1、1中国可持续发展面临的五大能源挑战2可再生能源的发展趋势（常规方案）来源：中国工程院，20083中国石油需求预测国内外不同机构对中国石油需求预测我国原油产量2050年，我国石油进口5.6亿吨，占世界贸易总量32.5亿吨的17.23%。石油贸易量难以任由我们想要多少就有多少！4天然气需求预测5201020202030204020500510152025303540455055606570 coal oil NG hydro power nuclear power wind power solar power biomass power alcohol gasoline biodiesel108
2、tce200520102020203020402050Primary energy consumption(108 tce/a)21.930.843.052.759.463.5Annual increase(108 tce/a)2010 2050Accumulate coal consumption:1000*108 tce 1.81.20.960.680.40一次能源消费预测最可能发展情景620052010201520202025203020352040204520500102030405060708090100110120 coal oil NGCO2 emission 108 tPeak
3、 time203020352040Peak value(108 t/a)80901002050 emission value(108 t/a)304050CO2排放最可能发展情景7应对全球气候变化，国际上可能留给中国的CO2排放空间已经非常小应及早主动应对而不是被动减排n若要将未来全球温升控制在23摄氏度，2050年全球CO2排放需要比1990年减少50%左右，只能排放104亿吨(1990年208亿吨)，这也就是届时全球CO2排放的总空间。即使发达国家承诺减排其中80%，发展中国家整体上也需要比2005年减排36%。n中国正处于CO2排放的上升期，面临国际上对我国CO2排放峰值出现时间和绝对值
4、的要求（譬如2030年80亿吨，2035年90亿吨，2040年100亿吨等），在已经大力强化节能和发展核能和可再生能源的条件下，未来在碳减排上仍将处于被动状态。8不可改变的事实n煤现在是、将来仍是我国能源的主力。70%50%煤炭是中国最重要的能源，生产和消费的数量大、比重高，短期内难以替代。n煤用于发电的比例将越来越大。从目前的50%上升到70%以上，绝对量的增加更大。n煤的直接燃烧已引起严重的环境污染。70%80%以上的SO2，NOX，汞，颗粒物，CO2等。n煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题。9煤的直接燃烧很难解决温室气体减排问题处理气体的体积流量对比 处理气体的质量流量对比 大型燃煤电
5、厂，60万、100万KW等级的机组利用超超临界蒸汽参数，效率4345%。若采用尾部烟气脱CO2，效率下降11个百分点，即效率变成3234%。要得到相同的有用点，需要消耗更多的煤，形成恶性循环。烟气流量1141m3/s149,1atm合成气流量7m3/s207,27.2atm烟气流量3493t/h149,1atm合成气流量363t/h207,27.2atm10不可改变的事实（续）n再生能源在2020年前不可能解决主要问题风电：装机1亿kW，折合满负荷2500小时，约为火电的1/3，相当于火电3300万kW，是9.5亿kW总装机容量的3.5%。太阳能：热发电最多几万kW示范，光伏发电，不会比风电多
6、。生物质能：可利用的农作物秸秆3亿吨标煤，可利用的森林3亿吨标煤，总量相当有限。不同于国外大农场，绝大部分生物质资源是高度分散的(中国小农经济)。人均耕地少，人均秸秆占有量少。绝对不能照搬外国的做法。由于我国能源消费总量的急剧增长，可再生能源在2020年以前很难在总能源平衡中占有一定分量的比例，因此2020年以前可再生能源在份额上不能解决我国能源的主要问题。资源和环保呼唤煤的现代化利用！11煤炭现代化利用战略方向多联产n通过煤（或石油焦）气化和化工反应一次通过方式实现电力、液体燃料、化工产品、供热、合成气等的联产。n多联产是 可持续发展的,技术上有良好继承性和可行性,有良好经济效益 和 环保性
