高中研究性学习报告---浅谈可再生能源

可再生资源指可以重新利用的资源或者在短时期内可以再生，或是可以循环使用的自然资源。主要包括生物资源（可再生）、土地资源、水能、气候资源等。充分利用可再生资源包括以下几个方面：

一、充分利用太阳能：太阳能的利用有被动式利用（光热转换）、光化转换和光电转换三种方式，是一种使可再生能源被利用的新兴方式。使用太阳电池通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。使用太阳能热水器利用太阳光的热量加热水。利用太阳光的热量加热水并利用热水发电。利用太阳能进行海水淡化。

二、充分利用核能。核能最大的用途是发电，还可以用作其它类型的动力源、热源等。

三、充分利用地热能是由地壳抽取的天然热能，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，运用钻探的手段来获取地热能。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。

四、充分利用水力资源。通过水力发电工程开发利用，将水流体中含有的能量天然资源，转化为人类可以利用的能源，例如水力发电。

五、充分利用风能。风力发电就是应用风能的一个典型例子，风能本身环保，低碳，但是地域限制较大，如何利用好风能一直是我们需要探讨的课题。风能可为温室气体减排带来巨大潜力。陆上风能已在许多国家得到迅速推广，更多风能并入供电系统在技术上也不存在不可逾越的障碍。

六、充分利用生物质能。依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。其蕴藏量极大，仅地球上的植物，生产量就像当于人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中，生物质是贮存的太阳能，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 。

七、充分利用海洋能。海洋能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。

八、充分利用地热能。

九、充分利用潮汐能。

十、充分利用盐差能。 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。

十一、可燃冰。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，可燃冰是替代石油、天然气的一种重要能源。但暂时不可大范围使用，还在研究中。

十二、细菌发电，即利用细菌的能量发电。作为一种绿色无污染的新型能源，细菌发电经过一个世纪的发展，逐步受到世界各国的重视。

我国新能源的发展

历程及现状 自1973年发生的石油危机以来，西

方国家为减少对世界不稳定地区石油供应

的过分依赖和出于环境保护的要求，都把

提高能源系统的效率、节约能源作为其能

源战略的重要目标和措施。在这一过程

中，信息通信技术始终作为一个重要的辅

助手段被应用于节能的方方面面。

为了避免污染，同时为了避免未来的

能源危机，人们开始寻找更清洁、可再生

的能源。国家在“十一五”期间将把新能

源作为重点产业加以发展，中共中央在《十

一五规划建议》中明确提出：“加快发展风

能、太阳能、生物质能等可再生能源。”

80年代起步阶段

新能源的发展从国家的支持来讲，

是从我国的“六五”计划期间，也就是上

世纪80年代初期，新型可再生能源技术

开始列入国家重点科技攻关计划，由中

央政府拨给资金。这是在国家科委组织

的能源战略研究中第一次把新能源、可

再生能源作为未来国家发展的一个战略

组成部分。

虽然中国也把新能源作为我国的一

个能源发展战略，但是由于中国当时的煤

炭等整个的资源和能源相对来讲还比较丰

富，再加上当时新能源的开发还处在研究

开发的起步阶段，技术还不成熟，成本也

比较高，无法实现大规模应用。在当时还

很难对经济和社会产生重要影响，主要处

在研究开发和应用示范的阶段。当时我们

提出要“近有实效、远有前景”，所谓“近

有实效”主要是指发展农村的小沼气、小

水电，特别是生物质能。这对解决当时我

国农村的好多地区，特别是缺少商品能源

供应的地区起到了很大作用。

当时新能源的发展规模，由于财力

有限而没有发展大型项目。国家“六五”

