能源与环境论文 研究生

1、能源与环境题目能源与环境专业环境科学与工程学号 030101373 姓名王肖倩导师鲁军日期:2010 年 1 月 13 日摘要:改革开放以来,我国能源发展取得长足进步,但是随之出现的能源短缺,环境污染问题严重限制了我国的经济发展并引发经济安全与国家安全问题。从资源、生产、消费以及对环境和经济社会发展影响等方面,分析了世界能源基本状况和发展趋势,并探讨了我国能源发展面临的机遇和挑战。中国能源发展的战略思路仍是以煤为主,控制能源生产和消费总量,节能减排,提高能源的综合利用效率,大力发展现代煤化工、可再生能源以及核能。关键词:能源;能源发展;能源战略;环境污染Abstract:Energy deve

2、lopment in China since reform and opening up has made considerable progress, which has a bearing on both economic and national security,is of importance and a major constraining factor to the economic and social development of China.The article analyses the current world energy status and developmen

3、t trend from the perspectives of resources,production and consumption and in the context of its implications on the environment and economic and social development,and explores opportunities and challenges for Chinas energy development.Coal plays the dominant role in the primary energy mix,and the i

4、mportant trend of Chinas energy development is controlling total energy production and consumption,energy conservation and emission reduction,enhancing comprehensive energy efficiency,and developing modern coal chemical industry,renewable and nuclear energy. Key words:energy;energy development;energ

5、y strategy;environmental po1lution1引言能源问题由来已久,但随着世界经济的飞速发展,人口数量的急剧增加,世界对能源的需求量与日俱增,随之带来的经济、社会和政治问题也日渐凸显。能源是国家经济发展的基础,能源的持续稳定的供应影响并限制国家经济的发展,切实的关系到人民的日常生活水平和一个国家的综合实力。由于一次能源的储量有限,且可代替能源的研制开发尚处小规模的实验阶段,各国对于能源的争夺也渐进入白热化,引发诸多社会和政治问题,能源问题已经上升到关系国家安全的战略问题,能源外交也从简单的能源的输入和输出衍变成多国利益的政治博弈。近几年我国出现了油荒煤荒和电荒以及前段时

6、间国际是市场的高油价加重了人们对于能源危机的担心,能源的现状和发展趋势如何,如何应对目前的能源紧缺形势等问题已引起各国的普遍关注。能源的紧缺固然是一方面,但能源利用带来的环境问题也不容忽视。环境问题的出现源于能源密集型的开发和利用,已从局部地区蔓延至全球范围,酸雨、温室效应和臭氧层空洞已成为最典型全球环境问题,另外突发性的人为灾害事故频发,如化学药品的泄露、地下水污染等现象使人忧虑。值得一提的是环境问题已成为制约我国经济发展的重要因素,也屡次成为某些发达国家对我国设置经济壁垒的借口。因此在对待能源和环境这两个问题上,决不可偏废一方,应综合考虑两者同时作用和影响国家经济的发展。2世界能源与环境发

7、展现状2.1化石能源探明储量小幅攀升,全球分配不平衡2.2化石能源消费需求继续上升,且消费呈现不同增长模式2.3非常规能源投入加大,比例不断上升非常规能源包括非常规油气能源、可再生能源和新能源。以非常规油气能源为例,油砂油、页岩油、页岩气、天然气水合物等储量十分丰富,已探明的加拿大油砂储量约为0.15万亿桶,占石油总储量的10%。美国非常规天然气特别是页岩气的开采已经改变了美国的天然气市场格局,水平钻井和水平压裂技术使页岩气得到大量开发,2009年美国天然气产量增长了189.4亿立方米,至5933.8亿立方米,首次取代俄罗斯成为世界最大的天然气生产国6。目前页岩气已经成为美国最便宜的天然气供应