7、能，具有捕捉CO2的天性，是实现未来CO2捕捉和埋存的途径，它对于中国乃至世界都具有非常重要的战略意义。不需要特殊的技术突破,同现有技术是连贯一致的。富集的 CO2容易捕捉和分离，易与天然气化工过程衔接,即多联产具有捕捉CO2的天性。这是中国CO2减排的战略方向。12131、动力/化工过程耦合2、两个过程均简化3、经济性/可靠性提高原因：联产高附加值液体燃料，降低了产品成本，可以简化系统，降低投资和运行成本，提高系统可靠性Slurry Bed SynthesisMeOH/DME特点：14多联产：资源/能源/环境一体化能源系统多联产产品：1、城市煤气2、电力3、热/冷4、液体燃料5、化工产品6、
8、氢气7、纯CO215多联产是推动IGCC发展的重要途径nIGCC发展了几十年，虽然技术在不断的成熟，系统的可靠性在不断增强，但是还有很多问题存在，其自身的一些缺陷仍然是阻碍其发展的关键。比投资费用高，经济上仍然无法与常规燃煤电站相竞争；系统还不够成熟，运行经验不够，可靠性、可用率有待进一步提高；操作不够灵活，一般只能用作基本负荷电站。n基于煤气化的多联产系统是将IGCC和煤化工技术耦合的能源系统，具有包括电力和化工产品的多种产品输出。16多联产系统的特点n有机的耦合和集成：电/热/冷/燃料/化工不是多个生产过程简单的叠加：每种产品工艺流程/设备简化，投资和运行成本降低各流程优化组合，总体效益/
9、污染最优多个产品之间的“峰一谷”差调节互补规模效应n高度“灵活”和“开放”是一种概念，可以用于不同产品的生产系统按照技术进步和投资分阶段逐步推进/添加主要思想：从系统的高度对现有的技术进行集成和优化，从系统要效益，从耦合要效益17多联产：多维度梯级利用n过程相互耦合，实现能量流、物质流、流(Exergy)等的总体优化氢碳比合理优化利用（若是一股脑烧掉太可惜）尽量减少“无谓”的化学放热过程（Shift）热量的梯级利用（过程内部和燃气/蒸汽联合循环）压力潜力的充分利用（高压反应、各种膨胀）物质的充分利用（如CO2）18随着越来越严格的环保规定,煤气化多联产在经济上的优势将会越来越显著。19多联产：
10、综合解决我国能源问题的重要方案n有助于缓解能源总量要求联合生产多种产品，效率提高可以减少总量需求；采用高硫煤拓展了煤炭资源的利用。n有助于缓解液体燃料短缺可以大规模地生产甲醇、二甲醚、F-T合成油和氢等替代燃料，缓解石油进口压力。n彻底解决燃煤污染问题完全消除常规燃煤污染物排放，重金属等痕量污染物脱除更经济。20多联产：综合解决我国能源问题的重要方案（续）n有助于解决快速城市化引起的小城镇和农村洁净能源问题：为具有天然气管道的城镇提供城市煤气煤制DME可以作为LPG的补充或替代物，很可能是小城镇，尤其是住宅高度分散的农村地区的最终能源解决方案n满足未来减排CO2的需要煤气化系统可以以较小的成本
11、捕捉CO221实施煤炭现代化战略刻不容缓n目前正值新一轮电力建设高潮；n现在兴建的电厂将决定2020年及以后的煤炭利用模式；n错过这一时期，今后实施煤炭现代化战略将更为困难；n继续按传统技术模式发展，将导致环境、能源安全、温室气体排放等一系列困难。22实施煤炭现代化战略刻不容缓n如果延误过渡到以煤气化为核心的多联产技术的时机，将会：显著增加将来中国治理空气污染的成本；难以控制未来石油进口；大大增加减排温室气体的成本。23目前世界风电总装机容量及预测l 截至2009年，全球风电总装机容量已达159.213 GW，其中38.312 GW为2009年新增装机容量。l 根据目前的发展形势和政策，预计2
