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什么是可再生能源

任性的花瓣
迅速的钢铁侠
2023-02-10 01:36:35

什么是可再生能源?

最佳答案
笨笨的手链
糟糕的大白
2025-08-10 01:28:11

可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源,具有取之不尽,用之不竭的特点,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。可再生能源对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。

● 太阳能

太阳能是来自地球外部天体的能源。人类所需能量的绝大部分,都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能,在植物体内储存下来。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。

● 风能

风能地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后,气温变化不同以及空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。

● 水能

水能是清洁能源、绿色能源,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。人们目前最易开发和利用的比较成熟的水能,也是河流能源。水能主要用于水力发电。其优点是成本低、可连续再生、无污染。缺点是分布受水文、气候、地貌等自然条件的限制大。水容易受到污染,也容易被地形、气候等多方面的因素所影响。

● 生物质能

生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。对于石油行业来讲,目前最为关切的是生物柴油。它是生物质能的一种,是指以油料作物、野生油料植物和水生植物油脂,以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油,通过酯交换工艺制成的可代替柴油的再生性燃料。另外,燃料乙醇也越来越受到关注。

● 地热能

地热能是赋存于地球内部岩石和流体中的热能。它是驱动地球内部一切热过程的动力源,其热能以传导形式向外输送。地球内部温度高达7000℃,这些巨大的热能,透过地下水的流动和熔岩涌动至离地面1~5千米的地壳,热力得以被转送至接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热。这些加热了的水,最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法,就是直接取用这些热源,并抽取其能量。

● 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、储存和散发能量。这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式,存在于海洋之中。地球表面积约为5.1亿平方千米,其中陆地表面积为1.49亿平方千米,占29%;海洋面积达3.61亿平方千米,占71%。以海平面计,全部陆地的平均海拔约为840米,而海洋的平均深度却为380米。整个海水的容积多达13.7亿立方千米。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,不像在陆地和空中那样容易散失。

最新回答
爱笑的日记本
多情的星月
2025-08-10 01:28:11

2016年全国两会通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》

描绘了我国未来五年能源发展的基本愿景,明确了未来五年能源发展的方向、主线和框架。该纲要对未来五年能源发展有哪些影响?本文做出了基本判断。

如今,我国能源发展面临内外并行的“大转型期”。一方面,世界能源转型促进世界能源发展“五化”趋势明显:供求关系宽松化,供需格局多极化,能源结构低碳化,生产消费智能化,以及国际竞争焦点多元化。

另一方面,我国经济新常态与能源革命推动了国内能源发展新常态。这主要表现为:能源消费增长换挡减速能源结构双重更替步伐加快能源发展动力加快转换能源系统形态深刻变化能源合作迈向更高水平。

同时,我国能源转型与发展仍面临诸多问题和挑战。比如:传统能源产能过剩严重可再生能源发展面临多重瓶颈天然气消费市场开拓困难终端能源清洁替代任务紧迫艰巨能源系统整体效率不高适应能源转型变革的价格机制亟待完善等等。

▼“十三五”规划对能源发展的影响

2016年两会通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》(以下简称《规划纲要》)描绘了我国未来五年能源发展向绿色转型积极适应新常态的基本愿景。

《规划纲要》明确了未来五年能源发展的方向、主线和框架。“指导思想、主要目标和发展理念”一篇中的发展环境、指导思想、主要目标、发展理念、发展主线也将贯穿未来五年的能源发展“实施创新驱动发展战略”、“构建发展新体制”将为未来五年的能源发展提供战略导向与体制支撑。

“构筑现代基础设施网络”与未来五年能源发展紧密相关。建设现代能源体系则是“十三五”时期能源转型的目标,其中推动能源结构优化升级、构建现代能源储运网络、积极构建智慧能源系统以及能源发展重大工程等,或都将被列入能源“十三五”规划。

“完善现代综合交通运输体系”实际上强调了交通运输背后能源消耗,绿色高效将是现代交通运输体系的标配特征。“加快改善生态环境”则强调了应对能源利用的外部性,提出全面推动能源节约,推进能源消费革命要求积极应对全球气候变化,主动控制碳排放,落实减排承诺。