8、。其他能源如水力、太阳能、风能、核能、生物质能等也日渐受到重视,2009年全球水力发电量增长至7.40亿吨油当量,风能太阳能贡献了1.7%的全球发电量,风电装机总量增长了31%,太阳能发电量增长达到47%,燃料乙醇增长8%,达到77万桶/日油当量,相当于全球石油产量的1%,只美国就占了全球燃料乙醇供应量的52.9%。在常规能源供应紧张,对外依赖性增强,政治形势敏感的情况下,非常规能源投入加大已成为必然趋势。2.4环境压力增大,环境问题制约经济发展近十几年来,环境污染和破坏逐步引起世界性关注,在能源消耗经济发展背后隐藏的环境问题日益凸显,直接或间接影响经济发展的规模和速度。环境污染和破坏在发展中

9、国家尤其突出,经济发展初期主要依靠能源的大量投入,多是高能耗低效率低产出的低技术基础工业,能源利用率低,且鲜有余力有效控制环境污染,然而环境容量的有限性和自净性使其对污染物的承受能力局限在一定范围内,多数的环境污染与破坏是不可逆的。另外一些突发性事故频发,如伦敦烟雾、日本水俣病、切尔诺贝利核泄漏等,引发人们对于环境安全问题的思考。在地球环境的众多问题中,最令人瞩目的当属即温室效应。根据京都议定书的规定,各国纷纷制定了减排二氧化碳的计划,重点是限制化石能源消费,鼓励能源节约和清洁能源使用。约束性协议有助于二氧化碳减排,但同时也对经济发展方式提出较高的要求,能源结构面临调整,高能耗附加值低的产品将

10、受到淘汰,产业结构也要升级,环境问题对经济的制约越来越明显。3我国能源与环境发展现状与对策3.1能源需求总量持续增大“十一五”期间,我国能源消费年均增加1.68亿吨标准煤,按照这个速度,到“十二五”末,我国一次能源消费总量将超过40亿吨标准煤,这样的消费模式肯定是难以为继的。我国一次能源生产总量从“十五”末的21.6亿吨标准煤,上升到2010年的29.6亿吨标准煤,年均增长6.5%。一次能源消费总量从23.6亿吨标准煤上升到32亿吨标准煤,年均增长6.3%。其中,我国能源消费第一大品种煤炭2010年的产量为32亿吨(实物量,是2005年的1.5倍,占世界煤炭产量的45%,产量居世界第一。第二大

11、品种原油2010年的产量稳定在1.9亿吨左右,而消费量突破4亿吨,原油对外依存度超过55%。20002020国家规划GDP增加4倍,能源消耗增加1倍,能源系数为0.5,而近几年的能源系数均超过1,从发展趋势看我国工业已进入重化阶段。因此在“十二五”期间,我国石油和化工行业要把合理控制能源消费总量作为转变发展方式的重要着力点。按照我国确定的“十二五”能源总量控制目标:一次能源年消费总量控制在40亿吨标准煤。其中,煤炭年消费总量控制在40亿吨左右,净进口2亿吨;石油年消费总量控制在5亿吨左右,净进口3亿吨。因此,“十二五”期间,国内能源、资源对石油和化工行业的发展制约将会表现得越来越突出,合理控制

12、能源消费总量是转变发展方式的关键10。3.2能源结构问题突出我国能源主要以煤炭为主,可以预见未来十几年甚至2050年,煤炭仍是我国主力能源,虽然煤炭在能源结构中的比例有所下降(75%60%,但其总量仍会增加。2009年,中国国内煤炭产量上升了9.2%,达到15.5亿吨油当量,然而也首次成为仅次于日本的第二大煤炭进口国,煤炭进口量激增了211%。煤炭能源具有诸多问题:首先,环境污染严重,煤炭直接燃烧产生了70%80%的SO2、NO、Hg、CO2、颗粒物,对空气质量和地表生态地下水破坏大,在生产和使用过程中存在回收率低、浪费严重、安全事故多发等问题。其次,煤炭热值低,燃烧利用率低。煤炭热值为33M

