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1、“十二五”863计划战略研究可再生能源专题研究报告（讨论稿）2010年1月15日目 录“十二五”863计划战略研究1可再生能源专题1研究方向现状及“十一五”总结3（由总体专家组负责）32 战略需求现状及需求分析32.1 发展可再生能源的重大意义32.1.1 发展可再生能源有利于解决我国能源的供需矛盾32.1.2 发展可再生能源是保护环境和应对气候变化的重大需求32.1.3 发展可再生能源是培育战略性新兴产业的需要42.2国内外发展现状与趋势42.2.1产业发展现状42.2.2 技术发展现状102.2.3 存在的问题与差距182.2.3发展趋势252.3 战略需求323 发展思路和战略目标373
2、.1 发展思路373.2 战略目标404 发展重点414.1 风电424.2 太阳能光伏454.3 太阳能热利用484.4 生物质能494. 地热524. 海洋能545 保障措施565.1 加大科技投入力度，建立多元科技投入渠道565.2 加快人才队伍建设565.3 注重基地建设575.3.1 创新研究基地建设575.3.2 国家级可再生能源技术示范基地建设575.4 加强国际交流，重视企业参与575.5 完善激励政策，健全法律法规575.6 加强技术标准、检测和认证体系建设58研究方向现状及“十一五”总结（由总体专家组负责）2 战略需求现状及需求分析进入二十一世纪以来，能源和环境问题日益突出
3、，成为当前国际政治经济领域的热点问题。为保障能源的可持续供给，减少污染物排放，发展可再生能源得到了世界各国的高度重视。2.1 发展可再生能源的重大意义2.1.1 发展可再生能源有利于解决我国能源的供需矛盾我国化石能源储量有限，人均能耗低于全球平均水平的一半，随着城市化进程和人民生活水平的提高，人均能耗存在大幅增长趋势，导致能源需求缺口增大，能源供应与经济发展的矛盾突出。充足、安全、清洁的能源供应是经济发展和社会进步的基本保障。胡锦涛主席2005年在北京国际可再生能源大会上指出：加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。为从根本上解决
4、我国的能源供需矛盾，满足经济和社会发展的需要，保护环境，实现可持续发展，除大力提高能源效率外，加快开发和利用可再生能源是重要的战略选择。2.1.2 发展可再生能源是保护环境和应对气候变化的重大需求过去一百年中，中国的气候变化趋势与全球趋势基本一致，平均温度升高1.1，略高于全球平均升温幅度。为保护环境，应对气候变化，2009年11月25日，中国国务院常务会议决定，到2020年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。为实现减排目标，保证能源的清洁可持续供给，必须大力发展可再生能源。根据我国可再生能源中长期发展规划，预计到2020年，可再生能源可节省标煤6.399亿吨，减
5、排CO2：16.765亿吨，SO2：544万吨，NOx：474万吨，大规模发展可再生能源对节能减排具有重要的作用。2.1.3 发展可再生能源是培育战略性新兴产业的需要由于金融危机的影响，世界各国均加大了对可再生能源技术开发的投入。美国计划未来10年投入1500亿美元资助替代能源研究。欧洲计划自2010开始每年投入80亿欧元，研发能效提高和可再生能源技术。从世界产业革命的历史看，第一次产业革命是蒸汽机，第二次是电力，第三次是电脑，第四次产业革命将是包括可再生能源在内的新兴产业革命。我国错过了前三次产业革命的先机，导致科学经济落后于发达国家。温家宝总理2009年11月发表题为让科技引领中国可持续发
6、展的讲话，将新能源作为七大战略性新兴产业之首。面对第四次产业革命，我国将通过加大对可再生能源的研究和投资力度等方式，培育战略性新兴产业，通过自主创新，占领科技制高点。2.2国内外发展现状与趋势近年来，许多国家制定了明确的可再生能源发展目标、法规和政策，支持可再生能源的发展，促使可再生能源产业规模逐步扩大，技术水平不断提高，成为实现经济和社会可持续发展的重要能源。2.2.1产业发展现状截至2008年底的风电装机容量（）风电全球风电产业持续快速发展。2008年，全球风电装机容量新增29%，北美和亚洲的风电市场已超过欧洲，其中美国的风电装机容量首度超过德国，居世界第一位。到2008年底，我国风电装机
