1促进中国农村地区分散型可再生能源发电系统发展的政策研究 项目课题组 编著 中国能源研究会 中国农村能源行业协会 2002 年 7 月 2总报告 促进中国农村地区分散型可再生能源发电系统发展的政策研究 邓可蕴 焦庆余 项目课题组 2002 年 7 月 3促进中国农村地区分散型可再生能源 发电系统发展的政策研究 1、中国需要对离网型可再生能源发电系统发展政策进行专门研究 1.1 以 现代技术开发利用可再生能源是拯救地球的有效手段之一。 利用可再生能源 发电或取得热能，将对中国和全球的能源消费结构产生巨大的正面影响，从而减缓温室气体效应，减轻大气污染程度。近期国家计委在制定“十五”能源发展专项规划中明确提出能源开发继续遵循“以电力为中心，以煤炭为基础，积极开发油气，重视开发新能源与可再生资源”的战略方针，新制定的发展战略“保障能源安全，优化能源结构，提高能源效率，保护生态环境，继续扩大开发，加快西部开发”中明确指出大力促进可再生能源的利用。 中国近年出台的权威性强的长期能源发展规划，均对可再生能源给予了前所未有的重视。从最新一轮的预测（国家科 技部主持的中国后续能源发展战略研究， 2000 年 12 月）结果来看，若采用生态驱动方案（ ED 方案），到 2050 年可再生能源将成为能源需求结构中的主角之一，占 30.7，其供应量可达到1100Mtce 左右，而发电量将占一半。参见表 1-1，表 1-2，图 1-1， 1-2， 1-3， 1-4。 由上述图表 1 - 2 和 1 - 4 可以看出，如果中国今后的能源发展依 ED 方案（生态驱动）实施，则不仅总能源需求量可以较 BAU 方案（常规方案，没有强调开发可再生能源）减少，而且由于可再生能源提供的能源数量加大，在能源消费结构中份额增大，而 煤炭消费量大大下降，因而减少 CO 2 、烟尘、粉尘的排放，有效地改善了中国的环境质量和全球温室气体效应。 4表 1-1 世界与中国 19982050 年一次能源需求预测 世 界 中 国 2050 年 2050 年 各种能源 1998 年 实际 B 方案 C 方案 1998 年 实际 BAU 方案 ED 方案 一次能源总量亿 tce 121 283 203 15.5 42 37 结构 煤炭 22.7 22.7 10.6 64.6 43.1 28.8 石油 33.9 19.8 18.319.0 17.5 25.5 20.0 天然气 19.4 22.7 23.227.5 1.8 8.0 10.8 核电 6.1 13.6 12.73.5 0.3 5.2 11.6 可再生能源 17.7 22.0 35.239.4 19.7 18.2 28.8 水电 3.9 5.0 5.5 7.5 其中 生物质能源传统利用 11.8 14.4 1.0 1.1 新可再生能源 2.0 2.3 11.7 20.1 注 1.世界 B 方案为基础方案， C 方案为生态 驱动方案；中国 BAU 方案为按目前趋势发展， ED 方案为生态驱动。 *资料耒源中国能源五十年， P.427，中国电力出版社， 2001 年 1 月。 5表 1-2 中国 1998-2050 年一次能源需求预测 6表 1-3 中国 1998-2050 年可再生能源需求预测 7图 1-1 1998-2050 年全国可再生能源开发利用预测， BAU 方案 图 1-2 1998-2050 年全国可再生能源开发利用预测， ED 方案 8图 1-3 1998-2050 年全国可再生能源开发利用预测， BAU 方案 图 1-4 1998-2050 年全国可再生能源开发利用预测， ED 方案 9可再生能源发电包括风力发电、小水电、生物质能发电、沼气发电、光伏发电、太阳热发电、地热发电等，在国外它们几乎全部并网出售，并且政府（如德国、丹麦、美国、日本等）制定了行之有效的激励政策（例如“配额制”），对推动可再生能源发电、并网起到了很可观的进展。中国的有关部门对此也正在研究、消化吸收，以寻求在中国更快地发展可再生能源，首先是推动大型风力发电设备的生产和风力田建设能 有一种政策性的突破。 1.2 中国的离网型可再生能源发电系统有它的独特功能。 中国在 2001 年仍有无电人口 3000 万左右（约 700 多万户），生活在广褒的牧区、西部山区，即大电网在二、三十年内无法达到的地区。中国政府近年加大了对这种弱势群体的关怀力度，加快了消除无电人口的进度。