石油是不可再生资源,为什么反而现在越用越多呢?
石油的重要性,就像血液对人体的重要性一样,是经济社会发展和维护整个社会的命脉。石油对人类活动的衣、食、住、行是不可缺少的。同时,石油也是工业、军事、国防和航空航天等主要行业最重要的材料和能源。
石油是古代生物经过长时间的沉淀而演化出来的,是一种不可再生的能源。世界石油划分不均,北半球石油产量明显高于南半球。主要产油区是波斯湾和墨西哥湾。主要产油国主要分布在中东,包括沙特阿拉伯、阿联酋、科威特等国家。
我们穿的衣服大部分是石化原料的,大部分是合成石油纤维的,上面的彩色图案也是石油炼制的。
在饮食方面,油也有不可替代的作用。现代农业的发展和生产离不开化肥的使用,石油是化肥的原料之一。同时,油还可以提取氨,氨可以用作制冷设备的制冷剂,可以保证食物。现代温室蔬菜极大地丰富了人们的餐桌,但我们不知道温室中使用的帐篷也是由石油提取的乙烯制成的。
石化行业也存在于建材领域。例如,塑料复合窗框、地板材料、颜料和涂料、管道等。都需要石油加工和合成。石化产品常见于各种室内家具。
另一方面,石油被广泛使用。汽车、火车、轮船、飞机和航天设备的所有燃料和润滑剂都来自石油,橡胶和塑料被用于汽车的装配和生产。公路用沥青也是从石油中提取的。
总之,石油是人类非常重要的不可再生能源,所以我们人类必须节约和保护这种能源。不断的发展创新,就是能发挥更大更好的作用。
人们普遍认为石油像煤和天然气一样是不可再生的。但是在最新的观察研究中,得到了有限的新认识,相信石油很有可能是可再生的!曾经在一份研究报告中认为,经过长期开采,地球几个集中地区的石油储量并没有显著减少,仍不时发现新的储量。有研究发现,有一种益油细菌(具体名字记不清了),能促成油脂的快速生成。我也观察了露天堆放的废木料中油性质的沉淀。因此,石油是否不可再生逐渐成为争议的焦点。
太阳向宇宙空间发射的辐射功率为3.8x1023kW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。47%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。
全球人类目前每年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。
国际太阳能资源分布
根据国际太阳能热利用区域分类,全世界太阳能辐射强度和日照时间最佳的区域包括北非、中东地区、美国西南部和墨西哥、南欧、澳大利亚、南非、南美洲东、西海岸和中国西部地区等。根据德国航空航天技术中心(DLR)的推荐,不同地区太阳能热发电技术和经济潜能数据及其技术潜能基于太阳年辐照量测量值大于6480MJ/m2,经济潜能基于太阳年辐照量测量值大于7200MJ/m2。
北非地区是世界太阳能辐照最强烈的地区之一。
摩洛哥、阿尔及利亚、突尼斯、利比亚和埃及太阳能热发电潜能很大。阿尔及利亚的太阳年辐照总量9720MJ/m2,技术开发量每年约169440TW·h。摩洛哥的太阳年辐照总量9360MJ/m2,技术开发量每年约20151TW·h。埃及的太阳年辐照总量10080MJ/m2,技术开发量每年约73656TW·h。太阳年辐照总量大于8280MJ/m2的国家还有突尼斯、利比亚等国。阿尔及利亚有2381.7km2的陆地区域,其沿海地区太阳年辐照总量为6120MJ/m2,高地和撒哈拉地区太阳年辐照总量为6840 9540MJ/m2,全国总土地的82%适用于太阳能热发电站的建设。
世界太阳能资源分布图
南欧的太阳年辐照总量超过7200MJ/m2。
这些国家包括葡萄牙、西班牙、意大利、希腊和土耳其等。西班牙太阳年辐照总量为8100MJ/m2,技术开发量每年约1646TW·h。意大利太阳年辐照总量为7200MJ/m2,技术开发量每年约88TW·h。希腊太阳年辐照总量为6840MJ/m2,技术开发量每年约44TW·h。葡萄牙太阳年辐照总量为7560MJ/m2,技术开发量每年约436TW·h。土耳其的技术开发量每年约400TW·h。西班牙的南方地区是最适合于建设太阳能能热发电站地区之一,该国也是太阳能热发电技术水平最高、太阳能热发电站建设最多的国家之一。
中东几乎所有地区的太阳能辐射能量都非常高。
以色列、约旦和沙特阿拉伯等国的太阳年辐照总量8640MJ/m2。阿联酋的太阳年辐照总量为7920MJ/m2,技术开发量每年约2708TW·h。以色列的太阳年辐照总量为8640MJ/m2,技术开发量每年约318TW·h。伊朗的太阳年辐照总量为7920MJ/m2,技术开发量每年约20PW·h。约旦的太阳年辐照总量约9720MJ/m2,技术开发量每年约6434TW·h。以色列的总陆地区域是20330km2;Negev沙漠覆盖了全国土地的一半,也是太阳能利用的最佳地区之一,以色列的太阳能热利用技术处于世界最高水平之列。我国第1座70KW太阳能塔式热发电站就是利用以色列技术建设的。
