“垃圾電”變“優(yōu)質(zhì)電”可再生能源與傳統(tǒng)發(fā)電的雙贏

對(duì)能源產(chǎn)業(yè)等事關(guān)國(guó)民經(jīng)濟(jì)命脈的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，最重要的戰(zhàn)略就是確定正確的技術(shù)路線。雖然能源問(wèn)題很容易被理解為產(chǎn)業(yè)政策問(wèn)題，但從根本上看，關(guān)鍵還是在于技術(shù)路線。只有堅(jiān)持正確的技術(shù)方向，再通過(guò)實(shí)施國(guó)家戰(zhàn)略層面的創(chuàng)新工程促進(jìn)科研，才能逐漸過(guò)渡到市場(chǎng)應(yīng)用，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)健康發(fā)展。

能源界呼喚創(chuàng)新精神

當(dāng)前能源行業(yè)最大的問(wèn)題就是習(xí)慣抄襲模仿，不肯突破，不敢創(chuàng)新。完成國(guó)家能源戰(zhàn)略的重大突破，必須要勇于創(chuàng)新，簡(jiǎn)單的照抄沒有希望。對(duì)于國(guó)外已經(jīng)解決的問(wèn)題，我們抄一下還可以，但對(duì)很多全世界都沒有解決的問(wèn)題，比如節(jié)能減排、應(yīng)對(duì)氣候變化等，就沒有了抄襲和模仿的可能，必須要立足國(guó)內(nèi)實(shí)際情況進(jìn)行科技創(chuàng)新。

面對(duì)國(guó)際能源領(lǐng)域的創(chuàng)新，我國(guó)科技界的教訓(xùn)很深刻。美國(guó)人依靠頁(yè)巖氣走出了一條“能源獨(dú)立”的道路，但是這幾年我參加了無(wú)數(shù)次能源問(wèn)題的討論，我們的科學(xué)家就沒有誰(shuí)講過(guò)頁(yè)巖氣重要，更不要說(shuō)敢去攻關(guān)了。

中國(guó)工程院院士顧國(guó)彪曾著文指出，科技界最不愿意創(chuàng)新，原因就在于創(chuàng)新要負(fù)責(zé)任，創(chuàng)新很累，創(chuàng)新很難，而且失敗了以后還有人說(shuō)三道四，甚至?xí)f(shuō)是浪費(fèi)國(guó)家資產(chǎn)要追究責(zé)任等等，因此沒人愿意干。當(dāng)務(wù)之急是盡快形成鼓勵(lì)創(chuàng)新、支持創(chuàng)新的良好環(huán)境。

能源創(chuàng)新是國(guó)家工程

大的戰(zhàn)略性問(wèn)題，沒有頂層設(shè)計(jì)根本不行。要占領(lǐng)新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的制高點(diǎn)，僅靠企業(yè)和科學(xué)家不行，必須依靠國(guó)家來(lái)推動(dòng)。因?yàn)槠溆绊懙氖侨中詥?wèn)題，所以需要從國(guó)家層面很好地規(guī)劃設(shè)計(jì)。

十八屆三中全會(huì)公布的決議明確規(guī)定，國(guó)家要投入到重大的、前瞻性的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，能源產(chǎn)業(yè)如果不動(dòng)員國(guó)家力量，僅僅靠私人力量很容易出現(xiàn)少慢差費(fèi)的問(wèn)題。當(dāng)年抓原子彈和氫彈，是毛主席、周總理親自抓，當(dāng)今要解決能源戰(zhàn)略這類大問(wèn)題，同樣需要一把手親自過(guò)問(wèn)。

因此，在能源發(fā)展的模式、重大技術(shù)問(wèn)題上，應(yīng)該成立真正權(quán)威的國(guó)家級(jí)太陽(yáng)能研究院、風(fēng)能研究院，由國(guó)家組織全國(guó)的科技力量進(jìn)行攻關(guān)，把最優(yōu)秀的人才集中起來(lái)研發(fā)可再生能源。沒有國(guó)家規(guī)模的研發(fā)，無(wú)法想象我國(guó)能在世界新能源技術(shù)的創(chuàng)新大戰(zhàn)中取得勝利。

