关于新能源的论述
新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部伸出所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
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。近年来,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,但目前的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。目前,美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
可燃冰:这是一种甲烷与水结合在一起的固体化合物,它的外型与冰相似,故称“可燃冰”。可燃冰在低温高压下呈稳定状态,冰融化所释放的可燃气体相当于原来固体化合物体积的100倍。据测算,可燃冰的蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。
煤层气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。从泥炭到褐煤,每吨煤产生68m3气;从泥炭到肥煤,每吨煤产生130m3气;从泥炭到无烟煤每吨煤产生400m3气。科学家估计,地球上煤层气可达2000Tm3。
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:当今,世界科学家已研制出利用正反物质的核聚变,来制造出无任何污染的新型核能源。正反物质的原子在相遇的瞬间,灰飞烟灭,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。
常规能源存在一些缺陷,比如不可持续性,比如污染,比如受到地域地理环境等诸多条件限制,从长远的眼光看,常规能源的枯竭到最后不能满足人们需求只是时间问题,若得不到解决后果可想而知。新能源目前大多规避了污染,太阳能氢能风能地热能以及其他的无不例外,他们的可持续性要好于常规能源,常规能源的过量使用会导致地球储备的能量提前释放,使得温度升高,新能源也有效的控制了这个问题,当然目前技术还远没达到我们梦想的程度,比如太阳能电池板目前最高达到30%的转化率就已经很不错了,技术的不成熟导致了高成本,高成本也使得这些新能源与我们见面的时间要晚上许多,但是常规能源最终被替代是不可避免的,简单的问一句煤石油用完了怎么办?意义就在此,常规能源的替代品,不可或缺必然产生的结果
摘要:本文阐述了低碳经济与低碳生活的概念和两者之间的关系。“低碳经济”是国际社会应对人类大量消耗化
石能源、大量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。“低碳经济”不仅意味着制造业要加快淘
汰高能耗、高污染的落后生产能力,而且意味着引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好,从而充分发
掘消费和生活领域节能减排的巨大潜力。指出“低碳经济”仅有先进技术的支撑是不够的,必须依托于“低碳生
活”才能实现减排的目的。而“低碳生活”是一种简单、简约、俭朴和可持续的生活方式,要实现“低碳生活”,
宣传引导和制度保障是缺一不可的。
关键词:环境科学;低碳经济;低碳生活;可持续消费
1低碳经济的概念及形成背景
今年6月5日“世界环境日”的主题定为:“转变传统观念,推行低碳经济”(“Kick the Habit!
Towards a Low Carbon Economy”)。“低碳经济”,是近年来国际社会应对人类大量消耗化石能源、大
量排放二氧化碳引起全球气候灾害性变化而提出的新概念。它的核心是在市场机制基础上,通过制度框架
和政策措施的制定和创新,形成明确、稳定和长期的引导和鼓励,推动提高能效技术、节约能源技术、可再生能源技术和温室气体减排技术的开发和运用,并促进整个社会经济朝向高能效、低能耗和低碳排放的
模式转变
进入21世纪,全球油气资源不断趋紧,保障能源安全压力逐渐增大,全球环境容量瓶颈凸现,同时
气候变化问题也成为有史以来人类面临的最大的“市场失灵”问题。在此背景下,英国率先提出“低碳经
济”的概念,并于2003年颁布了《能源白皮书》(英国能源的未来——创建低碳经济)。现在,欧美发达
国家大力推进以高能效、低排放为核心的“低碳革命”,着力发展“低碳技术”,并对产业、能源、技术、
贸易等政策进行重大调整,以抢占先机和产业制高点。日本作为推动“低碳经济”的急先锋,投入巨资致
力于发展“低碳技术”;美国参议院2007年提出了《低碳经济法案》,美国政府制定了低碳技术开发计
划。这一切对我国而言,已形成压力和挑战。
我国现在正处于工业化、城市化、现代化加快推进的阶段,基础设施建设规模庞大,能源需求快速
增长。“高碳经济”特征突出的现实,成为我国可持续发展的一大制约。怎样走出一条既确保经济社会快
速发展,又不重复西方发达国家以牺牲环境为代价谋求发展的老路,同时又不盲目让西方国家牵着鼻子走,
是我们必须面对的课题。
2从技术角度看低碳经济
保障能源安全和应对气候变化无疑是“低碳经济”要实现的最重要的两个目标。英国所倡导的“低碳
经济”,是通过制定和实施工业生产、建筑和交通等领域的产品和服务的能效标准和相关政策措施,通过
一系列制度框架和激励机制促进能源形式、能源来源、运输渠道的多元化,尤其是对替代能源和可再生能
源等清洁能源的开发利用,实现低能源消耗和低碳排放的目标。最终实现以更少的能源消耗和温室气体排
放支持经济社会可持续发展的目的。
2.1新能源二氧化碳排放量的不确定性
从技术创新的角度看,“低碳经济”的理想形态是充分发展太阳能光伏发电、风力发电、氢能以及生
物质能技术。一般把太阳能光伏发电、风力发电、氢能等称为新能源或替代能源,生物质能认为是替代能
源中的可再生能源。
风力发电虽然近年来发展很快,技术有一定程度的突破,但目前它的成本也还是高于煤电、水电。此
外,人们认为风力发电在发电过程中不排放二氧化碳,而火力发电过程要排出大量二氧化碳,因此说风电
不排放二氧化碳,这实际上是一种误解。与火力发电相比,风力发电在发电过程中是不排放或很少排放二
氧化碳,但在制造风力发电设备及其维修、维护过程中是一定要排放二氧化碳的,我们不能光比较发电过
程的二氧化碳排放量,而应当比较火力发电和风力发电发出单位电量的全程二氧化碳排放量。所以说,认
为风力发电、电动汽车不污染环境,不排放二氧化碳的观念首先是不科学的。再比如现阶段太阳能发电的
成本是煤电、水电的5-10倍,[1]作为二次能源的氢能,目前离商业化目标还很远,技术还很不成熟。目
前新能源开发的高成本一方面说明技术不过关,另一方面也意味着所谓新能源并不是无污染,也不见得二
氧化碳排放量就低,在没有进行全程二氧化碳排放量的比较之前,不能轻言新能源是低二氧化碳排放的能
源。
2.2生物质能技术的实施结果
生物能源是可再生能源,发展生物质能技术,看似“一石两鸟”,既解决化石能源紧张的替代和缓解
问题又改善环境。但从目前实施的结果看,它带来的问题似乎比解决的问题还要多。美国发展生物质能的
新政策出台后,美国的粮农们纷纷扩大玉米的种植面积,或将种植其他作物的土地也改种为玉米。据统计,
2007年美国玉米种植面积和产量均创下1944年来最高纪录,产出的玉米中多达五分之一被用来生产乙醇汽
油。如此旺盛的需求当然也带来了价格的上扬,仅2007年一年,美国国内的玉米价格就上涨了50%。[2]此
外,由于被玉米挤占了种植空间,大豆的供应量减少,价格也开始上涨。因此布什的新能源政策招致了不
少人的批评。联合国粮农组织专家琼·齐格勒警告说,一些国家将粮食转化为燃油的做法是一种“反人类罪”,这种做法将加剧全球范围内的粮食短缺,抬高粮食价格,让更多贫困人口难以承受。利用粮食作物
转换成生物燃料的政策对于日益严峻的全球粮食短缺问题无疑雪上加霜,必将给世界造成更大规模饥荒。
在中国,2007年猪肉和食用油价格的一路飙升,一个非常重要的原因就是饲料价格的上涨,而且粮食
价格飞涨波及的不仅仅是中国。美国的一项能源政策对世界范围内的食品价格产生这么大的影响,可谓美
国的生物燃料政策的实施客观上已经形成了全球8亿有车一族与20亿最贫困人口之间针对粮食展开的较
量。而具有讽刺意味的是,开发生物质能的计划并未带来化石能源紧张问题丝毫的缓解,倒是使新旧问题
相互交织,给人类带来了更多的困扰。
但这并不意味着技术创新和新能源的发展对于“低碳经济”不重要,而是我们在推行“低碳经济”的
同时要倡导“低碳生活”,或者说,“低碳生活”应当是“低碳经济”的重要组成部分。
3.低碳经济应与低碳生活相依托
“低碳经济”的重要含义之一,不仅意味着制造业要加快淘汰高能耗、高污染的落后生产能力,而且
意味着引导公众反思那些浪费能源、增排污染的不良嗜好,从而充分发掘消费和生活领域节能减排的巨大
潜力。
在市场经济体制和观念下,“低碳经济”高能效、低能耗技术状态下的生产仍然是追逐最大利润,因
此大量生产就是不可避免的,所生产的产品最终一定要想办法卖出去的,而且是卖的越多越好。大量生产
必然会产生大量污染、大量排碳。单位能耗降低了,但总量大大增加,二氧化碳的排放量是不会减少多少
的。举例来说,通过几十年的努力小汽车行驶一百千米的耗油量下降了约50%,但小汽车的总量却增加了
几十倍,显而易见的是污染和二氧化碳排放量也增加了许多倍。因此说,“低碳经济”仅有先进技术的支
撑是不够的,必须依托于“低碳生活”才能实现减排的目的。
3.1“低碳生活”是可持续的生活方式