美国也是世界太阳能资源最丰富的地区之一
根据美国239个观测站1961—1990年30年的统计数据,全国一类地区太阳年辐照总量为9198 10512MJ/m2,一类地区包括亚利桑那和新墨西哥州的全部,加利福尼亚、内华达、犹他、科罗拉多和得克莎斯州的南部,占总面积的9.36%。二类地区太阳年辐照总量为7884 9198MJ/m2,除了包括一类地区所列州的其余部分外,还包括犹他、怀俄明、堪萨斯、俄克拉荷马、佛罗里达、佐治亚和南卡罗来纳州等,占总面积的35.67%。三类地区太阳年辐照总量为6570 7884MJ/m2,包括美国北部和东部大部分地区,占总面积的41.81%。四类地区太阳年辐照总量为5256 6570MJ/m2,包括阿拉斯加州大部地区,占总面积的9.94%。五类地区太阳年辐照总量为3942 5256MJ/m2,仅包括阿拉斯加州最北端的少部地区,占总面积的3.22%。美国的外岛如夏威夷等均属于二类地区。美国的西南部地区全年平均温度较高,有一定的水源,冬季没有严寒,虽属丘陵山地区,但地势平坦的区域也很多,只要避开大风地区,是非常好的太阳能热发电地区。
澳大利亚的太阳能资源也很丰富
全国一类地区太阳年辐照总量7621 8672MJ/m2,主要在澳大利亚北部地区,占总面积的54.18%。二类地区太阳年辐照总量6570 7621MJ/m2,包括澳大利亚中部,占全国面积的35.44%。三类地区太阳年辐照总量5389 6570MJ/m2,在澳大利亚南部地区,占全国面积的7.9%。太阳年辐照总量低于6570MJ/m2的四类地区仅占2.48%。澳大利亚中部的广大地区人烟稀少,土地荒漠,适合于大规模的太阳能开发利用,最近,澳大利亚国内也提出了大规模太阳能开发利用的投资计划,以增加可再生能源的利用率。
一、世界能源的分布
在常规能源中,石油主要分布于两大弧形地带:东半球的北非中东波斯湾-里海-俄罗斯中北部西半球的委内瑞拉—墨西哥湾西部-美国中部-加拿大西部-阿拉斯加北部。中东北非也是主要的石油产地。煤炭储量分布呈现出“北半球多于南半球,东半球多于西半球”的特点。且在北纬30-70度形成了一个世界最丰富的含煤带,这个地带东起我国东北、华北地区,向西经陕西、宁夏、新疆、哈萨克斯坦、俄罗斯、乌克兰、波兰、德国、法国、英国的英格兰地区到达北美中部。其中,储量最丰富的国家是美国、中国和独联体。世界上天然气资源最为丰富的地区为俄罗斯的远东地区,其次是波斯湾地区,拉美地区的天然气储量也相当可观。世界水利资源主要分布在一些大江大河流域,但是发达国家对水力资源的开发和利用时远胜于发展中国家的,瑞士、法国、奥地利、西班牙、英国、美国、意大利、日本等。这些国家的水能开发利用程度均在50%以上。在非常规能源中由于技术资金原因,发达国家的开发程度也较发展中国家高。
二、世界能源消费结构
世界各国能源结构的特点,一般取决于该国资源、经济和科技发展等因素。当前就全世界而言,石油在能源消费结构中占第一位,所占比例正在缓慢下降煤炭占第二位,其所占比例也在下降目前天然气占第三位,所占比例持续上升,前景良好。发达国家石油在消费结构中所占比重均在35%以上其中美国39.7%,日本51.1%。煤炭资源丰富的发展中国家,在能源消费中往往以煤为主,煤炭消费比重较大,其中南非为77.1%,中国72%,波兰68.1%,印度56.8%,澳大利亚44.5%,美国24.9%。
自18世纪中叶英国首先开始工业革命以来,技术进步与工业化彼此助推,彻底改变了世界经济的基本格局,资源和环境发生了翻天覆地的变化。工业化的直接结果是人民生活质量的提高,并表现在一国或一地的人均家用电器、小汽车拥有量、基础设施、人均居住面积提高或改善等方面。本节以经济增长与能源、金属矿产、水泥消费以及环境保护等方面的关系分析为基础,分析经济增长与资源环境变化的一般规律,为满足我国经济社会可持续发展对资源与环境的需求奠定基础。
一、经济增长与能源消费
18世纪60年代蒸汽机的发明与使用,标志着人类社会开始进入工业化社会。在工业革命以来的200多年里,社会财富的积累超过几千年农业社会积累的总和。大机器的广泛运用使人们能够便利地大规模开发利用能源和矿产资源,并将之转化为社会财富。在人类社会财富快速增长的同时,也出现了人口膨胀、资源耗竭和环境污染等问题,并成为人类社会可持续发展的制约因素。经济发展与能源消费关系主要表现为能源消费总量持续增加、能源结构不断优化、能源强度逐步下降等。