计划的第一个攻关项目，仅拨给新能源部

300万人民币。由于经费有限，技术力量

薄弱，所以风电主要是发展小型风力发电

机，目标是解决内蒙流动的蒙古包的用电

问题，围绕这个组织攻关。而当时国际上

已经开发了相当大的风电设备。生物质能

方面主要是开发沼气，进一步提高它的商

品化程度，提高产气率。当时也开发了一

些像沼气发电这样的技术，以及后来的沼

气汽化技术。当时太阳能电池厂全国只有

两家，分别位于开封和宁波，这两家的生

产能力加在一起还不到一个兆。这是很低

的生产水平，而且当时也没有什么应用，

其原料就是用半导体厂的废旧单晶硅来

做。热用当时与德国政府开展了国际合

作，在北京大兴区建立了中国第一个新能

源村，在这项中德科技合作计划里，第一

个合作的项目就是建立新能源示范村，就

是把德国的技术综合地拿到这个村，做了

新能源的示范点，通过这个村让人们了解

新能源具体能发挥什么样的作用、怎么来

应用。

可持续发展阶段

随着我国科技的不断进步和经济实

力的不断增强，进入九十年代，国家在这

方面的投入力度也越来越大。这个阶段的

显著标志是在1992年召开的联合国环境

与发展大会上，第一次提出了可持续发展

的问题，提出了环境与发展二者的关系问

题是人类面临的一个重要挑战，而要解决

可持续发展就要改变能源的结构，并再次

提出发展清洁能源、发展可再生能源。

由于第一次提出后国际上石油危机得到缓解，油价很低，所以人们就不可能

再去搞高成本的可再生能源，而只停留在

研究阶段。到了1992年第二次提出是从

可持续发展的角度，不仅是解决当前的能

源问题，还要实现人类的可持续发展，解

决由能源和发展带来的环境问题。

可再生能源是清洁的、没有污染的

能源，因此各个国家都在加大发展力度。

特别在1997年旨在限制发达国家温室气

体排放量以抑制全球变暖的《京都议定

书》通过后，欧美等发达国家由于承担了

减排的义务，因此，他们必须把发展可再

生能源作为常规能源的替代品，这样除了

在减排上就起到了明显的效果，同时这样

做也在客观上推动了西方国家的再生能源

技术发展。

在此期间，我国通过国内研发、组织

国际合作等方式积极发展可再生能源，与

美国、欧洲等很多国家合作，在中国建立

了再生能源试验项目，如内蒙的风能、太

阳能等做了很多研究，也引进了一些国外

先进技术，包括我国在与欧盟委员在浙江

大陈岛成功建成的风能、太阳能、潮汐能

和生物质能的综合性可再生能源示范基地。

21世纪发展现状

到了二十一世纪，我们面临的能源

问题更加凸显，也就是能源环境问题已

成为制约未来经济发展的一个重大因素。

在这种情况下，国家就更加把再生能源

放在一个战略地位。2006年中国通过并

实施了《可再生能源法》，通过立法形式

确立了可再生能源在未来中国经济发展、

可持续发展和能源发展的战略地位，也

确定了它发展的重点和配套的相应的政

策法规。在此之后，发改委和相关政府部

门也陆续制定了一些配套政策，来完善

和实施这项法律。

另外，在2007年国家也制定了相应

的《可再生能源中长期发展规划》，规定

了我国可再生能源发展的目标，即力争到

2010年使可再生能源消费量占到能源消

费总量的10%，2020年提高到15%。具

体目标包括到2020年建成水电3亿千瓦、

风电3000万千瓦、生物质发电3000万千

瓦、太阳能发电180万千瓦。

在节能减排及应对全球环境变化方

面，我国也把发展可再生能源作为一项重

点任务，比如我们的节能工程，其实质就

是通过节能来实现减少化石能源的消耗。

特别是党的十七大报告中提出的2020年

全面小康社会目标，其中一条就是要建设

生态文明。建设生态文明的一个具体内容

就是显著提高可再生能源的比重，进一步

大力发展可再生能源。在节能减排方面也

明确了要积极利用可再生能源，所以十七

大报告也在事实上再次确立了可再生能源

的地位。

在这些政策前提下，从党中央国务

院到发改委、财政部和地方各部门都相应

制定了很多政策，包括财政部建立了可再

生能源发展基金，确定一些基金的管理使

用办法，来鼓励企业、地方政府和各方面

更多地利用可再生能源。发改委也在大的

产业项目上减免税收等。因此这几年我国

的新能源产业发展很快，我们现在风能的

发电装机到目前已超过600万千瓦，到今

年年底有可能达到一千万千瓦，提前实现

“十一五”计划的目标。

在太阳能方面，中国目前是世界上

生产真空管太阳能热水器最多的国家，

我们一年大概生产能力超过一千八百万

平方米。在太阳能发电方面，我国已成为

世界上最大生产光伏电池的国家。生物

质能方面，我国提出“不与人争粮，不与

粮争地”的方针。在这个基础上，进一步

开发生物燃料。通过发展非粮作物和植

物发展生物燃料，做到不占用粮田，不影

响粮食安全。

以上大体是我国目前可再生能源的

现状：我们确定了中长期发展计划和相应

的正在完善中的政策，并形成了一些科技

成果，但总体来讲，创新能力还不足，

许多核心技术仍没有掌握，还走在发达

国家后头。另外各项具体新能源的政策

体系还不健全、很多大型设备还需要进

口、人才缺乏，教育还没有为再生能源

的发展提供强有力的支撑。综上，我们

在政策、培养人才、国际合作和组织好

示范这些方面应该加强。

新能源产业化离不开信息技术

在信息技术的应用方面，虽然信息

化技术已经在规模较大的企业中应用，但

目前整体上在可再生能源产业的应用还相

对滞后于其他成熟的产业。从长远来讲，

可再生能源的发展离不开信息技术，如风

力发电。因为现在大部分的风力发电都是

无人值守自动运行的，它怎么并网与电网

更好地匹配，就需要采用控制技术和网络

管理技术。在太阳能光电方面，特别是进

入电缆的数据采集、整理、分析都需要采

用IT手段。另外，太阳能电池制造过程中

也需要设计开发的系统软件。

新能源产业化，离不开IT技术，离

