海南省可再生能源開發(fā)利用研究

周祖光

(海南省環(huán)境科學(xué)研究院，海南?？?70116)

世界能源需求的不斷攀升和自然資源的日益枯竭，對(duì)能源供應(yīng)及消費(fèi)都提出了新的挑戰(zhàn)。這里所指的可再生能源主要包括太陽能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、海洋能等?duì)環(huán)境不產(chǎn)生污染的可再生能源?？稍偕茉吹拈_發(fā)利用已成為當(dāng)今世界能源生產(chǎn)中直驅(qū)猛進(jìn)的一個(gè)戰(zhàn)略性變革，也將從根本上改變21世紀(jì)全球的能源構(gòu)成。人類將從傳統(tǒng)的熱動(dòng)力體系中解脫出來，勇敢而又明智地向自然界索取清潔、經(jīng)濟(jì)的新能源，逐步建立一個(gè)具有多種能源構(gòu)成的、集中與分散相結(jié)合的、人與自然和諧的熱動(dòng)力綜合體系。調(diào)配經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，大力發(fā)展可再生能源，既能優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，促進(jìn)能源資源節(jié)約，又能帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提高經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力，有利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。2008年我國(guó)清潔可再生能源的開發(fā)利用總量為2.34億t標(biāo)準(zhǔn)煤，只占能源總消費(fèi)量的

8.9%;目前我國(guó)水電、風(fēng)電裝機(jī)分別占電力總裝機(jī)的

21.5%、1.5%，光伏發(fā)電裝機(jī)容量只有15萬kW，而歐盟僅風(fēng)電裝機(jī)就占全部裝機(jī)比重的7%以上，相比之下我國(guó)還有較大差距［1］。近年來，海南省可再生能源的開發(fā)利用取得了較大的成績(jī)，水能、生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能等的開發(fā)利用都得到了大力發(fā)展與推廣應(yīng)用，具有廣闊的市場(chǎng)前景，這是海南清潔能源發(fā)展邁出的可喜步伐，是海南綠色崛起的重要舉措。

1 太陽能的開發(fā)利用

1.1 概述 太陽能產(chǎn)業(yè)是可再生能源產(chǎn)業(yè)中的一個(gè)激情產(chǎn)業(yè)。海南島地處熱帶，光溫資源豐富，年平均氣溫22～26℃，“夏”長(zhǎng)達(dá)8～10個(gè)月，完全無“冬”，日照時(shí)數(shù)達(dá)1 750～2 750 h/年，可開發(fā)利用時(shí)數(shù)多，其中西部沿海地區(qū)最多，達(dá)2 650 h/年左右;年中日長(zhǎng)變化也不大，夏至日(最長(zhǎng))與冬至日(最短)相差只有2.15 h左右，且各年變化都很穩(wěn)定;太陽總輻射量大，每年平均約4 600～5 800 MJ/m2，其中西部東方市一帶最大，達(dá)5 800 MJ/m2，日照時(shí)數(shù)2 750 h/年。如果將其換算成煤，按1 t煤當(dāng)量相當(dāng)于2.93×1010J換算［2］，那么海南島太陽總輻射量每年相當(dāng)于0.16～0.20 t/m2的煤。2010年海南省有家庭戶數(shù)為253.55萬戶，如果平均每個(gè)家庭有1 m2利用太陽能的裝置，就等于節(jié)約40.6萬t/年以上的煤。

1.2 現(xiàn)狀 近年來，海南省太陽能開發(fā)利用發(fā)展迅速，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)，全省首個(gè)太陽能熱發(fā)電示范項(xiàng)目——益科博1 MW“模塊定日陣”聚焦光熱發(fā)電系統(tǒng)示范項(xiàng)目，在三亞建成并發(fā)電成功;首個(gè)大型太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電項(xiàng)目——臨高20 MW光伏并網(wǎng)示范工程，已于2011年投產(chǎn)，這是目前國(guó)內(nèi)已建成的最大光伏并網(wǎng)發(fā)電示范項(xiàng)目之一;華能南山電廠太陽能熱發(fā)電項(xiàng)目2012年底投產(chǎn)，替代部分天然氣發(fā)電，年發(fā)電量約100萬kW·h，年減排二氧化碳量約900 t;總投資約15億元的大廣壩二期灌渠太陽能光伏100 MW發(fā)電項(xiàng)目正在建設(shè)之中，該項(xiàng)目建成后，每年可為海南省提供約1.5億kW·h的清潔能源;2012年新增50 MW屋頂光伏電站，利用建筑閑置屋頂安裝容量為2 MW的光伏發(fā)電系統(tǒng)，使閑置的約為2萬m2的建筑屋頂?shù)玫接行Ю?英利集團(tuán)在海南投資150億元建設(shè)光伏產(chǎn)業(yè)基地，拓展低碳可再生能源，為建造低碳、綠色、環(huán)保的國(guó)際旅游島做出了貢獻(xiàn)。此外，海南省太陽能熱水器、太陽能照明等的利用也都在不斷、廣泛推行普及。