更早更快地使这批弱势群体得到生活必须的电力供应，同时也就减少了对该地区生态环境（首先是林草植被）的破坏，这正符合改善全国范围的生态环境的战略要求。所以，离网型的、供应一户或数户的微型发电机组，就显示出了它们独特的功能，得到农民与 当地政府的青睐。现已有近 56 万户（约 230 万人口）受益，并已形成了初具规模的产业体系。它们主要包括百 W 级～ 10KW 的微型水力发电系统；百 W 级～10KW 的小型风力发电系统； 25W p ～ 120W p 的户用光伏发电系统。以及风光互补系统（ 300W 风机与 100W 或 150W 光伏）。 微型水力发电系统，将微小的水力资源转化成符合民用电要求的电能的成套水力发电设备。包括水轮机、发电机、稳压设备及小量土建工程和供电线线路。供农户照明、家用电器、排灌、小型加工等用电。 2000 年中国已安装 8.9 万台微水电工程，装机容量 160MW， 用户约 31.6 万。微水电发电系统的配置如下 引水工程 发电机组 输电工程 用电负载 控制器 10图 1-5 微水电系统 独立运行的小型风力发电系统，是指风力发电机的桨叶在气流作用下产生空气动力，从而使风轮旋转驱动发电机产生电能。容量为 100W ～ 10KW 的风力发电机属于小型，需与蓄电池配套独立运行，供应农牧民、渔民等照明、家用电器、挤奶机等用电。 2000 年有 12.05 万台小型风力发电机在运行，装机 17.2MW，受益10 余 万户。光伏发电系统的配置如下 图 1-6 小风 电系统 光伏发电电池，是一种将太阳能直接转换成电能的装置，其基本元件由作为正、负电极的半导体材料组成。当来自紫外线的可见光和近似红外光的光子放射时，半导体中的电子被分离，产生直流电。单晶硅太阳电池直径多为 100mm的圆片，转换效率 12～ 13， 36 片串联组件的功率约 37W。加装配套设施直流 交流逆变器、蓄电池和充电控制器等，可供农牧民照明用电。 2000 年全国应用光伏电池超过 15MW，通讯占 1/2，户用系统占 15，约 2.4MW，供 15 万户使用。光伏发电系统 的配置如下 太阳电池方阵 充电控制器 直流负载设备逆变器 交流负载设备蓄电池 风力 发电机 输入电能变换蓄电 池组 输出电能变换 负载 控制装置 11图 1-7 小光 电系统 * 资料来源 1 、农业部全国农村能源统计资料， 2001 年 7 月； 2 、本项目课题组调研报告； 3 、中国后续能源发展战略研究总报告。 离网型可再生能源发电系统，由于是分散的、独立于网外的供电形式，不可能直接利用“配额制”政策促进它的发展，需要制订针对于它的专门的激励政策。 1.3 国内外离网型可再生能源发电技术现状 中国自七十年代末实施改革开放政策以来，将农牧区的能源供给视为一个战略问题，开发多种可再生能源直接供应农村以改善农民生活质量，从科研、试点示范、产品推广、建立工业化生产经营体系、建立国家级产品标准和国家级质量检测机构。微型水电、小型风电、户用光电（以下简称“三小电”）这三类网外的可再生能源技术，从无到有逐渐受到重视，得到发展。 为适应微水电发展的形势需要，农业部在 1992 年成立的“中国农村能源行业协会”（国家一级协会）内，设立了“农村小型电源专业委员会” （简称“三小电专业委员会”），包括微水电、小型风电 、小型光电三类产业，现有会员单位四十多家。 1.3.1 微型水电 国外微水电装机容量是百瓦至一百千瓦级，中国是百瓦至拾千瓦级，现亦逐步统一为百瓦至一百千瓦级。 发达国家如美、英、加拿大等，依靠其良好的工业基础，生产的微水电在可靠性和发电机、水轮机效率两个方面与中国国内微水电产品相比有其优势。国外微水电的整机效率可达到 60，使用寿命可达 10 年。而中国微水电的整机效率在 2453之间，第一代产品的寿命 25 年，近年来，中国小功率微水电在控制技术、产品的多样化及产品价格等方面占有一定的优势，第二代产 品的寿命超过 8 年。 除中国外，至今世界上还没有任何国家，任何大的公司投入力量来认真研究微水电。但是，随着发展中国家微水电需求量的增长以及环保意识的增强，微水电开始受到各国政府的重视，微水电的国际技术交流活动日趋频繁。 12中国自二十世纪八十年代开始开发微水电技术，九十年代开始编制相关的国家标准，建立国家级微水电设备质量监督检验测试中心（ 1998 年正式通过国家技术监督局的计量认证）。 