书城经济低碳经济时代的四川产业发展战略
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第13章 四川能源的低碳发展战略(3)

为强力推进节能减排,我国将对化石能源消费实行总量控制。这一强硬措施一旦付诸实施,对能源资源的争夺将更加激烈,必然引发能源资源配置方式的重大变革。用气权交易若能率先突破,将为进一步开展用电权交易积累宝贵经验,显著促进能源资源的优化配置。

§§§第四节因势利导开发新能源

新能源又称非常规能源,是指传统能源之外的各种能源形式。即刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,包括太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。新能源具有资源潜力大、环境污染低、可永续利用等优点,是有利于人与自然和谐发展的重要能源。近年来,面对传统能源日益供需失衡、全球气候日益变暖的严峻局势,世界各国纷纷加大对新能源和能源新技术开发与利用的力度。充分发挥四川雄厚的设备制造实力和丰富的可再生能源资源优势,因势利导加强新能源的开发,是四川加快发展低碳经济的重要选择。

1.资源储量

1.1太阳能

我国属太阳能资源丰富的国家之一,辐射总量在3.3′103~8.4106千焦/米2·年之间。全国总面积2/3以上地区年日照时数均大于2000小时,四川的甘孜、阿坝、凉山以及攀枝花等地年平均日照时数与全国相当,太阳能资源丰富。省内其余地区日照稍显不足,年日照时数在1000~1400小时之间。尽管日照相对不足,但四川太阳能设备制造的产业基础较好,具有较强的研发、制造能力,其中多晶硅的技术研发和产业化均走在全国前列,2007年就建成了国内首个产能千吨以上的多晶硅项目。与此同时,生产多晶硅的原料硅矿以及生产碲化镉太阳能薄膜电池的原料碲矿等在四川的储量也相当丰富。

1.2生物质能

生产燃料乙醇的甘薯,四川常年种植面积约1300万亩,年产量在全国名列前茅。四川攀西地区种植的麻疯树(又名小桐子树),是世界公认的生物柴油原料木本植物中最具开发潜力的生物质能源树种。目前已生产出的B15、B20生物柴油产品,通过运行测试,达到欧Ⅱ排放标准,对缓解能源紧张和减少环境污染作用明显。地处我国亚热带西段的攀西地区,日照充足,热量丰富,干雨季分明,无霜期长,是麻疯树的适生地。地处雅砻江、金沙江、安宁河流域内、海拔700~1800米的干热河谷地带,可供种植麻疯树的坡地多达600余万亩,野生麻疯树分布面积居全国之首,资源潜力巨大。我国计划到2020年约15%的交通燃料来自生物质,生物质能源资源丰富的四川省,被定为我国“十一五”发展生物质能源产业的重点区域之一。目前,中、英、美的著名石油公司都在四川大面积栽植麻疯树,多座生物柴油炼油厂已在筹建中。

2.开发和利用状况

2.1太阳能

随着全球能源危机日益突出,自20世纪80年代以来,光伏产业成为世界上增长最快的高新技术产业之一。特别是近五年来,全球太阳能光伏产业更是以年均40%以上的速度持续高速增长。欧盟联合研究中心预测,2030年太阳能发电将占全球能源结构的10%,到2050年将上升至25%,到2100年将高达64%。届时,太阳能光伏产业提供的电力将超过核电,成为最重要的可再生清洁能源。不仅如此,由于世界各国纷纷加强对光伏产业的技术研发,因而其技术支撑作用也不断增强。一方面,光电转换率不断提升。目前,单晶硅太阳能电池光电转换率达到16%~20%,多晶硅太阳能电池光电转换率达到15%~18%,非晶硅薄膜太阳能电池光电转换率也达到6%~9%,且稳定性不断提高。另一方面,配套技术也快速发展。以超级电容电池、钒离子液流蓄电池为代表,与太阳能发电密切相关的配套技术研发,也相继取得重大进展。

由于光电转换率高和生产技术成熟,晶体硅电池是太阳能光伏产业的市场主流。2007年,晶体硅电池的市场份额达到91.3%,其中多晶硅电池就占据了半壁江山。近年来,由于晶体硅太阳能电池的成本随着硅材料价格的连年上涨而不断提高,薄膜太阳能电池作为第二代太阳能电池,逐渐受到行业关注,成为未来太阳能电池发展的方向。其中,由于非晶硅太阳能电池具有成本低、能量返回期短、高温性好、弱光响应好(充电效率高)、大面积自动化生产等显著优点,必将成为太阳能光伏电池发展的主流。