1.3 建議 海南擁有得天獨(dú)厚的發(fā)展太陽能的最好條件和優(yōu)勢(shì)，大力開發(fā)利用太陽能不僅契合海南綠色崛起戰(zhàn)略，也符合低碳發(fā)展方向。在城市方面，應(yīng)大力利用城市中高層建筑樓面多的優(yōu)勢(shì)，把太陽能利用與城市建設(shè)有機(jī)結(jié)合起來，預(yù)留太陽能管道、屋頂統(tǒng)一施工安裝太陽能裝置等，使公共照明等用能實(shí)現(xiàn)利用太陽能;在工業(yè)方面，如海南食品工業(yè)中的釀造業(yè)，可以把傳統(tǒng)的釀造工藝改造為利用太陽能加溫發(fā)酵新工藝，既節(jié)約了能源，降低了成本，又減少了環(huán)境污染;在農(nóng)村方面，大力提倡采用太陽能熱水器，雖然太陽能產(chǎn)品一次投入成本高，但是使用成本很低，一次投入就可以換來多年的使用，且產(chǎn)熱效果好。另外，一些城市小區(qū)、農(nóng)村農(nóng)戶在利用太陽能時(shí)，對(duì)安裝太陽能裝置可給予適當(dāng)補(bǔ)貼，以加快推進(jìn)海南省太陽能的開發(fā)利用。

2 風(fēng)能的開發(fā)利用

2.1 概述 風(fēng)電的優(yōu)點(diǎn)是蘊(yùn)藏量大、可再生、無污染、不淹地、占地少、建設(shè)周期短、投資靈活、自動(dòng)控制水平高、運(yùn)行管理人員少等，缺點(diǎn)在于它是密度小的隨機(jī)性能源。海南島在全國(guó)來說屬風(fēng)能豐富區(qū)，屬大風(fēng)和多風(fēng)熱帶季風(fēng)氣候，大部分地區(qū)年平均風(fēng)速在2.5～3.5 m/s。根據(jù)《海南省風(fēng)能資源評(píng)價(jià)報(bào)告》，海南島陸地風(fēng)能資源總儲(chǔ)量為828.38萬kW，技術(shù)可開發(fā)量為128.4萬kW，從海南島西部沿海的東方感城鎮(zhèn)沿海岸線至昌江海尾鎮(zhèn)，為風(fēng)能資源極其豐富區(qū)，年平均風(fēng)功率密度超過200 W/m2;東北部風(fēng)速要比西部沿海地區(qū)小些，為風(fēng)能資源豐富區(qū)，年平均風(fēng)功率密度超過150 W/m2;從昌江海尾鎮(zhèn)沿著海岸線至臨高馬裊，為風(fēng)能資源較豐富區(qū)，平均風(fēng)功率密度超過100 W/m2。此外，海南島近海風(fēng)能資源儲(chǔ)備量也非常豐富。如何利用這些強(qiáng)大的風(fēng)力造福于海南人民，為海南提供嶄新的用之不竭的新能源，很值得深入研究。

