我国将要大力实施可再生能源替代行动,这个行动的前景怎么样?有哪些困难?
大力推行可替代能源,也就是说传统的资源将逐渐被替代,能源的结构将逐渐被改变,这是未来发展的最理想的状态,只是说现在是作为一个未来的趋势去推行,不代表现在立马就会推行,前景肯定是有,但难度肯定也不低。
有前景是说传统的资源就是被誉为现代工业发展的三大支柱,石油,天然气,煤炭,这都是不可再生资源。虽然按照现在地球的储量,你现在人类工业发展的速度以及生活的使用强度上来看,再用个两三百年应该是不成太大的问题,但是人们不能真的等到那时候才考虑去更改能源结构啊,那时候黄花菜都凉了。所以现在世界上主要的大国以及发达国家肯定会考虑去降低对传统能源的依赖。逐渐更新自己的能源结构,大的趋势在这肯定有前景。
有困难并且难度相当不小,是因为传统的煤炭石油天然气成为工业发展的三大支柱,并不是说别的能源就不能用。比如说氢气人们电解水就可以制造氢气,它就可以作为一种燃料,那为什么没有把它作为主要燃料呢?因为煤炭石油天然气这三种能源是保存最为实用环境,几乎没有什么限制的。就不说什么其他的新能源,现有的能源体系里面也存在一些可以作为燃料的能源,只不过它在制备保存安全性,使用条件要求等方面存在着较高的要求,不利于低成本的大范围的推广,自然就没有把它作为主要的燃料了。
那人们想真正实现能源结构的更替,去推行更多可替代的可再生能源,这是必然要涉及到一个能源使用模式的问题。现有的能源里面也存在一些可以作为燃料的东西,要让他们的成本更低,安全性更好,使用范围更加广泛,这个需要技术上的突破,不计代价的去推这个东西,结果肯定是失败的。因为要顺应经济发展的趋势,经济发展的需要就是低成本的可控性比较高的能源。
可再生能源是可以永续利用的能源资源,如水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等,不存在资源枯竭问题。中国除了水能的可开发装机容量和年发电量均居世界首位之外,太阳能、风能和生物质能等各种可再生能源资源也都非常丰富。中国太阳能较丰富的区域占国土面积的2/3以上,年辐射量超过6000MJ/㎡,每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿tce的能量;风能资源量约为32亿kW,初步估算可开发利用的风能资源约10亿kW,按德国、西班牙,丹麦等风电发展迅速的国家的经验进行类比分析,中国可供开发的风能资源量可能超过30亿kW;海洋能资源技术上可利用的资源量估计约为4亿-5亿kW;地热资源的远景储量为1353亿tce,探明储量为31.6亿tce;现有生物质能源包括:秸秆、薪柴、有机垃圾和工业有机废物等,资源总量达7亿tce,通过品种改良和扩大种植,生物能的资源量可以在此水平再翻一番。总之中国可再生能源资源丰富,具有大规模开发的资源条件和技术潜力,可以为未来社会和经济发展提供足够的能源,开发利用可再生能源大有可为。2006年底,中国可再生能源年利用量总计为2亿吨标准煤,(不包括传统方式利用的生物质能),约占中国一次能源消费总量的8%,比2005年上升了0.5个百分点,这为2010年可再生能源占全国一次性能源10%的目标迈出了坚实的一步。随着越来越多的国家采取鼓励可再生能源的政策和措施,可再生能源的生产规模和使用范围正在不断扩大,2007年全球可再生能源发电能力达到了24万兆瓦,比2004年增加了50%。2007年至少有60多个国家制订了促进可持续能源发展的相关政策,欧盟已建立了到2020年实现可持续能源占所有能源20%的目标,而中国也确立了到2020年使可再生能源占总能源的比重达到15%的目标。2007年,全球并网太阳能发电能力增加了52%,风能发电能力增加了28%。全球大约有5000万个家庭使用安放在屋顶的太阳能热水器获取热水,250万个家庭使用太阳能照明,2500万个家庭利用沼气做饭和照明。可再生能源比重的提升传递着绿色经济正在兴起的信息,2012年《京都议定书》到期后新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济的全面发展。根据中国中长期能源规划,2020年之前,中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要,到2020年,可再生能源的战略地位将日益突出,届时需要可再生能源提供数亿吨乃至十多亿吨标准煤的能源。因此,中国发展可再生能源的战略目的将是:最大限度地提高能源供给能力,改善能源结构,实现能源多样化,切实保障能源供应的安全。可再生能源是可以重复生产的,而现在我们市场上占大部分的能源是不可再生的矿物能源如石油、天然气、煤、核能等。既然是不可同生的,那就会越用越少,最后用完,除了会价格越来越贵外,能源问题还会引发人类发展中的种种矛盾和冲突,如阻碍经济发展、战争、环境污染等等诸多问题。为了突破这个制约人类生存和发展的问题,许多国家都将开发可再生能源提高到国家的生存和发展战略层面上来,其必要性可想而知。可再生能源有风能、太阳能、地热能、海潮海浪能、水力发电、动植物油及其产生的沼气、水电解氢、氢燃料电池、超长寿命的固体电池等等很多种类。可再生能源的特点是可再生,可持续,有些如太阳能、风能、水力、地热能等大部分还是很环保的能源。它们在生产和生活中的应用和现在我们在使用的电源、燃气、煤、电池的用途一样。
可再生能源必须是在自然条件下可以再生的,比如太阳能,水能,风能.