12、020年全球风电总装机容量将达到1900GW。241998-2010年世界风电新增装机容量及预测252009年总装机容量前10的国家 2009年，美国和中国风电市场发展居于领先地位 中国超过德国，位居全球第二，位居亚洲第一262009年新增装机容量主要国家占的份额27全球风电产业未来发展预测Prediction 28海上风电场n到2009年底共有12个国家建立了海上风电场，其中10个在欧洲，中国和日本有小规模的安装。n海上风电总装机容量占到全球风电总装机容量的1.2%；n截至2008年底，已有1473MW的风电机组在海上风电场投入运行，其中99%来自于欧洲；n2008年，新增海上风电装机容量为
13、350MW；2009年，新增海上风电装机容量为454MW，主要来自于丹麦、英国、德国、瑞典及中国。海上风电装机容量的增长速率为30%n在欧洲之外，中国已经开始在上海附近安装第一个主要的风场，容量21MW。292006-2009各大洲总装机容量30l 欧洲的风电发展依然保持着领先的地位，北美洲和亚洲在风电市场份额上正处于迅速增长的阶段。31各大洲风电场分布l 风电产业的重心正在从欧洲移向亚洲和北美洲3233中国的小型离网型风电n发展情况2008年总容量79.757MW据统计，2008年出口100kW以下离网型风电机组共38957台，比2007年增长50%n发展趋势应用范围不断扩大。国内外分布式发
14、电供电系统的推广应用进一步促进了千瓦级离网型风电机组的发展。单机容量逐年增大。单机容量1kW以上的机组增加很快，产量达19139台，总容量为65MW，占年总容量的89.8%。出口大量增加。“风光互补发电”仍是发展方向。n发展建议：用于分布式供电系统34并网风电n风电场建设中国风电场装机容量近6年来以大于100%的速率增长2008年中国累计风电装机达到1210万kW；2009年，中国累计风电装机达到2580万kW，其中风电并网容量1613万kW（约2/3）2008年风电上网电量约120亿kWh；2009年，风电电量269亿kWh，占总电量的0.74%（2009年全国发电量36506亿kWh）35
15、新风电发展规划n2008年，国家能源局把发展风电作为改善电源结构的重要任务之一，分别再内蒙古、甘肃、新疆、河北和江苏等风能资源丰富地区，为2020年的发展目标开展了7个千万kW级风电基地规划工作。甘肃酒泉千万kW级风电基地建设规划已经完成，率先进入实施阶段。2008年8月结束了380万kW规模的风电设备招标工作，标志着酒泉千万千瓦级风电基地建设工作已全面展开，加上原来已建和在建风电场项目，规模超过500万kW。其他地区的千万kW级风电基地建设规划正在或编制中。新疆哈密规划5000万kW，内蒙古规划建设5000万kW，其中蒙西2000万kW，蒙东3000万kW；河北规划在沿海和北部地区共建设10
16、00万kW；江苏规划建设1000万kW，其中近海700万kW。36中国风电发展的特殊驱动力n风电业主都是大型国营企业，例如大型的电力公司（大唐、国电等），它们都拥有60GW至80GW的装机容量n这些大企业主要从煤、石油化工和其他业务中得到大量收入，而风电仅仅是业务的很小一部分，风电的盈亏无关紧要n目前缺乏风电电量的数据，风电业主和地方政府只关心装机容量，不管风能资源到底如何风电是政绩和企业业绩的标志性成果n风电如此热主要是出于政治的考虑，或是为了满足可再生能源的份额，对将来真正能发多少电兴趣不大37中国风电发展的特殊驱动力n外国公司抢滩中国市场比如，德国、丹麦、印度等n国内国营、民营企业纷纷进
17、入，目前已有很多家，将会大洗牌进入方式：购买外国专利或合资生产，基本都不是国内R&D成果，没有自主知识产权！n国产的MW级风电机都是仿制品，还需长期运行考察加以改造38风电发电的并网问题n风能资源丰富地区都处于电网末端，与电网建设不匹配风电并网要求电网有旋转备用容量，控制系统。电网要求改造，增加成本n风电随机性对电网的扰动导致电网安全性下降风电占电网的容量为5%至10%已是最大值，有些电力企业称风电为“劣质电”、“垃圾电”05010015020025030035040000.511.522.533.5dateon-grid electricity12345678910111200.20.40.
