第二篇 重点产业篇
第六章 新型电力（新能源）装备
一、新型电力（新能源）装备产业概述
（一）新型电力（新能源）装备产业定义
根据江苏省发展改革委的定义，新型电力（新能源）装备产业包括太阳能发电及热利用、风力发电及装备制造业、生物质能发电及装备制造业、智能电网、新能源汽车、核电装备及应用。包括光伏、风电、智能电网、核电装备在内的新型电力装备产业集群已经成为江苏省重点培育打造的面向全球竞争的先进制造业集群。
（二）新型电力（新能源）装备产业分类
1．新能源汽车
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源（或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术而形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括纯电动汽车、增程式电动汽车、混合动力汽车、燃料电池电动汽车、氢发动机汽车等。
2．新能源发电
（1）风电。风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的可再生能源，很早就开始被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10米高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW，共计10亿kW。利用风力发电非常环保，且地球上风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视。风力发电具有清洁而环境效益好、可再生、永不枯竭、基建周期短和装机规模灵活等优点，同时也存在着噪声大、视觉污染严重、占用大片土地、不稳定、不可控、成本高、影响鸟类等缺点。
（2）光伏。太阳能光伏发电是指无须通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池，目前实际应用的是光伏电池。光伏发电系统主要由太阳能电池、蓄电池、控制器和逆变器组成，其中太阳能电池是光伏发电系统的关键部分，太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。太阳能电池主要分为晶体硅电池和薄膜电池两类。前者包括单晶硅电池、多晶硅电池两种；后者主要包括非晶体硅太阳能电池、铜铟镓硒太阳能电池和碲化镉太阳能电池。单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右，最高可达23%，在太阳能电池中光电转换效率最高，但其制造成本高。单晶硅太阳能电池的使用寿命一般可达15年，最高可达25年。多晶硅太阳能电池的光电转换效率为14%～16%，其制作成本低于单晶硅太阳能电池，因此得到较大规模发展，但多晶硅太阳能电池的使用寿命要比单晶硅太阳能电池短。
太阳能光伏发电独具多种优点：
①太阳能是取之不尽、用之不竭的洁净能源，太阳能光伏发电是安全可靠的，不会受到能源危机和燃料市场不稳定因素的影响。
②太阳光普照大地，太阳能是随处可得的，太阳能光伏发电对于偏远无电地区尤其适用，而且会降低长距离电网的建设和输电线路上的电能损失。
③太阳能的产生不需要燃料，运行成本低。
④除了跟踪式外，太阳能光伏发电没有运动部件，因此不易损毁，安装相对容易，维护简单。
⑤太阳能光伏发电不会产生任何废弃物，并且不会产生噪声、温室及有毒气体，是很理想的洁净能源。安装1kW光伏发电系统，每年可少排放600～2300kg的CO2、16kg的NOx、9kg的SOx及0.6kg的其他微粒。
⑥可以有效利用建筑物的屋顶和墙壁，不需要占用大量土地，而且太阳能发电板可以直接吸收太阳能，进而降低墙壁和屋顶的温度，减小室内空调的负荷。
⑦太阳能光伏发电系统的建设周期短，而且发电组件的使用寿命长、发电方式比较灵活，发电系统的能量回收周期短。
