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新能源与可持续发展
能源是人类社会赖以生存发展的重要资源。全球人口增长和经济增长对能源的需求日益加大。长期过量开采煤炭、石油、天然气这些常规能源,致使其储量减少。据官方资料估计,地壳中剩下的石油还可开采35年、天然气40年、煤炭110年,人类面临何等的能源压力!
同时,由于长期使用煤炭等污染的能源,所导致的环境和生态问题,已严重威胁人类自身的生存。制约人类社会进步的四大因素——人口、资源、环境和发展之间,已产生尖锐甚至不可调和的矛盾。能源问题已上升到国家安全战略高度,并演变成敏感的国际政治、经济和外交问题,能源甚至成为发动现代战争的根本目的。为了人类社会的可持续发展,即公平地满足当代和后代在生存发展和环境方面的需要,人类唯一的出路,就是加速开发利用新能源和可再生能源!
新能源和可再生能源是相对于煤炭、石油等传统常规能源而言的,因大多数常规能源储量有限,不可再生。根据联合国给出的基本定义:新能源一般是指通过新技术和新材料开发利用的能源;可再生能源则是指使用完之后又可不断产生的能源,其资源非常广泛,几乎取之不尽,用之不竭,并且对环境无多大污染。这两种能源主要包括太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能和燃料电池等。水力发电虽称不上新能源,但它是清洁的可再生能源。在核废料绝对安全处理的条件下,核能可称为清洁能源,但它不可再生,铀矿还可开采50年。一般把水电、核电也称为常规能源。由于新能源和可再生能源具有储量大、分布广、污染少等诸多优点,联合国等国际组织、各国政府、企业及民间对新能源和可再生能源行业都给予了极大关注。尽管与常规能源产销量相比,新能源的规模还十分弱小,但它是朝阳产业,充满希望、充满商机!
太阳能及其利用
太阳能主要是热利用和发电利用,光化学利用尚在研究之中。其中,太阳能热水器产业约占90%,其余为光伏发电产业。太阳能行业已进入基本有序的良性发展状态,并将会长期稳步增长。
太阳能光热利用
光热利用就是直接利用太阳辐射的热能。由于市场需求,太阳能热水器是光热利用最成功的领域。我国在太阳能热水器的基础理论研究、工艺材料研究、应用研究、技术标准、制造水平、产品质量等方面,总体处于国际先进水平,多个指标国际领先。目前,太阳能热水器主要有玻璃真空管式、热管真空管式、平板式和少量闷晒式,其中玻璃真空管式占80%以上。
太阳能光伏发电产业
光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,还有微波中继电源等,另外,还包括一些移动电源和备用电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地灯各种灯具等;三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步。太阳能光伏发电的最基本元器是太阳电池,有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。
我国太阳能光伏发电产业近几年发展较快,但总体规模较小,为配合西部大开发,我国政府实施了“阳光计划”、“乘风计划”和“光明工程”等,利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧民生活生产用电,这一工程配套资金20多亿人民币。
我国光伏发电产品的市场主要在西部,另有部分产品出口,如组件、小系统和日用太阳能电子产品等。由于国内太阳能电池晶片产量远远不能满足需求,许多厂家进口大量电池片封装组件。在光伏产业方面,深圳占有部分江山,产品加工能力、产品质量和销量在国内外都有一定的影响。
太阳能光伏发电产业增长迅速,不仅因为它是具有许多优点的清洁能源,一个更诱人的动因是,在太阳能与建筑一体化的过程中,太阳电池组件比太阳能热水器与建筑更有亲合力。太阳电池组件不仅可以作为能源设备,还可作为屋面和墙面材料,既供电节能,又节省了建材。因此,太阳能光伏发电技术与建筑结合方面,将具有良好的经济效益,前途无限。
海洋能潜力
海洋能通常指潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能等,这五种能源的可再生总量为766亿千瓦。海洋面积占地球表面积的71%,海洋中的生物量占地球生物总量的60%以上。有人认为,广义上海洋能还应包括海洋上空风能、海面上的太阳能、海洋生物质能、核聚变原料氘氚、海水中的氢能、海洋中火山地热,以及近几年在海底发现的天然气水合物等能源,可以说海洋能的总量是无法计算的。