到 2000 年止，全国约有 20 余家生产微型水电机组的企业，分布在微水电资源丰富的广西、四川、云南、湖南、江西以及江苏等省，其产品也有 出口，累计出口微型水电机组已达 2 万台套，装机容量 4 万多千瓦，主要出口到东南亚等发展中国家。 本课题组曾在 2001 年对中国的微型水电的产业、用户和市场潜力做了较系统的调研，调研报告请见本报告的附件 ⑴微型水电调研报告 。 1.3.2 小型风力发电 国外将 10kW 以下（含 10kW）的风力发电机划为小型风力发电机，这种划分与中国相同。 中国生产的小型风力发电机多为 100W、 150W 和 300W，具有独立的知识产权，现在全国有 17 家风力发电机生产企业和 10 家生产配套设备的企业。十多年来累计生产 19.7 万台，装机容量约 50MW。最近数年单机 300W 的小型风力发电机市场销量趋多。小型风机使用数量七成以上在资源丰富的内蒙古，当地政府制订了一系列有利于开发风电、风光（伏）互补发电的优惠政策。 上个世纪八十年代，中国已有北京八达岺国家级风力发电检测中心；九十年代末，又建成内蒙古赛汗塔拉风电测试场，专门承担小型风电机组的性能、强度及寿命测试。 近年来非洲、东南亚和拉美地区，对中国的小型风力发电机需求较旺，累计已出口近 5000 台套。 中国在千瓦级以上的小型风力发电机的设计、制造水平与发达国家相比有明显差距。近年与德国、法国、瑞典、美 国等通过引进、合资方式，生产 600W、1kW、 5kW、 10kW 的风力发电机，使中国千瓦级的风力发电机生产能力有所提高。 本课题组曾在 2001 年对中国的小型风电的资源、产业、用户和市场潜力做了较系统的调研，调研报告请见本报告的附件（ 2）小型风力发电调研报告。 1.3.3 光伏发电 光伏发电在国外发展极快，民用市场扩展迅猛，不仅向边远农村、特殊用13途提供电力，而且已在较大范围开展与建筑（屋顶）一体化供电的试点。日本、德国、美国等发达国家出台减免税的激励政策，极有效地推动着光伏发电与建筑一体化，光伏发电已实实在 在地成为一种零排放的替代能源。 自二十世纪九十年代以来，由于太阳电池价格下降，发达国家掀起了发展屋顶光伏并网系统的热潮。屋顶光伏系统充分利用了阳光的分散性特点，将太阳电池安装在现成屋顶上，其灵活性和经济性都大大优于大型并网光伏电站，受到了各国的重视。 2000 年全世界太阳电池产量达到 287.7MW，累计安装量已超过了 1300MW，组件成本 3 美元 /Wp 以下，发电成本 0.25 美元 /kWh。预计到 2030 年，光伏发电在世界的总发电量中将占到 520。光伏发电已经在许多领域都被证明在技术上是成熟的，在经济上是合算 的。分析表明，当离网型光伏电站有效系统功率与输电距离的比值小于 100 W/km的时候，建光伏电站较常规电网延伸供电要经济得多。 2001 年中国太阳电池年产量为 3MW，约为世界产量的 1.25。但多数生产线技术老化，产品转换效率较低。 2001 年中国科学院电工所正式建成光伏发电检测中心，并通过了国家质检局的认证。 国际组织和西方发达国家对中国可再生能源方面援助，太阳电池占很大份额。 中国光伏发电在边远地区，特别是西藏、青海、新疆等地，发展较快，利用国际援助较多，中国政府承担配套设施和培训等费用。 本课题组对光 伏发电的专题调研报告见附件（ 3）小型 /独立光伏发电调研报告。 2、发展离网型可再生能源发电技术符合中国发展战略宗旨 2.1 资源丰富 2.1.1 中国有四百多万千瓦（ 4GW）的微水电资源。 主要分布在长江流域及其以南的丘陵山区、西藏东南部等 15 个省、市、区，即降雨量在 1000 毫米以上的丘陵和终年有积雪的山麓下，利用落差 1.5 30.0m、流量 30 1000m3/h 的小溪、泉水 \渠沟的水流资源，均可开发微水电工程，通常14这些资源包含在八千万千瓦小水电资源内。请参阅图 2-1。 