化工信息摘要第152期-全球首批煤質(zhì)乙二醇在通和電化學(xué)技術(shù)在新能源中的利用

化工信息摘要第152期揚州化工園區(qū)招商局編2010年3月26日專題

2010年乙烯工業(yè)迎來黃金期后市發(fā)展被看好簡訊

全球乙烯產(chǎn)能統(tǒng)計分析

中國乙烯產(chǎn)能步入高速擴張軌道

今年全球化學(xué)品產(chǎn)量將增6.5%

中東低價石化產(chǎn)品大舉入華國企迎挑戰(zhàn)

2010年石化主要產(chǎn)品的產(chǎn)量將保持增長

石化經(jīng)濟持續(xù)恢復(fù)性增長專題2010年乙烯工業(yè)迎來黃金期后市發(fā)展被看好受我國經(jīng)濟強勁增長刺激，各行業(yè)復(fù)蘇跡象日益彰顯，化工行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品也不例外。在2009年金融危機下“過得”并不是特別好的乙烯行業(yè)，迅速成為當(dāng)下熱門話題。乙烯是世界上產(chǎn)量最大的化學(xué)產(chǎn)品之一，而工業(yè)上所用的乙烯，大部分是從石油煉制工廠和石油化工廠所生產(chǎn)的氣體里分離出來的，其中乙烯產(chǎn)品占石化產(chǎn)品的70%以上，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。專家曾這樣評論乙烯：“乙烯產(chǎn)品已經(jīng)逐漸成為衡量一個國家石油化工生產(chǎn)水平的重要標志”。中國乙烯步入高速軌道中國乙烯存在巨大的市場缺口和消費增長空間，國產(chǎn)乙烯的市場占有率一直較低。目前國內(nèi)共有20家乙烯生產(chǎn)廠，主要集中在中石化、中石油及中海油等等企業(yè)。為緩解國內(nèi)乙烯供應(yīng)緊張，滿足國內(nèi)經(jīng)濟發(fā)展需求，因此中國石油、中國石化和中海油加快實施乙烯擴能計劃。近日來，就石化企業(yè)來說，天津100萬噸乙烯及配套項目全面投產(chǎn)，其主要生產(chǎn)特點是要加工高含硫原油，這對環(huán)保設(shè)備提出了更高要求?！斑@都得益于項目在污水、煙氣處理，廢物利用，資源節(jié)約等方面的巨大投入。”中國石油化工股份有限公司天津分公司安全環(huán)保部部長袁仲全介紹，百萬噸乙烯及其配套項目總投資達340億元，其中用于環(huán)保和清潔生產(chǎn)的投入就超過20億元。同月，還有華錦通達化工公司在遼寧盤錦的45萬噸/年乙烯項目在2010年1月底投產(chǎn)，公司預(yù)計總投資人民幣653，819萬元、原料配套工程預(yù)計總投資人民幣418，832萬元。意味著，2010年1月，我國就有兩套新建乙烯裝置投產(chǎn)。兩個項目投產(chǎn)后，我國乙烯產(chǎn)能達1323萬噸/年，比3年前增長35%。據(jù)最新消息透露，2010年我國還有164萬噸/年的乙烯項目投產(chǎn)，包括鎮(zhèn)海煉化100萬噸/年乙烯項目以及神華包頭煤化工公司30萬噸/年煤制烯烴項目。神華包頭煤化工30萬噸/年烯烴裝置是全球首套煤制烯烴裝置。相繼的在2011年，我國將新增乙烯產(chǎn)能181萬噸/年。撫順石化80萬噸/年裂解裝置將于2011年上半年投產(chǎn)，四川石化80萬噸/年裂解裝置將于2011年底投產(chǎn)，蘭州石化將在2011年將裂解裝置產(chǎn)能從71萬噸/年擴至92萬噸/年。2013年，我國將新增240萬噸/年乙烯產(chǎn)能，包括武漢石化80萬噸/年新建裂解裝置，大慶石化將乙烯產(chǎn)能從60萬噸/年擴至120萬噸/年。中國石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院一位資深人士表示：“2009～2013年將是我國乙烯產(chǎn)能擴張的高峰期，此后，受中央政府宏觀調(diào)控影響，擴能速度趨緩。2009～2013年我國將新增約900萬噸/年的乙烯產(chǎn)能，接近當(dāng)前產(chǎn)能一倍。在此輪擴能高峰后，我國將減少對乙烯下游產(chǎn)品進口的依賴，進口依賴度降至40%，甚至可能降至35%。2009年我國44%乙烯下游產(chǎn)品依賴進口。”海外乙烯“不甘示弱”從近幾年的情況來看，中東地區(qū)現(xiàn)已成為世界乙烯工業(yè)投資最集中的地區(qū)。大體上來說中東乙烯發(fā)展主要是以當(dāng)?shù)亓畠r而豐富的天然氣及輕烴為原料，加上裝置規(guī)模大、技術(shù)水平高(與跨國公司合資)，具有明顯競爭優(yōu)勢。全國人大代表、中國石化齊魯石油化工公司總經(jīng)理常振勇表示，2008年～2013年，中東地區(qū)乙烯產(chǎn)能年均增加近400萬噸，到2013年將新增乙烯產(chǎn)能1600萬噸/年，約占世界乙烯新增產(chǎn)能的47%，屆時全球約90%的乙烯衍生物和70%的丙烯衍生物凈出口將來自中東，其中海合會成員國的出口量占中東地區(qū)的80%以上。歐洲方面，乙烯市場又出現(xiàn)了新的挑戰(zhàn)。大多數(shù)生產(chǎn)商一致認為乙烯的產(chǎn)量上呈上升趨勢，大概在4月份便能清晰的了解到。