新能源的开发与利用

《新能源的开发与利用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新能源的开发与利用（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、新能源的开发与利用新能源的开发与利用【前言前言】：能源是人类社会生存和发展的必需品，高速发展的经济使得能源危机和环境污染已经成为 21 世纪国际关键词。如何缓解经济发展与能源及环境之间的矛盾，新能源给我们提供了一种新的选择，它将成为破解中国乃至世界难题的利剑，引领世界跨入强劲增长的新能源经济时代。【关键词关键词】：能源 开发利用 技术进步一、开发利用新能源的意义一、开发利用新能源的意义不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从为世界上20多亿无电人口和一些特殊用途解决现实的能源供应出发，发展新能源和可再生能源均具有重大战略意义。1、新能源和可再生能源是

2、人类社会未来能源的基石，是化石能源的替代能源。在人类开发利用能源的历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期，仅是一个不太长的阶段，它们终将走向枯竭，而被新能源所取代。人类必须未雨绸缪，及早寻求新的替代能源。研究和实践表明，新能源和可再生能源，资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源。根据国际权威单位的预测，到21世纪60年代，即2060年，全球新能源和可再生能源的比例，将会发展到占世界能源构成的(#- 以上，成为人类社会未来能源的基石，世界能源舞台的主角，目前大量燃用的化石能源的替代能源。2、新能源和可再生能源清洁干净、污染物排放很少，是与人类赖以生存

3、的地球生态环境相协调的清洁能源。全球气候变化是当前国际社会普遍关注的重大全球环境问题，它主要是发达国家在其工业化过程中燃烧大量化石燃料产生的温室气体的排放所造成的。因此，限制和减少化石燃料燃烧产生的温室气体的排放，已成为国际社会减缓全球气候变化的重要组成部分。而新能源和可再生能源是保护生态环境的清洁能源，采用新能源和可再生能源以逐渐减少和替代化石能源的使用，是保护生态环境、走经济社会可持续发展之路的重大措施。3、新能源和可再生能源是世界不发达国家的20多亿无电人口和特殊用途解决供电问题的现实能源有些领域，如海上航标、高山气象站、地震测报台、森林火警监视站、光缆通信中继站、微波通信中继站、边防哨

4、所、输油输气管道阴极保护站等，在无常规电源等特殊条件下，其供电电源由新能源和可再生能源提供，不消耗燃料，无人值守，最为先进、安全、可靠和经济。二、我国新能源研究开发活动的现状二、我国新能源研究开发活动的现状1新能源领域的研究开发(R&D)投入不断增加，但份额较低。20012006年，财政科技预算中可再生能源的R&D支出从053亿元增加到325亿元2。“十五”期间，科技攻关计划、863计划、973计划和产业化计划等国家科技计划，共安排lo多亿元资金，支持太阳能光伏发电、并嘲发电、太阳能热水器、氢能和燃料电池等领域先进技术的研发和产业化。但总体来看，我国的新能源技术发展水平与发达国家有较大的差距，

5、资金投入力度甚至还不如一些发展中国家3。如，为了开发纤维乙醇技术，20072008年，美国政府财政预算拨款27亿美元。目前，我国能源行业R&D支出中，传统能源占大头。根据2004-年的经济普查结果4，石油天然气行业的R&D占全部能源行业的41，煤炭行业占354，电力行业占228，热力和燃气占05鬈，其他占03。2新能源的R&D投入强度高于传统能源。从总体来看，我国能源行业的R&D强度(R&D支出占销售收入的比例)低于工业企业的平均水平，新能源的R&D强度高于能源行业的平均水平，有些则高于工业企业的平均水平。以电力行业为例，2004年经济普查结果表明，我国工业行业的平均R&D强度为05，能源行业

6、为022，其他能源发电(包括太阳能，风能、生物质能等)行业、电池制造业和核电行业的R&D强度分别为058、054和035，均高于电力行业和能源行业的平均水平；而火电和水电等传统能源行业的R&D强度仅为011和008，均低于能源行业和工业企业的平均水平。3新能源技术领域的R&D投入以政府为主。由于大部分新能源的技术和市场不成熟，政府投入多，企业投入少，政府资金主要投向清洁能源技术和可再生能源等新能源领域，企业的R&D经费主要投向传统能源技术的试验开发。新能源领域的政府科技计划项目比例远高-丁传统能源领域。根据2004年统计数据，能源R&D项目中，中央政府和地方政府的科技项14仅占全部1056o而

7、在其他能源发电领域，政府科技项目比例高达8584，国家科技项目占4066，地方政府科技项目占4518s。4新能源R&D支出中，基本研究优于技术开发和应用，试验示范环节相对薄弱。由于新能源技术领域政府投入较多，大都投向大学和科研院所，但技术转移和应用薄弱。如，20032007年，我国在三大检索系统中发表的有关氢燃料电池的论文占世界同类论文的87，而专利数量仅占世界的22菇。同期，我国太阳能晶体硅领域的三大检索系统论文数量占世界的1 108，发明专利的数量仅占世界的0886。与国际上主要新能源利用国家相比，我国的新能源技术的基础研究大都居中等以上，大学和科研院所的实验室研究与国际水平接进，应用开发