——能源消费总量持续增加。从发展趋势看,一个国家的国内生产总值与能源生产和消费密切相关。发达国家能够实现现代化的一个重要原因,是大规模开发和利用能源资源。产品越丰富,社会越富裕,能源的生产和消费量也越大。工业革命以来,全世界的能源消费总量持续增长。石油消费总量是个典型的例子。石油规模化采掘始于1857年美国得克萨斯。根据BP世界能源统计2009年公布的数据,到2008年底,全球共消费石油约1560亿吨,其中前40年只消费了约2亿吨,20世纪上半叶50年消费了不到100亿吨,最近50多年则消费了1460亿吨(表1和图1)。
表1 1998~2008年全球能源消费一览表 单位:百万吨油当量
图1 1983~2008年全球能源消费变化趋势图
(据BP世界能源统计2009)
——伴随产业结构升级,能源结构逐步优化。随着技术进步和社会文明进程的加快,在产业结构升级的同时,能源结构逐步优化:农业社会能源以薪柴为主;工业革命以来,能源构成发生了较大的变化,欧洲国家工业化最早要用木材炼铁,随着原料中废钢比重的增加,现在炼钢采用电炉了;火车最初是用煤的,现在的高速火车已经用电了。从总体上看,工业革命以来,能源构成经历了从薪柴—煤炭→煤炭—石油→油气—煤炭为主的演变过程。随着全球环境保护运动的兴起,可再生能源发展受到世界各国的高度重视,特别是近年来防止温室气体排放引起全球气候变暖成为环境外交的国际热点,可再生能源得到快速发展,在能源中的比例逐步提高。据有关研究,未来能源结构变化大致如图2所示。
图2 世界一次能源构成及其发展预测(1940~2100年)
(据W.E.Schollnbeger和J.R.Frisch.未来的资源危机.1982)
——随着工业化的完成,世界各国单位GDP能耗逐步下降。在英、美等国工业化时并没有出现全球性能源短缺。换句话说,早期工业化国家在工业化过程中没有明显的资源环境约束,是一种没有或者很少约束条件下的自然发展。日本工业化快速发展时期,正好赶上世界第一次石油危机,1973年提出了资源约束下的经济增长,通过科技创新和结构调整降低单位GDP能耗,完成了工业化的历史任务(图3)。由于实现工业化的支撑技术不同,人均能耗及其峰值也不同。实证研究表明,早期工业化国家人均能源消费量较大时增长才趋缓,后发展国家人均能源消费峰值明显低于前者。例如,发达国家人均GDP在1万美元前,能源消费增长较快:1万美元时韩国人均能耗4.07吨标准煤(1997年),日本4.25吨标准煤(1980年),美国8吨标准煤(1960年)。国务院发展研究中心的冯飞研究员根据有关研究资料,画出了各国能源强度变化的概念模型(图4)。
图3 英、美、日及发展中国家单位GDP能耗曲线
(冯飞.电力技术经济.2007年第3期)
图4 世界主要国家能源强度的变化曲线
(冯飞.电力技术经济.2007年第3期)
二、经济增长与主要金属矿产消费
与能源消费的规律大致相同,随着全球经济规模的扩大,金属矿产消费总量持续增加,并表现为矿产消费与人均收入呈正相关关系。
——金属矿产消费量持续增长。全球主要矿产品消费总量不断增长,表现为在一些国家工业化时增长速度较快,如第二次世界大战后资源消费快速增长,1973年到2000年前呈波动式上升。发达国家矿产品需求下降,部分是因为完成了城市化,部分是因为高耗材产业转移到发展中国家;铅却是个例外,主要与其毒性较大、日益被其他材料替代有关(图5)。
图5 全球矿产品消费增长趋势
(王安建,王高尚等.全球矿产资源战略研究2001年度报告.中国地质科学院全球矿产资源战略研究中心.2001)
——人均钢铁消费强度随人均收入增加而变化。从人均钢铁消费量的变化可以发现,先行工业化国家在工业化早期(人均GDP为3000~15000美元),人均消耗增加很快,后期(人均GDP超过15000美元)人均主要资源消耗出现增长放缓甚至绝对量下降的情形。简单地说,一国或一地人均矿产资源消费强度经历“(低)较快上升—(高)平稳—(较低)缓慢下降”三个阶段(图6)。
图6 1968年世界各国钢铁消费量和人均GDP关系
(马建明.对矿产资源(矿产品)需求预测的思考.2006)
——人均钢材消费量与人均GDP关系密切。从总体上看,人均GDP与人均钢材消费呈正相关关系。从人均钢材消费量与人均GDP关系图(图7)上可见:其一,不同收入水平的国家和地区大致集中在两个区域:图的左下角主要是发展中国家和地区,主要特征是人均GDP和人均钢材消费量均较低。发达国家和地区出现在图的右中部,其特征是人均GDP和人均钢材消费均较高。其二,韩国和中国台湾例外,人均20000美元(PPP)时人均钢材消费约800千克。究其原因,因为重化工业是韩国与中国台湾的主导产业,出口导向是其发展战略,且出口产品的钢材强度较高。虽然日、意、奥、德等国人均GDP与其他发达国家类似,但人均钢材消费较高,因为这几个国家机电产品出口量也较大。
