新能源的開發(fā)與利用

1、新能源的開發(fā)與采用【前言】：能源是人類社會生存和進展的必需品，高速進展的經濟使得能源 危機和環(huán)境污染已經成為21世紀國際關鍵詞。如何緩解經濟進展與能源及環(huán)境 之間的沖突，新能源給我們供應了一種新的選擇，它將成為破解中國乃至世界難 題的利劍，引領世界跨入強勁增長的新能源經濟時代。【關鍵詞能源開發(fā)采用技術進步一、開發(fā)采用新能源的意義不管是從經濟社會走可持續(xù)進展之路和保護人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境 的高度來打量，還是從為世界上20多億無電人口和一些特殊用途解決現實的能源 供應動身，進展新能源和可再生能源均具有重大戰(zhàn)略意義。1、新能源和可再生能源是人類社會將來能源的基石，是化石能源的替代能 源。在人類

2、開發(fā)采用能源的歷史長河中，以石油、自然 氣和煤炭等化石能源為 主的時期，僅是一個不太長的階段，它們終將走向枯竭，而被新能源所取代。人 類必需未雨綢繆，及早尋求新的替代能源。討論和實踐說明，新能源和可再生能 源，資源豐富、分布廣泛、可以再生、不污染環(huán)境，是國際社會公認的抱負替代 能源。依據國際權威單位的猜想，到21世紀60年月，即2060年，全球新能源和可 再生能源的比例，將會進展到占世界能源構成的（升-以上，成為人類社會將來能 源的基石，世界能源舞臺的主角，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潔潔凈、污染物排放很少，是與人類賴以生存的 地球生態(tài)環(huán)境相協調的清潔能源。全球氣

3、候變化是當前國際社會普遍關注的重大全球環(huán)境問題，它主要是興旺 我國在其工業(yè)化過程中燃燒大量化石燃料產生的溫室氣體的排放所造成的。因 此，限制和削減化石燃料燃燒產生的溫室氣體的排放，已成為國際社會減緩全球 氣候變化的重要組成局部。而新能源和可再生能源是保護生態(tài)環(huán)境的清潔能源， 采納新能源和可再生能源以漸漸削減和替代化石能源的使用，是保護生態(tài)環(huán)境、 走經濟社會可持續(xù)進展之路的重大措施。3、新能源和可再生能源是世界不興旺我國的20多億無電人口和特殊用途解 的使用數據。這一系統的討論成果將為中國乃至世界的新能源進展帶來了 新的動力。新型垂直軸風力發(fā)電機（H型）突破了傳統的水平軸風力發(fā)電機啟動風 速高、

4、噪音大、抗風力量差、受風向影響等缺點，實行了完全不同的設計 理論，采納了新型結構和材料，到達微風啟動、無噪音、抗12級以上臺風、 不受風向影響等性能，可大量用于別墅、多層及高層建筑、路燈等中小型 應用場合。以它為主建立的風光互補發(fā)電系統，具有電力輸出穩(wěn)定、經濟 性高、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，也解決了太陽能進展中對電網沖擊等影響。【總結工盡管新能源進展如火如荼，但新能源進展也是一柄雙刃劍。既要 加快進展，又不能操之過急，更要留意避開各方面的風險。特殊是目前一些技術 不過關、投入過高的問題要引起重視，并加以討論解決。需要加強新能源技術研 發(fā)和儲藏，逐步進展，層層推動。同時，在加快新能源進展的同時，要堅

5、持進展 與環(huán)保相統一的原那么，堅持把綜合效益放在首位，防止新能源帶來新污染。只有 在今后的進展中不斷開發(fā)采用新能源，才能讓我們的環(huán)境更加美妙?！緟⒖嘉墨I工（1）高昌林等：“我們我國能源產業(yè)討論開發(fā)活動的基本狀況討論”，科 技部中國科技促進進展討論中心調研報告，2006年第67期。（2）科學技術部辦公廳和國務院進展討論中心國際技術經濟討論所編寫， （2007世界前沿技術進展報告），中國科學出版社。（3） IEAo Renewable Energy： RDM）Priorities, 2006。（4）開發(fā)采用新能源和可再生能源的重大意義，王長貴。（5）百度百科SOSO問問決供電問題的現實能源有些領域