又鑒于歐洲乙烯市場又出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，生產(chǎn)商密切注意著裂解裝置的生產(chǎn)，確保供應(yīng)不超過需求。歐洲第二大乙烯裂解裝置來自殼牌公司下的荷蘭穆爾代克出了意外問題，其裝置有90萬噸/年乙烯生產(chǎn)能力；德國Wesseling的2A裂解裝置也出了意外問題，加上前不久法國煉油廠罷工對道達爾兩套裂解裝置的影響，這都減少了對市場產(chǎn)能有些擔(dān)心。知識解讀乙烯用量最大的是生產(chǎn)聚乙烯，約占乙烯耗量的45%；其次是由乙烯生產(chǎn)的二氯乙烷和氯乙烯；乙烯氧化制環(huán)氧乙烷和乙二醇。另外乙烯烴化可制苯乙烯，乙烯氧化制乙醛、乙烯合成酒精、乙烯制取高級醇。從整體情況看，中國乙烯工業(yè)還有較大的發(fā)展空間。未來3年我國乙烯產(chǎn)能將增長44%，達1908萬噸/年；2013年前我國將有5套新建乙烯裝置陸續(xù)投產(chǎn)，新增乙烯產(chǎn)能585萬噸/年，也就不在話下了。當(dāng)然，在國內(nèi)乙烯產(chǎn)能擴張的同時，由于中東低價乙烯下游產(chǎn)品的沖擊，壓縮了國內(nèi)乙烯的需求，新的市場前景讓人擔(dān)憂?；蛟S在2010年里，將是決定乙烯市場關(guān)鍵年。簡訊全球乙烯產(chǎn)能統(tǒng)計分析據(jù)SRI咨詢公司于2010年3月27日發(fā)布的統(tǒng)計報告，全球乙烯需求量達到了2009年1.12億噸，預(yù)計至2015年的年均增長率約為4％，將達到約1.16億噸。2009年全球乙烯產(chǎn)能約為1.31億噸，預(yù)計到2015年的年均增長率約為6％，將達到約1.70億噸。2010年預(yù)計投產(chǎn)乙烯能力超過1000萬噸，主要集中在中東和亞洲。為此，全球的平均開工率預(yù)計將從2009年的85%下降至2010年約80％。然而，隨著需求開始超過供應(yīng)，開工率將上升到2015年90％左右。截至2010年3月底統(tǒng)計的世界各地區(qū)主要乙烯裝置產(chǎn)能:地區(qū)乙烯產(chǎn)能（萬噸/年）北美3288.6南美850西歐2464.2中歐709.9中東/非洲1030.6亞太地區(qū)4034.1合計12377.4中國乙烯產(chǎn)能步入高速擴張軌道受我國經(jīng)濟強勁增長刺激，未來3年我國乙烯產(chǎn)能將增長44%，達1908萬噸/年。2013年前我國將有5套新建乙烯裝置陸續(xù)投產(chǎn)，新增乙烯產(chǎn)能585萬噸/年。今年1月，我國有兩套新建乙烯裝置投產(chǎn)。天津石化100萬噸/年乙烯及配套項目，華錦通達化工公司在遼寧盤錦的45萬噸/年乙烯項目，分別于1月16日和1月底投產(chǎn)。兩個項目投產(chǎn)后，我國乙烯產(chǎn)能達1323萬噸/年，比3年前增長35%。今年我國還有164萬噸/年的乙烯項目投產(chǎn)，包括鎮(zhèn)海煉化100萬噸/年乙烯項目以及神華包頭煤化工公司30萬噸/年煤制烯烴項目。神華包頭煤化工30萬噸/年烯烴裝置是全球首套煤制烯烴裝置。2011年，我國將新增乙烯產(chǎn)能181萬噸/年。撫順石化80萬噸/年裂解裝置將于2011年上半年投產(chǎn)，四川石化80萬噸/年裂解裝置將于2011年底投產(chǎn)，蘭州石化將在2011年將裂解裝置產(chǎn)能從71萬噸/年擴至92萬噸/年。2013年，我國將新增240萬噸/年乙烯產(chǎn)能，包括武漢石化80萬噸/年新建裂解裝置，大慶石化將乙烯產(chǎn)能從60萬噸/年擴至120萬噸/年。中國海油有望于今年啟動第二階段的項目，包括一座1000萬噸/年煉油廠和100萬噸/年乙烯裂解裝置，該項目受金融危機影響被迫推遲。據(jù)公司知情人士稱：“第二階段項目的可研性正在進行最終評估，一些基礎(chǔ)工作開始進行?！蔽覈硪粋€主要的乙烯潛在項目是神華集團和陶氏化學(xué)在陜西榆林投資達100億美元的煤化工聯(lián)合體項目，計劃于2016年投產(chǎn)，將新增50萬噸/年乙烯產(chǎn)能。該項目的可研報告已接近完成。中國石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院一位資深人士表示：“2009～2013年將是我國乙烯產(chǎn)能擴張的高峰期，此后，受中央政府宏觀調(diào)控影響，擴能速度趨緩。2009～2013年我國將新增約900萬噸/年的乙烯產(chǎn)能，接近當(dāng)前產(chǎn)能一倍。在此輪擴能高峰后，我國將減少對乙烯下游產(chǎn)品進口的依賴，進口依賴度降至40%，甚至可能降至35%。2009年我國44%乙烯下游產(chǎn)品依賴進口。”今年全球化學(xué)品產(chǎn)量將增6.5%美國化工理事會（ACC）最新發(fā)布的季度展望報告顯示，今年全球化學(xué)品產(chǎn)量將增長6.5%，2011年和2012年增速將有所加快，發(fā)展中地區(qū)將引領(lǐng)增長。其中，中國化學(xué)品產(chǎn)量增速將達到13.7%，超過其他任何主要市場的增速，西歐市場的增速仍相對緩慢。今年美國化學(xué)品產(chǎn)量有望增長7.8%，而2011年和2012年增速將放緩，2013年產(chǎn)量將暫時達到峰值。