“优化现代产业体系”将着力改善重点用能产业结构及能源产业自身结构“拓展网络经济空间”将为能源互联网提供发展契机“推动区域协调发展”、“推动区域协调发展”与能源平衡与协调发展密切相关。

“构建全方位开放新格局”中则提出了深入推进包括能源电力的国际产能合作,并要求积极参与全球经济治理。

▼对未来五年能源发展的基本判断

首先,“推动能源结构优化升级”对主要品种一次能源的要求重点各有侧重。

水电方面,给出发展条件、明确发展重点。强调开发保护并重、坚持生态优先,强调重要流域龙头项目为重点、科学开发西南水电。

非水可再生方面,更加重视且地位提升。继续大力支持风电、光电发展,加快发展生物质能、地热能,积极开发沿海潮汐能资源。

核电方面,更重视安全,明确建设重点,强调自主发展。强调以沿海核电带为重点,安全建设自主核电示范工程和项目。

煤炭方面,空前强调清洁利用,首次提出限制开发。强调优化建设国家综合能源基地,大力推进煤炭清洁高效利用。明确提出限制东部、控制中部和东北、优化西部地区煤炭资源开发,推进大型煤炭基地绿色化开采和改造,鼓励采用新技术发展煤电。

天然气方面,突出天然气开发,对非常规气定位有微调(后置)。强调积极开发天然气、煤层气、页岩油(气)。在国际市场宽松、国内供大于求的形势下,这一调整有利于积极适应能源转型与油气体制改革。

石油方面,突出炼化转型升级,强调提供清洁油品。强调推进炼油产业转型升级,开展成品油质量升级行动计划,拓展生物燃料等新的清洁油品来源。

其次,《规划纲要》中多处涉及能源传输储运基础设施并突出强调能力建设。

《规划纲要》明确提出了“构建现代能源储运网络”的发展要求。要求统筹推进煤电油气多种能源输送方式发展,加强能源储备和调峰设施建设,加快构建多能互补、外通内畅、安全可靠的现代能源储运网络。

《规划纲要》也对油气煤电传输储运基础设施提出了重点要求。一方面空前重视油气储运,高度前所未有。加快建设陆路进口油气战略通道。推进油气储备设施建设,提高油气储备和调峰能力。另一方面明确了煤、电输送重点。加强跨区域骨干能源输送网络建设,建成蒙西-华中北煤南运战略通道,优化建设电网主网架和跨区域输电通道。

再次,积极构建智慧能源系统是“发展现代互联网产业体系”、“加快多领域互联网融合发展”在能源领域的重要实践。《规划纲要》提出,加快推进能源全领域、全环节智慧化发展,提高可持续自适应能力。适应分布式能源发展、用户多元化需求,优化电力需求侧管理,加快智能电网建设,提高电网与发电侧、需求侧交互响应能力。推进能源与信息等领域新技术深度融合,统筹能源与通信、交通等基础设施网络建设,建设“源-网-荷-储”协调发展、集成互补的能源互联网。

最后,值得注意的是,《规划纲要》明确了未来五年能源发展重大工程,包括:高效智能电力系统、煤炭清洁高效利用、重点领域和地区可再生能源、核电、非常规油气、能换输送通道、能源储备设施、能源关键技术装备。

能源发展重大工程集中于能源上中游领域,是能源领域落实供给侧改革的重点。这八大类能源重点工程中包括了能源开发生产、传输转换、储运设施、技术装备等各环节,既包括国内开发、进口贸易,又包括一次能源与二次能换,涵盖了能源生产革命的主要领域,通过技术进步与能力建设有利于优化能源供给、保障供给安全。

▼政策取向更加倾向于“六个注重”

首先是更加注重把提高发展质量放在首位,着力优化存量、做优增量,化解过剩产能。对已出现严重产能过剩的传统能源行业,“十三五”前三年原则上不上新项目。其次,对弃风、弃水、弃光现象较严重的地区,要先消化存量,再发展增量。超过合理弃风、弃光率的地区,原则上不安排新项目。

