绿色低碳能源开发技术进展与模式研究*

曾 胜 高 媛

（1.重庆工商大学长江上游经济研究中心，重庆400067；2.重庆工商大学财政金融学院，重庆400067）

能源是人类发展的重要物质资源。随着人类社会进步与经济发展，能源需求也快速增长，不可再生的化石能源（如煤炭、石油）因消费不断增加而储量不断减少，同时高排放的二氧化碳等吸热性强的温室气体导致全球气候的温室效应加剧。为了应对气候变化，实施节能减排已经形成共识，《哥本哈根协议》也明确了2020、2050年世界各国的减排计划，《巴黎协定》提出本世纪全球平均气温上升幅度控制在2℃以内，并将全球气温上升控制在前工业化时期水平之上1.5℃以内。中国作为发展中的大国，在经历经济高速发展以后，更是面临着能源总量短缺的瓶颈和环境污染的双重压力，调整能源结构、进行能源供给侧改革，大力发展绿色低碳能源已成当务之急。

2016年G20杭州峰会上，习近平总书记提出“共同构建绿色低碳的全球能源治理格局，推动全球绿色发展合作”，这不仅突出显示了中国向绿色低碳能源转型的决心，也推动了全球能源治理的顶层设计。同年4月12日，国家能源局《关于印发2016年能源工作指导意见的通知》指出，要积极发展水电、风电，安全发展核电，大力发展太阳能，积极开发利用生物质能、地热能等新能源，构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系。2017年5月14日，习近平总书记再次提出，要抓住新一轮能源结构调整和能源技术变革趋势，实现绿色低碳发展。杜祥琬院士在2018绿色能源发展论坛上表示，能源结构向绿色低碳转型是中国能源革命的核心，不仅可以改善环境质量、应对气候变化，还可以培育新的经济增长点，实现经济社会的可持续发展。因此，厘清绿色低碳能源的内涵，研究绿色低碳能源开发要素和梳理开发技术研究进展，对助推绿色低碳能源的持续发展，加强生态文明建设，有着重要的理论和实践意义。

绿色能源，也被称为清洁可再生能源或新能源。1981年8月，以新材料、新技术为基础，利用现代化技术开发，以替代有限的化石能源而降低对环境的影响，从而可持续性获得的可再生能源，被定义为新能源（即绿色能源），如水能、太阳能、风能、核能、氢能、生物质能等。多数学者认为绿色能源即为绿色电力，指风能、太阳能、生物质能、地热能、小水电、海洋能等可再生能源生产的电力［1，2］，但绿色能源广义上应包括天然气、清洁煤和核能等［3］，也有不同的观点认为水能、核能以及城市固体废物垃圾等生物质能不属于绿色能源的范畴［4］。低碳能源，就是碳排放量较低的能源，这个基本已达成共识。绿色低碳能源，可以理解为绿色能源与低碳能源相结合的一种复合式能源，即既清洁环保又碳排放量很低或零排放的能源。

本文认为绿色低碳能源是以“生态优先、绿色发展”理念作为指导，以清洁环保、高能效、低能耗、低污染为主要特征，以绿色低碳能源技术为基本手段，以减少化石燃料消耗和温室气体排放为目标，具有“绿色”与“低碳”双重特性的环境友好型能源。基于对绿色低碳能源内涵的把握，结合可再生能源的具体能源内容［5］，本文首先分析了以水能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能为代表的绿色低碳能源发展现状（由于核能安全备受争议，此处暂不讨论）；随后探讨了各绿色低碳能源开发技术（在绿色低碳能源开发以发电技术为核心［5］，因此本文重点分析发电技术）以及储能技术的研究进展；最后基于能源开发视角提出了三种开发模式，以期为绿色低碳能源开发利用提供参考思路。

1 绿色低碳能源装机容量变化趋势分析

近年来，在国家政府的重视和大力支持下，绿色低碳能源发展迅速，清洁能源产业稳步壮大。截至2018年，我国绿色清洁能源累计装机容量突破7亿千瓦，占全球的30%，其中水电发电累计装机容量352.26 GW，占48.3%；风电装机容量为184.26 GW，占25.3%；太阳能发电装机容量为174.93 GW，占25.3%；其他绿色低碳能源发电占 2.4%［6，7］。