6、，如海上航標、高山氣象站、地震測報臺、森林火警監(jiān)視站、光纜 通信中繼站、微波通信中繼站、邊防哨所、輸油輸氣管道陰極保護站等，在無常 規(guī)電源等特殊條件下，其供電電源由新能源和可再生能源供應，不消耗燃料，無 人值守，最為先進、平安、牢靠和經濟。二、我們我國新能源討論開發(fā)活動的現狀.新能源領域的討論開發(fā)（R&D）投入不斷增加，但份額較低。20012006年，財政科技預算中可再生能源的R&D支出從0. 53億元增加到 3. 25億元2?！笆濉逼陂g，科技攻關方案、863方案、973方案和產業(yè)化方案等 我國科技方案，共支配1。多億元資金，支持太陽能光伏發(fā)電、并嘲發(fā)電、太陽能 熱水器、氫能和燃料電池等領域

7、先進技術的研發(fā)和產業(yè)化。但總體來看，我們我 國的新能源技術進展水平與興旺我國有較大的差距，資金投入力度甚至還不如一 些進展中我國3。如，為了開發(fā)纖維乙醇技術，20072022年，美國政府財政預 算撥款2. 7億美元。目前，我們我國能源行業(yè)R&D支出中，傳統能源占大頭。依 據2004-年的經濟普查結果4,石油自然 氣行業(yè)的R&D占全部能源行也的41%, 煤炭行業(yè)占35. 4%,電力行業(yè)占22. 8%,熱力和燃氣占0. 5髯，其他占0. 3%。.新能源的R&D投入強度高于傳統能源。從總體來看，我們我國能源行業(yè)的R&D強度（R&D支出占銷售收入的比例）低于 工業(yè)企業(yè)的平均水平，新能源的R&D強度高于

8、能源行業(yè)的平均水平，有些那么高于 工業(yè)企業(yè)的平均水平。以電力行業(yè)為例，2004.年經濟普查結果說明，我們我國 工業(yè)行業(yè)的平均R&D強度為0. 5%,能源行業(yè)為0. 22%,其他能源發(fā)電（包括太 陽能，風能、生物質能等）行業(yè)、電池制造業(yè)和核電行業(yè)的行D強度分別為0.58%、 0. 54%和0. 35%,均高于電力行業(yè)和能源行業(yè)的平均水平；而火電利水電等傳 統能源行業(yè)的R&D強度僅為0. 11%和0. 08%,均低于能源行業(yè)和工業(yè)企業(yè)的平 均水平。.新能源技術領域的R&D投入以政府為主。由于大局部新能源的技術和市場不成熟，政府投入多，企業(yè)投入少，政府資 金主要投向清潔能源技術和可再生能源等新能源領

9、域，企業(yè)的R&D經費主要投向 傳統能源技術的試驗開發(fā)。新能源領域的政府科技方案工程比例遠高-丁傳統能 源領域。依據2004年統計數據，能源R&D工程中，中心政府和地方政府的科技項 14僅占全部10. 56%o而在其他能源發(fā)電領域，政府科技工程比例高達85. 84%, 我國科技工程占40. 66%,地方政府科技工程占45. 18%s。.新能源R&D支出中，基本討論優(yōu)于技術開發(fā)和應用，試驗示范環(huán)節(jié)相對薄 弱。由于新能源技術領域政府投入較多，大都投向高校和科研院所，但技術轉移 和應用薄弱。如，20032007年，我們我國在三大檢索系統中發(fā)表的有關氫燃料 電池的論文占世界同類論文的8. 7%,而專利數