图 2-1 中 国年降雨量分布 资料耒源中华人民共和国地图集， p.11，地图出版社 通行的微水电资源划分如下 丰富区年降雨量 1500 毫米，山地、丘陵地形； 较丰富区年降雨量 1200 毫米，山地、丘陵地形； 贫乏区年降雨量 628.02 内蒙古乌兰察布盟、巴彦淖尔盟及伊克昭盟一部分 300 新疆北部 275 左右 黑龙江、吉林大部、内蒙古呼伦贝尔盟 225275 内蒙古锡林郭勒盟、乌兰察布盟、河北北部一隅 275 吉林、辽宁、长白山地区 225 山西北部、洒北北部、辽宁大部分 250275 河北大部分、北京、天津、山东西北部 250275 山西南部、河南大部及安微、山东、江苏部分 200250 内蒙古伊克昭盟大部分 275300 陕北及甘肃东部一部分 225275 青海东部、甘肃南部、四川西部 200300 四种南部、云南南部一部分 200250 西藏东部和四川西部、云南北部一部分 250 云南东南一部分 175 左右 云南西南一部分 175200 福建、广东沿海一带 175200 资源较丰 富区 502.42628.02 海南 225 左右 18湖南、安微、江苏南部，浙江、江西、福建、广东北部 150200 湖南东部和广西大部分 湖南西部、广西北部一部分 125150 陕西南部 12575 湖北、河南西部 150175 四川西部 125175 贵州西部、云南东南一隅 150175 资源较贫乏区 418.68502.42 广西西部 15075 四川、贵州大部分 125 资源贫乏区 418.68 成都平原 100 *资料耒源 1997 中国农村能源年鉴， P.29，中国农业出版社， 1998 年 7 月 风能和太阳能（光伏）互补发电系 .统，可以更充分地利用自然资源条件，扩大并改善向居住在广大低风速区的农牧民供电。由于风能在冬春季最大，夏季最小，而太阳能在夏季最丰富，冬季较小。一天当中也是白天风速较低，太阳能条件好，晚上没有太阳能，风 速却较大，因此，单独使用小型风力发电机或光伏发电无法保证全年、甚至一天当中能够均衡供电。为了克服由于风能、太阳能所特有的年、月、日变化而造成供电不均衡的缺陷，现代科技采用风能 太阳能互补发电系统（简称为“风光互补”），不仅可以保证一年四季均衡供电，而且对蓄电池也做到较为均衡地充放电，使用寿命延长；同时由于自然资源得到更充分的利用，降低了小型户用发电系统的发电成本，获得了较好的经济效益。 由以上情况可知，中国发展微水电、风力发电、光伏发电资源条件优越，而中国目前绝大多数无电人口均分布在“三小电”资源丰富的 地区，要充分合理开发这笔宝贵资源，为生活在这些地区的无电人口解决用电问题。 2.2 技术可行 2.2.1 微水电具有自动调压稳频控制功能，可直接作为农户、照明，收看电19视和拖动微型农副农品加工机械的电源。它由微型水轮机、发电机、稳压稳频控制器、传动装置组成。国内这种产品技术已经成熟，并逐渐推向市场。这是微水电的第二代产品，过去（第一代）的产品没有自动调压稳频设备，运行时电压不稳定，不符合微水电标准，也不安全。现在中国当前的控制技术水平，完全可以使微水电的供电质量达到电网供电的各项技术指标。目前微水电控制技术的 研究重点是在满足控制技术可靠性的前提下，降低成本，以便贫困的用户能够接受。随着单片机、电子器件、可控硅价格的不断下降，微水电的调压稳频控制技术已趋于成熟。在中国目前正是第二代微水电（寿命超过 8 年）的推广期。 提高微水电机组效率，提高控制技术的可靠性以及改进微水电站建设中机组安装的方便性，是中国微水电技术发展的三大任务。提高微水电机组效率核心是提高水轮机的效率。小型水轮机效率的提高要从理论、设计以及制造工艺上做工作；可靠性是指在经济性基础上的可靠性。而微水电站建设中的土建、安装、供电工程中往往花钱较多、时间长 。有必要强化安装过程中标准件，快速联接件的专业化供应，尽量缩短工期，并把损失控制到最小。 中国微水电生产厂家在 20 世纪 80 年代后期由小型水轮机厂或小型电动机厂转产的微水电设备生产企业曾达到过 200 多家，年生产微水电机组（第一代产品）能力达到 20 万台以上。然而由于当时的微水电技术还不很成熟，使用寿命短、发电效率低，供电质量差等问题十分突出；加之市场不规范，技术服务体系不健全，零部件供应无保障等原因，在地区政府支持力度减小后， 产量迅速下滑，生产企业也降至 60 多家。 自二十世纪九十年代微水电明确归农业部主管以后 ，微水电被视为综合解决农村用能的一个组成部分，微水电的发展逐渐走向正规，不仅开始建立产品标准化体系，而且在南京农机化所筹建产品质量检测中心。但对微水电生产企业的调查工作做的不够，目前还没有系统的统计。课题组在调研中作了一定工作，掌握到目前微水电生产厂主干企业情况如表 2-3 所示。 