太阳能风能生物质能
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科普活动-可再生能源
来源:中国绿色能源网 浏览:6535次 发布于2012-7-12
 
可再生能源   
可再生能源

可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源,具有取之不尽,用之不竭的特点,主要包括太阳能风能水能生物质能地热能海洋能等。可再生能源对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。相对于可能穷尽的化石能源来说,可再生能源在自然界中可以循环再生。可再生能源属于能源开发利用过程中的一次能源。可再生能源不包含化石燃料核能

可再生能源简介  

可再生能源是指自然界中可以不断利用、循环再生的一种能源,例如太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等。 随着世界石油能源危机的出现,人们开始认识到可再生能源的重要性。

  可再生能源杂志

可再生能源杂志

 

  人类历史进程中长期依赖的能源都是可再生能源,如薪柴、秸秆等属于生物质能源,另外还有水力、风力等,这些能源大部分都来自太阳能的转化,是可以再生的能源资源。

  人类近代社会大规模开发利用的煤炭、石油、天然气等化石能源,其能量来源实际上也是源自太阳能的转化,但它们是地球在远古时期的演化化过程中形成和储存下来的,对于我们人类来说一旦用完就无法恢复和再生,因此属于不可再生的能源资源。

可再生能源的种类

地热能

 

  地热

地热

  地热能是指来自地球内部的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的热库,仅地下10千米厚的一层,储热量就达1.05×10^26焦耳,相当于3.58×10^15吨标准煤所释放的热量。地热能是在其演化进程中储存下来的,是独立于太阳能的又一自然能源,它不受天气状况等条件因素的影响,未来的发展潜力也相当大。

水能

  水能是通过运用水的势能和动能转换成机械能或电能等形式从而被人们利用的能源资源。目前,水能的利用方式主要是水力发电,又称水电站。水力发电的优点是成本低、可连续再生、无污染,缺点是受分布、气候、地貌等自然条件的限制较大。中国的水能资源理论蕴藏量近7亿千瓦,是世界上水能资源总量最多的国家。

风能

  风能存在于地球的任何地方,是由于空气受到太阳能等能源的加热而产生流动形成的能源,通常是利用专门的装置(风力机)将风力转化为机械能、电能、热能等各种形式的能量,用于提水、助航、发电、制冷和致热等。风力发电是目前主要的风能利用方式。根据全国风能资源普查最新统计,中国陆域离地面10米高度的风能资源总储量为43.5亿千瓦,其中技术可开发量约为3亿千瓦,有广阔的开发前景。

生物质能

 

  太阳光与生物质

太阳光与生物质

  生物质能主要是指植物通过叶绿素的光合作用将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,目前它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。据估计,地球上每年通过光合作用生成的生物质总量就达1440~1800亿吨,其能量约相当于20世纪90年代初全世界每年总能耗的3~8倍。

潮汐能

  潮汐能是指海水在潮涨和潮落时形成的水能。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量,其来源是源于月球和太阳对海水的引力作用所致。潮水在涨落中蕴藏着巨大能量,这种能量是永恒的、无污染的能量。全世界潮汐能的理论蕴藏量约为30亿千瓦。中国海岸线曲折,潮汐能的理论蕴藏量达1.1亿千瓦。和一般的水力发电相比,潮汐能的能量密度比较低,因此开发成本较高。

能源的来源  所有人类活动的基本能源都来自太阳。太阳能可以透过植物的光合作用等形式而被转化和储存。

木柴

  木柴是人类最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它让人们在寒冷的环境下仍可生存。

动物牵引

  传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。动物牵引的这些能源是从它们的食物中得到的。这些食物的能量来源是植物通过光合作用由太阳能转化而来的。

水力

  水磨就是采用水力的好例子,而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国这样满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。

风力

  我国是利用风能最早的国家。早在2000多年以前,利用风力驱动的帆船已经在江河中行驶,明代开始应用风力水车灌溉农田,并且出现了用于农产品加工的风力机械。现代利用风能的主要方式是风力发电。

