第六章 清潔能源與綠色化學

第六章清潔能源與綠色化學第六章清潔能源與綠色化學第一節(jié)清潔能源第二節(jié)綠色化學引言：世界能源危機

世界經濟的現代化，得益于化石能源，然而這一經濟的資源載體將在21世紀上半葉迅速地接近枯竭。石油儲量大約在2050左右年宣告枯竭。天然氣儲備估計將在57~65年內枯竭。煤的儲量可以供應169年。鈾的年開采量目前為每年6萬噸，估計可維持到21世紀30年代中期。核聚變到2050年還沒有實現的希望。世界能源危機世界能源危機化石能源與原料鏈條的中斷，必將導致世界經濟危機和沖突的加劇，最終葬送現代市場經濟!!!環(huán)境污染此外，環(huán)境也成為左右能源開發(fā)和消費的重要因素。據政府間氣候變化委員會的報告，如不盡快采取實質行動，未來一百年全球平均氣溫將上升3-6度，海平面上升15-35米，導致接近一半的生物物種滅絕，并造成巨大經濟社會損失。解決能源環(huán)境危機的有效途徑——發(fā)展綠色能源面對如此嚴峻的能源環(huán)境形式我們必須采取有效的應對措施，而大力發(fā)展綠色能源就是一條可行的路線。

綠色能源被我理解為環(huán)保能源和可再生能源。世界上最大的水電站：中國三峽

世界上最大的生物能電廠：芬蘭世界上最大的太陽能熱電廠：美國加利福尼亞州南部的segs電廠最大的波浪能電廠：葡萄牙一、能源定義和分類1、能源《科學技術百科全書》說：“能源是可從其獲得熱、光和動力之類能量的資源”；《大英百科全書》說：“能源是一個包括著所有燃料、流水、陽光和風的術語，人類用適當的轉換手段便可讓它為自己提供所需的能量”；《日本大百科全書》說：“在各種生產活動中，我們利用熱能、機械能、光能、電能等來作功，可利用來作為這些能量源泉的自然界中的各種載體，稱為能源”；第一節(jié)清潔能源--http://www.21ce.cc/一、能源定義和分類1、能源我國的《能源百科全書》：能源是可以直接或經轉換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源。簡單來說，能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質資源。能源是人類進行生產、發(fā)展經濟的重要物質基礎和動力來源，是人類賴以生存不可缺少的重要資源，是經濟發(fā)展的戰(zhàn)略重點之一。第一節(jié)清潔能源--http://www.21ce.cc/一、能源定義和分類2、分類按利用方式，能源分為從自然界直接獲得的一次能源和由一次能源經過加工轉化成為新形態(tài)的二次能源。在一次能源中又分為能再生并得到不斷補充和循環(huán)使用的可再生能源及經過億年形成而短期無法恢復的非再生能源，人類依靠這種能源生存、維持運轉，總有一天會枯竭。第一節(jié)清潔能源--http://www.21ce.cc/一、能源定義和分類2、分類按使用歷史可分為常規(guī)能源和新能源。常規(guī)能源：已經大規(guī)模生產和廣泛使用新能源：指正處在開發(fā)利用中第一節(jié)清潔能源--http://www.21ce.cc/一、能源定義和分類2、分類按能源性質分有燃料型能源（煤炭、石油、天然氣、泥炭、木材）和非燃料型能源（水能、風能、地熱能、海洋能）。根據能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清潔型能源包括水力、電力、太陽能、風能以及核能等。第一節(jié)清潔能源--http://www.21ce.cc/3、行業(yè)背景1900-2008年間全球的溫度變化資料來源:NOAA交銀國際資源問題：經濟增長對能源需求不斷擴大，而傳統(tǒng)能源的供給有限，傳統(tǒng)能源價格的不斷走高，拖累經濟增長，帶來滯漲隱憂。環(huán)境問題：溫室氣體排放給環(huán)境造成很大壓力，全球變暖趨勢正在摧毀地球人的“綠色家園”夢想；為使全球平均氣溫的升幅不超過工業(yè)化之前2℃，要在2050年前實現全球二氧化碳排放量比1990年減少50％以上。世界及中國傳統(tǒng)能源的儲量傳統(tǒng)能源世界儲采比中國占比(&)儲采比石油1258.0BB4215.5BB1.2%11.1煤炭8260001MNT122114500MT13.9%41天然氣185.02TNM360.42.46TNM31.3%32.33、行業(yè)背景二、清潔能源1、清潔能源含義清潔能源，它可分為狹義和廣義兩種概念。狹義的清潔能源是指可再生能源，如水能、生物能、太陽能、風能、地熱能和海洋能。這些能源消耗之后可以恢復補充，很少產生污染。廣義的清潔能源則包括在能源的生產、及其消費過程中，選用對生態(tài)環(huán)境低污染或無污染的能源，如天然氣、清潔煤（將煤通過化學反應轉變成煤氣或“煤”油，通過高新技術嚴密控制的燃燒轉變成電力）和核能等。第一節(jié)清潔能源二、清潔能源指在生產和使用過程、不產生有害物質排放的能源。可再生的、消耗后可得到恢復，或非再生的(如風能、水能、天然氣等)及經潔凈技術處理過的能源(如潔凈煤油等)。清潔能源是不排放污染物的能源，包括核電站和“可再生能源”，可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力發(fā)電、風力發(fā)電、太陽能、生物能（沼氣）、海潮能等，可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到許多國家的重視，尤其是能源短缺的國家。第一節(jié)清潔能源2、新能源分類新能源廣義上來說，有別于傳統(tǒng)依靠礦物質原料燃燒的能源都稱之為新能源。

