适合我国农村地区的新能源技术有哪些?
现代可再生能源技术发展极为迅速,将于2010年后不久超过天然气,成为仅次于煤炭的第二大电力燃料。可再生能源的成本随着技术的成熟应用而降低,假设化石燃料的价格上涨以及有力的政策支持为可再生能源行业提供了一个机会,使其摆脱依赖于补贴的局面,并推动新兴技术进入主流。在本期预测中,风能、太阳能、地热能、潮汐和海浪能等非水电可再生能源(生物质能除外)的增长速度为7.2%,超过任何其它能源的全球年均增长速度。电力行业对可再生能源的利用占大部分的增长。非水电可再生能源在总发电量所占比例从2006年的1%增长到2030年的4%。尽管水电产量增加,但其电力的份额下降两个百分点至14%。经合组织(OECD)国家可再生能源发电的增长量超过化石燃料和核发电量增长的总和。目前,生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。 目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低,一方面是与不同国家的重视程度与政策有关,另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关,尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研究,在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降,从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关,因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。我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。近年来在国家的大力扶持下,我国在风力发电、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。生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流。太阳能发电具有布置简便以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电,在德国甚至接近全国发电总量的5%-8%,随之而来的问题令我们意想不到,太阳能发电的时间局限性导致了对电网的冲击,如何解决这一问题成为能源界的一大困惑。风力发电在19世纪末就开始登上历史的舞台,在一百多年的发展中,一直是新能源领域的独孤求败,由于它造价相对低廉,成了各个国家争相发展的新能源首选,然而,随着大型风电场的不断增多,占用的土地也日益扩大,产生的社会矛盾日益突出,如何解决这一难题,成了我们又一困惑。
1、太阳能。太阳能既是一次能源,又是可再生能源。它的资源丰富,既可免费使用,又 无需运输, 对环境没有任何污染。 但太阳能也有两个主要缺点: 一是能流密度低; 二是其强度受各种因素(季节、地点、气候等)的影响不能维持常量。这两大缺 点大大限制了太阳能的有效利用。 利用技术:光热转换-太阳能热水器 ,光电转换-太阳能光伏电池, 光化学转 换-光合作用。
2、地热能。地热能是来自地球深处的可再生热能, 它起源於地球的熔融岩浆和放射性物 质的衰变, 其利用可分成地热发电和直接利用两大类。如果热量提取的速度不超 过补充的速度,那麼地热能便是可再生的。不过,地热能的分布相对来说比较分 散,开发难度较大。 利用技术:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
3、风能。风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源,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, 有著十分重要的意义。 即使在已开发国家,高效洁净的风能也日益受到重视。 利用技术:提水、风力发电、风帆助航、利用风能加热。
4、海洋能。海洋能指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和 散能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在於海洋之 中。 利用技术:潮汐能发电、波浪发电、海水温差能发电、盐差能发电、海流发电 。
5、生物能。生物质是指由光合作用而产生的各种有机体, 生物能是太阳能以化学能形式 贮存在生物中的一种能量形式, 一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来 源於植物的光合作用。在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳 能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。 利用形式:直接燃烧、热化学转化、生物化学转化。