第二是更加注重提高系统运行效率,着力补齐短板、创新模式、构建高效智能的能源系统 :增强电力系统调峰性能和可再生能源消纳能力

强化电力和天然气需求侧响应和科学管理,引导用户合理削峰填谷大力推广终端供能集成优化、多能互补、梯级利用。

第三是更加注重能源结构的战略性调整,加快推进绿色低碳发展进程。要推进煤炭清洁高效利用,扩大天然气消费,大力推广电能清洁替代。

第四是更加注重能源体系形态演变规律,集中式与分布式并重,更多更好地发挥分布式能源系统作用。要优先通过当地发展清洁能源满足电力需求,尽量减少远距离大规模输送。同时,要优先发展分布式能源,逐步弱化大基地集中开发和输送模式。

第五是更加注重能源开发利用的经济性,增强能源及相关产业的竞争力和生命力。以全社会综合用能成本相对较低作为能源科学发展的重要目标和衡量标准,合理确定各类能源的定位和作用。逐步动态降低新能源和可再生能源价格水平和补贴标准,通过市场竞争促进技术进步。

第六是更加注重价格机制的灵活性、适应性和自发调节作用,促进市场公平竞争,提高综合效能。首先要完善科学价格制度,建立电力调峰、备用等辅助服务补偿机制。其次要推动实施可再生能源配额及市场交易制度,积极构建碳排放及污染物排放交易市场,探索适时开征环保税或碳税,促使外部成本内部化,提高清洁能源竞争力。

相关资料:前瞻产业研究院《中国新能源行业“十三五”市场前瞻与发展规划分析报告》

美好的海燕
光亮的八宝粥
2025-08-10 01:28:11
可再生能源

是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源,具有取之不尽,用之不竭的特点,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。可再生能源对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。相对于可能穷尽的化石能源来说,可再生能源在自然界中可以循环再生。可再生能源属于能源开发利用过程中的一次能源。可再生能源不包含化石燃料和核能。

清秀的野狼
风中的果汁
2025-08-10 01:28:11
我国新能源及其发展状况的思考

摘要:20世纪的后工业时代,人类生存和社会发展对能源的依赖越来越大,能源危机也在一定程度上拖慢了经济发展的速度。本文从我国能源发展现状和新能源、可再生能源的开发利用及其特点着眼,分析了太阳能、风能、核能等清洁可再生能源的可利用价值和利用途径,针对我国现阶段的发展状况进行思考,并做出了总结。

关键词:新能源;开发利用;太阳能;风能;核能

1 引言

谈及中国未来的发展,能源问题是无论如何也绕不过的。在很大程度上,可以说能源是中国进一步发展的前提。中国未来能源中可再生能源的比重很可能要比现在高得多,陈旧过时、设计落后的输电网将被淘汰,也就是说,由尖端数控、电子配电和更高负荷输电线路构成的智能输电网所替代。2009年12月,全球瞩目的新一轮联合国气候变化大会在丹麦首都哥本哈根召开,虽然未达成实质性的协议,但是哥本哈根会议有望成为世界全面向低碳时代转型的历史转折点。从大的方向上看,可持续的低碳和绿色经济,也必将是未来世界发展的大势所趋,这将会给新能源、环保等新兴产业带来机遇[1]。

低碳经济的迅速蔓延并非偶然。早在各国意识到传统化石能源不可再生的危机时,低碳经济就已经开始孕育。在席卷全球的金融危机和全球气候变化的巨大压力下,各国政府纷纷推出绿色政策,低碳经济模式得到普遍认可。低碳时代要求高效利用能源、开发清洁能源、追求绿色GDP,核心是能源技术和减排技术创新、产业结构和制度创新以及人类生存发展观念的根本性转变。低碳式发展模式的一个关键环节就是发展绿色新能源,主要包括太阳能、风能、核能以及地热能、氢能等多种能源,它们的特点是污染少,能量可持续或者是能量来源成本较低。本文中着重介绍太阳能、风能以及核能等重要新能源的利用现状和发展前景。