目前，我国煤炭等传统化石能源发电总量占总能源发电量的比重仍旧较大，占比60%以上［5］。尽管各绿色低碳能源都是呈上升趋势，但与传统能源相比，其占比还是较小。因此，可预测在未来的短时间内，传统能源依旧是能源消费的主要贡献者。为更好地分析我国绿色低碳能源发展现状，现将火电视为传统能源，与水电、风电、太阳能发电、生物质能发电等绿色低碳能源的变化趋势进行比较分析（图1，由于地热能和海洋能全球装机容量占比较小，因此未把这两种绿色低碳能源与火电进行直接比较，而是单独分析其装机容量及我国的发展趋势）。

图1 火电与四种绿色低碳能源发电装机容量［7，8］Fig.1 Installed capacity of thermal power and four types of green low-carbon energy power generation［7，8］

从时间维度来看，自2012年后，水电发电装机容量总量是绿色低碳能源发电装机容量中最大的，2018年已达35226万千瓦［7］，位居世界第一；风电发电装机容量增长趋势与火电类似，在2014年前增速基本呈现上升趋势，在2014年后增速放缓，但占总发电装机容量比重依然在逐年上升，这与火电占比逐年下降的趋势正好相反；太阳能发电装机容量虽然远不及火电的数值，但其增速呈指数式增长，占比也逐年增大；2014年以来，我国生物质发电装机容量一直保持增长的态势，尤其是近两年来，增速高达20%，发展态势向好，2018年达1784万千瓦［8］，其规模实现了全球第一。总体来看，火电发电装机容量数值仍旧稳居第一，但其增长速度2014年后放缓，水电装机容量所占绿色低碳能源比重最大，风电、太阳能、生物质发电装机容量增速呈上升趋势，其所占绿色低碳能源比重也在不断加大。

从国内外比较来看，2018年中国水电、太阳能、风电、生物质能发电装机容量都位居世界第一，除了生物质能都远远高于美国、日本等发达国家（图2）。中国水电发电装机容量占全球水电发电装机容量的28%，风电占比为35%、太阳能光伏占比45%［9］。生物质能发电装机容量在数值上是较小的，但其规模也是全球第一。

图2 2018年主要绿色低碳能源发电装机容量的国外比较［9］Fig.2 Overseas comparison of installed capacity of major green and low-carbon energy generation in 2018［9］

地热能和海洋能相对于前四种绿色低碳能源而言，不管是全球发电总量还是国内发电总量，占比都非常小。尽管全球地热发电累计装机容量逐年增长，已从2009年的9.77吉瓦（GW）增加到2018年的13.28 GW［9］，但增量不大，且数值占绿色低碳能源的比例也比较低。2018年全球排名前八的国家，其地热能发电装机容量已占全球总量的84%（图3）。我国虽然在地热直接利用方面一直位居世界前列（截至2017年底，地热热泵装机容量达2万兆瓦，位居世界第一），但整体地热能发电处于较低水平，难以与美国等国家相比较［9］。这不仅是受资源条件的限制，更多的是受技术水平的阻碍。

图3 2018年全球地热能累计装机容量排名前八国家［9］Fig.3 Top 8 countries in the world's cumulative installed capacity of geothermal energy in 2018［9］

海洋能是环境友好型能源，其开发利用程度比地热能还小。国际可再生能源公布的全球可再生能源发电报告显示，2018年全球发电装机0.532 GW，我国占比0.7%，仅为0.004 GW［9］，显然我国海洋能的开发利用是不足的。这主要是由于地理位置的受限，一般是沿海城市才会有海洋能发电工程，比如上海、温州、广州、宁波等14个沿海港口城市。

