第一章能源与环境现状.ppt

3、中国能源现状、能源需求、能源战略,3.1中国能源的总体现状,第一章能源与环境现状,3.3能源资源地区分布不均衡，要妥善解决能源长距离输送问题,煤碳的分布,能源资源地区分布不均衡，造成能源利用中的极大浪费,能源资源总体的地区分布是北多南少、西富东贫,能源品种的地区分布是北煤、南水和西油气,经济发达地区能源严重不足，能源资源主要集中在经济欠发达地区,1,2,3,能源的流向是由西向东和由北向南，“北煤南运”“西电东送”和“西气东输”,4,能源的长距离输运,3.4重工业化特征引起的能源利用和环境问题,十五”国民经济和社会发展特点,粗放经济增长方式；过度消费的生活模式,依靠高投入、高能耗、高污染、低效率拉动经济增长,具有明显的重化工业特征,4.1国民经济和社会发展战略国家中长期国民经济和社会发展目标和“十二五”发展规划：1）“十二五”的GDP年均增长为7左右，2011年8%经济增长率趋缓；2020年基本实现工业化。2)2020年全面建成小康社会2020年GDP比2000年翻两番；中国人口预计2020年将增至14.98亿。城市化率从2010年的47.5增加到2015年的51.5%；2020年城市化率达到60；3)建立资源节约型和环境友好型社会“十二五”非化石能源占一次能源消费比重提高到11.4%，单位国内生产总值能耗和二氧化碳排放分别降低16%和17%，主要污染物排放总量减少8%至10%，森林蓄积量增加6亿立方米，森林覆盖率达到21.66%。,4、经济社会对能源的需求,1)要保证实现2020年国内生产总值比2000年翻两番的宏伟目标能源生产能力还远不能满足需要；2)预计，2005-2020年:我国能源行业静态总投资需近10万亿元;其中:煤炭1万亿元，石油天然气3万亿元，电力5万亿元，新能源等0.8万亿元3)煤炭：多数煤矿规模小、生产技术水平低、装备差、效率低；4)石油天然气：石油地质理论没有重大突破，勘探开发力度小；5)电力：大机组比重偏小，关键技术设备自主开发生产能力弱。6)炼油工业：平均规模小，含硫原油加工能力低，综合能耗高。,4.3能源建设任务艰巨,1)能源地位能源是支持经济增长的原动力能源、经济和环境协调发展是国民经济可持续发展的重要保证。2)中国能源的特点煤多、油少、气贫、核更少；资源总量少、人均占有量更少。,4.4、能源战略,中国化石能源比例,3)中国能源发展战略(1)基本框架节能效率优先，环境发展协调，内外开发并举，以煤炭为主体、电力为中心，油气和新能源全面发展，以能源的可持续发展和有效利用支持经济社会的可持续发展(2)中国能源发展战略的构建依据“提高效率，保护环境，保障供给，持续发展”“保护环境、保障供给”是经济社会发展对能源两大基本要求。能源生产和消费对环境影响很大，环境问题将受到全社会关注。能源消费增长成为经济安全、社会稳定，国家安全重要因素。“提高效率”是提高能源开发和利用效率，提高能效、节约能源作为其能源发展战略的重要目标和措施。“持续发展”指以能源可持续发展和有效利用支持中国经济社会的可持续发展。可持续发展是能源领域的长远战略。,5、能源利用造成的环境压力煤炭开采、加工、利用过程中对环境的破坏和污染,我们人类今天面临的是怎样的环境问题：今天的能源主要依靠能够产生大量二氧化硫、氮氧化物和二氧化碳的化石燃料-石油、煤和天然气，而二氧化碳是会导致气候变化和全球变暖的最主要的温室气体,主要的温室气体,二氧化碳(CO2-53%)甲烷(CH4-17%)氧化亚氮(N2O-5%)HFCs(氢氟碳）、PFCs(全氟碳）、SF6（六氟硫）含氯氟烃(CFCs-12%),CO2,CH4,N2O,地表吸收,大气层,地球和大气长波辐射,增温效应,太阳短波辐射,全球气候变化及碳循环逆转过程,46亿年之前，地球是个大火球，大气中CO2的浓度高达95%。经过漫长的演变植物出生了，不断扩张的植被吸收CO2，而随着植物的分解，碳以煤和油的形式储存起来，最终大气中CO2下降到适应于人的生活，而随着人类的活动，自然界亿万年的碳循环逆转了。大气中的CO2浓度又开始升高，CO2气体具有吸收热量的能力，又可防止热量的扩散。,现在就采取措施减少CO2排放，计算机数学模型预测的结果会怎么样？,在采取措施减少排放后，大气浓度、地球表面温度和海平面上升的趋势：,现在,100年,1000年,预测的各种可能的变化,由于冰山融化而导致的海平面上升,由于海水热膨胀而导致的海平面上升,地球表面温度的变化,大气CO2浓度变化,向大气排放的CO2浓度变化,现在开始的100年内CO2排放达到峰值,现在地球平均温度上升的位置,地球气候变化数学模型对地球平均温度变化的预测,地球表面平均温度上升的可能性,温度上升度数oC,劳动生产率是发达国家的1/30,能源消耗全世界第一,引进外资全世界第一,外汇储备全世界第一,经济增长速度全世界第一,中国是工业用的木材纸浆纸产品全世界第二大市场,石油进口全世界第二,单位GDP能耗是发达国家的8到10倍,建材消耗全世界第一,原材料进口全世界第一,化