风能可以用在什么地方?
风力发电前景很大!
风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能,但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW,其中可利用的风能为2X107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
人类利用风能的历史可以追溯到公元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来,在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下,风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力,特别是对沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,有着十分重要的意义。 即使在发达国家,风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。
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风力发电
http://www.newenergy.com.cn 2003-11-3 14:56:00 深圳节能
风是由于太阳照射到地球表面各处受热不同,产生温差引起大气运动形成的。尽管达到地球的太阳能仅有2%转化为风能,但其总量十分可观。全球可实际利用风能为2X1O’MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 目前,风能的利用主要是发电,风力发电在新能源和可再生能源行业中增长最快,年增达35%,美国、意大利和德国年增长更是高达50%以上。
德国风电已占总发电量的3%,丹麦风电己超过总发电量的 10%。全球风电装机容量已达25000MW以上,能满足1500万个家庭,即3800万人的用电需求。虽然欧洲占世界风电总装机容量的70%以上,但其他国家也在积极开辟市场,己有50多个国家正积极促进风能事业的发展。由于风力发电技术相对成熟,许多国家投入较大、发展较快,使风电价格不断下降,目前风力发电成本0.4-0.7/KWH,若考虑环保和地理因素,加上政府税收优惠和相关支持,在有些地区已可与火电等能源展开竞争。在全球范围内,风力发电已形成年产值超过50亿美元的产业。 建设风力发电场的主要投资是风力发电机组设备,占总投资的80%以上。风力发电机从100w-1MW,有许多种规格。中小型风机多离网独立运行,中大型机组多组成风电场或风力田并网发电。目前,并网发电以500KW-750KW为主导机组,也有少量12MW机组在投入使用。最大的试运行机组单机容量已达2.5.3MW,当然,也有人在研制SMW风力发电机。现在,不仅把风电场建在内陆、岛屿和海岸,英国、荷兰等一些欧洲国家经验表明,将风电场建在海上,经济效益、环境效益和社会效益更加明显。
根据世界能源组织1999年制订的《风能100》报告,2002年修订成《风能12则报告,经过科学测算,今后风力发电年增长均在30%以上,并预测到2020年,全世界风电装机总容量将达1260GW,年发电量将达到世界电能总需求量的12%。 我国风能资源丰富,储量32亿千瓦,可开发的装机容量约253亿千瓦,居世界首位,与可开发的水电装机容量3.8亿千瓦为同一量级,具有商业化、规模化发展的潜力。我国政府十分重视风力发电产业,1996年就制订的《乘风计划》,旨在鼓励提高中大型风力发电机制造技术和国产化率,“十五”期间原计划在风力发电产业投资15亿元。由于具有一定的商业机会和市场前景,一些地方政府和民间也积极投入风电事业。目前,全国累计安装小型风力发电机近20万台,用作解决西部无电地区农牧民生产生活用电发挥了重要用用。在广东、福建、浙江、辽宁、内蒙、新疆等地已建成26个风电场,单机容量从200千瓦到1300千瓦多种规格,总装机容量近40万千瓦。
在装备方面,我国已具备了研制从100瓦l 千瓦的10多种小型风力发电机的能力,自主开发的200-300千瓦级风电机组国产化率已超过90%,600千瓦机组样机国产化程度已达80%。我国近期目标是到2005年,并网风力发电装机容量要达到 120万千瓦。尽管我国近几年风力发电增长很快,年增长都在50%左右,但无论是装备制造水平,还是总装机容量与欧美一些发达国相比仍存在较大差距,与邻国印度也存在明显差距。我国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11%,可见我国风力发电潜力何等巨大!广东风力资源极为丰富,已建起了汕头南澳岛等风电场。深圳有条件也应该在风力发电方面迈出坚实的一步。
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风能有望成为中国第三大发电能源
http://www.newenergy.com.cn 2006-3-1 9:01:00 人民网-市场报
近日公布的一份中国风电发展报告指出,如果充分开发,中国有能力在2020年实现4000万千瓦的风电装机容量,风电将超过核电成为中国第三大主力发电电源。