新能源一般包括了可再生能源,但是新能源不一定就是可再生能源.
例如:核能 属于新能源,但是不属于可再生能源.
在利用方式上,新能源和可再生能源都是鼓励使用的,尽量用它们取代传统能源.
“1950年5月,新中国成立不到一年,当时电力供应非常紧张,急需恢复和建设电力设施。为配合苏联专家收集东北地区电力设施的总体情况和基础资料,东北电管局的3名工程师和8名大学生组建了东北电管局的‘设计处’,这就是中国能建东北院(以下简称东北院)的前身。”说起东北院的起始,院总工程师、副总经理吕祥涛如数家珍。
如今,70多年过去了,东北院从零起步,在传统电力设计和新能源建设领域不断开拓,让老牌设计院焕发新活力。
“老故事”见初心
1952年,抗美援朝战争爆发一年多。“前方战事紧张,后方作为主要工业基地的东北工业区急需电力供应。” 吕祥涛介绍,同年7月,东北院接到中央批示的一项紧急任务,要求他们建设一条220千伏输电线路,将吉林松花江丰满水电站发出的电送往辽宁重工业区,并且要在1954年3月31日前完工交付。这条输电线路简称“松东李线”,代号“506”。
当时,世界上仅瑞典建设了一条380千伏的试验线路,220千伏是各国公认的最高电压。“对于刚刚成立两年多的东北院而言,最大困难是没有任何经验可以借鉴,这几乎是一项无法完成的任务。” 吕祥涛说,“因为我们没有自己的设计标准,一切设计都是从零开始”。
当时,在百废待兴的中国,东北工业具有举足轻重的地位,电力和输电线路是为工业输送能量的血液和血管。松东李线则是输送电力的关键“大动脉”。
92岁高龄的东北院原总工程师任升高,参与了松东李线铁塔的设计:“每天就睡4个小时,贪黑起早地查阅资料,设计构件,进行计算。506工程的铁塔结构设计就是我们自己定的标准,都是自己一点点弄出来的。”
任升高(左)和同事在松东李线路铁塔试验现场。(东北院供图)
中国电力行业第一本《设计手册》。(摄影:喻捷)
1953年4月,东北院完成松东李线全线勘测定位工作。随着线路的全面施工,东北院各部门都有了基本操作规范,中国电力行业第一本《设计手册》应运而生。“到现在,手册中很多计算方法和设计规范,仍是行业标准。”吕祥涛说,这本发旧泛黄的红皮手册已经成为了电力设计院的“无价之宝”。
工人们正在集中学习作业中的技术要点。(东北院供图)
“松东李线”高空附件安装。(东北院供图)
1954年1月23日,中国 历史 上第一条220千伏高压输电线路全线竣工,比中央提出的完工日期整整提前了67天。正是从松东李线开始,东北院电力设计人攻克了无数技术难题,实现了从无到有、从弱到强、从追赶到超越的华丽转身。
“老故事”有传承
58岁的张国良是东北院副总工程师、吉林省工程勘察设计大师。他每天早出晚归,深耕特高压电网设计。从业38年,他曾多次代表东北院主持国家大型电网项目的设计和大中型科研项目的研究工作。
“我参与了 1100千伏特高压直流昌吉到古泉的工程设计,这是目前世界上输送距离最长、电压等级最高、输送容量最大的特高压工程,技术上达到了世界领先水平。”即便在特高压领域已是“大师”级别,张国良仍然认为,自己要学习和研究的东西还有很多。
当今中国,特高压电网已经进入到大规模的建设阶段,而在2005年张国良和他的同事们刚刚开始研究特高压输电工程时,却是困难重重。“没有成熟的国外经验和技术可以借鉴,都是一步步排除千难万险。”张国良说,特高压输电工程设计的难度堪比当年东北院前辈们设计“松东李线”。