学需氧量排放是全世界第一,污染是发达国家的30倍,逢水必污、逢河必干、逢雨必酸,二氧化硫排放量是全世界第一,碳排放是全世界第一,江河水系70受到污染40的严重污染,城市垃圾无害化处理率不足20,1/3的国土被酸雨覆盖,世界空气污染最严重的20个城市，中国占了16个,1/3的城市空气是严重污染,四亿多城市人口呼吸不到干净的空气,三亿多农民喝不到干净的水,工业危险废物化学物质处理率不足30,中国的现状与问题,环境污染危害人体健康,由于污染，没有了干净的水、新鲜的空气，卫生的食品吃动物怕激素吃植物怕毒素喝饮料怕色素能吃什么，心里没数,能源需求日益增长，环境压力越来越大,还有无法忍受的交通堵塞,无限增长的小汽车不仅造成严重的污染,汽车优先政策的后果,这种建设方式必然不堪重负和污染环境,6、气候变化的全球行动,联合国气候变化框架公约UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange1992年5月9日通过1994年3月21日生效189个缔约方,普遍性规定发达国家与发展中国家之间“共同但有区别的责任原则”原则规定发达国家应率先减排,联合国气候变化框架公约缔约方会议,（COP）暨京都议定书缔约方会议（CMP）,+长期合作特设工作组(AWGLCA)和京都议定书特设工作组(AWGKP),IPCC联合国政府间气候变化专业委员会IntergovernmentalPanelonClimateChange,气候变化谈判的实质与核心实质是国家竞争力之争：发达国家之间；发达国家与发展中国家之间；新兴国家与老牌强国之间。核心是温室气体减排安排之争：减排主体：谁减排?发达国家？发展中国家?减排配额：减多少？,京都议定书定量减排指标基线：原则上是1990年，特殊情况除外总体目标：发达与经济转轨国家减少5.2%具体目标：欧盟为减排8%；美国为减排7%（未批准京都议定书）；日本、加拿大为减排6%；俄罗斯、新西兰为减排0%；挪威增加1%；澳大利亚增加8%；冰岛增加10%；,巴厘路线图（BaliRoadmap）,2007年12月3日，联合国气候变化框架公约第十三次缔约方大会在印度尼西亚巴厘岛举行，12月15日，联合国气候变化大会通过了“巴厘岛路线图”，启动了加强公约和京都议定书全面实施的谈判进程，致力于在2009年年底前完成京都议定书第一承诺期2012年到期后全球应对气候变化新安排的谈判并签署有关协议。,巴厘路线图（BaliRoadmap）,核心问题：第二承诺期（2012年之后）国际社会应对气候变化的制度安排指明方向设定时间表主要谈判进程：双轨制公约附件一缔约方（指发达国家和经济转型期国家）京都议定书缔约方：发达国家进一步承诺义务特设工作组（KP3.9条）非京都议定书缔约方：公约长期合作行动特设工作组公约非附件一缔约方（指发展中国家）公约长期合作行动特设工作组,巴厘路线图（BaliRoadmap）（续）,发展中国家能够获得技术是前提条件。在行业层面上加强旨在促进技术转让的合作。,国家承诺或行动；可测量、可报告、可核查；发达国家：量化的减限排指标发展中国家：在可持续发展框架下IPCC：发达国家减排25%40%,向发展中国家提供资金支持和开展能力建设是前提条件。,加强适应领域的国际合作；脆弱性评价；适应的优先领域；能力建设和资金需求评估；把适应行动纳入行业/国家发展规划,技术,资金,减缓,适应,巴厘路线图（BaliRoadmap）（续）,公约第4条第7款规定：发展中国家缔约方能在多大程度上有效履行其在本公约下的承诺，将取决于发达国家缔约方对其在本公约下所承担的有关资金和技术转让的承诺的有效履行，并将充分考虑到经济和社会发展及消除贫困是发展中国家缔约方的首要和压倒一切的优先事项。,哥本哈根会议=COP15/CMP5+AWGLCA/AWGKP,联合国气候变化框架公约UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange第十五次缔约方会议（COP15）暨京都议定书第5次缔约方会议（CMP5）+长期合作特设工作组(AWGLCA)和京都议定书特设工作组(AWGKP),2009年12月7日18日在丹麦首都哥本哈根由192个国家的环境部长和其他官员参加的联合国气候会议，商讨京都议定书一期承诺到期后的后续方案，就未来应对气候变化的全球行动签署新的协议。,哥本哈根气候会议主要争议与协商议题,地球可容忍的温度：2100年控制温升1.5或2？全球阶段性温室气体控制目标：1.全球温室气体排放高峰年度为何？(IPCC建议2015年)2.2020年(减排25-40%(相较于1990年)与2050年(减排50%(相较于1990年)之减量目标界定？温室效应的历史与未来责任：1.已开发国家排放高峰是否应早于开发中国家排放高峰？2.已开发国家减量承诺目标为何？基准年为何？开发中国家最适国家减排行动(NationalAppropriateMitigationActions,NAMAs)为何？资金与技术移转1.