前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的光伏產業優缺點主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
1構建指標體系和基于ISM的定性分析
1.1指標體系的建立在文獻[7~9]的研究基礎上,結合光伏發電的實際情況,構建了內含5個一級指標、15個二級指標的光伏發電投資風險評價指標體系。各指標、子指標間的相互關系如表1所示。
1.2基于ISM的定性分析ISM是一種系統結構建模的方法,主要用于分析組成復雜系統的大量元素之間存在的關系,通過鄰接矩陣和可達矩陣及層級劃分,得出各個因素之間的相互關系,可以通過解析結構圖清晰地看出哪些因素是深層因素、中層因素、淺層因素、表層因素。根據光伏發電投資風險分析的指標體系及因素之間的相關關系建立鄰接矩陣表。經過前期一系列的計算,得到ISM模型的結果表,即根據鄰接矩陣表和推移律進行演算得到因素的縮減矩陣,見表2。表2光伏發電投資風險分析的縮減矩陣從市場角度分析,主要考慮產能和利潤空間兩個因素。光伏發電成本來自元件,元件的產能高,可選擇的空間就大,反之就小。目前光伏產業雖然得到了政策支持,但實際中仍面臨核心技術壁壘,如硅材料的技術壁壘。在實際投資建設中,工期長短直接影響了投資風險和成本,嚴格控制工期長度,按時保量地完成光伏電站的建設,是光伏發電投資風險中最重要的因素。光伏發電主要依賴光照,對于自然地理環境的要求比價高,當地光照時間和強度直接決定了光伏電站的裝機容量。光伏發電的最終目的是并網,但其發電受自然氣候因素影響較大,發電具有間歇性和不穩定性,所以能否并網也是投資風險的考慮因素??紤]表2中的因素,采用ISM模型分析可以看出,光伏發電風險的根源在于實施進度。目前光伏項目上馬很多,造成了產能過剩,加上電網接入的限制,對光伏發電企業的財務資金形成很大的壓力。由于光伏發電的間歇性,產品的競爭力不如常規電源,最后會影響光伏大規模并網。設備可靠性直接影響上網電價,這是由于電池板的可靠性及成本費用在光伏發電成本中所占比例較大。除此之外,國內外競爭對手通過對原料采購環節的干預也會間接影響上網電價。中國對清潔可再生能源的政策支持和行業規模影響了發電企業的選址。最后光伏發電企業的投資風險集中在核心技術、廠址選擇和國家產業政策3個方面。對于發電企業來說,國家產業政策是沒有差別的,如果要降低投資風險,應當從掌握核心技術和選好廠址2個方面進行努力。
2光伏發電投資風險的ANP模型
2.1數據預處理數據預處理方法包括以下3種。
2.2評價指標的一致化處理根據表1各指標的性質,可以看出其中既包含極大型指標也包含極小型指標。指標的一致化處理就是將各指標統一成極大型或極小型,此處統一規劃成極大型指標。轉換方法為x*=M-x,其中M取指標值的最大值。
2.3光伏發電投資風險的ANP模型及權重的確定根據ANP賦權準則,綜合表1中指標間的關系,建立ANP模型。ANP在實現各要素的賦權時,先要對要素進行兩兩比較,獲得判斷矩陣,然后綜合德爾菲法得到的專家意見,再在SD中進行計算。15個要素的權重如表3所示。表3ANP模型的因素權重一級指標權重二級指標局部權重極限權重市場風險C10.129597C11產能情況0.2499810.0323968C12利潤空間0.7500190.0972技術風險C20.498179C21工期0.1047290.0521738C22硅材料核心技術壁壘0.6369860.317333C23造價成本0.2582850.1286722環境風險C30.246640C31光照強度及時長0.2777310.0684996C32并網0.5136690.1266913C33空氣水噪音0.0497790.0122775C34裝機容量0.1588210.0391716政策風險C40.059837C41補貼政策0.6369860.0381153C42標桿上網電價0.1047290.0062667C43利率0.2582850.015455管理風險C50.065748C51原材料供應0.6586450.0433046C52財務0.1561820.0102687C53決策0.1851730.0121748然后進行歸一化處理,得到各個要素的權重。W=(0.032,0.097,0.052,0.317,0.129,0.068,0.127,0.012,0.039,0.038,0.006,0.015,0.043,0.010,0.012)T
3實例分析
以某發電集團擬建光伏電站面臨的投資風險為例進行說明,有4個備選方案可選擇,分別為A1,A2,A3,A44個方案。各方案的評價指標值對表4數據進行預處理后,根據指標的權重及處理后的評價指標值得出加權規范化決策矩陣,然后按照PROMETHEE法的步驟,對各方案的指標數據進行處理,并計算各方案的優先指數、流出量、流入量和凈流量,計算結果如表5所示。根據表5,列出基于PROMETHEE-I法和PROMETHEE-II法的方案優劣排序,見圖1。PROMETHEE-I法和PROMETHEE-II法的級別高于關系圖對比圖。圖1a顯示方案4是最優,其次是方案3,但是在最后一層的排序上出現方案1和2并列的情況,所以使用PROMETHEE-I法不能做出強排序,但是PROMETHEE-II法可以做到。
4評價結果分析
本文將ANP賦權法分別與羅馬利亞選擇法和TOPSIS結合,將得出的計算結果與PROMETHEE-II的結果比較分析,找出最優分析方法。
4.1基于ANP和羅馬利亞選擇法基于ANP和羅馬利亞選擇法的評價結果。
4.2基于ANP/TOPSIS法的評價結果基于ANP/TOPSIS法的評價結果。
4.3評價結果的敏感性分析兼容度是指該評價方案與其他評價方案的等級相關系數的加權平均值。兼容度較大,則該方案的代表性就強,可靠性就高;差異度是指以該評價方案的排序為基準值,差異度越小,評價方案越好。本文中的差異度范圍按方案的前3名為基準。計算3種方法的兼容度與差異度,得到評價方法排序,結果如表8所示。經過以上比較分析可以看出,在可靠性上本文所用方法優于其他,可以對不同的光伏發電投資風險方案進行擇優,如表9所示。
5結論
關鍵詞:最大功率跟蹤控制; 導納增量法; 擾動觀察法
中圖分類號:TP399 文獻標識碼:A文章編號:2095-2163(2014)04-0028-04
Abstract:This paper compares some common maximum power point tracking algorithms, and analyzes their advantages and disadvantages. On the basis of Perturbation and Observation method, an improved way--Variable-step Algorithm is presented, to avoid misjudging the maximum power point. After that, the hardware circuit of maximum power point tracking controller is also designed and realized. By this experiment, it’s proved that this system would improve response speed and tracking accuracy effectively, furtherly would improve the work efficiency of solar photovoltaic power generation system.
Key words:Maximum Power Tracking Control; Incremental Conductance Method; Perturbation and Observation Method
0引言
進入二十一世紀后,開發和利用太陽能光伏技術,已經成為當今世界能源工業的發展方向。太陽能光伏發電就是利用太陽能電池將太陽輻射產生的熱能進行有效吸收后,再經電路轉換為電能的發電過程,而且正因其呈現的巨大潛力發展空間,即使得光伏產業在世界各國都已得到了迅猛的發展。但是,太陽能電池的利用效率還是較低,而為了解決這一關鍵問題,最重要的就是實現太陽能電池最大功率點的跟蹤控制。太陽能電池的最大功率點跟蹤控制則是為了充分利用太陽能,并使太陽能電池始終輸出最大電功率的控制技術。光伏發電系統中的太陽能電池就可直接將太陽能轉變成電能。一般情況下,太陽能電池的輸出由多種因素決定,如日照情況、環境溫度等。通常在不同的環境中,太陽能電池的輸出曲線也是不同的,但每條輸出電壓曲線都存在一個最大功率點,這個功率點將對應唯一的電池輸出電壓,因此,若想盡可能最優地利用太陽能,就要通過其跟蹤控制器來實時測試太陽能電池的輸出功率Po,不斷改變其工作點,直至太陽能電池的輸出功率Po能夠達到最大值,這個過程即稱為最大功率點跟蹤控制(簡稱MPPT) [1]。
1MPPT軟件算法設計
1.1幾種常用最大功率點跟蹤控制方法的比較
隨著科學技術的不斷發展,為了提高最大功率跟蹤控制的速度和精度,數目眾多的最大功率跟蹤控制方法應運而生。更為常見的有恒壓跟蹤法、實際測量法、導納增量法、擾動觀察法等[2],現將這幾種常用最大功率跟蹤控制方法的優缺點作一比較,具體如表1所示。
1.2“變步長”擾動觀察法改進算法
如表1所述,擾動觀察法算法簡單,且容易實現。但是當系統已經跟蹤到最大功率點,或是已經跟蹤到最大功率點附近,如果擾動步長太長,或是擾動還在繼續,就有可能錯過最大功率點,隨之將損失部分功率;而當光照強度和環境溫度急劇變化時,跟蹤控制器也容易出現誤判;另外,跟蹤控制的速度和精度還與初始狀態和擾動步長的設定有較大的關系。
使其穩定在最大功率點以實現最佳工作。可能之二,如果功率值減小了,則反方向擾動,而且功率值變化幅度若是較大,則相應地加大擾動的步長;功率值變化幅度若是很小,則相應地減小擾動的步長,亦穩定在最大功率點以實現最佳工作。綜上所述,即如此不斷地對太陽能電池的工作點進行擾動,從而獲得最大功率輸出。“變步長”擾動觀察法的改進算法工作流程則如圖1所示。
2MPPT控制器設計
MPPT控制器主電路原理圖如圖2所示,該電路采用的是STC12C5A60S2的8位可編程的微控制器,由電壓檢測電路、開關管驅動電路、升降壓式DC/DC轉換電路、電源穩壓變換電路及顯示輸出電路等幾個部分組成。
由圖2可知,現對其中主要單元的實現功能可逐一展開分析如下:
(1)STC12C5A60S2主控制器。是單片機電路中應用較為廣泛的集成電路,帶有串口,可直接下載程序,也可隨時擦除。其中內置8K字節的FLASH ROM,512K字節的RAM,還有4組8位的I/O口,使用方便,功耗小,并且不易損壞。
(2)電壓檢測電路。主要是用來檢測太陽能電池陣列的輸出電壓,以及檢測升降壓式DC/DC轉換電路的輸入輸出電壓,同時也包括檢測蓄電池的輸出電壓,而且可將檢測得到的數據,在經電路轉換后,輸送到STC12C5A60S2主控制器中。
(3)開關管驅動電路。這里采用的是MOS型功率管,主要是因為該型功率管具有低功耗、管壓降低、電荷儲能效應小等特點。STC12C5A60S2輸出PWM信號控制開關管V1、V2的通斷,若是蓄電池端電壓大于其上限額定電壓,則斷開V1管,停止充電;只有當蓄電池端電壓小于其上限額定電壓時,V1管才導通,并繼續給蓄電池充電。若是蓄電池端電壓小于其下限額定電壓,將斷開V2管,且停止放電;而只有當蓄電池端電壓大于其下限額定電壓時,V2管才導通,又繼續放電供負載使用。通過控制開關管V1、V2的通斷,可有效地防止過充及過放,同時延長蓄電池的實際使用壽命。
(4)升降壓式DC/DC轉換電路。通過調節其內部電路開關管的通斷時間來調節占空比的大小,改變輸出直流電壓的幅值,并實現最大功率點的跟蹤控制。
(5)電源穩壓變換電路。LM317三端穩壓器的輸出電壓是1.25V,通過改變可調電阻RP的大小,可以得到適合系統供電的直流電壓。
3MPPT控制方法的實現和測試結果
3.1MPPT控制方法的實現
本次測試所使用的KNT-SPV01光伏發電系統是由南京康尼科技實業有限公司設計生產的,該系統主要由4塊太陽能電池板組件、2盞300W投射燈、水平和俯仰運動機構、直流電動機、蓄電池、母線單元、按鈕單元、電源組件及若干支架組成。其中的2盞300W投射燈的投射傾斜角度和投射功率均是可以調節的,主要用于模擬晨日、午日、晚日的太陽光。KNT-SPV01光伏發電系統可如圖3所示。
3.2MPPT實驗波形及分析
為了進一步驗證運用擾動觀察法改進算法對于提高光伏發電系統中最大功率點跟蹤控制的速度和精度所具有的明確作用,本文進行了一個對比實驗。在環境溫度固定為15℃不變時,將光伏發電系統與MPPT控制器相連接,分別測試采用常規擾動觀察法和本文提出的擾動觀察法改進算法時太陽能電池陣列的輸出電壓、輸出電流;以及測試當光照強度變化時,太陽能電池陣列重新跟蹤到最大功率點所需要的時間,將其稱為響應時間。實驗測試結果如圖4~圖7所示,圖中橫坐標為時間T(0.5s/格),縱坐標中CH1通道為輸出電壓Uo(22V/格),CH2通道為輸出電流Io(1.2A/格),CH1和CH2乘積為輸出功率Po(27W/格)。
從圖4和圖5中輸出功率曲線對比可知,采用擾動觀察法改進算法跟蹤到最大功率點后,輸出功率振動較小,說明采用擾動觀察法改進算法在一定程度上可提高跟蹤精度,而且從圖6和圖7中輸出功率曲線的對比中也可得到更進一步的驗證。
4結束語
本文設計了太陽能光伏發電系統最大功率點跟蹤控制器硬件電路,詳細分析了幾種常用的最大功率點跟蹤控制算法的優缺點,在此基礎上則提出了“變步長”擾動觀察法的改進算法,并與南京康尼科技實業有限公司設計生產的太陽能光伏發電實驗測試平臺相連接,構成了實體獨立的太陽能光伏發電系統。通過實驗測試結果說明安裝的最大功率點跟蹤控制器,可以提高太陽能光伏發電系統最大功率跟蹤控制的速度和精度,而且更相應地提升了其工作效率,勢將具有良好的實用價值和現實意義。
參考文獻:
[1]歐陽名三,余世杰,沈玉梁,等.具有最大功率點跟蹤功能的戶用光伏充電系統的研究[J].農業工程學報.2003,19(6):272-275.