13、J/Kg,汽油为46 MJ/Kg,天然气为56 MJ/Kg,氢气为123 MJ/Kg,相同热量的煤炭总量大,利用不方便;煤炭成分复杂,燃烧后产生大量固体废弃物,不适合一些对燃料纯度要求较高的装置使用。最后,不考虑热能因素,从动力角度来说,作为固体燃料,是无法被汽车,飞机等直接利用的,液体燃料短缺直接限制了交通运输的运行发展,50%的机动车燃料依赖进口。另一方面,可再生能源比重低,2009年全国的水电、风电、核电、太阳能、生物能在整体能源结构中仅占7.35%。这与其他欧洲国家在国情上有很大区别,一些欧洲国家总能耗已趋于稳定,可再生能源逐步替代现有的化石能源。而我国正处于能耗急剧增长阶段,在高速增

14、长量中,可再生能源的作用很有限,更不用说替代现有的化石能源。3.3能耗强度高,效率低由于我国产业结构的不合理性与管理技术上的落后,尽管在能源消耗上有了很大的改善,但是与发达国家比还是存在很大的差距。中围产业生产和居民生活中大量使用高耗能的落后技术和产品,现有的近400亿立方米建筑中,99%属于高能耗建筑9。中国发电、冶金、建材、化工等产业消耗全部一次能源的80%左右,单位产品能耗平均高于国际先进水平20%30%。传统的火力发电厂,煤燃烧发电的利用率是35%左右,用煤做燃料发电并供热的热电厂,能源利用率在45%左右。在这种情况下,节能减排势在必行。根据“十一五”节能减排目标到2010年,中国万元

15、国内生产总值能耗将由2005年的1.2吨标准煤下降到1吨标准煤以下,降低20%左右;单位工业增加值用水量降低30%。“十一五”期间,中国主要污染物排放总量减少10%,到2010年,二氧化硫排放量由2005年的2549万吨减少到2295万吨,化学需氧量(COD由1414万吨减少到1273万吨;全国设市城市污水处理率不低于70%,工业固体废物综合利用率达到60%以上。3.4环境污染问题严重据统计在中国七大江河水系中,完全没有使用价值的水质已超过40%。全国668座城市,有400多个处于缺水状态,其中有不少是由水质污染引起的。中国每创造1亿元GDP就要排放28.8万吨废水。全国1/3的城市人口呼吸着

16、严重污染的空气,有1/3的国土被酸雨侵蚀。经济发达的浙江省,酸雨覆盖率已达到100%。酸雨发生的频率,上海达11%,江苏大概为12%。华中地区以及部分南方城市,如宜宾、怀化、绍兴、遵义、宁波、温州等,酸雨频率超过了90%。在中国,基本消除酸雨污染所允许的最大二氧化硫排放量为1200万1400万吨。而2003年,全国二氧化硫排放量就达到2158.7万吨,比2002年增长12%,其中工业排放量增加了14.7%。按照目前的经济发展速度。以及污染控制方式和力度,到2020年,全国仅火电厂排放的二氧化硫就将达2100万吨以上,全部排放量将超过大气环境容量1倍以上,这对生态环境和民众健康将是一场严重灾难。

17、据中科院测算,目前由环境污染和生态破坏造成的损失已占到GDP总值的15%,这意味着一边是9%的经济增长,一边是15%的损失率。有人算过,云南滇池周边的企业在过去20年间,总共只创造了几十亿元产值,但要初步恢复滇池水质,至少得花几百亿元,这是全云南省一年的财政收入。淮河流域的小造纸厂,20年累计产值不过500亿元。但要治理其带来的污染,即使是干流达到起码的灌溉用水标准也需要投入3000亿元。要恢复到20世纪70年代的三类水质,不仅花费是个可怕的数字,时间也至少需要100年。世界各国的历史已经表明,在经济增长与环境变化之间有一个共同的规律:一个国家在工业化进程中,会有一个环境污染随国内生产总值同步