不开信息化手段。“智能电网”是目前电

力企业说得比较多的词。它的意义并不

限于优化电力公司的管理那么简单。事

实上，它还对“清洁科技”有着重要的作

用。由于各国政府对于环境的日益重视，

以及能源紧缺的压力，通过“清洁科技”

生产的可再生的“清洁能源”有着广阔的

发展前景，如风能、太阳能、燃料电池等

等。而有了各种各样的清洁能源，原来的

电网要和这些能源有机地结合，就需要

电网网络更加智能化，使得能源从生产、

传送到最后使用的过程受到集中监控和

管理。如果能通过成本核算进行更好的

定价，清洁能源就能从中获益，从而更快

地发展。而要进行更好的定价，就得依赖

于更多的数据收集和更好的数据分析处

理，这里智能技术就有了用武之地。

现阶段世界能源消费呈现以下热点：1）受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不断增加；2）世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家因进入后工业化社会，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，能源消费增长速率明显低于发展中国家；3）世界能源消费结构趋向优质化，但地区差异仍然很大；4）世界能源资源仍比较丰富，但能源贸易及运输压力增大。未来，伴随着能源消费的持续增长和能源资源分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂；同时，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。面对以上挑战，世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化趋势发展。鉴于国情，我国应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展，并积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系。能源是人类社会发展的重要基础资源。但由于世界能源资源产地与能源消费中心相距较远，特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致对能源资源的争夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。近几年我国出现的“油荒”、“煤荒”和“电荒”以及前一阶段国际市场超过50美元/桶的高油价加重了人们对能源危机的担心，促使我们更加关注世界能源的供需现状和趋势，也更加关注中国的能源供应安全问题。

一、世界能源消费现状及特点

1. 受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不断增加

随着世界经济规模的不断增大，世界能源消费量持续增长。1990年世界国内生产总值为26.5万亿美元(按1995年不变价格计算)，2000年达到34.3万亿美元，年均增长2.7%。根据《2004年BP能源统计》，1973年世界一次能源消费量仅为57.3亿吨油当量，2003年已达到97.4亿吨油当量。过去30年来，世界能源消费量年均增长率为1.8%左右。

2. 世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家增长速率明显低于发展中国家

过去30年来，北美、中南美洲、欧洲、中东、非洲及亚太等六大地区的能源消费总量均有所增加，但是经济、科技与社会比较发达的北美洲和欧洲两大地区的增长速度非常缓慢，其消费量占世界总消费量的比例也逐年下降，北美由1973年的35.1%下降到2003年的28.0%，欧洲地区则由1973年的42.8%下降到2003年的29.9%。OECD(经济合作与发展组织)成员国能源消费占世界的比例由1973年的68.0%下降到2003年的55.4%。其主要原因，一是发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，高能耗的制造业逐步转向发展中国家；二是发达国家高度重视节能与提高能源使用效率。

3. 世界能源消费结构趋向优质化，但地区差异仍然很大

自19世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费量急剧增长。初期主要是以煤炭为主，进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油和天然气的生产与消费持续上升，石油于20世纪60年代首次超过煤炭，跃居一次能源的主导地位。虽然20世纪70年代世界经历了两次石油危机，但世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后，石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气的比例上升。同时，核能、风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。到2003年底，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供应中约占87.7%，其中，石油占37.3%、煤炭占26.5%、天然气占23.9%。非化石能源和可再生能源虽然增长很快，但仍保持较低的比例，约为12.3%。

由于中东地区油气资源最为丰富、开采成本极低，故中东能源消费的97%左右为石油和天然气，该比例明显高于世界平均水平，居世界之首。在亚太地区，中国、印度等国家煤炭资源丰富，煤炭在能源消费结构中所占比例相对较高，其中中国能源结构中煤炭所占比例高达68%左右，故在亚太地区的能源结构中，石油和天然气的比例偏低（约为47%），明显低于世界平均水平。除亚太地区以外，其他地区石油、天然气所占比例均高于60%。

