六 新能源产业
我国新能源主要有太阳能、风能、生物质能、核能、地热能、海洋能等清洁能源。我国可再生能源和新能源开发利用虽然起步较晚,但近年来也以年均超过25%的速度增长。2006年,《可再生能源法》等一系列相关行政法规和规章的出台,推动了我国新能源快速发展。2010年,能源结构优化升级再度为新能源及可再生能源产业带来契机。中国新能源领域受到了大型能源集团、民营企业以及国际资本的青睐,大量资金的流入势必为新能源的发展提供更广阔的发展空间。2012年《京都议定书》到期后,新的温室气体减排机制将进一步促进新能源产业的建立与发展,包括生物质能、核能、地热能、氢能、海洋能等在内的新能源具有很大的发展潜力,近几年来发展速度较快。
(一)发展现状
1.核能:核电站快速建设
2012年年底,全国核电装机容量达1257万千瓦,占全国总装机容量的1.10%。截至2013年2月21日,我国内地已有7个建成并投入商业运行的核电站,共15台机组,包括浙江秦山核电站(一期、二期、三期)、广东大亚湾核电站、岭澳核电站(一期、二期)和江苏田湾核电站(一期)。预计到2015年,运行核电装机将达到4000万千瓦,在建规模1800万千瓦;到2020年,我国在运核电装机将达到5800万千瓦,在建3000万千瓦。目前,建设中的核电站有十几个,包括福建宁德一期核电站、福建福清核电站、广东阳江核电站、浙江秦山一期扩建——方家山核电站、北京中国实验快堆、浙江三门核电站、广东台山核电站、山东海阳核电站、山东石岛湾核电站、海南昌江一期核电站、广西防城港核电站、辽宁徐大堡核电站、山东国核示范电站。如表3-12所示。目前,筹建中的核电站约有几十个,包括江西彭泽核电站、广东海丰核电站、四川三坝核电站等。
表3-12 我国核电站建设情况
资料来源:根据《中国核电站》整理,http://www.heneng.net.cn/index.php?mod=npp。
2.风能:发电能力居世界首位
风电产业在我国新能源领域发展速度最快,市场前景广阔。2008年,总装机容量达到1215万千瓦,居世界第4位;2009年,风电装机达到2627.63万千瓦;2012年,我国累计风电装机容量突破7500万千瓦,风力发电能力排名世界首位。如图3-18所示。不过,2010年由于受到反倾销、反补贴调查的影响,我国风电产业的发展趋于缓和,新增装机容量开始一路走低。
图3-18 2000~2012年我国风电装机容量变化趋势
资料来源:中国风能协会(CWEA)。
3.太阳能:行业发展参差不齐
2007年,我国太阳能产业在全球太阳能产业规模中已位居首位,其中我国的太阳能热水器生产量和消费量也是世界最大的,即使在经济不景气的2008年,我国太阳能产业的增长速度仍然高达30%。就目前而言,太阳能热利用主要指太阳能热水器,而我国太阳能热水器产业已经进入产业快速发展阶段。
太阳能热水器是我国为数不多的具有完全自主知识产权专利技术的产业,目前已经具有了较为完备的配套产业群。由于太阳能热水器的研发和生产具有技术含量低、价格适中、市场开发难度低等特点,使太阳能热水器产业成为我国新能源领域国家投入最少、市场化程度最高、对社会贡献最多的产业。到了2007年,我国太阳能热水器销量已是欧洲的10倍,产量居世界第一。截至2007年年底,若不考虑水电和传统生物质利用,在我国近5000万吨标准煤的其他可再生能源利用量中,太阳能热水器就提供了一半以上。《2009~2020年中国太阳能热水器市场发展趋势与行业竞争态势分析报告》显示,我国太阳能热水器行业前20强企业占据了38%以上的市场份额,企业数量从2009年的2800家左右减少到2013年第一季度的1600家左右,品牌集中度得到了显著提升。我国太阳能热水器产量从2010年的4900万平方米上升至2012年的4968万平方米,我国太阳能热水器总保有量从2010年的1.68万平方米上升至2012年的2亿平方米,如图3-19所示。
图3-19 2005~2012年我国太阳能热水器的生产规模和保有量