6、氢能。氢能是一种二次能源, 因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的,而不 像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采,这种能源总有枯竭的一天,而氢能 若能从中生产,则可望能抒解能源危机的警戒。
随着经济的发展和社会的进步,世界各国将会更加重视环境保护和全球气候变化问题,通过制定新的能源发展战略、法规和政策,进一步加快可再生能源的发展。
从目前可再生能源的资源状况和技术发展水平看,今后发展较快的可再生能源除水能外,主要是生物质能、风能和太阳能。生物质能利用方式包括发电、制气、供热和生产液体燃料,将成为应用最广泛的可再生能源技术。风力发电技术已基本成熟,经济性已接近常规能源,在今后相当长时间内将会保持较快发展。太阳能发展的主要方向是光伏发电和热利用,近期光伏发电的主要市场是发达国家的并网发电和发展中国家偏远地区的独立供电。太阳能热利用的发展方向是太阳能一体化建筑,并以常规能源为补充手段,实现全天候供热,提高太阳能供热的可靠性,在此基础上进一步向太阳能供暖和制冷的方向发展。
总体来看,最近20多年来,大多数可再生能源技术快速发展,产业规模、经济性和市场化程度逐年提高,预计在2010-2020年间,大多数可再生能源技术可具有市场竞争力,在2020年以后将会有更快的发展,并逐步成为主导能源。 多年来,世界各国为了促进可持续发展,应对全球气候变化,积极推动可再生能源发展,已积累了丰富的经验,主要是:
1、目标引导
为了促进可再生能源发展,许多国家制定了相应的发展战略和规划,明确了可再生能源发展目标。1997年,欧盟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%,可再生能源发电量占总发电量的比例从1997年的14%提高到2010年的22%。2007年初,欧盟又提出了新的发展目标,要求到2020年,可再生能源消费占到全部能源消费的20%,可再生能源发电量占到全部发电量的30%。美国、日本、澳大利亚、印度、巴西等国也制定了明确的可再生能源发展目标,引导可再生能源的发展。
2、政策激励
为了确保可再生能源发展目标的实现,许多国家制定了支持可再生能源发展的法规和政策。德国、丹麦、法国、西班牙等国采取优惠的固定电价收购可再生能源发电量,英国、澳大利亚、日本等国实行可再生能源强制性市场配额政策,美国、巴西、印度等国对可再生能源实行投资补贴和税收优惠等政策。
3、产业扶持
为了促进可再生能源技术进步和产业化发展,许多国家十分重视可再生能源人才培养、研究开发、产业体系建设,建立了专门的研发机构,支持开展可再生能源科学研究、技术开发和产业服务等工作。发达国家不仅支持可再生能源技术研究和开发活动,而且特别重视新技术的试验、示范和推广,经过多年的发展,产业体系已经形成,有力地支持了可再生能源的发展。
4、资金支持
为了加快可再生能源的发展,许多国家为可再生能源发展提供了强有力的资金支持,对技术研发、项目建设、产品销售和最终用户提供补贴。美国2005年的能源法令明确规定了支持可再生能源技术研发及其产业化发展的年度财政预算资金。德国对用户安装太阳能热水器提供40%的补贴。许多国家还采取了产品补贴和用户补助方式扩大可再生能源市场,引导社会资金投向可再生能源,有力地推动了可再生能源的规模化发展。
新能源技术种类:
1、洁净煤:
采用先进的燃烧和污染处理技术和高效清洁的煤炭利用途径(如煤的气化与液化),减少燃煤的污染物排放,提高煤炭利用率,已成为我国乃至全世界的一项重要的战略性任务。
2、太阳能:
太阳向宇宙空间辐射能量极大,而地球所接受的只是其中极其微小的一部分。因地理位置以及季节和气候条件的不同,不同地点和在不同时间里所接受到的太阳能有所差异,地面所接受到的太阳能平均值大致是:北欧地区约为每天每一平方米2千瓦/小时,大部分沙漠地带和大部分热带地区以及阳光充足的干旱地区约为每平方米6千瓦/小时。目前人类所利用的太阳能尚不及能源总消耗量的1%。
3、地热能:
①据测算,在地球的大部分地区,从地表向下每深人100米温度就约升高3℃,地面下35公里处的温度约为1100℃一1300℃,地核的温度则更高达2000℃以上。估计每年从地球内部传到地球表面的热量,约相当于燃烧370亿吨煤所释放的热量。如果只计算地下热水和地下蒸汽的总热量,就是地球上全部煤炭所储藏的热量的1700万倍。
②现在地热能主要用来发电,不过非电应用的途径也十分广阔。世界第一座利用地热发电的试验电站于1904年在意大利运行。地热资源受到普遍重视是本世纪60年代以后的事。目前世界上许多国家都在积极地研究地热资源的开发和利用。地热能主要用来发电,地热发电的装机总容量已达数百万千瓦。中国地热资源也比较丰富,高温地热资源主要分布在西藏、云南西部和台湾等地。
4、核能:
①核能与传统能源相比,其优越性极为明显。1公斤铀235裂变所产生的能量大约相当于2500吨标准煤燃烧所释放的热量。现代一座装机容量为100万千瓦的火力发电站每年约需200一300万吨原煤,大约是每天8列火车的运量。同样规模的核电站每年仅需含铀235百分之三的浓缩铀28吨或天然铀燃料150吨。所以,即使不计算把节省下来的煤用作化工原料所带来的经济效益,只是从燃料的运输、储存上来考虑就便利得多和节省得多。据测算,地壳里有经济开采价值的铀矿不超过400万吨,所能释放的能量与石油资源的能量大致相当。如按目前速度消耗,充其量也只能用几十年。不过,在铀235裂变时除产生热能之外还产生多余的中子,这些中子的一部分可与铀238发生核反应,经过一系列变化之后能够得到怀239,而怀239也可以作为核燃料。运用这些方法就能大大扩展宝贵的铀235资源。
②目前,核反应堆还只是利用核的裂变反应,如果可控热核反应发电的设想得以实现,其效益必将极其可观。核能利用的一大问题是安全问题。核电站正常运行时不可避免地会有少量放射性物质随废气、废水排放到周围环境,必须加以严格的控制。现在有不少人担心核电站的放射物会造成危害,其实在人类生活的环境中自古以来就存在着放射性。数据表明,即使人们居住在核电站附近,它所增加的放射性照射剂量也是微不足道的。事实证明,只要认真对待,措施周密,核电站的危害远小于火电站。据专家估计,相对于同等发电量的电站来说,燃煤电站所引起的癌症致死人数比核电站高出50一1000倍,遗传效应也要高出100倍。
5、海洋能:
①海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能等,这些都是可再生能源。海水的潮汐运动是月球和太阳的引力所造成的,经计算可知,在日月的共同作用下,潮汐的最大涨落为0.8米左右。由于近岸地带地形等因素的影响,某些海岸的实际潮汐涨落还会大大超过一般数值,例如我国杭州湾的最大潮差为8一9米。潮汐的涨落蕴藏着很可观的能量,据测算全世界可利用的潮汐能约109千瓦,大部集中在比较浅窄的海面上。潮汐能发电是从上世纪50年代才开始的,现已建成的最大的潮汐发电站是法国朗斯河口发电站,它的总装机容量为24万千瓦,年发电量5亿度。我国从50年代末开始兴建了一批潮汐发电站,目前规模最大的是1974年建成的广东省顺德县甘竹滩发电站,装机容量为500。千瓦。浙江和福建沿海是我国建设大型潮汐发电站的比较理想的地区,专家们已经作了大量调研和论证工作,一旦条件成熟便可大规模开发。
②大海里有永不停息的波浪,据估算每一平方公里海面上波浪能的功率约为10x104至20x104千瓦。70年代末我国已开始在南海上使用以波浪能作能源的浮标航标灯。1974年日本建成的波浪能发电装置的功率达到100千瓦。许多国家目前都在积极地进行开发波浪能的研究工作。
③海流亦称洋流,它好比是海洋中的河流,有一定宽度、长度、深度和流速,一般宽度为几十到几百海里之间,长度可达数千海里,深度约几百米,流速通常为1一2海里/小时,最快的可达4?5海里/小时。太平洋上有一条名为"黑潮"的暖流,宽度在100海里左右,平均深度为400米,平均日流速30一80海里,它的流量为陆地上所有河流之总和的20倍。现在一些国家的海流发电的试验装置已在运行之中。
④水是地球上热容量最大的物质,到达地球的太阳辐射能大部分都为海水所吸收,它使海水的表层维持着较高的温度,而深层海水的温度基本上是恒定的,这就造成海洋表层与深层之间的温差。依热力学第二定律,存在着一个高温热源和一个低温热源就可以构成热机对外作功,海水温差能的利用就是根据这个原理。上世纪20年代就已有人作过海水温差能发电的试验。1956年在西非海岸建成了一座大型试验性海水温差能发电站,它利用20℃的温差发出了7500千瓦的电能。
6、超导能:
①超导储能是一种无需经过能量转换而直接储存电能的方式,它将电流导入电感线圈,由于线圈由超导体制成,理论上电流可以无损失地不断循环,直到导出。目前,超导线圈采用的材料主要有铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb3Sn)超导材料、铋系和钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料等,这些材料的共同特点是需要运行在液氦或液氮的低温条件下才能保持超导特性。因此,目前一个典型的超导磁储能装置包括超导磁体单元、低温恒温以及电源转换系统等。
②超导磁储能具有能量转换效率高(可达95%)、毫秒级响应速度、大功率和大容量系统、寿命长等特点,但与其它技术相比,超导储能系统的超导材料及维持低温的费用较高。未来要实现超导磁储能的大规模应用,仍需在发展适合液氮温区运行的MJ级系统的超导体,解决高场磁体绕组力学支撑问题,与柔性输电技术结合,进一步降低投资和运行成本,分布式超导磁储能及其有效控制和保护策略等方面开展研究。
【导语】水源热泵是一种用来进行能量转换的供暖空调系统装置,那么水源热泵技术是怎么样的呢,它的工作原理又是什么了。接下来,小若就将为大家进行介绍。
水源热泵技术它的功能的实现是依靠将地球面层中的处于浅层水源中进行太阳能吸收和地热能的吸收从而生成了低温低位的热能,同时利用热泵的工作原理,经过极少的高位电能的传输,从而将低位热能转变成高位热能的一类技术。
