太阳能光伏发电是太阳能利用的一种重要形式Word格式.docx

1、1.2太阳能发电 121.2.1 全球光伏发电市场 121.2.2 光伏发电的市场应用 141.2.3 光伏发电的成本和经济竞争力 161.2.4 光伏发电的能量平衡 211.2.5太阳热发电 221.3 生物质能发电 231.4 水力发电 251.5地热发电和海洋能发电 261.5.1 地热能发电 261.5.2 海洋能发电 261.6各类可再生能源发电技术比较 282. 可再生能源热利用 302.1太阳能中低温热利用 302.1.1 太阳能热水器的能量产出平衡分析 302.1.2 成本分析 312.1.3 适应条件 312.2 生物质能热利用 312.3 地热能 323. 生物质能源交通燃

2、料和生物基工业制品 333.1 生物质能源交通燃料 343.2 燃料乙醇 353.3 生物柴油 383.4 沼气与车用甲烷 393.5 生物合成燃料 393.6 生物交通燃料的能量平衡与经济性 403.7 生物基工业制品 42参考文献 43Figure Contents图1.1 截止2008年底的全球风电市场发展 6图1.2 欧盟2007年部分国家风电在电力结构中的比例 6图1.3 2008年欧洲新增电源比例 7图1.4 全球海上风电发展情况 7图1.5 世界风电装备技术发展趋势 8图1.6 世界各国风电上网电价比较（2006年） 9图1.7 风电区域上网电价 10图1.8 2008年全球光伏

3、发电累计装机容量 12图1.9 2008年主要国家光伏发电新增装机容量 13图1.10 德国的光伏发电市场划分 14图1.11 世界主要城市的屋顶光伏发电系统成本预测 16图1.12 不同国家和国际机构对太阳能光伏发电价格的预测趋势图 17图1.13 平均晶硅电池效率发展趋势 18图1.14 硅用量与硅片厚度关系 19图1.15 多晶硅和电池组件价格变化趋势 20图1.16 我国水电历年装机容量变化图 24图1.17 各种可再生能源发电技术的碳排放系数的比较 28图3.1 利用生物质资源生产液体燃料的技术路线（IPCC,2007） 34图3.2 全球生物液体燃料市场发展情况 35Table C

4、ontents表1.1 2009年中国的区域风电上网电价 10表1.2 风力发电生产成本发展趋势 11表1.3 不同国家和国际机构对太阳能光伏发电价格的预测 17表1.4 当前国际太阳电池实验室效率 18表1.5 生物质原料成本测算（以农作物秸秆为例） 24表1.6 各种可再生能源发电技术的综合比较 30图框1：巴西生物燃料乙醇介绍 36图框2：美国生物燃料乙醇介绍 36表3.1 各类燃料乙醇的生产成本比较 37表3.2 各类生物柴油生产成本比较 38表3.3 主要生物液体燃料的能量和环境效益 40Executive SummaryEncouraged by Renewable Energy

5、Law and the Medium and Long Term Development Planning for Renewable Energy, RE industry in China has already seen a booming growth in the past few years. Also, it is well recognized that a much more important role will be played by RE sector in China for the achievement of 40-45% carbon intensity re

6、duction and 15% of non-fossil energy consumption targets by 2020. More importantly, RE is expected to become one of the major energy resources for China in 2030. In order to achieve these targets and maintain a sustainable development, a comprehensive study for the RE roadmap for 2030 is significant

7、ly valuable. The study is expected to make a clear picture on how much RE can and should be by 2030, taking into the economic development target, energy resource availability, environment protection drive, as well as the technology improvement etc factors for China, to provide a sound reference for

8、supporting governments decision-making process, and to guide the sustainable development of RE industry.In the first phase report of this study, information and current RE development status have been collected; a comprehensive analysis has been made which covers issues of resource availability, mar

9、ket development, industry situation, policies and financial mechanisms. In the second phase report, a specific effort has been made to evaluate all available RE technologies and their characteristics. The study is put into the context of the international level with the comparison of the best availa

10、ble technology worldwide and is expected to generate a clear roadmap for RE technology innovation and utilization for 2030 in China. RE technologies and utilization are much diversified in big countries like China. Currently there are different renewable energy resources （wind, solar, biomass, geoth

11、ermal ocean energy etc） and variable technologies, which could generate diversified energies, i.e. power, thermal, fuels etc. The commercialization of different technologies is also quite different due to various factors and barriers （like cost, R&D, subsidies, policies etc）. For instance, the solar

12、 water heaters in China can survive without subsidy. However, the wind, PV etc is still dependant on the government support. In terms of the capacity of the manufacturing industry, the diversified RE technologies show great disparities too, which brings quite different economic features to RE produc