2 绿色低碳能源开发技术研究进展

通过对水能、风能、太阳能、生物质能、地热能以及海洋能发电的现状分析发现，尽管各绿色低碳能源的发电装机容量都有增长，但增长幅度是不一样的。太阳能发电装机容量呈指数式上升，主要依靠光伏发电技术的进步；水电、风电、生物质发电增速虽然没那么快，但增量是可观的，其发展也大多归功于技术的不断创新、改进、升级；地热能和海洋能发电累计装机容量在全球占比不太高，有技术不稳定的原因。

此外，被称为能源领域最后1公里的储能技术也是绿色低碳能源高效利用的核心环节，尤其是目前弃风、弃光现象凸显的情况下，能否将浪费掉的能源储存并在需要时释放是绿色低碳能源技术突破的一大关键点。

总的来看，在绿色低碳能源开发过程中，发电技术（代表开发技术，因发电技术是开发技术的核心）和储能技术是关键，是推动绿色低碳能源发展的重要因素。

2.1 发电技术

绿色低碳能源开发技术在不断进步，世界各国都在致力于绿色低碳能源开发利用技术的攻关。美国科学家设计出一种含有白热硅的热能网格储存器-多结光伏设备，用来储存来自太阳能发电区和风力发电区的超额电力，同时还可以节约水电储存的50%的成本［10］。英国科学家提出利用可再生能源的电力将空气以高压状态储存在砂岩孔隙里，通过释放出压缩空气为涡轮发电机提供动力［11］。中国水电在向世界水电“无人区”——当今世界上单机容量最大机组的百万千瓦水电机组发起冲刺［12］。光伏发电的大部分关键设备正在逐步推行智能制造化，风电的大功率机组制造技术、地热能中的干热岩利用等前沿技术领域是下一步攻克的重点，生物质成型燃料供热技术日益成熟，积极发展生物质管道天然气技术是当前热点，海洋能技术研发方向是逐步推广完善与风电、太阳能的多能互补形式。从中国对绿色低碳能源技术的重视开发中可以看出，绿色低碳能源开发利用的历程是其开发技术不断创新进步的历程。可再生能源电力一半成本的降低和技术创新相关［13］。风电、光伏等成本下降的原因之一是技术进步带来的效率提高［14］。因此，开发技术的创新和进步是绿色低碳能源提高市场竞争力的关键因素，技术优势就是市场优势，致力于技术创新和寻求多样化的开发模式刻不容缓。

2.1.1 水能发电技术

发电技术创新是增加水电市场竞争力的巨大推动力。在国外，有研究者基于荷电碳纳米管膜的自抽运蒸发方式，利用低品位热量进行高效发电，提供热能，并能有效地输出电能［15］；也有研究者根据水流量和压力测试来估计水力发电系统状态的非线性估计器，这种非线性估计器将测量数据与水电厂数学模型相结合，可以改善水力发电系统的信息和运行情况［16］。

我国也有大量关于水能发电技术的研究，中南院在水电开发各阶段中引入建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）技术并对其进行梳理和重组，研发出适合水电开发的BIM技术体系，同时通过企业服务总线（Enterprise Service Bus，ESB）与公司相关管理系统进行对接，将全生命周期管理运用于水电开发的各个阶段［17］；有研究者发现在水电系统管理和运行中引入数字化水电系统对水能开发技术的提升有促进作用，包括控制系统、区域网络工程、信息安全、电站和流域优化、断电管理、条件监测和能源预警等，还可实现水电与其他能源的协作，提供更具灵活性的电能来提升系统的辅助服务能力（频率控制、平衡服务等）［18］；还有研究者［5］认为应实施“流域、梯级、滚动”综合开发，我国早在80年代后期就有以清江模式为代表的水电流域梯级滚动综合大开发的成功典例。

2.1.2 太阳能发电技术

太阳能发电技术分为光伏发电和光热发电两类。在国际上，光伏发电技术的研究已有100多年的历史。有研究者认为设计矩形板的太阳能集热器，增大宽度比增大长度更适合于能量增益［19］；也有学者推出新型的双通道逆流集电极设计方案，采用计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）方法对传统集热器、平行流双流道集热器和逆流双通集热器三种模型进行比较，结果表明，双通道逆流收集器相比传统集热器的效率提高了28%［20］；还有专家利用变相材料（Pulse Code Modulation，PCM）对一种新型混合模式太阳能温室干燥系统进行实验研究，结果表明，在太阳能温室烘干机中使用PCM是有利于提高干燥效率［21］。

