能源利用现状及新能源的开发前景

我国能源利用现状及新能源的开发前景;现代化国家的经济发展和能源有着密切的关系,在正常;我国能源的现状不容乐观,原因主要有以下三点:;一、能源丰富而人均消费量少;我国能源虽然丰富,但分布很不均匀,煤炭资源60%;二、能源构成以煤为主,燃煤严重污染环境;从目前状况看,煤炭仍然在我国一次能源构成中占70;三、农村能源供应短缺;我国农村的能源消耗,主要包括两方面,即


我国能源利用现状及新能源的开发前景


现代化国家的经济发展和能源有着密切的关系,在正常的情况下,经济发展与能源之间存在着正相关,也就是说,能源消费量越大,国民生产总值也越高。反之,能源不足就会影响国民经济的发展,甚至会造成巨大的损失。据分析,由于能源不足所引起的国民经济损失,约为能源本身价值的20到60倍。由此可见,不论哪个国家哪一个时期,若要加快发展国民经济,就必须保证能源消费量的相应增长。


我国能源的现状不容乐观,原因主要有以下三点:


一、能源丰富而人均消费量少


我国能源虽然丰富,但分布很不均匀,煤炭资源60%以上在华北,水力资源70%以上在西南,而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。虽然在生产方面,自解放后,能源开发的增长速度也是比较快,但由于我国人口众多,且人口增长快,造成我国人均能源消费量水平低下,仅为每人每年0.9吨标准煤,而1吨标准煤的能量大概可以把400吨水从常温加热至沸腾。


二、能源构成以煤为主,燃煤严重污染环境


从目前状况看,煤炭仍然在我国一次能源构成中占70%以上,成为我国主要的能源,煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例是相当大的。以煤为主的能源构成以及62%的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术被直接燃烧使用,成为我国大气污染严重的主要根源。据历年的资料估算,燃煤排放的主要大气污染物,如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等,对我国城市的大气污染的危害已十分突出:污染严重、尤其是降尘量大;污染冬天比夏天严重;我国南方烧的高硫煤产生了另一种污染-酸雨;能源的利用率低增加了煤的消耗量。


三、农村能源供应短缺


我国农村的能源消耗,主要包括两方面,即农民生活和农业生产的耗能。我国农村人口多,能源需求量大,但农村所用电量仅占总发电量的14%左右。而作为农村主要燃料的农作物桔杆,除去饲料和工业原料的消耗,剩下供农民作燃料的就不多了。即使加上供应农民生活用的煤炭,以及砍伐薪柴,拣拾干畜粪等,也还不能满足对能源的需求。


2005年《京都议定书》的签订以及《可再生能源法》的出台,为我国清洁能源的迅速发展提供了源动力。按照我国能源的中长期发展规划,到2015年,我国新能源和可再生能源的年开发数量相当于4300万t标准煤,占当时能源消耗总量的2%。这意味着太阳能、风能和核能等产业在今后的10年间将有广阔的发展空间。


太阳能发电


自20世纪80年代以来,伴随着太阳能的开发与利用,利用太阳能发电的光伏产业也成了世界上增长最快的高新技术产业之一,随着世界各国对可再生能源的重视和太阳电池转换效率的不断提高,世界光伏市场的发展在工业历史上堪称史无前例,越来越多的国家和金融投资机构也看好光伏发电的应用前景。我国陆地表面每年接受太阳辐射能相当于49000亿t标准煤,约等于上万个三峡工程发电量的总和。根据国家《可再生能源中长期发展规划》,到2010年,我国太阳能光伏发电总容量将达到40万kW,2020年达到220万kW,显而易见,我国光伏产业市场十分巨大。


风能发电


煤炭、石油等的逐日枯竭, 以及环保等费用支出的加大使火电成本长期呈现上升趋势。而无污染、成本较低的水电,也依然存在资源日益减少危机,同时对生态环境的影响也愈被世人所诟病。有专家认为,风电发展至今,其性价比优势愈发明显。其巨大的发展潜力也催快了我国风电大规模产业化的步伐。我国可开发风能资源约10亿kW,陆地上的大风场主要分布在新疆、内蒙古、甘肃、宁夏等西北地区,以及广东、浙江等沿海地区。在海上,从渤海、黄