關鍵詞 最大功率點跟蹤;光伏發電;mppt;擾動觀測法;電導增量法;
中圖分類號:tm6 文獻標識碼:a 文章編號:1671—7597(2013)051-105-01
1 mppt概述
光伏產業是當今世界上增速最快的行業之一。為了實現環境和能源的可持續發展,光伏發電已成為很多國家發展新能源的重點,光伏發電將是未來主要的能量來源。
太陽能電池板的輸出功率與電池結溫,負載和日照的變化的關系十分密切,具有很強的非線性特點。在特定工作條件下,光伏陣列存在著唯一的最大功率點。如果直接應用,很難使之工作在最大功率點,無法使太陽能量得到充分的利用。為了充分利用太陽能源,通過最大功率點跟蹤(mppt)的控制方法來使能量最大化以逐漸成為發展趨勢。
2 常見的mppt控制方法
2.1 擾動觀測法
擾動觀測法(perturbation and observation method,p&o)是最大功率跟蹤算法中使用最廣泛的一種算法,基本思想是:首先增加或減小光伏電池板的輸出電壓(或電流),然后觀測光伏電池輸出功率的變化,根據功率變化再連續改變電壓(或電流)的幅值,使光伏電池輸出功率最終工作于最大功率點。
擾動觀察法由于簡單易行而被廣泛用于mppt控制中,但隨著研究的深入,該方法存在的不足之處逐漸顯現出來,即存在震蕩和誤判的問題。
在實際應用過程中,由于檢測精度和計算速度的限制,電壓擾動的步長一般是一個定值,在這種情況下,就會產生震蕩。當步長越小時,震蕩就越小,跟蹤的速度就越慢。要想達到理想的狀態,就要在速度和精度做權衡考慮。
在擾動觀察算法運行過程中,當工作電壓達到最大功率點附近時,由于步長恒定,有些情況下,工作電壓會跨過最大功率點,改變擾動方向后,工作電壓再一次反向跨過最大功率點,如此往復循環,即出現了震蕩,即擾動觀察法的震蕩問題。
當日照,溫度等外界條件發生變化時,光伏陣列的特性缺陷也會跟著發生變化。而擾動算法卻無法察覺到,算法還認為是在一條曲線上進行擾動觀察,此時就會出現擾動方向誤判的情況,即擾動觀測法的誤判問題。
定步長的擾動觀測法存在震蕩和誤判的問題,使系統不能準確的跟蹤到最大功率點,造成了能量損失,因此需要對上述定步長的擾動觀測法進行改進。其中,基于變步長的擾動觀測法可以在減小震蕩的同時,使系統更快的跟蹤到最大功率點;基于功率預測的擾動觀測法可以解決外部環境劇烈變化時所產生的誤判現象;基于滯環比較的擾動觀測法在最大功率點跟蹤過程中的震蕩和誤判這兩方面均有較好的性能。
2.2 電導增量法(inc)
經過研究,最大功率點跟蹤實質上就是搜索滿足條件的工作點,由于數字控制中檢測及控制精度的限制,以近似代替,從而影響了mppt算法的精確型。一般而言,由步長決定,當最小步長一定時,mppt算法的精度就由對dp的近似程度決定。擾動觀測法用兩點功率差近似替代微分dp,即從出發,推演出以功率增量為搜索判據的mppt算法。
實際上,為了進一步提高mppt算法對最大功率點的跟蹤精度,可以考慮采用功率全微分近似替代dp的mppt算法,即從dp=udi+idu出發,推演出以電導和電導變化率之間的關系為搜索判據的mppt算法,即電導增量法。
由于inc法在實際數字實現時,一般用來代替,因此,當在最大功率點附近一個步長范圍內搜索工作點電壓時,會出現工作點在最大功率點兩邊震蕩的情形,這就是inc法的震蕩問題。當采用inc法時,在最大功率點處會出現三種工作狀態:第一種工作狀態為穩定在一點的工作狀態(非mpp點);第二中工作狀態為兩點震蕩工作狀態;第三種工作狀態為三點震蕩工作狀態。
當外界輻照度發生突變時,同擾動觀測法一樣,使用電導增量法進行最大功率點跟蹤時也會出現誤判。基于以上問題,研究出了幾種改進方法,其中,基于變步長的電導增量法可有效的抑制震蕩問題,基于功率預測的電導增量法可有效的解決因環境變化而產生的誤判現象,而基于中心差分法的電導增量法則能夠減少震蕩和誤判的發生,有效的
提高了mpp的精度。
3 小結
本文主要對最大功率跟蹤算法的原理做了簡單闡述,并比較了幾種常用算法的優缺點。在實際應用過程中存在的實際問題還需要做進一步研究。如能將幾種算法優點有機的結合起來,取長補短,使之能滿足實際需求是今后的發展方向。隨著新興能源的不斷發展和各國政府的不斷支持下,光伏陣列最大功率跟蹤算法精度和速度的提高將來未來的發展趨勢。
參考文獻
[1]王夏楠.獨立光伏發電系統及其mppt的研究[d].南京:南京航空航天大學,2008.
[2]雷元超,陳春根,沈駿,等.光伏電源最大功率點跟蹤控制方法研究[j].電工電能新技術,2004,23(3):76-80.
[3]d'souza n s, lopes l a c, liu xue-jun. an intelligent maximumpower point tracker using peak current control[c]//ieee 36thconference on power electronics specialists. recife, brazil: ieee,2005: 172-177.
[4]yusof y, sayuti s h, abdul l m, et al. modeling and simulationof maximum power point tracker for photovoltaic system[c]//proceedings of national power and energy conference. lumpur,malaysia, 2004: 88-93.
[5]喬興宏,吳必軍,王坤林,等.基于模糊控制的光伏發電系統[j].1247-1256.
[關鍵詞]太陽能 光伏硅片 切割技術
中圖分類號:TP395 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2015)16-0034-01
我國經濟的不斷發展使得能源的需求也與日俱增,傳統能源產業的壓力可想而知。而太陽能光伏發電作為一種新型的資源,其可再生、無污染的優勢受到人們的廣泛關注。與此同時,隨著科技的發展,光伏發電所需要的硅片成本雖然下降,但是其切割成本卻一直居高不下。目前來說,較為常見的太陽能光伏硅片切割技術為內圓切割技術與多線切割技術兩種。
一、常見太陽能光伏硅片切割技術分析
(一)常見太陽能光伏硅片切割技術
1.內圓切割技術
內圓切割(IDsaw),其原理示意圖如下。所謂內圓切割,指的是通過利用圓盤型刀片內圓的刃口對硅錠進行切割。在進行內圓切割時,圓盤型刀片會進行高速的旋轉,軸向振動因此產生。此時隨著內圓刀片與硅錠之間的摩擦力不斷加大,可能會在硅錠上殘留一些切痕甚至細小的裂隙。這樣一來,切割結束后可能就發生硅片崩片甚至飛邊的現象。
2.多線切割技術
多線切割技術(Wiresaw)原理示意圖如下,是當前進行光伏硅片切割的主流技術。當進行多線切割時,導輪上需要利用鋼絲刻制出精密的線槽。需要注意的是,線槽的精密程度必須與切割線的直徑相吻合。除此以外,還必須確保按照順序纏繞的四個導輪線槽上下平行。這樣一來,鋼絲線就借助線槽構成兩張平行的線網,以此來確定切割而成的硅片的厚度以及切割鋸痕的寬度。在多線切割機中,導輪的動力來源于發電機,其旋轉可以有效的保障鋼絲切割線的高速運行?;径?,切割線在導輪的帶動下速度可達10m/s-20m/s。此時,噴砂機會將砂漿噴射到線網之上。因為切割絲的高速運轉,覆蓋其上的碳化硅研磨料就能對硅錠進行切割。而鋼線的放出與收集都需要依靠線輪。多線切割機所能切割的硅錠直徑并不是無限大的,而是取決于幾個導輪之間的空間。目前來說最為常見的多線切割機所能切割的硅錠直徑在150毫米到200毫米之間,并且伴隨多線切割技術的發展,一些性能優良的多線切割機所能切割的硅片直徑可達300毫米。
(二)內圓切割技術與多線切割技術比較
內圓切割技術每次僅能切割一片,可謂效率低下,而且切割的硅片容易破損,可能會耗費較多的原料。而與之相比,多線切割技術的優勢就體現出來。具體來說體現在以下幾個方面:
首先,多線切割技術效率較高,它不像內圓切割一次只能切割一片,每次切割數量幾乎可以達到上千片。其次,多線切割技術可以加工直徑更大的硅片,這能滿足當前形勢下對于太陽能光伏發電的需求。另外,多線切割技術所具備的精密度也比內圓切割技術高的多,并且多線切割技術所能切出的硅片更薄。這也就意味著當硅錠相同時,多線切割技術可以獲得更多的硅片數量,這能夠節省大量的原材料。第四,多線切割技術對于硅片的損害幾率較低,不易導致破損,能夠提高硅片的使用率。第五,這也是多線切割技術所具備的最為明顯的優勢之一,即其耗費的原料非常少,僅為內圓切割技術的一半左右。
但是,作為主流的多線切割技術現階段依然存在問題,影響了其性能的進一步發揮。在利用多線切割技術進行切割時,導輪上需要覆蓋上千條鋼絲切割線,每次加工雖然可生產上千片硅片,但是如果有環節出問題的話,那么帶來的損失會十分嚴重。具體而言,與內圓切割技術相比,多線切割技術具有以下劣勢。
第一,對硅片厚度的調節難度較大,尤其是在切割的過程中,對于硅片切割的質量無法進行有效的監測與控制。與之相比,內圓切割技術則每次切割一片,其質量控制和監測較為容易,對于厚度的調節也比多線切割技術更簡單。第二,多線切割技術的生產成本較高。具體表現為金屬線的使用,通常金屬線只能使用一次,并且其生產制造價格成本高。內圓切割技術使用的內圓切片機成本遠遠低于多線切割機。第三,多線切割技術對于切割過程要求更為嚴格,因為如果在切割時發生故障,比如金屬切割絲斷裂,則會導致整個晶硅棒報廢。也就是說,多線切割技術存在潛在的風險。
二、電火花線切割技術在太陽能光伏硅片切割中的應用
常見的太陽能光伏硅片切割技術各具優勢與不足,因此為了滿足日益復雜的光伏發電系統,探尋更為先進的太陽能光伏硅片切割技術是十分有必要的。眾多技術人員為了進一步降低硅片切割的損耗,并控制硅片的厚度,不斷進行研究,而最終電火花線切割技術成為眾多專家學者的最佳選擇。
但是眾所周知,應用于太陽能光伏發電中的硅片電阻率范圍為1Ω?cm到10Ω?cm。硅片電阻率在該范圍內意味著其具備導電性,但是與其他金屬相比其電阻率卻較高,因此其導電性能與其他金屬相比差一些。這也就意味著晶硅原材料在放電的過程中對加工電流有種種限制。這樣一來,在切割太陽能光伏硅片時并不能直接使用普通的電火花線切割技術。為了解決這一問題,國外在這方面較為成熟的技術是低速走絲電火花線切割技術,而我國則在高速走絲電火花線切割技術上發展的更加深入。依托于電火花線切割技術原理而發展的高電阻半導體放電加工模型已經被驗證,其前景廣闊。
結語:
綜上所述,太陽能光伏硅片的切割成本決定了太陽能光伏發電的推廣。目前來說,較為常見的硅片切割技術為內圓切割技術以及多線切割技術兩種。這兩種切割技術在應對常規硅片時具備其特有的優勢,但是隨著光伏發電技術的發展,硅片切割技術所要面對不僅僅再是一般面積和厚度的硅片。雖然因為硅片的特殊性,電火花線切割技術不能直接作用于其上,但是相信通過不斷創新,利用電火花線切割技術切割光伏硅片的前景廣闊。
參考文獻
[1] 劉宇.光伏行業硅切片廢水預處理研究[D].華南理工大學.2012.
[2] 石志學.太陽能光伏硅片切割技術及切割鋼絲生產研究[J].科技創新與應用,2012(18).