在這方面完全可以借鑒美國(guó)的經(jīng)驗(yàn)，從克林頓時(shí)期的信息高速公路計(jì)劃，到小布什的氫經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略，再到現(xiàn)在奧巴馬的綠色新政，都極大推動(dòng)了美國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這都表明，涉及國(guó)家未來(lái)的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須領(lǐng)導(dǎo)人親自過(guò)問(wèn)并應(yīng)制定系統(tǒng)方案，集國(guó)家力量推動(dòng)。

發(fā)展新能源需與抽蓄聯(lián)動(dòng)

中國(guó)嚴(yán)重短缺的是化石能源，但可再生能源世界一流。中國(guó)水能資源有7億千瓦，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)美國(guó)，占世界首位；中國(guó)的風(fēng)能資源是全世界最豐富的，初步統(tǒng)計(jì)全國(guó)離地面50米高的三級(jí)以上的風(fēng)能資源可開發(fā)量達(dá)到26億千瓦。中國(guó)落地的太陽(yáng)能每年達(dá)到1.7億萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，但利用還不到總量的十萬(wàn)分之一。

從現(xiàn)實(shí)考慮，面對(duì)最為迫切的石油安全問(wèn)題，需要拓寬思路、努力創(chuàng)新、開源節(jié)流，通過(guò)優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展包括頁(yè)巖氣在內(nèi)的天然氣來(lái)替代煤炭和石油。因此，從產(chǎn)業(yè)鏈角度考慮，能源科技界當(dāng)下應(yīng)盡早開展創(chuàng)新性的“天然氣加煤”的化工的技術(shù)研發(fā)。

長(zhǎng)期來(lái)看，因?yàn)閭鹘y(tǒng)化石能源總有枯竭的時(shí)候，所以中國(guó)解決能源問(wèn)題的唯一辦法，就是大力發(fā)展可再生能源，需要解決的問(wèn)題就是風(fēng)能太陽(yáng)能等新能源存在的間歇性波動(dòng)。這同樣需要系統(tǒng)創(chuàng)新來(lái)解決，不僅要看到電能，還要看到熱能?，F(xiàn)在電網(wǎng)面臨的突出難題，是夏季空調(diào)用電。解決這一題難的最佳方案，是迅速建立一個(gè)以太陽(yáng)能為中心，以其他可再生能源為補(bǔ)充的專門調(diào)控高峰用電的網(wǎng)絡(luò)，大幅度減少火力發(fā)電機(jī)組的投資，做到可再生能源和傳統(tǒng)發(fā)電模式的雙贏。

從能源資源稟賦出發(fā)，因?yàn)橹袊?guó)有大量的山地丘陵地形和豐富的水能資源，適宜修建抽水蓄能電站。從最大限度地利用“有效”電能的角度來(lái)看，抽水蓄能電站應(yīng)該與可再生能源配套，與風(fēng)能、太陽(yáng)能配套。因?yàn)?strong>可再生能源發(fā)電是直流不是交流，直流變交流后上網(wǎng)，要解決的技術(shù)問(wèn)題比較多，而且如果從直流電變交流電，包括逆變系統(tǒng)、上網(wǎng)加上線路損失，損失能量可達(dá)10%~15%。與抽水蓄能電站結(jié)合，可以避免損失，省去上網(wǎng)的成本。這樣的優(yōu)勢(shì)有兩個(gè)：一是高峰用電的電價(jià)比較高。太陽(yáng)能、風(fēng)能的成本往往比較高，但是如果太陽(yáng)能、風(fēng)能能夠跟抽水蓄能電站相結(jié)合，專門保證高峰用電的供應(yīng)，從電力的調(diào)配上最為合理。二是可以充分發(fā)揮水能發(fā)電的最大優(yōu)勢(shì)——啟動(dòng)和關(guān)閉都比較容易，而火力發(fā)電、包括核發(fā)電，由于有“熱慣性”，不容易做到。所以應(yīng)強(qiáng)烈呼吁太陽(yáng)能、風(fēng)能和水能部門，特別是修建抽水蓄能電站部門實(shí)行戰(zhàn)略合作。因?yàn)?ldquo;太陽(yáng)能+風(fēng)能+抽水蓄能電站”一組合，“垃圾電”就變成了“優(yōu)質(zhì)電”。

