对中国低碳能源战略的思考

对中国低碳能源战略的思考中国工程院CHINESEACADEMYofENGINEERING杜祥琬二〇〇九年九月

主要内容1对发展方式的再认识2低碳能源战略：三个支撑3中国低碳能源发展展望4结语一对发展方式的再认识环境能源对发展方式的再认识三十多年来，我国经历了快速的经济增长，成就举世瞩目。经济快速增长……80年代2008年需要冷静地分析：这个阶段的经济成就在很大程度上靠的是几个生产要素的大量投入。消耗了大量的自然资源付出了沉重的环境代价靠人为的投资拉动靠大量引进国外的技术靠国内廉价劳动力一种典型的粗放型发展模式“初级要素导向阶段”美波特“西方那种以化石燃料为基础，以小汽车为中心，一次性产品泛滥的经济模式，是一种应该被淘汰的，使人类文明陷入危机的模式”。莱斯特·R·布朗（美）将这种经济模式称作“A模式”我国提出的“科学发展观”、“建设节约型、环境友好型社会”、“建设和谐社会”、“建设创新型国家”等一系列思想，则是更为全面，深刻地阐明了关于“如何发展”的认识论和方法论，兼有理论性和实践性。这些思想标志着人类对发展方式、发展道路新的觉醒。

经济快速增长的同时，能源需求总量增长过快本世纪的头几年，能源弹性系数达1.0左右总能耗：

表明我国的经济增长方式是资源消耗型的。

表明经济增长方式是以牺牲环境为代价的压缩性工业化进程复合型环境问题快速扩张的经济巨大的排放总量中国的环境问题与能源关系密切其一：中国能源结构的主要特点：总能源结构中，煤炭占比超过70%煤炭的采收和利用总效率约比世界先进水平低一倍左右其二：能源浪费大，单位GDP能耗高（中国GDP占世界总量6%，却消耗了世界31%的煤炭，7.5%的石油）其三：全国二氧化碳排放已达63亿吨/年SO2、氮氧化合物等污染物排放量中国居世界榜首SO2排放量达2500万吨/年,全国一亿以上人口呼吸不到清洁空气近5年来,酸雨强度在南方和北方均有增加趋势,全国年均酸雨数和酸雨量与总降水量的比值逐年上升酸雨频率<5%5%-10%10-25%25-50%50-75%>75%其四：气候变暖趋势明显，据国家气象局公布的全国各城市1951年~2000年平均气温的变化，无一例外呈明显上升态势。在中国，低碳和大气污染低排放两个概念高度一致。世界金融危机也给中国带来巨大影响，这对中国既是机遇,也是挑战。

机遇：实体经济衰退，导致能源、资源、环境压力减退，提供了转变经济发展方式、调整产业结构、淘汰落后生产力，实现节能减排的机遇金融危机重创了一些生产低附加值产品的外向型企业，为企业的特型、升级、创新带来了动力挑战：能否有效地转变粗放的发展方式还需防止急于救市的措施(含投资)，不顾环境保护追求增长带来恶果的风险必须从国家乃至全球的高度,对经济、能源、环境、科技进行统筹,制定应对的综合战略改革开放30年发展的经验教训和世界经济危机启发我们：需要认真研究环境能源学。其内涵包括：定性和定量地研究能源对环境的影响研究环境对能源的制约,把环境容量的概念进一步深化和量化研究环境友好的能源战略，为实现低碳经济的发展方式，为制定环保政策与战略，为营造一个惠及子孙后代的可持续发展环境，为履行中国应当承担的环境国际责任提供科学支持。环境能源学是一个涉及多学科的交叉学科。对环境能源学的初步思考研究，导致一个结论：面对十几亿人口的发展和环境问题，中国必须选择低碳能源战略。这是一个经济环境双赢的、可持续发展的能源战略。中国需要发展，虽然中国的GDP总量已是世界第三，但人均GDP只有3000美元，世界排名在100位以下，仍是一个比较落后的发展中国家中国也必须保护和改善环境。否则，钱虽多了，生活质量却下降了，有违“以人为本”的发展初衷，也难以担当起中国应尽的国际义务关键问题在于：一个国家能否及时而有力地改变发展方式，从“初级要素导向阶段”转变到“创新导向阶段”“中国模式”在探索中，中国正在力求成功。中国既是一个人口大国，又是一个人均资源的小国、穷国。仅人均能耗一项就注定了中国不能照搬超级大国的发展道路，中国必须创新自己的发展道路、发展方式。要居安思危，下大功夫，完成这个转变，掌握历史主动。