“低碳生活”是一种简单、简约和俭朴的生活方式。我们的衣食住行都与二氧化碳排放量乃至于气候
变化有关,比如一张A4纸的能源含量接近0.1度电,[3]由此也可算出它的二氧化碳排放量。如果绝大多
数人的生活能够采取低排碳的适度消费的方式,那么“低碳经济”的实现是有可能的,有怎样的生活方式
就有怎样的经济。
“低碳生活”不只是制造业、建筑业中许多节能技术改进的细节,它包括日常生活习惯中许多节能细
节。对于世界第一人口大国来说,每个人生活习惯中浪费能源和二氧化碳排放量的数量看似微小,一旦以
众多人口乘数计算,就是巨大的数量。
如今在发达国家,很多人已经接受了由低碳经济带来的低碳生活方式,为了过上低碳生活,他们愿意
做出自我牺牲,从关掉暖气到放弃驾车去上班。今天欧洲人越来越喜欢乘坐火车出行,一个主要原因是乘
高速列车带来的人均碳排放只有飞机的1/10。
简约生活,也正成为更多中国人家奉行的生活准则。一些收入早已进人中产阶级的市民,也会穿着旧
衣服去早市买便宜青菜,骑自行车出行,使用最老款的手机。煮鸡蛋早关一分钟煤气、用洗衣服的水冲厕
所、随手关灯,打印用双面纸等习惯早已深入到那些最有教养的阶层中去,带来心灵的宁静。
然而,能够自觉地在可持续消费价值观指导下做到适度消费的人是不多的,大量消费依然是社会生活
的主旋律。低碳经济绝大部分时刻还只是一个概念,低碳生活也只是处在令人尴尬的纸上谈兵阶段。
在实际生活中,以大量消耗能源、大量排放温室气体为代价的“面子消费”、“奢侈消费”的比例太
高。一方面在努力实现“低碳经济”,一方面又不停地挥霍。这些都是消费主义文化使然。
消费主义文化总是不断刺激你去换最新款的手机、电视、衣服、鞋子;轰炸般的商业广告煽动着公众
一浪高过一浪的消费欲望,把人变成商业利润的工具。不少刚参加工作不久的年轻人,用一个月的收入买
一款新式手机或一个名牌皮包眼睛都不眨。中国现在每年平均淘汰近7000多万部手机,产生着大量的电
子垃圾。[4]不少年轻女性家里堆满了各种款式的鞋子和皮包,但还是要去买更新的款式。在提倡“低
碳生活”的今天,“能挣会花”的口号不再象征着现代化理念,而象征着一种浪费资源的野蛮消费方式。大量生产、大量消费、大量废弃的生活方式,正走向人类文明的反面,严重制约了可持续发展战略的
实施,不但污染了生态环境,而且污染了人们的心灵。正是这种无限膨胀的消费欲望造成了世界能源、资
源的紧张。
3.2“低碳生活”要有制度保障
今年6月13日,湖北省首次公示部分省直机关办公建筑能源审计结果,包括省建设厅、交通厅、发
改委在内的20个省直机关办公楼,每年每平方米的平均耗电量为80度,是普通民宅的3~4倍。[5]而
在这之前,国务院办公厅以及湖北省政府都发布了节能降耗建设加以型机关的通知,并且也有一些具体的
要求。不能取得明显成效的根本原因在于,公务人员的节能纯粹是个人道德、认识的体现,即使有一些具
体的要求,也只是柔性的,没有一种刚性的制度约束,来催逼他节能。如果政府节能有制度保证,那么公
务人员一旦不节能,就会受到组织、经济等方面的惩戒,将会极大地推进节能在政府层面的落实。
6月16日《解放日报》报道,上海市将办公节能措施具体化,如制定了“夏季着清凉装上班,除外事
礼仪需要外不穿西装不系领带”、“办公楼四楼以下不乘用电梯”、“公务出行拼车、乘用公交车”等规
定,正在将办公节能措施具体化,并率先在公务人员中推行,这在大方向上应该看作是走向了制度化。如
果这些制度再辅之以惩戒措施,将会更现实化,也便于操作。
全民的环境与可持续发展宣传教育开展以多年,公众的环保意识有了一定程度的提高,除了道德层面
的教育引导外,还必须有制度的约束。6月1日之前,许多人怀疑“限塑令”的可操作性,但颁布后,还
是得到了广大市民的理解,并且取得了实效。
总之,“低碳生活”的广泛实施,,将扼制“高碳经济”的蔓延,促进“低碳经济”发展。而实现这
一目标,“低碳生活”的宣传引导和制度保障是缺一不可的。
参考文献
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[2]赖华夏.石油涨价的蝴蝶效应[J].世界环境,2008(2):10
[3]田晨.低碳生活是一种更好的生活方式[J].世界环境,2008(2):31
[4]陈晓凤.简约生活[J].自然之友通讯,2008(3):48
[5]毛建国.惟有通过法制催逼政府节能[N].中国青年报,2008年6月17日
我国是能源消费大国, 发展新能源产业对保障能源安全供应、改善能源结构, 具有重大战略意义。
一、加快新能源产业发展的必要性和重要性
能源是人类生存和发展的基础, 能源的可持续是我国经济社会可持续发展的必要条件。随着经济社会稳步快速发展, 能源资源瓶颈制约日益突出。优化能源结构、保障能源供给已成为事关全局的重大战略性任务。加快新能源产业化进程,可以从根本上优化能源结构、减少煤炭消耗、缓解能源约束, 保障我国能源和经济社会的可持续发展。加快新能源产业发展, 对培育我国新的经济增长点, 促进产业结构升级, 转变经济发展方式, 推动经济又好又快发展有着十分重要的意义。
(一) 加快新能源产业发展, 是应对全球能源发展新形势的必然选择。
与常规能源相比, 新能源最大优势是地域分布比较均衡且资源量巨大, 其资源量相比人类需求来说, 可谓资源无限。开发利用新能源有利于优化能源消费结构、保护生态环境、保障能源安全。同时也是拉动内需、培育新的经济增长点、促进经济和社会可持续发展的战略选择。近年来,面对越来越突出的能源问题, 许多国家纷纷将太阳能、风能、地热能、生物质能等的利用作为能源发展的重点, 并将新能源的开发应用与产业发展作为新的经济增长点来抓, 从法律、政策、机制等多层面加以推动, 并呈现出良好的发展态势。尤其是新能源产业发展迅速, 开发利用技术不断进步, 生产成本持续下降, 市场前景广阔。这为我国顺应国内外能源发展新趋势, 加快新能源产业迅速发展, 创造了良好的条件与机遇。
(二) 加快新能源产业发展, 是转变经济发展方式的迫切需要我国人口多, 人均资源相对不足, 资源问题始终是现代化建设中一个带有全局性、战略性的重大问题。由于粗放型增长方式尚未从根本上得到转变, 我国经济发展面临很大的资源压力, 尤其是一些重要资源消耗总量快速增长, 对国外资源的依赖程度越来越大。目前, 国际原材料价格大幅波动, 铁矿石等价格谈判非常艰难。能源资源消耗大的一个重要原因, 就是产业结构和能源结构不合理。应对国际金融危机、促进经济长期平稳较快发展, 必须在推进产业结构优化升级方面下更大功夫。新能源产业代表着一种新的增长路径与发展模式, 这些产业总的讲技术含量高、资源消耗低、综合效益好, 应当促进发展、培育壮大。经过多年建设, 我国新能源产业已初具规模。但从总体上看, 我国新能源产业和技术与国际先进水平相比还有较大差距, 国内市场规模较小, 生产成本较高。必须针对这些突出问题, 加大政策支持力度, 完善相关体制机制, 促进新能源产业加快发展。
(三) 加快新能源产业发展, 是提升国际竞争力的根本举措。
历史经验表明, 每一次经济危机及调整都孕育着新的技术突破, 催生新的产业变革。国际金融危机爆发以来, 美国、欧盟、日本等国先是增强资金流动性、救助金融企业, 最近纷纷把着力点放在发展绿色经济和绿色产业上。新能源产业很可能成为推动新一轮世界经济增长的引擎。
改革开放以来, 我国在原有基础上, 通过承接国际产业转移, 引进消化吸收国外先进技术, 形成了比较完备的产业体系。但从总体上看, 我国经济在国际分工中仍处于中低端位置, 产业层次不高,整体素质和竞争力不强。促进我国经济长期持续发展, 必须加快推进自主创新和产业升级, 努力抢占发展的制高点。
新能源产业尚处于初始发展阶段, 各国之间的差距还不是很大。抓住难得的历史机遇, 顺应世界经济发展和产业转型升级的潮流, 以发展新能源产业为突破口, 培育新的经济增长点, 有利于形成新的国际竞争优势, 促进我国经济实现跨越式发展。
政策扶持: 新能源产业发展的前提基础。根据现阶段的历史条件和技术发展水平, 我国应该明确发展新能源产业的重要使命, 坚持以新能源替代传统能源、以可再生能源替代化石能源、以优势资源替代稀缺资源, 进一步强化新能源的战略中心地位。基于这样的目标, 我们应该把握往以下几个方面的重点:
首先, 坚持以税收政策促新能源产业发展。可考虑对生产新能源产品的企业征收较低的关税或给予免除可考虑对提供清洁能源的企业实行增值税减半甚至减免特别是面对金融危机, 国家应允许从事新能源开发和利用的企业在税前提取风险准备金。在金融危机背景下, 国家应加大一系列激励出口的税收措施, 加大对新能源企业所得税的减免力度。
其次, 坚持以信贷和投资政策促新能源产业发展。应完善国家新能源和可再生能源发展专项贷款和贴息贷款, 研究解决新能源企业的贷款担保机制问题。进一步争取外国政府和国际金融组织的优惠贷款、国外赠款和国际组织的援助基金和投资资金。
再次, 坚持以价格政策促新能源产业发展。主要研究光伏发电价格政策, 在条件合适的时候,可采取标准购电协议的形式来解决光伏并网发电上网的实际操作问题。最后, 坚持以补贴政策促新能源产业发展。国家应考虑采取多种形式的补贴政策, 如对投资直接补贴或提供贴息贷款、根据新能源产品产量进行直接补贴等, 补贴政策的资金需求可通过建立新能源发展基金来解决。
影响未来15年我国新能源 汽车 产业发展的规划方针终于正式露面了。实际上,11个月前,《新能源 汽车 产业发展规划(2021—2035年)》(征求意见稿)(下称:《意见稿》)就已经发布,业界对于政策的大致方向都已经有所知悉。
拒绝激进!多项关键指标调整
变化一:《规划》2025年发展目标新能源 汽车 新车销售量达到 汽车 新车销售总量的20%左右;《意见稿》为25%左右!