20表 2 - 3 2000 年微水电主要企业情况一览表 主 要 产 品 序号 企业名称 水轮机 型式 功率kW 年销量 （台） 装机容量 kW 邮编 电话 轴流式 0.35.5 710 420.0 1 广西桂林平 乐电机总厂 斜击式 0.35.5 1460 2920.0 5424000 0773-7882571 轴流式 0.35 7050 3525.0 2 广西平南县 光华电机厂 斜击式 0.35.5 10750 8600.0 537300 0775-7862695 斜击式 0.41.5 1350 675.0 轴流式 0.41.5 1250 500.0 3 广西平南县 西江电机厂 水斗式 0.410 500 200.0 537304 0775-7662055 4 湖南凤凰县 微型电机厂 斜击式 0.35.5 19 76.0 416200 0743-3221054 5 云南碧泉微型水轮机厂 斜击式 0.35.5 150 375.0 674200 0888-6523451 6 大理市力达能源实用技术所 斜击式 0.110 1057 868.5 671000 0872-2120336 7 洪雅水轮机厂 斜击式 15.5 65 195.0 620360 0833-7403773 8 四川大邑县水轮机厂 轴流式 15.5 50 200.0 611330 028-2222147 9 江西会昌微型发电机厂 斜击式 0.35.5 500 250.0 342602 0797-5666009 10 金寨县恒盛机械制造公司 斜击式 0.33 30 50.0 237300 056-7062556 11 乐清机械厂 混流式 110 200 1000.0 325600 0577-62522885 轴流式 0.35 150 150.0 12 曙光水电经济技术合作公司 斜击式 0.35.5 750 375.0 310012 0571-88822968 13 扬州市高发机电制造公司 发电机 0.310 30 120.0 225600 0514-4615198 14 张家港英德利空调风机公司 斜击式 110 50 200.0 215622 0520-8650437 15 河南西峡县水电设备厂 斜击式 110 30 150 474500 0377-4662282 16 其它企业 0.310 5000 5000.0 累计 0.110 31151 25849.5 机组产值约 5170 万元 约解决 86000 户农民的生21活用电。 *资 料耒源本项目课题组 2.2.2 小型风力发电机 中国目前生产的小型风力发电机按额定功率从 100W 到 10 kW 共十种。其技术特点是 23 个叶片，侧偏调速、上风向，配套高效永磁发电机，再配以尾翼、立杆、底座、地锚和拉线。机组运行平稳，质量可靠，设计使用寿命 15 年。风轮的最大功率系数已从初期的 0.30 左右提高到 0.380.42，而且启动风速低。 发电机选用具有低速特性的永磁发电机，永磁材料为稀土材料，使发电机效率由普通发电机效率的 0.5 提高到 0.75 以上，有些可达 0.82；调速装置采用风轮偏置和尾翼铰接轴倾斜 式调速、变浆距调速机构或风轮上仰式调速；功率较大的装有手动刹车机构，以确保风力机在大风或台风情况下的安全；逆变控制器，除可以将蓄电池的直流电转换成交流电的功能外，还具有保护蓄电池过充、过放、交流泄荷、过载和短路保护功能，中国小功率的逆变器技术水平已达国际先进水平。 中国研发推广的小型风力发电机适合于中国低风速区应用，且考虑到中国贫困地区的特点，价格较低，中国 100W10kW 小型风力发电组系列，其型号与技术参数如表 2-4 所示。 中国小型风力发电机组历年年产量请见表 2-5。由表 2-5 可知，各个生产风力发电机组 的企业其年产量都不高，最多时也只有 2.5 万余台（ 1988 年），而且这十多年来产量很不稳定，近五年在 0.6 万 1.2 万台之间变动。“中国光明工程项目” 启动后，小型风电机组的年产量有望上升。 