风能太阳能混合可再生能源发电系统是比较新的技术么
这个好像是08年华南理工有人提交博士毕业论文里说到的风能太阳能混合发电控制系统开始的,其实说起来也挺简单,就是再风能条件好的地方,上面建设风力采集,下面铺设太阳能板材,互不干涉,可以更好的利用空地。采集能源进行转换升压后,汇入同一个集电系统,完成供电。
我是做综合能源的,我们一般在研究中计算的是可再生能源利用率,即供给系统负荷的可在生能源功率/系统接入的可再生能源功率,其余的可再生能源功率包括传输中的损耗功率,部分无法消纳的可再生能源(一般传输到系统之外)。
所以,我认为,系统的能源利用率,应该是供给系统负荷的功率/系统接入的功率。
但是,一般我们计算的是可再生能源利用率,能源利用率不太关注
火电短期内的前景依然会好于清洁能源(仅含水电、风电、光伏和燃气发电)。
原因有以下几点:
1、规模
单个项目火电的装机规模远大于清洁能源,随随便便一个火电项目就是几十万千瓦的装机,内陆风电一般都5万千瓦上下一期(分散式更小),光伏一般2~3万千瓦一期(屋面式分布式光伏基本都在1万千瓦上下),小水电一般也就5万以下装机;分布式能源站(即燃气发电)一般是冷热电三联供,其的装机受制于供热需求。
2、调度
火电机组出力的可控性要好于风电和光伏,不,换个说法,其实就是风电和光伏木有调节的方式,所谓的调节基本就是在弃风弃光,不能调峰是电网不喜欢风电光伏的原因之一。
3、电网购电价格
火电的标杆电价低,这个是主要原因……与光伏那接近1块的电价,风电六毛的电价相比,火电真特么便宜……同样便宜的有水电。
4、电厂度电成本
如果光伏和风电说自己的的度电成本远高于火电,分布式能源站就呵呵了……
综上所述,火电的优势在于规模大、便宜、能调峰、生产成本低,所以短期内还是有很好的前景。
以后的能源分布会呈两极化,这个我认同。当前光伏正在大力推分布式光伏发电,放宽分布式光伏的定义就是这样一种明示。将单个项目规模20MW以下,35KV以下电压等级接入,能够就地消纳的并网式光伏也算作分布式。传统的屋面式分布式是自发自用余电上网,即题主所讲路灯的例子;但是新的定义中最重要的一点不在于项目规模和电压等级,而在于就地消纳,这样某种程度上也算是自发自用(其实不是自用,只是就近用完避免线损)。
常见的生物质发电技术有直燃发电、沼气发电、甲醇发电、生物质燃气发电技术等。目前,国内研究较多的是生物质直燃发电和生物质气化发电技术,对生物质混燃发电技术的应用研究有限。基于我国小火电数量多而污染重的特点,以及农村生物质本身来源广且数量大的特殊国情,本文先从技术和政策角度对生物质混燃发电技术进行讨论,然后分析生物质混燃发电的经济效益、环保效益和社会效益,后者更为重要。
1.1生物质直燃发电现状
生物质发电主要是利用农业、林业废弃物为原料,也可以将城市垃圾作为原料,采取直接燃烧的发电方式。如英国ELY秸秆直燃电站是目前世界上较大的秸秆直燃电厂,装机容量为3.8万kW,年耗秸秆约20万t。古巴政府与联合国发展组织等机构合作,预计投资1亿美元兴建以甘蔗渣为原料的环保电厂。我国直燃发电方面在南方地区有一定的规模。两广省份共有小型发电机组300余台,总装机容量800MW。生物质直接燃烧发电技术已比较成熟,由于生物质能源需要在大规模利用下才具有明显的经济效益,因而要求生物质资源集中、数量巨大、具有生产经济性。
1.2生物质气化发电现状
生物质气化发电是指生物质经热化学转化在气化炉中气化生成可燃气体,经过净化后驱动内燃机或小型燃气轮机发电。小型气化发电采用气化-内燃机(或燃气轮机)发电工艺,大规模的气化-燃气轮机联合循环发电系统作为先进的生物质气化发电技术,能耗比常规系统低,总体效率高于40%,但关键技术仍未成熟,尚处在示范和研究阶段。在气化发电技术方面,广州能源研究所在江苏镇江市丹徒经济技术开发区进行了4MW级生物质气化燃气-蒸汽整体联合循环发电示范项目的设计研究,并取得了一定成果。
1.3生物质混燃发电现状
生物质混燃发电技术在挪威、瑞典、芬兰和美国已得到应用。早在2003年美国生物质发电装机容量约达970万kW,占可再生能源发电装机容量的10%,发电量约占全国总发电量的1%。其中生物质混燃发电在美国生物质发电中的比重较大,混烧生物质燃料的份额大多占到3%~12%,预计还有更多的发电厂将可能采用此项技术。英国Fiddlersferry电厂的4台500MW机组,直接混燃压制的废木颗粒燃料、橄榄核等生物质,混燃比例为锅炉总输入热量的20%,每天消耗生物质约1500t,可使SO2排量下降10%,CO2排放量每年减少100万t。在我国生物质混燃发电技术应用不多,与发达国家相比还相距较远。但是该项技术可以减少CO2的净排放量,符合低碳经济的发展要求、符合削减温室气体的需要,具有很大的发展潜力。
在我国农村,农户土地分散导致秸秆收集难度较大,收集运输成本限制着秸秆的收集半径,加上秸秆种类复杂,若建立纯燃烧秸秆的电厂,难以保证原料的经济供应。掺烧生物质不失为一种更现实的解决方案,即把部分生物质和煤混燃,减少一部分耗煤。与生物质直燃发电相比,生物质混燃发电具有投资小、建设周期短、对原料价格易于控制等优势。从技术上看,混烧比纯烧具有更多的优越性:可以用秸秆等生物质替代一部分煤来发电,不必新建单位投资大、发电效率低的纯“秸秆”电厂。何张陈将混燃案例与气化案例作了比较,发现气化案例的发电成本要比混燃案例高,而且对生物质价格变化更敏感。兴化中科估计的单位装机容量投资约为丰县鑫源投资的11.3倍,约为宝应协鑫的1.4倍。混燃还可以提高秸秆等生物质的利用效率、缓解腐蚀问题、减少污染、简化基础设施。
2生物质混燃发电技术解析
由于我国小火电厂数量多并且污染大,与其废弃关闭,不如因地制宜的对一些小型燃煤电厂设备略加改造,利用生物质能发电。典型的生物质能发电厂设备规模小,装机容量<30MW;但是利用生物质混燃发电既可发挥现有煤粉燃烧发电的高效率,实现生物质的大量高效利用,而且对现役小型火电厂改造无需大量资金投资,凸显出生物质混燃发电的优越性,特别是生物质气化混烧发电通用性较强,对原有电站的影响比直接混烧发电对原有电站的影响小些。生物质锅炉按燃烧方式有层燃炉、流化床锅炉、悬浮燃烧锅炉等方案可供选择,对现役火电厂实施混燃技术改造,锅炉本体结构不需大的变化(主要改造锅炉燃烧设备)。改造主要涉及在已有燃料系统中进行生物质掺混,有以下3方式。
