中国清洁能源

引　言1．太阳能开发利用---------------------------------------------------------12．风电开发利用--------------------------------------------------------43．生物质能开发利用--------------------------------------------------54．清洁煤开发利用---------------------------------------------------115．核能开发利用------------------------------------------------------176．智能电网---------------------------------------------------------------197．地热能源利用---------------------------------------------------------208．地表水水源热泵利用------------------------------------------------219．新能源汽车------------------------------------------------------------2210．高速铁路技术开发--------------------------------------------------2511．北京奥运会清洁能源综合利用示范-----------------------------2712．上海世博会清洁能源综合利用示范-----------------------------28目　录中国政府重视发展清洁能源，1994年批准实施了《中国21世纪议程》，先后制定了《环境保护法》（1989年）、《电力法》（1995年）、《煤炭法》（1996年）、《可再生能源法》(2006年)、《循环经济促进法》(2008年)和《节约能源法》（2008年）等一系列绿色法律，推动清洁能源在中国的发展。中国正在通过科学技术大规模的开发和利用清洁能源。“绿色煤电”计划大规模地改进燃煤电厂，减少二氧化碳和污染物的排放，到2015年将建成近零排放燃煤电厂，其效率比目前最先进的火力发电技术提高1/3，可以实现二氧化碳和污染物的近零排放。太阳能、风力发电、生物质能、核能、地热能等清洁能源利用方兴未艾，智能电网、地表水水源热泵、新能源汽车、高速铁路等清洁能源应用成果显著。我们坚信，通过强有力的科技支撑，清洁能源一定会成为中国的主导能源之一，中国的清洁能源一定会为中国和世界的发展注入新的动力。■21世纪是清洁能源的时代。能源、环境和发展问题促使我们不断探索优化能源结构、保护绿色环境、实现可持续发展的和谐发展道路。今天，中国正致力于通过科学技术大力发展清洁能源，提高能源利用效率。清洁能源的发展呈现出十分广阔的前景。中国清洁能源发展潜力巨大。目前，煤炭占中国一次能源消费的70%，煤的清洁利用前景广阔；中国可利用风能资源约7亿~12亿千瓦；生物质资源可转换为能源的潜力约7.2亿吨，折合为3.3亿吨标准煤；中国每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿吨标准煤的能量，按照40%的屋顶面积和2%的戈壁和荒漠地区面积可以利用，可利用太阳能热水系统20亿平方米，太阳能发电可利用潜力达22亿千瓦，可以替代煤炭约3.2亿吨标准煤；可采地热资源量约为33亿吨标准煤。引言61太阳能开发利用太阳能光伏发电中国三分之二的国土面积年日照时数在2200小时以上，年太阳辐射总量超过每平方米5000兆焦。中国太阳能电池产量已跃居世界首位，未来两年“金太阳示范工程”将支持至少640兆瓦光伏系统和并网输电技术的推广应用，2020年中国光伏总装机容量预计将达到2万兆瓦。