ACC稱，今年美國基礎(chǔ)化學(xué)品產(chǎn)量增長速度將遠超過專用化學(xué)品，基礎(chǔ)化學(xué)品產(chǎn)量將增長10.1%，而專用化學(xué)品產(chǎn)量增速僅為3.1%。同時，化學(xué)品終端市場的產(chǎn)量也將出現(xiàn)增長，不過建筑領(lǐng)域是個例外，該領(lǐng)域在去年下挫17.6%的基礎(chǔ)上，今年將再下降4.8%。汽車產(chǎn)量今年將增長16.1%，不過仍然不足以彌補2009年下挫28%以及2008年下挫14.5%的降幅。中東低價石化產(chǎn)品大舉入華國企迎挑戰(zhàn)隨著中東一批大型石化裝置今年起全面投產(chǎn)，當(dāng)?shù)爻杀緲O為低廉的石化品將大舉入華。中國石化協(xié)會副秘書長馮世良對記者表示，這不僅威脅到國內(nèi)的中小石化企業(yè)，甚至?xí){到國內(nèi)幾大石油巨頭的經(jīng)營。馮世良是在中國化工網(wǎng)上周舉辦的“第三屆山東地?zé)捠袌雠c發(fā)展峰會”間隙接受本報專訪并作如上表態(tài)的?！耙訮E(聚乙烯)、PP(聚丙烯)為例，中東此類產(chǎn)品產(chǎn)量未來5年將分別占到全球的20%和13%，運至中國境內(nèi)，即便加上運費和關(guān)稅，成本還是比國內(nèi)同類產(chǎn)品低三分之一，雙方競爭不是一個水平級的?！瘪T世良說。據(jù)他透露，石化協(xié)會為此已在積極研究對策，可能通過與對方合作的方式以“資源換市場”。同時，他建議國內(nèi)石化企業(yè)應(yīng)和中東“差異化生產(chǎn)”，避免在一些對方占優(yōu)勢的石化品上正面交鋒，而可采取收購對方產(chǎn)品作原料并進一步深加工的方式來規(guī)避風(fēng)險。對此，中國石化齊魯石油化工公司總經(jīng)理常振勇同樣深以為憂。他認為，目前歐美、韓日等傳統(tǒng)市場已發(fā)展得比較成熟、石化品需求增量小、產(chǎn)品檔次高，而我國將是中東國家大量過剩石化品的主要目標市場。據(jù)悉，中東現(xiàn)已是世界乙烯工業(yè)投資最集中的地區(qū)。資料顯示，2008年～2013年，中東地區(qū)乙烯產(chǎn)能年均增加近400萬噸，到2013年將新增乙烯產(chǎn)能1600萬噸/年，約占世界乙烯新增產(chǎn)能的47%，屆時全球約90%的乙烯衍生物和70%的丙烯衍生物凈出口將來自中東，其中海合會成員國的出口量占中東地區(qū)的80%以上。“事實上，中東石化品對我國低價拋售的苗頭從去年就開始顯露?！背Ｕ裼卤硎?，“2009年中國聚乙烯、聚丙烯和乙二醇的進口增幅分別達到49%、102%和47%，產(chǎn)品價格普遍低于當(dāng)期市場價?！绷頁?jù)相關(guān)部門預(yù)測，到2015年，中東地區(qū)聚乙烯、乙二醇、聚丙烯、精對苯二甲酸等石化產(chǎn)品對我國的出口量合計將可能達到1682萬噸，比2008年增長3.5倍?！爸袞|石化品的現(xiàn)金成本不到中國三分之一?！敝惺瘓F經(jīng)濟技術(shù)研究院首席專家舒朝霞指出，中東發(fā)展乙烯主要是以當(dāng)?shù)亓畠r而豐富的天然氣及輕烴為原料，加上與跨國公司合資生產(chǎn)，裝置規(guī)模普遍較大、技術(shù)水平也高，具有明顯競爭優(yōu)勢。國內(nèi)研究部門的一項測算顯示，2015年國內(nèi)乙烯裝置開工率會降至54%左右，國內(nèi)46%的乙烯產(chǎn)能將閑置，并可能引發(fā)為其提供原料的配套煉油能力約1.5億噸/年無法正常生產(chǎn)。分析人士認為，作為國內(nèi)最大的乙烯生產(chǎn)商，中國石化化工板塊預(yù)計會受此沖擊，但由于主業(yè)煉油板塊去年開始扭虧為盈，其總體業(yè)績不會傷筋動骨。而另一大乙烯生產(chǎn)商中國石油的主要利潤來自原油開采，化工業(yè)務(wù)比重小，預(yù)計受創(chuàng)也較輕。而兩家以PP為主業(yè)的上市公司——茂化實華、岳陽興長則預(yù)計會在中東石化品入華后遭遇重大沖擊。2010年石化主要產(chǎn)品的產(chǎn)量將保持增長今年前兩個月，石油和化學(xué)工業(yè)增加值同比增長17.6%，其中化學(xué)工業(yè)增長27.3%。預(yù)計今年上述兩項增加值將分別增長12%和17%左右。此外，原油產(chǎn)量接近2億噸，乙烯產(chǎn)量1300萬噸，化肥產(chǎn)量6700萬噸左右，分別增長6%、22%和1.5%左右。這是3月18日，CCIN記者從工業(yè)和信息化部舉辦的《中國工業(yè)經(jīng)濟運行2010春季報告》發(fā)布會上得到的信息。工信部運行監(jiān)測協(xié)調(diào)局局長辛國斌在會上高度評價了石化行業(yè)去年在應(yīng)對國際金融危機中的表現(xiàn)。除了工業(yè)生產(chǎn)止跌企穩(wěn)、回升向好態(tài)勢逐步鞏固之外，產(chǎn)業(yè)布局也逐步優(yōu)化，淘汰落后取得積極進展。產(chǎn)業(yè)布局方面，石化行業(yè)嚴格控制煉油乙烯項目新布點，建成了新疆獨山子、福建煉化和天津石化3套千萬噸級煉油和百萬噸級乙烯一體化裝置以及廣東南海石化千萬噸級煉油裝置，為2011年底前形成20個千萬噸級煉油基地和11個百萬噸級乙烯基地創(chuàng)造了條件。