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中国迈向替代能源大国关键一步
「十三五」规划的新能源政策

【作者: 王岫晨】2015年12月08日 星期二

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全球能源产业的发展,来到了一个关键的瓶颈,由于环保节能议题持续发酵,使得新一代的环保能源与替代能源正方兴未艾,然而过于昂贵的能源成本,使得这些替代能源的普及速度一直难以有效提升。



图一: 环保意识抬头,中国替代能源政策也受到关注。
图一: 环保意识抬头,中国替代能源政策也受到关注。

最有效率的方式,还是需要有政府政策的配合,来加速这些替代能源可以快速深入到消费市场的各角落。


中国的「十三五」计画中,将替代能源纳入了国家的发展中,藉由政府的力量来推动,将能直接而有效地普及替代能源政策。本文也将撷取十三五计画中相关的能源策略,供读者做为参考。



图二: 十三五规划将致力调降光伏发电电价。
图二: 十三五规划将致力调降光伏发电电价。

中国光伏加速发展

中国国家发改委发出了《关于完善陆上风电、光伏发电上网标杆电价政策的通知》,在「十三五」期间,中国陆上风电、光伏发电的电价,将随着发展规模逐年下调,以实现《能源发展战略行动计画》所提出的:2020年风力发电与煤电上网电价相当、光伏发电与电网销售电价相当的目标。


据了解,「十三五」加快发展风力、太阳能、生物质能、水能、地热能等。除了加强储能和智能电网建设,并发展分布式能源,推行节能低碳电力调度。而包括风力与太阳能的费率,也都会陆续调降,以国家力量来刺激替代能源普及。


光伏产业的挑战

根据TrendForce的调查指出,光伏产业所遭遇的问题,经济性仍是制约光伏发电发展的主因。此外,技术进步和产业升级是制约发展的关键问题,而适应光伏发电规模化发展的管理体系仍有待完善,且适应光伏发电规模化发展的配套产业服务体系也尚未建立。


目前光伏产业的政策着力点,包括:建立光伏发电目标引导机制、加大财政支持力度、配套电网建设和运行机制、与建立光伏发电市场的价格管理政策等。


在中国十三五期间,光伏产业的发展重点,将加快推进中东部地区分布式光伏发电和西部地区光伏电站规模化发展,推进重点经济带及重点生态保护区高比例光伏应用、光伏发电综合利用基地、光伏扶贫、高比例可再生​​能源示范区、大型光伏发电基地、与光伏发电综合治理与「领跑者计画」等六大重点工程。



图三: 地广的中国正适合发展风力发电。
图三: 地广的中国正适合发展风力发电。

节能汽车

TrendForce指出,在未来三十年内,传统汽车仍将在消费市场占有绝对主导地位,只不过,节能汽车的发展,对于缓解全球能源与环境压力也有着至关重要的功能。传统动力汽车技术的持续优化,是未来中国汽车工业缩短差距,并有利于新能源汽车发展和市场导入的重要方向。节能汽车是指以内燃机为主要动力,但燃料消耗量优于下一阶段目标值的汽车。


伴随节能环保法规的不断严格,无论是国家层面、企业层面,还是用户层面,都对节能汽车出现强烈需求。近来年,汽车平均油耗持续下降,节能汽车的市场规模呈现快速成长趋势。 2020年,中国节能汽车年销量将达到汽车市场需求总量的30%,2025年销量将超过40%。


未来中国节能车辆的发展重点包括:节能内燃动力车、混合动力乘用车、节能柴油商用车、混合动力商用车,与替代燃料汽车等。关键零组件则包括重点推进电机、电池、逆变器等关键核心元件的自主化,满足新能源汽车产业的发展需求,重点包括:驱动电机、电机控制器、动力电池系统、燃料电池系统及电堆,以及机电耦合装置等。


当然发展节能汽车,关键技术还必须具备整车整合技术(突破节能车系列化开发、匹配与控制技术难题)、动力技术(突破小型化增压直喷汽油机燃烧和控制技术、突破高效商用车柴油机燃烧和控制技术、突破乘用车先进柴油机技术等)、传动技术(突破高效自动变速器的开发和控制技术)、轻量化技术(突破轻质材料、复合材料汽车零组件性能分析、成形及连接等技术难题),以及低阻力技术(突破低风阻、低滚阻、低摩擦等技术难题)等。