關鍵詞:建筑光伏發電;并網發電;經濟效益估算;綠色建筑;分布式能源
引言
隨著國家大力推進節能減排戰略,綠色建筑的概念日益被人們接受。我國到2020年,綠色建筑占新建建筑比重將超過30%。在綠色建筑評價體系中,對太陽能的利用是重要的一部分。太陽能光伏發電技術目前較為成熟,市場上應用廣泛,市場運營模式健全,經濟效益可觀,而且國家大力扶持,有一系列補貼政策。所以太陽能是目前利用最廣泛的可再生能源,我國太陽能資源豐富,發展潛力巨大。建筑光伏發電較集中式光伏電站,對土地資源的要求更低,且電能可以就地消納,無需長距離傳送,避免了電能的損耗,同時對公共電網的沖擊也較小。建筑屋頂可利用面積大,增長潛力巨大,是可再生能源發展利用的重要方向。綠色建筑的光伏系統在設計應用時,需要考慮其他方面的要求,如對建筑結構承載能力的考量,對建筑功能和外觀的影響。系統設計會變得更為復雜,根據所在地區的氣候特點,建筑的周邊環境,陰影遮擋,選擇相應的光伏組件,安裝位置和方式,兼顧建筑的外觀,同時考慮發熱對建筑的影響。設計流程為:光伏電量需求分析,確定光伏系統的形式,收集當地日照、氣象、地理等條件,確定建筑可利用光伏發電的區域;光伏組件的選型與布置、確定發電容量,控制器、逆變器的型號容量選擇,組件的支架與安裝方式設計,交流側系統設計,系統防雷、接地與保護的設計與配置,監控和測量系統的設計。
1光伏發電主要設備選型
1.1光伏組件的選型及安裝
1.1.1光伏電池類型及特點分析光伏組件需滿足下列要求:(1)有足夠的機械強度,能夠承受諸如冰雹等極端天氣的影響;(2)有良好的密封性,可以防風、防水、減少外界對太陽能電池的腐蝕;(3)抗紫外線輻射;(4)絕緣良好;(5)電池單元間的連接可靠且能耗小;(6)有足夠的工作壽命,一般工程上要求有20年以上的使用壽命;(7)組件之間的特性偏差不大,有相同的輸出特性。主流的太陽能組件尺寸規格大約有兩種,1000mm×1600m和1000mm×1900mm,分別由60個和72個電池片組成。整個系統應盡量選擇同一型號的光伏組件,避免出現各支路電流不平衡,各時段效率不同等情況。1.1.2光伏設備的組裝要求光伏電池方陣應選擇朝南安裝,如果有特殊原因限制,方陣面向東或西偏轉的角度不應大于當地地理緯度的角度[1]。在屋頂安裝光伏系統時,應設置避雷裝置及欄桿扶手等保護設施。光伏陣列一般為固定式安裝,安裝傾角可參考文獻[1]附錄B的值,不同于集中式電站,建筑光伏與屋頂面積、周邊環境、屋頂承載力等相關,宜根據實際情況進行綜合考慮。光伏設備支架的承載和防風及屋頂的承重應經過嚴格力學計算的驗證。光伏組件間距的設計原則是在冬至當天9:00~15:00光伏方陣不被阻擋。光伏陣列的布置需要綜合考慮屋頂面積的利用率和早晚陣列前后遮擋所造成的熱斑效應來選擇橫排或豎排方式。根據理論計算,橫向排布可比縱向排布多5%左右的發電量,增加20%的占地面積,但安裝的工程量和難度會稍大。
1.2光伏逆變器的選型
光伏逆變器將光伏發出的直流電轉換為民用電壓的交流電或并網點電壓的交流電,是光伏發電系統中關鍵的一個環節。光伏逆變器的選型原則如下:(1)由于光伏逆變器容量越大,單位功率制造成本越低,效率越高,對于綠色建筑,可考慮選用一臺容量可覆蓋發電功率的逆變器;(2)由于一天中光伏發電量變化較大,需要選擇直流輸入電壓范圍寬的逆變器,從而可以最大限度地利用太陽能,增加光伏系統發電時間;(3)需要有抗干擾能力和過載能力;(4)當光伏發電系統發生故障后,逆變器應能將光伏系統從主網中解列,當故障排除后應能重新并網;(5)光伏逆變器必須裝有防止孤島運行的保護措施[2]。MPPT(MaximumPowerPointTracking最大功率點跟蹤)控制器可以對光伏陣列直流輸出的最大功率點進行跟蹤,光伏電池的輸出特性隨環境溫度和日照強度的變化會呈現不同的功率輸出特性,MPPT控制器及其算法可以通過改變負載特性提高光伏組件的發電效率。典型的MPPT算法有:擾動觀察法、定壓跟蹤法、模糊控制法、導納增量法[3]。這些控制算法各有優缺點,應用于建筑光伏系統時需要根據實際環境情況及項目需求選擇合適的算法。根據實際的設計經驗,光伏組件的串聯數目一般為18個、20個或22個,依據光伏組件的選型計算出逆變器MPPT電壓最大值和最小值以及最大直流輸入電壓,選擇符合要求的MPPT電壓范圍,并估算整個系統的發電功率和直流側總電流,最后決定逆變器型號和個數。
1.3匯流箱的選型及安裝
匯流箱的作用是將光伏方陣的多路直流輸出電纜分組并匯集,使得接線有序便于維護,在發生局部故障時,可以局部檢修,不影響整體工作,匯流箱的下一級接入逆變器,建筑光伏系統中常用12串或16串輸入的匯流箱,匯流箱中應由直流故障保護單元、斷路器、熔斷器、防雷、浪涌保護器等元件構成,并配有電量檢測系統和通信單元,可以實時將匯流箱內部的分支電流、電壓和功率等參數上傳到控制中心并可以遠程操作開關。匯流箱的安裝位置應就近安裝在組件串的附近,從而減少電纜鋪設長度和線損。箱體的安裝高度滿足各限制的要求,箱體底部留有足夠空間用來安裝、維修,箱體的防護等級應根據現場環境確定。
2光伏系統運行方案
2.1獨立運行系統
獨立光伏系統即離網光伏發電系統,系統所發出的電能提供本建筑物內電器使用,與公共電網隔離。負荷類型可以是直流負荷,交流負荷或者交直流混合的負荷。系統可分為有蓄電池和無蓄電池系統。在有蓄電池系統中,當發電功率大于本地負荷,可以將電能存儲于蓄電池中,在發電低谷時使用。當發電功率低于負荷,并且蓄電池提供的電量仍不滿足要求時,可以使用公共電網提供負荷。系統中需要安裝光伏控制器,在蓄電池充滿電時,光伏系統停止發電,防止蓄電池過充,當蓄電池低電量時,停止蓄電池放電,有效保護蓄電池。
2.2并網運行系統
并網運行是通過并網逆變器將所發的電能直接并入電網,光伏發電系統可以看做是一個分布式的電源,在建筑的公共電網接入點,電能可以是由電網流入建筑,也可以由建筑流向電網。相比獨立運行系統,并網運行可以不采用蓄電池和光伏控制器,但需要并網逆變器和防孤島運行系統。并網運行可以充分利用光伏電能,不會造成能量浪費,系統的固定成本比獨立運行系統小,使用壽命一般按25年設計,而獨立系統受制于蓄電池的使用壽命一般為10年左右,并網系統的運行維護成本也相對較低,目前并網技術已經成熟,建筑周邊的電網接入點較多,因此,在設計建筑光伏發電系統時,一般重點考慮并網運行方案。并網逆變器配置以太網通訊和RS-485接口,把數據傳輸到計算機上觀察、操作,監控系統應對下列參數進行監測和顯示:光伏陣列直流側的電壓和電流、交流側電壓和電流、當日發電量、實時發電功率、總發電量、太陽輻射量、環境溫度等系統參數、光伏組件溫度,減少的二氧化碳排放量和故障狀態等信息。
2.3系統接線的設計方法
以并網運行系統為例,并網接入電網的方式有:專線接入和支線接入方式。在設計系統前應先統計光伏組件的總數,選擇串聯個數和總串數,根據串數選擇合適的光伏匯流箱型號和個數,組成光伏系統直流側的接線。為保證系統電壓穩定,每一串組件個數必須相同,而每個匯流箱接入的串數可以不同,要以節省匯流箱個數為原則進行分配。統一連接到室內直流配電柜,直流電壓接入光伏逆變器逆變后連接到公共電網中。并網型建筑光伏發電系統是典型的分布式電源,為保證并網后對公共電網的沖擊影響不超過限值,要求分布式電源的裝機容量不超過上一級變壓器容量的20%。
3經濟效益分析
在設計建筑光伏系統時,經濟效益是衡量項目是否可行的一個重要指標,需提供經濟效益的評估表,確定投資回收周期和收益。建筑光伏系統輸出功率相對較小,一般而言,一個建筑光伏系統項目的容量在數千千瓦以內,相比集中式電站,免去了土地價格,降低了安裝費用和輸配電費用。建筑光伏系統項目在發電過程中,沒有噪聲,也不會對空氣和水產生污染,環保效益突出,因此,發電系統的外部效益同樣不可忽視。
4案例
以上海地區一個綠色建筑示范工業園屋頂光伏系統的設計為例,選擇并網運行模式,可利用的屋頂面積約為5000m2,采用1496塊1.6m*1m的光伏組件,最大輸出功率為250W,裝機容量374kWp。22塊組件為一串,共68串,每12串接入同一個匯流箱,不同建筑之間不宜共用匯流箱,所以項目總計使用7個匯流箱。所有直流線路接入園區的配電間的直流配電柜內,采用一個550kVA的三相逆變器,滿載MPPT電壓范圍為450-850V,最大輸入電流為1200A。光伏組件分別安裝在2個車間、1個辦公樓的屋頂以及停車場頂棚上,組件的安裝傾斜角度為25°。上海地區的年太陽輻射量約在4700MJ/m2[4],則每塊太陽能光伏組件年發電量為421.2kWh,1496塊光伏組件的年發電量為630115kWh。逆變器平均效率為96%,其他傳輸損耗加上光伏設備維修保養停運的損耗,系統的效率按80%計算,光伏系統的年發電量可以達到500000kWh以上。根據《上海市可再生能源和新能源發展專項資金扶持辦法》,分布式光伏的“度電補貼”金額為工、商業用戶0.25元/kWh,補貼時間為5年,上海市的脫硫燃煤電價為0.4593元/kWh?!蛾P于發揮價格杠桿作用促進光伏產業健康發展的通知》國家補貼為0.42元/kWh,期限為20年。本項目光伏組件設計使用壽命為25年,系統設計使用年限為25年。預計7~8年可收回投資,其余工作年份收入即為收益。
5結束語
(1)光伏發電系統的設計需要遵循可靠性、合理性、經濟性的原則,既保證可以長期可靠運行,滿足預計的發電量需求,又以經濟合理的方式配置整個系統,以最小的投資達成設計的目標。系統設計可分為兩個階段,第一階段選型和布置光伏組件,確定直流側電能的參數。第二階段完成整個系統的設計,對系統中用到的電力電子設備選型,匹配第一階段設計的參數。(2)總結了對光伏系統設計中重要設備的選型,在建筑光伏發電系統中,可按照預算投資和發電量需求選擇采用單晶硅或多晶硅光伏材料,計算出最優光伏組件串并聯組合。逆變器的選型需要根據光伏陣列的串并聯數,選擇最大電壓,最大電流和容量,而直流電壓輸入范圍需與MPPT控制器結合,范圍盡量寬。保護系統至少監測到每一串光伏組件的工作狀況,配置過流、過壓、雷電、浪涌等保護單元,并網運行需安裝防孤島運行保護。光伏組件的安裝和布置原則是盡量多地收集太陽能,同時考慮到電壓恒定和遮擋的問題。(3)采用離網型式的光伏系統時,需要配置蓄電池和光伏控制器,能量利用率較低。而并網系統對并網條件要求較高,需配置相關繼電保護系統,雙向電能表和足夠容量的并網接入點。目前,并網設備已較為成熟,城市電網容量和規模越來越大,為追求更高的發電效率和經濟效益,優先考慮采用并網發電系統。(4)目前光伏發電可以享受上網電價和政府補貼,一般7~10年可收回投資,其余十多年壽命期內的收入都是利潤,隨著光伏產業技術升級,市場擴大,設備的成本已大幅降低,即使補貼政策今后退出,光伏系統仍然可以盈利。合理地設計建筑光伏系統可以提高發電效率,減少能量損耗,提供更穩定可靠的電能,減少污染排放。
參考文獻
[1]GB50797-2012.光伏發電站設計規范[S].北京:中國計劃出版社,2012.
[2]鄭詩程,丁明,等.光伏發電系統及其孤島效應的仿真與實驗研究[J].系統仿真學報,2005.
[3]黃克亞,尤鳳翔,李文石.組合模糊控制技術與擾動觀察法提升光伏發電MPPT性能[J].測控技術,2012,31(7):130-135.