(1)在给煤机上游与煤混合,再一起制粉后喷入炉膛燃烧。
(2)采用专门的破碎装置进行生物质的切割或粉碎,然后在燃烧器上游混入煤粉气流中,或通过专设的生物质燃烧器喷入炉膛燃烧。
(3)将生物质在生物质气化炉中气化,产生的燃气直接通到锅炉中与煤混合燃烧。本文主要以第2种和第3种为研究对象。
技术上,生物质和煤混燃关键是生物质燃料的选择和积灰问题。燃料的选择可以通过管理手段并辅以掺混设备加以解决。下面主要讨论积灰问题。
生物质和煤混燃的可行性,在一定程度上受积灰的影响很大。不同燃料的积灰特性与多种因素相关,如灰的含量、飞灰的粒径分布、灰的组成和灰的流动性。积灰是必须考虑的重要因素,因为积灰对锅炉运行、锅炉效率、换热器表面的腐蚀和灰的最终利用都有重要影响。与煤相比,生物质(如秸秆)和煤混燃时,两种原料之间的相互作用会改变积灰的组成、降低颗粒的收集效率和灰的沉降速率。生物质灰中碱性成分(特别是碱金属K)含量也比较高,且主要以活性成分存在,从火焰中易挥发出来凝结在受热面上形成结渣和积灰,实际商业应用中生物质掺混比*高为15%,当掺比较小时,一般不会发生受热面灰污问题。国际和国内的经验均表明,生物质混燃发电在技术上没有大的障碍,技术上是完全可行的。
生物质发电技术发展探讨
陆智(广西电力工业勘察设计研究院广西南宁530023)
李双江(河北省电力勘测设计研究院)
郑威( 中南电力设计院)
生物质能是一种颇具产业化和规模化利用前景的可再生能源,对我国能源结构的优化意义重大。发展生物质发电,是构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系,突破经济社会发展资源环境制约的重要途径。秸秆发电变无序焚烧为集中燃烧并发电、造肥,节省了大量煤炭资源,并增加农民收入。秸秆在生长和燃烧中不增加大气中CO2量,且含硫量极低,仅为0.1%。发展生物质发电,替代煤炭,可显著减少CO2等温室气体和SO2的排放,有巨大的环境效益。
1 生物质直接燃烧发电利用技术
生物质直燃发电就是将生物质直接作为燃料进行燃烧,用于发电或者热电联产。生物质直接燃烧具有以下特点:(1)生物质燃烧所放出的CO2大体相当于其生长时通过光合作用所吸收的CO2, 因此可以认为是CO2的零排放,有助于缓解温室效应;(2)生物质的燃烧产物用途广泛,灰渣可加以综合利用;(3)生物质燃料可与矿物质燃料混合燃烧,既可以减少
运行成本,提高燃烧效率,又可以降低SO2、NOx 等有害气体的排放浓度;(4)采用生物质燃烧设备可以最快速度实现各种生物质资源的大规模减量化、无害化、资源化利用,而且成本较低,因而生物质直接燃烧技术具有良好的经济性和开发潜力。
1.1 单燃生物直燃技术
在欧美发达国家主要燃烧的生物质是木本植物, 在我国,由于特殊的国情使得我们用于燃烧的物质基本局限于秸秆等草本类植物。据有关文献对秸秆的燃烧机理进行的研究,秸秆等生物质与常规燃料的区别主要有以下几点:(1)秸秆的含水量较大,约20%,是常规燃料的8~10 倍。因此,在锅炉相同出力的情况下,其烟气量约是常规燃料的1.5~2 倍。在锅炉受热面布置时,要充分考虑这一情况。(2)秸秆的堆积密度较小。秸秆投入炉内燃烧时,先落在炉床上,随着水分蒸发,开始漂浮在炉内进行燃烧。因此,在这类锅炉设计时, 一定要考虑到燃烧室的体积要大一些,使得燃料在炉内有足够的停留时间,得以完全燃烬。(3)从燃料的燃烧过程来看,大多数秸秆(除甘蔗渣外)在干燥后,挥发份快速脱离母体迅猛燃烧,挥发份不附着在秸秆表面燃烧,这与煤的燃烧机理是完全不同的。(4)逸出挥发份后的秸秆变黑成为暗红色焦炭粒子,未见明显的火焰,而且在炉膛高温火焰的辐射下,缓慢地燃烧,燃烬时间也较长。
1.1.1 层燃炉燃烧技术
层燃炉燃烧技术主要以炉排炉为代表,燃料在固定或者移动的炉排上实现燃烧,空气从下方透过炉排供应上部的燃料,燃料处于相对静止的状态,燃料入炉后的燃烧时间可由炉排的移动或者振动来控制,以灰渣落入炉排下或者炉排后端的灰坑为结束。
1.1.2 循环流化床燃烧技术
循环流化床锅炉独特的流体动力特性和结构使其具备很多独特的优点,如燃料适应性广,低温燃烧,燃烧效率高,负荷调节性能好等。瑞典、丹麦、德国等发达国家在流化床燃用生物质燃料技术方面具有较高的水平。美国爱达荷能源产品公司已经开发生产出燃生物质流化床锅炉, 锅炉蒸汽出力为4.5~50t/h,供热锅炉出力为36.67MW;美国CE 公司利用鲁奇技术研制的大型燃废木循环流化床发电锅炉出力为100t/h,蒸汽压力为8.7MPa; 美国B&W 公司制造的燃木柴流化床锅炉也于20 世纪80~90 年代初投入商业运行。此外,瑞典以树枝、树叶等林业废弃物作为大型流化床锅炉的燃料加以利用,锅炉热效率可达到80%;瑞典和丹麦正在实行利用生物质热电联产的计划,使生物质能在提供高品位电能的同时,满足供热的要求。
1.2 生物质与煤混合直燃技术
混合燃烧的技术优势:(1)生物质是可再生能源,煤粉炉中生物质共燃,可以利用现役电厂提供一种快速而低成本的生物质发电技术,也是一种最好(廉价而低风险)的利用可再生能源发电的技术。(2)煤粉燃烧发电效率高,可达35%以上,生物质共燃正是借用其高效率的优点,这是现阶段其它生物质发电技术难以比拟的。(3)生物质燃烧低硫低氮,在与煤粉共燃时可以降低电厂的SO2和NOx 排放。(4)对于煤粉燃烧电厂,共燃生物质意味着CO2排放的降低, 被公认为是现役燃煤电厂降低CO2排放的最有效措施。(5)我国生物质资源丰富,可利用未被利用的生物质折合近4 亿t 标准煤,且分布广泛,可就地利用;另一方面,大量利用生物质发电可增加农民收入,促进农业和农村经济的可持续发展。(6)生物质共燃技术简单,投资和运行费用低。生物质相对较便宜,对燃煤电厂而言还可增加燃料的选择范围和燃料适应性,降低燃料成本。丹麦哥本哈根AVEDORE 电厂,2002 年增加了热功率为105MW 的生物质发电设备,采用天然气(油)与麦秸混合燃烧工艺, 每小时秸秆消耗25t, 秸秆主要来源于芬兰和丹麦。生物质的水分含量用超声波测定,控制在25%左右。