处于地球表面浅层中的水源不断地吸进太阳能以及地热能的能量,同时水源的温度通常都是维持在一个水平。水源热泵的中央空调系统它的构成就是由末端装置和水源热泵式的中央空调主机装置以及水源热泵水系统三大器件构成。在冬天,为我们的消费者进行供暖时,水源热泵中央空调装置就从我们的水源中将低位热能,经过电能从而使得我们的水源热泵中央空调的主机运转将我么的低位热能传输到高位热源的地方,通过空气或者是水来作为我们的载冷剂将温度进行提高然后在传输到建筑物内。使得消费者的供暖的要求得到满足,而在炎热的夏天,水源热泵中央空调装置就把我们的屋内的余热经过水源中央空调主机从而传输到水源里面,因为水源的水温度比较的低,因此可以将多余的热量带走,从而使得消费者制冷的要求得以满足。
水源热泵的特点以及优势
是可再生能源利用技术,水源热泵将地球的水源吸收的太阳能能量,将能量资源转变的供暖空调装置,是一类很大的动态能量平衡装置。
运行稳定可靠
水源的温度变化极小,比较的稳定,它的变动的数值与空气相比较要小得多,是极其好的热泵资源以及空调冷资源,因为水源相对变动小的特殊的性质,从而热泵机组的运转更加的可靠,同时也使得达到了经济性和高效性,没有采用空气源热泵在冬天进行除霜等的情况存在。
一机多用
水源热泵装置空调可以提供供暖需求,同时我们的水源热泵装置还能够提供热水,一套装置就可以代替传统的锅炉以及空调的双套装置。尤其是在需要对于供热以及供冷都需要的建筑物,因此水源热泵它有着显著地特点。不只是能够节省资源,同时的还能够达到一套装置对于供冷供热两个需求同时的实现。
选择新能源专业,将来就业前景好、工资高这是新开的专业,相较于传统专业目前国内开设的院校少,将来毕业竞争压力小,好就业。之所以要新开设这样的专业,就是国家急需这方面的人才选择新能源,是为了祖国的水更清,天更蓝。
那么什么是新能源
新能源又叫非常规能源,是指传统能源之外的各种能源。目前开发和利用及正在研究有待推广的有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等等。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气等常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,国家越来越重视新能源的开发、利用及推广。
以核电举例,核电站只需消耗很少的核燃料,就可以产生大量的电能,另外核电站也大大减少了燃料的运输。比如,一座100万千瓦的火电站每年耗煤三四百万吨,而相同功率的核电站每年仅需铀燃料三四十吨。另外核电运行稳定,不像风电水电受外界环境影响较大。
国家大力扶持新能源产业
新能源产业是衡量一个国家和地区高新技术发展水平的重要依据。许多国家都将可再生能源作为新一代能源技术的战略制高点和经济发展的重要新领域,投入大量资金支持可再生能源技术研发和产业发展。
分类
太阳能、地热能、风能、海洋能等
特点
环保、可供永续利用
定义
1980年(庚申年)联合国召开的“联合国新
能源和可再生能源会议”对新能源的定义为:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能(原子能)
新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。
一般地说,常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源,而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此,煤、石油、天然气以及大中型水电都被看作常规能源,而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立,过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识,作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。
新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源,相对于常规能源而言,在不同的历史时期和科技水平情况下,新能源有不同的内容。当今社会,新能源通常指太阳能、风能、地热能、氢能等。
按类别可分为:太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能、海洋能、小水电、化工能(如醚基燃料)、核能等。
概况
据分析,2001年以来我国能源消费结构并没有发生显著的改变。石化能源,特别是煤炭消费在一次能源消费中一直居于主导地位,所占的比重分别达到九成和六成以上。
对于新能源行业而言,认为这为其提供了福音。综合观察中国的股市行业,也正说明了这一点,中国绿色能源类股票价格飞扬,更多的闲散资金纷纷投入新能源以及环保行业。同时,中国将超过欧洲,成为世界最大的可替代能源增长市场。在此背景下,新能源行业应该抓住这次契机,积极发展风电、太阳能等,提高新能源的比重。
据估算,每年辐射到地球上的太阳能为17.8亿千瓦,其中可开发利用500~1000亿度。但因其分布很分散,能利用的甚微。地热能资源指陆地下5000米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分3公里深度内、150℃以上的高温地热能资源为140万吨标准煤,一些国家已着手商业开发利用。世界风能的潜力约3500亿千瓦,因风力断续分散,难以经济地利用,今后输能储能技术如有重大改进,风力利用将会增加。海洋能包括潮汐能、波浪能、海水温差能等,理论储量十分可观。限于技术水平,现尚处于小规模研究阶段。当前由于新能源的利用技术尚不成熟,故只占世界所需总能量的很小部分,今后有很大发展前途。