我国对太阳电池的研究也有60多年了。目前，将能量产生部件和能量存储部件结合成独立设备已经成为一种极具有挑战性和吸引力的前沿技术。面临“弃光”现象的严峻形势，有学者将光电转换功能薄膜与储电功能薄膜原位逐层制备并组装，获得光伏储电原位集成电池技术，既减少了太阳光波动对能量输出的影响，又可以实现了光伏自供电、弱光缓冲和可穿戴等功能［22］；还有研究者发现单晶硅系统可采取减薄硅材料厚度的方式减少硅材料的使用，减薄了的硅材料具备柔性特质，可弯折甚至卷曲，不仅易于携带，还不易损坏［23］。

太阳能发电需要突破的主要是储能技术，以便解决好“弃光”和光热发电技术问题。

2.1.3 风能发电技术

20世纪30年代，丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术，成功研制了一些小型风力发电装置。2017年，欧盟提出了风能技术五大创新优先主体领域，具体包括改善电力系统、基础设施和并网集成方案，改善风电系统运营和维护，推进风电产业化，促进海上风电发展，研发新一代风电技术。其中新技术包括智能转子、发电机、基础结构和电力系统等颠覆性技术，新一代的测量技术和测试手段，风电预报能力技术提升，新材料研发，风电场控制系统新技术［24］。

在国内，风电机组可靠性设计是风电产业的一个短板，需要加强建模与评估方法、可靠性数据采集与分析技术，以及可靠性测试技术方面的研究［25］；此外，从大数据方向着力研究风电场的风能资源及其利用情况，建立云模型对风电场的风能资源进行评估，可为风能资源的有效利用提供技术支撑［26］；从降低度电成本和充分利用风能资源方面考虑，发展方向为大型化、智能化与数字化，而借助多学科的交叉融合、集群化以及信息化可以突破一些具体技术，其中大型风电机组需要智能控制、先进传感和大数据分析技术的深度融合，具体包括大功率机组叶片、载荷与先进传感控制集成一体化降载优化技术，大功率风电机组整机一体化优化设计及轻量化设计技术，大功率风电机组电气控制系统智能诊断、故障自恢复免维护技术，以及大功率陆（海）上风电机组及关键部件绿色制造技术［27］。

2.1.4 生物质能发电技术

生物质发电的发展前景是分布式、区域型热电联产与生物质供热锅炉［28］。其产业化生产面临生物柴油的发酵、纤维素生物质制酒精、生物质能源的液化技术与提炼技术研究、转基因技术在能源农业上的应用等诸多技术问题［29］。同时，“互联网+”、大数据和人工智能的兴起，为生物质能带来新的发展机遇，未来将呈现多元化、智能化和网络化的发展态势［30］。

在国外，美国主要采用流化床技术燃烧以木质废料为主的生物质，丹麦以麦草和煤的比例按6：4送入循环流化床中燃烧以提高流化床锅炉的燃烧效率［28］。巴西实施了世界上规模最大的乙醇开发计划，乙醇燃料已经占该国汽车燃料消费量的50%以上。

目前，我国生物质发电规模已实现全球第一［8］。在生物液体燃料方面，我国在国际上领先，已率先突破利用纤维素生产生物航油技术且进入应用示范阶段，成功将生物质中的纤维素与半纤维素转化合成生物航空燃油，然而也存在产品质量波动、转化效率比较低下等问题；在生物燃气技术方面，我国生物燃气工程的规模化发展迅速，形成了提纯车用并网、热电联供等应用模式。随着生物质能产业的快速发展，仅依靠传统农林生物质的高效循环利用已难以满足产业发展需求，需要开发新型生物质（如能源植物和藻类等）以适应快速发展的产业需求已迫在眉睫［30］。在生物质热解方面，通过将可再生生物质转化为生物焦、可燃气和清洁能源生物油，利用微波强化生物制热解，可以进一步降低能耗和成本，加快反应速率，有效提高能量利用率，高效转化生物质能［31］。此外，生物质可与太阳能、垃圾、煤等其他多种可再生能源联合应用［32］，通过生物质型煤技术等建立环境友好型的能源使用系统［33］。