18、60.811.21.4monthon-grid electricity风电发电量的变化（新疆某风场一年的发电量）39风电发电的并网问题n大量耗电工业都需要低压直流电电解铝工业（6%总电量）、氯碱工业海水淡化电解水抽水灌溉n不并网可大幅降低风电设备投资变浆距定浆距无调速、调压、调相位要求，控制系统简化采用弱励磁双凸电机，降低成本据一般估计，风电机成本可降低30%到40%，从而实现每kW装机成本从10000RMB下降到6000RMB左右风电是否可以不并网？40风电发电的并网问题非并网风能利用的典型案例风电与煤化工结合中间存储，消除风电随机性缺陷单位煤量的甲醇产量增加一倍！电解槽氢气氢气产品储氧罐氧
19、气产品配气储氢罐简化风力发电系统水煤浆净化系统气化系统甲醇产品甲醇原料气甲醇合成系统煤水制浆水CO241有关六个“风电三峡”的问题n在当地没有需求，必须输出n新建输电线路！？投资，运行？世界上，没有听说有为风电建设输电线路的例子n电网运行的安全性（已有几起事故例子），低电压穿越。若河西走廊的风电三峡建造750kV线路，投资巨大(一百多亿)，而输送的是不到2000小时/年的风电，把这些不稳定的大量电能外送，受体是谁，如何消纳？n打捆输出！？要建设多少其他电源才能打捆，若风电只占5%到10%？其他电源的规划、建设如何同步安排。弄不好是风电机在隔壁滩或沙漠中“晒太阳”42有关风电机大型化的问题n目前
20、有风电机越做越大的趋势n风电机做大，单位造价不见得下降，反而上升，中国的技术水平在世界上相对较低，目前可靠运行才是最最主要的n在相当的时期内，1.5MW和2MW应该是主力机型n应该大中小结合，尤其是发展5kW到100kW的聚风式风电机（同样风轮直径，输出是不聚风的3倍），在此基础上增加蓄电装置（钒液流电池），组成分布式电网0.6MW0.8MW1MW1.5MW2MW2.5MW3MW5MW43有关海上风电的问题n海上风电造价要高得多基础设施、防台风、运行费用n海上风电适合大型化技术难度：5MW单个叶片长60到62米n个别示范，稳抓稳打，循序渐进，千万不要一哄而起n首先是江苏沿海滩涂的风电发展44一
21、个新能源产业的形式是一个完整的产业链n技术先进性，运行安全可靠性，良好经济性，批量建设可行性，形成标准化，系列化，规模化发展格局风力资源的深入调查与分析电网的接入与当地和附近地区的架构风电电量的消纳，风速的预测（23天，56天）风电场的工程设计与规模当地的特殊条件风机的设计、制造、安装、调试、起动设计:气动、强度、机械设计、刚度、精度要求、材料制造:机械制造、材料、润滑油等安装:特殊吊装设备风机的检验与论证风机的运行与信息反馈系统电网的改造标准体系、论证中心、测试中心等包括设计、制造、运行等风电接入对电网的影响，谐波、低电压穿越等电量的消纳，非并网的可能性，有关用户的配合等市场消纳政策的制定，
22、利益相关者的关系处理政策:要细化、配套，围绕风电发展产业链，围绕将来市场利息相关者:业主、风机制造、地方政府、居民等经济性分析45风电“过热”：只是装机容量大跃进，制造能力大跃进n制造能力：三大家，五大家；70100家n装机容量：2010-3000万kW，2020-1.5亿kWn风力发电水平良莠不齐，总体水平低，每kW运行小时少，运行中全生命周期成本大n但不断扩大、高速扩张，最后是增加全生命周期成本，是最大的浪费！n没有自我创新(有些小改小动),不掌握核心技术，最多只不过是一个制造大国n能力过剩、无序竞争、大洗牌是国家资源的浪费！风力资源的深入调查与分析风电场的工程设计与规模风机的设计、制造、
23、安装、调试、启动风机的检验与论证风机的运行与信息反馈系统电网的改造市场消纳政策的制定，利益相关者的关系处理设计制造安装调试启动46风电产业链的其它环节不匹配，且十分欠缺n上游：资源，评估（科学）n中游：核心技术n国家层面：各种中心的建立，自主创新n政策层面n电网层面n市场消纳方面nn总体最多是“跛脚跛脚”跃进风力资源的深入调查与分析风电场的工程设计与规模风机的设计、制造、安装、调试、启动风机的检验与论证风机的运行与信息反馈系统电网的改造市场消纳政策的制定，利益相关者的关系处理47下一步风电发展战略建议n扶持政策要细化、要配套，要围绕整个风电发展的产业链，围绕将来可能的市场n加强基础服务工作建立