该报告名为《风力12在中国》,由中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会与绿色和平、欧洲风能协会共同编写,并于世界可再生能源大会在北京开幕前夕发布。
报告指出,如果这一目标能够实现,中国风电年发电量将达到800亿千瓦时,可满足8000万人的用电需求,同时每年减少4800万吨二氧化碳排放量。
报告说,到2020年中国市场将需要超过2.5万台大容量风机,风电业销售额将超过3000亿元,并创造至少15万个就业机会。报告还指出,在过去5年里,风电成本下降约20%,是可再生能源技术中成本降低最快的技术之一。
截至2004年底,中国有43家风电场,安装1291台风力发电机组,并网风力发电装机容量为76万千瓦,名列世界第十,亚洲第三。过去三年中,中国风电装机容量增长速率逐年递增,分别为16.4%、21.1%和34.7%。
报告预测,2050年前后,中国风电装机容量可以达到甚至超过4亿千瓦,相当于2004年全国的电力装机容量,风电将成为第二大主力发电电源。
据悉,2006年1月1日起,中国将实施《可再生能源法》。绿色和平可再生能源项目主任喻捷说,这个法的实施必将推动中国风电事业的发展
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1、风能以及人类对风能的利用
古代就利用风能作为动力,用风带动简易的传动装置,用以磨米,灌溉和排涝。在古埃及,古希腊的历史上也都有使用风车的记载。唐·吉诃德把风车当作魔鬼,与之奋战一场,也说明在人类历史上早就利用过风的力量。
为了寻找无污染的能源,人们也就仿效祖先,利用风力。风是空气流动而产生的,不需要勘探,采掘,加工和运输。只要空气一流动,就会产生动力。据估计,内陆每年可吸收风能1014兆瓦,相当于全世界目前发电量的十分之一。在接近地而二百米高度以内的风能只占总能量的百分之二十。但是风能变化莫测,转向无常。科学家们正在探索利用风能的奥秘。
到二十一世纪,无论在广阔的草原,还是在高高的山岭,我们都会看到 座座能抗风暴袭击而稳定运行的风力发电站。每当大风来临,收集机就会自动调转方向,迎接风的洗礼,任凭风力有多大,来势有多猛,它一概取之,转成电能储存起来,为人类提供永久的电力。这样,即使在远离城市的乡村和牧场都可以用上家用电器,为您的生活增添现代化的色彩。
在“能源危机”的冲击下,人们对风能的研究空前活跃起来。美国研究风力的费用从1973年的二十万美元,猛增到1975年的七百万美元,1976年又上升到一千二百万美元。英国、荷兰、丹麦、日木等国也为风力的研究报入大量的资金和人力。瑞典政府计划到1990年全国用电量将有百分之二十依靠风力发电获得。在能源的舞台上,空气具有最大的普遍性,从获得无污染的能源角度出发,风能的利用必将有一个较大的发展。 <<返回>>
2、世界各国对风能的利用
英国以伦敦为核心的城市群,英国风力发电支持家庭供电。英国贸工部2003年宣布了一项发展近海风力发电事业的大型计划,拟在近海新建数千座风力发电机,力争2010年前达到向六分之一家庭供电的能力。
德国风力发电冠欧洲,在欧洲国家中,德国的风力发电最为发达,到2003年年底,装机容量已达到875.4万千瓦,占全欧总装机容量的一半以上。就前景而言,欧洲风力发电的发展势头仍将继续下去。在德国,风力发电目前占其电力生产的3.5%,政府的目标是在2025年之前将这一比重提高到至少25%。
日本是一个岛国,有丰富的风能可利用。日本风能利用有两大基础优势。首先,风车的规模已达到单台1000千瓦以上,而且防噪音技术也有很大改进。其次,为了防止地球温室效应,针对大型企业动力系统向可再生能源转移的“绿色电力制度”,对风力发电也是很大的推动。据预测,到2010年日本全国风力发电的总功率将达到目前的10倍,达300万千瓦。
美国风力发电飞速发展,美国风力资源十分丰富。由于环境保护和对未来能源的需要,美国十分重视风能的开发和利用。目前美国是世界上风力机安装容量最大的国家,约230万千瓦。到2006年,计划安装420万千瓦。
我国目前已建成的风电厂达27个,到2005年,全国风力发电总装机容量将达150万千瓦左右。有关专家认为,上海的南汇、崇明、奉贤以及长兴岛、横沙岛都具有海风利用价值。具体到这一项目,折算下来年满载运行时间将达2000小时以上,发电总量可达4000多万千瓦时。由于整个发电过程不需任何能源投入,因而相当于每年从海风中“淘”到3200万元人民币。
中国目前风电场总装机容量为50万千瓦。风力发电目前在全球进入快速发展期,中国将继续通过特许权等方式促进风电建设快速发展,到2010年,拟建成总装机容量400万千瓦的风电场。
中国风能资源丰富,储量32亿千瓦,可开发的装机容量约2.53亿千瓦,居世界首位,具有商业化、规模化发展的潜力。目前中国风力发电装机容量仅占全国电力装机的0.11%,风力发电潜力巨大。 <<返回>>
3、风能发电的原理
制造风能机械,利用风力发电是风能利用的两项主要内容。风力发动机是一种把风能变成机械能的能量转化装置。风力发动机由5部分组成:
(1)风轮。风轮由二个或多个叶片组成,安装在机头上,是把风能转化为机械能的主要部件。
(2)机头。机头是支承风轮轴和上部构件(如发电机和齿轮变速器等)的支座,它能绕塔架中的竖直轴自由转动。
(3)机尾。机尾装于机头之后,它的作用是保证在风向变化时,使风轮正对风向。