一、PVB簡介
PVB全稱是聚乙烯醇縮丁醛,簡稱PVB樹脂。本身含有很多的羥基,(OH)基,可以與一些熱固型樹脂產生架橋反應,以提升耐化學藥品性及涂膜硬度等性能。PVB分子含有較長支鏈,具有良好的柔順性,優良的透明度,極強的粘合力,很好的耐光、耐熱、耐寒、耐水性、成膜性、溶解性、混溶性,高抗張強度和耐沖擊性能等。在制造夾層安全玻璃、涂料、粘合劑、陶瓷薄膜花紙、真空鋁箔紙、電器材料、玻璃鋼制品、織物處理劑以及工程塑料等領域具有廣泛的應用,是一種開發利用前景廣闊的合成樹脂材料。
二、PVB生產技術
目前工業上生產PVB的合成主要有一步法、溶解法和沉淀法三種,下面逐一介紹這三種工藝方法以及生產過程中優缺點。
1、一步法
一步法是指聚醋酸乙烯酯(PVAC)的水解和生成的PVB的s醛反應同步進行的一種生成工藝,以首諾公司(孟山都公司化工事業部被拆分后形成首諾公司,現首諾公司已被伊士曼公司收購)的生產工藝為代表。醋酸乙烯經本體聚合形成聚醋酸乙烯的甲醇溶液,加HCl進行醇解。醇解生成的PVA懸浮于乙醇和醋酸乙酯的混合溶劑中,加入丁醛和HCl進行縮醛反應。在回流溫度下,反應8~10h,隨著反應的進行,PVA完全溶解,最終形成均一的PVB溶液。然后加堿,調節PH為6,達到規定縮醛率后在水中沉淀,經過水洗、中和、干燥,即可獲得PVB成品。
2、沉淀法
先將PVA用水溶解(85―90°C),然后將溶液過濾、壓入縮醛釜,加入鹽酸和丁醛,丁醛分二次加入,開始進行均相縮合,當反應到一定程度,PVB粒子由溶液中析出并懸浮于母液之中,即為非均相縮合反應。當縮合結束后,將物料放入水洗釜中,加水洗滌,并加堿進行穩定處理,然后過濾、干燥,即得粉狀PVB。
3、溶解法
溶解法是將PVA制成甲醇的懸浮液,加入HCl和丁醛進行縮合反應,隨著反應的進行,PVA逐漸溶解后形成均一的溶液,達到規定縮醛率后在水中沉淀,經過水洗、中和、干燥,即可獲得PVB成品。此法制得的PVB樹脂的縮醛率能達到86%以上,而且縮合分布均勻。
三、導致PVB樹脂產品優劣的原因分析
利用不同的PVA可生產一系列不同性質的PVB樹脂,隨著原料、生產工藝等的不同,導致樹脂的密度、顆粒結構、溶劑和增塑劑的吸收比率,甚至透明度都能有很大的差異。下面具體說一下在生產PVB樹脂過程中容易出現的問題。
(1)PVA溶液濃度及PVA產品相對分子質量指標
PVB是由PVA溶液、正丁醛、鹽酸混合液在攪拌的條件下制備的,縮醛化反應初期生成泡沫,反應是在相界表面進行的。這時PVA在反應體系中的含量高,會妨礙泡沫及表面積較大的析出物的形成,這直接影響了縮醛化反應的正常進行, 也影響了縮醛程度的增加,從而對PVB縮合反應的成品質量造成影響。因而需PVA水溶液的濃度予以足夠的注意。
(2)PVB樹脂中殘留的雜質
影響安全玻璃霧度的雜質主要有:未反應完的丁醛、鹽等小分子物質;洗滌過程中意外引入的雜質等。因此,降低PVB產物中的雜質,是降低安全玻璃霧度值的有效途徑之一。
(3)乳化劑或者表面活性劑的添加
在廣泛使用的沉淀法中,PVB反應過程是非均相反應,在PVB沉淀析出前,反應物粘度非常大,甚至出現包軸(反應釜軸片和軸柱)現象,此時加入的丁醛無法得到有效分散,導致反應不均勻,物料結塊,影響PVB反應的效率以及產品的穩定性。
四、PVB產品的應用
聚乙醇縮丁醛作為塑料制品應用的品種主要是薄膜和膜片。
PVB膜片的使用范圍包括汽車前風擋、建筑、防彈玻璃、火車機車夾絲玻璃等,這四種用途對膜片與玻璃的粘接強度的要求分別是低、高、中、超高四個等級,這基本取決于增塑劑的種類。
長期以來,PVB薄膜生產技術做為國際壟斷性很強的專有技術,一直為國際幾大公司所掌控。PVB薄膜生產技術主要是擠壓法和流延法,擠壓法操作復雜,成本較高,生產效率較低,以被逐漸淘汰;流延法其操作簡單、工藝先進、生產效率高、成本低、產品質量好,是目前世界上最先進的PVB薄膜生產技術,目前國際上幾大公司均采用該生產技術。
五、中國PVB市場分析
1、國內生產狀況
近年來,隨著汽車工業、建筑業以及太陽能光伏產業的快速發展,我國PVB樹脂得到了較快的發展,先后有多家企業建成生產裝置。截止2015年12月底,我國有20多家企業生產PVB樹脂,總生產能力約為23.66萬噸/年。
2、國內消費狀況
到目前為止PVB樹脂市場需求量保持年均4~4.5%的增長速度。我國以PVB樹脂為原料應用主要為汽車夾層玻璃,占總量的60%~70%,用于建筑的比例為20~25%,其他方面約為20%。隨著夾層玻璃中間膜需求的不斷增長,作為中間膜生產用PVB樹脂的生產等已取得突破性進展,國內可用于中間膜生產用PVB樹脂的產量已有明顯增長,質量不斷提高并接近進口料。
隨著銀行、大型商場、機場等公共場所的安全要求越來越高,發展多功能的安全玻璃已成為行業的熱點。PVB膜片是目前制造夾層玻璃的最佳材料,世界上80%以上的PVB樹脂都用于安全玻璃的夾層材料。PVB膜片在國防、交通、建筑、裝潢等行業的應用日益增長,成為了不可或缺的合成樹脂材料,市場前景一片光明。
關鍵詞:產業轉移;政策支持;金融資源配置;承接模式;比較研究
中圖分類號:F062.9 文獻標識碼:A文章編號:1003-9031(2011)05-0041-05DOI:10.3969/j.issn.1003-9031.2011.05.10
一、樣本地區承接產業轉移發展狀況
(一)承接規模大致相當,承接質量存在較大差異
從規模水平來看,湖南郴州、永州兩市工業園區建設面積197.2平方公里,比江西上饒、贛州兩市的118.7平方公里要有顯著優勢,轉移企業總量相差不多。但是,湖南兩市吸納勞動力18.6萬人,僅為江西兩市40.3萬人的46.2%(見表1)。2009年湖南兩市引進企業完成工業增加值253億元,僅為江西兩市488.3億元的51.8%;實現利潤29.9億元,僅為江西兩市89.6億元的33.4%;轉移企業的進出口額6.3億美元,僅為江西兩市18.5億美元的34.05%(見表2)。
(二)特色產業集群貢獻率均較高,但結構差異較為明顯
四個地區產業集群規模以上企業工業增加值占全市規模以上工業增加值的比重均達到了65%以上,其中最高的贛州市達82%。但樣本地區也存在較大的發展差距,如永州市產業集群主要以勞動密集型企業為主,其工業增加值明顯偏低,僅89.6億元;而以有色金屬深加工及電子信息為主的贛州市、郴州市的工業增加值均較高。新材料等新興產業的快速發展形成集聚,并帶動了產業結構的改善,如郴州、上饒和贛州第二產業貢獻率均達到了42%以上,而永州僅為34%。對比2004年產業轉移初期的三次產業結構,2009年郴州、永州、上饒、贛州第二產業占比分別增加了8個、5.4個、8.1個、8.9個百分點,贛州的三次產業結構排序實現了從“三二一”到“二三一”的轉變;與郴州、上饒同步,永州也實現了“三一二”到“三二一”的轉變(見表3)。
二、樣本地區產業轉移承接模式的綜合對比分析
(一)樣本地區承接模式簡介
1.郴州模式――全面招商+標準廠房+金融跟進
一是全面招商。二是標準廠房建設。2009年起每年安排8億元專項資金重點支持園區標準廠房建設。三是金融跟進。2009年末,該市金融機構工業園區貸款余額107億元,占全市貸款總余額的26.7%。開辦了貴金屬質押、應收賬款質押、林權抵押、倉單質押等40余項特色金融產品;引進了中國光大銀行、上海浦東發展銀行、交通銀行等股份制銀行,成立了6家民營小額貸款公司,完善了中小企業信用擔保體系。
2.永州模式――廠房補貼+以商(鄉)招商+金融助推
一是建設廠房獎勵。企業在園區投入達到總投資的40%后,政府將企業預交的土地款作為獎勵全部退還,同時鼓勵企業和民間資本在園區興建標準廠房,補貼標準最低達到146元/M2。二是以商(鄉)招商。以轉移進來的企業為支點,撬動有關聯的上下游企業進駐工業園區,以老鄉或熟人牽線進行招商引資。三是金融全面助推。開辦了保理融資、倉單質押等貸款品種,設立了外匯遠程核銷點和湖南省建設銀行系統首家縣級外匯指定銀行,建立了產業轉移企業信用信息數據庫。
3.上饒模式――核心企業+上市公司+金融對接
一是引進核心企業,圍繞“三度三業”招商選資?!叭取奔粗攸c考量項目的投資額度、強度和進度,自2008年起,投資低于1億元(或1000萬美元)的項目原則上不再引進,鼓勵進標準廠房發展;投資強度要求每畝至少達到100萬元以上;項目簽約供地后要求2年內無條件建成投產并生效,否則進行清理整頓?!叭龢I”即做大光伏、機械電子、有色金屬等三大產業簇群。目前,核心區內有企業近千家,其中投資過億元項目193家,多為高新技術企業。二是培育上市公司。樣本地區僅有上饒市在承接產業轉移中培育了一家上市公司――2010年5月江西晶科能源有限公司在美國紐約證券交易所成功上市。三是金融及時對接。2008、2009年連續舉辦“政銀企融資對接月”活動,現已有20家中小企業信用擔保公司。
4.贛州模式――精品園區+直接融資+金融培育
一是構建精品園區。面向社會采取BT(建設――移交)開發方式,對暫無客商投資的項目,政府投入資金撬動,并適時退出。目前有1個國家級出口加工區、1個國家級開發區和8個省級工業園,集聚了全市三分之二的規模以上工業企業。二是擴大直接融資。江西省第一個地方債券項目“2009贛州發展債”15億元發行;2008年江信國際第一次在贛州發行2億元“贛州香港產業園民生工程集合資金信托融資”產品;2009年,贛州市第一只創業投資基金“贛州高能礦業及能源基金”發行。三是金融培育扶持。建立了轉移企業貸款資質培育制度,金融機構主動上門為企業服務,有111戶轉移企業獲得貸款23.53億;建立了以政府出資的政策性信用擔保為主體,以企業交納會費、實行企業間互保聯保的互擔保機構和由企業、個人出資組建、市場化運作的商業性擔保機構為兩翼的三個不同層次的信用擔保體系[1]。
(二)樣本地區要素稟賦、政策支持、金融資源配置比較分析
1.差異化導致承接產業轉移規模和質量的差距
(1)要素稟賦:土地、水電、勞動力成本各具優勢。與沿海發達地區相比較,四個樣本地區的土地成本、用水用電、勞動力成本都具有比較優勢,且優勢各異(見表4)。
(2)政策機制:招商政策與行政管理機制的創新和落實存在不同差異。一是各地的招商政策推出存在時間差。上饒市早在2007年就出臺了關于招商引資優惠政策的意見,在稅收、用地、規費、項目審批和企業注冊等方面對承接產業轉移提供優惠政策;當年,上饒市開發區財政決定每年安排1億元人民幣以上資金設立工業發展基金,對引進的企業進行獎勵扶持。贛州市專門出臺了系列優化發展環境的政策文件,實施了領導掛點、部門服務、限時辦結、跟辦代辦等一系列服務客商和企業的措施,實行了重大項目代辦制、重大項目落實情況督查制、投資環境客商評價制等。而湖南省的規范性政策略晚。2009年5月,湖南省委、省政府出臺支持承接產業轉移先行先試的若干政策措施,在建設用地、環保審批、財政扶持、園區建設、物流平臺建設等11個方面鼓勵3個市州先行先試。郴州市財政2008年起每年安排5000萬元專項資金用于承接產業轉移工作;而永州市則從2009年起,市財政每年安排3000萬元資金用于承接產業轉移的基礎設施建設、貸款貼息等。
二是在政策力度上也存在明顯差異。例如,贛州市除享受西部大開發優惠政策外,還享受了國家鎢和稀土新材料科技興貿創新基地等優惠政策,因而被譽為“目前國內市級權限范圍內最優惠的政策”。湖南郴州市雖然享有全國“有色金屬”之都的美譽,但在政策方面卻并不如江西的贛州市。上饒市既是國臺辦和江西省政府授予的臺資企業轉移重點承接地,又是海西經濟區20個設區市之一,既收獲了位居我國東部與中西部結點的地緣之先,又可享受到國家推進“萬商西進”,優化產業布局的政策惠顧。