10、量僅占世界的2. 2菇。同期，我 們我國太陽能晶體硅領域的三大檢索系統論文數量占世界的1 1. 08%,創(chuàng)造專 利的數量僅占世界的0. 88%6。與國際上主要新能源采用我國相比，我們我國的 新能源技術的基礎討論大都居中等以上，高校和科研院所的試驗室討論與國際水 平接進，應用開發(fā)水平較不高，討論成果轉化滯后。中間試驗薄弱，有些新設施 沒有經過嚴格的工程驗證就大規(guī)模投入使用。.依據進展規(guī)模調整R&D支出結構。“十五”期間，政府的新型可再生能源R&D支出以太陽能和風能為主，太陽 能和風能的平均R&D份額為44. 6%和40. 6%,生物質能與海洋能源的平均份額 僅8%。隨著風電技術趨于成熟，裝機規(guī)模

11、不斷擴大，國產化程度提高，“十一 五”政府的可再生能源R&D支出結構進行了調整。2006年，太陽能的份額增加到 60%,生物質能和海洋能的份額提高到15%,風能的比例降至25磐（見表1）表1我們我國政府可再生能源R&D投入狀況（2001-2006）（名）年份總投入（億元）太陽能風能生物質能與海洋能20010.5343371020020.5343371020030.5343371020042.114746520052.114746520063.25602515資料來源：依據李俊峰中國可再生能源政策框架（中國可再生能源協會,2007年1月）圖表整理。三、當代新能源技術（一）核能核能有核裂變能和核聚

12、變能兩種。核裂變能是指重元素（如鈾、tt）的原子 核發(fā)生分裂反響時所釋放的能量，通常叫原子能。核聚變能是指輕元素（如笊、 僦）的原子核發(fā)生聚合反響時所釋放的能量。核能產生的大量熱能可以發(fā)電，也 可以供熱。核能的最大優(yōu)點是無大氣污染，集中生產量大，可以替代煤炭、石油 和自然氣燃料。1、核裂變技術，從1954年世界上第一座原子能電站建成以后，全世界已有 20多個我國建成400多個核電站，發(fā)電量占全世界16%。我們我國自己設計制造建 成的第座核電站是浙江秦山核電站30萬千瓦；引進技術建成的是廣東大亞灣核 電站180萬千瓦。核電站同常規(guī)火電站的區(qū)分是核反響堆代替鍋爐，核反響堆按 引起裂變的中子不同分為

13、熱中子反響堆和快中子反響堆。由于熱中子堆比擬簡單 掌握，所以采納較多。熱中子堆按慢化劑、冷卻劑和核燃料的不同，有輕水堆（用 輕水作慢化劑和冷卻劑，濃縮鈾為燃料，包括壓水堆和沸水堆）、重水堆（重水 慢化和冷卻，自然 鈾為燃料）、石墨氣冷堆（石墨慢化，二氧化碳或基冷卻， 濃縮鈾為燃料）、石墨水冷堆（石墨慢化，輕水冷卻，濃縮軸為燃料），這些堆型 各有優(yōu)點，目前一般采納輕水堆較多?？熘凶臃错懚训膬?yōu)點可以充分采用自然 鈾資源，熱中子堆只能采用自然 鈾中2%的左右的鈾，而快中子增值堆可以采用 60%以上，這種堆型還在進行商業(yè)規(guī)模示范試驗。2、核聚變技術，這是在極高溫度下把兩個以上輕原子核聚合，故叫熱核反

14、應。由于聚變核燃料氣在海水中儲量豐富，幾乎人類可用之不盡。所以世界各國 極為重視?？梢哉f，世界人類永恒進展的能源保證是核聚變能。（二）太陽能1、太陽能熱采用技術比擬成熟，有太陽能熱水器、太陽能鍋爐燒蒸汽發(fā)電、 太陽能制冷、太陽能聚焦高溫加工、太陽灶等，在工業(yè)和民用中應用較多。2、太陽能光電轉換技術，通過太陽能光電池把光能轉換成電能（直流電）， 主要是光電池制造技術，太陽能電池有單晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化鎘和碑化 鋅電池很多種。這種發(fā)電技術采用最便利，但大功率發(fā)電本錢太高。3、光化學轉換技術，采用太陽能光化學電池把水電解分別產生氫氣，氫氣 是很潔凈的燃料。（三）生物質能這是采用動植物有機廢棄物