据消息人士透露,《规划》中新车销量占比是反复斟酌的结果,“《规划》不再像之前的产业发展规划一样,设置具体的销量目标,而只是划定了一条销量比例的‘线’,这本身是对前几年盲目追求规模的反思。”
此外,该消息人士还调侃道,“保守点,也有利于超额完成任务。”
变化二:《规划》提出“2021年起,国家生态文明试验区、大气污染防治重点区域的公共领域新增或更新公交、出租、物流配送等车辆中新能源 汽车 比例不低于80%”。《意见稿》要求是“新增或更新用车全部使用新能源 汽车 。”
变化三:《规划》不再要求插电式混合动力(含增程式)乘用车新车平均油耗标准。《意见稿》要求“插电式混合动力(含增程式)乘用车新车平均油耗降至2.0升/百公里。”
这一调整,应该也与近期发布的节能 汽车 技术路线图2.0原因类似,鼓励多种节能技术路线共同发展,不再硬性要求,拔苗助长,进而产生更多不确定风险。
变化四:《规划》提出“鼓励地方政府加大对公共服务、共享出行等领域车辆运营的支持力度,给予新能源 汽车 停车、充电等优惠政策”。《意见稿》的表述是“鼓励地方政府加大对公共服务、共享出行等领域车辆运营的支持力度,给予新能源 汽车 通行、使用等优惠政策。”
在电池中国网看来,将“通行、使用”改成“停车、充电”虽然只变换了四个字,但意义完全不一样了。目前新能源 汽车 ,尤其是电动 汽车 在一线、二线等限行、限牌城市销量好,主要是有通行、路权、牌照的政策支持,而未来不再给予通行、使用优惠政策,可能会影响在这些城市的销量。
当然,这一《规划》针对的是远期政策方向,考虑到5年甚至10年后,新能源 汽车 保有量已经非常高,届时再给予“通行、使用”优惠,预计会增加交通负担,转而给予“停车、充电”优惠,还能继续支持产业发展。
新增多项内容 安全和质量更受重视
新增一:在创新驱动方面,《规划》提出,“完善激励和保护创新的制度环境,鼓励多种技术路线并行发展,支持各类主体合力攻克关键核心技术...”其中,鼓励多种技术路线并行发展,是相对于《意见稿》新增内容,这也是对混合动力、插电式混合动力、氢燃料电池 汽车 、HEV等多种节能技术路线的肯定。
新增二:在“健全安全保障体系”环节,《规划》提出“加强对整车及动力电池、电控等关键系统的质量安全管理、安全状态监测和维修保养检测。”
新增三:“深化行业管理改革”方面提出,“加强事中事后监管,夯实地方主体责任,遏制盲目上马新能源 汽车 整车制造项目等乱象。推动完善道路机动车辆生产管理相关法规,建立健全僵尸企业退出机制,加强企业准入条件保持情况监督检查,促进优胜劣汰。”
避免产业链盲目跟风投资、造成资源浪费预计是总基调,同时对僵尸企业的退出机制也将建立。
新增四:在“加快建设共性技术创新平台”方面,《规划》提出“建立健全龙头企业、国家重点实验室、国家制造业创新中心联合研发攻关机制”。预计后续在产业创新支持政策或措施上,对于动力电池产业链头部企业,会不会有一定倾斜,尚不能确定。
此外,还就动力电池回收利用以及立法等新增了相关内容,将动力电池回收循环利用体系提上重要位置。
电池中国网把2019年12月发布的《意见稿》与刚刚发布的《规划》调整、变更主要部分摘录如下,供各位了解《规划》的主要方向及变化。
“共享化”在前几年提到较多,被认为是 汽车 “新四化”之一,而《规划》已经将“共享化”删除。在我看来,删除“共享化”可能是考虑到其应该算是一种商业模式、形态,而非技术变革。
《规划》在创新驱动上增加了“鼓励多种技术路线并行发展”,而不再唯纯电动独尊。
《规划》还将《意见稿》中的提升产业基础能力单独拿出来,放在第三章“提高技术创新能力”进行了重点论述。
这里主要调整的就是2025年新能源 汽车 新车销量占比由25%降至20%,同时删除了“智能网联 汽车 新车销量占比达到30%”。
另外,《规划》还增加了充换电、氢燃料供给体系建设等内容。
《规划》提出了“建立健全龙头企业、国家重点实验室、国家制造业创新中心联合研发攻关机制”,这一点或许值得注意。另外,这里再次提到了“不同技术路径”,也是对多种技术路线的肯定。
《意见稿》中的“以资本市场依托,发挥各类基金的协同作用,推动新能源 汽车 整车、动力电池等零部件企业优化重组,提高产业集中度。”在《规划》中被删除。但值得注意的是,《规划》在第八章第一节“深化行业管理改革”中提到“充分发挥市场机制作用,支持优势企业兼并重组、做大做强,进一步提高产业集中度”。
《规划》新增了“加强对整车及动力电池、电控等关键系统的质量安全管理、安全状态监测和维修保养检测。”以及“鼓励行业组织加强技术交流,梳理总结经验,指导企业不断提升安全水平。”
《规划》新增了对氢燃料安全研究,以及全产业链的安全监管。
《规划》还提出,充分发挥节能与新能源 汽车 产业发展部际联席会议制度和地方协调机制作用,强化部门协同和上下联动,制定年度工作计划和部门任务分工,加强新能源 汽车 与能源、交通、信息通信等行业在政策规划、标准法规等方面的统筹,抓紧抓实抓细规划确定的重大任务和重点工作。各有关部门要围绕规划目标任务,根据职能分工制定本部门工作计划和配套政策措施。各地区要结合本地实际切实抓好落实,优化产业布局,避免重复建设。行业组织要充分发挥连接企业与政府的桥梁作用,协调组建行业跨界交流协作平台。工业和信息化部要会同有关部门深入调查研究,加强跟踪指导,推动规划顺利实施。
摘 要:本文通过新能源——生物质能的概述,初步展示其性质特点。同时,结合当下时事,论述其在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展,重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染,效益高的新性能源,通过查阅相关文献了解到其发展过程中存在的主要问题进行分析研究,进而提出了几点对策。
关键词:生物质能,新农村建设,秸秆应用,现状分析
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
生物质能特点
1) 可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2) 低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3) 广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4) 生物质燃料总量十分丰富。
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
生物质能应用
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,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。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
目前人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440~1800亿吨( 干重 ),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭 ,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场。
新农村建设离不开新能源发展
中国是一个农业大国,农村人口占大多数,因此农村和农民问题是关系到国家稳定与发展的关键性问题。近年来,随着农村经济的发展,农民生活水平不断提高,广大农村对于能源的需求量也在不断上升,传统能源的大量使用造成了严重的污染问题,同时日益增大的农村能源需求量也给我国本已严峻地能源形势带来了更大的挑战。根据《2004年世界BP能源统计年鉴》提供的资料,2003年世界石油探明总储量为1567亿吨,中国石油探明总储量仅占世界的2.1%,但中国的石油年消费量却占到了世界的7.6%,2003年中国石油对外依存度达到了35%,专家预计这一数字到2020年将达到60%。同时我国农村许多地区风能、太阳能、生物质能源丰富,蕴含着发展新能源的巨大潜力,因此,将可持续发展理念引入农村能源利用领域,大力推进新能源建设,则是解决农村能源与环境之间矛盾的有效途径。
新农村建设是我国现代化进程中的重大历史任务,目的在于改善农村生态环境,提高农民生活质量。其中一项重要措施就是大力发展循环农业,开发使用新能源。过去对于农村能源有一个十六字方针,即“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”,这是在短缺经济的背景下,针对能源危机而提出来的。目前,我国农村的社会、经济及其能源供需结构形势发生了重大变化,大量商品能源进入农村市场,农村能源面临着结构升级和如何现代化的问题,原十六字方针因缺少生态观和市场观,已不符合现时和未来农村能源可持续发展的实际。因而开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤,占56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。
1991年至1998年,农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤,增加了18.3%,年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户,增加了2倍多,年增长达17.7%,增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,生物质能优质化转换利用势在必行。
生物质能在新农村建设中的应用意义
生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能,它通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14%,在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能。
以秸秆产能技术为例,秸秆产能是生物质能里面具有代表性的一种。秸秆属可再生能源,年复一年可保证能源的永续利用。有资料介绍,植物在燃烧过程中放出二氧化碳,但它在生长过程中要吸收二氧化碳,这放出和吸收是基本平衡的,所以对环境保护有利。同时从秸秆的化学成分和热值看亦有它的优势,将它燃烧产生的灰分不小于10%,而且灰分还是一种好的农作物所需的肥料,是发展循环经济的好项目。农作物的成熟期主要集中在春季和秋季,由于它们的生长期和成熟期与气候密切相关,因地区不同也有一些差异。我国秸秆的产生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交替期及秋季。由于中国土地辽阔,秸秆的收获时间也存在一定的差异,但趋势是一致的。这里所谈季节性主要针对农作物成熟时产生的秸秆,至于农作物收获后,经过加工过程产生的生物质资源如稻壳等不在此列,它根据粮食的市场需求加工产生。以上秸秆产生的特点将对开发利用秸秆的管理和技术方面带来重大影响。当然对于一些具体情况,应该具体问题具体分析处理。