能源的来源  

所有人类活动的基本能源都来自太阳。太阳能可以透过植物的光合作用等形式而被转化和储存。

木柴

  木柴是人类最早使用的能源,透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要,它让人们在寒冷的环境下仍可生存。

动物牵引

  传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外,亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。动物牵引的这些能源是从它们的食物中得到的。这些食物的能量来源是植物通过光合作用由太阳能转化而来的。

水力

  水磨就是采用水力的好例子,而水力发电更是现代的重要能源,尤其是中国这样满是河流的国家。此外,中国有很长的海岸线,也很适合用来作潮汐发电。

风力

  我国是利用风能最早的国家。早在2000多年以前,利用风力驱动的帆船已经在江河中行驶,明代开始应用风力水车灌溉农田,并且出现了用于农产品加工的风力机械。现代利用风能的主要方式是风力发电。

风力发电

  风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三米(微风的程度)以上的风速,便可以开始发电。

  风力发电正在世界上形成一股热潮,为风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染。

  风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;我国也在西部地区大力提倡。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。

  风力发电机因风量大小不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。

  通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定,总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率输出。

  使用风力发电机,就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电,其节约的程度是明显的,一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进。以前只是在少数边远地区使用,风力发电机接一个15W的灯泡直接用电,一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步,采用先进的充电器、逆变器,风力发电成为有一定科技含量的小系统,并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯;高速公路可用它做夜晚的路标灯;山区的孩子可以在日光灯下晚自习;城市小高层楼顶也可用风力电机,这不但节约而且是真正的绿色电源。家庭用风力发电机,不但可以防止停电,而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至偏远的山区,风力发电机正在成为人们的采购热点。

太阳能

  太阳直接提供了能源给人类已经很久了,但使用机械装置等来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。

  太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应,不停地释放出巨大的能量,并不断向宇宙空间辐射能量,这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应,可以维持几十亿至上百亿年的时间。

  太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8x10^23kW的辐射值,其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能,30%被大气层反射,23%被大气层吸收,其余的到达地球表面,其功率为800000亿kW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。平均在大气外每平米面积每分钟接受的能量大约1367W。

  广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,生物质能,水能等等。狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

  人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期,就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,它包括太阳能的光热利用,太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。

  太阳能热水器是利用太阳光的热量加热水的装置,是目前应用最普遍的太阳能光热利用方式之一。太阳能温室、太阳能塑料大棚等装置的推广应用,延长了蔬菜等农作物的生长期,为农业生产和城乡居民的生活带来了巨大变化。通过光热转化,太阳能可用来进行蓄热采暖和集热发电。利用太阳能还可以进行海水淡化。

  太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。使用太阳电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。现在,太阳电池的利用还不很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面发挥了主要作用。

生物质能

  生物质能是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量,目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细密成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。

  生物质燃料所含的能量是植物通过光合作用形成的,属于可再生能源。这种燃料的使用如能到达产出与消耗平衡,则不会增加大气中的二氧化碳,但如消耗过量如毁林和耗竭可返还土壤的有机物,就会破坏产消平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用,残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。

小水电

  近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。

海洋能

  海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年,法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气,推动风力发动机组发电的装置,把1千瓦的电力送到岸上,开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。

潮汐能发电

 

  潮汐

潮汐

  潮汐发电利用潮水涨落,世界已有电站容量16GW。

波浪能发电

  目前显现曙光的是海水的波浪能发电和海流发电。这是比较好的发电方式。不仅国家的研究机构,民间的研究机构和个人也都在一直不停的探索。这种探索甚至可以追溯到三十年前,一位福建的农民用波浪发电船发出了7千瓦功率的电。它的大规模实验还是较近的事。英国投入了大量的资金搞这方面的研究,这个国家地域狭小,资源贫乏,但是四面环海,海洋能十分丰富。另外研究波浪能走在前面的是日本。