⑧不受资源分布地域的限制，可在用电处就近发电。
任何事物都有其两面性，太阳能光伏发电虽然具有上述诸多优点，但是也有其缺点：
①地理分布、季节变化、昼夜交替会严重影响其发电量，当没有太阳的时候就不能发电或者发电量很小，这就会影响用电设备的正常使用。
②能量的密度低，当大规模使用的时候，占用的面积会比较大，而且会受到太阳辐射强度的影响。
③光伏系统的造价还比较高，系统成本为40000～60000元/kW，初始投资高，因此严重制约了其广泛应用。
④年发电时数较低，平均1300小时。
⑤精准预测系统发电量比较困难。
（3）核电。核能发电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电，它是实现低碳发电的一种重要方式。国际原子能机构2011年1月公布的数据显示，全球正在运行的核电机组共442座，核电发电量约占全球发电总量的16%。拥有核电机组最多的国家依次为美国、法国、日本和俄罗斯。核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热成高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差约百万倍），而所需要的燃料体积与火力电厂相比少很多。核能发电所使用的铀235纯度只约占3%～4%，其余皆为无法产生核分裂的铀238。核能发电具有污染排放少、能源消耗低的优点，同时也存在安全性的问题。2008年，中国统一明确了鼓励核电发展的税收政策。积极推进核电建设，将改善中国的能源供应结构，保障能源安全和经济安全，保护环境。中国建成和在建的核电站总装机容量为870万千瓦，2020年约为4000万千瓦。从核电发展总趋势来看，中国核电发展的技术路线和战略路线早已明确并正在执行，当前发展压水堆，中期发展快中子堆，远期发展聚变堆。具体地说就是铀资源，采用铀钚循环的技术路线，中期发展快中子增殖反应堆核电站，远期发展聚变堆核电站，最终基本上“永远”解决能源需求的矛盾。
3．电力设备（智能电网）
智能电网就是电网的智能化（智电电力），也被称为“电网2.0”。它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标。其主要特征包括自愈、激励和保护用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。
（三）新型电力（新能源）装备产业发展趋势
太阳能发电装备、风力发电装备以及生物质能发电装备是目前最有发展前景的新能源装备。因为它们既能够为人类提供大量的电能，同时又能做到很少地消耗资源和减少环境污染，所以是目前世界上作为可再生能源利用的主要手段，也是绿色环保的新能源发电装备的主要发展方向。
1．太阳能发电装备现状及发展趋势
太阳能是一种清洁、安全、可再生和分布范围广的绿色能源，是今后替代能源发展的战略性领域。它是太阳内部连续不断地核聚变在反应过程中发生的能量，地球获得的能量可达173000TW，也就是说，太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。太阳每年辐射到地球表面上的能量相当于目前世界能源消耗总量的2万倍以上，地面每平方米接收的太阳能平均为1.35kW，因季节、气候、白昼和经纬度不同，分布很不均匀。我国2/3的国土面积年日照小时数在2200小时以上，年太阳辐射总量大于每平方米5000MJ，属于太阳能利用条件较好的地区。