24、标准体系，强制性认证体系。目前我国风电公共技术服务体系尚未建立，如国家级和大企业的风电技术中心、国家试验风场、国家级风电公共试验平台、国家风电设备检测认证中心等。人员培养：设计、材料、调试人员的培养；风电是一个复杂的系统工程，从材料、零部件设计、制造、安装调试、运行维修、故障诊断从微观到宏观的各方面人员。电网配套：风场、电网、消纳同步进行。48下一步风电发展战略建议（续）n推进风电设备国产化，加强技术自主研发、自主创新能力。建立以电量为主要考核目标(不是装机容量)的机制，从规划做起，以上网电量为规划目标。电量受体、电网输送、风电场建设等同步考虑。又好又快，目前主要是解决好的问题，掌握关键技术，
25、提高质量,使平均运行小时数（折合成额定负荷）达到2000h以上。我国不缺这些电量，2008年全国发电量为3.5万亿kWh，而风电仅为120亿kWh，不足0.4%。培养“老母鸡”，形成真正具有自主知识产权的风电产业。大幅度提高风电制造业的进入门槛，避免低质量风机进入市场。49下一步风电发展战略建议（续）没有自主创新，要么就是逐步沦为“打工”，要么就是被外资“并吞”。在关键技术上下工夫，在整个产业链上下工夫，在这两者的自主创新上下工夫才能真正立于不败之地。在新能源方面要有自主开发、自主创新，要有机制、体制创新，拥有自主的核心技术，不能只看热闹一时。在好的基础上才有后劲，充分借鉴汽车行业的教训。千万
26、不要把风电变成“政绩工程”，或是各大公司扩张、争夺地盘、互相厮杀的混战战场。国家资源（纳税人的血汗钱）将会受到巨大的损失跳跃式前进反而欲速不达，形成很大的浪费，这也是我国几十年来发展的经验与教训。50实施CCUS战略CCUS三阶段nCCUS:Carbon Capture,Utilization and Storagen中国CCUS目前已有很大的潜力，关键在于国家重视，全面安排。n按照我国国情走自己的路，不要老受国外的影响。n中国的CCUS战略可按三个阶段考虑，从易到难，积累经验，逐步推进。51实施CCUS战略CCUS三阶段nCCUS 应当尽快启动，三个阶段:第一阶段：利用从天然气中分离出来的C
27、O2强化石油开采（EOR）及回收煤层气（ECBM）第二阶段：煤化工中的 CCUSn正在排空的至少有几千万吨CO2，这部分CO2的捕捉要比直接燃煤电厂容易得多。n2 t CO2/t MeOH、4 t CO2/t DME，生产过程中CO2的浓度和压力较高，捕集成本较低。将技术产业链从燃料制作扩展到CO2捕集、到EOR及ECBM的运输。第三阶段：直接燃煤电厂中的CCUSn这是个耗能工程，比煤化工中的CCUS困难的多，对于燃煤电厂，因捕集减少11个百分点52实施CCUS战略n我国每年25亿-30亿tce怎么用，要有一个全面细致的规划，多少是直接燃烧，多少是气化，多少是多联产？这些宏观调控都是政府的责任
28、。n要在2030年达到顶点（80亿），困难是极大的，若现在不采取断然的行动，将来困难更大。n有些“极端”措施都要考虑，如厉行节约，改变生活方式，总量控制，大力发展核能，大力发展可再生能源，煤炭的清洁利用，大小水电一起利用，大幅度提高资源开采、转化、输运和终端利用的效率同时，相当规模地实施CCUS。532020发电技术的CO2减排成本Source:McKinsey Company“Costs and Potentials of Greenhouse Gas Abatement in Germany”,Energy Sector Perspective,Berlin(2007)54n新能源的定义因地、因时而不同。比如核电在中国是新能源，而在法国、美国则不是。n“能源”是一个广泛的称呼，有四大主要环节：n四个环节中的一个或几个环节有大的变化，且相对于在役主力能源而言，能大幅度地节约资源、大幅度减排的能源或能源技术即可称为“新能源”。n例：煤的现代化利用，如以煤气化为核心的多联产系统资源转化输送终端利用
