国家计委作为国民经济发展的宏观协调部门,一直致力于加快速度、加大力度地发展以风力发电为首的新能源与可再生能源。1996年以来国家计委相继提出了“乘风计划”和“光明工程”等新能源与可再生能源国家计划。
在我国 “八五”期间,全国的风电场建设刚起步,规模都很小。资金渠道单一,基本上都来自外国政府贷款。由于国家规定500万美元以下的政府贷款项目都由省计委或电力主管部门向外经贸部申请,无须国家计委批准,因此“八五”期间,风电项目几乎无一例外地都是500万美元以下的限下项目,甚至2000万美元的大项目也被拆成了4个500万美元的小项目,绕开了国家计委,由省里一次批准。
进入“九五”,考虑到风电场建设要上规模、上水平,国产化的问题要列入议事日程,国家计委以计交能【1997】955号文下发了《关于新能源基本建设项目管理的暂行规定》(见文件汇编1),明确指出新能源项目应向规模化发展,3000千瓦以下的风力发电项目国家不再支持,凡利用外资、引进设备的新能源项目均由国家计委批准。这就为“乘风计划”的实施创造了条件。
国家“九五”新能源发展计划提出,“九五”末期全国风力发电的总装机容量将突破40万千瓦,这对于我国大型风力发电机组的国产化提出了十分迫切的要求。大型风力发电机的制造难度不亚于直升机,国内厂家难以在短时间内生产出符合风电场需要的商品化风力发电机。为了实现以市场换技术、立足于高起点发展我国风力发电机制造业的目标,国家计委于1996年3月推出了“乘风计划”。
1.“乘风计划”选择了制造部门牵头的方案。该计划的目标是:
1) 以20万kW左右的风机定单为筹码,采取合资合作方式引进技术,到2000年实现大型风力发电机国产化率60%。
2) 坚持“两条腿走路”的方针,由国家计委组织“九五”风力发电科技攻关项目的研究,掌握大型机组的开发技术。
2. “乘风计划”的步骤是:
1) 分析我国大型风电机组发展现状及产品发展方向,确定国内大型风电机组的主力机型和系列型谱。
2) 在国内机械行业进行询标,评选出2家总装厂及相应的关键零部件配套厂,“组建国家队”。
3) 由国家组织各行业和科研力量,通过国家重点科技攻关项目帮助企业掌握大型风电机组制造的核心技术。
4) 由风电场项目业主与定点厂共同对外谈判,以政府贷款项目的定单为筹码,与外商组建“中-中-外”模式的合资公司,要求外商转让风力发电机制造技术和部分设计技术,从风机总装起步,逐步提高国产化率,争取部分关键零部件国产化。
5) 以利用世行贷款、日元贷款等设备定单为筹码,要求与国内总装厂合资的外商切实转让包括设计技术在内的所有技术,要求“国家队”两条腿走路,走消化吸收和创新的道路,具备自主开发的能力。电机、齿轮箱、叶片和控制器等关键部件能够在国内生产。
1996年国家计委与有关部委通过分析国际、国内风力发电机产品的发展方向,确定了“九五”期间国内风电场使用的主力机型为定桨距300kW、600kW两种。同年国家计委进行了“300kW、600kW级风力发电机组国内总装企业”询标,确定了中国航空工业总公司下属的西安航空发动机公司(430厂)和中国洛阳第一拖拉机集团公司为中标单位。
其中西航集团与德国Nordex公司,一拖集团与西班牙MADE公司分别合资建立了大型风力发电设备生产厂,目前这两家设备生产厂已经正式启动并已生产出样机。
1999年底,国家计委在计投资【1999】2088号文中确定在1999-2000年,由国家计委拨款750万元,用于“乘风计划”国产化风机示范场建设及质量检测体系建设,其中650万元主要用以对国产化风机示范场进行补贴。
