面向未来的新能源战略，需要新装备的技术支撑。伴随目前主流能源市场的剧烈变化，新能源装备的市场价值将伴随新能源的勃兴而快速发展。除了市场已经广泛关注的核能、风能之外，还有很多新能源市场正在开发，相应的装备市场也应得到重视。

 新能源 新装备

    在2008年南方冰雪灾害之后，中国能源界普遍认识到，能源转型势在必行。当原油价格突破140美元/桶，作为世界第二大石油进口国，中国开发替代能源的步伐需要加快。传统火电发电比例必须下降。清洁能源如风能、水能的开发总量已经很高，现在的问题是如何提高利用率，以及稳定性。氢能、可燃冰等能源还都处于研究探索阶段，要利用到民生还需很长时间。

    因此，已经有一定科研基础和产业化基础的可再生清洁能源中，生物质能、地热能、太阳能和潮汐能在全球受到的关注最多。

北京北苑家园地热泵供暖工程施工现场

    生物质是比较稳定的新能源，但其受到粮价、土地、生态环境等等因素的影响，现在还处于起步阶段。地热能的中低温利用已经得到了普及，但是用于发电还不常见，只有少数国家有地热电站。太阳能是今年来发展最快的新能源，然而严重受到多晶硅价格的影响，应用到发电还须继续降低成本。潮汐能在近期才有公司开始研究，且只限于英国，瑞典等国，绝大部分设备还在试验阶段。

    随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源的政策和措施，可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大，2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦，比2004年增加了50%。

    2007年至少有60多个国家制订了促进可持续能源发展的相关政策，欧盟已建立了到2020年实现可持续能源占所有能源20%的目标，而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15%的目标。2007年，全球并网太阳能发电能力增加了52%，风能发电能力增加了28%。全球大约有5000万个家庭使用安放在屋顶的太阳能热水器获取热水，250万个家庭使用太阳能照明，2500万个家庭利用沼气做饭和照明。

    中国除了水能的可开发装机容量和年发电量均居世界首位之外，太阳能、地热能和生物质能等各种可再生能源也都非常丰富，但是利用程度和效率都不高。

    根据中国中长期能源规划，2020年之前，中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要。到2020年，可再生能源的战略地位将日益突出，届时需要可再生能源提供数亿吨乃至十多亿吨标准煤的能源。因此，中国发展可再生能源的步伐会更快。

    清洁能源与新能源中，风能、水能、核能开发与利用的较多，已经完成了初步产业化，且前景很明朗。本文中的新能源均属于没有被市场广泛炒作的。

    今年来，持续上涨，加剧了人们对高油价的恐慌。油价和电价大幅提高的消息，也令两市的能源股出现大幅飙升的趋势。未来的发展将激发市场对新能源的期待，尤其是对太阳能产业构成利多。

    目前，世界能源日益紧缺和环保的压力促使各国都掀起了开发、利用新能源的热潮，也成了各国可持续发展战略的重要组成部分。

    现在中国已成为世界上产量最大的太阳能消费品生产国，也形成了广阔的城市和农村太阳能产品消费市场。

    2008年4月7日，力诺集团的子公司力诺瑞特新能源有限公司向古巴输出太阳能生产设备及技术合同的签订，打破了中国太阳能行业无技术出口的历史。

太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源

    太阳能利用方式及装备

    太阳能利用主要有光-热、光-电、光-化学、光-生物质等几种转换方式。太阳能光-热转换主要采用太阳集热器来实现，主要分为平板集热器、真空管集热器和聚焦集热器等三类。

    太阳能光-电转换主要采用太阳能电池来实现。太阳能电池是一种可以把光能直接转换为电能的半导体器件。目前常用的半导体材料多为单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜。由于吸热或放热可逆的化学反应所需要的温度较高，所以也可以用于太阳能热发电，未来还可利用太阳能制氢作为无污染的稳定能源。

    太阳能直接电利用就是太阳能电池，用于电子手表，电子仪器，人造地球卫星，太阳能动力卫星站，太阳能光伏发电站，间接电利用就是太阳能热发电站。从2002年起，全球光伏产业步入高速成长期，无锡尚德抓住了这一机遇，一跃成为中国太阳能企业的龙头老大，同时崛起的还有天威英利等新能源公司。

    太阳能电池的开发和利用

    太阳能电池分为晶体硅电池和薄膜涂层电池两类，效率较高的晶体硅电池又分单晶硅、多晶硅两种；另一类是薄膜涂层电池，主要包括非晶体硅太阳能电池、硒光太阳能电池、化合物太阳能电池、有机半导体太阳能电池等。