表 2 - 4 几种小型风力发电机组型号及技术参数 序号 产品 型号 风轮 直径 m 叶 片 数 风办 中心高 m 起动 风速 m/s 额定 风速 m/s 停机 风速 m/s 额定 功率 W 额定 电压 v 配套 发电机 重量 kg 1 FD2-100 2 2 5 3 6 18 100 28 80 2 FD2-150 2 2 6 3 7 40 150 28 100 3 FD2.1-200 2.1 3 7 3 8 25 200 28 150 4 FD2.5-300 2.5 3 7 3 8 25 300 42 铁氧体永 磁交流发 电机 175 225 FD3-500 3 3 7 3 8 25 500 42 185 6 FD4-1K 4 3 9 3 8 25 1000 56 285 7 FD5.4-2K 5.4 3 9 4 8 25 2000 110 钕铁硼永 磁交流发 电机 1500 8 FD6.6 6.6 3 10 4 8 20 3000 110 电刷爪极 1500 9 FD7-5K 7 2 12 4 9 40 5000 220 2500 10 FD7-10K 7 2 12 4 11.5 60 10000 220 电容励磁 异步电机 3000 资料耒源本项目课题组 表 2-5 我国小型风力发电机组历年产量汇总表 年度 1983 前 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 生产量 /台 3632 13470 12989 19151 20847 25575 16649 7458 4988 年度 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 生产量 /台 5537 6100 6481 8190 7500 6123 13884 7096 12170 资料耒源中国农机工业协会风力机械分会提供 近期，中国内蒙古农业大学新能源所研制出一种 浓缩风能型风力发电机组。它 与普通型风力发电机根本区别是使用了一种特殊装置，对自然风进行加速、整流、均匀化，实现了将稀薄的风能浓缩后利用的目的，机组造型新颖，性 能独特，提高了风能的能流密度并改善了风能的不稳定性。详情请参阅附件 2。 风 光互补混合发电系统。 根据许多地区风能、太阳能在冬半年和夏半年的互补特性，克服由于风能、太阳能所特有的年、月、日的变化而造成的供电不均衡的缺欠，采用风能 太阳能混合发电、不仅可以保证一年四季均衡供电，使蓄电池使用寿命延长，同时可以使离网型小型户用发电系统的发电成本降低，使自然资源得到充分利用。 小型户用风能 太阳能混合发电系统的应用，为一些对供电要求较高的电器进入家庭创造了条件，是解决牧区、偏远地区的能源问题的一种新型供电模式。 在中 国内蒙古户用型风光互补供电模式已经得到了较大规模的推广，将是今后对小康户主供电的主要模式。中国科技部“九五”期间在西藏建设了一个为4 kW、一个为 2 kW 的风光互补的小型示范电站。 为更好地发展风光互补发供电系统，中国已对风能 太阳能混合发电系统匹配计算进行了专门研究，取得了可喜成果。现已完成了风光互补发电系统计算机匹配计算的软件设计，它可以给出任何大小、任何地方的风光互补发电系统的最佳匹配设计。 23控制逆变器是风光互补混合发电系统的关键设备，直接关系到系统的可靠性。高可靠性的控制逆变器采用 DC-DC 和 DC-AC 二步逆变法，大幅度展宽了输入电压的适用范围，提高了属性负载的启动与运行能力，自身寿命可达 10 年；现已投入生产的新型储能专用蓄电池，每半年补加一次蒸馏水，不仅方便了用户，而且自身寿命可达 5 年。 中国在内蒙古首先成功示范推广的风 光互补混合电系统，是对离网型可再生能源发电系统实现均衡供电的一大贡献。 2.2.3 光伏发电 中国于 1958 年开始太阳电池的研究， 1971 年成功地首次应用于我国发射的第二颗卫星上， 1973 年开始地面应用。 1979 年开始用半导体工业的次品硅生产单晶硅太阳电池，使太阳电池成本明 显下降，打开了地面应用的市场。当时太阳电池面积小，采用真空蒸镀银铝的方法制作太阳电池的电极。 20 世纪 80 年代中期，引进国外太阳电池生产线或关键设备，使中国太阳电池年生产能力达到4.5MW。单晶硅太阳电池采用丝网印刷工艺制作电极，明显地提高了生产效率。 中国太阳电池的主要产品是单晶硅太阳电池及非晶硅太阳电池，多晶硅太阳电池只有少量中试产品。单晶硅太阳电池产品主要是直径为 100mm 的圆片电池，效率为 12-13， 36 片太阳电池串联的组件功率约为 37W。少数工厂生产100mm 100mm 准方片太阳电池，但未进行正 式生产，只有北京有色金属研究总院中试线生产准方片单晶硅太阳电池。非晶硅太阳电池的组件面积为 30cm120cm。