已开发国家应提供多少资金协助开发中国家减排、调适、REDD及能力建构？以及资金如何筹措？2.资金与技术如何移转？以及开发中国家排放量如何受到监测与查证？,控制温升水平争议依据IPCC(2007)的第四版科学报告，定调2100年控制温升2的水平，成为近两年气候协议的版本然而，随着各项科学证据的提出，特别是南北极冰山融解的速度，岛国联盟开始倡议1.5的温升上限，并受到中国、印度与巴西的认同,阶段性温室气体控制目标争议,依据IPCC(2007)科学报告，建议2020年(减排25-40%(相较于1990年)与2050年(减排50%(相较于1990年)欧盟开始倡议个别国家与整体发达国家及发展中国家减量目标(相较于2020年排放基线减排15-30%水平）随着2100年温升控制在1.5水平，于是发展中国家(包中国与印度)倡议2050年应该减排超过85%(相较于1990年排放水平),温室效应历史与未来责任争议,京都议定书是依据历史责任，规范三十七个附件一国家的减量责任，然而，美国鉴于中国与印度等国家的现在与未来责任，因此，拒绝批准京都议定书，遂开启哥本哈根气候会议的双轨协议，替美国开一个协商窗口，然而，中国与印度等开发中国家则反对双轨协商发展中国家NAMAs如何制定与是否应该接受监测等问题，是发达国家资金与技术协助的必要条件(美国与欧盟立场)，然而，中国坚决反对NAMAs接受监测，成为本次气候会议失败的导火线中国非常不满意美国所提2020年减排17%(相较于2005年排放水平)，因其认为上述减排量不符合其历史责任，且可能没有包括碳汇量(LULUCF)，换言之，中国怀疑如果纳入碳汇量，美国减量责任将大幅降低,资金与技术移转争议中国在2009年的曼谷会议中，提出富有国家应每年提出1%GDP金额(约为4,000亿美元)援助贫穷国家英国首相布朗则提出1,000亿美元的援助计画，然而，在欧盟内部，东欧经济转型国家则表明无法负担此金额美国则赞同英国首相布朗的提案,哥本哈根协议内容(1/2),基于共同与差异责任及相对能力下，为稳定温升低于2，应加强长期合作行动，共同对抗气候变迁。为达到上述目标，全球应迅速达到温室气体排放高峰(IPCC建议2015年)，且承认发展中国家的排放高峰应晚于工业化国家。加强国际协调合作与行动，降低发展中国家的脆弱性，以及恢复力的建构。附件一国家承诺应于2010年1月31日前，提交个别或整体附件一国家的2020年减量承诺目标给秘书处，且其减排与财务均需接受监测、申报、及查证。非附件一国家应于2010年1月31日前，提交其减排行动给秘书处，且应包括国家盘查报告。非附件一国家的减排行动，应符合其国内量测、申报与查证制度，且每两年透过其国家通讯向联合国报告。接受协助建构的国家适当减排行动(NationalAppropriateMitigationActions,NAMAs)應接受国际的量测、申报与查证。,哥本哈根协议内容(2/2),认识植树造林对减缓温室气体排放的重要性，同意应建立正向引导机制，降低毁林活动，例如应加强工业化国家对REED（减少森林砍伐和退化造成的碳排放）的财务移转与协助。加强市场经济引导工具，促进减排行动的成本有效性，以及提供低碳排放的发展中国家引导，促进其持续低碳的发展发达国家承诺于2010-2012间，提供300亿美元推动减排与调适活动，并承诺至2020年要达到每年1,000亿美元的规模协助发展中国家的减排与调适行动成立哥本哈根绿色气候基金(CopenhagenGreenClimateFunding)，协助发展中国家相关减排活动，包括REED、调适、能力建构、及技术发展与移转。,附件一国家GHG减排现况,所有附件一国家温室气体排放成长率为-3.9%；工业化国家温室气体排放量则成长11.2%；经济转型国家(EIT)温室气体排放量成长率为-37.0%?值得注意的是，2000年以后，EIT国家温室气体排放量已呈现成长趋势,資料來源：UNFCCC(2009),NationalGHGInventoryDatafortheperiod1990-2007.(FCCC/SBI/2009/12),附件一國家GHG减排現況,德國與英國是減排放最大的國家，分別為-21.3%與17.3%,附件一國家GHG减排現況,非CO2氣體成長率最大,联合国气候变化框架公约UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange第十六次缔约方会议（COP16）暨京都议定书第6次缔约方会议（CMP6）2010年11月29日-12月11日在墨西哥坎昆举行，会议的成果：通过联合国气候变化框架公约和京都议定书工作组决议；决定成立联合国绿色气候基金，用于发展中国家适应气候变化；决定在全世界范围内成立气候技术中心的网络系统。