电气技术：我们靠什么满足未来的能源需求？
- 2010/5/5 9:03:06 1811
- 来源：《电气技术》
摘要：
目前，我国能源形势日益严峻。“地球上的石油资源按现在的消费方式还能持续40-50年，摆在人们面前的一个尖锐问题是：百年以后，我们靠什么驱动今天庞大的社会机器？”中国电工技术学会执行副理事长段瑞春在“2009第四届中国电工装备创新与发展论坛”上致词时提到，发展新能源已是破题之举。作为为新能源产业提供支撑装备的电工行业迎来了新的发展空间。
作为中国电工技术学会举办的面向产业和技术创新的年度性论坛，“2009第四届中国电工装备创新与发展论坛”的大会主题为“新能源”，就是为了进一步推动新能源领域的技术进步，促进产业结构优化与升级。在本届论坛上，各方领导和专家院士亲自到会并作了重要的讲话，演讲内容丰富翔实，既有政策及理论，又有技术及应用，更有自主知识产权的创新技术及亮点。为将本届论坛的丰富成果进一步推广出去，本文特采撷了论坛主题报告的主要观点或精华部分，与各位读者分享。
中国如何应对环境与气候变化的挑战
陆燕荪（原机械工业部副部长）：中国以煤为主的能源结构和“世界工厂”的分工，使中国成为大的温室气体CO2的排放国。将来在美国承诺减排CO2后，中国将面临巨大的压力。中国提出的减排温室气体方案，即“森林方案”，可能不会被世界各国认可，我们还应从调整电源结构入手来减少温室气体的排放。
我国以煤电为主的格局在2020年以前不会有大的变化，洁净煤发电技术是主要发展方向。在目前条件下，积极发展超超临界机组作为洁净煤发电技术的主流是必然的趋势。由于中国天然气资源有限，燃气联合循环不可能占大的比重。燃煤电厂CO2捕集技术还在研究中，CO2捕集和封存的技术大规模实施还有很长的工业实践过程。
发展核电是替代化石能源、减排CO2的现实选择。为实现核电装机目标，必须加快国产化和体制创新的步伐。通过国产化降低造价是促进核电发展的重要措施，但是国产化并不要求全部由国内制造。要充分有效利用国内外两种资源，通过引进技术再创新掌握核心技术与关键部件的制造。
发展水电需要妥善处理好移民与环保问题，加快开发是前提，不要因为社会问题而延缓。抽水蓄能机组近年来发展较快，要加快引进技术的消化，尽快实现国产化。
风电是发展非水可再生能源的重点。加快风电发展必需尽快解决两个瓶颈：一是风电设备制造国产化，提高自主开发能力，提高设备的可靠性；二是百万千瓦级及以上大型风电场接入电网的问题。这两个问题已引起有关部门的高度关注，会尽快解决。
太阳能发电在国内尚未形成规模应用。当前硅光伏电池已形成规模化的产业，主要市场在国外。从减排CO2角度看，尽管太阳能发电成本高，但仍有吸引力。近期在政府政策的刺激下，必将启动国内应用市场，同时也将加速推进薄膜电池大规模的应用。
中国所处的经济发展阶段和能源状况决定在进入工业化社会之前，不可能承诺减排CO2，每年仍会继续增加。尽管我们作出极大努力，改善电源结构，但是一年的增排量可能会抵销一年的减排量。中国排放的极限将是多少？可再生能源规模扩大到哪一年可以开始减排？这个问题目前可能没有人能回答。我们决不能屈从于发达国家的压力，放弃发展的长远利益。但是我们还可以做一件事，就是用电侧的节能。要认识到节能的紧迫性，要依靠新技术提高节能效率，使节约下来的能源成为“清洁”的能源。
核能和平利用的发展历程与前景展望
欧阳予（中国科学院院士，国家核电技术公司专家委员会副主任）：核能的开发利用是一个循序渐进的长期进程，按其科技难度和实现产业化的前景展望，大致可分为三个阶段：热中子裂变堆；快中子裂变堆；可控聚变堆。这三阶段需要互相衔接，逐步进入实用，实现产业化。
第三代核电是当今上核电发展的主流。与此同时，为从更长远的核能可持续性发展着想，以美国为首的一些发达国家已经联合起来，进行第四代核能利用系统的研究和开发。
我国已建成的实验高温气冷堆和即将建成的实验快堆核电站和闭式核燃料循环系统等，研究开发工作正推动着我国核能利用迈向更高的层次。我国在热核聚变方面取得的研究成果和积极参与合作的走向也是令人鼓舞的。
国家积极推进先进核电的自主化和国产化，战略决策引进AP1000 先进核电技术。我国核电已从建设第二代核电站发展到建设第三代核电站，从建设沿海核电站发展到着手建设内陆核电站。今后新批的核电立项将主要是第三代核电机组，特别是在内陆。由于对核安全和环境保护有更高的要求，内陆将只建第三代核电机组。
我国核能利用已面临大好的发展机遇，但这终究是一个长期而巨大的系统工程，既要解决近期为国民经济服务的大量技术课题，又要为下一步和长远发展进行系统的预研，开展基础研究和应用研究；牵涉到的学科范围也十分广泛和相互交叉。因此，必须远近结合，高瞻远瞩，全面考虑，统筹安排，认真落实，力争在较短时间内能与先进水平并驾齐驱，走在前沿。
大力促进我国大规模非水可再生能源发电的前进
严陆光（中国科学院院士，原中科院电工所所长）：大规模发展非水可再生能源成为国家能源发展的一个重大战略，提供电力是非水可再生能源发展的主要方面。虽然风能、生物质能与太阳能发电近年来得到了可喜的进展和日益增强的关注，但离2050年的大规模发展需求相距甚远，要实现大规模、稳定、快速的发展必须采取有力措施。
近年来，各方面对发展风电有很高积极性，一批新建项目正在实施，风力发电已有良好基础。但风电产业还存在一些问题，如：可靠性、关键零部件配套、大型机组的研制；可再生能源法的实施；风电上网和系统调控；风电场选址有关工作；近海风能利用的抗台风问题等。