7、容量已连续三年翻番，保持了全球最强劲的发展势头。到2008年底，陆上风电场总装机容量超过1200万千瓦，海上风电场建设开始起步，在渤海湾进行了海上风电场试验运行，东海海上风电场计划装机10万千瓦，已有3.0MW机组投入了试验运行。2008年全年全国风力发电达到128亿度，相当于节约450万吨优质煤炭，减排1280万吨二氧化碳，表明风电开发已从过去的补充能源地位向替代化石能源转变的巨大潜力，对节能减排、国民经济和社会发展的贡献十分显著。目前全球风电机组整机制造实力较强的主要有十余家企业，市场占有率排名前12的企业占有全球95%的市场份额。由于风电市场增长迅速，主要风电机组整机制造企业的产能扩张需
8、要一定的时间，为中小企业的发展创造了条件。世界上最大的风电机组整机制造企业是丹麦的Vestas、美国的GE Energy和西班牙的Gamesa，2008年分别占有19%、18%和11%的全球市场份额。到2008年，我国的风电机组整机制造企业超过70家，具备兆瓦级机组生产能力的约20家，零部件生产企业几百家，市场占有率最大的企业是华锐和东汽，全球市场份额分别仍然只有5%和4%的。整机制造企业的相对集中化仍是发展趋势。（2）太阳能光伏太阳能光伏发电技术已经进入规模化应用时代，并且带动了世界光伏产业的飞速发展。2008年世界光伏累计装机容量达到18.4GW，在2007年12.65GW的基础上增长45
9、%。从太阳电池产业来看，2008年世界太阳电池总产量达到6.9GW，比2007年产量4.3GW增长60%，太阳电池产量从1999年起已经连续9年增长超过30%。世界光伏产业已经形成规模，并且呈现逐年平稳快速增长态势，世界光伏产业与应用呈现规模化、多元化发展趋势。1）在光伏产业方面，晶体硅电池、硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池以及铜铟镓硒薄膜电池均已进入规模化生产阶段。2008年底晶体硅太阳电池仍是民用领域的主要太阳电池类型，占世界太阳电池产量的90%以上；硅基薄膜太阳电池单条生产线规模达到40MW/年；碲化镉薄膜电池单条生产线规模达到50MW/年；铜铟镓硒薄膜电池单条生产线规模为40MW/年。离网
10、型光伏控制/逆变器和1MW以下光伏并网逆变器已形成系列产品，光伏并网逆变器单机容量达到1.25MW；水平单轴、倾斜轴、双轴等平板式非聚光自动跟踪系统已在大型光伏电站批量使用，双轴跟踪系统单机最大承载面积200m2，可安装约20kW多晶硅太阳电池。2）在光伏应用方面，由离网型为主转向并网型为主，2008年底并网光伏发电容量占到世界光伏总装机容量的90%以上，200kW以上的大型并网光伏电站总计3.6GW（1900余座），单座光伏电站最大容量达到60MW。公共电网侧集中并网大型光伏电站和用户侧并网光伏发电系统成为并网光伏发电的两大主要发展方向。发达国家正在积极发展光伏微网技术，以解决光伏容量水平较
11、高条件下的系统稳定性问题，日本、德国、希腊等国均已建成百千瓦级示范系统。目前，世界光伏产业规模化发展的瓶颈问题仍然是光伏发电成本较高，降低成本将是2020年以前的主要努力方向；随着光伏发电应用规模的扩大和在电网中比例的增加，“不连续、不稳定和不可调度”特性将成为光伏发电进一步发展的障碍，发达国家已经围绕光伏发电规模化应用问题展开重点攻关。受世界光伏市场需求驱动，我国太阳电池产业与应用近年来发展非常迅速。1）在光伏产业方面，2008年我国太阳电池产量2.5GW，占世界太阳电池市场份额37%，在2007年1.2GW的基础上增长108%，我国连续两年成为世界最大的太阳电池生产国，其中晶体硅太阳电池产
12、量约占总产量98.5%，非晶硅薄膜太阳电池也逐步形成一定规模，已建和在建的非晶硅薄膜电池生产线约有20余家。光伏逆变器和光伏自动跟踪装置已有自主研制的系列产品，目前已形成小批量生产规模。国内基本形成涵盖多晶硅材料、铸锭、拉单晶、电池片、组件封装、平衡部件、系统集成、光伏应用产品和专用设备制造的较完整产业链。2）在光伏应用方面，我国太阳电池用量也出现逐年上升势头，2008年新增光伏装机容量40MW，光伏总装机容量达到140MW，比2007年100MW增长40%。我国光伏应用仍以离网为主，2008年底并网光伏系统容量仅占19.3%，其余部分为农村电气化占34.3%，通信和工业领域占25%，各类光伏