,2011年在南非德班第17次缔约方会议，会议主要成果为：一是坚持了联合国气候变化框架公约、京都议定书和“巴厘路线图”授权，坚持了双轨谈判机制，坚持了“共同但有区别的责任”原则；二是就发展中国家最为关心的京都议定书第二承诺期问题作出了安排；三是在资金问题上取得了重要进展，启动了绿色气候基金；四是在坎昆协议基础上进一步明确和细化了适应、技术、能力建设和透明度的机制安排；五是深入讨论了2020年后进一步加强公约实施的安排，并明确了相关进程，向国际社会发出积极信号。,中国应对气候变化国家方案,政策措施，推进结构调整，转变增长方式，节约能源，开发可再生能源，实施生态建设工程，控制人口增长等。应对气候变化，坚持五个原则：（1）坚持在可持续发展框架下应当气候变化；（2）坚持“共同但有区别的责任”；（3）坚持减缓与适应并重；（4）坚持综合治理；（5）坚持广泛合作。,7、人类未来的能源路线：低碳经济问题：环境污染、生态破坏、资源枯竭结果：如果全球各国拖延行动，及至2050年，全球经济将面临崩溃：收拾气候变化带来的破坏=全球GDP20%=大肃条+二次大战,“低碳经济”提出的大背景，是全球气候变暖对人类生存和发展的严峻挑战。随着全球人口和经济规模的不断增长，能源使用带来的环境问题及其诱因不断地为人们所认识，大气中二氧化碳（CO2）浓度升高带来的全球气候变化也已被确认为不争的事实。在此背景下，“碳足迹”、“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳发展”、“低碳生活方式”、“低碳社会”、“低碳城市”、“低碳世界”等一系列新概念、新政策应运而生。而能源与经济以至价值观实行大变革的结果，可能将为逐步迈向生态文明走出一条新路，即：摈弃20世纪的传统增长模式，直接应用新世纪的创新技术与创新机制，通过低碳经济模式与低碳生活方式，实现社会可持续发展。,大多数社会都渴望得到经济发展以保证提高他们自己和后代的生活水平；同时也追求保护和改善他们现在及子孙后代的环境。协调这两个目标是可持续发展的核心。,提供可持续能源21世纪面临的最大挑战,7.1低碳经济的定义：是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步。低碳经济实质是高能源利用效率和清洁能源结构问题，核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本性转变。,7.2低碳经济有两个基本点:其一：它是包括生产、交换、分配、消费在内的社会再生产全过程的经济活动低碳化,把二氧化碳(CO2)排放量尽可能减少到最低限度乃至零排放,获得最大的生态经济效益；其二：它是包括生产、交换、分配、消费在内的社会再生产全过程的能源消费生态化,形成低碳能源和无碳能源的国民经济体系,保证生态经济社会有机整体的清洁发展、绿色发展、可持续发展。,7.3低碳经济的特征：是以减少温室气体排放为目标,构筑低能耗、低污染为基础的经济发展体系,包括低碳能源系统、低碳技术和低碳产业体系。7.3.1、低碳能源系统：是指通过发展清洁能源,包括风能、太阳能、核能、地热能和生物质能等替代煤、石油等化石能源以减少二氧化碳排放。7.3.2、低碳技术：包括清洁煤技术和二氧化碳捕捉及储存技术（CCS）等等。7.3.3、低碳产业体系：包括火电减排、新能源汽车、节能建筑、工业节能与减排、循环经济、资源回收、环保设备、节能材料等等。,7.4、低碳经济对中国的压力与挑战挑战之一：工业化、城市化、现代化加快推进的中国，正处在能源需求快速增长阶段，大规模基础设施建设不可能停止；长期贫穷落后的中国，以全面小康为追求，致力于改善和提高13亿人民的生活水平和生活质量，带来能源消费的持续增长。“高碳”特征突出的“发展排放”，成为中国可持续发展的一大制约,挑战之二：“富煤、少气、缺油”的资源条件，决定了中国能源结构以煤为主，低碳能源资源的选择有限。电力中，水电占比只有20%左右，火电占比达77%以上，“高碳”占绝对的统治地位。挑战之三：中国经济的主体是第二产业，这决定了能源消费的主要部门是工业，而工业生产技术水平落后，又加重了中国经济的高碳特征。,挑战之四：作为发展中国家，中国经济由“高碳”向“低碳”转变的最大制约，是整体科技水平落后，技术研发能力有限。尽管联合国气候变化框架公约规定，发达国家有义务向发展中国家提供技术转让，但实际情况与之相去甚远，中国不得不主要依靠商业渠道引进。,7.5低碳经济实现的技术途径,一吨碳在氧气中燃烧后能产生大约3.67吨二氧化碳,可减碳排放的40%份额,二是提高能源效率,煤炭、石油和天然气的清洁、高效开发和利用技术,一是能源节约,三是可再生新能源,四是碳捕捉和封存,核能生物质能风能水能太阳能,燃烧前捕获-煤气化燃烧中捕获-纯氧燃烧燃烧后捕获-烟气中脱碳,7.6.2国家节能与减排的八项主要措施:,加强节能减排目标考核,实行严格的问责制,坚决遏制高耗能、高排放行业过快增长,加快淘汰落后生产能力,完善落后产能退出机制,突出抓好重点企业、重点工程的节能减排,推进循环经济形成较大规模,完善有利于节能减排的各项经济政策,加大执法检查力度,动员全民节能减排,7.6.3中国节能现状与展望,(1)提出了明确的战略目标,缺少有效的战略规划,