(4)回转体。回转体位于机头底盘和塔架之间,在机尾力矩的作用下转动。
(5)塔架。塔架是支撑风力发动机本体的构架,它把风力发动机架设在不受周围障碍物影响的高空中。
根据风轮叶片的数目,风力发动机分为少叶式和多叶式两种。少叶式有2~4个叶片,具有转速高,单位功率的平均质量小,结构紧凑的优点;常用在年平均风速较高的地区。是目前主要用作风力发电机的原动机。其缺点是启动较为困难。多叶式一般有4~24个叶片,常用于年平均风速低于3~4米/秒的地区;具有易启动的优点,因此利用率较高。由于转速低,多用于直接驱动农牧业机械。
风力发动机的风轮与纸风车转动原理一样,但是,风轮叶片具有比较合理的形状。为了减小阻力,其断面呈流线型。前缘有很好的圆角,尾部有相当尖锐的后缘,表面光滑,风吹来时能产生向上的合力,驱动风轮很快地转动。对于功率较大的风力发动机,风轮的转速是很低的,而与之联合工作的机械,转速要求较高,因此必须设置变速箱,把风轮转速提高到工作机械的工作转速。风力发动机只有当风垂直地吹向风轮转动面时,才能发出最大功率来,由于风向多变,因此还要有一种装置,使之在风向变化时,保证风轮跟着转动,自动对淮风向,这就是机尾的作用。风力发动机是多种工作机械的原动机。利用它带动水泵和水车,就是风力提水机;带动碾米机,就是风力碾米机;此类机械统称为风能的直接利用装置。带动发电机的就叫风力发电机。它们均由两大部分组成,一部分是风力发动机本体和附件,是把风能转化为机械能的装置;另一部分是电气部分,包括发电机及电气装置,把机械能转化为电能,并可靠地提供给用户。小风力发电机的容量不大,功率一般从几瓦到几千瓦,大都具有结构简单,搬运方便的优点。按风力发动机与发电机的连接方式分,有变速连接的和直接连接的两种。
在风能的利用中,蓄能是一个重要的问题。特别是对于风力发电,在很大程度上,其生命力由蓄能装置(如蓄电池)的可靠程度来决定。有了蓄能装置,在有风的时候,把多余的能量储存起来;在无风时,输出应用。各种蓄能方式的研究是风能利用的一个急待解决的重要任务。
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风能及其利用
风能是空气流动产生的功能,实际上是太阳能的一种转化形式。风能资源的总储量非常巨大,一年中所产生的能量约相当20世纪90年代初全世界每年所消耗的燃料的3000倍。
风能是一种可再生的清洁能源,储量大、分布广,但它的能量密度低(只有水能的1/800),并且不稳定。风能的利用主要是将风的动能转换成机械能、电能和热能等。
人类利用风能已有数千年历史。在蒸汽机发明之前,就已作为重要动力长期用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。目前我国风力提水机的拥有量约有1600多台,总功率2100 kW。
自20世纪70年代以来,在寻找替代能源中,美国和西欧等发达国家投入了大量资金和人力,研制现代风力发电机。目前全世界大型并网风机容量已达到5×106 kW,主导机型为300~600 kW,并还在向更大容量发展。有人预测,虽然目前全球总发电量中,风力发电量所占比例不足1%,但是在今后50年内,这个比例将上升到20%或者更高。
我国有丰富的风能资源,资源总量为16×108 kW。全国可开发利用的风能资源为2.53×108kW。主要分布在两大风带:沿海风带,有效风能密度在200 W/m2以上,4~20 m/s有效风力出现百分率达80%~90%;北部风带,在新疆、甘肃到内蒙一带,有效风能密度一般大于200 W/m2,有效风力出现的时间百分率均在70%左右。
自20世纪80年代以来,我国为解决电网难以达到的边远地区用电问题,重点推广了户用微型风力机,已商品化生产的有100 W,200 W,300 W,500 W,1 kW,5 kW等不同功率等级的机组。1996年,全国有15.9万台小型风力机在运行,总装机容量2.34×104 kW。
风力发电场建设是使风能成为补足能源和发挥规模效益的主要方式。已在新疆、内蒙、广东、福建、浙江、海南、辽宁等地区建设了14座风电场,安装并网风力机260台,总装机容量超过5.7×104 kW,最大单机容量为600 kW。
风能发电存在的主要问题,一是目前我国还不具备大型风力发电机组关键部件制造技术和能力;二是在风电场的选择、风电场建设上还缺乏科学的手段和标准规范。
我国已把风力发电作为新能源发电的重点,并制定了长期发展计划,在十几个省(区)规划建设风电场。其中包括内蒙古辉腾锡勒风场装机10×104 kW,河北省张北风场装机5×104 kW,上海崇明岛和南汇风场分别装机1.4×104 kW和0.6×104 kW,福建省平潭风场装机2×104 kW。
改革开放以来,中国经济的快速发展是以资源的高消耗,环境的严重破坏为代价的。在人均GDP达到1000美元以后,这种粗放的经济运行方式已不能保证中国经济的持续健康发展,能源对经济良性发展已构成严重制约。为此,十六届五中全会确定的“十一五”发展目标即人均国内生产总值2010比2000年翻一番和单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20%作为两个最重要的发展指标。本文对中国能源资源形势和世界对新型能源的研究开发现状进行分析后认为,中国能源利用应立足国内,走能源利用多样化、高效化的路子,中国完全有能力保证经济社会发展对能源资源的需求。