13、ts. Furthermore, RE resources should be well planned and explored according to the local situation. The potential of biomass ethanol and bio-diesel is limited by the available land area and the availability of the water supply. Ground-mounted solar PV need to be planned according to the local landsc

14、ape etc. In viewing all these factors, therefore, for the purpose of scientific, effective and sustainable development and utilization of renewable energy, it is very important to have an in-depth analysis of different RE technology, related products and technical characteristics. The study is divid

15、ed into three parts based on different utilization purposes. The first part is the technology for power generation, wind, solar （PV and thermal power）, biomass, hydro, geothermal and oceanic powers are analyzed in this part. RE for thermal purpose is discussed in the second part, which covers three

16、issues like solar energy thermal utilization, biomass thermal utilization, and geothermal utilization. Biofuels for transportation and bio-based products are discussed in the third part. Comparing to conventional energy, negative environmental impacts of renewable energy utilization are relatively s

17、maller due to the less energy consumption and smaller amount of pollutant emissions of the whole life cycle. It is discussed as well for the purpose of the large-scale expansion by year 2030. All these will serve as the basis to determine the appropriate RE quantity by the suitable approach. For pow

18、er generation, wind power has a short period of energy recovery while solar PV and thermal power need about 2-3 years to recovery energy. From the greenhouse gas emission perspective, renewable energy in general have a competitive advantage, the environmental impacts of biomass power generation is h

19、igher than solar and wind power if the resource production process is taken into consideration. Land resource is also considered as a very important factor for renewable energy power generation. Solar power and wind power are much better than the biomass power generation from the land use perspectiv

20、e. For thermal utilization, solar water heater is an affordable technology in China and will still play a very important role in future. The utilization of biomass and geothermal energy can reduce the use of coal and other conventional energy sources for heating purpose. But the contribution is high

21、ly impacted by national energy strategy. The cost can compete with coal-fired heating and can be used in the areas with high price on coal. Biofuels is important for reduce the emission from transportation and the secondary generation biofuels should be encouraged by government. However, it will sti

22、ll takes a long time for the large scale utilization biofuel in China. More efforts on technology innovation and demonstration of biofuels should be paid by China in the near future. 可再生能源的资源种类很多，能够采取不同的技术方式和利用途径提供多样化的能源产品。有的可以提供电力，有的可以满足供热需求，有的可以用于生产液体燃料；即使同一种资源，采取不同的技术，获得产品的经济性代价也差别较大，如水电、太阳热水器的应用

23、已经不需要补贴，而风力发电、光伏发电仍旧需要政策的长期扶持；可再生能源资源的开发有赖于装备的生产，不同种类的可再生能源产业的商业化水平差异较大，直接导致了开发经济代价的差异；不同可再生能源的开发条件也会受到较大的限制，比如生物质能源液体燃料的生产，就必须面临的土地、水等的限制，光伏发电也需要有合适的安装条件等。因而，未来可再生能源的发展需要综合比较各自的优缺点，合理确定开发方式、总量和对应的时间点。本报告主要从长远利用的角度，分析了未来我国可再生能源可能的应用方式及优缺点，各自的技术特点，产品的市场经济性，并比较了国内外的差异。报告提出，我国应重点发展技术，积极稳妥的发展液体燃料技术，因地制宜

24、的发展可再生能源供热和供气技术。按照科学、有效、可持续的开发利用的角度出发，本节将为确定2030年合理的可再生能源发展目标提供主要的参考依据。1. 可再生能源发电1.1 风力发电1.1.1 全球风力发电市场2008年底全球风电装机已经达到1.2亿kW，我国也超过了1200万kW，风力发电成为继水电之后，第一个超过亿万千瓦的、成熟的可再生能源发电技术。世界各国也都把发展风电作为重要的替代能源技术。图1.1 截止2008年底的全球风电市场发展在北美、欧洲风电快速扩大的情况下，这些地区的风电在电力系统中的比例也不断提高（图1.2）。图1.2欧盟2007年部分国家风电在电力结构中的比例资料来源：EWE

25、A值得注意的是2006年后，欧洲风电年新增装机已超过天然气发电成为第一大新增电源；在北美地区，风电也连续3年仅次于天然气发电，位居第二。图1.3 2008年欧洲新增电源比例数据来源：欧洲风能协会，2008另外，风电场开发开始从陆地走向海洋，海上风电由于风资源丰富、风速稳定、开发利益相关方较少、不会与其他发展项目争地、可以大规模开发等优势，一直备受土地受限的欧洲的关注。截止2008年底，海上风电装机达到150万kW左右，约占全球风电装机的1.3%左右。图1.4 全球海上风电发展情况英国GH公司，20091.1.2 风力发电的技术和经济性随着风能市场的扩大，风电技术也在不断进步，加速了风能成本的降