2 新能源的来源和简介

2.1 太阳能

2.1.1 太阳能的定义及发展史

太阳能(Solar Energy),又称太阳辐射能,指的是太阳以电磁辐射形式向宇宙空间发射的能量,也可以描述为太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能,其中约二十亿分之一到达地球大气层,是地球上光和热的源泉。

随着经济的发展、社会的进步,人们对能源提出越来越高的要求,寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存,而自古人类也懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下,才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。

2.1.2 太阳能的分类

(1)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提供照明,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。近年,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。

(2)太阳热能

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。

2.1.3 太阳能的开发途径

(1)光热利用

它的基本原来是将太阳辐射能收集起来,通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置,主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。通常根据所能达到的温度和用途的不同,而把太阳能光热利用分为低温利用(<200℃)、中温利用(200~800℃)和高温利用(>800℃)。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等,中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等,高温利用主要有高温太阳炉等。

(2)太阳能发电

未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。目前已实用的主要有以下两种:

①光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽,然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换,后一过程为热—电转换。

②光—电转换。其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能,它的基本装置是太阳能电池。

(3)光化利用

这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。

(4)光生物利用

通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物(如薪炭林)、油料作物和巨型海藻。

2.1.4 太阳能发电的优点

照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

从太阳能获得电力,需通过太阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:①无枯竭危险;②绝对干净(无公害);③不受资源分布地域的限制;④可在用电处就近发电;⑤能源质量高;⑥使用者从感情上容易接受;⑦获取能源花费的时间短。不足之处是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视。

2.2 风能

2.2.1 风能的定义及发展史

风能是因空气做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。空气流速越高,动能越大。现在人们通常用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机,以产生电力。据统计到2008年为止,全球以风力产生的电力约有94.1百万千瓦,供应的电力已超过全球用量的1%。风能虽然还不是大多数国家的主要能源,但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。

风能量是丰富、近乎无尽、分布广泛、环保无污染。人类利用风能的历史可以追溯到西元前,但数千年来,风能技术发展缓慢,没有引起人们足够的重视。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,以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆,风能作为解决生产和生活能源有着重要的意义。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。

2.2.2 风能的来源

风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的,风能是太阳能的一种转化形式。空气流动所形成的动能即为风能。太阳辐射到地球表面,地球表面各处受热不同,产生温差,从而引起大气的运动形成风。风能就是空气的动能,风能的大小决定于风速和空气的密度。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2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

2.2.3 风能的利用和经济性

风能利用形式主要是将大气运动时所具有的动能转化为其他形式的能量。在赤道和低纬度地区,太阳高度角大,日照时间长,太阳辐射强度强,地面和大气接受的热量多、温度较高;在高纬度地区太阳高度角小,日照时间短,地面和大气接受的热量小,温度低。这种高纬度与低纬度之间的温度差异,形成了中国南北之间的气压梯度,使空气作水平运动。

利用风来产生电力所需的成本已经降低许多,即使不含其他外在的成本,在许多适当地点使用风力发电的成本已低于燃油的内然机发电了。风力发电年增长率在2002年时约25%,现在则是以38%的比例快速成长。2003年美国的风力发电成长就超过了所有发电机的平均成长率。自2004年起,风力发电更成为在所有新式能源中已是最便宜的了,在2005年风力能源的成本已降到1990年代时的五分之一,而且随着大瓦数发电机的使用,下降趋势还会持续。

2.2.4风能的优缺点

(1)优点

风能是一种洁净的能量来源,随着风能设施逐渐进步,大量生产降低成本,在一些地区,风力发电成本低于发电机。风能设施多为不立体化设施,可保护陆地和生态环境。风力发电是可再生能源,很环保。

(2)风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类,目前的解决方案是离岸发电,离岸发电价格较高但效率也高。在一些地区,风力发电存在经济性不足:许多地区的风力存在间歇性。风力发电需要大量土地兴建风力发电场,才可以生产比较多的能源。进行风力发电时,风力发电机会发出庞大的噪音,所以需要空旷的地方来兴建。现在的风力发电还未成熟,还有相当大的发展空间。

2.3 核能

2.3.1 核能的定义

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•爱因斯坦的质能方程E=mc2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要包括核裂变能、核聚变能、核衰变能三种形式。

