中国的能源与雾霾

中国的能源与雾霾众所周知，中国雾霾天气增多的主要原因，是化石能源消费带来的大气污染物逐年增加，主要源于热电排放、工业尤其是重化工生产、汽车尾气、冬季供暖、居民生活、以及地面灰尘等。雾霾对气候、环境、人体健康均有较大影响。雾霾中PM1~2.5影响较大，PM2.5~10即出现沙尘。雾霾造成气候、环境、健康等方面的负面影响：1）PM2.5浓度的增加可能是极端天气事件增加的原因。 PM2.5影响大气辐射平衡，导致地面越来越冷、大气越来越热，严重影响区域和全球气候变化，可能加剧区域大气层加热效应、增加极端气候事件。2）细粒子污染是全球性重要环境问题之一，从1975年以来全球范围内，除欧洲以外，细粒子浓度都在明显上升。 PM2.5浓度的增加会引起城市大气酸雨、光化学烟雾现象，导致大气能见度下降，阻碍空中、水面和陆面交通。3）霾含湿度比较高，可以直接传染细菌和病毒。PM2.5又称为可入肺颗粒，能够直接进入人体肺泡甚至血液系统中，直接导致心血管病等疾病。PM2.5的比表面积较大，通常富集各种重金属元素和有机污染物，这些多为致癌物质和基因毒性诱变物质，危害极大。PM2.5污染会增加重病及慢性病患者的死亡率，使呼吸系统及心脏系统疾病恶化，改变肺功能及结构，改变人体免疫结构。中科院研究已经基本证明大气污染与呼吸道疾病死亡率正相关。北京市近年肺癌患病率显著提高，2012年平均每天确诊104个肺癌病人。对广州市肺癌致死率与灰霾关系的研究表明，考虑7年滞后期，肺癌致死率和气溶胶消光系数的相关系数高达0.97。严重灰霾污染，表面上是由不利气象条件所引发，但根本原因则是长期以来不可持续的经济发展模式、不合理的产业结构和能源结构等积累所致。近日，国务院召开常务会议，部署了大气污染防治十条措施，其中提出要加快调整能源结构，加大天然气、煤制甲烷等清洁能源供应，并大力培育新能源产业。环境保护比能源单纯获取更重要，能源转型比经济结构调整更迫切。能源与环境能否和谐发展，这将关系到“美丽中国”的实现。化石能源，受其转化方式和燃烧的利用形式的影响，大部分能量以粉尘，甚至有害的固体、液体、气体，以及温室气体的形式排放掉了。雾霾治理需要政府下决心控制和减少化石能源消费总量，加快发展可再生能源和相应配套基础设施的步伐。长期以来，国内能源圈一直流传着以下口头禅：“中国‘多煤、少油、贫气'的资源赋存条件，决定了在可预见的未来，国内的能源消费还将以煤炭为主。”与此对应，煤炭至今还占全国一次能源消费的68%，而中国的煤炭生产和消费量也都达到了接近全球一半份额的惊人水平。中国对煤炭资源的过度依赖，虽然保障了改革开放以来经济的快速发展以及本国的能源安全，但也带来了巨大的环境与社会挑战。要想解决雾霾问题，就要从根本上彻底改革能源结构，所以开发新能源已经到了迫不及待的时刻。阳光是地球上一切能量的来源，所有生命都是因阳光才能生生不息，地球上的生物能、风能、水能的能量是阳光转化而来的。太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大优点：第一，它是人类可以利用的最丰富的能源。据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%，可以说是取之不尽，用之不竭。第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。第三，太阳能是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。太阳能利用的技术领域：人类只利用太阳能有三大技术领域，即光热转换、光电转换和光化转换，此外，还有储能技术。太阳光电转换，主要是各种规格类型的太阳电池板和供电系统。太阳电池是把太阳光直接转换成电能的一种器件。太阳电池的光电效率约为 10-18%，其产品类型主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅。太阳电池的应用范围很广，最主要的是取暖和用于太阳能汽车，这样就减少了煤炭和石油的需求，对治理雾霾十分有利。从长远来看，随着太阳能电池制造技术的改进以及新的光电转换装置的发明，各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广阔的前景。太阳之光——太阳上的核反应，阳光是核能的产物。核能从宇宙之始，就在无时无刻不在影响着宇宙各星球的发展与变迁。核能是宇宙最根本的能量，地球上其它能源的衍生之母，是人类最根本的能量源泉。核能作为一种高效的能源，是不能放弃的。