  全世界波浪利用的机械设计数以千计,获得专利证书的也达数百件。波浪能利用被称为“发明家的乐园”。

  最早的波浪能利用机械发明专利是1799年法国人吉拉德父子获得的。1854-1973年的119年间,英国登记了波浪能发明专利340项,美国为61项。在法国,则可查到有关波浪能利用技术的600种说明书。

  60年代,日本研制成功用于航标灯浮体上的气动式波力发电装置。此种装置已经投入批量生产,产品额定功率从60瓦到500瓦不等。产品除日本自用外,还出口,成为仅有的少数商品化波能装备之一。

  该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒,靠波浪上下往复运动的力量吸、压空气,推动涡轮机发电。

  日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19万千瓦时的良好成绩,实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电,并将其列为“离岛电源”的首选方案,继续研究改进。

  波浪能发电的好处显而易见,就是规律性强。如果有大规模的蓄能装置比如水库,是可以大规模发电并且作为主力机组的。岸上蓄水库加常规水轮发电机组的模式应该是研究方向。也就是说,利用海水的波浪能提水,送到岸边建立的蓄水库里。主要是因为蓄水库蓄能最经济,岸上建立蓄水库施工极为方便,并且维护费用比拦河坝节省很多,对海水腐蚀的影响也比较小。

核电站

  核电是一种新兴的化学能源。对于核电站,人们有许多误解,其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变,核燃料是铀、钚等元素,核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质,例如钍,本身并非核燃料,但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。

氢能

  氢是一种二次能源,一种理想的新的含能体能源,在人类生存的地球上,虽然氢是最丰富的元素,但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水,其次就是各种矿物燃料(煤、石油、天然气)及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料,还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢,如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等;化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电,其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善,氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。

中国可再生能源现状

  可再生能源是可以永续利用的能源资源,如水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等,不存在资源枯竭问题。中国除了水能的可开发装机容量和年发电量均居世界首位之外,太阳能、风能和生物质能等各种可再生能源资源也都非常丰富。中国太阳能较丰富的区域占国土面积的2/3以上,年辐射量超过6000MJ/㎡,每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿tce的能量;按德国、西班牙、丹麦等风电发展迅速的国家的经验进行类比分析,中国可供开发的风能资源量可能超过30亿kW;海洋能资源技术上可利用的资源量估计约为4亿-5亿kW;地热资源的远景储量为1353亿tce,探明储量为31.6亿tce;现有生物质能源包括:秸秆、薪柴、有机垃圾和工业有机废物等,资源总量达7亿tce,通过品种改良和扩大种植,生物能的资源量可以在此水平再翻一番。总之中国可再生能源资源丰富,具有大规模开发的资源条件和技术潜力,可以为未来社会和经济发展提供足够的能源,开发利用可再生能源大有可为。

  2006年底,中国可再生能源年利用量总计为2亿吨标准煤(不包括传统方式利用的生物质能),约占中国一次能源消费总量的8%,比2005年上升了0.5个百分点,这为2010年可再生能源占全国一次性能源10%的目标迈出了坚实的一步。

  随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源的政策和措施,可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大,2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦,比2004年增加了50%。

  2007年至少有60多个国家制订了促进可持续能源发展的相关政策,欧盟已建立了到2020年实现可持续能源占所有能源20%的目标,而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15%的目标。2007年,全球并网太阳能发电能力增加了52%,风能发电能力增加了28%。全球大约有5000万个家庭使用安放在屋顶的太阳能热水器获取热水,250万个家庭使用太阳能照明,2500万个家庭利用沼气做饭和照明。

  可再生能源比重的提升传递着“绿色经济”正在兴起的信息,2012年《京都议定书》到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济的全面发展。

  根据中国中长期能源规划,2020年之前,中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要,到2020年,可再生能源的战略地位将日益突出,届时需要可再生能源提供数亿吨乃至十多亿吨标准煤的能源。因此,中国发展可再生能源的战略目的将是:最大限度地提高能源供给能力,改善能源结构,实现能源多样化,切实保障能源供应的安全。