(4)节能配套法律法规不完善,没有形成全社会的节能推动,(5)高耗能工业节能效果领先于低耗能工业,但效果不佳,(6)依靠技术节能潜力巨大，实施艰难,7.6.3.2中国节能发展战略,单位GDP能耗下降20,提出了十二五节能的目标单位GDP能耗降低16%,(1)重视能源定价在节能降耗中作用,(4)向社会公平和可持续方向引导社会能源需求,(3)加快降耗的技术进步和耗能设备改造,(2)向低能耗方向有效调整产业结构,基本实现了“十一五”节能战略目标,确定重点节能的战略规划方案,(5)建立市场经济条件下对节能和提高能效的激励机制,(6)建立和完善有效的全社会能源高效合理利用管理体系,发改委确定节能十大重点工程,节能2.4亿吨标准煤对单位GDP能耗降低目标的贡献率近40,1)燃煤工业锅炉(窑炉)改造工程；2)区域热电联产工程；,3)余热余压利用工程4)节约和替代石油工程；5)电机系统节能工程；,6)能量系统优化工程7)建筑节能工程；8)绿色照明工程,9)政府机构节能工程；10)节能监测和技术服务体系建设工程,7.6.4中国节能潜力分析,7.6.4.1节能的途径,技术节能,管理节能,结构节能,1,2,3,(1)结构节能，主要从宏观角度通过经济结构的调整，限制发展高耗能产业，向节能型工业体系发展。,工业锅炉效率:=6570%年耗煤量4亿tce，如效率平均提高20%-25%，年节煤率达1.3亿t，折合9000万tce，占一次能源消费总量3%以上,发电效率提高1%，可以实现CO2减排2%-3%。,发动机,发电,(2)管理节能，主要是加强计量检测，优化能源分配，强化管理维护，实现节能目标调度、控制、管理网络化,能源系统面临的新挑战灵活性、可控性、可靠性、在线静态和动态的优化快速发展的信息技术可用于促进新的可持续能源系统的建立如数据搜集、网络传感、在线监测、数据分析、数据挖掘、数据预测（特别是可再生能源）建立起覆盖面广的能源信息平台和多层次优化的网络小、中、大、地区、省进行多层次协调优化，达到动态总量控制的目标在全国、各省市、各地区全面搜集、整合、细分各种需求和供给信息通过调度、控制和管理的网络化的节能潜力至少有50%以上,(3)技术节能，是通过新技术、新工艺、新材料、新设备、新器件的开发应用来取得节能效益。,技术节能(如终端利用节能),目前我国的单位产品能耗较高，高出世界平均水平20%-30%，通过技术进步降低能耗仍有一定的空间。节能最有效的措施是从需求侧减少对钢铁、有色、建材、石油加工、化工和电力等高耗能产品的需求。任何可用能都是从能源开采、运输、转化、输配至终端用户。终端设备节能具有倍数很大的“放大”效应。除了提高整个产业链各环节的效率外，更应把终端节能放在首位。,提高1%的相对效率就相当于能源源头提高4%-5%的相对效率,汽车能效从石油开采到车轮的推进力只剩下小于1/5的能量，再考虑推动有效载荷（乘客），只有近1/50的能量可资利用。,对车辆来说，减少各种摩擦、阻力、车身自重（采用超轻材料），提高有效载荷比例是节能的关键，其“放大”效应是几倍到几十倍。,建筑能耗全生命周期分析运行过程中的照明、采暖、空调建房的耗能,设计规范化、产品质量提高和房屋使用寿命延长，可以大大减少全生命周期的能耗。建筑的设计对建筑的全生命周期节能具有非常重要的作用。在意识、技术和管理等多方面采取节能的措施，加强监督和管理。,7.6.5中国节能之路7.6.5.1重点耗能工业节能潜力最大(1)大力调整和优化经济结构，大力发展第三和高技术产业；(2)将严把能耗增长的源头关，从严控制新开工高耗能项目；(3)重点推进钢铁、有色、煤炭、电力、石油石化、化工、建材等八个重点耗能工业行业的节能。,“十一五”时期淘汰落后生产能力一览表,7.6.5.2重点耗能行业节能潜力巨大(1)积极推进“十大重点节能工程”(2)强化工业锅炉行业的全面节能,节煤1亿吨标准煤；(3)“十一五”期间建筑节能1亿吨标准煤；新建建筑可实现节能7000万吨标煤的目标；既有建筑节能改造可实现节能3000万吨标煤的目标；太阳能应用面积可达1.6亿m2，浅层地热面积2.4亿m2，可实现替代常规能源960万吨标煤。,7.6.5.全民节能意识增强节能潜力巨大(1)必须动员全社会参与节能。上海市算过一笔账，如果夏天把空调温度调高1度，全市480万户家庭每天可减少240MW的用电负荷；如果每天将白天不用的电器插头全部拔掉，全市可再减少75MW左右的用电负荷。(2)每个家庭每天节约1度电，就可以节约大量的能源。在照明方面，钨丝灯只把10%电能转化为光，90%都会变成热能，而节能灯可节省75%电力，并且比普通灯泡耐用。如果把现有白炽灯泡全部更换成节能灯，全国一年可节电600多亿度。(3)电视机开关处于待机状态，全世界每年损失6%的发电量。,全民节能潜力巨大,可再生能源垃圾分类,节能健身节能取暖和制冷,爱惜衣物家用节能循环再利用,照明用电低碳烹调法节水妙招,自备购物袋购买本地的产品,经济型汽车每月少开一天车环保型燃料明智的旅行,少用一次性制品积极参加全民植树,不要掉进奢侈品的陷阱,减少粮食浪饮酒适量减少吸烟,过度包装节能装修,现在地球人口约60亿，到21世纪中叶，预计将达到100亿人口。