1中国和美国新能源发电现状的比较和思考陈自祥安徽省电力设计院，安徽省合肥市，230601；ThethinkingandcomparisonofnewenergypowergenerationbetweeninChinaandinUSChenZi-XiangAnhuiElectricPowerDesignInstitute,Hefei,China,230601ABSTRACT:Therapiddevelopmentofnewenergypowergenerationhasbecometheinfrastructureandpillaroftheworld’senergyinfuture,andgraduallybecomethemaindirectionofdevelopmentinpowergenerationtechnology.ThispaperdescribesthecurrentsituationofpowergenerationinChinaandtheUnitedStates(U.S.),suchaswind,solar,hydro,biomassandgeothermalenergy,aswellastoexploreandanalyzethecoretechnicalissuesinthefutureofnewenergypowergenerationindustrywhichneedtobeaddressed,throughthecomparisonwiththeUS,makingaclearunderstandingofthegap,drawingonthesuccessfulexperienceinUS,combiningwiththefactsofourcountry,andfinallyprovidingvaluableguidanceforthedevelopmentofnewenergypowergenerationindustryinfuture.KEYWORD:China;U.S.;Newenergy;Renewableenergy;Powergenerationtechnologies摘要：新能源发电产业的迅速发展已经成为世界各国未来的能源基础和支柱，逐渐成为发电技术的主要发展方向。
本文分别介绍了中美两国在风能，太阳能，水力，生物质能和地热能这五大新能源发电的现状，以及探讨分析了未来新能源发电产业中的需要解决的核心技术问题，通过和美国比较，认清差距，从而借鉴美国成功的经验，结合我国的实情，为我国未来的新能源发电产业的发展提供有价值的指导。关键词：中国；美国；新能源；可再生能源；发电技术0引言在能源危机问题日益突出及各类环境污染越发严重的情况下，如何开发利用好新能源以及合理充分的挖掘可再生能源已成为大多发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的基本选择[1]。随着《京都议定书》正式生效和我国可再生能源法的设立，这将进一步有益的促进我国可再生能源的开发和利用。根据《可再生能源法》规定，可再生能源的开发利用被列为全国能源发展的优先产业，不但国家将给予这些新能源产业的企业税收优惠，而且地方政府和金融机构可以提供有财政贴息的优惠贷款；国家财政部门设立可再生能源发展专项资金，用于支持可再生能源开发和利用。同时采取相应措施，推动可再生能源市场的建立和发展。其实早在20世纪70年代开始，我国政府就积极倡导新能源的研究开发、推广与应用，并坚持讲求效益的方针；1992年世界环境与发展大会后，又提出了因地制宜地开发和推广风能、太阳能、水能、生物质能、地热能等新能源的方针。
美国，作为各项指标的世界领导者，为了在可再生能源国际市场的占有绝对的领导地位，美国政府及各相应的职能部门相继制定和出台了一系列与可再生能源相关的政策规定，并通过了《清洁能源安全法》(ACESA)，它们从各个方面对美国可再生能源的发展进行了具体的阐述。其中最重要的一点就是对本国的电力基础设施重新进行了评估和设计，其最终目的也是逐渐提高和扩大可再生能源发电的在国内发电产业的占有比例。1我国利用新能源发电的现状由于我国现有电源结构不够合理，这就要求新能源发电产业必须要迅速崛起起来，根据中国电力企业联合会统计的数据显示，2010年，我国非化石2新能源发电装机的比重已经上升到26.53%，而且根据中国电力企业联合会发布的《电力工业“十二五规划”研究报告》中提出了到2012年，我国非化石能源的发电装机比重将努力提升到47.08%，相应的到2020年我国电力行业每年将节约标煤2.73亿吨，减排二氧化碳，二氧化硫，以及氮氧化物分别能达到6.76亿吨，584万吨和256万吨，当然能够实现这一雄伟目标的唯一前提就是要逐渐提高非化石能源在中国发电行业的比重，而且必须全力发展新能源发电产业。下面逐条介绍下我国各项新能源发电产业的概况。