光伏产业前期发展迅猛,后期迷雾重重。我国是第一大光伏制造国,加上台湾地区,目前世界上60%以上的光伏产品都是中国制造。中国制造规模在1000兆瓦以上的有五六家,在500兆瓦以上的有几十家,达到吉瓦(GW)级的领军企业,再加上一大批小而分散的组件厂商,依靠着国际市场的支撑,中国成为全球最大的光伏制造业聚集地和光伏产品出口国。此外,从2006年开始到金融危机发生之前,是我国光伏产业的出口大爆发时期,其中2007年,我国光伏产品出口额以1161.97%的速度增长,高达28.38亿美元。但从2009年开始,其增速放缓,截至2012年年底,由于美国、欧盟、印度对我国光伏产业的反倾销、反补贴调查,中国光伏产品出口开始呈现下降趋势,出口额从2011年的358.21亿美元降至233亿美元,同比下降31.49%,如图3-20所示。
图3-20 2006~2012年中国光伏产品出口情况
4.生物质能:处于起步阶段,技术对外依存度较高
我国生物质能总体处于起步阶段,较为成熟的技术是沼气技术,已从单纯的能源利用发展为废弃物处理和生物质多层次综合利用,沼气工程的零部件已经实现了标准化生产,沼气技术服务体系已比较完善。到2008年年底,我国已建成大型沼气池1600多处,户用沼气3000多万口,年产沼气约140亿立方米,生物液体燃料年产量165万吨。而其他生物质发电多在消化、吸收基础上,依靠国外生物质发电技术和核心部件,初步实现生物质发电设备的国内制造。
(二)创新现状
鉴于全球能源紧缺和环境压力,近年来,我国增强了清洁能源领域的科技创新,加快了可再生能源领域的自主创新发展速度,积极促进成熟的科研成果向市场转化,进一步推动我国新能源与可再生能源产业的发展。
国家先后出台了包括“863”计划、国家科技支撑计划及“973”计划等在内的能源领域科技主体计划,意在启动一批重点新能源技术及配套装备生产制造,加大一批重大、重点项目和专题课题,包括可再生能源技术、氢能与燃料电池技术、高效节能与分布式供能技术等,同时希望通过项目引进人才,吸引一大批具有高素质、高水平的专家和人才队伍参与科研攻关。现阶段,我国在部分领域已经取得了科研成果,部分成熟的科研成果已成功转化为生产力,实现商业化运作,社会效益和经济效益逐步显现。“863”计划引领我国先进能源技术,其研究成果对我国未来清洁能源的发展将会有很大的引领作用。2005年,承担新能源及先进能源系统研究的杭州国家重点实验室正式成立,成为23个立项建设的国家重点实验室之一,新能源创新发展逐步被国家重视。
1. R&D创新投入强度不足,核心技术支持资金渠道少
从能源行业创新要素投入角度看,在资金支出方面,近5年来,我国中央财政对能源行业经费的投入不断增加,并且加大了对国家科技支撑计划和“973”计划中能源行业创新拨款的投入。“973”计划对能源的投入在2006年才9019万元,2007年开始突破亿元大关,到2011年已达3.2亿元;国家科技支撑计划对能源的投入在2001年为7380万元,到2008年飙升至2.4亿元,最近几年也都维持在1.5亿元以上,如图3-21所示。
图3-21 2001~2011年我国中央财政在科技支撑计划、“973”计划中的拨款投入
资料来源:《中国科技统计年鉴2012》。
2011年,我国能源科学技术有643个R&D课题数,每年投入2233名人员,投入经费达3.9亿元。虽然我国能源产业受到科技支撑计划、“863”计划和“973”计划等各种政策和资金的支持,并在一定程度上促进了研发能力的提高和成果的快速转化,但唯一明确设立新能源专项的计划只有国家火炬项目。2011年,新能源、高效节能项目落实资金总额达1553277万元,占火炬计划总资金的16.13%。其中政府资金占29803万元,企业资金占810318万元。
2.新能源专业技术人员紧缺,创新攻关能力弱
在科技人力资源投入方面,2011年,专门从事能源与矿业工程学部研发的中科院院士和工程院院士人数有102人,占到中科院和工程院院士总人数的14%左右。从2005年开始,我国能源与矿业工程学部的中科院院士和工程院士人数就一直保持在90人以上,如图3-22所示,但是专门从事新能源技术研发的人员仍旧较少。
图3-22 1995~2011年能源与矿业工程学的两院院士人数
资料来源:《中国科技统计年鉴2012》。
3.取得一定的创新成果,但行业整体创新能力不强
在立项数量上,据相关数据显示,2011年,“863”计划新立课题数达555项,其中,能源占94项,是除交通行业以外新立课题数最多的,如图3-23所示。