    云南半导体器件厂单晶硅太阳能电池在2002年为中国当时最大的专业制造厂，该厂引进了美国SPIRE公司全套太阳能生产线，此线也代表了当时世界先进水平的新型配套生产线。

    美国能源部国家可再生能源实验室于2008年3月底宣布，研发的非硅基薄膜太阳能电池效率已可与标准的硅基太阳能电池相接近。在试验中采用铜铟镓二硒化物薄膜太阳能电池达到了使太阳光转化为能量的效率19.9%，开创了这类电池的世界新纪录，标准的多晶硅太阳能电池效率可高达20.3%。据记者了解，中国的很多太阳能企业像无锡尚德、上海交大泰阳等目前正在开发硅基薄膜太阳能电池。

    薄膜太阳能电池作为新一代太阳能电池产品，国际上尚处于研发阶段，由于其轻薄、易折叠，便于移动，在某些领域有特殊需求。但是这种技术在目前还不成熟，存在产品质量不稳定、容易老化、光电转换效率偏低等缺点。

    为了获得具有高效率、高稳定性的硅基薄膜太阳电池，近年来又出现了微晶、多晶硅薄膜电池。微晶硅薄膜是采用大氢稀释和微量掺硼技术制备的。多晶硅薄膜的制造技术主要有两种，一种是采用PECVD技术或热丝法直接生长；另一种则是通过对a-Si∶H材料进行后退火，实现低温固相晶化。

    单晶硅太阳能电池是目前最成熟、最稳定、最可靠、应用最广的太阳能电池。国内多晶硅生产技术不过关，生产设备造价高，产品质量不稳定，而进口多晶硅又面临一定的价格压力，国内多数生产厂商还是单晶生产设备，但多晶硅片是太阳能电池发展的方向，未来随着中国太阳能产业的不断发展，多晶硅片在太阳能电池中的应用比例将不断扩大。江西赛维LDK是目前国际市值最大的光伏企业之一，也是全球规模最大的太阳能多晶硅片生产企业，其主要客户是全球太阳能电池前20强。

    但是由于晶体硅太阳能电池所需的原材料高纯多晶硅价格飙升，制造晶体硅类太阳能电池能耗大，要大幅度地降低太阳能电池的制造成本，还必须发展非晶硅太阳能电池，不仅可以节省硅材料，而且制造玻璃硅的能耗小、设备比较简单，容易制成联式复合结薄膜太阳能电池，易于形成连续的大规模生产线。现在非晶硅太阳能电池效率已达14.6%。目前面积大于1平方米，光电转换接近9%的大型非晶硅太阳能组件已研制出来。

    另一方面多晶硅生产的副产品四氯化硅是一种对环境造成危害的剧毒物质。河北工业大学材料科学与工程学院教授任丙彦说:"倾倒或者深埋这种物质的土地将会变得非常贫瘠、寸草不生。"由于会危害环境，发达国家的多晶硅工厂都会将废料重新用于生产。但是为了再利用而将废料加热到1800℃以上要耗费大量的能源，成本较高又耗时，中国单晶硅太阳能电池依旧占据很大比重。

    太阳能光伏发电技术及产品

    目前，光伏产业主要包括晶硅制备、硅片生产、电池制造及组件封装四个环节，其中高纯度硅提炼、多晶硅铸锭和单晶硅拉棒环节极度耗电。其产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源等。另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地灯等各种灯具；三是并网发电，这在发达国家己经大面积推广实施。我国并网发电还未起步，但2008年北京"绿色奥运"部分用电将会由太阳能发电和风力发电提供。

    太阳能光伏发电被誉为世界10种能源中发展最快的能源。据统计，近5年来增长速度将超过50%。中国太阳能光伏发电产业近几年发展速度较快，但总体规模较小。目前,中国光伏发电产品的市场主要在西部，另有部分产品出口日本，如组件、小系统和日用太阳能电子产品等。

    太阳能光伏发电产业一方面是具有许多优点的清洁能源，另一方面是在太阳能与建筑一体化的过程中，不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材。因此，太阳能光伏发电技术与建筑结合方面，将具有良好的经济效益。

    太阳能热发电技术系统

    太阳能热发电技术是利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。

    相对于太阳能电池的价格昂贵、效率较低，太阳能热发电的效率较高、技术比较成熟。许多工业发达国家，都将太阳能热发电技术作为国家研究开发的重点。从1981～1991年10年间，全世界建造了装机容量500千瓦以上的各种不同形式的兆瓦级太阳能热发电试验电站，其中主要形式是塔式电站，最大发电功率为80兆瓦。由于单位容量投资过大，且降低造价十分困难，因此太阳能热发电站的建设逐渐冷落下来。