13、产品占21.4%。我国光伏应用规模仍然较低，90%以上太阳电池产品出口国外，中国光伏企业受国际市场影响非常巨大。我国光伏产业发展与世界光伏产业一样面临着光伏发电成本较高、电网接纳能力和建筑接纳程度的问题。此外，我国国产化装备水平较低，对国外设备，尤其是高端设备依存度高，整体技术水平与国外还有较大差距。由于我国太阳能资源和负荷分布不对称，光伏发电发展存在大规模远距离电力输送问题。国内光伏市场发展非常缓慢，连续多年我国光伏产业依赖国际市场，“市场在外”的问题至今没有得到解决。（3）太阳能光热目前，国际上正在运行的太阳能热发电装机容量为667.4MW。根据美国能源咨询机构EER的研究报告200920
14、20年全球聚光型太阳能热发电市场和战略，2009年4月全球正在建设的太阳能热发电装机已达1200MW。而2009年11月，西班牙发布政府公告，宣布2012年西班牙太阳能热发电的装机目标为1850 MW。此外，美国加州能源局处于审批公示阶段中的太阳能热发电装机容量则达4802MW。2009年7月13日德国数十家公司联合在北非投4千亿欧元的太阳能热发电“沙漠行动技术”项目备忘录签署，包括Abengoa，Solar Millennium, Schott，ABB，西门子，德意志银行等。第一批项目已经在2009年11月份启动。目前太阳能热发电站分布在美国，西班牙，德国，法国，阿联酋，印度，埃及，中国，摩
15、洛哥，阿尔及利亚，澳大利亚等地，全球太阳能热发电产业正在经历快速发展的时期。在全球遭受金融危机的2009年，我国的太阳能热发电逆市而上，跃上一个台阶。我国目前已经发布的太阳能热发电项目已经超过4001MW，其中1950MW是2009年一年中提出，另外2000MW是2010年提出的。涉及从投资银行，设备制造商和大型电力公司等共15家企业。2010年1月9日美国太阳能发电公司eSolar与一家中国公司在北京签订协议，计划在几年内投资超过50亿美元，在中国建立2000MW太阳能热发电电力。（4）生物质能到2005年底，全世界生物质发电总装机容量约为5000万千瓦，主要集中在北欧和美国；生物燃料乙醇年
16、产量约3000万吨，主要集中在巴西、美国；生物柴油年产量约200万吨，主要集中在德国。沼气已是成熟的生物质能利用技术，在欧洲、中国和印度等地已建设了大量沼气工程和分散的户用沼气池。近年来，我国生物质发电产业发展迅速，国家电网公司、中国节能投资公司等大型国有企业，民营以及外资企业纷纷投资参与建设运营。截至2007年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。我国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。到2008年底，我国生物质能发电总装机为315万千瓦。我国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。我国生物质直燃发电装备制造主要依托原有燃煤发电制造业，生物质直燃锅炉
17、已成为锅炉制造企业新的业务增长点。从总体上看，我国生物质发电产业化尚处于起步阶段，产业化和商业化程度较低，市场竞争力较弱，影响我国生物质发电产业发展的主要阻碍因素有：建设和运营成本相对较高，上网电价难以支撑生物质能发电厂的正常运营；技术开发能力和产业体系薄弱。生物质液体燃料产业主要以生物燃料乙醇为主，国内外正积极发展如生物柴油、二甲醚等其他生物质液体燃料产业。目前发达国家已完成生物质热解制油和生物质气化合成液体燃料工程示范并积极推广，我国此方面还主要处于研发阶段。从生物柴油的产量来看，在国外生物柴油已在广泛应用，2008年欧盟年总产量约800万吨，美国年产量约240万吨，巴西年产量约100万吨
18、。我国生物柴油生产企业都是民营企业，规模较小，国有企业的介入是生物柴油发展的新趋势。2007年国家发改委批准中石油,中石化,中海油实施国家生物柴油示范工程项目。至2008年，国内生物柴油实际生产不到30万吨，由于其没被允许进入燃油流通系统，多作为有机溶剂或建筑机械用油出售。我国的生物柴油生产能力和产量还远远落后于国外。（5）地热浅层地热能直接利用方面。据2005年世界地热大会统计，2004年全世界直接利用地热能达到72622GWh，比2000年增加了40%。其中中国地热直接利用达到12605GWh，居世界首位，其次是瑞典、美国、冰岛、土耳其等国家。我国是一个以中低温地热资源为主的国家，华北、山