太陽能風能生物質能核能地熱、潮汐能……資源豐富、利用方便、潔凈無污染太陽能利用的重要途徑之一是研制太陽電池！WaveTide政府相繼出臺了針對新能源的扶持政策及遠景規(guī)劃，決定綜合采取財政補助、科技支持和市場拉動的方式，加快本國新能源產業(yè)的產業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展。各主要經濟體計劃在2020年將可再生能源的比重提高至15-20%左右。全球主要經濟體的新能源規(guī)劃和減排目標經濟體新能源規(guī)劃和碳減排目標歐盟未來10年至少投資500億歐元用于清潔能源的研發(fā)；2020年實現清潔能源占能源結構20%；2020年將其溫室氣體排放量在1990年基礎上減少20%，到2050年實現溫室氣體減排80%。美國未來10年向清潔能源領域投資1500億美元；2015年以前投放100萬輛混合動力車；可再生能源發(fā)電比例在2012年達到10%，在2025年達到25%；2020年溫室氣體排放量在2005年的基礎上減少17%。日本2020年清潔能源消費占比提高到20%，其中除了太陽能發(fā)電和生物燃料外，還包括熱泵裝置；到2020年太陽能發(fā)電量提高到現在的20倍；到2020年將排放量較2005年水平降低15%。中國至2020年新能源總投資預計達4.5萬億元人民幣,拉動全社會總投資9萬億元；可再生能源占總能源消耗比例提高到15%；單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%-45%。資料來源:交銀國際3.公共政策2008-2010年國家鼓勵發(fā)展新能源的政策、法規(guī)（一）發(fā)文時間發(fā)文單位政策名稱2007年11月國家發(fā)改委《關于開展大型并網光伏示范電站建設有關關要求的通知》2008年3月國家發(fā)改委《關于印發(fā)可再生能源發(fā)展“十一五”規(guī)劃的通知》2008年3月財政部《關于印發(fā)《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》的通知》2008年8月國家發(fā)改委等11部門《關于貫徹實施〈中華人民共和國節(jié)約能源法〉的通知》2009年2月國家發(fā)改委、電監(jiān)會、能源局《關于清理優(yōu)惠電價有關問題的通知》2009年3月財政部《太陽能光電建筑應用財政補助資金管理暫行辦法》2009年3月財政部《關于加快推進太陽能光電建筑應用實施意見》2009年5月國家發(fā)改委《關于印發(fā)促進生物產業(yè)加快發(fā)展若干政策的通知》2009年7月國家發(fā)改委《關于完善風力發(fā)電上網電價政策通知》2009年9月國家發(fā)改委6部門《關于印發(fā)半導體照明節(jié)能產業(yè)發(fā)展意見的通知》2009年10月國家發(fā)改委、財政部《關于實施新興產業(yè)創(chuàng)投計劃、開展產業(yè)技術研究與開發(fā)資金參股設立創(chuàng)業(yè)投資基金試點工作的通知》2008-2010年國家鼓勵發(fā)展新能源的政策、法規(guī)（二）發(fā)文時間發(fā)文單位政策名稱2009年12月全國人大《中華人民共和國可再生能源法修正案2009年12月國家發(fā)改委《關于2009年1-6月可再生能源電會補貼和額交易方案的通知》2009年12月全國人大《中華人民共和國可再生能源法修正案》,自2010年4月1日起施行。即將出臺國家能源局正在編制新能源發(fā)展規(guī)劃產業(yè)政策

核能發(fā)電水力發(fā)電可再生能源發(fā)電單機600MW以上火電單機300MW以上資源綜合利用500千伏交直流輸變電單機容量300MW及以下常規(guī)燃煤機組單機200MW及以下火力發(fā)電機組限制類淘汰類鼓勵類積極開發(fā)水電，優(yōu)化建設煤電，加快建設核電，鼓勵新能源和可再生能源發(fā)電價格政策

上網電價輸配電價銷售電價燃煤發(fā)電標桿電價煤電聯(lián)動機制水電、核電一事一批在保證還本付息合理的投資者回報基礎測算報批輸配電價、銷售電價：政府監(jiān)管風電、煤層氣、生物質發(fā)電：政府指導價格、特許權招標定價可再生能源發(fā)展專項資金財稅政策

財政政策稅收政策增值稅及附加（教育費、城建費）、企業(yè)所得稅其中：增值稅率17%所得稅率：25%環(huán)保政策

新建燃煤機組必須同步建設脫硫設施現有燃煤機組必須脫硫改造降低小火電機組上網電價實行節(jié)能調度鼓勵上大壓小、熱電聯(lián)產強制性環(huán)保政策2010年前關停小火電5000萬千瓦以上市場準入政策電力市場正在發(fā)育之中，發(fā)電環(huán)節(jié)已基本實現主體多元化，初步形成競爭格局國有控投占90%