    太阳能热发电技术分为槽式线聚焦、盘式、塔式三种系统。

    槽式线聚焦系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。包括反射镜的形式和参数、镜面材料和结构、吸收体绝热技术、吸收体表面涂层、所用吸热液体材料、储热罐、装校调正检测技术等。

    塔式太阳能热发电系统由定日镜、高温集热器、汽轮机发电机等主要部分组成。定日镜是由许多平面反射镜或曲面反射镜组成，利用计算机控制使这些反射镜朝设定方向投射。高温集热器采用先进的工艺结构和高吸热、蓄热材料。南京江宁区70千瓦塔式太阳能热发电示范系统，由一个塔柱和32面640平方米的"定日镜"组成，占地面积约两个篮球场大小，反射的太阳光汇聚到塔柱顶端的太阳能转化装置，实现光电转换。这是中国首座塔式太阳能热发电系统。

    盘式太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统。盘式太阳能热发电系统应用于空间，与光伏发电系统相比，具有气动阻力低、发射质量小和运行费用便宜等优点。

    目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化，其他两种处在示范阶段，有实现商业化的可能和前景。王之江院士介绍，通过30多年的研究开发实践，在国际间现在已有一些共识，即太阳能热电站，尤其槽式太阳能热电站，是最便宜的太阳能。

    太阳能热电站有一系列优点：不产生废料；对环境友好；可利用荒漠作为能源基地；所用器材都容易得到；与某些可持续能源不同，还可按需要发电。

    市场劣势

    目前，利用太阳能发电的成本远远高于传统能源。据有关专家测算，多晶硅的成本约占整个太阳能发电系统成本的70%。因此，实现多晶硅的国产化，对降低整个系统的成本有明显作用。根据行业内的普遍说法，目前太阳能光伏发电每度成本在3元至5元之间，如果多晶硅的成本下降到总成本的20%的话，那么，光伏发电的成本大概在每度1元，再加上一定的政府补贴，太阳能发电系统才可能在中国进行推广。

    早在1970年代，发达国家已经开始推行的合同能源管理(EMC)，这是推销一种减少能源成本的财务管理方法。EMC公司通过与客户签订节能服务合同，为客户提供包括：能源审计、项目设计、项目融资、设备采购、工程施工、设备安装调试、人员培训等一整套的节能服务，并从客户进行节能改造后获得的节能效益中收回投资和取得利润的一种商业运作。美国是EMC的发源地，也是EMC产业最发达的国家。在美国，联邦政府和各州政府都支持EMC的发展，把这种支持作为促进节能和保护环境的重要政策措施。而EMC在中国才刚刚起步。

    虽然国内在推动太阳能应用方面作了努力，《可再生能源法》也从2006年1月1日开始生效，"收购上网"等扶持政策也有一定的进展，但从整体上看，国内仍缺乏诸如欧洲国家鼓励太阳能产业发展的一系列完善的实施细则和配套政策，如信贷、税收政策、补贴政策、能源供应、光伏并网以太阳能电价定价机制等。如果在这方面国家政策不能尽快出台，那么国内光伏太阳能产业将很难摆脱依靠国外市场的尴尬局面，依旧扮演一个"环保输出者"的角色。

    "面对节能减排的巨大压力以及国家能源战略安全的需要，我国必须尽快调整不合理的能源结构，大力发展可再生能源。"全国政协委员、通威股份董事长刘汉元在全国政协十一届一次会议上表示，有必要将太阳能作为中国能源安全供应体系中最具战略意义的能源并给予相应的重视。

    世界各国正把太阳能的商业化开发和利用作为重要的发展趋势。2006年太阳能产业的平均增长速度超过60%。欧盟、日本和美国把2030年以后能源供应安全的重点放在太阳能等可再生能源方面。预计到2030年太阳能发电将占世界电力供应的10%以上，2050年达到20%以上。太阳能产业的大力挖掘和开发将成为未来能源利用的主流。

地热能利用装备

记者/陈曦

    地热能是来自地球深处的可再生热能，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地热能集中分布在火山和地震多发的构造板块边缘一带。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。

    地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。

    地热发电水温需要至少70℃，原理是利用地下蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。地热发电在世界范围都应用较少，原因是利用地热发电热效率低，且对热源温度要求高，经济性差。

    除了发电外，中低温地热的利用，国际上普遍采用的技术是利用地下浅层地热资源的既可供热又可制冷的空调系统，称为地源热泵。其原理是通过输入少量的高品位能源(如电能)，实现低温位热能向高温位转移。

热泵机房

    产业发展带动设备发展

    1990年代后期，因为地源热泵技术的应用获得了商业成功，使得中国中低温地热能直接利用突飞猛进。2000年到2006年底，中国有关地热利用的发明和实用新型专利申请达616件，年增长率约为68%。仅北京市利用浅层地热能供暖供冷的建筑物已近千万平方米的建筑面积，奥运场馆、世博会场馆等大型盛会的场馆都采用地热装置。

