發(fā)展新能源材料的時代意義

1、發(fā)展新能源材料的時代意義摘要：我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使得對能源的需求增加，常規(guī)的化石能源供應(yīng)不足的矛盾日益突出。能源安全成為我國必須解決的戰(zhàn)略問題。發(fā)展新能源和可再生能源十分緊迫，也是世界各發(fā)達(dá)國家競相研究的熱點(diǎn)課題之一。新能源與可再生能源不僅有利于解決和補(bǔ)充我國化石能源供應(yīng)不足的問題，而且有利于我國改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護(hù)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展之路。開發(fā)利用新能源與可再生能源也是構(gòu)建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社。關(guān)鍵字：化石能源 新能源 能源結(jié)構(gòu) 可持續(xù)發(fā)展 資源節(jié)約型 環(huán)境友好型一、 新能源定義新能源又稱非常規(guī)能源。是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源

2、，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。二、 新能源的發(fā)展趨勢及國內(nèi)外新能源最新進(jìn)展部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得長足的發(fā)展，并在世界各地形成了一定規(guī)模。表1-34為可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的分類。目前生物質(zhì)能，太陽能，風(fēng)能以及水力發(fā)電，地?zé)崮艿鹊睦眉夹g(shù)已經(jīng)得到利用。表1-34 可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的分類技術(shù)能源產(chǎn)出應(yīng)用和技術(shù)狀況生物質(zhì)能燃燒熱能廣泛應(yīng)用，改進(jìn)技術(shù)的可采性燃燒過程加熱、蒸汽、發(fā)電廣泛應(yīng)用，有改進(jìn)的潛力氣化/動力生產(chǎn)發(fā)電/供熱，熱電聯(lián)供示范階段氣化/燃料生產(chǎn)甲醇，氫研制階段水解和發(fā)酵乙醇對糖和淀粉已商業(yè)應(yīng)用，用材生產(chǎn)在研制中熱解/生產(chǎn)液體燃料生物油中試階段熱解/生產(chǎn)固體

3、燃料焦炭廣泛應(yīng)用消化沼氣商業(yè)應(yīng)用風(fēng)能電池充電運(yùn)動，動力小型風(fēng)力機(jī)，廣泛應(yīng)用陸上風(fēng)力透平發(fā)電商業(yè)廣泛應(yīng)用海上風(fēng)力透平發(fā)電研制和示范階段太陽能光伏發(fā)電發(fā)電廣泛應(yīng)用，價格昂貴，需要進(jìn)一步改進(jìn)太陽能熱動力發(fā)電加熱，蒸汽，發(fā)電示范階段，需要進(jìn)一步改進(jìn)低溫太陽能利用加熱和制冷太陽能集熱器商業(yè)應(yīng)用，干燥器示范階段太陽能被動式太陽能利用加熱，制冷，照明，通風(fēng)示范和應(yīng)用太陽能光合成H2或副氫燃料基礎(chǔ)和應(yīng)用研究水力發(fā)電動力商業(yè)應(yīng)用地?zé)崮芗訜?，蒸汽，發(fā)電商業(yè)應(yīng)用2001世界一次能源消費(fèi)總量為Mtoe，其中石油占35%，煤炭占23.4%，天然氣占21.2%，可再生能源占13.5%(其中生物質(zhì)能占10.4%，水力占2.

4、214%，太陽能等占0.0886%)，核能占6.9%，2000年世界電力生產(chǎn)中可再生能源的貢獻(xiàn)率占19%，僅次于煤炭，其中水力發(fā)電占17%，生物質(zhì)占5%，太陽能等不到3%。在表1-35為2001年世界主要地區(qū)可再生能源的消費(fèi)情況。可以看出，在發(fā)達(dá)國家，生物質(zhì)能占總的一次性能源的3%左右，而發(fā)展中國家生物質(zhì)能占總的一次能源大約35%，而且主要是用于炊事。這反映出不同國家和地區(qū)的科技水平的差別。19712000年30年間可再生能源的平均增長率和總的一次能源平均增長率相當(dāng)。其中地?zé)崮?，太陽能，風(fēng)能和海洋能的發(fā)展速度最快，年均增長率達(dá)到9.4%，風(fēng)能和太陽的增長率高達(dá)52.1%、32.6%，表明他們在