三、清潔能源第一節(jié)清潔能源1、風能、太陽能仍然是投資重點和熱點風能、乙醇、生物燃油以及太陽能等一直以來作為備用能源方式的新能源，成了有競爭力的能源形式。近十年來，全球太陽能的消費呈平穩(wěn)狀態(tài)，而乙醇燃料和風能的消費呈快速增長態(tài)勢。其中太陽能、風能、氫能和燃料電池以及生物質能的發(fā)展速度快，產業(yè)前景好。新能源領域投資活躍將進一步促進全球新能源市場的持續(xù)繁榮。2009年，風電和太陽能投資占了清潔能源投資總額的70%以上，可以看出，技術相對成熟的風能和太陽能仍然是產業(yè)投資重點?；咎攸c2、發(fā)達國家仍是新能源市場主力，新興國家成為投資重點新能源產業(yè)發(fā)展從發(fā)達國家開始，長期以來，發(fā)達國家一直是利用新能源的主力軍。以風電為例，歐洲的風電裝機占了全球裝機總額的60%以上，核心的風機技術也集中在歐洲。不過隨著全球環(huán)保意識提高，原油價格在2008年上半年的持續(xù)上漲，歐洲等發(fā)達國家對新能源產業(yè)支持力度的下滑，諸如印度、中國等新興國家也成為新能源發(fā)展的重要力量。發(fā)達國家知名新能源企業(yè)在新興國家投資建廠，VC、PE等投資機構紛紛涌入。2009年，新興國家仍然成為新能源投資的熱點。3、新能源產業(yè)戰(zhàn)略特征日趨顯著金融危機之前，全球各國將發(fā)展新能源產業(yè)作為國家的替代能源戰(zhàn)略，目的是降低對石油的依賴程度。金融危機之后，新能源產業(yè)的戰(zhàn)略特征越來越明顯，各國將新能源產業(yè)作為本國應對危機、尋找新的經濟增長點、承擔溫室氣體排放責任的手段。新能源產業(yè)已經從單純的替代能源角色上升至國家擺脫危機、占領未來經濟新增長點的舉措。金融危機之后，各國發(fā)展新能源產業(yè)的戰(zhàn)略特征越來越明顯。三、清潔能源核能（或稱原子能）是通過轉化其質量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc2，其中E=能量，m=質量，c=光速常量。核能雖然屬于清潔能源，但消耗鈾燃料，不是可再生能源，投資較高，而且?guī)缀跛械膰?，包括技術和管理最先進的國家，都不能保證核電站的絕對安全。第一節(jié)清潔能源核能行業(yè)概況產業(yè)現狀產業(yè)政策趨勢與機會行業(yè)概況國際原子能機構公布，截至2002年底，全世界共有441臺核電機組在運行，2002年共生產電力2．574萬億kW．h，約占當年世界總發(fā)電量的l7％。根據國際原子能機構的預測，到2030年全球核電裝機容量將達到473—748GW，占總裝機容量的比重為8％～9％；屆時全球核電發(fā)電量將達到3522～5551，1w·h，比2007年增長35．05％～ll2．85％，占全球總發(fā)量的l2％～l4％。我國已做出積極推進核電發(fā)展的重大決定，加快我國核電建設，提高核電在電力供給中的比重，這將有助于緩解電力增長與交通運輸、環(huán)境保護的矛盾，核能利用的發(fā)展前景將越來越廣闊。產業(yè)現狀中國是繼美、英、法、前蘇聯(lián)、加拿大和瑞典之后，世界上第七個能自主設計和建造核電站的國家，核電的發(fā)展狀況與我國核大國的地位極不相稱。2007年，我國核電發(fā)電量和裝機容量的比重分別達到1．92％和l．24％，在擁有核電的國家中是最低的。2008年我國核電總裝機容量和發(fā)電量分別是885萬kW和684億kW·h，僅僅占全國總裝機容量的l．1％和總發(fā)電量的l．99％。與世界水平17％相比，國內核電仍有很大的發(fā)展空間。機組名稱所在地額度功率（萬KW）并網時間（年.月.日）秦山核電站

浙江海鹽301991.2.5

大亞灣核電站l號機組

廣東深圳901993.8.31

大亞灣核電站2號機組

廣東深圳901994.2.7

秦山二期l號機組

浙江海鹽602002.2.1

嶺澳核電站1號機組

廣東深圳98.42002.4.5

嶺澳核電站2號機組

廣東深圳98.42002.12.15

秦山三期l號機組

浙江海鹽72.82002.11.10

秦山三期2號機組

浙江海鹽72.82003.6.12

秦山二期2號機組

浙江海鹽602004.3.1l

田灣核電站1號機組江蘇連云港1002006.5.12我國正在運行的核電機組產業(yè)現狀產業(yè)現狀近年來，我國不斷調高核電發(fā)展的目標。根據最新目標，2020年核電占電力總裝機容量的比例將達到8％以上。照此計算，2020年我國核電裝機容量至少可以達到7000萬kW，相當于未來l2年我國平均每年有5～6臺百萬千瓦核電機組投產。根據中國核電產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，到2020年，中國將建成13座核電站，擁有58臺百萬千瓦級核電機組，核電總裝機容量達4000萬kW，核電年發(fā)電量將超過2600億kW·h，核電占中國全部發(fā)電裝機容量的比重達4％左右，發(fā)電量比重占全國發(fā)電量的6％以上。技術升級