特点
1)资源丰富,普遍具备可再生特性,可供人类永续利用;比如,陆上估计可开发利用的风力资源为253GW, 而截止2003年只有0.57GW被开发利用,预计到2010年可以利用的达到4GW, 到2020年到20GW,而太阳能光伏并网和离网应用量预计到2020年可以从的0.03GW增加1至2个GW。
2)能量密度低,开发利用需要较大空间;
3)不含碳或含碳量很少,对环境影响小;
4)分布广,有利于小规模分散利用;
5)间断式供应,波动性大,对持续供能不利;
6)除水电外,可再生能源的开发利用成本较化石能源高。
太阳能
太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有:太阳能电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。太阳能清洁环保,无任何污染,利用价值高,太阳能更没有能源短缺这一说法,其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。
太阳能光伏
光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较复杂的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状,而组件又可连接,以产生更多电力。天台及建筑物表面均会使用光伏板组件,甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。
国内主要太阳能电池制造商正遭遇少有的“阴雨天”。 由于95%以上的产能出口,且过于倚重欧洲市场,国内太阳能电池企业近几个月来连续受到多个利空因素干扰:欧洲债务危机、欧元急跌、欧洲削减太阳能补贴等。 这一连串不利因素表明国内太阳能电池制造商既有近忧,还有远虑。不过,善于应变的国内企业正在试图从成本和需求两端控制经营风险。2009年,国内太阳能电池产能约为240万千瓦,但国内太阳能发电装机容量仅为12万千瓦,95%的产能出口,其中欧洲是最重要的市场。 过去数年,欧洲一直是世界太阳能光伏发电的重心。2009年,德国、西班牙、意大利和捷克的新增装机容量超过420万千瓦,占全球60%上。 从年初开始,希腊、西班牙等欧元区国家爆发债务危机,欧元汇率急转直下,欧元兑美元汇率下跌超过12%,国内太阳能电池厂商损失严重。
太阳能光热
现代的太阳热能科技将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸气和
槽式太阳能光热
电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。
太阳光合能
植物利用太阳光进行光合作用,合成有机物。因此,可以人为模拟植物光合作用,大量合成人类需要的有机物,提高太阳能利用效率。
核能
简介
核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式:
核电站
A.核裂变能
所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、钚-239等)的裂变释放出的能量
B.核聚变能
由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素—氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。
C.核衰变
核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用
核能的缺陷
(1)资源利用率低
(2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决
(3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进
(4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制
(5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大
海洋能
简单介绍
海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。
海洋能
这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。
海洋能特点
1.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。
2.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。
3.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。