1中国能源供应形势
1.1传统能源
从中国能源资源赋存及利用现状看,主要能源结构是煤炭和石油,二者占能源总消耗的90%左右。水力发电、天然气、煤层气、核能、太阳能和风能所占比例很小。本文所称传统能源是指开发利用时间较长,已经达到一定规模的能源资源,包括化石能源、水能和核能。
1.1.1煤炭
2000年,煤炭生产占全国能源生产总量的66.6%,预计2005年的产量为20亿t左右。根据有关部门预测,1000m以浅远景资源总量28600亿t。截至2003年底,累计探明资源储量为10660亿t。我国煤炭储量丰富,按目前的开采规模,可供开采上百年。但煤炭开采最大的问题一是浪费严重,二是环境成本大。据载,国有煤矿每采出1t煤平均要动用2.5t的煤炭储量,损耗2.48t的水资源。以煤炭大省山西为例,山西省每年挖5亿t煤,就使12亿m3水资源受到破坏,相当于山西省引黄工程的总引水量。平均每生产1亿t煤造成水土流失影响面积约245km2。2002年以来,山西省煤炭开采每年造成的资源浪费、环境污染、生态破坏及地表塌陷等损失达300多亿元,即每生产1t煤的代价为70多元。1980―2004年山西省煤矿安全事故“吞噬”了17286人。20年中累计排放烟尘达1743万t,地下采空区已达2万多km2,占山西省面积的1/7,已经发生地质灾害的土地面积达6000km2。如果再加上煤炭燃烧过程中对环境的污染,煤炭利用成本更高。这样的状况,本身对中国的经济持续健康发展就造成了很大的破坏。环境也是希缺资源,在一定意义上讲也具有不可逆性,破坏之后很难恢复。
所以,中国今后要限制煤炭过度开采,实现煤炭产量逐步稳定增长,同时降低煤炭在能源消费结构中的比例,积极推进清洁煤技术,缓解煤炭对环境的污染和破坏。
1.1.2石油
2000年石油生产为全国能源产量的21.8%(折合为标准煤)。据有关部门评价,全国石油可采资源总量200亿t左右。在世界石油剩余可采储量中中国占2.1%。1993年中国开始成为石油净进口国,石油进口量逐年增加,2005年进口原油超过1亿t。中国在石油开发利用中面临的主要问题,一是探明程度低,只有33%;二是相当一部分大型油田增产稳产压力增大,2005年中国原油产量同比增长2.9%,而消费量同比增长16.8%,产量增长远落后于消费增长;三是对外依存度逐年加大,进口又以货物贸易为主,受国际原油市场波动和国际政治局势影响较大。
“十五”前4年,中国加大油气勘探力度,累计投资1000亿元,探明了8个地质储量大于1亿t的油田和3个地质储量大于1000亿m3的气田。有关院士、专家预测,随着勘探技术进步和生油理论的突破,中国将迎来石油勘探“二次创业”,前景光明。
所以,加大勘探力度和生产能力应成为中国石油产业的首选。
1.1.3天然气
根据新一轮全国油气资源评价结果(不包括南海南部海域),中国天然气可采资源量22万亿m3。累计探明天然气地质储量4.4万亿m3,待探明天然气地质资源量30.6万亿m3,探明程度12.5%。近年来,中国天然气可采储量平均年增长10%。据有关专家预测,未来20年里,中国天然气年探明储量在5000亿m3以上。
中国天然气开发利用水平较低,据有关方面统计,2000年在煤炭、石油、天然气的生产总量中,天然气占3.7%,而世界平均水平是三者基本平分天下,天然气占28%。但中国天然气产量增长较快,2004年为408亿m3,同比增长16.4%。
天然气替代煤炭,还有巨大的环保作用。按照西气东输工程每年120亿m3的天然气,即意味着可替代900万t标准煤,减少排放烟尘27万t。
所以,在今后的5年中,中国应提高天然气的开发利用水平,提高天然气在能源消费中的比例。
1.1.4煤层气
煤层气是一种与煤炭相伴生的以甲烷为主要成分的气体,也称为瓦斯。由于煤矿瓦斯是引发安全事故的主要因素,人们对其危害性认识较深,而对其开发利用重视不够。其实瓦斯是一种洁净的能源,其燃烧值与天然气相当,有效利用煤矿瓦斯既可以缓解能源紧张,又有助于环境保护,还可以降低煤矿安全事故。据有关部门预测,中国埋深2000m以浅的煤层气地质资源总量34万亿m3,与天然气资源量相当,居世界第三位。其中,可采资源约在14万亿~18万亿m3。2004年全国开采煤矿年抽放瓦斯总量(折合甲烷纯量)达到12.6亿m3,但利用率不到30%。
中国煤层气主要分布在东北、山西、重庆和贵州地区。2005年11月1日,中联煤层气公司在山西沁南实施的潘河项目一期工程竣工,进入商业运营。2005年计划完井100口,其中15口井已经产气,平均日产气达1500m3。该项目以获得的754亿m3探明储量为基础,共安排909口井,分三期建设大型煤层气田基地。“十一五”期间,仅山西省煤层气产能将达到50亿m3,其中中联煤层气公司产能预计近20亿m3。
煤层气的利用在中国能源消费结构中是薄弱环节,国家应出台优惠政策,鼓励煤层气的推广应用。
1.1.5水电
改革开放以来,中国水力发电取得了辉煌成就,从1978年中国水电占能源生产总量的3.1%提高到2001年的8.7%,年发电量增加了4倍多。但相对于中国水利能源总量,这个比例仍然很低。全国水利复查工作领导小组办公室历时4年的复查结果表明,中国内地水利资源经济可开发装机容量40180万kW,年发电量17534亿kW,相当于212亿t标准煤的发电量。截止2004年底,装机容量约1108亿kW,占经济可开发装机容量的25%;年发电量3310亿kW,占经济可开发年发电量的19%。