(3)金融資源配置:配置方式存在質的差別。贛州市和上饒市在承接產業轉移的過程中,金融資源的配置方式已發生了質的飛躍,已由承接之初的自有資金、商業信用、民間借貸和親友借貸為主的融資方式向直接融資、間接融資、社會信用等現代化融資方式轉變。如2008年江信國際第一次在贛州市發行2億元“贛州香港產業園民生工程集合資金信托融資”產品;2009年江西省第一個地方債券項目――“2009贛州發展債”15億元發行;贛州市第一只創業投資基金――贛州高能礦業及能源基金也在2009年發行成功。上饒市的晶科能源有限公司2010年5月在美國紐約證券交易所成功上市。與此同時,贛州市和上饒市的信用擔保體系建設也趨于成熟。贛州的“一體兩翼三層”信用擔保組織,規模和機制都在承接產業轉移過程中作用顯著。上饒市金融機構利用當地20家中小企業信用擔保機構的信用放大功能,有力地推動了產業轉移的承接。郴州市在完善多層次的金融組織結構方面先行一步,引進了中國光大銀行、交通銀行、上海浦東發展銀行等股份制商業銀行,開設了6家小額貸款公司。而永州在承接產業轉移過程中,其金融資源配置還停留在自有資金、民間借貸等為主的原始融資方式上,間接融資方式扮演了輔助角色,直接融資更難企及,信用擔保體系的作用沒有充分發揮,地方性金融組織建設也還在萌芽狀態。
2.政策支持占主導,金融資源配置、要素稟賦的重要性不可偏廢
(1)要素稟賦對低成本型和資源依賴型轉移企業產生的影響較大,但總體的影響呈弱化趨勢。與東部沿海地區相比,樣本地區在勞動力價格、原材料價格、運輸成本等相關環節都具有比較優勢,低成本型產業轉移模式因此成為首選。同時,礦產資源與農副產品資源豐富對于資源消耗型或資源依賴型產業具有明顯的發展優勢。特別是初級加工的產業,如永州市的竹木、農副產品加工等產業己形成了規模化發展。郴州市、贛州市的有色金融等對資源依賴較大的產業也因為產業鏈的相連紛紛安家落戶。而不具備礦產、廉價勞動力資源的地區,轉移成本偏高,承接力相對不足。但值得注意的是,隨著要素流動障礙與成本的降低,資源稟賦的影響有弱化的趨勢,特別是由于近年來交通運輸基礎設施建設的快速發展、物流運輸成本的地區差異大大縮小,區位交通優勢對承接力的影響正逐步下降[2]。
(2)政策支持,特別是地方招商引資優惠政策的落實力度和發展環境是影響承接力的關鍵“軟實力”。由于產業資本的逐利性,政策支持對不同類型轉移企業的影響都很關鍵。目前,大部分的承接地都傾向于產業集群的轉移方式,通過引進和培育龍頭企業建立起產業集聚效應,吸引大量相互配套產業鏈企業來投資落戶。如各地工業園區的打造就為承接產業鏈集群型、市場開拓型企業提供了充足的發展空間,上饒市的光伏新能源產業集群、贛州市的礦產品深加工產業集群發展、郴州市的有色金屬深加工產業集群,對整個工業的產業結構合理促進作用都非常明顯。在產業轉移過程中,起組織和領導作用的經濟人角色主要是政府。政府通過優惠政策的組織實施和管理落實影響產業轉移。這在各地政府招商引資硬性指標的約束下,更加凸顯“雙刃劍”的效用。
(3)金融資源配置的重要作用體現在對產業結構優化升級的有效促進。我國產業轉移企業融資方式與融資生命周期理論較吻合。對于部分市場開拓型的大型企業集團,如上市公司海螺水泥、華新水泥在永州市開設分廠,既是看中了原材料資源,也是瞄準了當地巨大的基礎設施建設需求,但其集團規模融資能力強大,一般不需要承接地信貸支持。當前金融不支持或支持現有產業轉移企業的狀況已在某種程度上彰顯了金融資源配置的重要作用。對于國家產業政策明令限制發展的“兩高一剩一資”轉移企業,國有商業銀行有嚴格的準入門檻和一票否決制。在地方政府的敦促干預下,地方性中小金融機構、股份制商業銀行對不符合信貸條件的轉移企業也變相地采取多種方式支持貸款。在2009年寬松貨幣政策下,部分轉移企業的信貸需求依然得不到滿足,可見問題多在于轉移企業的本身。此外,行之有效的金融產品和服務方式創新是推動新生產業轉移企業發展的利器,這一點在樣本地區的創新實踐中有許多成功案例,如創新和開辦貴金屬質押、應收賬款質押、倉單質押等貸款業務。本質上講,承接地的金融服務問題主要是中小企業融資難題,破解的重要途徑還在于放寬金融約束條件,大力引進多層次的金融體系組織和豐富創新金融產品[3]。
(三)樣本地區不同模式的優、缺點分析及優化重構
1.郴州“全面招商+標準廠房+金融跟進”模式
對擴大招商引資規模、減少企業投資成本起到立竿見影的效果,金融對主導產業和優勢產業的扶持發揮了重點支持的作用。不足之處是當產業轉移發展到一定階段后,繼續全面招商就擴大了前期成本;政府出資建設標準廠房受到財力的限制,且已建好的廠房是否完全符合企業的整體規劃還存不確定性因素。
2.永州“廠房補貼+以商(鄉)招商+金融助推”模式
在一定程度上可減少企業建設標準廠房的成本、放大招商引資的擴散效應、滿足轉移企業不同的金融需求。不足之處是以鄉招商受到人緣、地緣等先天因素的約束,以商招商的上游企業(特別是能決定下游企業必須隨之轉移的上游企業)畢竟屬少數,而且下游企業建設周期需要較長的過程。金融全面助推涉及銀行、保險、擔保等機構,要發揮協同效應,必須要有一個權威的組織領導者,而現實情況是組織領導者缺位。
3.上饒“核心企業+上市公司+金融對接”模式
由招商“引”資向招商“選”資改變,也更易于培育公司上市,高檔次、大規模的金融對接活動表明金融扶持力度的加大。不足之處是銀企對接活動在時間上有局限性,難以滿足轉移企業不同時期的客觀需要。
4.贛州“精品園區+直接融資+金融培育”模式
對園區規劃和產業集群的發展具有積極的促進作用,也體現了政府與金融部門服務產業轉移的意識較強。如有色產業基地、氟鹽化工基地等專業園區的建立,園區水、電、路等基礎設施和對環境保護的監管等整體規劃,都做到了統籌合理布局;區域園區如香港、臺灣、深圳工業園的建立,對相關地域企業轉入在某種程度上可以拉近心理上的距離。不足之處是精品園區建設和以政府為背景的直接融資,特別是債券融資受到地方財力的約束;金融培育機制缺乏廣度與深度,并不能從根本上滿足企業需求。
5.承接模式的優化與重構
綜上所述,可以在總結樣本地區不同模式優缺點的基礎上重構一種模式:“精品園區+核心企業+直接融資+金融助推”。
(1)精品園區。政府部門要有全局性、前瞻性、戰略性的眼光規劃特色產業園或區域產業園,完善承接地基礎設施建設,規劃建設好承接地交通、供電、供水、排污、排水以及文化娛樂、生活等基礎設施,為投資者營造良好的創業環境,增強項目的吸納和承載能力,使之有利于產業聚集作用的發揮、符合城市化發展的需要。園區建設過程中可以吸收永州模式中“廠房補貼”的成分,減輕政府出資的財政壓力。
(2)核心企業。當產業轉移發展到一定階段后,要由招商引資轉變為招商選資,引進戰略投資者,引領本地經濟發展。為了提高先進產業和生產環節的轉移效率,要根據產業政策的需要協調采用以加速折舊、虧損彌補等各種稅收政策優惠方式,促進資本和技術密集型產業以及戰略性新興產業投資。
(3)直接融資。在財政與金融的共同支持下,鼓勵有條件的企業上市,實現直接融資;同時大力培育民間資本融合,鼓勵發展風險投資介入產業轉移企業。
(4)金融助推。在政策允許的范圍內賦予一家牽頭單位一定的權限,要求對銀行、保險、擔保等職能部門各司其責,并加大考核力度,滿足轉移企業不同的金融需求。在企業發展初期,銀行等金融機構無法甄別企業好壞,因此非正式的內源性直接債務融資是企業資金的主要來源。隨著企業經營的相對穩定,外源性的間接債務逐步成為企業主要的融資渠道,正式金融將取代非正式金融。在成長期,企業與外界的信息不對稱問題得到一定程度的緩解,企業經營步入上升階段,租賃、信用擔保貸款等都可能是融資渠道之一。到了成熟期,中小企業也可以積極與商業銀行合作,推出一些創新金融產品,如集合委托貸款、應收賬款的信托、質押與轉售。
三、結論及政策建議
(一)結論
1.“精品園區+核心企業+直接融資+金融助推”是較為優化的一種承接模式
該模式既突出了落后地區政府部門在產業轉移中的主導作用,也強調了欠發達地區直接融資的重要性,還兼顧了金融助推在不同地區發展中不可或缺的普遍意義。這是本文的基本觀點之一。
2.政策支持是影響承接產業轉移的直接因素,要素稟賦的影響力有弱化趨勢
樣本地區的分析表明,優惠政策出臺的及時以及政策落實力度的大小,是決定承接產業轉移質量的關鍵要素。同時,隨著要素流動障礙與成本的降低,資源稟賦的影響更多地體現在特色產業集群的形成上,但總體上有弱化的趨勢。
3.區域的金融發展與經濟發展相輔相成,金融資源配置是影響承接產業轉移和產業結構優化升級的重要因素
區域經濟規模和發展水平很大程度上決定了當地金融發展和服務水平,同時,金融發展水平也限制了區域經濟發展質量的提升[4]。在直接融資匱乏的欠發達地區,銀行信貸的媒介作用相對更為突出。標志樣本地區處于不同發展階段的重要原因,在于其金融資源配置方式和規模存在顯著的差異。只有金融資源配置方式實現了突破,才會帶來承接產業轉移質的飛躍。
4.對處于不同生命周期的產業轉移企業,承接的工作重點應各有側重
各種融資工具在企業成長過程中的不同階段發揮著不同的作用。對處于嬰兒期和青壯年期的轉移企業,承接地應把工作重點放在園區建設和提供寬松的生存環境為主,金融組織以提供高水平的金融服務、多樣化的支付手段以及優良的社會信用環境為主;從中年期到老年期,工作重點則在于實現融資方式由原始到現代的突破[5]。因此,政府和企業應深入了解金融市場的特點和運作機制,有的放矢。
(二)政策建議
1.承接產業轉移要與“轉方式、調結構”的戰略方向一致,注重與本地的產業互補相結合
承接地要設立一定的承接轉移“準入門檻”,堅持有利于循環經濟、低碳經濟發展,有利于三次產業協調發展,有利于增強產業的互補性和促進產業結構的升級換代的基本原則,從“招商引資”向“招商選資”轉變,從“引資”到“引技”再到“引智”、“引制”轉變,注重轉移產業落戶后的內生性、可持續發展。
2.充分發揮金融、財稅、產業政策的協同效應,完善差別化區域經濟發展政策制定的會商機制
差別化的區域政策制定應以省部級職能部門統籌協調為主,兼顧各地級市州的實際情況,賦予地級市州相應的權責;并充分協調金融、財稅、產業等主管部門,建立差別化區域政策的會商研究機制,充分發揮各項政策在地方經濟建設中的協同效應,在發展中解決地方經濟、金融發展中的深層次矛盾和問題。
3.增加產業轉移的金融制度供給,探索有效利用社會資本途徑
以誘導性金融制度供給方式為主,政府強制性供給為輔,引導社會資本設立相關具有明確服務對象及目的的金融機構。如可成立階段性的省級開發性金融機構,專司對全省產業轉移中基礎設施建設和配套項目的投資,在完成相關目的后即可撤銷;鼓勵民間資本和外資進入金融業,引導民間資本成立園區貸款公司、信托公司、風險投資基金、聯合擔?;?、產業鏈企業聯保機制等,對現有機構進行一定的重組和改造,提高民間資本進入效能。
4.深入推進金融生態環境建設,為轉移企業融資提供良好的環境
各企業主管部門、工商聯和行業協會組織要加強對企業的誠信教育,引導企業誠信守法,建立良好銀企關系。政府要重視建立為轉移企業融資服務的信用擔保機構,補充企業信用的不足,分擔金融機構對轉移企業融資的風險。相關職能部門要加強對房屋和土地的管理,規范發展產權交易市場,支持金融機構維護資產安全。制定適合當地實際的中介服務機構收費標準,加強對中介機構的業務指導和監督,規范服務行為。
參考文獻:
[1]曾省暉.產業轉移與承接:金融業如何作為――贛州案例[J].金融與經濟,2008(2).
[2]馬濤,李東,楊建華,翟相如.地區分工差距的度量:產業轉移承接能力評價的視角[J].管理世界,2009(9).
[3]陳建軍.產業區域轉移與東擴西進戰略――理論和實證分析[M].北京:中華書局出版社,2002.