5、快速發(fā)展。在表1-35的數(shù)據(jù)表明，在2001年我國的可再生能源站總的一次能源的20.8%，然而其中大部分是燃燒型的生物質(zhì)能，小部分是水電，而太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能等能源的利用率幾乎為零。我國的能源統(tǒng)計年鑒等都沒有對可再生能源的生產(chǎn)、消費(fèi)等情況進(jìn)行統(tǒng)計，表明這些有較高技術(shù)含量的可再生能源在我國正處于研究開發(fā)之中的起步階段，利用率還比較低，利用規(guī)模和水平與國際相比差距很大。表1-35 2001年世界主要各地區(qū)可再生能源的消費(fèi)情況區(qū)域總的一次能源供給/Mtoe總的可再生能源/Mtoe總的可再生能源占總一次能源的比例/%主要燃料類型占可再生能源的比例水力/%地?zé)?、太陽?%生物質(zhì)/%非洲514.3257

6、.550.12.60.297.2南美洲449.9125.327.935.41.563.0亞洲1152.2384.133.33.93.093.1中國1155.6239.820.89.90.090.1非OECD國家99028.88.946.50.752.8前蘇聯(lián)944.629.63.169.00.330.7中東389.63.10.844.022.333.7OECD 5332.8303.75.734.811.653.6世界總量10038.31351.913.516.43.779.9國際能源署（IEA）對20002030年國際電力的需求進(jìn)行了研究，如表1-36所示。其中來自可再生能源的發(fā)電量平均增長最

7、快。IEA的研究認(rèn)為，在未來30年內(nèi)非水力的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長得快，年增長速度接近6%，在20002030年間其總量發(fā)電將增加5倍，到2030年買它將提供世界總電力的4.4%，其中風(fēng)能和生物質(zhì)能將占其中的80%。表1-36 20002030年世界電力供需平衡 項 目2000年2010年2020年2030年20002030年年平均增長率/%總發(fā)電量/（TW。H）153912003725578315242.4煤炭598971439075115902.2石油12411348137113260.2天然氣26764947769699234.5氫燃料電池0015349核電2586

8、2889275826970.1水電26503188380042591.6其他可再生能源24952186313815.9自用和損耗量/Mtoe2353043884762.4總消費(fèi)量/Mtoe10881419181222352.4工業(yè)4585817298792.2民用3054085326742.7服務(wù)業(yè)2563414405482.6其他（運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等）68891111332.3目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低，一方面是與不同國家的重視程度與政策有關(guān)，另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān)，尤其是技術(shù)含量較高的太陽能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等。據(jù)IEA的預(yù)測研究，在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將

9、大幅度下降，從而增加它的競爭力。可再生能源利用的成本與多種因素有關(guān)，因而有關(guān)成本預(yù)測的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預(yù)測結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢。我國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十一五”規(guī)劃，并制定頒布了中華人民共和國可再生能源法，重點(diǎn)發(fā)展太陽能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦谩＝陙碓趪业拇罅Ψ龀窒?，我國在風(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽能利用，地?zé)崮芾玫阮I(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。三、開發(fā)利用新能源的重大意義不論是從經(jīng)濟(jì)社會走可持續(xù)發(fā)展之路和保護(hù)人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境的高度來審視，還是從

10、為世界上200多億無電人口和一些特殊用途解決現(xiàn)實的能源供應(yīng)出發(fā)，發(fā)展新能源和可再生能源均具有重大戰(zhàn)略意義。（一）、新能源和可再生能源是人類社會未來能源的基石，是化石能源的替代能源在當(dāng)今的世界能源結(jié)構(gòu)中，人類所利用的能源主要是石油、天然氣和煤炭等化石能源。1997年世界一次能源消費(fèi)總量為121.56億，其消費(fèi)構(gòu)成為：石油占39.9%，天然氣占23.2%，煤炭占27%，核電占7.3%，水電2.6%。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、社會生活的提高，預(yù)計未來世界能源消費(fèi)量將以每年2.7%的速度增長，到2020年世界的能源消費(fèi)總量將達(dá)到195億tce。截至1996年末，世界石油、天然氣和煤炭的可采儲量為1.