在水能利用方面,中国不论在技术上还是在规模上都处于世界前列,而且还有很大潜力。根据初步完成的《可再生能源中长期发展规划》,到2020年,水电总装机容量将达到2.9亿kW,开发程度达到70%左右。
1.1.6核电
在世界局势缓和和科学技术提高的背景下,核能已经成为一种高效、安全、洁净的能源,世界各国都在大力发展。中国已建成11座核电机组,总装机容量1000万kW,占发电总装机容量的2%,而国际平均水平是16%。2004年法国核发电量的比例占其国内总发电量的78%,日本装机容量为4574万kW,占国内总发电量的30%。
中国铀矿资源比较丰富,在国际局势继续缓和,人类理性得到两次世界大战的锻炼后的今天,中国完全可以进一步发展核电。
1.2可再生能源
可再生能源是人类能源的希望。可再生能源,是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。这类能源有可再生、用之不竭、潜力巨大和利于环保等特点。正是基于这些特点,各能源消费大国政府均把这类能源的开发利用放在越来越重要的地位,纷纷投入巨资进行研发,并已取得了显著成效。随着技术进步和规模扩大,可再生能源开发利用的成本将会逐步降低,对煤炭、石油等传统能源的替代会越来越大。2004年6月,国际可再生能源大会形成了包含197个具体行动方案的《国际行动计划如果计划能够具体落实,到2015年全球使用可再生能源的人口将达到10亿。举两个国家的例子加以说明。
日本:日本是矿产资源非常贫乏的国家,其国内煤炭、石油储量很少。其能源消费量居世界第4位,占世界消费总量的5.2%,石油进口占世界的11.6%,天然气占12.7%,居世界第三位[1]。但日本坚持能源来源多样化和能源利用节约化的路子,大力实施石油替代战略,其石油对外依存度由20世纪70年代的77%降低到2001年的48%。1975年日本56%的电力来自石油,2002年为19%,今后的目标是2012年降到16%。据2001年度统计,日本太阳能发电的总装机容量已达45万kW,2003年又上升到88.7万kW。在过去10年里,太阳能发电的单位成本下降了90%。新能源被日本视为“国产能源”,主要包括:核能、太阳能、水力、废弃物发电、海洋热能、生物发电、绿色能源汽车、燃料电池等。1980年,日本推出《石油替代能源法》,设立了新能源综合开发机构(NEDO),开始大规模推进石油替代能源的综合技术开发。日本2005年能源白皮书显示,2004年日本共投入1.7亿日元用于太阳能发电的开发和研究,投入1346万日元用于风力发电的开发和研究,投入7190万日元用于生物能源研究。日本政府制定的目标是要求到2010年可再生能源供应量和常规能源的节能量要占能源供应总量的10%,2030年分别达到34%。目前日本风力发电量居世界第三位,到2010年将达到200万kW。2004年6月新出台的《基本能源政策》强调,为了更大程度保障能源供应安全,将进一步寻求能源多样化,核心是依靠核电,鼓励使用天然气,减少石油比重,到2010年将石油的消费比重降低到46%,天然气提高到15%。在日本,新能源也逐渐进入百姓生活中。安装了发电装置的新型路灯逐渐普及,它白天吸收太阳能,晚上自动照明。日本政府还对购买太阳能发电装置的家庭补贴50%安装费用。如果家庭太阳能发出的电白天不用的话,还可以卖给电力公司或者政府[1-2]。
德国:德国是能源相对匮乏的国家,能源消费量占世界的3.2%,居第6位,石油进口量占世界进口量的5.5%,天然气占13.0%,居世界第二位。但10年来,能源消费平均增长率几乎为零[2]。2004年8月新的《可再生能源法》生效,保证20年内为可再生能源电力给予一定补偿,明确提出到2020年使可再生能源发电量占总发电量的20%,能源长期的目标是到2050年一次能源的总消费量中可再生能源至少要供应50%。德国出台用优惠贷款及补贴等方式扶助可再生能源进入市场,曾制定促进可再生能源开发的《未来投资计划》,政府每年投入6000多万欧元用于开发可再生能源。2004年可再生能源发电量突破全国电力供应量的10%,年销售额达100亿欧元,每年减少二氧化碳排放约6000万t。2004年太阳能装置增加50%,达到300MW。德国风力发电占可再生能源发电量的54%,满足全国4%的用电需求,是全世界风能发电量的1/3。德国还在计划加大开发海上风能发电力度,到2010年达到风能发电3000MW。
另据了解,欧盟到2010年可再生能源发电比例将达到22%;北欧国家提出利用可再生能源发电逐步替代核电。法国到2010年将达到22%;英国到2010年将达到10%,2020年达到20%;丹麦目前风能发电比例达到18%,而且还在继续发展。澳大利亚到2010年可再生能源发电比例将达到12.5%;美国到2020年风力发电将从现在的1%增加到5%。
中国情况从目前技术水平和企业经济效益看,可再生能源利用前期投资大,成本高。但站在国家角度,把环境因素考虑进来,煤炭等矿物能源的利用成本至少增加一倍。再以历史发展的眼光看,可再生能源最终将替代矿物能源,成为能源利用的主力军。因此,中国政府必须高度重视可再生能源开发利用的研究和应用,争取在该领域与发达国家保持同步。