4. 世界能源资源仍比较丰富，但能源贸易及运输压力增大

根据《2004年BP世界能源统计》，截止到2003年底，全世界剩余石油探明可采储量为1565.8亿吨，其中，中东地区占63.3%，北美洲占5.5%，中，南美洲占8.9%，欧洲占9.2%，非洲占8.9%，亚太地区占4.2%。2003年世界石油产量为36.97亿吨，比上年度增加3.8%。通过对比各地区石油产量与消费量可以发现，中东地区需要向外输出约8.8亿吨，非洲和中南美洲的石油产量也大于消费量，而亚太、北美和欧洲的产消缺口分别为6.7亿、4.2亿和1.2亿吨。

煤炭资源的分布也存在巨大的不均衡性。截止到2003年底，世界煤炭剩余可采储量为9844.5亿吨，储采比高达192（年），欧洲、北美和亚太三个地区是世界煤炭主要分布地区，三个地区合计占世界总量的92%左右。同期，天然气剩余可采储量为175.78万亿立方米，储采比达到67。中东和欧洲是世界天然气资源最丰富的地区，两个地区占世界总量的75.5%，而其他地区的份额仅分别为5%～7%。随着世界一些地区能源资源的相对枯竭，世界各地区及国家之间的能源贸易量将进一步增大，能源运输需求也相应增大，能源储运设施及能源供应安全等问题将日益受到重视。

二、世界能源供应和消费趋势

根据美国能源信息署（EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2%。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。

随着世界能源消费量的增大，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据EIA统计，1990年世界二氧化碳的排放量约为215.6亿吨，2001年达到239.0亿吨，预计2010年将为277.2亿吨，2025年达到371.2亿吨，年均增长1.85%。

面对以上挑战，未来世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化方向发展。

1. 多元化

世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代，现在正在向以天然气为主转变，同时，水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加，在某些地区，燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来，在发展常规能源的同时，新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中，风电要达到4000万千瓦，水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略，到2010年，英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的3%提高到10%，到2020年达到20%。

2. 清洁化

随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格，未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展，不仅能源的生产过程要实现清洁化，而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源，清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中，煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%，而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%，石油的比例将维持在37.60%～37.90%的水平。同时，过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展，洁净煤技术（如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术）、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家，如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电，它们认为核电就是高效、清洁的能源，能够解决温室气体的排放问题。

3. 高效化

世界能源加工和消费的效率差别较大，能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步，未来世界能源利用效率将日趋提高，能源强度将逐步降低。例如，以1997年美元不变价计，1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元，2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元，预计2010年为0.2759吨油当量/千美元，2025年为0.2375吨油当量/千美元。

但是，世界各地区能源强度差异较大，例如，2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元，2001～2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3～3.2倍，可见世界的节能潜力巨大。

4. 全球化

由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性，世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求，越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应，世界贸易量将越来越大，贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例，世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2亿吨和2002年的21.8亿吨，年均增长率约为3.46%，超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来，世界石油净进口量将逐渐增加，年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日，2020年将达到4080万桶/日，2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快，世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。

5. 市场化

由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段，故随着世界经济的发展，特别是世界各国市场化改革进程的加快，世界能源利用的市场化程度越来越高，世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少，而政府为能源市场服务的作用则相应增大，特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面，政府将更好地发挥作用。当前，俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家，正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施，这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高，有利于境外投资者进行投资。

三、启示与建议

1. 依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，走高效、清洁化的能源利用道路

中国有自己的国情，中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色，决定在可预见的未来，我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变，我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在，这就要求中国的能源政策，包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。

2. 积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系

为保障能源安全，我国一方面应借鉴国际先进经验，完善能源法律法规，建立能源市场信息统计体系，建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制，积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化，提高市场化程度；另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话，扩大能源供应网络，实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.

从我国可再生能源发展现状来看，基于我国的资源禀赋与负荷中心呈逆向分布特点，资源和负荷匹配相对较差，且部分地区就地消纳困难“三北”地区电源结构中调峰电源相对较少，特别是自备电厂供热机组比例较大，在冬季供热期调峰能力进一步受限我国经济进入了新常态，电力需求放缓，装机出现了相对过剩辅助服务政策不到位，或落实不力可再生能源发展建设速度较快，配套电网规划建设相对滞后，电能通道输送能力尚待提高。

总体来讲，“十三五”时期要积极稳妥地发展水电，全面协调推进风电的开发，推动太阳能的多元化利用，因地制宜地发展生物质能，加快地热能开发利用，同时推进海洋能发电示范应用。另外可再生能源产业发展在供热、燃料、供气等方面也提出了明确的发展目标：供热系统中太阳能热水器80000万平方米，地热能利用160000万平方米燃料产业中生物燃料乙醇年产400万吨，生物柴油年产200万吨供气达到年产80亿立方米。