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楼主你好!很高兴能回答你的问题!国际油价破百之后,新能源再次被人们关注。然而,新能源在缓解能源危机这个大舞台上,到底能发挥多大的作用?哪些新能源又值得消费者期待呢? 面对高油价和潜在的石油供应危机,各国政府都把解决能源问题作为维护国家安全的战略问题提到议事日程中来。中国工程院博士冀星说,摆在各国政府面前的有两条道路:一是开源节流,寻求更多的石油供应渠道,并提高石油的使用效率;二是开发新能源。 为了促进新能源的开发利用,2006年1月1日,我国正式颁布实施了《可再生能源法》。该法将可再生能源的范围进行了限定,即风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。国家还出台了一系列政策和措施,旨在推动以秸秆、甘蔗、玉米等农林产品以及畜牧业生产废弃物等为代表的生物能源发展。 2007年,国家发改委发布的《能源发展“十一五”规划》,描绘出一幅未来5年我国能发展的蓝图。 乙醇汽油推广范围逐渐扩大 在众多新能源中,目前我国唯有乙醇汽油真正得到了推广,并且范围逐渐扩大。现在吉林、辽宁、黑龙江、河南、安徽五省及湖北、山东、江苏、河北、广西五省的部分地区都在使用乙醇汽油。 乙醇俗称酒精,车用乙醇汽油是把变性燃料乙醇和汽油按一定比例混配形成的一种新型汽车燃料。它基本不影响汽车的行驶性能,还可以减少有害气体的排放量。 虽然乙醇汽油的技术成熟,推广也一直稳步进行,但就在国务院2007年举行的一次关于可再生能源的会议上决定,我国将停止新建的粮食乙醇燃料项目。据了解,出台这一政策是为了保证粮食安全,保证玉米、小麦和其他农产品的种植比例平衡。农业部农村经济研究中心的有关专家认为,由于利用率最高、价格最为低廉,以木薯资源制造酒精前景广阔,我国燃料乙醇由此向非粮乙醇转折。 中国汽车技术研究中心高海洋博士认为,从长远角度讲,推广乙醇汽油是节约能源,提高环保质量的有力举措,但就试点情况来看,在全国范围推广则要在成本、价格、政策等方面加以规范,这需要整个供求市场的磨合,而不是一朝一夕的事。 生物柴油三年后进入正规加油站 生物柴油作为传统柴油的替代能源已经得到世界各国的重视,我国的中国石油、中国石化、中国海洋石油和中粮集团都设立了专门的机构研究生物柴油。有关方面预测,三年后生物柴油能进入正规加油站。 生物柴油是以动植物油脂为原料的可再生能源,与传统石化柴油相比,生物柴油具有润滑性能好,使用安全等优势,目前全球生物柴油的主要应用领域是为汽车提供动力燃料。使用生物柴油车辆无需改装,只要与普通柴油按照一定比例调和即可。 2006年,国家颁布《中华人民共和国可再生资源法》。虽然已有法规确定生物柴油的合法地位,但广大消费者近两年内还很难在正规加油站购买到。 据了解,国家对成品油的监管非常严格,而目前生物柴油的质量参差不齐,如果在加油站销售,质量无法保证。另外,产量太小也是制约生物柴油走进正规加油站的重要原因。国家发改委对生物柴油今后的推广已经有初步的计划,就是按照乙醇汽油的推广方式来分区域封闭式推广。 中国工程院博士冀星透露,根据国家发改委的整体规划和四大集团研究实验进度,预计三年后生物柴油才能进入正规加油站。 氢能源应用在车上有待时日 与生物质能源相比,氢能源的发展势头略显弱势,但世界各国的研究机构和汽车制造企业在研究开发氢技术方面都取得了一些成绩。美国的通用汽车公司把远期目标定位在氢能源车,“雪佛兰Sequel”是该公司最新一代的氢能源概念车。 氢能源是一种二次能源,目前主要的来源是利用水资源制取的。我国氢的来源极为丰富,制造提取的技术水平也有了一定的基础,水电解制氢、生物质气化制氢等制氢方法都已形成规模。 虽然氢能源来源广泛,但作为新能源在车辆上推广还有一定难度。首先,提取氢能源的成本极高;第二,需要对车辆进行较大改造;第三,大量提取氢能源的难度较大;第四,需要广泛建造氢加注站点。业内专家认为,获得大量廉价的氢,是实现氢能利用的根本。 太阳能汽车的美好前景 1999年,巴西圣保罗大学的科研人员设计出一款新型太阳能汽车,这种汽车全部使用太阳能作为能源,发动机和车轮之间没有传输装置,最高时速超过100公里。这是世界上有报道的第一款真正意义上的太阳能汽车。 2003年,由日本大学生制造的氢(hydrogen)和太阳能汽车成功穿越澳洲。该车从柏斯穿越沙漠行驶到悉尼,行程4084公里。汽车的排放物包括纯净水,悉尼市长特恩布尔在汽车抵达悉尼后,将水一饮而尽。 南京理工大学车辆工程系吴小平教授分析说,太阳能汽车进入商业时代,至少还要30-50年,但太阳能在汽车上的局部应用,10年之内应可见到。比如随着汽车上空调、多媒体等大量需要耗用发动机动力供电的电器设备的使用,燃油发动机已经越来越难以满足需要,那么用太阳能电池替代发动机的部分功能,就既可减少汽车尾气排放量,又可提高发动机工作效率。另外,高尔夫球场、风景区等对环保要求较高,而对动力要求不高的场所,可能会使用太阳能小车做工作车或游览车。 神秘的“可燃冰” 在全世界寻找替代能源的努力中,一种神秘的物质逐渐浮出水面,它就是深藏在海底的比石油、煤燃烧值高数倍,被称为后石油时代能源的“可燃冰”。 这种天然气水合物的晶体叫“可燃冰”,学名为“天然气水合物”,它透明无色,形似笼状的独特的冰结晶体,点火即燃烧,常温下分解出天然气,所以又叫“气冰”、“固体瓦斯”,是一种高能量的能源。我国在西海北部已经发现可燃冰的存在。 