19、东、东北、陕西及京津地区的地热田多属于中低温地热田，总储存能量为73.611020J。地热资源的直接利用方式主要有供热、温室种植、医疗、洗浴等；其中供热占40%，主要集中在我国的北方，如京、津、陕西、东北、河北、山东、内蒙等地；生活热水供应占22%；工业利用占7%，养殖占17%；温室种植和其他占14%。浅层地热能发电方面。据2005年世界地热大会统计，已有24个国家建设了地热能电站，总装机容量8900MW，比2000年增加了12%。目前地热能发电只占整个电力装机容量的0.5%，地热能发电的潜力非常大。其中美国地热发电容量达到2800MW，居世界首位，菲律宾，墨西哥随其后，其次是意达利、日本、新
20、西兰。我国地热能发电总装机容量约为32MW，居世界第15位。我国高温地热电站有西藏羊八井25.18MW，朗久2MW，那曲1MW，其中羊八井地热电站的装机容量在全国最大，占全国地热装机容量的比例高达75%；中低温地热发电站有广东丰顺0.3MW,湖南灰场0.3MW，河北郝窑0.2MW,辽宁熊岳0.2MW,山东汤东泉0.3MW,广西热水村0.2WM，江西温汤0.1MW。我国高温可用于发电的地热资源相对贫乏，在西南地区，地热能丰富，但其水资源也丰富，因此限制了地热能发电的发展。对于中低温地热电站，由于经济性较差，发电机组效率低，在当时的能源环境条件下，大部分中低温地热电站都先后关停，设备变卖。总体上来
21、说，我国地热能发电在近二十年发展缓慢，维持在32MW左右的装机容量。七八十年代建成的地热电站大多是扩容闪蒸工作原理，由于水的物性参数不合适地热能及其它低品位能源发电，使得地热发电效率太低，至使许多地热电站相继关闭。因此，发展低沸点新工质循环的地热发电系统是大势所趋。干热岩深层地热发电方面。美国、欧洲、日本、澳大利亚等国竞相开展干热岩深层地热发电技术的研发工作，甚至纳入到国家开发研究计划之中，这些国家在干热岩研究和开发方面已经花费5亿多美元，并且许多国家已经探索并建成干热岩发电示范站。目前我国在干热岩深层地热发电研究和示范上仍属空白。（6）海洋能在海洋能利用技术中，潮汐能利用技术最为成熟，已走向
22、商业化阶段，形成了产业，波浪能利用装置除了小型10W航标灯用波浪能装置有小批量生产外，其它大型装置都还处在示范阶段，潮流能和温差能利用装置处在示范阶段。国外商业化运行的潮汐能电站如表1所示，我国商业化运行的潮汐能电站如表2所示。表1 世界主要潮汐电站概况国家站址年平均潮差(m)装机容量(104kW)年发电量(108kWh)建成时间开发方式法国朗斯8.51245.441966单库双向前苏联基斯洛2.30.040.0231968单库双向加拿大安纳波利斯6.41.980.51984单库单向韩国始娃湖5.625.45.5272009 单库单向表2 我国目前正在运行的潮汐电站站名江厦海山白沙口所在地浙江
23、温岭浙江玉环山东乳山装机容量（kW）现有3900250640设计3000150960平均潮差（m）5.084.912.36水库面积（亩）20554800投产年月1980.51975.121978.8由于一次性投资大和发电成本高、泥沙淤积问题以及对沿海各国鱼类和鸟类栖息地等特殊生态环境的影响问题，20世纪80年代以来国内外潮汐电站发展缓慢。2.2.2 技术发展现状（1）风电目前欧洲仍处于风电技术的领先地位。单机容量5MW陆上风电机组开始使用，直驱式风电机组批量使用，半直驱式风电机组也开始投放市场，海上风电从技术探索阶段逐步转入规模化发展阶段。欧洲陆上风电以分散布置为主，技术已相对成熟，下一代更先
24、进的风电技术研发已经开展，如高精度的风资源分析计算模型、多维风况监测系统、1020MW风电机组研制等，其中部分前期研究项目如风况分析和12MW风电机组基础设计工具开发已经完成或接近完成。欧洲在风电技术的基础研究和工程实践领域有长期积累和持续投入，知识型产品如风况分析工具、机组设计工具和工程咨询服务具有明显竞争优势。我国风电技术快速发展。在科技部“十一五”科技计划的引领下，国内企业通过自主研发、技术引进消化吸收、与国外联合设计、委托设计等方式，在较短时间内掌握了国际上主流风电机组的制造技术和一定的自主知识产权。有关科研单位和企业结合我国国情，初步开发了抗台风、耐低温、抗风沙、抗盐雾等技术，机组性
