德国可再生能源研发的进展

1.太阳能光伏发电领域 太阳能光伏发电是当前可再生能源技术研发和产业化发展最具活力的领域之一。据德国太阳能经济协会（BSW）统计，2008年德国太阳能光伏发电装置安装功率增长幅度超过了35%，而发电成本有了进一步下降。从德国太阳能光伏发电并网发电量看：2000年仅仅为64GWh，到2008年已增加到了4000GWh，年均增长幅度超过了60%（1GWh=106千瓦时）。2008年8月，德国联合太阳能硅公司建设的年产能850吨的高纯度硅生产厂投产，与传统工艺相比其节能效率达到了90%。2008年11月，全球第二大多晶硅生产企业，德国Wacker化学公司投资4000万欧元建设年产能650吨的第一个商业化硅颗粒生产厂止式投产。图2-14给出了2000～2008年德国光伏发电领域发电量增长情况。

图2-14　2000～2008年德国光伏发电领域发展情况示意图（单位：GWh）

2008年，在太阳能光伏发电技术研发创新方面德国保持着世界领先地位。德国弗朗霍夫学会太阳能研究所研发转化效率为20.3%的多晶硅太阳能电池占有全球最大市场份额。德国太阳能与氢能研究所研发的薄膜太阳能电池转化效率高达12%～13%，位居世界前列。2009年初，德国弗朗霍夫学会太阳能研究所在太阳能电池转化效率技术领域创造了新的世界纪录：太阳能电池转化效率达到了41.1%，目前其研究成果已在Concentrix公司得到了应用。2009年，德国OPEG（有机光伏能源供给）项目研究成果又破世界纪录：将有机太阳能电池转化效率提高到5.9%，比5.4%的世界纪录提升了0.5个百分点。

为了推动该领域技术研发创新，联邦环境部每两年组织德国经济界和科学界的专家在Glottertal举办太阳能光伏发电技术发展战略研讨会，制定未来太阳能光伏发电技术的研发重点、优先主题和指导方针。目前，该技术领域最新发布的优先主题（2008年11月）有：硅片技术、薄膜技术、能源系统和网络集成技术、产业化应用技术和节能与资源循环利用技术等。2008年，联邦环境部共批准设立了38个太阳能光伏发电研发新项目，计划总经费投入为3970万欧元。同期，在该领域还有总额为3990万欧元的既有项目在实施中。德国的公司企业也非常重视技术研发创新投入，2008年太阳能光伏发电领域公司企业研发经费投入约为1.9亿欧元，用于新建和扩建生产厂房投资约为18亿欧元。图2-15给出了德国太阳能光伏发电技术领域优先主题的研发投入强度。

图2-15　2008年德国太阳能光伏发电技术领域研发投入比例示意图

2.风能领域 据专家预测，在可预见的未来风力发电将成为全球可再生能源最重要的组成部分。风力发电同样也是德国提高可再生能源利用比例的先锋。2008年，风力发电约占德国电力消费总量的6.5%，风力发电占可再生能源领域发电总量的44.3%。从全球范围来看，2008年全球风力发电装机总量超过了1000亿瓦。截至2008年底，德国的风力发电装机总量达到了23902兆瓦，已建成使用的风力发电机组20301座。2008年，德国风力发电新增装机容量增长22%，约1665兆瓦，仅次于美国8358兆瓦和中国约6000兆瓦在世界排名第三位。德国的风力发电机组制造商和供应商生产的风力发电技术产品占世界市场三分之一以上的份额。2007年，德国的风电技术产品出口总额约为76亿欧元，产品出口率达到了83%。而根据德国风能研究所（DEWI）最新预测，到2014年全球风力发电装机总容量将达到2100亿瓦，这将带动1300亿欧元的新增投资。图2-16给出了2000～2008年德国风力发电领域发电量增长情况。

图2-16　2000～2008年德国风力发电领域发展示意图（单位：GWh）

在风力发电技术研发创新最新进展方面。2008年5月，德国海上风力发电实验项目“Alpha Ventus”正式启动，该项目研究内容包括：海上风力涡轮机技术、海上风电并网技术要求和环境影响等。2009年1月，德国弗朗霍夫协会新设立的风能和能源系统技术研究所在不来梅成立，同年该所与卡塞尔的太阳能与能源技术研究所（ISET）合并，并与汉诺威大学、奥登堡大学、不来梅大学和卡塞尔大学等联合组建了德国风能利用技术创新研究集群。