目前,很多国家都只是证明其在某一地区内含有“可燃冰”这种资源,但却很难说出具体的可采储量。由于“可燃冰”分布于海底,因此勘探起来有很大难度,至少现阶段世界各国都不能像探测石油、天然气一样,通过分析地质构造和进一步勘探确认“可燃冰”的探明可采储量。 “采集实物样本还具有一定的难度,‘可燃冰’的开发利用就更是难上加难。”专业人士指出,开发“可燃冰”非常危险,由于水化物是在低温高压下形成的。且开采时还有可能导致海床崩塌使甲烷大量释放,释放过程中一旦失控,难免酿成灾难。因此业界认为“可燃冰”成为新能源只是人类的一个希望。 电动汽车蓄势待发 电能汽车也称电动汽车,其工作原理是依靠蓄电池的电力使汽车发动机运转,使电能转化为机械能,从而驱动汽车。 电能汽车可以有效解决传统汽车燃油的污染问题,很多国家和机构都在研究电能汽车,而电能汽车的主要问题是蓄电池的蓄电能力大小,它直接影响着汽车的行驶速度和行驶距离。 现在,国内外各知名汽车厂商都开始下大力气开发电能汽车。 比亚迪首款电动汽车F3e使用电能驱动,没有排放,没有污染,甚至没有汽缸发动机的噪音,充足电以后以140-150公里/小时的速度可行驶570公里,这种环保汽车的远景变得越来越清晰。 电能汽车的发展将有效缓解能源危机,成为新能源动力车的重要组成部分。 编后 石油仍是当前最廉价的车用能源 除了燃料乙醇、生物柴油和氢能源以外,风能、太阳能、水能等都可以作为替代能源用于车辆,但目前它们还停留在概念的范畴,石油仍是当前最廉价的车用能源。 石油价格上涨已经变成了不可逆转的趋势。除非找到真正具有市场实用价值的替代能源,否则整个世界都将不可避免地沦为“石油的奴隶”。 寻找新能源的意义不在于最终完成了什么样的研发,而在于它给我们提供了一种全新的思路、一种可能。 希望我能够帮到你!呵呵~
陈建平
(北京市国土资源局)
摘要:2008年北京奥运,引发了一场绿色革命,国人对改善环境保护环境的意识空前提高,并已成为一项十分重要的自觉行动。为了实现绿色奥运,北京市采取措施,大力发展清洁能源。地热是一种良好的清洁能源,本文重点对深层地热和浅层地热及其利用进行积极的探讨。
引言
北京市开发利用地热资源(温泉)历史悠久,利用地热进行采暖已经多年。1999年时,为了改善环境、支持申奥,大力改善能源结构,地热等清洁能源的利用被列入了城市能源发展规划,得到重视。在市政府地热采暖示范工程顺利进行的同时,浅层地温的利用、研究,在北京地区取得了重大进展。低温地热的梯级利用技术研究项目取得的成果,进一步扩大了地热资源利用的范围。
深层地热:指传统意义上的地热,国际规范温度大于25℃。地热有多种形态,其中地热水是集“热、矿、水”三位一体的宝贵的自然资源,是一种清洁可持续利用的能源。北京工业大学、郭庄北里、北京地质勘察技术院等地热采暖示范工程的试验成功,对改善能源结构、发展可再生能源,将产生积极的意义和影响。采暖示范项目在地热回灌与地热热泵技术的应用上,以及地热保护与梯级利用、综合利用技术方面,也具有十分重要的意义。
示范工程试点之一的崇文区郭庄北里小区,6栋居民楼数万平方米的建筑采用地热采暖,彻底解决了该小区由于历史原因造成的20多年没有供暖的问题,实现了地热采暖多级换热、全封闭循环、热泵技术应用、地热采暖尾水100%回灌的试验目标,有效保护了地热资源。项目的试验的成功,受到市政府的高度重视。
浅层地热:是低温地热能的另一种形式,它涉及从地下常温层以下至一定深度以内(北京地区约为150m以浅)的浅层地热资源,包括土壤中和地下水中的热能等,大大地拓展了地热应用的范畴。在地下恒温层以上(特别是接近地表)的土壤地层中,还包含太阳能辐射到地表所形成的热能,优点是利用中操作简单、投入较少,但这部分辐射热能受外界条件的影响较大,不很稳定,其热能利用的效果与热量储量不能与地热(包括地温)相比。
国际上热泵技术的利用发展已经数十年,国内的研究是从20世纪90年代开始的。近年来,北京地区热泵技术利用发展较快,从2000年开始到2004年,仅3年多的时间,全市热泵供暖面积已经超过500万m2。浅层地热的利用在热泵技术的发展中占有很大比例,说明了其具有的独特优势和特点。通过各种试验得出的技术和经济分析表明,它将在未来推动我国低品位能源的应用。
1 国外地热能利用的发展情况
1.1 法国
深层地热:法国本土的地热资源以≥50℃的低焓地热水为主,法国对地热的利用发展于20世纪80年代。法国以供水井和回灌斜井组成的“对井”而著称;两口地热井在地面上相距10m,但在千余米地下的距离,可达400~1000m;1998年的统计资料,巴黎仍有41个区域供暖的“对井”机房在运行,至2005年时数量略有减少。
浅层地热:对于更低温的地热能,法国使用地热热泵进行供暖和制冷。如巴黎塞那河畔的法国电视台,钻井仅几百米深,地下水温可达到23℃,被用于地热供暖系统。
1.2 德国
深层地热:德国地热利用以采暖为主,特点是:建立相对集中的大型供热站。由于热泵用电,引用了“季节特性系数”,即供热量与消耗电量之比,一般为5~7的范围;此外,全年热量输出的85%使用地热,全年热量的15%采用由石油或燃气燃烧器形成的辅助热源,主要解决峰值供暖负荷。到2002年,已有9个集中供热站,其地热井深度从1100~2400m不等,总供热量136MW。用于采暖、温室等;
浅层地热:德国广泛使用分散的浅层地热能及小型地热热泵,供采暖之用;地下换热器包括水平的热收集器、垂直的地下换热器,或地下水换热器等;据介绍,仅德国北部,就有有4.5万根地下换热器。据报告,到1999年底止,德国全国至少安装有1.8万台平均制热量19kW的热泵机组。由于在利用中德国多使用双U型地埋管,如以每台19kW机组配以3根深100m的地下换热器,推算1999年底之前,德国应至少有5.4万根的地下换热器。