目前,海洋能的利用主要体现在二个方面,一是小型波力发电装置,向海上航标灯和雷达应答器等航海指示设备供电;二是潮汐电站,加拿大、俄罗斯、法国均建有代表性的潮汐电站。浙江江夏潮汐电站是我国自行设计建造的第一座潮汐电站,1980年投入运行,现安装5台机组,总装机容量3200KW,居世界第三位,年平均发电量567KWH。我国海岸线蜿蜒曲折,仅大陆海岸线就长达18000多公里。据我国潮汐资源调查统计,可开发装机容量大于200千瓦的坝址就有400多处,其装机总容量可达2200万千瓦,年发电量可达600多亿度。有些站址已进入规划设计阶段。另一无可限量的海洋能源就是海水中所含的氢同位素氘和氚。它们是核聚变的原料。
生物质能的开发利用
生物质能作为可再生能源,主要来源于动植物资源。我国生物质能源极为丰富,每年生物能可利用量接近8亿吨标煤。传统的直接燃烧,不仅利用效率低,还严重污染环境。
我国是生物质资源大国,政府和民间对生物质利用较重视,沼气利用技术在国际领先,已建成1000多个沼气工程,年产沼气6亿立方米。我国生物质发电技术发展较快,已装发电设备200多台套,最大容量1000KW,生物质能气化和液化技术已开始实施。这对充分利用生物质资源、改善能源结构发挥了重要的作用,对环境保护做出了贡献。与国外先进技术相比,与生物质资源总量相比,目前,我国生物质能源开发利用还远远不够,但潜力巨大。今后,将在生物质热、气、电联产联供方面、生物质固体燃料块制造方面、生物质气体和液体燃料制造方面、生物质高效气化发电和能源作物大规模高产种植等方面都会有很大的发展空间。 氢能与燃料电池产业化前景光明
氢与燃料电池是两种最优质的清洁能源,即将成为能源舞台上的重要角色,而且二者关系密切。氢作为高效清洁能源,一方面直接燃烧作为航天发动机的燃料等,另一方面作为燃料电池的重要原料,其意义更大,因为燃料电池是未来分散电源和电动汽车的根本寄托。
氢之所以倍受青睐,是因具备其它能源无法替代的许多优点。例如:(1)除核燃料外,能量密度最高,其发热值是汽油的3倍,所以通常用作航天器燃料;(2)重量最轻;(3)三态可以相互转化,如常温下是气态,在-252.7℃时成液态,液态在几百个大气压下变成金属氢,金属氢既是高密度能源材料,又是超轻质结构材料;(4)在所有气体中氢气导热性最好,其导热系数是大多数气体的10倍;(5)存在普遍,氢占宇宙质量的75%, 主要以化合物存在水中;(6)点燃快、燃点高、燃烧性能好;(7)适应性好,能适应各种使用环境,运输成本低;(8)利用形式多,除作为化工原材料外,作为能源可以直接燃烧,也可用于燃料电池;(9)本身无毒,燃烧的副产品是水,不污染环境,可以循环使用。
氢是最理想最清洁的新能源,但要大规模的商业利用,还要解决二个关键问题:一是廉价制氢技术;二是安全可靠地贮氢和输氢方法。
而燃料电池是一种将氢和氧的化学能,通过电极化学反应直接转换成电能的装置。燃料电池最大的特点是,在能量转换过程中不涉及燃烧,化学反应的副产品是水,且能量转换效率高达60~80%,是普通内燃机的2~3倍。燃料电池主要以氢为原料,但不限于氢,还可由甲醇等作为原料。因此,燃料电池具有能量转换效率高、能量密度大、燃料多样性、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性高、维修性好等优点燃料电池的利用有二个方向:一是近期作为应急电源、边远地区电源、微型电源、移动电源和军用电源等。中长期应为居民区电站、电力机车电源(包括地铁),电动海轮电源,大型工商业电源等。新能源和可再生能源开发进程表明,个性化电源和分散电源,将成分未来社会电源发展的主流模式。燃料电池应用的另一重途径就是发展电动汽车。
目前汽车的尾气污染和噪音已成为全球公害。我国是人口大国,因车多,噪音超标,空气质量恶化,已成为人们头痛的问题。解决这根本途径就是发展电动汽车。燃料电池电动汽车代表了电动汽车的发展方向,将会是一个庞大的产业。
世界各国已制成不同规格的燃料电池,奔驰、GM、TOYOTO、HONDA等公司已先后推出燃料电池电动汽车。我国在氢能燃料电池和燃料电池电动汽车的开发研究方面,从总体而言,与发达国家相比,还存在一定差距,政府和民间应加强宣传,转变观念,加强关键技术的研发和向商业化发展的进程。
能源是人类社会赖以生存发展的重要资源。全球人口增长和经济增长对能源的需求日益加大。长期过量开采煤炭、石油、天然气这些常规能源,致使其储量减少。据官方资料估计,地壳中剩下的石油还可开采35年、天然气40年、煤炭110年,人类面临何等的能源压力!