太阳能发电应是未来提供大规模电力的主力，是大规模发展的主要方向。我国光伏电池和多晶硅产业发展迅速，但市场在外仍是我国光伏发展的主要瓶颈。光伏发展的核心是千方百计降低光伏电源的投资与电能成本，努力开拓可能的规模化应用。超大规模光伏电站的研发与示范更需要国家尽早进行分阶段部署。到2050年全国光伏发电总装机容量达到亿千瓦规模是完全可能的。
作为太阳能大规模发电的重要方式，太阳能热发电具有一系列明显优点，但是我国还刚刚起步，还存在一些特殊困难，需要国家给予特别的扶持。目前阶段完全靠市场来推动，还不到时候。国家需要部署一些太阳能热发电的示范项目，以取得技术上的重大突破。
当前，建设以可再生能源为主体的综合能源基地已提上日程，应该积极进行规划与部署。
构建风能产业链
周鹤良（中国电工技术学会名誉理事长）：目前，风电机组的技术向增大单机容量，降低单位千瓦重量，提高转换效率的方向发展。近海风电场的建设，需要开发单机容量更大的机组。国家能源局确定了千万千瓦风电基地规划，在保证规划的千万千瓦级风电基地建成后，我国在2020年就可以达到1亿kW风电的电能输出。
千万千瓦级风电基地思路的实施，需要进一步落实“建设大基地，融入大电网”的发展方针。采用大规模—高集中—高电压—远距离输送模式，对国家电网公司和南方电网公司是一个很大的挑战。
应建立和完善公共技术服务体系，加强风电基础服务工作，包括风电技术中心，试验风电场，产学研研发平台，风电机组公共试验平台和风电设备测试中心。建立和完善标准体系、认证体系，推进风电设备规范化运营。
要完善风电激励政策，进一步完善税收，信贷、投资、价格、补贴、奖励、电价等政策。希望即将出台的《新能源产业振兴规划》对这些问题作出明确规范。
发展风电的建议：风电场建设和电网建设必须同步，解决风电场接入电网问题，做到发得出、送得出、用得上；要对电网公司有指标考核，有相应的补偿和激励措施，保证风电及时上网；自主开发能力必须提高，整机优化匹配，保证产品质量，在运行可靠性上下功夫；技术服务必须形成社会化，上游下游产品形成产业链；必须健全标准体系，健全关键零部件认证测试体系；发展风电，要陆上优先，海上示范，稳步推进。
废料变能源：综合再循环利用方案
冼纬中（香港顺兴电力及输变电设备有限公司总裁）：2007年香港填埋场倾倒的固体垃圾超过500万t。提高土地利用率、环保及可持续性发展是市政规划部门与企业所面临的挑战。如果不马上采取行动，10年后我们可能将面临无处堆放每天数千吨垃圾的困境。这些情况再加上能源成本的急剧攀升，促使市政当局与各国政府寻找更好的方法来销毁垃圾和满足与日俱增的能源需求。
等离子气化技术使用等离子弧来制造超过5000℃的高温，将固体垃圾转化为电力及其他产品。日处理量为500t的等离子气化设施每天可生产43MW电能，足以满足5万个家庭的电能需求。投入生产后，系统可全天24h生产，电能消耗仅为系统电能产量的1/4，剩余3/4的电能可向电网出售。这是一种环保型可持续性方案，该方案同时具备下述多种功效：可使CO2零排放；缩减垃圾体积，产生电能；副产品可用于建筑物及道路建设等用途。
综合再循环利用方案的有效推行将有赖相关的主管单位全力支持，不仅在城市固废的收集及运输方面配合外，鼓励使用回收物料的政策支持也十分重要。我们期盼着为中国的绿色能源，驱动低碳经济，美化生活环境出一点力。
大全新能源致力于打造中国多晶硅企业
姚公达（大全集团重庆大全新能源有限公司总经理）：我国光伏太阳能产业发展迅速，但是行业准入问题不可忽视。光伏太阳能产业链包括多晶硅原料、硅锭/硅片、光伏电池、光伏组件以及系统和安装五大部分。其中，门槛高的是多晶硅原料，这一环节对技术要求高，需要的资金投入大，建设周期长。近几年，我国多晶硅产业迅猛发展，据统计，2007~2008年中国多晶硅产能占11%。
大全集团新能源公司从事生产高纯度多晶硅的业务，已经投产运行的一期项目的生产设备均从欧洲引进，带来了低成本和率的生产。从二期项目开始，大全将逐渐考虑国产设备。在技术研发方面，大全引进欧洲工艺技术，采用改良西门子法，应用美国的尾气回收工艺。全面一体化的生产工艺在保证成本效益的同时，缓解了对于安全和环保的顾虑。
大全新能源将结合广阔的发展潜力与佳行业、地理位置，采用先进的系统与设备，应用全面一体化的生产工艺，以强大的执行实力与可复制的扩产模式，加强技术与知识产权的开发，并且依靠实力雄厚的大全集团与强大的管理团队积极参与中国太阳能发电项目，力争成为具备技术创新与制造实力的世界可再生能源领域的原料供应商。
中国风电大发展及面临的新情况
杨校生（国电龙源电力集团公司总工程师）：我国风电近年发展迅猛，速度大大超出预期，进入快车道，总装机规模达到世界排名第四位。为适应风电快速发展的形势，国家适时调整计划。在有关各方的努力下，我国风电机组技术取得长足进步。国产机组已在国内市场上占压倒优势，风电设备制造产能迅速扩大。可以预见，这个优势在国家政策和风电场开发商的支持下还会继续扩大。在高速发展过程中，一些新的问题逐渐凸显出来，成为影响风电发展的挑战。
（1）电网不配套成为瓶颈，建成的风电场发挥不了效用，将严重影响风电场项目预期的经济和社会效益；（2）地方利益难以体现，影响积极性，问题比较复杂，要靠国家政府部门统筹研究解决；（3）国产机组质量亟待提高，真正的质量问题还没有完全表现出来，更大的麻烦可能还在后面，必须要引起高度的重视；（4）设备制造厂遍地开花，低水平的重复建设比比皆是，风电设备制造项目过热；（5）已建成风电项目效率不高，大多数风场的效益远低于项目可研报告的数值；（6）发电配额存在问题，政策有待完善，目前的关键问题是要用政策把电网的积极性调动起来；（7）海上风电场，还没有做好准备。