德国的供暖系统,习惯于使用热水/冷水供热制冷;德国的供暖水温标准是75/65℃,采用的地板采暖水温仅仅38℃。由于一般住宅夏天并不使用空调,土壤温度靠自然恢复,冬季热泵的水源侧水温常常降到0℃,负荷侧温度38℃,所以其热泵COP值也达4以上。
2 国内地热利用的发展情况
2.1 地热供暖
传统意义上的低温地热水的概念是:温度范围从25~90℃,主要来自深部地层。
20世纪70年代开始,北京地区地热采暖主要利用60℃多度地热水进行直供。由于北京地区的地热水温度多在40~60℃范围,所以当时尝试用60℃的地热水通到暖气片中,为达到供暖效果,依靠加大暖气片的片数作保证。而由于当时条件的限制(建筑结构、保温质量、供暖管道材质等),往往在最冷天时室温不够高,供暖效果经常不能保证,或者需要进行调峰处理。
随着近代建筑节能技术的发展,居住建筑供暖热指标已逐渐下降(约20W/m2左右),因此进一步降低供暖水温度,成为一种趋向和可能。由于供暖技术的进步,如采用冷热两用型的风机盘管机组,可以大大降低所要求的热源温度。实际运行的供暖水温经常在45℃左右,甚至更低。30~35℃的地板采暖供热温度,也是目前住宅或公共建筑可以接受的可行的温度。
因此,北京地区40~60℃的地热水,也将发挥重要的能源作用。地热热泵技术的发展,将会很大程度的利用35~40℃的地热采暖尾水。预计在未来能源的构成中,低温地热能的利用,会占越来越大的比重。
2.2 地热热泵
地热热泵,按水源侧能承受的工作温度和负荷侧供热制冷温度,可以分为两种类型:冷热两用型热泵、升温型热泵;
35℃,是冷热两用型热泵的可承受的水源侧最大温度;其负荷侧供回水温度,冬季50/43℃,夏季7/12℃;北京工业大学地热供暖示范工程课题组在2000年初,引进了当时北京第一台国外厂家生产的,能承受35℃地热尾水温度的冷热两用型水-水型热泵及水风型热泵进行实验;后来又在中试工程中,和大型工厂工程进一步使用,都取得了很好的效果。用热泵提升尾水温度的做法,在实际利用中具有十分广泛和积极的意义。
55℃,是升温型热泵所能承受的水源侧最大温度;升温型热泵,仅供冬季负荷侧供回水温度85/70℃,也可以为75/65℃,70/60℃以满足民用采暖的需要。
经在某工程测试的数据计算,热泵运行最低效率为2.7~3.4。
2.3 地热的梯级利用
不论是哪种温度的地热水,梯级利用都是一个最佳的利用方案。所谓梯级利用,就是按照用户终端需要的供热水温,从高到低排序;高能高用,温度适用,分配得当,各得其所,通过梯级利用,可有效提高地热资源利用率。
北京申办2008年奥运会成功以来,由于地质勘查钻井技术的进步,大大加强了钻井的能力与深度,北京地热水的温度有了新的提高,最高达到89℃。
当然,不论地热水提供的温度多高,供暖所需温度和用户所需要的水温,仍然是一定的。地热热泵技术的利用与设备水平的不断进步,有助于进一步提高地热资源的利用率。
2.4 地热梯级利用的实例
根据北京工业大学地热供暖示范项目组的测试和阶段总结,该校使用地热供暖的初投资,与常规集中供热区域锅炉房的价格基本相当;而运行费用,经在2002,2004年两次分别复测,总效率约在5.79~6.54范围内;费用低于天然气。
在北京热泵技术的应用研究与发展中,研究工作已有10多年的历史。据不完全统计,水源、地温热泵的利用发展超过一般的想像,仅在北京地区及周边,已安装的土壤源地埋管换热器约几千根以上,除一般用于小型别墅外,一些大型的工程也在尝试这种可再生能源的利用试验(初步试验的效果理想)。
3 国内浅层地热能供热的发展
3.1 技术可靠性与基础工作
在土壤源热泵系统的设计中,从土壤中吸和放的热量一定要平衡,才能保持可靠、稳定的运行,因此,逐时的负荷计算很重要。如果冬夏逐月总制热量和总制冷量不平衡,以及冬夏季峰值负荷不平衡,超过一定限度时,会出现一些问题,比如:在冬天,热泵水源侧温度达到-2~-4℃,低于设计值,这时,热泵制热量减少,结果可能不能保证供暖温度;而在夏天,由于夏季负荷过大,热量散不出去,水源侧水温升得很高,会造成热泵停机。这时,就得要考虑辅助一个冷却塔;如果用户要求只需供热,不需供冷;或要求只需供冷,不需供热;则在使用这种系统时,要有足够的补救措施。
地热供暖及各种热泵供暖系统,梯级利用的方案示意图如下:
浅层地热能:全国地热(浅层地热能)开发利用现场经验交流会论文集
大地导热系数包括:塑料管材,回填料,土壤在内的综合的导热系数,还与现场的土壤含水量等因素有关,也只能在现场测定;研究表明,仅就土壤和岩石两类土壤材料的导热系数来说,其数量级可以由0.4W/(m·℃)至6.0W/(m·℃),随其密度及湿度有所不同;常遇到的土壤材料的导热系数,会相差两倍以上;如果大地导热系数相差两倍,在一定的条件下,设计管长,可以减少大约20%;同时,在提高回填材料的导热系数上,多年来国外都做了不少改进。
大地导热系数的测定,要在没有被热扰动过的土壤中现场进行。依据国际上的大地导热系数模拟装置的原理,大地导热系数模拟装置已测出多种数据;该装置由北工大地热供暖课题组,在研究工作中,自行研制、设计和施工;经过了实验检验;并且经改进后,还扩大了其功能。
3.2 合理的热泵选择
一是根据当地的地质与水文地质条件、经济能力、政策导向等因素,进行合理的选择,已采用效率高、费用可以接受的热泵方式及设备。
