 很 大 2.4 太 阳 能 光 伏 电 池 的 原 材 料 主 要 考 虑 目 前 晶 体 硅 太 阳 能 电 池 的 原 材 料 以 及 目 前 比 较 有 商 业 前 景 的 铜 铟 硒 ( 铜 铟 嫁 硒 ) 薄 膜 电 池 的 原 材 料 晶 体 硅 的 原 材 料 单 晶 硅 太 阳 能 电 池 和 多 晶 硅 太 阳 能 电 池 的 原 材 料 都 是 硅, 而 硅 在 自 然 界 分 布 极 广, 地 壳 中 约 含 27.6%, 硅 主 要 以 化 合 物 的 形 式, 作 为 仅 次 于 氧 的 最 丰 富 的 元 素 存 在 于 地 壳 中, 约 占 地 表 岩 石 的 四 分 之 一, 广 泛 存 在 于 硅 酸 盐 和 硅 石 中 地 壳 的 主 要 部 分 都 是 由 含 硅 的 岩 石 层 构 成 的 这 些 岩 石 几 乎 全 部 是 由 硅 石 和 各 种 硅 酸 盐 组 成 长 石 云 母 黏 土 橄 榄 石 角 闪 石 等 等 都 是 硅 酸 盐 类 ; 水 晶 玛 瑙 碧 石 蛋 白 石 石 英 砂 子 以 及 燧 石 等 等 都 是 硅 石 但 是, 硅 与 氧 碳 不 同, 在 自 然 界 中 没 有 单 质 状 态 存 在 工 业 上, 通 常 是 在 电 炉 中 由 碳 还 原 二 氧 化 硅 而 制 备 硅 化 学 反 应 方 程 式 : SiO2 + 2C Si + 2CO 这 样 制 得 的 硅 纯 度 为 97~98%, 叫 做 金 属 硅 再 将 它 融 化 后 重 结 晶, 用 酸 除 去 杂 质, 得 到 纯 度 为 99.7~99.8% 的 金 属 硅 如 要 将 它 做 成 半 导 体 用 硅, 还 要 将 其 转 化 成 易 于 提 纯 的 液 体 或 气 体 形 式, 再 经 蒸 馏 分 解 过 程 得 到 多 晶 硅 如 需 得 到 高 纯 度 的 硅, 则 需 要 进 行 进 一 步 的 提 纯 处 理 晶 体 硅 的 原 材 料 基 本 不 存 在 缺 乏 的 问 题 多 晶 硅 太 阳 能 国 内 面 临 的 问 题 是 低 水 平 重 复 建 设 导 致 产 能 过 剩 据 统 计, 我 国 多 晶 硅 产 量 2005 年 仅 有 60 吨,2006 年 也 只 有 287 吨,2007 年 为 1156 吨, 但 2008 年 狂 飙 到 4000 吨 以 上 截 至 今 年 上 半 年, 国 内 的 四 川 河 南 江 苏 浙 江 等 20 多 个 省 有 近 50 家 公 司 正 建 设 扩 建 和 筹 建 多 晶 硅 生 产 线, 总 建 设 规 模 逾 10 万 吨, 是 2005 年 全 国 产 量 60 吨 的 1000 多 倍, 总 投 资 超 过 1000 亿 元 ; 倘 若 这 些 产 能 全 部 实 现, 相 当 于 全 球 多 晶 硅 年 需 求 量 的 两 倍 铜 铟 硒 ( 铜 铟 嫁 硒 ) 薄 膜 电 池 的 原 材 料 CIGSSe( 铜 铟 镓 硫 硒 化 合 物 ) 薄 膜 太 阳 电 池 是 目 前 世 界 上 技 术 最 先 进 工 业 化 生 产 最 成 熟 的 第 二 代 光 伏 产 品 CIGSSe( 铜 铟 镓 硫 硒 化 合 物 ) 薄 膜 由 铜 铟 硒 等 金 属 元 素 组 成 的 直 接 带 隙 化 合 物 半 导 体 材 料, 稀 有 金 属 铟 是 重 要 的 原 材 料 铟 材 料 短 缺 是 限 制 CIGSSe( 铜 铟 镓 硫 硒 化 合 物 ) 薄 膜 太 阳 电 池 产 业 化 的 重 大 障 碍 铟 是 元 素 周 期 表 中 的 第 三 族 元 素, 硼 铝 镓 铟 铊 系 列 的 第 四 位, 铟 属 于 分 散 元 素, 在 地 壳 中 含 量 非 常 低 目 前 发 现 的 铟 独 立 矿 物 只 有 8 种, 且 极 其 少 见, 绝 大 部 分 的 铟 均 以 杂 质 成 分 存 在 于 其 它 矿 物 中, 一 般 多 分 布 于 铅 锌 矿 及 锡 矿 中 (1) 铟 的 储 量 及 提 炼 据 美 国 国 家 地 质 调 查 局 2005 年 的 资 源 显 示, 除 中 国 以 外 的 全 球 地 质 铟 储 量 为 6000 吨, 中 国 保 有 地 质 铟 储 量 为 1.3 万 吨, 全 世 界 铟 储 量 仅 为 黄 金 储 量 的 1/6 中 国 占 全 世 界 已 探 明 铟 储 量 的 65% 铟 的 提 炼 很 困 难, 目 前 只 有 铅 锌 冶 炼 厂 和 锡 冶 炼 厂 以 副 产 品 回 收 铟 绝 大 部 分 铟 是 从 湿 法 炼 锌 的 浸 出 渣 中 回 收 的, 矿 渣 经 化 学 处 理 后, 可 用 溶 剂 萃 取 法 得 到 铟 用 锌 片 还 原 矿 渣 浸 出 液, 也 可 得 到 铟, 一 般 一 吨 铅 锌 矿 石 里 有 1 千 克 铟 进 一 步 用 电 解 精 炼, 可 得 纯 度 为 99.97% 的 金 属 铟 纯 度 为 % 的 高 纯 铟, 仍 需 利 用 电 解 法 提 纯 因 此, 目 前 全 国 的 铟 产 量 只 有 300 吨 左 右, 且 其 产 能 很 难 急 剧 增 长 (2) 铜 铟 硒 薄 膜 电 池 对 铟 的 影 响 分 析 目 前, 铟 材 料 主 要 用 于 制 备 平 板 显 示 器 中 不 可 缺 少 的 透 明 导 电 膜 (ITO), 该 行 业 2006 年 的 铟 134

135 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 材 料 使 用 量 大 约 占 总 供 给 量 的 84%,2006 年 全 世 界 的 铟 产 量 为 1016 吨 采 用 溅 射 金 属 预 制 层 再 硒 化 硫 化 所 生 产 的 CIGSSe( 铜 铟 镓 硫 硒 化 合 物 ) 薄 膜 技 术, 每 制 备 1MW 的 CIGSSe 薄 膜 太 阳 电 池 需 要 45kg~50kg 铟 原 料 据 此 估 算 2010 年, 全 球 CIGSSe 的 产 能 达 到 917MW, 对 铟 的 需 求 为 45.8 吨 一 份 来 自 NanoMarkets, 名 为 光 伏 产 业 铟 的 市 场 (Indium Markets for Photovoltaics) 的 报 告 透 露, 到 2016 年 薄 膜 太 阳 能 电 池 对 铟 的 消 耗 将 增 长 80%, 达 到 228 吨, 而 目 前 的 消 耗 量 仅 为 20 吨 2016 年 CIGS 光 伏 电 池 也 仅 仅 占 整 个 电 池 产 量 (GW) 的 8% 如 果 CIGS 光 伏 电 池 电 池 产 能 持 续 增 加, 那 么 对 铟 的 需 求 影 响 将 非 常 巨 大 2.5 我 国 铟 生 产 现 状 铟 是 世 界 上 稀 缺 的 金 属 之 一, 也 是 目 前 电 子 信 息 等 高 科 技 领 域 必 需 的 金 属 材 料 之 一 从 1994 年 薄 板 显 示 产 业 发 展 以 来, 每 年 世 界 铟 需 求 量 都 在 以 25% 至 40% 的 速 度 增 长, 日 本 对 铟 的 消 费 量 占 全 球 的 70%, 中 国 铟 产 品 80% 出 口 日 本 和 韩 国 我 国 铟 生 产 企 业 规 模 小, 且 精 深 加 工 严 重 不 足, 大 约 95% 的 生 产 厂 家 年 生 产 量 都 在 1 至 5 吨 左 右, 且 大 多 数 只 能 加 工 初 级 原 料 产 品, 至 于 高 附 加 值 的 铟 靶 材 等 产 品, 基 本 还 停 留 在 实 验 室 阶 段 作 为 我 国 优 势 战 略 资 源 的 高 科 技 产 品 关 键 原 材 料 金 属 铟, 由 于 行 业 盲 目 扩 张 内 部 无 序 竞 争, 日 美 等 买 方 逐 渐 掌 握 了 市 场 话 语 权, 金 属 铟 的 价 格 长 期 处 于 低 谷 虽 然 我 国 占 有 绝 对 的 资 源 优 势, 但 铟 的 价 格 近 年 来 却 接 连 跳 水 随 着 全 球 资 源 减 少, 太 阳 能 薄 膜 电 池 的 发 展, 铟 的 需 求 将 会 持 续 增 加 铟 将 成 为 最 典 型 的 战 略 资 源, 我 国 铟 生 产 企 业 组 织 松 散, 在 与 国 外 企 业 对 抗 中 难 以 形 成 合 力, 最 终 造 成 我 国 优 势 资 源 的 巨 大 损 失 2.6 政 策 建 议 (1) 政 府 应 该 提 高 多 晶 硅 产 业 的 门 槛, 产 学 研 用 联 合, 促 使 中 国 多 晶 硅 行 业 步 入 正 常 发 展 轨 迹 (2) 在 多 晶 硅 研 发 方 面, 重 点 在 以 一 二 个 企 业 为 依 托, 建 设 多 晶 硅 材 料 制 备 技 术 国 家 工 程 实 验 室, 加 大 研 发 力 度, 突 破 制 约 中 国 高 纯 多 晶 硅 生 产 的 瓶 颈, 开 发 大 规 模 低 耗 能 高 品 质 的 多 晶 硅 清 洁 生 产 工 艺 (3) 加 强 直 径 硅 片 工 艺 的 研 发, 鼓 励 有 能 力 企 业 参 与 8 英 寸 及 12 英 寸 硅 片 产 业 的 建 设, 并 给 予 一 定 的 资 金 支 持 (4) 加 大 中 国 在 资 源 上 有 比 较 优 势 的 太 阳 能 光 伏 电 池 的 研 发 应 用, 比 如 铜 铟 硒 薄 膜 电 池, 以 求 中 国 能 够 在 这 方 面 制 定 标 准, 争 夺 国 际 话 语 权 (5) 二 是 建 立 储 备 制 度, 对 我 国 铟 行 业 进 行 整 合, 对 铟 战 略 资 源 进 行 控 制, 避 免 铟 被 廉 价 的 卖 给 了 国 外 企 业 3 风 电 电 机 的 原 材 料 3.1 双 馈 式 和 直 驱 式 变 速 变 桨 风 电 机 组 的 风 能 转 换 效 率 更 高, 能 够 有 效 降 低 风 电 机 组 的 运 行 噪 声, 具 有 更 好 的 电 能 质 量, 通 过 主 动 控 制 等 技 术 能 够 大 幅 度 降 低 风 电 机 组 的 载 荷, 使 得 风 电 机 组 功 率 重 量 比 提 高, 这 些 因 素 都 促 成 了 变 速 变 桨 技 术 成 为 当 今 风 力 发 电 机 组 的 主 流 技 术 目 前, 市 场 上 主 流 的 变 速 变 桨 恒 频 型 风 电 机 组 技 术 分 为 双 馈 式 和 直 驱 式 两 大 类 双 馈 式 变 桨 变 速 恒 频 技 术 的 主 要 特 点 是 采 用 了 风 轮 可 变 速 变 桨 运 行, 传 动 系 统 采 用 齿 轮 箱 增 速 和 双 馈 异 步 发 电 机 并 网, 而 直 驱 式 变 速 变 桨 恒 频 技 术 采 用 了 风 轮 与 发 电 机 直 接 耦 合 的 传 动 方 式, 发 电 机 多 采 用 多 极 同 步 电 机, 通 过 全 功 率 变 频 装 置 并 网 直 驱 技 术 的 最 大 特 点 是 可 靠 性 和 效 率 都 进 一 步 得 到 了 提 高 135

136 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 还 有 一 种 介 于 二 者 之 间 的 半 直 驱 式, 由 叶 轮 通 过 单 级 增 速 装 置 驱 动 多 极 同 步 发 电 机, 是 直 驱 式 和 传 统 型 风 力 发 电 机 的 混 合 概 念 简 介 双 馈 式 : 交 流 励 磁 发 电 机 又 被 人 们 称 之 为 双 馈 发 电 机 双 馈 风 电 机 组 中, 为 了 让 风 轮 的 转 速 和 发 电 机 的 转 速 相 匹 配, 必 须 在 风 轮 和 发 电 机 之 间 用 齿 轮 箱 来 联 接, 这 就 增 加 了 机 组 的 总 成 本 ; 而 齿 轮 箱 噪 音 大 故 障 率 高 需 要 定 期 维 护, 并 且 增 加 了 机 械 损 耗 ; 机 组 中 采 用 的 双 向 变 频 器 结 构 和 控 制 复 杂 ; 电 刷 和 滑 环 间 也 存 在 机 械 磨 损 目 前, 世 界 各 国 正 在 针 对 这 些 缺 点 改 进 机 组 或 研 制 新 型 机 组, 如 无 刷 双 馈 机 组 图 10 双 馈 风 电 机 组 与 电 网 连 接 图 永 磁 直 驱 风 电 机 组, 就 是 取 消 了 昂 贵 而 又 沉 重 的 增 速 齿 轮 箱, 风 轮 轴 直 接 和 发 电 机 轴 直 接 相 连, 转 子 的 转 速 随 来 流 风 速 的 变 化 而 改 变, 其 交 流 电 的 频 率 也 随 之 变 化, 经 过 大 功 率 电 力 电 子 变 频 器 将 频 率 不 定 的 交 流 电 整 流 成 直 流 电, 再 逆 变 成 与 电 网 同 频 率 的 交 流 电 输 出 永 磁 风 电 机 组 与 电 网 的 连 接 情 况 如 图 2 所 示 图 11 永 磁 风 电 机 组 与 电 网 的 连 接 特 性 比 较 表 7 双 馈 型 与 直 驱 型 风 力 发 电 机 组 的 特 性 比 较 136

137 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 机 型 和 特 性 双 馈 型 风 力 发 电 机 组 永 磁 直 驱 风 力 发 电 机 组 系 统 维 护 成 本 较 高 ( 齿 轮 箱 故 障 多 ) 低 系 统 价 格 中 高 系 统 效 率 较 高 高 电 控 系 统 体 积 中 较 大 变 流 器 容 量 全 功 率 的 1/3 全 功 率 变 流 变 流 系 统 稳 定 性 中 高 电 机 滑 环 半 年 换 碳 刷, 二 年 换 滑 环 无 碳 刷, 滑 环 电 机 造 价 低 (1.5WM 50 万 左 右 ) 高 (1.5MW 160 万 左 右 ) 电 机 尺 寸 小 ( 直 径 约 为 1.5m) 大 ( 直 径 4.8 米 左 右 ) 电 机 重 量 轻 重 塔 内 电 缆 工 作 电 流 类 型 高 频 非 正 弦 波, 具 有 较 大 谐 波 正 弦 波 分 量 谐 波 畸 变 可 控 性 难 以 控 制, 因 为 要 随 着 转 速 的 容 易 控 制, 因 为 谐 波 频 率 稳 定, 变 化 进 行 变 频, 控 制 回 路 多 控 制 回 路 少 电 机 种 类 励 磁 永 磁, 设 计 时 要 考 虑 永 磁 体 退 磁 问 题 双 馈 式 风 力 发 电 机 组 的 特 点 是 采 用 了 多 级 齿 轮 箱 驱 动 有 刷 双 馈 式 异 步 发 电 机 它 的 发 电 机 的 转 速 高, 转 矩 小, 重 量 轻, 体 积 小, 变 流 器 容 量 小, 但 齿 轮 箱 的 运 行 维 护 成 本 高 且 存 在 机 械 运 行 损 耗 直 驱 式 风 力 发 电 机 组 在 传 动 链 中 省 掉 了 齿 轮 箱, 将 风 轮 与 低 速 同 步 发 电 机 直 接 连 接, 然 后 通 过 变 流 器 全 变 流 上 网, 降 低 了 机 械 故 障 的 概 率 和 定 期 维 护 的 成 本, 同 时 提 高 了 风 电 转 换 效 率 和 运 行 可 靠 性, 但 是 电 机 体 积 大 价 格 高 永 磁 直 驱 虽 然 发 电 机 体 积 大 成 本 高, 但 由 于 省 去 了 昂 贵 的 齿 轮 箱, 电 能 生 产 的 机 械 传 动 路 径 缩 短 了, 避 免 了 因 齿 轮 箱 旋 转 产 生 的 机 械 损 耗 噪 声 以 及 材 料 的 磨 损 甚 至 漏 油 等 问 题 使 机 组 的 工 作 寿 命 更 有 保 障, 也 更 适 合 于 环 境 保 护 的 要 求 ; 发 电 机 外 围 面 积 大, 易 散 热, 由 于 没 有 电 励 磁, 转 子 损 耗 近 似 为 零, 可 采 用 自 然 通 风 冷 却, 结 构 简 单 可 靠 ; 交 流 一 直 流 一 交 流 变 频 装 置 可 以 根 据 要 求 进 行 有 功 功 率 无 功 功 率 及 频 率 输 出 的 任 意 调 节, 谐 波 分 量 低, 具 有 很 强 的 低 电 压 穿 越 能 力, 以 适 应 电 网 扰 动, 实 现 高 效 率 发 电 由 此 可 以 看 出, 永 磁 材 料 的 使 用 使 直 驱 风 电 机 组 的 优 势 更 加 突 出 永 磁 直 驱 同 步 发 电 机 系 统 存 在 的 缺 点 是 : 对 永 磁 材 料 的 性 能 稳 定 性 要 求 高, 电 机 重 量 和 成 本 增 加 另 外,IGBT 逆 变 器 的 容 量 较 大, 一 般 要 选 发 电 机 额 定 功 率 的 120% 以 上 成 本 比 较 从 制 造 成 本 角 度 讲, 双 馈 型 与 直 驱 型 发 电 机 组 的 差 别 主 要 有 三 个 方 面 : 电 机, 齿 轮 箱, 变 流 器 控 制 系 统 等 其 它 系 统 的 造 价 相 差 不 多 下 表 是 对 1.5MW 双 馈 风 电 机 组 ( 简 称 双 馈 式 ) 和 发 电 机 外 径 为 4m 的 1.5MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组 ( 简 称 直 驱 式 ) 进 行 定 量 的 比 较 表 8 双 馈 和 直 驱 型 价 格 对 比 ( 单 位 : 万 元 ) 主 要 设 备 价 格 其 他 设 安 装 运 机 组 设 单 位 千 机 型 齿 轮 箱 发 电 机 变 频 器 风 轮 塔 架 备 总 结 输 费 用 备 总 价 瓦 造 价 双 馈 式 直 驱 式 由 上 表 可 知 : 永 磁 直 驱 风 电 机 组 的 设 备 总 价 比 双 馈 风 电 机 组 的 高 5%, 单 位 千 瓦 造 价 高 5.5%, 双 137

138 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 馈 机 组 在 价 格 上 占 有 一 定 的 优 势, 但 总 体 价 格 相 差 并 不 是 很 大 从 维 修 成 本 来 看, 直 驱 型 占 有 相 当 大 的 优 势 风 力 发 电 机 风 轮 的 受 力 状 况 极 为 恶 劣, 经 常 在 急 剧 变 化 的 重 载 荷 下 连 继 运 行 数 十 小 时, 采 用 双 馈 型 机 组 时, 风 轮 所 受 到 的 各 种 载 荷 都 通 过 主 轴 直 接 传 递 给 齿 轮 箱 的 低 速 轴, 所 以 齿 轮 箱 成 为 故 障 率 最 高 的 部 件 有 的 风 场 齿 轮 箱 损 坏 率 高 达 40%~ 50%, 个 别 品 牌 的 齿 轮 箱 更 换 率 几 乎 接 近 100% 以 大 坂 城 风 电 场 一 场 为 例, 由 齿 轮 箱 故 障 或 损 坏 导 致 的 直 接 电 量 损 失 年 均 约 15 万 kw.h, 占 非 常 规 维 护 工 作 量 的 40% 以 上 电 机 比 较 小 结 综 上 文 所 述 : (1) 双 馈 风 电 机 组 具 有 很 高 的 性 价 比, 尤 其 适 合 变 速 恒 频 风 力 发 电 系 统, 因 而 在 未 来 一 段 时 间 内 仍 然 是 风 电 行 业 的 主 流 机 型 目 前, 由 于 双 馈 风 电 机 组 技 术 十 分 成 熟, 生 产 厂 商 较 多, 业 主 选 择 性 更 强, 运 行 经 验 丰 富, 仍 是 风 电 场 开 发 的 主 流 机 型 (2) 永 磁 直 驱 风 电 机 组 可 靠 性 高 运 行 维 护 简 单 ; 电 网 运 行 质 量 大 大 提 高 在 技 术 经 济 条 件 成 熟 时, 永 磁 直 驱 风 电 机 组 有 望 成 为 风 电 领 域 更 受 欢 迎 的 产 品 直 驱 风 电 机 组 技 术 尚 未 完 全 成 熟, 国 内 生 产 厂 商 较 少, 有 些 机 型 还 处 在 设 计 研 发 阶 段, 并 且 已 投 人 运 行 的 机 组 运 行 时 间 较 短, 其 性 能 工 艺 质 量 尚 需 时 日 考 验, 更 大 兆 瓦 级 直 驱 风 电 机 组 仍 需 在 结 构 材 料 工 艺 等 方 面 进 一 步 研 究 此 外, 使 用 性 能 更 好 的 变 流 器 才 会 有 更 好 的 前 景 直 驱 风 电 机 组 是 近 几 年 发 展 起 来 的 新 型 机 组, 代 表 了 未 来 风 电 技 术 的 发 展 方 向 随 着 永 磁 新 材 料 的 使 用, 新 结 构 发 电 机 和 电 力 电 子 变 流 器 的 结 合, 有 望 大 幅 减 少 大 功 率 低 速 直 驱 风 电 机 组 的 空 间 尺 寸, 可 以 预 见 直 驱 风 电 机 组 尤 其 是 永 磁 直 驱 风 电 机 组 的 市 场 占 有 率 将 不 断 增 长 从 国 外 技 术 发 展 上 来 看, 采 用 永 磁 直 驱 技 术 是 大 型 风 力 发 电 产 品 发 展 必 然 的 趋 势, 而 且 稀 土 永 磁 材 料 在 我 国 的 储 量 最 大, 原 材 料 成 本 远 小 于 国 外, 更 应 该 考 虑 采 用 永 磁 直 驱 技 术 3.2 国 内 外 生 产 状 况 国 外 国 外 直 驱 风 电 技 术 相 对 比 较 成 熟, 已 有 许 多 专 利 和 成 型 的 产 品 1997 年 市 场 上 最 早 出 现 直 驱 风 电 机 组, 由 德 国 ENERCON GMBH 公 司 制 造, 机 组 容 量 从 330kW~2MW;2000 年 瑞 典 ABB 公 司 研 制 出 3MW 的 永 磁 直 驱 风 电 机 组, 其 中 包 括 永 磁 式 转 子 结 构 的 高 压 风 力 发 电 机 Wind former, 容 量 3 兆 瓦 高 约 70 米 风 扇 直 径 约 90 米 ;2003 年 日 本 三 菱 重 工 自 行 制 造 出 2MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组, 并 投 人 运 行 ;2004 年 4 月 德 国 西 门 子 公 司 开 发 的 3MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组 在 世 界 最 大 的 位 于 挪 威 Hundhammerfiell 的 风 电 场, 据 称 发 电 机 效 率 达 到 98% 德 国 目 前 已 研 制 出 5Mw 的 永 磁 直 驱 风 电 机 组 国 内 近 年 来, 国 内 多 家 企 业 也 开 始 兆 瓦 级 直 驱 风 电 机 组 的 研 发 与 制 造 2005 年 金 风 研 制 的 我 国 首 台 1.2MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组 在 新 疆 达 坂 城 风 电 场 并 网 发 电 ; 湘 潭 电 机 集 团 与 日 本 原 弘 产 株 式 会 社 合 资 组 建 的 湖 南 湘 电 风 能 有 限 公 司,2 兆 瓦 直 驱 式 永 磁 风 力 发 电 整 机 机 组 已 试 车 成 功 2007 年 11 月 湘 电 风 能 开 发 的 2 台 2MW 直 驱 风 电 机 组 在 内 蒙 古 大 唐 卓 资 风 电 场 正 式 并 网 发 电,08 年 2 月 又 有 2 台 2MW 机 组 在 福 建 漳 州 天 鳌 风 电 场 顺 利 并 网, 这 些 实 例 都 说 明 我 国 正 在 掌 握 直 驱 风 电 机 组 技 术 广 西 银 河 艾 万 迪 斯 风 力 发 电 有 限 公 司 与 德 国 AVAVTIS 公 司 联 合 推 出 的 2.5 兆 瓦 直 驱 变 桨 风 力 发 电 也 将 于 2008 年 二 季 度 完 成 样 机 ; 具 有 自 主 知 识 产 权 的 新 疆 金 凤 科 技 股 份 公 司 哈 尔 滨 九 州 电 气 公 司 也 分 别 研 制 出 1.5 兆 瓦 直 驱 式 风 力 发 电 机 138

139 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 3.3 永 磁 材 料 永 磁 材 料 简 介 传 统 的 发 电 机 磁 场 电 流 通 过 滑 环 时 引 起 与 电 流 平 方 值 成 正 比 的 焦 耳 损 耗 采 用 永 磁 体 磁 场 不 存 在 这 个 问 题 由 于 损 耗 很 低, 发 热 很 小, 也 不 需 要 冷 却 在 设 计 过 程 中 特 别 注 意 了 磁 路 的 优 化 问 题, 包 括 磁 路 的 尺 寸 设 计, 以 避 免 永 磁 体 的 去 磁 近 年 来 永 磁 材 料 的 发 展 不 断 取 得 新 的 进 步 从 早 期 的 铝 镍 钴 (Al Ni co), 发 展 到 铁 锶 (Fe sr), 钐 钻 (Sm Co), 钕 铁 硼 (Nd Fe B) Nd Fe B 的 单 位 体 积 能 量 高 达 240kJ/m3, 是 原 来 永 磁 材 料 的 6 倍 烧 结 NdFeB 永 磁 材 料 是 目 前 高 性 能 永 磁 材 料 中 性 价 比 最 高 的, 现 代 材 料 科 学 尚 未 发 现 在 磁 性 能 和 经 济 性 方 面 能 够 替 代 它 的 永 磁 材 料 科 技 界 也 普 遍 认 为, 在 今 后 20~30 年 内, 不 会 有 超 越 烧 结 Nd FeB 的 永 磁 材 料 出 现 并 大 规 模 工 业 应 用 本 文 主 要 是 介 绍 目 前 永 磁 新 材 料 钕 铁 硼, 这 也 是 直 驱 发 电 机 组 使 用 的 材 料 钕 铁 硼 介 绍 用 途 : 烧 结 钕 铁 硼 (NdFeB) 永 磁 号 称 磁 王, 因 其 极 高 的 磁 性 能 被 广 泛 应 用 于 工 业 和 消 费 产 品 中, 遍 布 军 用 和 民 用 的 各 领 域, 如 音 响 用 喇 叭 磁 片 通 讯 计 算 机 VCR 磁 体 永 磁 电 机 永 磁 发 电 机 核 磁 共 振 磁 悬 浮 电 动 车 玩 具 保 健 行 业 磁 选 等 随 着 全 球 原 材 料 资 源 以 及 能 源 的 日 益 紧 张, 以 风 电 为 标 志 的 新 型 节 能 环 保 新 能 源 在 国 内 快 速 发 展, 随 着 直 驱 发 电 机 组 技 术 的 成 熟, 将 可 能 推 动 了 高 性 能 NdFeB 永 磁 市 场 的 增 长 价 格 : 自 从 烧 结 NdFeB 永 磁 材 料 投 入 工 业 应 用 以 来, 全 世 界 的 年 产 量 一 直 维 持 较 高 速 度 的 增 长 需 求 虽 然 从 2002 年 至 今 一 直 保 持 着 30% 以 上 的 年 增 长 率, 但 由 于 中 国 的 产 能 扩 大, 使 世 界 烧 结 NdFeB 平 均 价 格 一 路 走 低,1997 年 的 109 美 元 / 千 克 直 至 2005 年 的 43.9 美 元 / 千 克, 此 后, 由 于 稀 土 材 料 价 格 上 涨 及 美 元 贬 值, 上 一 轮 资 源 价 格 的 上 涨,2006 年 达 48.9 美 元 / 千 克,2007 年 约 50.0 美 元 / 千 克 目 前 价 格 连 10 年 前 价 格 一 半 都 不 到, 主 要 还 是 国 内 稀 土 行 业 在 国 际 上 没 有 话 语 权 造 成 的 直 驱 发 电 机 对 NdFeB 的 需 求 分 析 一 台 1.5MW 直 驱 永 磁 风 力 发 电 机 总 共 需 用 NdFeB 永 磁 材 料 1.2 吨,2MW 需 要 1.5 吨 一 台 1.65MW 半 直 驱 永 磁 风 力 发 电 机 总 共 需 用 永 磁 材 料 0.5 吨, 一 台 大 功 率 发 电 机 所 需 要 的 NdFeB 永 磁 材 料 更 多 而 且 大 型 永 磁 直 驱 分 风 力 发 电 机 组 的 陆 续 投 产, 将 带 动 高 牌 号 NdFeB 材 料 市 场 需 求 的 迅 速 发 展, 势 必 出 现 一 个 大 功 率 永 磁 发 电 机 应 用 的 高 峰 国 内 的 烧 结 NdFeB 永 磁 材 料 生 产 以 中 低 牌 号 为 主, 无 法 满 足 市 场 需 求 ( 在 技 术 上, 日 本 拥 有 烧 结 Nd FeB 发 明 的 知 识 产 权, 虽 然 在 2003 年 已 有 大 部 分 专 利 失 效, 但 其 技 术 水 平 一 直 居 于 世 界 领 先 地 位 ) NdFeB 生 产 的 投 资 属 于 中 等 规 模, 占 用 土 地 和 厂 房 面 积 都 不 大, 投 资 的 绝 大 部 分 在 于 购 买 设 备 目 前, 国 产 设 备 完 全 能 满 足 国 内 中 档 产 品 生 产 的 需 要 如 果 要 确 保 产 品 的 高 性 能 和 高 稳 定 性, 一 般 需 要 进 口 部 分 关 键 设 备 3.4 钕 铁 硼 材 料 上 游 稀 土 我 国 储 量 根 据 美 国 矿 务 部 1998 年 统 计, 中 国 的 稀 土 资 源 占 全 球 稀 土 资 源 的 80% 左 右, 具 有 绝 对 的 资 源 优 势 2005 年 美 国 矿 务 部 统 计, 全 球 已 勘 察 可 供 开 采 稀 土 矿 藏 储 量 1.54 亿 吨 (REO), 其 中 8900 万 吨 (REO) 在 中 国, 占 全 球 储 量 的 近 58%, 这 些 最 新 的 数 据 显 示, 中 国 占 全 球 稀 土 的 比 例 正 在 逐 年 下 降 我 国 稀 土 资 源 分 南 北 两 大 块 139

140 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 北 方 : 轻 稀 土 资 源, 集 中 在 包 头 白 云 鄂 博 特 等 地, 以 后 在 四 川 冕 宁 又 有 发 现 主 要 含 镧 铈 镨 钕 和 少 量 钐 铕 钆 等 元 素 ; 南 方 : 中 重 稀 土 资 源, 分 布 在 江 西 广 东 广 西 福 建 湖 南 等 省, 以 罕 见 的 离 子 态 赋 存 与 花 岗 岩 风 化 壳 层 中, 主 要 含 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 钇 和 镧 钕 等 元 素 产 量 出 口 现 状 1990 年 以 来, 全 球 稀 土 精 矿 呈 现 逐 年 增 长 态 势, 上 世 纪 80 年 代 中 国 开 采 稀 土 以 来, 中 国 在 全 球 所 占 的 地 位 越 来 越 重 要 2003 年 以 后, 中 国 稀 土 精 矿 产 量 占 全 球 比 重 达 到 95% 以 上 2008 年 中 国 生 产 稀 土 吨 ( 折 REO), 占 全 球 产 量 96% 我 国 的 稀 土 产 品 已 占 据 87% 左 右 的 国 际 市 场, 是 世 界 上 唯 一 能 够 大 量 供 应 各 种 品 级 各 种 规 格 稀 土 产 品 的 国 家 分 析 人 士 指 出, 全 世 界 稀 土 市 场 每 年 需 求 折 合 成 100% 稀 土 氧 化 物 约 8 万 吨, 而 目 前 国 内 稀 土 生 产 能 力 已 经 达 到 18 万 吨, 产 量 过 剩 超 过 10 万 吨 产 量 过 剩, 国 内 企 业 相 互 压 价, 出 口 产 品 价 格 十 分 低 廉, 很 多 企 业 处 于 微 利 状 态,1990 年 以 后 15 年 间, 我 国 稀 土 出 口 量 增 长 了 10 倍 以 上, 但 平 均 价 仅 是 1990 年 的 一 半 3.5 稀 土 行 业 的 现 有 政 策 3.6 政 策 建 议 中 国 在 稀 土 资 源 上 有 很 大 优 势, 但 是 由 于 行 业 混 乱, 企 业 相 互 压 价, 稀 土 当 成 土 来 卖, 严 重 浪 费 了 国 家 资 源 未 来 一 些 高 科 技 的 发 展, 军 事, 航 天 航 空, 新 能 源 等, 都 需 要 稀 土 资 源, 同 时 如 果 未 来 永 磁 直 驱 风 电 机 组 成 为 未 来 主 流, 那 么 稀 土 中 的 钕 铁 硼 需 求 将 会 更 大 建 立 国 家 的 稀 土 储 备 机 制, 对 稀 土 进 行 一 定 的 战 略 储 备 确 实 加 大 稀 土 行 业 的 整 合 力 度, 在 国 际 上 形 成 有 很 强 价 格 谈 判 能 力 的 大 型 稀 土 企 业 对 稀 土 出 口 要 严 格 控 制, 必 要 时 候 可 以 作 为 国 际 谈 判 的 筹 码, 增 加 中 国 在 国 际 事 物 中 的 话 语 权 在 政 策 和 资 金 上 对 国 内 生 产 永 磁 直 驱 风 电 机 组 的 企 业 进 行 一 定 的 支 持 参 考 文 献 [1] 栗 宇 深 汤 敏 贤 刘 炤 元 黄 庆 泉. 锂 电 池 的 原 理 与 应 用 [2] 高 海 春, 锂 离 子 电 池, 盐 湖 研 究,1994,4(2),54-58 [3] 闫 俊 美, 杨 金 贤, 贾 永 忠, 锂 电 池 的 发 展 与 前 景, 盐 湖 研 究,2001,9(4),58-63 [4] 郑 子 山, 张 中 太, 唐 子 龙, 沈 万 慈, 锂 离 子 二 次 电 池 最 新 进 展 及 评 述, 化 学 世 界,2004,5, [5] 黄 学 杰, 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 磷 酸 铁 锂 研 究 进 展, 电 池 工 业,2004,8(4), [6] 王 双 才, 李 元 坤, 刘 述 平, 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 研 究 动 态, 中 国 锰 业,2004,22(3),31-34 [7] 吴 宇 平, 方 世 璧, 刘 昌 炎 等, 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 氧 化 钴 锂 的 进 展, 电 源 技 术,1997,21(5):208~209 [8] 光 伏 国 际 [9] 欧 洲 光 伏 产 业 协 会. 欧 洲 光 伏 发 电 技 术 路 线 图 [R] [10] Powalla M, Dimmler B. Development of large area CIGS modules[j].sol Energy Mater Sol Cells,2003,75:27 [11] 世 界 银 行 REDP 项 目 办 公 室. 中 国 光 伏 产 业 发 展 报 告 [R] [12] Durisch W, Bitnar B, Mayor J, Kiess H, Lam K, Close J. Efficiency model for Photo voltaic modules and demonstration of its application to energy yiede estimation. Solar Eergy Materials&Solar Cells 2007;91: [13] 施 敏 主 编, 现 代 半 导 体 器 件 物 理. 科 学 出 版 社,2001 年 第 一 版 [14] Juha Sarlund,Mikko Ritala,Markku Leskela,et al.characterization of etalhing procedure in preparation of CdTe solar cells[j]. Solar Energy Material& Solar Cells, 1996,44: [15] S.Kumazawa,S.Shibutani,T.Nishio,et a1.15.1% Highly efficient thin film CdS /CdTe solar cell[j]. Solar Energy Material& Solar Cells, 1997,49:

141 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 [16] 邓 志 杰, 郑 安 生. 半 导 体 材 料 [M]. 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社,2004: 232. [17] 朱 洁. 迅 速 发 展 的 CIGS 薄 膜 太 阳 电 池. 电 源 技 术 Vo1.32 No.l [18] Kazmerski L L, Christopher and Engineering R, 2003,40:Heblinga,Hans-Werner Schock, Materials Science 1. [19] Ingrid Repins, Miguel A. Contreras, Brian Egaas, Clay DeHart, John Scharf, Craig L. Perkins,Bobby To and Rommel Noufi,19.9%-efficient ZnO/CdS/CuInGaSeZ Solar Cell with 81.2% Fill Factor. Prog. Photovolt: Res.Appl. 2008; 16: [20] 何 青, 孙 国 忠 等, 效 率 为 12.1% 的 Cu(In,Ga)Se2 薄 膜 太 阳 电 池 太 阳 能 学 报.Vol. 25. No. 6 Dec [21] 焦 飞, 廖 成 等, 以 溅 射 为 主 的 叠 层 硒 化 法 制 备 大 面 积 铜 铟 镓 硒 薄 膜,VACUUM,Vol. 45, No. 4 } Jul [22] 韩 东 麟, 张 弓 等, 载 气 对 CIGS 薄 膜 结 构 和 表 面 形 貌 的 影 响, 真 空 科 学 与 技 术 学 报, 第 28 卷 第 3 期,2008 年 5, 6 月 [23] 田 迅, 任 腊 春 等. 风 电 机 组 选 型 分 析. 电 网 与 清 洁 能 源,2008. [24] 胡 立 伟. 风 电 设 备 选 型 的 技 术 经 济 分 析. 新 能 源 产 业,2007. [25] 闫 凌 宇. 双 馈 型 与 直 驱 型 风 力 发 电 机 组 产 业 化 能 力 对 比 分 析. 第 三 届 中 国 智 能 电 工 技 术 报 告 [26] 翁 兴 园. 风 电 烧 结 钕 铁 鹏 产 业 投 资 前 景 可 期 Industrial Movemen [27] 李 建 伟. 大 型 风 电 设 备 发 展 的 新 方 向. 上 海 大 中 型 电 机

142 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 结 论 与 政 策 建 议 孟 山 通 过 研 究 人 类 能 源 历 史 与 中 国 的 能 源 现 状, 分 析 新 能 源 方 式 与 技 术, 我 们 认 为 中 国 必 须 大 力 发 展 新 能 源, 这 样 才 能 够 我 国 在 新 世 纪 能 够 保 持 持 续 快 速 的 经 济 增 长, 完 成 大 国 崛 起 的 历 史 使 命 1 世 界 能 源 形 势 的 总 结 根 据 对 世 界 和 中 国 能 源 形 势 的 分 析, 我 们 对 世 界 未 来 发 展 作 出 如 下 判 断 : 1.1 能 源 升 级 换 代 周 期 将 缩 短, 且 呈 多 元 化 趋 势 发 展 随 着 人 类 进 入 21 世 纪, 对 能 源 的 需 求 将 比 20 世 纪 更 大 以 目 前 的 速 度 推 算, 能 源 需 求 在 2035 年 将 翻 倍 增 加 到 时 候, 我 们 将 难 以 用 低 价 获 得 化 石 燃 料, 整 个 生 物 圈 再 也 无 法 承 受 巨 大 的 污 染, 也 无 法 忍 受 因 大 量 使 用 化 石 燃 料 而 不 断 上 升 的 气 温 根 据 上 文 对 人 类 能 源 史 的 分 析, 我 们 认 为 能 源 升 级 换 代 周 期 将 缩 短, 且 呈 多 元 化 趋 势 发 展 建 议 中 国 应 该 区 分 长 期 战 略 和 短 期 策 略, 应 该 像 美 国 转 向 石 油 和 英 国 转 向 煤 炭 那 样 迅 速 转 向 新 能 源 体, 赢 得 经 济 和 战 略 上 的 优 势, 保 证 中 国 在 21 世 纪 的 和 平 崛 起 1.2 能 源 消 费 结 构 升 级 换 代 周 期 缩 短, 呈 多 元 化 趋 势 从 世 界 能 源 结 构 演 变 历 史 来 看, 煤 炭 代 替 木 材 薪 炭 成 为 主 要 能 源 的 第 一 次 能 源 消 费 结 构 变 革 大 约 花 了 100 多 年 时 间 ; 石 油 替 代 煤 炭 成 为 主 要 能 源 的 第 二 次 能 源 消 费 结 构 大 变 革 大 约 化 了 60 年 左 右 的 时 间 ; 目 前 能 源 结 构 正 朝 着 高 效 清 洁 低 碳 或 无 碳 的 天 然 气 水 电 核 能 太 阳 能 风 能 等 方 向 发 展, 有 望 在 2050 年 替 换 化 石 能 源 不 过 虽 然 能 源 技 术 革 新 能 源 品 种 替 代 周 期 逐 渐 缩 短, 但 能 源 结 构 和 基 本 能 源 技 术 的 更 新 换 代 仍 然 需 要 经 历 很 长 时 间, 一 般 要 有 二 三 十 年 甚 至 更 长 的 时 间 1.3 世 界 一 次 能 源 消 费 量 不 断 增 加 且 新 兴 市 场 国 家 能 源 需 求 强 烈 随 着 世 界 经 济 规 模 的 不 断 增 大, 世 界 能 源 消 费 量 持 续 增 长 1990 年 世 界 国 内 生 产 总 值 为 26.5 万 亿 美 元 ( 按 1995 年 不 变 价 格 计 算 ),2008 年 达 到 42.5 万 亿 美 元, 年 均 增 长 2.7% 根 据 2008 年 BP 能 源 统 计,1973 年 世 界 一 次 能 源 消 费 量 仅 为 57.3 亿 吨 油 当 量,2008 年 已 达 到 亿 吨 油 当 量 过 去 30 年 来, 世 界 能 源 消 费 量 年 均 增 长 率 为 1.8% 左 右 根 据 国 际 能 源 署 分 析, 由 于 中 国 和 印 度 的 经 济 持 续 强 劲 增 长, 在 2008 年 至 2030 年 期 间, 其 一 次 能 源 需 求 的 增 长 将 占 世 界 一 次 能 源 总 需 求 增 长 量 的 一 半 以 上 长 量 的 11%, 增 强 了 其 作 为 一 个 重 要 能 源 需 求 中 心 的 地 位 总 的 来 说, 非 经 合 组 织 (Non-OECD) 国 家 占 总 增 长 量 的 87% 因 此, 它 们 占 世 界 一 次 能 源 需 求 比 例 从 51% 上 升 至 62%, 它 们 的 能 源 消 费 量 超 过 经 合 组 织 (OECD) 成 员 国 2005 年 的 消 费 量 其 中 亚 太 地 区 增 长 明 显,2008 年 一 次 能 源 消 费 占 全 球 总 量 的 35.3%, 稳 居 全 球 榜 首, 消 费 量 较 2007 年 增 长 4.1% 其 中 尤 其 值 得 我 们 关 注 的 是 印 度 印 度 将 有 可 能 在 5 年 内 成 为 仅 次 于 美 国 日 本 中 国 的 世 界 第 四 大 能 源 进 口 需 求 国 其 快 速 增 长 的 能 源 需 求 是 世 界 能 源 消 费 的 难 题 世 界 能 源 需 求 会 保 持 快 速 增 长 的 态 势, 如 果 不 加 改 变, 对 化 石 能 源 的 依 赖 将 增 加 1.4 能 源 贸 易 及 运 输 压 力 增 大 根 据 2008 年 BP 世 界 能 源 统 计, 截 止 到 2008 年 底, 全 世 界 剩 余 石 油 探 明 可 采 储 量 为

143 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 亿 吨, 其 中, 中 东 地 区 占 63.3%, 北 美 洲 占 5.5%, 中, 南 美 洲 占 8.9%, 欧 洲 占 9.2%, 非 洲 占 8.9%, 亚 太 地 区 占 4.2% 2008 年 世 界 石 油 产 量 为 亿 吨 通 过 对 比 各 地 区 石 油 产 量 与 消 费 量 可 以 发 现, 中 东 地 区 需 要 向 外 输 出 约 8.8 亿 吨, 非 洲 和 中 南 美 洲 的 石 油 产 量 也 大 于 消 费 量, 而 亚 太 北 美 和 欧 洲 的 产 消 缺 口 分 别 为 6.7 亿 4.2 亿 和 1.2 亿 吨 煤 炭 资 源 的 分 布 也 存 在 巨 大 的 不 均 衡 性 截 止 到 2008 年 底, 世 界 煤 炭 剩 余 可 采 储 量 为 8260 亿 吨, 储 采 比 高 达 122( 年 ), 欧 洲 北 美 和 亚 太 三 个 地 区 是 世 界 煤 炭 主 要 分 布 地 区, 三 个 地 区 合 计 占 世 界 总 量 的 92% 左 右 同 期, 天 然 气 剩 余 可 采 储 量 为 万 亿 立 方 米, 储 采 比 达 到 67 中 东 和 欧 洲 是 世 界 天 然 气 资 源 最 丰 富 的 地 区, 两 个 地 区 占 世 界 总 量 的 75.5%, 而 其 他 地 区 的 份 额 仅 分 别 为 5%~7% 1.5 温 室 气 体 排 放 受 到 重 视, 二 氧 化 碳 减 排 成 为 潮 流 进 入 21 世 纪, 随 着 世 界 能 源 消 费 量 的 增 大, 二 氧 化 碳 氮 氧 化 物 灰 尘 颗 粒 物 等 环 境 污 染 物 的 排 放 量 逐 年 增 大, 化 石 能 源 对 环 境 的 污 染 和 全 球 气 候 的 影 响 将 日 趋 严 重 据 EIA 统 计,1990 年 世 界 二 氧 化 碳 的 排 放 量 约 为 亿 吨,2001 年 达 到 亿 吨, 预 计 2010 年 将 为 亿 吨, 2025 年 达 到 亿 吨, 年 均 增 长 1.85% 1997 年 12 月 于 日 本 京 都 举 行 联 合 国 气 候 变 化 纲 要 公 约 第 三 次 缔 约 国 大 会, 通 过 具 有 约 束 效 力 的 京 都 议 定 书 (Kyoto Protocol), 以 规 范 工 业 国 家 未 来 之 温 室 气 体 减 量 责 任 2 中 国 面 临 的 挑 战 在 这 样 的 国 际 形 势 下, 我 们 认 为 中 国 未 来 在 能 源 领 域 有 如 下 挑 战 要 面 对 : 2.1 经 济 增 长 面 临 能 源 供 应 不 足 近 年 来 我 国 能 源 总 量 的 增 长 势 头 强 劲,2008 年 能 源 消 费 总 量 达 到 28.5 亿 吨 标 准 煤, 比 上 年 增 长 4.0% 虽 然 受 到 金 融 危 机 影 响, 但 长 期 看, 能 源 供 应 能 力 明 显 不 足, 如 十 五 前 期 一 度 出 现 煤 油 电 运 全 面 紧 张 国 际 上 能 源 需 求 不 断 增 加, 以 印 度 为 代 表 的 新 兴 国 家 增 长 迅 猛, 难 以 继 续 走 依 靠 化 石 能 源 继 续 发 展 的 道 路, 发 展 新 的 替 代 能 源 迫 在 眉 睫 2.2 环 境 污 染 的 问 题 伴 随 能 源 消 耗 的 快 速 增 长, 中 国 的 环 境 问 题 也 日 益 严 峻 中 国 大 气 污 染 的 特 点 在 于 : 首 先, 常 规 污 染 ( 氮 氧 化 物 二 氧 化 硫 和 烟 尘 ) 仍 是 主 要 问 题 ; 这 些 污 染 物 80% 是 由 于 化 石 能 源 的 应 用, 尤 其 是 煤 的 直 接 燃 烧 所 引 起 ; 而 在 一 些 大 城 市 中, 煤 烟 型 空 气 污 染 已 开 始 转 向 煤 烟 与 尾 气 排 放 的 混 合 型 污 染, 机 动 车 排 放 平 均 占 一 氧 化 碳 (CO) 排 放 的 80% 和 NOx 排 放 的 40% 以 上, 汽 车 内 燃 机 排 出 的 碳 氢 化 合 物 (HC) 和 细 颗 粒 物 也 是 城 市 空 气 的 重 要 污 染 源 2.3 温 室 气 体 排 放 量 巨 大 我 国 作 为 世 界 上 二 氧 化 碳 排 放 量 第 一 的 大 国, 面 临 的 是 巨 大 的 挑 战 与 新 的 发 展 机 遇 首 先, 高 速 的 经 济 发 展 带 来 的 大 排 气 量 使 我 国 面 临 巨 大 的 压 力 在 未 来 10 年 内, 国 际 社 会 会 提 出 严 格 限 制 制 中 国 的 排 气 指 标 的 问 题 其 次, 国 际 上 碳 密 集 产 品 和 高 耗 能 项 目 向 我 国 转 移, 同 时 中 国 高 排 放 低 产 出 的 现 状 使 我 国 承 受 越 来 越 大 的 贸 易 壁 垒 压 力, 以 及 有 关 碳 关 税 的 问 题 也 会 影 响 中 国 经 济 发 展 和 产 品 出 口 所 以 减 少 温 室 气 体 排 放 改 变 传 统 的 能 源 结 构 提 高 能 源 利 用 效 率 是 当 务 之 急 2.4 农 村 和 小 城 镇 急 需 清 洁 便 利 的 能 源 服 务 中 国 城 镇 人 均 生 活 用 能 约 为 农 村 人 均 的 2 倍, 城 镇 人 均 总 能 耗 更 是 农 村 的 3.5 倍, 并 且 城 镇 地 143