图3-23 2011年“863”计划新立课题数按技术领域分布情况
资料来源:中国科学技术部《家科技计划年度报告2012》,科学出版社,2012。
从国外收录我国科技论文的数量来看,2011年,国外收录我国能源科技论文共计4665篇,其中SCI(科学引文索引)收录941篇,EI(工程索引)收录1310篇,ISTP索引收录2414篇,占国外收录我国科技论文总数的比重分别为0.77%、1.17%、2.78%。
4.新能源各细分行业创新动态
技术创新是产业创新的核心,只有技术创新才能给产业发展注入源源不断的活力,才能实现产业的持续发展。近几年,我国对新能源行业的技术创新越来越重视,现今已取得一定的成果。
(1)太阳能热水器产业技术链条成熟,具有了国际竞争力。从新能源领域子行业创新现状看,我国在太阳能热水器生产技术方面形成了玻璃原材料加工、全玻璃集热管和热水器的加工、加工配套机械设备、零配件、生产营销服务等一系列的关联产业链。此外,在可靠性高的中高温太阳能集热系统、U型全玻璃真空管集热器的研发等方面也取得重大成果,提升了太阳能热利用行业的技术水平和国际竞争力。
(2)太阳能发电产业硅系技术发展迅速,创新空间广阔。在太阳能光伏技术方面,多晶硅生产技术取得重大进展,硅材料的生产和生产工艺都取得显著提高。国家高技术产业化项目“年产1000吨多晶硅示范工程”在四川乐山奠基,结束了我国多晶硅没有年产超千吨项目的历史。随着产业化支持力度的加大,洛阳中硅、星光硅业1000吨级多晶硅生产线开始投入试生产。根据中国电子材料行业协会的最新调查统计,在2006~2011年,我国多晶硅年均增长超过100%, 2011年国内多晶硅产量达到82768吨,相比2010年的45021吨增长84%,产业依旧保持快速增长的势头;截至2011年年底,我国已建多晶硅生产线的总产能达14.8万吨,我国的多晶硅产量已占全球的35%左右,这在一定程度上缓解了太阳能电池生产中多晶硅材料短缺的问题。近两年内,在高纯度多晶硅生产中,降低能耗和尾气回收等具体生产环节和工艺问题已成为专项支持的重点。
尽管薄膜太阳能电池被看作替代硅系太阳能电池的最佳材料,未来发展前景广阔,但是,现阶段我国薄膜太阳能技术研究还处于实验室研发攻关以及市场试运行的产业化初期阶段。试验表明,薄膜电池普遍存在能量转化率低的问题,离技术大规模商业化、市场化转移和扩散的实现还有一定距离。现阶段,CIGS、砷化镓等薄膜电池的市场份额较小,如表3-13所示。
表3-13 现阶段各种太阳能电池技术商品化效率比较
为开拓光伏市场,确保光伏产业良性发展,我国在出台各种扶持政策外,还建立了多项光伏发电项目,如表3-14所示。作为促进光伏产业发展和技术创新的平台,光伏创新空间广阔。
表3-14 中国光伏发电重大项目
(3)突破风电并网干扰瓶颈,提升风电机组发电质量。在风电技术领域,由中国电力科学研究院承担,中德两国政府共同建立的“风力发电研究与培训”技术合作项目,投资500万欧元,建立了风力发电机组电能质量和功率特性测试装备,使风力发电具备了测试能力,同时该项目还获得实验室认可资格,使我国风力发电突破了“干扰”瓶颈。除此之外,目前,国内企业已经掌握了兆瓦级风电机组整机制造技术,并已进入大规模的生产阶段,如大连重工起重集团、浙江云达公司、金风科技公司和哈尔滨风电设备股份有限公司已经建成兆瓦级风电机组整机总装专业生产线,风电机组供应将不再依赖进口。
(4)加大了风电设备创新步伐,在核心设备上下功夫。在国风电配套零部件生产能力方面,我国的紧张状态也有了一定缓解。2012年,国家颁布了《可再生能源“十二五”发展规划》以及风电专项规划,相关风电产业政策也在不断完善。在我国产业化专项支持下,惠腾公司、连云港中复连众公司、重庆齿轮箱厂、南京高速齿轮制造有限公司和兰州电机厂等关键零部件生产厂家的生产能力先后得到了提升。由于国内原有的叶片、发电机等零部件的制造基础较好,技术壁垒相对较低,产能扩张容易,就连技术难度最大的主轴轴承,国内也有瓦轴、洛轴、天马等厂商进行了投入,预计轴承的短缺可在近几年得到较大缓解。此外,国内风电企业还积极参与国际合作,与国外企业共同探讨、研发具有自主知识产权的风电开发体系,提高风电设备的综合性能和国际竞争力。