二是按照低的进水温度选热泵,以免制热量不够;由国外某知名的热泵厂家给出的数据表明,该热泵水源侧供水温度3.9℃时的制热量,比14℃时的制热量,大约小一倍;并且样本上说明,不鼓励在该低温工况下运行。
三是要选能承受冬季的低温,夏季的高温的土壤源专用热泵;能承受水源侧进水温度-5℃,和43℃的热泵;不仅在自控上体现了保护温度的不同,在制冷系统上,还应该有必要的措施。
3.3 严格的施工技术
(1)要有定点专用厂家生产关键的设备与管件材料:例如,热泵主机的性能稳定,U型管的底部接头、双U型管的上部接头等,是导致水流阻力加大的主要部位。
(2)井孔的回填材料和方法:回填材料影响导热系数;要使用砂浆泵加压灌浆法,可以保证较高的导热系数。
(3)施工单位要有相应的资质,施工人员(包括电熔焊工和下管,回填工)要进行培训,并有合格证书。
(4)杜绝低劣,粗放的设计,施工工艺,才能保证效果。
3.4 长期的效果监测
根据大地导热系数的测定结果,在设计、工完成后,可以进行使用20~50年的效果模拟预测,主要是确定热泵水源侧,冬夏的最高,最低温度的逐年变化;这样就可以知道其制热量和制冷量的逐年变化;一般说,当冬夏热冷负荷基本一样时,水源侧的冬夏的最高,最低温度也还会逐年上升,这对于北方的供暖有利。
3.5 规范化管理和许可证制度
国家应制定统一标准,包括:地埋管的钻孔,设计,施工规范等。我国是一个大国,任何事情,无序发展,势必造成混乱;由于钻孔的高利润,只要买个小钻机,个体的钻孔很容易实现;据调查,有的工地,钻孔的斜度,可以与相距4~6m的临近钻孔相交汇。地下工程是隐蔽工程,如果无序进行,对于其他地下设施,势必会造成影响;
政府有关部门,应制定地热地源发展规划。北京是世界最大的城市之一,热泵技术的发展(包括土壤源和地下水源等)应在浅层地温条件调研的基础上,由有关部门提出科学的发展规划。为加强管理,应制定法规,以规范这一技术的有序发展。
对于土壤源热泵系统,可能带来的土壤环境保护问题,应有所准备;要有序钻孔,以保护一个清洁的地球。
4 北京地区深层地热、浅层地热的发展与政策
4.1 深层地热
为科学引导地热的发展,北京已经编制2006—2020年地热资源可持续利用发展规划。近年内的发展重点,一是进一步探讨为加强地热资源的科学管理,实行保护性限量开采的有关政策。市政府有关部门已经发出通知,支持地热供暖项目的发展,但要求采取回灌措施,保证将采暖弃水进行回灌;强调温泉休闲度假旅游项目的发展,按不同用途进行循环过滤、中水处理、综合利用,实现零排放的目标。二是支持延庆生态农业县的无烟城建设,提高当地的旅游品牌。例如延庆县城人口不足10万,按规划目标,总建筑面积约500万m2,当地地热埋深2000m,可打出70℃左右、日采3000m3地热水,具有发展地热供暖的地热资源条件。实现地热供暖,可为当地减少50%左右以上的燃煤锅炉。
4.2 浅层地热
浅层地热的开发利用,需要具备一定的地质和水文条件,才能取得较高的效率,达到理想的供暖/制冷效果。为加强地热资源的开发管理,规范开发中的市场行为,应该立项进行全市浅层地热资源情况和水文地质条件的调查,并在调查的基础上,划定适合于不同热泵技术发展的条件和范围,编制相关的发展规划,以便引导浅层地热能科学合理的利用。
4.3 地质环境的监测
加强对浅层地热利用的管理和规范,特别是保证水源热泵系统中地下水资源的回灌、水质检测与地质环境监测,十分重要,应引起有关部门的足够重视。
4.4 发展前景
鉴于改善能源结构和节约资源的需要,北京市为加强浅层地热资源等可再生能源的利用,提出未来几年内发展1亿m2供暖面积的目标。这一目标的提出,完全体现了北京地区发展清洁能源和节约资源的紧迫性。为实现这一目标,在市发改委的牵头下,市政府9个委办局共同研究、制定了相关的扶持政策,加强对地热与浅层地温资源利用的支持,引导地热于浅层地源热泵项目,给予一定数量的项目改造或建设资金的补助政策。预测在这一政策的促进下,北京市地热与浅层地热等可再生能源的利用会有一个快速的发展。
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“十一五”规划中将能源、资源等关键领域的重大技术开发放在了优先位置上,拟定了能源长期发展规划,其中优化能源结构,加快发展核电和可再生能源在能源长期规划中占有重要分量,同时强调了节能优先、效率为本的原则。而《可再生能源法》的正式实施,将可再生能源发电有偿并网合法化,这为我国新能源产业打开国内市场带来实质性的帮助,大力推动新能源产业实现规模化的可持续发展。(这是政策)
未来对能源的需求未来的人类社会依然要依赖于能源,依赖于能源的可持续发展。因此,我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量,发展必须开发的能源利用技术,才能使人类的生存得于永久维持。(这是趋势)
就比如日出东方太阳能有限公司,属于太阳能这一新能源板块的公司,主要生产太阳能热水器、太阳能热水工程系统、太阳能采暖系统以及太阳能制冷空调系统等,近年来的发展就可以看出新能源产业的蓬勃。(这是实例,你可以去找一些相关的新闻)
综上,这些都决定了新能源产业的快速发展是必然的结果。四五百字了,哥只能帮你到这里了。
1.1 概述
1.2 燃料乙醇的特性
1.3 燃料乙醇工业的发展
1.3.1 国外发展概况
1.3.2 国内发展概况
1.4 燃料乙醇技术展望
1.4.1 燃料乙醇生产技术
