东芝探索“完美能源”:以可再生能源制取绿氢,全程零碳排
“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团(Toshiba)正在全力布局有“未来能源”之称的氢能,并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。
近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间,东芝多位高管对澎湃新闻表示,除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外,东芝非常看好氢能在中国的发展前景。
放眼全球,日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出,到2030年要确立国内可再生能源制氢技术,构建国际氢能供应链,长期目标是利用碳捕获(CCS)技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言,用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能,无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。
日本能源转型历程
“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发,进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品,已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝(中国)有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示,早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下,该公司内部近十年间全面提升氢能体系,东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。
据介绍,东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合,启动时间不到5分钟,高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。
东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上
典型场景如东芝的新氢能综合应用中心,利用太阳能电解水制备氢气,并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样,不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳,而且,因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料,从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。
当突发灾难时,这套小型分布式能源亦可大显身手,作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。
纯氢固然样样好,但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解,上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。
张童表示,全球可再生能源快速发展,但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国,风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大,弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来,在需要时再调取,就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来,制出来的氢完全是绿色的。”
他认为,在该领域,东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累,目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段,东芝呼吁政府对全行业予以政策支持,鼓励更多企业参与氢能产业链的完善,并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下,氢能成本才能随着规模化效应快速下降。
氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场,使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求,并联合中国合作伙伴一起开拓市场。
实际上,东芝对于“终极能源解决方案”的认识,在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者,旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因,东芝最终选择剥离核电资产。
今年10月,日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布,日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前,日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。
“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声,很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道,福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前,日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能,但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增,欧洲主要国家纷纷选择弃核。
宫崎洋一称,除了重点业务氢能之外,目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术,可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言,在水电领域,东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队,已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机;光伏领域,东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用,住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用;地热领域,东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备,以设备容量计处于全球第一。
福岛氢能研究基地(FH2R)
在日本国立的新能源产业技术综合开发机构(NEDO)牵头下,东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地(FH2R)已于今年2月底建成。
FH2R系统概览
该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置,正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统,还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。
校对:刘威
设计充放电装置的日本IKS公司在第27届世界电动汽车大会上展示了纯电动汽车充放电系统。这是一个可以实现“V2H”的充放电系统,也可以和太阳能电池等可再生能源系统联动。系统采用可双向交换10kW电能的功率转换装置,采用10.7kWh锂离子充电电池系统。除了电网提供的电力外,还可以将太阳能电池等可再生能源的电力储存起来供给EV,或者将太阳能电池的剩余电力反向流入电网。而且系统还支持EV放电,所以在电力紧张的时候也能给电网提供EV电力。据IKS介绍,目前公司已经开始使用由5个这样的充放电系统组成的50kW系统,并在大阪进行了实证测试。紧急情况下,电动汽车可提供50kW的电力,作为电梯的应急电源。IKS参与EVS时,决定通过OEM的方式向瑞典企业提供该系统,将于2014年春季左右在欧洲销售。在欧洲,太阳能电池和风力发电等可再生能源的剩余电力飙升。如何使用这种力量非常伤脑筋。因此,面向电动汽车的电力存储和供应系统是欧洲电力公司非常感兴趣的。
日本自然灾害太多了。。这种七级以上地震说实话一定会有的。。核电站又不能保证地震下完全不损坏。。一旦损坏了核能源泄露辐射就不光是死人的问题了。。基因变种什么的就很恐怖了。。
3 日本车企的氢能源电池车发展
