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

對能源產(chǎn)業(yè)等事關(guān)國民經(jīng)濟命脈的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，最重要的戰(zhàn)略就是確定正確的技術(shù)路線。雖然能源問題很容易被理解為產(chǎn)業(yè)政策問題，但從根本上看，關(guān)鍵還是在于技術(shù)路線。只有堅持正確的技術(shù)方向，再通過實施國家戰(zhàn)略層面的創(chuàng)新工程促進科研，才能逐漸過渡到市場應(yīng)用，推動經(jīng)濟社會持續(xù)健康發(fā)展。

能源界呼喚創(chuàng)新精神

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

面對國際能源領(lǐng)域的創(chuàng)新，我國科技界的教訓(xùn)很深刻。美國人依靠頁巖氣走出了一條“能源獨立”的道路，但是這幾年我參加了無數(shù)次能源問題的討論，我們的科學(xué)家就沒有誰講過頁巖氣重要，更不要說敢去攻關(guān)了。

中國工程院院士顧國彪曾著文指出，科技界最不愿意創(chuàng)新，原因就在于創(chuàng)新要負責(zé)任，創(chuàng)新很累，創(chuàng)新很難，而且失敗了以后還有人說三道四，甚至?xí)f是浪費國家資產(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創(chuàng)新、支持創(chuàng)新的良好環(huán)境。

能源創(chuàng)新是國家工程

大的戰(zhàn)略性問題，沒有頂層設(shè)計根本不行。要占領(lǐng)新能源等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的制高點，僅靠企業(yè)和科學(xué)家不行，必須依靠國家來推動。因為其影響的是全局性問題，所以需要從國家層面很好地規(guī)劃設(shè)計。

十八屆三中全會公布的決議明確規(guī)定，國家要投入到重大的、前瞻性的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，能源產(chǎn)業(yè)如果不動員國家力量，僅僅靠私人力量很容易出現(xiàn)少慢差費的問題。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)略這類大問題，同樣需要一把手親自過問。

因此，在能源發(fā)展的模式、重大技術(shù)問題上，應(yīng)該成立真正權(quán)威的國家級太陽能研究院、風(fēng)能研究院，由國家組織全國的科技力量進行攻關(guān)，把最優(yōu)秀的人才集中起來研發(fā)可再生能源。沒有國家規(guī)模的研發(fā)，無法想象我國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的經(jīng)驗，從克林頓時期的信息高速公路計劃，到小布什的氫經(jīng)濟戰(zhàn)略，再到現(xiàn)在奧巴馬的綠色新政，都極大推動了美國經(jīng)濟的發(fā)展。這都表明，涉及國家未來的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，必須領(lǐng)導(dǎo)人親自過問并應(yīng)制定系統(tǒng)方案，集國家力量推動。

發(fā)展新能源需與抽蓄聯(lián)動

中國嚴重短缺的是化石能源，但可再生能源世界一流。中國水能資源有7億千瓦，遠遠超過美國，占世界首位；中國的風(fēng)能資源是全世界最豐富的，初步統(tǒng)計全國離地面50米高的三級以上的風(fēng)能資源可開發(fā)量達到26億千瓦。中國落地的太陽能每年達到1.7億萬噸標準煤，但利用還不到總量的十萬分之一。

從現(xiàn)實考慮，面對最為迫切的石油安全問題，需要拓寬思路、努力創(chuàng)新、開源節(jié)流，通過優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展包括頁巖氣在內(nèi)的天然氣來替代煤炭和石油。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)。

長期來看，因為傳統(tǒng)化石能源總有枯竭的時候，所以中國解決能源問題的唯一辦法，就是大力發(fā)展可再生能源，需要解決的問題就是風(fēng)能太陽能等新能源存在的間歇性波動。這同樣需要系統(tǒng)創(chuàng)新來解決，不僅要看到電能，還要看到熱能。現(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，是迅速建立一個以太陽能為中心，以其他可再生能源為補充的專門調(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)，因為中國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”電能的角度來看，抽水蓄能電站應(yīng)該與可再生能源配套，與風(fēng)能、太陽能配套。因為可再生能源發(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)勢有兩個：一是高峰用電的電價比較高。太陽能、風(fēng)能的成本往往比較高，但是如果太陽能、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——啟動和關(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)強烈呼吁太陽能、風(fēng)能和水能部門，特別是修建抽水蓄能電站部門實行戰(zhàn)略合作。因為“太陽能+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)：中國占領(lǐng)制高點

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

過去在有關(guān)太陽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。但原有技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了極限，要進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)因為成本更低、轉(zhuǎn)化率更高，可以比較容易地解決平價上網(wǎng)問題。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，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。

國際上有幾家大的機構(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)濟效益，帶來的散熱和抗風(fēng)難題很多。另外砷化鎵的市場價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，會面臨原料供應(yīng)的大問題。

中國科學(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)，實驗用的N型晶體硅電池轉(zhuǎn)化效率是22.5%，通過8倍聚光以后，光電轉(zhuǎn)化率增加到24.5%~25.5%，實際產(chǎn)出的電量遠遠超過采用現(xiàn)有技術(shù)路線的電池。低倍聚光的技術(shù)線路符合中國實際，是很好的突破口，有著光明的前景。這項優(yōu)勢就在于，其不會完全破壞國內(nèi)的單晶硅、多晶硅的生產(chǎn)體系，同時因為單位面積的發(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)每瓦峰值功率售價下降到了1.6萬元/千瓦，已經(jīng)接近《“十二五”太陽能光伏產(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1.5萬元/千瓦的目標，按10年回收期計算的發(fā)電成本，可以下降到0.7元/千瓦時。（作者：何祚庥）