1.4.2 燃料乙醇应用技术
1.4.3 展望
参考文献
2 合成法生产乙醇
2.1 乙烯直接水合法
2.1.1 乙烯直接水合法的理论基础
2.1.2 乙烯直接水合法的催化剂
2.1.3 乙烯直接水合法的生产工艺
2.1.4 乙醇精制工艺
2.1.5 合成乙醇生产分析
2.2 乙烯间接水合法
2.2.1 乙烯气的吸收
2.2.2 吸收液的水解
2.2.3 乙醇的精馏
2.2.4 稀硫酸的处理
2.3 其他合成方法
2.3.1 乙醛加氢法
2.3.2 CO-H2合成乙醇
2.4 合成生产关键设备
参考文献
3 发酵法生产乙醇
3.1 原料种类和原料处理
3.1.1 淀粉质原料及原料处理
3.1.2 糖蜜原料和处理
3.1.3 纤维质原料和处理
3.2 乙醇的发酵
3.2.1 乙醇发酵常用的微生物
3.2.2 酒母的培养
3.2.3 乙醇的发酵工艺
3.3 乙醇的蒸馏
3.3.1 蒸馏原理
3.3.2 精馏原理
3.3.3 蒸馏与精馏工艺
3.3.4 蒸馏节能技术
参考文献
4 乙醇脱水
4.1 精馏脱水
4.1.1 恒(共)沸精馏
4.1.2 萃取精馏
4.2 吸附及离子交换技术
4.2.1 吸附技术
4.2.2 离子交换技术
4.3 膜分离技术
4.3.1 概述
4.3.2 膜分离过程的类型
4.3.3 膜及膜组件
4.3.4 膜分离在乙醇脱水中的应用
4.4 超临界流体萃取技术
4.4.1 超临界流体萃取技术的原理
4.4.2 超临界流体萃取技术的特点
4.4.3 超临界流体萃取技术在乙醇生产中的应用
参考文献
5 发酵清洁生产与综合利用
5.1 二氧化碳回收生产
5.1.1 乙醇发酵气体组成
5.1.2 二氧化碳回收生产工艺及质量标准
5.1.3 固体二氧化碳(干冰)生产
5.2 乙醇酵母回收利用
5.2.1 生产饲料酵母或面包酵母
5.2.2 生产核糖核酸与核苷酸
5.3 杂醇油及醛酯馏分回收利用
5.3.1 杂醇油的回收利用
5.3.2 醛酯馏分的回收利用
5.4 酒糟废液回收利用
5.4.1 酒糟废液处理概述
5.4.2 生物处理法
5.4.3 废液烧却法
5.4.4 回流法
5.5 酒糟饲料生产
5.5.1 淀粉原料的酒糟组成
5.5.2 利用酒糟生产饲料
5.5.3 利用酒糟生产饲料酵母
参考文献
6 燃料乙醇的储运
6.1 变性燃料乙醇调和及标准
6.1.1 变性燃料乙醇调和
6.1.2 《变性燃料乙醇》标准
6.2 燃料乙醇储运
6.2.1 储存系统
6.2.2 运输系统
6.2.3 储运损耗
6.3 储存设备
6.3.1 储罐容量的确定
6.3.2 储罐选型
6.4 运输系统设施
6.4.1 铁路运输设施
6.4.2 公路运输设施
6.5 燃料乙醇储运设备特殊附件
6.5.1 带干燥装置的呼吸阀系统
6.5.2 呼吸阀
参考文献
7 乙醇汽油混配
7.1 燃料清洁化发展总论
7.1.1 汽油燃料的清洁化发展
7.1.2 汽车代用燃料及其应用技术范围
7.1.3 醇类燃料及燃料乙醇应用意义
7.2 乙醇汽油的混合燃料特性及燃用方式
7.2.1 乙醇燃料特性
7.2.2 乙醇汽油混合燃料的特性
7.2.3 内燃机掺烧燃料乙醇的燃用方式
7.2.4 燃料乙醇燃用特点及改善措施
7.3 乙醇汽油的混配及加油
7.3.1 《车用乙醇汽油》标准
7.3.2 车用乙醇汽油调和组分油的生产及储运
7.3.3 乙醇汽油的混配
7.3.4 加油站乙醇汽油储存
7.3.5 乙醇汽油加油站
参考文献
8 乙醇汽油应用
8.1 乙醇汽油发动机的适应性
8.1.1 乙醇汽油标号的合理选用
8.1.2 汽油发动机的适应性调整与清洗
8.1.3 乙醇汽油使用问题的排除
8.2 乙醇汽油汽车发动机特性
8.2.1 汽车启动性能
8.2.2 汽车动力性能及燃油经济性
8.2.3 汽车排放性能
8.3 乙醇汽油安全消防与事故处理
8.3.1 乙醇汽油安全消防
8.3.2 乙醇汽油分层及中毒事故处理
参考文献
9 燃料乙醇发展前景
9.1 乙醇柴油
9.1.1 概述
9.1.2 调和特性
9.1.3 燃烧特性
9.1.4 发动机的耐久性
9.1.5 尾气排放
9.1.6 发展前景 <br <= span=>
美国与俄罗斯的能源战略
摘要:一直以来,美国都是世界上石油消费最大的国家,目前平均每天消耗将近全球1/4的石油供应。因此发展替代能源一直是美国能源战略的重要组成部分。美国能源战略的基本宗旨是确保能源安全,减少石油进口,保护环境,维护经济繁荣与国家安全。从《2005年能源政策法》到2007年的《能源独立与安全法案》,再到《2009年美国清洁能源与安全法案》来看,美国出台的主要政策法规都有各自配套的激励措施和投资计划。相比之下,俄罗斯是一个石油、天然气资源蕴藏极为丰富的世界能源强国,依靠最近几年的能源出口致使经济得以快速增长。与此同时,世界能源处于“卖方市场”,许多国家都希望与俄开展能源合作。
关键词:美国、俄罗斯、能源、政策、外交
美国的能源战略
美国是世界第一能源消费国、第一大原油进口国,同时也是拥有最多先进能源技术的大国。确保美国的能源安全,减少石油进口,保护环境,维护美国经济繁荣与国家安全是美国能源战略的基本宗旨。美国一直实行全球性的能源战略,凭借其超级大国的军事和经济实力,通过“开源”和“保源”,确保能源供应安全。美国在外交上,加强与石油生产大国的对话;在军事上,依靠军事力量保护石油运输通道安全;在对外贸易关系上,美国鼓动产油国开放能源行业,主张减少能源贸易和投资壁垒;在石油储备方面,美国不断增加战略石油储备的数量,并严格限制战略石油储备的动用,以应对严重的石油供应中断。