144 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 区 能 源 服 务 的 品 质 远 远 高 于 农 村 地 区 目 前 中 国 13 亿 人 口 中, 约 7 亿 为 农 村 人 口 日 益 富 裕 起 来 的 农 民 和 众 多 日 益 崛 起 的 小 城 镇 的 居 民, 急 需 更 多 更 方 便 和 清 洁 的 能 源 服 务 2.5 能 源 安 全 的 问 题 中 国 拥 有 丰 富 的 能 源 资 源, 尤 其 是 煤 炭 和 水 电 风 能 生 物 质 和 太 阳 能 等 可 再 生 资 源 但 是, 尽 管 中 国 拥 有 大 量 的 石 油 和 天 然 气 资 源, 并 且 不 断 在 国 内 成 功 开 采 出 新 的 资 源, 但 其 储 量 仍 不 足 以 满 足 到 2030 年 的 预 计 需 求 增 长 石 油 进 口 量 继 续 攀 升 的 可 能 性 已 经 迫 使 中 国 政 府 积 极 采 取 各 种 能 效 改 进 和 节 能 措 施 来 抑 制 需 求 增 长, 同 时 使 能 源 供 给 地 区 的 地 理 分 布 多 样 化, 并 确 保 优 先 获 得 国 外 资 源 3 政 策 建 议 总 结 全 篇, 根 据 国 内 外 形 势 新 能 源 技 术, 我 们 认 为 中 国 在 未 来 必 须 制 定 新 能 源 战 略, 建 议 如 下 : 3.1 发 展 新 能 源, 抢 占 战 略 高 点 在 未 来 的 20 或 40 年 里, 世 界 能 源 图 谱 将 发 生 变 化, 化 石 燃 料 发 挥 的 作 用 将 会 越 来 越 小 未 来 的 燃 料 可 能 是 阳 光 和 风 力 没 有 人 能 够 控 制 风 和 阳 光, 但 有 人 能 够 首 先 发 明 新 技 术, 能 够 用 新 技 术 把 这 些 共 有 的 资 源 转 化 为 经 济 优 势 和 军 事 优 势 面 对 新 能 源 发 展 趋 势, 中 国 应 该 区 分 长 期 战 略 和 短 期 策 略 就 短 期 策 略 而 言, 中 国 经 济 如 果 还 想 像 过 去 30 年 那 样 高 速 增 长 的 话, 就 必 须 增 加 石 油 进 口, 那 样 遇 到 战 略 瓶 颈 中 国 的 煤 炭 资 源 虽 然 丰 富 但 含 硫 量 高, 易 造 成 污 染 在 新 能 源 革 命 中, 控 制 新 技 术 将 比 控 制 燃 料 本 身 更 为 重 要 所 以 从 长 远 战 略 来 看, 中 国 应 该 像 美 国 转 向 石 油 和 英 国 转 向 煤 炭 那 样 迅 速 转 向 新 能 源 体, 加 大 在 新 能 源 和 新 技 术 上 的 投 入, 赢 得 经 济 和 战 略 上 的 优 势, 保 证 中 国 在 21 世 纪 的 和 平 崛 起 3.2 破 除 利 益 集 团 的 阻 挠 研 究 能 源 之 于 地 缘 政 治 的 意 义 对 于 我 们 认 识 中 国 在 历 史 上 在 当 前 和 未 来 年 在 国 际 政 治 中 发 挥 的 作 用 是 非 常 重 要 的 在 西 欧 人 轰 轰 烈 烈 开 展 工 业 革 命 之 前 七 百 或 八 百 年, 中 国 宋 朝 的 五 金 商 人 与 矿 工 已 经 进 行 了 他 们 自 己 的 工 业 革 命 他 们 甚 至 创 立 了 一 种 军 事 和 工 业 复 合 体 按 现 代 标 准 来 衡 量, 这 个 复 合 体 规 模 虽 小, 但 却 是 世 界 历 史 上 的 第 一 个 这 个 复 合 体 是 建 立 在 采 煤 和 冶 铁 基 础 上 的 通 过 使 用 在 中 国 北 部 与 西 部 物 产 丰 富 的 煤 炭, 冶 铁 产 量 在 1080 年 代 就 达 到 年 均 10 万 吨 以 上, 这 在 当 时 的 世 界 历 史 上 是 非 常 高 的, 英 国 直 到 18 世 纪 末 发 生 了 工 业 革 命 以 后 才 超 过 它 煤 铁 的 大 量 应 用 增 强 了 宋 朝 的 军 力, 对 内 有 助 于 巩 固 统 治, 对 外 有 能 力 安 定 北 部 边 疆 但 因 为 政 府 的 腐 败 与 无 能, 宋 朝 不 敌 外 族 入 侵, 被 迫 南 迁 中 国 政 治 经 济 重 心 南 移, 远 离 了 煤 炭 矿 藏 充 沛 的 北 方, 导 致 中 国 的 初 级 工 业 革 命 胎 死 腹 中 当 前, 中 国 正 在 经 历 着 地 缘 政 治 和 经 济 上 的 复 兴, 但 制 约 中 国 复 兴 的 一 个 重 要 因 素 就 是 能 源 供 应 在 这 个 十 字 路 口, 中 国 如 何 应 对, 将 决 定 了 它 在 21 世 纪 的 世 界 体 系 中 的 大 国 地 位 美 国 因 为 受 到 决 策 机 制 和 利 益 集 团 阻 挠 等 因 素 影 响, 清 洁 能 源 技 术 一 直 难 以 得 到 迅 速 推 广 要 知 道, 美 国 从 1973 年 就 开 始 了 将 汽 油 去 铅 的 进 程, 但 直 到 1995 年 才 基 本 实 现 了 全 部 汽 油 的 无 铅 处 理 而 中 国 决 定 于 1998 年 开 始 实 行 无 铅 化,1999 年 新 标 准 已 在 北 京 地 区 试 行,2000 年 实 现 了 汽 油 无 铅 化 此 外, 美 国 从 1975 年 就 着 手 制 定 汽 车 燃 油 经 济 性 标 准,32 年 后 才 取 得 重 大 进 展 而 中 国 于 2003 年 开 始 将 轿 车 卡 车 的 经 济 燃 油 标 准 提 上 议 事 日 程, 结 果, 该 标 准 在 次 年 即 获 得 批 准 并 于 2005 年 开 始 实 施 与 美 国 相 比, 中 国 行 政 体 制 具 有 更 高 的 效 率, 具 有 在 新 能 源 领 域 后 来 居 上 的 优 势 但 在 能 源 变 革 的 路 上, 同 样 有 着 巨 大 的 利 益 集 团 的 阻 挠 面 对 中 石 油 中 石 化 国 家 电 网 和 各 部 委 等 强 大 的 既 得 利 益 集 团, 中 国 的 能 源 改 革 需 要 建 立 一 个 全 新 的 执 行 机 构 因 此, 建 议 尽 快 推 进 能 源 部 的 建 立 以 及 能 源 法 的 制 定 通 过 更 高 的 权 力 机 构 来 执 行 能 源 变 革 的 战 略 使 命 144

145 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 大 国 兴 衰 的 历 史 告 诉 我 们, 新 能 源 不 是 仅 仅 一 种 替 代, 实 际 上 它 会 对 经 济 与 政 治 都 产 生 革 命 性 的 变 化 这 种 革 命 性 的 变 化, 也 就 同 时 决 定 了 这 条 路 是 条 坚 决 的 路 既 然 要 革 命, 就 要 坚 决 地 打 破 现 存 的 利 益 结 构 八 百 年 前, 宋 朝 政 府 的 腐 败 无 能 使 中 国 错 过 了 工 业 革 命 在 21 世 纪 这 个 历 史 机 遇 面 前, 当 今 政 府 将 决 定 中 国 未 来 的 大 国 地 位 3.3 利 用 资 源 优 势, 大 力 发 展 风 电 我 国 在 风 电 发 展 中 所 具 备 的 最 主 要 优 势 在 于 风 能 资 源 在 我 国 分 布 充 分, 同 时 在 风 电 产 业 链 上 游 具 备 稀 土 资 源 上 的 优 势 而 劣 势 则 在 于 我 国 电 网 改 造 过 程 相 对 缓 慢, 同 时 在 风 机 零 部 件 生 产 以 及 整 机 组 装 上 面 存 在 技 术 劣 势 针 对 上 述 情 况, 我 们 对 我 国 风 电 发 展 做 如 下 政 策 性 建 议 : 1. 在 风 电 发 展 过 程 中 避 免 盲 从 心 里, 在 保 证 风 机 装 机 容 量 稳 定 增 长 的 基 础 上, 鼓 励 在 上 网 落 实 和 风 机 制 造 技 术 上 获 得 突 破 的 风 电 规 划 开 工 建 设, 促 进 我 国 风 电 在 质 上 的 提 高, 使 得 风 机 建 成 后 能 够 发 挥 更 大 的 作 用 2. 通 过 政 策 手 段, 适 当 超 前 国 家 电 网 超 高 压 输 电 改 造, 满 足 风 电 大 规 模 开 发 的 外 送 需 求, 同 时 增 强 国 家 电 网 管 理 水 平, 彻 底 解 决 电 网 与 风 电 发 展 不 同 步 的 顽 疾 3. 加 强 对 我 国 稀 土 资 源 的 控 制, 巩 固 现 有 优 势, 同 时 加 大 对 国 外 先 进 风 电 技 术 的 引 入 和 吸 纳 力 度, 并 通 过 资 源 换 技 术 的 方 式, 促 进 我 国 风 机 研 制 水 平 的 提 高 4. 通 过 交 叉 持 股 等 市 场 化 手 段 或 者 税 收 优 惠 等 政 策 手 段, 一 方 面 推 动 电 网 吸 纳 风 电 上 网 的 热 情, 另 一 方 面 用 将 电 需 求 积 极 引 入 到 风 电 富 集 地 区, 实 现 风 能 资 源 的 有 效 利 用 3.4 考 虑 风 险, 适 当 发 展 太 阳 能 我 国 太 阳 能 资 源 非 常 丰 富, 理 论 储 量 达 每 年 亿 吨 标 准 煤 太 阳 能 资 源 开 发 利 用 的 潜 力 非 常 广 阔 我 国 地 处 北 半 球, 南 北 距 离 和 东 西 距 离 都 在 5000 公 里 以 上 在 我 国 广 阔 的 土 地 上, 有 着 丰 富 的 太 阳 能 资 源 作 为 21 世 纪 最 有 潜 力 的 能 源, 太 阳 能 产 业 的 发 展 潜 力 巨 大 太 阳 能 产 业 是 新 兴 的 朝 阳 行 业, 再 加 上 良 好 的 政 策 环 境 行 业 本 身 的 特 性, 使 得 太 阳 能 产 业 具 有 较 高 的 投 资 价 值 和 发 展 潜 力 具 体 发 展 建 议 如 下 : 1. 政 府 应 该 提 高 多 晶 硅 产 业 的 门 槛, 产 学 研 用 联 合, 促 使 中 国 多 晶 硅 行 业 步 入 正 常 发 展 轨 迹 2. 在 多 晶 硅 研 发 方 面, 重 点 在 以 一 二 个 企 业 为 依 托, 建 设 多 晶 硅 材 料 制 备 技 术 国 家 工 程 实 验 室, 加 大 研 发 力 度, 突 破 制 约 中 国 高 纯 多 晶 硅 生 产 的 瓶 颈, 开 发 大 规 模 低 耗 能 高 品 质 的 多 晶 硅 清 洁 生 产 工 艺 3. 加 强 直 径 硅 片 工 艺 的 研 发, 鼓 励 有 能 力 企 业 参 与 8 英 寸 及 12 英 寸 硅 片 产 业 的 建 设, 并 给 予 一 定 的 资 金 支 持 4. 加 大 中 国 在 资 源 上 有 比 较 优 势 的 太 阳 能 光 伏 电 池 的 研 发 应 用, 比 如 铜 铟 硒 薄 膜 电 池, 以 求 中 国 能 够 在 这 方 面 制 定 标 准, 争 夺 国 际 话 语 权 5. 建 立 储 备 制 度, 对 我 国 铟 行 业 进 行 整 合, 对 铟 战 略 资 源 进 行 控 制, 避 免 铟 被 廉 价 的 卖 给 了 国 外 企 业 目 前, 太 阳 能 光 伏 发 电 产 业 成 长 性 好, 但 要 注 意 控 制 客 观 存 在 的 经 营 风 险, 竞 争 风 险 等 以 取 得 良 好 的 投 资 收 益 并 且 要 综 合 考 虑 光 伏 产 业 的 环 境 污 染 问 题, 适 度 发 展, 期 待 技 术 的 改 进 3.5 发 展 CDM 制 度, 大 力 减 排 中 国 目 前 已 经 成 为 全 球 第 一 大 碳 排 放 国,CDM 项 目 数 也 居 全 球 第 一, 但 在 碳 交 易 市 场 方 面 的 发 展 是 相 对 落 后 的 此 处 有 几 点 建 议 : 1. 应 建 立 CDM 相 关 的 碳 排 放 交 易 市 场, 并 逐 步 放 开 限 制, 允 许 国 内 金 融 机 构 进 入 投 资 现 有 模 式 下,CDM 项 目 基 本 上 是 买 方 主 导 的 交 易, 国 内 卖 家 缺 乏 定 价 权, 且 存 在 信 息 不 对 称 的 情 况 开 展 145

146 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 公 开 市 场 交 易 将 促 进 信 息 公 开, 定 价 合 理, 有 利 于 维 护 国 内 CDM 项 目 卖 家 权 益, 从 而 推 动 节 能 减 排 此 外, 还 可 考 虑 开 展 相 关 期 货 交 易, 为 国 内 CDM 卖 家 提 供 更 丰 富 的 风 险 控 制 手 段 2. 在 配 额 交 易 方 面, 虽 然 缺 乏 发 展 强 制 性 碳 交 易 市 场 的 条 件 中 国 无 须 承 担 强 制 减 排 业 务, 没 有 总 量 控 制 就 很 难 创 造 出 碳 排 放 的 稀 缺 性 但 是 可 以 参 照 美 国 的 情 况, 发 展 自 愿 性 碳 交 易 市 场, 逐 步 推 广 试 点 范 围, 让 国 内 企 业 熟 悉 碳 交 易 的 相 关 游 戏 规 则 3. 在 交 易 产 品 的 设 计 上, 可 以 结 合 中 国 提 出 碳 强 度 指 标, 以 此 作 为 交 易 标 的 3.6 发 展 电 池 技 术, 支 持 新 能 源 汽 车 发 展 未 来 的 低 碳 经 济 中, 新 能 源 汽 车 占 据 重 要 的 位 置, 也 是 各 国 政 府 加 大 力 量 争 夺 的 一 个 焦 点 目 前 新 能 源 汽 车 并 没 有 大 规 模 商 业 化, 最 大 瓶 颈 主 要 在 于 电 池 从 各 方 面 指 标 来 看, 锂 电 池 都 要 优 于 铅 酸 电 池 和 镍 氢 电 池 随 着 锂 电 池 技 术 的 逐 步 成 熟, 未 来 电 动 汽 车 技 术 路 径 选 择 很 有 可 能 就 是 锂 电 池 我 国 的 锂 资 源 约 占 世 界 的 1/10, 中 国 的 锂 资 源 并 不 算 很 丰 富 但 中 国 西 藏 的 当 雄 措 湖, 目 前 加 拿 大 Sterling 公 司 拥 有 全 部 开 发 权 政 府 应 该 占 领 未 来 新 能 源 汽 车 的 至 高 点, 对 未 来 资 源 进 行 控 制, 避 免 类 似 事 件 发 生 具 体 建 议 如 下 : 1. 我 国 政 府 在 加 大 新 能 源 车 发 展 的 同 时, 应 该 对 未 来 新 能 源 汽 车 可 能 需 求 的 上 游 锂 资 源 进 行 控 制 整 合, 避 免 锂 矿 盲 目 开 采 而 锂 矿 被 廉 价 卖 到 国 外, 防 止 锂 资 源 的 采 矿 权 被 国 外 廉 价 获 取 2. 对 于 国 内 的 盐 湖 锂 资 源 的 开 发 在 政 策 资 金 上 给 予 支 持, 使 国 内 的 盐 湖 锂 资 源 产 品 能 够 达 到 工 业 级 碳 酸 锂 的 要 求 3. 对 于 国 内 的 重 点 电 池 企 业 加 大 资 金 支 持 力 度, 建 立 电 池 技 术 的 国 家 重 点 攻 关 项 目, 力 争 我 国 能 够 早 日 突 破 新 能 源 汽 车 电 池 的 瓶 颈 3.7 保 护 稀 土 资 源 等 新 能 源 将 会 大 量 使 用 的 特 殊 矿 产 中 国 在 稀 土 资 源 上 有 很 大 优 势, 但 是 由 于 行 业 混 乱, 企 业 相 互 压 价, 稀 土 当 成 土 来 卖, 严 重 浪 费 了 国 家 资 源 未 来 一 些 高 科 技 的 发 展, 军 事, 航 天 航 空, 新 能 源 等, 都 需 要 稀 土 资 源, 同 时 如 果 未 来 永 磁 直 驱 风 电 机 组 成 为 未 来 主 流, 那 么 稀 土 中 的 钕 铁 硼 需 求 将 会 更 大 具 体 政 策 建 议 如 下 : 1. 建 立 国 家 的 稀 土 储 备 机 制, 对 稀 土 进 行 一 定 的 战 略 储 备 2. 确 实 加 大 稀 土 行 业 的 整 合 力 度, 在 国 际 上 形 成 有 很 强 价 格 谈 判 能 力 的 大 型 稀 土 企 业 3. 对 稀 土 出 口 要 严 格 控 制, 必 要 时 候 可 以 作 为 国 际 谈 判 的 筹 码, 增 加 中 国 在 国 际 事 物 中 的 话 语 权 4. 在 政 策 和 资 金 上 对 国 内 生 产 永 磁 直 驱 风 电 机 组 的 企 业 进 行 一 定 的 支 持 3.8 改 造 电 网, 减 少 损 耗, 发 展 智 能 电 网 技 术 考 虑 由 于 输 电 过 程 中 的 能 源 损 耗, 也 是 未 来 发 展 的 重 点 除 了 发 展 超 高 压 输 电 技 术 外, 智 能 电 网 也 是 一 种 新 型 的 技 术, 应 该 重 点 发 展, 建 议 如 下 : 1. 积 极 推 进 形 成 统 一 的 智 能 电 网 规 范 和 标 准 体 系 智 能 电 网 标 准 体 系 的 制 定 是 一 项 庞 大 的 工 程, 非 一 个 组 织 之 力 能 完 成 在 美 国 制 定 智 能 电 网 的 实 施 标 准 至 少 有 15 家 相 关 机 构 参 与 目 前 我 国 所 做 的 智 能 电 网 标 准 体 系 还 只 是 国 家 电 网 公 司 层 面 的 技 术 标 准 研 究, 只 在 公 司 层 面 被 遵 循, 今 后 再 根 据 情 况 积 极 推 进 国 标 行 标 和 企 业 标 准 的 制 定 而 具 体 标 准 需 要 得 到 参 与 智 能 电 网 建 设 的 各 界 的 认 可, 进 而 对 外 发 布 最 终 确 定 的 智 能 电 网 行 业 标 准 国 家 标 准 和 国 际 标 准 的 制 定, 还 要 经 历 一 套 专 门 的 管 理 体 系 和 流 程 国 家 标 准 的 制 定, 有 可 能 需 要 组 织 包 括 电 监 会 电 网 公 司 制 造 商 等 多 方 参 与 制 定 标 准, 由 国 家 技 术 监 督 局 下 属 的 标 准 局 来 组 织 专 家 评 审 2. 立 足 前 沿, 多 行 试 点 在 不 同 技 术 路 线 的 前 提 下, 可 以 选 择 多 个 城 市 进 行 试 点 以 摸 索 经 验 智 能 电 网 是 信 息 技 术 在 电 网 领 域 的 深 度 应 用, 所 以, 须 注 意 调 动 行 业 外 尤 其 信 息 技 术 行 业 的 资 146

147 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 源 避 免 仅 仅 依 赖 体 制 内 电 力 设 备 企 业 3. 针 对 即 将 建 设 的 项 目, 要 求 所 需 设 备 软 件 可 升 级 我 国 目 前 面 临 电 网 大 建 设 时 期, 不 可 能 为 了 等 待 智 能 电 网 标 准 成 熟 再 开 始 建 设, 针 对 规 划 中 将 要 建 设 的 项 目, 可 以 要 求 设 备 供 应 商 供 应 的 设 备 能 进 行 软 件 升 级, 这 样 一 定 程 度 上 可 以 避 免 将 来 大 规 模 更 换 硬 件 4. 积 极 开 展 高 温 超 导 输 电 技 术 研 究 超 导 输 电 技 术 已 经 开 始 迈 入 实 用 阶 段, 极 有 潜 力 成 为 未 来 电 网 的 关 键 技 术 其 特 点 包 括 : 提 高 电 网 传 输 效 率, 大 大 增 强 地 下 电 缆 的 功 率 流 量, 自 动 抑 制 脉 冲 现 象, 保 证 电 网 的 稳 定 运 行, 无 辐 射, 占 地 面 积 小 等 在 我 国 特 高 压 试 点 已 经 成 功 运 行 的 情 况 下, 可 适 时 加 大 超 导 输 电 技 术 的 研 发 力 度, 以 保 障 未 来 在 电 网 技 术 制 高 点 上 不 受 制 于 人 147

148 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 附 录 风 电 产 业 链 及 我 国 风 电 企 业 综 述 孟 山 1 国 内 风 电 产 业 情 况 1.1 我 国 风 电 资 源 中 国 风 电 资 源 非 常 丰 富 : 新 疆 北 部 甘 肃 北 部 和 内 蒙 古 地 区, 有 效 风 能 密 度 在 200W-300W/m2, 可 利 用 小 时 数 为 小 时 黑 龙 江 吉 林 东 部, 河 北 北 部 和 辽 东 半 岛 的 有 效 风 能 密 度 为 200W/m2, 可 利 用 小 时 数 为 5000 小 时 具 体 分 布 上 看 : 我 国 东 南 沿 海 及 其 附 近 岛 屿 是 风 能 资 源 丰 富 地 区, 有 效 风 能 密 度 大 于 或 等 于 200 瓦 / 平 方 米 的 等 值 线 平 行 于 海 岸 线 ; 沿 海 岛 屿 有 效 风 能 密 度 在 300 瓦 / 平 方 米 以 上, 全 年 中 风 速 大 于 或 等 于 3 米 / 秒 的 时 数 约 为 7000~8000 小 时 1.2 我 国 风 电 发 展 空 间 很 大 中 国 气 象 局 风 能 太 阳 能 资 源 评 估 中 心, 采 用 气 象 学 科 的 数 值 模 拟 方 法 对 全 国 风 能 资 源 再 次 进 行 148

149 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 评 估, 初 步 得 到 的 结 论 是 全 国 陆 上 技 术 可 开 发 量 为 26.8 亿 千 瓦, 考 虑 到 风 能 资 源 丰 富 地 区 能 够 利 用 的 土 地 面 积 以 及 其 他 制 约 因 素 等, 粗 略 估 计 其 中 30% 可 以 得 到 开 发, 大 约 是 8 亿 千 瓦 另 外 离 岸 20 公 里 范 围 内 可 能 开 发 的 资 源 量 约 1.5 亿 千 瓦 初 步 估 计 陆 上 与 近 海 合 计 每 年 可 提 供 约 2 万 亿 千 瓦 时 的 电 量, 相 当 于 2004 年 全 国 用 电 量 海 上 风 电 场 是 发 展 趋 势 : 虽 然 目 前 海 上 风 电 场 的 市 场 尚 不 成 熟, 建 设 成 本 高, 技 术 难 度 大, 施 工 运 行 和 维 护 风 险 大, 但 海 上 风 电 场 是 风 能 发 展 方 向 专 家 预 测,2020 年 前, 我 国 陆 地 风 电 发 展 将 是 重 点 2030 年 以 后 水 能 资 源 大 部 分 也 将 开 发 完, 近 海 风 电 进 入 大 规 模 开 发 时 期, 将 来 风 电 电 量 有 可 能 占 到 全 国 电 量 的 10% 以 上 具 体 来 说, 大 于 或 等 于 6 米 / 秒 的 时 数 为 4000 小 时 东 部 沿 海 水 深 5 米 到 20 米 的 海 域 面 积 辽 阔, 按 照 与 陆 上 风 能 资 源 同 样 的 方 法 估 测,10 米 高 度 可 利 用 的 风 能 资 源 约 是 陆 上 的 3 倍, 即 7 亿 多 千 瓦 我 国 风 力 资 源 分 布 与 电 力 需 求 存 在 不 匹 配 的 情 况 东 南 沿 海 地 区 电 力 需 求 大, 风 电 场 接 入 方 便, 但 沿 海 土 地 资 源 紧 张, 可 用 于 建 设 风 电 场 的 面 积 有 限 广 大 的 三 北 地 区 风 力 资 源 丰 富 和 可 建 设 风 电 场 的 面 积 较 大, 但 其 电 网 建 设 相 对 薄 弱, 且 电 力 需 求 相 对 较 小, 需 要 将 电 力 输 送 到 较 远 的 电 力 负 荷 中 心 东 部 沿 海 地 区 的 海 上 风 电 资 源 丰 富 且 距 离 电 力 负 荷 中 心 很 近, 开 发 海 上 风 电 场 将 有 效 改 善 东 部 沿 海 地 区 的 电 力 供 应 情 况 随 着 海 上 风 电 场 技 术 的 发 展 成 熟, 经 济 上 可 行, 发 展 前 景 势 必 良 好 1.3 我 国 风 电 的 发 展 速 度 截 至 2007 年 我 国 风 电 总 装 机 容 量 达 万 千 瓦, 当 年 新 增 风 电 装 机 容 量 万 千 瓦 预 计 到 2010 年, 全 国 风 电 总 装 机 容 量 将 超 过 3000 万 千 瓦 1.4 在 建 风 电 机 组 的 分 布 情 况 海 目 前 中 国 已 经 建 成 的 风 电 场 平 均 利 用 小 时 为 2300 小 时, 主 要 位 于 西 北 华 北 东 北 及 东 南 沿 149

150 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 1.5 规 划 风 电 机 组 的 分 布 情 况 150

151 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 1.6 风 电 机 组 的 盈 利 情 况 相 比 其 他 的 新 能 源 方 案, 我 国 目 前 风 电 场 运 营 已 经 可 以 盈 利 风 电 场 建 设 成 本 元 / 千 瓦, 发 电 成 本 0.5 元 / 千 瓦 时, 特 许 权 项 目 上 网 电 价 元 / 千 瓦 时,CDM 项 目 出 售 温 室 气 体 减 排 量 的 收 益 0.05 元 / 千 瓦 时, 风 电 场 运 营 已 可 以 盈 利 地 方 政 府 建 立 的 风 电 场 项 目 上 网 电 价 可 达 0.6 元 / 千 瓦 时 2 风 电 产 业 链 和 我 国 的 风 电 企 业 2.1 风 电 产 业 链 从 产 业 链 上 来 说, 风 电 产 业 可 以 划 分 为 上 有 原 材 料 零 部 件 生 产 整 机 组 装 并 网 发 电 四 个 环 节, 具 体 如 下 图 所 示 : 151

152 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 其 中, 风 电 零 部 件 包 括 : 1) 叶 片 ( 原 料 : 玻 璃 纤 维 树 脂 ) 2) 发 电 机 : 交 流 永 磁 同 步 发 电 机 ( 铷 铁 硼 ); 3) 齿 轮 箱 : 双 馈 发 电 设 备, 通 过 多 重 齿 轮 箱 ; 4) 轴 承 : 偏 航 系 统 中 偏 航 轴 承 ( 外 齿 圈 四 点 接 触 球 轴 承 ) 5) 控 制 柜 : 控 制 系 统 ( 主 开 关 柜 电 容 软 件 界 面 控 制 软 并 网 装 置 ) 6) 塔 筒 主 轴 机 舱 底 座 机 舱 罩 7) 塔 架 : 钢 制 锥 筒 8) 轮 毂 : 塔 架 和 叶 轮 中 用 9) 变 桨 系 统 变 流 器 变 压 器 制 动 系 统 ( 刹 车 闸 ) 10) 风 机 接 地 电 阻 : 防 雷, 包 括 电 气 防 雷 叶 尖 防 雷 ; 电 缆 2.2 我 国 的 风 电 机 组 组 装 市 场 格 局 近 年 来, 我 国 风 电 机 组 的 国 产 化 率 迅 速 提 高, 外 资 或 合 资 的 风 电 组 装 企 业 所 占 的 市 场 份 额 有 所 下 降 具 体 情 况 如 下 如 : 2.3 我 国 的 风 电 配 件 市 场 格 局 风 力 发 电 机 组 组 件 共 可 分 为 叶 片 系 统 电 力 系 统 传 动 系 统 与 控 制 系 统 其 中 主 要 零 部 件 有 : 叶 片 齿 轮 箱 发 电 机 轮 毂 主 轴 电 控 系 统 塔 架 等 目 前 国 内 厂 家 的 产 品 已 开 始 替 代 国 外 产 品 但 主 轴 轴 承 和 电 控 系 统 仍 然 对 依 赖 进 口 依 赖 程 度 较 大 在 风 电 风 力 发 电 机 组 组 装 过 程 中, 各 种 零 配 件 占 到 机 组 成 本 的 比 重 如 下 图 所 示 : 152

153 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 2.4 国 内 风 电 机 组 组 装 企 业 格 局 从 内 资 整 机 市 场 竞 争 格 局 看, 绝 大 多 数 的 市 场 份 额 被 金 风 东 汽 华 锐 所 垄 断, 而 外 资 主 要 是 维 斯 塔 斯 (Vestas) 歌 美 飒 (Gamesa) 国 内 整 机 市 场 占 有 率 情 况 如 下 : 内 资 企 业 的 市 场 格 局 内 资 风 电 机 组 组 装 企 业 较 多, 但 是 龙 头 只 有 三 家 : 金 风 东 汽 华 锐 风 电 机 组 制 造 业 的 市 场 主 要 在 国 内, 目 前 兆 瓦 级 以 下 的 风 电 机 组 已 完 全 实 现 国 产 化, 兆 瓦 级 以 上 容 量 的 风 电 机 组 仍 需 进 口, 目 前 国 内 已 研 制 出 兆 瓦 级 的 多 种 样 机, 进 入 小 批 量 生 产 内 资 企 业 按 照 生 产 能 力, 可 以 分 为 以 下 三 类 : 153

154 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 从 研 发 上 来 看, 三 大 厂 商 研 发 力 度 也 都 很 大, 在 现 有 1.5MW 机 组 的 基 础 上, 三 家 公 司 在 向 着 更 高 的 机 组 迈 进 大 功 率 的 发 电 机 组 每 千 瓦 造 价 将 会 大 大 降 低, 是 未 来 风 电 取 得 突 破 发 展 时 的 主 流 国 内 风 电 企 业 亟 待 解 决 的 问 题 兆 瓦 以 上 的 风 电 机 组 国 产 化 率 不 足, 而 未 来 风 电 机 组 必 然 会 是 走 大 功 率 的 路 线 ( 大 功 率 机 组 每 千 瓦 造 价 更 低 ); 售 后 质 保 时 间 不 及 国 外 厂 商, 竞 争 中 处 于 劣 势, 产 品 可 靠 性 有 待 提 高 ; 海 上 风 电 资 源 丰 富, 但 海 上 风 电 尚 处 于 研 制 论 证 阶 段, 真 正 建 造 大 功 率 机 组 的 时 间 还 难 以 确 定 ; 部 分 零 部 件 国 产 化 率 低, 依 赖 进 口 2.5 国 内 风 电 零 部 件 企 业 概 况 国 内 零 部 件 生 产 国 产 化 率 较 高 的 包 括 : 发 电 机 齿 轮 箱 叶 片 目 前 零 部 件 的 生 产 不 仅 可 以 满 足 国 内 需 求, 而 且 开 始 供 应 国 际 市 场,09 年 将 进 军 英 国 和 日 本 市 场, 已 获 200 套 叶 片 订 单 其 中, 中 航 ( 保 定 ) 惠 腾 是 国 内 最 大 的 大 型 风 力 叶 片 生 产 商,07 年 市 场 占 有 率 接 近 40%; 南 京 高 齿 在 国 内 风 电 齿 轮 箱 市 场 占 有 率 超 过 40%, 目 前 东 方 传 动 重 齿 杭 齿 都 已 介 入 齿 轮 箱 生 产 零 部 件 上 154

155 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 市 公 司 的 实 力 则 稍 逊 一 筹 主 轴 轴 承 电 控 系 统 部 件 等 存 在 供 应 瓶 颈 变 流 器 等 电 控 系 统 技 术 门 槛 高, 研 发 进 度 缓 慢, 除 金 风 完 成 了 1.5 兆 瓦 直 驱 永 磁 风 电 机 组 控 制 系 统 的 开 发 外, 国 内 其 他 涉 及 电 控 系 统 研 制 企 业 大 都 处 于 研 发 试 制 阶 段, 在 部 分 机 型 上 取 得 了 一 些 突 破, 但 目 前 电 控 系 统 仍 然 主 要 依 靠 进 口 主 轴 轴 承 由 于 加 工 直 径 大, 精 度 要 求 高, 进 入 壁 垒 较 高, 产 能 增 长 缓 慢, 瓦 轴 已 经 能 批 量 供 应, 洛 轴 和 天 马 也 在 加 紧 实 现 主 轴 的 研 制 和 量 产, 随 着 国 内 厂 商 的 大 量 投 入, 未 来 产 能 释 放 惊 人, 结 合 SKF FAG 及 TIMKEN 在 华 产 能 的 扩 张, 预 计 2010 年 主 轴 短 缺 情 况 将 可 能 解 决 生 产 企 业 发 电 机 齿 轮 箱 叶 片 生 产 企 业 这 部 分 零 部 件 国 产 化 率 较 高, 生 产 企 业 主 要 生 产 的 产 品 包 括 : 155

156 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 风 电 轴 承 和 电 控 系 统 风 电 轴 承 方 面, 国 内 一 部 分 企 业 在 做, 但 是 尚 未 达 产 : 最 为 主 要 瓶 颈 还 是 在 电 控 系 统, 国 内 国 电 南 瑞 在 做, 分 成 主 机 控 制 和 风 电 场 监 控 两 部 分, 今 后 还 会 涉 足 减 少 风 电 对 电 网 影 响 方 面 的 产 品 主 机 控 制 已 在 科 技 部 立 项, 明 年 挂 网 运 行 风 电 场 监 控 方 面 目 前 在 上 海 一 个 风 电 场 试 运 行, 已 经 获 得 宁 夏 一 个 风 电 场 的 订 单 技 术 难 点 在 于 主 机 控 制 和 风 电 场 监 控 这 两 部 分 软 件 之 间 的 配 合 和 数 据 传 输 156

157 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 国 内 相 关 的 上 市 公 司 汇 总 名 称 主 要 业 务 金 风 科 技 整 机 发 电 机 风 力 发 电 机 组 整 机 制 造 龙 头, 全 球 第 十 拓 展 风 电 开 发 与 销 售 的 盈 利 模 式 东 方 电 气 子 公 司 东 方 汽 轮 机 为 风 电 机 组 生 产 商 08 年 东 汽 风 电 装 机 容 量 在 全 国 排 名 第 3 1.5MW 风 机 毛 利 率 达 到 18% 公 司 自 有 知 识 产 权 双 馈 机 型 1MW,2.5MW 已 出 样 机 ; 零 部 件 方 面, 公 司 目 前 自 产 化 率 40% 上 海 电 气 最 早 参 与 大 型 风 机 制 造 企 业 之 一, 完 成 1.25MW 风 机 技 术 引 进 和 增 机 生 产, 正 在 进 行 2MW 整 风 机 联 合 开 发 机 湘 电 股 份 第 一 个 生 产 兆 瓦 级 以 上 的 风 电 样 机 企 业,08 年 小 批 量 生 产 目 前 已 生 产 出 1 兆 瓦 级 以 上 生 风 电 样 机 产 华 仪 电 气 发 电 机 组 电 控 柜 华 仪 电 气 已 经 自 主 研 发 了 风 力 发 电 的 电 控 柜 商 银 星 能 源 大 股 东 宁 夏 发 电 集 团 ( 风 力 发 电 企 业 ) 通 过 银 星 能 源, 与 三 菱 重 工 业 株 式 会 社 签 合 同 引 进 风 机 生 产 许 可 证 长 征 电 气 电 气 设 备 风 力 发 电 设 备 公 司 控 股 广 西 银 河 艾 万 迪 斯 风 力 发 电 公 司, 风 电 设 备 处 于 初 始 阶 段 太 原 重 工 08 年 12 月 31 日 公 告, 非 公 发 行 募 集 资 金 投 资 项 目 包 括 购 买 国 际 先 进 大 型 海 陆 用 风 电 机 组 技 术 中 材 科 技 收 购 了 北 玻 的 风 电 资 产, 生 产 风 机 叶 片 与 金 风 华 锐 16.9 亿 元 兆 瓦 级 风 机 叶 片 合 同 天 奇 股 份 风 电 铸 件 竹 质 风 机 叶 片 合 资 成 立 子 公 司 竹 风 科 技 正 在 进 行 竹 质 风 力 发 电 机 叶 片 的 量 产 天 威 保 变 叶 片 整 机 生 产 08 年 7 月 决 定 投 资 成 立 全 资 子 公 司 保 定 天 威 风 力 叶 片 公 司 鑫 茂 科 技 叶 片 公 司 所 研 制 生 产 的 叶 片, 从 750KW 到 2.5MW 不 等, 预 计 07 年 下 半 年 750KW 的 产 品 零 将 达 到 批 量 生 产 阶 段 部 长 城 电 工 风 电 发 电 机 收 购 兰 州 电 机 厂, 从 事 风 电 制 造 和 高 端 电 机 生 产, 双 馈 异 步 风 力 发 电 机 控 件 制 器 装 置 技 术 国 内 领 先 下 属 长 城 开 关 厂, 配 套 生 产 风 力 发 电 机 组 配 电 柜 生 东 力 传 动 齿 轮 行 业 龙 头,80% 的 收 入 来 自 在 冶 金 行 业 目 前 介 入 大 功 率 风 电 齿 轮 箱 产 天 马 股 份 在 青 白 江 拥 有 风 电 轴 承 生 产 基 地, 目 前 具 备 1.5MW 级 风 电 轴 承 的 生 产 能 力, 产 值 在 2009 商 年 将 达 到 10 亿 元 西 北 轴 承 西 部 最 大 轴 承 企 业, 拟 投 资 风 电 机 组 配 套 轴 承 方 圆 支 承 最 大 回 转 支 承 生 产 企 业 08 年 6 月 公 告, 拟 投 资 风 电 设 备 用 精 密 回 转 支 承 产 品 金 飞 达 主 营 服 装,08 年 11 月 收 购 南 通 虹 波 风 电 设 备 公 司 28% 的 股 权, 南 通 虹 波 生 产 塔 架 法 因 数 控 钢 结 构 数 控 加 工 机 床 行 业 龙 头, 生 产 包 括 风 电 用 铁 塔 钢 结 构 数 控 成 套 加 工 华 东 数 控 生 产 大 型 重 型 机 床, 包 括 风 电 大 型 专 用 设 备 需 要 的 上 华 锐 铸 钢 制 造 风 电 设 备 用 铸 铁 件 游 中 科 三 环 铷 铁 硼 磁 材, 给 金 风 科 技 二 套 风 电 设 备 提 供 铷 铁 硼 磁 材, 刚 起 步 产 汇 通 集 团 金 属 结 构 件 转 子 和 定 子 机 座, 为 1.5MW 级 风 电 机 组 配 套 品 中 国 玻 纤 玻 璃 纤 维 树 脂 ( 叶 片 原 料 ), 玻 纤 行 业 龙 头 157

158 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 国 内 风 电 制 造 业 崔 传 杰 在 国 家 规 划 的 指 引 和 风 电 装 备 国 产 化 等 相 关 政 策 的 扶 持 下, 我 国 风 电 产 业 得 到 了 长 足 的 进 步, 目 前 已 涌 现 出 60 多 家 风 电 设 备 整 机 制 造 企 业, 以 及 一 大 批 与 整 机 配 套 的 零 部 件 制 造 企 业, 包 括 兆 瓦 级 机 组 在 内 的 国 产 风 电 设 备 陆 续 下 线 并 投 入 运 行, 国 产 风 电 产 品 的 质 量 有 了 很 大 改 进, 产 能 得 到 快 速 提 升, 新 增 市 场 份 额 2007 年 首 次 超 过 进 口 机 组 我 国 风 电 产 业 表 现 出 了 良 好 的 发 展 势 头, 受 到 世 人 瞩 目, 并 有 力 支 持 了 我 国 风 电 资 源 的 开 发 1 整 机 生 产 中 国 开 展 风 电 机 组 研 制 历 史 较 长, 近 年 来 才 走 上 了 产 业 化 发 展 道 路 早 在 20 世 纪 80 年 代, 中 国 就 通 过 国 家 科 研 课 题 陆 续 支 持 研 制 过 并 网 型 风 电 机 组, 单 机 容 量 18~200 千 瓦, 但 绝 大 部 分 没 有 实 现 产 业 化 规 模 化 生 产 九 五 和 十 五 期 间, 政 府 组 织 实 施 乘 风 计 划 国 家 科 技 攻 关 计 划, 以 及 国 债 项 目 和 风 电 特 许 权 项 目, 支 持 建 立 了 首 批 6 家 风 电 整 机 企 业 进 行 风 电 技 术 引 进 和 消 化 吸 收, 其 中 部 分 企 业 掌 握 了 600 千 瓦 和 750 千 瓦 单 机 容 量 定 桨 距 风 电 机 组 的 总 装 技 术 和 关 键 部 件 设 计 制 造 技 术, 初 步 掌 握 了 定 桨 距 机 组 总 体 设 计 技 术, 实 现 了 规 模 化 生 产, 迈 出 了 产 业 化 发 展 的 第 一 步 2004 年 以 来, 随 着 国 家 陆 续 制 定 出 台 了 促 进 风 电 等 可 再 生 能 源 发 展 的 相 关 法 规 和 扶 持 政 策, 众 多 新 的 国 内 外 企 业 大 举 投 入 中 国 风 电 制 造 业, 且 大 多 瞄 准 了 风 电 整 机 制 造, 通 过 引 进 生 产 许 可 证 建 立 合 资 企 业 开 展 自 主 研 发 或 联 合 研 发 等 手 段, 研 制 兆 瓦 级 以 上 风 电 机 组 产 品 据 不 完 全 统 计, 已 明 确 进 入 风 电 整 机 制 造 业 的 新 企 业 有 40 多 家 ; 另 外, 还 有 一 些 公 司 正 在 开 展 进 入 风 力 发 电 机 组 制 造 业 的 前 期 准 备 工 作, 包 括 技 术 研 发 市 场 调 研 和 合 作 谈 判 工 作 目 前, 这 批 企 业 中 的 部 分 企 业 已 生 产 出 样 机 投 入 试 运 行 总 体 来 看, 随 着 大 批 实 力 雄 厚 的 企 业 投 入 风 电 研 制 工 作, 显 著 加 快 了 中 国 风 电 制 造 业 的 产 业 化 发 展 进 程 风 电 整 机 制 造 业 逐 步 形 成 了 日 益 多 元 化 的 企 业 主 体 我 国 形 成 了 大 型 国 有 工 业 企 业 股 份 制 企 业 和 民 营 企 业 外 资 企 业 ( 含 中 外 合 资 企 业 ) 三 分 天 下 的 的 风 电 设 备 制 造 业 多 元 化 主 体 据 不 完 全 统 计 在 主 要 的 40 多 家 整 机 制 造 企 业 中, 国 有 重 工 业 企 业 有 17 家, 民 营 企 业 有 12 家, 外 商 独 资 和 合 资 企 业 分 别 为 4 家 和 7 家 国 有 或 国 有 控 股 企 业 主 要 包 括 电 力 设 备 航 空 航 天 和 重 工 机 械 设 备 制 造 企 业, 已 逐 步 成 为 我 国 风 电 设 备 制 造 的 主 力 军 例 如, 在 火 电 核 电 气 电 等 发 电 设 备 生 产 方 面 具 有 雄 厚 实 力 的 三 大 电 力 设 备 生 产 企 业, 即 四 川 东 方 电 气 集 团 上 海 电 气 和 哈 尔 滨 电 站 设 备 集 团, 以 及 大 连 重 工 ( 华 锐 风 电 ) 中 国 船 舶 ( 重 庆 海 装 ) 中 国 航 天 ( 南 通 航 天 安 迅 能 ) 哈 尔 滨 哈 飞 工 业 公 司 等, 这 些 大 型 企 业 利 158

159 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 用 自 身 工 业 基 础 和 相 关 技 术 经 验 及 人 才 队 伍, 通 过 联 合 设 计 或 引 入 战 略 合 作 方 从 事 发 展 风 电 机 组 的 整 机 设 计 和 制 造 ; 其 他 开 展 风 电 整 机 研 制 的 国 有 企 业 目 前 大 多 从 事 与 风 电 发 展 相 关 的 零 部 件 配 套 ( 主 要 是 发 电 机 ), 以 自 己 所 从 事 的 核 心 零 部 件 着 手 向 下 游 延 伸, 发 展 整 机 的 制 造, 主 要 代 表 企 业 包 括 湖 南 湘 电 兰 州 电 机 南 车 株 洲 机 车 等 国 有 企 业 引 进 或 开 发 的 风 电 机 组 技 术 和 产 品 具 有 一 定 的 产 业 化 基 础, 产 业 化 进 程 较 快, 例 如 华 锐 和 东 汽 的 风 电 机 组 产 品 生 产 投 运 规 模 已 达 到 数 百 台 鉴 于 风 电 设 备 制 造 业 是 技 术 和 资 金 密 集 型 产 业, 这 批 国 有 重 工 业 企 业 拥 有 深 厚 工 业 基 础 和 资 金 实 力 优 势, 在 生 产 装 备 建 设 研 发 资 金 投 入 技 术 队 伍 培 养 零 部 件 供 应 链 建 设 产 品 售 后 服 务 等 方 面 大 多 表 现 出 长 期 综 合 发 展 战 略 较 大 的 投 入 力 度 和 风 险 承 受 力, 已 经 初 步 显 示 了 显 著 推 进 产 业 化 进 程 的 良 好 前 景 民 营 企 业 有 12 家 左 右, 包 括 金 风 等 在 风 电 设 备 发 展 较 早 市 场 份 额 领 先 的 企 业, 也 有 一 些 在 设 备 制 造 方 面 并 没 有 很 多 经 验 的 企 业 外 资 企 业 大 多 是 拥 有 长 期 风 电 机 组 开 发 经 验 和 成 熟 机 型 产 品 的 国 际 著 名 风 电 整 机 制 造 企 业, 如 丹 麦 维 斯 塔 斯 (Vestas) 西 班 牙 歌 美 飒 (Gamesa) 美 国 通 用 公 司 (GE) 等 随 着 国 内 风 电 整 机 制 造 业 的 逐 步 发 展 壮 大, 产 品 投 运 量 和 市 场 占 有 率 也 在 快 速 增 加, 国 内 许 多 股 份 制 和 民 营 企 业 积 极 加 大 产 品 开 发 力 度 或 从 国 内 外 引 进 风 电 整 机 研 制 生 产 技 术 和 人 才, 不 过, 除 金 风 和 运 达 等 原 有 风 电 设 备 制 造 企 业 外, 大 部 分 企 业 的 技 术 产 品 成 熟 度 和 产 业 化 进 程 差 别 较 大 2003 年 以 前, 我 国 风 电 机 组 安 装 量 增 长 比 较 平 稳, 而 且 主 要 是 国 外 进 口 产 品 2004 年 以 来, 随 着 大 批 风 电 整 机 制 造 企 业 的 进 入, 一 大 批 国 内 风 电 整 机 制 造 企 业 加 快 开 发 并 向 市 场 投 放 新 型 风 电 机 组 产 品, 数 家 外 资 风 电 整 机 制 造 企 业 也 加 快 在 中 国 增 加 生 产 投 运 量 2003 年, 全 国 风 电 场 当 年 新 增 装 机 容 量 为 98 兆 瓦 ; 到 2007 年, 在 满 足 70% 国 产 化 率 的 前 提 下, 当 年 全 国 风 电 场 新 增 装 机 容 量 达 到 3287 兆 瓦 目 前, 若 干 企 业 在 规 模 化 生 产 和 产 业 化 发 展 上 已 领 先 于 其 他 企 业, 例 如 金 风 公 司 的 当 年 和 累 计 市 场 份 额 均 达 到 25%, 位 居 各 企 业 的 首 位 ; 华 锐 的 当 年 新 增 装 机 市 场 份 额 也 达 到 20%, 位 居 第 二 外 资 企 业 歌 美 飒 和 维 斯 塔 斯 公 司 的 当 年 新 增 市 场 份 额 分 别 为 17% 和 11%, 位 居 第 三 和 第 四, 累 计 市 场 份 额 则 分 别 为 第 二 和 第 三 但 是, 在 这 批 领 先 企 业 的 身 后, 大 批 企 业 积 极 研 制 风 电 机 型, 将 陆 续 投 放 大 批 新 的 风 电 机 组 产 品, 使 得 中 国 风 电 设 备 制 造 业 格 局 日 趋 复 杂 竞 争 日 益 激 烈 ( 图 1-1 和 图 1-2) 在 国 内 新 增 市 场 中, 内 资 企 业 生 产 的 风 电 机 组 产 品 所 占 的 市 场 份 额 也 不 断 上 升, 从 2005 年 的 29%, 到 2006 年 的 41%,2007 年 首 次 超 过 了 50% 159