對第二代核電機組的改進：改進機組安全、運行性能；發(fā)揮機組設計余量，提高額定功率；延長機組壽期。第三代核電機組發(fā)展目標：符合安全性指標；達到經濟性指標；采用非能動安全系統(tǒng)；單機容量進一步大型化；采用整體數字化控制系統(tǒng)；施工建設模塊化以縮短工期。技術升級近年來，世界各國提出了許多反應堆設計和核燃料循環(huán)方案的新概念。第四代核能系統(tǒng)開發(fā)的目標為：2030年前創(chuàng)新地開發(fā)出新一代核能系統(tǒng)，使其安全性、經濟性、可持續(xù)發(fā)展性、防核擴散、防恐怖襲擊等方面都有顯著提高；研究開發(fā)不僅包括用于發(fā)電或制氫等的核反應堆裝置，還包括核燃料循環(huán)，以達到組成完整核能利用系統(tǒng)的目標。趨勢能源供需矛盾尖銳，核能成為最現實的選擇：降低化石燃料的份額，逐步改善能源結構。核能對于我國的可持續(xù)發(fā)展具有重要的戰(zhàn)略意義，它將確保我國長期的能源安全，也將維持我國的核大國地位從而確保國家安全，還將帶動我國相關產業(yè)及其高新技術的發(fā)展，并為改善環(huán)境污染形勢作出貢獻。從長遠看，今后核能除了發(fā)電之外，還將為交通運輸和工業(yè)供熱(如可用核能產氫和海水淡化等)提供能源，逐步取代日益短缺的石油資源。趨勢核能行業(yè)已進人快速發(fā)展、規(guī)模發(fā)展、多元發(fā)展的新階段：在役核電站繼續(xù)保持安全穩(wěn)定運行，性能指標不斷改善自主設計建造的二代改進型核電新項目開始批量建設引進技術的三代核電項目進入實施階段核電工程設計建設和管理能力不斷增強核電設備國產化能力穩(wěn)步提升核燃料工業(yè)取得長足發(fā)展核能技術研發(fā)工作不斷進展機會新中國成立60年來，我國的核電產業(yè)從無到有、由弱到強。如今，全國核電裝機容量907．82萬千瓦，運行機組ll臺；根據國家能源局透露的核電中長期發(fā)展規(guī)劃調整目標，預計到2020年，中國核電裝機容量有望超過7500萬千瓦。新能源振興規(guī)劃將于年內出臺，預計到2020年核電占電力總裝機容量的比例將調高到8％以上，據此推算，預計將帶動核電裝備制造業(yè)7000億～7500億元的市場需求。機會整體投資環(huán)境向好強制性配額政策拉動中國風電需求全球風電零部件短缺，零部件行業(yè)景氣三、清潔能源1、水能水能是一種可再生能源，是清潔能源，是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規(guī)能源,一次能源。水不僅可以直接被人類利用，它還是能量的載體。太陽能驅動地球上水循環(huán)，使之持續(xù)進行。地表水的流動是重要的一環(huán)，在落差大、流量大的地區(qū)，水能資源豐富。隨著礦物燃料的日漸減少，水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源1、水能我國可開發(fā)水資源3.78億kW，年發(fā)電可達1.92萬億度，目前有小型水電站6萬個，水力發(fā)電裝機容量達8000萬kW以上，在保護好水環(huán)境的同時，水資源開發(fā)潛力很大。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源2、太陽能太陽能是將太陽的光能轉換成為其他形式的熱能、電能、化學能，能源轉換過程中不產生其他有害的氣體或固體廢料，是一種環(huán)保、安全、無污染的新型能源。目前開展的對太陽能綜合利用的全生命評估（LCA）結果顯示，以往的太陽能光電轉換的利用方式，由于依賴太陽能電池板這一生產過程中高污染、高耗能的材料，因此利用成本和環(huán)境代價都較高。目前研究的熱電在太陽能熱利用方向上。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源2、太陽能太陽能是無所不在、取之不盡、用之不竭、無污染的綠色能源，主要用于熱水器、太陽灶，用于農村能源。目前，光電轉換技術是人類大規(guī)模利用太陽能的主要途徑，研制的砷化鎵太陽能電池轉化效率已達15.8%，可望建設大型太陽能電站，當前，我國太陽能利用量達200-300萬噸標準煤／年。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源3、生物質能全球生物質能消費次于石油、煤、天然氣，居第四位。生物質能包括農作物秸稈、薪柴、水生植物和各種有機廢物（酒糟）等一切由光合作用產生的有機物。我國是農業(yè)國，每年產出大量生物質，因直接燃燒熱效益低，生物質能占農村能源消費的，近期生物質能開發(fā)利用與生態(tài)保護清潔生產的主要任務是：工業(yè)有機廢物治理的開發(fā)、研究、推廣；工業(yè)有機廢物綜合利用；大力推廣沼氣應用技術；城市生活垃圾氣體、焚燒、熱解技術。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源3、生物質能優(yōu)點:(1)提供低硫燃料，(2)提供廉價能源，(3)將有機物轉化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾燃料)，(4)與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術上的難題較少。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源3、生物質能其缺點有:(1)植物僅能將極少量的太陽能轉化成有機物，(2)單位土地面的有機物能量偏低，(3)缺乏適合栽種植物的土地，(4)有機物的水分偏多(50%～95%)第一節(jié)清潔能源藏民視牛糞為黃金

我國微藻制備生物柴油技術聯(lián)饒鎮(zhèn)山門村一個養(yǎng)豬場建起沼氣池焚燒農業(yè)秸稈危害多三、清潔能源4、風能由于地面各處受太陽輻照后氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區(qū)流動，即形成風。風能資源決定于風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系。我國是世界上風能利用最早國家之一，我國風能資源豐富，總量為16億kW，目前風力發(fā)電裝機容量達20萬kW，風能開發(fā)潛力巨大。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源4、風能在自然界中，風是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源。隨著全球氣候變暖和能源危機，各國都在加緊對風力的開發(fā)和利用，盡量減少二氧化碳等溫室氣體的排放，保護我們賴以生存的地球。風能的利用主要是以風能作動力和風力發(fā)電兩種形式，其中又以風力發(fā)電為主。以風能作動力，就是利用風來直接帶動各種機械裝置，如帶動水泵提水等這種風力發(fā)動機的優(yōu)點是：投資少、工效高、經濟耐用。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源5、海洋能海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源6、地熱能地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是引致火山爆發(fā)及地震的能量。已被開發(fā)利用，并具有巨大利用前景和潛力。地熱利用量在80萬噸標準煤以上。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源6、地熱能地熱能的利用：

1）200～400℃直接發(fā)電及綜合利用；

2）150～200℃雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)干燥，工業(yè)熱加工；

3）100～150℃雙循環(huán)發(fā)電，供暖，制冷，工業(yè)干燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；