从实际应用来说,秸秆作为能源原材料可用于制作秸秆煤或者用于秸秆发电。秸秆煤比起普通煤炭,秸秆煤不仅投入小、生产安全,还具有易燃耐燃、热效率高、残渣少等特点,在新农村建设中推广秸秆煤,不仅能使农村的生态环境得到保护,而且能使生产秸秆煤的农民家庭带来丰厚的利润回报。目前利用秸秆发电的途径有两种:一是秸秆气化发电,二是秸秆直接燃烧发电,用得最广泛的是秸秆直接燃烧发电。秸秆发电与常规的火力发电的不同之处主要是燃料不同引起燃烧系统的变化,重点是燃烧设备的变化,而热力系统的其余部分和电气系统与常规一般火电厂类同。秸秆燃烧的另一途径是利用已经运行电厂中的锅炉进行掺烧,这既可节约煤,又可增加秸秆利用的途径。各地电厂所配炉型不同,可以由秸秆的各种成型来满足不同炉型锅炉燃烧要求。有一种在煤粉炉中掺烧秸秆的思路是炉膛中下部稍加改造增加一块炉排烧秸秆,称之为联合燃烧。还有对将按要求被关闭的小型火力发电厂,可以对其锅炉改造或重新建设锅炉装置,改造成为生物质能电厂,这也是有利的途径。在新农村建设中使用秸秆发电,能够有利于减轻农民的负担,同时可以有利于保护环境。
生物质能在新农村建设的现状与发展对策
我国政府历来重视生物质能的开发利用,将其作为能源领域的一个重要方面,纳入了国家能源发展的基本政策之中,先后签署了《里约宣言》、《气候变化框架公约》等国际公约,颁布了《中国21 世纪议程》和《中国环境与发展十大对策》,在十届全国人大第四次会议通过了《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》,确定了可再生能源的发展目标,并提出要实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策,鼓励生产与消费可再生能源,提高可再生能源在一次能源消费中的比重,出台了一些支持可再生能源技术发展的政策性文件,这些都有力地推动着可再生能源(包括生物质能)的发展。十一届全国人大常委会第十次会议对可再生能源法修正案(草案)进行了初次审议。在审议中,常委会组成人员建议———大量消费煤炭造成环境污染, 农作物秸秆等发电利国利民。但现实却是,我国可作为能源使用的农作物秸秆、林业剩余物等却大量被废弃。资料显示,每年全国可作为能源使用的农作物秸秆资源量约为1.5亿吨标准煤,林业剩余物资源量约2亿吨标准煤,小桐子(麻疯树)、油菜籽、蓖麻、漆树、黄连木和甜高粱等油料植物和能源作物潜在种植面积,理论上可满足年产5000万吨生物液体燃料的原料需求。工业有机废水和畜禽养殖场废水资源量,理论上可以生产沼气近800亿立方米,相当于5700万吨标准煤。但到2008年底,全国生物质发电装机容仅315万千瓦,其中蔗渣发电170万千瓦,碾米厂稻壳发电5万千瓦,城市垃圾焚烧发电40万千瓦,秸秆、林木废弃物发电55万千瓦。
生物质能源技术同其他新能源技术一样,在其发展的进程中面临着众多的问题。概括而言,这些问题主要有两类:一类是共同性的问题,即绝大多数生物质能源都面临的问题另一类是特殊性问题,即生物质能各个领域中某些技术所面临的特殊问题,一般来说,由于生物质能源技术多种多样,其工艺特征不同、发展阶段不同、市场的取向不同,因此在发展过程中所面临的问题也有所不同。从共性上分析,主要存在以下几个主要问题。分别是:思想认识不到位,技术研发。创新能力弱,政府配套政策不健全,资金缺口大。投融资体系单一,市场体系建设不完善。针对这些存在的问题,为了生物质能的发展应需要做到:提高认识、理清思路、加大宣传,加强人才能力建设、加大科研投入,搞好试验示范,开展资源评价、调整种植业结构、发展能源作物。完善相关的法律法规,吸收外国的成功经验等等。
在呼唤环保建设的今天,无污染的生物质能将会成为热门的能源,为新农村建设带来经济性和环保性的双效收益。总而言之,生物质能是可再生能源,它的应用对于新农村建设有重大的意义,有利于环保工作的进行,而且产能的原材料数量多,分布广,有部分原材料还起到了变废为宝,回收利用等,加大应用生物质能的力度,能够促进调整能源结构,保障能源安全。当然,生物质能也不是没有缺点的,热值及热效率低,体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10%一30%。这些缺点都需要技术的革新和政策的相应变动来进行改善,从而为新农村建设发展指向一条明亮的,无污染的发展道路。
生物质能与中国新农村建设
084386 汉语言文学 兰艳丽
摘 要:本文通过新能源——生物质能的概述,初步展示其性质特点。同时,结合当下时事,论述其在新农村建设中起到的作用来证明新农村的建设离不开生物质能的应用与发展,重点讲述了秸秆在实际应用中的途径与意义。而生物质能作为一种无污染,效益高的新性能源,通过查阅相关文献了解到其发展过程中存在的主要问题进行分析研究,进而提出了几点对策。
关键词:生物质能,新农村建设,秸秆应用,现状分析
生物质是指通过光合作用而形成的各种有机体,包括所有的动植物和微生物。而所谓生物质能(biomass energy ),就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用,可转化为常规的固态、液态和气态燃料,取之不尽、用之不竭,是一种可再生能源,同时也是唯一一种可再生的碳源依据来源的不同,可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
生物质能特点
1) 可再生性
生物质属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用;
2) 低污染性
生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少;生物质作为燃料时,由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量,因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零,可有效地减轻温室效应;
3) 广泛分布性
缺乏煤炭的地域,可充分利用生物质能;
4) 生物质燃料总量十分丰富。
生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000~1250亿吨生物质海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。
生物质能应用
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,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。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
目前人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440~1800亿吨( 干重 ),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭 ,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场。
新农村建设离不开新能源发展
中国是一个农业大国,农村人口占大多数,因此农村和农民问题是关系到国家稳定与发展的关键性问题。近年来,随着农村经济的发展,农民生活水平不断提高,广大农村对于能源的需求量也在不断上升,传统能源的大量使用造成了严重的污染问题,同时日益增大的农村能源需求量也给我国本已严峻地能源形势带来了更大的挑战。根据《2004年世界BP能源统计年鉴》提供的资料,2003年世界石油探明总储量为1567亿吨,中国石油探明总储量仅占世界的2.1%,但中国的石油年消费量却占到了世界的7.6%,2003年中国石油对外依存度达到了35%,专家预计这一数字到2020年将达到60%。同时我国农村许多地区风能、太阳能、生物质能源丰富,蕴含着发展新能源的巨大潜力,因此,将可持续发展理念引入农村能源利用领域,大力推进新能源建设,则是解决农村能源与环境之间矛盾的有效途径。
新农村建设是我国现代化进程中的重大历史任务,目的在于改善农村生态环境,提高农民生活质量。其中一项重要措施就是大力发展循环农业,开发使用新能源。过去对于农村能源有一个十六字方针,即“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”,这是在短缺经济的背景下,针对能源危机而提出来的。目前,我国农村的社会、经济及其能源供需结构形势发生了重大变化,大量商品能源进入农村市场,农村能源面临着结构升级和如何现代化的问题,原十六字方针因缺少生态观和市场观,已不符合现时和未来农村能源可持续发展的实际。因而开发利用生物质能对中国农村更具特殊意义。中国80%人口生活在农村,秸秆和薪柴等生物质能是农村的主要生活燃料。尽管煤炭等商品能源在农村的使用迅速增加,但生物质能仍占有重要地位。1998年农村生活用能总量3.65亿吨标煤,其中秸秆和薪柴为2.07亿吨标煤,占56.7%。因此发展生物质能技术,为农村地区提供生活和生产用能,是帮助这些地区脱贫致富,实现小康目标的一项重要任务。
1991年至1998年,农村能源消费总量从5.68亿吨标准煤发展到6.72亿吨标准煤,增加了18.3%,年均增长2.4%。而同期农村使用液化石油气和电炊的农户由1578万户发展到4937万户,增加了2倍多,年增长达17.7%,增长率是总量增长率的6倍多。可见随着农村经济发展和农民生活水平的提高,农村对于优质燃料的需求日益迫切。传统能源利用方式已经难以满足农村现代化需求,生物质能优质化转换利用势在必行。
生物质能在新农村建设中的应用意义
生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能,它通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14%,在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能。
以秸秆产能技术为例,秸秆产能是生物质能里面具有代表性的一种。秸秆属可再生能源,年复一年可保证能源的永续利用。有资料介绍,植物在燃烧过程中放出二氧化碳,但它在生长过程中要吸收二氧化碳,这放出和吸收是基本平衡的,所以对环境保护有利。同时从秸秆的化学成分和热值看亦有它的优势,将它燃烧产生的灰分不小于10%,而且灰分还是一种好的农作物所需的肥料,是发展循环经济的好项目。农作物的成熟期主要集中在春季和秋季,由于它们的生长期和成熟期与气候密切相关,因地区不同也有一些差异。我国秸秆的产生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交替期及秋季。由于中国土地辽阔,秸秆的收获时间也存在一定的差异,但趋势是一致的。这里所谈季节性主要针对农作物成熟时产生的秸秆,至于农作物收获后,经过加工过程产生的生物质资源如稻壳等不在此列,它根据粮食的市场需求加工产生。以上秸秆产生的特点将对开发利用秸秆的管理和技术方面带来重大影响。当然对于一些具体情况,应该具体问题具体分析处理。