上述问题都是风电大规模发展中的新问题。不发展风电就没有这些问题，发展得越快，问题可能会越多，我们要以积极的态度加以研究解决。另外，风电设备制造厂加速分化，风电设备市场向买方市场转变。未来几年，风电设备市场将是个充分竞争的市场。跟据国外经验，能真正立于不败之地的不会超过10家。后，我国风电行业的高成长性不容置疑，风电发展空间仍然巨大。在风电机组市场优胜劣汰过程中，重组、兼并和转让会频频发生，动态过程中投资机会丛生，要善于把握机会。
我国风电发展进程中所存在的问题及对策
苗立杰（哈尔滨电站集团公司副总经理） ：对终用户而言，风电技术的发展目标是：提高风能利用率（发电量）和效率；提高运行可靠性和可维护性；降低机组价格和重量。国内外技术发展趋势向大功率、（半）直驱式、变桨距、变转速、永磁电机和优控制方向发展。风电技术是一项综合性的高技术，其关键技术包括：机组总体设计技术；桨叶研制；永磁风力发电机的研究；变频器与控制系统研究；机械系统研究。
目前存在的问题：基本上都是进口机组和引进技术机组，价格昂贵；国内生产厂家购买国外技术，核心技术受控于国外，蜂拥而上，重复建设，不能保证质量；风电设备业将进入整合期。
措施：提高门坎、专业化行业化回归；自行研发拥有自主知识产权融合多种高新技术的新型风力发电设备；专业系统集成大企业为依托、专业化部件厂商配套的产业链集群规模化；加强标准化、规范化提高质量和性能；与接轨并根据我国国情完善统一标准和检测认证体系，支撑新产品的试验、检测认证和质量监督控制；加强行业基础和服务平台建设，建设大型风能实验设施、重点实验室和试验风场；加强运行维护服务；进一步出台国家鼓励政策；政、产、学、研、金、介协调共促，形成专业主力军大集群；加速培养风能技术人才。
风电整机技术发展与创新
王为民（东方汽轮机有限公司总工程师）：目前我国整机制造行业状况是：企业数量多、类型复杂、历程短、产能过剩、行业面临洗牌；市场带动了国产化产业链的快速发展，使产业链供应厂商众多，日趋成熟，配套逐渐完整。
风机研发技术现状：井喷的风能开发市场使整个风电产业链开始发烫，而整个产业链产品性能质量尚待提高；技术储备少；核心少，国内厂家掌握的实用也远远低于国外大公司，诉讼已经开始出现；技术大部分为舶来品，不管是整机制造商还是零部件制造商，大部分是从国外引进技术，整机、叶片、齿轮箱、发电机技术都存在重复引进；整机制造商几乎站在同一起跑线上，优胜劣汰取决于对引进技术的消化、吸收、再创新。
通过不懈努力，东汽研发人员已逐步掌握了大型风机整机设计、试验及核心部件制造技术，开发出了1~2.5MW常温、低温、强风、弱风及防盐雾型系列风机。东汽以其优良的产品性能、强大的生产制造能力及良好的售后服务成为了国内风电设备的，占据了国内产品的1/4以上的市场份额。
海上风力发电技术现状与趋势
陈党慧（华锐风电科技有限公司技术总监）：现在海上风电将出现爆发式增长，市场潜力巨大，预计风电市场将继续保持较快增长。风电机组大型化成为发展趋势，海上主流机型由3MW向5MW发展。但全部产能每年仅有数百兆瓦，严重制约着海上风电的发展。海上风力发电技术包括：海上及潮间带风电机组技术；海上风资源和海况评价技术；运输和安装技术；海上风电接入技术；潮间带风电运输与施工技术。
华锐风电是专门从事大型风电机组开发、设计、制造、销售和服务的专业化公司。公司始终坚持开发具有自主知识产权的大型风电机组技术，把风电机组自主化、规模化、大型化、化作为公司的重要发展战略。在国家有关部门的大力支持下，华锐风电实现了跨越式发展。
永磁同步发电机在风力发电中的应用
崔新维（新疆金风科技公司总工程师）：现在风力发电技术的发展经历了三代。代为定速定桨失速发电机组，鼠笼异步发电机。优点：结构简单、可靠；部件标准化程度高，便于采购；单位kW成本造价低。缺点：风能利用率低；机组载荷冲击大；对电网冲击大，且无支持作用。
第二代为变速变桨双馈发电机组，双馈异步发电机。优点：部件标准化程度高，便于采购；单位kW成本造价较低。缺点：电机滑环系统需要定期维护，故障率高；负载变化对电网冲击大；低电压穿越性能差。
第三代为变速变桨直驱/混合传动发电机组，永磁同步发电机。优点：电能品质好，对电网无冲击；全功率变流器，低电压穿越性能好；高可靠性，免维护或少维护，适合大功率机组；效率高，机组年产能高。缺点：成本较高；机组设计较复杂。
永磁同步发电机的关键技术：永磁材料；考虑变流器影响的电磁设计；磁钢热点温度的准确计算是永磁电机安全可靠运行的关键。
永磁风力发电机组在金风科技的应用主要为：1.5MW直驱永磁发电机；2.5MW直驱永磁发电机；3MW中速永磁发电机。
Simrit可再生能源—风能
Dr.Jan Guptu（Simrit总裁）：科德宝集团是一家在拥有14个业务的家族企业。公司致力于和客户发展良好的合作关系，追求长期的、财务稳健的发展模式。2008年集团销售额超过50亿欧元。密封和减震产品是集团大的业务，Simrit是集团针对普通工业密封和减震业务的品牌。
Simrit 风电市场解决方案：密封和减震产品的质量对风机的运行和维护至关重要，Simrit可以提供全套的高性能、高可靠性的风电密封和减震方案。
Simrit 风电产品包括：主要应用于齿轮箱、电机的Simmerring骨架油封；主要应用于主轴的Radiamatic夹布旋转油封；主要应用于主轴的V型密封；主要应用于风电变桨和偏航轴承的密封条；主要应用于液压制动器的液压密封；主要应用于齿轮箱、电机、控制柜和机舱罩的减震产品；主要应用于齿轮箱冷却系统和刹车系统的液压蓄能器。
北京东山机械技术公司（TSMT）是Simrit分销商和第二大分销商合作伙伴。TSMT和Simrit拥有一致的战略方针和产业关注点。Simrit直接从其服务中心向TSMT提供技术、商业和营销支持，并提供海外专家支持。作为分销商，TSMT在选择服务、信息和创新技术方面享受独有的权利。