15、（如木材、柴草、糞便等）的技術。1、熱化學轉換技術，把木材等廢料通過氣化爐加熱轉換成煤氣，或者通過 干鏘將生物質變成煤氣、焦油和木炭。2、生物化學轉換技術，主要把糞便等生物質通過沼氣池厭氣發(fā)酵生成沼氣, 沼氣的主要成分是甲烷。沼氣技術在我們我國農村得到較好應用，工業(yè)沼氣技術 也開頭應用。3、生物質壓塊成型技術，把烘干粉碎的生物質擠壓成型，變成高密度的固 體燃料。（四）風能、地熱能、潮汐能風能是一種機械能，風力發(fā)電是常用技術，目前世界上最大風力發(fā)電機為3200千瓦，風機直徑97.5,安裝在美國夏威夷。我們我國風力發(fā)電裝機總共20 萬千瓦，最大風力發(fā)電機為120千瓦。地熱能技術。地熱能有蒸汽和熱水

16、兩種。地熱蒸汽有較高壓力和溫度，可直 接通過蒸汽輪機發(fā)電;地熱熱水最好是梯級采用，先將高溫地熱水用于高溫用途, 再將用過的中溫地熱水用于中溫用途，然后再將用過的低熱水再采用，最終用于 養(yǎng)魚、游泳池等。潮汐能技術。潮汐發(fā)電技術是低水頭水力發(fā)電技術，容量小，造價高。我們 我國海岸線長達1400（）公里，有豐富潮汐能。據估算，全國可開發(fā)采用潮汐發(fā)電 裝機容量為2800萬千瓦，年發(fā)電700億千瓦時。（五）海洋能1、海洋能在海洋總水體中的隱藏量巨大，而單位體積、單位面積、單 位長度所擁有的能量較小。這就是說，要想得到大能量，就得從大量的海 水中獲得。2、海洋能具有可再生性。海洋能來源于太陽輻射能與天體間

17、的萬有引 力，只要太陽、月球等天體與地球共存，這種能源就會再生，就會取之不 盡，用之不竭。3、海洋能有較穩(wěn)定與不穩(wěn)定能源之分。較穩(wěn)定的為溫度差能、鹽度差 能和海流能。不穩(wěn)定能源分為變化有規(guī)律與變化無規(guī)律兩種。屬于不穩(wěn)定 但變化有規(guī)律的有潮汐能與潮流能。人們依據潮汐潮流變化規(guī)律，編制出 各地逐日逐時的潮汐與潮流預報，猜想將來各個時間的潮汐大小與潮流強 弱。潮汐電站與潮流電站可依據預報表支配發(fā)電運行。既不穩(wěn)定又無規(guī)律 的是波浪能。4、海洋能屬于清潔能源，也就是海洋能一旦開發(fā)后，其本身對環(huán)境污 染影響很小。四、在新能源開發(fā)采用方面的問題及緣由（一）問題我們我國進展新能源大局部從引進技術開頭，逐步消化

18、汲取，局部實現了自 主化。目前，我們我國的新能源門類較齊全，但與國際先進水平相比，技術及其 應用存在較大差距。這個差距不僅是技術上的，在組織實施和管理機制方面也存 在問題。1、新能源技術的討論開發(fā)缺乏長期規(guī)劃和持續(xù)穩(wěn)定的支持。一方面，新能 源技術的討論開發(fā)投入相對缺乏；另一方面，缺乏穩(wěn)定的討論開發(fā)支持。如，從 20世紀50年月起，我們我國就開頭進行煤制油技術的討論開發(fā)，經受了四上三下 的過程。直到2 1世紀初，仍舊沒有進行工程化試驗。而美國聯邦政府對煤制油 技術的討論開發(fā)和示范工程持續(xù)支持了30多年，至今還沒有規(guī)?；蜕虡I(yè)化進 展。2、討論開發(fā)與產業(yè)脫離，基礎討論較多，轉化力量較弱，應用滯后。

