能源科技:可持续发展的动力支撑 —专访《国家中长期科学和技术发展规划纲要》能源专家组成员倪维斗院士 采写/张文娟 本刊记者 “认识自然、热爱自然、善待自然、争取与自然最大可能和谐相处,是一个民族、一个国家,乃至整个世界可持续发展的前提。应该说,由于人类对于自然无序的、掠夺性的索取已经造成了当前十分严重的、不可逆转的后果,并且还在不断凸现出来。人类已经遭到了大自然的惩罚,并还要继续加重。在这种情况下,教育年轻人认识自然、理解自然有迫切的意义”,在清华大学舜德楼倪维斗院士的办公室里,倪维斗以他为《理解自然》这本书里所作的序言为开端,开始了我们的谈话,“自然资源的有限性和人们使用的无限性,将会导致我们吃子孙的饭,断子孙的路,因此,政府需要有一个宏观的纲领性的文件,从而对未来相当长一段时间内的中国发展作出建设性的规划”,倪维斗话锋一转,进入了我们采访的正题。 《规划纲要》 意义隽永 记者:《国家中长期科学和技术发展规划纲要》是我国科技发展的纲领性文件,为什么国家要选择这样一个时期,出台这样的一个文件? 倪维斗:未来20年,是中国经济和社会发展的重大机遇期。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》是关系我们新世纪现代化事业和实现中华民族伟大复兴的重大战略性文件。 首先,全面建设小康社会、走新型工业化道路对科技发展提出了新的要求,要实现我国GDP到2020年比2000年翻两番,经济总量将可能进入世界前三位,必须走新型工业化道路,坚持以科技进步与创新为主要动力,对经济结构进行战略性调整,有效解决能源供应、生态环境和自然资源的约束,解决城乡之间、地区之间发展的不平衡性问题,逐步形成以高新技术产业为先导的产业格局。因此,制定新时期的中长期科技发展规划,是站在国家前途和民族命运的战略高度,统筹考虑,全面规划的战略之举。 其次,从国际政治经济形势来说,随着经济全球化,尤其是科学技术的迅猛发展,世界政治经济格局已进入了一个最为活跃的变动时期,新的主导技术结构以及新的技术经济范式正在迅速形成。科学技术已经成为推动经济发展、促进社会进步、维护国家安全的主导力量,科技竞争成为综合国力竞争的焦点,各国政府纷纷调整其发展战略,把促进科技进步与创新当作其基本国策之一。目前, 我国的科技发展水平与发达国家相比还有很大差距,科技竞争力较弱。我们必须抓住机遇,从积极参与国际竞争的高度安排科技发展战略,发展科技事业,提高科技竞争力。 此外,科技自身发展的新趋势迫使我们必须从战略的高度做出前瞻性的部署。21世纪,纳米科技、生命科学与生物技术、信息技术,以及认知科学等新兴领域的诸多技术将有机结合,学科交叉、渗透、融合将日益增强,科技发展正在孕育着历史性的重大突破,面临质的飞跃,对国民经济、社会发展与国家安全的影响越来越大。许多国家政府在相应领域进行了重点部署,实施了一批重大科技战略工程,推动科学技术的发展。因此,我们必须根据科技自身发展规律,在总体布局和发展方向上做出战略性、前瞻性的部署。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》是新时期我国科技发展的重要的战略举措。 能源形势 考验中国 记者:作为能源领域的专家,《国家中长期科学技术发展规划》能源组的专家成员之一,请您介绍一下我国能源发展的形势状况。 倪维斗:能源是人类赖以生存的五大要素之一,是国民经济和社会发展的重要战略物资。经济、能源与环境的协调发展,是实现中国现代化目标的重要前提。由于能源对于国家经济、文化和安全的重要作用,能源问题,过去是,现在是,将来仍然是各国发展战略中优先考虑的问题,在国际政治经济的舞台上,从来都占据着极为重要的地位。我国改革开放以来的二十多年经济持续增长,相应的我国能源发展取得了巨大成就。但是,由于需求量巨大,供应不足,以及全国的环境不断恶化,能源作为国民经济发展的支撑,瓶颈问题十分突出,主要表现在以下几个方面: 首先,能源需求的持续增长与能源供给之间产生了巨大的矛盾。我国是当今世界第二大能源生产国和第二大能源消费国。2004年,我国一次能源生产量增长1%,而能源消费量增长1%,占世界能源消费总量的5%,是当今世界上能源消费增长最快的国家。