2 生物质气化发电技术
生物质气化是在高温下部分氧化的转化过程。该过程是直接向生物质通气化剂(空气、氧气或水蒸汽),使之在缺氧的条件下转变为小分子可燃气体的过程。目前, 生物质气化技术大体上可按2 大类进行分类:①按气化剂分类,②按设备运行方式分类。
2.1 按气化剂类型分类
生物质气化技术按气化剂类型分类。其中,干馏气化其实是热解气化的一种特例。且由于干馏是吸热反应,应在工艺中提供外部热源以使反应进行。氧气气化则不需要提供外部热源,产品为热值为15000kJ/m3 的中热值气化气。空气气化由于N2的加入,使其可燃气成分含量降低,热值也随之降低在5000kJ/m3 左右,为低热值气体。氢气气化反应条件苛刻,需要在高温高压且具有氢源的条件下进行, 其气化气为热值高达22260~26040kJ/m3 的高热值气化气。
2.2 按气化装置运行方式分类
生物质气化技术按气化装置的运行方式分类。国内外已投入商业运行的气化方法主要有:固定床气化炉、流化床气化炉。固定床气化炉可分为下吸式、上吸式、横吸式和开心式。其中下吸式气化炉应用最广。
生物质原料由炉顶的加料口投入炉内,气化剂(空气、氧气)可以由顶部进入,也可以在喉部加入。气化剂与物料混合向下流动, 在高温喉管区发生气化反应。下吸式气化炉主要特点是气化强度高(相对于上吸式),工作稳定性好,可随时加料;由于燃烧区在热解区与还原区之间,因而干馏和热解的产物都要经过燃烧区,在高温下裂解H2和CO,使得气化中焦油含量大为减少。流化床气化炉按气化炉结构和气化过程,可将流化床气化炉分为循环流化床、双流化床和携带床四种类型。按吹入气化剂的压力大小,流化床气化炉又可分为常压流化床和加压流化床。其中循环流化床由于其众多优点,适用于大型商业化运行。循环流化床是唯一在恒温床上反应的气化炉。气化反应在床内进行,焦油也在床内裂解。流化介质一般选用惰性材料(沙子)或非惰性材料(石灰或催化剂),可增加传热及清洗可燃气,适合水分含量大、热值低、着火困难的生物质燃料。循环流化床气化炉的主要缺点是入料需要预处理,产气中灰分需要很好的净化处理和部件磨损严重。
典型操作条件为温度600℃,加工能力100kg/h,以杨木为原料时产气率可达65%。优点在于结构紧凑、传热速率高、气相停留时间短、有效抑制裂化,但是载气需求量大。气化产生的可燃气主要用来发电。生物质气化的发电技术有以下3 种方法:带有气体透平的生物质加压气化、带有透平或者引擎的常压生物质气化、带有朗肯循环的传统生物质燃烧系统。传统的生物质气化联合发电技术(BIGCC)包括生物质气化、气体净化、燃气轮机发电及蒸汽轮机发电。生物质气化发电技术的基本原理是把生物质转化为可燃气,可利用可燃气推动燃气发电设备进行发电。气化发电工艺包括3 个过程:①生物质气化,把固体生物质转化为气体燃料;②气体净化,气化出来的燃气都带有一定的杂质,包括灰分、焦炭和焦油等,需要经过净化系统把杂质除去,以保证燃气发电设备的正常运行;③燃气发电。目前,国际上有很多发达国家开展提高生物质发电效率方面的研究, 如美国Battelle(63MW)项目,欧洲英国(8MW)和芬兰(6MW)的示范工程。
3 生物质直接燃烧技术与生物质气化技术的比较
生物质直接用来燃烧简化了环节和设备, 减少了投资,但利用率还比较低,利用的范围还不是很广。由于中国生物质分布分散,成为大规模利用生物质直接燃烧技术发电较大障碍。然而秸秆类生物质因为含有较多的K、Cl 等无机物质,在燃烧过程中很容易出现严重的积灰、结渣、聚团和受热面腐蚀等碱金属问题,碱金属问题是秸秆大规模燃烧利用面临的严峻挑战,这些还需要进一步研究解决问题的方法。生物质气化技术能够一定程度上缓解中国对气体燃料的需求, 生物质被气化后利用的途径也得到相应的扩展,提高了利用效率。
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秸秆发电是党和国家惠民政策的具体体现
我国广大的农村,特别是平原地区的农村,主要还是靠种粮,每年每季都产生出大量秸秆。过去农村烧火做饭全靠秸秆,烧地锅,烟熏火燎,农民的厨房都是熏得黑黢黢的;随着农村生活水平的逐渐提高,农民烧火做饭不再完全依赖秸秆,因此农村秸秆大量废弃。农民种地为省事,干脆收获粮食后,一把火将秸秆就地焚烧。这样在高速公路沿线或飞机场附近的农田,因为焚烧秸秆每每造成交通事故或飞行事故,造成很大的人身及财产损失。于是当地政府就出台政策,不准烧秸秆,烧一亩罚一万。但这终究不是长远之计,关键是得给秸秆找个出路。
2005年以来,国家相继出台一系列政策,《中华人民共和国可再生资源法》,《电网企业全额收购可再生能源电量监管办法》,《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等,大力推行可再生能源的开发利用。好啦,秸秆发电项目有了,农民的秸秆再也不愁没有出路了。而且农民本来废弃的秸秆,可以变成一项可靠的经济收入。 建国后的30年,我们国家政策是以农辅工,我国农民为工业的发展作出了巨大的贡献;1980年后,我国大搞经济建设,工业得到了快速发展。进入二十一世纪,我国的工业发展已经大大超过了农业的发展,农民外出打工的收入已远远超过种地的收入。有人做过计算,一亩地种粮一年的净收入不顶外出打工一个月的收入。国家提出,工业反哺农业。并出台一系列政策:减免农业税,种粮补贴、农机具购置补贴等。使种粮农民确确实实得到实惠。农民们真是打心眼里感激党和国家这一届领导人,甚至有农民自己出资铸“免赋鼎”以做永世纪念。可见党和国家的政策是深得人心。人们逐渐认识到:现搞秸秆发电项目也应该从“工业反哺农业”的角度去看待,也是党和国家惠农政策的一方面体现。