不重走倒U型（如右图）的老路，争取“遂道效应”，落实“新型工业化道路”。二低碳能源战略：三个支撑大力节能，提高能效，控制总量洁净化利用煤炭,使这一黑色能源“绿色化”加快可再生能源和核能的发展,使其成为中国能源的绿色支柱经济、环境双赢的能源战略,概括为“低碳能源战略”,其具体内涵是：通过三个子战略,发展三种概念的绿色能源,走出一条中国特色的新型能源道路。大力节能、提高能效，控制总量战略之一：节能提效是一项巨大廉价的优质能源，是零污染的绿色能源a.产业结构节能中国目前处于加速工业化阶段，2006年，耗能高的第二产业在GDP中的比重高达48.7%，而能耗低的第三产业仅占39.5%大力发展耗能低的服务业，到2020年，使其在GDP的比重提升至50%左右。淘汰高耗能、高污染的落后企业。大力发展循环经济：降低能源消耗对生产和消费系统的剩余物进行再循环和再利用大幅度减少废弃物b.工业节能生产系统消费系统资源能量废弃物生产系统消费系统资源能量难利用物

线形经济模式（上）与循环经济模式（下）示意图中国的建筑消耗占了总能耗的四分之一,绝大部分仍是高能耗的。必须制定建筑物能耗标准,推进太阳能建筑一体化,以有力措施推行低能耗建筑。唐山节能建筑试点：单位面积节能效果：35％～37％c.建筑节能我国能源的主要缺口是石油，必须大力节油。尤其是公路交通节油交通运输油耗比国际先进水平高10%-25%，必须发展新型节能减排汽车不可把“车多”作为小康标准，应从政策上限制豪华车的生产和销售，并限制汽车总量。d.交通节能高效发动机:可提高效率:10-15%混合动力:可节油:15-40%燃料电池：115.6公里时,1.048kg/100km代用燃料：醇醚,燃气可替代燃料5-15%汽车电子：电喷,电控进一步提高效率轻量化：铝,复合材料可减重:15-30%先进柴油车电动汽车推广节能灯、LED等。加快LED外延、芯片、封装技术的国产化、市场化。半导体照明工程将为节能做出革命性的贡献。全国每年照明用电约：3000亿千瓦时/年

改用节能照明可节约：1000亿千瓦时/年（三峡电站发电800亿度/年）d.照明节能市政工程导光板节能超薄灯箱政府机构带头节能，具有重要的示范、表率作用。要突出抓好节电、节油、节水，抓好能源计量，强化目标责任，接受社会监督。

f.社会节能必须提倡中国特色消费方式、生活方式,构建节约型消费体系：在全社会倡导“适度的物质消费、丰富的精神追求”的生活方式，反对“攀比奢华”的不良风气，中国的人均能耗、人均轿车数、人均排污量、单位建筑面积能耗等必须控制到显著低于国际水平，这是“节约型社会”的必然内涵，也是创新中国经济增长模式的必然要求。洁净化利用煤炭,使这一黑色能源“绿色化”绿色能源②战略之二：a.首先是煤采收加工过程的洁净化。b.在目前的火电站，大力推广脱硫、脱氮技术、污染排放控制技术c.提高燃煤效率，加强超临界和超超临界火力发电技术应用，淘汰落后的发电机组；我国百万千瓦超超临界发电机组已成功运行，锅炉效率、机组热效率、节煤减排均达到先进水平，值得大力推广d.推广富氧燃烧技术；加强循环流化床煤燃烧技术的研发和推广。e.研发碳捕捉及封存和整体煤气化联合循环技术（CCUS-IGCC）及二者的结合；基于煤气化的IGCC发电比粉煤发电可减排：50%的汞和90%的二氧化硫；并有利于二氧化碳的捕捉。f.重视天然气和煤层气的开发利用,包括替代煤炭的利用。k.应把煤的洁净利用视为一种新能源。加快可再生能源和核能发展，使其成为中国能源的绿色支柱战略之三：绿色能源③水电有发展潜力，我国可利用水电资源约5亿千瓦,估计2020年水电装机可达2.6亿千瓦a.水电b.风能