中国目前正在开展50兆瓦并网光伏电站、2兆瓦光伏微网发电技术研究与示范、多种薄膜太阳电池技术产业化等项目。浙江义乌商贸城1295千瓦并网光伏系统建成于2008年，是当时中国最大的建筑光伏系统，对中国城市中大规模推广光伏发电具有重要的示范作用。浙江义乌并网光伏系统11浙江义乌商贸城1295千瓦并网光伏系统●2323西藏羊八井100千瓦并网光伏电站建成于2005年，是中国首座接入高压输电网的光伏电站，该电站将扩建至10兆瓦，并研制和示范500千瓦光伏并网逆变系统。西藏羊八井光伏电站对促进中国大型光伏电站关键技术与装备的发展以及在高原生态地区的推广应用将发挥重要作用。西藏羊八井高压并网光伏电站目前中国研发的染料敏化太阳电池在15×20平方厘米组件上的效率达到5.9%，并于2004年在合肥建成500瓦小型示范系统。近年来依托该示范系统，成功获得了性能稳定的关键材料和12,000小时的老化数据，正在进行染料敏化太阳电池中试线的建设与研究。染料敏化太阳电池太阳能光热技术太阳能光热利用技术在中国发展迅速，目前中国太阳能热水器总保有量已达到1.4亿平方米。中国以太阳能真空集热管技术为核心，在太阳能选择性吸收涂层技术、太阳能建筑采暖技术、太阳能空调、太阳能热水器与建筑集成技术、太阳能干燥以及太阳能海水淡化等方面取得了较多的成果。在太阳能高温聚光发电方面，中国在定日镜，高温真空管，高温储热材料和太阳能热发电站总体设计技术等方面有了长足的进步，已可生产太阳能热发电核心装备，第一座太阳能热发电站及国家太阳能热发电实验基地也即将在北京落成。在上海建成的“模块定日阵”聚焦光热系统，光热转换效率达70%~80%，工作温度达350℃~400℃，预计大规模电厂的能源成本为0.5元/度。此系统可与储热技术相结合，实现与火电厂类似的运营系数，从而持续平稳供电；在同样占地面积下，系统还可与风电结合，从而形成“储热支撑、风光互补、高效发电、余热利用、峰值可调、连续运营”的理想可再生综合能源系统。太阳能聚光热发电技术（上海）在北京建立的第一个兆瓦级塔式太阳能热发电站。依托该电站建设，将全面掌握太阳能聚光技术、高温储热技术、高温光热转换技术和系统集成技术，并逐步建立规范和标准体系。在核心装备方面，第四代定日镜稳定抗风能力达到6级，并具有成本低和安装便利等优点。太阳能聚光热发电技术（北京）2西藏羊八井多种光伏自动跟踪系统●北京兆瓦级塔式太阳能热发电站效果图●上海“模块定日阵”聚焦光热系统●西藏羊八井高压并网光伏电站●安徽合肥500W染料敏化太阳电池●4545风电开发利用中国将风力发电作为调整能源结构、应对气候变化的主要替代能源之一。截至2009年底，中国风电装机容量已超过2.5万兆瓦，连续5年增幅超过100％，预计2020年装机容量可达1.2亿~1.5亿千瓦。目前，中国研发的1.5兆瓦风电机组已实现产业化，广泛应用于风电场建设，3兆瓦风电机组已实现并网运行。下一步，中国将针对万兆瓦级特大型风电场建设，重点解决5兆瓦以上级别海上风电机组整机设计技术和关键零部件设计制造和并网输配技术，并在大型风电场运营效率、装备维护技术方面取得突破。生物质是生物体经光合作用合成的有机物，包括各类有机废弃物、能源植物等，是唯一可以直接生产气体、液体、固体等能源的可再生资源。目前，中国每年可作为能源利用的生物质资源量约7.2亿吨，折合3.3亿吨标准煤，随着社会经济发展以及利用边际土地种植能源作物，未来的生物质能开发潜力可达7亿~10亿吨标准煤。到2020年，中国生物质能源的发展目标是，生物质发电总装机容量达到3万兆瓦，生物质固体成型燃料年利用量达到5000万吨，沼气年利用量达到440亿立方米，生物燃料乙醇年利用量达到1000万吨，生物柴油年利用量达到200万吨。1.5兆瓦直驱永磁式风力发电机组新疆金风科技股份有限公司研制的1.5兆瓦直驱永磁式风力发电机组于2008年进入批量化生产阶段。在北京绿色奥运工程项目中，安装了33台1.5兆瓦风力发电机组，为绿色奥运提供了清洁电力。