18、高速增长的时期,尤其是重化工业时代;但当GDP增长到一定程度,随着产业结构高级化,以及居民环境支付意愿的增强,污染水平在到达转折点后就会随着GDP的增长反而戛然向下,直至污染水平重新回到环境容量之下,此即所谓环境库兹涅茨曲线,当年日本的发展过程就是这一规律。3.5温室气体的排放目前,全球每年排放250多亿吨CO2,空气中的CO2浓度,从工业化150多年以来,已从百万分之二百八十增至百万分之三百八十,目前仍以百万分之三每年的速度增。19701994年间年均0.43 GtCO2e,19952004年间年0.92GtCO2e。温室气体对地球将形成的灾难性后果,在经历了长期的争论后,全世界的学者已有共

19、识,所以,全世界都在采取多种措施减排CO2。我国已于2002年成为京都议定书的第三十七个签约国。2012年我国要承担一定量、甚至大幅度温室气体的减排任务。因而,从现在开始就应该认真考虑我国CO2如何分阶段减排的有关战略技术和政策问题,否则的话,在今后几十年我国将会为此付出更多的代价。4能源发展战略思考4.1能源战略的出发点能源发展存在的问题不是短期内可以解决的,是要伴随着经济发展而长期存在的,因此能源发展战略既要符合当前能源形势,根据实际情况调整,也要具有前瞻性、倾向性和合理性11。另外整个能源、环境问题是一个庞大的系统工程,牵涉到科学、技术、文化、历史传统、教育、外交、政治等方面,且这些方面

20、是相互耦合,相互影响的。对于能源发展的考虑要立体化、多元化,对目前的社会形势有具体而精确的把握,对能源发展的重大意义有深刻认识,都是建立能源战略要考虑的问题。能源的持续稳定供应是经济发展的基础,影响经济发展的速度和规模,从柴薪时代到煤炭时代在到油气时代,每一次能源的变迁都伴随着生产力的巨大飞跃,都极大地推动了人类经济社会的发展,尤其是油气时代的到来,内燃机的产生,人类社会经济得到前所未有的增长,生产、生活和交通服务已成为主要耗能领域,可以说没有能源的支撑就没有现代社会和现代文明。然而随着经济的快速发展,能源供给不足、能源短缺问题日渐突出,经验证明,往往只要固定资产投资规模扩大、经济发展加速,煤

21、电油运就会出现紧张,成为制约经济社会发展的瓶颈。尤其是发展中国家,能源的供应如何满足经济的高速发展,达到能源与经济的相统一,是值得深思的问题。能源战略的制定并不一定有模式可循,国际上的范例很多,但是并不能盲目的抄袭模仿,应根据本国国情,借鉴和参考,找出一条适合本国能源发展的道路。以生物燃料为例,目前丹麦已建立130多家秸秆生物发电厂,提供的可再生能源占到全国能源消费量的24%以上,并靠新兴替代能源由石油进口国则一跃成为石油出口国,而秸秆发电技术已走向世界,并被联合国列为重点推广项目。我国可利用的农作物秸秆大约相当于3亿吨标准煤,可利用的森林废弃物大约也是相当于3亿吨标准煤。因此总量相当有限、人

22、均更少。这和丹麦集中的秸秆供应、美国(大农场、巴西(大量、高产甘蔗和一些北欧国家(如瑞典,人口800万,森林覆盖率80%有本质的差别。我国人均耕地少(一亩多一些,从而人均生物质保有量也很少,且高度分散。所以,绝不能照搬国外的做法,而是必须从国情出发,因地制宜。另外,对于新技术、新能源的开发应密切关注国际发展水平,积极学习借鉴,争取有更广阔的视角,便于制定有利可行的能源发展计划。“能源外交”是由国家主导、能源企业及其他行为体共同参与,为维护国家能源利益或者以能源关系为手段谋求国家其他利益,所进行的带有外交特色的国际活动。能源外交战略是能源战略的重要组成部分,自1993年中国成为石油净进口国以来,

23、能源外交对维护国家能源安全做出了重要贡献。能源安全中最重要的是石油安全。20世纪70年代发生的两次世界石油危机,导致主要发达国家经济减速和全球经济波动。本世纪以来,石油价格不断攀升,2008年初原油期货价格超过100美元,油价上涨对全球经济特别是石油进口国经济产生较大影响,一些国家甚至因石油涨价引发社会动荡。不合理的国际政治经济秩序以及能源市场规则,给发展中国家利用国际资源设置了重重障碍。一些地区冲突和局部战争,也有深刻的能源背景。可以看出,随着全球化的发展,包括能源安全在内的非传统安全威胁日益突出;全球能源资源具有有限性和分布不均衡性,能源输出国在国际能源活动中处于有利地位,发达国家控制他国