图7 人均钢材消费量与人均GDP的关系
(陆晓明.矿产需求与经济发展关系研究.我国矿产需求预测、资源保障分析及可持续发展对策建议.2006)
三、经济增长与水泥消费
水泥是城市发展和基础设施建设必需的物资,原料来自非金属矿的石灰石,以及工业和生活的部分废物。随着科技进步和经济发展,非金属矿产品广泛应用于建筑、冶金、化工、轻工、石油、地质、机械、农业、医药、首饰和环境保护等领域,成为不可替代的材料,受到世界多数国家的日益重视和人们的青睐。
在工业化和城市化进程中,水泥消费量呈现一定的规律。以美国为例。从1900年起,美国水泥产量和表观消费量呈缓慢上升趋势。据美国经济部国贸局资料,到2008年,美国水泥产量8100万吨,表观消费量9252万吨。从1955年起,美国水泥净进口持续增长,到2008年累计净进口量达1152万吨。1906年到2008年,美国水泥累计产量为50.28亿吨,累计表观消费量54.40亿吨(图8)。
图8 1900年以来美国水泥产量和表观消费量的变化
四、城市化进程中的土地用途变化
不可再生、不可移动的土地是城市发展最基本的条件。城市化的实质之一是对土地等自然资源利用方式从粗放型向集约型转化、集约化程度从低级向高级的发展过程。
各国工业化时土地用途变化情况不同。英国工业革命伴随着以圈地运动为标志的农业革命。早期的圈地运动把耕地变成牧羊场,后期则伴随耕地数量的增加。1793~1815年,由于对法战争贸易中断,垦荒达到高峰。到1830年,曾经称为荒地的土地在英国基本不复存在。
美国耕地面积也有一个变化过程。南北战争及其以后,美国相继颁布了《宅地法》、《荒芜土地法》等法案,大批移民向西拓植,来自国内外的移民不断增加。从1862年到1926年,联邦政府共颁发了139万公顷土地所有权证,面积约为2.3亿英亩。美国农业耕地面积从1870年的4.07亿英亩增加到1914年的9.1亿英亩(图9)
主要工业国家近现代工业史。
。据世界银行数据统计,2005年美国的耕地面积减少到0.43亿英亩,仍为世界上耕地面积最多的国家。图9 美国农用地随着国民生产总值的变化情况
(道格拉斯·诺斯(North,D.).美国的工业化,载于波斯坦、哈巴库克(Postan,M.M.,Habakkuk,H.J.):剑桥欧洲经济史(第六卷).北京:经济科学出版社.2002)
日本工业化时耕地面积变化表现为数量先不断减少而后减少变慢的特点(图10)。在1960、1970和1980年的耕地减少量分别为5000公顷、36000公顷和53000公顷,1980年后每年的减少约13000公顷,反映工业化完成与建设占地减少的一致性。日本经历了一个耕地开发、保护和控制的过程,耕地减少与国土面积小、人均耕地少密切相关。1959年日本农林水产省颁布《日本农用地转用标准》,目的在于确保优良农地,维持农业生产力,适当限制农地转用。
图10 1960年以来日本国民生产总值和可耕地面积的变化
(南亮进.日本的经济发展.北京:经济管理出版社.1992.108)
根据美国学者莱斯特·布朗的研究,在日本、韩国和我国台湾省的工业化过程中,损失了三分之一以上的可耕地,这一点尤其需要引起我国决策者的特别重视。
五、经济发展与环境保护
研究表明,人均收入与污染物排放之间呈倒U型关系(库兹涅茨曲线)。如果经济增长最终能带来环境质量改善,就不必减缓经济增长来保护环境。正因为如此,环境学家和经济学家不断对库兹涅茨曲线揭示的规律进行验证。下面引用其中的一些研究结果。
作为1992年世界发展报告背景研究(IBRD,1992)的一部分,一些专家估计了10个环境指标与人均收入之间的关系。这些指标是:缺乏干净水、缺乏城市卫生设施、城区悬浮颗粒物水平、二氧化硫浓度、1961年到1986年森林面积的变化和年采伐率、河水中溶解氧和大肠杆菌、人均市政废物、人均二氧化碳排放量等。研究结果表明,部分指标确实与库兹涅茨曲线吻合,包括:缺乏干净水和城市卫生设施的状况随收入升高而逐步改善,但收入的升高带来水质的恶化,引起全球气候变化的温室气体明显地随收入而升高;市政废物的产生和排放也是如此。以一个国家的人均排放量表示的二氧化硫(SO2)、氧化氮(NOX)以及悬浮颗粒物(SPM),它们与人均收入水平的关系符合倒U形曲线揭示的规律。