25、能已达到和接近国际水平，风电机组成本大大降低，具有一定市场竞争优势。由于技术研发的推动，国内科研条件和科研队伍建设取得进展，已经能够解决风电技术中的一些关键问题，如风电机组的重要部件生产、整机设计、气动设计优化、风资源分析的CFD计算模型研究、风电场出力的短期预测等，成为技术进步和设备制造的坚强支撑。风电科技的进步促进了风电设备制造业的快速发展，与进口品牌形成强有力的竞争。国产1.5MW机组已逐步取代进口成为国内主流机型，并开始有少量出口；采用先进技术的直驱型永磁风电机组已批量进入市场；2.0MW、2.3MW、2.5MW、3.0MW机组已有样机，或小批量生产；3.6MW、5.0MW等更大容量机
26、组的技术正在科技部的支持下进行研发；引人注目的半直驱永磁技术、超集成化设计技术、液力变速技术也受到国内企业和研发机构的密切关注，有些已经列入企业研发计划。2006年我国大陆地区新增风电装机容量中，内资与合资企业产品占44.9%，外资企业产品占55.1%，2008年我国大陆地区新增风电装机容量中，内资与合资企业产品占75.6%，外资企业产品占24.4%，国产设备占压倒优势，风电产业成为我国制造工业中发展最快的领域之一。（2）太阳能光伏 在太阳电池技术方向，现阶段研发活动仍以晶硅太阳电池为主，薄膜太阳电池研究逐渐成为一个重要发展方向。1）晶体硅太阳电池。晶体硅电池研究方向为提高效率和降低成本，通过
27、将各种实验室的高效电池技术移植到产业界，以提高产业化的晶体硅太阳电池效率。国际工业界通过采用丝网印刷法制备选择性发射电极技术，商业化单晶硅太阳电池平均转化效率已达到18%；目前正在发展激光制备选择性发射电极技术、全背结太阳电池、非晶硅/晶体硅异质结（HIT）太阳电池和金属绝缘层半导体（MIS）电池，可将商业化晶体硅太阳电池平均转化效率提高到20%以上。2）薄膜太阳电池。国际上，已达到或接近实用的薄膜太阳电池有硅基薄膜太阳电池、碲化镉（CdTe）薄膜电池和铜铟镓硒（CIGS）薄膜电池。商业化非晶硅薄膜电池稳定效率，基本在5-7%之间。非晶硅/微晶硅叠层太阳电池使硅薄膜电池效率和稳定性均得到较大改
28、善，被国际上公认为硅基薄膜电池的下一代技术。日本三菱和夏普公司实现了非晶硅/微晶硅叠层太阳电池30兆瓦以上的规模化生产，稳定效率8-9%。CdTe电池组件国际领先水平为面积120cm60cm，稳定效率10.9%，单条生产线规模达到50MW/年。CIGS电池具有高转换效率、光谱响应范围宽等特点，目前德国Wuerth Solar等公司实现了CIGS产业化，效率11-13%。瑞士洛桑高等工业学院 Grtzel教授发明的染料敏化太阳电池，2009年实验室光电转换效率超过12%。有机基太阳电池、第三代太阳电池、多阈值器件、热载流子电池等均处于基础研发或理论研究阶段。在光伏应用技术方向，现阶段主要围绕着光
29、伏规模化应用，重点展开系统设计与运行研究及核心设备研制，同时对大规模储能技术、光伏发电规模化直接利用技术和光伏的环境影响等问题进行探索研究。1）大型并网光伏电站。2008年底200kW以上大型并网光伏电站已达到1900余座，其中10MW以上光伏电站有44座，容量最大的是西班牙60MW光伏电站，绝大部分建成于2007-2008年，并且不久将建成百兆瓦级并网光伏电站。大功率光伏并网逆变器容量最高达到1.25MW，1MW以下并网光伏逆变器已形成系列化产品。平板式非聚光自动跟踪系统已在大型光伏电站中大量使用，双轴跟踪系统单机最大承载面积200m2，可承载约20kW的多晶硅太阳电池组件。低倍反射聚光系统
30、、高倍反射聚光系统和高倍透镜聚光系统均已有样机，高倍透镜聚光系统的聚光比最高达到1200倍，目前在美国、西班牙、澳大利亚等国家已建成小规模示范电站。随着光伏电站容量不断增大，核心设备能级提升和新型设备研发仍是该方向研究重点，大型及超大型光伏电站的优化设计、功率预测、数据采集与远程监控、输变电技术、电网储能和环境影响等研究也已经逐渐展开。2）规模化建筑光伏发电系统。并网光伏发电与建筑结合的研究主要是美国、日本和欧洲发达国家。上世纪90年代末德国、日本和美国相继推出光伏屋顶计划，推动了光伏与建筑结合的研究。1998年德国政府提出10万光伏屋顶计划，同时研究开发与建筑现结合的专用光伏组件和控制逆变器