19、我們 我國新能源技術的討論開發(fā)以政府投入為主，大局部我國科技方案工程由高校與 科研院所擔當。由于高校和科研院所與企業(yè)分別，討論成果距離可應用的程度較 遠，加上缺乏技術轉移機制，成果的產業(yè)化滯后。如，從“九五”時期開頭，新 能源汽車就成為我國863方案的重點，是科研經費預算最多的工程。2005年立項 的“863”方案中與燃料電池和混合動力汽車相關的工程有60多項，總預算2. 5 億元7。但其產業(yè)化進程緩慢。3、滿意于設施制造國產化，缺乏技術儲藏，不把握核心技術。如，在太陽 能光伏電池和風能設施制造領域，通過引進技術消化汲取，我們我國已經基本實 現了風能設施和太陽能光伏電池制造國產化，但因沒有把握

20、核心技術，與國際先 進水平相比，國產設施和裝置的能源轉化效率較低。盡管目前我們我國的太陽能 光伏電池及組建的加工規(guī)模居世界第三位，但不把握硅材料的核心技術，加工光 伏電池及其組件的設施主要靠進口。由于國外掌握硅材料的核心技術，引進硅材 料生產線，單位產品耗能高；光伏電池的效率普遍與國際先進水平相差4%。又如, 國內用戶反映國產風電設施的穩(wěn)定性差，可發(fā)電區(qū)間小等。4、討論開發(fā)投入缺乏，生產工藝較落后。在一些技術比擬成熟的領域，已 經實現產業(yè)化和規(guī)?；M展，但討論開發(fā)基本停滯。如，太陽能熱水器技術成熟, 但由于企業(yè)分散競爭，討論開發(fā)投入嚴峻缺乏，技術進步較慢，能源采用效率有 待進一步提高。5、缺少

21、自主創(chuàng)新力量，雖然討論開發(fā)投入和專利不少，但是大都是外圍技 術和非核心技術。因此，我們往往只能制造一些配套設施，核心技術和關鍵設施 還要依靠進口。6、技術標準滯后，產業(yè)體系不健全。如，（可再生能源法確定了鼓舞進 展生物柴油，但因沒有生物柴油標準，生物柴油不能進入銷售主渠道：風能設施 制造缺少標準和檢測體系等。（二）緣由存在上述問題的主要緣由，一是我國的新能源戰(zhàn)略甘標不明確，政策不穩(wěn)定, 一些討論工程上馬又下馬。二是沒有形成完整的討論開發(fā)與示范、推廣相結合的 體系。由于資源分割，基礎討論與成果轉化脫節(jié)，討論開發(fā)與試驗示范脫節(jié)，技 術引進與消化汲取脫節(jié)，已有的討論成果和專利沒能準時得到應用；由于缺

22、少中 試資金，有些新產品沒有經過嚴格的試驗考核就批量用于工程。三是缺少共性技 術聯合討論與利益共享機制，導致一些具有共性的討論工程低水平分散重復，造 成資源鋪張。五、解決上述問題的建議措施進展清潔新能源是我國能源戰(zhàn)略的重要組成局部，對緩解我們我國能源平安 和環(huán)境壓力具有樂觀意義。盡管我們我國新能源技術開發(fā)和采用居發(fā)中我國前 列，但遠不能滿意國內能源結構調整的需要。因此，一方面，要加大新能源技術 討論開發(fā)的投入；另一方面，要改進新能源技術的討論開發(fā)規(guī)劃與組織實施管理, 提高討論開發(fā)的效率。一是加強長期規(guī)劃，加大投入力度，應用開發(fā)與技術儲藏相結合。目前.，大 局部新能源還屬于補充能源，尚不能大規(guī)模