从实际应用来说,秸秆作为能源原材料可用于制作秸秆煤或者用于秸秆发电。秸秆煤比起普通煤炭,秸秆煤不仅投入小、生产安全,还具有易燃耐燃、热效率高、残渣少等特点,在新农村建设中推广秸秆煤,不仅能使农村的生态环境得到保护,而且能使生产秸秆煤的农民家庭带来丰厚的利润回报。目前利用秸秆发电的途径有两种:一是秸秆气化发电,二是秸秆直接燃烧发电,用得最广泛的是秸秆直接燃烧发电。秸秆发电与常规的火力发电的不同之处主要是燃料不同引起燃烧系统的变化,重点是燃烧设备的变化,而热力系统的其余部分和电气系统与常规一般火电厂类同。秸秆燃烧的另一途径是利用已经运行电厂中的锅炉进行掺烧,这既可节约煤,又可增加秸秆利用的途径。各地电厂所配炉型不同,可以由秸秆的各种成型来满足不同炉型锅炉燃烧要求。有一种在煤粉炉中掺烧秸秆的思路是炉膛中下部稍加改造增加一块炉排烧秸秆,称之为联合燃烧。还有对将按要求被关闭的小型火力发电厂,可以对其锅炉改造或重新建设锅炉装置,改造成为生物质能电厂,这也是有利的途径。在新农村建设中使用秸秆发电,能够有利于减轻农民的负担,同时可以有利于保护环境。
生物质能在新农村建设的现状与发展对策
我国政府历来重视生物质能的开发利用,将其作为能源领域的一个重要方面,纳入了国家能源发展的基本政策之中,先后签署了《里约宣言》、《气候变化框架公约》等国际公约,颁布了《中国21 世纪议程》和《中国环境与发展十大对策》,在十届全国人大第四次会议通过了《国民经济和社会发展第十一个五年规划纲要》,确定了可再生能源的发展目标,并提出要实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策,鼓励生产与消费可再生能源,提高可再生能源在一次能源消费中的比重,出台了一些支持可再生能源技术发展的政策性文件,这些都有力地推动着可再生能源(包括生物质能)的发展。十一届全国人大常委会第十次会议对可再生能源法修正案(草案)进行了初次审议。在审议中,常委会组成人员建议———大量消费煤炭造成环境污染, 农作物秸秆等发电利国利民。但现实却是,我国可作为能源使用的农作物秸秆、林业剩余物等却大量被废弃。资料显示,每年全国可作为能源使用的农作物秸秆资源量约为1.5亿吨标准煤,林业剩余物资源量约2亿吨标准煤,小桐子(麻疯树)、油菜籽、蓖麻、漆树、黄连木和甜高粱等油料植物和能源作物潜在种植面积,理论上可满足年产5000万吨生物液体燃料的原料需求。工业有机废水和畜禽养殖场废水资源量,理论上可以生产沼气近800亿立方米,相当于5700万吨标准煤。但到2008年底,全国生物质发电装机容仅315万千瓦,其中蔗渣发电170万千瓦,碾米厂稻壳发电5万千瓦,城市垃圾焚烧发电40万千瓦,秸秆、林木废弃物发电55万千瓦。
生物质能源技术同其他新能源技术一样,在其发展的进程中面临着众多的问题。概括而言,这些问题主要有两类:一类是共同性的问题,即绝大多数生物质能源都面临的问题另一类是特殊性问题,即生物质能各个领域中某些技术所面临的特殊问题,一般来说,由于生物质能源技术多种多样,其工艺特征不同、发展阶段不同、市场的取向不同,因此在发展过程中所面临的问题也有所不同。从共性上分析,主要存在以下几个主要问题。分别是:思想认识不到位,技术研发。创新能力弱,政府配套政策不健全,资金缺口大。投融资体系单一,市场体系建设不完善。针对这些存在的问题,为了生物质能的发展应需要做到:提高认识、理清思路、加大宣传,加强人才能力建设、加大科研投入,搞好试验示范,开展资源评价、调整种植业结构、发展能源作物。完善相关的法律法规,吸收外国的成功经验等等。
在呼唤环保建设的今天,无污染的生物质能将会成为热门的能源,为新农村建设带来经济性和环保性的双效收益。总而言之,生物质能是可再生能源,它的应用对于新农村建设有重大的意义,有利于环保工作的进行,而且产能的原材料数量多,分布广,有部分原材料还起到了变废为宝,回收利用等,加大应用生物质能的力度,能够促进调整能源结构,保障能源安全。当然,生物质能也不是没有缺点的,热值及热效率低,体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10%一30%。这些缺点都需要技术的革新和政策的相应变动来进行改善,从而为新农村建设发展指向一条明亮的,无污染的发展道路。
【1】 秦大东曹军.浅论我国生物质能发展现状及对策.安徽通报,Anhui Agri.sci.bull.2007,13(1):133-135.
【2】 闫廷满.生物质能: 秸秆发电的思考.东方电气评论第21卷,第1期,2007:1-4
【3】 田永淑. 新型秸秆气化炉及净化工艺. 河北唐山,可再生能源 2003.4
【4】 法忠勇.推进我国农村新能源推广应采取的措施, 甘肃农业2007 年第9 期
【5】 陈亚中 生物质能源应用前景分析 2008
【6】 百度百科
欧盟各国能源安全战略体系的重要战略是立足国内,开发国内能源新源勘探、开发新能源/可再生能源,实行能源多元化的战略。所谓能源多元化,至少包括新能源的开发(比如氢能能)、可再生能源的开发(生物质能、水能等)、推动天然气为主的能源结构。多元化的核心就是“发展替代能源”,这是能源安全战略的一个重要方面,国际上的发展比较快,比如欧盟的氢能路线图等。
欧盟开发替代能源,实现能源种类多样化。欧盟对内能源战略的另一个主要内容是使能源种类多样化。在过去的几年中,欧盟全面审核了能源政策,制定了面向未来的战略规划。这些远景规划的主要方向是节能和开发替代能源,目标是:①到2010年将欧盟的能源消费从占世界总量的14—15%降低到12%。②把开发新能源作为政治上的优先目标。③到2030年将能源对外依存保持在70%。④可再生能源的使用达到12%。 ⑤达到《京都议定书》规定的标准。为了这些总体目标,欧盟还设立了具体的目标,例如:①整合内部市场。②审议能源税、能源节约和能源多样化计划。③推广新技术。④启动节约能源的计划。⑤发展使用清洁燃料的车辆。⑥复兴铁路交通、改善公路交通、提倡清洁的城市交通,实行污染赔偿原则等等。
欧盟也在由依赖外援逐步向独立自主方向发展,不断摆脱对外部能源的供应。欧盟强调开发自己的能源,主要是指多样化的能源。为了不受制于人,确保完全的行动自主,欧盟提出要提高能源效率,扩大核能利用规模,加强可再生能源的研发、应用和推广,大力发展低碳经济。目前,核能提供欧盟1/3强的电力。核能不仅供应稳定,而且价格稳定,特别是不排放CO2,问题在于要解决其安全性能和公众的接受程度。
目前,欧盟的电力生产已经达到了能源多样化的目标,欧盟在交通领域里也实现类似的能源多样化。欧盟有足够的技术能力开发生物燃料,热核燃料,以及氢燃料,但是这些开发都有一定的局限。
在欧盟国家,核电已有几十年的发展历史,核电已成为一种成熟的能源。核电是法国的动力之源。20世纪七八十年代的石油危机,促使化石能源匮乏的法国选择了发展核电的道路。法国目前拥有59座核反应堆,总装机容量超过63Gwe,每年提供4000亿千瓦时以上的电力。现在,法国80%的能源来自核能,15%来自水电,5%的调峰用电来自煤和石油。这得益于长期坚持的推进能源自主政策。法国还是世界上最大的电力净出口国,每年因此获得约26亿欧元的收入。为了发展核能,2002年10月10日欧洲法院颁布了一项条例,确认欧盟委员会对核安全负责。欧盟的扩大意味着将另外19个苏联设计的反应堆纳入欧共体。其中有些需要提前关闭。欧洲理事会决定拨款4.8亿欧元,用于欧洲原子框架计划(Euratom framework programme) (2002—06),并且考察如何更好地保障欧盟内部核能的高度安全,以及核裂变、核废料处理等技术性问题。
为了在技术上落实能源多样化战略,欧盟还于2003年启动了“欧洲智能能源”(EIE)项目,支持欧盟各项能源政策的落实,例如:在建筑和工业领域里提高能源的使用效率,促进新的可再生能源与当地环境和能源系统的整合,支持交通能源的多样化,如促进生物燃油的使用,以及支持发展中国家再生能源的开发和能源效率的提高,等等。
发展可再生能源和低碳能源战略
发展再生能源是欧盟能源政策的一个中心目标。可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物质能、地热能和海洋能等,资源潜力大,环境污染低,可永续利用,是有利于人与自然和谐发展的重要能源。同时,从中长期来看,再生能源在经济上的竞争力可能不亚于传统能源。再生能源可以减少CO2的排放量,增加能源供应的可持续性,改善能源供应的安全状况,减少欧共体日益增长的对进口能源的依存度。
上世纪70 年代以来,可持续发展思想逐步成为国际社会共识,可再生能源开发利用受到欧盟各国高度重视,欧盟许多国家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分,提出了明确的可再生能源发展目标,制定了鼓励可再生能源发展的法律和优惠政策,可再生能源得到迅速发展,成为各类能源中增长最快的领域。一些可再生能源技术的市场应用和产业,如光伏发电、风电等在近10 年的年增长速度都在20%以上,可再生能源发展已成为欧盟能源领域的热点。
各国可再生能源发展目标:
欧盟各国在推动可再生能源产业化的进程中,都强调了政府在可再生能源发展中的责任。通常是政府科技投入先行,随后进行市场开拓,以此来推动产业化进程。许多国家相继制定了阶段性的可再生能源的具体发展目标。1995年,欧盟发表了《能源政策绿皮书》,以此为基础,1997年通过欧洲议会白皮书——《未来能源:可再生能源》,确定了欧盟在能源结构中增加可再生能源比例的行动纲领,提出可再生能源在一次能源消费中的比例将从1996年的6%提高到2010年的12%,可再生能源电力装机容量在电力总装机容量中的比例也将从1997年的14%提高到2010年的22%,其中主要是生物质能发电和风力发电。根据 1997年欧盟制定的《可再生能源白皮书》,2010年欧盟可再生能源的发展目标是占整个能源的比重达到12%,比1998年的6%翻一番。
各个成员国也出台了各自的发展目标。德国和英国承诺,到2010年和2020年可再生能源发电量的比例将分别达到10%和20%。按照德国新的《可再生能源法》规定,到2020年把风能、生物质能、水能和太阳能的发电量提高10%,使其占德国总发电量的20%。
2006年2月初,英国一家专业公司向英国政府提供了一份有关能源安全的“2020远景计划”,提出英国应该在北海的油气枯竭之前,充分重视可再生能源的替代作用。21世纪以来,英国以“低碳经济”为目标,拟定了新能源战略。2003年其以《英国政府未来的能源——创建低碳经济体》发布的白皮书,宣布了英国未来半个世纪的能源战略:到2050年使英国转变为低碳经济型国家。为实现这一长远目标,英国将致力于研发、应用并输出先进技术,创造更多商业机会和就业机会,并在欧洲乃至全球能源科技和能源市场的稳定、可持续、有益环保中,发挥主导作用。
西班牙表示,2010年其可再生能源发电的比例将超过29%。北欧部分国家提出了以风力发电和生物质发电逐步替代核电的目标。
欧盟议会、欧盟委员会、欧盟理事会及欧盟首脑会议围绕能源供给、内部能源一体化市场的构建、国际能源市场的协调、加强节能技术、推动可再生能源的研发和推广以及实现减排目标等进行了不懈努力。
2006年通过了《欧盟未来三年能源政策行动计划》(2007至2009年),采取综合措施以确保欧盟中长期能源供应;2007年决定继续执行欧盟《第五个课持续发展规划》,制定二氧化碳排放税收制,设定减排目标,提高可再生能源在能源消费中的比重等;2007年欧盟确立《能源与运输发展战略》,在交通运输领域提高能效,支持替代能源和可再生能源的研究,鼓励广泛的节能与减排研究;2009年4月,出台了《气候行动和可再生能源一揽子计划》,将减排目标和可再生能源发展紧密结合,提出了更宏伟的目标和更具体的实施方案。