此外，還推動了中科煉化一體化等項目的前期工程。淘汰落后方面，淘汰落后電石產(chǎn)能46萬噸、落后焦炭產(chǎn)能1809萬噸，淘汰了占行業(yè)總數(shù)5%左右的低水平的氮肥和磷肥企業(yè)，徹底停止了甲胺磷等5種高毒農(nóng)藥品種的生產(chǎn)使用。但是，辛國斌也明確指出，石化領(lǐng)域部分行業(yè)產(chǎn)能嚴重過剩，盲目擴張勢頭不減。目前，我國電石產(chǎn)能約2200萬噸，產(chǎn)量1500萬噸，產(chǎn)能利用率只有68%；焦炭產(chǎn)能約4.4億噸，產(chǎn)量3.45億噸，產(chǎn)能閑置近億噸；甲醇產(chǎn)能約2300萬噸，產(chǎn)量1130萬噸，產(chǎn)能閑置過半。在建的電石、焦炭和甲醇產(chǎn)能還分別有約700萬噸、3000萬噸和860萬噸。此外，部分無機鹽、無機堿、化肥、農(nóng)藥等也存在不同程度的產(chǎn)能過剩問題。辛國斌說，原材料工業(yè)增長的主要動力來自于投資拉動。今年，包括技術(shù)改造在內(nèi)的工業(yè)投資增長預(yù)計在20%左右，低于去年水平。隨著投資增速的回落，包括石化在內(nèi)的原材料工業(yè)的增速會相應(yīng)有所減緩，全年增速將回落到11%左右?！吨袊I(yè)經(jīng)濟運行2010春季報告》由工信部運行監(jiān)測協(xié)調(diào)局和中國社會科學(xué)院工業(yè)經(jīng)濟研究所聯(lián)合完成。石化經(jīng)濟持續(xù)恢復(fù)性增長3月23日，中國石油和化學(xué)工業(yè)協(xié)會發(fā)布的石化行業(yè)經(jīng)濟運行報告顯示，2月份，全行業(yè)經(jīng)濟運行繼續(xù)保持恢復(fù)性增長態(tài)勢，全行業(yè)實現(xiàn)總產(chǎn)值5623.6億元，同比增長41%。石化協(xié)會分析認為，行業(yè)經(jīng)濟將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，一季度產(chǎn)值將增長40%左右，全年經(jīng)濟增速將是前高后低走勢。該報告分析指出，2月份，石化行業(yè)經(jīng)濟運行呈現(xiàn)以下特點：行業(yè)產(chǎn)值持續(xù)恢復(fù)性增長；主要產(chǎn)品產(chǎn)量全面大幅增長，裝置開工率有所回升；行業(yè)價格總水平不斷走高，產(chǎn)銷比較順暢；投資增速明顯減緩，新開工項目下降；進口貿(mào)易強勁攀升，出口增長相對乏力；新疆、福建、上海等6?。▍^(qū)、市）增長較快。數(shù)據(jù)顯示，2月份，在石化行業(yè)完成的總產(chǎn)值中，新產(chǎn)品產(chǎn)值305.9億元，同比增長58.8%。新產(chǎn)品增幅較高，意味著行業(yè)在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和新產(chǎn)品開發(fā)上取得進展。2月份，產(chǎn)量同比增長的產(chǎn)品有73個（種），占97.3%。其中農(nóng)用化學(xué)品保持大幅增長態(tài)勢，在春耕備耕需求的推動下，1～2月全國化肥產(chǎn)量達1016.2萬噸，創(chuàng)歷史同期新高，同比增長19.6%。農(nóng)藥產(chǎn)量35.4萬噸，同比增長31.1%。2月份，全行業(yè)價格總水平同比上升27.7%。受國家宏觀調(diào)控和市場因素影響，1～2月，石化行業(yè)固定資產(chǎn)投資增速明顯減緩，累計投資額592.7億元，同比增長7.1%，增速減緩15.5個百分點，環(huán)比減緩5.8個百分點，為2005年以來同期最低增幅。但部分產(chǎn)能過剩行業(yè)投資增速依然很快。統(tǒng)計顯示，1～2月，磷肥行業(yè)增長85.2%，復(fù)混肥行業(yè)增長61.6%，橡膠制品行業(yè)增長50.5%。與此同時，進口貿(mào)易漸趨活躍。石化協(xié)會指出，一季度行業(yè)經(jīng)濟將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，但二季度在產(chǎn)能擴張和進口夾擊之下，行業(yè)經(jīng)濟將呈現(xiàn)平穩(wěn)較快走勢，增幅可能略低于一季度。揚州化學(xué)工業(yè)園區(qū)黨政辦公室2010年3月26日印發(fā)