首先，核能发电不像化石燃料一样向大气排放大量的污染物质，这样就避免了大气污染的问题和一系列诸如温室效应等打破自然调节能力的不良效应；然后，核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途，核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送；最后，核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。因而，面对当今的环境问题和化石资源短缺问题，核能势必是我们获得能源的首选途径，而以煤炭为主要燃料的火力发电将逐渐被取代。我国河流众多，径流丰沛、落差巨大，蕴藏着非常丰富的水能资源，理论蕴藏量6.94亿千瓦，技术可开发量5.42亿千瓦，均居世界第一位。水电是技术成熟的可再生能源，可再生能源最显著的优点就是它可以重复利用，源源不断，但是，它也有最致命的弱点，就是不能保存。如果你不开发利用，它就要随着时间流逝。在这方面，风能、太阳能、生物质能等各种新型的可再生能源的技术目前还不够十分成熟，开发成本和效率都还难以满足大规模电网的需要。水电是目前唯一可以进行商业化大规模应用的可再生资源。所以，如果从一个国家的可持续发展角度来看，不优先开发利用可再生的能源就是巨大的能源浪费。同时也不可能满足其可持续发展的需求。因此，世界上的所有发达国家都是优先开发利用水电，把可保存的化石能源尽量留给后代。上个世纪80年代，新中国水电的创始人李锐曾介绍说，当时世界上有175个国家，其中水电比重曾占到过90%以上的国家有32个，水电比重曾占到过50%以上的国家，共有111个。而我们国家的水能资源总量世界第一，但是，非常遗憾我们努力奋斗了几十年却一直也没有达到过30%的目标。目前我们国家的火力发电的耗煤总量大约是每年16亿吨，如果我们能像法国那样百分之百的优先开发利用水电，即：再用相当10亿吨煤炭的水能，替代十亿吨发电的燃煤，必将对环境保护作出巨大的贡献。风能是清洁的可再生能源取之不尽用之不竭。在所有新能源、可再生能源利用技术中风力发电是技术最成熟、最具规模开发和商业发展前景的方式。发展风电对于改善能源结构、保护生态环境、保障能源安全和实现经济的可持续发展等方面有着极其重要的意义。大力发展风电这已经成为世界上的共识。风力发电是当前既能获得能源又能减少二氧化碳排放的最佳途径。目前中国的电源结构中增加风电等清洁能源比重刻不容缓。尤其在减少二氧化碳等温室气体排方、缓解全球气候变暖方面风电是有效措施之一。要评估由减少二氧化碳排放所带来的好处还要看风电是取代哪一种发电的方法世界能源委员会的计算显示出不同的化石燃料的二氧化碳排放水平估计风电平均每提供100万千瓦时的电量便能减少600吨二氧化碳的排放。根据国家发展和改革委员会的规划至2020年中国国内风电总装机容量将达到5000万千瓦年发电量约为1000亿千瓦时以上即每年能减少二氧化碳排放量为6000万吨以上将在很大程度上有助于环境质量的改善。可燃冰，天然气水合物，其甲烷含量占80%〜99.9%,燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰富，全球储量足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。据测算，中国南海天然气水合物的资源量为700亿吨油当量，约相当中国陆上石油、天然气资源量总数的二分之一。天然气水合物燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气都要小得多。1立方米可燃冰可转化为164立方米的天然气和0.8立方米的水。开采时只需将固体的“天然气水合物”升温减压就可释放出大量的甲烷气体。也就是说可燃冰日后完全具有替代天然气的可能。天然气几乎是燃烧值最高的常规能源形态，燃烧时，1m3天然气释放的热量几乎是1kg煤炭的3倍，1kg汽油的2倍。1m3可燃冰等于164m3的常规天然气藏，是其他非常规气源岩（如煤层、黑色页岩）能量密度的10倍，是常规天然气能量密度的2〜5倍，粗略算下来，1m3的可燃冰，其燃烧值竟约等于0.5t煤炭。可满足人类1000年的能源需要，这与其他常规化石能源形成了巨大的反差。据推算，目前已经发现的石油储备量还可用40年，天然气还可用70年，煤炭还可用190年。当全世界的石油煤炭资源将消耗殆尽的时候，可燃冰的发现，让陷入能源危机的人类看到新希望。我国天然气资源十分短缺，大部分天然气只用于生活用气，工业用气基本不可能。煤炭消耗大户，钢铁企业就是因为天然气短缺，而无法发展气基直接还原炼铁，要知道高炉炼铁最后排放的烟尘是雾霾产生的