4）50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業(yè)干燥；

5）20～50℃沐浴，水產養(yǎng)殖，飼養(yǎng)牲畜，土壤加溫，脫水加工。第一節(jié)清潔能源中國第一大地熱發(fā)電站羊八井地熱電站位于西藏自治區(qū)當雄縣羊八井鎮(zhèn)，于１９７７年成功投產第一臺１０００千瓦的發(fā)電機組。經過３０多年的開發(fā)建設，目前電站總裝機容量已達２．５萬千瓦。據多吉介紹，西藏地熱資源豐富，地熱儲量居中國首位，已發(fā)現的地熱點有７００余個，主要分布在青藏鐵路沿線、西藏南部和西部地區(qū)。目前羊八井地熱電站已開發(fā)的主要是淺層資源，而儲藏于地表１４００米以下的“大儲量、高品質”的地熱資源尚未開發(fā)，這部分深層地熱的總裝機容量保守估計至少為３萬千瓦。羊八井地熱電站未來開發(fā)潛力巨大。三、清潔能源7、氫能所有氣體中，氫氣的導熱性最好，比大多數氣體的導熱系數高出10倍，因此在能源工業(yè)中氫是極好的傳熱載體。氫是自然界存在最普遍的元素，據估計它構成了宇宙質量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形態(tài)貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源7、氫能除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。氫燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃范圍，而且燃點高，燃燒速度快。第一節(jié)清潔能源三、清潔能源7、氫能氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會產生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環(huán)境有害的污染物質，少量的氮化氫經過適當處理也不會污染環(huán)境，而且燃燒生成的水還可繼續(xù)制氫，反復循環(huán)使用。第一節(jié)清潔能源聯(lián)合國預測在1995年，世界能源消費總量中，常規(guī)能源占82.2%，新能源占17.8%，2020年，要求新能源的比重要提高到18-20%，2050年爭取達到50%。歐盟1998年，在公布能源戰(zhàn)略白皮書中稱，2050年，歐盟成員國，在可再生能源的應用上要達到50%。可見，實現新能源的轉換，是人類社會和科技進步的一個長期的、艱巨的奮斗過程，但又必須從現在立即行動去實施的一項全球共同性的任務。PV可再生核能歐洲聯(lián)合研究中心對未來能源發(fā)展預測據統(tǒng)計：目前，除水能資源的開發(fā)利用程度較高（在28%－47%）外，風能、太陽能、地熱、潮汐能以及生物質能資源的開發(fā)利用率僅為1%。從資源總量看，可再生能源可供發(fā)電的可開發(fā)資源量（不包括生物質能）有近20億千瓦之多，是2004年底全國發(fā)電裝機總容量（4.41億千瓦）的4.5倍。特別是風能資源，數量上占上述總量的50%多，是水能資源量的2.26倍，而其開發(fā)利用率卻不足0.08%。新能源與可再能源及其開發(fā)利用的現狀及問題

大陸雖然具有豐富的新能源與可再生能源資源，但開發(fā)利用起步較晚，上個世紀70年代末才作為農村能源建設的一部分逐步發(fā)展起來。近年來，新能源與可再生能源的消費，約占能源消費總量（包括全部水能和生物質能）的22%，成為能源供應系統(tǒng)中的重要組成部分。新能源與可再生能源發(fā)展的基本特點：有關可再生能源的利用程度和利用效率逐步提高，其中以風力發(fā)電最快，水能開發(fā)世界第一；有關新能源的研究、開發(fā)利用的范圍逐步擴大，如氫能和燃料電池的研發(fā)正在興起；產業(yè)規(guī)模逐步擴大，如風電產業(yè)、太陽能光伏產業(yè)和熱水器產業(yè)。技術瓶頸有關新能源與可再生能源開發(fā)利用存在著技術滯后現象，自主研發(fā)的技術尤其是高端技術很少，許多項目和企業(yè)都是靠從國外引進技術或者合作生產。

成本障礙

與常規(guī)能源相比，新能源與可再生能源的研發(fā)和利用的成本大大高于常規(guī)能源，無法與常規(guī)能源形成競爭，從而使其市場化和商業(yè)化的途徑受阻。制度困擾