2.3.2 核能发电原理

核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热,将热水加热成高温高压,核反应所放出的热量较化石燃料所放出的能量要高很多(相差约百万倍),比较起来所需要的燃料体积比火力电厂少相当多。核能发电所使用的的铀-235纯度只约占3%-4%,其余皆为无法产生核分裂的铀-238。核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片,同时放出中子和大量能量的过程。反应中,可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。

2.3.3 核能发电的优缺点

(1)优点

核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染,同时也不会产生二氧化碳等温室气体。而且核电的燃料铀燃料到目前为止没有其他的特别用途。燃料费在核能发电的成本中所占比例较低,核能发电的成本比较稳定,不易受到国际经济形势的影响。

(2)缺点

核能发电时仅将1/3的热能转化为电能,其余2/3的余热需藉循环冷却水排出厂外,冷却水的最佳来源就是天然海水,故核电厂多设置于海边(或河边)。因此废水的排出会对海洋环境造成一定的影响。水温因废水会增高2-3℃,如果持续很久会对无脊椎动物及海藻类生物都有不良影响。例如南湾核三厂附近的珊瑚大量白化死亡。而且废料的处理也是一大问题。

3 我国新能源的开发利用现状

3.1 太阳能

3.1.1 太阳能发电的应用

虽然太阳能有多种开发途径,但是目前应用最广泛且最有前景的途径就是太阳能发电。

太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响,但可以分散地进行,所以它适于各家各户分批进行发电,而且要联接到供电网络上,使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司,不足时又可从电力公司买入。实现这一点的技术不难解决,关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律,保证进行太阳能发电的家庭利益,鼓励家庭进行太阳能发电。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%。

3.1.2 太阳能电池的应用

太阳能电池是一个对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。它们的发电原理基本相同,现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅,形成P-N结。当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。

(1)通信卫星供电

上世纪60年代,科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电,上世纪末,在人类不断自我反省的过程中,对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切,不仅在空间应用,在众多领域中也大显身手。

(2)离网发电系统

太阳能发电控制器(光伏控制器和风光互补控制器)对所发的电能进行调节和控制,一方面把调整后的能量送往直流负载或交流负载,另一方面把多余的能量送往蓄电池组储存,当所发的电不能满足负载需要时,控制器又把蓄电池的电能送往负载。蓄电池充满电后,控制器要控制蓄电池不被过充。当蓄电池所储存的电能放完时,控制器要控制蓄电池不被过放电,保护蓄电池。蓄电池组的任务是贮能,以便在夜间或阴雨天保证负载用电。

(3)并网发电系统

并网发电系统是将光伏阵列、风力机以及燃料电池等产生的可再生能源不经过蓄电池储能,通过并网逆变器直接反向馈入电网的发电系统。因为直接将电能输入电网,免除配置蓄电池,省掉了蓄电池储能和释放的过程,可以充分利用可再生能源所发出的电力,减小能量损耗,降低系统成本。并网发电系统能够并行使用市电和可再生能源作为本地交流负载的电源,降低整个系统的负载缺电率。同时,可再生能源并网系统可以对公用电网起到调峰作用。网发电系统是太阳能风力发电的发展方向,代表了21世纪最具吸引力的能源利用技术。

3.1.3 我国太阳能开发现状

中国蕴藏着丰富的太阳能资源,太阳能利用前景广阔。目前,我国太阳能产业规模已位居世界第一,是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。我国比较成熟太阳能产品有两项:太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。

《可再生能源法》的颁布和实施,为太阳能利用产业的发展提供了政策保障;京都议定书的签定,环保政策的出台和对国际的承诺,给太阳能利用产业带来机遇;西部大开发,为太阳能利用产业提供巨大的国内市场;原油价格的上涨,中国能源战略的调整,使得政府加大对可再生能源发展的支持力度,所有这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会。

3.2 风能

3.2.1 风能发电的应用

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。风能作为一种新兴的环保的可再生能源已越来越受到关注,人类对其的利用技术也日趋成熟。我国风能有相当大的开发和利用空间,在风能充沛的地区广泛建立风力发电站可以大大的缓解我国能源缺乏的问题。