1.1风力发电我国风力发电的事业是从20世纪70年代开始起步，最初分布在山东，内蒙，海南岛等较偏远的地区，而且起初阶段的风力发电的机容量也不是很大，但是随着新能源的开发发展，根据全球风能协会提供的数据，可以观察到2009年中国的风力发电装机容量已达到世界第三位，达到25.104GW，占世界总装机容量的15.9％。并且本土国产化风力机组的开发和研究也取得了一定积极的成果[2]。但是由于我国风力发电最突出的问题还是要向国外引进大型风力发电机组，这就导致了我国风力发电成本一直较高。但是积极的一面是我国小型风力发电的技术比较成熟，已经能够自主研发出容量从100W到10kW的风力发电机组，现有累计总量已经居于世界第一位，尽管与世界先进的风力发电水平相比，还存在一定差距，但是随着自主研发技术的进步，相信在不久的将来，能够很好的克服这些缺点和不足。1.2太阳能发电太阳能作为清洁无污染的新能源，具有广阔的发展前景，如何充分利用好这一新能源，已经成为全球共同关注的话题。我国地处北半球，太阳能的资源还是比较地丰富。总体来说。我国太阳能发电的主要以光伏发电为主[3]。到2010年底，我国光伏发电累计容量为86万千瓦，其中当年新增58万千瓦，目前国内在建太阳能发电项目总规模达100万千瓦左右，预计到2015年太阳能发电累计总容量将达到1000万千瓦左右。
但是多晶硅太阳能电池还仅仅处于少量的试生产阶段。而且太阳能发电最突出的问题就是其发电成本比较昂贵。同样我国的太阳能发电产业与国外相比，尤其在光伏产量和开发研究还有很大的差距，目前中国的太阳能发电还处于中小规模利用阶段，随着近几年来国内光伏产业和国外先进的光伏产业合并和重组，可以进一步促进我国太阳能发电产业的发展。 1.3 水力发电 水力发电技术是利用水位差产生的强大水流所具有的动能来进行发电的技术，它具有可再生性，纯净性，综合利用性等这些突出优点，不仅如此，这项技术还可以带动区域内的经济发展，总体来说，我国的水力发电资源的总量比较丰富，尤其在新中国成立以来，我国的水力发电事业取得了飞跃式的发展，随着小浪底，二滩，三峡等一批世界级水电站的建立，我国已是水电在建规模最大的国家，也是水电发展速度最快的国家，但是水力发展技术也存在一些显著地缺点，函待解决，比如说工程投资大，建设周期长，而且目前大家对是否破坏当地区域的生态环境还存在着很大的争议[4]。 1.4 生物质能发电 生物质能资源的是否丰富，主要由一个国家的农业结构和农林业生产等要素决定的，其主要机理是利用有机物质通过微生物的发酵作用而产生一种以甲烷为主的可燃气体，即沼气。
我国是一个农业大国，早在1958年就开始开发和利用沼气，经过不断改进和创新，我国在农村沼气生产技术已经得到世界各国专家的认可。目前我国基本上以发展小型沼气发电装置为主，这种小型沼气发电站目前都是采用内燃机作为动力装置，在中国的一些农村地区或偏远无电网地区作为小电源能够发挥着一定3 作用[5]。 1.5 地热发电 相比于其他新能源发电技术，地热发电的技术较为成熟，并且很早就在全球范围内实现了商业运行，其主要机理就是以地下热水和蒸汽为动力源来推动汽轮机发电，其基本原理与火力发电类似。我国的地热资源也非常丰富，其中最成功的应用是西藏地区的羊八井地热电站，建成以来一直运行很稳定，已累计发电量达到30亿kW· h左右[6]。尽管我国对地热发电直接开发利用已居世界首位，但地热发电装机总容量却排名全球l6位。全球已有24个同家建有地热电站，其装机总容量和年发电分别为10715兆瓦和612兆瓦。而我国仅为25兆瓦。这与我国地热利用的关键核心技术尚未掌握有一定关系，而且我国地热发电产业中高温利用这块与国际先进技术相比仍然还有一定差距。 2 美国利用新能源发电的现状 美国的可再生能源主要包括水电、生物能、地热能、风能和太阳能，其中生物能、风能和太阳能的资源比较丰富，而且这些新能源发电技术相对成熟，并且处于世界上的领先地位。
下面逐条介绍下美国各项新能源发电产业的概况。 2.1 风能发电 美国是世界上风力安装容量最大的国家，这得益于美国能源部很早就意识到开发和利用风能的重要性，所以早在1994年，美国政府组成了国家风能协调委员会，很好的解决了风能开发利用过程中出现的难题，这就使得美国在风能发电的技术和规模一直处于世界第一。根据世界风力能源协会的研究报告显示，2008年全世界新增风力发电规模约2700万kW，其中美国居首位占31％[7]。就目前而言，风力发电的核心技术主要还是如何通过技术改进来降低生产成本，只有很好的解决这个问题，才能更好的推广风能在全球范围内的使用。 2.2 太阳能发电 据统计到2008年底，美国风电总装机容量2517万kW，占全球总量的30.9％，居世界第一。其中光伏太阳能技术相对比较成熟，产业增长也日趋稳定。光伏太阳能技术分为集中光伏技术和平板式光伏技术。其中平板式技术包括晶体硅和各种半导体材料薄膜；而集中光伏系统的关键技术就在于使用低成本的集中(反射或折射)光学和跟踪系统(跟踪太阳运动)。最重要的一点就是发展薄膜技术来提高光电的转换效率。另一方面聚光太阳能发电(CSP)技术的原理是最大限度接受太阳光束，主要分为抛物槽、电力塔、双轴碟式技术。