秸秆发电是节约矿物资源的有力举措
人们生活水平的提高,必然加剧对矿物资源的大量消耗。国际石油价格的大幅飙升就是一个很好的例证。短短3年时间,2004年从40$多/桶 上涨到90$/桶,曾一度超过100$/桶 大关。别以为我国地大物博,地下的石油和煤炭就取之不尽、用之不竭,我国已经成为石油进口第三大国。而煤炭我国还自给有余,好像无后顾之忧,但是,且不可掉以轻心,仅从火力发电一项来说,2007年一年新增装机容量达8158万KW。我国火电装机总容量是5.656亿KW,如果全部满负荷运转,每天消耗的煤炭近500万吨标媒。地球母亲能够提供给我们的矿物资源毕竟是有限的,我们不能在我们这一代就把资源采干挖净,是否应该给我们的子孙留下点?
聪明的美国人对能源危机的认识要比我们早。在二次世界大战后,各国都在大力发展经济,中东海湾国家更是大量开采地下石油出口换汇。美国人却反其道而行之,他们不再开采本土的石油和煤炭(阿拉斯加州除外,因为这个州与美国本土不连接),而是把油田和煤矿都封存起来,大量进口中东阿拉伯国家廉价的石油和煤炭。试想到了中东石油采完的那一天,美国的石油可就弥足珍贵了。 煤炭看还不短缺,但是电煤价格从2004年的不足200元/T,已经上涨到超过400元/T(这是官方价格,但是这个价格买不到煤);实际市场价格700元/T,火电厂发一度电亏一度电。看来煤炭价格超过1000元/T 已是指日可待了。而秸秆(以玉米为例),每公斤干燥的玉米秸秆热值可达3700大卡以上,每二吨秸秆就顶一吨煤炭。我国东部的平原农业县,如果一个县有200万亩土地,每亩地一年产一吨秸秆计算,每年就是200万吨秸秆。相当于一座年产100万吨煤的煤矿。这么大的一部分资源如果废弃掉岂不太可惜?!所以泰华就把农作物秸秆,以及各种可再生利用的生物资源充分利用起来,是大力节约我国矿物资源的有效途径。
为推动生物质发电技术的发展,2003年以来,国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目,拉开了中国秸秆发电建设的序幕。颁布了《可再生能源法》,并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策,从而使生物质发电,特别是秸秆发电迅速发展。据不完全统计,到2006年底,全国在建农作物秸秆发电项目34个,分布在山东、吉林、江苏、河南、黑龙江、辽宁和新疆等省(区),总装机容量约120万千瓦;山东单县、江苏宿迁和河北威县三座发电站已投产发电,总装机容量8万千瓦。
2008年前后几年间,国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。截至2007年底,国家和各省发改委已核准项目87个,总装机规模220万千瓦。全国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个,在建项目30多个。可以看出,中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。
根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标,未来将建设生物质发电550万千瓦装机容量,已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万千瓦的发展目标。此外,国家已经决定,将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。总的说来,生物质能发电行业有着广阔的发展前景。
中国秸秆发电迈出实质性步伐。 大力发展秸秆发电,不仅可以减少由于在田间地头大量焚烧、废弃所造成的污染,变废为宝,化害为利,而且对解决“三农”问题,促进当地经济发展具有重要作用。据估算,建设一个2.5万千瓦的秸秆发电厂,每年需要消耗秸秆20万吨,按每吨秸秆收购价200元计算,可为当地农民增加约4000万元收入,惠及的农户数量将近5万户,是发展农村经济,增加农民收入的重要举措。
中国对秸秆发电实行优惠电价政策,上网电价高出燃煤发电0.25元/千瓦时,并且还可以享受税收减免等一系列政策。随着中国有关配套政策的不断完善,以及秸秆发电技术的进步和原料收储运体系的形成,中国秸秆发电产业必将取得更快发展,为解决“三农”问题,建设社会主义新农村做出应有的贡献。
中国利用秸秆发电的市场广阔
生物质能秸秆发电技术的开发和应用,已引起世界各国政府和科学家的关注。许多国家都制定了相应的计划,如日本的“阳光计划”,美国的“能源农场”,印度的“绿色能源工厂”等,它们都将生物质能秸秆发电技术作为21世纪发展可再生能源战略的重点工程。根据我国新能源和可再生能源发展纲要提出的目标,至2010年,中国生物质能发电装机容量要超过:300万kw。因此,从中央到地方政府都制定了一系列补贴政策支持生物质能技术的发展,加快了技术商业化的进程。随着中国国民经济的高速发展和城乡人民生活水平的不断提高,既有经济、社会效益,又能保护环境的秸秆发电技术的利用前景将会越来越广阔。
中国农村的秸秆资源相当丰富,主要的农作物种类有稻谷、小麦、玉米、豆类、薯类油料作物、棉花和甘蔗。根据中国地理分布和气候条件,南方地区水域多、气温高,适合水稻、甘蔗、油料等农作物生产,北方地区四季温差大,适合玉米、豆类和薯类作物生长,故播种面积大于其他地区。小麦在中国各地区都普遍种植,播种面积以华中、华东地区最多;棉花产地主要是华东和华中地区,其次是华北和西部地区。预计在2000年到2010年期间,我国每年秸秆资源的可获得量为3.5亿~3.7亿t,相当于1.7亿tce。如果将这些秸秆资源用于发电,相当于0.9亿kw火电机组年平均运行5000h,年发电量为4500亿kWh。
中国开始引进世界先进技术,启动生物质能发电工程示范项目的实施