1996年3月,国家计委与原机械工业部、原电力工业部、中国航空工业总公司等部委在京召开了“大型风力发电机组国产化工作研讨会”。参加的单位包括国内有关的机械制造企业、科研院所、高等院校和风电场业主等。大会通过分析国际、国内风力发电机产品的发展方向,确定了“九五”期间国内风电场使用的主力机型为定桨距300kW、600kW两种。
1996年4月-10月,国家计委与各主管部委共同研究制定了“大型风力发电机关键技术‘九五’国家重点科技攻关”计划,通过了专家论证,并为合资企业国际询标进行了准备。
1996年11月,国家计委进行了“300kW、600kW级风力发电机组国内总装企业”询标,确定了中国航空工业总公司下属的西安航空发动机公司(430厂)和中国洛阳第一拖拉机集团公司为中标单位。
1996年12月-1997年1月,国家计委进行了“300kW、600kW级风力发电机组总装合资企业”第一轮国际询标。标书通过多种渠道发送到丹麦、德国、荷兰、西班牙、美国等国。最后来投标的厂家共有9家:丹麦的Micon、Nordtank、Bonus,德国的Babcock集团下属的Nordex、Sudwind、Fuhriander,西班牙的Made、Ecotecnia,美国的Kenetech。经过对各外商的技术、合资条件等的评审,确定了5家外国公司为中方第二轮合资谈判的对象。他们是丹麦的Micon、Nordtank、Bonus,德国的Nordex、西班牙的Made。会议还决定97年5月底以前进行“300kW、600kW级风力发电机组总装合资企业”第二轮终审评标。
1997年2月-4月由中方的总装企业对上述5家外国企业进行现场考察。
1997年5月,国家计委考虑到首期广东风电场项目即将得到批准,而风电场建设与国产化要保持同步这一原因,按期举行了“300kW、600kW级风力发电机组总装合资企业”国际询标终审评标会议,最终确定了德国巴高克集团所属Nordex公司与中国航空工业总公司西安航空发动机公司组建合资公司(洛阳拖拉机集团拟在出国考察后再确定外国伙伴),承担在“九五”期间为中国的风电场提供国产风力发电机组的任务。为了在国产化的初期给总装合资企业以可靠的定单保证,国家计委在审批风电场建设项目时,要求风电场项目的业主积极支持国产化工作。能够在国内制造的设备,要坚持在国内制造。在确定国内制造企业的时候,要对国家确定的2家合资企业积极扶持,在质量、价格相同的条件下,同等优先。同时国家计委优选和组织了国内的制造企业、研究所和高等院校组成“国家队”,针对风力发电机的关键技术进行重点攻关。国家计委为此项目共拨款1614万元,现攻关项目正在进行当中。
1998年,中国第一拖拉机工程集团公司决定同西班牙MADE公司合资建厂,并于10月1日中国人民大会堂举行了签字仪式。
1999年,在国家计委“乘风计划”的指导下,西航集团和一拖集团与德国Nordex公司及西班牙MADE公司合资建立的两家设备生产厂已经正式启动并已生产出样机,标志着我国大型风力发电机组国产化工作迈出了关键的一步。
1999年12月,国家计委在计投资【1999】2088号文中确定在1999-2000年,由国家计委拨款750万元,用于“乘风计划”国产化风机示范场建设及质量检测体系建设,其中650万元主要用以对国产化风机示范场进行补贴。
2000年1月,国家计委联合国家电力公司共同召开了“1999年度中央预算内拨款工作会议”。