中国可再生能源资源丰富。据测算在今后20―30年内,具备开发利用条件的可再生能源预计每年可达8亿t标准煤。对于风力,国家气象局提供的比较可靠的资料是,中国陆地10m高度可供利用的风能资源为2.53亿kW。陆上50m高度可利用的风力资源为5亿多kW。现在,大型风机的高度可达100m,这个高度可利用的风能更大。世界上公认,海上的风力资源是陆地上的3~5倍,即使按1倍计算,中国海上风力资源也超过5亿kW。所以,中国的风力资源远远超过可利用的水能资源。研究表明,地球地热能的蕴藏量相当于煤炭储量热能的1.7亿倍,可供人类消耗几百亿年。中国地热资源丰富,仅已发现的地热露头点就有3200余处,全年天然放热资源量折合35.6亿t标准煤。另外,中国还有比较丰富的生物质能(乙醇、沼气)、海洋能等。
虽经多年的开发利用,中国对可再生能源利用水平依然很低,在发展速度和水平上还远低于大多数发达国家,也落后于印度、巴西等发展中国家。胡锦涛同志在国际可再生能源大会上十分形象地阐述了可再生能源“既有这么多本事为什么不使出来呢?”的原因,一是“人们认识所限,有眼不识金镶玉,轻慢了它,它当然就不出力”。二是“人们的固执,明知可用就是不用,甚至不许别人用”。例如保定天威英利新能源有限公司,本是原国家计委太阳能产业化示范项目,1999年投产,原计划年产6MW,但投产后供不应求,2005年利用外国资金以补偿贸易方式投资4亿元扩展到年产70MW,总规模已居世界第3位,仍供不应求,但90%以上产品出口欧美,这并不是中国不需要太阳能,而是国外有扶持可再生能源法律和实行可再生能源优惠上网电价以及全社会分摊费用,从而促进了当地可再生能源市场需求。
中国将于2006年1月1日正式实施的《可再生能源法》,明确了政府、企业和用户在可再生能源开发利用中的责任和义务,提出了包括总量目标制度、发电并网制度、价格管理制度、费用分摊制度、专项资金制度、税收优惠制度等一系列政策和措施。相信在未来若干年内,中国可再生能源利用将会取得快速发展。
1.3天然气水合物
天然气水合物也称甲烷水合物,可燃冰,是近20年来在海底和冻土带发现的新型洁净能源,是甲烷分子和水分子在一定的温度和压力条件下相互作用所形成的冰状可以燃烧的固体。据估算,世界上天然气水合物所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。1995―2000年,日本对甲烷水合物资源进行了基础性研究,根据超声波勘探结果推测,其周边海底埋藏着约7万亿m3的甲烷水合物,相当于日本100年的天然气使用量。日本政府制定了自2001―2016年的“甲烷水合物开发计划”,2004年在日本近海开始试验性开采。
甲烷开采面临的问题,一是效益问题,开采的经济价值;二是技术问题,甲烷也是一种导致地球环境变暖的物质,如果在空气中扩散,将造成严重环境污染。
中国海洋物探创始人之一,中国工程院院士金庆焕说:“天然气水合物是未来人类最理想的替代能源之一,它将改变世界地缘政治”。中国从1999年开始对天然气水合物开展实质性的调查和研究,5年来已在南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等发现其存在的证据,据预测,前景十分广阔。
2国内基本情况
从现实情况看,中国国内能源开发利用中存在这样那样的问题,但这些问题都是发展中的问题,问题同时意味着潜力,意味着我们还有很大的空间。立足国内主要基于以下几个方面的因素。
2.1中国能源资源潜力较大
根据国家有关部门统计,中国重要能源矿产探明程度均比较低,石油为33%,煤炭(1000m以浅)为37%,天然气为12.5%,油页岩和油砂仅为6%。中国的能源资源潜力还是比较大的,通过加大勘探力度,能较长时期地缓解中国经济进一步发展与能源供应之间的矛盾。
2.2在提高能源利用效率方面,中国潜力巨大
2000年,中国每万元GDP的能耗是1.45t标准煤,是发达国家的3~11倍。
一是从经济结构看,中国经济结构中高耗能产业比重过大。如几个资源消耗大户,电力、钢铁、建材、化工等年消耗煤炭占煤炭总消耗量的80%左右。钢铁、电解铝等高耗能产业,中国的产量都居世界前列。每万元GDP的能耗从1980年的4.28t标准煤下降到了2000年的1.45t标准煤,下降64%。据测算,每年节约或少用的能源中,有70%以上来自因产业结构和产品结构的调整带来的节能效果,进一步的经济结构调整必然带来单位GDP能耗的降低。
二是浪费严重。据统计中国8个高耗能行业的单位产品能耗平均比世界先进水平高47%,而这些行业的能源消费占工业能源消费总量的73%。按此推算,与国际先进水平相比,中国的工业每年多用能源约2.3亿t标准煤。再如中国房屋单位面积采暖能耗是同纬度国家的2倍,各类汽车平均百公里油耗比发达国家高20%以上。
2.3从国际经济政治角度看,中国必须保持对国际能源市场的低依存度
作为经济快速发展的世界第一人口大国,1%的人均能源消费增加意味着巨大的绝对量。作为资源消费大国,中国在国际市场上的每一个大的行动,都会引起各国高度关注,进而对国际市场价格产生较大的冲击。由于中国大上电解铝项目,氧化铝的港口价格从2002年的1800/t多元涨到目前5800/t元,增加了2倍多。同期,中国钢铁项目投资增速过快,国际铁矿石价格猛涨。仔细分析,国际资源价格剧烈波动,除了上述实际的供需变化外,相当程度上是国际资本炒作和国际政治的原因。