光从人口增长的数字来看，能源消费的增加将是惊人的。另外，目前的能源消费结构上，仍存在着很大的南北差异，即工业发达国家使用量为总能源的3/4，人均消费量美国最高，为世界平均水平的5倍以上。中国的人均消费量还相当低。因此，今后能源不足的情形是可以想象的。地球上的能源终将是有限的，如同只伐树而不植树，森林也会变成荒原一样，如此大量的消费，世界的能源资源也将会枯竭。现在世界能源消费以石油换算约为80亿吨/年，按40亿人计算，平均消费量为2吨/人.年。以这种消费速度，到2040年，首先石油将出现枯竭；到2060年，天然气也将终结。地球的能源已经无法提供近116亿人口的能源需求。而随着世界人口的不断增加，能源紧缺的时期将会提前来。因此，21世纪新能源的开发与利用，已不再是一个将来的话题，而是关系人类子孙后代命运，刻不容缓的一件大事。,7.7提高能源利用效率,今后世界需要什么样的燃煤发电设备,从燃煤发电的角度，今天和今后人类面临的重大挑战之一是如何应对全球气候变化而必须大大减少以致于零排放二氧化碳（CO2)。因此，今天我们讨论和进一步开发洁净煤技术（CleanCoalTechnology-CCT),实际上是CO2减排或零排放的燃煤发电技术。当前最现实的降低排放的技术就是尽可能提高发电效率。高效率意味着发出相同的电力可少烧煤，从而可少排放CO2。因此，超临界和超超临界煤粉炉火电厂成为当前中国和世界新建火电厂的主要方向。超临界和超超临界煤粉炉火电厂配以烟气脱硫(FGD)和烟气催化脱销(SCR)是当前能够达到最高发电效率、最低的排放和最高可用率的燃煤发电技术。尽可能高效的发电技术是今后火电厂捕获和储存二氧化碳达到接近零排放的基础。,超临界技术和发电效率的关系,提高主蒸汽和再热蒸汽温度对提高电厂净效率的影响,在冷却水温为25oC时：从亚临界单再热，到超临界单再热，电厂净效率可提高3从超临界单再热，到超超临界双再热600oC电厂净效率可再提高4从超临界，双再热566oC到720oC电厂从净效率可再提高5超临界与亚临界比较，由于效率提高可节省燃料20,30,40,50,60,70,80,90,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300,1400,蒸汽温度C,净效率(%),卡洛循环效率,AD700,IGCC2006,GTCC2006,通过改进高温材料来提高效率,通过改进热力学设计来提高效率,PPNJV1998,UltimatesteelbasedPP,PPESV1992,提高火电效率的途径,发电效率和二氧化碳减排的关系,火电厂污染物排放控制技术的发展,1950s,1990s,火电厂终端产品的回收和利用,烟气脱NOX,SO2,排放标准的日益严格和要求更多的污染物排放控制设备将继续影响火电厂的净效率,2010-2020,火电厂终端产品的回收利用和CO2脱除,SO2,SO3,PM2.5,汞,NOx,CO2脱除,CO2,粉尘排放控制,高效率和CO2低排放的关系,发展超临界和超超临界机组还和控制污染物的排放，尤其是控制CO2的排放密切相关。现在减少温室气体尤其是CO2的排放，已经是关系到防止全球变暖的重大问题。而控制CO2的排放，无论是燃烧前控制还是燃烧后控制，均需付出高能耗的代价。必须要求电厂要有最高的发电效率进行補赏。,IEACleanCoalCentre,CO2减排,时间,增加发电效率,达到接近零排放目标,近期,中期,长期,CO2接近零排放技术要求最高发电效率的电厂为支撑,关键是CO2减排量,CO2减排/接近零排放的技术路线,20%,90%,超临界/超超临界煤粉炉电厂的效率和排放,今天成熟的超临界技术245bar,3x565oC;=40.9%(HHV)和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的8%已投入运行的超超临界技术(欧洲和日本）:315bar,3x593oC；=42.3%和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的13%2015后;(欧盟THERMIE计划):380bar,3x700C；=46.4%和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的19%2020后;(美国能源部计划和欧盟AD700项目）:385bar,3x760C;=53%和亚临界蒸汽电厂(=37%)相比，可减少所有排放的28%,Ultrasupercritical,CarbonDioxideEmissionsvsNetPlantEfficiency,0.60,0.65,0.70,0.75,0.80,0.85,0.90,37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