还有一些专家利用该报告中世界经济增长和人口增长的资料,评估森林采伐和SO2排放之间的关系,并对1990年到2025年的全球变化趋势进行预测。对SO2的研究表明,拐点出现在人均GDP3000美元。全球SO2排放总量将从1990年的3.83亿吨增加到2025年的11.81亿吨;人均SO2排放量从1990年的73千克增加到2025年的142千克。森林覆盖从1990年的4040万平方千米,降到2016年的最低值3720万平方千米,2025年又增加到3760万平方千米。因为森林砍伐导致生物多样性的损失,在生物演化尺度上,这一过程是不可逆的
罗杰·珀曼著,侯元兆等译.自然资源与环境经济学.北京:中国经济出版社.2002
。六、世界经济增长与资源环境关系的启示
1.没有一个国家能依赖本土资源实现工业化
由于自然资源地理分布的不均匀性,没有一个国家能依赖本土资源实现工业化。一般地,一些国家某些矿产相对丰富,而另一些国家则相当贫乏;一个国家内的差异也可以表现得淋漓尽致。如盛产石油的科威特,除油气资源外,其他矿产的经济利用价值不大。只有幅员辽阔的国家才有可能资源总量丰富、矿产种类齐全,如美国、俄罗斯、中国、印度、澳大利亚、加拿大和巴西等。即使这些资源大国,也可能存在结构不理想,甚至结构性短缺问题。
以石油为例。世界石油资源丰富,但分布极不均匀。据2000年美国地质调查局(USGS)的评估,在现有经济技术条件下,世界石油最终可采储量约3567.45亿吨,主要分布于中东,可采石油资源1356.78亿吨,占全球石油总资源的38%;其次是前苏联和北美地区,分别为617.27和590.29亿吨,占17.3%和16.5%;欧洲地区最少,仅141.33亿吨,不足全球最终可采石油资源的4%。迄今,全球尚有1280亿吨左右的石油资源有待发现。
根据英国石油公司(BP)2009年6月发布的全球能源统计报告,如果扣除加拿大油砂储量不计,截至2008年底,全球已探明石油储量为12580亿桶,主要分布在中东,剩余探明可采储量为7541亿桶,占全球总剩余可采储量的59.9%;其他几个地区的剩余探明可采储量,均不足全球总剩余可采储量的10%(表2)。
表2 全球石油剩余探明储量 单位:10亿桶
又如固体矿产资源。全球矿产资源的分布非常不均匀。有关研究表明,金属矿产资源总储量的46%集中在矿产地仅占0.25%的极少数大矿中,且集中在少数国家。具体说,大约25种矿产主要集中在3~5个国家。例如,煤炭储量的76.2%集中在美国、德国、俄罗斯、南非、澳大利亚、中国和印度。铁矿90%的储量分布在俄罗斯、美国、巴西、澳大利亚、加拿大、印度、南非、瑞典、法国、委内瑞拉和利比亚,前5国的储量占80%。锰矿资源储量的94%集中分布在南非、俄罗斯、墨西哥、加蓬、澳大利亚、巴西和印度等国,其中南非和俄罗斯共占储量的88%;南非、哈萨克斯坦、津巴布韦、芬兰、印度、巴西、土耳其和菲律宾8国占有世界铬铁矿储量的96%,而前4国则占91.6%。
世界上大多数铁、锰、铬等矿产资源集中分布在少数大型或特大型矿床中。如超大型铁矿有俄罗斯的库尔斯克,探明储量426亿吨,其中富矿储量为261亿吨;富矿石探明及预测储量约820亿吨,600m深度以浅的资源量估计有2900亿吨。乌克兰的克里沃罗格铁矿盆地,保有储量201亿吨;巴西米纳斯—吉斯拉“铁四边形”地区,有100个铁矿床,储量220亿吨;巴西卡拉贾斯铁矿区,富铁矿石探明储量达177亿吨。澳大利亚哈默斯利铁矿区,赤铁矿、赤铁矿-针铁矿矿石品位高,含铁54%~62%,褐铁矿矿石含铁50%~54%,储量共计320亿吨,品位54%~64%的有249亿吨,可露天开采。10亿吨以上的超大型锰矿有加蓬莫安达含锰层,南非卡拉哈里马马特旺型矿石,墨西哥莫兰哥含锰层和加拿大拉皮德—克里克铁-锰层。在加蓬,莫安达含锰层已探明储量2.2亿吨,平均品位50%;卡拉哈里锰矿田马马特旺型矿石储量约132.04亿吨,其中可采储量4.74亿吨,平均品位约39%,如加上卡塞尔斯型矿床的3.4亿吨可采储量,平均品位48%,卡拉哈里锰矿田合计拥有136.13亿吨估计储量,其中可采储量8.13亿吨。
资源产地的持续勘探、开发才能保证全球资源的稳定供应;生产地和消费地的错位并不影响矿产资源的勘探、开发、加工等矿业发展;特别是像我国这样的发展中大国,将资源供应完全寄托在国外市场,既不现实也不可能。所谓不现实是因为资源供应存在不安全因素,所谓不可能是因为没有一个国家能满足中国这么大的市场需求。摸清家底、立足国内应成为我国保障矿产品供应安全的指导方针和立足点。
2.资源强度呈现倒U型或反S型特征
实证研究表明,资源强度(单位GDP的金属消费量)一般呈倒U型曲线特征,人均金属消费量与人均GDP之间呈“S”型曲线的增长关系(图11)。在人均GDP达到1000美元后,一国或一地在工业化过程中进入一个能源资源消费的“爬坡”阶段。