11、3萬億tce，其中：石油和天然氣占1/5，煤炭約占4/5。盡管今后還可能有新的儲量被發(fā)現(xiàn)，但按目前的世界能源探明儲量和消費(fèi)量計，這些能源資源僅可供全世界大約消費(fèi)172年。根據(jù)目前國際上通行的能源預(yù)測，石油資源將在40年內(nèi)枯竭，天然氣資源將在60年內(nèi)用光，煤炭資源也只能使用220年。我國擁有居世界第一位的水能資源，居世界第二位的煤炭探明儲量，居世界第11位的石油探明可采儲量。截止到1990年底，我國已探明的能源資源總量為1551億，其中：煤炭占52.6%，水能占43.33%，石油占3.03%，天然氣占0.96%，約為世界總量的10.7%。其中，煤炭探明儲量約占世界的11%，石油約占2.4%，天然

12、氣約占1.2% 。但由于我國人口眾多，人均能源資源卻嚴(yán)重不足，人均能源資源探明儲量只有135tce，僅相當(dāng)于世界人均擁有量264tce的51%。其中，煤炭人均探明儲量為147tce，是世界人均值208的70%；石油為2.9tce，是世界人均值的11%；天然氣為世界人均值的4%；即使是水能資源，按人口平均，也低于世界人均值。而我國現(xiàn)在所面臨的卻是能源需求量成倍增長的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。如果2050年我國的人口總數(shù)為15億左右的話，屆時一次能源的需求量將為15億37.5億，約為目前美國能源消費(fèi)總量的1.52倍，為屆時世界能源消費(fèi)總量的16%22% 。由以上分析可見，在人類開發(fā)利用能源的歷史長河中，以石油、天

13、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。人類必須未雨綢繆，及早尋求新的替代能源。研究和實踐表明，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(rèn)的理想替代能源。根據(jù)國際權(quán)威單位的預(yù)測，到21世紀(jì)60年代，即2060年，全球新能源和可再生能源的比例，將會發(fā)展到占世界能源構(gòu)成的50%以上，成為人類社會未來能源的基石，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。（二）、新能源和可再生能源清潔干凈、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(xié)調(diào)的清潔能源化石能源的大量開發(fā)和利用，是造成大氣和其他類型環(huán)境污染與

14、生態(tài)破壞的主要原因之一。如何在開發(fā)和使用能源的同時，保護(hù)好人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)成為一個全球性的重大問題。目前，世界各國都在紛紛采取提高能源效率和改善能源結(jié)構(gòu)的措施，以解決這一與能源消費(fèi)密切相關(guān)的重大環(huán)境問題。即所謂的能源效率革命和清潔能源革命，也就是我們通常所說的節(jié)約能源和發(fā)展清潔干凈的新能源和可再生能源。全球氣候變化是當(dāng)前國際社會普遍關(guān)注的重大全球環(huán)境問題，它主要是發(fā)達(dá)國家在其工業(yè)化過程中燃燒大量化石燃料產(chǎn)生的CO2等溫室氣體的排放所造成的。因此，限制和減少化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2等溫室氣體的排放，已成為國際社會減緩全球氣候變化的重要組成部分。自從工業(yè)革命以來，約80%溫室氣體造

15、成的附加氣候強(qiáng)迫是由人類活動引起的，其中CO2的作用約占60%，而化石燃料的燃燒是能源活動中CO2的主要排放源。1990年全世界一次能源消費(fèi)量114.76億tce，其中煤炭、石油、天然氣分別占到27.3%，,38.6% 和21.7%。據(jù)政府間氣候變化專門委員會(IPCC)第一工作組1992年度工作報告報道，1990年全球化石燃料向大氣排放了大約6065億噸碳。據(jù)估算，我國能源活動引起的CO2排放量約5.8億噸碳，約占全球化石燃料CO2排放量的9.76%。觀測資料表明，在過去100年中，全球平均氣溫上升了0.30.6攝氏度，全球海平面平均上升了1025cm。如對溫室氣體不采取減排措施，在未來幾十