2.2 現(xiàn)狀 海南省自1997年東方風(fēng)能發(fā)電廠建成并網(wǎng)發(fā)電后的10年時(shí)間里，風(fēng)能的開發(fā)利用沒有較大的新進(jìn)展，近幾年，海南省在積累了風(fēng)能開發(fā)利用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，正在迎頭趕上，開始大規(guī)模風(fēng)能的開發(fā)利用。華能文昌風(fēng)電廠一期工程首批22臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電成功，成為2008年海南省第一個(gè)并網(wǎng)發(fā)電的風(fēng)電項(xiàng)目;儋州峨蔓、東方高排、東方四更、東方感城風(fēng)電場(chǎng)陸續(xù)開工建設(shè)，并陸續(xù)投入使用;臨高希望工程加氣加油站的照明和生產(chǎn)已啟用太陽能和風(fēng)能風(fēng)光互補(bǔ)合作發(fā)電，其優(yōu)勢(shì)為晴天可以太陽能蓄電，陰雨天可以風(fēng)力蓄電，從而為照明提供足夠的能源保障。此外，在?？谑袇^(qū)的新大洲大道，?？诿捞m機(jī)場(chǎng)，以及東西線高速路部分路段等，風(fēng)光互補(bǔ)照明的路燈已經(jīng)大有成效。據(jù)有關(guān)消息，2020年海南省進(jìn)行大規(guī)模建設(shè)風(fēng)電后，風(fēng)能發(fā)電可相當(dāng)于消耗1 715萬t煤。海南省進(jìn)入了風(fēng)能開發(fā)利用的新時(shí)代。

2.3 建議 海南省風(fēng)能資源很豐富，目前風(fēng)能的開發(fā)利用僅限于陸地上，而沿海風(fēng)能資源還沒有進(jìn)入開發(fā)利用。對(duì)于一些有人居住的小島嶼、偏僻地區(qū)和特殊設(shè)備供電(如燈塔、導(dǎo)航設(shè)備、氣象站等)，可以考慮引進(jìn)小型風(fēng)力發(fā)電裝置，或引進(jìn)一些中型風(fēng)力發(fā)電裝置;對(duì)于冬春季枯水期間，水電提供電力不足，而正是風(fēng)力強(qiáng)勁的季節(jié)，此時(shí)采用風(fēng)電和水電互補(bǔ)使用，尤為可取;應(yīng)加快風(fēng)能利用的科技攻關(guān)，大力解決風(fēng)能開發(fā)利用和綜合利用技術(shù)中的難題，提高風(fēng)能技術(shù)裝備的技術(shù)水平，推廣一批實(shí)用技術(shù)、設(shè)備。

3 水能的開發(fā)利用

3.1 概述 人類在所有可再生的綠色能源開發(fā)利用中，水能的開發(fā)利用是最充分的，一直都保持著主導(dǎo)地位。水力發(fā)電，把水能這種一次能源轉(zhuǎn)變?yōu)槎文茉础娏Γ趹?yīng)用技術(shù)上已經(jīng)完全成熟，經(jīng)濟(jì)性也比其他能源優(yōu)越，是一種廉價(jià)能源。海南水能資源豐富，河流眾多，又由于中高邊低的地理環(huán)境優(yōu)勢(shì)，形成了天然落差大且較集中的較好條件，可供開發(fā)利用的程度較高。全省水能資源的理論蘊(yùn)藏量有99.5萬kW，可開發(fā)水電總裝機(jī)容量77.2萬kW，年發(fā)電量26.25億kW·h，相當(dāng)于火電廠每年消耗96.7萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，或69.1萬t原油。

3.2 現(xiàn)狀 目前，海南省已開發(fā)利用的水能資源約為54萬kW，約占全省可開發(fā)量的70%，處于全國(guó)較高的水平［3］。截止2009年底，全省農(nóng)村小水電站共有314處，裝機(jī)容量29.70萬kW，年發(fā)電量10.76億kW·h，可少燒48.2萬t標(biāo)準(zhǔn)煤，減少116萬t二氧化碳和其他大量有害氣體與污水的排放。這些小水電的運(yùn)營(yíng)成本低，一般占到投資額的10%左右，投資的回收快速、穩(wěn)定。小水電既有投資少、見效快、符合海南河流短小而眾多、自然落差大等特定環(huán)境和適應(yīng)局部缺電、少電等現(xiàn)象，又不會(huì)像大中型水利電力工程那樣易引起河岸和河床侵蝕、庫內(nèi)泥沙淤積、生態(tài)環(huán)境變化等問題。

3.3 建議 海南省水能開發(fā)利用依然有潛力，應(yīng)繼續(xù)鼓勵(lì)水能的開發(fā)利用，尤其是小水電，適當(dāng)上調(diào)小水電的入網(wǎng)電價(jià)，適當(dāng)減免小水電的稅收或給予一定的稅收優(yōu)惠政策，以扶持小水電的發(fā)展，給小水電行業(yè)正常的生存和發(fā)展空間。