农作物秸秆直接燃烧供热发电的利用方式,是一条将秸秆转化为生物质能源可行的工艺技术路线。如果秸秆直接燃烧供热发电示范成功,将成为中国最大的支农项目、最大的节能、环保项目,是我国最可能迅速大面积推广的可再生能源项目。正是由于秸秆直燃发电项目拥有以上特点,同时它又可能解决许多企业面临的煤炭供应趋紧,价格持续上升的问题,中国启动实施秸秆发电的示范工程引起了国内外业界的极大关注。
中国大型企业与丹麦BME公司合资合作蓄势待发
由中国龙基电力科技有限公司与北京德源投资有限公司共同合作经营的龙基电力有限公司,是BWE公司“超超临界锅炉”和“生物质能发电”等核心技术、锅炉设备相关技术及其更新技术进入中国的唯一平台。作为BWE公司在中国电力领域的项目发展公司和窗口公司,龙基电力有限公司将在中国境内投资生产世界先进的发电厂设备,逐步把BWE公司的生物质能发电技术引入中国,在国内生产BWE公司的生物质能发电锅炉及全部配套设备。
生物质能发电工程已列入国家级示范项目
国家发展和改革委员会已正式批准将河北晋州和山东单县的生物质能秸秆发电工程列为国家级示范项目(发改能源[2004]2017号文件和发改能源[2004]2018号文件),旨在示范中完善技术,规范和培育市场,形成新的产业。这正式将秸秆发电技术在国内的推广驶上了一条农村能源全新利用的快车道。
河北晋州(1×25MW)和山东单县(1×24MW)两个示范项目都将引进丹麦BWE公司的世界先进秸秆发电技术,龙基电力有限公司作为项目投资和项目实施单位,在当地做了大量的前期调研,力争在吸收丹麦BWE先进技术的基础上,开创出一条符合中国国情的新路。两个示范项目如能成功,将给我国广袤的农村带来前所未有的新能源革命和巨大的经济效益,如河北晋州项目每年燃烧秸秆20多万t,发电1.38亿kWh。按照每吨秸秆100元的收购价测算,将带动农户增收2000多万元/年;与同等规模的燃煤火电厂相比,一年可节约l0万多tce。
除上述两个示范项目外,江苏如东县、黑龙江庆安县、北京平谷区等生物质能丰富的县(区)都在积极与龙基电力有限公司洽谈,着手筹建秸秆发电厂。
国际能源署(IEA)对2000 ~ 2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA 的研究认为,在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电增长得都要快,年增长速度近6%,在2000 ~ 2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年
它将提供世界总电力的4.4%,其中生物质能将占其中的80%。
中国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十五”规划,并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》,重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。在国家的大力扶持下,中国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。新能源(或称可再生能源更贴切)主要有:太阳能、风能、地热能、生物质能等。望题主和网友采纳感谢。
目录
1结构类型2优势3能源管理控制系统
结构类型
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燃料电池混合动力系统的基本结构分为两类:串联混合系统和并联混合系统。在串联混合系统中,电动机和发电机串联布置,所有的电动机能量一次性转化为电能,然后是能量合成;在并联混合系统中,电动机和发电机并联布置,能量总是通过一个机械系统,如齿轮传动装置和液力变矩器。这两个系统在节能效果方面基本相同。
优势
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基于燃料电池的混合动力列车之所以受到高度关注,是因为燃料电池混合动力列车与传统电力机车、内燃机车相比,具有一系列显著优势:
(1)燃料电池采用可再生能源(氢气)替代电力和石油,其反应产物为水,不存在电气干扰;
(粜臫2)其线头条路条件与非电气化线路完全兼容,可在任何既有铁路线上运行;
(3)受气候条件的影响小,尤其在军事、灾难等紧急情况时,具有快速、高效的应急作用;
(4)不需要传统的牵引供变电系统和接触网系统,避免了牵引供电系统和弓网故障引起的事故,提高了列车运行的可靠性。
能源管理控制系统
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在开发混合动力系统时,为获取运行所需要的能源的发电装置和控制蓄电池能源平衡,开发能源管理控制系统是极为重要的。能源管理控制系统是为了进行车辆加减速、燃料电池发电量控制和蓄电池充放电控制等各种控制,它集成了燃料电池、蓄电池、储氢罐、升压装置、逆变器等各种装置信息。
东日本铁路公司开发的燃料电池混合动力列车,对柴油混合动力列车所开发的能源管理控制系统进行了修改,实现了符合燃料电池特性的能源管理。其能源管理控制方法如下:停车时,燃料电池向蓄电池充电,对动力运行时所需要的能源进行存储;动力运行时,所需要的能源由燃料电池和蓄电池两个方向供应;慢行时,向蓄电池充电,对下次动力运行时所需要的能源进行存储;制动时,将再生制动电力回收到蓄电池。因此,通过燃料电池和蓄电池的组合,能够实现高效率的能源管理。
在此基础上,我们水电的专业人士却可以发现,能源研究机构对于我国水电的减排作用,挖掘的还不够充分。我们认为:水电在未来的我国发电总量中的比重,决不应该仅占12%,而是要远高于目前的18%,甚至可以达到20%以上。
如果我们能够证明:我国的水电在未来发电能源中的比重,可以达到20%,那么能源研究所已有的预测结论,是不是就可以修正为:到2050年我国的“风电占比50%,太阳能占到23%,水电占到20%,核电6%和火电0%。”了呢?