为了推动该领域技术研发创新，2008年联邦环境部在风力发电技术领域新批准实施了32个项目，总额经费预算投入4010万欧元。同期，在该领域还有总额为2990万欧元既有项目在实施中，研发项目的实施期限一般为3年。新批准项目的研发内容包括：海上风力发电系统、风机降低噪音技术、风机旋翼桨叶新材料开发、兆瓦级示范工厂等。在该领域技术研发和创新战略制定方‘面，联邦环境部定期召开专家研讨会，制定未来太阳能光伏发电技术的研发重点、优先主题和指导方针。最近一次的发展战略研讨会于2008年11月在柏林举行。目前，该领域发布的未来几年优先主题有三个：一是依靠技术创新降低风机生产成本、提高生产量；二是海上风力发电技术（包括Alpha Ventus项目）；三是环境友好型风力发电技术。图2-17给出了2008年德国新设立的风力发电技术领域研发项目比例。

图2-17　2008年德国新设立的风力发电研发项目比例

3.生物质能领域 在目前众多种可再生能源中，生物质能是唯一可以在电力、供热和燃料三方面提供能源供应的类型。德国政府一直高度重视生物质能技术产业化发展。2008年，生物质能占德国一次能源最终总消费量的6.8%，近75%的可再生能源供应来自生物质能源。从可再生能源消费领域来看，可再生能源燃料的100%，可再生能源供暖的93%和可再生能源电力供应的22%源自于生物质能。2008年，德国在生物质能领域实现了二氧化碳温室气体减排5720万吨，占可再生能源减排总量的51%。据专家预测，生物质能源将满足未米世界能源总需求的10%。图2-18给出了2000～2008年德国在生物质能领域的发展情况。

图2-18　2000～2008年德国生物质能领域发展示意图（单位：GWh）

在生物质能技术研发创新最新进展方面。2008年1月，德国生物质能研究中心（DBFZ）在莱比锡正式成立，联邦农业部每年将为其拨付400万欧元研发经费，该研究中心与德国赫尔姆兹大研究中心、莱比锡大学以及其他研究机构共同组建了德国生物质能源技术研究创新网络。2009年4月，联邦农业部和环境部联合发布了最新的《生物质能国家行动计划》明确了德国未来生物质能源的发展战略和政策措施：到2020年生物质能源在一次能源消费中的比例要在2007年基础上提高一倍，达到12%。

为了推动该领域技术研发创新，联邦农业部陆续实施了系列研发项目计划：《可再生资源研究计划》用于支持生物质能技术创新研发，《可再生资源市场引导计划》用于支持生物质能源的生产与供应系统构建，《可再生资源应用推广示范计划》用于支持生物质能源技术成果综合示范点的建设。联邦政府于1993年成立了可再生资源专业协会（FNR），具体负责生物质能源项目的组织协调。2008年，联邦农业部在生物质能源技术研发项目投入经费总计1940万欧元，研究内容主要包括四个方面：一是能源作物种植技术，主要是能源作物种植技术改良、环境影响评估等；二是沼气技术，主要是优化沼气发电技术、发酵技术和沼气能应用创新技术等；三是固态生物燃料技术，主要是固体生物燃料标准化技术、开发新型燃料原材料（秸秆等）、环境友好型燃烧设备和热电联产设备等；四是液态生物燃料技术，主要是传统生物柴油优化技术、新型第二代液态生物质燃料开发等。图2-19给出了2008年德国生物质能技术领域项目研发投入比例。

图2-19　2008年德国生物质能技术领域研发投入比例（单位：万欧元）

4.太阳能集热领域 从2007年开始，世界太阳能集热技术产业领域，特别是在欧洲和德国，得到快速发展。2008年，德国新建了约200万平方米的太阳能集热收集装置。目前，在德国全境太阳能集热收集装置的建造面积已经超过了1100万平方米。据专家预测，到2020年全球太阳能集热装置的建造面积将超过4.86亿平方米。目前，德国的太阳能集热技术产品已经占世界市场份额的约17%。图2-20给出了2000～2008年德国太阳能集热领域的发展情况。