我国目前尚有7,656万无电人口,16个无电县,828个无电乡和29,783个无电村。由于这些县城、村镇及散居牧户地处边远,远离电网,用电负荷小而且分散,近20年之内不可能通过延伸电网实现供电。我国风能、太阳能资源丰富。可利用的风能资源约2.5亿千瓦,主要分布在沿海和内蒙古—甘肃—新疆一线的两大风带,有效风能密度在200瓦/平方米以上;我国2/3以上地区的年日照大于2000小时,年均辐射量约为5900 兆焦耳/平方米,青藏高原、内蒙古、宁夏、甘肃北部、陕西、河北西北部、新疆南部、东北以及陕甘宁部分地区的光照尤为突出。而我国大多数无电人口恰好主要分布在这些地区。
我国的多年实践证明离网型风力发电和光伏发电技术适宜于在我国内蒙古、甘肃、新疆、青海、西藏等省区以及沿海岛屿推广应用。事实上,我国的风力发电产业就是从七十年代在内蒙古推广50W-100W的户用风力充电机起步的,经过多年不懈的努力,内蒙古自治区安装了15万台风力发电机,以装机数量而言成为世界之最。到了九十年代,通过自主开发、对外合作和技术引进,在户用系统的基础上,又开发出风/柴/蓄、光/柴/蓄村落供电系统,风/光互补户用系统,技术水平越上一个新的台阶。在西藏安装的国内最大的光伏系统达到了100千瓦。中国的发展已经引起了全世界的关注。
从经济性上来讲:
1)对于边远地区的村落(或其它集体):
图8-1 集中供电不同方案对比

在年平均风速大于5米/秒,年光照大于2500小时的地区,当电网距离为25公里以上时,常规电网供电成本大于风力发电和光伏发电的成本
在年平均风速大于5米/秒的地区,月用电量大于1600 KWh时,风力发电系统发电成本比柴油发电机组有明显的优势
在年光照大于2500小时的地区,月用电量大于2100 KWh时,光伏发电系统的经济性就优于柴油发电机组
在年平均风速大于5米/秒的地区,风力发电的成本低于光伏发电成本
2)对于分散的用户:
图8-2 户用供电系统度电成本
在边远地区常规电网和内燃机发电成本是无法与风力发电、光伏发电户用系统竞争的
在风、光资源良好的地区,用户可以按照自己的需求选择不同的配置, 其用电成本为2元/kWh - 6.5元/kWh
通过技术经济分析,结论是显而易见的,在目前条件下采用风力发电和/或光伏发电技术解决边远地区分散供电可行的,符合可持续发展的政策,比延伸电网或柴油发电有明显的优势。
1996年9月,在津巴布韦召开的“世界太阳能高峰会议”上提出了在全球无电地区推行“光明工程”的倡议时,我国政府立即作出积极响应,制定实施“中国光明工程”的计划。同年由国家计委牵头制定了“中国光明工程”计划。计划到2010年,利用风力发电和光伏发电技术解决2300万边远地区人口的用电问题,使他们达到人均拥有发电容量100瓦的水平,相当于届时全国人均拥有发电容量1/3 的水平。同时还将解决地处边远地区的边防哨所、微波通讯站、公路道班、输油管现维护站、铁路信号站的基本供电问题。
中国“光明工程”项目不同于一般建设项目,其服务对象分散在我国近1/2 的国土面积上,很多区域人口密度小于1人/平方公里;项目涉及600多万户,2300多万人口(占我国农村人口的 2.65 %),十多个县城,800多个乡,29,000多个自然村还有几百个哨所、微波站、道班等单位;大多数分散用户文化水平低、技术落后;所采用的技术属高新技术;相当多分散用户支付能力有限,不少属于贫困户;总资金投入大,初步估算为360亿元左右。
中国“光明工程”项目是一个兼有扶贫性质的,大范围,较高投入,有益环境,可持续发展的可再生能源建设项目。第一期项目目标是用五年的时间建立起稳定的投资渠道,销售服务网络和市场机制,产业队伍以及培训体系;解决我国1/10 约800万无电人口的用电,约2000个无电村、100个无电哨所和100个无电微波通讯站。为实现中国光明工程的总目标奠定基础。