开关磁阻电机在风力发电中的应用
郑家伟（香港理工大学电力电子研究中心主任） ：目前流行的风力发电机有双馈感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。通过对风力发电机系统结构分析，可以看到开关磁阻电机具有以下优点：结构简单，控制性能好，转子无绕组，热量集中在定子外壳，有利于散热设计；绕组间互相独立，提高了系统可靠性；可宽速度范围实现大风能捕获。但还存在缺点，如：起步较晚，在风电中较少人研究；大功率风电的相关配套不齐全等。
风电的未来发展趋势：更多的电力电子技术；输出可以直接连接到直流电网；新的机械部分应该减少对永磁体、铜线圈和磁材料的需求；垂直轴风力发电机，可改善结构平衡问题，提高系统维护成本和可靠性；更好的机械设计和地基，网络式结构；智能输电网络（依据不同的风速和使用条件，具有控制功率、负载流、能量存储和维持系统稳定等功能）。
太阳能光伏发电应用现状及其发展
赵争鸣（清华大学电机系教授）：光伏电池是太阳能发电核心部件，大规模应用要解决几大难题：提系统效率低、成本高、受自然条件限制大。这十几年来，我们为解决这些难题做了大量工作，归结起来主要有4个创新点：太阳能综合应用和优化调配管理器；二阶微分大功率点跟踪控制策略；蓄电池损耗小化的充电规律；与变频电源相匹配的光伏水泵电机。
各国政府和中国都制定和推行了一系列鼓励政策。现在，通过技术进步和大规模的商业应用，光伏发电的价格正在跨越式下降。目前市场困难主要在于：光伏电池成本太高；国家扶持政策不完善，不允许用户终端反送电；缺乏连续稳定的市场需求。
在市场上，5kWp左右的屋顶并网系统占主导地位，而离网系统需求有限。变换控制设备总体趋势是低成本、率、小型化、通用性强和安全可靠。乐观预测中国市场将会迅速发展，各类系统比例接近发达国家水平，主要应用形式有：屋顶并网系统（3~300kWp）；大型并网电站（1MWp左右）；农村电气化等离网系统（需求稳定）；城市路灯、通信和建筑发电一体化（需求稳定）。预测到2020年，中国光伏发电市场大半份额将是城市并网发电。
杜邦在可再生能源的创新
缪国华（杜邦中国研发中心总经理）：杜邦提供以科学为基础的产品及服务，致力于利用科学创造可持续的解决方案，让各地的人们生活得更美好、更安全和更健康。2009年5月，为支持晶体硅光伏太阳能市场所需应用材料的开发，满足快速成长的光伏太阳能市场的需求，杜邦（中国）光伏科技研发中心在上海正式启用，为中国光伏产业的客户提供整合研究与开发以及技术支持服务。除了光伏太阳能领域，杜邦公司也为风能、生物燃料和燃料电池产业提供关键创新产品，协助提高能源效率、开发可替代能源资源，以减少对化石类燃料的依赖。
目前，杜邦在风能领域可提供的产品和技术包括：Voltron耐电晕漆包线——兼具杰出的耐电晕性能和成本优势的高可靠性绕组线方案；具50年专业制造经验的Voltatex单组份浸渍树脂；Voltatex电加热-紫外光固化浸渍技术；为电机和发电机在电晕条件下提供更长寿命的Kapton CR/FCR绝缘材料；让双馈异步发电机更加长期稳定可靠的Nomex绝缘纸；基于杜邦Nomex技术的变压器，更紧凑更适合风电机组；Dryfilm分散液——环保型电机绝缘漆脱模剂；Krytox高性能润滑材料—— 终身免维护的润滑剂；Tyvek防护服。
我国晶体硅太阳能光伏发电电池板的技术现状及发展趋势
郝跃明（天威新能源控股有限公司副总工程师）：晶体硅太阳电池光伏产业链包括晶体硅料、晶体硅锭、晶体硅片、太阳电池、组件和系统。目前国外多晶硅生产在质量上已能满足大规模集成电路用直拉单晶硅和电力电子器件用的要求，并不断以新工艺技术、向更大规模化、更低生产成本方向发展。
上已经形成开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的热潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产成本，从而降低太阳能电池制造成本，这无疑是一个重要的技术决策方向。
在市场需求推动下，中国多晶硅铸造炉国产化步伐在加快，已经有多家企业开发多晶硅浇铸炉制造技术。240~270kg和400~ 450kg系列化产品已经开发出来，并批量生产和销售。600kg、800kg、1000kg的多晶硅锭产品及其设备的研发和生产陆续展开，预计未来几年在国内会得到普遍应用。
用现有的生产工艺、设备和原材料能生产出光伏组件具有效率高、寿命长、安装方便、抗风、抗冰雹能力强等特性。采用密封防水多功能接线盒，更能确保组件安全。但此工艺生产的组件成本较高，利润低，如何生产低成本高质量的组件是关键所在。
薄膜太阳能电池技术现状与市场应用
杨立友（浙江正泰太阳能科技公司总经理）：目前晶体硅太阳能电池占整个光伏市场份额约90%。薄膜电池与晶硅电池产业链相比较：晶体硅制造过程中能耗较高，排放较大；而薄膜电池产业链较短，用材少，能耗低，无排放，制造成本低。
只有薄膜太阳能电池的技术特点和高度整合的制造工艺才具有真正的竞争优势。薄膜太阳能电池的组件成本即使在多晶硅原料达到25美元/公斤时，仍然具有相当竞争力。薄膜太阳能技术能提供更低的发电成本，将早于晶体硅达到电网等价点，从而掀起光伏发电的革命。
通过对三种主要薄膜电池技术（硅基薄膜、碲化镉和铜铟镓硒）的比较，硅基薄膜在产品商业化方面，是成熟的技术，没有原材料供应的发展瓶颈，具有成熟、具规模化的生产设备。
非晶微晶薄膜产业化关键技术的挑战：工艺和设备的更好结合；半导体材料和电池器件技术；透明导电膜技术；激光切割/串联及组件技术。