一、兩岸能源合作的現狀
自1987年臺灣開放島內民眾赴大陸探親以來,兩岸間經貿關系日益密切,但在能源領域的合作受到兩岸政治因素的制約而難有大的突破。目前兩岸間的能源合作在民間的積極推動下,依然取得了一定的進展。
(一)石油天然氣領域的合作。
1994年起,兩岸就油氣勘探合作展開了具體的接觸,開始商討在臺灣海峽中線合作勘探油氣的可行性。1996年7月11日大陸中國海洋石油總公司和臺灣“中油公司”正式在臺北簽署“臺南盆地和潮汕凹陷部分海域石油物探協議”,邁開了兩岸合作勘探油氣的實質性一步。2001年5月,大陸中國海洋石油總公司與臺灣“中油公司”合作取得重要進展,雙方簽訂合約通過在第三地成立公司的方式合作勘探“臺南盆地及潮汕凹陷區”油氣,成本共同分攤,利潤共同分享。此合約于2002年5月11日獲臺灣“行政院”核準。2003年1月1日生效,包括勘探期四年、開發生產期十五年,目前正在執行中。另外,臺灣“中油公司”與大陸中國石油暨天然氣總公司下屬的中海油新加坡公司簽署合作協議,臺灣“中油公司”自2002年9月起為大陸石油天然氣公司代煉原油,所煉柴油與燃料油等經第三地運回大陸。成為兩岸經濟合作的重要新模式。同年12月,臺灣“中油公司”決定與大陸中石化集團下屬的長城油公司合作,通過使用長城公司的油庫及行銷渠道拓展其在大陸的油市場,這是兩岸石油產業間就市場開拓作出的初步嘗試。
(二)煤炭電力領域的合作。
兩岸在煤炭領域的合作目前主要集中在貿易領域。臺灣自大陸進口煤炭呈逐年上升趨勢。
在電力行業的合作倍受相關政策限制,無法更進一步展開。目前兩岸涉及該領域的投資案僅有臺塑集團通過在美國的控股公司投資的漳州電廠。但值得關注的是,近年來兩岸電業合作出現了―些新的動向,大陸電網公司聯合福建省正在共同組織研究探討向金門供電的有關問題,有關供電方案的研究也已經展開。金門縣長李炷烽也表示,期盼臺灣當局以更宏觀的角度,同意自大陸供電給金門。如果此方案可以最終實現,將是兩岸電力行業合作的―大突破。
(三)新能源領域的合作。
由于新能源屬于新興領域,兩岸目前的許多研究仍處于各自技術研發階段,加上臺灣當局對于兩岸高新技術交流設限過多,因此兩岸目前在這一領域的交流合作還比較有限。但是在技術相對比較成熟的太陽能行業,已經有臺商到大陸投資,如2003年總投資達5.6億美元的鴻光(北海)新能源公司光伏太陽能產業項目落戶廣西北海,顯示相關臺資企業正積極在大陸市場尋求合作機會。
二、兩岸能源合作的SWOT分析
SWOT分析法又稱為態勢分析法,它是一種能夠較客觀而準確地分析研究對象現實情況的方法。SWOT四個英文字母分別代表:優勢(strength)、劣勢(Weakness)、機會(Opportunity)、威脅(Threat)。將SWOT分析法應用于兩岸能源合作的分析,可以就兩岸能源合作的情形做一個全面、系統、準確的分析,不但對其本身的優勢、劣勢有全面的認識,而且可以更清楚地看到其面臨的機遇和挑戰,更重要的在于可以通過分析明確今后的發展戰略和發展方向,并提出相應對策。
(一)優勢(Strength)。
從現實情況來看,兩岸能源部門互補性強。
1、在能源供需方面。大陸不但擁有豐富的能源蘊藏量,而且能源供給能力也非常強大。根據統計部門的2005年國民經濟和社會發展統計公報顯示,2005年大陸一次能源產量(不包含臺灣、香港和澳門,下同)為20.6億噸標準煤,其中原煤產量21.9億噸,原油產量1.81億噸,天然氣產量500億立方米,發電量24747億千瓦小時,已經成為世界第二大能源生產國。其中煤炭產量居世界第一,發電量位居世界第二。而臺灣受海島型地形所限,島內資源匱乏,所需能源供應大部分依賴進口,1984年、1994年、2004年臺灣能源總供應中來自進口部分分別達到了89.2%、95.4%、98.2%,對外能源依存度呈不斷上升趨勢。若兩岸之間能夠擱置政治上的分歧,通過靈活有效的機制安排把大陸和臺灣共同納入整個能源供應體系,不僅臺灣的能源短缺狀況將得到有效緩解,臺灣還可以利用大陸現有的供應能力和相對低廉的能源供給價格,從中獲益。2、在能源技術方面。兩岸也是各具優勢。比如,臺灣在石油裂解與處理高硫量的原油較大陸有經驗,而大陸在觸媒技術方面則較臺灣先進;此外。兩岸各自在油氣勘探、煉油技術方面也互有優缺點,互補間很大。3、在能濺資方面。大陸能源需求龐大,因而對能源基礎設施投資的需求也相當旺盛。但由于資本和經驗相對缺乏,必然需要引進一部分外部資本。特別是在加入WTO以后,大陸能源產業正按照承諾逐步對外資開放,其中包括許多原先禁止投資的能源上游產業。而臺灣相關企業在資本、技術乃至行銷經驗上都有相當的積累,雙方可就此展開合作。
(二)劣勢(weakness)。
就目前狀況而言,兩岸能源產業間的合作也存在著許多限制因素:
1、能源合作受到兩岸政治因素的影響。由于特殊的歷史原因,兩岸長期處于彼此不相往來的隔絕狀態。近20年來隨著大陸對外開放的擴大,臺灣當局雖迫于形勢有限開放兩岸之間的一些民間交往,但總體上仍然奉行緊縮的大陸政策。能源產業受到的影響更為顯著。目前,在臺灣當局的所謂“禁止赴大陸地區投資之基礎建設項目”中,涉及能源的發電、輸電、配電都在列。此外,一些兩岸民間已推動的合作項目也受到臺灣當局的層層阻撓,如臺灣“中油公司”與大陸中國海洋石油總公司的“南日島盆地聯合研究協議草案”,在“陸委會”擱置三年仍無法過關。
2、兩岸“三通”受阻,增加了兩岸能源合作成本。在兩岸無法“三通”的現實下,兩岸的人員與貨物往來只有通過香港和澳門等地中轉,人員往來的時間成本和貨物往來的運輸成本因此大幅上升。以兩岸煤炭貿易為例,目前大陸自秦皇島港出口臺灣的煤炭―般先要??宽n國幕府港,然后轉運高雄港,這樣一艘船由于靠港而增加的各項成本大概在新臺幣53萬左右。貿易成本的上升,使部分臺灣能源產業在大陸由于競爭力的削弱而喪失合作機會,同時這種交易成本的上升本身也使兩岸能源產業間由于接觸機會的減少而失去大量的合作機會。
3、缺乏有效的能源合作機制。盡管兩岸已經有一些源合作的成功案例和實踐,但還停留在初步階段,真正有效的能源合作機制尚未建立。兩岸能源部門間也沒有―個正式的溝通、合作渠道和機制,兩岸在能源合作上很多時候還是傳統的“零和游戲”的形式,而不是經濟全球化和區域經濟一體化形勢下的互惠互利、相互依存的形式。基于這種“零和”觀念,兩岸目前在國際能源市場上還是處于各自為戰的狀態,甚至出現在國際上爭奪能源的惡性競爭的局面,破壞了兩岸能源合作的互信基礎。
(三)機遇(Opportunity)。
當前開展兩岸能源產業合作存在難得的機遇:
1、兩岸相繼加入WTO,為兩岸能源合作帶來了新的機遇。根據大陸加入WTO的協議文件,在油氣上游業務方面,大陸加入WTO一年后,外商可以合資投資;兩年后可以控股,三年后無股權限制,并可擁有銷售網絡倉儲等設施。大陸加入WTO后三年將開放成品油零售業務,外商可從事進口和本地化工產品的分銷業務;加入WTO后五年,大陸將開放成品油批發業務。依此時間表,目前除最后一項外其他都已兌現。大陸能源市場開放領域的不斷擴大,為臺灣能源企業在大陸提供了廣闊的發展空間,也為兩岸能源產業合作帶來了新的機遇。
2、可持續發展已成為新世紀世界發展共同而緊迫的主題,兩岸都共同面臨如何節約和有效利用能源,以及開發新能源的問題。隨著傳統能源的日益枯竭和環境狀態的惡化,人類面臨的可持續發展的挑戰越來越嚴峻,可持續發展已經成為新世紀世界共同而緊迫的主題。其中能源是可持續發展進程中的關鍵因素之一,如何以可持續發展的方式滿足不斷增長的能源需求,既是挑戰,也為兩岸在相關能源技術領域展開密切合作提供機遇。
可以預見,若相關技術能夠得到解決,今后兩岸可再生能源產業將有極大的發展潛力,這也為兩岸開展合作創造了良好的條件,如果兩岸可以在新能源研究領域相互分工協調,研究成果共同分享,將可以創一個互利雙贏的局面。
(四)挑戰(Threat)。
在面對難得機遇的同時,兩岸能源產業合作也面臨嚴峻的挑戰:
1、世界能源價格居高不下,環保標準提高,壓縮兩岸能源產業的獲利空間。近年來世界能源價格高漲,作為主要能源的原油價格目前一直在每桶70美元的高位運行,高油價對兩岸位于石化產業鏈中下游的企業產生了不小的沖擊。此外,隨著國際社會對環境污染問題的不斷關注,環境保護受到了空前的重視,伴之而來的就是各種環保標準的提高,迫使兩岸相關能源企業增加投入,改進技術來適應不斷提高的環保標準,短期來看這無疑增加了企業的資金壓力,壓縮了企業的利潤空間。
2、大陸能源市場完全放開,競爭將進一步激烈。近幾年隨著大陸市場開放的不斷深入,各跨國公司紛紛進軍大陸市場展開布局。
根據中國加入WTO的承諾,大陸能源市場將于2006年完全對外開放,屆時能源市場主體多元化競爭格局趨勢將更為明顯,市場國際化的趨勢不可逆轉。面對多元化的市場主體,各方合作競爭關系錯綜復雜,臺灣企業能否在激烈的市場競爭中能否保持優勢,兩岸企業間的合作能否持續都充滿變數。
三、兩岸能源合作展望
在目前兩岸政治對立的局勢下,兩岸能源合作必然會受到更多的政治因素的干擾。然而兩岸能源產業互補性強,合作潛力巨大,相信在需求的驅動以及兩岸交流擴大的形勢下,兩岸能源合作會不斷深化和擴展。
(一)兩岸能源貿易將繼續推進。兩岸能源貿易所受爭議較少,兩岸可在正常市場供需原則下繼續推動這方面的合作。目前已經在進行的兩岸能源貿易的主要形式有:大陸向臺灣出口煤、原油,臺灣向大陸出口油成品等。其中原油委托加工然后返銷大陸這種合作模式開展不久。由于臺灣煉油產業產能長期過剩,而且臺灣地區煉油廠的平均噸油加工費比大陸地區低20%,且運送至大陸的成本也較大陸“北油南運”的成本低,所以這種合作模式潛力很大,今后可以此推動兩岸間的柴油等油品貿易。除此之外,兩岸能源貿易在電力和天然氣領域也有合作的機會。臺灣島內電力緊缺,而大陸隨著三峽工程等一大批電力項目的竣工,供電能力將躍上一個新的水平,未來條件允許臺灣可以向大陸購電。目前臺灣的天然氣供給,除了“中油”自給外,主要是由“中油”自馬來西亞和印度尼西亞進口,進口的天然氣經過低溫高壓液化,由船運送至臺南永安港LNG碼頭輸入,經過解壓后由管道輸往北部,成本很高。而大陸“西氣東輸”工程投產后,東南沿海已經可以獲得比較穩定充足而且廉價的天然氣供應,若兩岸可以在互信的基礎上,借此工程將輸氣管道延長至臺灣,可以大大降低臺灣天然氣進口成本。
關鍵詞 社會技術轉型;多重視角;轉型路徑;電力系統低碳化
中圖分類號 F206 文獻標識碼 A
文章編號 1002-2104(2012)02-0062-07 doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2012.02.010
中國電力是世界上最大的能源系統之一,它支撐著世界上第二大經濟的高速發展,同時它也是世界上CO2排放的最大個體來源。中國能源結構以煤為主,以2009年為例,一次能源結構中煤炭約占70%,位居世界首位;而以電力為代表的二次能源消費中,燃煤發電占到78%,電煤消耗約占全國煤炭產量的一半以上[1]。顯然由此排放的過量CO2問題不容忽視。中國政府在2010 年2 月的哥本哈根氣候變化峰會上,首次宣布溫室氣體減排清晰量化目標,到2020年單位GDP CO2 排放量比2005 年下降40%-45%。要完成這一目標,能源部門,特別是電力部門的低碳發展和低碳轉型成為關鍵。
轉型(transition)表示的是實現某種基本社會功能的系統的長期變化,轉型過程不僅包括新的技術,同時還意味著習慣、立法、政策、基礎設施、網絡和制度各方面都將發生巨大的改變[2]。近年來,轉型觀念在政策和學術層面上日益受到關注。轉型被政策制定者當作是一種政策目標,并被認為在解決社會經濟生活領域中出現的各種重大問題上具有很大的潛力。同時,轉型理論也得到了極大發展。其中,社會技術轉型的多重視角MLP(multi-lever perspective of socio-technical transition)的學術影響越來越大[3-5]。運用其分析框架,不少學者嘗試研究歷史上已經形成的技術變化和轉型[6-8],還有學者開始研究一些國家能源系統在過去和近期發生的變化,并預測未來可能會發生的變化[9-11]。
雖然國內學界不乏對低碳經濟轉型的探討[12-14] ,但是對轉型理論的進展關注有限,而且以轉型理論和轉型實質為基礎的研究甚少。本文將在社會技術轉型的多重視角思路下,對我國電力系統的轉型路徑進行歷史回顧,討論低碳電力系統轉型路徑選擇和發展展望。
1 理論分析框架
1.1 社會技術體制轉型的多層視角思路
現代轉型理論認為,轉型具有以下幾個基本特征[15-16]。第一,轉型根本上是體制的整體變化。每一個體制都是由大量的技術、基礎設施、行為模式、文化價值、政策及制度等要素構成;因此轉型意味著與人們的基本需求密切相關的方方面面的變化。第二,轉型是一個協同演化的過程。由于體制本身是一個系統性組織,因此,即使是發生在現有體制內某一方面的調整或改變過程,最終也將影響到整體,并最終導致體制出現系統性演進的格局。第三,轉型是多個行為主體(包括企業、消費者、知識技術生產者、民間組織,政府)共同參與及彼此協調的過程;第四,轉型是多因素多層次相互作用的過程。因此,轉型意味著社會經濟在宏觀至微觀不同層面上都將發生變化。
而社會技術轉型的多重視角,即MLP思路力求在一個分析框架內理解和分析轉型復雜的動態過程。
技術利基代表的是創新過程的微觀層,通常指的是一種受到保護的空間,被形象地稱為技術的“孵化室”(incubating room),如R&D實驗室,資助的技術示范項目等等,利基為學習過程和社會網絡的構建提供空間。激進式的創新(radical innovation)在這里出現,并遠離“正?!笔袌?體制的選擇壓力而得以發展[5,17]。諸多的鎖定機制維持著現有體制的穩定,由于利基創新偏離了現有體制的要求,因此激進的創新及其擴散會面臨巨大的阻力。但是,利基對轉型相當關鍵,它們孕育的是體制變化的“種子”。
社會-技術體制是由已經建立和形成的產品、技術、知識存量、用戶實踐、預期、標準、規制等等構成的一個連貫的高度相關聯的穩定的結構[5]?,F有的社會技術體制通過其構成要素的相互作用形成并穩定現有的技術路徑,即形成所謂的路徑依賴和鎖定效應[18]。因此,體制內的技術創新通常是漸進式的,是與穩定的技術路徑吻合的微小的調整。
宏觀層的大環境代表的是形成一個社會深層結構關系的政策、經濟、文化和制度,這些因素對利基和體制中的行為主體而言構成的是外部環境。宏觀層所發生的變化通常都是非常緩慢的,但一旦大環境發生變化,會對現行體制產生壓力,擾亂體制要素的連貫性,體制中開始出現嚴重的問題,從而會弱化及動搖體制的穩定性。而且大環境的變化還會激勵激進式創新的出現。
在提出這三個層面概念的基礎上,MLP思路進一步認為,轉型不是簡單的因果關系,不是由單一的原因或動力導致的,轉型是通過上述三個層面中的技術的和社會的眾多因素不斷相互作用而形成的一個復雜的過程:大環境的變化,會對現有技術體制形成壓力,打破現有體制的穩定狀態,并為利基創新提供機會窗口(window opportunities);激進的創新通常是在體制外出現,通常在微觀的利基層面發生,要走出利基境地需要艱難的努力,一旦利基創新積累了足夠的力量突破鎖定阻力,就會形成新的具有競爭力的技術路徑,與原有的技術體制抗衡;當現有體制無法適應并抵制來自大環境和利基層越來越強的壓力時,最終就會出現技術轉型和體制的改變,新的社會技術體制得以出現。