4.海洋能属于清洁能源,也就是海洋能一旦开发后,其本身对环境污染影响很小。
波浪发电
据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。中国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。将来的世界,每一个海洋里都会有属于我们中国的波能发电厂。波能将会为中国的电业作出很大贡献。
潮汐发电
据世界动力会议估计,到2020年,全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英吉利海峡上的朗斯河口电站,发电能力24万千瓦,已经工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站,总容量达到3000千瓦。
风能
简单介绍
风能是太阳辐射下流动所形成的。风能与其他能源相比,具有明显的优势,它蕴藏量大,是水能的10倍,分布广泛,永不枯竭,对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风能最常见的利用形式为风力发电。风力发电有两种思路,水平轴风机和垂直轴风机。水平轴风机应用广泛,为风力发电的主流机型。
风力发电
是当代人利用风能最常见的形式,自19世纪末,丹麦研制成风力发电机以来,人们认识到石油等能源会枯竭,才重视风能的发展,利用风来做其它的事情。
1977年,联邦德国在著名的风谷--石勒苏益格-荷尔斯泰因州的布隆坡特尔建造了一个世界上最大的发电风车。该风车高150米,每个浆叶长40米,重18吨,用玻璃钢制成。
截止2009年底,全球累计装机容量已经达到了1.59亿千瓦,2009年全年新增装机容量超过3千万千瓦,涨幅31.9%。从累计装机容量看,美国已累计装机3516万千瓦,稳居榜首;中国为2610万千瓦,位列全球第二。
生物质能
简单介绍
生物质能来源于生物质,也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式,它直接或间接地来源于植物的光合作用。生物质能是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。地球上的生物质能资源较为丰富,而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨,其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍,但利用率不到3%。
修建沼气池
生物质能(又名生物能源)是利用有机物质(例如植物等)作为燃料,通过气体收集、气化(化固体为气体)、燃烧和消化作用(只限湿润废物)等技术产生能源。只要适当地执行,生物质能也是一种宝贵的可再生能源,但要看生物质能燃料是如何产生出来。
全球范围正在炒作用玉米、小麦、食糖等粮食来制造汽油等能源来满足日益增长的需求,以及过高成本带来的过高价格。当前主要是以甜高粱、木薯等为原料。
为人类的生产和生活提供各种能力和动力的物质资源,是国民经济的重要物质基础。能源的开发和有效利用程度以及人均消费量是生产技术和生活水平的重要标志。
利用现状
2006年底全国已经建设农村户用沼气池1870万口,生活污水净化沼气池14万处,畜禽养殖场和工业废水沼气工程2,000多处,年产沼气约90亿立方米,为近8000万农村人口提供了优质生活燃料。
中国已经开发出多种固定床和流化床气化炉,以秸秆、木屑、稻壳、树枝为原料生产燃气。2006年用于木材和农副产品烘干的有800多台,村镇级秸秆气化集中供气系统近600处,年生产生物质燃气2,000万立方米。
美国科学家已发明在多种环境下可自动收集微生物、蛋白质等能量物质进行工作。可自动收集动物死尸或活体进行转化,如老鼠,等小型生物的活体或尸体。出于安全考虑,已限制研究生产,奇能量物质的强大包容性可能在未来的发展中造成对人类生命的巨大威胁。
地热能
地球内部热源可来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。
地热能
放射性热能是地球主要热源。中国地热资源丰富,分布广泛,已有5500处地热点,地热田45个,地热资源总量约320万兆瓦。
氢能
氢能的优点:
安全环保:氢气分子量为2, 仅为空气的1/14, 因此,氢气泄漏于空气中会自动逃离地面,不会形成聚集。而其他燃油燃气均会聚集地面而构成易燃易爆危险。氢气无味无毒,不会造成人体中毒,燃烧产物仅为水,不污染环境。
高温高能:1kg氢气的热值为34000Kcal, 是汽油的三倍。氢氧焰温度高达2800度,高于常规液气。
热能集中:氢氧焰火焰挺直,热损失小,利用效率高。
自动再生:氢能来源于水,燃烧后又还原成水。
催化特性: 氢气是活性气体催化剂,可以与空气混合方式加入催化燃烧所有固体,液体、气体燃料。加速反应过程,促进完全燃烧,达到提高焰温、节能减排之功效。
还原特性:各种原料加氢精炼。
变温特性:可根据加热物体的熔点实现焰温的调节。
来源广泛:氢气可由水电解制取,水取之不尽,而且每kg水可制备1860升氢氧燃气。