我国存在巨大能源需求,目前中国人均能源消费水平只是世界平均水平的一半左右,甚至只是经合组织(OECD)国家平均水平的六分之一(中国人均能源消费量约为3吨标准煤,世界平均值是38吨标准煤左右,OECD国家能源消费量为8吨标准煤,北美人均能源消费量超过11吨标准煤)。据有关部门分析得出的结果,我国能源消耗总量大致是2020年一次能源的需求在25亿~33亿吨标准煤之间,2050年的一次能源需求将在50亿吨标准煤左右。我国的常规商品能源资源占世界总量的7%,水能资源居世界的第1位,煤炭第3位,石油第12位,天然气第22位,但是由于我国人口众多,人均可开采储量远远低于世界平均水平,保持能源供应量将是我国长期面临的严重挑战。 第二,液体燃料的短缺问题十分严重。能源需求日益增长的同时,我国液体燃料消费量必然会逐年增加,目前我国石油进口依靠率已达到40%,根据国际能源机构(IEA)预测,到2010年、2020年我国的年液体燃料消费将分别达到55亿~71亿吨、06亿~41亿吨,进口依靠率将要超过60%。我国的石油供需矛盾日益突出,关系到国家的能源战略安全,更为严重的是,将有可能导致社会的动荡不安,因此,解决大规模石油短缺问题将是我国能源战略的一个极为重要的问题。 第三,能源利用中的环境污染问题日益严重。同发达国家相比,中国能源利用效率仍然相对较低、能源消费的总体结构仍然处在相当不合理的状态。目前中国单位产值能耗是发达国家的3~4倍,主要工业产品能量单耗比国外平均高40%,在今后的相当长一段时间内,煤炭仍然将是我国最主要的一次能源。我国的煤炭利用存在高污染、低效率的问题。在我国SO2排放总量中由于煤炭直接燃烧占90%,在NOX排放总量中煤炭占67%,在CO2的排放中煤炭占85%,随着煤炭及其他化石燃料消费总量的增加,来自环境负担和控制费用的压力将进一步加重。如何大幅度提高煤炭及其他化石燃料的利用效率,降低污染物排放,改善对生态环境的影响是能源领域可持续发展所面临的另一个严峻的挑战。 第四,农村及边远地区用能问题。我国目前农村人口多,居住面积广,收入水平低,目前仍有60%的农村依靠柴草、秸秆做饭取暖,不仅效率低下(仅10%~15%),而且造成较大的烟气和微颗粒污染,低效率的利用还造成了对燃料的过度需求,是造成毁林、草场破坏、水土流失、沙化面积逐年扩大等问题的重要因素之一,随着新农村政策的提出,解决农村能源的使用问题也日益提上议事日程。 第五,温室气体和气候变化问题。中国是《京都协议书》的成员国之一,虽然目前我国还没有承诺温室气体二氧化碳的减排任务,但是由于我国庞大的人口基数,温室气体的排放量仅次于美国,到2030年前,中国有可能超过美国居世界第1位。温室气体的减排压力将会越来越大,如果等到不得不减排的时候再着手处理这一问题,将会使我国付出巨大的代价。因此,从现在开始,就应该从各个方面做好减排的准备。 直面挑战 谋划发展 记者:从您刚才的介绍,我们可以看出,我国能源发展存在“供需矛盾突出、利用效率低下、环境污染严重”的三大挑战,您能否结合《国家中长期科学技术发展规划》谈谈解决的途径。 倪维斗:《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将能源作为第一个重点发展的领域和优先主题,可见国家政策的高瞻远瞩,我国能源科技的发展应为我国实施“保障供应、节能优先、结构优化、环境友好”的能源可持续发展战略提供经济、高效、清洁的先进能源技术。研究的重点主要表现在以下的几个方面: 首先,要加强对煤的高效开发和清洁利用的研究。它包含三个方面的内容。(1)煤的高效洁净发电过程的研究。未来我国经济发展过程中的主要一次性能源中,煤炭担当主力军的角色,至2030年,我国将有70%的煤用于发电,因此,应大力探索有可能广泛使用的洁净高效发电的途径。应大力开展燃煤联合循环发电技术的研究,如IGCC和APFBC,其中,APFBC技术能够和超临界、超超临界技术相结合。鉴于我国是煤炭大国,煤种复杂且地区分布极广,因此宜于发展多种有希望的技术路线。(2)开展煤的大规模气化研究。煤气化是煤高效清洁利用的重要途径。