图四: 节能汽车的发展,对于缓解中国能源与环境压力至关重要。
图四: 节能汽车的发展,对于缓解中国能源与环境压力至关重要。

新能源汽车

新能源汽车的大规模发展,当然是有效缓解能源与环境压力,推动汽车产业技术创新与转型升级的重要策略。新能源汽车是指采用新型动力系统,完全或主要依靠新型能源驱动的汽车,主要包括纯电动汽车、插电式混合动力汽车和燃料电池汽车。


近年来,新能源汽车呈现快速发展的趋势。 2014年中国新能源汽车销售持续倍增,已经成为全球第二大新能源汽车市场。国际预测指出,2020年前,中国将成为全球第一大新能源汽车市场。在中国国家碳排放总量目标和一次能源替代目标需求下,2030年新能源汽车年销量将继续大幅提高,规模可望超过千万辆。


目前中国的规划,2020年初步建构以市场为导向、企业为主体、产学研紧密结合的新能源汽车产业体系。自主新能源汽车年销量突破100万辆,打造明星车型,进入全球销量排名前10,新能源客车实现大量出口,整车平均故障间隔里程达到2万公里等,动力电池、驱动电机等关键系统达到国际先进水准,都是目前积极推动的目标。


至2025年,目标是希望能形成自主的完整产业链,与国际先进水准同步的新能源汽车年销量可达到300万完。另外制氢、加氢等配套基础设施也将更为完善,让燃料电池汽车可达到区域化的小规模实行。


「十三五」加快发展风力、太阳能、生物质能、水能、地热能等之发展速度,以国家力量来刺激替代能源普及。


中国新能源汽车的重点产品包括:插电式混合动力汽车、纯电动汽车,以及燃料电池汽车等。关键零组件重点则包括推进电机、电池、逆变器等关键核心零部件自主化,满足新能源汽车产业的发展需求。细节包括驱动电机、电机控制器、动力电池系统、燃料电池系统及电堆、机电耦合装置、增程式发动机、高压总成、整车控制器与轻量化车身等。


至于新能源汽车的关键技术包​​括整车整合技术(突破融合多资讯、以能量管理为核心的整车智能控制技术、高整合度的动力系统电动化等技术难题,开发太阳能电池整车集成应用技术)、电驱动系统技术(突破电机与传动装置、逆变器整合,高整合电驱动系统专用变速器等技术难题)、能量存储系统技术(突破宽温度、长寿命、全固态电池,低成本、高整合化电池管理等技术难题)、燃料电池系统技术(突破高可靠性膜、催化剂及双极板,高可靠性供给系统及其关键部件等技术难题)、高压电气系统技术(突破无线充电、高耐压等级薄壁绝缘层等技术难题)等。



图五: 新型能源材料的开发,目的是为了减少环境的污染。
图五: 新型能源材料的开发,目的是为了减少环境的污染。

新型能源材料

当然,新型能源材料的发展,对于能源产业十分的重要。目前中国在新型能源材料的发展进度如下:


1.太阳能电池


晶矽电池效率高于25%,矽基薄膜电池效率高于15%,光伏系统上网电价低于0.5元/kWh,有机太阳能电池能量转换效率则高于20%,而染料敏化太阳能电池光电转换效率则可高于15%。


2.锂电池


能量型锂电池能量高于300Wh/kg,功率型锂电池功率高于4000W/kg,动力电池低于1.5元/Wh,储能电池低于1.0元/Wh,而这些材料及电池生产设备则全部达到国产化。


3.燃料电池


燃料电池系统低于0.3万元/kW,膜电极成本低于50元/kW,高温复合膜成本则低于0.3万元/m2。


石墨烯材料

石墨烯是近年来崛起的新材料,其主要应用于新能源的用途如下:


1.电动汽车锂电池用石墨烯电极材料


较现有材料充电时间缩短一倍以上,续航里程也提高一倍以上。


2.海洋工程用石墨烯防腐蚀涂料可较传统防腐蚀涂料寿命提高一倍以上。


3.软性电子用石墨烯薄膜


性价比超过ITO,且具有优异的曲折性,可广泛应用于软性电子领域。


4.光电领域用石墨烯高性能热介面材料


石墨烯散热材料较现有产品性能提高两倍以上。整体突破石墨烯的规模制备技术,石墨烯粉体的分散技术,以及石墨烯电极材料的复合技术。


结语

能源的创新,永远都是个不会冷却的议题。这个世界的一切活动,永远都需要源源不绝的能源来提供更多的能量与创新。藉由崛起的中国对于能源产业的诸多策略,或许正可为台湾甚至全世界,对于能源创新有更多新的方向与作为。



图六: 能源创新永远都是个不会冷却的议题
图六: 能源创新永远都是个不会冷却的议题
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