从四川的情况来看,太阳能开发和利用主要呈现以下特征。

一是多晶硅发展较快。近年来,四川多晶硅产业发展迅猛,多晶硅的技术研发和产业化均走在全国前列,2007年在全国仅有的4家量产企业(四川乐山的新光硅业、峨眉半导体、洛阳中硅和江苏中能)中,四川即占据了一半。目前省内多晶硅企业主要分布在成都、乐山、眉山等地,涌现出东汽峨眉半导体厂(所)、新光硅业科技有限公司、永祥多晶硅公司、乐电天威、拓日新能等一批国内骨干企业,初步形成工业硅、三氯氢硅、多晶硅、单晶硅、单晶硅切片、太阳能电池及组件,以及副产物循环利用较完整的硅材料产业链。2007年建成了国内首个产能千吨以上的多晶硅项目,2008年全省多晶硅产量达2000吨,乐山、眉山、成都等地正在上马和规划的多晶硅产能已超过3.8万吨,2009年全省产能达到4000吨,是全国重要的多晶硅生产基地之一。与此同时,太阳能电池组件生产也快速发展,2009年产能已达到100兆瓦,预计到2012年将进一步达到年产600兆瓦多晶硅太阳能电池的生产能力。

二是非晶硅薄膜电池前景良好。凭借其弱光响应好、发电成本低、低能耗无污染、宜与建筑体融合等优势,非晶硅薄膜太阳能电池逐渐从薄膜太阳能电池中脱颖而出,获得较快发展,预计2009年全球产能将达到1000兆瓦。我国在确保光电转换率达到9%的同时,成功地解决了光电衰减问题,非晶硅太阳能电池生产技术在国际上处于领先地位。由于拥有自主知识产权和实现了主要设备国产化,因而产品成本较为低廉,在国际上极具竞争能力。四川非晶硅太阳能光伏产业尚处于起步初期,主要是行者赛能集团计划在遂宁大英投资的9条10兆瓦非晶硅薄膜太阳能电池扩能生产线。另外,布局在郫县的第二个非晶硅太阳能电池生产基地也正在积极筹划中。如果项目进展顺利,四川将形成1000兆瓦的非晶硅薄膜太阳能电池生产能力。

三是薄膜太阳能电池前景广阔。薄膜太阳能电池主要有非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒和铜铟硒薄膜太阳能电池。因其具有成本低、性能稳定、光电转换效率较高、抗辐射能力强等特性,被国际上称为下一时代的廉价太阳能电池,吸引了国内外众多机构及专家进行研究开发。目前,四川的薄膜太阳能光伏产业主要分布在成都双流和崇州,前者是由四川阿波罗公司投资的年产50吨5N碲化镉和10吨5N硫化镉(CdTe/CdS)生产线,预计2010年全部完工。后者是四川凯迈集团投资的年产30兆瓦铜铟硒薄膜太阳能电池生产线,2010年底项目将全部完成。

四是太阳能利用不够理想。受制于日照时间短、土地资源少、财政补贴低等因素制约,四川光伏发电发展较为缓慢,除在川西北及攀西地区建设了一些规模较小的离网电站外,其余尚处于起步阶段。

2.2生物质能

地球每年经光合作用产生的生物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10~20倍,但目前的利用率不到3%。在国际化石能源供应日趋紧张的情况下,生物质能的开发利用已经引起了各个国家的高度重视。目前,生物质能战略已成为许多发达国家的重要能源战略,如美国的“能源农场”(利用生物工程技术培育能源植物并从中提炼生物汽油)、巴西的“乙醇能源计划”(主要从甘蔗、木薯中提取乙醇替代石油)、日本的阳光计划(太阳能利用)等。相对于其它新能源,生物质能的商业化、规模化应用程度较高,以美国、瑞典和奥地利三国为例,生物质转化为高品位能源已具有可观规模,分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和l0%。在美国,生物质能发电的总装机容量已超过10000兆瓦,单机容量达10~25兆瓦。

与发达国家相比,我国由于总体规划不够,缺乏生物能源产业发展的明确目标和技术路线,对生物质能利用的研发投入也相对不足,生物质能产业规模较小,生物柴油也刚刚起步。从四川的情况来看,主要呈现以下特征。

