新能源开发及其利用

新能源开发与利用中文关键字：新能源 发展 现状 开发利用 可持续发展英文关键字：new energy；development；the present situation ；development and utilization；sustainable development；摘要：近年来,新能源在世界范围内得到迅速发展。作为当代大学生，关心环境和未来是我们的责任。因此，笔者查证文献，分析了国内外新能源技术发展现状、前景，希望能对关心新能源开发利用的朋友有所帮助。英文摘要：In recent years, new energy have been developed rapidly around the world. As a contemporary college student, being concerned about the environment and the future is our responsibility. Therefore, I verify documents, analyze the domestic and foreign development and prospects of the new energy technologies, with the hope that friends who concern for new energy development and utilization can gain some help from this text.引言：能源问题已经刻不容缓,减少碳排放让世界目光聚焦新能源。虽然传统能源在国际能源消费中的比例仍然居多,但许多国家都把发展新能源作为缓解高油价压力、应对气候变暧以及实现可持续发展的重要途径和长远战略。而在我国,支持新能源发展的方针被明确写进了今年的政府工作报告,这意味着发展新能源的春天已经到来。 一 研究背景 在经济高速发展的今天，能源越来越凸显出其重要性。能源是国民经济的基础产业，对经济持续快速健康发展和人民生活的改善发挥着十分重要的促进与保障作用。而对于中国来说，我们加入WTO之后，意味着我们处在一个更加开放的环境中，我们的着眼点不应该局限于中国。应该放到更大的背景下去看。而更加重要的是，我们正处于工业化阶段，而且大部分的研究表明我们正处于重工业化的阶段，我们面临能源紧张的危机，所以我们对新能源的开发和利用显得尤为重要。为了保证人类所需的能源得到稳定而持久的供应，减轻和防止环境污染对人类的危害，世界各国特别是经济发达国家都高度重视新能源的开发利用和新能源技术的发展，把新能源技术摆在新技术革命支柱技术的重要位置，制定规划，采取措施，加大投人，积极发展。地球上的各种能源，有的已被大规模开发和广泛利用，如煤炭、石油、天然气、水力等，称常规能源;还有一些能源，如氢能、太阳能、风能、地热能、海洋能、核能、生物质能源等，是正在以新技术为基础,系统开发和利用的能源，被通俗地称为新能源。它们的共同特点是资源丰富、可再生、没有污染或很少污染。研究和开发清洁而又用之不竭的新能源,是21 世纪发展的首要任务,将为人类可持续发展做出贡献。氢能具有清洁、无污染、效率高、重量轻、储存和输送性能好等诸多优点，其开发利用首先必须解决氢源问题，大量廉价氢的生产是实现氢能利用的根本。目前,世界上氢的年产量是3600 万吨,但绝大多数是从石油、煤炭和天然气中制取。由水电解制氢技术上是成熟的,但因消耗电能太多,经济上不合算。因此，必须寻找一种低能耗、高效率的制氢方法。如利用太阳能光解水制氢将是一种非常有前途的制氢方法。同时，安全、高效、高密度、低成本的储氢技术，是将氢能利用推向实用化、规模化的关键。目前,研究新的经济上合理的制氢储氢方法是一项具有战略性的研究课题。太阳能资源是指到达地面的太阳辐射总量，包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。它受地理位置和地面反射等因素的影响，各地差异较大。太阳每年辐射到地球表面的能量为50 1018 千焦,相当于目前全世界能量消费的113 万倍,因此利用太阳能的前景非常诱人。阳光普照大地,单位面积上的辐射并不大,如何把分散的热量聚集在一起成为有用的能源是有效利用太阳能的关键。风能利用的主要方式有风力发电、风力提水和风帆助航等。按人均风电装机容量算,丹麦遥遥领先,已经从风能中获得其电力的将近15 % ,其次是美国和荷兰。庞大的1615 亿千瓦涡轮机的问世及其它进展,使风能的成本从1980 年以来已经下降了90 %。在一些地方,风力发电比石油或天然气火力发电所产生的电力要便宜。据设在华盛顿的思想库世界观察研究所说,10 年来,全世界的风力发电量一直以每年25 %的平均速度递增,超过了任何其它的能源。地热主要由地幔的岩浆作用或火山的运动而形成。