进而我们可以发现2050年我国实现100%非化石能源发电的问题,基本上不必担心。因为,能源研究所的减排路线图是“风电占比50%,太阳能占到23%”,再加上我国巨大的水电潜力,完全可以“用更多的水电,取代火电”。
由于世界第三级青藏高原的存在,我国水电资源非常丰富,绝对是世界第一。目前,我国水电的装机(3.56亿千瓦)和年发电量(1.3万亿千瓦时)基本都占到了全球的四分之一以上,我国水电与世界第二之间的差距,至少都在3倍以上。
然而,目前 社会 上很多人(甚至包括一些研究能源问题的专家)都认为我国水电可开发潜力已经所剩无几了。这是因为,直到世纪之交,我国正式公布的水电可开发资源量也不过只有1.7万亿度/年。2006年的水电资源普查之后,更正后公布的数字为2.47万亿。几年之后,2016年的十三五规划就上升到了3万亿。
水电资源勘测的这种复杂性、困难性,往往使得可开发的资源量上升的空间很大。即便我们以十三五规划正式颁布的比较保守的3万亿/年来计算,我国目前(截至到2019年底)所开发利用的水电资源还不到44%。
如果我们能达到目前发达国家水电开发的(大约70%到90%的)平均水平,那么未来我国的水电,至少还有一半以上的开发潜力。初步估算,届时我国水电至少每年可以提供2.6万亿度的电能。
这个电量对我国能源的作用有多大?假设我国的用电达到峰值的时候,按照14亿人口,每人每年8000度电的需求,大约也就是每年11.2万亿度电。(目前我国各种用电峰值的研究预测,最高的也不过就是12万亿度左右)。
也就是说我国的水电(2.6万亿度的年发电量)将可以在未来我国用电最高峰的电力构成中,至少应该能提供20%以上的电能,远高于目前的18%。总之,我国的资源禀赋显示:未来我国水电所能发挥的作用,不仅不会比目前少,而且还要有所上升。
除了丰富的资源量,中国领先世界的水电技术也成为资源开发的坚实基础。
2004年,我国水电总装机容量突破1亿kW,超越美国成为世界第一。虽然我国的水能资源极为丰富,但我国水电开发建设的任务极其艰巨、繁重,因此我国水电开发的过程中所遭遇到的困难,所需要解决的难题,也几乎是前所未有的。
可以说,从我国改革开放加速水电开发建设时候起,我国的水电就已经开始了向世界水电 科技 制高点的攀登。目前,世界上最大的水电站是我国的三峡;最高的碾压混凝土坝(203m)是我国的黄登水电站;世界上最高的混凝土面板堆石坝(233m)是我国的水布垭水电站;最高的双曲拱坝(305m)是我国的锦屏一级水电站。我国正在建设的双江口水电站的堆石坝,高度将达到312m,建成后将成为全世界第一的高坝,刷新所有的世界纪录。
建设这些世界之最的水电站大坝,需要一系列尖端的工程技术支撑。可以说在所有这些工程技术方面,我国都已经走在了世界前列。在水电机组制造方面,目前不仅世界上单机容量70万kW的水轮发电机组绝大部分都安装在中国,而且单机容量达到80万kW和100万kW的水轮发电机组,也只有中国才有。
这种结合了现代 科技 的水电开发技术,使得我国的水电开发能力不断增强,可开发的资源量也不断的在扩展。加上我国现有的远距离、超高压、特高压输电技术,理论上我们的水电开发已经没有制约性的技术障碍。
总之,今天我国的水电已经是当之无愧的世界第一。无论从规模、效益、成就,还是从规划、设计、施工建设、装备制造水平上,都已经是绝对的世界领先。一般人可能想象不到,中国水电领先世界的程度,其实远超经常宣传的高铁、核电等行业。我国的高铁、核电等技术虽然已经非常先进,但是在国际市场上还是有竞争对手的。但是在水利水电领域的国际招标中,目前几乎所有具备实力的竞争者都是中国的公司。我国这种全行业的绝对领先,在我国 历史 上是否能绝后我们不知道,但肯定是空前的。
发达国家的水电开发程度,为何普遍都在70%到90%多,平均也有80%以上呢?其实,发达国家他们当年在开发水电的时候,国际上还没有什么碳减排的要求。然而,他们的水电,之所以都要开发到较高的程度的根本原因,主要在于 社会 现代化文明的发展,特别需要通过水电的开发来解决调控水资源的问题。
例如,美国著名的胡佛大坝、田纳西流域梯级水电开发的主要原动力,其实都是 社会 发展需要有效的调控水资源。所以,这些国家在满足了水资源的调控需求之后,往往就不再去进一步开发其它水电资源了。
而一些想靠开发水电解决能源问题的国家的水电开发程度,则普遍会更高些。例如:法国、瑞士等国的水电开发利用程度都超过了95%。总之,无论是哪种情况,国际 社会 的普遍经验说明,如果一个国家水电开发程度低于70%的话,那么这个国家的水资源调控问题,很难解决好。
因为,一个国家的水电开发程度往往都与水资源的开发程度成正比。所以,水电开发如果不能达到一定的程度,这个国家的水资源问题肯定也解决不好。目前,由于我国水电开发程度还不足44%,因此,我国的水资源调控的矛盾也就十分突出。
我国的国土面积和水资源总量都与美国差不多,但是,我国目前的水库蓄水总量只有9千多亿立方米,而美国是13.5万亿。我们大约还需要增加50%的水库总库容,才能达到美国那样的水资源调控水平。
然而,美国的人口还只是我国的1/5左右。也就是说,如果我们不能超过美国的水电开发程度的话,我国的水资源调控矛盾,绝对是无法解决好的。
总之,我们也可以这样说,即使我国不再需要用水电提供能源,但为了调控水资源我们也必须要把我国的水电开发程度提高到80%以上才行。否则,水资源的调控矛盾解决不好,我们建成小康 社会 的目标将难以实现。更何况目前我们还面临着巨大的减排压力,实现能源革命电力转型,最终兑现巴黎协定的减排承诺,已经迫在眉睫。
根据我国发改委能源研究所和国家可再生能源中心所发布的《我国2050高比例可再生能源发展情景暨路经研究》报告的预测结论:到2050年我国风电和太阳能发电的装机分别可达到24亿和27亿千瓦。
按照可能的年运行小时(风电2200多,太阳能1400多)估算。届时我国的风电大约每年可提供5万多亿度电能,太阳能也能提供接近4万亿度。有了这9万多亿的电能,再加上水电的2.6万亿,就已经超过了我国用电最高峰时的峰值11.2万亿度。
更何况届时我们还要有2亿多千瓦的生物质能可以发挥作用。也就是说,即使我们完全不考虑核电的作用,我国未来也可以用100%可再生能源的发电,来满足我国全部的用电需求。
不仅如此,水电还能够肩负起非水可再生能源发电调峰的重任。
众所周知,水电的可调节性肯定要比火电、核电都要好得多。所以,如果能源研究所的减排路线图切实可行,不存在解决不了的调峰矛盾,那么我们用水电替代其中火电的方案当然就更不会有问题了。
此外,我们还应该注意到:目前,尽管化学储能的技术无论从技术上还是成本上,确实都还难以满足商业化的要求,但是国内外的研究机构,为什么都还敢断言说2050年全球就实现100%的由可再生能源供电,无论在技术上还是经济上都是可行的呢?