第三代光伏技術(shù)：中國(guó)占領(lǐng)制高點(diǎn)

發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，有一個(gè)占領(lǐng)技術(shù)制高點(diǎn)的問(wèn)題，如果你占領(lǐng)的是低點(diǎn)，就肯定發(fā)展不起來(lái)。在太陽(yáng)能領(lǐng)域，第三代光伏發(fā)電技術(shù)就是制高點(diǎn)，所以一定要高度重視，抓緊發(fā)展。

過(guò)去在有關(guān)太陽(yáng)能光伏電池的思維模式中，人們眼睛只看到半導(dǎo)體技術(shù)的演進(jìn)。但原有技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了極限，要進(jìn)一步提高光伏電池的單位面積發(fā)電量，于是人們從半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)向了現(xiàn)代光學(xué)，希望通過(guò)跟蹤、聚光的技術(shù)，用成本較低廉的光學(xué)聚光元件，取代和減少使用成本更為昂貴的半導(dǎo)體材料。

第三代光伏發(fā)電技術(shù)就是在這一新思維模式下的創(chuàng)新發(fā)展。這一技術(shù)因?yàn)槌杀靖汀⑥D(zhuǎn)化率更高，可以比較容易地解決平價(jià)上網(wǎng)問(wèn)題。聚光的意思就是不用單晶硅、多晶硅直接受光，而是用鏡子、反射鏡或者透射鏡把光聚攏起來(lái)，聚到新一代光伏電池上面，使發(fā)電量增加。從原理上講，聚光技術(shù)比半導(dǎo)體技術(shù)可以做到便宜得多。

國(guó)際上有幾家大的機(jī)構(gòu)在研究第三代光伏發(fā)電技術(shù)，走的是“跟蹤+高倍聚光+高效砷化鎵聚光電池”的技術(shù)路線。雖然砷化鎵的轉(zhuǎn)化率非常高，能到40%多，但是砷化鎵必須用高倍聚光才有經(jīng)濟(jì)效益，帶來(lái)的散熱和抗風(fēng)難題很多。另外砷化鎵的市場(chǎng)價(jià)格是多晶硅的兩三百倍，而且原料比較少，如果規(guī)模生產(chǎn)的話，會(huì)面臨原料供應(yīng)的大問(wèn)題。

中國(guó)科學(xué)院科學(xué)家開發(fā)、研究的第三代光伏發(fā)電技術(shù)，可以描述為“跟蹤+低倍聚光+高效硅基聚光電池”。采用的硅基光電池技術(shù)，實(shí)驗(yàn)用的N型晶體硅電池轉(zhuǎn)化效率是22.5%，通過(guò)8倍聚光以后，光電轉(zhuǎn)化率增加到24.5%~25.5%，實(shí)際產(chǎn)出的電量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)采用現(xiàn)有技術(shù)路線的電池。低倍聚光的技術(shù)線路符合中國(guó)實(shí)際，是很好的突破口，有著光明的前景。這項(xiàng)優(yōu)勢(shì)就在于，其不會(huì)完全破壞國(guó)內(nèi)的單晶硅、多晶硅的生產(chǎn)體系，同時(shí)因?yàn)閱挝幻娣e的發(fā)電量高，還可以節(jié)約大量的土地。

這一技術(shù)在我國(guó)已開始應(yīng)用，在甘肅省武威地區(qū)建成的“4倍聚光+轉(zhuǎn)盤式跟蹤”的1兆瓦光伏電站，已經(jīng)運(yùn)行了幾年。2011年9月，在內(nèi)蒙古多倫地區(qū)建設(shè)示范電站，該電站的光伏系統(tǒng)每瓦峰值功率售價(jià)下降到了1.6萬(wàn)元/千瓦，已經(jīng)接近《“十二五”太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出的2015年光伏系統(tǒng)成本下降到1.5萬(wàn)元/千瓦的目標(biāo)，按10年回收期計(jì)算的發(fā)電成本，可以下降到0.7元/千瓦時(shí)。（作者：何祚庥）