即产即用:利用先进的自动控制技术,由氢氧机按照用户设定的按需供气,不贮存气体。
应用范围广:适合于一切需要燃气的地方。
氢能的缺点:
(1)制取成本高,需要大量的电力;
(2)生产、存储难:氢气密度小,很难液化,高压存储不安全。
海洋渗透能
如果有两种盐溶液,一种溶液中盐的浓度高,一种溶液的浓度低,那么把两种溶液放在一起并用一种渗透膜隔离后,会产生渗透压,水会从浓度低的溶液流向浓度高的溶液。江河里流动的是淡水,而海洋中存在的是咸水,两者也存在一定的浓度差。在江河的入海口,淡水的水压比海水的水压高,如果在入海口放置一个涡轮发电机,淡水和海水之间的渗透压就可以推动涡轮机来发电。
海洋渗透能是一种十分环保的绿色能源,它既不产生垃圾,也没有二氧化碳的排放,更不依赖天气的状况,可以说是取之不尽,用之不竭。而在盐分浓度更大的水域里,渗透发电厂的发电效能会更好,比如地中海、死海、中国盐城市的大盐湖、美国的大盐湖。当然发电厂附近必须有淡水的供给。据挪威能源集团的负责人巴德·米克尔森估计,利用海洋渗透能发电,全球范围内年度发电量可以达到16000亿度。
水能
水能是一种可再生能源,是清洁能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括
三峡大坝卫星图
河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用,它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环,使之持续进行。地表水的流动是重要的一环,在落差大、流量大的地区,水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少,水能是非常重要且前景广阔的替代资源。世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。可以利用电解水分子和光以及化学分解水分子的方式,来分解到可燃烧的氢气,它可作为新的,多用途的能源来替代现有的矿物质能源。水分子的分解过程简而易行,投资少见效快。这给水能的综合利用带来了广泛的前景,在地球上,水是一种到处可见的液态物质。通过水的分解装置,制备出氢燃料,可用于汽车,航天航空,热力发电等工业和民用方面,在较大的程度上,缓解了人类对矿物质资源的过分依赖。
现状未来
部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展,并在世界各地形成了一定的规模。生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。
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 》。
可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低,一方面是与不同国家的重视程度与政策有关,另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关,尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据IEA的预测研究,在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降,从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关,因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。
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,
中华人民共和国可再生能源法
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。生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这热能种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流。
2008年,为加快我国风电装备制造业技术进步,促进风电产业发展,中央财政安排专项资金支持风力发电设备产业化。2009年,“太阳能屋顶计划”实施,中央财政安排专门资金对光电建筑应用示范工程予以补助,弥补光电应用的初始投入。同年,《金太阳示范工程财政补助资金管理暂行办法》印发,该工程综合采取财政补助、科技支持和市场拉动方式,加快国内光伏发电的产业化和规模化发展,以促进光伏发电技术进步。
在税收方面,2008年9月,财政部、国家税务总局出台《关于执行资源综合利用企业所得税优惠目录有关问题的通知》,指出企业自2008年1月1日起以《资源综合利用企业所得税优惠目录》中所列资源为主要原材料,生产《目录》内符合国家或行业相关标准的产品取得的收入,在计算应纳税所得额时,减按90%计入当年收入总额。同年12月,《关于资源综合利用及其他产品增值税政策的通知》出台,规定对利用风力生产的电力实现的增值税实行即征即退50%的政策。对销售自产的综合利用生物柴油,实行增值税先征后退政策。