首先,以氧化铝为例,世界超过70%的氧化铝被美国铝业的7家公司控制,氧化铝的价格事实上被垄断。而中国是世界上最大的电解铝生产国和氧化铝消费国。根据中铝发布的数字,2005年1―9月份全球的氧化铝生产量4526万t,需求量4616万t,缺口仅为90万t,占需求量的2%不到。不难看出,这是以很小的缺口谋取高额利润。
石油。这次国际原油期货价格高涨,受损最大的是中国、印度这样的石油消费增长快且原油进口以货物贸易为主的发展中大国,受益最大的是富油国和美国等资本大国。1993―2003年,全球一次能源消费平均年增1.73%,亚太地区年均3.75%,其中中国、印度4.5%。2004年亚太地区一次性能源消费超过欧洲、美国,对外依存度达到67.9%。从全球看,国际石油市场目前呈现出原油供应充足和原油期货价格趋高的两面性。2003年世界原油产量36.97亿t,消费量是36.37亿t,产销基本平衡,2004―2005年也没有出现生产量和消费量之间的巨大缺口,但价格波动异常剧烈,非供求因素是主要原因。
从国际政治的角度看,石油历来是重要的外交手段。近年来国际市场上石油价格节节攀升以后,靠着石油发大财的富油国的外交政策逐渐强硬起来。1998年以来,伊朗年均石油外汇收入翻两番,恃此优势,伊朗在核计划上对美国越来越强硬,和欧洲的谈判也陷入僵局。新上任的内贾德总统根本不理会美欧让其放弃铀浓缩的要求,反而要报复在近期国际原子能机构理事会投票中追随美欧的印度,甚至扬言要“在世界地图上抹去以色列”。俄罗斯近年石油产量连年以两位数的百分比增长,成为油价飙升的最大受益者。其准备赶超沙特,成为世界第一大产油国。无论在伊拉克战争问题上还是要求美国撤出中亚或是拒绝美国要求对伊朗施压还是近来在西伯利亚石油管线建设问题上,俄罗斯都表现出相当的强硬。委内瑞拉每天向美国提供150万桶原油,是美国第二大原油进口来源国,这大大支撑了查韦斯对美强硬的外交政策,是唯一一个在国际原子能机构理事会表决中反对对伊朗施加压力的国家;对古巴则以优惠价格每天供应5.3万t原油;对利比亚,则警告美国实行封锁将受到切断供油的惩罚[3]。
美国依靠强大的军事力量和资本优势,通过发动战争、武器和资本输出,一方面推行其全球战略,主导世界走势,另一方面在保证国内汽油低价稳定供应的基础上,利用国际原油资本市场赚取巨额利润。
中国1993年开始成为石油净进口国,石油进口量逐年增加,对外依存度逐年提高,且进口原油的80%以上要经过马六甲海峡运输。近来美国在关岛增兵,与菲律宾、印尼搞军事合作。这样的发展趋势对中国很不利。所以,保持较低的石油对外依存度和进口渠道的多元化是中国能源政策首先考虑的因素。
3 中国能源需求和供应预测
2004年全国每万元GDP能耗比1990年下降45%,累计节约和少用能源7亿t标准煤。按照2010年GDP比2000年翻一番,单位GDP能耗比2005年降低20%计算,中国2010年能源消耗量将达到23.2亿t标准煤。纵向比较,在国家采取得力措施的情况下,这个目标是完全可以实现的。
通过加大水电、核电、天然气、煤层气以及地热能、太阳能、风能、生物质能的开发投入,这几类能源可以提供3亿t左右标准煤的能源,煤炭和石油提供20亿t左右标准煤的能源。所以,中国环境压力和石油进口压力就会大大减轻,中国能源资源开发利用完全可以立足国内,保持较低的对外依存度,进而走自己设计的发展之路。
4 建议和结论
实现上述目标的关键是经济结构调整和能源利用效率提高,将单位GDP能耗降低20%。经济的另一含义是节约和效率。从经济理论角度讲,在市场经济条件下,资源节约应该是企业的自觉行为。价格机制能够促使作为理性经济人的企业最大限度地节约使用资源,因为资源节约本身就是降低成本和提高利润的基本途径。所以,导致资源利用粗放的主要原因是制度设计问题。如技术改造,当企业不能以较低的成本获得技改资金或在若干年内通过技改节约的资金不足以弥补技改投资时,企业就没有节约的积极性。所以,资源利用高效化的设计,应本着增加企业资源粗放利用的成本,提高其资源利用的经济效益。
目前中国的政策是实现经济结构调整和节约能源利用,主要手段是资源性产品价格形成机制的重构,这将不可避免地导致资源性产品的涨价。有的经济学家和社会学家不无担忧地提出资源性产品的涨价将考验两种社会制度[4]。
因为涨价后企业增加的成本最终都要转嫁到消费者身上,所以问题的实质是如何把通过涨价增税增加的公共财政转化为社会保障返利于民,否则极易引发社会不安定因素。公共财政的作用是弥补市场经济的不足,用政府这只“看得见”的手弥补市场这只“看不见的手”的缺陷,弥补方式一是弥补社会收入的再分配,以实现社会公平和稳定。二是支持新事物的发展,以实现社会进步。而中国公共财政体制建立时间不长,还存在许多缺陷,不能完全适应市场经济的要求。
所有权派生的支配权、使用权、开发权和收益权是所有权的实质内容。产权不清,价格改革很容易成为一些掌权者和利益集团谋利的工具。回首国企改革中的国资流失,就可看到这种借价格改革掠夺的危险有多大。中国宪法规定,矿产资源(包括煤炭、石油、天然气、水等能源资源)属于国家所有,但在资源的开发利用中普遍存在事实上的地方所有、企业所有等谁占有谁所有的现象,致使国家所有权虚化。国家作为所有权主体既没有从矿产资源开发利用收益中获得足够的回报,又未能很好遏制乱采滥挖等矿产资源开发利用秩序混乱的局面。
改革开放20多年后的今天,中国市场经济体制已经基本建立,政府应从经济活动前沿撤退,淡化对经济数量增长的追求,完善和运用公共财政实现社会公平和稳定,使改革成果惠及每个人包括每个农民;完善和运用法律和政策解决产权制度、交易制度中的缺陷,防止全民资产由于制度缺陷流向少数人口袋,降低交易成本,增加效率,减少浪费。