4 地?zé)崮艿拈_發(fā)利用

4.1 概述 地?zé)豳Y源是指在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)環(huán)境條件下，地殼內(nèi)能夠科學(xué)、合理地開發(fā)出來的巖石中的熱能量和地?zé)崃黧w中的熱能量及其伴生的有用組分。地?zé)豳Y源按其在地下的賦存狀態(tài)，可以分為水熱型、干熱巖型和地壓型地?zé)豳Y源;其中水熱型地?zé)豳Y源又可進(jìn)一步劃分為蒸汽型和熱水型地?zé)豳Y源。地?zé)豳Y源按溫度分為高溫(≥150℃，可用于發(fā)電、烘干)、中溫(90～150℃，可用于工業(yè)、發(fā)電、制冷)、低溫(40～90℃，可用于采暖、工藝流程和醫(yī)療、洗浴、溫室)三級(jí)。根據(jù)相關(guān)報(bào)告，海南島具有豐富的熱干巖地?zé)豳Y源，開發(fā)利用這些深層地?zé)豳Y源，對(duì)于調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)海南省能源的可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)低碳經(jīng)濟(jì)試驗(yàn)示范區(qū)有重大戰(zhàn)略意義;海南地殼薄，比全國(guó)很多地方的地殼要薄20多km，鉆井不必打得很深，開發(fā)深層地?zé)嵊糜诎l(fā)電具有很好優(yōu)勢(shì)。根據(jù)《海南省地?zé)豳Y源勘查開發(fā)利用規(guī)劃》，海南省目前已發(fā)現(xiàn)31處裂隙型帶狀地?zé)崽?，已初具開發(fā)規(guī)模的有9處，開采量為5 700 m3/d，約占資源總量的12%。根據(jù)《2010年度海南省地質(zhì)環(huán)境公報(bào)》，截至2010年底，海南省已探明儲(chǔ)量的地?zé)豳Y源水源地有19處，允許開采量達(dá)51 000 m3/d。瓊海市于2005年被中礦聯(lián)命名為“中國(guó)溫泉之鄉(xiāng)”。

4.2 現(xiàn)狀 《海南省地?zé)豳Y源勘查開發(fā)利用規(guī)劃》根據(jù)全省地?zé)豳Y源的分布特點(diǎn)，劃分了5個(gè)各具特色的地?zé)豳Y源開發(fā)利用區(qū)，20個(gè)地?zé)豳Y源規(guī)劃分區(qū)，允許地?zé)豳Y源開采規(guī)劃區(qū)8個(gè)，10個(gè)鼓勵(lì)地?zé)豳Y源開采規(guī)劃區(qū)(包括文昌官新熱礦水、儋州蘭洋熱礦水、瓊海官塘熱礦水開采規(guī)劃區(qū)等)。目前已開發(fā)利用的溫泉有:儋州市藍(lán)洋溫泉、瓊海市官塘和九曲江溫泉、萬寧市興隆溫泉、保亭縣七仙嶺溫泉、三亞市南田溫泉、三亞市鳳凰山莊溫泉及?？谑卸嗉屹e館和酒店等。

4.3 建議 海南地?zé)豳Y源豐富，溫泉分布廣泛，多數(shù)溫泉礦化度低、溫度高、水量大、水質(zhì)佳，很多都屬于治療性溫泉;海南地?zé)豳Y源的開發(fā)利用目前較局限于旅游和療養(yǎng)，工業(yè)開發(fā)利用還沒有形成氣候，而海南的溫泉資源屬中溫、熱水這兩個(gè)級(jí)別的為數(shù)不少，應(yīng)用于工業(yè)上是可行的;開發(fā)利用地?zé)岬V泉水資源要做到規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化和科學(xué)化，采用先進(jìn)技術(shù)，提高資源利用率，使資源得到可持續(xù)利用、循環(huán)利用和科學(xué)利用，充分發(fā)揮其資源效益和社會(huì)效益;開發(fā)利用溫礦泉水，要?jiǎng)?chuàng)新溫礦泉開發(fā)理念和利用價(jià)值，提高項(xiàng)目的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。