31、。1997年日本政府出台“七万屋顶计划”，并研发了太阳电池组件制成的瓦和玻璃等建筑材料，使得太阳电池很容易被安装在建筑物上。1997年美国实施“百万太阳能屋顶计划”，推动了新型光伏玻璃和墙体等建筑材料、光伏屋顶模块、以及光伏调峰电力模块等研究进展。与建筑结合的光伏系统直接安装在负荷中心，发电高峰与用电高峰的匹配特性好，电能利用效率高，而且不受电网送出能力的限制，是国际上优先发展的光伏应用方向。3）光伏微网系统。光伏规模化应用的关键问题是光伏功率占电网总装机容量水平较高时的电网稳定性，光伏微网系统中光伏容量可占到电网总装机容量30%以上，电网稳定性问题非常突出。上世纪90年代以来，美国、欧洲、日
32、本等发达国家开始光伏微网理论和技术研究，2006年IEA部署了针对光伏微网的PVPS Task11研究任务，日本、意大利和希腊等国家已建成百千瓦级光伏微网实验系统。双向变流器是实现储能装置能量双向流动的关键设备，德国SMA公司和加拿大Xantrex公司均已推出几千瓦到几十个千瓦的系列产品。SMA与ISET正在联合研究具有同步发电机输出特性的新型光伏逆变设备，这将是下一代光伏微网关键设备。光伏微网能量管理还处于研究阶段，重点集中在微网组成结构、电压和频率控制及优化管理、分布式电源效率优化、能量管理软件技术等。国际上光伏微网技术尚处于起步阶段，相关研究不仅对光伏发电大规模接入电网运行具有指导意义，
33、并且为边远地区提供了一种利用太阳能发电解决可持续供电的新模式。太阳能光伏方面，世界光伏技术难点主要有晶体硅太阳电池薄片化及效率的持续提高、薄膜太阳电池效率与稳定性的提高、高效太阳电池规模化量产、高效低成本新型太阳电池的产业化技术实现，光伏规模化应用技术尚未掌握。在太阳电池技术方向，晶体硅太阳电池和薄膜太阳电池产业化将是我国太阳电池的研究重点。1）晶体硅太阳电池。我国晶体硅太阳电池产业化研究近年来取得较大进展。国内企业已经将丝网印刷法制备选择性发射电极技术应用于大规模量产，单晶硅电池平均转化效率达到18%。国内自主研制了冥王星技术，利用激光掺杂技术制备选择性掺杂电池，使单晶硅太阳电池的平均转化效
34、率达到18.5%-19%，多晶硅太阳电池的转化效率超过17.5%，大大降低了晶体硅太阳电池的成本。但在背接触电池、基于N型基底的HIT电池等高效电池（商业化效率超过20%）方面还属于空白。2）薄膜太阳电池。我国主要实现了非晶硅薄膜太阳电池的产业化，非晶硅/微晶硅叠层电池、CdTe、CIGS和染料敏化太阳电池的产业化研究取得一定进展。国内硅薄膜电池生产线总计20余家，国产化的非晶硅电池生产线均为单室沉积技术，国外引进技术中除美国EPV低档生产非晶硅电池技术实现国产化外，高档的生产线及其工艺技术全部依靠进口。我国新型非晶硅/微晶硅叠层电池效率达到11.8%，并研发成功非晶硅/微晶硅叠层电池中试生产
35、设备，0.79m2电池组件初始效率8.12%。我国CdTe电池组件水平为面积30cm40cm，效率8.25%，单线生产规模0.3MW/年，计划三年内建成2-5MW CdTe电池生产线。我国已研制出2936cm2面积的CIGS电池组件，光电转换效率达到7.0%，与国际同行研究水平相当。我国染料敏化太阳电池研制取得一定进展，自主研发染料C101的光电转换效率达到11%，离子液态电解质电池效率达到8.2%，并建成500瓦染料敏化太阳电池示范系统。在光伏应用技术方向，结合我国大型光伏发电工程需求，未来3-5年内将重点展开百兆瓦大型并网光伏电站、十兆瓦级光伏微网系统和建筑景观结合光伏发电系统的设计、运行
36、、安全及其它相关问题研究。1）大型并网光伏电站。2008年底，国内建成的高压电网集中并网电站总容量仅0.6MW，但2009年开建的10MW大型光伏电站就有数座，我国大型并网光伏电站设计与运行技术亟待研究。我国已研制出500-1000kW光伏并网逆变器， 150kW以下光伏并网逆变器已有系列化产品。我国已研制出平板式非聚光自动跟踪系统，双轴跟踪系统单机容量达到10kW，水平单轴跟踪系统单机容量达到50kW，接近国际同类设备先进水平。国内聚光式光伏系统研究才刚刚开始，国产化高倍透镜聚光系统的聚光比达到400倍。为满足我国大型光伏电站工程需求，当前迫切需要研制大功率光伏发电与并网设备，继续提升能级和