電化學(xué)技術(shù)在新能源中的利用一.能源的概況1.能源的重要性1.能源的重要性自古以來,人類就為改善生存條件和促進社會經(jīng)濟的發(fā)展而不停地進行奮斗.在這一過程中,能源一直扮演著重要的角色.從世界經(jīng)濟發(fā)展的歷史和現(xiàn)狀來看,能源問題已成為社會經(jīng)濟發(fā)展中一個具有戰(zhàn)略意義的問題,能源的消耗水平已成為衡量一個國家國民經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平的重要標志,能源問題對社會經(jīng)濟發(fā)展起著決定性的作用.2.能源的種類2.能源的種類大自然賦予人類的能源是多種多樣的,一般可分為常規(guī)能源和新能源兩大類.常規(guī)能源包括煤炭,石油,天然氣和水能,而新能源有生物質(zhì)能,核能,風(fēng)能,地?zé)崮?海洋能,太陽能和氫能等.其中煤炭,石油,天然氣被成為化石能源,水能,生物質(zhì)能,風(fēng)能,太陽能和氫能等是可再生能源.3.化石能源的問題(1)化石能源的短缺化石能源的短缺能源是人類賴以生存和社會發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是國民經(jīng)濟發(fā)展的命脈,但目前主要使用的化石能源的儲量不多.據(jù)2002年世界探明的化石能源的儲量和使用量統(tǒng)計,世界上煤,石油和天然氣的儲采比分別為204,40和60年,中國的情況更為嚴峻,據(jù)2002年統(tǒng)計,中國煤,石油和天然氣的儲采比只有82,15和46年.這表明在人類歷史的長河中,只有很短的一段時間能使用化石能源.隨著我國經(jīng)濟的持續(xù)高速增長,對能源的需求也持續(xù)攀升.我國一次能源消費總量從1978年的5.3億噸標準煤,上升到2002年的14.3億噸.據(jù)估計,我國在2004,2020和2050年的石油消費量達3,4.5和6億噸,其中進口量分別為1,2.7和4億噸.4億噸的進口量相當(dāng)于目前美國的石油進口量,這不但會制約我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,而且對國家的安全也十分不利.(2)化石燃料造成嚴重環(huán)境污染和氣候異常化石燃料造成嚴重環(huán)境污染和氣候異常化石燃料的使用引起的環(huán)境污染,排放的CO2會造成溫室效應(yīng),使全球氣候變暖.有關(guān)機構(gòu)已向聯(lián)合國發(fā)出警告,如再不對CO2的排放采取嚴厲措施,在10年內(nèi),世界的氣候?qū)a(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化.我國的環(huán)境污染問題更是日趨嚴重,目前,我國CO2排放量占世界總排放量的14%,在美國之后位居第二,估計到2025年,將位居第一.在本世紀初聯(lián)合國關(guān)于環(huán)境污染的調(diào)查中,發(fā)現(xiàn)在世界上十個環(huán)境污染最嚴重的城市中,七個在中國.它們是太原,北京,烏魯木齊,蘭州,重慶,濟南和石家莊.4.21世紀世界能源發(fā)展趨勢世紀世界能源發(fā)展趨勢(1)節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能技術(shù)將備受重視節(jié)能就是提高能源利用率,減少能源的浪費.目前節(jié)能技術(shù)水平已是一個國家能源利用情況的綜合性指標,也是一個國家總體科學(xué)技術(shù)水平的重要標志.許多研究報告指出,依靠節(jié)能可以將能源需求量降低2530%.我國在能源利用方面的效率很低,我國的能耗很高,是世界平均水平的2倍,發(fā)達國家的5-10倍,因此更應(yīng)重視節(jié)能技術(shù),我國應(yīng)該充分重視化石能源的高效利用.(2)世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革世界能源系統(tǒng)將發(fā)生重大變革據(jù)預(yù)測,20世紀形成的以化石燃料為主的世界能源系統(tǒng)將在21世紀轉(zhuǎn)換成以可再生能源為主的新的世界能源系統(tǒng).在20世紀末,化石燃料的使用量占了世界一次能源用量的89.5%.據(jù)世界能源委員會(WEC)和國際應(yīng)用分析系統(tǒng)研究所的研究報告認為,在20世紀上半葉,化石燃料仍將是世界一次能源的主體,但到21世紀下半葉,太陽能,生物質(zhì)能,風(fēng)能等新能源將占世界能源的50%左右.(3)煤炭將作為過渡能源而受到重視煤炭將作為過渡能源而受到重視由于石油和天然氣的儲量較少,而煤炭儲量相對較多,因此煤炭將作為一種過渡能源而在21世紀上半葉受到重視.主要發(fā)展的技術(shù)是潔凈煤技術(shù),煤液化和汽化技術(shù).(4)新化石能源的開發(fā)將得到強化新化石能源的開發(fā)將得到強化近年來發(fā)現(xiàn),在海洋300米深處有甲烷水合物存在.目前,甲烷水合物的開發(fā)已經(jīng)受到特別的關(guān)注.據(jù)估計,世界甲烷水合物的儲量可能超過石油,天然氣和煤炭儲量的總和.因此,甲烷水合物作為儲量巨大的未開發(fā)能源開始受到世界各國的高度重視.(5)核能的利用將進一步得到重視核能的利用將進一步得到重視據(jù)國際原子能機構(gòu)統(tǒng)計,在20世紀末,全世界運行的核電站有436座,總發(fā)電量為3.5億千瓦.這些電站主要分布在美,法,日,英,俄等31個國家,近年來,由于擔(dān)心核電站運轉(zhuǎn)的安全性,核廢料對環(huán)境的影響和核技術(shù)擴散對世界安全性的影響,核能的發(fā)展在發(fā)達國家已有下降趨勢,但在亞洲地區(qū)仍有強勁的增加趨勢,我國準備在今后幾年內(nèi)建造4座核電站.