图11 矿产资源单位GDP消耗的倒U型模式和人均消费的S型模式
人均金属消费量与人均GDP之间呈“S”型曲线的增长关系。具体原因主要有:第一,随着经济增长,经济结构特别是产业结构的变化使资源消耗弹性先增后降。在一国经济进入工业化快速增长之前,以农业和轻纺工业为主的“温饱型”产业往往是经济增长的主导行业,资源消耗强度较低。进入工业化后,资源消费开始持续增长,并在重化工业主导的工业化中后期达到历史最高水平。此后,随着重化工业增速放慢,比重减小,服务业增长速度加快,单位产出的资源消耗强度持续回落,并保持较长时间的稳定状态。第二,经济持续增长背景下,不可再生资源价格具有长期的上涨趋势,需求增长和生产成本提高是主要原因。价格上涨将刺激各种资源替代技术的快速发展,如塑料等新材料对钢铁的替代,也将对传统资源的消费强度产生直接影响。第三,随着人均收入的增长,无论是人均钢铁生产和消费量的增加,还是人均住房面积的扩大,都需要消耗大量的实物;即使进入信息化社会,如果没有实物投入,也无法建设高楼大厦和各种基础设施。
不同金属矿产“S”型曲线波长不同,与其性能和工业化中经济结构的演变有关;曲线的起点和形状也因各国的经济结构、资源禀赋、资源政策等不同而异。以美国为例,近百年来美国矿产品及相关产品生产消费呈明显的变化规律。从铁矿石和钢的生产、消费看,美国铁矿石产量1952年达到1.2亿吨的历史最高水平,1954年铁矿石消费量达到1.45亿吨,此后保持在7100万~5600万吨之间。1900~1949年期间多数年份铁矿石视消费量大于产量,铁矿石净进口量不超过500万吨(只有8年净出口,数量不超过200万吨)。1954~1990年铁矿石表观消费量大于产量,差值1200~7000万吨,1991~2007年缩小到1580万~400万吨。1900~2007年铁矿石累计产量70.45亿吨,累计表观消费量82.53亿吨。钢产量1973年达到历史最高水平1.37亿吨,表观消费量2006年达到历史最高水平1.2亿吨。据美国商务部数据、布鲁塞尔报纸对2008年世界粗钢产量及排名报道,2008年美国钢产量为9150万吨。1914~1958年钢为净出口,1959~2008年为净进口。
3.工业化与技术革命相互促进
工业革命以来,机器生产体系逐渐形成。工业化带动了一系列的技术发明(图12),每一项技术发明的出现需要一个过程,从技术发明到生产实践又需要一个过程。当生产发展到一定新的阶段,又对技术发明提出新的要求,如此不断循环,逐渐推进。换句话说,工业革命和技术进步相互促进,共同提高。
图12 英国城市化进程与重要技术发展的关系
在这一过程中,新技术研发和扩散遵循“新技术产业革新点——新技术产业链——新技术产业体系”的“从点到线再到面”式的扩散路径:技术发明首先是在产业体系的一、两个关键点取得突破,然后沿着产业的上下游方向扩散形成新技术产业链,再进一步,向关联产业扩散形成新技术产业体系(网),由此带动城市化逐渐、缓慢前行。
4.循环再生成为原料的重要来源
无论是矿产、能源还是其他生产资料,消费“零增长”至今并未出现。以美国最为典型。美国已进入后工业时代,但仍然是世界上矿产品的最大生产国,许多矿产品产量居世界首位;是世界最大的矿产品消费国,人均消费20多吨,是我国的5倍;也是最大的矿产品贸易国,许多矿产品进出口居世界第一;非燃料矿物的来料加工产值约占美国国内生产总值的5%。
后工业化国家依靠知识和技术创新来发展经济,矿产资源消费增长速率远低于GDP的增长,单位GDP的资源消耗强度大幅度下降;非金属矿产资源消费量,随着人均收入水平的提高明显增加;废旧物资的大量产生和积累,为其回收和再生利用创造了条件,并逐渐成为原料供应的重要补充。钢、铝、铜等大宗废旧金属的回收和再生利用占资源投入的比重不断提高,非金属和各类新型合金的消费量剧增,新型材料和替代品不断出现,应用领域不断拓展,并支撑着社会进步和经济的可持续发展。德国、日本等依赖再生资源发展“静脉产业”就是例证。
海洋能(ocean energy)是海水运动过程中产生的可再生能源,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其它星球引力,其它海洋能均源自太阳辐射。
海水温差能是一种热能。低度纬的海面水温较高,与深层水形成温度差,可产生热交换。其能量与温差的大小和热交换水量成正比。潮汐能、潮流能、海流能、波浪能都是机械能。潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比。波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比。在河口水域还存在海水盐差能(又称海水化学能),入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差,若隔以半透膜,淡水向海水一侧渗透,可产生渗透压力,其能量与压力差和渗透能量成正比。