按照1995年农村人均生活用电的水平(50KWh/人.年), 本项目的实施将提供“绿色”电能约26100万KWh/年,相当于1995年全国农村生活用电量的0.6 %。节约火力发电用煤(标准煤)15.6万吨,减少粉尘排放759吨,减少二氧化碳排放15.4吨, 减少二氧化硫排放1991吨。具有可观的环境效益。
估算中国“光明工程”项目设备和服务的总投资约98.8亿元,这必然有力地推动我国这一产业的加速发展,并利用我们的优势开拓世界市场,现在世界上还有20 多亿人没有用电,是一个巨大的潜在市场。中国“光明工程”项目的实施,必然拉动其它相关产业的发展,首先是电视机和其它家电,还有小动力加工机械;按平均每户投资2000元计算,178万户市场销售额就将达到35亿元。
中国“光明工程”项目的实施将向西北省区倾斜,对新疆、内蒙古、甘肃、青海、西藏给予特殊支持。这对我国已经启动的“八七”扶贫攻坚计划,村村通电视工程将是非常有力的支持;对加强民族团结,巩固边疆有深远的意义。
中国“光明工程”旨在利用小型的风力发电和太阳能发电独立供电系统,逐步解决我国3000万无电人口的用电问题。新疆“光明工程”已经启动,通过该“光明工程”的实施将解决8万户无电人口的用电问题;另外内蒙、甘肃、西藏“光明工程”已经得到国家批准;青海、广东、湖北等省也将提出项目建议书。国家计委拟在两年内拨款1650万元,并配套外国政府贷款、国内政策银行长期低息贷款解决中国“光明工程”的资金来源问题。
生物质是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源,在世界能源总消费量中占14%。我国的生物质能资源丰富,各类农作物秸杆、薪柴以及城市垃圾等资源量估计每年可达650Mtce以上,约相当于1998年我国商品能源消费总量1380Mtce的47%。
秸杆在我国农村生活用能构成中占有重要地位,但消费方式亟需改变。我国每年农作物秸杆资源量约占生物质能资源量的近一半。1998年,我国主要农作物秸杆产量604.7Mt(见表8-1),其中可用作能源量354.9Mt(见表8-2),占58.7%。
表8-1 1998年我国主要农作物及秸杆产量
|
产量 |
谷草比 |
秸杆量 (万吨) |
折标煤系数 |
折合标准煤量(万吨) |
|
|
稻谷 |
18523.00 |
1:0.623 |
11539.83 |
0.429 |
4950.59 |
|
小麦 |
10221.00 |
1:1.366 |
13961.89 |
0.50 |
6980.95 |
|
玉米 |
11199.00 |
1:2.0 |
22398.00 |
0.529 |
11848.54 |
|
其它杂粮 |
1669.00 |
1:1 |
1669.00 |
0.05 |
834.50 |
|
豆类 |
1787.00 |
1:1.5 |
2681.25 |
0.543 |
1455.92 |
|
薯类 |
3262.00 |
1:0.5 |
1631.00 |
0.486 |
792.67 |
|
油料 |
2250.00 |
1:2.0 |
4500.60 |
0.529 |
2380.82 |
|
棉花 |
476.80 |
1:3.0 |
1430.50 |
0.543 |
776.71 |
|
甘蔗 |
6541.70 |
1:0.1(叶) |
654.17 |
0.441 |
288.49 |
|
合计 |
60466.14 |
30309.19 |
表8-2. 1998年我国秸杆消费流向
|
总产量 |
6.047亿吨 |
100% |
|
还田及收集损失 |