正泰薄膜电池特点：比晶硅电池更具优势，是光伏产业未来的发展方向；在高温和弱光环境下，电池具备更好的光电转换性能；具有轻盈、柔和的外观，可让电池更好地融入于建筑之中，是光伏建筑一体化理想的产品。
作为中国电工技术学会举办的面向产业和技术创新的年度性论坛，“2009第四届中国电工装备创新与发展论坛”的大会主题为“新能源”，就是为了进一步推动新能源领域的技术进步，促进产业结构优化与升级。在本届论坛上，各方领导和专家院士亲自到会并作了重要的讲话，演讲内容丰富翔实，既有政策及理论，又有技术及应用，更有自主知识产权的创新技术及亮点。为将本届论坛的丰富成果进一步推广出去，本文特采撷了论坛主题报告的主要观点或精华部分，与各位读者分享。
中国如何应对环境与气候变化的挑战
陆燕荪（原机械工业部副部长）：中国以煤为主的能源结构和“世界工厂”的分工，使中国成为大的温室气体CO2的排放国。将来在美国承诺减排CO2后，中国将面临巨大的压力。中国提出的减排温室气体方案，即“森林方案”，可能不会被世界各国认可，我们还应从调整电源结构入手来减少温室气体的排放。
我国以煤电为主的格局在2020年以前不会有大的变化，洁净煤发电技术是主要发展方向。在目前条件下，积极发展超超临界机组作为洁净煤发电技术的主流是必然的趋势。由于中国天然气资源有限，燃气联合循环不可能占大的比重。燃煤电厂CO2捕集技术还在研究中，CO2捕集和封存的技术大规模实施还有很长的工业实践过程。
发展核电是替代化石能源、减排CO2的现实选择。为实现核电装机目标，必须加快国产化和体制创新的步伐。通过国产化降低造价是促进核电发展的重要措施，但是国产化并不要求全部由国内制造。要充分有效利用国内外两种资源，通过引进技术再创新掌握核心技术与关键部件的制造。
发展水电需要妥善处理好移民与环保问题，加快开发是前提，不要因为社会问题而延缓。抽水蓄能机组近年来发展较快，要加快引进技术的消化，尽快实现国产化。
风电是发展非水可再生能源的重点。加快风电发展必需尽快解决两个瓶颈：一是风电设备制造国产化，提高自主开发能力，提高设备的可靠性；二是百万千瓦级及以上大型风电场接入电网的问题。这两个问题已引起有关部门的高度关注，会尽快解决。
太阳能发电在国内尚未形成规模应用。当前硅光伏电池已形成规模化的产业，主要市场在国外。从减排CO2角度看，尽管太阳能发电成本高，但仍有吸引力。近期在政府政策的刺激下，必将启动国内应用市场，同时也将加速推进薄膜电池大规模的应用。
中国所处的经济发展阶段和能源状况决定在进入工业化社会之前，不可能承诺减排CO2，每年仍会继续增加。尽管我们作出极大努力，改善电源结构，但是一年的增排量可能会抵销一年的减排量。中国排放的极限将是多少？可再生能源规模扩大到哪一年可以开始减排？这个问题目前可能没有人能回答。我们决不能屈从于发达国家的压力，放弃发展的长远利益。但是我们还可以做一件事，就是用电侧的节能。要认识到节能的紧迫性，要依靠新技术提高节能效率，使节约下来的能源成为“清洁”的能源。
核能和平利用的发展历程与前景展望
欧阳予（中国科学院院士，国家核电技术公司专家委员会副主任）：核能的开发利用是一个循序渐进的长期进程，按其科技难度和实现产业化的前景展望，大致可分为三个阶段：热中子裂变堆；快中子裂变堆；可控聚变堆。这三阶段需要互相衔接，逐步进入实用，实现产业化。
第三代核电是当今上核电发展的主流。与此同时，为从更长远的核能可持续性发展着想，以美国为首的一些发达国家已经联合起来，进行第四代核能利用系统的研究和开发。
我国已建成的实验高温气冷堆和即将建成的实验快堆核电站和闭式核燃料循环系统等，研究开发工作正推动着我国核能利用迈向更高的层次。我国在热核聚变方面取得的研究成果和积极参与合作的走向也是令人鼓舞的。
国家积极推进先进核电的自主化和国产化，战略决策引进AP1000 先进核电技术。我国核电已从建设第二代核电站发展到建设第三代核电站，从建设沿海核电站发展到着手建设内陆核电站。今后新批的核电立项将主要是第三代核电机组，特别是在内陆。由于对核安全和环境保护有更高的要求，内陆将只建第三代核电机组。
我国核能利用已面临大好的发展机遇，但这终究是一个长期而巨大的系统工程，既要解决近期为国民经济服务的大量技术课题，又要为下一步和长远发展进行系统的预研，开展基础研究和应用研究；牵涉到的学科范围也十分广泛和相互交叉。因此，必须远近结合，高瞻远瞩，全面考虑，统筹安排，认真落实，力争在较短时间内能与先进水平并驾齐驱，走在前沿。
大力促进我国大规模非水可再生能源发电的前进
严陆光（中国科学院院士，原中科院电工所所长）：大规模发展非水可再生能源成为国家能源发展的一个重大战略，提供电力是非水可再生能源发展的主要方面。虽然风能、生物质能与太阳能发电近年来得到了可喜的进展和日益增强的关注，但离2050年的大规模发展需求相距甚远，要实现大规模、稳定、快速的发展必须采取有力措施。
近年来，各方面对发展风电有很高积极性，一批新建项目正在实施，风力发电已有良好基础。但风电产业还存在一些问题，如：可靠性、关键零部件配套、大型机组的研制；可再生能源法的实施；风电上网和系统调控；风电场选址有关工作；近海风能利用的抗台风问题等。
太阳能发电应是未来提供大规模电力的主力，是大规模发展的主要方向。我国光伏电池和多晶硅产业发展迅速，但市场在外仍是我国光伏发展的主要瓶颈。光伏发展的核心是千方百计降低光伏电源的投资与电能成本，努力开拓可能的规模化应用。超大规模光伏电站的研发与示范更需要国家尽早进行分阶段部署。到2050年全国光伏发电总装机容量达到亿千瓦规模是完全可能的。