    地源热泵在中国的利用发展很快，现在很多大型建筑都安装了热泵。中国对地源热泵的应用已经列入世界5强。

    地源热泵技术在国际上的使用历史也不超过20年，在中国推广的时间是从1998年左右开始的。地源热泵是高效节能设备，用1千瓦的电，热泵能产生出3～4千瓦电所能产出的热，既比电能的效率高2～3倍。

    地热发电因为受到地下热水温度的限制，在中国不能大面积普及。中国对于地热的利用亦把重点放在了采暖上。地热采暖的技术要求相对较低，除了温泉洗浴等直接利用方式外，现在比较热门的是地源热泵。

    中国能源研究会地热专业委员会主任郑克棪对《装备制造》杂志表示:"地热在中国的发展趋势是令人满意的。北京、天津、沿海城市每年以10%的速度发展。1999～2000年的时候，国土资源部做地热能发展规划，当时我们都觉得跟中国经济增长速度持平是不太可能的，现在看来形势是令人满意的。"

    中国地热资源丰富，相当于2500亿吨标准煤的热量。目前，全国经过审批的地热田为103处，提交的可采地热资源量每年为3.3万立方米；地热可采资源量每年约5亿立方米。中国的地热温度多为40～60℃，只有西南地区有小部分的地热温度在90～150℃，不适合地热发电。

    1970年代，世界石油危机，为了保护国家能源安全，中国开始地热勘探的第一次热潮。1975年，在西藏的羊八井进行了大量的考察和勘探工作，得出了地下热水的最高温度为172℃，平均井口热水温度超过145℃的结果。研究证实，当地地质情况适合建设地热发电站。1977年10月，羊八井地热田建起了第一台1000千瓦的地热发电试验机组。经过几年的运行试验，不断改进，又于1981年和1982年建起了二台3000千瓦的发电机组，1985年7月再投入第四台3000千瓦的机组，电站总装机容量已达10000千瓦。自发电以来羊八井电站覆盖了拉萨近50%的供电面积。然而1992年羊八井三期工程投产以来中国就没有再建新的地热电站。

    数年间又在华北、华中和华南地区建了7家小规模的中温地热水发电站。然而由于当时技术所限、难以维持，现已大都停止运行。只有在富含高温地热蒸汽且当地缺乏其他能源的西藏羊八井、云南腾冲，目前仍有两家较大规模的地热电站。
 

中国西藏羊八井地热发电站

    技术不是障碍

    郑克棪说:"中国地热利用技术并不落后。羊八井地热电站就是用的中国自己制造的设备。生产出后印度尼西亚有意购买，觉得价格有优势，质量也可以。羊八井用的7台设备中只有1台是联合国送的日本产品。中国的设备这些年来运行得也很好。"

    1970年代，中国自主研制过中温发电设备，最小的100千瓦发电厂建在江西，大到300千瓦的设备中国也都是可以自主制造的。当时的情况是，大学指导，工厂改造，所有设备没有新做的，都是原来的设备改造出来的。这足以证明中国对于地热发电设备，无论高温还是中温，其中的基本原理都已经掌握了。但是由于国内十几年来没有搞过地热发电，我国厂商在这方面的技术储备不是很足，某些方面比起国外落后。不过在整体效费比上，国产地热发电机比起国外产品具有一定优势，自主研发的单螺杆机也有很好的市场前景。

    外国的低温发电的长处是把余温70℃的水再回灌或者用其他方法利用起来，一次提高其经济性。中国现在在这方面还有缺陷，但是因为性价比高，所以在国际上仍有一定市场。2006年，中油长城钻井公司获得了肯尼亚的一个70兆瓦地热发电项目。

    地源热泵设备由于进入中国历史短暂，目前只有十几家企业生产。中国的部分企业已经掌握了地源热泵的各项相关技术，虽然热泵中的关键部件高压压缩机目前完全依靠进口，但中国已有了国产热泵工厂，有大、中、小型产品，能设计安装。压缩机占了整个成本的40%，所以中国企业在压缩机研究上还有不足。

    技术原理较为简单的地源热泵技术，中国虽然已经有企业可以生产，但是产品稳定性与进口产品无法相比。北京市华清地热开发有限责任公司副总经理孙国春说："我们的项目基本没有用过国内的设备，因为稳定性不高。德国的产品虽然贵，但是可以说100%的可靠。因为热泵安装后再维修很费劲，所以我们都会选质量过关的。"