人类对资源的利用是一个不断提高利用水平,新老资源不断更替的历史。从石器到金属和塑料等合成材料,从钻木取火到煤炭、石油的开采再到水利发电、核能、太阳能的开发利用,资源利用的范围越来越广,程度越来越深。所以,绝对的资源枯竭不会出现。
在资源的利用中,矛盾往往并不表现为人与自然的关系,更多的是人类自身的问题即经济和政治问题。中国所追求的是在资源利用过程中,做到合理开发利用,避免因资源问题影响中国经济社会的持续健康发展,影响国民的福祉。中国目前在能源供应上的战略选择应是立足国内,保持较低的对外依存度,着力提高能源利用效率,尽可能长地保证传统能源对经济社会发展的需求,以使中国有时间研究开发新型能源,实现对能源利用的平稳更新换代。
国际能源署表示,太阳能产量预计将在未来10年引领可再生能源供应的激增,在目前情况下,可再生能源将占全球发电量增长的80%。
在周二发布的年度《世界能源展望》中,国际能源机构在其核心情景中表示,到2025年,可再生能源有望取代煤炭,成为主要的发电方式。该情景反映了国际能源机构已宣布的政策意图和目标。
该报告称,太阳能光伏和风能在全球发电中的总份额将从2019年的8%上升到2030年的近30%,太阳能光伏发电能力将以平均每年12%的速度增长。
国际能源署执行干事法提赫·比罗尔说,“我认为太阳能将成为世界电力市场的新霸主,根据目前的政策设置,2022年以后每年的部署都将创下新的记录。”
国际能源署称,成熟的技术和政府支持机制降低了大型太阳能光伏项目的融资成本,有助于降低总体产出成本。它说,在大多数国家,太阳能光伏发电比新的燃煤或燃气发电厂更便宜。可再生能源发电是2020年持续增长的唯一重要能源。
报告称,希望到2050年采取净零排放目标,将使光伏发电的表现更加强劲。报告还指出,尽管太阳能和风能发电有所增长,但碳排放预计在2020年下降24亿吨之后,将在2021年回升,并在2027年超过2019年的水平,到2030年达到36亿吨。
国际能源署表示,在许多情况下,长期目标与具体的近期减排计划之间仍存在差距。该报告还说,将新的风能和太阳能发电整合起来,将取决于包括配电网络在内的系统各部分的充分投资。潜在的原因是需求低于预期、未支付账单或发展中经济体公用事业财务状况恶化,这可能会使电网成为一个薄弱环节。
据外媒报道,国际能源署在关于可再生能源的报告中预计,2019年至2024年期间,全球可再生能源总装机量将增长1200GW,增幅达到50%,太阳能光伏将成为主导。其中,仅太阳能光伏一项就占了预期增长的60%,而大陆上风能则占据了增长中的四分之一。尽管水力仍占可再生能源总装机量增量的十分之一,但其增长速度正在放缓。报告指出,到2024年,中国占全球可再生能源装机量增长总量中的40%。对中国的预测值高于去年,主要是因为中国的系统集成有所改善,更低的弃风率,以及增强的太阳能光伏和陆上风能的竞争力。
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作者:吃多不长肉
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节流,先是我们常说的节约用电,节约用煤……其次可以采用梯度电价等。另外的关键就是,能源资源的开采过程中的节约保护,比如很多煤矿出于经济利益,不开采厚度较小但大于最低可采厚度的煤层,造成永久性的破坏浪费。要是能有政策保护这些可采煤层,能为人类生活多提供很大一部分能源资源。
一、各省级能源主管部门会同经济运行管理部门要切实承担牵头责任,按照消纳责任权重认真组织制定实施方案,积极推动本行政区域内可再生能源电力建设,推动承担消纳责任的市场主体积极落实消纳责任,完成可再生能源电力消纳任务。各地要在2021年2月底前向国家发展改革委、国家能源局报送2020年可再生能源电力消纳责任权重完成情况。
二、国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司、内蒙古电力(集团)有限责任公司要切实承担组织责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重组织调度运行部门和交易机构等,认真做好可再生能源电力并网消纳、跨省跨区域输送和各类市场交易。国家电网有限公司、中国南方电网有限责任公司所属省级电网企业和内蒙古电力(集团)有限责任公司要在2021年1月底前向省级能源主管部门、经济运行管理部门和能源派出监管机构报送2020年本经营区及各承担消纳责任的市场主体可再生能源电力消纳量完成情况。
三、国家能源局各派出机构要切实承担监管责任,密切配合省级能源主管部门,按照消纳责任权重积极协调落实可再生能源电力并网消纳和跨省跨区交易,对监管区域内各承担消纳责任市场主体的消纳量完成情况、可再生能源电力交易情况等开展监管。各派出机构要在2020年12月底前,向国家能源局报送监管报告。
国家发展改革委、国家能源局有关部门将加强跟踪监测,计划2020年9月组织开展全国可再生能源电力消纳责任权重执行情况评估,并根据评估情况督促各省级能源主管部门、各电网企业、各派出机构进一步落实2020年可再生能源电力消纳责任,研究提出2021年可再生能源电力消纳责任权重初步安排。