社会正向电气化/氢气化转型,车辆的电动化进程也越来越快,氢气是实现低碳社会的有效能量载体。在日本政府的鼓励下,日本车企如丰田、本田等都氢能源汽车的研发中加快了步伐…
新能源的未来已至:丰田Mirai丰田Mirai ( 查成交价 | 车型详解 )一如其名字一样,是为未来而来的一款划时代新能源车,代表着未来交通工具能源发展的方向。Mirai采用的氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)是一套将氢气和氧气蕴含的化学能经过电化学反应直接转换为电能的发电装置。
然而氢的制造储存,电堆的寿命和性能阳极材料、质子交换膜、催化剂的材料,系统的耐久和可靠都是难点。也是因为难,Mirai的量产才如此令人佩服。Mirai有两个碳纤维制的氢气瓶,最大容积122.4L,70MPa的存储压力下可以存储5kg氢气。
Mirai的驱动功率大部分直接来自于燃料电池电堆(即是功率跟随),动力系统配备的锂电池用于FCV反应堆电能暂储、制动回收电能储存,更可与FCV反应堆同时为驱动电机供能。Mirai充一次氢气仅需3-5分钟,即可恢复483km续航里程。
阻碍氢燃料电池车发展的最大因素就是“钱”。Mirai在日本售价为723.6万日元(约合人民币44.2万元),除去各种税费减免,用户也需支付498.3万日元(约合人民币30.4万元)才能把Mirai开回家,这个价格能在日本买到 皇冠 2.0T了;美国售价为57500美元(约合人民币39万元),这个价格能在美国买 雷克萨斯RX 450h了。
丰田官方发言人透露,最终在2020年,大规模量产后,成本有望降到20万元这个普通家庭能够勉强能够到的价位,但也依然困难重重。加氢站的建设离不开各个国家的基础设施的支持和投资。另外大批量制氢的技术还不理想,成本更是不低。
另外不得不提到的一点,丰田已经宣布将会在全球范围内开放5680项有关氢燃料电池技术的专利,其中包括丰田Mirai的1970项技术,放期限到2020年底为止。丰田开放专利的目的是希望企业界接受丰田的技术标准,形成事实上的统一标准,以降低技术风险。
本田Clarity紧随其后 注重氢燃料电池汽车的精细化发展
本田以“制造”、“使用”、“连接”为 理念 ,正致力于开发实现氢气社会的技术。2016年3月发售了FCV“CLARITY FUEL CELL”。为普及燃料电池车,降低成本、建立品质技术以及完善基础设施将是亟待解决的问题。
本田估算下一代汽车削减CO²排放的可能性如下: 可再生能源发电产生的电力驱动小型BEV实现CO²零排放; 利用太阳能将水电解为氢气与氧气,驱动FCV “FCX Clarity”实现CO²零排放。本田计划到2030年,将销量的2/3替换为PHEV、HEV、FCV以及BEV等零排放车辆。
作为针对氢气社会的开发理念,以使用氢气、具有终极清洁性能的FCV为中心,将一体式氢气站SHS ( Smart Hydrogen Station) 与外部供电逆变器Power Exporter 9000连接使用。本田从1996年起开启基础研究,历经20年,终于完成了FCV Clarity、SHS、Power Exporter 9000等的研发。
1.启动出租车路试
为更多人提供观察FCV、试乘FCV的机会,使人们切身感受到FCV的优势。研究FCV在出租车行业的影响,并反映至今后的开发中。目前在日本国内的投放情况是日野交通 (神奈川县) 1辆、大宫汽车 (埼玉县) 1辆、帝都汽车交通 (东京都) 2辆、仙台出租车 (宫城县) 2辆。
2.氢燃料电池战略路线图
在日本国内,根据政府主导的氢气/燃料电池战略路线图,推进FCV的投放、以及氢气基建的完善。2025-2030年期间,将完善氢气站,并开始自主扩大规模。首先以4个大城市为中心,集中完善氢气站,随后推广至二三线城市、甚至全国。2025年前后,日本政府将重点参与其中,构建普及FCV的社会基础。
氢能源汽车发展规划 阶段目标 第一阶段 扶持FCV的应用 (2015~2020年前后)氢气基建:削减氢气站成本、扩大数量 (2015~2020年前后) 第二阶段 氢气发电:实证测试 (2015~2030年前后)、正式开展 (2030年~)
大规模氢气供应:利用海外原料制造氢气,运输试验 (2015~2025年前后)、正式开展 (2030年~) 第三阶段 无CO2氢气:CCS (Carbon dioxide Capture and Storage,碳捕获与储存)、采用可再生能源的氢气制造试验 (2015~2030年前后)、正式开展 (2040年~)
丰田燃料电池卡车欲为基础设施发展带来收益
由于加氢站建设成本太高,发展滞后,在加氢站数量有限的情况下,有目的、有节奏的点对点运输是最为合适的选择。因此,日本将氢能源汽车发展方向的思考,转向了为基础设施服务,打造FCV卡车成为优先项。