作为太阳能大规模发电的重要方式，太阳能热发电具有一系列明显优点，但是我国还刚刚起步，还存在一些特殊困难，需要国家给予特别的扶持。目前阶段完全靠市场来推动，还不到时候。国家需要部署一些太阳能热发电的示范项目，以取得技术上的重大突破。
当前，建设以可再生能源为主体的综合能源基地已提上日程，应该积极进行规划与部署。
构建风能产业链
周鹤良（中国电工技术学会名誉理事长）：目前，风电机组的技术向增大单机容量，降低单位千瓦重量，提高转换效率的方向发展。近海风电场的建设，需要开发单机容量更大的机组。国家能源局确定了千万千瓦风电基地规划，在保证规划的千万千瓦级风电基地建成后，我国在2020年就可以达到1亿kW风电的电能输出。
千万千瓦级风电基地思路的实施，需要进一步落实“建设大基地，融入大电网”的发展方针。采用大规模—高集中—高电压—远距离输送模式，对国家电网公司和南方电网公司是一个很大的挑战。
应建立和完善公共技术服务体系，加强风电基础服务工作，包括风电技术中心，试验风电场，产学研研发平台，风电机组公共试验平台和风电设备测试中心。建立和完善标准体系、认证体系，推进风电设备规范化运营。
要完善风电激励政策，进一步完善税收，信贷、投资、价格、补贴、奖励、电价等政策。希望即将出台的《新能源产业振兴规划》对这些问题作出明确规范。
发展风电的建议：风电场建设和电网建设必须同步，解决风电场接入电网问题，做到发得出、送得出、用得上；要对电网公司有指标考核，有相应的补偿和激励措施，保证风电及时上网；自主开发能力必须提高，整机优化匹配，保证产品质量，在运行可靠性上下功夫；技术服务必须形成社会化，上游下游产品形成产业链；必须健全标准体系，健全关键零部件认证测试体系；发展风电，要陆上优先，海上示范，稳步推进。
废料变能源：综合再循环利用方案
冼纬中（香港顺兴电力及输变电设备有限公司总裁）：2007年香港填埋场倾倒的固体垃圾超过500万t。提高土地利用率、环保及可持续性发展是市政规划部门与企业所面临的挑战。如果不马上采取行动，10年后我们可能将面临无处堆放每天数千吨垃圾的困境。这些情况再加上能源成本的急剧攀升，促使市政当局与各国政府寻找更好的方法来销毁垃圾和满足与日俱增的能源需求。
等离子气化技术使用等离子弧来制造超过5000℃的高温，将固体垃圾转化为电力及其他产品。日处理量为500t的等离子气化设施每天可生产43MW电能，足以满足5万个家庭的电能需求。投入生产后，系统可全天24h生产，电能消耗仅为系统电能产量的1/4，剩余3/4的电能可向电网出售。这是一种环保型可持续性方案，该方案同时具备下述多种功效：可使CO2零排放；缩减垃圾体积，产生电能；副产品可用于建筑物及道路建设等用途。
综合再循环利用方案的有效推行将有赖相关的主管单位全力支持，不仅在城市固废的收集及运输方面配合外，鼓励使用回收物料的政策支持也十分重要。我们期盼着为中国的绿色能源，驱动低碳经济，美化生活环境出一点力。
大全新能源致力于打造中国多晶硅企业
姚公达（大全集团重庆大全新能源有限公司总经理）：我国光伏太阳能产业发展迅速，但是行业准入问题不可忽视。光伏太阳能产业链包括多晶硅原料、硅锭/硅片、光伏电池、光伏组件以及系统和安装五大部分。其中，门槛高的是多晶硅原料，这一环节对技术要求高，需要的资金投入大，建设周期长。近几年，我国多晶硅产业迅猛发展，据统计，2007~2008年中国多晶硅产能占11%。
大全集团新能源公司从事生产高纯度多晶硅的业务，已经投产运行的一期项目的生产设备均从欧洲引进，带来了低成本和率的生产。从二期项目开始，大全将逐渐考虑国产设备。在技术研发方面，大全引进欧洲工艺技术，采用改良西门子法，应用美国的尾气回收工艺。全面一体化的生产工艺在保证成本效益的同时，缓解了对于安全和环保的顾虑。
大全新能源将结合广阔的发展潜力与佳行业、地理位置，采用先进的系统与设备，应用全面一体化的生产工艺，以强大的执行实力与可复制的扩产模式，加强技术与知识产权的开发，并且依靠实力雄厚的大全集团与强大的管理团队积极参与中国太阳能发电项目，力争成为具备技术创新与制造实力的世界可再生能源领域的原料供应商。
中国风电大发展及面临的新情况
杨校生（国电龙源电力集团公司总工程师）：我国风电近年发展迅猛，速度大大超出预期，进入快车道，总装机规模达到世界排名第四位。为适应风电快速发展的形势，国家适时调整计划。在有关各方的努力下，我国风电机组技术取得长足进步。国产机组已在国内市场上占压倒优势，风电设备制造产能迅速扩大。可以预见，这个优势在国家政策和风电场开发商的支持下还会继续扩大。在高速发展过程中，一些新的问题逐渐凸显出来，成为影响风电发展的挑战。
（1）电网不配套成为瓶颈，建成的风电场发挥不了效用，将严重影响风电场项目预期的经济和社会效益；（2）地方利益难以体现，影响积极性，问题比较复杂，要靠国家政府部门统筹研究解决；（3）国产机组质量亟待提高，真正的质量问题还没有完全表现出来，更大的麻烦可能还在后面，必须要引起高度的重视；（4）设备制造厂遍地开花，低水平的重复建设比比皆是，风电设备制造项目过热；（5）已建成风电项目效率不高，大多数风场的效益远低于项目可研报告的数值；（6）发电配额存在问题，政策有待完善，目前的关键问题是要用政策把电网的积极性调动起来；（7）海上风电场，还没有做好准备。
上述问题都是风电大规模发展中的新问题。不发展风电就没有这些问题，发展得越快，问题可能会越多，我们要以积极的态度加以研究解决。另外，风电设备制造厂加速分化，风电设备市场向买方市场转变。未来几年，风电设备市场将是个充分竞争的市场。跟据国外经验，能真正立于不败之地的不会超过10家。后，我国风电行业的高成长性不容置疑，风电发展空间仍然巨大。在风电机组市场优胜劣汰过程中，重组、兼并和转让会频频发生，动态过程中投资机会丛生，要善于把握机会。