最新市场现状
2015年3月16日,国家发改委、财政部、科技部等23个部委召开了针对战略性新兴产业发展的部际联席会议。节能环保产业、新一代信息技术产业、生物产业、高端装备制造产业、新能源产业、新材料产业、新能源汽车产业等七大产业已成为我国重点培育的战略新兴产业。
据会议信息,2014年在新兴产业领域的18个重点行业中,规模以上企业主营业务收入达15.9万亿元,实现利润总额近1.2万亿元,同比分别增长13.5%和17.6%。2013年同期,规模以上工业企业主营业务收入仅增长3.3%,利润额增长1.6%,明显低于新兴产业。
在全社会规模以上工业企业中,战略性新兴产业利润总额占比接近19%,主营业务收入占比接近15%。《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》提出,到2020年,战略性新兴产业增加值占国内生产总值的比重力争达到15%左右。[1]
国际合作
中英核能合作
英国核能发展居世界领军水平,是核能企业寻求商务与技术合作的理想伙伴。英国的核能产业拥有巨大的消费市场,其发展也获得了政府机构和政策上的大力支持;与此同时,英国核能产业还拥有世界领先的技术经验以及人才基地;不仅如此,英国核能成套的产业链及完备的配套服务体系也为行业发展创造了稳定健康的环境。
在英国2008年通过的《气候变化法案》中,规定了能源发展的长期目标:到2050年,英国的温室气体排放量需在1990年的基础上减少80%。为了实现这一目标,英国正在进行一场巨大的能源重组计划,即:将传统发电厂退役,同时启动包括核能在内的新能源发电项目。英国能源研究合作组织(ERP)、国家核实验室(NNL)、英国工程与自然研究理事会(EPSRC)、核退役管理局(NDA)和能源技术研究所(ETI)组成的项目联盟发布了《英国核裂变能技术路线图:初步报告》。报告指出,英国必须制定一项明确具体的核能产业中长期发展战略和路线图,同时假设:英国若要在2050年之前拥有安全、低碳的能源结构,核电必将发挥更大作用。
伦敦时间2013年10月21日,英国政府正式批准了中国广核集团与中国核工业集团公司参与投资当地新核电站的计划,这标志着中国核电企业终于如愿登陆西方发达国家。此前,中英两国政府在10月15日北京举行的第五次中英经济财金对话(EFD)之后签署了《关于加强民用核能领域合作的谅解备忘录》。英国财政部商业大臣戴顿勋爵(LordDeighton)作为英方代表参与了此备忘录的签订,这为英国政府正式批准中国核电企业参与欣克利C角的建设作了铺垫。
英国是民用核电历史最悠久的国家,中国则是民用核电发展最快的国家。这项合作会同时使中英双方受益。中国拥有全球最大的核电装备制造能力,同时拥有全球最为充沛的资金,这也正是中国核电企业走向海外的一大动力。
中俄能源合作
俄罗斯是世界主要能源资源富集国,天然气储量和出口量、石油产量和出口量及煤、铀、铁、铝等资源储量均居世界前列。作为中国最大邻国,俄罗斯与我国的政治关系成熟牢固,将我国视为主要合作伙伴,对华能源合作既有意愿也有能力,还有天然地缘优势和互补特点,是我国维护能源安全和可持续发展可借重的合作伙伴。
随着中俄关系的快速发展,两国能源合作规模逐渐从小到大,从单纯贸易到涉及油、气、核、煤、电、新能源等各领域的全面合作。中俄原油管道2011年1月建成投产,俄每年对华输油1500万吨。中俄双方正在商谈通过管道增供原油项目。未来20年,这条能源动脉将累计对华输油达数亿吨。俄实现了石油出口多元化,我国有了稳定的陆路石油供应。除管道供油外,两国石油上游开发、下游炼化领域合作逐步推进。中俄合作建设的田湾核电站项目安全高效运营。两国煤炭、电力贸易大幅增长,2012年我国自俄进口煤炭2000万吨,进口电力26亿千瓦时。未来这两个数字还会日益增大。
中法核能合作
2013年4月25日,中广核集团与法国阿海珐集团以及法国电力集团签署了长期合作联合声明,三家公司共同签署的一系列文件中规定,他们将联合研制先进反应堆,促进世界核电工业整体安全水平的提升。这是30年来中法开展的第三次重大核电技术合作。中法有30年的核电合作基础。自上世纪80年代初起,法国电力公司就参与到中国大亚湾核电项目的建设和运营中,在30年后的此次合作中,玛氏路强调,法国电力公司是世界最大的核电运营商,中广核集团是世界最大核电发展计划的拥有者,两者有必要加强核电交流与合作,互利双赢。
截至2013年4月,中广核在运核电机组数量为7台,总装机容量721万千瓦,占中国大陆在运核电总装机容量的53%;在建机组15台,总装机容量1775万千瓦,占中国大陆在建核电总装机容量的56%。[2]
发展前景
中国未来新能源发展的战略可分为三个发展阶段:第一阶段到2010年,实现部分新能源技术的商业化。第二阶段到2020年,大批新能源技术达到商业化水平,新能源占一次能源总量的18%以上。第三阶段是全面实现新能源的商业化,大规模替代化石能源,到2050年在能源消费总量中达到30%以上。
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。[3]
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。