欧盟的能源环保政策上有欧盟跨国政策的鼎力推动、有各成员国政府的积极领导以及能源管理机构牵头,下有基础设施部门、能源企业和市民的广泛热情参与。一路走来,欧盟的能源环保政策紧密结合,日趋成熟。
欧盟在新能源领域的大手笔:欧盟不仅是能源消耗重地,也是能源进口大国。为确保稳定可靠的能源供应,欧盟一方面要开展紧密的能源合作,加强与能源出口国家和地区的战略合作伙伴关系,如俄罗斯、中亚、里海与黑海等,同时也要加强与能源组织的合作,如与欧佩克、经合组织及大型跨国能源集团等的合作。
《欧盟未来三年能源政策行动计划》:
2006年通过的《欧盟未来三年能源政策行动计划》(2007年至2009年)提出要提高能源效率,以达到欧盟至2020年减少能源消耗20%的目标,要求各成员国要明确节约能源的“责任目标”,依照各国的经济与能源政策特点,确定主要的节能领域以便迅速采取落实措施。如对民众家庭、公共场所、政府机构、旅游饭店及商业建筑、城市灯光景观和道路照明等电力消耗领域,鼓励尽快更换节能灯与节能器材。照此速度发展,仅2007年至2009年三年欧盟就可节省10%至20%的电力消耗。欧盟还进一步扩大对核能的利用与开发,增加安全性保障、减少核废料污染等技术研究的资金与人力投入。
《计划》还要求加大对研究新能源技术与开发绿色能源的力度,大力推动新型能源与绿色能源的使用工作,规定在2007年至2009年这3年要达到10%的可再生能源与自然能源的使用目标,并根据不同国家进行目标分解。从《计划》的执行情况看,目前在欧盟成员国内已经有上百家研究机构和企业重点从事绿色能源和可再生能源的研究与开发工作。风能、太阳能、地热等自然能源的使用已经由工业、农业向商业和民用领域普及,并逐渐进入到民众的日常生活中。有专家称,目前欧盟在通过植物分解以生产再生能源方面的技术已经日渐成熟,欧盟正在降低成本与技术推广方面采取更加积极的鼓励政策,通过给使用绿色能源与节能设备的用户以资金补偿或奖励来进行新技术的推广普及,相关措施已在大部分成员国开始实行。
欧盟促进可再生能源发展的主要政策措施:
欧盟指导可再生能源发展的政策文件,主要有4种类型:《能源政策白皮书》(其中有可再生能源发展方面的论述);《可再生能源白皮书》及其《行动计划》;《能源供应绿皮书》(在出版白皮书之前,先出版绿皮书;在某种程度上绿皮书是征询各成员国意见的文件);欧盟指令。欧盟指令是指导各成员国立法的具有法律约束力的文件,其对促进可再生能源发展的规定比较具体。涉及到可再生能源发展的欧盟指令有:2001/77/EC指令(关于可再生能源),2003/30 /EC指令(关于生物柴油),2003/96/EC指令(关于能源税收),2003/54/EC指令(关于电力市场自由化)等。欧盟可再生能源的发展,是政府政策和市场机制相互配合的结果。
2003年5月,经过艰难的谈判,欧盟通过了一项促进在交通领域使用生物燃油的指令。按照这项指令,到2005年底,欧盟境内生物燃油的使用应当达到燃油市场的2%,到2010年底达到5.75 %。到2020年,用于交通的燃料要有20%是新型燃料。
欧盟决策者认识到,再生能源的开发和使用问题不在于技术,而在于强大的政治支持,没有政治支持,就会因为费用问题而被搁置。政治支持不是口号,还包括提供土地,把传统能源作为备用(因为再生能源可能会间断),容忍比传统能源高得多的价格,以及投资未来、鼓励创新、监督共同措施的执行等管理措施,需要政府和企业配合,干预市场行为,甚至干预社会生活。非如此,难以实现欧盟能源供应安全的长远目标。
强调发展绿色能源与节能技术并举是欧盟能源可持续发展战略的组成部分。欧盟要领导新的全球技术革命。打开欧盟光辉卓越的能源环保历史成绩单,我们不难得出结论:欧盟无论是在能源环保战略还是具体的实施细则、法律法规上,都可以说是遥遥领先,基础雄厚,实力不容小觑。欧洲有很多的煤,而且很便宜,问题在于怎样通过技术革命,用经济实惠的方法使它变得更加清洁。研发能源清洁技术,如对传统的煤、薪柴等的洁净化处理,提高了能源利用效率;努力研发新能源技术,加速生物能、氢能、太阳能、风能等技术的转让、试验与应用;同时,在当前经济危机的狂风暴雨中,以及世界各国愈演愈烈的能源大战的形势下,欧盟在能源和环保领域的这两项大计划可谓是雄心万丈、面面俱到,相比奥巴马的能源新政也更全面系统、具有可操作性,难怪欧盟声称“要引领一场新的全球技术革命”。
1.1 化石能源带来的问题
(1)能源短缺
由于常规能源的有限性和分布的不均匀性,造成了世界上大部分国家能源供应不足,不能满 足其经济发展的需要。从长远来看,全球已探明的石油储量只能用到2020年,天然气也只能 延续到2040年左右,即使储量丰富的煤炭资源也只能维持二三百年〔1〕。因此,如不尽早设法解决化石能源的替代能源,人类迟早将面临化石燃料枯竭的危机局面。
(2)环境污染
当前,由于燃烧煤、石油等化石燃料,每年有数十万吨硫等有害物质抛向天空,使大气环境遭到严重污染,直接影响居民的身体健康和生活质量;局部地区形成酸雨,严重污染水土。 这些问题最终将迫使人们改变能源结构,依靠利用太阳能等可再生洁净能源来解决。
(3)温室效应
化石能源的利用不仅造成环境污染,同时由于排放大量的温室气体而产生温室效应,引起全 球气候变化。这一问题已提到全球的议事日程,其影响甚至已超过了对环境的污染,有关国 际组织已召开多次会议,限制各国CO2等温室气体的排放量。
1.2 阳能资源及其开发利用特点
(1)储量的“无限性”
太阳能是取之不尽的可再生能源,可利用量巨大。太阳每秒钟放射的能量大约是1.6×1023kW,其中到达地球的能量高达8×1013kW,相当于6×109t标准煤。按此计算,一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1.892×1013千亿t,是目前世界主要能源探明储量的一万倍〔2〕。太阳的寿命至少尚有40亿年,相对于人类历史来说,太阳可源源不断供给地球的时间可以说是无限的。相对于常规能源的有限性,太阳能具有储量的“无限性”,取之不尽,用之不竭。这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能源匮乏、枯竭的最有效途径。�
(2)存在的普遍性
虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能辐射的不均匀,但相对于其他能源来说,太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性,可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。�
(3)利用的清洁性
太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样,其开发利用时几乎不产生任何污染,加之其储量的无限性,是人类理想的替代能源。
(4)利用的经济性
可以从两个方面看太阳能利用的经济性。一是太阳能取之不尽,用之不竭,而且在接收太阳能时不征收任何“税”,可以随地取用;二是在目前的技术发展水平下,有些太阳能利用已具经济性,如太阳能热水器一次投入较高,但其使用过程不耗能,而电热水器和燃气热水器在使用时仍需耗费,有关研究结果表明〔3〕,太阳能热水器已具很强的竞争力。随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破,太阳能利用的经济性将会更明显。
1.3 21世纪后期太阳能将占主导地位
世界各国,尤其发达国家对21世纪的能源问题都特别关注。由于化石能源储量的有限性和利用的污染性,各国专家都看好太阳能等可再生能源,尽管目前太阳能的利用仅在世界能源消 费中占很小的一部分。如果说20世纪是石油世纪的话,那么21世纪则是可再生能源的世纪, 太阳能的世纪。据权威专家估计〔4〕,如果实施强化可再生能源的发展战略,到下世纪中叶,可再生能源可占世界电力市场的3/5,燃料市场的2/5。在世界能源结构转换中, 太阳能处于突出位置。美国的马奇蒂博士对世界一次能源替代趋势的研究结果(如图1所示) 表明,太阳能将在21世纪初进入一个快速发展阶段,并在2050年左右达到30%的比例,次于核能居第二位,21世纪末太阳能将取代核能居第一位〔5〕。壳牌石油公司经过长期 研究得出结论,下一世纪的主要能源是太阳能;日本经济企划厅和三洋公司合作研究后则更 乐观地估计,到2030年,世界电力生产的一半将依靠太阳能〔2〕。正如世界观察研 究所的一期报告所指出:正在兴起的“太阳经济”将成为未来全球能源的主流。其最新一期 报告则指出,1997年全球太阳电池的销售量增长了40%,已成为全球发展最快的能源①①。
2太阳能开发利用技术及其产业化的现状与发展趋势�
人类利用太阳能已有几千年的历史,但发展一直很缓慢,现代意义上的开发利用只是近半个 世纪的事情。1954年美国贝尔实验室研制出世界上第一块太阳电池,从此揭开了太阳能开发 利用的新篇章。之后,太阳能开发利用技术发展很快,特别是70年代爆发的世界性的石油危 机有力地促进了太阳能开发利用。经过近半个世纪的努力,太阳能光热利用技术及其产业异 军突起,成为能源工业的一支生力军。迄今为止,太阳能的应用领域非常广泛,但最终可归 结为太阳能热利用和光利用两个方面。太阳能利用的具体形式和用途如图2所示〔2〕。�
图2太阳能利用系统
2.1太阳能热利用及其产业发展�
根据可持续发展战略,太阳能热利用在替代高含碳燃料的能源生产和终端利用中大有用武之 地。从图2可以看出,太阳能热利用具有广阔的应用领域,可归纳为太阳能热发电(能源产出 )和建筑用能(终端直接用能),包括采暖、空调和热水。当前太阳能热利用最活跃、并已形 成产业的当属太阳能热水器和太阳能热发电。�
2.1.1 太阳能热水器�
在世界范围内,太阳能热水器技术已很成熟,并已形成行业,正在以优良的性能不断地冲击 电热水器市场和燃气热水器市场。国外的太阳能热水器发展很早,但80年代的石油降价,加 之取消对新能源减免税优惠的政策导向,使工业发达国家太阳能热水器总销售量徘徊在几十万平方米。据报道,1992年国外太阳能热水器总量为45万m2,其中日本为20万m2,美国 为12万m2,欧洲为8万m2,其他国家为5万m2。世界环境发展大会之后,许多国家又开 始重视太阳能热水器在节约常规能源和减少排放CO2方面的潜力,仅据美国加州首府萨克 门托市的计划,到2000年太阳能热水器将取代该州47000套家用电热水器;到2000年日本太 阳能热水器的拥有量将翻一番;以色列更是明文规定,所有新建房屋必须配备太阳能热水器 。目前,我国是世界上太阳能热水器生产量和销售量最大的国家。1992年销售量为50万m2 ,为世界其他各国销售量之和;1995年销售量翻番,达100万m2。据初步统计,1997年我 国太阳能热水器销售量300万m2,目前,我国从事太阳能热水器研制、生产、销售和安装 的企业达到1000余家,年产值20亿元,从业人数1.5万人能源工程,1999 ,(1):59。但从房屋的热水器安装率来说,以色列已达80%,日本为11%,台 湾达2.7%.〔6〕.,我国在千分之几左右,其太阳能热水器的推广应用潜力仍很大。国 际上,太阳能热水器产品经历了闷晒式、平板式、全玻璃真空管式的发展,目前其产品的发 展方向仍注重提高集热器的效率,如将透明隔热材料应用于集热器的盖板与吸热间的隔层, 以减少热量损失;聚脂薄膜的透明蜂窝已在德国和以色列批量生产。.