海到台湾海峡等都有很好的风力资源可以利用。国家气象局提供的比较可靠的资料是,我国陆地上10m高度可供利用的风能资源为2.53亿kW。理论上,50m高度的风能资源比10m高度多1倍,在新疆、河北实测的结果,也证实了这一点。这样,我国陆上50m高度可利用的风力资源为5亿多千瓦。现在,大型风机的高度可达100m,这个高度可利用的风能更大。海上的风力资源是陆地上的3~5倍,即使按1倍计算,我国海上风力资源也超过5亿kW。所以,我国的风力资源是丰富的,远远超过可利用的水能资源(3.78亿kW)。因此,国外专家指出:中国单靠风力发电就能轻而易举地将现有的电力生产翻上一番。


核电


面对国际油价高涨并且难有较大回落的局面,欧美国家近年来纷纷制定本国电源结构调整政策,扩大核电比重,以此解决日益增长的电力需求问题。我国核电的发展机遇亦不言而喻。1991年,中国运营了自行设计、制造的30万kW的第一座核电站-秦山核电站;1994年,大亚湾核电站两台90万kW机组投产;随后投入运营的是秦山二期两台60万kW机组和岭澳核电站两台100万kW机组。经过近30年的探索发展,目前中国已拥有4个核电站、11个核电机组,有9台核电机组投入运行,总装机容量达670万kW,国内已经投产和在建的核电站共1200万kW,这一数目距离4000万kW的目标还有2800万kW的巨大核电发展空间。


能源危机的应对措施


建立循环经济低能源消耗模式是能源工业新出路,方法有以下五点:


一、实现资源节约型的循环经济增长模式


循环经济是指在社会生产、流通、消费和产生废物的各个环节循环利用能源,发展资源回收利用产业,以提高资源的利用率。这是一种有别于传统经济"高开发→低利用→高排放"特征的新的经济形态,它强调构筑"工业食物链",通过对废弃物进行回收利用、无害化及再生的方式,达到资源的永续利用,促进社会经济的可持续发展,表现出"低开发→高利用→低排放"的特征。


二、推广节能技术和加强节能管理


我国目前的能源效率只有33%左右的水平,约比发达国家低8~10个百分点,节能潜力巨大。为此,要把节约能源放在首位,实行全面、严格的节约能源制度和措施,显著提高能源利用效率,全面实施节能优先的能源发展战略。


三、优化能源结构,大力开发新能源


能源结构优化战略为:逐步降低煤炭消费比例,鼓励使用低硫煤,加速发展天然气,积极发展水电、核电等可再生能源的利用。用15~20年的时间,初步形成结构多元化的局面,使得优质能源的比例明显提高。


四、积极开展能源外交


能源安全的核心是石油安全。目前世界范围内开采经济性好的石油资源,已基本上由西方大公司瓜分完了。因此我国的石油进口战略要从分散风险着手,主要思路是促进石油进口多元化,在确保中东石油进口的同时,加强与非洲、拉美、中亚以及俄罗斯等产油地区和国家的互利合作。


五、有限度地开发已有能源


化石能源的总量是有限的,为了保证可持续发展,为了不让能源终有一天告罄,我们必须有节制地开发不可再生能源。能源的利用,是一场持久战,能源是经济、社会发展和提高人民生活水平的重要物质基础。因此,对能源的保护是十分必要的。