笔者认为,其最重要的原因之一就在于可再生能源家族中含有功能特殊的水电。水电是最优质的可再生能源,可以为风、光等可再生能源的大量入网,提供重要的保障作用。目前,世界上所有能够实现百分之百由可再生能源供电的国家,基本上都离不开水电的有效调节。
大家知道,挪威因为水能资源丰富,一直都依靠水电保障全国99%以上的用电需求。今年年初,葡萄牙也完成了一个多月完全由可再生能源供电的成功尝试。葡萄牙高达52%的水电比重就是重要的支撑。
就连宣布了退出巴黎协定的美国的总统特朗普,在考察挪威,发现了水电的重要作用之后,也曾经表示过,他有可能会通过开发美国水电的潜力,重新考虑加入巴黎协定。这其实就是水电在未来的高比例可再生能源体系中,具有特殊的重要作用的一种体现。
当然,我们也必须承认,世界上的水能资源本身(总量有限)确实不能满足人类的能源电力需求,但是,由于科学开发的水电有很好的调节型,可以为大量的风、光等可再生能源的入网提供保障。这样一来,水、风、光互补发电,情况就大不一样了。
在现实中,风、光发电的间歇性与水电的季节性之间,通常有很强的互补关系。例如,我国四川省的凉山州,通过水、风、光互补,2016年凉山州除了满足自己的用电需求之外,给我国东部地区的送电超过1300亿度(这大约相当于当年上海市用电量的70%)。如果,未来的送电通道建设能有保障,预计2020年凉山外送电量可达2000亿度。也就是说通过水、风、光的互补发电,凉山州一个州所产生的可再生能源,除了满足自己的需要之外,还可以满足一个像上海这样大城市的全部用电需求。
目前欧洲很多的国家之所以能达到较高比例的可再生能源,也是因为欧洲的水电开发程度经高。而我国目前之所以还不得不以煤炭发电为主的根本原因之一,也正是由于我国的水电开发程度还不够高,水电的调节性能难以得到充分的发挥。
此外,在化学储能技术没有出现重大突破之前,水电家族中抽水蓄能电站的重要作用也不能忽视。为了给电网调峰,日本的抽水蓄能装机规模早就超过常规水电。假设到2050年化学储能的技术,仍然不能出现重大的突破,我们大不了再多建一些抽水蓄能。事实上,我国大量梯级开发的水电站(以及一些散落在全国各地的小水电)很多只要稍加改造,加装上能抽水的泵,都可以改造成混合式的抽水蓄能电站。
总之,仅从发电量来分析,我国到2050年实现完全由可再生能源供电,应该是完全可行的。再加上水电这种资源和它所具有的某些优质特性,在2050年实现百分之百的由可再生能源供电,无论在技术上还是经济上都是可行的。
1. 水库移民
很长时期以来,移民问题一直都是水电开发的主要制约因素,但其实移民的难点并非是由水电开发造成的。现实中凡是需要大量移民的大型水库水电站,其实都是有着重要的水资源调控功能的多功能水电站。而这些电站的最主要作用,可能并不是发电,而是水资源的调控。
例如三峡工程的首要目标是防洪和供水,而不是发电。如果仅仅是为了发电,三峡可以分别建成一系列的径流式水电站,这样几乎可以不用移民而产生等量发电。
没有了任何防洪、供水等水资源调控功能的三峡工程无法解决我国长江灾害的心腹大患,当然不能考虑。然而上百万的移民成本,全都要靠一个水电站的发电效益来解决,几乎也是无解的开发难题。
我国通过建立三峡基金,先后投入了一千多亿元解决了我国三峡建设的投资难题。理论上相当于国家出资建设了三峡水库,企业投资建设了三峡大坝和发电站。
现在回过头来看,这是国家参与大型水电开发的最成功范例。三峡水电的上网电价只有0.26元/度,比火电的平均上网电价要低近0.1元。三峡的年发电量大约为1000亿,这样一算三峡除了每年给国家的上交的利税和效益之外,仅这种隐性的电价补偿,就接近100亿(相当于对三峡基金的一种回报)。也就是说,大约发电十几年之后,国家对于三峡水库的投资,就相当于完全收回了。
然而,三峡水库所创造的效益又有多大呢?
三峡防洪供水的巨大效益仅仅通过一次防止特大洪灾就足以让我们刮目相看。2012年三峡水库所拦蓄的洪水峰值,已经超过了1998年。1998年我国长江特大洪水所造成的经济损失大约是2000多亿,死亡1600余人。
由于我们有了三峡水库的拦蓄,面对更大的洪峰,我们不仅不再需要百万军民的严防死守,而且也不再有任何人员的伤亡。可以说三峡当年防洪错峰所避免的洪灾损失,就已经超过了国家对三峡水库投资的数倍。只不过水利工程的经济效益,往往都是公益性的,你可以计算出来,但却无法实际收取到。
大型水电站的水库移民困难,其实是一种公益性开发的矛盾。让某一个企业自己依靠发电效益去解决,往往是非常困难的事情。如果采用三峡这种的国家参与开发的模式,问题就变得非常简单,容易。
世界上各国的大型水电开发项目,基本上都是国家行为。例如美国的大型水电全部都要由联邦政府的所属机构投资开发,从不容许商业开发者参与。
电力市场化改革之后,我国很多优质的项目即使依靠开发企业的电费收益,也能解决好移民的投资。但大多数具有水资源调控功能的大型水库电站的建设,都应该是公益性的。尽管这些项目的移民投资收益,几乎可以说是一本万利的。如果交给企业进行商业化的开发,可能就难以运作。
例如我国目前还争议巨大的龙盘水电站建设需要移民10万余人。这个重要的大型调蓄水库电站所创造的水资源调蓄能力几乎可以达到200亿/年。虽然其防洪功能还比不上三峡,但其供水的能力甚至可以超过三峡。
如果因为某个企业没有能力依靠电费解决移民搬迁的费用,就耽误了龙盘水电站的开发建设。那么就相当于今后上千年,我国的长江中下游每年汛期要增加200亿立方米洪水的压力,同时枯期还要减少了200亿水资源的供应。
同样的问题还体现在龙滩水电站二期扩建上。如果因为移民的费用无法由电费担负,就停止了龙滩二期的开发。那么我国南方的珠江流域,每年将要增加上百亿洪水的压力,同时枯水期又将减少上百亿水资源的供应。
每年几百亿的水资源保障,才是我们水库移民问题的本质。我们需要跳出水电商业化开发中移民难的惯性思维,避免丧失了我国水资源开发的大好时机。
2. 生态环保
除了移民问题,生态环保也一直被认为是水电开发的巨大障碍。
对于水电破坏生态的偏见,曾有很多文章专门介绍过,这是当年美苏争霸政治斗争留下的后遗症。1996年在联合国的可持续发展峰会上,也曾经一度因为当时的水电生态问题的过度炒作,否定了大型水电的可再生能源地位。但随后在2002年的峰会上,大会又一致同意做出了更正,恢复了大型水电的可再生能源地位。为什么会这样?因为,水电尤其是大型水电是当前人类 社会 替代化石能源第一主力。
仔细分析不难发现:所有水电破坏生态的问题,几乎无一不是局部的、针对某一特定物种的某种炒作。而水电实实在在所解决的,却是人类 社会 最大的生态难题——过量的使用化石能源所造成的气候变化。