热泵机房局部

    发展需要实质支持

    中国到目前为止还没有具体政策扶持和推动地热能源开发，因此地热能源很难像风能一样获得快速发展，国家应实行财政激励措施以及精简监管结构来促进地热能源开发。

    与其他能源相比，地热资源的区域性差异较大，相差不足百米的两地可能地下热水温度就会不同，因此对于地热的利用必须因地制宜，甚至相关设备都需要根据当地具体情况特别定制。这就导致了地热利用设备投资大，开发商不愿投资。

    地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大，所需投资大。一个装机容量为1兆瓦的地热发电项目造价大约300万美元。地源热泵供暖，在北京的造价是每平米300～500元人民币。由于高昂的投资限制了地热能源的发展，这个行业更需要得到政策扶持。

    郑克棪说:"技术上，中国是可以的，但是经济上行不通。发电成本太高，所以就一直没搞。世界上，其他国家的中温发电已经发展了。原理中国懂，问题只剩下是把经济性搞上去。只要开发商看到有利可图，就会投资，而中国的装备企业也会下功夫研究，研究出来具有国际水平的产品不成问题。中国地热利用的障碍不是技术跟不上，中国与东欧曾经举办过地热发电的交流会，他们的技术还不如我们呢。"

    中国属于地热研究开始较早的国家。在1970年代，中国在时任地质部长李四光的带领下拨款研究地热发电，但由于发电造价太高，后来一直没有得到推广。近年来，在节能减排政策的推动下，已经有企业把目光放到了地热发电上，但是由于"入不敷出"的原因，也没有建成新的电站。

    据介绍，国家发改委在近年的可再生能源发展规划中并未对地热发电入网提供电价补贴，而对运行成本低但初始投资大的地热电站而言，无补贴会使投资回收期延长一倍以上。风电、生物质发电都有电价补贴，但是地热利用方面还没有具体的政策。郑克棪回忆说，几年前曾有一家浙江民营企业计划来藏新建地热电站，但屡次申请电价补贴未果，于是只得作罢。

    2006年6月，北京市发改委等九市委办局下发了《关于发展热泵系统的指导意见》，明确提出"充分利用地热资源是大力发展循环经济，建设节约型城市"，然而，这个利好消息却并没有为业内企业带来更多的利润和市场，因为现在政府对于地热能利用的支持还只是"口头上"的。

    某企业领导反映，现在北京政府对于地热采暖应用已经出台了补贴政策，每平方米补贴35～50元人民币不等，可还没有一个企业拿到补贴。原因是申请过程太繁琐，要经过9个部门的审批，而其中不乏"第22条军规"似的流程，例如，倘若要拿到A部门的审批手续，必须先得到B部门的审批，而B部门的审批条件之一竟然是通过A部门的审批。这样下去，地热能企业在申请上需要花大功夫，结果却往往不如人意。

    可见，企业对于地热利用是有一定积极性的，但是由于"无利可图"，所以都只能"敬而远之"。如果政府加大对地热利用的支持力度，加之中国对地热设备制造已有的技术积累，地热利用在中国的发展是乐观的。

    其他国家地热利用情况

    截至2005年，全球24个国家建设地热电厂，总装机量8930兆瓦，在所有能源中占的比例少于0.5%。地热发电发展一直较为缓慢，只有包括美国、冰岛、墨西哥等国在内的10个国家的地热发电总装机量较2000年增加了10%。全世界地热能装机量从2000年到2005年只增加了960兆瓦。可见，地热发电并没有得到充分发展。

    地热能利用较多的国家有美国、菲律宾，印度尼西亚、意大利等。意大利是最早研究地热的国家，已有100多年的研究历史。美国是利用地热能发电较为积极的国家，也是地热电站建设最多的国家。然而自1989年以来，美国只增加了110兆瓦地热能发电量。预计在2010年再增加地热发电340兆瓦。菲律宾、印度尼西亚和意大利虽然对地热利用较多，但其总开采量仍然较少。冰岛全国70%以上的取暖都使用地热能，是世界上地热利用最广泛的国家。日本全国地热发电量为其地热蕴含总量的1／5。

生物质能利用装备

记者/陈曦

    储量丰富且无污染的生物质能在油价飞涨、气候变化剧烈的今天受到了"优待"。美国政府称，用玉米生产的乙醇来替代汽油，可以帮助降低美国对石油的依赖。自2007年美国国会通过立法，要求到2022年时该国可再生燃料产量提高到360亿加仑。目前美国超过1/4的玉米作物用于生产乙醇。欧盟提出，到2010年，生物燃料占交通燃料的份额将达到6%。瑞典计划2020年之后利用纤维素生产的燃料乙醇全部替代石油燃料，彻底摆脱对石油的依赖。加拿大将在2010年以前使45%的全国所消费的汽油含有10%的乙醇燃料。