23、替代傳統能源，進展新能源技術是一 項長期任務。新能源技術的開發(fā)采用要與我國的能源戰(zhàn)略緊密結合，做好長期規(guī) 劃。一方面，對一些相對成熟、已經進入產業(yè)化的技術，重點進行降低本錢、提 高效率等方面的討論開發(fā)；另一方面，對一些新興技術進行探究性討論，增加技 術儲藏。二是依據國內資源特點，突出重點，引進技術和自主開發(fā)相結合。我們我國 的可再生能源資源豐富，可再生能源技術進展多元化，重點放在有大規(guī)模產業(yè)化 前景的技術上。由丁新能源技術的討論開發(fā)投入火，周期長。為提高效率，要實 行引進技術和自主研發(fā)相結合的戰(zhàn)略。一方面，國外基本成熟的技術，可以通過 引進技術消化汲取，依據我們我國的資源特點進行再改進，逐步把

24、握核心技術； 另一方面，具有我們我國特色的可再生資源技術要堅持自主開發(fā)。三是建立討論開發(fā)和示范一體化的管理體系，促進討論開發(fā)與產業(yè)化結合。 由于目前大局部新能源技術尚未成熟，本錢高于傳統能源，其采用和產業(yè)化有肯 定的技術風險和市場風險，加上新能源的采用具有環(huán)境保護等社會效益，因此， 進展新能源技術不能僅靠市場機制，政府應在新能源技術的討論開發(fā)、示范和推 廣的各個環(huán)節(jié)發(fā)揮作用。借鑒日本的閱歷，要打破部門界限，建立產學研結合的 討論開發(fā)、示范和推廣體系；制定新能源技術的技術路線圖，加強討論開發(fā)、示 范和推廣各環(huán)節(jié)的連接，增加新技術的工程化試驗和示范工程投入；以企業(yè)為新 能源技術集成平臺，以示范工程

25、為紐帶，促進產學研結合。四是建立共性技術討論開發(fā)機制。目前，很多新能源技術處于討論開發(fā)的初 級，討論開發(fā)投入大，周期長，需要跨學科的聯合攻關，一些基礎性的討論成果 屬丁共性技術。為了提高討論開發(fā)投入的效率，要建立共性和共享技術聯合開發(fā) 機制，以利益和學問產權共享機制為紐帶，實行多種方式組織企業(yè)、科研機構聯 合討論開發(fā)共性技術。五是提高政策的持續(xù)穩(wěn)定性和透亮度，鼓舞企業(yè)增加新能源技術的討論開發(fā)投入。由于新能源技術的開發(fā)采用需要政府政策的支持，增加政策穩(wěn) 定性和透亮度有利于企業(yè)進行長期的討論開發(fā)投入。通過鼓舞使用新能源的需求政策，開拓新能源市場，削減企業(yè)投資風險。六是加強國際合作。開發(fā)采用新能源、

26、節(jié)能減排是全世界面臨的共同問題。 因此，要實行多種方式建立新能源技術開發(fā)的長期國際合作機制，通過合作開發(fā) 和引進技術，加速新能源技術的采用和產業(yè)進展。目前，一些興旺我國在新能源 技術領域走在前面，我們應以節(jié)能減排為目標，加強新能源技術方面的國際合作。六、新能源的進呈現狀和趨勢局部可再生能源采用技術已經取得了長足的進展，并在世界各地形成 了肯定的規(guī)模。目前，生物質能、太陽能、風能以及水力發(fā)電、地熱能等 的采用技術已經得到了應用。國際能源署（IEA）對20002030年國際電力的需求進行了討論，討 論說明，來自可再生能源的發(fā)電總量年平均增長速度將最快。IEA的討論認 為，在將來30年內非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要 增長得快，年增長速度近6%,在20002030年間其總發(fā)電量將增加5倍， 到2030年，它將供應世界總電力的4. 4%,其中生物質能將占其中的80%。目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低，一方面是與不同我 國的重視程度與政策有關，另一方面與可再生能源技術的本錢偏高有關， 尤其是技術含量較高的太陽能、生物質能、風能等。據IEA的猜想討論， 在將來30年可再生能源發(fā)電的本