2.1.5 地热能发电技术

国外有学者基于web的空间决策支持系统，通过多准则空间决策分析模型，结合多种地球科学知识解决地热勘探问题，强调了确定钻探优先地区的务实方法［34］；利用基于系统平台对井下工具进行模块化设计的方法为地热系统的质量管理提供了支持，创建可重复使用的深层地热钻孔解决方案［35］；利用高能激光热能致岩石软化，解决深层和坚硬地层的钻井技术难题，从而提高钻井寿命和减少总钻井时间，降低钻井成本，提高钻探、采矿和地热能生产的效率［36］；地热储层中注入高速率或高温差水力，有望诱发深层高温高强度结晶岩裂缝［37］。

我国地热能开发程度受技术水平的限制，大部分开采是在浅层区域，根据我国地理位置特征不断改进地热开发技术。在细颗粒回灌困难地层，优先考虑土壤源热泵开发浅层地热能，选择空气钻井（孔）和泵吸反循环钻井工艺［38］；以大尺寸单晶热伏材料及其相应的热伏器件等为关键技术切入点将热能直接高效转化为电能从而突破机械能转化的局限性［39］；引入基础设施建设中的盾构技术突破传统钻探设备在地热开发上的深度限制，弥补了盾构在地下空间探测等深地工程领域的应用空白［40］；以二氧化碳代水作为介质，新型CO2-EGS模式开发干热岩较传统开发技术在环保和效率有很大的优势［41］。

2.1.6 海洋能发电技术

利用海洋能发电这一重要研究领域一直进展缓慢。国外有研究者在转子系统、俯仰系统和控制系统设计中为高效捕集和长期运行提供可靠的技术支持［42］；也有研究者用一个观测和测量（Obserration and Measurement，O&M）模型来定义最优的维护计划，以帮助减少运营成本［43］。

国内对海洋能发电技术的研究也取得了一些进展。潮流能开发利用技术中的“LHD”模块化大型海洋潮流能发电机组已于2016年8月下海成功发电并并入国家电网，使得中国成为亚洲首个、世界第三个实现兆瓦级潮流能并网发电的国家，极大提升了中国潮流能技术的国际竞争力［44］；正在从环境友好型技术、大小型机组并重、装置列阵化、混合工质高效热力循环和低成本专用膜的规模化生产等不同方向开发各类海洋能技术［45］。

多能集成互补发电平台是海洋能未来发展的趋势，这意味着未来会将尽可能多的海洋能源利用设备集成到一个平台式的发电系统中，如太阳能、风能、波浪能、潮流能、温差能等［46］。

2.2 储能技术

储能技术是解决绿色低碳能源有效利用的关键，可作为电网与天然气网络、供热系统、电气化交通网等其他网络的连接桥梁。世界储能技术领域的研究主题已形成以储能技术为核心，多种子群构成的共现网络，如储能材料、锂离子电池、超级电容器、相变储能以及超导储能等；中国储能技术研究的核心领域为储能和超级电容器，研究子群构成有石墨烯、能量存储、锂离子电池以及相变储能等［47］。

储能（电）技术可分为电化学储能技术与物理储能技术。其中，电化学储能技术的运用不受限于位置和环境，无论是城市还是乡村，都可以直接进行电能的释放与存储。在用电侧、输配电侧和发电侧均可进行能源调度，实现应用的规模化，从而提高区域能源系统与常规电力系统的利用效率，以促进电动汽车、电动设备等终端用电技术发展。具有重要市场前景的电化学储能技术包括液流电池、锂离子电池、铅炭电池、钠基电池技术等［48］。