盡管在新能源與可再生能源研發(fā)和利用方面，存在諸多的激勵性政策，但依然存在許多制度上的障礙。這些障礙主要來自于：整個能源制度體系的不銜接配套，來自于沒有長期穩(wěn)定的制度支撐與保障。（1）太陽能產業(yè)鏈上游—硅原料提純或有新突破。產業(yè)鏈中游—電池制造方面，大多數中國光伏企業(yè)的工藝接近或達到國際先進水平。薄膜電池市場前景看好。產業(yè)鏈下游—光伏發(fā)電在我國仍處于初始階段，所占比例較低。光伏產業(yè)基本產業(yè)鏈電池生產商質量檢測晶體硅太陽能光伏產業(yè)鏈太陽能級多晶硅料單晶硅棒多晶硅錠多晶電池組件多晶硅太陽電池片多晶硅片單晶電池組件單晶硅太陽電池片單晶硅片太陽能發(fā)電站(系統(tǒng))各個環(huán)節(jié)都有技術提升的要求，也取得了一些進展。D2010QPD2009S2009S2010Q*2010Q*2009P*2009P*2010QE供給激增帶來產能過剩，但也使光伏組件價格劇降，光伏發(fā)電的經濟性增強，內生的經濟性需求激增；資源、環(huán)境壓力使新能源長期受益，而金融危機更突顯新能源價值，為此各國政府對光伏產業(yè)的扶持力度不斷加碼，政策引致需求激增；雙動力拉動，2010年光伏產業(yè)的需求出現大爆發(fā)，產能過剩問題將得到實質性緩解。PE大爆發(fā)緩解光伏發(fā)電“多晶硅瓶頸”被突破全球多晶硅產能和產量迅速擴張時間2006A2007A2008A2009E2010E全球產能（萬噸）4.05.19.216.124.4全球產能增速（%）11.6%25.9%81.3%74.9%51.3%產能利用率（%）80%80%67%67%75%全球產量預計（萬噸）3.24.16.110.718.3產量增速（%）11.6%25.9%51.1%74.9%70.1%國內廠商產能（噸）3751412.5115674060070350國內產能利用率80.0%80.0%35.4%52.7%60.1%國內的產量預計（噸）300113041002140042300產量增速（%）100.0%276.7%262.8%422.0%97.7%資料來源:公司資料交銀國際09年全球多晶硅的產能將達到可望16.1萬噸，10年將達到24.4萬噸，增速分別同比增長74.9%和51.3%；全球多晶硅的產量在2009年預計為10.7萬噸，至2010年達到18.3萬噸，增速分別達到了74.9%和70.1%。冶金物理法制備多晶硅的成本和能耗傳統(tǒng)工藝制備多晶硅的平均成本集中在40-60美元/公斤的范圍內，而冶金物理法的成本約為傳統(tǒng)工藝的1/3-1/4，其巨大的成本優(yōu)勢，值得密切關注；如能如期量產，預計將對整個行業(yè)形成較大的沖擊。冶金物理法制備的多晶硅因純度較低、存在衰退性強的特點，目前仍然存在較大的爭議。全球電池組件的產量預測時間2004A2005A2006A2007A2008A2009E2010E多晶硅電池（MW）10821558202330366699744711088薄膜電池（MW）64981814001001.01263.02112總產量(MW)11461656220434367700871013200產量增速（%）67.79%44.50%33.09%55.90%124.10%13.12%51.55%2008年底，全球硅片產能8.3GW，同比增長81%，我們預計電池組件的產量為7.7GW，預計2009年電池組件的產量為8.7GW，僅增長了13.12%；預計2010年電池組件產量將大幅度恢復至51.55%。光伏組件的規(guī)模效應日漸凸顯光伏發(fā)電的成本降低當多晶硅價格維持在300美元/公斤附近時，以日照為平均值1500小時計，度電成本為2.47元；當多晶硅價格下降至60美元/公斤附近時，度電成本僅為1.43元。前后不到一年，光伏發(fā)電的度電成本降幅達到了42.1%！光伏發(fā)電度電成本相對于多晶硅價格和光照小時數的彈性分析多晶硅價格（美元/公斤）300100806045301400小時2.651.671.601.531.481.421500小時2.471.561.491.431.381.331600小時2.321.471.401.341.291.241700小時2.181.381.321.261.221.171800小時2.061.311.241.191.151.11四、展望《中共中央關于制定國民經濟和社會發(fā)展第十二個五年規(guī)劃的建議》(下稱《建議》)就提出，在保護生態(tài)的前提下積極發(fā)展水電，在確保安全的基礎上高效發(fā)展核電。我國可再生能源“十一五”規(guī)劃曾明確，“十一五”期間全國新增水電裝機7300萬千瓦，到2010年我國水電裝機容量達到1.9億千瓦，其中大中型水電1.2億千瓦。按照這一目標，“十一五”規(guī)劃中列舉了重點開工的水電站有33座，裝機容量7402.1萬千瓦。第一節(jié)清潔能源四、展望中國正在制定新能源發(fā)展計劃，我們的水能將從1.9億千瓦增加到3億千瓦；風能將從2000萬千瓦增加到1億千瓦或1.2億千瓦；太陽能從300萬千瓦增加到2000萬千瓦。這不是簡單的數字，中國要實現這個目標，需拿出幾萬億元的投資才能實現。第一節(jié)清潔能源四、展望可再生能源是最理想的能源，可以不受能源短缺的影響，但也受自然條件的影響，如需要有水力、風力、太陽能資源，而且最主要的是投資和維護費用高，效率低，所以發(fā)出的電成本高，現在許多科學家在積極尋找提高利用可再生能源效率的方法，相信隨著地球資源的短缺，可再生能源將發(fā)揮越來越大的作用。第一節(jié)清潔能源四、展望原全國人大常委會副委員長、著名經濟學家成思危：從世界產業(yè)革命的歷史看，第一次產業(yè)革命是蒸汽機，第二次是電力，第三次是電腦，我認為第四次產業(yè)革命將是新能源引領的產業(yè)革命。第一節(jié)清潔能源引言：隨著全球化環(huán)境污染的日益加劇和資源的急劇耗竭,人類的發(fā)展受到前所未有的威脅.人類正面臨著有史以來最嚴重的環(huán)境和生態(tài)危機。當代全球的十大環(huán)境問題是:(1)

大氣污染;(2)

臭氧層破壞;(3)

全球變暖;(4)

海洋污染;(5)淡水資源的緊張和污染;(6)

土地的退化和沙漠化;(7)森林銳減;(8)生物多樣性減少;(9)

環(huán)境公害;(10)