受控核聚變是一直受人們關(guān)心的技術(shù),因為在海水中大約有23.4億萬噸氘,如受控核聚變技術(shù)在21世紀能得到應(yīng)用,在21世紀末,核能可望占世界一次能源的30%左右.(6)可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視可再生能源的開發(fā)將越來越受到重視鑒于化石燃料的短缺及化石燃料的使用引起嚴重的環(huán)境污染和氣候異常,人們對新能源的開發(fā)越來越重視.其中水力能,地?zé)崮?海洋能和風(fēng)能的可利用資源有限,因此,太陽能,生物質(zhì)能和氫能的利用將倍受關(guān)注.二.生物質(zhì)能的利用1.生物質(zhì)能的優(yōu)點.(1)生物質(zhì)來源豐富地球上每年生長的生物質(zhì)總量約14001800億噸,相當(dāng)于目前世界總能耗的10倍,我國的生物質(zhì)能也極為豐富,可作為能源開發(fā)的生物質(zhì)能總量可達4.5億噸標準煤.加上生物質(zhì)能可再生.因此,生物質(zhì)能的高效,規(guī)?；每捎行Ь徑馐澜缒茉垂┬杳?(2)生物質(zhì)能可多途徑利用(a)直接燃燒.其熱能和蒸汽可發(fā)電,技術(shù)成熟,但效率低.(b)生物轉(zhuǎn)化.包括制沼氣和水解發(fā)酵制取醇類.生物質(zhì)制甲醇和乙醇技術(shù)基本成熟,但生產(chǎn)成本較高.生物質(zhì)制沼氣技術(shù)相當(dāng)成熟.2002年全國已建1300多萬個沼氣池.(c)光熱轉(zhuǎn)化.通過氣化,裂解,光催化等技術(shù),獲得氣,液體燃料來發(fā)電.(d)生物柴油.從油料植物提取植物油,經(jīng)甲酯化得生物柴油.它有含氧高,含硫低,分解性能好,燃燒效率高等優(yōu)點.(3)生物質(zhì)能利用的環(huán)境污染少由于生物質(zhì)利用過程中釋放的CO2是其生長過程通過光合作用從環(huán)境吸收的,所以生物質(zhì)能的利用過程不排放額外的CO2,而對環(huán)境污染少.生物質(zhì)能的利用還能降低污染.如可利用生物質(zhì)熱解汽化技術(shù)處理生活垃圾等,可得到以甲烷為主的燃氣,實現(xiàn)垃圾的減量化,無害化,資源化.2.生物質(zhì)能利用的問題2.生物質(zhì)能利用的問題生物質(zhì)能利用的缺點主要是生物質(zhì)分布廣,大面積收集成本高,經(jīng)濟的收集半徑在50公里以內(nèi),只適合建立小型,分散的生物質(zhì)能利用系統(tǒng).而小型轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的效率低,不提高生物質(zhì)能的利用效率就不能獲得好的經(jīng)濟效益,這是生物質(zhì)能至今未能實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵問題之一.因此,如何在小型,分散體系實現(xiàn)能量的高效,清潔及規(guī)模化利用是迫切需要解決的問題.三.太陽能的利用1.太陽能的優(yōu)點太陽能的優(yōu)點(1)太陽能來源豐富太陽能來源豐富太陽能來源豐富是眾所周知的,這似乎是一種用之不絕,取之不盡的能源.太陽內(nèi)部不停地進行熱核反應(yīng),釋放出巨大的能量,輻射到地球上的能量只占起輻射總能量的極小部分,約1/22億,但地球每年接收的太陽能至少有6×1017千瓦小時,相當(dāng)于74萬噸標準煤的能量.其中被植物吸收的僅占0.015%.可見,開發(fā)太陽能利用的潛力很大.(2)太陽能的使用沒有污染問題太陽能的使用沒有污染問題這也是眾所周知的,太陽能的使用基本上沒有污染問題.(3)太陽能可多途徑利用太陽能可多途徑利用(a)太陽能的熱利用.如太陽能熱水器,太陽灶,太陽能蓄熱池發(fā)電等.(b)太陽能發(fā)電.如太陽能電池和光電池.(c)光催化和光電催化制氫.主要用這兩種技術(shù)從水或生物質(zhì)中制得氫氣.2.太陽能利用的概況太陽能利用的概況近年來,太陽能的利用發(fā)展很快,據(jù)1997年的數(shù)據(jù),全球太陽能發(fā)電量已達800兆瓦.到2000年,日本已有7萬個住宅用上太陽能電池,美國和歐盟計劃在2010年前安裝100萬套太陽能電池.特別是把太陽能電池與屋頂瓦結(jié)合成光電發(fā)電系統(tǒng),目前歐洲已有300套,年發(fā)電量為1億千瓦.這種系統(tǒng)不但可供應(yīng)清潔能源,而且美觀耐用,壽命可達25年.太陽能的熱利用發(fā)展更快.特別在我國,太陽能熱水器的年產(chǎn)值已達60多億元,居世界首位.3.太陽能利用的問題太陽能利用的問題開發(fā)太陽能利用的主要問題是如何提高太陽能的轉(zhuǎn)換效率,其次是降低成本,這對我國特別重要,目前我國生產(chǎn)太陽能電池的能力已達幾百兆瓦,但由于價格高,基本上都銷往國外.第三,一些技術(shù),如光催化和光電催化制氫技術(shù)還沒成熟,沒有達到實用化的階段,應(yīng)該抓緊這方面的研究和發(fā)展.四.氫能的利用1.氫能的優(yōu)點氫能的優(yōu)點(1)氫是自然界儲量最豐富的元素.(2)氫是除核燃料外發(fā)熱量最大的燃料.(3)氫燃燒生成水,是世界上最清潔的燃料.(4)燃燒性能好,可燃范圍大,燃燒速度快.(5)氫可用多種方法大規(guī)模生產(chǎn).