17年前,张国良就任东北院送电处副处长,刚过不惑之年的他正是干事创业的好时候。“当我得知电力规划总院正在组织特高压输电课题集中攻关的时候,我主动要求加入了攻关组。”张国良介绍,中国的能源资源和能源需求成逆向分布,大部分能源需求集中在中东部,但能源相对匮乏;而需求量较小的北部和中西部,能源资源却很集中。“很多供需长达800-3000公里,而现有的500千伏输电系统面临着远距离、大容量输送能力不足等诸多困难,特高压输电才是中国电网发展的未来。”
在课题攻关组,张国良担任交直流特高压工程前期电磁环境影响等专题负责人。“特高压输电工程的研发时间紧迫,没有任何现成的参数可以参考,每个参数的形成都需要多次反复协调论证,标准需要重新考虑和制定,所有的这一切都是全新的。”张国良说。
据他介绍,特高压线路、变电站构成的多导体系统结构复杂、尺度大,导体间相互影响显著,带电导体表面及附近空间的电场强度明显增大,电晕放电产生的可听噪声和无线电干扰影响突出。“为确保特高压工程环境友好,必须攻克极高电场下电磁环境控制难题。”
为了解决电磁环境问题,他和其他设计院的专家们在电规总院集中工作,一次又一次地进行方案调整,最终通过建立特高压复杂多导体系统模型,首次开展全场域电场分析,提出了导线布置方案。“这些创新工作,使特高压工程的电磁环境控制水平与常规500千伏工程相当,在试验示范工程上得以成功应用。”
张国良负责的交直流特高压工程前期的磁环境影响等专题及路径优选项目取得了巨大成功,科研成果直接应用于中国1000千伏交流输电线路及 800千伏直流特高压工程建设中。
“老故事”正青春
东北院设计建设的吉林省单体容量最大的光伏电站——双辽庆达光伏电站。(摄影:窦祎)
在距离长春市176公里的双辽市服先镇,铺天盖地的光伏板遮住了荒草稀疏的盐碱地,在阳光的照射下,成片的光伏板就像平静的海面,散发着耀眼的蓝光。这里是吉林省单体容量最大的光伏电站——双辽庆达光伏电站。
“这个项目建设规模是20万千瓦,每年可为国家电网输送近3亿千瓦时的电量,与同等发电量的燃煤电量相比,每年可减少二氧化碳排放超过24万吨,具有很好的经济和环境效益。”中国能建东北院松原分公司商务经理许鹏远说。
“电站建设契合了当下‘碳达峰’‘碳中和’目标,执行这个项目的EPC总承包是东北院转型升级绿色发展的一个成功实践。”许鹏远介绍说,双辽庆达光伏电站通过智能光伏发电系统和高效生态农业的有机结合,有效开发了当地丰富的太阳能资源和贫瘠的盐碱地,对推动地方经济发展、提高就业、促进农民增收、改善区域生态环境都具有重要意义。
近年来,中国能源格局深刻调整,发展可再生能源是能源转型的重要途径。拓展风电、光伏等新能源业务,已成为东北院实现转型升级与绿色发展的新方向。
“为实现能源绿色发展,我们确定了‘新能源+’的技术发展路线,通过开发‘光伏+生态农业’‘光伏+绿电园区’‘风电+采暖’‘风电+制氢’等,迅速在新能源建设市场取得了一席之地。”许鹏远说,他所在的松原分公司就是东北院下设的专门从事新能源市场开发的部门,跟国家发展战略高度契合,“市场前景非常好”。
经过近十年发展,东北院设计或承建的新能源项目东至山东、江苏沿海,西至青海高原,南至海南岛,北至黑龙江,新能源业务蓬勃发展。
从老牌电力设计院到发展新能源业务的“尖兵”,东北院发展始终与国家能源建设同步,致力于双碳目标的实现和新能源稳定供给的治本之策,着力塑造未来低碳经济的核心竞争力。正如东北院副总工程师裴育峰所说:“虽然我们‘老牌’,但在新能源业务拓展方面,我们‘正青春’。”