160 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 1-1 各 企 业 在 2007 年 中 国 新 增 风 电 装 机 中 的 市 场 份 额 资 料 来 源 : 能 源 研 究 所 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 研 究 资 料 报 告,2008 年 3 月 注 : 按 累 计 装 机 容 量 排 序 图 1-2 中 国 风 电 机 组 市 场 160

161 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 资 料 来 源 : 能 源 研 究 所, 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 研 究 资 料 报 告 内 资 企 业 日 益 重 视 增 强 自 主 技 术 能 力, 产 品 开 发 方 式 逐 步 从 技 术 引 进 转 向 联 合 设 计 和 自 主 研 发 自 20 世 纪 90 年 代 以 来, 我 国 风 电 整 机 制 造 企 业 曾 主 要 通 过 与 国 外 知 名 风 电 制 造 企 业 成 立 合 资 企 业 或 向 其 购 买 生 产 许 可 证, 直 接 引 进 国 际 风 电 市 场 主 流 的 成 熟 机 型 的 设 计 图 纸, 学 习 装 配 技 术 和 控 制 系 统 调 试 技 术 ; 在 早 期 直 接 进 口 主 要 部 件, 然 后 逐 步 实 现 零 部 件 国 产 化 这 种 方 式 的 代 表 企 业 ( 产 品 ) 有 : 金 风 (600 千 瓦 750 千 瓦 ) 运 达 (750 千 瓦 ) 东 方 汽 轮 机 (1.5 兆 瓦 ) 华 锐 (1.5 兆 瓦 ) 重 庆 海 装 (850 千 瓦 ) 上 海 电 气 (1.25 兆 瓦 ) 哈 电 集 团 (1.5 兆 瓦 半 直 驱 ) 等 例 如, 东 方 汽 轮 机 厂 和 华 锐 电 气 分 别 在 引 进 德 国 Repower 和 弗 兰 德 公 司 风 电 技 术 的 基 础 上, 进 行 了 国 产 化 工 作, 并 针 对 中 国 风 况 气 候 特 点 进 行 了 适 应 性 开 发, 研 发 出 适 应 常 温 和 较 高 / 低 温 度 环 境 的 1.5 兆 瓦 变 速 恒 频 风 力 发 电 机 组, 目 前 均 已 实 现 批 量 化 生 产 投 运 经 过 一 定 时 期 的 风 电 机 组 技 术 引 进 和 产 业 化 工 作, 国 内 风 电 整 机 制 造 企 业 对 风 电 技 术 的 复 杂 和 产 品 研 发 挑 战 的 认 识 日 益 深 入, 越 来 越 多 的 企 业 形 成 了 在 技 术 引 进 的 基 础 上 加 快 消 化 吸 收 进 程 增 强 自 主 研 发 能 力 的 共 识, 积 极 引 进 Bladed 等 国 外 先 进 的 风 机 辅 助 计 算 设 计 工 具, 更 多 地 采 用 了 联 合 设 计 和 自 主 研 发 开 发 新 产 品 目 前 采 取 联 合 设 计 的 国 内 代 表 企 业 ( 产 品 ) 有 : 新 疆 金 风 (1.2 兆 瓦 直 驱 1.5 兆 瓦 直 驱 ) 浙 江 运 达 (1.5 兆 瓦 ) 上 海 电 气 (2 兆 瓦 ) 重 庆 海 装 (2 兆 瓦 ) 北 京 华 锐 (3 兆 瓦 ) 等 如 新 疆 金 风 与 国 际 著 名 的 直 驱 永 磁 风 电 技 术 开 发 公 司 德 国 Vensys 公 司 联 合 研 发 出 1.2 兆 瓦 直 驱 式 永 磁 风 力 发 电 机 组, 在 此 基 础 上, 开 发 出 1.5 兆 瓦 直 驱 式 风 电 机 组, 并 于 2007 年 开 始 批 量 投 放 市 场 最 近 新 疆 金 风 公 司 还 通 过 收 购 Vensys 公 司 大 部 分 股 权 加 强 了 技 术 研 发 能 力 目 前, 新 疆 金 风 华 锐 电 气 等 企 业 正 在 积 极 研 发 2~3 兆 瓦 甚 至 5 瓦 的 更 大 单 机 容 量 的 系 列 化 产 品, 包 括 海 上 专 用 风 机 国 有 大 型 企 业 和 民 营 企 业 与 国 内 大 学 和 研 究 机 构 合 作 自 主 研 发 机 型, 目 前 也 取 得 了 一 定 进 展, 主 要 代 表 企 业 ( 产 品 ) 有 : 沈 阳 华 创 (1 兆 瓦 1.5 兆 瓦 ) 哈 电 集 团 (1.2 兆 瓦 直 驱 1.5 兆 瓦 直 驱 ) 国 晶 电 气 南 通 锴 炼 等 如 沈 阳 华 创 依 托 沈 阳 工 业 大 学 的 技 术 研 发 基 础, 在 1 兆 瓦 机 组 研 制 的 基 础 上 开 发 出 具 有 自 主 知 识 产 权 的 机 组, 目 前 生 产 的 两 台 样 机 正 在 试 运 行 目 前, 这 些 企 业 都 还 没 有 可 以 批 量 化 生 产 的 产 品 总 的 来 说, 一 批 国 内 企 业 通 过 技 术 引 进 逐 步 转 向 联 合 设 计 和 自 主 研 发, 目 前 已 基 本 形 成 兆 瓦 级 先 进 风 电 机 组 整 机 批 量 制 造 能 力, 开 经 逐 步 转 向 兆 瓦 级 以 上 大 容 量 机 组 截 至 2007 年 年 底, 兆 瓦 级 以 上 的 已 安 装 机 组 数 量 已 经 超 过 1000 台, 占 累 计 份 额 的 20% 以 上, 总 装 机 容 量 超 过 200 万 千 瓦, 累 计 份 额 接 近 30%, 绝 大 部 分 都 是 在 最 近 2 年 内 安 装 的 ( 图 1-3) 161

162 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 年 年 底 我 国 累 计 装 机 中 各 单 位 容 量 机 型 的 台 数 比 例 一 些 兆 瓦 级 风 电 机 组 机 型 的 产 业 化 水 平 也 得 到 明 显 提 升 目 前, 自 20 世 纪 90 年 代 即 持 续 开 展 风 电 机 组 研 制 工 作 或 2004 年 以 来 通 过 直 接 引 进 国 外 成 熟 机 型 技 术 或 生 产 许 可 证 进 行 规 模 化 生 产 的 数 家 企 业, 如 新 疆 金 风 华 锐 东 方 汽 轮 机 浙 江 运 达 等, 已 实 现 大 批 量 生 产 若 干 1.5 兆 瓦 及 以 下 单 机 容 量 的 先 进 风 电 机 组, 成 为 当 前 新 增 国 产 风 机 市 场 的 主 力 军 其 他 2004 年 以 来 进 入 风 电 设 备 制 造 业 的 企 业 也 加 快 产 品 研 制 和 产 业 化 工 作 例 如, 重 庆 海 装 科 技 发 展 有 限 公 司 沈 阳 华 创 风 能 有 限 责 任 公 司 广 东 明 阳 风 电 技 术 有 限 公 司 保 定 惠 德 风 电 工 程 有 限 公 司 江 苏 新 誉 风 力 发 电 设 备 有 限 公 司 浙 江 华 仪 风 电 有 限 公 司 保 定 天 威 风 电 科 技 有 限 公 司 广 州 英 格 风 电 设 备 制 造 有 限 公 司 等 也 主 要 在 开 发 1~2 兆 瓦 的 风 电 机 组, 已 试 制 出 样 机 或 已 具 备 小 批 量 生 产 能 力 湖 南 湘 电 风 能 有 限 公 司 上 海 万 德 风 力 发 电 股 份 有 限 公 司 中 国 南 车 集 团 株 洲 电 力 机 车 研 究 所 无 锡 宝 南 机 器 制 造 有 限 公 司 国 电 联 合 动 力 技 术 有 限 公 司 北 京 北 重 汽 轮 机 有 限 责 任 公 司 兰 州 电 机 等 企 业 正 在 开 展 兆 瓦 级 风 电 整 机 样 机 试 制 或 设 计 工 作, 进 一 步 加 强 产 业 化 工 作 的 落 实 总 的 来 看,1.5 兆 瓦 左 右 单 机 容 量 的 机 型 作 为 多 数 企 业 的 主 打 机 型 将 在 今 后 数 年 内 成 为 我 国 风 电 市 场 主 力 机 型 ;2~3 兆 瓦 单 机 容 量 的 机 型 大 多 处 于 设 计 过 程 中, 预 计 在 2010 年 左 右 逐 步 实 现 样 机 试 制 和 批 量 化 生 产 ;5 兆 瓦 左 右 单 机 容 量 的 机 型 目 前 仍 处 于 前 期 工 作 阶 段 企 业 规 划 产 能 迅 速 扩 大,2010 年 左 右 达 到 800 万 ~1000 万 千 瓦, 将 有 力 支 撑 国 内 风 电 建 设, 市 场 竞 争 日 益 显 现 目 前, 除 了 新 疆 金 风 华 锐 风 电 东 方 汽 轮 机 浙 江 运 达 等 已 经 实 现 批 量 化 生 产 的 企 业, 上 海 电 气 保 定 惠 德 南 车 集 团 重 庆 海 装 南 通 锴 炼 等 一 批 企 业 也 已 经 或 于 近 期 形 成 兆 瓦 级 风 电 机 组 批 量 生 产 能 力 初 步 调 查 统 计 显 示, 我 国 仅 内 资 整 机 企 业 2010 年 的 规 划 年 产 能 就 已 经 超 过 800 万 千 瓦 ; 加 上 合 资 企 业 和 外 资 企 业,2010 年 的 总 年 产 能 将 超 过 1000 万 千 瓦, 甚 至 可 能 达 到 1500 万 千 瓦 风 电 整 机 产 能 的 扩 大 有 利 于 缓 解 近 两 年 我 国 风 电 市 场 供 不 应 求 的 局 面, 支 撑 我 国 大 规 模 发 展 风 电 的 需 162

163 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 要 但 是, 国 内 风 电 整 机 制 造 企 业 的 近 中 期 规 划 产 能 远 超 过 每 年 300 万 ~500 万 千 瓦 的 同 期 国 内 风 电 设 备 市 场 需 求 预 期, 而 且 机 型 产 品 同 质 性 明 显, 市 场 竞 争 正 逐 步 显 示 出 日 趋 激 烈 趋 势, 并 使 得 一 批 企 业 开 始 寻 求 国 际 市 场, 如 保 定 惠 德 浙 江 华 仪 沈 阳 华 创 新 疆 金 风 华 锐 风 电 等 企 业 已 经 落 实 或 计 划 近 两 年 的 风 电 整 机 产 品 出 口 业 务 表 1-1 主 要 的 风 电 机 组 制 造 商 情 况 163

164 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 2 零 部 件 生 产 在 风 电 机 组 整 机 产 业 快 速 发 展 的 带 动, 以 及 风 电 装 备 国 产 化 率 政 策 的 引 导 下, 风 电 零 部 件 制 造 业 日 益 壮 大, 生 产 供 应 体 系 日 益 健 全 自 20 世 纪 90 年 代 我 国 发 展 大 型 风 电 以 来, 我 国 主 要 依 靠 原 传 统 工 业 企 业 或 中 外 合 资 企 业 逐 步 形 成 了 一 批 主 要 零 部 件 制 造 企 业 前 一 类 企 业 包 括 齿 轮 箱 ( 南 164

165 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 高 齿 重 齿 ) 和 发 电 机 ( 北 车 电 机 兰 州 电 机 ) 等 制 造 企 业, 它 们 大 都 是 国 内 从 事 该 类 产 品 研 发 生 产 的 国 有 大 型 重 工 业 企 业, 凭 借 其 原 有 的 生 产 和 科 研 基 础, 逐 步 探 索 开 发 风 电 零 部 件 产 品 后 一 类 企 业 主 要 是 叶 片 制 造 企 业 ( 如 中 航 惠 腾 ) 近 年 来, 随 着 风 电 产 业 的 快 速 发 展, 一 大 批 企 业 开 始 积 极 从 事 风 电 零 部 件 的 开 发 生 产, 进 一 步 扩 大 完 善 了 生 产 供 应 体 系 目 前, 国 内 已 形 成 涵 盖 叶 片 齿 轮 箱 发 电 机 变 桨 偏 航 系 统 轮 毂 塔 架 等 主 要 零 部 件 的 生 产 体 系 2.1 叶 片 企 业 叶 片 研 制 企 业 数 量 和 产 能 快 速 增 加, 产 品 配 套 完 整 目 前, 国 内 能 够 进 行 叶 片 制 造 或 正 在 进 行 研 发 试 制 的 企 业 有 20 多 家, 代 表 企 业 有 中 航 ( 保 定 ) 惠 腾 风 电 设 备 有 限 公 司 连 云 港 中 复 连 众 复 合 材 料 集 团 有 限 公 司 上 海 玻 璃 钢 研 究 院 等, 都 是 通 过 技 术 引 进 或 联 合 设 计 来 获 得 大 功 率 风 电 机 组 叶 片 的 制 造 技 术, 已 实 现 批 量 化 生 产 中 航 惠 腾 目 前 在 我 国 风 电 叶 片 领 域 处 于 领 先 水 平, 已 形 成 年 产 2000 套 600 千 瓦 至 1.5 兆 瓦 系 列 化 叶 片 的 能 力, 为 国 内 多 家 风 电 整 机 厂 进 行 配 套, 占 有 国 产 化 风 机 叶 片 80% 以 上 的 市 场 份 额, 目 前 已 开 始 积 极 研 制 2~3 兆 瓦 叶 片 国 际 著 名 的 风 电 叶 片 制 造 企 业 丹 麦 艾 尔 姆 (LM) 公 司 已 在 天 津 和 新 疆 建 立 两 家 叶 片 制 造 工 厂 除 上 述 叶 片 生 产 企 业 以 外, 国 内 正 在 进 行 叶 片 研 发 试 制 的 企 业 还 有 多 家, 包 括 保 定 华 翼 保 定 中 能 保 定 双 益 无 锡 瑞 尔 天 津 东 汽 北 玻 院 等 保 定 华 翼 风 电 叶 片 研 究 开 发 公 司 积 极 开 展 叶 片 设 计 模 具 设 计 制 作 生 产 工 艺 材 料 及 叶 片 检 测 等 系 统 研 究, 参 与 国 家 科 技 支 撑 计 划 3 兆 瓦 海 上 风 电 机 组 叶 片 研 制 国 家 863 项 目 大 尺 度 预 弯 式 风 电 叶 片 的 设 计 技 术 风 机 先 进 翼 族 的 设 计 与 实 验 研 究 等 2008 年, 全 国 风 电 叶 片 产 能 总 计 约 为 7600 副 (9400 兆 瓦 ) 主 要 叶 片 生 产 企 业 的 配 套 情 况 见 图

166 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 2-1 我 国 风 机 叶 片 配 套 情 况 资 料 来 源 : 能 源 研 究 所, 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 研 究 资 料,2008 年 3 月 2.2 主 齿 轮 箱 主 齿 轮 箱 生 产 企 业 稳 步 扩 大, 产 能 增 加 缓 慢, 产 品 配 套 比 较 完 整 我 国 风 电 齿 轮 箱 生 产 企 业 都 是 从 国 家 大 型 齿 轮 箱 企 业 延 伸 出 来 的, 如 南 京 高 速 齿 轮 制 造 有 限 公 司 重 庆 齿 轮 箱 有 限 责 任 公 司 和 杭 州 前 进 齿 轮 箱 公 司, 其 中 前 两 者 占 国 产 化 齿 轮 箱 市 场 份 额 的 80%~90% 以 上 此 外, 南 高 齿 还 与 美 国 通 用 开 展 技 术 合 作, 联 合 开 发 生 产 齿 轮 箱, 专 为 通 用 公 司 做 配 套 其 他 的 企 业 还 有 杭 前 齿 德 阳 二 重 等, 大 连 华 锐 近 期 也 生 产 齿 轮 箱, 用 于 整 机 的 配 套 齿 轮 箱 外 资 企 业 主 要 是 弗 兰 德 机 电 传 动 ( 天 津 ) 有 限 公 司,2005 年 被 西 门 子 公 司 收 购 后 改 名 西 门 子 机 械 传 动 ( 天 津 ) 有 限 公 司, 主 要 为 外 资 整 机 厂 供 货 南 高 齿 和 重 齿 通 过 扩 大 产 能, 目 前 可 年 产 各 种 型 号 的 风 电 齿 轮 箱 2000 台 以 上 2008 年, 全 国 齿 轮 箱 规 划 产 能 总 计 约 6500 台 (8400 兆 瓦 ), 但 是 实 际 生 产 供 应 能 力 的 扩 大 在 短 期 内 将 受 工 厂 建 设 进 度 和 轴 承 供 给 紧 张 的 严 重 制 约 主 要 齿 轮 箱 生 产 企 业 的 配 套 情 况 见 图 2-2 图 2-2 齿 轮 箱 配 套 情 况 资 料 来 源 : 能 源 研 究 所, 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 研 究 资 料,2008 年 3 月 166

167 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 2.3 发 电 机 发 电 机 的 工 业 基 础 良 好, 制 造 企 业 较 多 国 内 为 大 型 风 力 发 电 机 组 配 套 生 产 发 电 机 的 企 业 主 要 有 永 济 电 机 兰 州 电 机 湘 潭 电 机 株 洲 时 代 上 海 电 机 大 连 天 元 东 风 电 机 南 洋 电 机 等 目 前, 北 车 集 团 永 济 厂 兰 州 电 机 株 洲 南 车 电 机 湘 潭 电 机 等 企 业 已 实 现 1.5 兆 瓦 及 以 下 发 电 机 批 量 生 产, 包 括 异 步 电 机 同 步 双 馈 电 机 永 磁 电 机 等 2008 年, 全 国 风 力 发 电 机 产 能 总 计 约 5400 台 (6500 兆 瓦 ) 主 要 发 电 机 生 产 企 业 的 配 套 情 况 见 图 2-3 图 2-3 发 电 机 配 套 情 况 资 料 来 源 : 能 源 研 究 所, 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 研 究 资 料,2008 年 3 月 2.4 风 电 控 制 系 统 尽 管 零 部 件 产 业 化 情 况 有 了 较 大 的 进 展, 但 是 风 电 机 组 的 控 制 系 统 和 变 流 系 统 等 核 心 部 件 的 产 业 化 程 度 较 低, 仍 然 是 瓶 颈 问 题 控 制 系 统 作 为 风 电 机 组 中 最 关 键 的 核 心 零 部 件, 目 前 仍 是 国 内 风 电 设 备 制 造 业 中 最 薄 弱 的 环 节, 也 是 目 前 唯 一 没 有 实 现 批 量 国 产 化 的 部 件, 基 本 依 赖 进 口, 主 要 来 自 于 丹 麦 Mita 和 奥 地 利 Windtec 等 控 制 系 统 多 数 由 整 机 研 制 企 业 主 导 开 发, 目 前 国 内 整 机 制 造 企 业 通 常 采 用 进 口 或 是 与 外 商 合 作 逐 步 实 现 国 产 化 一 些 整 机 制 造 企 业 发 电 机 制 造 企 业 及 科 研 院 所 正 在 针 对 兆 瓦 级 变 速 恒 频 风 电 机 组 引 进 或 研 制 电 控 系 统 例 如, 金 风 公 司 基 本 完 成 了 1.5 兆 瓦 直 驱 永 磁 风 电 机 组 控 制 系 统 的 开 发, 该 型 风 机 已 经 于 2007 年 3 月 开 始 投 入 运 营 国 内 现 有 的 167

168 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 几 家 独 立 电 控 系 统 研 制 企 业 大 都 处 于 研 发 试 制 阶 段, 主 要 有 中 科 院 电 工 所 ( 科 诺 伟 业 ) 合 肥 阳 光 许 继 电 气 南 瑞 集 团 北 京 天 源 科 创 等 其 中, 科 诺 伟 业 已 能 批 量 提 供 750 千 瓦 失 速 型 风 电 机 组 控 制 系 统, 其 研 制 的 1.5 兆 瓦 双 馈 式 变 速 恒 频 风 电 机 组 控 制 系 统 已 有 样 机 于 2006 年 投 入 运 行, 这 也 是 我 国 第 一 台 具 有 自 主 知 识 产 权 并 在 风 电 场 实 际 并 网 运 行 的 控 制 系 统 主 要 电 控 系 统 企 业 的 配 套 情 况 见 图 2-4 图 2-4 控 制 系 统 配 套 情 况 资 料 来 源 : 能 源 研 究 所, 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 研 究 资 料,2008 年 3 月 2.5 国 内 主 要 零 部 件 生 产 企 业 表 2-1 国 内 主 要 风 电 机 组 零 部 件 制 造 企 业 情 况 168

169 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 2.5 小 结 总 的 来 说, 发 电 机 叶 片 齿 轮 箱 的 产 业 化 发 展 进 程 较 好, 这 也 是 国 产 化 率 最 高 的 几 种 主 要 部 件 但 是, 随 着 国 内 整 机 企 业 数 量 的 增 加, 研 发 进 度 的 加 快, 上 述 部 件 的 产 能 将 会 成 为 整 机 企 业 发 展 的 瓶 颈 鉴 于 零 部 件 供 应 不 能 满 足 整 机 制 造 的 需 要, 在 目 前 的 生 产 能 力 基 础 上, 各 零 部 件 制 造 企 业 都 在 积 极 扩 大 产 能 值 得 指 出 的 是, 外 资 企 业 也 开 始 批 量 采 购 国 产 零 部 件,Gamesa 的 部 分 发 电 机 169

170 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 由 淄 博 牵 引 电 机 提 供,GEWind 的 部 分 控 制 系 统 由 上 海 惠 亚 电 子 提 供 一 批 外 资 企 业 也 加 快 建 立 面 向 我 国 的 零 部 件 生 产 供 应 能 力 博 世 力 士 乐 在 北 京 建 设 生 产 工 厂, 将 从 明 年 面 向 中 国 市 场 生 产 供 应 兆 瓦 级 风 电 主 齿 轮 箱 和 液 压 变 桨 偏 航 系 统 例 如,2007 年 全 球 三 大 轴 承 制 造 商 SKF FAG TIMKEN 都 积 极 进 入 中 国 市 场, 大 多 与 国 内 企 业 合 资 来 开 发 市 场 SKF 与 新 疆 金 风 在 产 品 技 术 研 发 市 场 运 作 领 域 开 展 合 作 ;FAG 与 华 锐 风 电 签 订 长 期 合 作 协 议, 为 其 提 供 轴 承 产 品 和 技 术 全 球 领 先 的 玻 璃 纤 维 供 应 商 PPG 工 业 集 团 已 在 山 东 淄 博 形 成 年 产 6 万 吨 的 产 能, 以 满 足 中 国 和 亚 太 地 区 叶 片 原 料 需 求 3 存 在 的 问 题 通 过 引 进 技 术 的 初 步 消 化 吸 收, 国 内 企 业 已 拥 有 较 全 面 的 技 术 理 论 知 识 和 制 造 经 验, 对 风 电 机 组 的 总 体 需 求 技 术 方 案 特 点 主 要 部 件 的 参 数 指 标 都 已 经 有 了 较 明 确 的 认 识 我 国 风 电 设 备 制 造 业 也 存 在 不 可 忽 视 的 问 题 和 障 碍, 主 要 包 括 : (1) 核 心 技 术 水 平 和 自 主 创 新 能 力 仍 然 比 较 低 下, 制 约 我 国 风 电 产 业 自 主 化 发 展 风 力 发 电 机 组 是 一 种 技 术 密 集 型 产 品, 涉 及 的 学 科 广 泛, 有 气 象 学 环 境 科 学, 有 空 气 动 力 学 结 构 动 力 学 材 料 科 学, 还 有 计 算 机 与 控 制 技 术 机 电 工 程 电 力 电 子 等 目 前, 我 国 商 业 化 风 电 机 组 机 型 基 本 上 都 是 在 技 术 引 进 和 消 化 吸 收 的 基 础 上, 通 过 企 业 外 部 采 购 零 部 件 整 装 所 实 现 的 批 量 化 生 产, 二 次 创 新 还 局 限 在 材 料 的 选 用 和 局 部 工 艺 改 进 我 国 还 没 有 建 立 国 家 级 的 风 电 技 术 研 发 平 台, 缺 乏 持 续 深 入 的 基 础 研 究, 还 没 有 形 成 有 效 的 产 学 研 相 结 合 的 技 术 研 发 体 系 更 重 要 的 是, 我 国 还 没 有 形 成 掌 握 风 电 整 机 总 体 设 计 方 法 的 核 心 技 术 和 人 员 队 伍, 更 缺 乏 自 主 创 新 的 风 力 发 电 基 础 性 理 论 辅 助 工 具 和 研 究 成 果, 尤 其 是 对 兆 瓦 级 以 上 风 电 机 组 的 整 体 设 计 能 力 还 很 薄 弱, 很 大 程 度 上 仍 依 赖 于 技 术 跟 踪, 不 能 形 成 具 有 国 际 先 进 水 平 的 自 主 研 发 能 力 和 自 主 知 识 产 权 技 术, 被 迫 长 期 维 持 国 际 成 熟 机 型 制 造 商 角 色 有 的 企 业 甚 至 存 在 轻 视 前 期 科 学 计 算 合 理 设 计 不 按 科 技 工 程 规 律 行 动 的 问 题 关 键 风 电 设 备 部 件 的 研 制 也 有 相 似 问 题 最 近 在 新 机 型 的 联 合 开 发 过 程 则 仍 然 以 国 外 合 作 设 计 机 构 为 主 要 力 量, 中 方 研 发 人 员 则 以 学 习 和 积 累 经 验 为 主, 还 没 有 形 成 自 己 的 设 计 理 念 和 方 法 研 发 人 员 缺 乏 是 新 能 源 产 业 发 展 面 临 的 普 遍 制 约, 特 别 是 系 统 掌 握 风 电 理 论 并 具 有 风 电 工 程 设 计 实 践 经 验 的 复 合 型 人 才, 一 定 程 度 上 影 响 了 产 业 的 发 展 步 伐 总 体 上 看, 我 国 风 电 设 备 制 造 业 仍 处 于 从 技 术 引 进 和 消 化 吸 收 转 向 自 主 创 新 的 初 期 阶 段 (2) 大 批 兆 瓦 级 新 型 风 电 机 组 产 品 匆 忙 投 入 规 模 化 生 产 运 行, 质 量 和 运 行 可 靠 性 问 题 突 出, 增 加 了 技 术 和 经 济 风 险 在 我 国, 近 年 来 整 机 生 产 能 力 急 速 扩 张 的 同 时, 产 品 质 量 问 题 越 来 越 突 出 在 国 家 发 改 委 能 源 研 究 所 与 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 组 织 的 调 研 中 发 现, 各 整 机 制 造 企 业 的 产 品 在 运 行 和 170

171 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 试 制 过 程 中 均 出 现 过 质 量 问 题, 也 为 此 付 出 不 小 的 代 价, 典 型 问 题 及 原 因 见 表 3-1 表 3-1 风 电 整 机 及 零 部 件 部 分 产 品 质 量 问 题 问 题 原 因 解 决 措 施 齿 轮 箱 齿 断 裂 设 计 缺 陷 召 回 更 换 齿 轮 箱 漏 油 设 计 不 合 理 改 进 设 计 齿 轮 箱 行 星 轮 松 动 生 产 工 艺 不 合 理 加 固 主 轴 断 裂 材 料 中 含 氢 量 过 高 加 强 供 应 方 管 理 叶 尖 液 压 缸 漏 油 缸 体 加 工 精 度 不 高 选 购 国 外 产 品 偏 航 减 速 器 变 形 装 配 工 艺 缺 陷 更 改 工 艺 电 气 元 件 损 坏 常 见 故 障 更 换 雷 电 将 塔 顶 柜 塔 底 柜 击 穿 防 雷 设 计 方 案 不 完 善 更 换 防 雷 器 机 架 出 现 焊 缝 裂 纹 设 计 不 合 理 焊 接 质 量 不 到 位 对 机 架 重 新 设 计 资 料 来 源 : 能 源 研 究 所, 中 国 可 再 生 能 源 学 会 风 能 专 业 委 员 会 研 究 资 料,2008 年 3 月 据 中 国 水 电 顾 问 公 司 的 不 完 全 统 计,2005 年 年 底 全 国 风 电 装 机 容 量 (126 万 千 瓦 ) 中, 至 少 有 2.5 万 千 瓦 因 机 组 质 量 问 题 一 度 不 能 发 电, 其 他 尚 有 相 当 数 量 的 机 组 因 质 量 问 题 未 能 实 现 预 期 发 电 量, 已 安 装 的 风 电 设 备 没 有 发 挥 应 有 的 效 益 随 着 我 国 风 电 装 机 容 量 的 继 续 快 速 增 加, 这 些 问 题 如 不 尽 早 解 决, 将 构 成 重 大 隐 患, 并 可 能 在 未 来 数 年 内 集 中 爆 发, 必 将 严 重 危 害 我 国 风 电 设 备 制 造 业 的 长 远 发 展 和 大 批 风 电 场 的 稳 定 运 行. (3) 产 业 链 上 下 游 不 协 调, 合 格 可 靠 的 关 键 零 部 件 生 产 供 应 能 力 相 对 低 下, 对 我 国 在 近 期 (2010 年 前 ) 有 效 形 成 兆 瓦 级 先 进 风 电 机 组 产 能 构 成 明 显 制 约 目 前, 我 国 风 电 设 备 制 造 业 投 资 和 产 能 结 构 很 不 平 衡, 国 内 众 多 企 业 一 拥 而 上 进 入 风 电 制 造 业 并 集 中 于 整 机 研 制, 而 齿 轮 箱 零 部 件 研 制 配 套 的 研 发 投 入 和 产 能 则 明 显 不 足, 导 致 产 业 上 下 游 不 协 调 而 且, 电 控 系 统 和 轴 承 等 关 键 零 部 件 目 前 还 依 赖 进 口 随 着 近 两 年 来 全 球 风 电 设 备 零 部 件 供 应 日 益 紧 张, 很 多 整 机 制 造 企 业 受 制 于 国 际 市 场 紧 缺, 关 键 零 部 件 采 购 周 期 长 达 18 个 月, 订 货 合 同 已 经 排 到 2009 年, 严 重 影 响 生 产 进 度 (4) 行 业 缺 乏 总 体 发 展 战 略 深 度 协 作 和 资 源 整 合, 产 业 发 展 仍 然 混 乱 效 率 低 下 目 前, 我 国 风 电 技 术 研 究 和 开 发 队 伍 相 当 薄 弱 和 分 散, 公 共 技 术 产 业 服 务 体 系 尚 未 建 立, 缺 乏 对 风 电 技 术 和 产 业 的 系 统 性 战 略 性 的 发 展 路 径 研 究 和 全 局 性 前 瞻 性 引 导, 缺 乏 充 分 必 要 的 行 业 协 作 和 资 源 整 合, 详 细 的 中 长 期 发 展 目 标 路 径 机 制 投 入 资 源 尚 不 清 晰 由 于 缺 乏 纵 向 深 度 协 作 整 合, 产 业 效 率 相 对 低 下 我 国 风 电 整 机 制 造 企 业 在 零 部 件 供 应 链 上 大 都 采 用 专 业 化 协 作 模 式, 且 受 目 前 薄 弱 技 术 能 力 和 低 层 次 购 销 合 作 方 式 的 限 制, 实 质 上 大 部 分 仍 处 于 总 装 模 式 水 平, 致 使 风 电 机 组 整 机 和 零 部 件 制 造 企 业 都 对 风 电 机 组 系 统 缺 乏 全 面 深 入 的 理 解 和 上 下 游 之 间 的 高 效 协 作 而 且, 风 电 整 机 产 品 缺 乏 型 谱 化 标 准 化 和 清 晰 的 技 术 路 线, 加 大 了 零 部 件 制 造 企 业 市 场 风 险 和 投 资 疑 虑, 机 型 繁 杂 也 增 加 了 零 部 件 企 业 的 研 发 成 本 和 整 体 市 场 的 服 171

172 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 务 和 维 修 成 本 (5) 全 球 风 电 设 备 技 术 和 产 业 发 展 迅 速, 未 来 国 际 技 术 产 业 竞 争 压 力 仍 然 很 大 目 前 数 家 国 际 领 先 的 风 电 机 组 制 造 企 业 已 经 占 据 全 球 风 电 市 场 的 绝 大 部 分 份 额 ( 表 3-2), 3 兆 瓦 左 右 的 变 桨 变 速 恒 频 风 电 机 组 已 成 为 国 际 主 流 风 电 设 备 产 品, 更 大 单 机 容 量 机 型 和 更 先 进 的 技 术 也 处 于 试 验 示 范 中 随 着 技 术 水 平 的 提 升 产 业 和 市 场 规 模 的 持 续 扩 大, 国 际 风 电 设 备 制 造 业 在 技 术 工 艺 和 产 业 体 系 都 酝 酿 着 新 的 重 大 变 革, 主 要 趋 势 包 括 : 提 高 核 心 技 术 竞 争 力, 研 制 供 应 开 发 具 有 独 特 核 心 技 术 高 效 可 靠 的 新 一 代 风 电 机 组 产 品, 包 括 巨 型 海 上 专 用 风 机 ; 实 行 国 际 化 经 营, 开 展 全 球 范 围 生 产 销 售 ; 强 化 纵 向 一 体 化 生 产, 保 障 零 部 件 供 应 体 系, 提 高 规 模 经 济 效 益 和 协 同 效 益 这 些 趋 势 将 进 一 步 导 致 行 业 竞 争 加 剧, 进 入 门 槛 上 升 而 我 国 风 电 设 备 制 造 业 仍 处 于 初 期 发 展 阶 段, 技 术 水 平 产 品 竞 争 力 产 业 链 培 育 等 方 面 还 很 薄 弱, 明 显 落 后 于 国 际 领 先 水 平 而 且, 国 际 上 领 先 风 电 技 术 和 产 品 进 步 很 快, 也 缩 短 了 国 内 开 发 研 制 风 电 技 术 和 机 型 的 市 场 寿 命 期 因 此, 我 国 风 电 设 备 制 造 业 今 后 在 技 术 竞 争 市 场 开 拓 提 高 经 济 效 益 等 方 面 仍 面 临 巨 大 的 国 际 竞 争 压 力 和 挑 战 表 3-2 国 际 领 先 风 电 机 组 制 造 企 业 的 市 场 份 额 2005 年 累 计 供 应 /MW 2006 年 供 应 /MW 占 2006 年 供 应 的 比 例 2006 年 累 计 供 应 /MW 占 累 计 供 应 的 比 例 VESTAS( 丹 麦 ) % % GAMESA( 西 班 牙 ) % % GE WIND( 美 国 ) % % ENERCON( 德 国 ) % % SUZLON( 印 度 ) % % SIEMENS( 丹 麦 ) % % NORDEX( 德 国 ) % % REPOWER( 德 国 ) % % ACCIONA( 西 班 牙 ) % % GOLDWIND( 中 国 ) % % 其 它 % % 合 计 % % 信 息 来 源 :BTM 咨 询 公 司,2007 年 3 月 注 : 市 场 份 额 加 在 一 起 等 于 107%, 这 是 由 于 2006 年 的 供 应 量 比 记 录 的 安 装 容 量 多 7% 造 成 的, 详 细 解 释 见 BTM 咨 询 公 司 报 告 4 发 展 方 向 4.1 注 重 学 习 和 创 新 172

173 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 全 球 风 电 领 导 者 欧 洲 风 电 设 备 制 造 业 起 步 于 20 世 纪 80 年 代, 在 早 期 阶 段 国 家 技 术 和 政 策 扶 持 下 逐 步 掌 握 了 成 熟 的 风 电 机 组 研 制 技 术, 走 向 自 主 技 术 研 发 的 道 路, 长 期 领 导 着 全 球 的 风 电 技 术 创 新 和 产 业 发 展 商 业 化 陆 地 风 电 机 组 的 单 机 容 量 在 过 去 数 十 年 中 稳 步 增 加, 目 前 已 增 加 到 2~3 兆 瓦, 一 些 企 业 近 年 来 则 雄 心 勃 勃 地 开 发 更 大 容 量 机 组, 主 要 面 向 海 上 风 电 市 场 例 如 Enercon REpower 和 Multibrid 等 公 司 目 前 已 开 发 出 单 机 容 量 达 到 5 兆 瓦 的 风 机 样 机, 见 图 4-1 和 表 4-1 伴 随 着 单 机 容 量 的 持 续 增 加, 风 电 机 组 技 术 也 发 生 大 量 革 新, 例 如, 从 最 初 的 木 材 叶 片 材 料 发 展 到 玻 璃 纤 维 和 碳 纤 维 材 料, 从 失 速 控 制 发 展 到 变 桨 控 制, 从 定 速 运 行 发 展 到 变 速 恒 频, 从 齿 轮 箱 传 动 发 展 到 无 齿 直 驱 和 混 合 驱 动 技 术 ( 表 4-2) 目 前, 欧 洲 风 电 设 备 制 造 业 正 在 积 极 研 发 更 大 容 量 更 加 可 靠 更 具 智 能 性 的 新 一 代 风 电 机 组, 认 为 未 来 新 型 风 电 机 组 需 要 进 行 重 新 概 念 设 计, 通 过 更 高 标 准 的 系 统 设 计 高 强 度 材 料 先 进 的 监 测 控 制 系 统, 实 现 更 高 性 能 更 轻 重 量 更 高 可 靠 性 在 欧 盟 第 六 框 架 研 究 计 划 (FP6) 支 持 下, 目 前 欧 洲 风 电 界 40 多 个 合 作 伙 伴 参 加 的 Upwind 计 划 即 旨 在 探 索 未 来 风 电 技 术, 面 向 8~10 兆 瓦 单 机 容 量 的 巨 型 陆 上 和 近 海 风 电 机 组, 致 力 于 先 进 风 电 机 组 辅 助 工 具 开 发 和 关 键 零 部 件 概 念 性 设 计 等 基 础 性 技 术 研 发 工 作, 为 未 来 风 电 机 组 的 气 动 特 性 传 动 系 统 结 构 和 材 料 的 全 面 革 新 奠 定 基 础 资 料 来 源 : 德 国 风 能 研 究 所 图 4-1 国 际 风 电 机 组 单 机 容 量 变 化 趋 势 表 3-3 国 际 新 型 大 容 量 风 电 机 组 173

174 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 资 料 来 源 : 德 国 风 能 研 究 所 表 3-4 世 界 主 流 风 电 机 组 系 统 结 构 形 式 和 控 制 方 式 的 持 续 革 新 注 : 箭 头 方 向 代 表 了 目 前 主 流 机 型 的 技 术 路 线 政 府 在 促 进 风 电 技 术 创 新 和 能 力 建 设 中 能 够 发 挥 关 键 作 用 丹 麦 德 国 等 国 际 风 电 领 先 国 家 均 通 过 组 织 和 支 持 开 展 基 础 技 术 研 发 示 范 项 目 以 及 对 技 术 创 新 提 供 优 惠 财 税 政 策 等 手 段 大 大 增 强 了 本 国 风 电 技 术 水 平 和 创 新 能 力 例 如, 丹 麦 RISOE 国 家 实 验 室 自 20 世 纪 70 年 代 以 来, 为 丹 麦 风 电 引 领 世 界 的 发 展 打 下 了 坚 实 的 基 础 RISOE 还 促 进 技 术 的 推 广 和 向 企 业 的 转 移, 将 基 础 性 研 究 和 产 业 化 相 结 合, 将 各 种 领 先 的 研 究 成 果 转 化 为 实 际 的 生 产 力, 其 拥 有 的 先 进 实 验 设 施 既 服 务 于 自 身 开 展 基 础 性 研 究 工 作, 也 按 照 商 业 化 运 行 的 模 式 为 国 内 外 风 电 整 机 和 零 部 件 研 制 企 业 提 供 检 测 和 测 试 服 务, 有 力 促 进 了 Vestas Bonus 等 丹 麦 风 电 企 业 的 腾 飞 丹 麦 政 府 还 为 使 用 自 主 开 发 的 新 型 风 机 的 项 目 提 供 长 期 的 融 资 和 担 保 贷 款, 这 就 显 著 地 降 低 了 选 择 使 用 丹 麦 风 机 的 风 电 场 的 风 险 德 国 政 府 自 20 世 纪 80 年 代 末, 也 持 续 支 持 开 展 一 定 规 模 的 风 电 示 范 项 目, 对 所 采 用 的 风 电 机 组 提 供 10 年 的 税 收 返 还 补 贴 优 惠 政 策, 要 求 这 些 风 电 机 组 制 造 企 业 和 风 电 场 开 发 运 营 商 配 合 国 家 开 展 新 型 风 电 机 组 产 品 的 测 试 评 估 工 作, 从 而 帮 助 改 进 德 国 风 电 机 组 研 发 的 技 术 标 准 德 国 还 在 考 虑 为 先 进 风 电 技 术 提 供 的 大 型 软 贷 款 ( 显 著 低 于 市 场 利 率 的 可 用 贷 款 ) 我 国 政 府 在 促 进 风 电 产 业 发 展 的 实 施 意 见 中 明 确 提 出, 为 加 快 我 国 风 电 装 备 制 造 业 技 术 进 步 提 高 产 业 化 水 平, 支 持 风 电 机 组 整 机 及 零 部 件 制 造 企 业 采 取 自 主 创 新 技 术 引 进 再 创 新 开 放 式 自 174

175 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 主 创 新 等 方 式, 形 成 拥 有 自 主 知 识 产 权 的 风 电 装 备 能 力, 培 育 自 主 品 牌, 并 计 划 择 优 培 育 若 干 风 电 机 组 整 机 制 造 企 业 和 零 部 件 制 造 企 业, 重 点 给 拥 有 自 主 知 识 产 权 和 品 牌 的 兆 瓦 级 以 上 风 电 企 业 的 新 产 品 研 发 工 艺 改 进 和 试 验 示 范 以 适 当 的 资 金 补 助 以 企 业 为 主 体 的 风 电 技 术 创 新 体 系 是 持 续 自 主 产 业 化 发 展 的 根 本 基 础 在 国 际 上, 丹 麦 的 维 斯 塔 斯 公 司 在 最 初 得 到 了 丹 麦 RISOE 国 家 实 验 室 的 有 力 技 术 扶 持, 从 而 形 成 了 企 业 自 身 技 术 能 力, 其 后 完 全 依 赖 企 业 自 主 技 术 研 究 和 产 品 开 发, 目 前 已 成 为 全 球 最 大 风 电 设 备 制 造 企 业 在 我 国, 自 20 世 纪 70 年 代 末 至 九 五 以 前, 政 府 部 门 连 续 直 接 支 持 风 电 设 备 研 发, 但 是 由 于 没 有 企 业 深 入 持 续 参 与, 未 能 实 现 市 场 化 运 作 产 业 化 经 营 和 批 量 化 生 产, 致 使 风 电 研 发 机 构 和 制 造 企 业 长 期 未 能 壮 大 和 积 累 力 量, 形 成 自 我 支 持 发 展 能 力 例 如, 自 20 世 纪 70 年 代 末 以 来, 浙 江 省 机 科 所 连 续 承 担 了 国 家 科 技 攻 关 项 目, 先 后 开 发 了 18~750 千 瓦 的 风 电 机 组, 除 了 250 千 瓦 和 750 千 瓦 机 型, 其 他 产 品 都 是 国 家 支 持 的 科 研 行 为, 没 有 形 成 产 业 化 发 展 在 九 五 和 十 五 期 间, 国 家 先 后 支 持 建 立 6 家 风 电 整 机 制 造 企 业 引 进 国 外 风 电 制 造 技 术 扶 持 若 干 企 业 开 展 兆 瓦 级 风 电 机 组 研 制, 但 是 由 于 这 些 企 业 缺 乏 自 主 技 术 能 力 和 深 入 持 续 的 技 术 研 发 及 积 累 工 作, 大 部 分 都 未 能 在 迅 速 变 化 竞 争 激 烈 的 风 电 产 业 和 市 场 中 生 存 壮 大, 只 有 金 风 运 达 等 拥 有 一 定 自 主 研 发 能 力 的 少 数 企 业 逐 步 提 高 了 技 术 水 平 加 快 了 产 业 化 发 展 随 着 我 国 风 电 设 备 制 造 业 的 投 资 力 度 和 产 业 规 模 逐 步 增 加, 必 须 建 立 起 以 企 业 为 主 体 的 自 主 技 术 创 新 体 系 持 续 深 入 的 基 础 性 研 究 是 在 快 速 革 新 的 风 电 产 业 中 建 立 保 持 核 心 技 术 优 势 和 竞 争 力 的 重 要 条 件 丹 麦 RISOE 实 验 室 长 期 从 事 风 电 相 关 的 基 础 研 究 工 作, 涵 盖 气 象 模 型 空 气 动 力 学 风 电 机 组 开 发 风 能 系 统 零 部 件 材 料 海 上 风 电 开 发 等 研 究 领 域, 建 成 较 为 齐 全 的 风 能 利 用 研 究 和 大 型 试 验 设 施 ( 如 实 验 测 试 研 究 平 台 和 试 验 风 电 场 ), 系 统 开 展 空 气 弹 性 变 形 计 算 基 于 空 气 动 力 学 的 叶 片 设 计 风 洞 的 数 值 模 拟 和 测 试 风 机 及 风 机 部 件 性 能 测 试 过 程 及 装 置 研 发 等 基 础 性 研 发 活 动, 形 成 了 具 有 世 界 级 的 跨 学 科 研 究 能 力, 培 养 了 大 量 专 业 技 术 骨 干, 为 丹 麦 在 风 电 领 域 建 立 领 导 地 位 奠 定 基 础 目 前 我 国 还 基 本 处 于 技 术 引 进 和 消 化 吸 收 阶 段, 缺 乏 对 风 电 技 术 的 深 刻 理 解 和 全 面 掌 握, 亟 待 加 强 风 力 发 电 技 术, 主 要 是 兆 瓦 级 先 进 风 电 机 组 及 关 键 零 部 件 研 制 技 术 的 基 础 性 研 究 工 作 充 分 吸 收 利 用 国 内 外 技 术 和 人 力 资 源 是 增 强 自 主 技 术 能 力 的 有 效 途 径 与 首 批 建 成 风 电 设 备 制 造 业 的 国 家 和 企 业 ( 如 丹 麦 的 Vestas) 相 比, 随 后 进 入 风 电 设 备 制 造 业 的 国 家 和 企 业 普 遍 积 极 在 各 种 层 面 以 各 种 方 式 开 展 国 际 人 员 和 技 术 交 流 合 作 吸 纳 国 际 领 先 技 术 和 人 才 资 源, 努 力 增 强 自 主 创 新 能 力 这 些 做 法 在 传 统 上 包 括 : 通 过 建 立 合 资 企 业 引 进 国 外 先 进 技 术, 通 过 优 惠 政 策 鼓 励 或 通 过 强 制 政 策 要 求 外 资 企 业 在 当 地 投 资 办 厂 等 例 如, 西 班 牙 的 Gamesa 公 司 是 西 班 牙 与 丹 麦 的 Vestas 公 司 合 资 建 立 的 公 司,Gamesa 公 司 目 前 已 取 得 长 足 发 展, 成 为 全 球 第 二 大 风 电 机 组 制 造 企 业 印 度 Suzlon 公 司 之 所 以 取 得 成 功 要 归 功 于 世 界 上 很 多 有 实 力 的 风 机 制 造 企 业 在 印 度 开 设 工 厂, 刺 激 了 当 地 风 机 产 业 的 发 展 而 近 年 来, 最 新 的 有 效 做 法 是 本 土 企 业 走 出 国 门, 与 国 际 领 先 企 业 开 展 联 合 研 究, 或 直 接 吸 纳 利 用 国 外 丰 富 优 质 的 风 电 技 术 和 人 才 资 源 例 如, 印 度 苏 司 兰 能 源 有 限 公 司 (Suzlon) 在 175