洁净、高效的燃烧和发电、多联产、用煤制造液体燃料的第一步都是气化,我国应及早争取建立适合中国国情的大规模气化装置。(3)开展多联产技术的研究。煤气化生成的合成气用于生产液体燃料、化工产品和发电,并把这些过程优化耦合起来。 第二,开展解决液体燃料短缺问题的研究。它也包含三个方面的内容。(1)开展常规及非常规石油资源、天然气资源的高效开采。包括深层资源形成机理,多选回叠合盆地油气形成与分布研究,海相、岩性和不整合底层圈闭油气藏形成规律,以及地物勘探新方法和非常规油气藏的勘探等等。(2)加强煤基液体车用燃料的技术研究,液体燃料包括F-7合成燃料,甲醇和二甲醚,与此同时,要加强这类替代燃料在发动机中的应用研究。(3)展开大规模氢能系统的建立的研究。由于我国以煤为主的能源结构,开展煤制氢技术的研究对于我国意义与前景重大。在多联气条件下,如何捕捉和利用CO2是实现煤的高效及近零排放的主要途径之一,是当前国际上煤利用技术研究的热点,我国有必要抓紧时间开展相关研究,为我国的煤的可持续发展打下基础。 第三,展开可再生能源利用的研究。可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源,它对环境无害或危害极小,而且资源分布广泛,适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能等。风能是指风所负载的能量,风能的大小决定于风速和空气的密度。我国北方地区和东南沿海地区一些岛屿,风能资源丰富。据国家气象部门有关资料显示,我国陆地可开发利用的风能资源为53亿千瓦,10米高度主要分布在东南沿海及岛屿、新疆、甘肃、内蒙古和东北地区。此外,我国海上风能资源也很丰富,初步估计是陆地风能资源的3倍左右,可开发利用的资源总量为5亿千瓦。太阳能是指太阳所负载的能量,它的计量一般以阳光照射到地面的辐射总量,包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和。太阳能的利用方式主要有:光伏(太阳能电池)发电系统,将太阳能直接转换为电能;太阳能聚热系统,即太阳能集热器;被动式太阳房;太阳能热水系统;太阳能取暖和制冷等。水的流动可产生能量,通过捕获水流动的能量发电,称为水电。小水电在我国是指总装机容量小于或等于5万千瓦的水电站。生物质能生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源,如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。整体来说,可再生能源是十分分散、能量密度很低的,尤其是生物质能,所以对它的应用不能照抄外国,必须结合我国广大小农经济的具体情况,原则上应是分散的能源分散用。譬如说,秸秆低耗能冷压缩成颗粒,用于广大农村的炊事,采暖和小城镇的小容量工业锅炉就是一个很好的应用方向。 第四,展开节能技术的研究。据有关机构研究,按现行汇率计算的每百万美元国内生产总值能耗,我国为1274吨标准煤,比世界平均水平高4倍,比美国、欧盟、日本、印度分别高5倍、9倍、7倍和43倍。单位产品能耗方面,电力、钢铁、有色、石化、建材、化工、轻工、纺织8个行业主要产品单位能耗平均比国际先进水平高40%。主要耗能设备能源效率方面,燃煤工业锅炉平均运行效率65%左右,比国际先进水平低15~20个百分点;中小电动机平均效率87%,风机、水泵平均设计效率75%,均比国际先进水平低5个百分点,系统运行效率低近20个百分点;机动车燃油经济性水平比欧洲低25%,比日本低20%,比美国整体水平低10%;载货汽车百公里油耗6升,比国外先进水平高1倍以上;内河运输船舶油耗比国外先进水平高10%~20%。单位建筑面积能耗方面,我国单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近发达国家的2~3倍。我国能源利用效率低下的主要原因是粗放型经济增长方式,结构不合理,技术装备落后,管理水平低。 节能除了依靠技术进步以外,更重要的是相关的政策、法规及其实施的“刚”度。改革开放以来,我国开发、示范(引进)和推广了一大批节能新技术、新工艺和新设备,节能技术水平有了很大提高。