24、的能源资源和主要能源输送网络,并对国际市场能源定价拥有较强的影响力;发展中国家经济快速发展、能源需求旺盛,而在国际能源活动领域又是一位后到者。上述因素使得能源外交在我国国家安全中的地位更显重要7。4.2国外应对能源危机美国、俄罗斯、欧盟等国家和地区都建立了战略资源储备制度,日本也不例外。石油、铁矿石、木材、粮食都是储备对象。美国于1974年第一次石油危机之后,开始建立国家石油战略储备,目的是减少石油供应中断对国家安全和宏观经济的影响。20世纪90年代中期,美国的战略石油储备持续增加,并于1994年达到5.92亿桶的历史记录。此后,克林顿政府战略石油储备政策发生了一些改变,几次动用这一储备以调控

25、石油市场和平抑油价。到2000年底,美国的战略石油储备降至5.41亿桶,为10多年来的最低水平。“9.11”恐怖袭击后,美国的战略石油储备政策又明显调整。布什下令美国能源部迅速增加战略石油储备,截至2005年7月,美战略石油储备已经达到6.982亿桶。目前,美国的战略石油储备维持在7亿桶左右,已经提前实现了布什政府此前决定的到2006年9月将之增加到7亿桶的目标。1975年,日本开始实施“石油储备法”,日本战略资源储备制度从而拉开序幕,1981年,液化石油天然气也被列为储备对象。截止2008年5月底,日本石油储备量约为5.7亿桶,政府和民间的储备量分别为98天和79天,均在标准线之上。稀有金属

26、是电子、国防产业不可或缺的资源,而日本几乎所有的稀有金属都依赖进口。因此,1983日本年便建立起稀有金属储备制度,将钒、锰、钴、镍、钼、钨、铬等7种稀有金属纳入储备范围5。中东的石油储量占世界石油总储量的67%,其中大部分在海湾地区,而且,世界上未开采的石油大部分也蕴藏在海湾地区。作为世界最大的石油进口国,美国对中东地区石油的依赖严重,这一直是美国外交、国家安全政策和国内政策头痛的问题。为此,美国急需摆脱依赖中东的局面,实现能源来源的多样化。能源来源多元化包括:加强同加拿大、沙特阿拉伯、委内瑞拉和墨西哥等产油国的贸易关系。重视同拉美重要产油国委内瑞拉之间的合作,建立北美与HotTag拉美统一的

27、能源安全网。2002年美国从上述4国进口的石油占其进口总量的约56%。尼日利亚、伊拉克、英国、挪威、哥伦比亚、安哥拉、维尔京群岛、科威特也是美国重要的石油供应地,共占美进口量的30%左右,从而实现了进口呈多元化的分布。为了促进和稳定国内石油的勘探和生产,美国政府实行对地质勘探费用和税收优惠政策,加大科技开发投入,从而降低石油勘探和生产成本,提高国内石油生产能力。与此同时,对节能问题高度重视,对先进节能技术的支持尤为积极,不但政府牵头注入研发资金,而且对刚刚迈入商业化的新技术给予各种政策优惠措施。日本颁布合理使用能源法及实施细则与执行标准,明确各行业的节能目标。1993年制定节能支持法,以促进能

28、源合理利用和可再生资源利用。日本无论国有企业、私人企业从1998年起都要完成每年提高1%能源利用率的政策性指标口。此外,政府对企业安装节能设备、采取节能措施、改进能源管理技术等,提供一定的支持性补贴和减税优惠。日本还成立专门机构负责推广节能技术,在企业建立能源管理员制度,负责管理企业的能源使用。2006年初,因俄罗斯和乌克兰的天然气争端,使欧盟成员意识到能源独立性的重要,加之世界能源的短缺局面,因此,欧盟成员国又重新将目光投入具有清洁、发电成本低廉的核能,核电工业再度被列入发展计划。芬兰已率先着手建设自己的第五个核反应堆,成为十几年来第一个重新建核反应堆的欧盟国家。英国从1989年起全面停止建