5 海洋能的開發(fā)利用

5.1 概述 海洋能源主要為潮汐能、波浪能、海流能(潮流能)、海水溫差能和海水鹽差能。從理論上講，海洋波浪能是巨大的，但它卻是一種低品位能源，在自然狀態(tài)下難以經(jīng)濟(jì)地開發(fā);海洋水溫差能主要集中于南緯30°至北緯30°之間海域內(nèi)，因?yàn)槟抢锏暮Ｋ疁囟缺群Ｃ嫠疁氐?5至20℃;海洋的潮汐能是巨大的，近30年多來，人類在開發(fā)潮汐能方面取得了明顯的進(jìn)展，世界上的沿海國(guó)家?guī)缀醵荚谥盅芯亢烷_發(fā)利用海洋的潮汐能量，我國(guó)從20世紀(jì)70年代起也已建成了一批潮汐發(fā)電系統(tǒng)。根據(jù)相關(guān)資料，世界潮汐能理論蘊(yùn)藏量27億kW，可供開發(fā)量2億kW;中國(guó)理論蘊(yùn)藏量1.1億kW，可供開發(fā)量0.21億kW。海南島沿海有港灣60多個(gè)，1.5萬hm2，潮差一般為1.7 m，有些地帶潮差可達(dá)2.73～3.91 m，港灣潮汐能資源共有37.7萬kW，按可利用率30%計(jì)算，可發(fā)電量11.1萬kW。

5.2 現(xiàn)狀 國(guó)外最早利用潮汐發(fā)電的是德國(guó)1912年建成的布蘇姆潮汐電站，其次是1967年法國(guó)建成的朗斯潮汐電站，之后美國(guó)、英國(guó)、加拿大、前蘇聯(lián)、瑞典、丹麥等國(guó)家相繼興建了潮汐電站，并取得巨大成功。我國(guó)也發(fā)展了一些潮汐電站，但技術(shù)等多方面有待突破。海南省潮汐能的開發(fā)利用基本上仍然是一個(gè)空白。

5.3 建議 潮汐能是一種非常特殊的能源，其利用難度相比傳統(tǒng)能源更高，所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)成本也相對(duì)較高，但卻是沒有污染的可再生能源，因此可以從長(zhǎng)期的戰(zhàn)略出發(fā)，作為地區(qū)的未來清潔能源利用模式。開展低成本潮汐電站建設(shè)研究，可以考慮堆砌防波堤形成蓄水庫，漲潮蓄水發(fā)電，落潮發(fā)電泄水;可以考慮和岸線治理、海島綜合開發(fā)等相結(jié)合，使得綜合性價(jià)比最優(yōu)，降低發(fā)電成本;引進(jìn)國(guó)內(nèi)外潮汐發(fā)電的先進(jìn)技術(shù)，在一些潮差較大的海岸帶和在南海諸島建造一些利用漲潮和落潮差發(fā)電的小型潮汐電站，提供局部用電;進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，在一些潮差較大的沿海岸帶建造較大型的串式潮汐電站，由多臺(tái)機(jī)組組合，這樣可以給海南省提供更多的可再生電力。

6 小結(jié)

在可再生能源的開發(fā)利用中，還可考慮潮汐能和海洋風(fēng)能等的綜合利用，其成本會(huì)無形中大大降低。如建造一些較大型的潮汐電站，其投資成本是很高的，從經(jīng)濟(jì)上看似乎很不合算，但只要綜合考慮，加強(qiáng)多學(xué)科之間的協(xié)調(diào)(如電力、建筑、經(jīng)濟(jì)、旅游、環(huán)境和社會(huì)等學(xué)科之間的協(xié)調(diào))，這樣的電站本身的建筑體由于矗立在沿海，將與秀麗的海灘、海洋和沿海風(fēng)光等構(gòu)成了絢麗多彩的迷人景觀，對(duì)該區(qū)的旅游事業(yè)更添風(fēng)姿，這樣綜合其各方面的收益很快就會(huì)使其投資全部回籠。在可再生能源的開發(fā)利用中，要綜合考慮風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⑿∷姷鹊幕パa(bǔ)作用，完善海南省生活和生產(chǎn)所需可再生能源，從根本上改變海南省的能源結(jié)構(gòu)，使可再生能源所占的份額越來越大，使海南省生態(tài)環(huán)境與海南國(guó)際旅游島建設(shè)得更加優(yōu)美醉人。

［1］朱永芃.新能源:中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向［J］.求是，2009(24):45-47.

［2］煤炭研究網(wǎng).什么是煤當(dāng)量［EB/OL］.http://www.coalstudy.com/cn/study/zspd/mt/201305/23583.html.

［3］周祖光.小水電工程施工期環(huán)境監(jiān)理研究——以樂東縣富光水電站為例［J］.中國(guó)農(nóng)村水利水電，2012(3):128-130.