中国生物能分布图

    小荷才露尖尖角

    生物质能直接或间接地来源于植物的光合作用，是以生物质为载体的能量。薪柴、农林作物、农作物残渣、动物粪便和生活垃圾等都是能量之源。生物燃料蕴藏量极大，仅地球上的植物每年生产的生物燃料量，就相当于目前人类每年消耗矿物能的20倍。

    中国对于生物质能源的应用有两个方向，一是生物质发电厂，二是乙醇燃料。截至2007年底，中国已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。中国已在吉林、辽宁、黑龙江、河南、安徽等10省区推广使用乙醇汽油，并在多个城市建立了乙醇汽油加油站。2008年4月，中国首个以非粮作物为原料生产燃料乙醇的省区广西境内开始全面推广使用燃料乙醇汽油，禁止销售普通汽油。

    这些数据表明，生物质能源在中国能源领域的地位正逐步上升，然而，在倾听了一些"当局者"的心声后，不免让人开始思考，生物质能源在中国是否能够一帆风顺地发展下去。

    生物质能源技术逐渐成熟

    生物质应用可分为发电和转化燃料两种方式。

    无论是国内还是国外，生物质发电的技术都已经到了可以安全发电的程度。随着生物质能源行业走势看好，与之相关的压缩机、循环流化床气化炉、燃气轮机等设备的前景也会一片光明。

    发电分为直燃和气化两种。直燃发电与火电厂的运行程序差不多，通常是通过压缩机把秸秆或者林业剩余物压缩成颗粒，然后投入锅炉燃烧用以发电。

    生物质气化发电技术采用循环流化床气化炉，把生物质废弃物，包括木料、秸秆、稻草、甘蔗渣等转换为可燃气体。这些可燃气体经过除尘除焦等净化工序后，再送到气体内燃机进行发电。但与发达国家生物质气化技术相比，中国目前相对落后，特别在实际应用方面，生物质气化目前仍停留在少数几个示范装置上，而且主要是小规模、固定床类型，存在着燃气热值低、燃料利用率低、燃气净化不彻底等问题。

    生物质转乙醇是当今比较流行的技术，即是把玉米或者其他农作物通过发酵酿造出高浓度的乙醇，所需设备主要是发酵罐和净化用的蒸馏装置。现在生物质转乙醇设备的核心是怎么提高转化率和省水省电，催化剂在其中起了重要作用。
 

中国已经建成的生物质电厂

    产业艰难前行

    生物质发电技术已经较为成熟，在很多国家都建设了大规模的生物质发电厂。目前中国对于生物质直燃和气化发电技术也在积极进行研究。政府对生物质发电补贴0.25元/度，即是生物质发电电价等于普通上网电价加上0.25元/度。但是，业内人士透露，目前全国大部分生物质发电项目都处于亏损状态，主要由前期投入大和原料成本高导致。

    与常规火电比较，生物质燃料的特点决定了其单位千瓦投资大。目前单位千瓦造价均在1万元以上，首个建成投产的国家级示范项目--国能单县项目单位千瓦造价高达1.3万元。

    生物质发电的核心是掌握稳定且足量的原料供应。目前，在中国国家投资的生物质发电厂都是规模较大的，因此对于原料的需求量大，这就受到了秸秆价格的限制。秸秆与煤不同，分散在农民自己手中，要把足够的原料运到电厂，所需的人力、财力不容小觑。另外，所谓奇货可居，每当建成生物能发电项目后当地的秸秆价格就开始飞涨，使得电厂运行需要大量经费，因此许多电厂的发电能力都没有完全发挥出来。

    一位以个人投资建设生物能气化发电厂的厂长接受记者采访说："生物能发电是对后代积福的好事。但是，由于回报周期较长，而且投资较大，审批也比较繁琐，因此个人投资的少。还有就是，一旦建成了电厂，当地的秸秆价格马上就涨起来了，即使加上补贴电价，电厂盈利也困难。如果国家可以给予一定程度的优惠，无论从政策还是资金，都会对这个行业有很大的帮助。"

    生物燃料是生物质另一个关键的应用。从玉米、甘蔗等农作物中提取乙醇作为汽车燃料已经发展成熟。乙醇汽油减排又节能，在很多国家得到推广。

    然而，随着乙醇汽油的发展，粮价飞速上涨成了问题。美国由于大力发展玉米转油技术，使得全世界玉米价格都受到影响。联合国估计，到2015年之前，玉米价格都不会回落。美国农业部估计，20%的食品价格上涨因素应归咎于从农作物中提取乙醇。