发展政策

  国际经验表明,强有力的法律或者具有法律约束力的行动计划等,可以依法引导和保障可再生能源的市场、技术和产业发展。

  2005年2月28日,第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过了《中华人民共和国可再生能源法》(以下简称《可再生能源法》)。2006年1月1日,《可再生能源法》开始施行。

  2009年底,第十一届全国人大常委会第十二次会议通过了关于修改《可再生能源法》的决定。修改后的《可再生能源法》于2010年4月1日开始实施。

  修改后的《可再生能源法》共有总则、资源调查与发展规划、产业指导与技术支持、推广与应用、价格管理与费用补偿、经济激励与监督措施、法律责任和附则八章三十三条。

  《可再生能源法》从法律上确立了国家实行可再生能源发电全额保障性收购制度,建立了电网企业收购可再生能源电量费用补偿机制,设立了国家可再生能源发展基金,要求电网企业提高吸纳可再生能源电力的能力等,将有力地推动我国可再生能源产业的健康快速发展,促进能源结构调整,加强环境友好型和资源节约型社会建设。

  除此之外,在2007年,国家发改委发布了《可再生能源中长期发展规划》,提出加快推进风力发电、生物质发电、太阳能发电的产业化发展,逐步提高优质清洁可再生能源在能源结构中的比例,力争到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%,到2020年达到15%。2008年,国家发改委又发布了《“十一五”可再生能源发展规划》。

  由于还处于起步阶段,可再生能源产品的市场竞争力较弱,其发展离不开政策手段的支持。自2005年法律颁布以来,包括国家发改委、财政部、建设部、电监会、国家标准委等相关部门,也陆续出台了包括扶持电价、投资补贴在内的20多个相关的配套政策,基本建立了我国可再生能源的政策框架体系,有力地促进了可再生能源的产业进步。

发展可再生能源的意义

  可再生能源是重要的能源资源,开发利用可再生能源具有以下重要意义:

  1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多,人均能源消费水平低, 能源需求增长压力大,能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本上解决我国的能源问题,不断满足经济和社会发展的需要,保护环境, 实现可持续发展,除大力提高能源效率外,加快开发利用可再生能源是重要的战略选择,也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。

  2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。目前,我国环境污染问题突出,生态系统脆弱,大量开采和使用化石 能源对环境影响很大,特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高,二氧化碳排放增长较快,对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保,开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源,对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。

  3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区,能源基础设施落后,全国还有约1150 万人没有电力供应,许多农村生活能源仍主要依靠秸秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再生能源资源丰富,加快可再生能源开发利用,一方面可以利用当地资源,因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题,另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源,使可再生能源成 为农村特色产业,有效延长农业产业链,提高农业效益,增加农民收入,改善农村环境,促进农村地区经济和社会的可持续发展。

  4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛,各地区都具有一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用当地自然资源和人力资源,对促进地区经济发展具有重要意义。同时,可再生能源也是高新技术和新兴产业,快速发展的可再生能源已成为一个新的经济增长点,可以有效拉动装备制造等相关产业的发展,对调整产业结构,促进经济增长方式转变,扩大就业,推进经济和社会的可持续发展意义重大。

  当前,国际石油价格一再飙升,能源消费大国苦不堪言,因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。

研究热潮方兴未艾

  到如今为止,可再生能源在全世界的研究热潮方兴未艾,其原因之一,是能源危机日益临近,照2003年的煤炭开采速度,中国的煤炭还可以开采80多年,而中国,是世界上煤炭储藏量最多的国家。海湾地区的石油,在不足四十年之内,也将枯竭。我们设想,如果这一天到来,我们人类会怎么办呢?