转换效率为 4－ 6，为单结 p－ I－ n 太阳电池。请见表 2-6。 表 2 - 6 我国太阳电池的生产厂家及其现状 编号 生产厂家 投产时间 生产设备 产 品 生产能力 2000 产量 1 天津电源研究所 1973 国产 晶体硅 100kWp 20kWp 2 开封太阳能电池厂 老线 1975 新线 1988 引进美日关键设备 单晶硅 300kWp 200kWp 3 宁波太阳能电源厂 老线 196 新线 1988 引进美关键设备 晶体硅 1MW 600kWp 4 武汉 752 1979 引进美封装设备 晶体硅 300kWp 300kWp 5 云南半导体器体件厂 老线 1983 引进加拿大 单晶硅 1.5MW 500kWp 24新线 1987 生产线 6 北京有色金属研究总院 1987 国产 晶体硅 200kWp 100kWp 7 深圳 3 家公司 1987 原宇康 非晶硅 300kWp 300kWp 8 哈尔滨 -克罗拉 1988 引进美国生产线 非晶硅 1MW 500kWp 9 秦皇岛华美公司 1990 引进美国生产线 单晶硅 1MW 300kWp 10 上海国飞绿色绿源 2000 国产设备 单晶硅 500kWp 100kWp 11 保定英利 引进 多晶硅 计划 3MW 未投产 12 北新建材 引进 多晶硅 计划 2MW 未投产 13 江苏建筑公司 引进 多晶硅 计划 10MW 未投产 资料耒源本项目课题组 中国光伏发电系统的整体技术水平较低。太阳电池的效率、封装水平与国外产品有明显差 距； 专用原材料如封装材料主要依赖进口，硅材料生产能力满足不了需要；中国太阳能电池组件成本 30 元 / Wp，平均售价人民币 37 元 / Wp，均高于国外；而对于应用系统的配套直流 交流逆变器，充电控制器等产业化、商品化程度低。 加入 WTO 后，中国太阳能光伏产业面临严峻的挑战和发展机遇，且挑战大于机遇，中国对此必须有清醒的认识，要有紧迫感和危机感。 2.3 市场潜力可观 2.3.1 微水电适用于长江流域及其以南丘陵山区、西藏东南河谷地区 。粗略估算，以每户 0.3kw 计，装机 90-100 万 kW，需投资 36-40 亿元，即可基本解决这一区域中 1100 万 1300 万无电人口的用电需求。 这一区域中，有一批无电人群居住在大 电网经济供电半径之外，由于地形限制，无法架线。有不少少数民族村寨，建在崇山峻岭的半山腰，周围原始森林环抱，难以架线，而且易造成环境破坏，不能通电；还有一些地方由于贫穷，交不上架线集资款或电网入网费，因而不能通电；另外也有一些农户由于产业结构调整、退耕还林而转移了住地，成为承包荒山户、咖农、药农户，这是一批新的无电户。 以课题组在湖南湘西古丈县调查为例，全县早已实现了通水、通电、通公25路“三通”，在电力部门统计中该县是实现了农村电气化的县，没有无电户。但2002 年经过详细调查，在全县 16 个乡中，却仍有八千多无电 户，无电人口接近全县 13 万人口的 27。 *资料耒源古丈县县政府无电户调查花名册 实践证明，微水电具有良好的经济性是与生俱来的，这是①因为水力比太阳能、风能能源密度大，采集容易；②从发电到用电转换环节少，能源利用率高，设备简单；③发电设备制造成本较低，采用直接供电方式，不需要变电设备，就近发电、就近供电、输电成本低；④管理与维护简单、运行成本低。 微水电建站装机每千瓦 3000 元，少数地方还需要建水渠或输电线路。每公里水渠建设费用 4000 元，输电线路每公里 1.2 万元。 2.3.2 中国的西部和西北地区干 旱少雨，国土面积大，是半牧、全牧地带，要依靠太阳能和风能发电系统解决供电问题。 中国北方与西部地区还有大量的无电户，中国未通电率最高的 10 个省、区，如表 2-7 所示。从表中可看出海南、贵州、云南、广西等省、区，在微水电资源丰富地区，其余六省、区在中国的西部，那里有着丰富的太阳能、风能资源。 表 2 - 7 中国未通电率最高的 10 个省、区（按未通电户的比例排序） 序号 省份 未通电率（ ） 无电人口 平均每户规模 人 /户 无电户（万户） 1 西藏 78.83 189 5.11 36 2 贵州 18.26 648 3.99 162 3 新疆 16.89 280 4.13 67 4 海南 14.05 100 4.41 22 5 青海 15.05 74 4.50 16 6 云南 12.45 500 3.95 126 7 甘肃 11.10 270 4.07 66 8 宁夏 7.90 41 4.11 10 9 内蒙古 7.18 266 3.60 73 10 广西 4.43 203 4.14 49 资料来源 1、国家电力公司水电和新能源发展部 2、中国统计年鉴， 2000 年。 