小布什政府任内通过的《2005年能源政策法案》,该法案的基本宗旨是确保美国的能源供给、保护环境,维护美国的经济繁荣与国家安全,其主要内容为1、节约能源、提高能源利用效率;2、扩大可再生能源的生产和使用,保障能源供应;3、增加财政拨款,促进能源科学研究4、改进汽车燃油利用状态。《能源独立和安全法案》的出台标志着美国能源改革拉开了序幕。其规定了汽车工业的能耗标准,推广可再生能源,减少对石油进口的依赖,提高能源使用效率,制订更为严格的能效标准。虽然也采取了一系列鼓励节能和支持可再生能源发展的措施。但是事实上,小布什政府对节能和可再生能源的发展重视的程度并不高。
奥巴马上台后,一改小布什政府的做法,将能源改革放在其各项政策的优先位置上,提出通过发展新能源和可再生能源,来实现减少温室气体排放、提高能源安全并刺激经济增长的能源政策新目标。2009年,奥巴马政府向国会提交了《清洁能源安全法案》草案,旨在通过节能增效、发展智能电网{智能电网是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、控制方法以及决策支持系统,实现电网的可靠、安全、经济、高效和环境友好,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足用户需求的电能质量、允许各种不同发电形式的接入并高效运行。}和推广新能源和可再生能源等手段,减少温室气体排放,摆脱对进口石油的依赖,并规划未来新能源经济的发展。该法案不仅是新世纪美国能源战略的第一个最重要的法律文件,而且是美国第一个关于温室气体减排的法案。这是首次对企业的二氧化碳等温室气体排放做出限制,同时要求逐步提高来自风能、太阳能等清洁能源的电力供应,对排放指标、分配额度做出了规定,并引入排放配额交易制度。
俄罗斯能源战略
俄罗斯是一个石油、天然气资源蕴藏极为丰富的世界能源强国,依靠最近几年的能源出口致使经济得以快速增长。与此同时,世界能源处于“卖方市场”,许多国家都希望与俄开展能源合作。从俄罗斯独立开始,俄罗斯政府就对发挥能源优势、振兴能源和发展能源赋予了头等战略意义,并将能源的有效开发和利用、能源产业现代化、国内能源安全和国际能源大国地位确立与科学合理的能源战略紧密联系在一起。俄罗斯的能源战略有以下几个要点:1、利用地缘关系控制里海和中亚石油输出;2、实行石油出口多元化战略;3、加强国家对石油开发的控制,削弱私营公司力量。
在里海和中亚地区,俄罗斯充分利用自身地缘政治优势。这些地区没有出海口,地理位置封闭。产油国家的石油和天然气只能通过俄罗斯输往外地。但这些国家不仅在石油出口上依赖俄罗斯,而且在政治、经济和安全上都不能摆脱与俄罗斯的干系。俄罗斯政府利用这种特殊关系积极推行能源外交和能源战略,进一步控制相关国家的能源和油气输出管道。
俄罗斯致力于出口市场的扩大。用了近4年时间来稳定西欧石油市场,同时在中东欧输出管线,以扩大市场。俄罗斯石油业决心到2010年保障美国13%的石油需求,4家俄罗斯公司筹划的可直通美国的“新西伯利亚—摩尔曼斯克输油管”项目也在加紧进行。保持能源出口的力度对俄罗斯的经济意义重大。由于油价上涨,俄罗斯2002年的盈余达到了50亿美元。
俄罗斯主导下的俄罗斯石油战略不允许出现不同的声音。当国内石油私营公司与国家石油战略发生利益冲突时,他们必须绝对服从国家。尤科斯显然是一个代表。俄罗斯能源战略中的两个倾向“加大国家对资源的控制”以及“扶持国有企业,削弱私营企业”已显露无遗。
俄罗斯为使能源综合体得到健康发展,担当保证国家能源安全、振兴国家经济大任,综合国内外各种因素,先后制订出台了《2010年前俄罗斯能源战略》和《俄罗斯联邦2020年前能源发展战略》。从俄罗斯不同时期出台的能源战略来看,尽管具体的产出指标预测以及不同时期的战略重点和政策措施有所变化,但俄罗斯将油气产业的稳健持续发展作为经济复兴支柱和重新崛起的引擎的愿望和雄心却是不变的主题。
美国与俄罗斯资源上的比较
美国是一个资源丰富的国家,是真正的地大物博的国家,能源资源比如石油资源非常丰富。2008年07月15日...据美国能源部情报局公布的统计数字,美国已探明石油储量超过209亿桶,居世界第11位;2007年美国石油日产量达510万桶,居世界第三。但是同时,美国是世界第一能源消费国、第一大原油进口国,也是拥有最多先进能源技术的大国。
美国是世界第一大石油消费国,也是世界上第一大石油进口国。据统计,2007年美国日均石油消费2069.7万桶,日均进口石油1221万桶,一半以上依赖海外石油。减少石油进口、增加能源安全,一直是美国朝野都赞成的能源政策
尽管美国近海富含油气资源,但美国国会1981年通过的近海石油禁采法律,以及1990年老布什总统签署的行政禁采令,却使美国近海油气开采被完全冻结。美国在石油自给问题上“自废武功”,有其多重考虑。
相比美国对能源进口的依赖,俄罗斯是能源资源极丰富的国家,是世界能源生产和出口大国。据俄罗斯的新能源战略评估,俄罗斯境内集中了世界石油储量的1/10。从已探明储量来看,俄罗斯的石油资源保障能力在25~30年之间,预测储量可保障70年左右。根据《2020年前俄罗斯能源战略基本纲要》的预测,俄罗斯的石油储量大约为440亿吨,可在主要石油开采国中占据主导地位。近年来俄罗斯每年向非独联体国家出口1亿吨原油,占世界贸易总量的大约6%。俄罗斯拥有世界上最丰富的天然气储量,境内集中了世界天然气储量的1/3,按照天然气探明储量,其保障能力在90年左右,预测储量将超过100年。