176 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 德 国 和 荷 兰 设 有 研 发 中 心, 使 其 在 新 技 术 方 面 可 以 与 世 界 先 进 水 平 保 持 同 步 我 国 金 风 华 锐 等 一 批 企 业 在 近 年 来 研 制 新 型 产 品 推 动 国 际 化 经 营 过 程 中 也 采 取 了 这 种 方 式, 与 欧 洲 著 名 风 电 技 术 研 究 机 构 开 展 联 合 研 发, 甚 至 通 过 企 业 购 并 建 立 长 期 深 度 协 作 机 制 中 国 政 府 高 度 重 视 加 强 风 电 领 域 国 际 技 术 合 作, 在 可 再 生 能 源 与 新 能 源 国 际 科 技 合 作 计 划 中 把 大 型 高 效 风 电 机 组 海 上 风 电 机 组 及 风 电 场 建 设 等 纳 入 了 可 再 生 能 源 的 基 础 科 学 与 应 用 技 术 研 究 重 点 领 域 上 中 下 游 产 业 整 合 和 产 学 研 结 合 是 快 速 建 立 健 全 自 主 技 术 体 系 的 有 益 办 法 风 力 发 电 是 牵 涉 面 广 技 术 含 量 高 实 践 性 很 强 的 新 兴 能 源 技 术, 通 过 整 合 技 术 研 发 风 机 制 造 风 电 场 开 发 运 营 能 够 积 累 完 整 的 重 要 技 术 知 识 和 经 验 教 训, 能 够 使 不 同 环 节 的 业 务 工 作 和 技 术 能 力 建 设 发 挥 协 同 效 益 例 如,Suzlon 公 司 是 世 界 上 发 展 最 快 的 风 电 设 备 制 造 企 业 之 一, 其 业 务 涵 盖 风 电 技 术 开 发 设 计 风 力 发 电 设 备 生 产 风 电 场 设 计 建 造 及 技 术 咨 询 服 务 4.2 控 制 质 量 和 风 险 风 机 机 组 的 优 良 质 量 和 高 可 靠 性 是 风 力 发 电 的 根 本 要 求, 产 品 质 量 保 障 是 风 电 设 备 制 造 业 的 生 命 线 风 电 机 组 在 非 常 恶 劣 的 气 候 条 件 和 交 变 载 荷 工 况 下 全 天 候 运 行, 如 果 风 电 机 组 质 量 不 高 可 靠 性 差, 导 致 实 际 可 利 用 率 低 于 承 诺 值, 维 修 维 护 费 用 增 加, 将 使 得 风 电 场 无 法 达 到 预 期 上 网 电 量, 减 少 售 电 收 入 增 加 运 营 成 本, 严 重 损 害 风 力 发 电 经 济 效 益 产 业 竞 争 力 某 国 际 著 名 风 电 设 备 制 造 企 业 在 2004 年 即 因 为 新 开 发 的 大 型 风 电 机 组 存 在 技 术 缺 陷 而 承 担 巨 额 保 修 费 用, 反 映 了 风 电 领 域 不 可 轻 视 的 技 术 和 经 济 风 险 坚 持 循 序 渐 进 的 技 术 产 品 研 发 和 产 业 化 道 路 是 国 际 风 电 设 备 制 造 业 保 障 产 品 质 量 和 可 靠 性 的 重 要 经 验 在 20 世 纪 80 年 代 期 间, 一 些 国 家 ( 例 如 美 国 ) 和 企 业 ( 主 要 是 航 空 制 造 企 业 ) 即 着 手 研 制 风 轮 直 径 约 为 50~100 米 的 大 容 量 机 型, 但 是 这 些 机 型 产 品 受 当 时 知 识 积 累 和 技 术 水 平 限 制 而 存 在 可 靠 性 差 的 问 题, 都 停 留 在 样 机 生 产 阶 段 而 没 有 实 现 批 量 生 产, 在 产 业 化 上 最 终 归 于 失 败 相 反 地, 以 丹 麦 为 代 表 的 企 业 则 采 取 循 序 渐 进 的 方 式, 从 风 轮 直 径 不 到 20 米 单 机 容 量 约 为 50 千 瓦 的 可 靠 性 高 的 中 小 型 风 机 开 始 逐 步 研 发 更 大 更 先 进 型 的 风 电 机 组, 目 前 已 实 现 了 2.5 兆 瓦 单 机 容 量 的 量 产 和 商 业 化 应 用, 已 开 发 出 5 兆 瓦 风 电 机 组 的 样 机, 不 断 引 领 世 界 技 术 的 发 展 ( 图 3-9) 例 如 丹 麦 的 维 斯 塔 斯 公 司, 自 1981 年 开 始 从 事 风 机 制 造, 目 前 已 有 25 年 的 生 产 经 验, 其 商 业 化 风 机 产 品 的 单 机 容 量 从 最 初 的 30 千 瓦 增 长 到 目 前 的 3 兆 瓦, 增 长 了 100 倍 我 国 风 力 发 电 市 场 和 风 电 产 业 近 年 来 发 展 迅 速, 但 是 在 整 个 产 业 迅 速 走 上 技 术 跨 越 式 发 展 道 路 的 同 时, 还 必 须 强 化 产 品 质 量 和 可 靠 性 优 先 的 观 念, 首 先 解 决 逐 渐 暴 露 的 产 品 质 量 问 题 和 巨 大 风 险 建 立 技 术 标 准 和 开 展 产 品 检 测 认 证 是 保 障 风 电 设 备 质 量 的 有 效 手 段 在 20 世 纪 80 年 代, 丹 麦 风 机 制 造 业 蓬 勃 发 展, 许 多 企 业 踊 跃 涉 足 风 电 设 备 制 造 行 业, 各 种 技 术 层 出 不 穷, 一 时 鱼 龙 混 杂 为 了 保 证 风 电 机 组 的 质 量 和 安 全, 丹 麦 风 电 场 开 发 商 风 机 制 造 商 和 RISOE 等 研 究 机 构 在 政 府 支 持 下 组 织 研 究 制 定 风 电 设 备 标 准, 开 展 产 品 认 证, 有 效 地 提 高 了 丹 麦 风 电 设 备 制 造 业 的 技 术 水 平, 规 范 了 市 场 发 展, 促 进 了 个 产 业 的 健 康 发 展 而 且, 丹 麦 的 技 术 标 准 和 认 证 体 系 还 随 着 其 产 业 发 展 壮 大 逐 步 扩 大 影 响, 成 为 国 际 上 有 关 标 准 和 认 证 体 系 的 基 础 176

177 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 目 前, 以 欧 洲 风 电 界 为 代 表 的 国 际 风 电 产 业 已 形 成 了 日 益 清 晰 完 整 的 风 电 机 组 整 机 和 零 部 件 技 术 标 准, 以 及 涵 盖 设 计 评 估 质 量 管 理 体 系 评 估 制 造 监 督 和 样 机 试 验 等 环 节 的 风 机 型 式 认 证 体 系, 可 为 风 电 设 备 制 造 和 采 购 时 提 供 更 好 的 技 术 安 全 保 障 许 多 国 家 都 建 立 了 标 准 检 测 和 认 证 体 系, 虽 然 各 国 对 于 风 电 机 组 认 证 的 范 围 都 有 自 己 的 规 定, 但 是 认 证 的 内 容 基 本 上 是 一 致 的 在 丹 麦 等 许 多 国 家 风 电 设 备 认 证 已 成 为 强 制 性 认 证 ; 在 英 国 希 腊 等 国 家 虽 然 不 属 于 强 制 性 认 证, 但 风 电 场 业 主 和 开 发 商 在 购 买 设 备 时 也 都 会 提 出 认 证 的 要 求 国 际 领 先 风 电 设 备 生 产 企 业 也 都 在 风 电 机 组 整 机 或 叶 片 等 关 键 零 部 件 的 新 产 品 正 式 规 模 化 投 产 前, 委 托 有 关 检 测 认 证 机 构 开 展 全 面 严 格 的 检 测 试 验, 考 核 其 实 际 运 行 工 况 下 的 性 能, 开 展 产 品 认 证 我 国 的 风 电 设 备 制 造 业 才 刚 刚 起 步, 而 目 前 技 术 标 准 和 认 证 体 系 尚 未 建 立 健 全, 但 近 年 来 大 批 机 型 即 将 规 模 化 投 放 市 场, 部 分 企 业 和 机 型 取 得 认 证 ( 表 4-3) 因 此, 我 国 亟 待 建 立 健 全 风 电 技 术 标 准 和 检 测 认 证 体 系, 为 风 电 设 备 质 量 提 供 保 障 各 企 业 在 机 型 产 品 批 量 化 生 产 商 业 化 运 行 前 应 积 极 主 动 对 新 设 计 的 样 机 进 行 严 格 充 分 的 检 测, 不 要 急 于 进 行 量 产, 避 免 未 来 更 大 的 市 场 风 险 表 4-3 主 要 整 机 制 造 企 业 的 产 品 认 证 情 况 政 府 在 建 立 产 品 质 量 保 障 体 系 和 改 善 产 品 质 量 中 能 够 发 挥 积 极 作 用 例 如, 丹 麦 政 府 出 资 在 国 家 实 验 室 (RISOE) 内 建 立 了 风 电 机 组 测 试 认 证 中 心, 授 权 RISOE 国 家 实 验 室 负 责 对 风 电 机 组 进 行 认 证, 并 规 定 只 有 通 过 认 证 的 风 电 机 组 才 有 资 格 得 到 政 府 补 贴 随 着 RISOE 认 证 经 验 的 积 累, 标 准 和 认 证 技 术 能 力 的 不 断 完 善, 丹 麦 政 府 于 1991 年 将 风 电 设 备 认 证 正 式 列 为 强 制 性 认 证, 只 有 通 过 RISOE 认 证 的 风 电 机 组 才 能 在 市 场 上 销 售 20 世 纪 70 年 代, 德 国 政 府 为 提 高 风 电 设 备 的 质 量 保 障 风 电 设 备 的 安 全, 也 提 出 要 对 风 电 设 备 进 行 认 证, 委 托 德 国 劳 氏 船 级 社 (Germanischer Lloyd) 开 展 此 项 工 作, 并 通 过 项 目 的 形 式, 给 予 资 金 支 持 1989 年, 德 国 实 施 了 25 万 千 瓦 风 能 计 划, 政 府 为 整 个 项 目 投 入 万 马 克, 主 要 为 风 电 经 营 者 提 供 补 贴, 并 提 供 低 息 贷 款, 其 前 提 是 要 求 安 装 的 风 电 机 组 需 要 通 过 检 测 和 认 证 最 终, 德 国 政 府 也 将 认 证 作 为 市 场 准 入 的 强 制 性 条 件 总 的 看 来, 检 测 认 证 机 构 在 早 期 阶 段 通 常 是 由 政 府 提 供 一 定 的 资 金 支 持 认 证 机 构 的 有 关 技 术 能 力 建 设, 并 通 过 将 对 风 电 产 业 的 补 贴 政 策 和 认 证 挂 钩, 来 促 进 企 业 积 极 参 与 认 证 工 作 4.3 打 造 完 整 产 业 链 完 善 的 零 部 件 供 应 链 是 保 障 风 电 设 备 制 造 业 稳 步 发 展 的 前 提 条 件 随 着 风 电 技 术 的 日 趋 成 熟 复 177

178 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 杂 和 风 电 整 机 产 业 规 模 的 快 速 扩 大, 风 电 整 机 制 造 业 对 零 部 件 的 技 术 要 求 和 市 场 需 求 不 断 提 高, 近 年 来 全 球 风 电 零 部 件 制 造 业 也 亟 待 快 速 升 级, 健 全 完 善 充 足 可 靠 零 部 件 的 供 应 链, 特 别 是 齿 轮 箱 等 工 厂 建 设 周 期 长 投 资 规 模 大 的 零 部 件 2007 年, 风 机 供 给 的 瓶 颈 在 于 齿 轮 箱 和 轴 承 早 在 2006 年, 全 球 主 流 风 机 容 量 已 经 从 1 兆 瓦 提 高 到 2~3 兆 瓦, 满 足 要 求 的 零 部 件 相 应 地 减 少, 齿 轮 箱 和 主 轴 厂 商 更 新 生 产 线 需 要 2 年, 产 能 难 以 迅 速 提 高 由 于 零 部 件 方 面 的 短 缺, 造 成 了 2007 年 整 机 供 应 的 短 缺 加 强 风 电 机 组 整 机 和 零 部 件 制 造 企 业 深 度 协 作 有 助 于 快 速 建 立 合 格 零 部 件 供 应 体 系 为 了 减 小 合 格 零 部 件 供 应 短 缺 的 冲 击, 国 内 整 机 制 造 企 业 都 开 始 加 强 配 套 零 部 件 供 应 链 的 建 设 与 维 护, 一 方 面 选 择 具 有 充 足 产 能 或 生 产 潜 力 的 零 部 件 制 造 企 业 达 成 长 期 合 作 意 向, 以 保 证 采 购 量 等 条 件 换 取 稳 定 的 零 部 件 供 应 ; 另 一 方 面, 整 机 企 业 在 开 发 新 机 型 时, 从 风 电 机 组 设 计 阶 段 就 提 出 配 套 零 部 件 的 设 计 要 求, 并 对 零 部 件 制 造 企 业 的 新 产 品 研 发 提 供 支 持 和 帮 助, 协 同 攻 关, 使 零 部 件 企 业 少 走 弯 路, 尽 快 具 备 合 格 的 配 套 能 力 纵 向 一 体 化 生 产 是 保 障 零 部 件 供 应 的 明 显 趋 势 按 照 零 部 件 供 应 链 特 点, 风 电 机 组 整 机 制 造 企 业 通 常 采 用 两 种 经 营 模 式 一 种 是 纵 向 一 体 化 模 式, 即 整 机 制 造 企 业 不 仅 开 发 设 计 整 机, 还 自 己 生 产 大 部 分 关 键 部 件 外 资 企 业 更 多 地 采 用 这 种 模 式, 例 如 Vestas 基 本 不 需 要 外 部 采 购 部 件,Gamesa 外 部 采 购 发 电 机,Suzlon 外 部 采 购 齿 轮 箱 另 一 种 是 专 业 化 协 作 模 式, 即 整 机 企 业 主 要 从 事 整 机 设 计 开 发 和 总 装, 各 零 部 件 则 按 照 设 计 要 求 通 过 招 标 选 择 外 部 企 业 进 行 生 产 供 应 国 际 风 电 企 业 中 目 前 主 要 是 GE Wind 采 取 这 种 模 式, 面 向 ( 全 球 / 中 国 ) 外 部 采 购 多 数 部 件 近 年 来, 随 着 风 电 技 术 产 业 的 逐 步 成 熟 和 供 应 链 日 益 紧 张, 国 际 风 电 设 备 制 造 业 出 现 了 强 化 纵 向 一 体 化 生 产 的 趋 势 由 于 我 国 风 电 设 备 制 造 业 还 处 于 初 期 阶 段, 虽 然 国 内 部 分 整 机 制 造 企 业 已 经 开 始 投 资 建 设 零 部 件 生 产 企 业, 但 国 内 企 业 目 前 主 要 采 取 的 是 专 业 化 协 作 模 式, 有 待 于 在 控 制 市 场 和 投 资 风 险 的 前 提 下 进 一 步 建 立 纵 向 一 体 化 生 产 方 式, 既 保 障 零 部 件 供 给, 还 有 助 于 保 障 产 品 质 量 4.4 型 谱 化 和 系 列 化 型 谱 化 标 准 化 和 系 列 化 生 产 是 风 电 设 备 制 造 业 走 向 成 熟 高 效 的 必 由 之 路 20 世 纪 90 年 代 欧 洲 风 电 界 推 出 大 批 兆 瓦 级 风 电 机 组 产 品 的 同 时, 欧 洲 风 能 协 会 在 欧 盟 委 员 会 支 持 下 组 织 制 定 风 机 标 准, 协 调 各 个 风 机 制 造 商, 在 技 术 创 新 的 同 时 推 行 相 对 稳 定 的 机 型 和 频 谱, 以 避 免 机 型 出 现 混 乱, 增 加 零 部 件 的 通 用 性 和 互 换 性 提 高 可 靠 性 和 稳 定 性, 从 而 有 效 降 低 了 发 电 成 本 而 国 际 领 先 风 电 企 业 大 多 推 出 了 系 列 化 产 品, 例 如 丹 麦 Vestas 公 司 拥 有 全 球 最 完 整 的 单 机 容 量 从 850 千 瓦 到 3 兆 瓦 的 商 业 化 系 列 风 电 机 组 产 品 世 界 风 能 理 事 会 的 研 究 显 示, 风 电 成 本 的 进 一 步 下 降,40% 依 赖 于 技 术 进 步, 而 60% 将 依 赖 于 规 模 化 发 展 过 去 的 风 电 成 本 下 降 更 多 的 是 依 据 技 术 进 步, 以 后 则 更 多 的 是 依 赖 于 规 模 化 系 列 化 和 标 准 化 降 低 生 产 成 本 例 如 维 斯 塔 斯 的 新 型 3 兆 瓦 风 机, 由 于 采 用 新 的 材 料 和 翼 型, 其 容 量 比 其 2 兆 瓦 风 机 提 高 了 50%, 而 重 量 反 而 略 有 下 降 尽 管 目 前 其 单 位 千 瓦 的 售 价 还 没 有 明 显 降 低, 但 是 在 大 规 模 投 入 市 场 后, 通 过 规 模 化 系 列 化 和 标 准 化, 就 可 以 大 幅 度 降 低 成 178

179 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 本 和 售 价 加 快 开 发 适 合 我 国 风 能 资 源 条 件 和 自 然 环 境 的 风 电 机 组 机 型 是 我 国 的 紧 迫 任 务 我 国 风 电 设 备 多 数 是 引 进 欧 洲 技 术, 并 按 照 欧 洲 标 准 制 造, 但 是 中 国 的 气 候 地 理 环 境 等 条 件 与 欧 洲 不 同, 因 此 风 电 设 备 在 实 际 运 行 过 程 中, 出 现 了 一 些 因 水 土 不 服 带 来 的 质 量 问 题 为 此, 国 内 风 电 设 备 制 造 企 业 必 须 在 加 快 掌 握 核 心 技 术 的 基 础 上, 对 我 国 具 体 的 风 能 资 源 和 气 候 条 件 进 行 分 析, 对 相 关 的 标 准 和 设 计 参 数 进 行 修 正 和 完 善, 进 行 自 主 创 新 和 适 应 性 开 发, 开 发 出 适 合 我 国 国 情 的 低 温 型 抗 台 风 适 应 不 同 风 区 的 各 类 机 型 目 前, 东 汽 和 华 锐 等 部 分 风 电 整 机 制 造 企 业 已 在 引 进 国 外 成 熟 机 组 技 术 的 基 础 上, 主 要 针 对 北 方 地 区 低 温 问 题 经 局 部 改 造 开 发 投 运 了 一 批 低 温 型 风 电 机 组 鉴 于 我 国 风 电 设 备 制 造 业 已 经 起 步, 将 在 近 期 研 制 并 向 市 场 投 放 大 批 新 型 风 电 机 组 产 品, 但 整 个 产 业 体 系 仍 然 处 于 混 乱 低 效 发 展 阶 段, 亟 待 推 动 型 谱 化 标 准 化 和 系 列 化 生 产, 规 范 技 术 路 线 整 机 和 零 部 件 产 品 线, 提 高 产 业 发 展 效 率 和 经 济 效 益 而 且, 我 国 风 电 发 展 处 于 初 期 阶 段, 具 有 进 行 风 机 型 谱 化 系 列 化 和 标 准 化 工 作 的 条 件, 应 在 进 行 充 分 研 究 论 证 的 基 础 上, 吸 收 国 际 经 验, 尽 快 研 究 制 定 实 施 国 内 风 电 设 备 型 谱 化 标 准 化 系 列 化 政 策, 统 一 机 型 频 谱, 实 现 风 电 装 备 的 型 谱 化 标 准 化 和 规 模 化 生 产, 促 进 在 一 定 期 限 内 相 对 稳 定 投 入 市 场 的 机 型 类 型 和 容 量 水 平, 从 而 达 到 提 高 产 业 投 入 产 出 效 率 降 低 投 资 和 发 电 成 本 的 目 标 179

180 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 世 界 风 能 状 况 及 展 望 崔 传 杰 1 总 体 发 展 形 势 发 展 可 再 生 能 源 已 经 是 大 势 所 趋 主 要 发 达 国 家 发 展 中 国 家, 都 已 经 将 发 展 风 能 太 阳 能 等 可 再 生 能 源 作 为 应 对 新 世 纪 能 源 和 气 候 变 化 双 重 挑 战 的 重 要 手 段 然 而, 除 水 能 之 外 的 所 有 可 再 生 能 源 中, 风 能 无 疑 是 世 界 上 公 认 的 最 接 近 商 业 化 的 可 再 生 能 源 技 术 之 一 与 太 阳 能 生 物 质 能 相 比, 风 能 的 产 业 化 基 础 最 好, 经 济 性 优 势 最 明 显, 而 且 不 存 在 生 物 质 能 所 面 临 的 资 源 约 束, 另 外 也 没 有 任 何 大 的 环 境 影 响, 在 可 预 见 的 时 间 内 ( 年 ), 都 将 是 最 有 可 能 大 规 模 发 展 的 能 源 资 源 之 一 在 不 考 虑 常 规 电 力 的 环 境 成 本 情 况 下, 根 据 目 前 的 风 电 技 术 水 平, 风 电 成 本 仍 高 于 常 规 电 力 成 本, 因 此 许 多 国 家 采 取 了 诸 如 价 格 市 场 配 额 税 收 等 各 种 激 励 政 策, 从 不 同 的 方 面 引 导 和 支 持 风 电 的 发 展 例 如, 德 国 和 西 班 牙 等 欧 洲 国 家 采 用 的 长 期 保 护 性 电 价 政 策, 为 风 电 和 其 他 可 再 生 能 源 开 发 商 提 供 担 保 的 上 网 电 价, 并 要 求 电 力 公 司 与 风 力 发 电 开 发 商 签 署 长 期 购 电 合 同 ; 英 美 等 国 主 要 采 取 可 再 生 能 源 配 额 制 政 策, 规 定 在 总 电 力 供 应 量 中 可 再 生 能 源 应 达 到 一 个 目 标 数 量, 从 而 为 风 电 建 立 稳 定 的 需 求 市 场 等, 同 时 规 定 达 标 责 任 人 ; 风 电 价 格 由 市 场 决 定, 该 政 策 与 政 府 的 发 展 规 划 结 合, 形 成 一 个 持 续 性 的 政 策 机 制 ; 另 外, 建 立 公 共 效 益 基 金, 支 持 风 力 发 电 的 发 展, 该 基 金 是 风 能 和 其 他 可 再 生 能 源 发 展 的 一 种 融 资 机 制, 通 常 采 用 电 费 加 价 的 方 式 来 筹 集, 此 政 策 被 许 多 国 家 采 用 ; 此 外, 美 国 有 些 州 还 采 取 生 产 税 减 免, 减 少 风 电 开 发 的 成 本 ; 荷 兰 采 取 绿 电 交 易 的 方 式, 从 不 同 的 角 度 引 导 和 支 持 风 电 的 发 展 总 之, 鼓 励 风 电 的 发 展 政 策 有 很 多 种, 这 些 政 策 的 力 度 和 范 围 也 有 所 差 别, 但 这 些 政 策 都 明 确 表 明 风 电 不 参 与 市 场 的 竞 争, 从 而 给 风 电 以 非 常 规 的 待 遇 而 且, 在 气 候 变 化 压 力 不 断 加 大 的 情 况 下, 发 展 以 风 电 为 代 表 的 可 再 生 能 源, 已 成 为 各 国 应 对 未 来 能 源 和 气 候 变 化 压 力 的 长 期 策 略 在 政 策 的 鼓 励 下,2007 年 全 球 风 电 新 装 机 容 量 约 为 2000 万 千 瓦, 累 计 装 机 9400 万 千 瓦 2008 年 是 风 电 发 展 具 有 标 志 性 的 一 年 : 这 一 年 风 电 成 为 非 水 电 可 再 生 能 源 中 第 一 个 全 球 装 机 超 过 1 亿 千 瓦 的 电 力 资 源 风 电 作 为 能 源 领 域 增 长 最 快 的 行 业, 共 为 全 球 提 供 了 近 20 万 个 就 业 机 会, 仅 2006 年 风 电 场 建 设 投 资 就 接 近 170 亿 欧 元 欧 洲 和 美 国 在 风 电 市 场 中 占 统 治 地 位, 其 中 德 国 是 目 前 风 电 装 机 最 大 的 国 家, 装 机 容 量 超 过 2000 万 千 瓦 ; 美 国 和 西 班 牙 也 都 超 过 了 1000 万 千 瓦 ; 印 度 是 除 美 国 和 欧 洲 之 外 新 装 机 容 量 最 大 的 国 家, 装 机 总 容 量 也 超 过 600 万 千 瓦 经 过 30 年 的 努 力, 随 着 市 场 不 断 扩 展, 风 电 的 成 本 也 大 幅 度 下 降, 每 千 瓦 时 风 电 成 本 由 20 世 纪 80 年 代 初 的 20 美 分 下 降 到 2007 年 的 4~6 美 分 在 风 能 资 源 较 好 的 地 方, 风 电 完 全 可 以 和 燃 煤 电 厂 竞 180

181 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 争, 在 某 些 地 区 甚 至 可 以 与 燃 气 电 力 匹 敌 值 得 注 意 的 是, 在 经 济 性 不 断 改 善 以 及 多 重 政 策 激 励 作 用 下, 欧 洲 2007 年 新 增 电 源 中 风 电 首 次 超 过 天 然 气 发 电, 成 为 第 一 大 电 源 ( 图 1-1); 美 国 2007 年 新 增 的 风 电 装 机 也 仅 次 于 气 电, 位 居 第 二 尽 管 发 展 风 电 仍 然 存 在 着 这 样 那 样 的 难 度, 如 电 网 适 应 能 力 风 能 资 源 预 报 水 平 海 上 风 电 发 展 等, 但 在 市 场 稳 步 扩 大 技 术 和 产 业 成 熟 度 不 断 提 升 与 常 规 能 源 相 比 的 经 济 性 优 势 逐 步 凸 显, 特 别 是 政 策 环 境 前 景 非 常 明 朗 的 情 况 下, 世 界 各 国 都 对 风 电 发 展 充 满 了 信 心 例 如, 欧 美 都 公 布 了 2030 年 风 电 发 展 目 标, 提 出 了 2030 年 风 电 满 足 20% 甚 至 更 多 电 力 需 求 的 宏 大 目 标, 届 时 都 将 发 展 约 3 亿 千 瓦 的 规 模, 这 也 为 全 球 风 电 的 长 期 发 展 定 下 了 基 调 国 际 能 源 署 (IEA)2008 年 颁 布 的 2050 年 能 源 技 术 情 景 判 断, 年, 全 球 风 电 平 均 每 年 增 加 万 千 瓦, 风 电 将 成 为 一 个 庞 大 的 新 兴 电 力 市 场 图 1-1 欧 盟 2007 年 新 增 电 力 构 成 随 着 风 电 技 术 的 日 趋 成 熟, 依 靠 风 力 发 电 来 增 加 能 源 供 应 的 方 式 越 来 越 受 到 世 界 各 国 的 青 睐 以 欧 美 等 发 达 国 家 为 代 表, 全 球 风 电 呈 现 出 了 规 模 化 发 展 态 势 据 全 球 风 能 理 事 会 (GWEC) 统 计 资 料,2007 年 全 球 新 增 风 电 装 机 容 量 2000 万 千 瓦, 分 布 在 全 球 70 多 个 国 家 和 地 区, 其 中, 排 在 前 五 位 的 是 美 国 (520 万 千 瓦 ) 西 班 牙 (350 万 千 瓦 ) 中 国 (330 万 千 瓦 ) 印 度 (170 万 千 瓦 ) 德 国 (166 万 千 瓦 ) 在 欧 洲 和 美 国, 新 增 风 电 装 机 容 量 在 近 几 年 成 为 仅 次 于 新 增 天 然 气 发 电 装 机 容 量 的 第 二 大 新 增 电 源 此 外,2007 年, 英 国 意 大 利 法 国 葡 萄 牙 波 兰 埃 及 摩 洛 哥 伊 朗 智 利 新 西 兰 等 国 家 在 发 展 风 电 方 面 也 有 很 好 的 表 现 年, 全 球 风 电 平 均 增 长 率 为 24.7%, 总 装 机 容 量 目 前 累 计 达 到 9400 万 千 瓦 2007 年, 全 球 大 约 生 产 了 2000 亿 千 瓦 时 风 电 电 力, 约 占 全 球 电 力 供 应 的 1% 按 照 累 计 风 电 装 机 容 量 数 据 排 名, 全 球 前 十 个 国 家 依 次 是 : 德 国 (2230 万 千 瓦 ) 美 国 (1690 万 千 瓦 ) 西 班 牙 (1470 万 千 瓦 ) 印 度 (780 万 千 瓦 ) 中 国 (590 万 千 瓦 ) 丹 麦 (310 万 千 瓦 ) 意 大 利 (270 万 千 瓦 ) 法 国 (250 万 千 瓦 ) 英 国 (240 万 千 瓦 ) 和 葡 萄 牙 (220 万 千 瓦 ); 前 十 名 国 家 累 计 装 机 容 量 8100 万 千 瓦, 占 全 球 的 86%( 图 1-2) 181

182 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 1-2 世 界 风 电 前 十 名 国 家 近 三 年 发 展 情 况 比 较 就 近 几 年 来 世 界 风 电 发 展 格 局 和 趋 势 分 析 来 看, 主 要 有 以 下 几 个 特 征 : 1.1 风 电 发 展 向 欧 盟 北 美 和 亚 洲 三 驾 马 车 并 驾 齐 驱 的 格 局 转 变 首 先, 欧 盟 仍 然 是 风 电 发 展 的 主 要 战 场, 早 在 20 世 纪 90 年 代 初, 欧 盟 就 提 出 了 大 力 发 展 风 电, 到 2010 年 风 电 装 机 容 量 达 到 4000 万 千 瓦 的 奋 斗 目 标, 并 且 要 求 其 成 员 国 根 据 总 体 发 展 目 标 制 定 本 国 的 发 展 目 标 与 实 施 计 划 在 丹 麦 德 国 和 西 班 牙 等 国 的 带 动 下, 风 电 在 欧 盟 大 多 数 国 家 得 到 了 重 视, 到 2007 年 年 底, 欧 盟 有 8 个 国 家 风 电 装 机 容 量 超 过 了 100 万 千 瓦 ; 世 界 风 电 装 机 容 量 前 十 名 的 国 家 中, 欧 洲 也 占 了 7 个 2007 年, 风 力 发 电 装 机 容 量 和 发 电 量 在 欧 盟 25 国 的 比 例 已 经 分 别 达 到 了 6% 和 3.5%, 其 中 丹 麦 是 25% 和 16%, 德 国 是 17% 和 7%, 西 班 牙 是 15% 和 6%, 在 2007 年 欧 盟 新 增 发 电 装 机 容 量 中, 风 电 开 始 超 过 天 然 气 发 电 成 为 最 大 新 增 电 源, 占 据 新 增 容 量 的 46% 根 据 技 术 发 展 和 能 源 需 求 的 需 要, 欧 盟 又 进 一 步 修 订 了 发 展 计 划, 希 望 2010 年 风 电 装 机 容 量 达 到 8000 万 千 瓦, 比 1997 年 提 出 的 目 标 翻 了 一 番 并 且 提 出 了 到 2020 年 风 电 装 机 达 到 1.8 亿 千 瓦, 发 电 量 达 到 亿 千 瓦 时, 分 别 占 届 时 欧 盟 发 电 装 机 容 量 和 发 电 量 的 20% 和 12%;2030 年 风 电 装 机 容 量 达 到 3 亿 千 瓦, 发 电 量 达 到 亿 千 瓦 时, 分 别 占 届 时 欧 盟 发 电 装 机 容 量 和 发 电 量 的 35% 和 20% 的 目 标 总 之, 风 电 在 欧 盟 已 经 逐 步 成 为 重 要 的 替 代 能 源 ( 图 1-3) 图 1-3 欧 洲 及 世 界 风 电 发 展 状 况 比 较 虽 然 欧 洲 仍 是 世 界 风 电 发 展 的 中 心, 但 其 比 重 开 始 下 降, 尤 其 是 当 年 装 机 容 量, 欧 洲 所 占 的 比 182

183 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 例 已 经 下 降 到 50% 以 下 ; 美 国 中 国 和 印 度 近 两 年 风 电 的 发 展 势 头 正 劲, 尤 其 是 美 国,2007 年 当 年 装 机 容 量 超 过 520 万 千 瓦,2008 年 有 可 能 达 到 800 万 千 瓦 ; 而 中 国 2007 年 超 过 340 万 千 瓦,2008 年 可 望 达 到 500 万 千 瓦, 形 成 了 欧 盟 北 美 和 亚 洲 齐 头 并 进 的 格 局 ( 图 1-4) 业 内 人 士 普 遍 认 为, 由 于 政 策 推 动 和 市 场 需 求 等 多 方 面 的 因 素, 这 一 格 局 还 将 维 持 相 当 长 的 时 间 图 1-4 世 界 风 电 发 展 的 地 区 分 布 1.2 电 技 术 发 展 迅 速, 成 本 持 续 下 降 世 界 风 能 理 事 会 最 近 也 对 风 力 发 电 的 成 本 进 一 步 下 降 进 行 了 研 究, 认 为 风 力 发 电 成 本 下 降,60% 依 赖 于 规 模 化 发 展,40% 依 赖 于 技 术 进 步 过 去 的 发 展 更 多 的 是 依 靠 技 术 进 步, 以 后 更 多 的 是 依 赖 于 规 模 化 系 列 化 和 标 准 化 降 低 成 本 例 如, 维 斯 塔 斯 (Vestas) 的 新 型 3 兆 瓦 风 机, 由 于 采 用 新 的 材 料 和 翼 型, 大 大 降 低 了 叶 片 重 量, 从 而 降 低 了 整 机 的 重 量, 与 其 20 世 纪 90 年 代 开 发 的 2 兆 瓦 的 风 机 相 比, 容 量 提 高 了 50%, 重 量 不 仅 没 有 增 加, 反 而 略 有 下 降, 尽 管 其 单 位 千 瓦 的 售 价 没 有 降 低, 但 是, 一 旦 大 规 模 投 入 市 场, 通 过 规 模 化 系 列 化 和 标 准 化, 可 以 大 幅 度 降 低 售 价, 从 而 降 低 发 电 成 本 世 界 风 能 理 事 会 估 计, 到 2020 年, 陆 上 风 机 的 总 体 造 价 还 可 以 下 降 20%~25%, 海 上 风 机 的 造 价 可 以 降 低 40% 以 上, 发 电 成 本 可 以 同 幅 下 降 通 过 持 续 不 断 的 努 力, 风 电 技 术 的 研 发 在 推 动 技 术 发 展 的 同 时, 还 推 动 了 风 电 成 本 的 下 降 自 20 世 纪 90 年 代 兆 瓦 级 风 机 出 现 以 来,1.5 兆 瓦 及 其 以 上 的 风 机 基 本 上 垄 断 了 风 电 的 市 场, 欧 盟 委 托 欧 洲 风 能 协 会 制 定 风 机 发 展 的 标 准 和 认 证 体 系, 协 调 各 个 风 机 制 造 商, 在 技 术 创 新 的 同 时, 相 对 稳 定 机 型 和 频 谱, 不 至 于 使 市 场 上 的 机 型 过 于 混 乱, 以 增 加 零 部 件 的 通 用 性 和 互 换 性, 进 一 步 提 高 可 靠 性 和 稳 定 性, 降 低 发 电 成 本 根 据 欧 洲 风 能 协 会 的 计 算, 陆 上 风 电 的 投 资 成 本 在 800~1150 欧 元 / 千 瓦, 发 电 成 本 在 4~7 欧 分 / 千 瓦 时 ; 海 上 风 电 的 投 资 成 本 在 1250~1800 欧 元 / 千 瓦, 发 电 成 本 在 7.1~9.6 欧 分 / 千 瓦 时, 依 据 资 源 条 件 不 同 而 变 化 ( 图 1-5) 183

184 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 1-5 不 同 风 速 条 件 下 陆 地 和 海 上 风 力 发 电 成 本 比 较 1.3 政 府 支 持 仍 然 是 欧 洲 风 电 发 展 的 主 要 动 力 尽 管 风 电 成 本 开 始 大 幅 度 下 降, 在 资 源 好 的 条 件 下, 在 考 虑 环 境 外 部 成 本 特 别 是 碳 税 的 情 况 下, 基 本 上 可 以 同 煤 电 和 油 电 相 竞 争, 但 是 风 电 由 于 其 间 歇 性 等 技 术 问 题, 需 要 政 府 的 协 调 和 支 持, 才 能 有 效 地 发 挥 电 网 企 业 的 积 极 性, 突 破 风 电 上 网 瓶 颈, 保 障 风 电 的 顺 利 发 展 欧 盟 把 发 展 可 再 生 能 源 作 为 应 对 气 候 变 化 能 源 来 源 多 样 化 保 障 能 源 安 全 和 经 济 发 展 新 的 增 长 点 的 重 要 措 施, 制 定 若 干 政 策 和 机 制, 积 极 推 动 可 再 生 能 源 的 发 展 2007 年 2 月 的 欧 盟 首 脑 会 议 决 定, 到 2020 年 可 再 生 能 源 在 整 个 欧 盟 能 源 消 费 中 的 比 例 达 到 20%( 图 1-6), 生 物 液 体 燃 料 在 液 体 燃 料 的 消 耗 中 不 少 于 10%, 还 要 求 各 国 和 各 个 产 业 协 会 明 确 具 体 的 发 展 目 标, 并 提 出 了 到 2010 年 和 2020 年 风 电 分 别 实 现 装 机 8000 万 千 瓦 和 1.8 亿 千 瓦, 发 电 量 达 到 1940 亿 千 瓦 时 和 4300 亿 千 瓦 时 的 目 标,2020 年 风 电 的 装 机 容 量 和 发 电 量 都 将 超 过 水 电 和 核 电 成 为 第 二 大 发 电 电 源 的 发 展 目 标 欧 盟 各 国 政 府 还 通 过 强 制 上 网 价 格 激 励 ( 固 定 电 价 制 度 ) 税 收 优 惠 ( 对 常 规 能 源 征 收 能 源 税 和 碳 税 等 ) 投 资 补 贴 和 出 口 信 贷 等 手 段 支 持 风 电 产 业 的 发 展 欧 盟 各 国 还 在 电 网 建 设 风 能 资 源 普 查 等 方 面 通 力 合 作, 例 如 丹 麦 风 电 的 多 余 电 量 可 以 输 往 德 国 挪 威 和 波 兰, 同 时 三 国 的 电 网 为 丹 麦 的 风 电 提 供 备 用 电 源 为 了 发 展 海 上 风 电, 欧 盟 已 经 决 定 建 设 环 大 西 洋 欧 洲 沿 岸 的 海 底 电 缆 网, 为 海 上 风 电 的 输 送 和 调 度 提 供 基 础 设 施 保 障, 现 在 已 经 进 入 勘 探 设 计 阶 段 在 风 能 资 源 普 查 方 面, 欧 盟 绘 制 了 统 一 的 风 能 资 源 图, 还 配 合 海 上 风 电 开 发, 开 始 绘 制 海 上 风 能 资 源 图, 为 风 电 的 开 发 奠 定 数 据 支 持 基 础 欧 盟 每 年 还 提 供 大 约 3 亿 欧 元 的 研 发 经 费 支 持 包 括 风 电 在 内 的 可 再 生 能 源 技 术 的 研 发, 同 时 欧 盟 成 员 国 也 提 供 经 费 支 持 风 电 技 术 的 研 发 和 创 新 184

185 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 1-6 欧 盟 27 国 2020 年 可 再 生 能 源 在 能 源 总 量 中 的 发 展 目 标 1.4 中 国 是 未 来 世 界 风 电 发 展 最 重 要 的 潜 在 市 场 世 界 风 电 制 造 商 和 开 发 商 均 认 为 中 国 是 世 界 上 最 具 有 发 展 前 景 的 风 电 市 场 其 原 因 主 要 是, 中 国 经 济 持 续 增 长, 能 源 需 求 特 别 是 电 力 需 求 将 持 续 增 长 欧 洲 是 在 其 风 电 装 机 缓 慢 增 加 的 情 况 下 实 现 风 电 发 展 的, 新 增 风 电 取 代 或 替 代 了 某 些 发 电 技 术 的 发 展, 如 核 电 煤 电 和 油 电 等 中 国 近 期 风 电 的 发 展 不 会 对 其 他 发 电 技 术 的 发 展 和 增 长 造 成 实 质 性 的 影 响, 更 不 会 像 欧 洲 一 些 国 家, 例 如 德 国 和 西 班 牙 引 发 煤 电 等 其 他 电 源 的 关 闭, 增 长 的 速 度 应 该 更 快 一 些, 我 国 目 前 风 电 发 展 的 水 平 与 欧 盟 在 1997 年 的 情 况 相 同, 按 照 欧 盟 的 经 验, 我 国 风 电 装 机 容 量 在 2010 和 2020 年 分 别 达 到 2000 万 千 瓦 和 8000 万 千 瓦 是 完 全 有 技 术 和 市 场 保 证 的 如 果 政 策 落 实,2020 年 完 成 超 过 1 亿 千 瓦 ( 比 如 1.2 亿 ~1.5 亿 千 瓦 ) 也 是 有 希 望 的 因 此 世 界 的 风 电 开 发 商 和 制 造 商 愿 意 到 中 国 投 资, 希 望 中 国 政 府 能 够 进 一 步 明 确 价 格 政 策, 给 外 商 投 资 提 供 政 策 保 障 2 重 点 地 区 和 国 家 2.1 德 国 德 国 对 风 力 发 电 的 扶 持 政 策 是 目 前 国 际 上 最 有 效 的 政 策 之 一 德 国 政 府 早 在 20 世 纪 90 年 代 就 制 定 了 风 电 等 可 再 生 能 源 发 电 上 网 和 强 制 购 买 的 法 律, 要 求 电 网 公 司 无 条 件 地 按 照 法 律 规 定 的 价 格 购 买 风 电, 并 按 照 风 能 资 源 ( 依 据 风 速 高 低 ) 和 开 发 条 件 ( 海 上 和 陆 上 ) 列 出 风 电 上 网 电 价 的 计 算 公 式, 有 力 促 进 了 德 国 风 电 产 业 的 发 展, 使 得 一 个 已 经 开 发 的 风 电 场 平 均 利 用 小 时 数 只 有 1800 小 时 的 低 风 速 国 家 成 为 世 界 上 风 电 产 业 最 成 功 的 国 家 不 仅 风 电 装 机 容 量 ( 目 前 达 到 2230 万 千 瓦 ) 一 直 稳 居 世 界 第 一, 培 育 出 世 界 一 流 的 风 机 制 造 业 和 研 发 队 伍, 还 吸 引 了 世 界 上 大 型 风 电 企 业 参 与 竞 争, 通 用 电 气 (GE) 歌 美 飒 (Gamesa) 苏 司 兰 (Suzlon) 维 斯 塔 斯 以 及 我 国 的 金 风 科 技 等 均 在 德 185

186 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 国 设 立 了 工 厂 和 研 发 中 心 2.2 美 国 美 国 把 发 电 技 术 作 为 维 系 现 代 化 生 活 和 现 代 工 业 文 明 的 基 础 美 国 在 20 世 纪 80 年 代 曾 经 是 世 界 风 电 和 太 阳 能 发 电 大 国, 但 是 在 80 年 代 后 期, 随 着 石 油 价 格 的 下 滑, 其 风 电 发 展 势 头 锐 减 近 年 来, 随 着 对 气 候 变 化 问 题 的 重 视 和 对 保 障 能 源 安 全 的 理 解, 以 风 电 和 太 阳 能 发 电 为 代 表 的 分 布 式 发 电 技 术 的 发 展 重 新 抬 头 自 2000 年 布 什 入 主 白 宫 以 来, 特 别 是 在 其 第 二 个 任 期 内, 美 国 政 府 开 始 关 注 可 再 生 能 源 的 发 展, 联 邦 政 府 共 计 拨 款 120 亿 美 元, 支 持 新 能 源 技 术 的 研 究 开 发, 并 且 取 得 了 令 世 界 瞩 目 的 成 果 : 一 是 生 物 液 体 燃 料 发 展 迅 速, 自 2000 年 的 16 亿 加 仑 (1 加 仑 等 于 3.79 升 ) 增 加 到 64 亿 加 仑 ; 二 是 重 新 成 为 世 界 风 电 大 国, 年, 美 国 的 风 电 增 加 了 300%,2007 年 一 年 新 增 风 电 装 机 容 量 520 万 千 瓦, 居 世 界 之 首, 累 计 装 机 容 量 达 到 1682 万 千 瓦,2008 年 9 月 底, 累 计 安 装 量 已 经 超 过 了 2000 万 千 瓦, 居 世 界 第 二 2007 年, 布 什 总 统 签 署 的 新 的 能 源 法 案, 共 计 拨 款 100 亿 美 元 用 于 可 再 生 能 源 的 研 究 和 开 发 美 国 政 府 为 本 国 新 能 源 的 发 展 定 了 调 子, 这 就 是 发 展 新 能 源 技 术 保 障 能 源 安 全 促 进 经 济 发 展 和 应 对 气 候 变 化 其 风 电 开 发 以 大 规 模 的 并 网 发 电 为 主, 预 计 到 2030 年 风 电 在 美 国 的 发 电 装 机 比 例 中 可 能 提 高 到 20% 太 阳 能 发 电 将 以 分 布 式 的 屋 顶 系 统 为 主 2006 年, 美 国 可 再 生 能 源 理 事 会 提 出 了 将 可 再 生 能 源 的 比 例 由 目 前 的 4% 左 右, 提 高 到 2025 年 的 25% 的 发 展 目 标 这 一 目 标 得 到 50 多 家 学 会 协 会 的 一 致 赞 同, 并 发 起 成 立 了 联 盟, 目 前 已 经 有 29 个 州 加 入 了 这 一 联 盟 风 电 和 太 阳 能 发 电 以 及 地 热 利 用 是 其 发 展 的 重 点 美 国 风 能 协 会 也 提 出 了 未 来 依 靠 风 电 满 足 美 国 20% 电 力 需 求 的 宏 伟 目 标 美 国 扶 持 风 电 发 展 的 政 策 核 心 是 每 千 瓦 时 退 税 1.8 美 分, 相 当 于 在 常 规 发 电 上 网 电 价 的 基 础 上 每 千 瓦 时 加 价 1.8 美 分 2.3 西 班 牙 西 班 牙 是 世 界 上 风 电 发 展 最 快 的 国 家 之 一, 其 既 是 风 电 市 场 大 国, 又 是 风 电 装 备 制 造 大 国 西 班 牙 风 电 自 1997 年 开 始 快 速 发 展, 近 10 年 的 年 均 增 长 率 超 过 了 60%,2007 年 风 电 新 增 装 机 350 万 千 瓦, 累 计 装 机 容 量 达 到 1515 万 千 瓦, 位 居 世 界 第 三, 占 世 界 风 电 总 装 机 容 量 的 15.5%, 占 西 班 牙 电 力 总 装 机 容 量 的 15%, 风 电 提 供 了 8.7% 的 电 量, 在 西 班 牙 的 电 力 供 应 中 已 经 开 始 发 挥 一 定 的 作 用 在 风 电 市 场 快 速 发 展 的 同 时, 西 班 牙 通 过 引 进 和 吸 收 丹 麦 的 技 术, 逐 步 建 立 风 电 机 组 制 造 产 业, 其 三 家 大 的 风 电 机 组 制 造 企 业 2006 年 的 市 场 销 售 量 占 世 界 总 量 的 20% 左 右, 成 为 全 球 第 二 大 风 机 制 造 国 西 班 牙 风 电 的 快 速 发 展, 与 其 制 定 和 实 施 了 系 统 有 效 的 政 策 是 分 不 开 的, 特 别 是 为 更 好 地 消 化 吸 收 风 电 而 对 电 网 改 进 所 做 的 努 力, 促 进 了 电 网 接 纳 风 电 的 技 术 手 段 和 经 济 政 策 的 改 善, 使 其 在 现 有 的 电 网 条 件 下, 通 过 利 用 风 电 短 期 预 测 改 善 风 机 性 能 和 提 高 电 网 调 度 能 力 等 技 术, 使 电 网 接 纳 15% 以 上 容 量 的 风 电, 减 轻 电 网 接 纳 风 电 容 量 的 技 术 制 约, 并 通 过 溢 价 机 制 政 策, 既 促 使 风 电 参 与 市 场 竞 争, 又 克 服 电 网 接 纳 风 电 的 经 济 障 碍 西 班 牙 在 1997 年 颁 布 和 实 施 了 54 号 电 力 法, 标 志 着 其 市 场 化 电 力 体 制 的 建 立 其 基 本 宗 旨 是 建 立 一 个 自 由 竞 争 的 电 力 市 场, 并 通 过 电 力 体 制 改 革 使 发 电 企 业 和 供 电 企 业 私 有 化, 建 立 了 国 家 电 力 库 系 统, 所 有 发 电 企 业 向 电 力 库 系 统 售 电, 所 有 供 186

187 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 电 企 业 向 电 力 库 系 统 购 电, 售 电 和 购 电 价 格 根 据 电 力 供 需 情 况 竞 争 确 定 成 立 国 家 电 力 监 管 委 员 会 来 负 责 电 力 市 场 的 监 管 对 于 风 电 等 可 再 生 能 源 发 电 价 格, 西 班 牙 在 1998 年 做 出 了 一 些 具 体 的 规 定, 并 根 据 政 策 实 施 的 效 果, 在 2004 年 对 政 策 进 行 了 调 整 政 策 制 定 的 主 要 思 路 是 : 在 保 证 基 本 收 益 的 前 提 下, 鼓 励 风 电 场 积 极 参 与 电 力 市 场 竞 争, 规 定 风 电 电 价 实 行 双 轨 制, 即 固 定 电 价 和 溢 价 机 制 相 结 合 的 方 式, 发 电 企 业 可 以 在 两 种 方 式 中 任 选 一 种 作 为 确 定 电 价 的 方 式, 但 只 能 在 上 一 年 年 底 选 择 一 次, 持 续 一 年 两 种 方 式 是 :1 固 定 电 价 方 式 : 风 电 电 价 水 平 固 定, 约 为 电 力 平 均 参 考 销 售 电 价 的 90%, 电 网 企 业 必 须 按 照 这 样 的 价 格 水 平 收 购 风 电, 超 过 电 网 平 均 上 网 价 格 部 分 由 国 家 补 贴 2 溢 价 方 式 : 风 电 企 业 需 要 按 照 电 力 市 场 竞 争 规 则 与 其 他 电 力 一 样 竞 价 上 网, 但 政 府 额 外 为 上 网 风 电 提 供 溢 价, 即 政 府 补 贴 电 价, 因 此 电 价 水 平 为 溢 价 ( 政 府 补 贴 电 价 )+ 电 力 市 场 竞 价, 风 电 溢 价 为 平 均 参 考 销 售 电 价 的 50% 平 均 参 考 销 售 电 价 每 年 由 西 班 牙 政 府 根 据 电 力 市 场 对 电 力 用 户 的 销 售 电 价 情 况 确 定, 在 前 一 年 年 底 公 布, 并 维 持 一 年 不 变 ( 即 使 第 二 年 的 电 力 市 场 销 售 电 价 有 所 变 化 ) 根 据 2005 年 的 情 况, 政 府 规 定 2006 年 实 行 的 平 均 参 考 销 售 电 价 的 水 平 为 欧 分 / 千 瓦 时 但 2005 年 之 后, 由 于 全 球 能 源 价 格 的 上 涨, 西 班 牙 的 电 力 销 售 电 价 ( 电 力 售 价 是 由 配 电 企 业 根 据 电 力 市 场 供 需 情 况 通 过 竞 争 进 行 随 时 调 整 ) 以 及 电 力 上 网 价 格 也 在 持 续 上 涨, 因 此 90% 以 上 的 风 电 企 业 选 择 了 第 二 种 方 式, 这 也 就 意 味 着 风 电 一 般 能 够 得 到 8~10 欧 分 / 千 瓦 时 的 电 价, 一 方 面 参 与 电 力 市 场 的 价 格 竞 争, 另 一 方 面 也 获 得 了 政 府 的 奖 励 补 贴 电 价, 以 获 得 更 高 的 利 益 2.4 丹 麦 自 20 世 纪 80 年 代 开 始, 丹 麦 政 府 根 据 资 源 优 势, 大 力 发 展 以 风 能 和 生 物 质 能 源 为 主 的 可 再 生 能 源 先 后 投 入 约 20 亿 美 元 支 持 风 电 技 术 的 研 发 和 产 业 发 展, 率 先 制 定 了 鼓 励 发 展 风 电 等 其 他 分 布 式 电 源 的 政 策, 要 求 电 力 企 业 全 额 收 购 可 再 生 能 源 发 电 到 2007 年 年 底, 丹 麦 的 风 力 发 电 装 机 容 量 达 到 310 万 千 瓦, 占 其 发 电 装 机 总 容 量 的 25%, 占 其 发 电 量 的 17% 同 时, 丹 麦 还 形 成 了 维 斯 塔 斯 恩 德 和 包 纳 斯 ( 后 被 西 门 子 收 购 ) 等 一 批 世 界 一 流 的 风 电 企 业 目 前 世 界 累 计 安 装 的 风 机 中 60% 以 上 产 自 丹 麦, 丹 麦 风 机 产 量 占 世 界 的 50%, 在 世 界 贸 易 额 中 占 据 70% 仅 维 斯 塔 斯 一 家 的 风 机 产 量 就 高 达 400 万 千 瓦, 出 口 达 30 亿 欧 元, 占 欧 盟 的 1/3 此 外, 丹 麦 还 大 力 发 展 分 布 式 能 源, 利 用 生 物 质 能 源 发 展 热 电 联 产 和 集 中 供 热 这 些 措 施 使 得 丹 麦 可 再 生 能 源 发 电 的 比 例, 在 2005 年 就 达 到 30%, 提 前 5 年 完 成 了 欧 盟 2010 年 可 再 生 能 源 发 电 比 例 达 到 29% 的 目 标, 其 中 风 电 在 整 个 可 再 生 能 源 中 的 比 例 超 过 50%( 表 2-1) 表 2-1 丹 麦 和 欧 盟 25 国 可 再 生 能 源 发 电 目 标 完 成 情 况 比 较 2010 年 发 展 目 标 欧 盟 25 国 丹 麦 当 前 实 际 21.0% 29.0% 水 电 14.9% 30.1% 风 电 9.6% 0.1% 生 物 质 发 电 3.0% 16.3% 其 他 0.2% 0.0% 187