47,48,49,50,NetPlantEfficiency,%,CO2Emissions,tonne/MWh,.,0,5,10,15,20,25,30,PercentCO,2,Reduction,CO,2,Emission,tonne/MWh,PercentCO,2,Reduction,fromSubcriticalPCPlant,(BasedonfiringPittsburgh#8Coal),Subcritical,PCPlant,PCPlantRange,EfficiencyincreasetoUltra-SupercriticalUSCcan,yieldupto25%CO2reduction,CO2排放和火电厂净热效率的关系,达到超超临界的电厂净效率50时可降低CO2排放28,CO2排放，t/MWh,亚临界电厂,超临界煤粉炉电厂,超超临界煤粉炉电厂,火电厂净效率，,亚临界煤粉炉电厂CO2降低的百分数,燃煤火电厂降低CO2排放的方案,淘汰效率的的老电厂(使效率:45%50%)降低发电过程内部损失采用先进的蒸汽循环（超临界/超超临界）采用IGCC采用混合发电系统脱除CO2(其代价是使投资增加，发电效率降低)燃烧后从烟气中脱除(对常规燃煤电厂)燃烧前脱除(IGCC电厂)采用氧燃料(Oxyfuel)系统化学循环系统脱除,降低燃煤火电厂的燃烧和气化装置的CO2排放,当前:采用高效率的超临界、超超临界煤粉炉，CFB锅炉和IGCC电厂;在2020年左右：当CO2捕获和储存系统“CO2Capture最高温度达到2-4亿度。,但所有上述成绩都是在脉冲堆上取得的，要稳态运行必须研制全超导的托克马克实验堆；目前只有我国有全超导的实验堆。,经过半个世纪的研究,研究受控核聚变的目的是要在地球上实现“人造太阳”，为人类提供一个干净、安全、实际上无穷无尽的能源。支撑受控核聚变的技术十分复杂，对人类科技提出了强烈挑战。,由于技术的高度复杂性，核聚变反应堆要真正商业化还有漫长的路要走！,我国可再生能源发展的战略目标,到2020年，使可再生能源成为能源供应体系中的有效补充能源，提供每年6亿吨标准煤以上的能源供应量，使可再生能源占我国一次能源消费总量的比重达到15%左右到2030年，使可再生能源在新增能源系统中占据主要地位，成为能源供应体系中的主流能源之一，提供每年10亿吨标准煤以上的能源供应量，占一次能源消费总量的比重达到20%左右。到2050年，由于受资源的限制，化石能源的供应已经不能增加甚至可能逐年减少，所以要使可再生能源供应总量进一步增加，成为能源供应体系中的主力能源，提供每年20亿吨标准煤以上的能源供应量，占一次能源消费总量的比重达到1/3以上，实现能源消费结构的根本性改变。,(1)战略和规划1)中国风电发展战略风能是可再生的新能源，风电是煤电的有效补充从以前的“鼓励发展”到“十五”后期的“加快发展”；“十一五”定位应采取“大力发展”。2)中国风电发展战略规划落实促进风电发展的政策加快建立和完善风电产业体系；培育风电制造企业，掌握先进机组的制造技术；促进设备制造国产化和本土化，形成批量生产能力；重点是新型MW级风电机组的本土化制造。,7.8.2风电,(2)风电优势1)风电是清洁的，可再生能源。2)运行成本低；无需燃料，电迎风而来，永不枯竭；3)化石能源价格上涨，利用风电具有竞争力；4)风电的建设周期短、装机规模灵活、土地占用少；5)单机容量提高，易于形成发电规模；6)环境极其友好。(3)中国发展风电资源条件、技术基础和政策环境1)中国风能资源丰富，开发潜力巨大，未来能源结构重要组成；2)国家实施科技攻关计划研究和MW级风电高技术863计划研究3)中国政府对风电的扶持力度在逐步加大。,(4)风电成本在降低1)风电发电成本逐年降低,2)我国风电与煤电价格(不含增值税)的变化趋势,(5)需求和投资1)世界装机容量快速增长,2)国内装机容量快速增长，投资巨大2005年底，全国风电总装机规模126.0万kW20062010年，新增装机400万千瓦，平均年增80万千瓦2010年总装机规模将达到500万千瓦（2009年已达1200万千瓦，2010年达到2000万千瓦）2020年总装机规模将达到3000万千瓦（达到1亿千瓦）2020年超过核电成为第三大主力电源2030年总装机规模将达到1亿千瓦2050年总装机规模将达到4亿千瓦2050年超过水电成为第二大主力电源“十一五”计划的特许权风电项目必须实现70国产化率按5000元/KW投资计算，未来15年风电投资1500亿元以上70%的国产化也有1000亿元以上。,(6)存在的问题政策，投资，技术，竞争1)可再生资源法，但缺乏强制性，有法不依；2)风电发展政策落实难度大；2)风电产业服务体系有待加强；3)技术自主化程度低，生产制造水平低；4)风电初投资成本高；5)全球一体化的行业竞争加剧。,(1)机会战略和规划1)中国生物质发电发展战略生物质能是可再生的新能源；从以前的“鼓励发展”到“十五”后期的“加快新能源发展”“十一五”定位仍然为“加快新能源发展”。