尽管石油、天然气等传统能源储量丰富,但出于长远考虑俄罗斯仍将核能等新型能源的开发视作能源战略的重要组成部分。
目前,俄罗斯境内共有10座核电站、30个正运行的核反应堆,占俄罗斯能源产量比重的15%左右。根据规划,俄今后10年将投资数百亿美元新建10个核反应堆以增加核能产量。但在发展核能的过程中,俄遇到了铀矿相对匮乏这一瓶颈的制约。俄以60万吨的铀矿储量居世界第七,但具有开采价值的铀矿仅占28%。俄每年消耗铀矿1.5万吨,但开采量却只有0.33万吨,需要大量进口。为保持核能利用在世界上的领先地位,俄一直尝试购买和垄断哈、乌等中亚国家的铀矿开采权,其中储量世界第三的哈萨克斯坦是俄首要关注目标。俄哈核能合资公司今年4月成立,两国联手在哈开采、加工铀矿。俄的战略目标是,极力排挤美、欧、日等国,以期望更大程度地拥有哈的铀矿资源。
为应对地球能源日益枯竭局面,俄还制定了到月球求能源的雄心勃勃的计划。俄“能源”火箭航天集团打算耗资高达20亿美元,在月球提炼出用作清洁、安全和高效的核聚变发电燃料——氦-3。
虽然在能源战略的大方向上迥异,但不可否认的是,俄罗斯与美国都是全球矿产资源品种较全、储量丰富、人均占有储量较多的国家。
俄罗斯的能源强国与美国的新能源战略
丰富的自然资源与动力资源是俄罗斯特有的禀赋竞争优势和实现经济腾飞的潜能所在。对于需要在一年大部分时间里保持不间断供暖和供热的国家来说,能源供给对于国家的正常运转至关重要。燃料动力部门是国家经济中的支柱行业,创造国家1/3的产出、65%的出口和50%的联邦政府预算收入。由于能源综合体在俄罗斯经济中的地位如此重要,保持能源综合体稳定、持续发展,不仅关系到俄罗斯国内经济正常运转与否,还是俄罗斯大国复兴和赶超发展的引擎。俄罗斯的能源强国战略分为以下几部分:
能源主导外交 在里海和中亚地区,俄罗斯充分利用自身地缘政治优势。这些地区没有出海口,地理位置封闭。产油国家的石油和天然气只能通过俄罗斯输往外地。但这些国家不仅在石油出口上依赖俄罗斯,而且在政治、经济和安全上都不能摆脱与俄罗斯的干系。普京利用这种特殊关系积极推行能源外交和能源战略,进一步控制相关国家的能源和油气输出管道。且致力于出口市场的扩大。用了近4年时间来稳定西欧石油市场,同时在中东欧输出管线,以扩大市场。俄罗斯石油业决心到2010年保障美国13%的石油需求,4家俄罗斯公司筹划的可直通美国的“新西伯利亚—摩尔曼斯克输油管”项目也在加紧进行。保持能源出口的力度对俄罗斯的经济意义重大。
建立国内油气工业垄断与竞争的基本规范与监督机制 俄罗斯能源战略规定,充分利用世界能源科研成果,实施国家能源科技优先发展项目,发展能源创新,促进能源工业现代化,注重生态安全。如要求提高石油产品质量,保证能源使用效率;控制能源开发、运输和消费对环境的污染,利用经济杠杆刺激无污染生产,建立国家燃料动力平衡系统,使初级能源、热能、电力、工艺、设备和服务等供求平衡。尽管俄罗斯油气等能源储量丰富,但为应对未来地球能源日益枯竭的局面,俄罗斯仍把水利资源、核能、开发月球能源等新型能源的开发视为长期能源战略的重要组成部分。
制订战略实施的配套政策 为给矿藏开采者创造合适的法律环境,俄罗斯不断修订完善油气法律,调整产品分成协议的实施政策,调整石油税收、公司政策和对外合作政策等。利用税收杠杆调节国家与企业间的关系。逐步提高国内市场天然气的价格,以便保障天然气市场各主要主体自负盈亏。
相比俄罗斯的能源强国战略,本国能源充足却过度依赖进口能源的美国却将大方向指向节约能源,提高能源的利用效率,扩大可再生能源的生产和使用,开发全新能源,降低对石化能源的依赖。
从布什政府的《2005年能源政策法》开始,美国能源战略便是确保美国的能源供给、保护环境,维护美国的经济繁荣与国家安全,其主要内容为节约能源、提高能源利用效率;扩大可再生能源的生产和使用,保障能源供应;增加财政拨款,促进能源科学研究;改进汽车燃油利用状态。奥巴马上台后,美国政府更是将能源改革放在其各项政策的优先位置上,提出通过发展新能源和可再生能源,来实现减少温室气体排放、提高能源安全并刺激经济增长的能源政策新目标。2009年美国国会通过的《清洁能源与安全法案》中也提出了通过节能增效、发展智能电网和推广新能源和可再生能源等手段,减少温室气体排放,摆脱对进口石油的依赖,并规划未来新能源经济的发展。
参考文献:
1、《从“能源救国”到“能源强国” 俄罗斯能源战略大延伸》中国财经报2008-07-23
2、《大国石油战略之俄罗斯:玩转石油筹码》2005-03-07
3、《美国能源战略现重大转折20余年禁采令终结》经济参考报2010-04-06
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开发可再生能源与提高能源使用效率相结合,将对全球经济可持续发展、解决贫困人口的能源问题、减少废气排放等做出重大贡献。可再生能源事业得到发展,可以成为继煤炭、石油、天然气之后重要的替代能源之一。
电力短缺、煤炭短缺、石油短缺……当前能源短缺正在日益成为制约许多国家经济发展的“瓶颈”,发
展能够替代煤炭、石油、天然气的可再生能源成为人们广泛关注的焦点,认为这是一项涉及子孙后代生存与发展的战略任务。
可再生能源取之不尽