有害化學品和危險廢物。其中大部分與化學和化工產品的化學物質有關。20世紀90年代初，綜合考慮環(huán)保、經濟、社會以及化學工業(yè)自身發(fā)展的要求，具有全新理念的“綠色化學”應用而生。綠色化學的提出及有關科學研究，是具有產業(yè)革命性質的跨世紀科技戰(zhàn)略問題，具有重大的科學、經濟和社會意義。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義美國1990年通過了污染預防法（PollutionPreventionActof1990）。促進美國環(huán)保局于1991年建立了綠色化學規(guī)劃1994年8月于美國華盛頓市召開的208屆美國化學會全國年會環(huán)境化學分會，首次以“綠色化學”為主題。1997年5月在美國先是由工業(yè)界、學術界、國家重點實驗室等聯(lián)合在互聯(lián)網上組成了一個虛擬非盈利組織，以后演變建立了世界第一個綠色化學研究院（GreenhemistryInstitute,GCI）。同年6月在美國首都召開了第一屆綠色化學和工程年會。1999年初，英國皇家化學會創(chuàng)辦了國際性的“GreenChemistry”學術刊物。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義“綠色化學”由美國化學會（ACS）提出，目前得到世界廣泛的響應。其核心是利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染。綠色化學，也叫作可持續(xù)的化學、環(huán)境無害化學、環(huán)境友好化學、清潔化學，是設計沒有或只有盡可能小的對環(huán)境產生負面影響的，并在技術上、經濟上可行的化學品和化學過程的科學。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義它是利用化學原理和方法來減少或消除對人類健康、社區(qū)安全、生態(tài)環(huán)境有害的反應原料、催化劑、溶劑和試劑、產物、副產物的使用和產生的新興學科，是一門從源頭上減少或消除污染的化學。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義綠色化學是近十年才產生和發(fā)展起來的，是一個“新化學嬰兒”。它涉及有機合成、催化、生物化學、分析化學等學科,內容廣泛。綠色化學的最大特點是在始端就采用預防污染的科學手段,因而過程和終端均為零排放或零污染。世界上很多國家已把“化學的綠色化”作為新世紀化學進展的主要方向之一。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義美國《綠色化學》(GreenChemistry)雜志：綠色化學是指:在制造和應用化學產品時應有效利用(最好可再生)原料,消除廢物和避免使用有毒的和危險的試劑和溶劑。而今天的綠色化學是指能夠保護環(huán)境的化學技術.它可通過使用自然能源,避免給環(huán)境造成負擔、避免排放有害物質.利用太陽能為目的的光觸媒和氫能源的制造和儲藏技術的開發(fā),并考慮節(jié)能、節(jié)省資源、減少廢棄物排放量。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義綠色化學的核心：利用化學原理從源頭上減少和消除工業(yè)生產對環(huán)境的污染。按照綠色化學的原則、在理想的化工生產方式是：反應物的原子全部轉化為期望的最終產物。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義綠色化學的特點(1)充分利用資源和能源，采用無毒、無害的原料；(2)在無毒、無害的條件下進行反應，以減少向環(huán)境排放廢物；(3)提高原子的利用率，力圖使所有作為原料的原子都被產品所消納，實現“零排放”；(4)生產出有利于環(huán)境保護、社區(qū)安全和人體健康的環(huán)境友好的產品。第二節(jié)綠色化學一、綠色化學的提出及其含義綠色化學給化學家提出了一項新的挑戰(zhàn)，國際上對此很重視。1996年，美國設立了“綠色化學挑戰(zhàn)獎”，以表彰那些在綠色化學領域中做出杰出成就的企業(yè)和科學家。綠色化學將使化學工業(yè)改變面貌，為子孫后代造福。第二節(jié)綠色化學二、綠色化學在中國的興起與發(fā)展面對國際上興起的綠色化學與清潔生產技術浪潮,我國有關部門和機構也開展了相應的行動。1995年中國科學院化學部組織的“綠色化學與技術---推進化工生產可持續(xù)發(fā)展的途徑”院士咨詢活動,結合國內情況,提出了發(fā)展綠色化學與技術、消滅和減少環(huán)境污染源的7條建議。第二節(jié)綠色化學二、綠色化學在中國的興起與發(fā)展1997年由國家自然科學基金委和中國石油化工總公司聯(lián)合資助的“九五”重大基礎研究項目“環(huán)境友好石油化工催化化學與化學反應工程”正式啟動,同年,為迎接新世紀挑戰(zhàn)的需要而制定的《國家重點基礎研究發(fā)展規(guī)劃》,亦將綠色化學的基礎研究項目作為支持的重要方向之一。第二節(jié)綠色化學二、綠色化學在中國的興起與發(fā)展中國科技大學和四川聯(lián)合大學先后建立了綠色化學與技術的研究中心,并相繼于1998年和1999年分別在我國合肥、成都舉辦了國際綠色化學高級研討會。此外,我國已成立了兩家專門致力于綠色化學與技術的研究中心,召開了5次專題研討會,許多高校開設了綠色化學課程,《綠色化學與化工》和《綠色化學導論》已經出版。這些活動推動了我國綠色化學的迅速發(fā)展。第二節(jié)綠色化學三、綠色化學的實現途徑1、采用環(huán)境友好型催化劑2、采用無毒無害的介質3、強化綠色化工的過程與設備4、環(huán)境友好化工材料的應用5、清潔燃料能源生產第二節(jié)綠色化學四、綠色化學的原則及其發(fā)展預測按照R.Sheldon的說法，要達到無害環(huán)境的綠色化學目標，在制造與應用化工產品時，要有效地利用原材料，最好是再生資源；減少廢棄物量，并且不用有毒與有害的試劑與溶劑。為了達到此目標，Anastas＆Warner提出了著名的十二條綠色化學原則(TwelvePrinciplesofGreenChemistry)，作為開發(fā)環(huán)境無害產品與工藝的指導，這些原則涉及合成與工藝的各個方面。例如溶劑、分離、能源與減少副產物等，簡稱十二條，從而為綠色化學的進一步發(fā)展奠定了理論基礎。第二節(jié)綠色化學十二條綠色化學原則：1、預防--防止污染優(yōu)于污染形成后處理2、原子經濟性--設計合成方法時應最大限度地使所用的全部材料均轉化到最終產品中3、無害的化學合成--盡可能使反應中使用和生成的物質對人類和環(huán)境無毒或毒性很小4、設計無危險的化學品--設計化學產品時應盡量保持其功效而降低其毒性第二節(jié)綠色化學十二條綠色化學原則：

5、安全的溶劑和助劑--盡量不用輔助劑，需要使用時應采用無毒物質6、設計要有能效--能量使用應最小，并應考慮其對環(huán)境和經濟的影響，合成方法應在常溫、常壓下操作7、使用可再生的原料--最大限度地使用可更新原料8、減少衍生物--盡量避免不必要的衍生步驟第二節(jié)綠色化學十二條綠色化學原則：