能源与经济、社会的关系


能源和经济、社会之间有着客观的关系,这种关系有规律性可循。


第一,能源(电力)消费数量和经济发展数量之间呈低能源消费系数→上升→下降→低能源消费系数的发展变化规律或呈高能源经济效率→下降→上升→高能源经济效率的发展变化规律。低能源消费系数又叫国内生产总值能耗。能源经济效率是能源消费系数的倒数。它们都是反映能源消费和经济发展数量关系的指标。根据研究,能源消费系数不是固定不变的,在不同的历史时期和不同的条件下有着很大的差别,但也不是任意乱变没有规律,而是按着上述变化规律发展,几乎没有一个国家例外。在工业化以前,以传统的农业经济为主,生产用商品能源很少,生活用能也很少,因此,每单位经济价值所消耗的能源数量很少,能源消费系数很低。但在工业化过程中,产业结构逐渐发生变化,社会财富有大部分依靠消耗大量能源产生,因此,每单位经济价值消耗的能源数量增加,能源消费系数上升。到了工业比重达到一定数量,第三产业得到发展,并由于科学技术的进步和管理的改善,以及其他种种因素(如能源价格上涨),能源消费系数不再无止境的上升,而逐渐下降。最后能源消费系数将在一个比较合适的水平上稳定发展。工业发达国家,现正处在能源消费系数下降,以至进入低能源消费系数稳定发展的时期。而我国尚处在能源消费系数下降时期。我国国内生产总值能耗从党的十一届三中全会以后不断下降,从1979-1995年,年均下降4.5%。但是同世界各国横向比较看,我国的国内生产总值能耗是一百多个国家和地区中最高的,比低收入国家中能耗最高的印度高1.2 倍,比日本高5倍,比法国高 3.3 倍,比联邦德国高3.1倍,比英国高 2.9倍,比美国高 2.8倍。因此,不断降低我国的能源消费系数是我国长期的任务。每个部门每个企业都要为此而努力。


单位能耗或能源消费系数是反映能源与经济发展关系最核心的指标。单位能耗有五种,即产品能耗,产值能耗,纯收入能耗,国民收入能耗(净产值能耗)和国内生产总值能耗。平常企业用得多的是产品能耗和产值能耗,但是更有价值的能耗是后三种,其中国内生产总值能耗指标最为有用。它们在实际中有以下用途:1,可用来考核能源利用水平和效率;2,可用来计算广义节能数量;3,可用来预测能源需求;4,可用来预测经济发展,比如在能源供应有限的情况下,知道了能耗定额,就可以推算出经济发展数量。


我们要弄清楚能源经济效率和能源技术效率是两个不同的概念。能源技术效率一般指产出的有用能量与投入的总能量之比,这个技术效率的最高限是受物理学原理的约束,实际值是随科技和管理水平的提高而不断提高。能源技术效率的高低是决定能源经济效率高低的重要因素,但不是唯一因素。它们之间有以下关系:


能源经济效率η能经=能源技术效率η能×经济效率η经


式中η能(N'/N)为能源系统效率,N为总消耗能量,N'可以指最后利用的有效能量,也可以指产品有效利用的能源数量。η经为产品产值率(J/G)和产值增加值率(GDP/J)的乘积。由此可见,能源经济效率既同能源技术效率有关,还同经济效率有关。中国能源经济效率是最低的,同各国相比差距很大。据我们分析,能源系统技术效率差距大约为1(中国):1.4(外国),而能源产品的技术效率差距约为1:2,最终能源经济效率的差距为1:4~6。所以,差距呈嗽叭状(1:1.4:2:4~6),能源本身的技术效率差距大约占1/3,而经济效率造成的差距约占2/3。为了缩小差距,必须既提高能源技术效率,又要提高经济效率。平常人们只注重提高能源技术效率的传统观念应该转变。


第二,能源消费增长速度和经济增长速度之间呈同步增长→超前增长→滞后增长→同步增长的变化规律,即能源消费增长系数呈β≈1→β>1→β<1→β≈1的发展趋势。应该注意,能源消费系数的变化是第一位的,而能源消费增长系数的变化属第二位,后者是随前者而变化。当单位能耗稳定不变时,β≈1;当单位能耗上升时,β>1;当单位能耗下降时,β<1。总之,能源消费增长系数的变化是为单位能耗变化服务的。能源消费增长系数在实践中有很多用途:(1)它可以定量反映开源和节约的关系。这个系数等于1或大于1就意味着经济的增长全部依靠开源解决;这个系数小于1,大于零,意味着经济的增长