地热的利用主要分为地热发电和直接利用两类。全球地质资料表明,世界上存在两大地热带。一是地中海喜玛拉雅地热带,包括意大利、我国青藏高原、菲律宾、印度尼西亚,直到南太平洋的新西兰；另一个是环太平洋地热带,包括美国西海岸、冰岛、日本等地。目前，人类利用地热发电已达43756 GWh/a,地热的直接利用36910 GWh/a。但据估计人类利用地热发电的潜力可达12000 T Wh/a。海洋能是指海洋本身所蕴藏的能量，它包括潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能和化学能。另外,科学家已经探明,海底埋藏着大量的甲烷,总储量估计是诸如石油和煤炭等其他矿物燃料总储量的2倍以上。作为有价值的气体能源,它既能直接燃烧提供热能,又能作为燃料电池的动力。如何安全经济的加以开发和利用海底甲烷将是又一新的研究课题。20世纪30年代，随着对原子核研究的深入，人类发现了原子核内蕴藏着巨大的可开发能量，并致力于和平利用原子能的研究。经过半个多世纪的努力，迄今世界上已有30多个国家建成440多座核电站，其发电量占全球发电量的18%。与火电相比，核电是廉价、洁净、安全的能源。随着将来受控热核聚变的成功，核能必然成为未来的能源支柱。生物质能指的是利用自然界的植物以及城乡有机废物转化成的能源。它们主要由碳氢化合物组成,也是一种可供人们利用的能源。二 新能源开发利用的现状 （一） 国内新能源开发利用的现状我国自然资源总量排世界第七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居世界第三位。我国在能源领域面临的主要挑战是：(1)人均能源资源占有量不足，且分布不均。(2)人均能源消费量低，单位产值的能耗高。(3)能源构成以煤为主。(4)工业部门消耗能源占有很大的比重。 (5)农村能源短缺，以生物质能为主。 (6)从能源安全角度考虑，我国能源面临挑战。 (7)能源品种结构不合理，优质能源供应不足。 (8)能源工业技术水平有待进一步提高。 (9)节能提效工作亟待加强。中国国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)中，关于优先展新能源部分指出:“要重点研究开发大型风力发电设备，沿海与陆地风电场和西部风能资源密集区建设技术与装备，高性价比太阳光伏电池及利用技术，太阳能热发电技术，太阳能建筑一体化技术，生物质能和地热能等开发利用技术。中国的风能资源十分丰富，储量约为32亿千瓦，可开发利用的风能约10亿千瓦，可开发的装机容量约2.53亿千瓦,风能资源居世界首位。.风力发电是中国增长最快的发电技术，仅2006年就使现有能力翻了一番。2007年，中国拥有4家主要的风力涡轮制造商，另有6家国外的子公司制造商，以及超过40公司开发和商业化生产风力涡轮。按照规划，到2020年中国将建MW级的风电机组2-3万台。中国同样有着良好的太阳能利用条件，每年陆地接受的太阳辐射能相当于2.4万亿吨标准煤。中国对太阳能的开发利用已颇具规模：中国太阳能光伏生产能力已从2005年350兆瓦增加到2006年超过1000兆瓦，2007年约为1500兆瓦，几家中国公司拥有高效益的上市股票，有些价值数十亿美元，使全球对中国太阳能光伏产业刮目相看；太阳能热水系统的设置能力已从2000年3500万平方米提高到2006年底1亿平方米，仅2006年就增加了2000万平方米，太阳能热水器使用量稳居世界第一，中国一些公司现生产太阳能热水器成本为美国和欧洲的1/51/8。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26亿吨标准煤，占农村生活能源消费的70，整个用能的50。中国从农业途径产生的废弃物可望一年产生800亿立方米生物气体，高于政府到2020年年产生440亿立方米的目标。2006年，中国生物质发电能力约为2GW，大多数来自采用甘蔗废弃物为主要原料的热电组合（CHP）装置我国新能源发电取得良好成绩。根据中电联公布的数据，我国2006年运行核电机组的装机容量685万千瓦，风力发电机组装机容量187万千瓦，同比增加76.7%。另据国家发改委统计，2006年全国在建秸秆发电项目总装机约120万千瓦，有三座总装机8万千瓦的秸秆发电站已投产。据此测算，包括核电、风电和生物质能发电在内的新能源占全部装机容量的1%。新能源发电装机容量上升，主要是受资源和环保的压力增加驱使。 但有统计显示，我国可再生能源资源量是每年73亿吨标准煤，开发量尚不足。目前除了小水电外，中国可再生能源发电成本远高于常规能源发电成本，如小水电发电成本约为煤的1.2倍，生物质发电成本为煤电的1.7倍，风力发电为煤电的1.7倍，光伏发电为煤电的11倍至18倍。成本偏高抑制了可再生能源市场，市场狭小又会给可再生能源的成本降低造成障碍。