因此,只要站在人类 社会 可持续发展的高度,几乎没有人敢否认,开发水电才是当前最重要的生态建设。当年的联合国峰会就是因为考虑到了气候变化,而立即纠正了对水电的偏见和误导宣传。
受到国际 社会 对水电误解的影响,我国以往的环保部门和环保人士也一度对水电开发的生态环境问题耿耿于怀。但是,改组后的生态环保部,已经开始担负了防止气候变化的职责。
前不久美国马里兰大学和我国国家发改委能源研究共同颁布的中国煤电退役报告非常明确地指出:我国若要实现《巴黎气候协定》中2摄氏度的减排承诺(2100年达到净零排放),就必须在2050至2055年退役全部的传统煤电;如果要实现1.5摄氏度的减排承诺(本世纪下半叶实现净零排放),就必须在2040至2045年间退役所有的传统煤电。
解决火电的碳排放问题,几乎是世界各国公认的兑现《巴黎气候协定》的最大难点。目前,世界各国都普遍认为,要实现《巴黎气候协定》的零碳目标,火电尤其是煤电只有退役一条路。
在今后20年的时间内,退役我国全部的煤电,大量的风、光发电入网,没有一定量的水电调节保障,怎么可能支撑起电力系统的正常运行。
可以确信在不远的将来,只要我国真的要兑现巴黎协定,我们负责这项工作的生态环保部,肯定会和当年的联合国可持续发展峰会一样,从根本上转变对水电的态度。因为水电在能源革命中的地位和作用是无可替代的重要。
3. 开发成本
随着我国水电开发的深入和向西部转移,资源的开发难度以及输电的距离都在增加。因此导致大部分即将开发的水电项目,普遍存在着还贷期上网电价过高的难题。
西部水电开发成本高的问题,其实也不应该是真正的发展障碍。由于目前企业投资核算的周期,最长也不能超过30年,所以我国西部深山中待开发的水电项目,几乎都存在着初期上网电价难以接受的难题。然而,只要还贷期一过,水电站的发电成本马上又变得非常低。
当前所谓西部水电开发的高成本障碍,其实只是一个算账方法的规则问题。这对于具体开发企业,虽然是无法逾越的难题,但对于一个国家来说,从政策上解决这种矛盾,应该说是轻而易举的简单。
从全生命周期来看,水电几乎是最经济的能源。目前,不仅我国的水电上网电价平均比火电低很多,而且全世界各国的电价,几乎都是水电多的国家的电价都比较低。
除此之外,随着 社会 的进步,很多发达国家都已经进入低利率甚至负利率的时代。而我们目前水电投资,还都是要以高达6%左右的贷款利率计算成本。可见,西部水电开发的高成本,其实只是形式上的、暂时的。而实质上,水电才是我们人类 社会 最经济的电力来源之一。
在新一轮的西部大开发中,如果我们仅仅因为资本收益的计算,不利于投资者的短期回报,而丧失了为 社会 提供最优质、最经济的电力的大好机遇,那无疑将是我们的巨大失误。总之,我们的 社会 主义市场经济应该更有利于保障 社会 的整体和长远利益,因此,通过建立专项基金或者利用财税手段,解决这类矛盾并非难事。
如上文所述,我国水电在新时期高质量的发展,不仅切实可行,而且还可以说是我国经济和 社会 可持续发展的必由之路。然而,当前由于我国 社会 舆论对能源电力转型的认识不到位,煤电退出 历史 舞台的问题,至今还没有被摆上议事日程。因此,目前我国严重的电力产能过剩,所导致的水电弃水的难题,依然制约着当前水电的发展。
这种状况只能是暂时的。一旦我们整个 社会 意识到以煤电的退出和可再生能源的大发展为标志的能源革命电力转型,是我国实现小康 社会 并兑现巴黎协定承诺的基本前提,电力转型的情况随时都可能会发生大变。水电作为我国可再生能源大发展的基础和保障,时刻要为这一天做好准备。总之,水电的特性就决定了,我国水电的高质量发展一定要和我国 社会 的进步和可持续发展同呼吸、共命运。
新能源( NE):又称非常规能源。一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
在中国可以形成产业的新能源主要包括水能(主要指小型水电站)、风能、生物质能、太阳能、地热能等,是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段,也是环境治理和生态保护的重要措施,是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。
国际能源署(IEA)对2000~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%,在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的4.4%,其中生物质能将占其中的80%,详见前瞻《中国新能源行业发展前景与投资战略规划分析报告 》。
新能源作为中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一,将为新能源大规模开发利用提供坚实的技术支撑和产业基础。
1、风能无论是总装机容量还是新增装机容量,全球都保持着较快的发展速度,风能将迎来发展高峰。风电上网电价高于火电,期待价格理顺促进发展。
2、生物质能有望在农业资源丰富的热带和亚热带普及,主要问题是降低制造成本,生物乙醇、生物柴油以及二甲醚燃料应用值得期待。
3、太阳能随着中国国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升,光伏发电成本会逐步下降,未来中国国内光伏容量将大幅增加。
4、汽车新能源环境污染、能源紧张与汽车行业的发展紧密相联,国家大力推广混合动力汽车,汽车新能源战略开始进入加速实施阶段,开源节流齐头并进。
未来的几种新能源
波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于其它发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。
第四代核能源:正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭,此时,会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能,如果能够控制正反物质的核反应强度,来作为人类的新型能源,那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。
相关资料:
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