16、年內(nèi)，全球平均氣溫每10年將可升高0.2攝氏度，到2100年球平均氣溫將升高13.5攝氏度。我國的能源開發(fā)利用對于環(huán)境造成的污染非常嚴(yán)重。我國的煤炭消費(fèi)量占世界煤炭消費(fèi)總量的27%，是全世界少有的以煤炭為主的能源消費(fèi)大國。我國的CO2排放量，在蘇聯(lián)解體后僅次于美國而居世界第二位。煤炭燃燒所產(chǎn)生的溫室氣體的排放量比燃燒同熱值的天然氣高69%，比燃油高29%。1997年我國排放CO230億噸，其中85%是由燃煤排放的；排放SO22346萬噸，居世界第一位，其中90%是由燃煤排放的；排放煙塵1873萬噸，其中73%是由能源開發(fā)利用排放的。由于能源利用和其他污染源大量排放環(huán)境污染物，造成全國57%的城

17、市顆粒物超過國家限制值；有48個城市的SO2濃度超過國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)；有82%的城市出現(xiàn)過酸雨，面積已達(dá)國土面積的30%；許多城市的NOx有增無減，其中北京、廣州、烏魯木齊和鞍山超過國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來，由于城市汽車大幅度增加，燃用汽油產(chǎn)生的汽車尾氣已成為城市環(huán)境的重要污染源。而新能源和可再生能源污染物排放很少。目前各種發(fā)電方式的碳排放率, g碳(/kWh) ：常規(guī)燃煤電為304，煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電為270，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電為118，帶燒天然氣備用機(jī)組的太陽能熱發(fā)電為47，地?zé)岚l(fā)電為2.5，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電則為0。由上述分析可見，新能源和可再生能源是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的清潔能源，采用新能源和可

18、再生能源以逐漸減少和替代化石能源的使用，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、走經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展之路的重大措施。（三）新能源和可再生能源是世界不發(fā)達(dá)國家的20多億無電人口和特殊用途解決供電問題的現(xiàn)實能源迄今，世界上不發(fā)達(dá)國家還有20多億人口尚未用上電，其中我國約占6000多萬人。由于無電，這些人大多仍然過著貧困落后、日出而作、日落而息、遠(yuǎn)離現(xiàn)代文明的生活。這些地方，缺乏常規(guī)能源資源，但自然能源資源豐富，人口稀少，并且用電負(fù)荷不大，因而發(fā)展新能源和可再生能源是解決其供電問題的重要途徑。另外，有些領(lǐng)域，如海上航標(biāo)、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(hù)站

19、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提供，不消耗燃料，無人值守，最為先進(jìn)、安全、可靠和經(jīng)濟(jì)。（四）結(jié)論可再生能源的開發(fā)與利用日益受到國際社會的關(guān)注與重視，我國與國際先進(jìn)水平還存在很大的差距。發(fā)展中國家在可再生能源的利用上普遍是技術(shù)含量很低的粗放利用或者引用發(fā)達(dá)國家關(guān)鍵設(shè)備，如不采取積極措施和加大投入，抓住機(jī)遇對適合本國新能源利用技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)研究和技術(shù)開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化推廣，將來不得不面臨繼續(xù)引進(jìn)國外技術(shù)的困境。我國是能源消費(fèi)大國，常規(guī)能源儲備相對不足，因此，多元化的能源配置是解決我國能源問題的必由之路。可再生能源在我國蘊(yùn)藏量豐富。開發(fā)利用新能源對我國的能源戰(zhàn)略安全和環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。參考文獻(xiàn)1 朱志剛/加快邁向新能源時代構(gòu)建有利于新能源發(fā)展的財稅制度研究/中國環(huán)境科學(xué)出版社,2008-6-12 王革華/新能源概論/化學(xué)工業(yè)出版社, 2006-8-13（美）洛根著，馮玉杰，王鑫等譯/微生物燃