(6)氫的利用形式多,可通過燃燒發(fā)電,通過燃料電池發(fā)電等.2.對氫能利用的重視2002年加拿大舉辦了以"氫行星"為主題的第14屆世界氫能源大會.2003年在華盛頓召開15個國家和地區(qū)參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.冰島計劃用40年時間將冰島建成"氫社會".布什將投資120億美元來促進氫能源的發(fā)展.過去5年,工業(yè)化國家在氫能開發(fā)領(lǐng)域的投入年均遞增20.5%.氫將取代天然氣,油和煤而成為未來世界的主要能源,進入氫能時代已成為近年來的熱門話題,21世紀將是氫能世紀.布什舉著使用氫燃料的照相機我國對發(fā)展氫能經(jīng)濟也開始重視,參加了2003年在華盛頓召開的有15國家參加的"國際氫能經(jīng)濟合作伙伴"會議.2004和2005舉辦了兩次關(guān)于氫能經(jīng)濟的中美雙邊會議.今年一月,中國科學(xué)院院士局召開了關(guān)于"石油替代能源"的研討會,主要討論石油資源可持續(xù)性分析,石油的替代能源,氫能燃料和我國的石油替代能源.并要組織人員進行軟課題研究.3.氫能的問題3.氫能的問題(1)氫的價格氫的制備,儲存和運輸中的價格問題,是影響走進氫能時代的很關(guān)鍵的問題.要降低其價格,必須形成氫的制備,儲存和運輸?shù)木W(wǎng)絡(luò).(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題(2)廉價清潔的制氫技術(shù)問題目前制氫效率很低,氫的制取要消耗大量的能量,因此尋求大規(guī)模的廉價清潔的制氫技術(shù)是各國科學(xué)家共同關(guān)心的問題.(a)化石燃料制氫:目前,96%氫從化石燃料制備,技術(shù)成熟,但要造成環(huán)境污染.(b)電解水制氫:技術(shù)成熟,但耗能多,價格高.一般每生產(chǎn)1立方米的氫氣,需要消耗4.2-6度的電能,其能量轉(zhuǎn)化率不到32%.(c)生物質(zhì)制氫:有可再生,產(chǎn)量大,可儲存,碳循環(huán)等優(yōu)點,從中長期看是最有前途的制氫方式.目前生物質(zhì)制氫效率低.(d)生物制氫:國內(nèi)外在選育高效產(chǎn)氫菌株工作進展不快,制氫效率低.(e)風(fēng)能制氫:用風(fēng)能發(fā)電來電解水產(chǎn)生氫,技術(shù)上沒有問題,降低成本和風(fēng)能發(fā)電量少是主要的問題.(f)太陽能制氫:該法還處在基礎(chǔ)研究階段,離商業(yè)化還有較遠的距離.(3)氫的儲運問題(3)氫的儲運問題氫的儲運技術(shù)主要解決儲運的安全性和成本,現(xiàn)在由于儲運技術(shù)不過關(guān),因此浪費了許多氫.許多工業(yè)過程,如煉油,煉焦,氯堿,合成氨,合成甲醇及煤氣制造等多有大量的副產(chǎn)品氫氣,只是由于儲運技術(shù)的問題而不能被利用.我國每年放空和燒掉的氫氣至少在1010標立方米以上.因此解決氫的儲運問題也是走進氫能時代的一個很關(guān)鍵的問題.目前氫的儲運還有很大問題.(a)高壓儲氫:儲氫量少,只有1%左右,還有不安全的問題.(b)液氫儲氫:很不方便,儲氫設(shè)備大,蒸發(fā)損失大.(c)吸附儲氫:這是目前的研究熱點,但儲氫容量還較低,一般不超過2%.鎂合金儲氫在3%,但儲放不可逆.熱門一時的納米碳管儲氫也已沒有了希望,最終的儲氫量也只有1%左右.(e)化合物儲氫:放氫不容易.(4)燃料電池還沒有商品化用氫作燃料的燃料電池的出現(xiàn)是促進氫能利用的重要原因.近年來,由于化石燃料資源短缺和環(huán)境污染日趨嚴重,各國對燃料電池的研究十分重視.美國《時代周刊》把燃料電池列為21世紀十大高新科技之首,燃料電池已被認為是21世紀極具應(yīng)用前景的一種新型能源系統(tǒng).雖然燃料電池有很誘人的優(yōu)點,而且燃料電池的發(fā)展已有100多年的歷史,但至今還沒有一種燃料電池已經(jīng)真正商品化,因此,燃料電池何時才能商品化是一個與氫能利用密切相關(guān)的問題.4.反對氫能的意見4.反對氫能的意見(a)氫以化合物形式存在,制氫要消耗能源.它不是一種能源,而是能源的流通手段.(b)氫的泄漏會改變氣候.氫不可避免泄漏,泄漏量可達15%.泄漏的氫會在大氣形成水霧,它會象二氧化碳一樣,使天氣變暖.(c)現(xiàn)在一般用高壓氫作燃料電池燃料,氫的泄漏會產(chǎn)生很大的不安全性,手機等的火花就會使泄漏的氫發(fā)生爆炸.(d)冰島能做的,其他國家不一定能做,冰島的氫都是電解水制得的,因該國70%的電是由地?zé)岷退娬井a(chǎn)生的.(5)氫的清潔生產(chǎn)要用風(fēng)能和太陽能.據(jù)估計,如用風(fēng)能發(fā)電制氫,當(dāng)風(fēng)能發(fā)電量達到美國6%的用電量,風(fēng)能發(fā)電機要占的面積要有半個加州那么大.(6)布什承諾投資120億美元用于氫能的研究是一個微不足道的投資.美國去年用于核能和礦物質(zhì)燃料方面的研究經(jīng)費大于氫燃料的研究經(jīng)費.美國推行"健康婚姻"的預(yù)算就有150億美元.美國用于伊拉克戰(zhàn)爭的經(jīng)費每月390億美元.