MLP思路提出后,不少學者運用這一概念性框架,對過去和當前的轉型進行技術的、社會的和歷史的分析,如Geels分別對汽船代替帆船,馬車過渡到汽車,以及地面水的使用到管道用水到地下水系統的轉換的歷史過程分別進行了考察[6-8];Verbong 和 Geels分析了荷蘭電力系統1960-2004年的變化歷程[9]。這些研究解釋了新技術激進式發展的過程,在這過程中技術的擴散模式形成了一組新的社會技術關系,替代了原有的社會技術體制。
1.2 轉型路徑的類型
轉型路徑(transition pathway)指的是新體制通過現有體制的內部變化和大環境的外部因素以及利基之間的相互作用最終建立的過程。
Geels 和Schot根據微觀、中觀和宏觀多層互動發生的時間和性質差異,將轉型分為以下5種類型[19]。①復制過程(reproduction process):沒有來自外部大環境的壓力,雖然激進的利基創新可能存在,但是實現突破的機會很小,體制、外部環境和利基之間沒有真正的互動,社會技術體制處于自我復制狀態。②轉變路徑(transformation path):外部環境的壓力較為溫和,而利基創新的發展還不充分,無法利用大環境壓力所提供的機會,那么現行體制內的行為主體會調整發展路徑和創新活動的方向來應對壓力。③重構路徑(reconfiguration path): 從利基發展起來的一組彼此依存的創新開始在體制中使用,替代原有的技術組合來解決局部問題,隨后引發體制基本結構的進一步調整。④技術替代(technological substitution):大環境層面出現顛覆性變化或沖擊,打破了現行體制的穩定,形成了機會窗口,若利基創新也已經獲得了充分的發展,那么后者將會突破現有體制的阻力并形成新的體制取而代之。⑤分裂和重置路徑(de alignment and re alignment path):大環境出現多個巨大的突發變化,日益增加的體制問題導致內部行為主體喪失信心,體制將出現分裂并逐漸削弱,由于利基創新尚未得到很好的發展,分裂之初不會出現明顯的技術替代。但是這種情形將會給多個共存卻相互競爭的利基創新提供進一步發展的空間。最后形成的一個新社會技術關系成為體制重置的關鍵。
轉型分類的提出增強了MLP思路的現實。下文我們將以MLP思路的歷史分析元素及其對轉型類型的解釋為視角,分析我國電力系統現行體制中的行為主體、制度和基礎設施之間的互動是如何產生長期的動態變化的,并探討我國電力系統低碳化轉型的可能途徑。
2 我國電力系統的現狀
2.1 現行電力體制的特點以及內部壓力
我國向低碳電力系統轉型的方式將受到目前電力系統所處的社會經濟技術體制的約束。這一小節將從電力需求、制度變化、定價機制,電源結構和系統運行幾個方面來分析我國電力系統的特征及其動態發展。
(1)需求增長及其結構變化。改革開放以來,我國的電力行業經歷了持續和快速的增長,發電裝機容量年均增速接近9%,躍居世界第二位;與此同時,電力消費也是高速增長,從1980年到2009年,電力需求增長了12倍之多(從295 TWh增至3 660 TWh)[20]。目前,電力需求強勁的增速已經成為電力供應短缺的重要原因,影響了系統的可靠性,給現行的電力體制形成了巨大的壓力。而有研究預測,到2020年,電力需求將會進一步增長,漲幅從6 692 TWh到11 245 TWh[21]。以2009年的數據來看,這將意味著電力需求到2020年會出現2-3倍的增長,這對中國的電力系統而言將是個極大的挑戰。
不僅如此,電力需求結構的構成變化也將對電力部門帶來新的挑戰。近年來,工業用電需求的增長速度開始下降,2008年增速首次低于全社會用電增速[1]。自1990年以來,隨著人民生活水平的提高,第三產業的發展和城鎮化建設步伐加快等原因,居民和商業的用電需求大幅增長。在未來20年里,居民和商業的用電量很可能會一直呈現增長的態勢,這對輸配電能力,特別是電網的可靠性和靈活性以及電網的覆蓋面都會提出更高的要求。
(2)制度改革。在過去30 年中,中國的電力部門的制度環境在不斷地發展和變化,逐步經歷了1949-1985年的政企合一;1985-1997年以省為實體、集資辦電;1997-2002年的政企分開;以及2002至今的廠網分開、聯合電網、統一調度等制度改革的過程。目前中國電力已經形成在國家電力管理委員會(SERC)的管理下5大發電集團(華電集團、華能集團、國電集團、大唐集團和中電投集團)和2大國家電網(國家電網公司和南方電網公司)的基本運行架構,但是,電力部門的規劃、項目審批和定價仍然是由國家發改委集中掌控的。顯然,中國電力部門的制度改革是緩慢的、逐步的,且多為應對性的,而且當前的制度和電力部門的運行模式依然深深地根植于計劃經濟。
不可否認,電力部門的制度改革使電力工業逐步走出了長期以來中央政府獨家辦電的格局,加強了地方政府和用電企業辦電的責任和積極性,有利地調動了資源,拓寬了投資渠道,促進了相關技術的發展和利用,促成了電力部門這多年結構性的大規模的擴張。中國電力系統所取得的成就,在很大程度上歸功于集中化管制與電力投資和運作決策的分散化相結合的這一獨特的治理模式。但是,由于中央的集中管制日益不能充分體現目前電力部門經營分散化的特征,這種治療模式的弊病日益凸顯(最明顯例子就是“市場煤”和“計劃電”之間的沖突)。
(3)定價機制。我國目前的電價構成分為上網電價、輸配電價和銷售電價三部分。近年來,我國電價市場化改革取得了實質性的進展,先后出臺了多個電價改革配套實施辦法;實施了標桿上網電價政策;制定了煤電價格聯動機制;實行脫硫電價政策;在東北電網推行兩部制上網電價改革試點;公布了輸配電價標準;頒布了可再生能源環保價格政策等。但上網電價和銷售電價仍由國家發改委制定和調節,無法及時反映市場的供需情況和實際服務成本。此外,當前我國還沒實現輸配分開,輸配環節還沒有做到獨立核算,也沒有獨立的輸配電價,輸配電價仍以購銷差價方式體現,由電網內部核定,價格不透明,無法通過價格傳導機制使電力上下游節約成本,并且嚴重制約了電力的跨省跨區交易和資源的優化配置。因此,以成本為基礎的進一步的電價改革,特別是的煤電價格之爭以及輸配電價改革將是電力管理機構首要解決的問題[22]。
(4)電源結構和運行。中國以煤炭為主的火力發電比例是從20世紀80年代中期逐漸升起來的,盡管近十年來,中國的水力發電、核能和風能發電增長迅速,但是由于基數小,實際發電所占比例仍然十分有限?;鹆Πl電仍是我國電力發展的主力軍。2009年,我國電力裝機構成中,火力發電約占76%,其中燃煤機組占火力發電總量的95%;水力發電約為20%[1]。
電力生產高度依賴煤炭給社會經環境形成了巨大的挑戰。火電作為能源消耗和污染物排放“大戶”,成為節能減排的重點領域。為了優化火力發電裝機結構,實現電力工業結構的調整,近年來國家采取“上大壓小”舉措。一方面,2006-2010年,關停小火電總容量達到7 200萬kW,超額完成 “十一五”期間關停5 000萬kW小火電的任務。另一方面,鼓勵大容量的高效率的火電機組建設,至2009年底,高于30萬kW的火力發電機組占總火力發電容量的69%,這極大地提升了我國的發電效率,據中國電力委員會2010年公布的數據,2009年中國火力發電廠的平均發電煤耗已經比美國公布的相應數據低了12%[23]。
與此同時,電網建設加快,電網投資在過去幾年成倍增長,從2005年的1 530億元增至2009年的3 850億[23]。電網系統運行電壓等級不斷提高,網絡規模也不斷擴大,全國已經形成了東北電網、華北電網、華中電網、華東電網、西北電網和南方電網6個跨省的大型區域電網,并基本形成了完整的長距離輸電電網網架。但是從整體上來講,電網建設仍然滯后。首先,6大地區網之間和地區子網之間缺乏聯系,這使得跨區或跨省的電力流動依然相當有限。雖然2007年開始實施了節能調度的五省試點,但是這一嘗試在技術和經濟上還面臨著較大的阻力,因為至今還沒有其他省份仿效[24]。其次,農村電網建設和改造嚴重滯后。此外,目前的電網尚無法實現對能源資源的有效利用和傳輸,而且,在一定程度已經阻礙了我國新能源的發展。以風電接入為例,由于電網支持力度不足、配套跟不上,已導致大量裝機空置,無法實現并網發電,產能浪費顯著。
總之,中國電力系統的體制層面具有穩定和不穩定的雙重性。首先,電力系統經過幾十年的發展,已經建立了以煤炭為核心的社會技術網絡和制度。由于煤炭資源優勢,煤炭開采和發電技術的成本競爭優勢,以及對技術,發電廠,電網等基礎設施的投資累積(形成了巨大的沉淀資本)以及配套的制度建設,使得目前的體制形成了嚴重的路徑依賴,具有極大地內在穩定性。系統內經歷的變化大多是漸進式的,緩慢的、以維持現有制度結構為目的的改變??梢哉f,中國的電力部門深深地被鎖定在一個高煤、高碳的發展路徑之中,低碳轉型必將是一個極其漫長的過程。
然而,這一體制現在也面臨著不少內部壓力或不穩定因素。如供求失衡問題(2004年的“拉閘限電”和今年湖南等省出現的“電荒”現象都是具體的例子)、電價與成本矛盾、基礎設施投資壓力、電網建設以及輸配電系統滯后,以及制度改革滯后等等。這些內部壓力將與來自外部大環境和利基兩個層面上的壓力相互作用,促使電力系統低碳轉型。
2.2 外部大環境對電力系統現行社會技術體制的壓力
當前我國的電力系統受到來自外部多方面的壓力,其中一些壓力具有國際共性,但更多的是具有中國的特有性。這種特有性源于中國經濟的持續高速增長,源于經濟正在經歷以工業為基礎向以消費為基礎的轉變,源于生產方式正在由粗放型向集約型的轉變,源于自然資源稟賦造成的中國電力部門對煤炭高度依賴,等一系列現實基礎。
綜合這些因素,外部大環境對電力系統現行的社會技術體制形成的壓力表現為以下方面:國內公眾對環境問題和氣候變換的認識日益加強,接受應對性改變的意愿和要求隨之加強;中國的碳排放量已經位列世界首位,國際上對中國不斷施加碳減排壓力;政府已經提出發展低碳經濟的目標,并以承諾國內節能減排的具體目標(到2020年,單位GDP的碳排放比2005年減少40%-45%,可再生能源占一次能源消費比重為15%,盡管這兩個目標都不是直接針對電力部門的,但是電力部門是中國最大的碳排放來源,同時它也是唯一能在未來一二十年中大量融合非化石能源的部門,因此電力部門的低碳轉型是這兩個目標能否實現的關鍵。);國內公眾對電力供給能力的關注和擔憂;國內電煤的供應和煤價波動,國際油價的上漲和波動;國際經濟和金融條件的變化(如金融危機會對電力部門的外資利用和技術引進等方面形成影響)等。
2.3 來自利基層的壓力
目前從世界范圍來看,與電力相關的低碳或零碳排放的能源技術已經被大量地開發出來,如風能、太陽能、光伏發電、核能、生物質能,地熱、潮汐能、碳捕獲與碳封存技術等等,有的已經具有了一定的競爭性,但大多還出處于研發和示范階段。這也意味著電力系統低碳轉型的機會是可預見的。雖然近年來,在我國政府政策的引導和激勵下,新能源產業取得了較快的發展,但是核心技術的掌握和自主創新的能力都相當有限。利基對現行高碳電力體制尚無法構成實質的影響。
3 我國電力系統低碳轉型的路徑類型構想:一個概念性框架
第二部分從體制,大環境和利基三個層面簡要地分析了我國電力系統的現狀和及其形成和演化的歷史過程。應該說,我國電力部門實現低碳轉型將會是一個長期的過程。我們將結合上面介紹的轉型路徑,從短期,中期和長期三個時間維度來分析電力系統低碳轉型的路徑特征,以及政府轉型治理的重心。由于現行體制已經面臨著多重的內外部壓力,因此,單純意義上的復制路徑是不可能的(但是在任何社會技術體制中,以已有技術的漸進式創新為特征自我復制過程是一直存在的);另外,鑒于目前的激進的能源技術創新利基的多樣性和各自固有的優缺點,現行高碳體制被完全替代的可能性不大,因此,這里也不考慮技術替代路徑。
路徑1:短期的轉變路徑(2011-2020)。這一路徑將延續和發展現有體制結構和治理模式,但更強調市場機制和法律機制的作用。轉型過程將主要通過體制內行為主體加快應用漸進式的能效技術和清潔技術,推進基礎設施建設和調整制度為應對措施,以解決體制內部矛盾和壓力位主要目標,同時實現政府2020年的減排目標和可再生能源目標。
由于燃煤火力發電的主體地位在短期內無法實現根本性的改變。因此,轉變路徑的核心就是政府和電力部門要加倍致力于節能和提高效率,這既包括提高電力部門的生產效率和運作效率,也包括提高政府的管理效率。相應的轉型治理的重點應該放在以下幾個方面:首先在政府的主導下進一步深化電力體制改革,特別是要逐步依據市場規律深化電價改革、煤電結構改革和制度改革,來解決電煤價格之爭和電價與成本矛盾[22,24-25],繼續調整和優化我國火電裝機結構[13],協調中央集中管理與地方分散辦電的關系[26]。其次,制定和實施更為嚴格的能效標準和環境標準(包括制定強制性標準和相關法律),同時結合優惠性的財政和稅收政策,鼓勵能效技術和清潔煤炭技術和設備的投資,研發及應用,同時鼓勵可再生能源技術的開發和應用。再次,穩步推進大型煤電基地建設,加快電網投資,并將可再生能源的產能納入電網建設。最后,優化國內投資環境,吸引更多的外資投入到我國電力部門的建設中,特別是通過清潔發展機制(CDM)獲取資金和先進的技術,幫助電力部門實現技術和基礎設施的改造和升級。
簡而言之,短期內,電力部門仍然是在政府活動的嚴格約束下,確保安全、可靠和價格合宜的電力供給,同時通過節能和能效措施實現減排目標。
路徑2:中期的重構路徑(2020-2050)。這一路徑將基本實現電源結構實質性改變以及電力部門市場化?;鹆Πl電比例逐步下降,與可再生能源發電合作完成社會經濟的用電需求,和更高的減排目標。電力系統呈現百花齊放百家爭鳴之勢態。
前文指出,2020年我國電力需求可能增至2009年的2-3倍多,在充分考慮非炭火力發電的能力的基礎上,這相當是到2020年,燃煤發電的比例(65%-79%)甚至還有可能要高于2009年的78%的比重[23]。如果是這樣,電力部門對我國2020年的碳減排目標的貢獻將會很小甚至為負的。也就是說,2020年之后電力部門將面臨巨大的碳減排壓力,燃煤發電的其他負面效應更為凸顯,更大的外部大環境的壓力削弱了高碳高煤的電力體制的穩定性。與此同時,來自利基的壓力也在不斷增強。路徑1中,由于政府政策的推動,各種可再生能源技術創新的利基市場已經形成,它們作為互補性能源的潛力獲得越來越多的認可(但尚未對高煤電力體制的基本構架形成影響,因而仍為轉變路徑)。
因此,在中期,轉型治理的重心,應由短期的維護現有體制的穩定性,轉為促使現有體制基本結構發生變動,使可再生能源與火力發電形成良性競爭,逐漸打破燃煤發電的壟斷地位。在繼續推進火力發電的能效提升和清潔低碳技術的創新的同時,政府的能源政策和電力部門的產業政策的重心,將逐步轉移至可再生能源技術的開發和利用上。政府通過政策和規制,制定任務性的目標,引導體制內外的相關行為主體從發電、售電、輸配電各個環節的建設上將可再生能源納入重點考量;同時為可再生能源產業的發展提供更強的技術和投資激勵,建立和完善發展配套的制度和法律基礎。
隨著體制內外越來越多的企業不斷進入可再生能源市場,新的利基創新將會獲得更多的發展空間,相應的使用慣例,基礎設施、網絡和制度也逐漸得以建立,可再生能源技術潛在的成本優勢和減排作用將會形成,其在電源結構中的比重逐步提高,對煤炭發電的主導地位形成沖擊和挑戰。電力系統現行的以高煤高碳為特征的社會技術體制被部分替代。因此,“百花齊放,百家爭鳴”將是這一路徑在我國的最佳描述。
路徑3:長期的重置路徑(2050-)。這一路徑將最終實現高煤高碳的電力體制被新的低碳體制取代。這可能需要50-100年,甚至更長的時間(在很大程度上,時間的長短可能取決于全球的碳減排努力和國際技術發展與合作)。