3.2.2 我国的风能利用

我国位于亚洲大陆东部,濒临太平洋,季风强盛,内陆还有许多山系,地形复杂,加之青藏高原耸立我国西部,改变了海陆影响所引起的气压分布和大气环流,增加了我国季风的复杂性。冬季风来自西伯利亚和蒙古等中高纬度的内陆,那里空气十分严寒干燥,冷空气积累到一定程度,在有利高空环流引导下,就会爆发南下,在此频频南下的强冷空气控制和影响下,形成寒冷干燥的西北风侵袭我国北方各省。每年冬季总有多次大幅度降温的强冷空气南下,主要影响我国西北、东北和华北,直到次年春夏之交才消失。夏季风是来自太平洋的东南风、印度洋和南海的西南风,东南季风影响遍及我国东部地区,西南季风则影响西南各省和南部沿海,但风速远不及东南季风大[2]。

青藏高原地势高亢开阔,冬季东南部盛行偏南风,东北部多为东北风,其他地区一般为偏西风,夏季大约以唐古拉山为界,以南盛行东南风,以北为东至东北风。我国幅员辽阔,陆疆总长达2万多公里,还有18000多公里的海岸线,边缘海中有岛屿5000多个,风能资源丰富。我国现有风电场场址的年平均风速均达到6米/秒以上。一般认为,可将风电场风况分为三类:年平均风速6米/秒以上时为较好;7米/秒以上为好;8米/秒以上为很好。

中国风力资源极为丰富,风能发电很可能作为可再生能源的主力军在今后能源产业中起到领军作用。中国气象科学院研究员朱瑞兆提供的数据显示,中国风能资源仅次于美国和俄罗斯,居世界第三[3]。已探明的中国风能理论储量为32.26亿千瓦,可利用开发为2.53亿千瓦。风能如果能够全部利用起来,将满足当前能源需求的近1/4。

3.3 核能

3.3.1 世界核能发电现状

核能发电作为核能应用中发展最快的一支,第一座商业用核电厂1957年在美国宾州开始运转。1986年,前苏联切尔诺贝利核电厂发生重大事故,这一历史上最严重的核能事故,除了导致人员伤亡、土地污染等后果外,某种程度上也直接影响了核工业的前进脚步。核能从世界发展最快的能源沦为发展最慢的能源。当然,当时全球电力过剩、油价低廉、经济不景气等原因也进一步促使核电发展“一蹶不振”,二十多年后的今天,在国际能源危机的背景下,已在适应经济的快速增长和对环保的迫切要求上显示出巨大竞争力的核电,再次被提上议事日程,法国有关专家认为,芬兰建造的第三代核电站和法国兴建的同样的核电站将开启新一轮的核电发展高峰。

全世界核电当前状况有很大的不同。在30个已经具有核发电能力的国家中,核反应堆的发电百分比从法国的78%到中国的仅仅2%。截至2008年3月,全世界总计有439座核反应堆,另有35座正在建造。美国最多,有104座,法国次之,有59座,日本55座,而俄罗斯有31座并另有7座在建造中。核电发展集中在亚洲。正在建造中的35座反应堆中总共有20座在亚洲,而最近并网发电的39座反应堆中的28座也是在亚洲[4]。

3.3.2 核能应用全球升温

有越来越多的人在讨论核能发电,常常涉及诸如全球变暖和气候变化之类的更广泛的问题。是什么推动了对核电期望的上升呢?能源预测一直表明世界对能源的需求有持久的长期增长。同时新的环境限制——像京都议定书的生效等存在着避免温室气体排放的一些实际财政利益。

中国目前面临着能源需求的急剧增长,因此正在十余利用一切可能的能源包括核能来扩大其发电容量。目前中国的核电仅占全国能源总量的2%,但是为了配合国家能源结构调整,中国首先要发展的就是核电。中国核电发展的最新目标是:到2020年前要新建核电站31座,在运行核电装机容量4000万千瓦,在建核电装机容量1800万千瓦[5]。