以目前用户数量来看,很难将氢站视为盈利性事业,仅依靠补助金很难增加数量。而将氢站作为盈利性事业对实现氢气社会至关重要,日本将目光锁定在了7-11便利店。2017年8月,日本丰田汽车公司签订了店铺及物流中节能、减排研究相关的基本协议书,在东京都内的2区域上开始实施。
为此,丰田汽车还专门制造了两辆具备冷藏和冷冻功能的FC卡车,FC卡车的氢气储存量是轿车MIRAI的1.5倍以上,且每天氢的使用量很大。7-11便利店的FC卡车对氢能源的使用量相当于普及30辆MIRAI的效果,无形中增加了氢基础设施的利用次数。
引入氢燃料电池摩托车
2018年12月28日,日本国土交通部宣布,将修改部分规定道路运输车辆安全标准的告示,以引入氢燃料电池摩托车。氢燃料电池摩托车的新标准是:当倒地等情况发生时,氢燃料电池摩托车能防止对氢容器表面造成严重损坏甚至是破裂,要有一定的缓冲性和耐擦性。
另外,在发生碰撞事故产生加速度时,氢容器要求被固定在车辆上,防止氢容器脱离车辆。此外,氢燃料电池摩托车在运行容器安全阀时的氢气释放方向,要求为在车辆正立状态下向垂直向下释放,以使周围的人能够判断氢气排出方向。
结 氢能源车或成电驱动车终极解决方案当我们放眼一个10年,对于汽车来讲是两个 世代 更替,而对于人类在能源革命上的探索,不过历史的一瞬。新能源车是个不断在扩充的天量市场,可以容纳下众多的产品。百花齐放,胜过孤注一掷。从目前技术发展和实用化水平看,纯电动汽车虽然性能上不占优势,但是实用性和普及性上是领先于氢燃料电池车的,但今后谁能真正领先新能源汽车领域,还要看最终技术进步和实用化的最终比拼结果。(文: 韩蕊)
氢燃料汽车 丰田Mirai 刚完成十万公里测试
Honda FCV Concept首发亮相2015北美车展
展开余下全文(1/2) 2 日本车企的氢能源电池车发展 回顶部3 日本车企的氢能源电池车发展
社会正向电气化/氢气化转型,车辆的电动化进程也越来越快,氢气是实现低碳社会的有效能量载体。在日本政府的鼓励下,日本车企如丰田、本田等都氢能源汽车的研发中加快了步伐…
新能源的未来已至:丰田Mirai丰田Mirai 一如其名字一样,是为未来而来的一款划时代新能源车,代表着未来交通工具能源发展的方向。Mirai采用的氢燃料电池(Hydrogen Fuel Cell)是一套将氢气和氧气蕴含的化学能经过电化学反应直接转换为电能的发电装置。
然而氢的制造储存,电堆的寿命和性能阳极材料、质子交换膜、催化剂的材料,系统的耐久和可靠都是难点。也是因为难,Mirai的量产才如此令人佩服。Mirai有两个碳纤维制的氢气瓶,最大容积122.4L,70MPa的存储压力下可以存储5kg氢气。
Mirai的驱动功率大部分直接来自于燃料电池电堆(即是功率跟随),动力系统配备的锂电池用于FCV反应堆电能暂储、制动回收电能储存,更可与FCV反应堆同时为驱动电机供能。Mirai充一次氢气仅需3-5分钟,即可恢复483km续航里程。
阻碍氢燃料电池车发展的最大因素就是“钱”。Mirai在日本售价为723.6万日元(约合人民币44.2万元),除去各种税费减免,用户也需支付498.3万日元(约合人民币30.4万元)才能把Mirai开回家,这个价格能在日本买到 皇冠 2.0T了;美国售价为57500美元(约合人民币39万元),这个价格能在美国买 雷克萨斯RX 450h了。
丰田官方发言人透露,最终在2020年,大规模量产后,成本有望降到20万元这个普通家庭能够勉强能够到的价位,但也依然困难重重。加氢站的建设离不开各个国家的基础设施的支持和投资。另外大批量制氢的技术还不理想,成本更是不低。
另外不得不提到的一点,丰田已经宣布将会在全球范围内开放5680项有关氢燃料电池技术的专利,其中包括丰田Mirai的1970项技术,放期限到2020年底为止。丰田开放专利的目的是希望企业界接受丰田的技术标准,形成事实上的统一标准,以降低技术风险。
本田Clarity紧随其后 注重氢燃料电池汽车的精细化发展
本田以“制造”、“使用”、“连接”为 理念 ,正致力于开发实现氢气社会的技术。2016年3月发售了FCV“CLARITY FUEL CELL”。为普及燃料电池车,降低成本、建立品质技术以及完善基础设施将是亟待解决的问题。
本田估算下一代汽车削减CO²排放的可能性如下: 可再生能源发电产生的电力驱动小型BEV实现CO²零排放; 利用太阳能将水电解为氢气与氧气,驱动FCV “FCX Clarity”实现CO²零排放。本田计划到2030年,将销量的2/3替换为PHEV、HEV、FCV以及BEV等零排放车辆。
作为针对氢气社会的开发理念,以使用氢气、具有终极清洁性能的FCV为中心,将一体式氢气站SHS ( Smart Hydrogen Station) 与外部供电逆变器Power Exporter 9000连接使用。本田从1996年起开启基础研究,历经20年,终于完成了FCV Clarity、SHS、Power Exporter 9000等的研发。