图2-20　2000～2008年德国太阳能集热领域发展示情况意图（单位：GWh）

在太阳能集热技术研发创新方面。2008年以来低温太阳能集热供暖、太阳能热水发电技术出现了一体化集成发展的趋势。德国有超过50%的新增太阳集热装置采用了技术集成，而真空集热管技术的使用率提高了12%。2008年，德国卡斯乐哈特啤酒公司采用太阳能低温集热技术改进啤酒酿造工艺，该公司220平方米的太阳能光热屋顶年供能约110兆瓦时，可满足其5%的日常生产能耗需求。目前，该领域最新研发方向是大规模高温太阳能集热发电技术。2008年，德国尤里希研究中心建成了德国首个太阳能高温热电示范厂，并于2009年1月开始进行了为期6个月的试运行，2009年中期将实现并网发电。该电厂太阳能集热面积占地有12个足球场大，包括2000多面太阳能集热镜，高达60米的太阳能集热塔，装机容量为1.5兆瓦。

为了推动太阳能集热与发电技术研发创新，2006年德国政府制定了发展目标：到2020年太阳能集热装置面积要达到8000万平方米。基于这个发展目标，联邦环境部确定了以下五方面的优先主题：一是高效低成本太阳能收集存储技术；二是太阳热能制冷、加工等应用技术；三是太阳能收集存储装置建设技术；四是太阳热能发电集热塔技术；五是高效低成本的环带镜面和反射装置等。2008年，德国联邦环境部共新批准了20个低温太阳集热技术研发项目和15个高温太阳能发电技术研发项目，总研发经费投入约为1810万欧元。同时，该领域目前仍在实施的既有项目总经费约为1270万欧元。图2-21给出了2005～2008年德国太阳能集热技术领域公共研发年度投入情况（当年实际经费拨付数）。

图2-21　2005～2008年德国太阳能集热领域研发投入情况（单位：万欧元）

5.地热能领域 德国很早就开始就地热资源利用，并于2003年建成了第一座地热能发电站。2008年，德国地热能利用领域呈现出了积极发展的态势：巴伐利亚州的Sauerlach、Garhing和Ascheim地区，莱茵河流域的Bruchsaler地区，巴登符腾堡州的Insheim地区相继启动了地热能供暖和发电示范项目。目前，德国的地热能供热已经占其可再生能源供热总量的约2.4%，地热发电从2003年的0.2GWh发展到了2008年的18GWh。据专家预测，到2020年地热能将占德国可再生能源总量的约5%。图2-22给出了2000～2008年德国地热能利用领域发展情况。

图2-22　2000～2008年德国地热能利用领域发展示意图（单位：GWh）

在地热能利用技术研发创新方面。2008年，德国汉诺威地球科学研究所研制开发了德国地热资源信息系统，系统能够提供德国境内5000米深度级别的地热资源信息，该系统于2009年5月正式上网服务。慕尼黑地区的Unterhaching地热发电站获得了2008年度欧洲太阳能奖，该厂于2007年底开始正式运营。目前，地热能热电联产和深层地热能开发利用是德国地热能利用技术领域的研发重点。德国计划到2015年地热发电装机容量达到100兆瓦，2020年达到280兆瓦。2009年，德国的市场激励计划将为可再生能源供热示范项目工程建设提供总额为4亿欧元经费支持，而深层地热资源利用技术工程项目（钻井技术、热提取技术）可以在此框架内进行申请。

为了推动地热能利用技术研发创新，2008年9月，德国地热能源研究咨询委员会根据地热资源利用技术的未来发展趋势制定了以深层地热资源利用为重点的优先主题，具体包括七个方面：一是地热能钻探风险规避技术；二是高温和腐蚀环境下数据测量方法；三是地热能钻探技术和地热能水库技术；四是地热能存储和生产优化技术；五是耐高温、腐蚀仪器设备；六是地热能高效转化技术；七是地热能与其他能源一体化利用技术等。2008年，联邦环境部共新批准设立了18个地热能技术研发项目，研发经费预算约为1640万欧元。同时，该领域目前仍在实施的既有项目总经费约为740万欧元。图2-23给出了2005～2008年德国地热能开发利用技术领域公共研发经费的投入情况（当年实际经费拨付数）。

图2-23　2005～2008年德国地热技术领域研发投入情况（单位：万欧元）