（1）太阳能发电装备现状。从国内现有的技术水平看，太阳能发电形式包括光伏发电和光热发电两种。科学技术的发展促进了光伏发电技术的更新，这不仅实现了电能生产效率的提升，也加快了各种能源转换的运用。我国光伏发电领域起步较早，经过长期的发展，在太阳能电池组件的生产能力等方面取得了诸多成就，这对于缓解国内能源危机是很有效的方式。太阳能电池是运用光伏效应把太阳能转变成电能的部件。太阳光对太阳能电池持续照射后，太阳光的光子在电池里激发出电子空穴对，电子和空穴则会向电池的两端移动，当外部存在通路时则会出现电流，最终生成了电能。离网型、并网型是光伏发电系统的两大形式。离网型光伏发电系统从太阳能电池发出的直流电多数可作为电能使用，我们可以根据具体需要采用逆变器将电流调整为直流电，从而满足了不同的使用要求。与电网相连的光伏发电系统则是通常所说的并网型光伏发电系统，这种系统在结构性能上具有一定的优越性。按照配备的储能装置对并网型光伏发电系统进行分类，包括可调度式并网光伏发电系统、不可调度式并网型光伏发电系统两类。前者含有储能装置，后者不含储能装置。太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、故障率低、维护简便等优点，是一种被看好的能源利用形式。
光热发电的原理是将自然界的光能聚集到一起，主要结合聚光器汇集太阳能，经过相应的处理后，把太阳能从液态变为气态，用于汽轮发电机发电。光热发电系统主要有槽式、塔式、蝶式3种，最近几年企业运用槽式光热发电技术较多，这种发电技术的效率相对较高。从世界发电技术的运用情况看，到2009年5月，全世界运行的光热电站总容量已达73.6万kW。受技术条件的限制，中国在光热发电方面的研究进展稍显缓慢，尽管科学研究所开始对这种能源发电全力进行研究攻关，但研究的进展不是很明显。
（2）太阳能发电装备发展趋势。目前，太阳能发电装备主要有：单晶硅太阳能发电装备、多晶硅太阳能发电装备、多晶硅薄膜太阳能发电装备、非晶质（薄膜）太阳能发电装备、III-V族化合物——砷化镓（GaAs）太阳能发电装备、II-VI族化合物（CdS/CdTe）太阳能发电装备、三元（I-III-VI族）化合物（Culnsez）太阳能发电装备、色素增感太阳能发电装备和右击薄膜太阳能发电装备。其中，非晶质（薄膜）太阳能发电装备正成为一种趋势。用一种类似于印刷机的机器，将一种能够吸收太阳能的液体喷涂在一层薄薄的金属片上，这种太阳能电池薄膜的成本，只有目前主流的“太阳能电池板”的1/10，一台机器每分钟可以生产出几百张，而且可以随时随地根据不同崖顶的具体形状制作和安装。专家指出，薄膜太阳能发电装备虽然“年纪轻轻”，但它却已经有一个“大家族”。目前，已经进行大规模产业化生产的薄膜太阳能发电装备主要有三种：硅基薄膜太阳能发电装备、铜铟镓硒薄膜太阳能发电装备（CIGS）和碲化镉薄膜太阳能发电装备（CdTe）。薄膜太阳能发电装备在早晚、阴天等弱光条件下仍可生产电能。因此，在同样地理和气象条件下，全年发电量比晶体硅太阳能发电装备高出10%～15%。而晶硅太阳能发电装备在温度超过50℃之后，转换能力会明显衰减。因此，在阳光照射强的地区晶体硅太阳能发电装备效果反而差。而薄膜太阳能发电装备在高温下只有微弱衰减，适于高温、荒漠地区建设电站，特别是那些日照少、温度高的地区。
2．风能发电装备现状及发展趋势
风电是可再生、无污染、能量大、前景广的能源。大力发展风电这一清洁能源已成为世界各国的战略选择。我国风能储量很大、分布面广，开发利用潜力巨大。
（1）风能发电装备现状。我国自20世纪80年代中期引进55kW容量等级的风电机投入商业化运行开始，经过二十多年的发展，我国的风电市场已经获得了长足的发展。到2009年底，我国风电总装机容量达到2601万kW，位居世界第二，2009年新增装机容量1300万kW，占世界新增装机容量的36%，居世界首位。可以看出，我国风电产业正步入一个跨越式发展的阶段。
从技术发展上来说，我国风电企业经过“引进技术—消化吸收—自主创新”的三步发展战略也日益发展壮大。随着国内5MW容量等级风电产品的相继下线，以及国内兆瓦级机组在风电市场的普及，标志着我国已具备兆瓦级风机的自主研发能力。同时，我国风电装备制造业的产业集中度进一步提高，国产机组的国内市场份额逐年提高。目前我国风电机组整机制造业和关键零部件配套企业已能基本满足国内风电发展需求，但是像变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。因此，我国风电装备制造业必须增强技术方面的自主创新。加强风电核心技术攻关，尤其是加强风能发电关键设备和技术的攻关。