8、水平较不高，研究成果转化滞后。中间试验薄弱，有些新设备没有经过严格的工程验证就大规模投入使用。5根据发展规模调整R&D支出结构。“十五”期间，政府的新型可再生能源R&D支出以太阳能和风能为主，太阳能和风能的平均RD份额为446和406，生物质能与海洋能源的平均份额仅8。随着风电技术趋于成熟，装机规模不断扩大，国产化程度提高，“十一五”政府的可再生能源R&D支出结构进行了调整。2006年，太阳能的份额增加到60，生物质能和海洋能的份额提高到15，风能的比例降至25鬈(见表1)表表1 1 我国政府可再生能源R&D投入情况(2001-2006)(名)年份 总投入(亿元) 太阳能 风能 生物质能与海洋

9、能2001 053 43 37 102002 O53 43 37 102003 O53 43 37 102004 21l 47 46 52005 21l 47 46 52006 325 60 25 15资料来源：根据李俊峰中国可再生能源政策框架 (中国可再生能源协会，2007年1月)图表整理。三、当代新能源技术三、当代新能源技术（一）核能 核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素（如铀、钍）的原 子核发生分裂反应时所释放的能量，通常叫原子能。核聚变能是指轻元素（如 氘、氚）的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发 电，也可以供热。核能的最大优点是无大气污染，集中生产

10、量大，可以替代煤 炭、石油和天然气燃料。 1、核裂变技术，从1954年世界上第一座原子能电站建成以后，全世界已有 20多个国家建成400多个核电站，发电量占全世界16%。我国自己设计制造建成 的第一座核电站是浙江秦山核电站30万千瓦；引进技术建成的是广东大亚湾核 电站180万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉，核反应堆按 引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容 易控制，所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同，有轻水 堆（用轻水作慢化剂和冷却剂，浓缩铀为燃料，包括压水堆和沸水堆） 、重水堆 （重水慢化和冷却，天然铀为燃料） 、石墨气冷堆（

11、石墨慢化，二氧化碳或氦冷 却，浓缩铀为燃料） 、石墨水冷堆（石墨慢化，轻水冷却，浓缩轴为燃料） ，这 些堆型各有优点，目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利 用天然铀资源，热中子堆只能利用天然铀中2%的左右的铀，而快中子增值堆可 以利用60%以上，这种堆型还在进行商业规模示范试验。 2、核聚变技术，这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合，故叫热核反 应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富，几乎人类可用之不尽。所以世界各 国极为重视。可以说，世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。 （二）太阳能 1、太阳能热利用技术比较成熟，有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、 太阳能制冷、太阳能聚

12、焦高温加工、太阳灶等，在工业和民用中应用较多。 2、太阳能光电转换技术，通过太阳能光电池把光能转换成电能（直流电） ， 主要是光电池制造技术，太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷 化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便，但大功率发电成本太高。 3、光化学转换技术，利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气，氢气 是很干净的燃料。 （三）生物质能 这是利用动植物有机废弃物（如木材、柴草、粪便等）的技术。 1、热化学转换技术，把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气，或者通过 干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭。 2、生物化学转换技术，主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气， 沼气的主要成

13、分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用，工业沼气技术也 开始应用。 3、生物质压块成型技术，把烘干粉碎的生物质挤压成型，变成高密度的固体燃料。 （四）风能、地热能、潮汐能 风能是一种机械能，风力发电是常用技术，目前世界上最大风力发电机为 3200 千瓦，风机直径 97.5，安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共 20 万 千瓦，最大风力发电机为 120 千瓦。 地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度，可 直接通过蒸汽轮机发电；地热热水最好是梯级利用，先将高温地热水用于高温 用途，再将用过的中温地热水用于中温用途，然后再将用过的低热水再利用， 最后用于养鱼、游泳池等。 潮

14、汐能技术。潮汐发电技术是低水头水力发电技术，容量小，造价高。我 国海岸线长达 14000 公里，有丰富潮汐能。据估算，全国可开发利用潮汐发电 装机容量为 2800 万千瓦，年发电 700 亿千瓦时。 （五）海洋能1、海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位 长度所拥有的能量较小。这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中 获得。 2、海洋能具有可再生性。海洋能来源于 太阳辐射能与天体间的万有引 力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不 尽，用之不竭 。 3、海洋能有较稳定与不稳定能源之分。较稳定的为温度差能、盐度差 能和海流能。不稳定能源分为变化有

15、规律与变化无规律两种。属于不稳定但 变化有规律的有潮汐能与潮流能。人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地 逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。 潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。既不稳定又无规律的是波 浪能。 4、海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污 染影响很小。 四、在新能源开发利用方面的问题及原因四、在新能源开发利用方面的问题及原因（一）问题我国发展新能源大部分从引进技术开始，逐步消化吸收，部分实现了自主化。目前，我国的新能源门类较齐全，但与国际先进水平相比，技术及其应用存在较大差距。这个差距不仅是技术上的，在组织实施和管理机制方面也存在问题。1、新能源技术的研究开发缺乏长期规划和持续稳定的支持。一方面，新能源技术的研究开发投入相对不足；另一方面，缺乏稳定的研究开发支持。如，从20世纪50年代起，我国就开始进行煤制油技术的研究开发，经历了四上三下的过程。直到2 1世纪初，仍然没有进行工程化试验。而美国联邦政府对煤制油技术的研究开发和示范项目持续支持了30多年，至今还没有规模化和商业化发展。2、研究开发与产业脱离，基础研究较多，转化能力较弱，应用滞后。我国新能源技术的研究开发以政府投入为主，大部分国家科技计划项目由大学与科研院所承担。由于大学和科研院所与企业分离，研究成果距离可应用的程度较远，加上