    能源与粮食之间的平衡引起了铺天盖地的争论。有的业内专家认为，用粮食来"造"能源是不对的，用秸秆、林业废弃物、锯末来"造"能源才是正道。美国国内也有官员提出让政府重新考虑发展乙醇燃料的计划，平衡粮价飞涨与能源安全之间的矛盾。大量使用粮食来提取乙醇，会使粮食成本增加。在某些国家，甚至因为粮食涨价引起人民不满，激发了游行示威。支持生物燃料人士指出，原油价格上涨以及人口成本上升才是粮食涨价的根本原因，而且，只要增加粮食产量，粮食价格自然会下降；同时，能源安全也是国家必须捍卫的。

    美国为了保护能源安全出台的发展生物质能源的政策让全世界的玉米价格涨了起来，但是，作为农业大国，美国出口粮食的利润更高了。因此，美国并不需要为粮食危机担心。于是，提高乙醇使用量的强制标准被写入美国的能源法案。中国与美国的国情不同，中国本身是个需粮大国，中国用占世界7%的土地养活了占世界1/4的人口已是不易，倘若再发展争粮食的乙醇燃料，那老百姓填饱肚子就成问题了。

    在意识到发展生物质能源对粮价的"突出"影响后，中国对生物燃料出台了铁律：因地制宜，非粮为主。秉着"不与人争粮"的理念，乙醇生产厂已经用其他非粮作物代替玉米，木薯就是现在比较流行的替代品。

    无独有偶，生物燃料同生物质发电一样，举步维艰，原因也是原料价格上涨。生物柴油也遇到了相同的问题，其原料油菜籽的价格也是"天天向上"。

    一个非粮原料燃料乙醇试点企业的采购人员说："现在原料（木薯）太难买了，尽管我们出价已经到600～700元/吨，但鲜木薯还是买不到，而且干木薯的价格也涨到了1500～1600元/吨，比去年上涨了200～300元/吨。"该公司的其他员工透露："政府如果不给补贴的话，我们运作下去很困难，我们已经开始向政府申请补贴了。"

    中国林科院科信所主任、研究员孟永庆说："生物质能的发展就是需要资金。"生物质能源成为未来能源发展重点是可以预见的，但是在其发展过程还有很多问题需要解决。现在中国对于生物质能源利用的相关标准规章还没有完善，很多设备生产厂都是小作坊，其产品的安全性值得怀疑。

    潮汐能利用装备

    文/赵觅

    潮汐发电

    潮汐是被人们熟知的一种自然现象，是海水在天体(主要是月球和太阳)引潮力作用下所产生的周期性运动。其中蕴含的动能是相当可观且持久的，若能应用于发电，是稳定持久的能源。

    现在，人们开始尝试利用潮汐能来发电，已经研发出来的潮汐发电方式有两种，一种是筑坝式发电，一种是潮汐流能发电。

    筑坝式发电使用的装备与普通水电站装备类似，都是利用水轮机转动发电，技术相对简单，可行性也较大。较为困难的是，筑坝的技术要求较高，而且潮汐筑坝发电的水轮机是低水头大流量型的才能充分利用坝内外的水位差。英国、法国、俄罗斯也都建成了小型的筑坝式潮汐发电厂，但是没有推广开来。

潮汐能是最具规律稳定的能源

    总体说来，筑坝式发电的技术攻关并不困难，但是受到环保人士的抗议，却很难发展起来，其中一条原因是在宽阔的海面建一座大型水库会严重影响其附近的生态环境。

    最为著名的利用筑坝式发电的项目是法国的Rance Power Plant，它的运行程序是：通过河口处建的大型水坝在涨潮的时候囤积海水，而后在落潮的时候利用坝里坝外水位差产生的势能来驱动海水流经水轮机叶片来发电。这种发电的特点是低水头（流速慢）大流量，使用的水轮发电设备也很特殊，是一种灯泡式的腔体结构的水轮机。中国在1970～1980年代也做了不少利用潮差发电的项目，虽然属于较早研究潮汐能的国家,但是单个项目的规模都比较小，远没有达到实际利用的阶段。

    筑坝式潮汐能的利用，在国外备受争议，相当一部分的专家认为：大坝的建立对生态环境的负面影响远远大于在经济上的收益，因为筑坝产生的湖体会影响到千百年来自然界产生的自然生态系统,因此很多社会团体特别是国际大坝委员会更是对所有在建或已建立的大型水坝持批评态度。因此在潮汐能源中筑坝式的利用就倍受争议了。为了产生足够的电能，需要建筑产生水体面积相当大的水坝，这是不能被保护人士接受的。