靠开源和节能一起解决,β值代表开源解决的比例,(1-β)代表节能解决的比例;这个系数等于或小于零,意味着经济的增长全部靠节能解决。应该指出,这里讲的都是指经济增长部分,而不是经济发展全部。(2)它可用来为提高、降低和稳定单位能耗服务。当要提高单位能耗时,β采用大于1的数;要降低单位能耗时,β采用小于1的数;要维持单位能耗不变时,则采用β=1。(3)利用β的数值,也可预测能源需求,但是应以能耗预测方法为基础。脱离开单位能耗单纯用β值预测能源需求是难免要失误的。(4)在能源供应增长速度已知的情况下,可以根据β值来预测最大可能的经济增长速度。第三,能源开发在时间上必须与经济发展时间呈先行的关系,而节能则不一定要先行。


能源生产和消费所带来的环境问题不容忽视。多年来,我国在保护环境、实施能源可持续发展方面采取了一系列行动,但与发达国家相比,能源生产和利用技术落后仍是环境污染的重要因素。以二氧化硫排放为例,2002年全国二氧化硫排放1927万吨,90%是燃煤造成的。由于二氧化硫排放大大超过环境自净能力,我国已有约三分之一的国土受到酸雨污染。随着人民生活水平不断提高,社会对环境保护的要求越来越高。未来能源发展如何兼顾经济性和清洁性的双重要求,是摆在我们面前的重大课题。


如何解决能源紧张问题


解决能源紧张问题应该采取综合措施:增加能源基础设施投资,提高供给能力;加强需求侧管理,节约能源和提高能效。从根本上需要继续深化能源领域的体制改革,走出适合市场经济规律的能源发展道路。


从国民经济和社会发展全局高度看,必须切实转变国民经济,特别是高耗能产业增长方式,进一步完善政策体系,改变人们的用能观念。不能把节能仅作为缓解能源紧缺的权宜之计。应该将节约能源、提高能效确立为我国经济社会全面发展、协调发展和可持续发展的基本方略。建立全社会节能、人人节能的长效机制。


新能源在现实生活中的应用及实现途径


新能源(或称可再生能源更贴切)主要有:太阳能、风能、地热能、生物质能等。生物质能在经过了几十年的探索后,国内外许多专家都表示这种能源方式不能大力发展,它不但会抢夺人类赖以生存的土地资源,更将会导致社会不健康发展;地热能的开发和空调的使用具有同样特性,如大规模开发必将导致区域地面表层土壤环境遭到破坏,必将引起再一次生态环境变化;而风能和太阳能对于地球来讲是取之不尽、用之不竭的健康能源,他们必将成为今后替代能源主流。


1)沼气利用


沼气是解决农村能源的重要组成部分。发达国家的农村主要使用石油、石油液化和电力,是所谓的"石油农业"。而广大第三世界国家,占世界人口的1/3,有15亿人使用柴草、秸秆、粪便来作为生活的取暖燃料。我国幅员辽阔,各省自然资源条件各不相同,但从具有一定普遍性且能大量、有效地应用来说,一是沼气、一个是薪炭林,还有就是小水电。全国有三百多个县主要是靠小水电、但小水电受地域限制,季节性也较强;太阳能间断性还有一个贮能问题;风能也是有间为性、地区性,风能太大太小都不好,投资也经较多;潮汐能只是局部地区可搞;地热全国二、三千个点,地区性强,打深井也比较贵,怕以从普遍意义上讲,生物能中沼气和薪炭林更具有普遍意义。发展沼气比较适合我国国情,是更普遍、更有效地解决我国农村能源的途径。首先我国南方16个省,10度以上的平均温度都在八个月以上,搞得好的终年都可使用;第二,我国的沼气原料资源很丰富,家家户户有厕所,多数农户都养猪,有的不养牛,羊,兔秸杆和青草原农村,几乎到处都有;第三,农村主要施用有机肥,