国际上风能发电发展迅速2002年世界风电装机容量达到3200万千瓦，平均年增长30%以上，近10年成本下降一倍。预计至2020年风力发电可提供世界电力需求的12％，创造180万个就业机会，并减少100多亿吨纯CO2排放。中国风能资源丰富，开发潜力大陆上风电资源约为6~10亿千瓦,海上约2亿千瓦，如果能开发其中1/2，将能提供约5亿千瓦的可再生电力使用量海边风能站中国风力发电十几年来迅速发展。2004年并网风电装机容量达到57万千瓦，2005年达到120万千瓦，2007年已达到400万千瓦，2008年已达到1000万千瓦。需积极而有序的发展。重视核心能力，产业标准和全产业链协调。风力发电是目前中国最具有大规模产业化前景的可再生能源。目前，国家正在推进大型风电设备的国产化，以大幅降低风电成本，提升产业竞争力,并研究解决不稳定的风能的使用方式问题。

2020年装机容量有望超过5000万千瓦－8000万千瓦资源丰富。我国可用太阳能发电资源约20亿千瓦c.太阳能太阳能光电利用还处于初级阶段：

高成本是制约光伏发电大规模应用的主要因素（高纯度硅的制备成本非常高）

上网电价约为常规发电的数倍缺乏市场竞争力，需要政策支持和技术进步推动预计到2015年有望下降至每千瓦时0.8元，接近常规发电的2倍太阳能的能量密度低，集能面积大。需要在科学技术上取得重大突破，大幅提高光电转换效率，降低成本。如薄膜太阳能电池是一个出路，用纳米材料（硒化铅晶体）取代半导体光电效率将提高一倍。

太阳能预计2020年：太阳能发电装机可达千万千瓦太阳能集热面积达3亿平方米，年替代化石能源约4000万吨标煤。生物质能资源丰富，以非粮的农林废弃物和荒地种植作物及垃圾为主。主要发展方向是：沼气、生物乙醇、生物柴油、生物质颗粒燃料等；垃圾燃烧发电供热或以其它方式资源化也是一个重要的方向，是我国的一件大事。d.生物质能固化成型

颗粒燃料生物质生物柴油

生物乙醇沼气替代天然气替代石油供热

发电

各种形态的生物质能利用生物质直接燃烧发电或供热瑞典利用生活垃圾发电厂过程示意图生活垃圾总之,中国可再生能源的战略地位将由补充传统能源提升为替代能源乃至主导能源之一。并将为减少温室气体排放作出重要贡献。Medium/Long-termEstimationofChina’s

RenewableEnergyDevelopment

RenewableEnergy’sContributionsto

EmissionReduction

国家已明确了积极发展核能的方针，目前主要发展基于核裂变的压水堆电站。秦山核电站全景e.核能我国核能发展将是由三部曲组成的乐章：以压水堆为主的热中子反应堆电站为第一部以快中子堆电站为代表的为第二部未来的受控核聚变电站是第三部预计到2020年,核电装机容量可达7000万千瓦现已启动了快堆的研究至本世纪中叶,核能可占我国总发电装机容量的15%以上