  所以,无论哪个国家,都在瞄准这一方向努力,希望获得技术突破,从而在真正的危机来临之前,摆脱被动的局面。获得世界的主导权。这是一个国家的战略的问题。有一个西方的政治元老说得好,“二十一世纪的能源科技,将会极大的改变世界的政治格局和地缘政治。”

  可再生能源的意义远不止此,它还将改变人们的观念。可再生能源是大自然赋予我们的慷慨的礼物,它能极大的摆脱资源的限制,从而减少资源争夺的争斗,给世界带来和平。天风海雨,取之不尽,用之不竭,并且能从此摆脱人类发展工业带来的环境困扰。它的意义无论怎样形容都是毫不过分的,将会给人类带来不仅是生活方式并且还有观念上的新的革命。

取得突破性进展

  在利用可再生能源发电方面,目前取得突破性进展的是风力发电。目前我国的风力发电机组单机容量不大,而国外正在开发的已经达到了7500千瓦,投入运行的德国的风力发电机组已经达到单机容量5000千瓦。这两年我国投产的风力发电机组,其主机都是从国外进口的。目前风力发电的成本还高于火电,要靠国家的财政补贴才能过活,就算这样,完全收回成本也需要十年时间。

  除了风力发电,生物质能发电也蓬勃兴起,主要是直接燃烧生物质,例如秸秆发电。目前国电集团有很多小热电机组投产,通过国家的补贴政策,效益也还不错。它的发电方式和常规火电差不多,使用的是链条炉,没有多少技术创新之处。另外的发电方式主要是沼气发电,在一定条件下生物质利用细菌发酵产生沼气,燃烧后推动内燃机或燃气轮机进行发电,能源利用效率较高,但是造价不菲,光一个发酵容器就需要很大的投资。国内有一些养殖场建有小型的沼气发电厂。

  太阳能发电,在我国近年也有较快的发展。单晶硅、多晶硅的发电效率有望在较短的时间内,把发电效率提高到百分之二十以上。但目前来说,尽管太阳能电池板价格下降比较快,它发电的成本依然是火电的五倍多,投入商业运营还有漫长的路要走。

  上面说的几种发电方式,其最大的缺点是在电力系统中无法做主力机组,不能满足电力的大量使用,并且稳定性较差。比如风力发电,尽管我国的风力资源很丰富,但是由于风力发电的不稳定性,它的电量经过潮流计算,大约只能占到总发电量的百分之十。如果机组过多就会影响整个电网的稳定运行,因为风力是不可控的。而另外形式的发电机组,发电量又比较小,难以满足需求。

  另外,还有潮汐发电,世界上最大的潮汐电站装机容量达到了20多万千瓦,已经十分可观了。以中国的海岸条件来说,能量密度不大。潮头最高的地区是浙江、广东沿海,最高的潮头达到了8.5米左右。另外还有就是必须建拦海大坝,施工相当复杂、困难。坝体的维护、机器的防海水腐蚀都需要不菲的费用。费用不说,坝址的选择多有困难。目前我国的海洋局作了海水的能源考察报告,认为我国目前可以开发的潮汐电站大约有一千万千瓦。那么这么一点电量,是远远不能满足需求的。

  我国的能源政策,以前写入教科书的是:“大力开发水电,适当发展核电,控制发展火电。”主要是关停小的火电机组,热电例外。我国的电网实际状况是:火电发电量占百分之八十,水电占百分之二十,其余是核电,还占不上个零头,别的发电方式所占比例更小,基本可以忽略不计。

可再生能源的市场发展

  美国作为世界第一的能源消费大国,其石油和天然气进口都占世界总量的20%左右。2007年全美一次能源消费中,以石油、煤炭、天然气为主,共占80%左右,其中煤炭和天然气各占20%,石油占40%。在发电能源消耗中,煤炭占50%左右,核电占20%,天然气占18%,可再生能源约占10%。可再生能源发电结构为水电75%,其他的发电方式占25%,其中生物质67%,风电16%,地热发电16%,太阳能1%。

  能源安全涉及到经济安全,也涉及国家安全,是牵一发而动全身的。美国一直把能源问题与国家发展战略并列,不但增加化石能源进口,在煤层气、天然气水合物、油页岩、可再生能源、氢能源等领域也全面开展开发利用研究。美国虽然没有签订《京都议定书》并做出碳减排承诺,但其在清洁能源领域的研究投入之大足以证明其对全球环境恶化有一定认识。