我国风电发展进程中所存在的问题及对策
苗立杰（哈尔滨电站集团公司副总经理） ：对终用户而言，风电技术的发展目标是：提高风能利用率（发电量）和效率；提高运行可靠性和可维护性；降低机组价格和重量。国内外技术发展趋势向大功率、（半）直驱式、变桨距、变转速、永磁电机和优控制方向发展。风电技术是一项综合性的高技术，其关键技术包括：机组总体设计技术；桨叶研制；永磁风力发电机的研究；变频器与控制系统研究；机械系统研究。
目前存在的问题：基本上都是进口机组和引进技术机组，价格昂贵；国内生产厂家购买国外技术，核心技术受控于国外，蜂拥而上，重复建设，不能保证质量；风电设备业将进入整合期。
措施：提高门坎、专业化行业化回归；自行研发拥有自主知识产权融合多种高新技术的新型风力发电设备；专业系统集成大企业为依托、专业化部件厂商配套的产业链集群规模化；加强标准化、规范化提高质量和性能；与接轨并根据我国国情完善统一标准和检测认证体系，支撑新产品的试验、检测认证和质量监督控制；加强行业基础和服务平台建设，建设大型风能实验设施、重点实验室和试验风场；加强运行维护服务；进一步出台国家鼓励政策；政、产、学、研、金、介协调共促，形成专业主力军大集群；加速培养风能技术人才。
风电整机技术发展与创新
王为民（东方汽轮机有限公司总工程师）：目前我国整机制造行业状况是：企业数量多、类型复杂、历程短、产能过剩、行业面临洗牌；市场带动了国产化产业链的快速发展，使产业链供应厂商众多，日趋成熟，配套逐渐完整。
风机研发技术现状：井喷的风能开发市场使整个风电产业链开始发烫，而整个产业链产品性能质量尚待提高；技术储备少；核心少，国内厂家掌握的实用也远远低于国外大公司，诉讼已经开始出现；技术大部分为舶来品，不管是整机制造商还是零部件制造商，大部分是从国外引进技术，整机、叶片、齿轮箱、发电机技术都存在重复引进；整机制造商几乎站在同一起跑线上，优胜劣汰取决于对引进技术的消化、吸收、再创新。
通过不懈努力，东汽研发人员已逐步掌握了大型风机整机设计、试验及核心部件制造技术，开发出了1~2.5MW常温、低温、强风、弱风及防盐雾型系列风机。东汽以其优良的产品性能、强大的生产制造能力及良好的售后服务成为了国内风电设备的，占据了国内产品的1/4以上的市场份额。
海上风力发电技术现状与趋势
陈党慧（华锐风电科技有限公司技术总监）：现在海上风电将出现爆发式增长，市场潜力巨大，预计风电市场将继续保持较快增长。风电机组大型化成为发展趋势，海上主流机型由3MW向5MW发展。但全部产能每年仅有数百兆瓦，严重制约着海上风电的发展。海上风力发电技术包括：海上及潮间带风电机组技术；海上风资源和海况评价技术；运输和安装技术；海上风电接入技术；潮间带风电运输与施工技术。
华锐风电是专门从事大型风电机组开发、设计、制造、销售和服务的专业化公司。公司始终坚持开发具有自主知识产权的大型风电机组技术，把风电机组自主化、规模化、大型化、化作为公司的重要发展战略。在国家有关部门的大力支持下，华锐风电实现了跨越式发展。
永磁同步发电机在风力发电中的应用
崔新维（新疆金风科技公司总工程师）：现在风力发电技术的发展经历了三代。代为定速定桨失速发电机组，鼠笼异步发电机。优点：结构简单、可靠；部件标准化程度高，便于采购；单位kW成本造价低。缺点：风能利用率低；机组载荷冲击大；对电网冲击大，且无支持作用。
第二代为变速变桨双馈发电机组，双馈异步发电机。优点：部件标准化程度高，便于采购；单位kW成本造价较低。缺点：电机滑环系统需要定期维护，故障率高；负载变化对电网冲击大；低电压穿越性能差。
第三代为变速变桨直驱/混合传动发电机组，永磁同步发电机。优点：电能品质好，对电网无冲击；全功率变流器，低电压穿越性能好；高可靠性，免维护或少维护，适合大功率机组；效率高，机组年产能高。缺点：成本较高；机组设计较复杂。
永磁同步发电机的关键技术：永磁材料；考虑变流器影响的电磁设计；磁钢热点温度的准确计算是永磁电机安全可靠运行的关键。
永磁风力发电机组在金风科技的应用主要为：1.5MW直驱永磁发电机；2.5MW直驱永磁发电机；3MW中速永磁发电机。
Simrit可再生能源—风能
Dr.Jan Guptu（Simrit总裁）：科德宝集团是一家在拥有14个业务的家族企业。公司致力于和客户发展良好的合作关系，追求长期的、财务稳健的发展模式。2008年集团销售额超过50亿欧元。密封和减震产品是集团大的业务，Simrit是集团针对普通工业密封和减震业务的品牌。
Simrit 风电市场解决方案：密封和减震产品的质量对风机的运行和维护至关重要，Simrit可以提供全套的高性能、高可靠性的风电密封和减震方案。
Simrit 风电产品包括：主要应用于齿轮箱、电机的Simmerring骨架油封；主要应用于主轴的Radiamatic夹布旋转油封；主要应用于主轴的V型密封；主要应用于风电变桨和偏航轴承的密封条；主要应用于液压制动器的液压密封；主要应用于齿轮箱、电机、控制柜和机舱罩的减震产品；主要应用于齿轮箱冷却系统和刹车系统的液压蓄能器。
北京东山机械技术公司（TSMT）是Simrit分销商和第二大分销商合作伙伴。TSMT和Simrit拥有一致的战略方针和产业关注点。Simrit直接从其服务中心向TSMT提供技术、商业和营销支持，并提供海外专家支持。作为分销商，TSMT在选择服务、信息和创新技术方面享受独有的权利。
开关磁阻电机在风力发电中的应用