1.启动出租车路试
为更多人提供观察FCV、试乘FCV的机会,使人们切身感受到FCV的优势。研究FCV在出租车行业的影响,并反映至今后的开发中。目前在日本国内的投放情况是日野交通 (神奈川县) 1辆、大宫汽车 (埼玉县) 1辆、帝都汽车交通 (东京都) 2辆、仙台出租车 (宫城县) 2辆。
2.氢燃料电池战略路线图
在日本国内,根据政府主导的氢气/燃料电池战略路线图,推进FCV的投放、以及氢气基建的完善。2025-2030年期间,将完善氢气站,并开始自主扩大规模。首先以4个大城市为中心,集中完善氢气站,随后推广至二三线城市、甚至全国。2025年前后,日本政府将重点参与其中,构建普及FCV的社会基础。
氢能源汽车发展规划 阶段目标 第一阶段 扶持FCV的应用 (2015~2020年前后)氢气基建:削减氢气站成本、扩大数量 (2015~2020年前后) 第二阶段 氢气发电:实证测试 (2015~2030年前后)、正式开展 (2030年~)
大规模氢气供应:利用海外原料制造氢气,运输试验 (2015~2025年前后)、正式开展 (2030年~) 第三阶段 无CO2氢气:CCS (Carbon dioxide Capture and Storage,碳捕获与储存)、采用可再生能源的氢气制造试验 (2015~2030年前后)、正式开展 (2040年~)
丰田燃料电池卡车欲为基础设施发展带来收益
由于加氢站建设成本太高,发展滞后,在加氢站数量有限的情况下,有目的、有节奏的点对点运输是最为合适的选择。因此,日本将氢能源汽车发展方向的思考,转向了为基础设施服务,打造FCV卡车成为优先项。
以目前用户数量来看,很难将氢站视为盈利性事业,仅依靠补助金很难增加数量。而将氢站作为盈利性事业对实现氢气社会至关重要,日本将目光锁定在了7-11便利店。2017年8月,日本丰田汽车公司签订了店铺及物流中节能、减排研究相关的基本协议书,在东京都内的2区域上开始实施。
为此,丰田汽车还专门制造了两辆具备冷藏和冷冻功能的FC卡车,FC卡车的氢气储存量是轿车MIRAI的1.5倍以上,且每天氢的使用量很大。7-11便利店的FC卡车对氢能源的使用量相当于普及30辆MIRAI的效果,无形中增加了氢基础设施的利用次数。
引入氢燃料电池摩托车
2018年12月28日,日本国土交通部宣布,将修改部分规定道路运输车辆安全标准的告示,以引入氢燃料电池摩托车。氢燃料电池摩托车的新标准是:当倒地等情况发生时,氢燃料电池摩托车能防止对氢容器表面造成严重损坏甚至是破裂,要有一定的缓冲性和耐擦性。
另外,在发生碰撞事故产生加速度时,氢容器要求被固定在车辆上,防止氢容器脱离车辆。此外,氢燃料电池摩托车在运行容器安全阀时的氢气释放方向,要求为在车辆正立状态下向垂直向下释放,以使周围的人能够判断氢气排出方向。
结 氢能源车或成电驱动车终极解决方案当我们放眼一个10年,对于汽车来讲是两个 世代 更替,而对于人类在能源革命上的探索,不过历史的一瞬。新能源车是个不断在扩充的天量市场,可以容纳下众多的产品。百花齐放,胜过孤注一掷。从目前技术发展和实用化水平看,纯电动汽车虽然性能上不占优势,但是实用性和普及性上是领先于氢燃料电池车的,但今后谁能真正领先新能源汽车领域,还要看最终技术进步和实用化的最终比拼结果。(文: 韩蕊)
氢燃料汽车 丰田Mirai 刚完成十万公里测试
Honda FCV Concept首发亮相2015北美车展
@2019
法律依据:
《中华人民共和国可再生能源法》第四条国家将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域,通过制定可再生能源开发利用总量目标和采取相应措施,推动可再生能源市场的建立和发展。
据美国能源部能源情报署《国际能源展望2004》基准状态预测,全球能源消费总量将从2001年的102.4亿吨油当量增加到2025年162亿吨油当量,世界能源消费在2001-2025年将增加54%。日本、欧盟等能源机构预计,全球能源消费峰值将出现在2020-2030年。全球化石能源的枯竭是不可避免的,将在本世纪内基本开采殆尽。《BP世界能源统计2006》的数据表明,全球石油探明储量可供生产40多年,天然气和煤炭则分别可以供应65年和155年。国际能源署2005年分析认为,到2030年世界能源需求将增长60%,届时仍将有“足够”的资源可满足需求。预测未来石油需求增长的大多数将来自运输部门,运输部门占全球石油需求的份额将从现在的47%增加到2030年的54%。同时指出,C02排放也将增多,减排温室气体是一个严峻的挑战。