物理储能具有规模大、成本低、寿命长、环保等特点，一般包括物理储电和物理储热两大类，物理储电包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储电，物理储热包括显热储热和潜热储热。抽水蓄能技术的发展方向为智能化、高效率、高水头与大容量，关键技术包括沥青混凝土技术、新型钢材、隧道掘进机开挖技术、无人化智能控制与集中管理、信息化施工、变速调节控制、高转速大功率发电机以及高水头大功率水泵水轮机等；压缩空气储能技术的发展方向为提高系统效率、大型储气室以及不依赖化石燃料等，主要通过改进控制技术、优化系统集成与关键部件技术性能等方式来实现，其关键技术包括控制技术、储气技术与系统集成、高效蓄热技术、高负荷膨胀机技术与宽负荷压缩机技术等；飞轮储能技术的发展方向为提高效率、增加功率以及增加飞轮单机与单元储能容量等，其关键技术包括飞轮阵列技术、磁悬浮轴承技术、高速高效电机技术与先进复合材料飞轮技术等；超导储能系统技术的研发方向为中、大功率（1～10 MW/10～50 MJ级），其关键技术包括系统动态监控技术、功率变换调节技术、超导限流技术、低温制冷技术与超导材料技术等［49］。

3 绿色低碳能源开发模式

绿色低碳能源的开发利用是解决能源短缺和结构调整最环保的方式。通过对技术进展的梳理，结合对绿色低碳能源现状的分析发现，不同能源的开发所面临的技术攻关问题有所差异。因此，本文基于开发（或发电）技术视角针为不同能源选择不同开发模式，以期为推动我国绿色低碳能源的开发利用以及能源供应多元化发展提供参考。

3.1 多层次融合开发模式

多层次融合开发模式就是从时间、空间和技术等多维度，以及地理位置（空间）和技术手段两个角度来融合，进行梯级、综合运用的开发模式。

水能和地热能由于地理位置的分布特征，常采用梯级开发策略。从地理位置上来说，如果二者分布的距离不是太远，可采用二者融合式开发。

1）水能的梯级开发要从整体上把握流域梯级相关的生态和社会发展，实施“流域、梯级、滚动、综合”开发的策略。参照乌江、清江水电梯级开发模式，流域梯级滚动开发可由同一个项目组来总体规划多个大型水电站的组建，实现跨越式发展。这要求水电工程在枢纽布置、筑坝技术、泄洪消能技术、岩溶地区大型地下洞室施工技术等方面有较大的技术突破。

2）地热能的梯级开发关键在于根据不同温度层次进行分层梯级利用，高温层可进行地热发电，发电后的中温层可进行小规模的集中供暖，最后剩余的余温可供温泉养生模式的旅游开发，层层利用，使每个阶段温度的能量都能得到充分利用，既能有效节约资源，又能提高地热能利用效率。

3）二者的融合开发就是利用地热能中的热量传递给水电站中的部分蓄水池，使得水温增加，可供温泉模式的旅游开发。这种开发模式的难点在于如何对利用后的余温、有温度的水源进行有效储能、运输，减少输送途中的损耗，这也是储能技术普遍面临的问题。

3.2 多能互补模式

多能互补模式就是在开发过程中，将几种能源优势互补进行开发的模式。建立多能互补能源模式，不仅能够使得各绿色低碳能源之间互相补充、有效结合，发挥各类能源发电优势，还能通过构建合适的能源共生体系，相互促进各自产业的发展，保证能源开发的可持续性。

1）风能、太阳能和海洋能就存在明显的互补。在海洋风浪较大的区域，可以借用风力进行风电开发，充分利用风能和海洋能的优势进行技术互补，最大化开发利用资源；利用太阳能与海洋能的互补技术可进行淡水、氢的制造。由于海上天气恶劣，不管是海上风电还是海上光伏发电都需要有抗强暴风、强海啸的海上作业系统装置，这就需要技术手段解决海上风电以及海上光伏发电的固定位置问题。