0.907亿吨 |
15% |
|
工业用 |
0.139亿吨 |
2.3% |
|
饲料 |
1.451亿吨 |
24% |
|
可用作能源 |
3.549亿吨 |
58.7% |
1998年,我国农村生活用能总量376Mtce,其中商品能源113Mtce,占30%,70%为生物质能,其中秸杆占40%,薪柴等占30%。由于薪柴的过量采伐,导致大面积的水土流失,目前,我国水土流失面积已达300多万平方公里。
由于受到消费观念、方式等因素的限制,有些地区将剩余的秸杆在田头焚烧,既浪费资源,又严重地污染了环境。长期以来农作物秸秆随地燃烧、污染环境,已成为社会普遍关注的问题。去年在双流机场、石家庄机场附近,由于秸秆大量随地燃烧,造成集中污染,大气能见度大大降低,致使上述两个机场飞机停飞,引起了中央领导和有关主管部门的高度重视。
1998年被焚烧的秸杆约50~70Mt。秸杆被焚烧主要在如下三种地区:
地广人稀的产粮区:如吉林、黑龙江省,大量的秸杆被剩余而焚烧。
富裕地区:随着农民生活水平的提高,直接燃烧秸杆的方式逐渐被商品能源取代,成为农民提高生活质量的首选目标。江苏、浙江等省农民生活用能的商品化率已超过90%。有50%以上的秸杆被焚烧。
能源产区:在山西、河南等地,由于农民很容易获得廉价的商品能源,因而也有大量的秸杆剩余。
陕西、甘肃等省的农民在效率仅5~8%的土灶中燃烧秸杆用于炊事和取暖,但秸杆的量不能满足需要。为了生存,他们砍伐树木,甚至挖掘草根作为燃料,使贫瘠的黄土高原更加荒芜。也使他们自己变得更加贫困。
秸杆气化的效率在70~75%,使用燃气的效率可达50~60%,因此将秸杆气化后使用总效率可达35~45%,而直接燃烧秸杆的炉灶效率最高的也仅12~15%。如将所有的秸杆气化后使用,可取代全部薪柴的消耗,对减少水土流失保护自然环境有着重要的意义。同时,燃气的使用将极大地解放农村妇女,使他们有更多的时间从事生产性的劳动,以增加收入。
据有关部门测算,一个200户的村级秸秆气化集中供气系统需要投资30万元左右,若秸秆按照0.12元/立方米的收费,投资回收期为7年。同时与液化气相比,每户农民每年可以节约200元以上的燃料费,相当于燃用液化气费用的一半。全国2.2亿户农户中如果有50%的农户能用秸秆煤气代替液化气,每年就可节省燃料费200多亿元。
综上所述,秸杆气化技术在我国农村有着及其广阔的发展前景。
1.提高能源利用效率
目前我国农村的生物质能源主要用于炊事和取暖。其方式为直接燃烧,其利用效率仅5~8%。如将秸杆进行气化后,用于炊事,热效率可达35%以上,用于取暖则可达45%以上(已考虑气化转换效率)。这相当于每年提供3000多万吨标准煤的优质商品能源,节省1亿立方米的薪柴,分别相当于我国1998年天然气总消费量的1.5倍和年人工造林面积的1.6倍。
2.减少CO2及有害气体的排放
由于秸杆为低碳燃料,且硫含量、灰含量均比目前大量使用的煤炭低,是一种较为“清洁”的燃料,其燃烧产物中SO2、CO2等严重影响大气质量的成份含量较低。等更为有效地利用了生物质能后,必然会减少化石燃料的消耗,减少温室气体排放2000多万吨,从而大大地改善了环境质量。
3.资源合理分配
我国每年可获得农作物秸杆6亿多吨,除还田、收集损失、工业用、饲料加工等用途外,作为能源的秸杆可获得量为3.5亿吨。但是在使用上除存在效率低下的问题外,还存在资源配置不合理的现象,一方面我国仍有6500万农民没有用上电,有7000万人存在炊事用能的短缺,有1.2亿人面临沙漠化的威胁,另一方面每年约有5000~7000万段秸杆被在田间直接焚烧。既浪费了宝贵的资源,又严重地污染了环境。采用秸杆气化技术,生产燃气或电力,可解决一部分地区缺少燃料和电力供应的问题,同时可替代化石燃料的消耗,使能源资源的配置更为合理。