随着世界范围内的环境意识和节能意识的普遍提高,太阳能热水器必将逐步替代电热水器和 燃气热水器。虽然太阳能热水器目前仍存在市场价格高、受季节和天气影响的不利因素,但 太阳能热水器具有不耗能、安全性、无污染性等优势,而且随着技术的发展其经济性也逐渐 显露出来。表1为三种热水器的经济指标比较结果.〔3〕.,从中可以看出,太阳能热水 器在经济上已具有较强的竞争力。��
表1三种热水器经济指标对比
项目品种寿命(年)
使用天数 (天)
购置费用�(元)
运行费用�(元)
总投资�(元)
备 注
太阳能热水器
10~15
300*2300
250
2550
均以日
产水量电热水器
5~8
300
1000
4500
550080kg
水温40燃气热水器
6
300
5003
700420
0~60℃计算
*有关专家认为该数字应为250天左右。��
2.1.2 太阳能热发电技术�
80年代太阳能热利用技术的最大突破是实现了太阳能热发电的商业化。Luz国际公司在美国 南加州自1984年至1991年共建造了9个柱形抛物槽镜分散聚光系统的太阳能热发电站,总功 率为354MW,约占当地电网容量的2%〔7〕。9座电站中最大的容量为80MW,约有900条 聚光槽组成。由于美国政府和州政府先后在1991年取消对太阳能电站的投资减免税优惠政策 ,迫使第10号电站停建,公司宣告破产。另一颇具实力的Solel公司也在致力于太阳能热发 电,它于1992年接收了破产的Luz公司的技术,将开发市场瞄向澳大利亚、以色列和北美洲 。Solel公司自称具有建造300MW大型太阳能热发电站的能力。该公司已开始在澳大利亚建造 一座70MW的槽型太阳能热发电装置,并计划在以色列建一座200MW的电站,同时正在洽谈在 北美洲和另两洲建三座电站,每座200~300MW。Solel公司在澳大利亚的另一目标是2000年 的悉尼奥运会,它和米尔斯公司将合建一个太阳能热发电的联合体,为奥运村旅馆和运动会 主会场提供10MW的电力〔7〕。希腊政府1997年开始实施一项500MW的太阳能热发电 项目,计划于2003年完工,届时将是世界上最大的太阳能电站。此外,它的阿莫科石油公司 将在印度沙漠地区建造一座更大的太阳能热电站沙特阿拉伯《中东报》,1997年12 月1日报道。�
目前,太阳能热发电在技术上和经济上可行的三种形式是:①30~80MW线聚焦抛物面槽式太 阳热发电技术(简称抛物面槽式);②30~200MW点聚焦中央接收式太阳热发电技术(简称塔式 );③7.5~25kW的点聚焦抛物面盘式太阳能热发电技术(简称抛物面盘式)。在上述三种技 术中,抛物面槽式领先一步,美国加州的9座太阳热发电站可以代表槽式热发电技术的发展 现状。塔式太阳热发电技术也是集中供电的一种适用技术,目前只有美国巴斯托建的一座叫 “SolarⅡ”的电站,功率为43MW,该电站成功运行两年后,两家美国电力公司计划建两座1 00MW的电站〔8〕。为了提高塔式电站的效率,有人提出了一种新想法〔8〕, 把带有太阳能塔的定日镜阵列附加到先进联合循环电站上作为燃料节省装置,采用甲烷重整 工艺,以太阳能提高天然气等级。抛物面盘式太阳热发电技术很适合于分散式发电,可以在 偏远地区用作独立系统。作为太阳能供电的一种方式,太阳热发电技术在经济上是可行的, 而且有较大的市场潜力。在美国加州的太阳热发电站建造过程中,由于技术进步及容量的增 大,电站的装机造价和发电成本显著下降,1984年Ⅰ号电站(14MW)造价为5979美元/kW,发 电成本26.5美分/kWh;到1990年的Ⅷ号电站(80MW),造价降至3011美元/kW,发电成本降到 8.9美分/kWh.〔9〕.。因此,抛物面槽式在太阳能丰富的地区,经济上已能与燃油的 火力电站竞争。我国西南电力设计院曾对西藏地区以引进Luz公司太阳能热电站进行估算, 如果考虑设备的折旧和还贷,太阳能热电站和火力发电站的发电成本均为1.1元/kWh,如果 不考虑设备折旧,仅计入运行和维护费用,则太阳能电站的发电成本为0.1元/kWh,而火力 发电站的成本为0.8元/kWh.〔9〕.。有人估算过13种太阳热电站在不同日照射条件下 的发电成本.〔8〕.,结果表明,随着年产电量的增加,主要是随着机组容量的增大、 日射强度的增高、部件和系统的进一步改进,发电成本显著下降。进而对地中海国家的太阳 能热发电应用进行过可行性研究,认为太阳能的热利用在这一地区具有特殊重 要性,具有巨大的市场潜力。一方面,地中海国家技术水平高、资金雄厚,且有很好的太阳 热发电示范和早期商业化基础;另一方面,未来几十年里,地中海国家能源需求量大,每年 要新增5~6GW,加之该地区太阳能资源丰富,年辐射强度大于1700kWh/m\+2的面积达到700 万km\+2,太阳热可发电容量达1200GW,是目前全球电力需求的4倍。所有这一切形成了地中 海地区广阔的太阳能热发电市场。� 2�2太阳能光电技术及其产业�
2.2.1太阳能光电已成为全球发展最快的能源�
50年代第一块实用的硅太阳电池的问世,揭开了光电技术的序幕,也揭开了人类利用太阳能 的新篇章。自60年代太阳电池进入空间、70年代进入地面应用以来,太阳能光电技术发展迅 猛。世界观察研究所在其最近一期研究报告中指出,利用太阳能获取电力已成为全球发展最 快的能量补给方式。报告说,1990年以来,全球太阳能光伏发电装置的市场销售量以年平均 16%的幅度递增,目前总发电能力已达800MW,相当于20万个美国家庭的年耗电量太阳能,1998,(4):22。�
2.2.2提高转换效率、降低成本是光电技术发展的关键�
当前影响光电池大规模应用的主要障碍是它的制造成本太高。在众多发电技术中,太阳能光 电仍是花费最高的一种形式,因此,发展阳光发电技术的主要目标是通过改进现有的制造工 艺,设计新的电池结构,开发新颖电池材料等方式降低制造成本,提高光电转换效率。近年 来,光伏工业呈现稳定发展的趋势,发展的特点是:产量增加,转换效率提高,成本降低, 应用领域不断扩大。目前,世界太阳电池年产量已超过150MW,是1944年产量的两倍还多, 如表2所示。单晶硅太阳电池的平均效率为15%,澳大利亚新南威尔士大学的实验室效率已 达24.4%;多晶硅太阳电池效率也达14%,实验室最大效率为19.8%;非晶硅太阳电池的稳 定效率,单结6~9%,实验室最高效率为12%,多结电池为8~10%,实验室最高效率为11.83 %.〔10〕.。表3��〔11〕�为有关研究人员所做的太阳能电池组件的效率预测。由于 生产规模的扩大,生产工艺的改进,晶体硅太阳电池组件的制造成本已降至3~3�5美元/W �p,售价也相应降到4~5美元/W�p;非晶硅太阳能电池单结售价3~4美元,多结售价为4~5 美元/W�p��〔10〕�。与十年前相比,太阳光电池价格普遍降低了20%。最近,瑞士联邦 工学院M·格雷策尔研制出一种二氧化钛太阳能电池,其光电转换率高达33%,并成功地采用 了一种无定形有机材料代替电解液,从而使它的成本比一块差不多大的玻璃贵不了多少,使 用起来也更加简便��〔12〕�。可以预料,随着技术的进步和市场的拓展,光电池成本及 售价将会大幅下降。表4��〔13〕�为地面用光伏组件成本/价格的预测结果,表5为美国 国家可再生能源实验室对太阳电池成本与市场的关系所做的估计��〔14〕�。对比表4, 表5,可以看出,2010年以后,由于太阳能电池成本的下降,可望使光伏技术进入大规模发 展时期。��
表2世界光电组件的产量及年增长率
年份1989199019911992199319941995199619971998
年产量(MW)42.047.054.058.261.070.781.090.612 2150年增长率(%)12%15%8%5%16%15%12%35%23%�
表4地面用太阳能电池组件成本/价格预测(美元)
电池种类1990199520002010
单晶硅3.25/5.402.40/4.001.50/2.501.20/2.00
多晶硅3.00/5.002.25/3.751.50/2.501.20/2.00
聚光电池3.00/5.002.00/3.301.20/2.001.00/1.67
非晶硅3.00/5.002.00/3.331.20/2.000.75/1.25
薄膜硅2.00/3.331.20/2.000.75/1.25
CIS2.00/3.331.20/2.000.75/1.25
CdTe1.50/2.501.20/2.000.75/1.25�
表5太阳能电池成本与市场的关系