一是燃料乙醇有所发展。四川是全国甘薯第一栽培大省,盆中丘陵地区的甘薯资源极其丰富,栽培面积和总产量均居首位。自2005年以来,四川重点开展了以甘薯为原料生产燃料乙醇的系列研究,在品种选育、成套工程技术、中试示范工程以及产业化开发等方面,取得了一些成果或突破。按照四川省发展与改革委员会组织编制的《四川省生物能源——燃料乙醇发展专项规划(2008~2015年)》,到2012年,要在南充、资阳、内江、宜宾、遂宁、泸州、眉山、绵阳、广安和德阳等10个城市布局建设600万亩高淀粉品种原料基地和10家5~8万吨甘薯燃料乙醇生产线,全省达到年产60万吨甘薯燃料乙醇的生产规模,继美国玉米乙醇、巴西甘蔗乙醇和泰国木薯乙醇之后,形成第四种燃料乙醇发展模式——甘薯燃料乙醇模式。

二是生物柴油潜力较大。早在20世纪80年代,四川的一些科研单位和企业就针对攀西地区的麻疯树资源,着手研究开发生物柴油提取技术,并取得了突破性进展。到目前为止,四川已开发出麻疯树生物柴油B20、B30、B100(即生物柴油添加量分别为20%、30%、100%)等系列产品,其燃油性能多项指标(如闪点、凝固点、十六烷值、硫含量、热值、粘度等)均优于国产柴油标准,接近欧Ⅲ标准,且生产成本低于国产柴油。四川万吨麻疯树生物柴油中试项目,已在资阳市乐至县开工建设。

3.面临的主要问题

新能源是未来能源发展的必然趋势已然成为共识,近年来,四川新能源开发和利用取得了一定进步。但由于新能源技术难题多、资金投入大、回报周期长,加之受资源环境限制等,使得新能源开发仍然面临着诸多挑战。

3.1技术瓶颈限制

一是光伏产业核心技术缺失。四川的光伏产业同全国一样,属于“两头在外”的产业,即上游产业原材料在外和下游终端应用在外。绝大多数企业缺乏原创技术,基本上还是对外国技术、装备的集成和消化。由于严重缺乏核心技术,如多晶硅的高纯硅材料生产技术和副产物的综合利用技术,以及薄膜太阳能电池转化率提高和稳定性增强技术等,大大增加了四川光伏产业的生产成本,同时也延缓了四川太阳能光伏发电的推广应用。

二是生物燃料乙醇“非粮化”技术研发落后。当前,美国和巴西等都在加大力度研发第二代纤维素乙醇技术,已经建成多套工业示范装置。同时,国外在利用环境友好的酶催化技术制取生物柴油方面取得重大突破,在通过基因工程促进原料高产方面也有长足进展。而我国的燃料乙醇仍主要是利用糖和淀粉发酵来制取,在被誉为“第二代燃料乙醇技术”的纤维素发酵制乙醇技术方面进展较为缓慢,与国外差距较大。

三是其它新能源技术障碍较大。由于地质勘探技术落后,短期内无法大规模利用地热能。由于受控核聚变技术障碍,核聚变发电2050年前都难以实现。相比之下,较有希望的是技术成熟的核裂变发电,“十二五”期间,四川有望开工建设首座核电站。

3.2经济风险较大

一是技术替代风险。在全球竞相开发新能源的大背景下,新能源技术进步极快,显著增加了新能源开发的技术变革风险。以多晶硅为例,由于产能迅速膨胀和金融危机导致需求萎缩,多晶硅价格一路下滑,从最高300多万元/吨降至目前的50多万元/吨。仅一年左右的时间,就从暴利行业演变为亏损行业。随着技术进步的日新月异,多晶硅生产即将面临着“改良西门子法”被“物理法”等其他工艺超越的技术替代风险。

二是产业替代风险。由于发电时间、发电成本、能源消耗和污染排放方面的明显差异,多晶硅太阳能电池还面临着被薄膜太阳能电池挤压的产业替代风险。四川作为全国最大的多晶硅生产基地,面临的风险更为突出。

三是资金积压风险。由于新能源开发大都采用高新技术,因而,项目的投入规模普遍较大、且回收周期较长,这势必会长期占用大量的资金。如薄膜电池的开发,因非标设备多,国内缺乏成熟的设备制造企业,大部分设备都要依靠从国外进口解决。据了解,一条年产10兆瓦的非晶硅太阳能电池生产线,所需投资高达1亿元左右。这不仅会大大提高企业的投资“门槛”,同时由于周期过长,也在一定程度上降低了资金的安全度。