188 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 资 料 来 源 : 根 据 欧 盟 能 源 年 鉴 整 理 以 风 电 为 主 的 可 再 生 能 源 在 丹 麦 已 经 取 得 举 足 轻 重 的 地 位,2005 年, 可 再 生 能 源 在 全 部 能 源 生 产 中 比 例 已 经 提 高 到 15% 以 上, 超 过 了 焦 风 电 已 经 成 为 丹 麦 出 口 的 能 源 品 种 之 一 丹 麦 还 鼓 动 欧 盟 大 力 发 展 海 上 风 电, 通 过 德 国 波 兰 等 与 欧 洲 北 部 电 网 相 连, 试 图 将 海 上 风 电 输 送 到 欧 洲 这 一 计 划 得 到 了 欧 盟 的 支 持, 已 经 列 入 欧 盟 支 持 海 上 风 电 发 展 的 示 范 项 目 为 此, 丹 麦 争 取 在 2020 年 将 海 上 风 电 装 机 容 量 从 目 前 的 30 万 千 瓦 左 右, 提 高 到 300 万 千 瓦, 近 期 即 在 2009 年 就 达 到 90 万 千 瓦, 开 始 向 北 欧 电 网 大 量 供 应 风 电 2.5 印 度 印 度 风 电 的 发 展 速 度 惊 人 2007 年 年 底, 总 装 机 容 量 达 到 780 万 千 瓦, 比 2006 年 净 增 了 170 万 千 瓦 目 前, 印 度 的 风 电 开 发 在 亚 洲 处 于 领 先 地 位, 在 世 界 上 也 保 持 在 前 五 大 生 产 国 之 列 印 度 发 展 风 能 的 原 始 推 动 力 来 自 其 20 世 纪 80 年 代 早 期 的 非 传 统 能 源 部, 现 改 名 为 非 传 统 能 源 署 (MNES) 其 目 的 是 为 了 鼓 励 发 展 化 石 能 源 之 外 的 其 他 多 样 化 能 源, 以 满 足 因 经 济 快 速 增 长 而 对 煤 石 油 和 天 然 气 的 大 量 需 求 MNES 对 风 能 进 行 了 大 量 研 究, 并 建 立 了 全 国 范 围 内 的 风 速 测 量 站 网 络 系 统, 这 些 使 得 对 风 力 潜 能 的 评 估 和 确 认 适 宜 地 区 进 行 风 力 发 电 的 商 业 开 发 成 为 可 能 印 度 全 国 的 风 能 总 发 电 量 预 计 最 终 能 达 到 4500 万 千 瓦 为 鼓 励 投 资, 印 度 政 府 对 风 能 的 财 政 鼓 励 措 施 包 括 加 速 折 旧 十 年 免 税 和 投 资 补 贴 等 优 惠 措 施 为 了 贯 彻 落 实 这 些 措 施, 印 度 非 常 规 能 源 署 还 发 布 了 对 各 州 政 府 的 指 导 方 针, 为 风 力 发 电 项 目 的 出 口 采 购 融 资 创 造 有 吸 引 力 的 条 件 个 别 的 州 还 有 自 己 的 鼓 励 措 施, 包 括 投 资 补 贴 等 在 印 度, 投 资 风 电 的 一 个 重 要 的 吸 引 力 是, 在 一 个 常 常 断 电 的 国 家, 这 些 投 资 商 可 以 优 先 获 得 持 续 的 电 力 供 应 的 保 障, 所 以 风 电 行 业 往 往 是 制 造 业 和 其 他 工 业 业 主 的 投 资 热 点, 并 且 以 私 人 投 资 为 主 ( 印 度 97% 的 风 电 投 资 来 自 私 人 部 门 ) 在 过 去 的 几 年 中, 政 府 和 工 业 界 良 好 合 作, 成 功 地 给 全 国 风 电 市 场 带 来 了 巨 大 的 稳 定 性 这 种 状 况 大 大 鼓 励 了 私 人 和 国 有 部 门 进 行 投 资 这 样 的 动 力 还 刺 激 形 成 了 一 个 更 强 大 的 国 内 制 造 业 ; 同 时 也 形 成 了 自 主 品 牌 现 在 印 度 风 电 市 场 上 80% 以 上 的 风 机 零 部 件 来 自 国 内 ; 目 前 大 约 有 十 家 风 机 公 司 向 印 度 市 场 提 供 产 品 如 今, 跨 越 整 个 国 家, 从 海 岸 平 原 到 山 谷 地 带, 再 到 沙 漠, 都 能 看 到 风 电 场 的 影 子 印 度 政 府 现 在 将 目 标 设 定 在 2012 年 装 机 容 量 达 到 1500 万 千 万, 比 原 来 设 定 的 500 万 千 瓦 整 整 提 高 了 1000 万 千 瓦 3 海 上 风 电 海 上 风 电 由 于 其 资 源 丰 富 风 速 稳 定 开 发 利 益 相 关 方 较 少 不 与 其 他 发 展 项 目 争 地 可 以 大 规 模 开 发 等 优 势, 一 直 受 到 风 电 开 发 商 关 注 但 是, 海 上 风 电 施 工 困 难 对 风 机 质 量 和 可 靠 性 要 求 高, 自 1991 年 丹 麦 建 成 第 一 个 海 上 风 电 场 以 来, 海 上 风 电 一 直 处 于 实 验 和 验 证 阶 段, 发 展 缓 慢 随 着 风 电 技 术 的 进 步, 海 上 风 电 开 发 开 始 进 入 风 电 开 发 的 日 程 2000 年, 丹 麦 政 府 出 于 发 展 海 上 风 电 考 虑, 在 哥 本 哈 根 湾 建 设 了 世 界 上 第 一 个 商 业 化 意 义 的 海 上 风 电 场, 安 装 了 20 台 2 兆 瓦 的 海 上 风 机, 188

189 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 运 行 至 今, 为 海 上 风 电 开 发 积 累 经 验 此 后, 世 界 各 国 开 始 考 虑 海 上 风 电 的 商 业 化 开 发, 到 2007 年 年 底 海 上 风 电 装 机 容 量 达 到 了 108 万 千 瓦, 约 占 世 界 风 电 装 机 总 容 量 的 1.5%, 其 中 欧 盟 约 为 90 万 千 瓦, 占 世 界 海 上 风 电 的 90%( 图 3-1) 世 界 海 上 风 电 发 展 有 以 下 几 个 特 征 : 资 料 来 源 : 全 球 可 再 生 能 源 理 事 会 年 度 报 告 图 3-1 世 界 海 上 风 电 发 展 情 况 3.1 丹 麦 德 国 和 欧 盟 是 海 上 风 电 发 展 倡 导 者 尽 管 世 界 海 上 风 电 装 机 容 量 已 经 达 到 了 100 万 千 瓦, 但 是 大 约 40% 在 丹 麦, 其 余 分 布 在 德 国 英 国 爱 尔 兰 瑞 典 和 意 大 利 等 丹 麦 发 展 海 上 风 电 主 要 原 因 在 于, 本 土 陆 地 狭 小, 已 经 安 装 了 大 约 310 万 千 瓦 的 风 电, 在 陆 上 进 一 步 发 展 风 电 的 限 制 性 因 素 不 断 增 加 同 时, 丹 麦 是 一 个 岛 国, 近 海 面 积 远 远 大 于 陆 地 面 积, 地 处 波 罗 的 海, 海 风 风 速 稳 定, 没 有 灾 害 性 台 风 影 响, 开 发 商 自 然 想 到 了 开 发 海 上 风 电 场 自 1990 年, 在 开 发 商 和 制 造 商 联 合 推 动 下, 丹 麦 政 府 支 持 了 海 上 风 电 的 商 业 化 实 验 性 开 发 丹 麦 政 府 开 发 海 上 风 电 的 原 因, 除 了 陆 上 发 展 的 限 制 性 因 素 之 外, 主 要 还 是 掌 握 海 上 风 电 的 开 发 技 术 总 结 海 上 开 发 的 经 验, 为 日 后 世 界 海 上 风 电 开 发 提 供 技 术 支 持 和 技 术 输 出 丹 麦 主 要 的 风 机 装 备 制 造 商 维 斯 塔 斯 早 在 20 世 纪 90 年 代 初 就 开 始 研 究 海 上 风 电 技 术, 是 最 早 掌 握 海 上 风 电 技 术 开 发 的 公 司 1997 年, 丹 麦 政 府 制 定 了 海 上 风 电 发 展 计 划, 预 计 2010 年, 丹 麦 的 海 上 风 电 将 达 到 100 万 千 瓦 目 前, 丹 麦 建 成 了 7 个 海 上 风 电 场, 总 装 机 容 量 达 到 40 万 千 瓦, 占 世 界 海 上 风 电 的 1/3 欧 盟 海 上 风 电 的 一 半 目 前, 丹 麦 政 府 开 始 支 持 建 设 2 个 新 的 海 上 风 电 场, 每 座 的 容 量 均 为 20 万 千 瓦 即 使 是 在 英 国 爱 尔 兰 意 大 利 的 海 上 风 电 场 开 发, 丹 麦 的 开 发 商 大 都 参 与 了, 而 且 80% 以 上 是 采 用 维 斯 塔 斯 的 风 机 因 此, 丹 麦 是 海 上 风 电 先 导 者, 也 是 海 上 风 电 的 倡 导 者 在 丹 麦 的 积 极 倡 导 和 设 备 供 应 商 的 推 动 下, 欧 盟 在 2004 年 将 海 上 风 电 的 开 发 提 上 日 程,2004 年 和 2005 年 分 别 在 荷 兰 和 丹 麦 召 开 了 协 调 欧 盟 海 上 风 电 开 发 政 策 立 场 的 协 调 会 议, 发 表 了 关 于 海 上 风 电 开 发 的 荷 兰 宣 言 和 哥 本 哈 根 战 略 两 份 文 件, 此 后, 欧 盟 在 海 洋 开 发 战 略 中 也 明 确 了 海 上 风 电 发 展 的 地 位, 这 些 189

190 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 文 件, 为 欧 盟 的 海 上 风 电 提 供 了 法 律 框 架 其 基 本 的 政 策 核 心 是 : 欧 盟 各 国 为 海 上 风 电 项 目 审 批 实 行 一 站 式 服 务, 为 海 上 风 电 项 目 的 开 发 提 供 方 便 ; 建 立 统 一 海 上 风 电 联 网 机 制, 建 立 近 海 海 底 电 缆 联 网 系 统, 方 便 海 上 风 电 的 接 入 ; 各 国 分 享 已 经 取 得 的 海 上 风 电 的 经 验 和 教 训, 联 合 进 行 技 术 研 发 并 尽 可 能 形 成 规 模 化 海 上 风 电 的 开 发 ; 明 确 海 上 风 电 过 网 费 的 分 担 水 平, 给 开 发 商 明 确 的 价 格 政 策 信 息 ; 充 分 利 用 海 洋 开 发 的 数 据 和 经 验, 要 求 海 洋 海 事 海 运 部 门 为 海 上 风 电 开 发 提 供 技 术 支 持, 以 便 选 择 最 适 合 开 发 的 风 电 场 欧 盟 在 2007 年 3 月 公 布 了 能 源 发 展 绿 皮 书, 提 出 了 风 电 在 2020 年 的 发 电 总 量 中 占 据 12%, 其 中 海 上 风 电 占 1/3 的 风 电 发 展 总 体 目 标 按 照 欧 洲 风 能 协 会 的 计 算, 照 此,2020 年 风 电 装 机 将 达 到 1.8 亿 千 瓦, 海 上 风 电 约 为 8000 万 千 瓦 为 了 实 现 这 一 目 标, 欧 盟 还 协 调 了 各 国 在 研 发 上 网 等 方 面 的 共 同 立 场 : 欧 盟 将 海 上 风 电 技 术 的 研 究 开 发 列 入 技 术 支 持 的 优 先 领 域, 给 予 财 政 支 持 ; 在 欧 洲 统 一 大 电 网 的 规 划 和 建 设 中, 考 虑 接 纳 海 上 风 电 万 千 瓦 的 需 要, 为 此, 首 先 将 就 北 欧 的 海 上 风 电 经 丹 麦 连 接 到 波 兰 德 国 等 欧 洲 北 部 电 网 进 行 实 验 和 验 证 ; 欧 盟 设 立 专 门 的 委 员 会, 协 调 和 解 决 海 上 风 电 上 网 和 跨 国 销 售 问 题 ; 欧 洲 风 能 协 会 和 各 电 网 公 司 联 合 制 定 海 上 风 电 上 网 的 技 术 标 准 和 技 术 要 求, 方 便 海 上 风 电 的 上 网 同 时, 欧 盟 毫 不 隐 讳 地 告 白, 欧 盟 这 样 做 的 目 的 是 要 成 为 世 界 海 上 风 电 开 发 的 领 导 者, 为 将 来 世 界 范 围 内 海 上 风 电 的 开 发 提 供 技 术 支 持 和 技 术 输 出 在 欧 盟 政 策 的 鼓 励 下, 德 国 也 开 始 了 海 上 风 电 的 发 展 德 国 陆 地 风 能 资 源 较 好 地 区 的 开 发 程 度 已 经 较 高, 海 上 风 电 开 发 目 前 正 式 进 入 德 国 的 开 发 日 程 德 国 海 上 风 电 开 发 有 以 下 几 个 特 点 : 颁 布 新 法 案 积 极 解 决 电 网 建 设 等 困 难 德 国 2006 年 年 底 颁 布 了 加 快 新 基 础 设 施 规 划 法 案, 强 制 要 求 输 电 网 企 业 承 担 海 上 风 电 与 大 陆 并 网 的 输 电 线 路 建 设 成 本, 减 少 建 设 海 底 电 缆 的 审 批 程 序, 从 而 降 低 海 上 风 电 开 发 的 成 本 和 风 险 提 高 海 上 风 电 上 网 电 价 针 对 当 前 海 上 风 电 电 价 过 低 的 局 面, 德 国 计 划 修 改 电 世 界 风 电 发 展 现 状 与 发 展 展 望 13 价 方 案, 即 基 本 电 价 为 14 欧 分 / 千 瓦 时, 并 可 随 着 水 深 和 离 岸 距 离 的 增 加 而 适 当 增 加 加 快 建 设 海 上 风 电 试 验 场, 尽 早 积 累 经 验 计 划 于 2008 年 动 工 建 设 德 国 第 一 个 海 上 风 电 实 验 场 项 目, 拟 安 装 6 台 5 兆 瓦 的 Repower 和 6 台 5 兆 瓦 的 Multibrid 机 组, 合 计 6 万 千 瓦, 项 目 计 划 2009 年 投 入 运 行 加 快 发 放 海 上 风 电 项 目 的 建 设 许 可 截 至 2007 年 年 底, 德 国 已 经 给 18 个 北 海 及 5 个 波 罗 的 海 海 上 风 电 项 目 发 放 了 建 设 许 可 德 国 的 这 些 措 施, 加 大 了 海 上 风 电 开 发 的 热 情 德 国 风 能 协 会 预 计 : 2020 年 陆 地 风 能 的 安 装 潜 力 在 4500 万 千 瓦, 海 上 要 发 展 1000 万 ~1200 万 千 瓦, 合 计 约 5500 万 千 瓦 ; 190

191 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 2020 年 风 电 可 以 满 足 20%~25% 德 国 电 力 消 费 需 求 德 国 政 府 远 期 海 上 风 电 发 展 计 划 是,2030 年 前 要 发 展 2000 万 ~2500 万 千 瓦 的 海 上 风 电 总 之, 欧 盟 国 家 是 海 上 风 电 的 先 行 者, 也 已 为 海 上 风 电 的 开 发 做 了 大 量 的 准 备 工 作, 一 旦 时 机 成 熟, 将 着 手 推 动 海 上 风 电 的 更 大 规 模 发 展 最 近, 美 国 也 开 始 重 视 海 上 风 电 的 发 展, 委 托 国 家 可 再 生 能 源 实 验 室 对 海 上 风 电 的 施 工 和 环 境 影 响 进 行 研 究,2007 年 5 月 正 式 宣 布 在 麻 省 建 设 美 国 第 一 座 海 上 风 电 场, 总 装 机 容 量 42 万 千 瓦, 安 装 140 台 3 兆 瓦 的 风 机, 预 计 2010 年 建 成, 届 时 将 成 为 世 界 上 最 大 的 海 上 风 电 场 3.2 海 上 风 电 开 发 技 术 上 可 行, 装 备 不 是 其 制 约 因 素 虽 然 海 上 开 发 有 许 多 特 殊 的 制 约 条 件, 如 盐 雾 问 题 导 致 的 防 腐 问 题 地 质 条 件 复 杂 导 致 的 施 工 困 难, 但 是 经 过 对 现 有 海 上 风 电 场 与 风 电 设 备 的 考 察 发 现, 海 上 风 电 设 备 的 故 障 率 远 低 于 陆 上 究 其 原 因 主 要 是 : 陆 上 风 机 稳 定 可 靠 地 运 行 已 经 有 了 20 多 年 的 经 验, 对 海 上 风 电 技 术 装 备 的 可 靠 性 提 供 了 技 术 基 础, 海 上 石 油 平 台 建 设 和 运 行 为 海 上 风 电 开 发 提 供 了 经 验 ; 设 备 供 应 商 经 过 近 十 年 的 研 究 和 实 验, 充 分 考 虑 了 海 上 风 电 的 特 殊 需 要, 预 先 对 可 能 出 现 的 问 题 作 了 处 理, 参 考 海 上 钻 井 平 台 的 运 行 经 验, 对 设 备 运 行 和 维 护 提 出 了 相 应 的 技 术 要 求 和 维 修 维 护 预 案 ; 北 海 地 区 海 上 和 海 底 技 术 条 件 相 对 简 单, 海 上 风 速 高 且 稳 定 湍 流 小 海 洋 地 域 辽 阔, 风 机 易 于 布 置 相 互 影 响 小 故 障 率 低 按 照 考 察 过 的 丹 麦 西 岛 海 上 风 电 场, 装 机 容 量 16 万 千 瓦, 年 发 电 量 6 亿 千 瓦 时, 年 平 均 满 负 荷 发 电 小 时 数 为 3750 小 时, 接 近 欧 洲 大 多 数 常 规 电 厂 的 运 行 时 间 此 外, 各 设 备 供 应 商 多 对 海 上 风 电 进 行 了 长 期 的 研 究 和 实 验, 例 如 维 斯 塔 斯 对 丹 麦 的 海 上 风 电 进 行 了 10 多 年 的 研 究 和 开 发 积 累, 仅 对 Nysted 海 上 风 电 的 跟 踪 研 究 的 报 告 就 有 100 多 篇, 涵 盖 了 设 备 制 造 海 洋 环 境 气 象 风 速 生 态 影 响 和 成 本 分 析 等 内 容 ; 通 用 电 气 (GE) 接 手 风 机 装 备 制 造 之 后, 马 上 着 手 研 究 海 上 风 电 装 备 制 造 问 题 ; 除 维 斯 塔 斯 ( 含 NEG Micon) 西 门 子 ( 含 Bonus) 两 家 公 司 有 海 上 风 电 设 备 实 际 商 业 化 运 行 的 经 验,Repower Multibrid GE Enercon 也 都 开 发 了 海 上 5 兆 瓦 风 电 机 组, 目 前 都 在 进 行 试 验 和 考 核 之 中 因 此, 装 备 技 术 已 经 不 再 是 海 上 风 电 的 障 碍 3.3 投 资 大 和 成 本 高 将 是 制 约 海 上 风 电 开 发 的 主 要 因 素 海 上 风 电 投 资 高 的 主 要 原 因 有 以 下 几 点 : 风 机 设 备 制 造 过 程 中 考 虑 海 上 防 腐 等 特 殊 技 术 要 求, 加 大 了 成 本 ; 批 量 过 小, 提 高 了 销 售 价 格 ; 施 工 的 特 殊 要 求, 加 大 了 投 资 费 用 现 有 的 海 上 风 机 的 安 装 方 式 主 要 是 沉 箱 式 和 打 桩 式 沉 箱 式 适 合 水 深 较 浅 的 软 地 基 海 底 施 工, 一 台 2 兆 瓦 的 风 机 安 装 需 要 1800 多 吨 钢 筋 混 凝 土 稳 定 基 础, 而 一 台 同 样 容 量 的 陆 上 风 机 的 基 础 为 300 吨 左 右 打 桩 式 的 支 撑 桩 需 要 特 殊 防 腐 及 强 度 和 韧 性 要 求 一 般 陆 上 风 机 的 基 础 施 工 费 用 约 占 总 投 资 的 10%, 而 海 上 基 础 施 工 费 用 高 达 总 投 资 的 40% 以 上 从 而 导 致 了 海 上 风 电 投 资 成 本 比 陆 上 同 类 风 机 高 出 50%~100% 即 使 海 上 风 速 条 件 好, 一 般 高 出 陆 地 20%~ 40%, 相 应 的 每 千 瓦 时 的 发 电 成 本 也 要 提 高 2~4 欧 分 依 据 欧 洲 风 能 协 会 计 算 的 海 上 风 电 和 陆 上 风 电 的 成 本 比 较, 可 以 近 似 说 明 两 者 的 差 距, 即 海 上 比 陆 上 高 出 30% 左 右 如 果 再 考 虑 海 底 电 缆 输 电 191

192 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 等 费 用, 海 上 风 电 可 能 高 出 陆 上 50% 左 右 国 外 有 关 机 构 也 对 如 何 降 低 海 上 风 电 的 发 电 成 本 进 行 了 研 究, 提 出 了 以 下 应 对 措 施 : 提 高 海 上 风 机 的 可 靠 性 延 长 使 用 寿 命, 海 上 风 机 使 用 寿 命 不 少 于 20 年 ; 进 行 必 要 的 特 殊 设 计, 提 高 免 维 护 时 间, 降 低 维 护 和 维 修 费 用 适 当 大 规 模 开 发, 合 理 安 排 施 工 时 间 由 于 海 上 风 机 需 要 大 吨 位 特 殊 安 装 设 备, 一 般 适 合 大 规 模 开 发, 降 低 施 工 设 备 的 租 金, 选 择 天 气 较 好 的 时 段 安 装, 减 少 设 备 返 港 的 次 数 和 时 间 只 考 虑 如 何 度 过 极 端 天 气 条 件 下 的 安 全 设 计, 不 考 虑 为 极 端 天 气 做 设 计 的 特 殊 修 改 和 提 高 强 度, 否 则 会 极 大 地 加 大 设 备 投 资 成 本, 日 本 风 电 设 备 制 造 商 就 是 因 为 过 多 地 考 虑 了 抗 台 风 的 影 响, 使 得 其 风 机 在 国 际 上 没 有 竞 争 力 充 分 利 用 已 知 海 洋 地 质 和 气 象 资 料, 减 少 开 发 初 期 投 入 就 近 利 用 已 有 设 施, 如 海 上 平 台 海 底 电 缆, 对 施 工 和 维 护 运 行 做 好 预 案, 降 低 施 工 和 运 行 维 护 费 等 海 上 风 电 的 开 发 费 用 适 当 降 低 噪 声 要 求 和 塔 架 高 度, 降 低 造 价 由 于 海 上 风 电 场 远 离 人 群, 对 噪 声 没 有 特 殊 要 求, 可 以 放 宽 对 噪 声 的 要 求, 甚 至 有 人 设 想 用 单 桨 叶 风 机 取 代 三 桨 叶 风 机 另 外 海 上 的 风 速 和 陆 地 上 有 较 大 差 别, 海 上 风 速 不 像 陆 上 随 着 轮 毂 的 高 度 有 较 大 变 化, 在 轮 毂 达 到 一 定 高 度 之 后, 继 续 增 加 高 度, 风 速 变 化 不 大, 这 样 在 不 影 响 通 航 的 条 件 小, 可 以 适 当 降 低 塔 架 高 度 等, 同 时 也 可 能 没 有 必 要 专 门 为 海 上 制 造 特 大 型 风 机 由 于 这 些 措 施 都 是 在 原 有 的 基 础 上 进 行 修 补, 还 不 能 从 根 本 上 改 变 海 上 风 电 的 高 成 本 问 题 海 上 风 电 开 发 成 本 高 于 陆 地 的 问 题 是 难 以 克 服 的 因 此, 国 外 的 大 多 数 专 家 认 为, 在 条 件 允 许 的 情 况 下, 优 先 开 发 陆 上 风 电 ; 优 先 考 虑 开 发 距 离 负 荷 中 心 近, 风 能 资 源 条 件 特 别 好 的 海 上 项 目 ; 一 旦 决 定 开 发, 适 当 提 高 开 发 规 模, 尽 可 能 利 用 成 熟 技 术 和 装 备, 提 高 可 靠 性 4 风 能 发 展 展 望 全 球 风 能 理 事 会 是 世 界 上 公 认 的 风 电 预 测 的 权 威 机 构, 据 全 球 风 能 理 事 会 的 预 测, 未 来 五 年, 全 球 风 电 还 将 保 持 20% 以 上 增 长 速 度, 到 2012 年, 全 球 风 电 装 机 容 量 将 达 到 2.4 亿 千 瓦, 年 发 电 5000 亿 千 瓦 时, 风 电 电 力 约 占 全 球 电 力 供 应 的 3% 欧 洲 将 继 续 保 持 总 装 机 容 量 第 一 的 位 置, 亚 洲 将 会 超 过 北 美 市 场 排 在 第 二 位 到 2012 年, 欧 洲 亚 洲 和 北 美 市 场 的 风 电 装 机 容 量 预 期 为 1.02 亿 千 瓦 6600 万 千 瓦 和 6130 万 千 瓦, 占 全 球 市 场 的 份 额 依 次 是 42.5% 27.5% 和 25.5%, 亚 洲 的 市 场 份 额 明 显 上 升, 其 次 是 北 美, 而 欧 洲 在 全 球 风 电 市 场 中 的 份 额 明 显 下 降 在 亚 洲 和 北 美 市 场 中 增 长 最 快 贡 献 最 大 的 国 家 将 会 是 中 国 和 美 国 如 果 采 取 积 极 措 施,2030 年 和 2050 年, 世 界 风 电 装 机 将 分 别 达 到 21 亿 千 瓦 和 30 亿 千 瓦, 发 电 量 分 别 达 到 5 万 亿 千 瓦 时 和 8 万 亿 千 瓦 时 ( 图 3-2) 总 之, 发 展 风 电 已 不 仅 是 各 国 走 可 持 续 发 展 道 路 的 一 个 政 治 口 号, 而 已 经 切 实 成 为 各 国 能 192

193 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 源 建 设 的 一 个 重 点, 参 与 风 电 产 业 的 竞 争, 也 不 仅 是 企 业 为 了 改 善 自 身 形 象 做 成 的 姿 态, 而 在 当 前 已 成 为 能 源 集 团 和 资 本 市 场 你 争 我 夺 的 热 点 战 场 开 发 风 电 也 成 为 各 国 不 能 忽 视 的 一 项 新 的 经 济 增 长 点 资 料 来 源 : 全 球 可 再 生 能 源 理 事 会, 风 力 发 电 发 展 展 望,2007 年 3 月 图 年 世 界 风 电 发 展 展 望 193

194 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 风 能 发 电 电 机 的 比 较 崔 传 杰 本 文 主 要 对 双 馈 式 风 电 机 组 和 永 磁 直 驱 式 风 电 机 组 进 行 一 些 简 单 介 绍, 并 对 其 特 性, 成 本 进 行 了 比 较 分 析, 个 人 认 为 采 用 永 磁 直 驱 技 术 是 大 型 风 力 发 电 产 品 发 展 可 能 的 趋 势 ; 随 后 介 绍 了 国 内 外 目 前 永 磁 直 驱 式 风 电 电 机 的 生 产 状 况 ; 最 后 对 永 磁 直 驱 式 风 电 电 机 所 需 要 的 永 磁 材 料 钕 铁 硼 和 上 游 稀 土 进 行 了 简 单 介 绍 1 双 馈 式 和 直 驱 式 变 速 变 桨 风 电 机 组 的 风 能 转 换 效 率 更 高, 能 够 有 效 降 低 风 电 机 组 的 运 行 噪 声, 具 有 更 好 的 电 能 质 量, 通 过 主 动 控 制 等 技 术 能 够 大 幅 度 降 低 风 电 机 组 的 载 荷, 使 得 风 电 机 组 功 率 重 量 比 提 高, 这 些 因 素 都 促 成 了 变 速 变 桨 技 术 成 为 当 今 风 力 发 电 机 组 的 主 流 技 术 目 前, 市 场 上 主 流 的 变 速 变 桨 恒 频 型 风 电 机 组 技 术 分 为 双 馈 式 和 直 驱 式 两 大 类 双 馈 式 变 桨 变 速 恒 频 技 术 的 主 要 特 点 是 采 用 了 风 轮 可 变 速 变 桨 运 行, 传 动 系 统 采 用 齿 轮 箱 增 速 和 双 馈 异 步 发 电 机 并 网, 而 直 驱 式 变 速 变 桨 恒 频 技 术 采 用 了 风 轮 与 发 电 机 直 接 耦 合 的 传 动 方 式, 发 电 机 多 采 用 多 极 同 步 电 机, 通 过 全 功 率 变 频 装 置 并 网 直 驱 技 术 的 最 大 特 点 是 可 靠 性 和 效 率 都 进 一 步 得 到 了 提 高 还 有 一 种 介 于 二 者 之 间 的 半 直 驱 式, 由 叶 轮 通 过 单 级 增 速 装 置 驱 动 多 极 同 步 发 电 机, 是 直 驱 式 和 传 统 型 风 力 发 电 机 的 混 合 1.1 概 念 简 介 双 馈 式 : 交 流 励 磁 发 电 机 又 被 人 们 称 之 为 双 馈 发 电 机 双 馈 风 电 机 组 中, 为 了 让 风 轮 的 转 速 和 发 电 机 的 转 速 相 匹 配, 必 须 在 风 轮 和 发 电 机 之 间 用 齿 轮 箱 来 联 接, 这 就 增 加 了 机 组 的 总 成 本 ; 而 齿 轮 箱 噪 音 大 故 障 率 高 需 要 定 期 维 护, 并 且 增 加 了 机 械 损 耗 ; 机 组 中 采 用 的 双 向 变 频 器 结 构 和 控 制 复 杂 ; 电 刷 和 滑 环 间 也 存 在 机 械 磨 损 目 前, 世 界 各 国 正 在 针 对 这 些 缺 点 改 进 机 组 或 研 制 新 型 机 组, 如 无 刷 双 馈 机 组 图 1 双 馈 风 电 机 组 与 电 网 连 接 图 永 磁 直 驱 风 电 机 组, 就 是 取 消 了 昂 贵 而 又 沉 重 的 增 速 齿 轮 箱, 风 轮 轴 直 接 和 发 电 机 轴 直 接 相 连, 194

195 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 转 子 的 转 速 随 来 流 风 速 的 变 化 而 改 变, 其 交 流 电 的 频 率 也 随 之 变 化, 经 过 大 功 率 电 力 电 子 变 频 器 将 频 率 不 定 的 交 流 电 整 流 成 直 流 电, 再 逆 变 成 与 电 网 同 频 率 的 交 流 电 输 出 永 磁 风 电 机 组 与 电 网 的 连 接 情 况 如 图 2 所 示 图 2 永 磁 风 电 机 组 与 电 网 的 连 接 1.2 特 性 比 较 表 1 双 馈 型 与 直 驱 型 风 力 发 电 机 组 的 特 性 比 较 机 型 和 特 性 双 馈 型 风 力 发 电 机 组 永 磁 直 驱 风 力 发 电 机 组 系 统 维 护 成 本 较 高 ( 齿 轮 箱 故 障 多 ) 低 系 统 价 格 中 高 系 统 效 率 较 高 高 电 控 系 统 体 积 中 较 大 变 流 器 容 量 全 功 率 的 1/3 全 功 率 变 流 变 流 系 统 稳 定 性 中 高 电 机 滑 环 半 年 换 碳 刷, 二 年 换 滑 环 无 碳 刷, 滑 环 电 机 造 价 低 (1.5WM 50 万 左 右 ) 高 (1.5MW 160 万 左 右 ) 电 机 尺 寸 小 ( 直 径 约 为 1.5m) 大 ( 直 径 4.8 米 左 右 ) 电 机 重 量 轻 重 塔 内 电 缆 工 作 电 流 类 型 高 频 非 正 弦 波, 具 有 较 大 谐 波 分 量 正 弦 波 谐 波 畸 变 可 控 性 难 以 控 制, 因 为 要 随 着 转 速 的 变 化 进 行 变 频, 控 制 回 路 多 容 易 控 制, 因 为 谐 波 频 率 稳 定, 控 制 回 路 少 电 机 种 类 励 磁 永 磁, 设 计 时 要 考 虑 永 磁 体 退 磁 问 题 双 馈 式 风 力 发 电 机 组 的 特 点 是 采 用 了 多 级 齿 轮 箱 驱 动 有 刷 双 馈 式 异 步 发 电 机 它 的 发 电 机 的 转 速 高, 转 矩 小, 重 量 轻, 体 积 小, 变 流 器 容 量 小, 但 齿 轮 箱 的 运 行 维 护 成 本 高 且 存 在 机 械 运 行 损 耗 直 驱 式 风 力 发 电 机 组 在 传 动 链 中 省 掉 了 齿 轮 箱, 将 风 轮 与 低 速 同 步 发 电 机 直 接 连 接, 然 后 通 过 变 流 器 全 变 流 上 网, 降 低 了 机 械 故 障 的 概 率 和 定 期 维 护 的 成 本, 同 时 提 高 了 风 电 转 换 效 率 和 运 行 可 靠 性, 但 是 电 机 体 积 大 价 格 高 永 磁 直 驱 虽 然 发 电 机 体 积 大 成 本 高, 但 由 于 省 去 了 昂 贵 的 齿 轮 箱, 电 能 生 产 的 机 械 传 动 路 195

196 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 径 缩 短 了, 避 免 了 因 齿 轮 箱 旋 转 产 生 的 机 械 损 耗 噪 声 以 及 材 料 的 磨 损 甚 至 漏 油 等 问 题 使 机 组 的 工 作 寿 命 更 有 保 障, 也 更 适 合 于 环 境 保 护 的 要 求 ; 发 电 机 外 围 面 积 大, 易 散 热, 由 于 没 有 电 励 磁, 转 子 损 耗 近 似 为 零, 可 采 用 自 然 通 风 冷 却, 结 构 简 单 可 靠 ; 交 流 一 直 流 一 交 流 变 频 装 置 可 以 根 据 要 求 进 行 有 功 功 率 无 功 功 率 及 频 率 输 出 的 任 意 调 节, 谐 波 分 量 低, 具 有 很 强 的 低 电 压 穿 越 能 力, 以 适 应 电 网 扰 动, 实 现 高 效 率 发 电 由 此 可 以 看 出, 永 磁 材 料 的 使 用 使 直 驱 风 电 机 组 的 优 势 更 加 突 出 永 磁 直 驱 同 步 发 电 机 系 统 存 在 的 缺 点 是 : 对 永 磁 材 料 的 性 能 稳 定 性 要 求 高, 电 机 重 量 和 成 本 增 加 另 外,IGBT 逆 变 器 的 容 量 较 大, 一 般 要 选 发 电 机 额 定 功 率 的 120% 以 上 1.3 成 本 比 较 从 制 造 成 本 角 度 讲, 双 馈 型 与 直 驱 型 发 电 机 组 的 差 别 主 要 有 三 个 方 面 : 电 机, 齿 轮 箱, 变 流 器 控 制 系 统 等 其 它 系 统 的 造 价 相 差 不 多 下 表 是 对 1.5MW 双 馈 风 电 机 组 ( 简 称 双 馈 式 ) 和 发 电 机 外 径 为 4m 的 1.5MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组 ( 简 称 直 驱 式 ) 进 行 定 量 的 比 较 表 2 双 馈 和 直 驱 型 价 格 对 比 ( 单 位 : 万 元 ) 机 型 主 要 设 备 价 格 其 他 设 安 装 运 机 组 设 单 位 千 齿 轮 箱 发 电 机 变 频 器 风 轮 塔 架 备 总 结 输 费 用 备 总 价 瓦 造 价 双 馈 式 直 驱 式 由 上 表 可 知 : 永 磁 直 驱 风 电 机 组 的 设 备 总 价 比 双 馈 风 电 机 组 的 高 5%, 单 位 千 瓦 造 价 高 5.5%, 双 馈 机 组 在 价 格 上 占 有 一 定 的 优 势, 但 总 体 价 格 相 差 并 不 是 很 大 从 维 修 成 本 来 看, 直 驱 型 占 有 相 当 大 的 优 势 风 力 发 电 机 风 轮 的 受 力 状 况 极 为 恶 劣, 经 常 在 急 剧 变 化 的 重 载 荷 下 连 继 运 行 数 十 小 时, 采 用 双 馈 型 机 组 时, 风 轮 所 受 到 的 各 种 载 荷 都 通 过 主 轴 直 接 传 递 给 齿 轮 箱 的 低 速 轴, 所 以 齿 轮 箱 成 为 故 障 率 最 高 的 部 件 有 的 风 场 齿 轮 箱 损 坏 率 高 达 40%~ 50%, 个 别 品 牌 的 齿 轮 箱 更 换 率 几 乎 接 近 100% 以 大 坂 城 风 电 场 一 场 为 例, 由 齿 轮 箱 故 障 或 损 坏 导 致 的 直 接 电 量 损 失 年 均 约 15 万 kw.h, 占 非 常 规 维 护 工 作 量 的 40% 以 上 1.4 电 机 比 较 小 结 综 上 文 所 述 : (1) 双 馈 风 电 机 组 具 有 很 高 的 性 价 比, 尤 其 适 合 变 速 恒 频 风 力 发 电 系 统, 因 而 在 未 来 一 段 时 间 内 仍 然 是 风 电 行 业 的 主 流 机 型 目 前, 由 于 双 馈 风 电 机 组 技 术 十 分 成 熟, 生 产 厂 商 较 多, 业 主 选 择 性 更 强, 运 行 经 验 丰 富, 仍 是 风 电 场 开 发 的 主 流 机 型 (2) 永 磁 直 驱 风 电 机 组 可 靠 性 高 运 行 维 护 简 单 ; 电 网 运 行 质 量 大 大 提 高 在 技 术 经 济 条 件 成 熟 时, 永 磁 直 驱 风 电 机 组 有 望 成 为 风 电 领 域 更 受 欢 迎 的 产 品 196

197 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 直 驱 风 电 机 组 技 术 尚 未 完 全 成 熟, 国 内 生 产 厂 商 较 少, 有 些 机 型 还 处 在 设 计 研 发 阶 段, 并 且 已 投 人 运 行 的 机 组 运 行 时 间 较 短, 其 性 能 工 艺 质 量 尚 需 时 日 考 验, 更 大 兆 瓦 级 直 驱 风 电 机 组 仍 需 在 结 构 材 料 工 艺 等 方 面 进 一 步 研 究 此 外, 使 用 性 能 更 好 的 变 流 器 才 会 有 更 好 的 前 景 直 驱 风 电 机 组 是 近 几 年 发 展 起 来 的 新 型 机 组, 代 表 了 未 来 风 电 技 术 的 发 展 方 向 随 着 永 磁 新 材 料 的 使 用, 新 结 构 发 电 机 和 电 力 电 子 变 流 器 的 结 合, 有 望 大 幅 减 少 大 功 率 低 速 直 驱 风 电 机 组 的 空 间 尺 寸, 可 以 预 见 直 驱 风 电 机 组 尤 其 是 永 磁 直 驱 风 电 机 组 的 市 场 占 有 率 将 不 断 增 长 从 国 外 技 术 发 展 上 来 看, 采 用 永 磁 直 驱 技 术 是 大 型 风 力 发 电 产 品 发 展 必 然 的 趋 势, 而 且 稀 土 永 磁 材 料 在 我 国 的 储 量 最 大, 原 材 料 成 本 远 小 于 国 外, 更 应 该 考 虑 采 用 永 磁 直 驱 技 术 必 须 注 意 的 是 永 磁 电 机 占 直 驱 机 组 的 成 本 31%, 而 双 馈 电 机 只 占 双 馈 发 电 机 组 的 6%, 这 样 的 话 采 用 直 驱 式 风 力 发 电 机 组 的 方 案 利 润 空 间 会 更 大 2 国 内 外 生 产 状 况 国 外 直 驱 风 电 技 术 相 对 比 较 成 熟, 已 有 许 多 专 利 和 成 型 的 产 品 1997 年 市 场 上 最 早 出 现 直 驱 风 电 机 组, 由 德 国 ENERCON GMBH 公 司 制 造, 机 组 容 量 从 330kW~2MW;2000 年 瑞 典 ABB 公 司 研 制 出 3MW 的 永 磁 直 驱 风 电 机 组, 其 中 包 括 永 磁 式 转 子 结 构 的 高 压 风 力 发 电 机 Wind former, 容 量 3 兆 瓦 高 约 70 米 风 扇 直 径 约 90 米 ;2003 年 日 本 三 菱 重 工 自 行 制 造 出 2MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组, 并 投 人 运 行 ;2004 年 4 月 德 国 西 门 子 公 司 开 发 的 3MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组 在 世 界 最 大 的 位 于 挪 威 Hundhammerfiell 的 风 电 场, 据 称 发 电 机 效 率 达 到 98% 德 国 目 前 已 研 制 出 5Mw 的 永 磁 直 驱 风 电 机 组 近 年 来, 国 内 多 家 企 业 也 开 始 兆 瓦 级 直 驱 风 电 机 组 的 研 发 与 制 造 2005 年 金 风 研 制 的 我 国 首 台 1.2MW 永 磁 直 驱 风 电 机 组 在 新 疆 达 坂 城 风 电 场 并 网 发 电 ; 湘 潭 电 机 集 团 与 日 本 原 弘 产 株 式 会 社 合 资 组 建 的 湖 南 湘 电 风 能 有 限 公 司,2 兆 瓦 直 驱 式 永 磁 风 力 发 电 整 机 机 组 已 试 车 成 功 2007 年 11 月 湘 电 风 能 开 发 的 2 台 2MW 直 驱 风 电 机 组 在 内 蒙 古 大 唐 卓 资 风 电 场 正 式 并 网 发 电,08 年 2 月 又 有 2 台 2MW 机 组 在 福 建 漳 州 天 鳌 风 电 场 顺 利 并 网, 这 些 实 例 都 说 明 我 国 正 在 掌 握 直 驱 风 电 机 组 技 术 广 西 银 河 艾 万 迪 斯 风 力 发 电 有 限 公 司 与 德 国 AVAVTIS 公 司 联 合 推 出 的 2.5 兆 瓦 直 驱 变 桨 风 力 发 电 也 将 于 2008 年 二 季 度 完 成 样 机 ; 具 有 自 主 知 识 产 权 的 新 疆 金 凤 科 技 股 份 公 司 哈 尔 滨 九 州 电 气 公 司 也 分 别 研 制 出 1.5 兆 瓦 直 驱 式 风 力 发 电 机 表 3 国 内 主 要 企 业 2 种 机 组 参 数 及 应 用 情 况 ( 截 止 2008 年 4 月 ) 197

198 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 3 永 磁 材 料 3.1 钕 铁 硼 简 介 (1) 永 磁 材 料 简 介 传 统 的 发 电 机 磁 场 电 流 通 过 滑 环 时 引 起 与 电 流 平 方 值 成 正 比 的 焦 耳 损 耗 采 用 永 磁 体 磁 场 不 存 在 这 个 问 题 由 于 损 耗 很 低, 发 热 很 小, 也 不 需 要 冷 却 在 设 计 过 程 中 特 别 注 意 了 磁 路 的 优 化 问 题, 包 括 磁 路 的 尺 寸 设 计, 以 避 免 永 磁 体 的 去 磁 近 年 来 永 磁 材 料 的 发 展 不 断 取 得 新 的 进 步 从 早 期 的 铝 镍 钴 (Al Ni co), 发 展 到 铁 锶 (Fe sr), 钐 钻 (Sm Co), 钕 铁 硼 (Nd Fe B) Nd Fe B 的 单 位 体 积 能 量 高 达 240kJ/m 3, 是 原 来 永 磁 材 料 的 6 倍 烧 结 NdFeB 永 磁 材 料 是 目 前 高 性 能 永 磁 材 料 中 性 价 比 最 高 的, 现 代 材 料 科 学 尚 未 发 现 在 磁 性 能 和 经 济 性 方 面 能 够 替 代 它 的 永 磁 材 料 科 技 界 也 普 遍 认 为, 在 今 后 20~30 年 内, 不 会 有 超 越 烧 结 198

199 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 Nd FeB 的 永 磁 材 料 出 现 并 大 规 模 工 业 应 用 本 章 主 要 是 介 绍 目 前 永 磁 新 材 料 钕 铁 硼, 这 也 是 直 驱 发 电 机 组 使 用 的 材 料 (2) 钕 铁 硼 介 绍 用 途 : 烧 结 钕 铁 硼 (NdFeB) 永 磁 号 称 磁 王, 因 其 极 高 的 磁 性 能 被 广 泛 应 用 于 工 业 和 消 费 产 品 中, 遍 布 军 用 和 民 用 的 各 领 域, 如 音 响 用 喇 叭 磁 片 通 讯 计 算 机 VCR 磁 体 永 磁 电 机 永 磁 发 电 机 核 磁 共 振 磁 悬 浮 电 动 车 玩 具 保 健 行 业 磁 选 等 随 着 全 球 原 材 料 资 源 以 及 能 源 的 日 益 紧 张, 以 风 电 为 标 志 的 新 型 节 能 环 保 新 能 源 在 国 内 快 速 发 展, 随 着 直 驱 发 电 机 组 技 术 的 成 熟, 将 可 能 推 动 了 高 性 能 NdFeB 永 磁 市 场 的 增 长 价 格 : 自 从 烧 结 NdFeB 永 磁 材 料 投 入 工 业 应 用 以 来, 全 世 界 的 年 产 量 一 直 维 持 较 高 速 度 的 增 长 需 求 虽 然 从 2002 年 至 今 一 直 保 持 着 30% 以 上 的 年 增 长 率, 但 由 于 中 国 的 产 能 扩 大, 使 世 界 烧 结 NdFeB 平 均 价 格 一 路 走 低,1997 年 的 109 美 元 / 千 克 直 至 2005 年 的 43.9 美 元 / 千 克, 此 后, 由 于 稀 土 材 料 价 格 上 涨 及 美 元 贬 值, 上 一 轮 资 源 价 格 的 上 涨,2006 年 达 48.9 美 元 / 千 克,2007 年 约 50.0 美 元 / 千 克 成 本 : 原 材 料 成 本 以 钕 ( 镨 钕 ) 铁 硼 铁 为 主 以 及 极 少 量 的 铽 钴 铌 铜 等 钕 ( 镨 钕 ) 价 格 按 16~20 万 元 / 吨, 用 量 约 30%; 纯 铁 粉 的 价 格 约 为 1 万 元 / 吨, 用 量 约 70%; 硼 铁 用 量 约 2%, 价 格 约 为 3 万 元 / 吨 ; 虽 然 1 吨 铽 和 钴 达 到 数 10 万 元, 但 用 量 极 低, 占 有 原 料 成 本 比 例 小 因 此, 1 吨 烧 结 NdFeB 的 原 料 成 本 约 8 万 元, 换 算 ( 汇 率 取 6 8) 等 于 11.8 美 元 / 千 克 这 成 本 价 格 大 概 是 去 年 年 底 国 内 厂 商 生 产 成 本 生 产 1 吨 烧 结 NdFeB 的 电 力 成 本 约 0.65~0.70 万 元 除 此 之 外, 还 有 辅 助 成 本, 如 气 体 供 应 及 使 用 设 备 维 修 与 维 护 产 品 检 查 及 测 试 人 员 工 资 及 管 理 费 用 加 工 包 装 及 运 输 设 备 折 旧 等, 要 视 具 体 情 况 计 算 目 前 以 中 牌 号 中 高 牌 号 产 品 定 位 的 企 业 效 益 相 对 稳 定, 毛 利 率 可 达 30% 左 右 直 驱 发 电 机 对 NdFeB 的 需 求 : 一 台 1.5MW 直 驱 永 磁 风 力 发 电 机 总 共 需 用 NdFeB 永 磁 材 料 1.2 吨,2MW 需 要 1.5 吨 一 台 1.65MW 半 直 驱 永 磁 风 力 发 电 机 总 共 需 用 永 磁 材 料 0.5 吨, 一 台 大 功 率 发 电 机 所 需 要 的 NdFeB 永 磁 材 料 更 多 而 且 大 型 永 磁 直 驱 分 风 力 发 电 机 组 的 陆 续 投 产, 将 带 动 高 牌 号 NdFeB 材 料 市 场 需 求 的 迅 速 发 展, 势 必 出 现 一 个 大 功 率 永 磁 发 电 机 应 用 的 高 峰, 国 内 的 烧 结 NdFeB 永 磁 材 料 生 产 以 中 低 牌 号 为 主, 无 法 满 足 市 场 需 求 ( 在 技 术 上, 日 本 拥 有 烧 结 Nd FeB 发 明 的 知 识 产 权, 虽 然 在 2003 年 已 有 大 部 分 专 利 失 效, 但 其 技 术 水 平 一 直 居 于 世 界 领 先 地 位 ) NdFeB 生 产 的 投 资 属 于 中 等 规 模, 占 用 土 地 和 厂 房 面 积 都 不 大, 投 资 的 绝 大 部 分 在 于 购 买 设 备 目 前, 国 产 设 备 完 全 能 满 足 国 内 中 档 产 品 生 产 的 需 要 如 果 要 确 保 产 品 的 高 性 能 和 高 稳 定 性, 一 般 需 要 进 口 部 分 关 键 设 备 生 产 永 磁 材 料 ( 钕 铁 硼 ) 上 市 公 司 : 中 科 三 环 : 公 司 主 要 从 事 稀 土 永 磁 和 新 型 磁 性 材 料 及 其 应 用 产 品 的 研 究, 开 发 和 向 生 产 转 化 的 199