4 中国新能源发展的战略思考

我国具有丰富的新能源和可再生能源资源:水能可开发资源为3178亿千瓦,目前已开发利用11%;生物质能资源,包括农作物秸秆、薪柴和各种有机废物,利用量约为216亿吨标准煤,占农村生活能源消费的70%,占整个用能的50%;我国太阳能年总辐射量超过60万焦耳/平方厘米,开发利用前景广阔;风能资源总量为16亿千瓦,约10%可供开发利用;地热资源尚待继续勘探,目前已探明的地热储量约为4626亿吨标准煤,现利用的仅约十万分之一;我国海洋能源资源亦十分丰富,其中可开发的潮汐能就有2000万千瓦以上[6]。

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。我国政府承诺到2020年中国单位GDP二氧化碳排放将比2005年下降40%~45%,到2020年我国非化石能源占一次能源消费的比例达到15%左右[1]。

从第四届新能源国际高峰论坛获悉,2009年中国可再生能源在一次性能源消费结构中所占的比例已从2008年的8.4%提升至9.9%。2009年,国内一次性能源消费结构中,煤炭占68.7%,石油占18%,天然气占3.4%,非化石能源,即可再生能源消费比重上升到9.9%。根据国务院2009年年底提出的目标,到2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右。从9.9%至15%,可再生能源需提升的比重虽不算太大,但考虑到未来中国能源需求的巨大增长,上述目标的实现仍面临考验。2009年,我国能源消费总量为30亿吨标准煤。专家预测,到2020年,能源需求总量可能高达45亿吨标准煤,这意味着新能源领域必须加大投入才能确保消费比重稳定提升。根据初步分析判断,要实现可再生能源消费比重达15%的目标,到2020年我国水电装机容量要达到3亿kw以上,核电投运装机容量达到6000万kw至7000万kw,风电、太阳能及其他可再生能源利用量达到1.5亿吨标准煤以上[7]。

因此,中国长远目标应该是以风能、太阳能以及核能为主,适当发展生物质能、垃圾焚烧、沼气、地热等能源,建立多元化的新能源利用体系,合理均衡地发展新能源。

5 总结与讨论

20世纪的后工业化时代,能源和人类生存有着紧密的关系,能源危机拖慢了经济发展的速度。电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急,我国作为能源消耗大国,不得不考虑改变能源结构,走可持续发展道路,保证能源的可持续供给。能源枯竭和环境恶化已成为人类可持续发展的重大威胁,新能源开发迫在眉睫。新能源即将成为人类历史上的“第四次能源革命”,新能源产业将成为战略性新兴产业已经成为全球共识[8]。

欧美日等发达国家以及众多的发展中国家,纷纷投入到新能源领域,以在未来国际竞争中占有一席之地。中国也顺应潮流将新能源发展提上战略日程,但却面临缺乏规划、技术创新不足、应用障碍多、发展不均衡等问题。通过出台战略规划加强引导,通过加大技术创新、完善基础设施、建立补贴机制和能源利益调节等完善提高实用性,通过产业政策和市场培育政策完善产业链条扩展市场容量,通过多元化策略建立合理的新能源体系,是中国在新能源发展方面的必然战略选择。

发展新能源任重而道远。在未来中国,新能源将会,也必须得到大力发展。这样在未来的“低碳经济”时代,中国才有机会掌握应有的话语权,才能在国际竞争中立于不败之地。

参考文献:

[1] 胡兴军,新型能源迎来大发展机遇,新材料产业,2010(4),53~57

[2] 风能:领军新能源,消息,华北电力技术,2010(5),50

[3] 朱瑞兆,风电场风资源卫星遥感地理信息综合评估和选址研究,中国气象科学研究院年报,1997(00),41~50

[4] Alan McDonald,世界核电形势,国际原子能机构通报,2008,49(2),45~48

[5] 2007年中国能源发展报告

[6] 姚岩峰,我国新能源开发利用现状及未来发展趋势研究分析,中国市场,2010(22),16~17

[7] 能源经济资讯,中国可再生能源消费比重达到9.9%,能源技术经济,2010(22),68

[8] 柳士双,中国新能源发展的战略思考,经济与管理,2010,24(6),5~9