在中国西部，未通电户大多远离城镇，远离电网覆盖地区，用电负荷小且26分散。近 20 年之内，靠电网延伸为他们供电事实上是办不到的。由于历史和地理的原因，这些村落和居民主要分布在西部的边远欠发达地区，其中相当多数又是少数民族。没有电用已经严重地制约了当地的社会和经济发展，这些地区与中国发达地区的差距正在日益加大。 中国内蒙古、西北和青藏高原拥有丰富的风能和太阳能资源，中国多年实践证明离网型风力发电和光伏发电技术适宜于在内蒙古、甘肃、宁夏、青海、新疆等省区及沿海岛屿推广应用。“十五” 期间开始实施的“中国光明工程” 项目，其目标是用 100 亿元的投资，釆用小型风力发电、光伏发电和“风 -光互补” 供电系统，为中国西部 180 万无电户解决生活用电的电力供应问题。 在这些地区要服务的对象为散居和群体两大类型，根据不同地区风能 /太阳能资源的特点，有关的科研和技术服务系统的业内人士，曾研讨确定了几种需求的基本系统配置方案，现介绍如下 分散农牧户 按照生活水平的高低，其用电水平可分为低、中、高三个档次，其用电量估算见表 2-8。 表 2 - 8 分散农牧户用电量估算表 档次 用电器 数量 功率 （ W） 工作时间 （ h） 同步 系数 峰值功率 （ W） 日用电量 （ kWh） 节能灯 2 9 5 0.8 14.4 0.072 收录机 1 10 3 1 10 0.03 低 合 计 24.4 0.102 节能灯 3 9 5 0.8 21.6 0.108 小黑白电视 1 30 4 1 30 0.12 收录机 1 10 3 1 10 0.03 中 合 计 61.6 0.258 节能灯 5 9 5 0.8 36 0.18 彩电 1 70 5 1 70 0.35 收录机 1 20 3 1 20 0.06 洗衣机 1 280 1 1 280 0.28 高 冰箱 1 120 8 1 120 0.96 27合 计 526 1.83 资料耒源周篁等中国光明工程项目背景与计划， p.3-7，中国能源 2001 年第7 期 按照中国目前技术和工艺水平，已经可以提供满足用户要求的风力发电、光伏发电、风 /光互补发电系统。由于风力发电户用系统的投资为 15 元 /W 左右，光伏户用系统的投资为 80 元 /W 左右，风 /光互补发电系统的投资在 30 元 /W 左右；从经济性角度来看，在年平均风速大于 4.5m/s 的地区， 采用风力发电是适宜的选择。光伏发电尽管目前价格较高，但其运行平稳可靠，安装简便，小系统易于携带，在年日照时数 2000h 以上的地区均可使用。风 /光互补发电系统供电可靠性和发电量较高，适用于用电要求高的用户。应该按照当地的风力和光照资源情况，按照用户用电需要，具体情况具体分析，选定合适的系统。 集中供电系统 村落的用电需求用户 50150 户，人口 200600，见表 2-9 。 表 2 - 9 村落用电量估算表 用电器 数量 功率 （ W） 工作时间 （ h） 同步系数 峰值功率 （ W） 日用电量 （ kWh） 节能灯 600 11 5 0.6 3960 19.8 电视机 80 70 4 0. 4480 17.92 收录机 100 15 2 0.6 900 1.8 洗衣机 20 280 1 0.3 1680 1.68 冰箱 15 120 8 1 1800 14.4 台钻 1 800 1 1 800 0.8 电焊机 1 1000 1 1 1000 1 其它 1 3000 2 0.8 2400 4.8 合计 17020 62.2 资料耒源同表 2-8。 村落供电系统需要专业技术人员按照当地 的风能资源、太阳能资源、村落用电需求和发展预测、村落平面布置、当地农副产品加工、燃油价格等多方面因28素综合考虑。作为独立小电网，管理的好坏对其运行的经济性和可靠性有直接影响，应特别注意对当地技术人员的培训，不仅在技术上掌握系统运行、操作、维护、修理的技能，还要掌握最佳经济运行的常识，让用户在最佳经济状态下消费风能、光能发出的电能。 2