自人类大规模利用矿物能源、特别是石油资源被开发之后,人类生产和生活面貌发生了巨大变化,与此同时,粗放的经济增长方式则造成全球大气、土壤、水源等诸多方面环境质量严重下降,暴露出世界上许多国家以煤炭等为主的能源结构的弊病。特别是自20世纪70年代石油出现危机后,使人们逐步觉醒,矿物能源终有耗尽之时,人类要维持自己的生产生活持续发展,必须开发新的能源,特别是可再生能源。
可再生能源利用价值非常可观。据我国专家推算,每利用一吨可再生资源可以节约原生资源120吨,少产生垃圾废水10吨,增加产值约3000元人民币,产生利润500元。利用可再生资源进行生产不仅可以节约资源,遏制废弃物泛滥,而且具有比利用原生资源进行生产消耗低、污染物排放少的特点。按国际标准测算,一座金矿每吨矿石可提取10多克黄金,而加工废电器每吨可提取50克黄金及其它贵重金属,成本不到金矿的20%,污染仅相当于开矿的几十分之一。
发展可再生资源利用产业几乎涉及所有行业,如果能够得到健康快速发展,便可带动其它相关产业的快速发展,并为城市人口创造大量就业岗位。美国的实践表明,可再生能源发电比传统发电方式劳动密集程度要高。美国全球观察研究所的报告说,10亿千瓦时发电量用煤炭或核燃料需要100到116个工人,而太阳能发电站则提供了248个工作岗位,风电场提供了542个工作岗位。根据国际经验,发展可再生能源可以安排大量剩余劳动力。
发展可再生能源可以降低发展中国家对煤炭的过分依赖,保障能源供应安全。据环境专家测算,大气中90%的二氧化碳和氮氧化物、70%的烟尘来自燃煤,煤炭开发利用过程中产生的大量的矸石、腐蚀性水、煤泥、灰渣和尘垢等,已构成对工农业生产和生态环境的危害,而可再生能源基本上不产生环境污染问题,因而发展可再生能源也是保护大气环境的迫切需要。另外,目前全球有20亿人无法享受正常的能源供应,发展中国家的农村主要依靠直接燃烧秸秆、柴草等提供生活用能,不仅造成严重的环境污染,危害人体健康,还威胁生态环境,发展可再生能源则有利于改善这些国家农村和偏远地区的生产生活条件。
开发与利用方兴未艾
自20世纪80年代以来,开发新能源逐步成为新技术革命的一项重要内容,发达国家竞相投入巨大的人力和物力开发太阳能、风能、潮汐能等可再生能源,一些发展中国家也大力开发替代石油的酒精燃料等新能源。
在可再生能源中太阳能资源取之不尽,清洁安全,是最理想的可再生能源,目前国际上对太阳能的开发十分重视。据有关资料介绍,20世纪80年代美国建成抛物面槽太阳能发电站,俄罗斯、澳大利亚、瑞士相继建立了太阳能发电厂,1992年日本太阳能发电系统和电力公司电网联网,而到2000年已有7万家庭安装了太阳能家庭发电设备。预计到2050年德国消耗的能量半数将来自太阳能。
风能是地球“与生俱来”的丰富资源,加快开发利用风能已成为全球能源界的共识。风能的利用主要是发电,目前风电在全球已发展为年产值超过50亿美元的庞大产业。风能是可再生、无污染的绿色能源,一台单机容量为1000千瓦的风机与同容量火电装机相比,每年可减少排放2000吨二氧化碳、10吨二氧化硫、6吨二氧化氮,没有常规能源所造成的环境污染。风能还具有一次投资后的追加成本少的特点,凭借其巨大的商业潜力和环保效益,在全球可再生能源行业中创造了最快增速。风力发电技术成熟,单机容量大,建设周期短,完全是一种安全可靠的能源。从长远看,不论工程投资还是发电成本,都会逐步接近火电成本。风力发电是一个极具发展潜力的产业,全球已有50多个国家正积极促进风能事业的发展。
政府支持是发展关键
2004年6月在德国波恩召开的国际可再生能源大会,全球150多个国家和地区的政府、企业以及民间代表聚集商讨全球可再生能源开发和利用大计,这是迄今世界范围内在可再生能源领域召开的最大规模的政府间会议。大会通过的《共同宣言》提出了包含165个具体行动方案的《国际行动计划》,如果能够得到落实,到2015年全球使用可再生能源的人口将达到10亿。
为了解决可再生能源开发利用投资成本高的难题,法国政府在科研投入、技术应用和市场化等各个环节做出了巨大支持。据统计,2002年法国科研机构的能源研发总经费为9.4亿美元,其中5000万美元用于发展可再生能源,其中太阳能和地热能技术研发获科研经费最多。多年来,法国政府一直采取投资贷款、减免税收、保证销路、政府定价等措施扶持企业投资可再生能源的技术应用项目,以解决可再生资源的技术应用初期运营成本高、风险大问题。
利用可再生能源的初期成本高,风险大,其低排放与可循环等优势暂时不能体现在价格上,因此与传统能源竞争处于劣势。美国政府解决这一问题的办法主要是通过财政激励方式促进可再生能源的开发和利用,即通过减税、生产补贴、信托基金、低息贷款和政府的研究、开发项目,降低可再生能源产品和相关服务的成本和价格,培育、扩大市场。根据美国1978年《能源税收法》,购买太阳能和风能能源设备的房屋主人,所付金额中2000美元的30%和其后8000美元的20%可从当年须交纳的所得税中抵扣;开发利用太阳能、风能、地热和潮汐的发电技术投资总额的25%可以从当年的联邦所得税中抵扣。1992年《能源政策法》规定,企业用于太阳能和地热发电投资永久享受10%抵税优惠。
作为能源长期依赖进口的国家,为促进可再生能源的开发,德国政府2000年出台的《可再生能源法》规定,电力运营商有义务以一定价格向用户提供可再生能源电力,政府根据运营成本的不同对运营商提供金额不等的补助。从2004年开始,德国政府还制定了市场刺激措施,用优惠贷款及补贴等方式扶助可再生能源进入市场,迄今已投入研究经费17.4亿欧元。目前政府每年投入6000多万欧元,用于开发可再生能源,推动太阳能、风能和地热的开发。 (本刊特约记者 黄泽