顯然,長期中政府轉型治理的核心是實現能夠替代現有技術體制的新的能源技術的攻克和突破,并由此促成新的社會技術關系的形成,以替代現有的技術體制。
應該說,經過中期轉型過程之后,高煤高碳技術體制對電力系統的鎖定效應被極大地弱化了。因此,在新的主導性的低碳能源技術創新尚未形成之前,政府應該進一步為已經取得一定成本優勢的可再生能源技術和產業發展所需的制度和基礎設施提供持續的政策激勵。如加速建設有利于支撐低碳電力發展的輸配電網結構及其配套設備;快步推進各種低碳能源發電的聯網和調度,逐步合理和完善新的電價體系,從根本上緩減電力需求和碳減排壓力。
然而,在世界范圍,至少是在相當長的時間內,單個發電技術,不論是基于CCS技術的煤炭,核能或其他能源選擇都不可能完全替代目前的碳密集型的電力供給。這將意味著,實現長期路徑,需要繼煤電革命之后出現新一輪的能源技術革命。但是技術革命由哪一種(或一類)技術主導,在何時發生,由哪個(或哪些)國家引導卻存在著巨大的不確定性。因此,從長期來看,另一個更為重要的具有戰略意義的治理策略是,我國政府需要致力于新的低碳技術的開發,擴散和應用,以在未來獲取技術上的制高點,同時降低體制本質轉型的成本和風險。
但是,目前我國在低碳技術方面整體上卻處于不利的地位。2010年5月,聯合國開發計劃署在北京《2010年中國人類發展報告――邁向低碳經濟和社會的可持續未來》,該報告指出,我國實現未來低碳經濟的目標,至少需要60多種骨干技術支持,而在這60多種技術里面有42種是我國目前不掌握的核心技術。這表明,對我國而言,70%的減排核心技術需要“進口”。換而言之,努力地提高我國能源技術的自主創新能力應該是長期轉型路徑給我們最大的啟示和要求。
最后需要強調的是,不論是處于哪種類型的轉型過程中,轉型治理都要避免電力系統陷入新的不利的鎖定效應之中。由于眾多的低碳技術和可再生能源技術還處于利基發展階段,長遠的相對優勢還不明朗,新的更具優勢的技術還有可能出現,未來存在太多的不確定因素。因此,我們需要在長期目標下,指導我們的中短期的行動,特別是中短期的創新行動和創新干預。對政策制定者來說,轉型治理過程中一個主要的困境就是,如何在不同的低碳技術選擇中維持合適的多樣性水平;同時還要保證這些選擇能獲取足夠的遞增收益和學習效應來挑戰現行體制中的主導技術。而資源的有限性更是加重了這一困境,因為選擇的多樣性意味著對有限資源的競爭,如何實現有限資源的合理高效的利用,同樣需要權衡取舍。因此,轉型治理的基本思路應是一個本著適當的多樣化的選擇組合,不斷的學習過程和適應性的政策調整相結合的演化思路。
4 結 語
作為我國耗能主體,電力系統的能源結構優化大大滯后于發達國家。積極推動我國電力系統的低碳轉型,是應對氣候減排、環境和能源安全等問題與經濟發展目標之間日益嚴峻的沖突的必然途徑。
本文以社會技術轉型理論的多層視角為研究思路,從短期,中期和長期三個時間維度,對我國低碳電力系統轉型路徑提出了一個概念性的分析框架。在一定程度上,這一分析框架在理論和方法上豐富了目前我國低碳轉型的討論,對政策制定者和相關的行為主體也可提供一種有益的參考。
目前世界發達國家的能源體系已處在從化石能源向可再生能源更替的階段,而我國從煤炭向石油天然氣等高效能源轉變的過程還沒有完成,如果把農村能源問題(目前我國農村還處于薪柴向煤炭轉換階段,中國是燒秸稈最多的國家)也列入其中,可以說中國是三個能源變革同時進行。因此,如何進一步應用MLP思路,研究我國特定的條件下形成的電力(或能源)體系低碳轉型,以及轉型的政策和社會含義,還有待我們更為深入的探討。
參考文獻(References)
[1]中國電力委員會.中國電力行業年度發展報告2010[M].中國電力出版社, 北京. 2010.[ China Electricity Council (CEC). China Electricity Annual Development Report 2010[M]. China Electric Power Press, Beijing,2010.]
[2]Smith A, Stirling A, Berkhout F. The Governance of Sustainable Sociotechnical Transitions [J]. Research Policy, 2005, 34:1491-1510.
[3]Rip A, Kemp R. Technological Change [A]. in S. Rayner, E.L. Malone (Eds.). Human Choices and Climate Change, vol. 2[C]. Columbus, Ohio: Battelle Press, 1998.
[4]Geels F. Technological Transitions as Evolutionary Reconfiguration Processes: A Multilevel Perspective and a Casestudy [J]. Research Policy, 2002, 31: 1257-1274.
[5]Geels F. Processes and Patterns in Transitions and System Innovations: Refining the Coevolutionary Multilevel Perspective [J]. Technological Forecasting & Social Change, 2005, 72: 681-96.
[6]Geels F. Coevolution of Technology and Society: The Transition in Water Supply and Personal Hygiene in the Netherlands (1850-1930)―A Case Study in Multilevel Perspective [J]. Technology in Society, 2005a, 27: 363-97.
[7]Geels F. The Dynamics of Transitions in Sociotechnical Systems: A Multilevel Analysis of the Transition Pathway from Horsedrawn Carriages to Automobiles (1860-1930) [J]. Technology Analysis & Strategic Management, 2005b, 17(4):445-476.
[8]Geels F. The Hygienic Transition from Cesspools to Sewer Systems (1840-1930): The Dynamics of Regime Transformation [J]. Research Policy, 2006, 35(7):1069-1082.
[9]Verbon G, Geels F. The Ongoing Energy Transition: Lessons from a Sociotechnical, Multilevel Analysis of the Dutch Electricity System (1960-2004) [J]. Energy Policy, 2007, 35: 1025-1037.
[10]Foxon T, Hammond G, Pearson P. Transition Pathways for a Low Carbon Energy System in the UK: Assessing the Compatibility of Largescale and Smallscale Options [C]. Paper presented at 7th BIEE Academic Conference, St. Johns College, Oxford, 2008, 24-25 September.
[11]Foxon T, Hammond G, Pearson P. Developing Transition Pathways for a Low Carbon Electricity System in the UK [J]. Technological Forecasting & Social Change, 2010, 77: 1203-1213.
[12]蔡麗麗, 趙子健, 趙旭. 中國能源結構低碳化轉型的政策分析[J]. 經濟與管理研究 2011, (1):64-70. [Cai Lili, Zhao Zijian, Zhao Xu. The Policy Analysis about the Low Carbon Transformation [J].Research on Economics and Management. 2011, (1):64-70.]
[13]路石俊, 楊淑霞, 林艷婷. 低碳經濟下電力行業發展研究[J]. 國家行政學院學報, 2010,(2):82-86.[Lu Shijun, Yang Shuxia, Lin Yanting. Study on the Development of Electricity Industry for a Lowcarbon Economics [J]. Journal of China National School of Administration, 2010,( 2):82-86.]
[14]莊貴陽. 中國經濟低碳發展的途徑與潛力分析[J]. 國際技術經濟研究, 2005, (3): 68-72. [Zhuang Guiyang. Pathway and Potential Analysis of Chinese Lowcarbon Economic Development [J]. Studies in International Technology and Economy, 2005, (3): 68-72.]
[15]Green K, Foster C. Give Peas a Chance: Transformations in Food Consumption and Production Systems [J]. Technological Forecasting and Social Change, 2005, 72: 663-679.
[16]Elzen B, Wieczorek A. Transitions towards Sustainability Through System Innovation [J]. Technological Forecasting and Social Change, 2005, 72: 651-661.
[17]Kemp R, Schot J, Hoogma R. Regime Shifts to Sustainability through Processes of Niche Formation: The Approach of Strategic Niche Management [J]. Technology Analysis and Strategic Management, 1998, 10: 175-196.
[18]Unruh G C. Understanding Carbon Lockin [J]. Energy Policy, 2000, 28: 817-830.
[19]Geels F, Schot J. Typology of Sociotechnical Transition Pathways [J]. Research Policy, 2007, 36: 399-417.
[20]劉希穎.中國電力需求預測與電力行業可持續發展[D].廈門:廈門大學,2009.[Liu Xiying. Electricity Demand Forecasting and Sustainable Development of Electricity Industry in China[D].Xiamen: Xiamen Unversity,2009.]
[21]張斌. 2020年我國電力消費及其碳排放強度情景分析[J].中國能源, 2009,(3): 28-31. [Zhang Bin. Scenario Analysis for Electricity Consumption and Carbon Intensity for China for 2020[J].Energy and Environment, 2009, 3 (27), 28-31. ]
[22]劉振秋,唐.關于當前煤電價格矛盾的再認識――兼論電價改革與電力體制改革的關系[J].價格理論與實踐,2009(1): 12-14. [Liu Zhengqiu, Tang Zheng. Recondisering the Prevailing Conflicts of Coalelectricity Prices [J]. Price Theory & Practice, 2009(1): 12-14.]
[23]Kahrl F, Williams J, Ding Jianhua, et al. Challenges to China’s Transition to a Low Carbon Electricity System [J]. Energy Policy, 2011, 39: 4032-4041.
[24]Gao C, Li Y. Evolution of China’s Power Dispatch Principle and the New Energy Saving Power Dispatch Policy [J]. Energy Policy, 2010, 38:7346-7357.
[25]蔡皓.我國輸配電成本監管問題研究[J]. 現代商貿工業,2010, 22(4):171-172. [Cai Hao. An Analysis of Problems with the Regulation of T&D Costs in China[J]. Modern Business Trade Industry, 2010,22(4):171-172. ]
[26]王建. 地方政府辨[J].學習時報,2006,352:42-47.[Wang Jian. An Analysis of Local Government[J]. Study Times, 2006, 352:42-47.]
Exploring Transition Pathways for a Decarbonized Electricity System in China
―Based on the Sociotechnical Transition Approach
CHEN Zhuochun1 YAO Sui2
(1. School of Management, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan Hubei 430074, China;2. School of Economics, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan Hubei 430074, China)
Abstract