需要攻破的核心技术问题就是如何加强接收器材料以及改良存储技术 [8]。 2.3 水力发电 据统计到2005年底，水力发电已经是美国第四大电力来源，发电量占全美发电量的8%[9]，水力发电就是将海洋潮流、波浪能、热梯度转化为电能。最常规的是将淡水河流能量转换为电能。主要的方式是水坝、大型发电站等。扩大水力发电的重点在于提高涡轮转换效率和改进工具设计以及对水资源的监测精度，尽管美国本土有大量反对建造水力发电站的声音存在，主要认为，水力发电厂会破坏生态系统的平衡之类的，但是美国相关部门一直没有停掉过如何通过科技手段来提高水力发电的效率并且达到节能环保的目的，换言之美国的水力发电技术一直处于全球的领先位置。 2.4 生物能发电 进入21世纪以来，随着《京都议定书》的生效，生物能的发展得到全球前所未有的关注，总体来说，美国在开发利用生物质能发电的技术上同样处于世界领先位置。据报道，2010年底，美国新增有约1100万千瓦的生物质发电装机。并且在21世纪以来，美国政府相继推出一系列有益本国生物能产业发展的相关政策和法规[10]。尽管生物质能的资源类4 型特征具有多重性，但是在利用生物质能来发电的产业中，它的原理与化石燃料燃烧发电的方式相似。
所以，当我们在利用生物质能来发电时，必须要通过先进的技术来控制控制生物质燃烧的转换效率，更要能达到节能环保的目的。 2.5 地热能发电 美国同样也是世界上地热发电规模最大的国家，据统计，美国通过地热能发电的总装机量已经达到2687MW。而且据美国地热资源协会统计资料表示，目前美国利用地热开发中的地热发电总量已经达到220万千瓦，相当于4个大型核电站的发电量，因此无论是地热的利用方面，设备容量方面，美国都是处于世界第一的位置。地热能发电的原理是以地下热水和蒸汽为动力源来推动汽轮机发电。因此需要解决最主要的核心技术问题就是对资源以及分析岩体裂隙内部结构做出最精确的估测[11]。 3 中美新能源发电现状的对比和思考 通过对比中美两国的新能源发电现状可知，中国和美国比起来还有一段不小的差距，无论是新能源发电的核心技术还是新能源发电的装机总容量，不仅仅是在新能源发电行业，乃至绝大部分行业，美国在一些的产业和核心技术上远远领先于我国。这就需要我们在结合本国实际国情的情况下要借鉴学习美国在新能源发电领域取得成功的经验，例如政府要制定新能源发电产业的发展规划，积极保障新能源发电行业的资金链问题，对一些有潜力的新能源发电企业给予奖励和补助，最重要的一点就是国家应该加大对提高新能源发电的核心技术水平研发上的资金投入，努力将我国的新能源发电产业发挥其最大优势。
中美两国是全球碳总排放量最多的国家，双方都在致力于如何更好的挖掘新能源发电的潜力，因此双方于2008年签署了《中美能源环境十年合作框架下的绿色合作伙伴计划框架》，在这样的一个合作的框架下，两国将致力于通过技术交流，项目合作，来解决如何降低新能源发电的成本，从而推动两国乃至全球新能源发电的开发和利用，因此，中国应当珍惜这样的合作方式，努力学习和借鉴美国成功的经验和方法，逐渐提高新能源发电的技术水平和占有比例[12]。 新世纪以来，人类正面临着能源短缺和环境污染的重大问题，如何应对全球环境的日益恶化和能源危机，利用新能源和可再生资源发电已经上升到一个非常重要的战略问题，快速开放和利用新能源发电已经成为当下全球很多国家能源发展的重点，如何更好的开发和利用新能源发电，这就要求许多国家要一起努力，共同致力于新能源的开发和发展，为未来的世界创造更好的生态环境，以及为未来打好雄厚的能源基础。参 考 文 献 [1] 刘志强，刘志勇．新能源发电综述[J]．农村电气化，2004，9：5-6． Liu Zhiqiang，Liu Zhiyong．Review on new energy power generation[J] ．Rural Electrification，2004，9：5-6(in Chinese)． [2] 刁瑞盛，徐政，常勇．几种常见风力发电系统的技术比较[J]．能源工程，2006，2：20-25． Diao Ruisheng，Xu Zheng，Chang Yong． Technical comparison between several common wind power generation systems [J]．