37、改进质量，并开展大型及超大型并网光伏电站优化设计、光伏电站综合自动化、与电网的联合调度及保护技术等研究。2）规模化建筑光伏发电系统。2008年底，我国已建成浙江义乌商贸城1.3MW并网光伏系统、深圳园博园1MW并网光伏系统、上海崇明岛1MW并网光伏系统等数座MW级与建筑景观结合的光伏系统，2009年“光电建筑”和“金太阳示范工程”相继启动，又有多座光伏建筑系统建成，江苏盐城3MW电站是目前国内最大的光伏建筑系统。适用于建筑结合光伏系统的光伏并网逆变器已经比较成熟，部分产品出口国外。根据国家发改委发布的可再生能源中长期发展规划，2020年与建筑结合的并网光伏系统将达到1000MW。为满足光伏发电
38、及建筑特性要求，当前迫切需要研究光伏建筑一体化技术、多套光伏系统集中并入同一配电网时的电能质量、安全性和控制方式，光伏建材与建筑构件、建筑光伏发电方式、分布式光伏发电系统管理模式、建筑光伏电性能和安全性及其它相关技术。3）光伏微网系统。我国光伏微网技术研究尚处于起步阶段，2008年日本NEDO在杭州电子科技大学建成国内第一个光伏微网实验研究系统，光伏容量占电网总装机容量比例达50%，但我国并不掌握其核心技术。我国青海玉树、西藏阿里将在2-3年内分别建设2MW光伏微网系统和10MW光伏微网系统，目前已经完成光伏与水电互补的微网系统结构、电网稳定控制、自同步发电机特性的光伏逆变技术、储能系统控制、
39、以及能量管理与运行模式等基础理论研究，并研制出10kVA自同步电压源光伏逆变器样机和5kW蓄电池充电控制器样机，与国际先进技术水平差距较小。当前迫切需要研制百千瓦级以上的自同步电压源光伏逆变器和蓄电池充电控制器，研究光伏微网系统的优化设计、稳定机理与稳控策略、能量管理系统及其它相关技术，自主建设光伏微网实验研究系统。（3）太阳能光热国外目前在塔式技术发展高温集热方向发展。如法国国家电力公司和法兰西科学院CNRS的空气电站，德国宇航DLR的Jlich的空气电站，美国的Solar Reserve公司的熔融盐电站，西班牙Solar Tres电站等。国外目前集成的电站中美国eSolar和Bright
40、Source达到塔式电站容量400-1000MW，蒸汽参数已经达到超高压。这些大型电站均采用多塔模块式聚光和吸热技术。在槽式方面仍基本维持目前的350-400C的参数和效率，一些新的高温技术如直接产生蒸汽技术（DSG），熔融盐管内换热等仍处于试验阶段。在储热方面向长时间，24小时不间断发电方向发展。比较有代表性的西班牙2009年建成的100MW的Andasol-1和Andasol-2电站储热已达到7.5小时。美国Solar Reserve和西班牙Sener电站设计的储热时间为16小时，日发电时数可达24小时。在我国，通过“十五”和“十一五”，我国科研工作者和企业对高风载高精度定日镜、高温塔式吸
41、热器技术、高温储热技术、电站控制技术、塔式发电系统设计和集成，槽式真空管制造工艺，槽式聚光器集成技术等一批太阳能热发电的关键技术进行了研究。并形成了从基本材料、主机设备和系统设计集成的产业链。目前“十一五”863支持的1MW电站正在施工阶段。槽式的核心技术方面，清华大学利用不匹配封接技术试制了2m长耐450C高温的直通式真空管。中国科学院电工研究所及皇明太阳能集团联合完成了4m长，耐450C高温的直通式真空管，并建立了生产线。系统及其它相关技术，自主建设光伏微网实验研究系统。（4）生物质能目前生物质直燃技术从技术层面上可以分成两个层面：针对低碱的生物质燃料的直燃技术和对于高碱生物质燃料的直燃技
42、术。针对低碱的生物质燃料的直燃技术只需要考虑生物质特殊的物理和燃烧特性，但不需考虑燃料中无机杂质引发的燃烧侧问题，技术难度相对较低。我国生物质的主体是农作物秸秆，属于高碱生物质燃料，从国情出发，我国更为关注针对高碱生物质燃烧利用的秸秆直燃技术。但是秸秆燃烧技术具有相当的技术难度，从全球范围看，目前的技术代表仅有丹麦的秸秆水冷振动炉排炉直接燃烧技术。我国现有生物质直燃技术主要有引进技术、引进技术消化改进技术和国内自主开发技术三类。在引进技术方面，引进的主要是丹麦BWE的水冷振动炉排秸秆直燃技术，以国能生物为代表的国内企业在其下属的数十座生物质电厂引进了该技术。在秸秆直燃技术的引进改进方面，主要指