同时,由于长期使用煤炭等污染的能源,所导致的环境和生态问题,已严重威胁人类自身的生存。制约人类社会进步的四大因素——人口、资源、环境和发展之间,已产生尖锐甚至不可调和的矛盾。能源问题已上升到国家安全战略高度,并演变成敏感的国际政治、经济和外交问题,能源甚至成为发动现代战争的根本目的。为了人类社会的可持续发展,即公平地满足当代和后代在生存发展和环境方面的需要,人类唯一的出路,就是加速开发利用新能源和可再生能源!
新能源和可再生能源是相对于煤炭、石油等传统常规能源而言的,因大多数常规能源储量有限,不可再生。根据联合国给出的基本定义:新能源一般是指通过新技术和新材料开发利用的能源;可再生能源则是指使用完之后又可不断产生的能源,其资源非常广泛,几乎取之不尽,用之不竭,并且对环境无多大污染。这两种能源主要包括太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能和燃料电池等。水力发电虽称不上新能源,但它是清洁的可再生能源。在核废料绝对安全处理的条件下,核能可称为清洁能源,但它不可再生,铀矿还可开采50年。一般把水电、核电也称为常规能源。由于新能源和可再生能源具有储量大、分布广、污染少等诸多优点,联合国等国际组织、各国政府、企业及民间对新能源和可再生能源行业都给予了极大关注。尽管与常规能源产销量相比,新能源的规模还十分弱小,但它是朝阳产业,充满希望、充满商机!
太阳能及其利用
太阳能主要是热利用和发电利用,光化学利用尚在研究之中。其中,太阳能热水器产业约占90%,其余为光伏发电产业。太阳能行业已进入基本有序的良性发展状态,并将会长期稳步增长。
太阳能光热利用
光热利用就是直接利用太阳辐射的热能。由于市场需求,太阳能热水器是光热利用最成功的领域。我国在太阳能热水器的基础理论研究、工艺材料研究、应用研究、技术标准、制造水平、产品质量等方面,总体处于国际先进水平,多个指标国际领先。目前,太阳能热水器主要有玻璃真空管式、热管真空管式、平板式和少量闷晒式,其中玻璃真空管式占80%以上。
太阳能光伏发电产业
光伏发电产品主要用于三大方面:一是为无电场合提供电源,主要为广大无电地区居民生活生产提供电力,还有微波中继电源等,另外,还包括一些移动电源和备用电源;二是太阳能日用电子产品,如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地灯各种灯具等;三是并网发电,这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步。太阳能光伏发电的最基本元器是太阳电池,有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。
我国太阳能光伏发电产业近几年发展较快,但总体规模较小,为配合西部大开发,我国政府实施了“阳光计划”、“乘风计划”和“光明工程”等,利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧民生活生产用电,这一工程配套资金20多亿人民币。
我国光伏发电产品的市场主要在西部,另有部分产品出口,如组件、小系统和日用太阳能电子产品等。由于国内太阳能电池晶片产量远远不能满足需求,许多厂家进口大量电池片封装组件。在光伏产业方面,深圳占有部分江山,产品加工能力、产品质量和销量在国内外都有一定的影响。
太阳能光伏发电产业增长迅速,不仅因为它是具有许多优点的清洁能源,一个更诱人的动因是,在太阳能与建筑一体化的过程中,太阳电池组件比太阳能热水器与建筑更有亲合力。太阳电池组件不仅可以作为能源设备,还可作为屋面和墙面材料,既供电节能,又节省了建材。因此,太阳能光伏发电技术与建筑结合方面,将具有良好的经济效益,前途无限。
海洋能潜力
海洋能通常指潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能等,这五种能源的可再生总量为766亿千瓦。海洋面积占地球表面积的71%,海洋中的生物量占地球生物总量的60%以上。有人认为,广义上海洋能还应包括海洋上空风能、海面上的太阳能、海洋生物质能、核聚变原料氘氚、海水中的氢能、海洋中火山地热,以及近几年在海底发现的天然气水合物等能源,可以说海洋能的总量是无法计算的。