同时，对未来的受控核聚变的前期研究给予了应有的重视。

核能将成为中国未来能源的绿色支柱ITER装置示意图三中国低碳能源发展展望基于宏观经济学、能源经济学、资源能源学、环境能源学、能源技术经济学、能源社会学和能源系统工程学的研究，中国工程院开展了“中国能源中长期（2030、2050）发展战略”咨询研究。分为节能、煤炭、电力、油气、核能、可再生能源和能源综合等七个专题，由来自各部门和单位的一百多位专家参加，已历时一年半。本世纪上半期，我国宏观经济发展将经历高速增长期、稳定增长期到平缓增长期几个阶段，能源发展也将相应的变化。初步的战略判断是：从半个世纪后的长远看，中国能源是可持续发展的。本世纪上半期是中国能源发展的战略过渡期、转型期，将目前低效、粗放、污染的能源体系，逐步转型为洁净、高效、节约、安全的现代化能源体系，能源结构、颜色和质量将发生革命性变革。今后二十年是这个转型期中的攻坚期（困难期）。新型洁净能源要突破；煤炭洁净化利用需付出巨大努力；节能、提效要花大力气；石油替代需攻关；电力系统要解决一系列重大问题。能源结构变化示意图Ｅ总单位：亿Tce四个强化：1.节能、提效；2.煤洁净技术；3.洁净新能源发展；4.发展碳汇和CCUS。低碳能源是低碳经济的基础，也是应对气候变化的基础。制定标准、落实检测，经济政策倒逼，确定符合科学发展观的政绩考核指标体系，落实战略、规划、配套措施，包括全国从上倒下意识和观念的变革。四结语环境能源学的研究低碳能源战略,其基本内涵是发展三种概念的绿色能源。节能、提效+煤的洁净化发展核能和可再生能源+低碳能源++碳的捕获、利用与存储碳汇低碳生产方式+低碳经济低碳能源战略的组成确立生态文明观人类文明：渔猎文明、农业文明和工业文明