43、以丹麦技术为基础结合各锅炉生产厂家对秸秆燃烧过程的理解开发的国产炉排秸秆锅炉技术，由于价格低廉目前在国内市场也有一定的占有率。但是在性能和给料、炉排结构和排渣等方面不如国外的机组稳定，在一定程度上影响机组的正常运行。除了上述基于炉排炉模式的生物质燃烧技术，国内还有一类全新开发的秸秆燃烧技术，其主要的代表是基于循环流化床的秸秆燃烧技术，国内浙江大学等相关研发单位在对秸秆燃烧特性和碱金属问题进行了较深入研究的基础上，提出了创新的燃烧组织思路和特殊设计的秸秆流化床直燃技术路线，有望在各方面赶超国外同类进口技术。生物质热化学转化为液体燃料技术与生物技术比较，它有高效率、低成本和易于大规模生产的优点，但
44、还未实现产业化，快速热解液化和生物质气化合成液体燃料已达到工业示范阶段。生物柴油技术从原料供应来看，国外都是利用各国的特殊油脂资源如大豆、菜籽、棕榈油脂等，并形成规模化标准化油脂种植和加工企业。目前，我国生物柴油生产原料主要为餐饮废油或榨油脚，原料的品质和稳定供应存在不足。从生物柴油生产技术来看，国内外基本上采用传统的化学液体酸/碱法，存在原料的损失、转化率较低、能耗和成本高、环境污染等问题。原料问题和清洁技术生产问题都制约着生物柴油产业的健康发展。无论从技术层面还是从资源、环境层面，生物柴油的成本和清洁化生产是需要解决和突破的关键问题，突破原料瓶颈，实现生物柴油产品的经济、高效、高值、清洁生
45、产。（5）地热能地热能技术是发展地热能的关键，从国内外的技术现状来看，美国、日本、欧盟等国家处于地热能技术的领先地位，这些国家已掌握了一些地热能利用的关键技术。我国从70年代起，技术也有了很大的发展。浅层地热能直接利用方面。地源热泵技术最早始于英、美两个国家。目前欧洲、美国、丹麦、瑞典、瑞士等国已把地源热泵技术推广到了大量的实际工程项目中，例如在瑞士新建住房中，每4幢就有12幢装有地源热泵系统。目前国内对地源热泵技术进行了大量的研究并进行了实际工程推广，哈尔滨工业大学、天津大学、华北电力大学、华中理工大学等高校和中国建筑科学研究院等科研机构均对地热热泵系统进行了研究，近10年来我国已建成了两千
46、多项地源热泵系统工程，就北京市来说，利用地源热泵系统作为冷、热源的集中采暖、制冷系统，每年以15%20%的速度增长，目前采暖、制冷的建筑面积已超过500万m2。太阳能-地源热泵组合系统最早由Penrod于1956年提出，并设计了太阳能-土壤复合式地源热泵系统，提出了用于计算热泵组合系统各参数的复杂理论。近年来在欧美等国家和地区，科研工作者已经开展了大量的实验研究和理论研究，并得到了大量有价值的结论，使太阳能-地源热泵组合系统的研究不断深入。目前国内对太阳能-地源热泵组合系统也进行了大量的研究并建成了多个示范系统。跨季蓄热系统在欧洲、美国等国尚处科学研究和工程示范阶段，这一技术发展的瓶颈在于初投
47、资较大，现已建成的示范工程主要由政府投资建设，从技术角度来讲，需要改进并提出新的跨季节蓄热装置以提高蓄热效率、降低建造成成本。目前国内在太阳能跨季蓄热系统的研究仍处于初步阶段，许多相关还处于实验室研究阶段。浅层地热能发电方面。在地热能发电方面，美国、日本、欧盟等国家处于领先地位。美国的UTC（号称发电效率已达到12%），匈牙利的OMIT等公司的产品，最小机组的装机容量达280KW，并已占领国际市场。由于制约中低温地热发电技术的因素较多，如：发电效率低、并网问题、经济效益等，造成了我国在该项技术上发展速度较慢，已经开展了相关技术的研究，多数只限于试验阶段，距离工程应用还有很大的差距。虽然我国早在
48、上个世纪70年代就已经开始研究中低温发电技术，如双循环发电技术，闪蒸法等，到“十一五”阶段，科技部大力支持开发我国具有自主知识产权的地热发电的创新技术。但据了解，不同课题的研究阶段基本上处于试验阶段，样机规模不超过10KW。开发技术基本上有机Rankine循环、螺杆机和卡林那循环模式。可喜的是我国于2008年9月在羊八井地热电厂利用发电排放的80废热水，新安装了1MW螺杆膨胀动力机组的发电，并进行了动态调试，开始向中低温发电冲击。干热岩深层地热发电方面。1972年，美国在新墨西哥州北部打了两眼约4000米的深斜井，从一眼井中将冷水注入到干热岩体，从另一眼井取出自岩体加热产生的蒸汽，功率达2300 kW，标志着干热岩的开发利用进入试验阶段。此后，这种技术引起了世界各国的关注，一些经济发达、能源消耗量大的国家，例如美国、欧洲、日本