    如果潮汐能是一种解决未来能源需求的方案的话，但是筑坝式的开发又受到环保组织的反对，那么如何利用这种"精确"的能源引起了工程师们的兴趣。

    潮汐也属于波的一种。当波浪通过狭长水道的时候，波浪的各种指标会发生变化，其中一项有用的指标就是流速的变化。因为潮汐的波长很大，周期为12小时25分左右，所以可以这样认定：在狭长水道中的潮水是简单的水流。这样,如果流速可以达到一个可观的值的时候就可以利用机械设备来转化水流所带有的动能而最终产生我们需要的电能。现在称这类可利用的潮汐能为"潮汐流能"。

    潮汐流能设备对环境的影响几乎可以忽略。一个百万千瓦的潮汐流能涡轮发电机比一个百万千瓦的风能涡轮机体积小很多。因此，它所耗费的材料也就少得多，对海里生物的影响也会大大减小。而且，发电机是完全浸没在海水里的，海面上根本见不到，不会对景观和航运造成影响。

潮汐流能发电设备原理图

    潮汐流发电还处于试验阶段

    在世界上最早开始利用以及最重视利用潮汐流能的国家是英国。2002年，英国的一家小公司工程商业公司在英国YellSound投放了一种利用水流在翼片上下产生升力差而转化能量的设备--"Stingray"，在测试过程中"Stingray"的额定功率是150千瓦。

    另一台潮汐流能发电机于2003年在英国北德文郡(North Devon)林茅斯(Lynmouth)附近的布里斯托尔海峡(Bristol Channle)进行试验。涡轮由单个翼片构成，翼片长度为11米。这台发电机发电能力为300千瓦。

    之后英国MCT公司提出了一种新型的利用潮汐流能的设备。该公司与不同的科研机构合作，实践了一种叫Seaflow的试验设备，这种设备的基本原理和风电相类似，也是利用叶片在流动液体中转化能量的模式来发电。首先，在合理的海域，涨落潮最高流速可达3米/秒的海域，建立一基柱，在基柱上安装上可上下调节位置的发电设备箱，以方便在不同潮位的时候可使叶片处在最优流速区域，同时，叶片是可以180度旋转的，这样在涨潮和退潮时都可以发电。这个设备在实际测试的时候只有300千瓦的装机容量，现在他们已经开始实际建立1.2兆瓦的应用型设备了。

    国际上生产和研究潮汐流能设备的公司还不多，宣布有试验产品的机构和公司有6家，真正水下试验的只有4家，能够实现量产的只有MCT。它的主要产品系列从最早期的300kW的Seaflow到现在的量产型的SeaGen系列。MCT从最开始的科技类小公司发展到现在全球最大的潮汐流能设备生产厂商只用了4年左右的时间。发展如此迅速的主要原因是，该公司在英国受到的各方面的资源支持：大学、研究机构对其进行技术创新支持；英国能源部也对该公司的产品进行了政策的支持。现在MCT公司的1兆瓦系列产品已经在英国的海岸线上开始运行了。英国工党议员John Hutton说：这个产品将会帮助英国实现提高新能源在国民能源消耗的比例。

    除了MCT，世界上还有几个潮汐流能产品公司，例如，英国Crown Estate公司、SMD Hydrovision、挪威的Hammerfest Stroem公司等。但是这些公司还处于研究阶段，实现量产还需要时间，甚至个别公司的研究项目已经搁浅。

    中国对潮汐的利用尚未起步

    电网是一个很精密的系统，对电网内能量的需求变化要迅速反映到各个电厂，这样就要求各个电厂应该能够尽可能地精确调节它们的能量输出和品质，为了使电网稳定，电网中是不能大量利用风能和太阳能等不可精确预测的能源的。比较其他能源优势劣势，潮汐能吸引了很多发达国家的眼光。现在英国、法国等能源缺乏但海洋面积大的国家都对潮汐产生了兴趣。

    潮汐引起了世界的注意，却没有成为中国能源界的焦点。现在中国对于潮汐的利用基本为零，除了已经建成的小型筑坝式发电厂，只有寥寥几个研究机构在对潮汐流能设备进行研究。但是，在美国宇航局NASA做的调查中，中国是世界上潮汐流能最为丰富的国家之一，特别是总量大、品质高。在舟山群岛附近的海域海流流速最高可达5米/秒！这是一个很可观的数字，如果能够加以利用，那将成为消除中国能源依赖的捷径。

    中国虽然地大物博，但能源环境不比英国等"小国"强：作为石油进口第二大国，石油价格飞涨对于中国能源安全有很大影响。可惜的是中国在新能源的利用上和开辟上却远远不如西方发达国家有"冲劲"。欧洲国家都已经开始逐步实现潮汐流能设备对电网的供电，而中国的研究还在初始阶段。所以，为了中国的能源安全，潮汐能发电的进一步研究应该提到日程上了！

    （赵觅，中碳平衡(北京)能源科技有限公司技术总监）