2）生物质可与其他多种能源联合应用，比如生物质能与太阳能或煤联用发电。生物质与太阳能互补供热模式是在有阳光时，太阳提供热量而生物质颗粒减少运行或者不运行；无阳光时，生物质颗粒燃烧提供热能，这样的互补模式既能延长生物质颗粒器的寿命，降低成本，更是高效利用太阳能的表现。煤炭是传统化石能源，对温室气体排放具有严重影响，而生物质能是绿色低碳型能源，在燃烧过程中产生的有害气体较少，两者结合不仅可改变单一的能源结构模式，还可缓解我国污染物排放过多的问题。

3.3 分布式能源模式

分布式能源模式是指建立在用户终端的能源供给模式。随着我国持续推进能源供给侧结构性改革，推动能源发展方式由粗放式向提质增效转变，分布式能源以低投资、高回报率、高利用效率等优势，成为我国未来能源发展的一种重要趋势。发展分布式能源模式要注意主体多元化、能源多维度、合作多交融。主体多元化是指各企业，国企、央企、民企、外企一起进行能源开发；能源多维度是指不局限于某类绿色低碳能源的分布式发展，而是光电、风电、地热发电、储能等各类能源；合作多交融是指在开发技术研发、创新方面鼓励企业间进行合作，实现双赢。分布式模式具有与集中式不同的特征：燃料多元化、设备小型化、控制智能化、管理信息化。由于我国许多边远及农村地区远离大电网，集中供电不现实，分布式所具有的良好特征能有效解决边远地区的供电问题。太阳能、地热、风能资源分布较广，不集中，适合采用分布式应用。

生物质能可以进行分布式应用。生物质气化或裂解产生的燃料气和液体燃料可以作为以小型或微型燃气轮机为核心的分布式能源系统理想的燃料。同时，地球垃圾与日俱增，可建立以垃圾为燃料的分布式能源系统模式，把垃圾进行技术处理后焚烧利用，这样既可提高燃烧效率，又能减少垃圾污染。太阳能、风能、生物质能、地热能等能源系统的分布式应用、创新发展将成为我国应对气候变化、保障能源安全的重要内容。

4 结论与建议

尽管我国已成为水电、风电、太阳能发电装机容量第一大国，绿色低碳能源总量呈现上升趋势，但各绿色能源数值上较传统能源来说仍旧较小，可预测传统化石燃料在未来很长一段时间内依然是能源供给的主力军。基于对技术要求程度的差异视角，本文提供了多层次融合开发、多能互补模式、分布式能源模式三大开发模式。发展好绿色低碳能源，核心就是技术突破，对此提出三点建议：

1）依托示范工程，推广研发创新应用的先进成熟技术。对于开发技术较为成熟的水能、太阳能光伏产业等能源项目，除了探索更加高效合理的开发技术外，应重点做好建设示范性项目。在储能、太阳能、海上风电等领域尽快推进一批采用自主化先进能源科技和装备的示范工程，鼓励先试先行，支持技术创新，使能源逐步规模化、产业化，稳步推进其持续发展。

2）推进区域优先发展，实现开发技术的区域示范效应。由于能源的开发都比较受限于地理位置，水能、地热能、海洋能的开发更甚。在资源分布丰富的地区，国家和地方政府应加大对该地区绿色低碳能源开发的支持力度，尤其是对关键技术攻关提供政策支持，实现能源资源的优化配置；研究机构和企业则要加大对低能耗、低成本、规模化技术研发攻关的投入力度。当绿色能源丰富的地区有相关技术难点突破时，可与周边资源相对匮乏的地区实行开发技术的共享，以资源丰富地区的技术攻关带动周边地区的绿色低碳技术的进步，实现开发技术的示范效应。

3）打造技术创新平台，培育前沿技术开发能力。依托重点能源企业、能源科研院以及高校平台开展能源技术协同创新，联合组建“产-学-研-用”一体化的研发基地。能源技术创新平台应以创新技术、提高效率为目标，最大限度实现各类资源的有效集成与优化配置，重点解决关键技术、核心装备问题。