  不同于美国,欧盟是化石能源贫乏的地区,因此欧盟在可再生能源领域的研究和提高能源利用效率上更为关注。2007年,欧盟通过三个20%的法案,要求可再生能源在整个能源结构中占20%,基于技术的能效提高20%,温室气体排放削减20%。很明显,欧盟未来的能源战略将是大力发展可持续能源,提高现有能源利用效率以及减少二氧化碳排放。

  目前,可再生能源已成为各国实施可持续发展的重要选择。可再生能源,由于其清洁、无污染、可再生,符合可持续发展的要求而受到发达国家的青睐。世界各发达国家都制定并实施了一系列宏大的计划和工程。欧盟是世界可再生能源发展最快的地区,也是受益最多的地区。1997年欧盟颁布了可再生能源发展白皮书,制定了2010年可再生能源要占欧盟总能源消耗的12%、2050年可再生能源在整个欧盟国家的能源构成中要达到50%的雄伟目标。2004年4月,主要的欧盟国家达成共识,分别制定了2010年和2020年可再生能源的发展目标,英国和德国都承诺,2010年和2020年可再生能源的比例将分别达到10%和20%;西班牙表示,2010年其可再生能源发电的比例就可以达到29%以上;北欧部分国家提出了利用风力发电和生物质发电逐步替代核电的战略目标。

  日本于1993年实施“新阳光计划”,它涵盖了74年的“阳光计划”、78年的“月光计划”和89年的“地球环境技术开发计划”。该计划的主要目的是解决清洁能源问题,加速光伏电池、燃料电池、氢能及地热能等的开发利用,以降低现有能耗和减少二氧化碳排放。另外继“阳光计划”之后,日本1997年又宣布了7万太阳能光伏屋顶计划,计划到2010年安装760万千瓦的太阳能电池。在“地球再生计划”的指导下,日本的光伏技术在90年代有了长足的发展,到2000年,京都陶瓷、夏普集团年生产能力合计达到10万千瓦级,超越德国西门子,位居世界的前两位;日本的汽车工业普遍开始了燃料电池汽车的研制,丰田、本田定于近期实现市场化,这样日本也将成为像美国、德国等国家一样在燃料电池车技术领先的国家。

  美国提出了逐步提高绿色电力的发展计划。主要是通过风力发电、光伏发电、生物质能源发电等来达到目标,其中太阳光伏发电预计到2020年将占美国届时发电装机增量的15%左右,累计安装量达到3600万千瓦,保持美国在光伏发电技术开发、制造水平的世界领先地位。专家们估计,到2020年全球太阳光伏电池将超过7000万千瓦,其中美国占50%。美国发展可再生能源技术的基本战略,一方面是占领技术发展的制高点,同时建立可再生能源的发展广阔市场。在这一发展战略指导下,美国不仅拥有各种高科技的可再生能源技术的研究和制造能力,同时也要拥有巨大的市场份额。 

  近年来,许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低,在国家各种优惠政策的鼓励下,全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮,尤其是近年来,由于全国性缺电严重,民企投资小水电如雨后春笋,悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的,2003年开始,特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年,根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划,我国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。

  能源是现代社会赖以生存和发展的基础,清洁燃料的供给能力密切关系着国民经济的可持续性发展,是国家战略安全保障的基础之一。我国是能源消耗大国,2000年一次能源消费量为7.5亿吨油当量,仅次于美国成为世界第二人能源消费国,到本世纪中叶我国全面达到小康水平时,一次能源的消费量将达到30多亿吨油当量。然而目前我国人均一次能源的消费量不到美国的1/18,仅为世界平均水平的1/3。与世界一次能源构成不同的是我国以煤为主,煤占一次能源的比例为63.6%,由于煤的高效、洁净利用难度大,使用过程中已对人类的生存环境带来严重的污染。另一方面我国人均能源资源严重不足,人均石油储量不到世界平均水平的1/10,人均煤炭储量仅为世界平均值的1/2。预计到2010年,我国石油供需缺口 1亿吨,天然气缺口 400亿立方米。因此,开发洁净可再生能源已成为紧迫的课题。

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