目前，已完成1000多台该型机组的安装，形成1500套以上年生产能力，3兆瓦半直驱永磁式风力发电机组也已投入试运行。2005年，中国研制出首台兆瓦级双馈式变速恒频风电机组，目前已完成3兆瓦双馈式变速恒频风电机组研制，形成了1~3兆瓦级风电机组系列产品。目前，兆瓦级变速恒频风电机组研发成果已实现产业化。兆瓦级双馈式变速恒频风电机组生物质能开发利用生物燃气生物燃气是典型的低碳燃料之一。以有机废弃物为原料生产生物燃气，一方面能消除有机污染，控制温室气体排放，另一方面可以替代化石燃料。目前中国可具备生产2000亿立方米当量沼气的潜力，约折合1200亿立方米当量天然气。截止到2008年底，中国发展大型沼气工程2761处，其中2008年新增1192处。随着中国农业种植、养殖方式向集约化的转变，集中型生物燃气工程的发展潜力巨大，是新能源领域里一个正在拓展的战略性新兴产业。432SUT-30003兆瓦双馈式变速恒频风电机组装配现场●为北京奥运会提供清洁电力的●1.5兆瓦直驱永磁式风力发电机组金风科技在新疆达坂城建设的●3.0MW风力发电机组秸秆气化集中供气技术是中国农村能源建设推出的一项新技术，它是以农村丰富的秸秆为原料，经过热解和还原反应后生成可燃性气体，通过管网送到农户家中，供炊事、采暖燃用。据有关资料统计，截止到2008年底，中国有秸秆气化供气工程项目856处，其中新增179处，可年产生物质燃气2000万立方米。秸秆气化集中供气项目原料处理气化炉温尘化统降除净系燃气输送装置贮气设备输气管网用户秸秆气化集中供气工程示意图●秸秆气化供气工程工艺流程●6767该项目建设在北京市延庆县德清源农业科技股份有限公司蛋鸡养殖场内，养殖场存栏300万只蛋鸡，年产鸡蛋5亿枚。以每年约7.74万吨鸡粪、20万吨污水为原料，建立了“气—电—热—肥”生态循环模式的集中型生物燃气工程，有4座单体体积3000立方米的主发酵罐和1座5000立方米的二级发酵罐，年产沼气700万立方米，发电1400万度，沼液沼渣肥料约18万吨，每天向附近村庄提供2000立方米沼气作为生活燃料。该项目每年可实现减排二氧化碳8.4万吨，是中国最大的农业CDM项目之一，买方为世界银行国际金融公司（IFC），售价为9欧元/吨，首期购买合同期至2012年。该项目也是中国第一个并网发电的养殖场沼气工程项目，2006年取得华北电网公司的并网许可，目前已完成并网线路的架设，实现并网供电，发电余热回收，供给发酵罐保温和物料升温所需的热能。2兆瓦“气－热－电－肥”生物燃气项目北京延庆2兆瓦生物燃气工程生产现场图片●生物燃气项目工艺流程图●据有关资料统计，截至2008年底，中国农村户用沼气3048万户，年产沼气114亿立方米。中国户用沼气项目主要有南方“猪—沼—果”生态农业模式，北方“沼气池、猪圈、厕所和蔬菜日光温室”生态农业模式，西北地区“沼气池、果园、暖圈、蓄水窖和看营房”生态农业模式等。农村户用沼气项目中国农村户用沼气项目（“沼气池、果园、暖圈、蓄水窖和看营房”模式）●78989生物液体燃料生物液体燃料是重要的石油替代产品，主要包括：燃料乙醇、生物柴油等。近年来，根据中国土地资源和农业生产的特点，中国已不再增加以粮食为原料的燃料乙醇生产能力，主要是合理利用非粮生物质原料生产生物液体燃料，重点发展以木薯、甘薯、甜高粱等为原料的燃料乙醇项目，以小桐子、黄连木、油桐、棉籽油料作物和餐饮行业废油等为原料的生物柴油项目，以纤维素为原料水解生产燃料乙醇、气化合成二甲醚、催化裂解制备轻质燃料油等液体燃料项目。20万吨/年木薯燃料乙醇项目广西中粮生物质能源有限公司于2006年12月24日开工建设，2007年12月22日投料试生产，采用“清洁生产，循环经济”生产模式，主要技术工艺包括：木薯干片和鲜木薯粉碎工艺、双酶法中温喷射液化、同步糖化浓醪发酵技术、多效热耦合差压蒸馏技术、废糟液隔膜压滤分离工艺、直燃式滚筒干燥工艺等。通过建立“政府+企业+科研单位+金融单位+农户”的新型农业产业化、商业化合作模式