秸杆有于沼气池可节约燃料,又可增加肥料,还有益于清洁卫生;第四,沼气池在经济上、材料上都是可行的,10立方米的沼气,半吨水泥就可解决。解决农村能源的方针是因地制宜、多种途径、互为补充、小型为主,讲求实效、综合利用。中央如此重视沼气建设,是从全国、全局考虑的结果。它对国家、集体、个人来说都是最大的节约。


2)太阳能利用


太阳能利用包括光热利用、光电利用和光化学利用等,其中前两者的应用更为普遍,尤以光、热所利用为最。太阳能的热利用是太阳的辐射能转换为热能,我们熟悉的太阳灶、太阳能热水器、太阳能温室都已应用得相当广泛。就建筑而言,最有发展前景的技术是太阳能温室、太阳能热水器和今后的太阳能光电技术。太阳能也有两个主要缺点:一是能源密度低;二是其强度受季节、气候地点的影响,不能维护常量。这两大缺点大大限制了其有效利用。而且其技术尚未达到十分成熟的阶段,投资成本还较高,而相应的能源工业法规、标准、基础设施相对滞后,公众对太阳能的认识不足,等等,短期内还不能使其得到最大限度的利用。 我国太阳灶的展,至今已累计推广14万余台,居世界首位。目前我国最有发展前景的太阳能利用技术是太阳能热水技术,太阳光温室技术和太阳能光电技术三方面。 l 太阳能热水技术


中国太阳能热水器发展很快,到1996年底,全国累计拥有量已达500多平方米光采光面积。目前中国已成为世界上最大的太阳能热水器生产国,全国生产厂家几乎上千。云南如今已成为中国最大的利用太阳能省份,太阳能利用成为云南生机勃勃的新兴能源产业。目前云南省有近200家太阳能热水器厂,每年生产太阳能热器40多万m2,皆属平板式,产品畅销西南、西北地区,还销往东南亚各国。昆明新迎太阳能设备厂与建筑企业合作,已经生产安装太阳能热水器十多万平方米,每年节电2500万千瓦·小时。


2 中国于70年代末开始研究太阳选择性吸收表面和真空管集热器,目前已步入国际先进行列。清华电子系阳光公司和北京玻璃仪器厂研制的全玻璃真空太阳集热器及真空管太阳集热器,是唯一生产这类集热器的高新技术企业,去年生产销售4万台,今年8万台,其产品性能世界领先,在同行业首家通过ISO9002及英国皇家质量论证委员会质量体系认证。其产品的销售范围遍及全国,并远销德国、比利时、瑞士、日本等发达国家和地区,先后获得日内瓦世界发展与新技术博览会镀金奖、布鲁塞尔世界发明博览会万里卡金奖、北京市科技进步一等奖、中国轻工业部优质产品一等奖、北京市十佳产品、北京市名牌产品等诸多奖项。中国科学院工程热物理研究所太阳能试验室发明的专利。


3) 地热利用系统


我国拥有世界四条大地热带之中的两条,即环太平洋地热带和地中海--喜马拉雅地热带动,地热资源的储存条件也较好,高、中、低温地热均有,已发现的地热点3200多处,已查明地热储存量相当于31.6亿吨标准煤,远景储量达成1353.5亿吨标准煤,西藏地热田新探出地热温度达320度。这是全国的地热概貌。北京多数地热开发单位只把地热作为一种热源,部分替代燃煤,对它是一种无污染的能源并有保健作用认识不足,没有充分发挥其作用,产生的经济效益较低。地热开发,单井独户的开发较多,未能形成集中成片的开发,利用效率低。建议北京地热资源合理有序地开发,遵循"资源为依据,市场为导向,效益优先,开发与环保并重"的方针,要依托科技、推进勘探、开发技术整体水平的提高,查明其他层结构、主要热储层的特性、埋置深度,地热水温度及增强梯度,选择有条件的地区,建立地热供暖、地热农业利用典型示范点,对地热资源进行综合开发利用。


地热开发的经济效益有地热供暖、温泉洗浴、康复医疗、种植养殖等等,年产值很高,既改善了环境,取得生态效益,又使老百姓经济上获益,取得环境和经济发展双丰收,是"双赢战略"一举多得的具体体现。


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