200 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 高 新 技 术 企 业, 是 中 国 最 大 全 球 第 二 大 钕 铁 硼 永 磁 材 料 制 造 商 风 力 发 电 中 使 用 的 直 驱 永 磁 机 组 和 新 能 源 汽 车 使 用 的 驱 动 电 机 都 要 大 量 使 用 钕 铁 硼 公 司 正 在 积 极 推 进 钕 铁 硼 磁 体 在 风 力 电 机 和 混 合 动 力 汽 车 的 应 用 宁 波 韵 升 : 宁 波 韵 升 主 要 产 品 为 八 音 盒 钕 铁 硼 和 电 机 在 国 内 市 场 中 具 有 相 当 重 要 的 地 位, 其 中 八 音 盒 产 量 居 全 球 第 一, 分 别 占 据 了 95% 的 国 内 市 场 与 50% 的 国 际 市 场, 汽 车 马 达 电 机 100% 出 口 美 国, 居 国 内 第 一 太 原 刚 玉 : 公 司 是 亚 洲 最 大 的 棕 刚 玉 生 产 基 地, 全 国 市 场 占 有 率 达 30% 左 右, 棕 刚 玉 被 广 泛 应 用 于 航 空 航 天 国 防 等 尖 端 领 域 另 外, 公 司 是 我 国 最 大 的 钕 铁 硼 材 料 生 产 企 业 之 一, 产 能 位 居 国 内 同 行 业 的 第 三 位 3.2 钕 铁 硼 材 料 上 游 稀 土 稀 土 元 素 在 地 壳 中 丰 度 并 不 稀 少, 只 是 分 散 而 已 因 此, 虽 然 稀 土 的 绝 对 量 很 大, 但 就 目 前 为 止 能 真 正 成 为 可 开 采 的 稀 土 矿 并 不 多, 而 且 在 世 界 上 分 布 极 不 均 匀, 主 要 集 中 在 中 国 美 国 印 度 前 苏 联 南 非 澳 大 利 亚 等 几 个 国 家, 其 中 中 国 的 占 有 率 最 高 随 着 国 外 稀 土 勘 探 获 得 进 展 和 我 国 稀 土 大 量 开 发, 我 国 稀 土 储 量 所 占 比 例 不 断 下 降 根 据 美 国 矿 务 部 1998 年 统 计, 中 国 的 稀 土 资 源 占 全 球 稀 土 资 源 的 80% 左 右, 具 有 绝 对 的 资 源 优 势 但 是 2005 年 美 国 矿 务 部 统 计, 全 球 已 勘 察 可 供 开 采 稀 土 矿 藏 储 量 1.54 亿 吨 (REO), 其 中 8900 万 吨 (REO) 在 中 国, 占 全 球 储 量 的 近 58%, 这 些 最 新 的 数 据 显 示, 中 国 占 全 球 稀 土 的 比 例 正 在 逐 年 下 降 按 照 中 国 稀 土 学 会 提 供 数 据 显 示, 世 界 累 计 探 明 稀 土 工 业 储 量 约 1 亿 吨, 我 国 已 探 明 的 稀 土 资 源 储 量 为 5200 万 吨, 我 国 稀 土 储 量 已 从 7000 多 万 吨 下 降 为 5200 万 吨 左 右, 仍 居 世 界 首 位, 但 比 重 已 从 70% 左 右 降 至 近 58% 与 我 国 大 量 开 采 稀 土 形 成 鲜 明 对 比, 国 外 稀 土 生 产 大 国 都 在 采 取 各 种 方 式 储 备 稀 土 资 源, 如 美 国 是 世 界 第 二 大 稀 土 储 量 大 国, 但 把 国 内 最 大 的 芒 廷 帕 斯 稀 土 矿 封 存 起 来, 转 而 每 年 从 我 国 进 口 大 量 的 稀 土 产 品 我 国 稀 土 资 源 分 布 广 泛, 在 19 个 省 市 自 治 区 都 发 现 有 稀 土 矿 藏, 而 且 矿 物 品 种 齐 全 我 国 主 要 稀 土 矿 有 白 云 鄂 博 稀 土 矿 ( 占 国 内 90% 左 右 ) 山 东 微 山 稀 土 矿 四 川 冕 宁 稀 土 矿 江 西 风 化 壳 淋 积 型 稀 土 矿 湖 南 褐 钇 铌 矿 和 漫 长 海 岸 线 上 的 海 滨 砂 矿 等, 其 中 白 云 鄂 博 矿 是 世 界 最 大 的 稀 土 矿 山, 稀 土 储 量 几 乎 占 世 界 总 储 量 的 一 半 ( 以 轻 稀 土 为 主 ), 而 且 稀 土 与 铁 矿 资 源 共 生, 可 以 随 铁 矿 石 开 采 综 合 回 收 利 用, 生 产 成 本 低, 市 场 竞 争 力 强 上 市 公 司 : 包 钢 稀 土 (600111) 稀 土 的 应 用 : 冶 金 / 机 械, 石 油 / 化 工, 玻 璃 / 陶 瓷, 农 轻 纺, 稀 土 荧 光 材 料, 稀 土 贮 氢 材 料, 稀 土 储 氢 材 料 及 镍 氢 电 池 ( 新 型 动 力 电 池 主 要 两 条 路 径 : 锂 电 池 和 镍 氢 电 池 锂 电 池 在 性 能 上 具 有 较 大 的 优 势, 应 属 最 终 发 展 方 向 镍 氢 电 池 虽 然 性 能 上 与 锂 电 池 有 一 定 的 差 距, 但 因 起 步 早 技 术 较 为 成 熟, 具 200

201 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 有 一 定 的 先 发 优 势 ) 电 动 汽 车, 稀 土 永 磁 材 料 及 硬 盘 驱 动 器, 稀 土 荧 光 粉 材 料 及 高 清 晰 度 彩 电, 稀 土 光 纤 材 料 及 光 纤 通 信, 稀 土 催 化 剂 材 料 及 汽 车 尾 气 净 化 器, 稀 土 磁 记 录 材 料 及 磁 光 存 储 设 备 参 考 文 献 [1] 田 迅, 任 腊 春 等. 风 电 机 组 选 型 分 析. 电 网 与 清 洁 能 源,2008. [2] 胡 立 伟. 风 电 设 备 选 型 的 技 术 经 济 分 析. 新 能 源 产 业,2007. [3] 闫 凌 宇. 双 馈 型 与 直 驱 型 风 力 发 电 机 组 产 业 化 能 力 对 比 分 析. 第 三 届 中 国 智 能 电 工 技 术 报 告 [4] 翁 兴 园. 风 电 烧 结 钕 铁 鹏 产 业 投 资 前 景 可 期 Industrial Movemen [5] 李 建 伟. 大 型 风 电 设 备 发 展 的 新 方 向. 上 海 大 中 型 电 机

202 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 稀 土 行 业 分 析 崔 传 杰 1 我 国 稀 土 行 业 状 况 1.1 我 国 储 量 根 据 美 国 矿 务 部 1998 年 统 计, 中 国 的 稀 土 资 源 占 全 球 稀 土 资 源 的 80% 左 右, 具 有 绝 对 的 资 源 优 势 2005 年 美 国 矿 务 部 统 计, 全 球 已 勘 察 可 供 开 采 稀 土 矿 藏 储 量 1.54 亿 吨 (REO), 其 中 8900 万 吨 (REO) 在 中 国, 占 全 球 储 量 的 近 58% 我 国 稀 土 资 源 分 南 北 两 大 块 北 方 : 轻 稀 土 资 源, 集 中 在 包 头 白 云 鄂 博 特 等 地, 以 后 在 四 川 冕 宁 又 有 发 现 主 要 含 镧 铈 镨 钕 和 少 量 钐 铕 钆 等 元 素 ; 南 方 : 中 重 稀 土 资 源, 分 布 在 江 西 广 东 广 西 福 建 湖 南 等 省, 以 罕 见 的 离 子 态 赋 存 与 花 岗 岩 风 化 壳 层 中, 主 要 含 钐 铕 钆 铽 镝 钬 铒 铥 镱 镥 钇 和 镧 钕 等 元 素 1.2 产 量 出 口 现 状 1990 年 以 来, 全 球 稀 土 精 矿 呈 现 逐 年 增 长 态 势, 上 世 纪 80 年 代 中 国 开 采 稀 土 以 来, 中 国 在 全 球 所 占 的 地 位 越 来 越 重 要 2003 年 以 后, 中 国 稀 土 精 矿 产 量 占 全 球 比 重 达 到 95% 以 上 2008 年 中 国 生 产 稀 土 吨 ( 折 REO), 占 全 球 产 量 96% 我 国 的 稀 土 产 品 已 占 据 87% 左 右 的 国 际 市 场, 是 世 界 上 唯 一 能 够 大 量 供 应 各 种 品 级 各 种 规 格 稀 土 产 品 的 国 家 分 析 人 士 指 出, 全 世 界 稀 土 市 场 每 年 需 求 折 合 成 100% 稀 土 氧 化 物 约 8 万 吨, 而 目 前 国 内 稀 土 生 产 能 力 已 经 达 到 18 万 吨, 产 量 过 剩 超 过 10 万 吨 产 量 过 剩, 国 内 企 业 相 互 压 价, 出 口 产 品 价 格 十 分 低 廉, 很 多 企 业 处 于 微 利 状 态,1990 年 以 后 15 年 间, 我 国 稀 土 出 口 量 增 长 了 10 倍 以 上, 但 平 均 价 仅 是 1990 年 的 一 半 1.3 国 家 一 些 政 策 措 施 稀 土 产 业 的 发 展 史 可 以 说 是 国 家 稀 土 产 业 政 策 史 从 归 口 管 理 实 行 出 口 配 额 管 理 到 加 征 关 税 等 多 项 措 施 出 台, 国 家 一 直 在 努 力 控 制 稀 土 的 盲 目 开 采 和 出 口 对 稀 土 的 一 系 列 限 制 措 施, 但 在 稀 土 行 业 仍 没 有 摆 脱 乱 采 乱 挖 的 局 面 比 如 包 钢 稀 土 为 龙 头 组 建 了 内 蒙 古 稀 土 集 团, 但 这 个 集 团 亦 是 在 政 府 行 政 命 令 下 成 立 的 当 地 202

203 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 政 府 认 为, 将 这 些 企 业 聚 集 到 一 起, 然 后 制 订 一 些 政 策, 统 一 开 发, 统 一 经 营 但 这 些 企 业 有 民 营 的 国 有 的, 所 有 制 不 同, 而 且 这 些 企 业 也 不 互 相 参 股, 更 不 控 股, 集 团 对 这 些 企 业 的 控 制 非 常 有 限, 指 令 命 令 无 法 得 到 贯 彻 现 在 内 蒙 古 稀 土 集 团 仍 然 存 在, 但 实 际 上 起 不 到 控 制 作 用, 市 场 好 的 时 候 大 家 都 在 拼 命 生 产, 这 种 模 式 是 没 有 控 制 力 的 直 到 2003 年 广 西 南 丹 事 件 后, 国 家 对 矿 业 整 顿 开 始 加 大 力 度, 行 业 状 况 逐 渐 好 转 尤 其 是 近 年 国 家 鼓 励 大 企 业 集 团 进 行 资 源 整 合, 近 年 国 家 鼓 励 大 企 业 集 团 进 行 资 源 整 合, 取 得 了 一 定 的 效 果 目 前 我 国 主 要 稀 土 矿 区 都 有 支 持 大 企 业 整 合, 包 钢 稀 土 高 科 股 份 有 限 公 司 在 内 蒙 古 的 资 源 控 制 江 西 铜 业 集 团 取 得 四 川 冕 宁 稀 土 矿 控 制 权 ( 五 矿 集 团 加 大 在 江 西 的 稀 土 整 合 力 度 广 东 的 广 晟 (sheng)( ST 有 色 ) 有 色 在 广 东 的 控 制 力 得 到 加 强 图 年 中 国 稀 土 出 口 量 ( 折 REO) 及 表 观 消 费 量 信 部 已 研 究 编 制 了 稀 土 工 业 发 展 的 专 项 规 划 (2009 年 ~2015 年 ) ( 以 下 简 称 稀 土 规 划 ) 和 稀 土 工 业 产 业 发 展 政 策, 目 前 正 在 征 求 国 务 院 意 见, 可 能 不 久 就 将 颁 布 执 行 主 要 内 容 是 这 些 方 面 : 按 照 稀 土 规 划, 我 国 稀 土 矿 分 为 南 北 西 三 大 区, 轻 稀 土 将 重 点 发 展 内 蒙 古 和 四 川, 有 条 件 地 发 展 山 东 ; 重 稀 土 则 重 点 发 展 江 西 广 东 和 福 建 注 : 内 蒙 古 包 钢 稀 土, 四 川 目 前 主 要 是 江 铜, 江 西 是 江 西 赣 州 稀 土 矿 业 公 司, 五 矿 介 入 分 离 加 工 环 节, 广 东 为 ST 有 色, 福 建 为 厦 门 钨 业 ( 福 建 龙 岩 地 区 已 经 探 明 的 8.4 万 吨, 成 立 龙 岩 稀 土 公 司, 厦 门 钨 业 占 51%) 在 开 采 上, 将 严 格 执 行 指 令 性 计 划,2009 年 ~2015 年, 每 年 稀 土 精 矿 总 体 规 模 为 13 万 ~15 203

204 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 万 吨, 冶 炼 分 离 企 业 产 量 为 12 万 ~15 万 吨 在 出 口 方 面, 未 来 6 年, 出 口 配 额 总 量 每 年 将 控 制 在 3.5 万 吨 以 内, 在 出 口 控 制 的 同 时, 还 将 继 续 调 减 稀 土 初 级 产 品 出 口 数 量, 鼓 励 稀 土 新 材 料 和 应 用 器 材 产 品 出 口 ; 限 制 铕 铽 镝 铥 镱 镥 等 高 附 加 值 稀 土 产 品 出 口 ; 禁 止 各 类 稀 土 矿 产 品 混 合 氯 化 稀 土 混 合 碳 酸 稀 土 等 稀 土 盐 类 产 品 出 口 在 产 业 重 组 方 面,2009 年 ~2015 年, 国 家 将 不 在 批 准 新 稀 土 矿 采 矿 权, 对 于 已 有 稀 土 企 业, 将 着 重 从 技 术 装 备 水 平 环 境 保 护 管 理 水 平 三 方 面 入 手 实 行 淘 汰, 并 鼓 励 稀 土 产 业 进 行 联 合 重 组 规 划 提 出, 将 通 过 兼 并 联 合 等 重 组 方 式, 逐 渐 构 建 以 若 干 大 型 企 业 集 团 为 主 导 的 稀 土 产 业 格 局, 提 高 产 业 集 中 度 走 集 约 化 发 展 的 道 路, 到 2015 年, 稀 土 冶 炼 分 离 企 业 数 量 将 由 目 前 近 100 家 减 少 到 20 家 左 右, 一 大 批 稀 土 分 离 企 业 将 淘 汰 出 局 实 施 生 产 和 冶 炼 的 总 量 控 制, 重 点 支 持 包 钢 稀 土 五 矿 集 团 江 西 铜 业 集 团 在 国 内 稀 土 主 产 地 的 发 展, 被 列 入 此 次 产 业 规 划 和 政 策 中 规 划 提 出, 对 于 使 用 包 头 混 合 型 稀 土 矿 的 冶 炼 分 离 年 生 产 规 模 应 大 于 8000 吨 (REO, 按 稀 土 氧 化 物 计 ); 使 用 四 川 氟 碳 铈 矿 的 冶 炼 分 离 年 生 产 规 模 应 大 于 5000 吨 ; 使 用 南 方 离 子 型 稀 土 矿 的 冶 炼 分 离 年 生 产 规 模 应 大 于 3000 吨 2 稀 土 在 新 能 源 行 业 中 的 应 用 施 君 义 报 告 中 稀 土 的 行 业 介 绍 中, 写 了 稀 土 的 传 统 领 域 和 高 科 技 领 域 的 一 些 应 用, 我 这 里 主 要 写 稀 土 在 新 能 源 行 业 中 的 应 用 2.1 混 合 动 力 及 电 动 车 的 发 展 对 钕 铁 硼 磁 体 需 求 巨 大 长 久 以 来 汽 车 市 场 一 直 是 钕 铁 硼 永 磁 体 的 主 要 目 标 市 场 之 一, 每 辆 汽 车 平 均 配 置 了 40 个 以 上 的 马 达 ( 高 端 车 型 内 的 电 动 马 达 更 超 过 100 个 ), 具 体 应 用 范 围 包 括 电 动 助 力 转 向 装 置 电 磁 控 制 进 气 阀 空 调 伺 服 马 达 ABS 防 抱 死 刹 车 系 统 用 马 达 电 动 座 椅 驱 动 马 达 等 先 进 电 动 马 达 对 钕 铁 硼 需 求 强 烈, 以 丰 田 普 锐 斯 为 例, 该 车 型 搭 载 了 60kW 的 电 动 马 达, 主 要 电 动 马 达 使 用 超 过 2 公 斤 的 钕 铁 硼 永 磁 体 纯 电 动 汽 车 对 钕 铁 硼 永 磁 体 需 求 更 是 巨 大 2.2 镍 氢 混 合 动 力 电 池 混 合 动 力 使 用 的 镍 氢 电 池 中, 储 氢 合 金 被 用 作 镍 氢 电 池 的 负 极 材 料, 而 稀 土 镧 是 储 氢 合 金 的 重 要 原 料 随 着 混 合 动 力 汽 车 的 发 展, 稀 土 镧 的 需 求 量 也 将 大 幅 增 加 7 月 1 日 正 式 施 行 新 能 源 汽 车 生 产 企 业 及 产 品 准 入 管 理 规 则, 在 规 则 中, 工 信 部 将 新 204

205 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 能 源 汽 车 划 分 为 起 步 期 发 展 期 成 熟 期 3 个 不 同 的 技 术 阶 段 其 中, 燃 料 电 池 汽 车 氢 发 动 机 汽 车 和 二 甲 醚 汽 车 被 列 入 起 步 期 ; 以 锂 离 子 动 力 蓄 电 池 为 动 力 的 混 合 动 力 乘 用 车 商 用 车 和 纯 电 动 汽 车, 属 于 发 展 期 ; 使 用 铅 酸 蓄 电 池 和 镍 氢 电 池 的 混 合 动 力 乘 用 车 则 列 为 成 熟 期 起 步 期 产 品 只 能 小 批 量 生 产, 且 只 在 批 准 的 区 域 和 范 围 示 范 运 行, 并 对 全 部 产 品 的 运 行 状 态 进 行 实 时 监 控 ; 发 展 期 产 品 允 许 进 行 批 量 生 产, 但 只 能 在 批 准 的 区 域 销 售 使 用, 并 至 少 对 20% 的 产 品 的 运 行 状 态 进 行 实 时 监 控 ; 成 熟 期 产 品 与 常 规 汽 车 产 品 相 同, 可 在 全 国 销 售 使 用 也 就 是 说, 在 2010 年 12 月 31 日 前, 装 备 锂 电 池 的 混 合 动 力 和 电 动 汽 车 将 被 限 定 销 售 和 使 用 区 域, 而 使 用 镍 氢 电 池 的 混 合 动 力 和 电 动 汽 车 可 在 全 国 销 售 和 使 用 据 日 本 富 士 经 济 分 析, 镍 氢 电 池 的 主 流 地 位 将 可 延 续 至 2011 年, 但 是 2011 年 之 后 锂 电 池 将 逐 渐 侵 蚀 镍 氢 电 池 的 市 场 份 额, 该 机 构 预 估 2009 年 车 载 用 镍 氢 充 电 电 池 的 全 球 市 场 规 模 将 比 上 年 增 长 23.7%, 达 到 920 亿 日 元, 但 是 2015 年 车 载 用 镍 氢 充 电 电 池 市 场 规 模 将 降 至 550 亿 日 元 镍 氢 电 池 已 进 入 成 熟 期, 是 目 前 混 合 动 力 汽 车 所 用 电 池 体 系 中 唯 一 被 实 际 验 证 并 被 商 业 化 规 模 化 的 电 池 体 系, 全 球 已 经 批 量 生 产 的 混 合 动 力 汽 车 全 部 采 用 镍 氢 电 池 体 系 目 前 肯 来 看 是 镍 氢 的 技 术 更 加 成 熟, 在 安 全 和 经 济 上 比 锂 电 有 优 势 在 未 来 2-3 年 发 展 趋 势 应 该 还 是 很 好,3 年 或 者 更 长 时 间 镍 氢 有 可 能 被 锂 电 所 取 代 2.3 风 力 发 电 近 几 年 来 随 着 有 齿 箱 机 组 大 范 围 的 齿 箱 点 蚀 等 系 列 问 题, 国 外 多 家 公 司 开 始 研 制 直 接 驱 动 型 的 风 电 机 组, 该 类 型 机 组 采 用 多 极 发 电 机 与 叶 轮 直 接 连 接 进 行 驱 动 的 方 式, 从 而 免 去 了 齿 轮 箱 这 一 传 统 部 件, 由 于 其 具 有 很 多 技 术 方 面 的 优 点, 在 今 后 风 电 机 组 发 展 中 显 示 出 巨 大 的 发 展 空 间 这 些 问 题, 我 在 风 能 发 电 电 机 的 比 较 那 篇 文 章 中 有 所 阐 述 国 外 在 这 方 面 已 经 开 始 走 在 前 面, 我 国 部 分 风 电 企 业 已 经 开 始 推 广 应 用, 一 台 1.5MW 直 驱 永 磁 风 力 发 电 机 总 共 需 用 NdFeB 永 磁 材 料 1.2 吨,2MW 需 要 1.5 吨 国 内 比 如 : 湘 潭 电 机 集 团 与 日 本 原 弘 产 株 式 会 社 合 资 组 建 的 湖 南 湘 电 风 能 有 限 公 司,2 兆 瓦 直 驱 式 永 磁 风 力 发 电 整 机 机 组 已 试 车 成 功 2007 年 11 月 湘 电 风 能 开 发 的 2 台 2MW 直 驱 风 电 机 组 在 内 蒙 古 大 唐 卓 资 风 电 场 正 式 并 网 发 电,08 年 2 月 又 有 2 台 2MW 机 组 在 福 建 漳 州 天 鳌 风 电 场 顺 利 并 网 预 计 到 2011 年 我 国 风 电 装 机 容 量 将 达 到 3000 万 千 瓦,2020 年 将 达 到 亿 千 瓦 如 果 新 技 术 得 以 应 用, 对 磁 性 材 料 的 需 求 是 巨 大 的, 按 照 目 前 的 增 长 速 度, 预 计 到 2011 年 风 电 领 域 年 钕 铁 硼 消 耗 量 将 超 过 5000 吨,2020 达 到 吨, 是 08 年 我 国 钕 铁 硼 产 量 的 62% 表 2011 年 我 国 稀 土 产 品 分 领 域 产 量 预 测 205

206 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 3 包 钢 稀 土 3.1 基 本 情 况 包 钢 稀 土 已 经 从 1997 年 最 初 上 市 的 稀 土 三 厂 及 选 矿 厂 稀 选 车 间 扩 大 到 直 属 公 司 6 家, 控 股 和 参 股 公 司 15 家 的 大 型 稀 土 集 团 包 头 钢 铁 是 第 一 大 股 东, 持 股 39.92% 由 公 司 主 要 控 股 公 司 可 以 看 出, 上 市 公 司 并 没 有 稀 土 矿 采 矿 表 公 司 主 要 控 股 公 司 业 务 我 国 北 方 稀 土 资 源 90% 以 上 都 来 自 包 头 的 白 云 鄂 博 矿 ( 公 司 通 过 协 议 购 买 包 钢 集 团 选 铁 后 的 强 磁 中 矿 和 尾 矿, 成 本 很 低 ), 稀 土 与 铁 矿 资 源 伴 生, 随 铁 矿 石 开 采 综 合 回 收 利 用, 生 产 成 本 低, 市 场 竞 争 力 强 山 东 的 稀 土 由 于 开 采 成 本 很 高, 目 前 阶 段 很 难 大 量 开 发 目 前 包 钢 稀 土 的 铈 产 品 产 量 占 全 国 90%, 镧 镨 钕 分 别 占 全 国 的 40% 左 右, 铕 产 品 占 全 国 50% ( 都 属 于 轻 稀 土 范 畴 ) 可 以 说, 目 前 包 钢 稀 土 对 北 方 稀 土 市 场 基 本 实 现 了 垄 断 销 售, 市 场 定 价 能 力 大 幅 提 高 根 据 国 家 指 令 性 计 划, 目 前 白 云 鄂 博 矿 开 采 以 控 制 稀 土 为 主 铁 矿 为 辅 的 措 施 ( 虽 然 铁 矿 利 润 要 远 大 于 稀 土 ), 对 含 有 稀 土 品 位 较 高 的 主 矿 实 行 限 制 开 采, 对 西 矿 实 行 开 发 ( 白 云 鄂 博 矿 分 为 主 206

207 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 矿 东 矿 西 矿, 稀 土 品 位 依 次 下 降 ) 钍 的 应 用 突 破 将 提 升 白 云 鄂 博 矿 价 值 : 钍 是 放 射 性 元 素, 目 前 正 在 研 究 其 在 核 电 领 域 的 应 用 印 度 利 用 钍 进 行 发 电 已 经 进 入 工 业 试 验 阶 段 我 国 在 这 个 领 域 正 积 极 进 行 公 关, 未 来 钍 在 核 电 站 应 用 前 景 光 明 我 国 钍 的 资 源 量 全 球 第 二 位, 仅 次 于 印 度, 白 云 鄂 博 矿 钍 的 含 量 很 高, 目 前 采 取 保 护 性 堆 放 3.2 经 营 分 析 图 包 钢 稀 土 的 盈 利 模 式 上 市 公 司 从 大 股 东 手 里 买 强 磁 中 矿, 强 磁 尾 矿, 然 后 每 年 生 产 稀 土 精 矿 10 万 吨 左 右, 稀 土 精 矿 在 直 属 或 控 股 公 司 加 工 成 氧 化 物 盐 金 属 等 初 级 产 品 后 回 收 到 稀 土 国 贸 统 一 出 售, 下 游 产 品 主 要 有 钕 铁 硼 贮 氢 合 金 粉 抛 光 粉 发 光 材 料 等 2009 年 中 期, 公 司 主 要 产 品 稀 土 氧 化 物 实 现 销 售 收 入 3.86 亿 元, 同 比 下 降 79.25%, 国 外 市 场 主 营 业 务 收 入 同 比 大 幅 下 降 85.82% 稀 土 氧 化 物 销 售 毛 利 率 为 13.86%, 同 比 下 降 个 百 分 207

208 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 点 稀 土 氧 化 物 收 入 和 销 售 毛 利 率 同 比 出 现 大 幅 度 下 跌 的 主 要 原 因 还 是 因 为 稀 土 氧 化 物 价 格 仍 处 于 历 史 较 低 水 平 公 司 主 要 产 品 氧 化 镨 钕 的 价 格 08 年 底 回 落 至 59,000 元 / 吨, 降 至 2006 年 中 期 行 业 复 苏 时 的 水 平,09 年 一 季 度 开 始 企 稳, 上 半 年 均 价 63,020 元 / 吨, 目 前 价 格 回 升 至 78,000 元 / 吨 左 右 ; 金 属 钕 价 格 08 年 回 落 至 97,500 元 / 吨, 同 样 降 至 2006 年 中 期 行 业 复 苏 时 的 水 平, 上 半 年 均 价 100,602 元 / 吨, 目 前 价 格 回 升 至 115,500 元 / 吨 左 右 ; 氧 化 镧 价 格 由 08 年 底 的 28,000 元 / 吨 回 落, 上 半 年 均 价 23,387 元 / 吨, 目 前 保 持 在 21,000 元 / 吨 水 平 ; 而 氧 化 铈 价 格 则 由 08 年 底 的 11,500 元 / 吨 上 升 至 目 前 的 15,300 元 / 吨, 较 08 年 底 上 涨 了 25%, 上 半 年 均 价 14,495 元 / 吨 208

209 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 年 公 司 新 项 目 拓 展 情 况 年 产 吨 钕 铁 硼 项 目 建 设 进 展 顺 利 : 公 司 计 划 在 包 头 稀 土 高 新 区 稀 土 磁 性 材 料 有 限 公 司 建 设 年 产 吨 磁 性 材 料 项 目, 其 中 一 期 建 设 目 标 为 年 产 3,000 吨 合 金 2,000 吨 高 性 能 磁 体, 投 资 额 为 17,600 万 元 项 目 最 终 将 建 成 年 产 15,000 吨 钕 铁 硼 速 凝 薄 带 5,000 吨 钕 铁 硼 氢 碎 粉 2,000 吨 高 性 能 磁 体 的 规 模, 投 资 总 额 为 73,095 万 元 项 目 产 品 主 要 应 用 于 计 算 机 (VCM) 混 合 动 力 及 普 通 汽 车 风 力 发 电 机 核 磁 共 振 成 像 仪 各 种 磁 力 工 具 磁 化 设 备 等 钕 铁 硼 下 游 行 业 目 前 了 解 到 的 情 况 是 公 司 一 期 项 目 正 在 抓 紧 进 行, 预 计 年 底 将 投 产 公 司 还 计 划 通 过 收 购 等 手 段, 未 来 钕 铁 硼 产 量 达 到 3 万 ~4 万 吨 / 年, 占 全 国 产 量 的 50% 左 右 汽 车 用 镍 氢 电 池 209

210 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 2009 年, 稀 奥 科 镍 氢 电 池 极 板 公 司 和 稀 奥 科 镍 氢 动 力 电 池 公 司 历 经 磨 难 生 产 出 来 的 主 要 以 电 动 自 行 车 用 为 主 的 镍 氢 电 池 在 市 场 开 拓 阶 段 就 受 到 了 巨 大 的 打 击, 由 于 目 前 市 场 上 锂 电 池 成 本 的 不 断 下 降, 而 公 司 的 镍 氢 电 池 因 单 位 产 品 成 本 过 高 无 法 打 开 销 售 局 面, 致 使 两 公 司 不 得 不 停 产 公 司 决 定 支 持 控 股 子 公 司 内 蒙 古 稀 奥 科 镍 氢 动 力 电 池 有 限 公 司 ( 公 司 控 股 75%) 抓 住 汽 车 用 镍 氢 动 力 电 池 巨 大 的 市 场 潜 力 和 发 展 空 间, 对 其 现 有 生 产 线 进 行 改 造, 以 达 到 生 产 混 合 动 力 汽 车 用 镍 氢 电 池 的 目 标 稀 土 储 备 库 项 目 建 设 : 公 司 储 备 库 备 库 建 设 进 展 顺 利, 建 设 的 储 备 库 分 别 位 于 公 司 冶 炼 厂 稀 选 厂 和 白 云 博 宇 公 司 内, 项 目 建 成 后 公 司 可 储 备 稀 土 精 矿 (50% 品 位 )30 万 吨 该 项 目 投 资 估 算 基 本 费 用 为 6.75 亿 元, 其 中 包 括 4.5 亿 元 储 备 金 1.18 亿 元 工 程 费 等 各 类 费 用 30 万 吨 稀 土 精 矿 分 五 年 储 备, 储 备 金 4.5 亿 元 分 五 年 等 额 投 入 在 目 前 稀 土 价 格 低 迷, 需 求 不 旺 的 情 况 之 下, 公 司 存 货 从 年 末 的 7.99 亿 ( 其 中 产 成 品 1.41 亿 元 ) 攀 升 至 09 年 中 期 的 亿 ( 其 中 产 成 品 亿 元, 对 应 稀 土 氧 化 物 超 过 5 万 吨 ) 公 司 成 立 了 一 个 贸 易 公 司, 实 行 统 购 统 销 的 运 作 模 式, 计 划 是 在 2009 年 年 末 储 备 16 亿 元 的 稀 土 氧 化 物,2010 年 储 备 达 到 32 亿 元 一 旦 下 游 需 求 复 苏, 公 司 以 其 控 制 的 市 场 近 50% 的 稀 土 氧 化 物, 将 充 分 享 受 价 格 回 升 带 来 的 收 益 业 4 ST 有 色 4.1 基 本 情 况 ST 有 色 广 晟 有 色 重 组 注 入 上 市 公 司 的 14 家 企 业 包 括 5 家 钨 矿 企 业 8 家 稀 土 矿 开 采 冶 炼 210

211 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 加 工 企 业 和 1 家 销 售 企 业, 构 成 了 完 整 的 产 业 链, 是 广 东 省 唯 一 合 法 的 稀 土 采 矿 广 晟 有 色 集 团 顺 利 完 成 对 S*ST 聚 酯 的 重 组, 旗 下 的 有 色 稀 土 钨 类 业 务 实 现 借 壳 上 市, 并 将 持 有 1.25 亿 股 广 晟 有 色 股 份, 占 该 公 司 总 股 本 的 比 例 为 50.02%, 成 为 广 晟 有 色 的 第 一 大 股 东 广 晟 有 色 的 控 股 股 东 广 晟 有 色 金 属 集 团 是 在 原 广 东 省 冶 金 厅 和 中 国 有 色 金 属 工 业 广 州 公 司 的 基 础 上, 于 2002 年 3 月 成 立 的 国 有 全 资 企 业 其 与 风 华 高 科, 中 金 岭 南 同 属 于 广 冕 资 产 经 营 公 司 系 列 上 市 公 司 4.2 分 离 能 力 广 东 富 远 是 ST 有 色 (600259) 旗 下 控 股 子 公 司, 由 广 晟 有 色 作 为 资 产 注 入, 年 稀 土 分 离 能 力 3000 吨, 是 ST 有 色 的 主 要 上 市 资 产, 除 此 之 外,ST 有 色 还 在 赣 州 龙 南 建 有 一 座 2000 吨 的 稀 土 分 离 厂, 目 前 经 营 状 况 不 好, 处 于 半 停 产 状 态 其 现 有 加 工 能 力 为 5000 吨, 还 有 在 建 项 目, 比 如 新 丰 县 和 梅 州 市 ( 目 前 公 司 的 2 张 采 矿 权 都 在 梅 州 市 ) 各 建 造 一 个 稀 土 分 离 基 地, 在 河 源 市 建 造 一 个 稀 土 深 加 工 基 地, 形 成 完 整 的 稀 土 产 业 链, 建 成 之 后 可 以 达 到 8000 吨 以 上 4.3 资 源 情 况 在 借 壳 上 市 资 产 中, 广 晟 有 色 将 14 家 有 色 企 业 打 包, 其 中 稀 土 类 公 司 8 家, 钨 类 公 司 5 家, 还 有 1 家 是 进 出 口 公 司 上 市 完 成 后,ST 有 色 拥 有 2 张 稀 土 采 矿 权 证, 保 有 的 稀 土 氧 化 物 储 量 为 1.16 万 吨 ; 拥 有 5 张 钨 矿 采 矿 权 证, 钨 金 属 保 有 储 量 5 万 吨 从 广 东 省 已 探 明 的 储 量 来 看,ST 有 色 拥 有 的 稀 土 资 源 和 钨 矿 资 源 并 不 多 以 梅 州 平 远 县 为 例, 该 县 在 梅 州 市 稀 土 储 量 最 大,ST 有 色 拥 有 的 两 份 稀 土 采 矿 权 证 都 在 该 县, 平 远 县 已 经 探 明 的 稀 土 氧 化 物 储 量 在 8 万 吨 左 右,ST 有 色 拥 有 的 保 有 储 量 约 占 该 县 储 量 的 八 分 之 一 211

212 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 广 冕 有 色 想 收 购 广 东 省 另 外 2 张 稀 土 采 矿 权 证, 从 而 控 制 广 东 省 内 目 前 仅 有 的 4 张 采 矿 权 证 ; 广 晟 有 色 现 有 的 发 展 战 略, 侧 重 点 为 稀 土 产 业 但 假 设 就 算 4 张 采 矿 权 证 都 在 广 晟 有 色 的 手 中, 也 无 法 满 足 其 分 离 加 工 要 求 仅 广 晟 现 有 的 稀 土 分 离 加 工 能 力 就 已 经 超 过 5000 吨, 而 广 东 4 张 采 矿 权 证 每 年 能 够 开 采 的 量 不 超 过 1500 吨, 这 是 国 土 资 源 部 下 发 的 控 制 指 标, 其 它 地 区 有 采 矿 权 证 的 稀 土 资 源 也 都 以 配 额 形 式 分 配 从 全 国 范 围 来 看, 按 照 现 在 全 国 7 万 吨 稀 土 产 量,20 万 吨 稀 土 分 离 产 能 计 算, 有 采 矿 权 证 的 稀 土 资 源 根 本 不 够 用 这 样 看 来, 最 后 利 润 的 分 布 可 能 还 是 在 上 游, 有 采 矿 权 的 企 业, 国 内 分 离 加 工 能 力 是 过 剩 的 4.4 未 来 资 源 扩 张 广 晟 有 色 抢 占 资 源 方 式 有 两 种 : 一 是 收 购 已 经 拥 有 采 矿 权 证 的 稀 土 企 业 ; 二 是 申 请 新 的 采 矿 权 证, 但 由 于 国 家 对 稀 土 和 钨 矿 资 源 开 采 进 行 限 制, 自 1999 年 开 始 就 暂 停 办 理 钨 矿 和 稀 土 新 的 采 矿 权 证, 所 以 只 有 探 矿 权 证 还 有 空 间 从 现 实 情 况 来 看, 在 暂 停 审 批 和 颁 发 新 的 采 矿 权 证 时, 拥 有 探 矿 权 证 就 相 当 于 拥 有 矿 山 未 来 的 开 采 权, 只 要 到 时 候 缴 纳 相 关 的 矿 产 资 源 使 用 价 款 因 此, 很 多 企 业 采 用 上 述 方 式 抢 占 尚 未 开 发 的 稀 土 和 钨 矿 资 源 按 照 国 土 资 源 部 今 年 5 月 初 公 布 的 有 关 钨 矿 和 稀 土 矿 开 采 总 量 控 制 指 标 的 通 知, 国 土 资 源 部 明 确 表 示,2010 年 6 月 30 日 前, 暂 停 受 理 钨 矿 和 稀 土 矿 勘 查 许 可 证 采 矿 许 可 证 申 请 这 一 政 策 的 出 台, 意 味 着 广 晟 有 色 希 望 通 过 申 请 探 矿 证 抢 占 未 开 发 资 源 的 计 划 可 能 落 空 广 东 省 稀 土 采 矿 权 证 有 限, 广 晟 有 色 也 曾 想 收 购 赣 州 市 的 稀 土 资 源, 特 别 是 赣 州 龙 南 县 的 重 稀 土 资 源 但 自 2004 年 开 始, 江 西 赣 州 就 开 始 对 稀 土 开 采 进 行 整 顿, 在 2007 年 把 88 张 采 矿 权 证 全 部 纳 入 到 国 有 控 股 企 业 赣 州 稀 土 矿 业 有 限 公 司 旗 下, 并 且 将 重 稀 土 之 乡 龙 南 县 列 为 不 对 外 合 作 地 区 赣 州 稀 土 主 要 分 布 在 赣 州 市 龙 南 定 南 等 地 的 江 西 离 子 型 稀 土 远 景 储 量 940 万 吨 保 有 储 量 230 万 吨, 分 别 占 全 国 离 子 型 稀 土 资 源 储 量 的 40% 和 35% ( 江 西 广 东 福 建 湖 南 广 西 等 省 ( 自 治 区 ) 蕴 藏 着 我 国 所 特 有 而 又 极 为 丰 富 的 离 子 型 稀 土 矿, 它 们 所 富 含 的 钇 铽 等 中 重 稀 土 储 量 占 世 界 一 半 以 上 ) 广 晟 有 色 要 想 抢 占 赣 州 的 稀 土 资 源 变 得 非 常 困 难 广 晟 有 色 只 好 采 取 折 中 的 办 法, 与 赣 州 市 政 府 签 订 了 战 略 合 作 协 议, 在 赣 州 龙 南 建 立 龙 南 和 利 稀 土 冶 炼 公 司, 并 新 建 和 泰 新 材 料 公 司, 准 备 用 五 年 时 间 投 入 12 亿 元 建 设 荧 光 粉 节 能 灯 及 其 它 稀 土 发 光 材 料 项 目 212

213 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 相 比 稀 土, 在 钨 矿 资 源 的 扩 张 上, 广 晟 有 色 相 对 会 有 更 大 的 空 间, 因 为 钨 矿 资 源 不 像 稀 土 那 样 被 地 方 政 府 集 中 目 前 全 国 钨 矿 山 国 有 和 民 营 的 差 不 多 是 一 半 对 一 半 这 样 钨 矿 资 源 上 的 扩 张 潜 力 可 能 要 比 稀 土 大 5 江 西 铜 业 2008 年, 国 内 第 二 大 稀 土 矿 区 四 川 冕 宁 县 牦 牛 坪 稀 土 矿 重 新 开 发, 引 起 多 家 公 司 争 夺, 江 铜 集 团 最 终 出 资 4.3 亿 元 取 得 牦 牛 坪 稀 土 矿 的 采 矿 权 目 前, 四 川 冕 宁 稀 土 资 源 储 量 位 居 全 国 第 二 ( 冕 宁 县 大 概 有 200 万 吨 的 稀 土 储 量, 四 川 稀 土 全 国 第 二, 但 是 已 探 明 的 百 分 87 都 在 冕 宁 县 ) 矿 床 埋 藏 浅, 矿 石 品 位 高 当 地 政 府 引 入 江 铜 对 牦 牛 坪 稀 土 企 业 进 行 联 合 重 组 对 资 源 进 行 综 合 开 发 利 用, 江 铜 已 在 当 地 成 立 四 川 江 铜 稀 土 有 限 责 任 公 司 6 五 矿 集 团 央 企 五 矿 集 团 去 年 进 入 我 国 另 一 稀 土 资 源 富 集 的 江 西 赣 州 市, 五 矿 有 色 金 属 股 份 有 限 公 司 赣 县 红 金 稀 土 有 限 公 司 和 定 南 大 华 新 材 料 资 源 有 限 公 司 三 方 同 时 签 署 了 投 资 设 立 五 矿 赣 州 稀 土 股 份 有 限 公 司 发 起 人 协 议 书 ), 未 来 5 年 投 资 20 亿 元, 聚 焦 于 稀 土 功 能 材 料 及 应 用 产 品 项 目 上, 力 争 在 赣 州 建 设 全 球 最 大 的 稀 土 企 业 集 团 赣 州 方 面 也 有 意 以 五 矿 为 龙 头 整 合 当 地 的 冶 炼 分 离 型 企 业 但 是 目 前 来 看, 似 乎 并 没 有 取 得 采 矿 权 88 张 采 矿 权 证 全 部 在 国 有 控 股 企 业 赣 州 稀 土 矿 业 有 限 公 司 旗 下 的 赣 州 稀 土 矿 业 有 限 公 司 7 厦 门 钨 业 五 矿 是 厦 门 钨 业 的 第 二 大 股 东, 持 股 25% 左 右, 福 建 冶 金 局 持 股 33% 福 建 龙 岩 与 厦 门 钨 业 签 订 稀 土 产 业 战 略 合 作 协 议 书, 成 立 龙 岩 稀 土 公 司, 占 比 列 51%, 统 一 经 营 龙 岩 地 区 的 稀 土 资 源 福 建 龙 岩 地 区 的 探 明 的 稀 土 储 量 为 8.4 万 吨, 属 于 重 稀 土 系 列 双 方 商 定, 龙 岩 支 持 厦 钨 在 长 汀 投 资 建 设 稀 土 分 离 和 稀 土 发 光 材 料 等 生 产 线, 双 方 和 长 汀 县 政 府 共 同 建 设 福 建 稀 土 工 业 园, 打 造 集 稀 土 分 离 深 加 工 和 稀 土 应 用 相 关 产 业 于 一 体 的 在 国 内 外 具 有 较 高 水 平 和 影 响 力 的 稀 土 产 业 集 中 区 ; 厦 钨 将 稀 土 产 业 生 产 经 营 总 部 设 在 龙 岩 ( 长 汀 ) 稀 土 工 业 园 区, 并 将 在 园 区 投 资 建 设 荧 光 粉 和 钕 铁 硼 磁 性 材 料 生 产 线, 同 时 规 划 稀 土 深 加 工 应 用 产 品 ; 但 是 目 前 也 没 有 取 得 采 矿 权 公 司 也 没 有 获 得 采 矿 权 213

214 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 8 小 结 这 次 主 要 是 梳 理 了 一 下 国 内 的 稀 土 公 司, 总 的 来 看, 包 钢 稀 土 这 块 有 一 定 优 势 ( 轻 稀 土 ), 公 司 大 股 东 拥 有 很 好 的 稀 土 资 源, 有 利 于 公 司 对 于 上 游 材 料 的 取 得, 公 司 可 以 获 得 规 模 化 扩 张 但 是 个 人 认 为 分 离 加 工 这 块 不 会 产 生 产 额 利 润, 如 果 未 来 稀 土 产 品 价 格 上 涨, 利 润 可 能 大 部 分 留 在 了 大 股 东 手 中 下 一 步 对 于 包 钢 稀 土 与 大 股 东 的 关 系 需 要 进 一 步 探 讨, 包 括 包 钢 稀 土 的 盈 利 需 要 进 一 步 分 析 重 稀 土 范 畴 可 以 关 注 ST 有 色, 背 靠 着 广 冕 资 产 经 营 公 司 这 样 有 实 力 的 公 司, 未 来 在 稀 土 和 钨 业 方 面 可 能 会 有 所 发 展, 特 别 是 钨 业 的 矿 产 资 源, 公 司 资 源 可 能 会 有 所 拓 展 稀 土 行 业 继 续 整 合 广 东 的 稀 土 资 源, 但 是 总 的 来 看, 在 稀 土 资 源 上 来 说,ST 有 色 的 稀 土 储 量 有 限, 广 东 的 重 稀 土 资 源 没 有 像 江 西 赣 州 那 么 集 中 江 西 赣 州 的 离 子 型 稀 土 ( 重 稀 土 ) 资 源 非 常 丰 富, 不 过 目 前 并 没 有 在 任 何 上 市 公 司, 在 赣 州 稀 土 国 有 控 股 企 业 赣 州 稀 土 矿 业 有 限 公 司 旗 下 的 赣 州 稀 土 矿 业 有 限 公 司 江 西 铜 业 在 稀 土 方 面 有 一 定 的 资 源, 但 是 稀 土 和 铜 相 比, 对 公 司 业 绩 影 响 的 主 要 因 素 还 是 在 于 铜 的 价 格 五 矿 目 前 来 看, 只 是 一 个 分 离 加 工 企 业, 并 没 有 获 得 采 矿 权, 未 来 想 获 得 采 矿 权 可 能 并 不 太 容 易, 厦 门 钨 业 同 样 如 此 从 中 长 期 来 看, 国 内 的 冶 炼 分 离 能 力 是 过 剩 的, 利 润 大 部 分 可 能 还 是 在 上 游 企 业 也 就 是 说, 如 果 未 来 稀 土 产 品 价 格 大 幅 度 上 涨, 那 么 拥 有 采 矿 权 的 企 业 可 能 会 大 幅 度 提 高 稀 土 矿 的 价 格, 造 成 哪 些 分 离 加 工 企 业 只 能 获 得 正 常 利 润, 没 法 取 得 超 额 利 润 214