4.改善农民生活质量
当农民解决温饱并逐步富裕之后,使用商品能源代替直接燃烧秸杆,是改善生活质量的首选项目,山东、江苏等地农村生活用能商品化率已超过90%。然而,在商品能源进入农民家庭的同时数千万段的秸杆在田间被焚烧,如能将其气化,则农民将乐意地接受这一举措。
5.进一步解决农村妇女,有助于脱贫致富
在贫困地区农村妇女由于使用直接燃烧秸杆的方式进行炊事和取暖,因此要为秸杆的收集、运输、储存以及在直接燃烧时花费大量的时间,如果能使用秸杆气化燃气作燃料,她们将获得更多的时间从事生产性劳动,以尽早摆脱贫困。
6.推动生物质能源资源的商品化进程
由于农民的生物质能源是非商品化的,因此其使用与否,如何使用均取决于每户农民的自主决定,完全是无序的,不规范的,从而决定水平的低下和资源配置的不合理。解决浪费性消费生物质能资源的唯一出路在于商品花,秸杆气化技术,无论是为农村提供燃气还是电力,都将使生物质能源资源的商品化成为可能。
7.促进生物质气化领域的技术交流与合作
目前我国在秸杆气化方面虽然作了大量的工作,但是开发研究的总体水平于国际先进水平相比仍有很大的差距。因此,在生物质气化的商业化过程中,可以与发达国家在该领域的工艺、技术、规模化生产等方面进行多种形式的、全方位的交流与合作。
8.开发生物质气化应用的潜在的市场
现开发应用的秸杆气化设备单台、套的规模是按供200户农户设计的,预计今后的发展趋势亦然,该装置年处理秸杆的能力为200吨。我国每年可用作能源的秸杆量为3.5亿吨,按气化40%计,需气化设备70万套。按每套人民币50万元计,共需资金3500亿元,无疑是一个巨大的潜在市场,有理由认为,秸杆气化技术的商业化将成为制造业提供一个新的经济增长点。
1998年5月,国家计委原副秘书长张国宝同志赴山东省莱州市考察了莱州市自筹资金建设的秸秆气化集中供气试点,经过详细的考察,张国宝同志充分肯定了莱州市的经验,当即表示将在推广应用方面予以支持。1998年下半年,国家计委拨款500万元支持莱州市在50个村中进行秸秆气化集中供气示范工程建设。1999年初,张国宝同志带领国家计委有关司局和中央电视台等有关部门到莱州市考察验收,已经有39个村通上了煤气,其余11个村也将于春节前全部通气。村民们普遍反映,过去是“家家点火,户户冒烟”,现在是“一人烧火,全村做饭”,而且想什么时候做饭,打开阀门就行了,既方便又清洁。广大妇女再也不用一日三餐围着锅台转了,并把这称为妇女的“第二次解放”。
通过莱州市秸秆气化集中供气示范工程的成功,大大带动了各省市地区推广应用秸秆气化技术的发展,许多地方要求继续扩大试点工程的规模和范围。在此基础上,国家计委决定实施秸秆气化国家示范工程,在全国选取一批具有代表性的地方开展秸秆气化国家示范工程的建设,以此充分调动省、市、县、乡以及农民的积极性,引导资金流向,鼓励以多种资金渠道和多种经营方式发展这一新兴事业。
据此,国家计委于1998年正式提出计划每年拿出一部分资金,支持广大农村地区推广秸秆气化技术,解决农民用能问题和缓解农村环境污染,扶持重点是中西部和长江中上游等地区。
现在1999-2000年国家计委秸秆气化示范工程拨款计划已经审批完毕。由国家计委拨款1250万元,在四川、重庆、湖北、河北、北京、安徽、广西、吉林、黑龙江等七省市自治区通过秸秆气化技术解决53900户农牧民的生活用气问题。
文章内容转载自《中国新能源与可再生能源1999白皮书》中国计划出版社出版