Energy Engineering，2006，2：20-25(in Chinese)． [3] 赵晶，赵争鸣，周德佳．太阳能光伏发电技术现状及其发展[J]．电气应用，2007，26(10)：6-11． Zhao Jing，Zhao Zhengming，Zhou Dejia． Technical comparison between several common wind power generation systems [J]．Electrotechnical Application，2007，26(10)：6-11(in Chinese)． [4] 高季章．中国水力发电现状问题和政策建议[J]．中国能源，2002，8：4-7． Gao Jizhang ． Current problems and policy recommendations on hydropower in China [J]．Energy of China，2002，8：4-7 (in Chinese)． [5] 纪伟．生物质能发电技术发展现状[J]．山东煤炭科技，2005，4：45． Ji Wei．Development status of biomass power generation technology[J]．Shandong Coal Science and Technology，5 2005，4：45 (in Chinese)． [6] 郑克棪，潘小平．中国地热发电开发现状与前景[J]．中外能源，2009，2(14)：45-48． Zheng Keyan，Pan Xiaoping．Status and Prospect of Geothermal Generation Development in China [J]．Sino-Global Energy，2009，2(14)：45-48 (in Chinese)． [7] 涂强．美国的风力发电发展概况[J]．中国水能及电气化，2009，9：52-55． Tu Qiang．Development status of wind power generation in U.S.[J]．China Waterpower and Electrification，2009，9：52-55 (in Chinese)． [8] 杜以会．美国太阳能利用现状[J]．农业工程技术：新能源产业，2011，7：13-18． Du Yihui ． Status of solar energy utilization in U.S.[J]．Agricultural Engineering Technology (Renewable Energy Industry)，2011，7：13-18 (in Chinese)． [9] 高立洪．美国水力发电发展现状及发展趋势[J]．中国农村水电及电气化，2005，1：65-67． Gao Lihong ． Development status and trend of hydroelectric power generation in U.S.[J] ． China Waterpower and Electrification，2005，1：65-67 (in Chinese)． [10] 张嵎喆，王君，林中萍．美国生物质能产业发展现状和相关政策研究[J]．全球经济瞭望，2008，12(23)：5-8． Zhang Yuzhe，Wang Jun，Lin Zhong ping．Development status of the U.S. biomass industry and Its promoting policy[J]．Quan Qiu Jing JI Liao Wang，2008，12(23)：5-8 (in Chinese)． [11] 张焕芬．世界地热发电和直接利用状况[J]．太阳能，2011，22：42-43． Zhang Huanfeng．World geothermal power generation and direct utilization[J]．Solar Energy，2011，22：42-43 (in Chinese)． [12] 金名．奥巴马启动美国新能源战略[J]．生态经济，2009，9：12-15． Jing Ming．Starting the new U.S. energy stratege by Obama[J]．Ecological Economy，2009，9：12-15 (in Chinese)．收稿日期：2012 年7 月 作者简介： 陈自祥（1986-），男，安徽省合肥市，博士，工程师，研究新能源和环境问题。 联系方式：安徽省合肥市经济开发区繁华大道369, 230601. 手机号：13721087086；E-mail:czixiang@163.