（2）风能发电装备发展趋势。2008年国际金融危机以来，世界各国都把发展可再生能源作为一个主要的经济增长点。基于2009年世界风电快速发展的状况，世界各国的风电行业普遍都调高了风电发展预期。2020年全球风电机容量预计将达到6亿kW。
目前世界整机技术路线以变桨变速的双馈异步发电型、低磁永磁同步发电型为主。在技术路线上，风能发电装备将朝着大容量、低风速、高效率的机型发展；在机型上，双馈式机组将向紧凑型轻量化发展，直驱式一体化向高速电机发展；控制系统将向智能一体化发展；在制造技术上，主要在主轴承、控制系统、逆变系统上，使基础元器件和材料实现突破，最终完全替代进口；在设计技术上，将形成具有完全知识产权的整机设计软件，包括数据库、机型库及源代码；在风场建设上，将建立一套完整的风资源和发电效率预测评估体系。风电产业的国际化、一体化和单机容量的大型化，要求风电机组向结构简单化、体积小型化的方向发展。由于永磁直驱风力发电机组转换效率高、变速范围大，因而减少了齿轮箱，易于运输、安装、维护，更减小了故障率，尤其适合海上和低风速地区，因此是未来风能发电装备发展的重点。
3．生物质能发电装备现状及发展趋势
生物质（Biomass）是指有机物中除化石燃料外的所有来源于动、植物的能再生的物质。生物质能（Biomass Energy或Bioenergy）是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，将太阳能转化为化学能固定和贮藏在生物体内的能量。生物质能是仅次于煤炭、石油、天然气的第四大能源，具有环境友好和可再生双重功能。生物质资源丰富，包括林业生物质、农业废弃物、人畜粪便、城市垃圾、有机废水、水生植物、能源植物等。
（1）生物质能发电装备现状。20世纪的两次石油危机给西方国家的经济带来严重的打击，同时也大大促进了全球范围内可再生能源的发展。近年来，可再生能源已逐渐成为常规化石燃料的一种替代能源，世界上许多国家和地区将可再生能源作为其能源发展战略的重要组成部分。芬兰是欧盟国家利用生物质发电最成功的国家之一。奥地利成功地推行了建立燃烧木材剩余物的区域供电站的计划。瑞典正在实行利用生物质进行热电联产的计划，使生物质能在转换电能的同时满足供热的需求，以大大提高其转换效率。美国在利用生物质能发电方面处于世界领先地位，德国计划到2020年把新能源发电比例提高到20%，丹麦正积极开发生物质能和风能、太阳能等可再生能源。
生物质发电在我国起步相对较晚，过去建设的生物质电厂的设计和设备主要来自国外。近年来，在我国科研院所和高校科研工作者的艰辛努力下，在引进技术设备的同时进行自主研发，并取得了一定的成果。目前国内已兴建了一批生物质能发电厂，其中包括几十个垃圾发电厂和十几个秸秆发电厂，也正在兴建生物质气化发电示范工程。
（2）生物质能发电装备发展趋势。生物质联合循环发电（BIGCC）是一种比较先进的生物质能利用技术，整个系统包括生物质气化、气体净化、燃气轮机发电及蒸汽轮机发电。由于生物质燃气热值低（约5MJ/m3），要使BIGCC具有较高的效率，燃气必须处于高温高压状态，因此必须采用高温高压的气化和净化技术。当气化炉出口时的温度在800℃以上（进入燃气轮机之前不降温）压力又足够高时，BIGCC的整体效率可以达到40%；采用一般常压的气化和燃气降温净化，由于气化效率和带压缩的燃气轮机效率都较低，整体效率一般只能低于35%。目前比较典型的BIGCC有美国Battelle（63MW）和夏威夷（6MW）项目、欧洲英国（8MW）和芬兰（6MW）的示范工程等。燃气轮机改造在技术上难度很高，特别是焦油的处理还存在很多有待进一步解决的技术问题，技术尚未成熟，再加上设备造价很高，限制了推广应用。
4．新能源汽车产业现状及发展趋势