9、催化作用--催化試劑優(yōu)于化學計量試劑10、設計要考慮降解--化學品應設計成使用后容易降解為無害物質的類型11、預防污染進行實時分析--分析方法應能真正實現在線監(jiān)測，在有害物質形成前加以控制12、防止事故發(fā)生本質上的安全化學--化工生產過程中各種物質的選擇與使用，應使化學事故的隱患最小第二節(jié)綠色化學四、綠色化學的原則及其發(fā)展預測5R理論：1.減量——Reduction減量是從省資源少污染角度提出的。減少用量、在保護產量的情況下如何減少用量，有效途徑之一是提高轉化率、減少損失率。減少“三廢”排放量。主要是減少廢氣、廢水及廢棄物（副產物）排放量，必須排放標準以下。2.重復使用——Reuse重復使用這是降低成本和減廢的需要。諸如化學工業(yè)過程中的催化劑、載體等，從一開始就應考慮有重復使用的設計。第二節(jié)綠色化學四、綠色化學的原則及其發(fā)展預測5R理論：3.回收——Recycling回收主要包括：回收未反應的原料、副產物、助溶劑、催化劑、穩(wěn)定劑等非反應試劑。4.再生——Regeneration再生是變廢為寶，節(jié)省資源、能源，減少污染的有效途徑。它要求化工產品生產在工藝設計中應考慮到有關原材料的再生利用。5.拒用——Rejection拒絕使用是杜絕污染的最根本辦法，它是指對一些無法替代，又無法回收、再生和重復使用的毒副作用、污染作用明顯的原料，拒絕在化學過程中使用。第二節(jié)綠色化學四、綠色化學的原則及其發(fā)展預測我國初步提出了以下三個方面的關鍵科學問題作為近期研究工作的重點:(1)綠色合成技術、方法學和過程的研究,包括反應方法學,特別是原子經濟反應和高選擇性、高轉化率反應;高效均相和多相的化學催化,特別是不對稱催化;酶催化和仿生催化;環(huán)境友好介質和原料(如超臨界CO2和H2O)等;第二節(jié)綠色化學四、綠色化學的原則及其發(fā)展預測我國初步提出了以下三個方面的關鍵科學問題作為近期研究工作的重點:(2)可再生資源的利用和轉化中的基本科學問題,包括生物質和酶分子的“手性”和類似手性的空間構型選擇性的化學物理本質;主要生物質和酶分子在酶催化過程中的“構—效關系”;生物質各種成分的分級多層次轉化機理、途徑及其高效綜合利用;天然高分子化學與物理改性、制備與環(huán)境相容的可生物降解新材料等;第二節(jié)綠色化學四、綠色化學的原則及其發(fā)展預測(3)綠色化學在礦物資源高效利用中的關鍵科學問題。包括復雜礦物的相結構,性能及多組元相互作用與自催化特性;多元素擬均相“原子經濟”反應及高選擇性分離;生物分離提取礦物的選擇性催化與生物轉化機制;介質和工業(yè)代謝產物的循環(huán)再生

及零排放系統(tǒng)設計等。第二節(jié)綠色化學五、綠色生產是清潔生產的重要組成部分國際上，工業(yè)污染控制方式在20世紀80年代出現了重大的變革：以原先西方發(fā)達國家“末端處理”式的先污染后治理方式轉化為以污染防范為主的污染控制戰(zhàn)略，這種新戰(zhàn)略被聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署工業(yè)環(huán)境活動中心稱為“清潔生產”戰(zhàn)略。第二節(jié)綠色化學五、綠色生產是清潔生產的重要組成部分“清潔生產”謀求合理利用資源、減少整個工業(yè)活動對人類和環(huán)境的風險，是經濟可持續(xù)發(fā)展的一個有力工具。污染防止概念最早出現于20世紀90年代末期。剛出現時人們冠之以不同的稱呼：美國稱之為“污染預防”、“減廢技術”和“廢料最少化”，日本稱之為“無公害工藝”，而中國和一些歐洲國家則稱之為“少廢無廢工藝”，另外一些國家也有“清潔工藝”、“綠色工藝”、“生態(tài)工藝”等稱呼。直到20世紀90年代初，國際上才逐步統(tǒng)一說法，稱之為“清潔生產”。第二節(jié)綠色化學五、綠色生產是清潔生產的重要組成部分綠色生產（Greenproduction）是指以節(jié)能、降耗、減污為目標，以管理和技術為手段，實施工業(yè)生產全過程污染控制，使污染物的產生量最少化的一種綜合措施。第二節(jié)綠色化學五、綠色生產是清潔生產的重要組成部分綠色生產與清潔生產的概念并無太大差別，我們可以把綠色生產定義為按照有利于生態(tài)環(huán)境保護的原則來組織生產過程，創(chuàng)造出綠色產品，以滿足綠色消費。因為以往清潔生產的概念較專注于工業(yè)生產，所以綠色生產在某種意義上內涵比清潔生產更廣。第二節(jié)綠色化學五、綠色生產是清潔生產的重要組成部分除了清潔生產的內容，綠色生產更突出開發(fā)和生產綠色產品這一點。綠色產品是指在其營銷過程中具有比目前類似產品更有利于環(huán)保的特性的產品。它可以是改良型或全新的產品。綠色產品除了具有傳統(tǒng)產品的基本要求外，還有一個最基本的要求，即符合環(huán)保要求，有利于環(huán)保。第二節(jié)綠色化學五、綠色生產是清潔生產的重要組成部分采用綠色生產的意義是多方面的，例如更易獲得消費者對企業(yè)及產品的好評和信賴、財務收益（由于排污費用的降低和原材料及能源的消耗量的降低），以及新的盈利機會（利用綠色技術可以將無用的東西轉為盈利的有用之材，通常稱之為“廢物利用”）。第二節(jié)綠色化學五、綠色生產是清潔生產的重要組成部分需要指出的是，綠色生產是一個相對的、動態(tài)的概念。所謂的綠色生產和綠色產品都是相對于原來的生產過程和產品而言的。所以綠色生產本身是一個不斷完善的過程，隨著技術進步和經濟發(fā)展，綠色生產的內涵將不斷更新進步。生產綠色產品的企業(yè)應在生產中引入綠色生產、清潔生產的觀念，對原有的高能耗高污染的生產設備進行改造。在綠色產品的設計過程中，應充分考慮綠色產品功能的延伸和再利用，盡量節(jié)省原材料，減少廢棄物。同時，還應考慮廢棄物回收和處理的方便，提供相應的服務，以減少或消除消費者在處理廢棄物時的麻煩和無意中造成的環(huán)境污染。第二節(jié)綠色化學

“綠色化學”已被公認為是21世紀最重要的科學領域之一,是實現污染預防最基本的科學手段.盡管現在還很難對其未來發(fā)展趨勢做出準確而全面的預測,但根據現在的研究進展可以斷定,綠色化學在一些具體研究領域既具有科學研究價值,又將產生重要的社會和經濟效益。 綠色化學從原理和方法上給傳統(tǒng)的化學工業(yè)帶來了革命性的變化,在設計新的化學工藝方法和設計新的環(huán)境友好產品兩個方面,通過使用原子經濟反應,無毒無害原料、催化劑和溶(