215 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 风 机 叶 片 的 材 料 分 析 崔 传 杰 本 文 从 风 机 机 组 的 单 机 容 量 和 叶 片 长 度 重 量 关 系 比 较 分 析, 得 出 当 单 机 容 量 大 到 一 定 程 度, 目 前 主 要 使 用 的 玻 璃 纤 维 材 料 将 无 法 满 足 叶 片 要 求, 进 而 需 要 更 轻 但 是 强 度 刚 度 更 加 优 越 的 碳 纤 维 对 碳 纤 维 与 玻 璃 纤 维 进 行 了 简 单 的 对 比 分 析 最 后 介 绍 了 国 内 生 产 小 丝 束 的 碳 纤 维 的 企 业 中 复 神 鹰, 该 公 司 为 中 国 复 合 材 料 集 团 公 司 的 子 公 司, 而 中 国 复 合 材 料 集 团 公 司 是 中 国 建 材 的 子 公 司 1 风 机 叶 片 的 介 绍 1.1 叶 片 长 度 风 力 发 电 机 的 叶 片 是 风 电 设 备 的 关 键 部 件, 其 制 造 成 本 约 占 风 机 总 成 本 的 15%~20% 为 降 低 风 力 发 电 成 本, 风 电 机 组 的 单 机 容 量 越 来 越 大, 叶 片 越 来 越 长 理 论 和 实 践 表 明 : 风 力 发 电 机 捕 获 风 能 的 多 少 与 风 轮 直 径 的 平 方 成 正 比, 与 风 速 的 3 次 方 成 正 比 叶 片 直 径 增 加 10%, 则 捕 获 的 风 能 可 以 增 加 21.1% 目 前 世 界 风 电 机 的 风 轮 直 径 和 输 出 功 率 的 对 应 关 系 如 表 l 所 示 表 1 风 轮 直 径 与 输 出 功 率 的 关 系 风 轮 直 径 /m 输 出 功 率 /MW 目 前, 世 界 上 已 研 发 了 功 率 5MW 以 上 长 度 超 过 50m 的 叶 片, 并 且 正 在 研 发 功 率 7~10MW 长 度 超 过 60m 的 叶 片 我 国 已 能 制 造 功 率 1.5~2.0MW 长 度 达 37.5m 的 叶 片, 正 计 划 研 发 功 率 2.5~ 3.0WM 长 度 超 过 40m 的 叶 片 1.2 叶 片 重 量 在 兆 瓦 级 风 电 机 组 中, 如 lmw 的 叶 片 长 31m, 每 片 重 约 4.5t;1.5MW 主 力 机 型 风 力 机 叶 片 长 34~ 37m, 每 片 重 约 6t; 目 前 商 业 化 风 力 发 电 所 用 的 电 机 容 量 一 般 为 1.5~2.0MW, 与 之 配 套 的 复 合 材 料 叶 片 长 度 大 约 32~40 米, 重 6.8t;5MW 的 风 力 发 电 机 的 叶 片 长 61.5 米, 单 片 叶 片 的 重 量 接 近 18t, 旋 转 直 径 可 达 米 重 量 的 增 加 和 风 叶 长 度 的 立 方 成 正 比, 统 计 研 究 表 明, 叶 片 质 量 随 叶 片 长 215

216 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 度 三 的 3 次 方 增 加, 即 W=AL 3, 如 图 1 所 示 图 1 叶 片 重 量 与 叶 片 的 长 度 1.3 叶 片 效 率 和 抗 疲 劳 风 力 发 电 机 并 不 能 将 所 有 流 经 的 风 力 能 源 转 换 成 电 力, 理 论 上 最 高 转 换 效 率 约 为 59%, 实 际 上 大 多 数 的 叶 片 转 换 风 能 效 率 约 介 于 30%~50% 之 间, 经 过 机 电 设 备 转 换 成 电 能 后 的 总 输 出 效 率 约 为 20%~45% 叶 片 要 经 受 20 年 应 用, 以 经 受 风 力 造 成 的 疲 劳 次 数 达 10 8 ( 也 有 以 500 万 次 作 标 准 ) 当 叶 片 长 度 增 加 时, 重 量 的 增 加 要 快 于 能 量 的 提 取, 因 为 重 量 的 增 加 和 风 叶 长 度 的 立 方 成 正 比, 而 风 机 产 生 的 电 能 和 风 叶 长 度 的 平 方 成 正 比 同 时 随 着 叶 片 长 度 的 增 加, 对 增 强 材 料 的 强 度 和 刚 度 等 性 能 提 出 了 新 的 要 求, 玻 璃 纤 维 在 大 型 复 合 材 料 叶 片 制 造 中 逐 渐 显 现 出 性 能 方 面 的 不 足 为 了 保 证 在 极 端 风 载 下 叶 尖 不 碰 塔 架, 叶 片 必 须 具 有 足 够 的 刚 度 减 轻 叶 片 的 重 量, 又 要 满 足 强 度 与 刚 度 要 求, 有 效 的 办 法 是 采 用 碳 纤 维 增 强 由 于 现 有 材 料 性 不 能 很 好 满 足 大 功 率 风 力 发 电 装 置 的 需 求, 玻 璃 纤 维 复 合 材 料 性 能 已 经 趋 于 极 限, 因 此, 在 发 展 更 大 功 率 风 力 发 电 装 置 和 更 长 转 子 叶 片 时, 采 用 性 能 更 好 的 碳 纤 维 复 合 材 料 是 势 在 必 行 当 风 力 发 电 机 超 过 3MW 叶 片 长 度 超 过 40 米 时, 在 叶 片 制 造 时 采 用 碳 纤 维 已 成 为 必 要 的 选 择 ( 不 一 定 是 全 是 碳 纤 维, 可 能 是 主 要 受 力 部 分 是 碳 纤 维 的 复 合 材 料 ) 事 实 上, 当 叶 片 超 过 一 定 尺 寸 后, 碳 纤 维 叶 片 反 而 比 玻 纤 叶 片 便 宜, 因 为 材 料 用 量 劳 动 力 运 输 和 安 装 成 本 等 都 下 降 了 2 碳 纤 维 和 玻 璃 纤 维 的 比 较 2.1 碳 纤 维 介 绍 碳 纤 维 是 一 种 力 学 性 能 优 异 的 新 材 料, 它 的 比 重 不 到 钢 的 1/4, 碳 纤 维 树 脂 复 合 材 料 抗 拉 强 度 一 般 都 在 3500Mpa 以 上, 是 钢 的 7~9 倍, 抗 拉 弹 性 模 量 为 23000~43000Mpa 亦 高 于 钢 因 此 CFRP 的 216

217 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 比 强 度 即 材 料 的 强 度 与 其 密 度 之 比 可 达 到 2000Mpa/(g/cm3) 以 上, 而 A3 钢 的 比 强 度 仅 为 59Mpa/(g/cm3) 左 右, 其 比 模 量 也 比 钢 高 碳 纤 维 是 含 碳 量 高 于 90% 的 无 机 高 分 子 纤 维 其 中 含 碳 量 高 于 99% 的 称 石 墨 纤 维 碳 纤 维 的 轴 向 强 度 和 模 量 高, 无 蠕 变, 耐 疲 劳 性 好, 比 热 及 导 电 性 介 于 非 金 属 和 金 属 之 间, 热 膨 胀 系 数 小, 耐 腐 蚀 性 好, 纤 维 的 密 度 低,X 射 线 透 过 性 好 但 其 耐 冲 击 性 较 差, 容 易 损 伤, 在 强 酸 作 用 下 发 生 氧 化, 与 金 属 复 合 时 会 发 生 金 属 碳 化 渗 碳 及 电 化 学 腐 蚀 现 象 因 此, 碳 纤 维 在 使 用 前 须 进 行 表 面 处 理 其 主 要 用 途 为 : 包 括 体 育 器 材 一 般 工 业 和 航 空 航 天 等, 其 中 体 育 休 闲 用 品 的 使 用 量 最 大, 占 消 费 量 的 约 80%~ 90% 我 国 碳 纤 维 的 需 求 量 已 超 过 3000 吨 / 年,2010 年 将 突 破 5000 吨 / 年 主 要 应 用 领 域 为 : 成 熟 市 场 有 航 空 航 天 及 国 防 领 域 ( 飞 机 火 箭 导 弹 卫 星 雷 达 等 ) 和 体 育 休 闲 用 品 ( 高 尔 夫 球 杆 渔 具 网 球 拍 羽 毛 球 拍 箭 杆 自 行 车 赛 艇 等 ); 新 兴 市 场 有 增 强 塑 料 压 力 容 器 建 筑 加 固 风 力 发 电 摩 擦 材 料 钻 井 平 台 等 ; 待 开 发 市 场 有 汽 车 医 疗 器 械 新 能 源 等 碳 纤 维 复 合 材 料 约 占 A380 飞 机 35 吨 结 构 材 料 中 的 20% 以 上, 包 括 中 央 翼 盒 机 尾 组 件 以 及 压 舱 壁 ; 波 音 787 中 结 构 材 料 有 近 50% 需 要 使 用 碳 纤 维 复 合 材 料 和 玻 璃 纤 维 增 强 塑 料, 包 括 主 机 翼 和 机 身 金 属 结 构 材 料 采 用 碳 纤 维 复 合 材 料 后 不 仅 可 以 减 轻 机 身 质 量, 而 且 还 可 以 保 证 不 损 失 强 度 或 刚 度, 大 大 提 高 了 燃 油 经 济 性 同 时 碳 纤 维 开 始 用 在 汽 车 上, 虽 然 现 在 主 要 是 用 在 豪 华 车 型, 但 预 计 未 来 将 在 大 众 车 型 中 推 广 日 产 汽 车 本 田 汽 车 和 东 丽 公 司 将 联 手 开 发 汽 车 车 体 用 的 新 型 碳 纤 维 材 料 2.2 碳 纤 维 的 优 势 (1) 重 量 如 上 述 叶 片 一 个 重 要 发 展 趋 势 是 大 型 化, 当 装 机 容 量 4MW 以 上 时 叶 片 可 长 达 50m 重 达 十 几 吨, 此 时 强 度 和 刚 度 要 求 越 来 越 高 自 身 质 量 越 来 越 大, 以 至 玻 纤 不 能 承 受, 被 迫 转 向 碳 纤, 使 叶 片 既 能 承 载 又 可 减 重, 适 应 叶 片 发 展 轻 量 化 的 趋 势 表 2 叶 片 长 度 与 不 同 复 合 材 料 的 叶 片 质 量 关 系 叶 片 长 度 /m 不 同 复 合 材 料 的 叶 片 质 量 /kg 玻 璃 纤 维 ( 聚 脂 ) 玻 璃 纤 维 ( 环 氧 ) 碳 纤 维 ( 环 氧 )

218 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 (2) 强 度 和 刚 度 目 前, 风 力 发 电 机 叶 片 采 用 的 是 玻 璃 纤 维 增 强 聚 酯 树 脂 玻 璃 纤 维 增 强 环 氧 树 脂 (GFRP) 和 碳 纤 维 增 强 环 氧 树 脂 (CFRP), 通 过 手 工 铺 放 或 树 脂 注 入 等 成 型 工 艺 复 合 而 成 从 强 度 和 刚 性 等 性 能 来 讲 碳 纤 维 增 强 环 氧 树 脂 最 好, 玻 璃 纤 维 增 强 环 氧 树 脂 次 之 表 3 增 强 纤 维 主 要 力 学 性 能 增 强 纤 维 抗 拉 强 度 /Mpa 抗 拉 模 量 /Gpa 密 度 (g.cm -3 ) 断 后 延 长 率 (%) E 玻 纤 ~4 S2 高 强 玻 纤 T700 碳 纤 维 (12k~ 24k) 超 高 强 聚 乙 烯 纤 维 连 续 玄 武 岩 纤 维 3000~ ~ 就 GFRP 叶 片 的 模 量 和 强 度 来 说, 目 前 的 临 界 长 度 大 约 是 60m CFRP 的 比 强 度 ( 强 度 / 密 度 ) 约 是 GFRP 的 2 倍,CFRP 的 比 模 量 ( 模 量 / 密 度 ) 约 是 GFRP 的 3 倍 由 于 CFRP 轻 而 刚 又 强, 决 定 了 采 用 CFRP 叶 片 能 够 增 加 叶 片 的 临 界 长 度 由 于 目 前 玻 纤 的 价 格 大 大 低 于 碳 纤 维, 小 于 -60m 长 的 叶 片 仍 然 采 用 玻 纤 制 造 LM 公 司 开 发 61.5m 大 型 复 合 材 料 叶 片 时, 为 了 保 证 叶 片 能 够 安 全 承 担 风 力 温 度 等 外 界 载 荷, 采 用 了 玻 纤 / 碳 纤 维 混 杂 复 合 材 料 结 构, 在 横 梁 和 翼 缘 等 要 求 较 高 的 部 位 使 用 碳 纤 维 作 为 增 强 材 料, 单 片 叶 片 质 量 达 15t 图 2 碳 纤 维 用 于 叶 片 前 后 边 缘 和 横 梁 盖 制 造 德 国 Nordex 公 司 开 发 了 56m 长 的 CFRP 叶 片, 其 认 为 使 用 碳 纤 维 可 以 减 少 材 料 用 量, 当 叶 片 尺 寸 大 到 一 定 程 度 时,CFRP 叶 片 的 成 本 不 高 于 GFRP 叶 片 据 Zoltex 公 司 介 绍, 其 生 产 的 大 丝 束 碳 纤 维 Panex33(48k) 用 于 风 机 叶 片 可 以 减 轻 40%, 叶 片 降 低 成 本 14%, 并 使 整 个 风 机 发 电 装 置 成 本 降 低 4.5% 国 外 的 新 型 5MW 风 电 机 叶 片 规 定 横 梁 结 构 要 用 碳 纤 维 (3) 碳 纤 维 的 耐 蚀 性 也 非 常 优 异 218

219 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 在 酸 碱 盐 的 溶 剂 中 长 期 浸 泡 不 会 溶 胀 变 形 CFRP 的 耐 蚀 性 主 要 取 决 于 基 体 树 脂 试 验 表 明,CFRP 和 GFRP 在 沸 腾 盐 水 中, 随 着 吸 水 量 的 增 加,GFRP 的 抗 弯 曲 强 度 抗 层 问 剥 离 强 度 大 幅 度 下 降, 而 CFRP 在 相 同 吸 水 量 的 情 况 下, 仍 保 持 较 高 的 性 能 此 外, 由 于 碳 纤 维 具 有 导 电 性, 也 可 以 有 效 地 避 免 雷 击 对 叶 片 造 成 的 损 伤 (4) 提 高 叶 片 抗 疲 劳 性 能 风 机 总 是 处 在 条 件 恶 劣 的 环 境 中, 并 且 24 小 时 的 处 于 工 作 状 态 这 就 使 材 料 易 于 受 到 损 害 相 关 研 究 表 明, 碳 纤 维 合 成 材 料 具 有 出 众 的 抗 疲 劳 特 性 (5) 利 用 导 电 性 能 避 免 雷 击 利 用 碳 纤 维 的 导 电 性 能, 通 过 特 殊 的 结 构 设 计, 可 有 效 地 避 免 雷 击 对 叶 片 造 成 的 损 伤 (6) 降 低 风 力 机 叶 片 的 制 造 和 运 输 成 本 由 于 减 少 了 材 料 的 应 用, 所 以 纤 维 和 树 脂 的 应 用 都 减 少 了, 叶 片 变 得 轻 巧, 制 造 和 运 输 成 本 都 会 下 降 可 缩 小 工 厂 的 规 模 和 运 输 设 备 (6) 其 有 振 动 阻 尼 特 性 碳 纤 维 的 振 动 阻 尼 特 性 可 避 免 叶 片 自 然 频 率 与 塔 暂 短 频 率 间 发 生 任 何 共 振 的 可 能 性 2.3 碳 纤 维 应 用 的 缺 陷 (1) 碳 纤 维 是 一 种 昂 贵 纤 维 材 料, 在 碳 纤 维 应 用 过 程 中, 价 格 是 主 要 障 碍, 性 价 比 影 响 了 它 在 风 力 发 电 上 的 大 范 围 应 用 碳 纤 维 更 适 于 3Mw(40m) 以 上, 尤 其 是 5Mw 以 上 的 产 品 因 为 材 料 用 量 下 降, 才 能 比 玻 纤 叶 片 更 便 宜 (2) 碳 纤 维 复 合 材 料 透 明 性 差, 难 以 进 行 内 部 检 查 (3) 脆 性, 耐 冲 击 性 较 差, 容 易 损 伤 (4) 碳 纤 维 复 合 材 料 的 性 能 受 工 艺 因 素 影 响 敏 感 ( 如 铺 层 方 向 ), 对 工 艺 要 求 较 高 个 人 认 为 随 着 风 电 机 组 单 机 容 量 的 越 来 越 大 以 及 碳 纤 维 技 术 的 发 展 ( 如 采 用 大 丝 束 碳 纤 维 可 达 到 降 低 生 产 成 本 的 目 的, 比 如 48K 以 上 也 被 称 为 大 丝 束 ), 未 来 风 电 叶 片 采 用 碳 纤 维 材 料 是 一 个 大 的 趋 势 3 国 内 碳 纤 维 生 产 企 业 目 前 世 界 碳 纤 维 产 量 达 到 4 万 吨 / 年 以 上, 全 世 界 主 要 是 日 本 东 丽 东 邦 人 造 丝 和 三 菱 人 造 丝 三 家 公 司 以 及 美 国 的 HEXCEL ZOLTEK ALDILA 三 家 公 司, 以 及 德 国 SGL 西 格 里 集 团, 韩 国 泰 光 产 业, 我 国 台 湾 省 的 台 塑 集 团, 等 少 数 单 位 掌 握 了 碳 纤 维 生 产 的 核 心 技 术, 并 且 有 规 模 化 大 生 产 大 体 测 算 出 碳 纤 维 原 丝 及 碳 纤 维 的 生 产 成 本, 碳 纤 维 原 丝 及 碳 纤 维 的 生 产 成 本 分 别 为 4.4 万 元 / 吨 18 万 元 / 吨 目 前 军 工 级 碳 纤 维 (3-6K) 的 售 价 为 200 万 元 / 吨, 民 用 碳 纤 维 (12K) 的 售 价 为 55 万 元 / 吨, 而 碳 纤 维 的 生 产 成 本 为 18 万 元 / 吨 如 以 民 用 碳 纤 维 为 例, 其 毛 利 为 37 万 元 / 吨, 即 便 加 上 3 万 吨 的 营 业 费 用 和 33% 的 所 得 税 率, 民 用 碳 纤 维 的 净 利 润 也 有 25 万 元 / 吨, 如 果 考 虑 军 品 售 219

220 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 价 200 万 元 / 吨 和 33% 的 所 得 税 减 免, 则 其 每 吨 碳 纤 维 的 净 利 将 会 达 到 170 万 元 / 吨 因 为 有 一 定 技 术 壁 垒, 生 产 碳 纤 维 的 利 润 目 前 是 非 常 高 的 中 复 神 鹰 碳 纤 维 有 限 责 任 公 司 由 中 国 复 合 材 料 集 团 连 云 港 鹰 游 纺 机 有 限 责 任 公 司 和 江 苏 奥 神 集 团 有 限 责 任 公 司 共 同 投 资, 于 2006 年 3 月 成 立 中 复 神 鹰 碳 纤 维 已 形 成 了 年 产 3200 吨 原 丝 1220 吨 碳 丝 前 后 配 套 的 生 产 能 力, 主 产 1K 3K 6K 12K 系 列 产 品 08 年 12 月 3 日, 中 国 建 材 集 团 中 复 神 鹰 万 吨 碳 纤 维 一 期 工 程 投 产 中 复 连 众 2 兆 瓦 风 电 叶 片 下 线 中 复 神 鹰 计 划 从 今 年 (09 年 ) 起, 以 攻 关 T700( 大 丝 绸 ) 碳 纤 维 为 重 点, 开 工 建 设 2000 吨 生 产 线, 公 司 力 争 用 三 至 五 年 时 间 达 到 万 吨 生 产 能 力, 使 之 成 为 我 国 最 大 的 碳 纤 维 生 产 基 地 图 3 中 复 神 鹰 碳 纤 维 生 产 车 间 中 复 连 众 复 合 材 料 集 团 有 限 公 司 ( 简 称 中 复 连 众 集 团 ) 成 立 于 2003 年 7 月 28 日, 是 由 中 国 复 合 材 料 集 团 公 司 和 原 连 云 港 连 众 玻 璃 钢 集 团 有 限 公 司 改 制 合 资 组 建 的 新 企 业, 其 中 中 国 复 合 材 料 集 团 有 限 公 司 占 96.92% 股 份 中 复 连 众 集 团 是 玻 璃 钢 专 业 生 产 厂 家, 目 前 是 国 内 最 大 的 复 合 材 料 风 力 机 叶 片 玻 璃 钢 管 道 和 容 器 制 造 商 中 国 复 合 材 料 旗 下, 中 复 神 鹰 实 现 碳 纤 维 产 业 化 的 重 大 突 破, 中 复 联 众 作 为 中 国 最 大 的 兆 瓦 级 风 发 电 叶 片 生 产 企 业 中 国 复 合 材 料 集 团 有 限 公 司 ( 中 国 复 材 ) 为 中 国 建 材 集 团 公 司 二 级 公 司 220

221 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 风 电 对 玻 纤 和 钢 铁 的 需 求 影 响 简 析 孟 山 1 玻 纤 方 面 1.1 风 机 对 玻 纤 的 使 用 情 况 风 机 建 造 过 程 中,20% 左 右 的 领 域 需 要 使 用 玻 纤 在 当 前 技 术 下, 玻 纤 是 制 造 风 机 叶 片 的 最 主 要 原 材 料 在 其 他 零 部 件 商 有 所 应 用, 但 是 不 多 具 体 测 算 数 据 为 每 万 千 瓦 装 机 容 量 需 要 100 吨 玻 纤 1.2 需 求 测 算 2008 年 全 球 新 增 装 风 电 装 机 容 量 2706 万 千 瓦, 相 当 于 使 用 27 万 吨 玻 纤 ; 中 国 新 增 装 风 电 装 机 容 量 624 万 千 瓦, 相 当 于 使 用 6 万 吨 左 右 的 玻 纤 按 照 中 国 2020 年 风 电 装 机 容 量 1 亿 吨 的 规 划, 风 机 装 机 容 量 2009~2020 年 (12 年 ) 的 增 长 空 间 为 8800 万 千 瓦, 每 年 的 玻 纤 用 量 在 7~8 万 吨 的 水 平, 但 是 这 一 数 字 很 可 能 会 因 为 风 电 规 模 持 续 增 加 而 超 预 期 考 虑 到 未 来 风 电 继 续 大 规 模 发 展, 全 球 风 电 对 玻 纤 的 需 求 有 可 能 迅 速 达 到 50 万 吨 以 上 的 水 平, 中 国 每 年 风 电 上 面 的 玻 纤 用 量 有 望 迅 速 增 加 到 10 万 吨, 并 保 持 高 速 增 长, 直 到 风 电 装 机 容 量 在 电 网 中 饱 和 1.3 玻 纤 产 能 全 球 玻 纤 行 业 呈 现 寡 头 垄 断 格 局, 截 至 2008 年 底 全 球 玻 纤 产 量 接 近 500 万 吨 目 前 全 球 主 要 有 六 大 玻 纤 供 应 商 : 中 国 玻 纤 欧 文 斯 康 宁 美 国 匹 兹 堡 (PPG) JohnsManivel 重 庆 国 际 复 合 材 料 有 限 公 司 和 泰 山 玻 纤, 六 大 厂 商 产 能 占 全 球 70% 以 上 中 国 方 面 的 产 能 主 要 集 中 在 中 国 玻 纤 重 庆 国 际 泰 山 玻 纤, 三 家 公 司 产 能 合 计 160 万 吨, 占 国 内 产 能 的 80% 从 中 国 最 大 的 玻 纤 厂 商 中 国 玻 纤 方 面 获 得 的 消 息, 该 公 司 09 年 风 机 叶 片 方 面 的 订 单 大 约 16 万 吨, 显 示 中 国 厂 商 可 以 生 产 风 电 用 的 玻 纤 1.4 需 求 影 响 综 合 上 述 资 料, 按 照 全 球 每 年 新 增 5000 万 千 瓦 风 电 ( 比 08 年 增 加 85%), 使 用 玻 纤 50 万 吨 测 算, 目 前 风 电 对 玻 纤 的 需 求 大 概 在 产 能 10% 左 右 的 比 例 未 来 情 况 目 前 不 好 分 析, 主 要 是 风 电 未 来 的 合 理 增 速 和 风 电 饱 和 的 装 机 容 量 需 要 其 他 同 事 的 分 析 结 果 如 果 未 来 风 机 每 年 增 长 速 度 持 续 在 50% 左 右, 那 么 风 电 对 玻 纤 的 需 求 结 构 将 会 产 生 重 大 影 响, 需 求 比 例 可 能 会 迅 速 上 升 到 30% 以 上 2 钢 铁 方 面 2.1 风 机 对 钢 铁 的 使 用 情 况 风 机 轮 毂 底 座 箱 体 和 塔 架 等 零 部 件 需 要 使 用 钢 铁 原 料, 对 于 1MW 的 机 组, 每 套 轮 毂 大 约 需 要 铸 铁 件 11 吨 底 座 大 约 需 要 10 吨 箱 体 和 塔 架 等 合 计 需 要 10 吨, 据 此 测 算 单 台 1MW 机 组 221

222 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 的 钢 铁 用 量 不 超 过 35 吨, 每 万 千 瓦 装 机 容 量 需 要 350 吨 玻 纤 2.2 需 求 测 算 2008 年 全 球 新 增 装 风 电 装 机 容 量 2706 万 千 瓦, 消 耗 钢 铁 80~90 万 吨 ; 中 国 新 增 装 风 电 装 机 容 量 624 万 千 瓦, 消 耗 钢 铁 18~20 万 吨 2.3 钢 铁 产 能 2008 年 中 国 钢 铁 产 能 6 亿 吨 以 上, 全 球 12 亿 吨 左 右 由 于 经 济 危 机 影 响, 开 工 率 不 足,08 年 中 国 的 钢 铁 产 量 约 为 5 亿 吨 对 于 风 机 轮 毂 底 座 箱 体 和 塔 架 等 零 部 件 的 生 产 商, 目 前 上 市 公 司 当 中 华 锐 铸 钢 可 以 生 产, 其 他 钢 铁 企 业 是 否 能 够 生 产 技 术 难 度 情 况 有 待 调 研 2.4 需 求 影 响 综 合 上 述 资 料, 按 照 全 球 每 年 新 增 5000 万 千 瓦 风 电 ( 比 08 年 增 加 85%), 使 用 钢 铁 160 万 吨 左 右, 目 前 风 电 对 钢 铁 的 需 求 不 到 钢 铁 产 能 的 1%(0.13%) 对 钢 铁 行 业 的 产 能 过 剩 问 题 起 不 到 改 善 作 用 222

223 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 新 能 源 技 术 调 研 风 力 发 电 邹 宇 斌 风 能 的 蕴 藏 量 风 所 蕴 藏 的 能 量 同 风 速 有 很 大 的 关 系, 图 1 是 全 球 风 速 的 分 布 图, 平 均 风 速 高 的 区 域 都 是 蕴 藏 丰 富 风 力 资 源 的 地 区 全 球 风 能 蕴 藏 量 估 计 为 TWh/ 年 [ 来 源 :Wind Energy - The Facts. Volume 1. European Commission Directorate-General for Energy van Wijk, A.J.M. and Coelingh, J.P., Wind Power Potential in the OECD Countries, December Report commissioned by the Energy Research Center, The Netherlands (ECN)] 根 据 German Advisory Council on Global Change (WBGU), 的 一 个 研 究 [ World in Transition Towards Sustainable Energy Systems (2003)], 认 为 全 球 技 术 上 可 开 发 的 风 能 为 每 年 278,000 TWh, 如 果 其 中 有 10~15% 能 被 利 用, 每 年 能 够 提 供 39,000 TWh 的 电 能, 为 现 在 全 球 电 能 需 求 量 的 两 倍 我 国 风 力 资 源 主 要 分 布 在 北 部, 西 部 和 沿 海, 图 2 为 有 效 风 功 率 密 度 分 布 图 其 中 平 均 风 功 率 密 度 高 于 150W/m2( 该 数 据 与 要 求 的 回 报 率 有 关 ) 的 区 域 是 能 够 开 发 并 网 风 电 的 区 域, 当 然 还 需 要 考 虑 电 网 分 布 和 地 质 条 件 等 因 素 图 1 全 球 平 均 风 速 分 布 图 图 2 中 国 有 效 风 功 率 密 度 分 布 图 223

224 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 风 能 发 电 的 特 点 : 风 力 发 电 不 同 于 传 统 能 源 风 能 不 能 像 化 石 能 源 一 样 可 以 进 行 燃 料 的 运 输 和 储 存, 需 要 在 蕴 藏 丰 富 风 能 的 地 区 进 行 现 场 开 发 也 不 能 像 水 资 源 一 样 可 以 利 用 水 库 进 行 蓄 水 而 进 行 一 定 时 间 段 的 输 出 功 率 调 节 风 力 发 电 的 输 出 不 能 人 为 控 制 而 且 不 稳 定 从 前 面 的 风 能 分 布 图 上 看, 地 域 分 布 也 不 均 匀 风 力 的 能 量 密 度 也 较 低, 大 多 数 地 方 平 均 风 能 密 度 只 有 每 平 方 米 几 百 瓦 综 上, 风 能 发 电 同 其 他 成 熟 发 电 技 术 相 比, 主 要 劣 势 在 于 : 不 稳 定 和 功 率 密 度 低 风 能 发 电 技 术 : 风 力 发 电 采 用 使 用 风 轮 机 ( 或 叫 风 力 发 电 机 )(turbine) 将 风 能 转 化 为 电 能 风 轮 机 可 以 分 为 水 平 轴 和 垂 直 轴 两 大 类 水 平 轴 风 轮 机 的 空 气 动 力 学 设 计 比 较 直 观, 现 在 大 型 风 轮 机 以 这 种 形 式 为 主 现 代 的 垂 直 轴 风 轮 机 是 在 空 气 动 力 学 计 算 机 模 拟 成 为 可 能 后 逐 渐 发 展 的, 有 多 种 类 型, 由 于 大 型 商 用 设 备 还 极 少 采 用 这 种 设 计, 本 报 告 不 展 开 讨 论 国 际 和 国 内 有 一 些 公 司 生 产 不 同 类 型 的 垂 直 轴 风 力 发 电 机, 并 声 称 有 更 高 的 产 出 / 投 入 比, 风 轮 机 规 模 也 逐 渐 扩 大 可 以 继 续 关 注 这 类 风 轮 机 的 发 展 图 3 水 平 轴 风 轮 机 ( 左 ) 和 垂 直 轴 风 轮 机 ( 右 ) 水 平 轴 风 力 发 电 机 组 由 风 轮 传 动 系 统 偏 航 系 统 液 压 系 统 制 动 系 统 发 电 机 控 制 与 安 全 系 统 机 舱 塔 架 和 基 础 等 组 成 下 边 是 主 要 部 分 的 简 单 介 绍 1 (1) 风 轮 : 由 叶 片 和 轮 毂 组 成, 是 风 力 发 电 机 组 获 取 风 能 的 关 键 部 件, 现 在 大 多 数 风 轮 安 装 三 224

225 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 个 叶 片 叶 片 主 要 由 复 合 材 料 制 成, 原 料 为 纤 维 和 粘 合 剂, 进 行 整 体 加 工, 强 度 大 重 量 轻 2 (2) 传 动 系 统 : 由 主 轴 齿 轮 箱 和 联 轴 节 组 成 齿 轮 箱 ( 将 风 轮 的 低 转 速 转 化 为 发 电 机 需 要 的 高 转 速 ) 是 故 障 率 较 高 的 部 件, 成 本 也 占 了 相 当 部 分, 有 直 驱 型 的 风 轮 机 直 接 驱 动 低 速 永 磁 发 电 机, 省 去 了 齿 轮 箱 3 (3) 偏 航 系 统 : 由 风 向 标 传 感 器 偏 航 电 动 机 或 液 压 马 达 偏 航 轴 承 和 齿 轮 等 组 成 这 部 分 保 障 风 轮 机 正 面 迎 风, 获 得 最 大 输 出 功 率 4 (4) 液 压 系 统 : 由 电 动 机 油 泵 油 箱 过 滤 器 管 路 和 液 压 阀 等 组 成 5 (5) 制 动 系 统 : 分 为 空 气 动 力 制 动 和 机 械 制 动 两 部 分 6 (6) 发 电 机 : 分 为 异 步 发 电 机 同 步 发 电 机 双 馈 异 步 发 电 机 和 低 速 永 磁 发 电 机 7 (7) 控 制 与 安 全 系 统 : 保 证 风 力 发 电 机 组 安 全 可 靠 运 行, 获 取 最 大 能 量, 提 供 良 好 的 电 力 质 量 8 (8) 机 舱 : 由 底 盘 和 机 舱 罩 组 成, 传 动 系 统, 发 电 机 和 其 他 设 备 安 装 在 其 内 部 9 (9) 塔 架 和 基 础 : 塔 架 将 机 舱 及 其 上 安 装 的 设 备 支 持 在 一 个 相 当 的 高 度 水 平 轴 风 轮 机 使 用 的 发 电 机 可 以 分 为 两 大 类 : 高 转 速 发 电 机 和 低 速 永 磁 发 电 机 高 转 速 发 电 机 比 较 常 规, 成 本 很 低, 但 需 要 齿 轮 箱 将 风 轮 的 低 转 速 升 高 上 百 倍 近 年 来 发 展 了 使 用 直 驱 低 速 永 磁 发 电 机 并 开 始 推 广 ( 西 门 子 开 始 建 造 实 验 电 厂 发 电 机 的 的 设 计 制 造 还 没 有 完 全 成 熟, 这 类 技 术 值 得 进 一 步 关 注 一 般 的 风 轮 机 在 风 速 为 4-6m/s 的 情 况 下 启 动, 开 始 输 出 电 能, 到 12m/s 左 右 达 到 最 大 输 出 ( 发 电 机 额 定 功 率 ), 风 速 继 续 提 高 时 会 调 节 叶 片 角 度 以 保 持 转 速 不 变, 当 风 速 高 于 25m/s 时 为 了 保 护 设 备 刹 车 装 置 将 锁 定 设 备 停 止 工 作 下 图 是 一 个 典 型 的 风 轮 机 电 力 输 出 的 曲 线 图 4 风 轮 机 输 出 功 率 同 风 速 的 关 系 风 轮 机 的 发 展 风 轮 机 的 规 模 一 直 在 提 高, 下 图 是 最 近 几 年 安 装 的 风 轮 机 的 平 均 装 机 容 量, 图 6 是 风 轮 直 径 的 变 化 目 前 在 用 的 最 大 的 风 轮 机 是 Enercon E126, 风 轮 直 径 为 126m, 装 机 容 量 为 6MW 继 续 增 加 风 轮 机 的 规 模 会 遇 到 困 难,MW 级 的 风 轮 机 风 轮 半 径 都 在 50m 上 下, 建 造 陆 上 风 电 厂 会 面 临 很 大 的 运 输 困 难 ; 而 对 于 海 上 安 装 则 会 碰 到 很 大 的 安 装 难 度 过 大 规 模 的 风 轮 机 的 采 用 会 因 为 运 输 安 装 问 题 而 受 到 较 大 限 制 225

226 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 5 平 均 单 台 装 机 容 量 的 变 化 图 6 风 轮 最 大 直 径 的 增 长 如 何 解 读 风 轮 机 的 主 要 指 标 : 风 轮 机 主 要 指 标 是 塔 高, 风 轮 直 径 和 装 机 容 量 传 统 发 电 设 备 ( 特 别 是 化 石 燃 料 发 电 设 备 ) 的 发 电 能 力 同 装 机 容 量 的 关 系 最 为 密 切, 发 电 量 可 以 由 装 机 容 量 乘 上 年 工 作 时 间 计 算 但 风 力 发 电 的 工 作 时 间 却 无 法 人 为 控 制, 而 且 很 多 时 候 并 非 全 功 率 运 行, 如 下 图 所 示 只 是 提 高 装 机 容 量 并 不 能 非 常 有 效 的 增 加 发 电 量 而 增 加 塔 台 高 度 ( 高 空 的 风 速 和 风 稳 定 性 均 高 于 地 表 ) 和 风 轮 直 径 ( 提 高 了 收 集 风 能 的 面 积 ) 能 更 有 效 增 加 风 轮 机 的 实 际 发 电 能 力 对 比 风 轮 机 时, 需 要 特 别 注 意 风 轮 直 径 和 塔 台 高 度 226

227 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 7 全 年 风 速 的 时 间 分 布 及 其 对 应 的 发 电 量 风 力 发 电 需 要 相 关 技 术 : 电 网 技 术 及 建 设 : 大 型 的 风 轮 机 输 出 的 电 能 最 终 输 到 电 网 上, 这 就 会 涉 及 到 电 网 的 安 全 当 风 电 只 占 整 个 电 网 很 小 的 部 分 时 ( 如 区 域 电 网 的 1% 以 下 ), 电 网 能 够 消 化 掉 风 力 发 电 的 波 动 此 时 电 网 控 制 系 统 无 须 专 门 考 虑 风 电 的 特 殊 性, 而 最 初 的 风 电 设 备 在 遇 到 电 网 不 稳 定 时 也 只 是 简 单 的 同 电 网 断 开 但 随 着 风 电 的 总 量 增 加, 电 网 需 要 根 据 风 力 的 预 测 来 规 划 调 峰 电 站 的 运 行 风 力 发 电 设 备 也 需 要 担 起 维 持 电 网 稳 定 的 责 任, 最 新 的 风 电 机 已 经 具 备 这 样 的 能 力 而 且 由 于 风 电 发 展 非 常 快, 从 上 面 的 风 力 资 源 分 布 图 上 可 以 看 到, 风 力 资 源 分 布 同 电 力 消 费 的 分 布 并 不 一 致, 大 多 分 布 在 电 网 的 末 端, 电 网 容 量 小, 无 法 满 足 大 规 模 的 电 力 输 运 由 于 该 部 分 内 容 较 多, 不 在 本 报 告 展 开 能 源 储 存 相 关 : 风 能 是 不 稳 定 的, 需 要 有 相 应 的 能 源 储 存 技 术 与 之 配 合 本 报 告 简 单 介 绍 几 种 通 认 可 行 的 方 案, 但 不 展 开 讨 论 蓄 电 池 : 用 于 中 小 型 非 上 网 的 风 电 设 备 但 成 本 太 高, 同 上 网 电 价 不 具 竞 争 力 电 网 存 储 : 这 是 基 于 大 规 模 跨 区 调 配 的 技 术 不 同 地 区 的 风 力 变 化 一 般 是 不 同 步 的, 同 样 用 电 高 峰 也 是 不 同 步 的, 将 不 同 地 域 的 风 力 发 电 或 其 他 绿 色 能 源 进 行 大 范 围 跨 区 调 配 能 够 降 低 总 发 电 量 的 不 稳 定 性 由 于 传 输 电 量 大, 距 离 远, 需 要 超 高 压 直 流 电 网 技 术 但 这 不 是 单 纯 的 技 术 问 题, 需 要 国 家 地 区 间 的 协 调 抽 水 蓄 能 电 站 : 这 是 目 前 效 率 最 高, 性 价 比 最 高 的 一 种 存 储 技 术 在 风 速 高 而 用 电 量 小 时 将 水 抽 到 位 置 较 高 的 水 库, 当 风 电 无 法 满 足 用 电 量 时 利 用 水 力 发 电 补 充 但 是 抽 水 蓄 能 电 站 有 特 殊 的 地 质 要 求 ( 两 个 距 离 不 太 远 但 具 有 相 当 高 度 差 的 水 库 ), 应 用 范 围 受 到 限 制 蓄 热 或 蓄 冷 : 冬 季 或 夏 季 将 会 消 耗 大 量 能 源 用 于 采 暖 或 制 冷 根 据 不 同 地 区 的 要 求 可 以 在 需 要 采 暖 或 制 冷 的 地 方 建 造 大 型 的 热 库 或 冷 库, 在 用 电 低 谷 是 利 用 风 电 制 热 或 制 冷 以 供 需 要 时 使 用 直 接 使 用 : 对 于 一 些 耗 电 量 很 大 的 产 业, 如 制 氢, 电 解 冶 金 或 矿 石 资 源 加 工 等 行 业 可 以 在 高 风 速 时 进 行 生 产 与 太 阳 能 发 电 互 补 : 从 气 象 上 来 看, 风 能 资 源 和 太 阳 能 资 源 具 有 相 当 的 互 补 性, 建 造 相 当 的 规 模 的 太 阳 能 与 风 能 发 电 相 互 配 合 能 大 大 提 高 输 出 的 稳 定 性 风 能 的 成 本 使 用 风 能 不 需 要 支 付 燃 料 费 用, 主 要 成 本 来 自 于 风 电 厂 的 建 设 投 资, 电 网 因 弥 补 风 能 不 稳 定 性 而 产 生 的 费 用 和 少 量 的 管 理 维 护 成 本 其 中 建 设 投 资 为 最 主 要 的 成 本 风 电 厂 建 设 成 本 : 风 电 厂 建 设 成 本 包 括 风 轮 机 (turbine), 电 网 (grid), 基 础 建 设, 土 地 使 用 费 及 其 他 费 用 227

228 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 下 表 是 在 欧 洲 平 均 每 MW 的 建 造 费 用 其 中 风 轮 机 占 了 主 要 部 分, 但 需 要 注 意 的 是 在 地 处 偏 僻 的 地 方 建 设 电 站 会 产 生 相 当 的 电 网 建 设 费 用 和 道 路 铺 设 费 用 图 8 风 电 厂 建 设 成 本 构 成 ( 来 源 :EWEA,Economics of Wind) 占 风 电 厂 主 要 成 本 的 风 轮 机 可 以 分 为 若 干 部 分, 下 图 是 构 成 风 轮 机 主 要 部 分 及 成 本 所 占 的 比 例 其 中 塔 叶 片 (rotor blades) 和 变 速 箱 (gearbox) 占 了 主 要 的 部 分 图 9 风 轮 机 各 部 分 成 本 根 据 建 设 地 点 的 不 同, 风 电 厂 可 以 分 为 内 陆 (inland ) 沿 海 (coastal ) 和 海 上 (off shore) 三 类 三 类 之 间 风 力 资 源 和 建 设 存 在 差 异, 导 致 其 建 造 成 本 和 发 电 量 有 差 别 内 陆 和 沿 海 的 建 造 成 本 一 般 在 每 千 瓦 , 下 图 为 其 相 应 的 发 电 成 本 [ 来 源 :EWEA,Economics of 228

229 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 Wind] 图 10 风 电 成 本 随 满 功 率 小 时 数 的 变 化 随 着 风 轮 机 规 模 的 增 加 及 相 关 技 术 的 发 展, 风 电 的 成 本 是 呈 下 降 趋 势 的, 下 图 是 丹 麦 的 风 电 成 本 变 化 趋 势 需 要 注 意 到 2006 年 的 成 本 较 2004 年 高, 是 因 为 最 近 几 年 风 电 安 装 量 急 剧 增 加, 导 致 需 求 量 过 高 使 得 风 轮 机 设 备 涨 价 造 成 图 11 丹 麦 风 电 成 本 的 变 化 趋 势 而 国 内 2007 年 风 电 上 网 电 价 为 元 每 度 ( 来 源 : 中 国 新 能 源 与 可 再 生 能 源 网 ) 与 国 际 上 的 成 本 计 算 相 符 这 个 成 本 远 远 高 于 现 有 的 煤 电 水 电 和 核 电 海 上 风 电 厂 由 于 安 装 和 电 缆 铺 设 成 本 较 高, 建 造 成 本 高 于 陆 上 风 电 厂 下 图 是 几 个 海 上 电 厂 的 建 造 成 本 但 由 于 海 上 的 可 用 风 力 资 源 更 加 丰 富, 每 年 满 功 率 发 电 时 间 比 陆 上 风 电 更 长, 单 位 电 量 的 成 本 没 有 显 著 增 加, 如 图 13 所 示 229

230 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 12 几 个 海 上 风 电 项 目 的 单 位 容 量 建 造 成 本 图 13 几 个 海 上 风 电 项 目 的 发 电 成 本 风 电 的 发 展 : 随 着 MW 级 的 风 轮 机 发 展 ( 规 模 增 加, 单 位 成 本 降 低 ), 碳 排 放 的 限 制 和 各 国 的 激 励 政 策 出 台,2000 年 后 国 际 上 风 电 的 装 机 容 量 快 速 发 展 如 图 14 所 示 中 国 最 近 几 年 装 机 容 量 快 速 增 长, 已 经 增 加 到 全 球 风 电 保 有 量 的 第 四 位 230

231 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 图 14 全 球 风 电 装 机 容 量 变 化 图 15 各 大 洲 新 增 风 电 装 机 容 量 图 16 前 十 位 新 增 装 机 容 量 最 多 的 国 家 图 年 全 球 风 电 装 机 容 量 保 有 量 和 新 增 最 多 的 国 家 231

232 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 图 18 国 内 外 厂 商 占 有 国 内 风 电 机 市 场 的 变 化 风 电 在 中 国 : 国 内 已 经 能 够 自 主 生 产 大 型 风 电 设 备, 并 且 市 场 份 额 增 长 迅 速 中 国 的 风 电 制 造 商 占 有 国 内 市 场 的 份 额 也 在 不 断 增 加, 已 经 超 过 了 一 半, 见 图 18 金 风 科 技 和 华 锐 风 电 科 技 已 经 跻 身 全 球 十 大 风 电 制 造 商 [ 但 国 内 风 轮 机 的 质 量 还 待 提 高 ( 估 计 原 因 是 国 内 风 电 设 备 企 业 还 没 有 经 过 较 长 时 间 的 产 品 老 化 测 试 就 迅 速 扩 大 市 场 规 模, 没 有 排 除 设 计 及 制 作 缺 陷 国 内 电 网 还 不 能 跟 上 风 电 的 快 速 发 展 国 内 风 电 资 源 丰 富 的 区 域 地 处 偏 僻, 处 于 电 网 末 端, 没 有 足 够 的 容 量 传 输 大 量 的 电 能 同 时 电 网 的 调 配 能 力 还 无 法 处 理 大 量 风 电 接 入 后 产 生 的 电 网 波 动 电 网 的 末 端 建 设 和 升 级 是 进 一 步 发 展 风 电 的 必 由 之 路 总 结 通 过 初 步 调 研, 我 认 为 有 以 下 两 方 面 内 容 值 得 进 一 步 重 点 关 注 : 1 直 驱 式 永 磁 发 电 机 232

233 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 有 报 道 称, 此 类 发 电 机 将 成 为 今 后 数 年 我 国 风 力 发 电 主 打 机 型 ( 03/03/content_ htm) 与 传 统 双 馈 异 步 式 风 力 发 电 机 相 比, 直 驱 式 永 磁 风 力 发 电 机 可 有 效 降 低 机 械 故 障 率 和 定 期 维 修 成 本, 并 提 高 风 电 转 换 效 率, 运 行 可 靠 拟 进 一 步 调 研 该 类 发 电 机 的 市 场 发 展 空 间 和 相 关 生 产 企 业, 并 分 析 其 对 相 关 材 料 的 需 求 有 报 道 称 预 计 2010 年 直 驱 永 磁 风 力 发 电 机 市 场 规 模 约 2890MW, 此 将 隐 含 对 稀 土 永 磁 需 求 量 约 3,800 吨 的 市 场 需 求 ( 2 智 能 电 网 技 术 智 能 电 网 是 大 规 模 发 展 风 电 等 新 能 源 的 重 要 前 提 2009 年 4 月 初, 美 国 国 家 标 准 与 技 术 研 究 所 与 美 国 电 力 研 究 所 开 始 共 同 确 定 智 能 电 网 的 结 构 和 制 定 初 步 的 关 键 性 标 准 上 周, 美 国 商 务 部 和 能 源 部 共 同 发 布 了 第 一 批 16 个 智 能 电 网 的 行 业 标 准, 并 宣 布 由 能 源 部 对 智 能 电 网 的 硬 件 和 软 件 厂 商 提 供 相 应 资 助, 使 得 他 们 能 依 据 标 准, 开 始 进 行 智 能 电 网 的 建 设 这 也 标 志 美 国 政 府 正 式 启 动 了 智 能 电 网 项 目 ( 09 年 5 月 21 日 中 国 国 家 电 网 公 司 在 北 京 首 次 向 社 会 公 布 了 智 能 电 网 的 发 展 计 划, 并 初 步 披 露 了 建 设 时 间 表 此 消 息 一 公 布, 即 有 机 构 称 预 计 总 投 资 超 过 4 万 亿 元 另 有 消 息 称, 中 国 智 能 电 网 的 规 划, 预 计 在 今 年 7 月 问 世 ( 拟 进 一 步 调 研 该 方 面 技 术 发 展 情 况 及 主 要 相 关 企 业, 并 跟 踪 我 国 相 关 规 划 的 发 布 情 况 附 录 : 各 国 政 策 摘 要 : 美 国 : 可 再 生 能 源 生 产 税 抵 免 (PTC,1 美 分 / 千 瓦 时 ) 是 联 邦 政 府 对 风 电 的 主 要 激 励 政 策, 同 时 对 于 市 场 的 成 长 也 起 到 关 键 作 用 其 他 电 力 生 产 技 术 也 有 其 各 自 的 政 府 法 律 永 久 性 支 持, 因 此 如 果 没 有 PTC 或 者 其 他 类 似 激 励 政 策, 对 于 风 电 发 展 是 很 不 利 的 自 1992 年 制 定 以 来,PTC 经 历 了 一 系 列 的 短 期 延 展, 其 中 三 年 为 失 效 年 :1999 年 2001 年 和 2003 年 2009 年 2 月, 美 国 国 会 依 据 美 国 恢 复 和 再 投 资 法 案, 将 PTC 时 效 延 长 至 三 年, 至 2012 年 12 月 31 日 此 外,2009 年 至 2010 年 运 营 或 者 2010 年 底 前 启 动 项 目,2013 前 实 现 运 营 的 风 能 项 目 开 发 商 可 以 选 择 接 受 30% 投 资 税 收 抵 免 (ITC), 以 取 代 PTC ITC 可 以 转 为 美 国 财 政 部 的 拨 款 财 政 部 必 须 在 申 请 提 交 后 60 天 内 支 付 这 项 政 策 旨 在 帮 助 风 能 产 业 在 金 融 危 机 情 况 下 继 续 获 得 财 政 资 助 [ 来 源 AWEA] 德 国 : 德 国 风 电 行 业 的 成 功 最 早 应 归 功 于 她 优 先 和 稳 定 的 内 部 税 务 项 目 1991 年 1 月 实 施 的 强 制 购 电 法 (EFL), 要 求 经 营 实 体 至 少 为 电 力 付 90% 的 零 售 额 ( 除 去 15% 的 税 ) 来 将 风 力 发 电 纳 入 到 系 统 中 明 确 了 强 制 入 网 全 部 收 购 规 定 电 价 三 个 原 则 这 种 制 度 具 有 三 个 最 主 要 的 特 征 : 一 是 强 制 入 网, 即 输 电 商 有 义 务 将 可 再 生 能 源 生 产 商 生 产 的 电 力 接 入 电 网 ; 二 是 优 先 购 买, 输 电 商 有 义 务 购 买 可 再 生 能 源 生 产 商 生 产 的 全 部 电 量 ; 三 是 固 定 电 价, 输 电 商 有 义 务 根 据 可 再 生 能 源 法 规 定 的 价 格 向 可 再 生 能 源 发 电 商 支 付 固 定 电 费 由 于 局 部 地 区 严 重 的 电 力 价 格 浮 动 和 资 源 浮 动, 此 发 展 也 是 不 均 衡 的 所 以 在 1997 年 修 正 为 从 2000 年 起 可 再 生 能 源 发 电 量 不 超 过 当 地 电 网 发 电 量 的 5% 可 再 生 能 源 法 于 2000 年 4 月 实 施, 目 标 在 2010 年 达 到 由 可 再 生 能 源 供 应 德 国 10% 的 电 力, 这 其 中 包 括 立 法 通 过 税 收 返 还 政 策 来 作 为 传 统 电 力 市 场 的 补 偿 和 使 可 再 生 能 源 更 具 有 经 济 吸 引 力 EFL 的 原 则 在 2000 年 的 可 再 生 能 源 法 中 进 一 步 确 立 起 来 该 法 律 规 定, 电 力 运 营 商 必 须 无 条 件 以 政 府 制 定 的 保 护 价, 购 买 利 用 可 再 生 能 源 产 生 的 电 力, 同 时 有 义 务 以 一 定 价 格 向 用 户 提 供 可 再 生 能 源 电 力, 政 府 根 据 运 营 成 本 的 不 同 对 运 营 商 提 供 金 额 不 登 的 补 助 可 再 生 能 源 法 的 立 法 依 据 每 两 年 由 经 济 环 境 和 农 业 部 基 于 技 术 先 进 性 和 市 场 发 展 进 行 再 评 估, 为 各 个 技 术 税 务 花 费 制 定 税 则 德 国 风 力 工 业 在 这 个 法 律 的 制 定 上 发 挥 了 重 大 作 用 这 项 法 律 废 除 了 1997 年 制 定 的 5% 的 上 限, 现 在 可 再 生 能 源 的 支 出 根 据 总 销 售 额 被 分 配 到 所 有 电 力 供 应 商, 并 网 操 作 者 负 担 的 并 网 扩 展 费, 这 样 此 费 用 作 为 额 外 款 回 补 了 并 网 费 政 府 还 制 定 了 市 场 促 进 计 划, 用 优 惠 贷 款 及 补 贴 等 方 式 扶 持 可 再 生 能 源 进 入 市 场 但 政 府 仍 然 希 望, 可 再 生 能 源 将 来 能 够 不 通 过 财 政 补 贴 也 具 有 市 场 竞 争 力 [ 德 国 风 电 产 业 报 告 233