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自治州城镇供热以热电联产集中供热为主导,锅炉房区域集中供热为辅助;实行国有控股为主体,多元化投资建设的体制。第五条 自治州、县(市)、镇人民政府负责本行政区域内城镇供热管理工作。
自治州、县(市)建设行政主管部门具体负责本行政区域内城镇供热的监督管理工作;具体工作可以委托其所属的供热管理机构实施,但是核发特许经营权证除外。
城乡规划、发展改革、经贸、工商、财政、环境保护、国土资源、质量技术监督、公安、民政、人力资源和社会保障等行政主管部门,协同建设行政主管部门做好本行政区域内城镇供热相关管理工作。第六条 自治州、县(市)人民政府鼓励供热单位建设污染小、耗能低、运行安全、工艺先进的清洁能源和可再生能源作为供热热源。严格控制新建高能耗、高污染的供热项目。推广节能环保新技术、新工艺,提高供热管理技术水平和服务水平,保证均衡、稳定、按需供热。第七条 自治州、县(市)人民政府及供热单位应当建立完善的供热能源保障、采暖应急救助、事故应急处置和备用热源建设等安全供热保障体系。第八条 自治州、县(市)人民政府对在城镇供热工作中做出显著成绩的单位和个人应当给予表彰和奖励。第二章 规划与建设第九条 县(市)建设行政主管部门应当会同本级城乡规划主管部门,依据本地社会经济发展和城市、镇总体规划组织编制供热专项规划,报县(市)人民政府批准后组织实施。第十条 新建、改建和扩建的城镇供热设施,建设单位应当编制环境影响评价文件,经当地人民政府环境保护行政主管部门批准后方可建设。第十一条 自治州、县(市)建设行政主管部门应当依据供热专项规划,按照各热源的供热能力划分供热范围。城镇公共供热管网敷设范围内,不再批准新建、扩建区域锅炉供热。第十二条 建设单位在采暖建筑工程项目立项前,应当向当地建设行政主管部门提出用热申请。建设行政主管部门依据供热专项规划和供热负荷情况确定供热单位和供热方案。
建设单位应当按照供热方案组织进行采暖建筑工程设计和 施工。第十三条 自治州、县(市)国土资源部门在审批建设项目用地时,应当按照供热专项规划预留城镇供热基础设施建设用地。第十四条 新建采暖建筑应当配套建设供热设施。一次管网、交换站和交换站出口至建筑红线接口处的配套管网,由供热单位投资建设;建筑红线以内二次管网等附属供热设施由建设单位投资建设。
建筑红线以内二次管网等供热设施建设,应当做为独立的单位工程立项,按照工程基本建设程序实施建设。建设行政主管部门和相关供热单位应当按照规范进行验收。
新建采暖建筑应当配套建设供热计量系统;既有采暖建筑无供热计量系统或者节能不达标的,应当按照规范进行改造。第十五条 按照城镇供热专项规划,供热管网需要穿越单位或者居民宅院时,相关单位和个人应当予以配合。
供热设施建设过程中造成建筑或者其他设施损坏的,供热设施建设单位应当予以修复;无法修复的,应当予以赔偿。第十六条 新建和既有建筑改造的供热计量系统,应当符合计量、抄表、分摊、收费和网络自动化监控管理配置。
选择供热计量模式,应当符合国家标准、行业标准和地方标准,并与供热单位的供热计量系统相匹配。
供热计量工程做为节能分部工程,应当进行节能分部验收。供热单位应当参与节能分部验收,建设行政主管部门应当对节能分部验收进行监督。未经验收或者验收不合格的,不得投入使用。供热计量工程竣工验收合格后,由供热单位负责管理和维护。
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。