29、设新的核电设施,但近来在重新发展核电工业方面迈出了实质性步伐,将在未来34年内建设6座核电站,以减少CO2排放量和对进口能源的依赖。紧接着法国也公布了有关建设第四代核反应堆的计划。这种新核反应堆具有效率更高,而产生的核废料更少的优点,它将于2020年正式启用。受上述几国的影响,有关专家预测德国、西班牙、瑞典和比利时也有可能对现行的核电政策进行调整,核电工业再度在欧盟出现良好的发展势头。除欧盟外,美国也在沉寂30年后,又一次准备在今后建105座核电站,以满足能源不足之需。在清洁能源行业中已涉及的诸如太阳能、风能、地热、生物能、氢能和裂变等。据资料显示,2005年德国太阳能发电量几乎是美国的4倍,

30、而日本是美国的3倍,从美国太阳能的发展速度预测,到2015年美国清洁能源销售将达1670亿美元,将超过美国航空业目前销售额。东盟多数国家已在着手研究和制定石油替代战略,加强对再生能源系统的有效扶持。菲律宾政府大力推广组装以混合燃料为能源的汽车,以60%的能源自给为发展目标。印尼也加大生物能源的投入,大力种植甘蔗、木薯、棕榈和蓖麻油可加工成生物柴油,以减缓能源危机。新加坡也在研发完全不含硫的生物柴油,该种生物柴油无需与任何矿物柴油混合就可使用。丹麦制定的新能源目标为至2030年:风能50%、太阳能15%、生物能和其他可再生能源35%,其中生物能主要指秸秆发电。该能源是仅次于煤炭、石油和天然气的第

31、四大能源,约占到世界能源消费总量的14%。目前丹麦已建立130多家秸秆生物发电厂,提供的可再生能源占到全国能源消费量的24%以上,并靠新兴替代能源由石油进口国一跃成为石油出口国。4.3我国的能源发展战略中国正处于经济快速发展时期,不可能以牺牲经济发展来减少碳排放,因此更需要采取积极有效的途径。中国发展低碳能源技术,必须正视以煤为主的能源结构,注重化石能源的洁净高效转化利用和节能减排技术;但战略上必须坚持以新能源代替传统能源,优势能源代替稀缺能源,可再生能源代替化石能源的方向,逐步提高替代能源的比重2。政策措施方面积极拓展制度创新,为低碳技术道路提供有力保障。目前我国人均能源消费量比较低,人均资

32、源短缺,供应压力大,总量仍会继续扩大。但中国不能照搬发达国家依靠大量消耗世界资源、实行能源高消费的传统发展模式,而要坚持实施节能优先战略。首先我国技术相对落后,发电、水泥、炼钢、电解铝等的单位能耗都比先进技术高20%30%,对节能的要求极为迫切。其次,节能潜力巨大。国内电视机的普及与迅速发展,使得全国电视机的总体能耗还会增大,而能耗较低的变频空调和节能冰箱,市场占有率仍然较低,而往往空调的能耗几乎占到家电消耗的40%60%。从上述分析看出,空调中的变频节能技术、电视机工作功耗的降低以及供电电源管理和电源控制方案等,都存在很大的节能空间,为节能产品生产的厂家提供了巨大的商机。所以我国应加快新的节能技术,新的节能产品的开发和利用。最后,节约能源,提高能源利用率可有效减缓能源需求快增长,使我国能源需求总量控制在资源环境约范围之内,使经济社会在高效低耗中实现发展。在常规能源的利用中,存在资源浪费,能源利用率低的特点,近几年针对常规能源新工艺新技术的研究取得一定成果,传统能源的利用趋于多样化,优质化。首先是煤炭的现代化利用。煤的现代化利用以煤的气化为龙头的