26、低。当前，风电机组正朝着大型化、规模化的方向发展。1985年，世界上平均单机容量在50kW左右，上个世纪90年代中期兆瓦级风电机组开始进入市场，本世纪初兆瓦级的风电机组已成为市场主导产品。目前23MW的风电机组已经是商业化运行的主力机型，风电机组制造商已经开发出56MW的风电机组，同时正在着手研发10MW及以上新型发电机组。机组大型化虽然加大了技术难度，但有利于捕捉更多的风能，将更有利于降低风电成本。图1.5 世界风电装备技术发展趋势来源：德国风能研究所DEWI风电不仅在生产环节具有清洁的特性，即使从能量平衡和资源消耗的角度分析，风电设备制造所消耗的能源也很少，在风电设备投产运行36个月后即可

27、通过发电完全回收。风电对土地、水资源等的要求小，对环境的影响有限。风电场生产运行过程中基本不消耗水源，也不排放各种污染物。风电场中风电机组布置面积较大，每万kW布机面积约2km2，但风电机组的基础占地面积每万kW约0.05km2，可以忽略不计。与其它新能源相比，风电的成本发展趋势较为明朗。图3.3是世界各国风电上网电价比较，可以看出，风电价格与常规发电已经较为接近。图1.6 世界各国风电上网电价比较（2006年）2009年我国已经批复了区域风电上网电价，在0.510.61元/kWh之间。表1.1 2009年中国的区域风电上网电价图1.7 风电区域上网电价虽然我国当前的风电电价水平仍比火电高50

28、%左右，但随着风电设备单位投资水平下降、风电场选址水平提高以及风电机组利用率及效率的提高，产业界预计，到2020年风电成本在目前的基础上还可以降低20-40%（表3.1），风电成本预计接近或低于0.4元/kWh，从而具有和清洁火电竞争的优势。从当前风电的产业发展趋势来看，经济性应当不会是风电未来发展的主要瓶颈。表1.2 风力发电生产成本发展趋势资源水平当前202020302050米/秒元/千瓦时50.40.50.30.380.290.360.280.35350.60.80.40.60.410.580.420.55风力发电的成本趋势预测，全球风能理事会（GWEC）1.1.3 风力发电的应用风电的

29、适用性较广。我国陆上风能资源比较丰富，开发利用有成功经验，其制约因素主要是与电网协调问题。海上风电技术刚起步，2020年以后，海上风电将会是一个重要发展方向。从电网建设的角度出发，沿海地区的电网建设比较完善，海上风电场通常距离海岸一般不超过50km，离电力负荷中心距离较近，适宜发展。为了改善风电对电网的影响和扩大风能的应用，将风能与其他能源组成互补系统是一种解决的技术途径。目前，除在技术上已较成熟的风电/光伏发电互补系统、风电/柴油发电互补系统外，还有风电/水电互补系统、风电/燃气轮机发电互补系统以及与蓄能系统互补等。互补系统不仅可以使不稳定的风电“变成”稳定电源并网应用，也可以组成分布式电源

30、系统，独立运行，有较好的应用前景。近年来，提出将间歇性风电直接应用于高能耗企业和海水淡化、制氢等，并与大规模蓄电（特别是液流蓄电）相结合，以提高供电质量和调峰能力（遇低风速时间较长时，可由电网补充少量电能维持运行）。此外，分布式应用也是风电的发展方向之一。总之，风电在政策、技术、产业、成本上有着明确的发展预期，对环境等不产生负面影响，我国的风能资源也能够保障大规模发展目标的实现。因而，风电在我国应该是一种优先发展的能源。1.2太阳能发电太阳能发电的技术路线较多，主要包括光伏发电和太阳能热发电两类。光伏发电是从太阳光到电的直接转换过程，太阳能资源丰富，从生产到使用的各个过程中对环境的影响都很小，特别是在运行中不消耗水，没有任何转动、高温部件，维护费用低，非常适合在沙漠、戈壁等无人值守的地区大规模应用。根据其与电网的连接方式，可分为独立光伏系统和并网光伏系统两大类。经过多年的发展，光伏发电目前是一种较为成熟、可靠的技术，并已经逐渐从过去用于独立的系统，朝大规模并网方向发展。1.2.1 全球光伏发电市场光伏发电最早适从离网发电开始的，重点解决无电地区人民的生活用电问题和特殊工业用电问题，如微波通信，移动基站，石油管道阴极保护，卫星地面站，航标灯，高原气象站等。但是离网独立光伏系统的市场容量有