234 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 西 班 牙 [ 西 班 牙 政 府 部 门 统 一 合 并 了 西 班 牙 本 土 的 风 电 机 组 装 载 举 例 来 说,Vestas 与 Gamsera 在 西 班 牙 的 风 险 合 作 投 资 最 早 于 1995 年 开 始 为 了 在 当 时 参 与 风 力 资 助 的 发 展 而 按 照 规 则 要 求 了 一 定 量 的 本 地 生 产. 直 到 今 天, 西 班 牙 的 一 些 自 治 政 府 仍 然 要 求 一 定 的 本 地 生 产, 他 们 将 其 叫 做 在 风 力 中 体 现 本 地 财 富 比 如 在 Navarra, 这 意 味 着 在 Navarra700MW 的 装 机 容 量 提 供 了 400 个 工 作 职 位 在 其 它 地 区 象 Galicia,Castile&Leon 和 Valencia, 仍 然 坚 持 在 得 到 发 展 让 步 之 前 进 行 本 地 组 装 和 生 产 风 机, 西 班 牙 政 府 在 踢 开 国 内 市 场 的 行 为 中 确 实 起 到 了 一 个 重 要 积 极 的 作 用, 尽 管 有 一 些 活 动 决 策 方 面 的 贪 污 的 报 道, Gamesa 和 一 些 其 它 生 产 商 的 成 功 还 是 与 政 府 的 政 策 密 切 相 关 的 西 班 牙 偶 尔 也 会 有 一 些 对 本 地 生 产 的 激 励 政 策, 在 南 方 的 Chubut 省, 如 果 达 到 当 地 生 产 的 配 套 需 求, 政 府 就 提 供 $0.005/kWh 的 鼓 励 联 邦 政 府 也 提 供 $0.01/kWh 的 鼓 励, 如 果 达 到 所 有 标 准 就 能 享 受 $0.015/kWh 的 鼓 励 这 些 本 地 生 产 的 份 额 从 2001 年 1 月 的 30%, 增 长 到 2003 年 1 月 的 50%, 而 后 到 2005 年 的 80% 从 2007 年 1 月 开 始, 如 果 项 目 的 动 机 被 限 定 了, 那 么 本 地 公 司 的 所 有 设 备 都 将 被 限 制 通 过 CIEMAT 这 个 西 班 牙 最 主 要 的 公 共 风 能 研 发 中 心 组 织, 西 班 牙 政 府 也 为 风 力 技 术 提 供 一 些 研 发 支 持 西 班 牙 的 私 人 风 力 公 司 都 下 大 力 度 投 资 研 发, 投 入 他 们 11% 的 固 定 资 产 总 额 这 是 大 于 西 班 牙 其 它 部 门 和 公 司 的 平 均 数 的 公 共 研 发 随 着 时 间 一 直 在 发 展, 但 是 与 美 国 和 德 国 比 起 来 投 资 就 小 的 多 了 除 上 述 的 直 接 政 策 外, 西 班 牙 之 所 以 显 露 为 风 力 生 产 中 心 是 由 于 它 富 有 挑 战 性 的 税 收 返 还 的 税 务 政 策, 导 致 了 近 年 来 风 力 市 场 的 爆 发 性 增 长 和 相 对 的 稳 定 西 班 牙 实 体 有 义 务 为 风 力 发 展 支 付 5 年 有 保 证 的 价 格, 这 其 中 包 括 鼓 励 政 策 中 合 理 的 补 助, 而 这 个 价 格 和 补 助 会 根 据 电 力 市 场 价 格 变 化 每 年 重 新 制 定 一 次 作 为 对 欧 盟 的 义 务, 西 班 牙 也 承 担 了 到 2010 年 一 级 能 源 中 要 有 12% 来 自 可 再 生 能 源 的 目 标, 和 到 2010 年 实 现 风 力 发 电 21.5 太 瓦 每 年, 或 者 大 约 9000MW 的 装 机 能 力 在 认 识 到 这 个 目 标 可 能 提 早 实 现 后, 目 标 被 提 升 为 到 2011 年 达 到 13000MW, 或 者 28.6 太 瓦 每 年 由 于 可 以 在 盈 利 后 15 年 再 交 付 税 款, 风 力 发 展 在 未 来 也 有 利 可 图 印 度 :[ 自 上 世 纪 90 年 代 以 来, 印 度 政 府 一 直 积 极 支 持 发 展 风 电 行 业, 并 且 组 织 了 一 个 专 门 促 进 可 再 生 能 源 的 政 府 部 门 : 非 传 统 能 源 部 (MNES) 然 而, 印 度 政 策 支 持 多 年 来 总 是 起 伏 不 定, 导 致 在 上 世 纪 90 年 代 风 能 发 展 同 样 起 起 伏 伏 不 够 准 确 的 风 能 资 源 数 据 落 后 的 风 电 设 备 和 水 平 较 低 的 电 厂 运 行 性 能 是 印 度 早 期 风 电 发 展 缓 慢 的 主 要 原 因 近 年 来, 稳 定 的 政 策 和 积 极 的 扶 持 机 制 使 风 电 市 场 发 生 了 反 弹 2003 年 颁 布 的 印 度 电 力 法 要 求 国 家 能 源 监 管 委 员 会 鼓 励 电 力 分 销 商 购 买 不 低 于 法 定 最 低 百 分 率 的 可 再 生 能 源 发 电 量 各 地 政 府 也 建 立 了 许 多 积 极 的 可 再 生 能 源 目 标 和 扶 持 政 策 例 如,Karnataka 能 源 监 管 委 员 会 规 定 了 电 力 生 产 中 来 自 可 再 生 能 源 的 比 例 不 得 低 于 5%, 也 不 得 高 于 10% 2007 年 Madhya Pradesh 能 源 监 管 委 员 会 规 定 0.5% 的 电 力 生 产 必 须 来 自 风 能 Maharashtra 地 方 政 府 已 实 施 了 固 定 的 风 电 税 价, 保 证 风 电 价 格 保 持 平 稳 后 有 望 下 降 为 了 扶 持 可 再 生 能 源 项 目,Maharashtra 还 向 商 业 和 工 业 用 户 低 额 收 费 在 Gujarat, 地 方 政 府 和 Suzlon,NEC Micon ( 如 今 的 Vestas),Enercon 和 印 度 NEPC 签 署 协 议, 在 建 造 营 运 移 交 (BOT) 基 础 上 开 发 风 电 场, 向 每 个 制 造 商 提 供 土 地, 在 Kutch,Jamnagar,Rajkot 和 Bhavnagar 地 区 建 造 装 机 容 量 为 MW 的 风 电 场 印 度 早 期 的 风 电 政 策,1995 年 实 施 的 关 于 风 电 项 目 的 国 家 准 则 (1996 年 进 一 步 修 改 ) 规 定, 所 有 国 有 电 力 局 必 须 采 取 必 要 措 施 保 证 电 网 对 规 划 中 的 风 电 的 兼 容 性 早 期 的 财 政 激 励 政 策 是, 新 建 项 目 1 年 内 风 电 设 备 100% 折 旧,5 年 内 免 税 如 今 印 度 政 策 更 偏 向 于 鼓 励 本 地 风 力 发 电 机 制 造 业 例 如, 政 府 控 制 海 关 进 口 风 力 发 电 机 组 组 装 完 整 的 进 口 设 备 NMES 参 考 国 际 测 试 和 认 证 标 准, 制 定 了 一 项 国 家 风 力 发 电 机 管 理 认 证 计 划, 以 提 高 本 国 的 风 电 设 备 发 展 荷 兰 : 除 了 对 期 望 的 研 发 的 支 持, 荷 兰 没 有 出 现 重 点 的 鼓 励 本 地 生 产 的 直 接 政 策 荷 兰 关 于 风 能 的 国 家 研 究 项 目 始 于 1976 年, 为 风 机 和 风 力 资 源 测 试 的 研 发 提 供 支 持, 目 的 是 开 发 更 好 的 装 载 能 力 到 2003 年 荷 兰 共 为 从 1974 到 2003 年 的 风 能 研 发 项 目 集 款 3 亿 美 元, 是 除 了 美 国 和 德 国 之 外 的 世 界 上 第 三 大 公 共 费 用 支 出 国 234

235 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 根 据 Kampetal(2004 ) 的 观 点, 荷 兰 的 风 机 改 革 系 统 是 一 个 传 统 的 科 学 推 动 的 改 革 系 统, 目 的 是 为 了 根 据 科 学 研 究 的 结 果 快 速 发 展 大 型 风 机 然 而, 研 究 者 和 风 机 制 造 者 之 间 的 内 容 空 缺 是 荷 兰 发 展 可 行 的 大 型 风 机 失 败 的 一 个 因 素 荷 兰 的 风 力 市 场 由 税 收 返 还 政 策 支 持 了 很 多 年 最 近 的 一 段 时 间 里, 其 政 策 的 不 稳 定 性 表 现 在 标 准 上, 荷 兰 政 府 试 图 通 过 自 主 目 标 和 绿 色 能 源 来 促 进 市 场 发 展, 并 且 于 最 近 修 订 了 的 税 收 返 还 政 策 荷 兰 目 前 风 力 的 本 土 税 则 叫 做 MEP, 政 府 想 要 促 进 荷 兰 在 安 全 环 境 下 的 发 电 荷 兰 政 府 也 建 立 了 一 个 非 官 方 的 目 标, 即 在 2020 年 的 时 候 10% 的 电 力 能 够 来 自 可 再 生 能 源 ( 主 要 是 风 能 和 生 物 能 ) 在 1986 年, 投 资 津 贴 被 推 崇 来 鼓 励 经 营 实 体 来 投 资 风 电 厂 丹 麦 [ 在 丹 麦, 早 期 的 目 标 明 确 的 研 发 活 动 与 严 格 的 认 证 标 准 相 结 合 是 发 展 大 型 风 机 制 造 行 业 首 要 的 驱 动 力 而 政 府 担 保 贷 款 和 出 口 援 助 项 目 是 第 二 驱 动 力 丹 麦 政 府 在 风 机 技 术 开 发 的 最 初 阶 段 资 助 了 重 要 的 研 发 活 动, 其 目 的 是 为 了 降 低 大 型 风 力 发 电 系 统 的 成 本, 以 使 风 电 可 以 与 传 统 电 力 相 竞 争 早 期 的 研 发 活 动 重 视 风 机 技 术 领 域, 同 时 也 包 括 风 场 场 址 的 调 查 并 网 问 题 的 研 究 和 风 力 资 源 评 价 (Sawin, 2001) 早 在 1990 年, 风 机 制 造 商 就 扩 展 了 他 们 的 技 术 研 发 领 域, 政 府 资 助 也 转 向 支 持 风 资 源 数 据 的 收 集 和 开 展 公 共 教 育 目 前 的 政 府 资 助 的 研 究 领 域 包 括 并 网 问 题 研 究 海 上 风 力 资 源 测 试 和 评 价 和, 虽 然 政 府 的 研 发 资 助 水 平 近 年 来 有 所 下 降, 但 是 目 前 丹 麦 的 风 电 技 术 已 经 成 熟 了 (Sawin,2001) 丹 麦 制 造 商 也 从 欧 盟 的 研 发 项 目 中 得 到 了 资 助 早 期 的 丹 麦 研 发 项 目 在 某 种 程 度 上 是 针 对 于, 让 那 些 具 有 农 业 或 者 海 运 技 术 生 产 背 景 的 公 司 开 发 一 些 小 型 风 机 相 反 的 是, 德 国 和 美 国 的 早 期 的 研 发 项 目 则 注 重 资 助 航 空 工 业 开 发 数 量 较 少 的 大 型 风 机 (Sawin,,2001; Kamp, 2002) 到 目 前, 丹 麦 采 用 的 多 样 的 研 发 方 法 从 丹 麦 风 机 制 造 商 在 全 球 所 起 的 支 配 地 位 上 就 能 反 映 出 来 虽 然, 从 1974 到 2003 年, 丹 麦 的 研 发 投 入 是 同 一 时 期 美 国 投 入 量 的 七 分 之 一, 但 是 丹 麦 取 得 了 非 常 成 功 的 结 果 丹 麦 是 世 界 上 第 一 个 倡 导 使 用 风 机 技 术 的 质 量 认 证 和 采 用 标 准 化 系 统 的 国 家, 并 且 至 今 仍 这 个 领 域 处 于 领 导 地 位 在 丹 麦, 只 有 通 过 严 格 的 安 全 和 质 量 检 测 的 风 机 才 能 安 装 使 用 从 1979 年 开 始, 国 家 Riso 实 验 室 负 责 批 准 和 认 证 风 机 的 设 计, 以 保 证 产 品 的 可 靠 性 和 达 到 风 机 安 全 运 行 标 准 (Sawin,2001) 丹 麦 风 机 批 准 和 认 证 系 统 是 在 风 机 制 造 商 设 备 拥 有 者 和 权 威 机 构 的 要 求 下 建 立 起 来 的, 因 为 他 们 希 望 需 要 采 用 具 有 一 致 性 的 一 系 列 规 则 以 确 保 在 丹 麦 安 装 使 用 的 风 机 的 质 量 风 机 设 备 的 认 证 基 于 产 品 类 型 认 证 和 质 量 认 证 体 系, 此 系 统 涵 盖 了 风 机 的 生 产 和 安 装 以 及 基 本 动 力 曲 线 检 测 和 噪 声 检 测 风 电 并 网 指 南 也 从 1998 年 开 始 生 效 目 前, 丹 麦 的 认 证 规 则 已 有 所 更 新, 并 被 纳 入 到 丹 麦 风 机 类 型 认 可 和 认 证 的 技 术 标 准 中, 所 有 的 风 机 制 造 商 都 通 过 了 ISO9000 质 量 认 证 体 系 (Lemming 和 Anderson) 丹 麦 能 源 机 构 负 责 项 目 管 理, 而 国 家 Riso 实 验 室 则 充 当 着 秘 书 处 和 信 息 中 心 的 角 色 在 丹 麦, 风 机 只 有 通 过 了 本 国 严 格 的 安 全 检 测 才 能 安 装 使 用, 这 就 使 国 外 的 风 机 制 造 商 很 难 进 入 丹 麦 市 场 现 在, 丹 麦 风 机 制 造 商 ( 至 少 就 目 前 来 说 ) 在 国 内 市 场 上 竞 争 激 烈, 并 将 外 来 的 竞 争 者 从 根 本 上 排 挤 出 了 丹 麦 的 市 场 这 样, 丹 麦 的 风 机 就 占 据 了 100% 的 丹 麦 市 场 目 前, 在 丹 麦 安 装 的 风 机 必 须 通 过 严 格 的 安 全 标 准, 这 有 效 地 扩 大 了 丹 麦 产 风 机 的 市 场 份 额 但 是 在 不 久 的 将 来, 随 着 市 场 的 整 合 和 根 据 丹 麦 标 准 认 证 体 系 建 立 的 国 际 认 证 体 系 的 实 施, 这 样 的 态 势 会 有 所 减 弱 丹 麦 政 府 实 施 的 另 外 一 个 支 持 当 地 风 机 制 造 公 司 的 项 目 是 丹 麦 风 机 担 保 项 目, 这 个 项 目 为 使 用 丹 麦 风 机 的 项 目 提 供 了 长 期 的 融 资 和 担 保 贷 款, 这 就 显 著 地 降 低 了 选 择 使 用 丹 麦 风 机 的 风 电 场 的 风 险 为 了 进 一 步 扩 展 丹 麦 风 机 在 国 外 市 场 的 使 用, 丹 麦 国 际 发 展 机 构 (DANIDA ) 向 大 量 进 口 丹 麦 风 机 的 国 家 提 供 赠 款 和 项 目 开 发 贷 款 丹 麦 政 府 向 印 度 埃 及 中 国 和 索 马 里 等 国 家 提 供 这 种 带 附 件 条 件 的 技 术 援 助 项 目 235

236 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 丹 麦 当 地 的 风 机 制 造 工 业 是 在 世 界 上 最 早 最 成 功 和 稳 定 的 购 电 法 政 策 体 系 的 基 础 上 建 立 和 壮 大 的 从 表 2 可 以 看 出 这 个 政 策 营 立 的 风 电 市 场 的 规 模 和 稳 定 性, 其 稳 定 性 持 续 了 十 年 以 上 其 他 的 政 策, 包 括 支 持 风 力 公 司 的 税 收 激 励 政 策 也 发 挥 了 重 要 作 用 丹 麦 环 境 部 早 在 1979 年 就 要 求 风 电 强 制 上 网, 要 求 电 力 公 司 支 付 部 分 的 并 网 成 本, 具 体 的 情 况 可 通 过 谈 判 确 定 从 1992 年 开 始, 就 要 求 电 力 公 司 以 85% 的 净 的 电 力 公 司 的 电 力 价 格 购 买 风 电, 这 其 中 不 包 括 生 产 和 配 电 成 本 的 税 收 这 个 价 格 根 据 各 个 地 区 的 平 均 电 价 的 不 同 而 不 同 对 风 电 生 产 的 补 贴 始 于 1981 年, 后 来 进 行 了 修 改, 将 其 并 入 二 氧 化 碳 税 补 贴 中 从 1979 年 开 始, 政 府 为 安 装 使 用 丹 麦 认 证 的 风 机 提 供 资 金, 以 补 贴 他 们 的 安 装 成 本, 一 开 始 政 府 给 予 30% 的 补 贴, 后 来 减 少 了 补 贴 比 例, 直 到 最 终 淘 汰 了 这 样 的 补 贴 上 世 纪 九 十 年 代 初 期, 丹 麦 实 施 了 风 机 扩 容 计 划, 即 以 新 型 和 大 容 量 的 风 机 替 代 小 型 风 机 或 者 运 行 状 况 差 的 风 机, 并 为 这 样 的 替 代 提 供 20%~40% 的 补 贴 ( 这 样 一 来 丹 麦 的 风 机 总 数 下 降 了 而 总 的 装 机 容 量 却 提 高 了 ) 从 80 年 代 初 期 到 90 年 代 中 期, 风 机 发 电 所 得 的 收 入 都 不 征 税 多 年 来, 丹 麦 国 家 的 能 源 规 划 一 直 涵 盖 风 电 领 域, 包 括 规 划 的 未 来 风 电 厂 的 场 址 丹 麦 国 家 政 府 一 直 对 地 方 政 府 施 加 压 力, 要 求 地 方 政 府 将 优 先 考 虑 发 展 风 能 在 过 去 的 20 年 里, 丹 麦 一 直 为 风 力 发 电 提 供 补 贴, 并 且 要 求 电 力 公 司 提 供 一 个 固 定 的 上 网 电 价 然 而, 经 过 一 些 事 情, 政 策 的 具 体 内 容 发 生 了 一 些 变 化, 稳 定 性 不 再 是 游 戏 规 则 了 现 在, 海 上 风 电 项 目 是 通 过 政 府 招 标 方 式 来 实 施, 陆 上 风 力 发 电 项 目 则 由 一 系 列 的 风 电 激 励 政 策 来 支 持 236

237 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 电 池 行 业 相 关 资 料 孟 山 1 电 池 在 新 能 源 领 域 的 应 用 1.1 主 要 应 用 于 汽 车 动 力 系 统 电 池 在 新 能 源 领 域 的 应 用 主 要 是 取 代 油 气 资 源, 在 车 辆 系 统 当 中 承 担 提 供 动 力 的 作 用 长 远 来 看, 电 池 如 果 能 在 车 辆 系 统 中 取 得 长 远 的 技 术 进 步, 将 会 改 变 全 球 对 于 石 油 资 源 的 依 赖 度, 缓 解 石 油 储 量 日 益 减 少 所 带 来 的 不 利 影 响, 同 时 降 低 全 球 炭 的 排 放 量, 抑 制 全 球 变 暖 电 网 调 峰 电 池 的 储 电 特 性 可 以 在 电 网 当 中 起 到 调 峰 的 作 用 如 果 新 能 源 汽 车 广 泛 应 用, 电 池 夜 间 充 电 的 过 程 有 效 调 节 了 昼 夜 用 电 量 的 差 异, 则 对 风 能 核 能 发 电 这 些 在 并 网 上 面 存 在 技 术 困 难 的 新 能 源 应 用 解 决 了 许 多 问 题 电 池 在 汽 车 动 力 系 统 中 的 应 用 方 式 将 电 池 应 用 于 汽 车 系 统 有 三 种 方 式 : 混 合 动 力 汽 车 (Hybrid Electric Vehicle, HEV) 纯 电 动 汽 车 (Electric Vehicle,EV) 和 燃 料 电 池 电 动 汽 车 (Fuel Cell Electric Vehicle,FCEV) 1. 混 合 动 力 汽 车 (HEV) 存 在 两 个 动 力 源 : 内 燃 机 和 储 能 电 池 汽 车 可 由 电 动 机 或 内 燃 机 发 动, 在 刹 车 及 下 坡 时, 电 动 机 将 动 能 转 成 电 能 为 电 池 充 电 2. 纯 电 动 汽 车 (EV) 取 消 了 传 统 的 内 燃 机, 动 力 来 源 于 自 身 携 带 的 储 能 电 池 储 能 电 池 依 靠 外 界 电 源 充 电, 在 汽 车 启 动 时 电 池 向 电 动 机 供 电, 由 电 动 机 直 接 向 驱 动 轴 输 出 扭 矩, 驱 动 车 辆 行 驶 3. 燃 料 电 池 汽 车 (FCEV) 既 摒 弃 了 内 燃 机, 也 不 需 要 从 外 界 充 电, 而 是 通 过 自 身 携 带 的 液 态 氢 和 氧 气 在 燃 料 电 池 中 的 化 学 反 应 发 电, 为 电 动 机 提 供 能 量, 进 而 为 汽 车 驱 动 轴 提 供 扭 矩 三 种 应 用 电 池 的 汽 车 的 主 要 特 点 混 合 动 力 汽 车 纯 电 动 汽 车 燃 料 电 池 汽 车 驱 动 方 式 内 燃 机 + 电 机 驱 动 电 机 驱 动 电 机 驱 动 能 量 系 统 内 燃 机 + 蓄 电 池 蓄 电 池 燃 料 电 池 能 源 和 基 础 设 施 加 油 站 / 电 网 充 电 设 备 电 网 充 电 设 备 氢 气 排 放 量 低 排 量 零 排 量 超 低 排 量 或 零 排 量 主 要 特 点 续 航 里 程 长 / 仍 部 分 依 赖 汽 柴 油 续 航 里 程 短 / 初 始 成 本 高 能 源 效 率 高 / 续 航 里 程 长 / 成 本 高 商 业 化 进 程 已 规 模 化 量 产 有 销 售, 但 未 规 模 化 仍 处 于 研 发 阶 段 主 要 问 题 蓄 电 池 效 率 / 电 池 管 理 系 统 电 池 安 全 性 及 效 率 / 充 电 网 点 成 本 高 昂 / 制 氢 技 术 有 待 突 破 从 能 源 角 度 说, 三 种 方 案 都 降 低 了 石 油 资 源 的 用 量, 降 低 了 排 量, 是 新 能 源 电 池 所 带 来 的 显 著 变 化 应 用 上 来 说,HEV 目 前 的 商 业 化 进 程 最 快, 是 最 为 主 要 的 新 能 源 电 池 的 应 用 方 向 目 前 亟 待 解 决 的 问 题 在 于 电 池 电 控 系 统 的 效 率 提 高 和 改 造, 以 及 充 电 网 点 的 增 加 总 之, 一 237

238 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 旦 电 池 技 术 取 得 突 破, 将 会 大 大 提 高 新 能 源 汽 车 的 使 用 量 1.2 现 有 应 用 以 国 内 市 场 的 一 部 分 混 合 动 力 车 为 例, 下 表 为 相 关 的 技 术 参 数 混 合 动 力 车 节 油 率 多 数 在 30% 以 上, 有 效 的 降 低 了 油 耗 2 电 池 种 类 的 介 绍 本 节 主 要 介 绍 各 种 电 池 的 种 类, 最 终 找 到 最 适 于 在 新 能 源 领 域 中 应 用 的 电 池 类 型 2.1 电 池 的 种 类 在 新 能 源 汽 车 中 可 以 应 用 的 电 池 主 要 是 化 学 电 池, 由 于 需 要 进 行 充 电, 因 此 需 要 使 用 可 以 充 放 电 的 二 次 电 池 二 次 化 学 电 池 包 括 铅 酸 蓄 电 池 镍 电 池 ( 镍 氢 镍 镉 ) 锂 电 池 和 燃 料 电 池 等 电 池 产 业 的 技 术 创 新 相 对 缓 慢, 产 品 生 命 周 期 较 长, 且 需 多 项 关 键 技 术 整 合 与 生 产 技 术 经 验 累 积, 与 外 围 产 业 依 赖 度 高 电 池 产 业 需 要 多 项 技 术 的 整 合, 包 括 化 学 技 术 生 产 技 术 电 子 技 术 和 材 料 开 发 技 术 等, 产 业 的 进 步 不 仅 需 要 在 理 论 上 不 断 提 高, 在 生 产 上 亦 需 要 长 时 间 的 技 术 经 验 积 累 总 体 上, 电 池 产 业 的 发 展 经 历 了 一 个 由 最 早 的 铅 酸 电 池 到 镍 镉 电 池, 再 到 镍 氢 电 池 锂 电 池 燃 料 电 池 的 历 程 这 些 电 池 在 竞 争 中 发 展, 形 成 了 各 自 具 有 特 色 的 应 用 领 域 和 行 业 门 类 2.1 电 池 衡 量 的 标 准 为 了 能 在 新 能 源 汽 车 上 应 用, 电 池 在 以 下 的 一 些 指 标 上 应 该 满 足 比 较 高 的 标 准 比 能 量 比 功 率 : 单 位 重 量 所 提 供 的 能 量 (W h/kg) 单 位 重 量 所 提 供 的 功 率 (W/kg), 238

239 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 该 指 标 越 高, 电 池 在 使 用 过 程 中 就 越 方 便 工 作 温 度 : 工 作 温 度 范 围 较 大 的 电 池 更 有 助 于 在 汽 车 系 统 当 中 工 作 自 放 电 率 : 自 放 电 率 越 低, 电 池 在 不 使 用 中 电 能 保 存 的 越 好 循 环 充 放 次 数 : 衡 量 使 用 寿 命 安 全 性 : 有 些 电 池 可 能 出 现 爆 炸 的 情 况 充 放 间 时 间 比 : 充 满 电 和 全 部 放 电 的 时 间 比, 比 值 越 小 使 用 越 方 便 环 保 性 : 是 否 含 有 有 毒 金 属 ( 重 金 属 ) 成 本 : 生 产 电 池 所 付 出 的 代 价 铅 酸 电 池 铅 酸 电 池 是 较 早 出 现 的 一 种 二 次 电 池, 主 要 用 于 汽 车 蓄 电 池 铅 酸 电 池 可 分 为 普 通 铅 酸 电 池 和 阀 拉 式 密 封 铅 酸 电 池 两 类 前 者 由 于 使 用 不 方 便 和 对 环 境 的 污 染 较 严 重 而 逐 渐 被 后 者 所 取 代 阀 拉 式 密 封 铅 酸 电 池 主 要 由 正 负 极 板 隔 板 电 解 液 安 全 阀 气 塞 外 壳 等 部 分 组 成 铅 酸 电 池 正 极 板 上 的 活 性 物 质 为 二 氧 化 铅 (PbO2), 负 极 板 上 的 活 性 物 质 为 海 绵 状 纯 铅 (Pb), 电 解 液 一 般 由 蒸 馏 水 和 纯 硫 酸 按 一 定 比 例 配 制 而 成 在 铅 酸 电 池 槽 中 装 入 一 定 密 度 的 电 解 液 后, 由 于 电 化 学 反 应, 正 负 极 板 间 会 产 生 约 为 2.1V 的 电 动 势 铅 酸 电 池 的 优 点 是 技 术 成 熟, 价 格 便 宜 其 缺 点 是 含 污 染 环 境 的 重 金 属 铅, 能 量 密 度 低, 充 放 电 时 间 长 铅 酸 电 池 的 发 展 前 景 是 短 期 仍 有 重 要 应 用, 长 期 将 逐 渐 被 性 能 更 好 的 绿 色 电 池 所 取 代 镍 镉 电 池 镍 镉 电 池 也 是 一 类 应 用 较 早 的 二 次 电 池 镍 镉 电 池 正 极 板 上 的 活 性 物 质 由 氧 化 镍 粉 和 石 墨 粉 组 成, 石 墨 不 参 加 化 学 反 应, 其 主 要 作 用 是 增 强 导 电 性 负 极 板 上 的 活 性 物 质 由 氧 化 镉 粉 和 氧 化 铁 粉 组 成, 氧 化 铁 粉 的 作 用 是 使 氧 化 镉 粉 有 较 高 的 扩 散 性, 防 止 结 块, 并 增 加 极 板 的 容 量 活 性 物 质 分 别 包 在 穿 孔 钢 带 中, 加 压 成 型 后 即 成 为 电 池 的 正 负 极 板 极 板 间 用 耐 碱 的 硬 橡 胶 绝 缘 棍 或 有 孔 的 聚 氯 乙 烯 瓦 楞 板 隔 开 电 解 液 通 常 用 氢 氧 化 钾 溶 液 目 前 镍 镉 电 池 在 电 动 工 具 无 绳 电 话 医 疗 器 械 和 灯 具 等 其 它 消 费 电 子 领 域 仍 有 一 席 之 地, 主 要 是 依 靠 价 格 优 势 占 据 低 端 市 场 镍 镉 电 池 的 优 点 是 技 术 成 熟 价 格 便 宜 可 快 速 充 电 和 循 环 寿 命 长 其 缺 点 是 能 量 密 度 不 高, 含 有 有 毒 金 属 元 素 镉 欧 盟 国 家 已 经 自 2005 年 12 月 31 日 起, 禁 止 了 镍 镉 电 池 的 进 口 目 前 镍 镉 电 池 只 是 占 据 二 次 电 池 的 低 端 市 场 镍 镉 电 池 的 发 展 前 景 : 短 期 仍 有 重 要 应 用, 长 期 将 逐 渐 被 性 能 更 好 的 绿 色 电 池 所 取 代 镍 氢 电 池 镍 氢 电 池 是 近 些 年 开 发 出 来 并 投 入 大 规 模 应 用 的 一 类 新 型 绿 色 环 保 二 次 电 池, 其 各 项 性 能 与 镍 镉 电 池 相 似, 但 它 的 能 量 密 度 更 高, 性 能 更 好 镍 氢 (NiMH) 电 池 的 正 极 板 材 料 为 氢 氧 化 镍, 负 极 板 材 料 为 储 氢 合 金, 电 解 液 通 常 由 30% 的 KOH 水 溶 液 构 成, 电 池 隔 膜 则 采 用 多 孔 维 尼 纶 无 纺 布 或 尼 龙 无 纺 布 等 镍 氢 电 池 的 优 点 是 绿 色 无 污 染 可 快 速 充 电 能 量 密 度 高 循 环 寿 命 长 低 温 性 能 好 安 全 和 价 格 相 对 便 宜 镍 氢 电 池 即 使 在 -20 环 境 温 度 下 其 缺 点 是 高 温 环 境 下 性 能 差 和 自 放 电 率 较 高 镍 氢 电 池 的 发 展 前 景 : 短 期 内 将 延 续 对 镍 镉 电 池 的 替 代 攻 势, 长 期 来 看, 镍 氢 电 池 产 业 的 发 展 将 面 对 锂 离 子 电 池 技 术 进 步 带 来 的 替 代 威 胁 锂 离 子 电 池 自 锂 离 子 电 池 大 规 模 商 用 化 以 来, 凭 借 其 优 异 的 性 能, 不 断 攻 城 略 地, 现 已 牢 牢 占 据 二 次 电 池 的 高 端 市 场 而 各 种 锂 离 子 电 池 正 负 极 材 料 百 花 齐 放 的 发 展 局 面 也 使 锂 离 子 电 池 成 为 当 前 最 有 发 239

240 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 展 前 景 的 绿 色 二 次 电 池 目 前 小 型 二 次 锂 离 子 电 池 的 阳 极 材 料 主 要 采 用 LiCoO2 复 合 氧 化 物, 同 时 采 用 锂 碳 化 合 物 在 铜 板 形 成 阴 极, 极 板 间 隔 膜 采 用 有 亚 微 米 级 微 孔 的 聚 烯 烃 薄 膜 隔 板, 而 电 解 液 则 多 采 用 有 机 溶 剂 锂 离 子 电 池 的 优 点 是 绿 色 环 保, 可 快 速 充 电 高 功 率 放 电 能 量 密 度 高 和 循 环 寿 命 长 其 缺 点 是 价 格 高, 安 全 性 有 待 更 好 的 解 决 锂 离 子 电 池 的 发 展 前 景 是 将 随 着 新 的 正 负 极 材 料 的 开 发, 对 其 它 二 次 电 池 的 领 地 展 开 猛 烈 的 攻 势 预 计 未 来 锂 离 子 电 池 将 在 新 能 源 汽 车 时 代 发 挥 主 导 作 用 目 前 锂 离 子 电 池 的 发 展 呈 现 出 多 方 向 并 举 的 局 面 发 展 方 向 的 不 同 主 要 在 于 所 采 用 的 正 极 材 料 的 不 同 嵌 锂 化 合 物 正 极 材 料 是 锂 离 子 电 池 的 重 要 组 成 部 分, 正 极 材 料 的 性 能 将 很 大 程 度 地 影 响 电 池 的 性 能 同 时 由 于 锂 离 子 电 池 正 极 材 料 在 电 池 成 本 中 所 占 比 例 可 高 达 40% 左 右, 所 以 其 成 本 也 直 接 决 定 电 池 成 本 的 高 低 应 该 说 是 锂 离 子 电 池 的 正 极 材 料 的 发 展 引 领 了 锂 离 子 电 池 的 发 展 目 前 正 在 使 用 和 开 发 的 锂 电 池 正 极 材 料 中, 以 过 渡 金 属 氧 化 物 所 表 现 出 的 性 能 最 佳, 主 要 有 层 状 盐 结 构 的 钴 酸 锂 (LiCoO2) 镍 钴 酸 锂 (LiNiCoO2) 镍 锰 酸 锂 (LiNiMnO2) 和 镍 锰 钴 酸 锂 (LiCo1/3Ni1/3Mn1/3O2) 三 元 素 材 料 以 及 尖 晶 石 型 的 锰 酸 锂 (LiMnO2) 和 橄 榄 石 型 的 磷 酸 铁 锂 (LiPFeO4) 等 锂 锰 氧 化 物 如 果 未 来 锂 电 池 的 正 极 材 料 能 够 有 所 突 破, 找 到 价 格 低 廉 安 全 性 高 的 正 极 材 料, 锂 电 池 将 会 在 新 能 源 汽 车 风 电 核 电 调 峰 方 面 取 得 十 分 重 要 的 应 用 燃 料 电 池 燃 料 电 池 (fuel cell) 是 一 种 化 学 电 池, 它 是 将 物 质 发 生 化 学 反 应 时 释 出 的 能 量 直 接 转 变 为 电 能 的 一 类 电 池 具 体 地 说, 是 利 用 水 的 电 解 的 逆 反 应 来 发 电 的, 工 作 时 向 负 极 供 给 燃 料 ( 氢 ), 向 正 极 供 给 氧 化 剂 ( 空 气 ) 氢 在 负 极 分 解 成 正 离 子 H+ 和 电 子 e- 氢 离 子 进 入 电 解 液 中, 而 电 子 则 沿 外 部 电 路 移 向 正 极 用 电 的 负 载 就 接 在 外 部 电 路 中 在 正 极 上, 空 气 中 的 氧 同 电 解 液 中 的 氢 离 子 吸 收 抵 达 正 极 上 的 电 子 形 成 水 这 正 是 水 的 电 解 反 应 的 逆 过 程 利 用 这 个 原 理, 燃 料 电 池 便 可 在 工 作 时 源 源 不 断 地 向 外 部 输 电, 所 以 也 可 称 它 为 一 种 发 电 机 它 与 一 般 二 次 电 池 的 不 同 之 处 在 于 燃 料 电 池 的 正 负 极 本 身 不 包 含 活 性 物 质, 只 是 起 催 化 转 换 作 用 燃 料 电 池 所 需 燃 料 ( 氢 或 通 过 甲 烷 天 然 气 煤 气 甲 醇 乙 醇 汽 油 等 石 化 燃 料 或 生 物 能 源 重 整 制 取 ) 和 氧 ( 或 空 气 ) 不 断 由 外 界 输 入 燃 料 电 池 的 优 点 主 要 有 下 面 几 个 :(1) 反 应 产 物 为 水, 可 实 现 零 污 染, 是 真 正 的 绿 色 无 污 染 能 源 (2) 能 量 转 换 效 率 高 (3) 高 度 可 靠 性 无 火 花 低 噪 音 和 免 冲 电 (4) 比 能 量 或 比 功 率 高 (5) 适 用 能 力 强 由 于 上 述 优 点, 燃 料 电 池 已 经 成 为 二 次 电 池 发 展 的 长 期 目 标 但 以 下 几 个 难 题 也 决 定 其 大 规 模 商 业 化 应 用 还 要 走 很 长 的 路 目 前 其 面 临 的 最 大 问 题 就 是 造 价 偏 高, 同 时 燃 料 电 池 的 碳 氢 燃 料 目 前 还 无 法 直 接 利 用, 除 甲 烷 外 均 须 经 转 化 器 处 理 产 生 纯 氢 才 可 以 应 用, 此 外 储 氢 技 术 的 制 约 和 氢 燃 料 基 础 建 设 的 不 足 也 极 大 的 制 约 了 燃 料 电 池 的 推 广 由 于 上 述 难 题 的 限 制, 燃 料 电 池 的 大 规 模 推 广 短 期 内 还 难 以 到 来 2.2 小 结 各 种 电 池 的 缺 陷 汇 总 : - 表 示 很 差 ; - 表 示 较 差 比 能 循 环 安 充 放 工 作 温 自 放 环 保 量 比 充 放 全 电 时 成 本 点 评 度 电 率 性 功 率 次 数 性 间 比 笨 重, 充 电 时 间 长, 使 用 不 便 ; 铅 酸 电 池 金 属 铅 环 境 污 染 较 为 笨 重 ; 镍 镉 电 池 金 属 镉 对 环 境 的 污 染 镍 氢 电 池 低 温 性 能 稍 差 ; 240

241 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 ( 低 温 ) 自 放 电 较 高 :20%/ 月 锂 电 池 部 分 正 极 材 料 存 在 安 全 性 隐 患 ; 造 价 较 高 燃 料 电 池 造 价 过 高 ; 制 取 氢 技 术 尚 待 完 善 结 合 上 表, 铅 酸 电 池 基 本 上 在 新 能 源 汽 车 上 被 否 定 ; 镍 氢 电 池 镍 镉 电 池 在 价 格 基 本 相 当 的 情 况 下 镍 氢 电 池 更 具 优 势, 为 现 在 新 能 源 汽 车 当 中 应 用 最 为 广 泛 的 品 种 ; 锂 电 池 虽 然 在 安 全 性 和 成 本 上 比 镍 氢 电 池 存 在 一 定 劣 势, 但 是 其 他 性 能 方 面 优 于 镍 氢 电 池, 随 着 正 极 材 料 的 深 入 研 发, 未 来 会 逐 步 取 代 镍 氢 电 池 ; 燃 料 电 池 制 造 和 使 用 成 本 都 较 高, 目 前 大 规 模 使 用 可 能 性 不 大 3 我 国 发 展 新 能 源 电 池 的 禀 赋 3.1 优 势 国 内 镍 资 源 锂 资 源 非 常 丰 富, 特 别 是 锂 资 源 全 球 占 比 较 高 可 以 大 大 减 少 受 制 于 人 的 不 利 因 素 我 国 煤 炭 资 源 丰 富, 煤 炭 发 电 之 后 用 于 纯 电 动 汽 车, 其 经 济 性 和 环 保 性 显 著 高 于 现 在 进 行 的 煤 变 油 的 生 产 我 国 风 力 资 源 分 布 广 泛, 在 电 网 当 中 用 电 池 储 电 终 端 上 夜 间 充 电 调 峰, 都 可 以 有 效 的 利 用 风 能 资 源, 有 利 于 风 电 的 开 发 3.2 劣 势 在 锂 电 池 正 极 材 料 的 研 发 过 程 中, 处 于 劣 势 地 位, 现 有 科 研 实 力 难 以 保 证 迅 速 研 制 出 世 界 一 列 水 平 的 镍 氢 电 池 锂 电 池 用 于 新 能 源 领 域, 可 能 受 制 于 人 241

242 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 3.3 我 国 从 事 新 能 源 电 池 生 产 的 相 关 企 业 资 料 全 国 分 布 如 下 : 从 事 镍 电 池 生 产 的 企 业 镍 电 池 企 业 成 立 时 间 业 务 起 始 时 间 起 始 业 务 业 务 转 型 或 扩 展 转 型 时 间 销 售 收 入 比 亚 迪 股 份 1995 年 1995 年 镍 镉 / 镍 电 池 河 南 环 宇 1982 年 1987 年 镍 镉 电 池 材 料 镍 镉 / 镍 电 池 1992 年 科 力 远 1998 年 1998 年 泡 沫 镍 镍 镉 / 镍 电 池 2001 年

243 中 国 经 济 改 革 研 究 基 金 会 资 助 项 目 苏 州 三 洋 2000 年 2000 年 镍 镉 / 镍 电 池 无 锡 明 杨 1999 年 1999 年 镍 镉 / 镍 电 池 深 圳 豪 鹏 2001 年 2001 年 镍 镉 / 镍 电 池 5.70 广 州 鹏 辉 1994 年 1994 年 镍 镉 / 镍 电 池 6.10 东 莞 迈 科 1999 年 1999 年 镍 镉 / 镍 电 池 3.40 深 圳 力 可 兴 1997 年 1997 年 镍 镉 / 镍 电 池 1.70 德 赛 电 池 1999 年 1990's 原 电 池 镍 / 镍 镉 电 池 1996 年 7.50 从 事 锂 电 池 业 务 的 公 司 电 池 企 业 成 立 时 间 业 务 起 始 时 间 起 始 业 务 业 务 转 型 或 扩 展 转 型 时 间 销 售 收 入 比 亚 迪 股 份 1995 年 1995 年 镍 镉 / 镍 电 池 锂 离 子 电 池 1998 年 比 克 电 池 2001 年 1998 年 锂 离 子 电 池 天 津 力 神 1997 年 2000 年 锂 离 子 电 池 北 京 三 洋 2000 年 2002 年 锂 离 子 电 池 深 圳 邦 凯 1999 年 1999 年 锂 离 子 电 池 5.10 福 建 飞 毛 腿 1997 年 1997 年 镍 电 池 锂 离 子 电 池 2000 年 珠 海 松 下 1995 年 1996 年 镍 镉 / 镍 电 池 锂 离 子 电 池 2000 年 哈 尔 滨 光 宇 1994 年 1995 年 铅 酸 蓄 电 池 锂 离 子 电 池 1999 年 德 赛 电 池 1999 年 1990's 原 电 池 锂 离 子 电 池 1999 年 7.50 深 圳 雄 韬 1994 年 1994 年 铅 酸 蓄 电 池 锂 离 子 电 池 2003 年 风 华 高 科 2002 年 1999 年 锂 离 子 电 池 1.50 广 州 鹏 辉 1994 年 1994 年 镍 镉 / 镍 电 池 锂 离 子 电 池 1999 年 6.10 从 事 锂 电 池 材 料 生 产 的 企 业 锂 电 池 材 料 企 业 成 立 时 间 电 池 材 料 业 务 业 务 起 始 时 间 杉 杉 股 份 ( 上 海 杉 杉 科 技 ) 1999 年 负 极 材 料 2000 年 中 国 宝 安 ( 深 圳 贝 特 瑞 ) 2000 年 负 极 材 料 2000 年 杉 杉 股 份 ( 湖 南 杉 杉 新 材 料 ) 2003 年 正 极 材 料 ( 钴 酸 锂 锰 酸 锂 ) 2003 年 中 信 国 安 ( 盟 固 利 ) 2000 年 正 极 材 料 ( 钴 酸 锂 锰 酸 锂 ) 2001 年 湖 南 瑞 翔 2001 年 正 极 材 料 ( 钴 酸 锂 磷 酸 铁 锂 等 ) 2001 年 中 国 宝 安 ( 深 圳 贝 特 瑞 ) 2000 年 正 极 材 料 ( 磷 酸 铁 锂 等 ) 2000 年 中 国 宝 安 ( 深 圳 天 骄 ) 2004 年 正 极 材 料 ( 三 元 系 列 ) 2004 年 北 京 当 升 1998 年 正 极 材 料 2000 年 天 津 斯 特 兰 2007 年 正 极 材 料 ( 磷 酸 铁 锂 ) 2005 年 苏 州 恒 正 2006 年 正 极 材 料 ( 磷 酸 铁 锂 ) 2006 年 北 大 先 行 1999 年 正 极 材 料 ( 磷 酸 铁 锂 ) 2006 年 江 苏 国 泰 ( 国 泰 华 荣 ) 2000 年 电 解 液 2000 年 杉 杉 股 份 ( 东 莞 杉 杉 ) 2005 年 电 解 液 2002 年 主 要 上 市 企 业 243

244 北 京 洲 通 投 资 技 术 研 究 所 锂 电 池 材 料 : 中 炬 高 新 (600872) 子 公 司 中 炬 森 莱 ( 目 前 公 司 控 股 66%) 是 国 家 863 镍 氢 动 力 电 池 研 发 基 地, 竞 争 优 势 体 现 在 以 下 几 个 方 面 : 1. 技 术 研 发 实 力 强 : 合 作 方 国 家 高 技 术 绿 色 材 料 中 心 的 主 任 吴 锋 教 授 ( 曾 任 国 家 科 技 部 镍 氢 电 池 专 家 组 组 长, 863 计 划 重 大 项 目 镍 氢 电 池 生 产 关 键 技 术 与 成 果 转 化 和 镍 氢 电 池 产 业 化 开 发 的 负 责 人 及 重 点 项 目 锂 离 子 电 池 研 究 开 发 的 第 一 责 任 专 家 ;2006 年 获 国 家 科 技 进 步 二 等 奖 ), 在 镍 氢 电 池 和 锂 电 池 的 技 术 研 发 上 均 有 优 势 2. 技 术 成 熟 度 整 车 配 套 能 力 和 产 业 化 过 程 大 大 领 先 同 业,2006~2008 在 863 项 目 实 施 期 间, 中 炬 森 莱 负 责 向 重 庆 长 安 安 徽 奇 瑞 长 春 一 汽 武 汉 东 风 北 汽 控 股 和 天 津 夏 利 六 家 整 车 厂 提 供 了 电 动 汽 车 研 发 用 配 套 电 池 组, 2008 年 提 供 电 池 的 样 车 参 加 了 北 京 奥 运 会 的 示 范 运 行, 部 分 车 辆 的 试 运 行 里 程 已 达 10 万 公 里 以 上 ; 目 前 已 经 具 备 年 产 2,000 万 Ah 的 镍 氢 动 力 电 池 生 产 能 力, 可 以 满 足 约 2.8 万 辆 混 合 电 动 轿 车 的 需 求 ; 相 对 于 国 内 其 他 拟 进 入 汽 车 电 池 领 域 的 竞 争 对 手 而 言, 公 司 的 先 发 优 势 非 常 明 显 ; 244