这种恶性循环，桎梏了可再生能源的产业化近年来，我国可再生能源开发利用技术取得明显进展，已进入产业化发展阶段，再加上国内法规体系日臻完善，特别是2005年可再生能源法的颁布和施行，极大地调动了各方面发展可再生能源的积极性，大规模开发利用可再生能源的时机基本成熟。在政策倾斜下，新能源产业化规模将不断扩大，具有规模优势及资源优势的新能源企业将有更大的发展空间。 国家经贸委组织制定的2000-2015年新能源与可再生能源产业发展规划要点指出：中国今后将大力发展新能源和可再生能源，到2015年新能源和可再生能源年开发量将达到4,300万吨标煤。2015年新能源和可再生能源产业将成为国民经济的一个新兴行业，潜在市场价值约1,000亿元。 （二）国外新能源开发利用的现状1美国:能源自立 布什的“能源自立”计划，是要以新的方式为美国住宅、办公室和汽车提供能源。美国将增建零排放燃煤电厂;开发革命性的太阳能和风能技术;加大对洁净与安全核能建设的投资;加强混合动力汽车、电力汽车和以氢气为动力的防污染汽车的研究;资助乙醇生产先进方法的进一步研究，以期在6年内使乙醇燃料变得实用而有竞争力。布什提出要建设超越基于石油的经济，使美国对中东石油的依赖成为过去。2，日本：开源节流日本对能源的集约利用特点可以总结为4 个字：开源节流。开源，即大力开发可再生能源，也就是我们所说的新能源；节流，即节约利用常规能源和不可再生能源，大力发展节能降耗技术，并注重强调节能与环境保护相结合。为达到2010 年导入新能源占初级能源供给7 的目标，日本政府遵循法治原则，通过立法为节能降耗提供支撑，并通过政策税收优惠和提供辅助金等措施鼓励企业大力开发新能源。日本政府于2003年4月开始实施RPS 法令( Renewle Port 11 standard ) ，也称 新能源法 ，即可再生能源配额制政策，以配额的形式通过法律对能源行业从业者利用新能源的义务进行规定。其中规定电力销售业者必须利用一定比率的新能源（如风能、太阳能、生物质能、地热能等）及不超过1万千瓦的小水力进行发电。RPS制度推行后，2003年度日本新能源发电设备供给总量达4014.1万千瓦；其中，太阳能发电1472万千瓦、风力发电989.9万千瓦、中小水力发电838.2万千瓦、生物质能发电2038.8万千瓦。日本对新能源和节能技术的利用主要包括太阳能发电、太阳热利用、风力发电、生物质能源（包括能热利用、生物质能发电和生物质能燃料制造）、废弃物热利用（包括废弃物发电和废弃物燃料制造）、清洁能汽车（如甲醇汽车）、地热发电、天然气混合循环发电、燃料电池、温度差能源、冰雪热利用等。 3.俄罗斯:能源多元化俄罗斯是石油储藏大国之一，天然气探明储量世界第一。近年世界原油等能源价格高涨让俄罗斯经济受益匪浅。尽管如此，俄罗斯依然强调，能源多元化是俄罗斯能源发展新战略。4.瑞典:完全抛弃石油在新能源利用上，身为“环保急先锋”的瑞典人走在了所有大国的前面。瑞典政府2006年2月7日宣布，计划用15年时间成为全球首个完全不依靠石油的国家，而且还不需要增建核电厂。过去10年中，瑞典已将所有取暖热源转换为依靠地热和废热。目前瑞典南岸正在建设一个巨大的风力电站，将在2009年投人发电。瑞典人均使用生物乙醇燃料的数字也远远超过其他任何一个欧盟国家，为了减少污染，瑞典国内加油站出售的每升汽油中都已掺人了5%的生物乙醇。 5.法国：重视核能法国尤为重视核能的开发利用，2005年核电生产量占其电力生产量的份额高于78%。在其他新能源开发方面，法国制订相应的法规，重点实施加速发展生物能源的各项措施，力求到2010年实现将可再生能源产量提高50%的目标。 三 新能源开发利用的前景石油等传统能源的枯竭预期以及环保的压力使得新能源业务的比较优势日益突出。从而也加大了市场参与主体对新能源业务的研究激情，这有利于发电成本的大幅下降，如此就有利于提振产业资本新能源投资的底气。开发利用新能源是应对能源、环境挑战，促进经济可持续发展的重要战略举措。根据新能源发展战略研究专家预测，随着石油的世界性大量消耗，不久后全球将面临资源短缺的现实问题。从世界范围来看，新能源的综合利用今后会有更大的发展空间当前经济危机不会影响新能源产业发展的总体趋势，面对全球能源危机和环境危机的双重压力，新能源在全球范围内的迅猛发展不可逆转。尽管经济危机对风力发电的发展速度产生比较严重的影响，但总体来讲利用包括风能和太阳能在内的新能源产业解决环境问题的总体战略不会改变。 结论：近年来，受石油价格上涨和全球气候变化的影响，新能源发展日益受国际社会的重视，许多国家提出了明确的发展目标，制定了支持新能源发展的法规和政策，使新能源技术水平不断提高，产业规模逐渐扩大，成为促进能源多样化和实现可持续发展的重要能源。从化石能源的资源有限性看，新能源主导社会发展只是迟早的事，或许石油紧缺加速了它的步伐，但决不是主要原因，因为新能源幻化成真是能源发展