国际能源署认为,中东将增加投资以扩增常规石油资源产能,非常规石油资源如油砂等将得到加快开发利用,氢能将有少量应用,可再生能源将有更大发展潜力。到2030年,替代能源尤其是可再生能源,不仅将成为不可或缺的重要能源,而且将成为降低温室气体排放的重要举措。作为全球能源市场日趋重要的一个组成部分,目前中国的能源消费已占世界能源消费总量的13.6%,世界能源消费将越来越向中国和亚太地区聚集。
据预测,目前中国主要能源煤炭、石油和天然气的储采比分别为约80、15和近50,大致为全球平均水平的50%、40%和70%左右,均早于全球化石能源枯竭速度。未来5-10年,中国煤炭国内生产量基本能够满足国内消费量,原油和天然气的生产则不能满足需求,特别是原油的缺口最大。注重能源资源的节约,提高能源利用效率,加快可再生能源的开发利用,对于中国来说既重要又迫切。
二、世界可再生能源发展趋势
世界大部分国家能源供应不足,各国努力寻求稳定充足的能源供应,都对发展能源的战略决策给予极大的重视,其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。化石能源的利用会产生温室效应,污染环境等,这一系列问题都使可再生能源在全球范围内升温。
从目前世界各国既定能源战略来看,大规模的开发利用可再生能源,已成为未来各国能源战略的重要组成部分。自上个世纪90年代以来可再生能源发展很快,世界上许多国家都把可再生能源作为能源政策的基础。从世界可再生能源的利用与发展趋势看,风能、太阳能和生物质能发展最快,产业前景最好,其开发利用增长率远高于常规能源。
风力发电技术成本最接近于常规能源,因而也成为产业化发展最快的清洁能源技术,风电是世界上增长最快的能源,年增长率达27%。国际能源署的研究资料表明,在大力鼓励可再生能源进入能源市场的条件下,到2020年新的可再生能源(不包括传统生物质能和大水电)将占全球能源消费的20%,可再生能源在能源消费中总的比例将达30%,无论从能源安全还是环境要求来看,可再生能源将成为新能源的战略选择。
三、世界部分国家可再生能源发展目标
2004年,美国、德国、英国和法国可再生能源发电占总发电量的比重分别为1%、8%、4.3%和6.8%;到2010年将分别达到7.5%、20.5%、10%和22%;到2020年将都提高到20%以上;到2050年,德国和法国可再生能源发电将达到50%。韩国可再生能源消费比重将由2004年的2.1%提高到2010年的5%。日本和中国的可再生能源消费比重将由2004年的3%和7.5%提高到2010年的10%左右,2020年分别达到20%和15%。
四、世界部分国家可再生能源利用进展
美国正在加大可再生能源研发和利用力度,2005年美国能源部能源研发总投资7.66亿美元,其中可再生能源研发投资占了42%。美国制定了庞大的太阳能发电计划,克林顿政府出台的“百万屋顶计划”将在1997年到2010年里,安装总容量达4.6亿兆瓦的光伏发电系统。
德国新的《可再生能源法》,为投资可再生能源提供了可靠的法律保障。德国制定了《未来投资计划》以促进可再生能源的开发,迄今投入研发经费17.4亿欧元。2004年,德国可再生能源发电量占总发电量的8%,年销售额达100亿欧元。风力发电占可再生能源发电量的54%,太阳能供热器总面积突破600万平方米。法国。法国推出了生物能源发展计划,2007年之前将生物燃料的产量提高3倍,使起成为欧洲生物燃料生产第一大国。具体内容是建设4个生物能源工厂,年均生产能力达到20万吨,生物燃料的总产量将从目前的45万吨上升到125万吨,用于生产生物燃料的作物面积也将达到100万公顷。由于生物燃料目前成本比汽油和柴油贵2倍,法国已出台一系列优惠措施,鼓励生物燃料的生产和消费。
英国把研究海洋风能、潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口,设立了5000万英镑的专项资金,重点开发海洋能源。不久前,在苏格兰奥克尼群岛的世界首座海洋能量试验场正式启动。英国第一座大型风电场一直在不断发展,目前风电装机总量已达650兆瓦,可满足44万多个家庭的电力需求,近期还将建设10座类似规模的风电场。
日本官方报告,将从2010年正式启动生物能源计划,并与美国和欧盟共同开发可再生能源,建设500个示范区。预计将投资2600亿日元,而与之有关的产品和技术将成为日本新工业战略的重要组成部分。
其他国家和地区。一些发展中国家如中国、印度、印度尼西亚和巴西等国家,越来越重视可再生能源对满足未来发展需求的重要性。中国制定实施了《可再生能源法》,编制了《可再生能源中长期发展规划》,将大力发展可再生能源并确定了明确目标。印度成立了可再生能源部,政府全力推动可再生能源资源的开发利用,目前印度在风电和太阳能利用规模方面已居于世界前列。东盟国家也开始重视可再生能源的开发工作。10个成员国各自都有了发展可再生能源的计划,包括地热、水电、风能、太阳能和来自棕榈或椰子油的植物燃料等。按东盟计划,到2010年各成员国的可再生能源电力将达到2.75万兆瓦,其中印尼、菲律宾和泰国将成为领先者。