地球表面积约为5.1×10^8km^2,其中陆地表面积为1.49×10^8km^2占29%;海洋面积达3.61×10^8km^2,以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840m,而海洋的平均深度却为380m,整个海水的容积为1.37×10^9km^3。一望无际的大海,不仅为人类提供航运、水源和丰富的矿藏,而且还蕴藏着巨大的能量,它将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里,不像在陆地和空气中那样容易散失。
特点 海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大,而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。这就是说,要想得到大能量,就得从大量的海水中获得。 海洋能具有可再生性。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力,只要太阳、月球等天体与地球共存,这种能源就会再生,就会取之不尽,用之不竭。 海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律,编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报,预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波浪能。 因月球引力的变化引起潮汐现象,潮汐导致海水平面周期性地升降,因海水涨落及潮水流动所产生的能量为潮汐能。汐能是以势能形态出现的海洋能,是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。世界上潮汐能最大的地方是加拿大的芬地湾,那里的海潮最高时达到18米,相当于6层楼房的高度。在开发潮汐能中,除我国已建成的江厦潮汐电站外。1967年,在法国最大潮差为13.5米的朗斯河口,建成了世界上最大的潮汐发电站—朗斯潮汐电站,其年发电量5.44亿千瓦小时。1984年加拿大在芬地湾建成了取名为安那波利斯的潮汐发电站。
优点: 1、数量被预计。
2、间接使大气中的二氧化碳含量的增加速度减慢。
缺点:
1、产生的能量会因时间和地点而有所不同。
2、成本较高、技术复杂的缺陷。
3、库区淤积、设备腐蚀等问题。
4、有些地区涨退潮不明显,发电效率不大,例如江厦潮汐发电厂。 海流即洋流,大规模常年稳定地沿着一定方向流动的海水便是洋流。世界上最大的海流是墨西哥湾暖流。该暖流挟带的水量是世界江河总流量的50多倍。流经我国的黑潮是世界上第二大暖流,其宽度为185千米,平均厚度约400米,平均每天的流速是55千米~150千米,它的总流量相当于全世界陆地上所有河流流量的20倍。利用海流发电,还处于小规模试验阶段。
海流能有三个显著特点 :
1、蕴藏量大,并且可以再生不绝。
2、能流的分布不均、密度低。
3、能量多变、不稳定。 盐差能是两种含盐度不同的水体相混时放出的一种能量。其广泛分布于陆地江河入海处。两种水体的含盐浓度相差越大,它们之间产生的盐差能就越多。这使人们想到了死海,死海含盐量高达25%。而地中海含盐量较少,二者相差好几倍。所以一旦把两者沟通,不仅可以利用它们之间的高度差400米来发电,而且还可以利用两者之间的巨大盐差能。
潮汐、波浪、洋流等海水运动蕴藏的能量,是取之不尽用之不竭的。波浪、洋流的能量主要是受风的影响。
旅游业的合理开发
立场文件汇总
高油价与能源安全问题 [墨西哥]
能源历来是人类文明的先决条件,人类社会的一切活动都离不开能源。对一个国家来讲,能源是经济增长和社会发展的重要物质基础。随着科学技术进步和社会工业化程度的不断提高,能源消耗和优质能源的开发增长迅速,而一些新能源和可再生能源发展落后于经济的发展,再加上最近几年油价的不断上涨,能源的保障程度引起了人们的关注。
因此墨西哥政府本着提倡节约型资源消耗、重视资源的开发效率、强调资源的持续利用的原则提出如下建议:
1 制定国家能源开发长期规划�
从能源资源和人类技术发展情况来看,21世纪特别是前半叶人类利用的一次能源组成仍将以化石能源为主,但核能、可再生能源的重要性逐渐增加。结合我国资源蕴藏的实际情况,应根据国家中长期发展规划及国民经济和社会发展预测,分析世界经济和能源发展态势,制定国家能源长期开发计划,保障国家能源的长期安全。 �
2 制定化石能源可持续开采规划�
化石能源具有不可再生性,属于一次性能源,所以化石能源的持续开采显得尤为重要,研究和发展开采技术,提高资源的回收率,制定长期开采规划,避免超强度开采和布局上的不合理性,确保能源资源的远景接替,要充分考虑经济、环境和资源的合理配置,避免盲目低效开采、资源结构和布局上的不合理性。�
3 着力能源资源新技术的研究�
大量研究和历史经验表明,解决上述能源问题的根本途径是依靠科学技术进步。
4 研究开发新能源和替代能源资源�
预计到2020年,世界石油产量将逐步下降而消费仍将不断增加,可能开始出现供不应求的局面,世界油气资源的争夺将加剧。应通过国家能源安全模式研究,建立安全预警机制,加大研究和开发新能源和替代能源力度,如核能、太阳能、海洋能、氢能等,确保国家能源安全的战略储备。墨西哥必须扩大可再生能源的利用,取代对石油和煤炭的进口依赖。墨西哥2000年制定的《可再生能源促进法》从法律上保证经营者可获利,激发人们开发可再生能源的热情。墨西哥几大企业宣布,将投入330至400亿欧元用于发展可再生能源。
近10年来,墨西哥大力投资风力发电,近2年来墨西哥风力发电增长44%,现已有1.5万个风力发电机,风力发电能力高达1.28万兆瓦,年发电量达230亿度,可满足上百万个家庭的电力需求,目前风力发电占墨西哥电力总量的6%。墨西哥已开始在海边建巨型风力发电设施,在北部海岸线已安装5千台风力发电机。
此外墨西哥政府还资助老建筑的节能改造,派专家提供上门咨询并提出改造方案,负担相当比例的咨询费用。能耗较大的汽车行业也不断试验新的节能措施及清洁能源。由于使用节能技术,2002年,新车的油料消耗量比1990年平均减少20%以上。墨西哥政府十分重视提高民众的节能意识,全国大约有300个提供节能知识的咨询点。墨西哥能源机构负责组织全国的节能知识宣传,目前该机构正在发动一个全国性的家庭节能知识宣传活动。
墨西哥1998年开始实施“10万屋顶计划”,提出从居民屋顶获取300兆瓦太阳能电力的目标。目前墨西哥已有约0.9%的家庭使用太阳能发电装置,居民白天把屋顶太阳能电能高价卖给电网,晚上平价买电使用,居民成为电能的生产者和消费者。墨西哥许多城市还建立了大功率太阳能发电站。墨西哥可再生能源在电力消费中的比重从2003年的7.9%上升至2005年的9.3%。政府计划至2020年提高到20%。
墨西哥希望通过国际合作保证能源供应安全。墨西哥还极力敦促欧盟内部能源市场的完全开放,促进中东欧国家以及独联体国家进入西方能源供应系统,并极力促进欧盟与地中海沿岸国家的能源合作。 我们有理由相信在全人类的共同努力下,能源安全问题必将得到很好的解决。
写了这么多 给个最佳吧
我们所穿着的衣服大部分都是有石化原料生产而来的,大部分衣服的面料都是石油合成纤维,衣服上的五颜六色的图案,也都是由石油提炼加工而成。
在吃方面,石油同样也发挥着无可替代的作用,现代农业的发展和生产都离不了化肥的使用,而石油正是化肥的原料之一,同时石油也能提炼出氨,氨可以作为制冷设备的冷冻剂进行使用,可以保险食品。现代的大棚蔬菜,极大的丰富了人们的餐桌,然而我们并不知道,大棚所用的帐篷也是由石油中所提炼出来的乙烯加工制成的,
建材领域也有石油化工的身影,例如塑料合成窗框、地板材料、颜料涂料、管道等都需要石油加工合成,室内的各种家具摆设都常见石油化工产品。
行的方面石油更是应用广泛,汽车、火车、轮船、飞机、航天器材所有的燃料以及润滑油都是来自于石油,还有橡胶、塑料等都被应用到汽车的组装生产当中。公路所用的沥青也是由石油提炼而来。
总之,石油对于人类来说是一种非常重要的不可再生能源,因此我们人类一定要节约和保护这一能源。不断的开发和创新,是它能发挥更大更好的作用。
对二氧化碳转化的技术是先将其活化,然后再经分离等步骤去实施。所生成物主要有一氧化碳与氧等多种混合气体,经筛选后再送入燃烧炉内助燃。一氧化碳与氧的热值也很高,利用价值前景很大。一氧化碳目前的应用是比较广,最为突出的是体现在生活方面。秸秆气化炉就是将其转化成一氧化碳以充当液化气使用;经该炉所转化出的可燃气体的热值比天然气的热值要低一些,能作为补充燃料使用。还有一种生产一氧化碳方法,采用煤气化床在碳燃烧时把氧与水蒸汽的混合气体压入气化床内,所化合出的气体主要是氢与一氧化碳等混合气体。它的质量标准相对来说比发生炉产生的气体质量要高得多。现在,已采用一氧化碳与水蒸汽反应,再经催化剂来治取氢。