目前,海洋能的利用主要体现在二个方面,一是小型波力发电装置,向海上航标灯和雷达应答器等航海指示设备供电;二是潮汐电站,加拿大、俄罗斯、法国均建有代表性的潮汐电站。浙江江夏潮汐电站是我国自行设计建造的第一座潮汐电站,1980年投入运行,现安装5台机组,总装机容量3200KW,居世界第三位,年平均发电量567KWH。我国海岸线蜿蜒曲折,仅大陆海岸线就长达18000多公里。据我国潮汐资源调查统计,可开发装机容量大于200千瓦的坝址就有400多处,其装机总容量可达2200万千瓦,年发电量可达600多亿度。有些站址已进入规划设计阶段。另一无可限量的海洋能源就是海水中所含的氢同位素氘和氚。它们是核聚变的原料。
生物质能的开发利用
生物质能作为可再生能源,主要来源于动植物资源。我国生物质能源极为丰富,每年生物能可利用量接近8亿吨标煤。传统的直接燃烧,不仅利用效率低,还严重污染环境。
我国是生物质资源大国,政府和民间对生物质利用较重视,沼气利用技术在国际领先,已建成1000多个沼气工程,年产沼气6亿立方米。我国生物质发电技术发展较快,已装发电设备200多台套,最大容量1000KW,生物质能气化和液化技术已开始实施。这对充分利用生物质资源、改善能源结构发挥了重要的作用,对环境保护做出了贡献。与国外先进技术相比,与生物质资源总量相比,目前,我国生物质能源开发利用还远远不够,但潜力巨大。今后,将在生物质热、气、电联产联供方面、生物质固体燃料块制造方面、生物质气体和液体燃料制造方面、生物质高效气化发电和能源作物大规模高产种植等方面都会有很大的发展空间。 氢能与燃料电池产业化前景光明
氢与燃料电池是两种最优质的清洁能源,即将成为能源舞台上的重要角色,而且二者关系密切。氢作为高效清洁能源,一方面直接燃烧作为航天发动机的燃料等,另一方面作为燃料电池的重要原料,其意义更大,因为燃料电池是未来分散电源和电动汽车的根本寄托。
氢之所以倍受青睐,是因具备其它能源无法替代的许多优点。例如:(1)除核燃料外,能量密度最高,其发热值是汽油的3倍,所以通常用作航天器燃料;(2)重量最轻;(3)三态可以相互转化,如常温下是气态,在-252.7℃时成液态,液态在几百个大气压下变成金属氢,金属氢既是高密度能源材料,又是超轻质结构材料;(4)在所有气体中氢气导热性最好,其导热系数是大多数气体的10倍;(5)存在普遍,氢占宇宙质量的75%, 主要以化合物存在水中;(6)点燃快、燃点高、燃烧性能好;(7)适应性好,能适应各种使用环境,运输成本低;(8)利用形式多,除作为化工原材料外,作为能源可以直接燃烧,也可用于燃料电池;(9)本身无毒,燃烧的副产品是水,不污染环境,可以循环使用。
氢是最理想最清洁的新能源,但要大规模的商业利用,还要解决二个关键问题:一是廉价制氢技术;二是安全可靠地贮氢和输氢方法。
而燃料电池是一种将氢和氧的化学能,通过电极化学反应直接转换成电能的装置。燃料电池最大的特点是,在能量转换过程中不涉及燃烧,化学反应的副产品是水,且能量转换效率高达60~80%,是普通内燃机的2~3倍。燃料电池主要以氢为原料,但不限于氢,还可由甲醇等作为原料。因此,燃料电池具有能量转换效率高、能量密度大、燃料多样性、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性高、维修性好等优点燃料电池的利用有二个方向:一是近期作为应急电源、边远地区电源、微型电源、移动电源和军用电源等。中长期应为居民区电站、电力机车电源(包括地铁),电动海轮电源,大型工商业电源等。新能源和可再生能源开发进程表明,个性化电源和分散电源,将成分未来社会电源发展的主流模式。燃料电池应用的另一重途径就是发展电动汽车。
目前汽车的尾气污染和噪音已成为全球公害。我国是人口大国,因车多,噪音超标,空气质量恶化,已成为人们头痛的问题。解决这根本途径就是发展电动汽车。燃料电池电动汽车代表了电动汽车的发展方向,将会是一个庞大的产业。
世界各国已制成不同规格的燃料电池,奔驰、GM、TOYOTO、HONDA等公司已先后推出燃料电池电动汽车。我国在氢能燃料电池和燃料电池电动汽车的开发研究方面,从总体而言,与发达国家相比,还存在一定差距,政府和民间应加强宣传,转变观念,加强关键技术的研发和向商业化发展的进程。