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。
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,无论那个国家,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的好,“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。天凤海雨,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。
再生能源目前取得突破性进展的是风力发电。我国起步较早,但现在落后了。可以看我的《我国风力发电落后的原因》。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。落后了不只一代。这两年我国一窝蜂的上风力发电机组,其主机都是从国外进口的,目前发电的成本还高于火电,要靠国家的财政补贴才能度日,就算这样,完全收回成本,也需要十年时间。也就是说,十年之中,我们是给洋鬼子扛活。做洋奴。
除了风力发电,生物质能发电也方兴未艾,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,效益不错。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。另外的主要是沼气发电,利用细菌发酵产生沼气,燃烧后推动燃气轮机,发电效率较高。但是造价不菲,光一个发酵容器就需要很大的投资。并且发酵效率就不是那么高了,最好用半发酵的原料,比如用牛粪。国内有一些养殖场建有小型的发电厂,但是技术也主要是引进的,光菌种的使用专利,就是不小的费用。太能能发电,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,它发电的成本竟然是火电的五倍多,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。潮头最高的是浙江、广东沿海。最高的地区潮头达到了8.5米左右。另外还有必须建拦海大坝,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。别的发电方式基本可以忽略不计。最近的政策我尽管不了解,但是大力发展核电肯定是提上了日程。因为我国的小水电开发的还不错,能够被利用开发的水电资源也不会很多了。火电日益向大机组、大容量发展。目前已经投产运行的最大的火电机组是100万千瓦。
核电的问题大家尽管不太了解,我个人了解的也不是很深入,但是我想谁也不愿意生活在一个原子弹旁边。这是不得已而为之的一种举措。前苏联的切尔诺贝利电站的泄露事件依然让世人心有余悸。
既然那么多发电方式都有问题,难道能源问题就没有出路了吗?答案是否定的,车到山前必有路。能源的短缺其实是相对的。一方面是燃料价格的不断上扬,一方面随着科学的进步,可再生能源的价格在不停的下降。当二者持平的时候,投资必然向后者倾斜。一个新时代就到来了。但是完全满足电力的需要,除核电外,别的只能作为补充。而不能担任主力机组。这是我们面临的主要问题。也就是说,不发展核电,我们是不是另有出路,这是个问题。
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鬼子。
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19万度的良好成绩,实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电。日本已将“海明”波浪发电船列为“离岛电源”的首选方案,继续研究改进。
但是我国政府的重视程度明显是不够的,在三十年的时间里,投入的研究经费才一千万多,够几个干部买几辆轿车的钱。而英国在五年的时间里,就投入了数十亿英镑。
波浪能发电的好处显而易见,就是规律性强,能量周期性变化短,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。如果获得突破,取代火电的地位是完全有可能的。
如果要想使波浪能发电取代火电的话,蓄能环节必不可少,最便宜的蓄能方式就是水库,所以,我个人认为,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。理由无他,主要是蓄水库蓄能最经济,并且不象常规拦河坝蓄水库一样需要建立很大的大坝。因为河水随着季节变化很大,有丰水期和枯水期。而大海水面几乎是不变化的。另外的理由是在岸上建立蓄水库施工极为方便,没有工程难度,并且维护费用比拦河坝节省多了。对海水腐蚀的影响也比较小。