中国的新能源汽车产业开始于21世纪之初，早在2001年，新能源汽车项目研究就被列入“863”重大科技课题。现在我国新能源汽产业已经初具规模和实力，中国新能源汽车销量占据全球销量的半壁江山。2019年全年，我国新能源汽车产销分别完成124.2万辆和120.6万辆，截至2019年3月，国家平台累计注册新能源整车企业达到了635家，成功注册新能源整车企业的有486家，通过“平台符合性检测”的新能源整车企业有450家，足以说明我国新能源汽车产业的规模之大。
造车新势力出现，国外车企入华。近年来，相对于传统老牌造车企业，出现了一批以创新、节能、新能源为理念的新兴造车势力。相关数据显示，我国注册车企已经达到了500余家。2019年，造车新势力出现了梯队，一大批车企由于补贴退坡、金融支持困难和技术落后等原因退出了这场较量，目前300多家造车新势力中，仅有蔚来、威马、小鹏、零跑等12家车企实现了交付工作。造车新势力近年为我国新能源汽车产业带来了活力，但在2019年汽车制造产业遇冷的大环境下，许多被称为“ppt品牌”的车企也被迫离开了这场盛宴。
同时，随着新能源概念的普及以及我国能源基础设施的完善，越来越多的外国新能源车企甚至是传统车企也纷纷开辟了在中国的新能源汽车销售渠道。随着特斯拉自2014年进入中国，奥迪e-tron、奔驰EQC等新兴系列也纷纷登陆中国市场，宝马ix3、大众、福特等传统老牌车企也将相继登场。与国内汽车制造产业相比，这些外资车企拥有更多的人才、资本和技术实力，在这个激烈竞争的关头进入国内市场，无疑将给国内制造企业带来不小的挑战与压力。但这种外部的刺激也将倒逼我国新能源汽车产业加速发展，找准自身定位和支撑点，而不是简单停留在以补贴优惠为存活前提的阶段。
补贴优惠政策效果显著，政策激励进入过渡期。中国的新能源汽车推广政策始于2009年1月的“十城千辆”工程，主要内容是通过财政补贴等资金投入，对公共服务领域的新能源用车给予补贴。多年来，中央和地方政府部门为了鼓励厂商生产新能源用车和私人购买新能源用车，制定了大量补贴政策，设置了一系列的激励工具包，包括生产、购置、使用、基础设施建设等四个方面，激励手段有车型开发奖励、碳排放限额与交易计划、车辆购置税减免、使用税补贴、不限号出行等。这些政策大大刺激了我国新能源汽车的普及和发展，实现了我国新能源市场销量的快速增长和新能源制造产业的不断进步。从2009年开始，我国新能源汽车销量不断增长，2018年中国新能源汽车销量达到125.6万辆，市场规模保有量占全球50%。
随着各项激励措施的推行，我国出现了许多优秀的新能源车企，但同时也滋生了许多企业的蹭补现象，许多企业过分依赖财政补贴，而怠于创新和技术研发。为了刺激新能源汽车企业进一步高质量发展，我国从2018年开始逐渐施行过渡期政策，通过补贴退坡的方式倒逼汽车制造企业成长发育。2018年2—6月为第一阶段过渡期，中国财政部、工业和信息化部、科技部、国家发展和改革委员会四部委发布《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》。这次调整提高了汽车制造企业的技术门槛，同时也提高了新能源用车的电池系统能量密度要求，完善了补贴标准并进一步加强了推广应用管理监督。在此期间上牌的新能源乘用车、新能源客车按照对应标准的0.7倍补贴，新能源货车和专用车按0.4倍补贴，燃料电池汽车补贴标准不变。
第二阶段过渡期为2019年3月26日至6月25日。四部委要求在这一时期内符合2018年技术指标要求但不符合2019年技术指标要求的销售上牌车辆，按照财政部、科技部、工业和信息化部、发展改革委《关于调整完善新能源汽车推广应用财政补贴政策的通知》对应标准的0.1倍补贴，符合2019年技术指标要求的销售上牌车辆按2018年对应标准的0.6倍补贴。过渡期期间销售上牌的燃料电池汽车按2018年对应标准的0.8倍补贴。同时，四部委还进一步加强了优化技术指标，完善补贴标准、清算制度和质量监管等工作环节，进一步提高了对于新能源车企的要求。