鉴于当前中国风力发电产业所面临的种种困境,加之本人多年以来深度参与国家“973”科研计划中关于风能课题的研究顾问工作以及30余年来对该领域的学术积累,我深信唯有通过大规模风电的高效且低成本的全面利用,方可将我国风能资源所具有的巨大潜力真正地转变为实实在在的生产力增长和国际竞争实力提升。
风电产业过度依赖“补贴”政策难以长久维系。现阶段,我国风电产业的发展模式主要借鉴欧美等发达国家的经验,即大规模风电接入电网,同时依靠政府的“补贴”政策予以扶持。然而,作为一个发展中的大国,单纯依赖“补贴”政策来推动大规模风电的发展显然并非长久之计。
其原因在于:以现今风电价格与燃煤电力相比,东部地区的上网基准电价为0.61元/千瓦时,而燃煤电力的上网价格则为0.43元/千瓦时,换言之,每度风电上网所需由国家承担的补贴费用高达0.17元。而我国目前每度燃煤电力所创造的利润仅为0.05元,这意味着我们需要用3.4度的燃煤电力所带来的利润才能够弥补1度风电发展所需的补贴。
迫切需要修订和完善现行的《可再生能源法》。早在2005年颁布施行的《可再生能源法》第二十九条明确规定电网企业需全额收购可再生能源电量,对于因风电无法上网而导致的损失,应处以一倍以下的罚款。然而,由于电网企业全额收购并享受财政补贴,使得我国风电产业在短短三四年内呈现出前所未有的“大跃进”态势,风电装备产能及装机容量双双位居全球首位。然而,实际情况却是电网公司并未能全额收购风电,也未曾受到相应的罚款处罚。倘若严格执行《可再生能源法》相关条款,电网公司仅需承担的赔偿责任便将超过1000亿元人民币。如果电网公司将大规模风电无条件地全部上网,极有可能引发我国多次大面积停电事故,其损失金额将高达数万亿元人民币。
解决风电大规模上网难题的有效途径。大规模风电的利用应当是多元化的,其中解决风电大规模上网难题的一个关键途径便是大力发展“非并网风电”。
“非并网风电”乃是我国风能发展领域的一项创新性成果,自2007年起获批纳入国家重点基础研究发展计划(简称“973”计划),并取得了一系列令人瞩目的研究成果,同时得到了广泛的应用实践。在国家《风电发展“十二五”专项规划》中,“非并网风电”的发展理念被反复提及,已然成为我国风电行业开展国际交流与合作的重要领域。目前,已经通过专家评审的示范工程,具备了大规模推广应用的可行性,并将产生巨大的经济社会效益。
(1)实现风电淡化海水的可持续化。传统意义上的海水淡化通常采用燃煤电力作为驱动能源,属于高能耗产业范畴。而非并网风电海水淡化技术则充分利用我国沿海地区丰富的海水资源和风能资源,借助科技进步的力量,为人们提供清洁的饮用水,从而实现我国淡水资源的可持续开发利用。
《国家“十二五”海水淡化发展规划(纲要)》采纳了“关于可再生能源与海水淡化耦合工程试点”的建议,我院日产100吨风电淡水海水的示范工程已顺利通过国家权威部门的鉴定验收,在此基础之上,哈电集团制造建设的单台风电机组日产1万吨海水淡化水的示范工程将于今年12月份在江苏省大丰市正式投入运营。
(2)致力于推进高能耗产业的低碳化进程。据统计,截至2012年末,我国电解铝产能达到了2600万吨之巨。如果我们能够成功地将其中60%的铝产能(即1560万吨)转变为非并网风电电解生产方式,那么这就意味着我们每年可以消耗掉我国6360万千瓦的风电场装机容量(或者是10400万千瓦的光伏电站装机容量)所产生的电力。这样一来,我们每年就能节省下高达4700万吨的煤炭资源,并且减少1.28亿吨的二氧化碳排放量。值得一提的是,这项技术已经在2000A示范项目中取得了显著成效,并且顺利通过了国家级鉴定。
( 3)实现风能直接制氢的规模化生产。这种技术不仅能够有效解决规模化、低成本制氢的难题,更为电网提供了一种有效的调峰手段。目前,这项技术已经顺利通过了国家级鉴定,并且成为了国家标准中的重要组成部分。此外,这项新能源技术还与传统能源天然气进行了巧妙的“嫁接”,例如将加氢天然气应用于汽车领域,可以大幅提高天然气的燃烧效率,从而降低80%的氮氧排放量。
(4)推动煤炭清洁化利用。我们可以通过运用风/煤多能源系统,以及风电与煤化工的“嫁接”技术,使得煤化工产量得以提高2.5倍,实现二氧化碳近乎零排放、节约用水超过38%。这无疑解决了我国煤炭清洁化利用的 (5)实现多种能源协同电网智能化。以上“四化”的实现,将有望成为四个能够适应风电大幅度波动特性,并为电网进行调峰的“智能负载”。通过物联网技术,将常规的“智能电网”和“智能负载”有机结合,创新出具有中国特色的“智能电网系统”。这将有助于我国电网效率从现有的30%提升至40%~60%(美国为45%),使得我国以风能为主导的可再生能源得到大规模、高效、低成本的全面利用。同时,这也将催生出一大批与此相关的万亿元级别的新兴制造业集群,将我国原本处于全球劣势地位、规模最大的高耗能产业转化为具有强大国际竞争力的规模化绿色产业。
非并网风电/氯碱产业、非并网风电/城市污水(泥)高效处理产业、非并网风电非石油稀烃链化产业等一系列科研成果,正如国家发展和改革委员会白和金研究员所指出的那样,“非并网风电直接应用于高耗能产业,其影响力不仅局限于江苏省,更会对全国的能源结构、能源布局产生深远影响”。世界风能学会主席普利本·麦加德也表示,“非并网风电系统理论的提出,使得非并网风电在全球范围内的影响力日益增强,开创了世界大规模风电多元化应用的崭新领域”。