(7)氫燃料電池價格昂貴.目前內(nèi)燃機成本為每千瓦50美元,而氫燃料電池為800美元.估計大量使用后,也要300美元.另外所有的加油站改成加氫站也要花費大量的資金.五.燃料電池加速氫能利用1.燃料電池的優(yōu)點.(1)燃料電池是一種高效清潔的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng),可降低環(huán)境污染和氣候異常.(2)燃料電池能高效利用生物質(zhì)轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的氣,液物質(zhì)和氫作燃料,因此,能促進氫能的利用.(3)燃料電池的發(fā)電效率不受體系規(guī)模限制,小型燃料電池同樣能夠?qū)崿F(xiàn)高效發(fā)電,適合于生物質(zhì)分散性的特點.2.燃料電池定義燃料電池是一種不經(jīng)燃燒直接以電化學(xué)反應(yīng)的方式將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置,只要連續(xù)供應(yīng)燃料,燃料電池就能連續(xù)發(fā)電.3.原理陽極反應(yīng):H2=2H++2e陰極反應(yīng):1/2O2+2H++2e=H2O總的反應(yīng):H2+1/2O2=H2O4.燃料電池分類堿性燃料電池(AFC)(1)堿性燃料電池(AFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Ag,氧化劑:氧電解液:30%KOH隔膜:石棉膜工作溫度:60-80oC用途:航天器和潛艇的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高缺點:對CO2敏感,不宜地面使用(2)磷酸燃料電池(PAFC)磷酸燃料電池(PAFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:98%磷酸工作溫度:200oC用途:家庭住宅能源和汽車動力源優(yōu)點:穩(wěn)定性好,已有商品生產(chǎn)缺點:用貴金屬作催化劑,價格高.(3)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)陽極:催化劑:Pt,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含水的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:汽車和潛艇等的動力源優(yōu)點:比能量和比功率高,壽命長,應(yīng)用范圍廣缺點:對CO敏感,價格高,800美元/千瓦,而內(nèi)燃機50美元/千瓦.氫源問題.(4)直接甲醇燃料電池(DMFC)直接甲醇燃料電池(DMFC)陽極:催化劑:Pt合金,燃料:氫陰極:催化劑:Pt,氧化劑:氧電解液:含硫酸的質(zhì)子交換膜工作溫度:60-80oC用途:可移動的小型電子儀器設(shè)備動力源優(yōu)點:比能量高,體積小問題:Pt對甲醇氧化電催化效率低,易被甲醇氧化中間產(chǎn)物毒化,甲醇會透過質(zhì)子交換膜.(5)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)陽極:催化劑:Ni,燃料:氫陰極:催化劑:NiO,氧化劑:氧電解液:熔融碳酸鹽(NaCO3-LiCO3)工作溫度:600oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:反應(yīng)溫度高,不需貴金屬催化劑.可用含CO的燃料氣.壽命長.能量轉(zhuǎn)換率高,可達80%.問題:高溫下,電解液會腐蝕電極材料.壽命2萬小時,商業(yè)上要4萬小時.(6)固體氧化物燃料電池(SOFC)固體氧化物燃料電池(SOFC)陽極:催化劑:NiZrO2,燃料:甲烷,氫陰極:催化劑:NaCrO4等,氧化劑:氧電解液:ZrO2,CeO2等工作溫度:900oC用途:發(fā)電站優(yōu)點:不需貴金屬催化劑.壽命長.可用各種燃料氣.抗中毒能力強.能量轉(zhuǎn)換率最高,可達80%以上.問題:高溫下,密封困難,放大困難.價格高.5.PEMFC發(fā)展現(xiàn)狀發(fā)展現(xiàn)狀(1)世界各國對世界各國對PEMFC的重視世界各國對的重視近十年來,近十年來,PEMFC技術(shù)的研究開發(fā)受到技術(shù)的研究開發(fā)受到許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,許多國家的政府和跨國大公司的極大重視,已出現(xiàn)許多PEMFC電動車樣車.電動車樣車.已出現(xiàn)許多電動車樣車我國計劃,年奧運會期間,我國計劃,到2008年奧運會期間,將有我年奧運會期間國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,國生產(chǎn)的燃料電池電動車會小批量,示范性地行駛在街頭.性地行駛在街頭.年世博會期間,輛燃料電池公交到2010年世博會期間,20輛燃料電池公交年世博會期間輛燃料電池出租車,車,300輛燃料電池出租車,1000輛電動輛燃料電池出租車輛電動汽車以及一批燃料電池場地車和郵政車都將投入運行,屆時