2)中国生物质能发电发展战略规划实行优惠的财税、投资政策和强制性市场份额政策;加快开发生物质能发电，“十一五”并网装机达到550万千瓦支持具有自主知识产权的生物质能装备制造技术；鼓励生物质能转化为热、电、气、液多级利用方式；重点支持生物乙醇燃料和生物柴油生产的规模化；2020年生物质成型颗粒燃料达5000万吨，沼气240亿m3；2020年生物质液体燃料达到可替代石油1000万吨。,7.8.3生物质发电与液体燃料,(1)机会生物质发电的优势1)符合国家建设社会主义新农村的发展战略；2)生物质是清洁的可再生能源，是化石燃料的有效补充；2)环境相对友好，近乎零的炭排放。3)提高农民收入，利于城乡协调发展。4)适合建立独立的中小型生物质燃料发电厂。(1)机会中国发展生物质发电资源条件、技术基础和政策环境1)我国生物质资源潜力巨大，目前生物质资源量为7亿吨标准煤；2)未来中等容量的生物质燃料发电将是重点发展方向；3)国家已经发布生物质上网电价的优惠政策；4)国家正组织生物质热电联产关键技术的863高技术研究计划。,(1)机会生物质发电的优势中国2000年及2010年可再生能源构成,2000年可再生能源的构成,2010年可再生能源的构成,(2)威胁政策，投资，技术，竞争1)生物质能量密度低，体积大，不利于收集、运输和储藏；2)不适于集中建设大容量生物质发电厂；2)可再生资源法缺乏强制性和可操作性；2)生物质发电优惠政策落实有待证明；2)生物质发电产业链体系有待进一步加强；3)生物质基础研究和关键技术研究有待加强；4)除发电外，生物质柴油等项目也应该关注；4)中小容量生物质发电技术自主化程度低；5)全球一体化的行业竞争加剧。,(3)市场竞争分析1)生物质利用方式生物质能发电欧洲、北美、亚洲生物质能和煤“混合燃烧”发电”英国、美国生物质能热电联产欧洲、北美、亚洲,(3)市场竞争分析2)美国生物质能和煤混燃利用状况混燃最大单机容量350MW,美国的生物质电厂混合燃烧的装机容量和混燃比例,(3)市场竞争分析3)生物质发电成本我国生物质发电处于规模化发展阶段；随着技术发展，2020年生物质发电成本会达到常规能源水平。,生物质发电成本变化趋势（以2000年不变价）,(1)机会战略和规划1)中国水电发展战略中国水电发展方针由50年代“水火并举”，到80年代“大力发展水电”，到90年代“大力开发水电”十一五“确定为“大力发展”。2)中国水电发展战略规划“十五”计划及2015年远景规划提出要重点开发：黄河上游；长江中上游及其干支流、红水河、澜沧江中下游和吴江等流域，实施流域梯级滚动开发。“十一五”水电发展规划主要集中于西南地区的金沙江，包括下游的4座总装机容量为38500MW的巨型水电站，以及位于金沙江中游总装机容量为21150MW的8个梯级水电站。,7.8.4水电,(1)机会水电优势1)水电是清洁的，可再生的新能源，是煤电的有效补充2)我国的水能资源蕴藏量和可能开发水能资源，居世界第一位3)水电是电网不可或缺的调峰、调频和紧急事故备用主力电源4)运行成本低；无需燃料，除常规保养外，没有其他消耗5)单机容量大，易于形成发电规模6)环境相当友好。(1)机会中国发展水电资源条件、技术基础和政策环境1)中国的水能资源丰富，理论蕴藏量6.76亿千瓦技术可开发容量4.93亿千瓦,经济可开发容量3.78亿千瓦2)改革开放以来，我国水电技术取得了飞速发展逐步掌握了先进的水电设备制造技术,(1)机会需求和投资1)2010年，水电装机容量增长80，达到1.8亿千瓦。(2009年已达到1.72亿千瓦，占装机容量的24%，占发电的16%）2)到2020年，水电装机容量将达3亿千瓦，接近发达国家水平,水电装机容量预测,水电发电量预测,(1)机会需求和投资我国“十一五”期间大型水电站项目表,(2)威胁投资，资源，输电1)建设投资大、建设周期长。2)水电资源分布不均衡，集中在中西部地区，远离沿海经济发达地区。3)长距离输电的技术经济性是水电开发速度和规模决定性因素之一,气势宏伟的三峡水电站,7.8.5太阳能发电,全球光伏发电市场发展情况,光伏电池效率提高趋势预测,当前国际太阳电池实验室效率,太阳能,中国敦煌10兆太阳能并网光伏发电示范工程已经开始实施,储存/利用CO2,化石燃料,火电厂,捕获CO2,燃烧后捕获,部分氧化或重整,CO转换,烟气萃取,燃烧前除碳,氢,氧燃料燃烧,空分装置,捕获CO2,发电和供热,发电和供热,CCS-二氧化碳捕获和储存,7.8.6CO2捕获和储存（CO2captureandstorage-CCS),燃煤火电厂CO2捕获和储存技术（CCS),燃烧后处理系统(烟气吸收),氧燃料燃烧系统,ASU,煤（C,H,O,N,S,灰）,锅炉,烟气再循环（CO2，）,H2O，SO2,O2,空气（N2、O2）,N2，O2,N2,烟气处理,ASU,O2,空气（N2、O2）,N2,气化炉,合成气处理,CO转换,CO2储存,压缩/冷却,CO2分离,GT,余热锅炉,煤（C,H,O,N,S,，灰）,燃烧前处