“垃圾电”变“优质电”可再生能源与传统发电的双赢

对能源产业等事关国民经济命脉的基础产业，最重要的战略就是确定正确的技术路线。虽然能源问题很容易被理解为产业政策问题，但从根本上看，关键还是在于技术路线。只有坚持正确的技术方向，再通过实施国家战略层面的创新工程促进科研，才能逐渐过渡到市场应用，推动经济社会持续健康发展。

能源界呼唤创新精神

当前能源行业最大的问题就是习惯抄袭模仿，不肯突破，不敢创新。完成国家能源战略的重大突破，必须要勇于创新，简单的照抄没有希望。对于国外已经解决的问题，我们抄一下还可以，但对很多全世界都没有解决的问题，比如节能减排、应对气候变化等，就没有了抄袭和模仿的可能，必须要立足国内实际情况进行科技创新。

面对国际能源领域的创新，我国科技界的教训很深刻。美国人依靠页岩气走出了一条“能源独立”的道路，但是这几年我参加了无数次能源问题的讨论，我们的科学家就没有谁讲过页岩气重要，更不要说敢去攻关了。

中国工程院院士顾国彪曾著文指出，科技界最不愿意创新，原因就在于创新要负责任，创新很累，创新很难，而且失败了以后还有人说三道四，甚至会说是浪费国家资产要追究责任等等，因此没人愿意干。当务之急是尽快形成鼓励创新、支持创新的良好环境。

能源创新是国家工程

大的战略性问题，没有顶层设计根本不行。要占领新能源等战略性新兴产业的制高点，仅靠企业和科学家不行，必须依靠国家来推动。因为其影响的是全局性问题，所以需要从国家层面很好地规划设计。

十八届三中全会公布的决议明确规定，国家要投入到重大的、前瞻性的战略性新兴产业，能源产业如果不动员国家力量，仅仅靠私人力量很容易出现少慢差费的问题。当年抓原子弹和氢弹，是毛主席、周总理亲自抓，当今要解决能源战略这类大问题，同样需要一把手亲自过问。

因此，在能源发展的模式、重大技术问题上，应该成立真正权威的国家级太阳能研究院、风能研究院，由国家组织全国的科技力量进行攻关，把最优秀的人才集中起来研发可再生能源。没有国家规模的研发，无法想象我国能在世界新能源技术的创新大战中取得胜利。

在这方面完全可以借鉴美国的经验，从克林顿时期的信息高速公路计划，到小布什的氢经济战略，再到现在奥巴马的绿色新政，都极大推动了美国经济的发展。这都表明，涉及国家未来的战略性新兴产业发展，必须领导人亲自过问并应制定系统方案，集国家力量推动。

发展新能源需与抽蓄联动

中国严重短缺的是化石能源，但可再生能源世界一流。中国水能资源有7亿千瓦，远远超过美国，占世界首位；中国的风能资源是全世界最丰富的，初步统计全国离地面50米高的三级以上的风能资源可开发量达到26亿千瓦。中国落地的太阳能每年达到1.7亿万吨标准煤，但利用还不到总量的十万分之一。

从现实考虑，面对最为迫切的石油安全问题，需要拓宽思路、努力创新、开源节流，通过优化能源结构，大力发展包括页岩气在内的天然气来替代煤炭和石油。因此，从产业链角度考虑，能源科技界当下应尽早开展创新性的“天然气加煤”的化工的技术研发。

长期来看，因为传统化石能源总有枯竭的时候，所以中国解决能源问题的唯一办法，就是大力发展可再生能源，需要解决的问题就是风能太阳能等新能源存在的间歇性波动。这同样需要系统创新来解决，不仅要看到电能，还要看到热能。现在电网面临的突出难题，是夏季空调用电。解决这一题难的最佳方案，是迅速建立一个以太阳能为中心，以其他可再生能源为补充的专门调控高峰用电的网络，大幅度减少火力发电机组的投资，做到可再生能源和传统发电模式的双赢。

从能源资源禀赋出发，因为中国有大量的山地丘陵地形和丰富的水能资源，适宜修建抽水蓄能电站。从最大限度地利用“有效”电能的角度来看，抽水蓄能电站应该与可再生能源配套，与风能、太阳能配套。因为可再生能源发电是直流不是交流，直流变交流后上网，要解决的技术问题比较多，而且如果从直流电变交流电，包括逆变系统、上网加上线路损失，损失能量可达10%~15%。与抽水蓄能电站结合，可以避免损失，省去上网的成本。这样的优势有两个：一是高峰用电的电价比较高。太阳能、风能的成本往往比较高，但是如果太阳能、风能能够跟抽水蓄能电站相结合，专门保证高峰用电的供应，从电力的调配上最为合理。二是可以充分发挥水能发电的最大优势——启动和关闭都比较容易，而火力发电、包括核发电，由于有“热惯性”，不容易做到。所以应强烈呼吁太阳能、风能和水能部门，特别是修建抽水蓄能电站部门实行战略合作。因为“太阳能+风能+抽水蓄能电站”一组合，“垃圾电”就变成了“优质电”。

第三代光伏技术：中国占领制高点

发展战略性新兴产业，有一个占领技术制高点的问题，如果你占领的是低点，就肯定发展不起来。在太阳能领域，第三代光伏发电技术就是制高点，所以一定要高度重视，抓紧发展。

过去在有关太阳能光伏电池的思维模式中，人们眼睛只看到半导体技术的演进。但原有技术已经发展到了极限，要进一步提高光伏电池的单位面积发电量，于是人们从半导体技术转向了现代光学，希望通过跟踪、聚光的技术，用成本较低廉的光学聚光元件，取代和减少使用成本更为昂贵的半导体材料。

第三代光伏发电技术就是在这一新思维模式下的创新发展。这一技术因为成本更低、转化率更高，可以比较容易地解决平价上网问题。聚光的意思就是不用单晶硅、多晶硅直接受光，而是用镜子、反射镜或者透射镜把光聚拢起来，聚到新一代光伏电池上面，使发电量增加。从原理上讲，聚光技术比半导体技术可以做到便宜得多。

国际上有几家大的机构在研究第三代光伏发电技术，走的是“跟踪+高倍聚光+高效砷化镓聚光电池”的技术路线。虽然砷化镓的转化率非常高，能到40%多，但是砷化镓必须用高倍聚光才有经济效益，带来的散热和抗风难题很多。另外砷化镓的市场价格是多晶硅的两三百倍，而且原料比较少，如果规模生产的话，会面临原料供应的大问题。

中国科学院科学家开发、研究的第三代光伏发电技术，可以描述为“跟踪+低倍聚光+高效硅基聚光电池”。采用的硅基光电池技术，实验用的N型晶体硅电池转化效率是22.5%，通过8倍聚光以后，光电转化率增加到24.5%~25.5%，实际产出的电量远远超过采用现有技术路线的电池。低倍聚光的技术线路符合中国实际，是很好的突破口，有着光明的前景。这项优势就在于，其不会完全破坏国内的单晶硅、多晶硅的生产体系，同时因为单位面积的发电量高，还可以节约大量的土地。

这一技术在我国已开始应用，在甘肃省武威地区建成的“4倍聚光+转盘式跟踪”的1兆瓦光伏电站，已经运行了几年。2011年9月，在内蒙古多伦地区建设示范电站，该电站的光伏系统每瓦峰值功率售价下降到了1.6万元/千瓦，已经接近《“十二五”太阳能光伏产业发展规划》中提出的2015年光伏系统成本下降到1.5万元/千瓦的目标，按10年回收期计算的发电成本，可以下降到0.7元/千瓦时。（作者：何祚庥）