郑家伟（香港理工大学电力电子研究中心主任） ：目前流行的风力发电机有双馈感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机。通过对风力发电机系统结构分析，可以看到开关磁阻电机具有以下优点：结构简单，控制性能好，转子无绕组，热量集中在定子外壳，有利于散热设计；绕组间互相独立，提高了系统可靠性；可宽速度范围实现大风能捕获。但还存在缺点，如：起步较晚，在风电中较少人研究；大功率风电的相关配套不齐全等。
风电的未来发展趋势：更多的电力电子技术；输出可以直接连接到直流电网；新的机械部分应该减少对永磁体、铜线圈和磁材料的需求；垂直轴风力发电机，可改善结构平衡问题，提高系统维护成本和可靠性；更好的机械设计和地基，网络式结构；智能输电网络（依据不同的风速和使用条件，具有控制功率、负载流、能量存储和维持系统稳定等功能）。
太阳能光伏发电应用现状及其发展
赵争鸣（清华大学电机系教授）：光伏电池是太阳能发电核心部件，大规模应用要解决几大难题：提系统效率低、成本高、受自然条件限制大。这十几年来，我们为解决这些难题做了大量工作，归结起来主要有4个创新点：太阳能综合应用和优化调配管理器；二阶微分大功率点跟踪控制策略；蓄电池损耗小化的充电规律；与变频电源相匹配的光伏水泵电机。
各国政府和中国都制定和推行了一系列鼓励政策。现在，通过技术进步和大规模的商业应用，光伏发电的价格正在跨越式下降。目前市场困难主要在于：光伏电池成本太高；国家扶持政策不完善，不允许用户终端反送电；缺乏连续稳定的市场需求。
在市场上，5kWp左右的屋顶并网系统占主导地位，而离网系统需求有限。变换控制设备总体趋势是低成本、率、小型化、通用性强和安全可靠。乐观预测中国市场将会迅速发展，各类系统比例接近发达国家水平，主要应用形式有：屋顶并网系统（3~300kWp）；大型并网电站（1MWp左右）；农村电气化等离网系统（需求稳定）；城市路灯、通信和建筑发电一体化（需求稳定）。预测到2020年，中国光伏发电市场大半份额将是城市并网发电。
杜邦在可再生能源的创新
缪国华（杜邦中国研发中心总经理）：杜邦提供以科学为基础的产品及服务，致力于利用科学创造可持续的解决方案，让各地的人们生活得更美好、更安全和更健康。2009年5月，为支持晶体硅光伏太阳能市场所需应用材料的开发，满足快速成长的光伏太阳能市场的需求，杜邦（中国）光伏科技研发中心在上海正式启用，为中国光伏产业的客户提供整合研究与开发以及技术支持服务。除了光伏太阳能领域，杜邦公司也为风能、生物燃料和燃料电池产业提供关键创新产品，协助提高能源效率、开发可替代能源资源，以减少对化石类燃料的依赖。
目前，杜邦在风能领域可提供的产品和技术包括：Voltron耐电晕漆包线——兼具杰出的耐电晕性能和成本优势的高可靠性绕组线方案；具50年专业制造经验的Voltatex单组份浸渍树脂；Voltatex电加热-紫外光固化浸渍技术；为电机和发电机在电晕条件下提供更长寿命的Kapton CR/FCR绝缘材料；让双馈异步发电机更加长期稳定可靠的Nomex绝缘纸；基于杜邦Nomex技术的变压器，更紧凑更适合风电机组；Dryfilm分散液——环保型电机绝缘漆脱模剂；Krytox高性能润滑材料—— 终身免维护的润滑剂；Tyvek防护服。
我国晶体硅太阳能光伏发电电池板的技术现状及发展趋势
郝跃明（天威新能源控股有限公司副总工程师）：晶体硅太阳电池光伏产业链包括晶体硅料、晶体硅锭、晶体硅片、太阳电池、组件和系统。目前国外多晶硅生产在质量上已能满足大规模集成电路用直拉单晶硅和电力电子器件用的要求，并不断以新工艺技术、向更大规模化、更低生产成本方向发展。
上已经形成开发低成本、低能耗的太阳能级多晶硅生产新工艺技术的热潮，并趋向于把生产低纯度的太阳能级多晶硅工艺和生产高纯度电子级多晶硅工艺区分开来，以降低太阳能级多晶硅生产成本，从而降低太阳能电池制造成本，这无疑是一个重要的技术决策方向。
在市场需求推动下，中国多晶硅铸造炉国产化步伐在加快，已经有多家企业开发多晶硅浇铸炉制造技术。240~270kg和400~ 450kg系列化产品已经开发出来，并批量生产和销售。600kg、800kg、1000kg的多晶硅锭产品及其设备的研发和生产陆续展开，预计未来几年在国内会得到普遍应用。
用现有的生产工艺、设备和原材料能生产出光伏组件具有效率高、寿命长、安装方便、抗风、抗冰雹能力强等特性。采用密封防水多功能接线盒，更能确保组件安全。但此工艺生产的组件成本较高，利润低，如何生产低成本高质量的组件是关键所在。
薄膜太阳能电池技术现状与市场应用
杨立友（浙江正泰太阳能科技公司总经理）：目前晶体硅太阳能电池占整个光伏市场份额约90%。薄膜电池与晶硅电池产业链相比较：晶体硅制造过程中能耗较高，排放较大；而薄膜电池产业链较短，用材少，能耗低，无排放，制造成本低。
只有薄膜太阳能电池的技术特点和高度整合的制造工艺才具有真正的竞争优势。薄膜太阳能电池的组件成本即使在多晶硅原料达到25美元/公斤时，仍然具有相当竞争力。薄膜太阳能技术能提供更低的发电成本，将早于晶体硅达到电网等价点，从而掀起光伏发电的革命。
通过对三种主要薄膜电池技术（硅基薄膜、碲化镉和铜铟镓硒）的比较，硅基薄膜在产品商业化方面，是成熟的技术，没有原材料供应的发展瓶颈，具有成熟、具规模化的生产设备。
非晶微晶薄膜产业化关键技术的挑战：工艺和设备的更好结合；半导体材料和电池器件技术；透明导电膜技术；激光切割/串联及组件技术。
正泰薄膜电池特点：比晶硅电池更具优势，是光伏产业未来的发展方向；在高温和弱光环境下，电池具备更好的光电转换性能；具有轻盈、柔和的外观，可让电池更好地融入于建筑之中，是光伏建筑一体化理想的产品。
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