低碳能源战略呼应生态文明的呼唤,是由工业文明步入生态文明的绿色通道。工业文明生态文明中国古代的哲人充满智慧,但却不可能告诉我们,十几亿人口的中国如何持续发展;世界上许多先进的发达国家各有所长,却不可能创造十几亿人口的国家可持续发展的经验。中国人必须用自己的脚走自己的路，创造一条可持续发展的新型道路,低碳能源战略是这条道路的要素,这条道路的创新,将是中国对人类做出的最重要的贡献。谢谢！谢谢观看/欢迎下载BYFAITHIMEANAVISIONOFGOODONECHERISHESANDTHEENTHUSIASMTHATPUSHESONETOSEEKITSFULFILLMENTREGARDLESSOFOBSTACLES.BYFAITHIBYFAITH安全阀基本知识如果压力容器(设备/管线等)压力超过设计压力…1.尽可能避免超压现象堵塞(BLOCKED)火灾(FIRE)热泄放(THERMALRELIEF)如何避免事故的发生?2.使用安全泄压设施爆破片安全阀如何避免事故的发生?01安全阀的作用就是过压保护!一切有过压可能的设施都需要安全阀的保护!这里的压力可以在200KG以上,也可以在1KG以下!设定压力(setpressure)安全阀起跳压力背压(backpressure)安全阀出口压力超压(overpressure)表示安全阀开启后至全开期间入口积聚的压力.几个压力概念弹簧式先导式重力板式先导+重力板典型应用电站锅炉典型应用长输管线典型应用罐区安全阀的主要类型02不同类型安全阀的优缺点结构简单,可靠性高适用范围广价格经济对介质不过分挑剔弹簧式安全阀的优点预漏--由于阀座密封力随介质压力的升高而降低,所以会有预漏现象--在未达到安全阀设定点前,就有少量介质泄出.100%SEATINGFORCE75502505075100%SETPRESSURE弹簧式安全阀的缺点过大的入口压力降会造成阀门的频跳,缩短阀门使用寿命.ChatterDiscGuideDiscHolderNozzle弹簧式安全阀的缺点弹簧式安全阀的缺点=10090807060500102030405010%OVERPRESSURE%BUILT-UPBACKPRESSURE%RATEDCAPACITY普通产品平衡背压能力差.在普通产品基础上加装波纹管,使其平衡背压的能力有所增强.能够使阀芯内件与高温/腐蚀性介质相隔离.平衡波纹管弹簧式安全阀的优点优异的阀座密封性能,阀座密封力随介质操作压力的升高而升高,可使系统在较高运行压力下高效能地工作.ResilientSeatP1P1P2先导式安全阀的优点平衡背压能力优秀有突开型/调节型两种动作特性可远传取压先导式安全阀的优点对介质比较挑剃,不适用于较脏/较粘稠的介质,此类介质会堵塞引压管及导阀内腔.成本较高.先导式安全阀的缺点重力板式产品的优点目前低压储罐呼吸阀/紧急泄放阀的主力产品.结构简单.价格经济.重力板式产品的缺点不可现场调节设定值.阀座密封性差,并有较严重的预漏.受背压影响大.需要很高的超压以达到全开.不适用于深冷/粘稠工况.几个常用规范ASMEsectionI-动力锅炉(FiredVessel)ASMEsectionVIII-非受火容器(UnfiredVessel)API2000-低压安全阀设计(LowpressurePRV)API520-火灾工况计算与选型(FireSizing)API526-阀门尺寸(ValveDimension)API527-阀座密封(SeatTightness)介质状态(气/液/气液双相).气态介质的分子量&Cp/Cv值.液态介质的比重/黏度.安全阀泄放量要求.设定压力.背压.泄放温度安全阀不以连接尺寸作为选型报价依据!如何提供高质量的询价?弹簧安全阀的结构弹簧安全阀起跳曲线弹簧安全阀结构弹簧安全阀结构导压管活塞密封活塞导向不平衡移动副(活塞)导管导阀弹性阀座P1P1P2先导式安全阀结构先导式安全阀的工作原理频跳安全阀的频跳是一种阀门高频反复开启关闭的现象。安全阀频跳时，一般来说密封面只打开其全启高度的几分只一或十几分之一，然后迅速回座并再次起跳。频跳时，阀瓣和喷嘴的密封面不断高频撞击会造成密封面的严重损伤。如果频跳现象进一步加剧还有可能造成阀体内部其他部分甚至系统的损伤。安全阀工作不正常的因素频跳后果1、导向平面由于反复高频磨擦造成表面划伤或局部材料疲劳实效。2、密封面由于高频碰撞造成损伤。3、由于高频振颤造成弹簧实效。4、由频跳所带来的阀门及管道振颤可能会破坏焊接材料和系统上其他设备。5、由于安全阀在频跳时无法达到需要的排放量，系统压力有可能继续升压并超过最大允许工作压力。安全阀工作不正常的因素A、系统压力在通过阀门与系统之间的连接管时压力下降超过3%。当阀门处于关闭状态时，阀门入口处的压力是相对稳定的。阀门入口压力与系统压力相同。当系统压力达到安全阀的起跳压力时，阀门迅速打开并开始泄压。但是由于阀门与系统之间的连接管设计不当，造成连接管内局部压力下降过快超过3%，是阀门入口处压力迅速下降到回座压力而导致阀门关闭。因此安全阀开启后没有达到完全排放，系统压力仍然很高，所以阀门会再次起跳并重复上述过程，既发生频跳。导致频跳的原因导致接管压降高于3%的原因1、阀门与系统间的连接管内径小于阀门入口管内径。2、存在严重的涡流现象。3、连接管过长而且没有作相应的补偿（使用内径较大的管道）。4、连接管过于复杂（拐弯过多甚至在该管上开口用作它途。在一般情况下安全阀入口处不允许安装其他阀门。）导致频跳的原因B、阀门的调节环位置设置不当。安全阀拥有喷嘴环和导向环。这两个环的位置直接影响安全阀的起跳和回座过程。如果喷嘴环的位置过低或导向环