太阳能电池成本�(美元/峰瓦)可进入的市场
>6少量应用2~5通信、边远地区
1~2城市屋顶系统<1大规模发电
表3商品化光伏直流组件效率预测(%)
电池技术199019952000 2010
单晶硅12151822
浇铸多晶硅11141620
带状硅12141721
聚光器(光电池)17202530
非晶硅(包括叠层电池)5~67~91014
CuInSe\-2-8~101214
CdTe-8~101214
低成本基片硅薄膜-8~101215
球粒电池-101214\= 2�2�3光伏新技术发展日新月异�
近年来,围绕光电池材料、转换效率和稳定性等问题,光伏技术发展迅速,日新月异。晶体 硅太阳能电池的研究重点是高效率单晶硅电池和低成本多晶硅电池。限制单晶硅太阳电池转 换效率的主要技术障碍有:①电池表面栅线遮光影响;②表面光反射损失;③光传导损失; ④内部复合损失;⑤表面复合损失。针对这些问题,近年来开发了许多新技术,主要有:① 单双层减反射膜;②激光刻槽埋藏栅线技术;③绒面技术;④背点接触电极克服表面栅线遮 光问题;⑤高效背反射器技术;⑥光吸收技术。随着这些新技术的应用,发明了不少新的电 池种类,极大地提高了太阳能电池的转换效率,如澳大利亚新南威尔士大学的格林教授采用 激光刻槽埋藏栅线等新技术将高纯化晶体硅太阳能电池的转换效率提高到24.4%,他在1994 年5月表示能用纯度低100倍的硅制成高效光电池,约在10年后采用该类电池的太阳能发电成 本可降至5~8美分/kWh.〔15〕.。光伏技术发展的另一特点是薄膜太阳能电池研究取得 重大进展和各种新型太阳能电池的不断涌现。晶体硅太阳能电池转换效率虽高,但其成本难 以大幅度下降,而薄膜太阳能电池在降低制造成本上有着非常广阔的诱人前景。早在几年 前,澳大利亚科学家利用多层薄膜结构的低质硅材料已使太阳能电池成本骤降80%,为此, 澳大利亚政府投资6400万美元支持这项研究,并希望10年内使该项技术商业化.〔16〕.。�
高效新型太阳能电池技术的发展是降低光电池成本的另一条切实可行的途径,近年来,一些 新型高效电池不断问世。专家推断,只要有一二种取得突破,就会使光电池局面得到极大的 改观。�
(1)硒化铜铟(CuInSe\-2,CIS)薄膜太阳能电池..〔17〕.:1974年CIS电池在美国问世,1 993年美国国家可再生能源实验室使它的本征转换效率达16.7%,由于CIS太阳能电池具有成 本低(膜厚只有单晶硅的1/100)、可通过增大禁带宽度提高转换效率(理论值为单晶30%,多 晶24%)、没有光致衰降、抗放射性能好等优点,各国都在争相研究开发,并积极探索大面积 应用的批量生产技术。�
(2)硅-硅串联结构太阳能电池〔18〕:通过非晶硅与窄禁带材料的层叠,是有效利用 长波太阳光,提高非晶硅太阳能电池转换效率的良好途径。研究表明,把1.3ev和1.7ev光 学禁带度组合起来的薄膜非晶硅与多晶硅串联电池转换效率最高。它具有成本低、耗能少、 工序少、价廉高效等优点。�
(3)用化学束外延(CBE)技术生产的多结Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳能电池〔19〕:Ⅲ-Ⅴ族化 合物(如GaAs,InP)具有较高的光电转换效率,这些材料的多层匹配可将太阳能电池转换效率 提高到35%以上。而这种多层结构很容易用CBE法制作,并能以低于1美元/W�p的成本获得超 高效率。�
(4)大面积光伏纳米电池〔20〕:1991年瑞士M.Grtzel博士领导的研究小组 ,用纳米TiO\-2粉水溶液作涂料,和含有过渡族金属有机物的多种染料及玻璃等材料制作出 微晶颜料敏感太阳能电池,简称纳米电池。计算表明,可制造出转换效率至少为12%的低成 本电池。这种电池为大面积应用于建筑物外表面提供了广阔的前景。�
2.2.4各国的光伏计划雄心勃勃�
随着太阳能光电技术的日趋成熟和商业化发展,太阳能光电技术的推广应用有了长足的进展 。目前,已建成多座兆瓦级光伏电站,最大的是位于美国加州的光伏电站,容量为6.5MW. p,现正在希腊克里特岛建造的一座阳光电站,容量为50MW.p,估计2003年可建成供电,总 投资1775万美元新能源,1997,19(2):23。而在美国准备建造的另一座电 站规模将达到100MW.p,已与太阳能热发电站容量相匹敌。除此之外,一些国家推出的屋顶 计划将更引人注目,显示了阳光发电的广阔应用前景和强大的生命力。1990年,德国政府率 先推出的“千顶计划”,至1997年已完成近万套屋顶光伏系统,每套容量1~5kW.p,累计 安装量已达33MW.p,远远地超出了当初制定的计划规模。日本政府从1994年开始实施“朝 日七年计划”,计划到2000年安装16.2万套屋顶系统,总容量达185MW.p,1997年又再次 宣布实施“七万屋顶计划”,每套容量扩大到4kW.p,总容量为280MW.p。印度于1997年12 月宣布在2002年前推广150万套太阳能屋顶系统。意大利1998年开始实施“全国太阳能屋顶 计划”,总投入5500亿里拉,总容量达50MW.p。而最雄心勃勃的屋顶计划当属1997年6月美 国总统克林顿宣布实施的美国“百万屋顶计划”,计划从1997年开始至2010年,将在百万个 屋顶上,安装总容量达到3025MW.p的光伏系统,并使发电成本降到6美分/kWh。上述各国屋 顶计划的实施,将有力地促进太阳能光电的应用普及,使太阳能光电进入千家万户。�
与此相呼应,当前世界上实力雄厚的10家光伏公司,虽然目前的生产能力都不大,但都有雄 心勃勃的扩展计划。各公司年产目标为:Kyocera公司和夏普公司60MW,BP太阳能公司50MW ,西门子公司和Solarex公司30MW,壳牌/Pilington公司和ASE公司25MW,Photo wott公司, AP公司和三洋/Solec公司15MW。据美国Spire公司预测,2003年世界光电池的生产能力将达 到350MW,而2010年的光电池组件交易量将达到700~4000MW/年②�。�
光伏技术发展的趋势,近期将以高效晶体硅电池为主,然后逐步过渡到薄膜太阳能电池和各 种新型太阳能光电池的发展。应用上将从屋顶系统突破,逐步过渡到与建筑一体化的大型并 网光伏电站的发展。�
2.3太阳能光电制氢�
70年代科学家发现:在阳光辐照下TiO2之类宽频带间隙半导体,可对水的电解提供所需能 量,并析出O2和H2,从而在太阳能转换领域产生了一门新兴学科--光电化学。随着光 电化学及光伏技术和各种半导体电极试验的发展,使得太阳能制氢成为发展氢能产业的最佳 选择。�
1995年,美国科学家利用光电化学转换中半导体/电介质界面产生的隔栅电压,通过固定两 个光粒子床的方法,来解决水的光催化分离问题取得成功〔22〕。其两个光粒子床概 念的光电化学水分解机制为:�
H2的光反应4H2O+4M°→2H2+4OH-+4M+�
O2的光反应4OH-+M+→O2+2H2O+4M°�
净结果为:2H2O→2H2+O2(其中M为氧化还原介质)�
近来,美国国家可再生能源实验室还推出了一种利用太阳能一次性分解成氢燃料的装置。该 装置的太阳能转换率为12.5%,效率比水的二步电解法提高一倍,制氢成本也只有电解法的 大约1/4〔23〕。日本理工化学研究所以特殊半导体做电极,铂对极,电解质为硝酸 钾,在太阳光照射下制得了氢,光能利用效率为15%左右〔24〕。�
在太阳能制氢产业方面,1990年德国建成一座500kW太阳能制氢示范厂,沙特阿拉伯已建成 发电能力为350kW的太阳能制氢厂〔24〕。印度于1995年推出了一项制氢计划,投资4 800万美元,在每年有300个晴天的塔尔沙漠中建造一座500kW太阳能电站制氢,用光伏-电解 系统制得的氢,以金属氧化物的形式贮存起来,保证运输的安全新能源,17(3),19 95,19。自90年代以来,德、英、日、美等国已投资积极进行氢能汽车的开发。美 国佛罗里达太阳能中心研究太阳能制氢(SH)已达10年之久,最近用SH作为汽车燃料-压缩天 然气的一种添加剂,使SH在高价值利用方面获得成功〔25〕,为氢燃料汽车的实用化 提供了重要基础。其他,在对重量十分敏感的航天、航空领域以及氢燃料电池和日常生活中 “贮氢水箱”的应用等方面氢能都将获得特别青睐。�
由于氢是一种高效率的含能体能源,它具有重量最轻、热值高、“爆发力”强、来源广、品 质纯净、贮存便捷等许多优点
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。