但从总体上看,投入不足,创新能力弱,先进适用的节能技术,特别是一些有重大带动作用的共性和关键技术开发不够。同时由于缺乏鼓励节能技术推广的政策和机制,多数企业融资困难,节能技术推广应用难。针对工业部门能耗巨大的现实和交通运输、居民生活用能快速增长的趋势,应着重加强重点部门和共性关键节能技术的研究和推广应用,在2010年前,坚持自主开发和技术引进相结合的路线,大力推广现有成熟的、先进的节能技术,解决节能设备和产品的经济使用、高可靠性、大批量生产的工艺和技术问题,实现跨越式发展,通过大规模应用达到普遍节能。2010年后,大力发展节能高新技术,在新型能源使用及转化技术、可再生能源技术、高效节能技术及产品等方面取得突破,大幅度挖掘节煤、节油和节电潜力。 第五,加强其他与能源相关的技术研究,如石油、天然气储量的探测、高效利用的研究。加强民用核能技术的研究,加强电网安全性与可靠性研究等。 高校肩负发展重任 记者:作为国家创新体系的重要组成部分,我国高校在能源科技发展中该怎样做? 倪维斗:未来相当长一段时间内,我国高校科技工作的重点就是要注重优化结构、创新体制、凝练目标、重点突破,为国家的现代化建设提供基本的人才支持和一大批创新性科技成果。在能源科技领域,高校要在国家的支持下,结合高等学校在能源领域的研究特色和长处,强化高校之间的合作,努力将成果转化成生产力,建设国际上具有一流水平的清洁能源、新能源和环境保护高新技术实验研究的开发平台。保障措施有如下几个方面: 首先,要注重学科的融合,加强和整合现有的能源科技研究机构,建立具有强大技术集成能力的综合性国家重点实验室。主要任务其一是从事清洁能源技术和新能源的研究开发,其二是注重国家能源供应系统研究,研究不同发展选择路径对生产成本、进口替代的影响,重视人文、管理学科的相互结合。 第二,要吸引优秀人才,组织团队进行大项目攻关,保持精干和高效的科研管理队伍;积极争取国家在能源及相关领域下达的重大研究课题,提高科研的起点和质量,推动与国家大型科研机构及大型企业建立联合关系,促进科技成果的迅速转化,形成新的经济增长点;扩大国际合作,加强与国际一流大学、科研机构及大型公司的交流合作。 第三,高校应突出高技术研究的特色,集中力量研究宏观思路,开展多学科交叉(如与交通、水利、土木行业的交叉)和基础性、战略性、前瞻性的工作,这是高校的优势所在。
前言第1章 绪论1 自然资源与环境概述1 自然资源的概念2 环境的概念3 自然资源、环境与经济的关系2 自然资源与环境经济学产生的背景1 资源问题不断突出2 环境污染问题不断加剧3 早期主流经济学对自然资源和环境的忽视3 自然资源与环境经济学的产生与发展1 自然资源经济学的产生与发展2 环境经济学的产生与发展4 自然资源与环境经济学的研究对象及研究方法1 自然资源与环境经济学的研究对象2 自然资源与环境经济学的研究内容3 自然资源与环境经济学的发展趋势4 自然资源与环境经济学的研究方法本章小结复习思考题第2章 资源的稀缺性及其缓解途径1 资源稀缺的含义及其现状1 资源的稀缺性及其经济含义2 造成资源稀缺的主要原因3 我国资源稀缺的现状与特点2 资源稀缺的衡量1 衡量指标的选择标准2 资源稀缺衡量指标的设计3 资源稀缺衡量指标的局限性与克服3 资源稀缺对经济的影响与缓解途径1 资源稀缺与经济发展的关系2 缓解资源稀缺的途径本章小结复习思考题第3章经济增长与自然资源可持续利用1 自然资源与经济增长1 经济增长理论概述2 古典经济增长理论关于增长要素的研究3 现代经济增长理论关于自然资源的研究4 经济增长中自然资源的可替代性2 可持续发展1 可持续发展的产生背景2 可持续发展的定义3 可持续发展理论关于资源、环境的观点3 自然资源的可持续利用1 自然资源可持续利用的含义2 资源可持续利用的实现途径3 可供选择的资源与环境政策4 循环经济与资源可持续利用1 循环经济概述2 循环经济在发达国家资源可持续利用中的作用3 循环经济对发展中国家资源可持续利用的意义本章小结复习思考题第4章 经济发展与环境问题1 环境问题1 环境问题的概念2 环境问题的历史发展3 环境问题产生的原因4 全球性的环境问题2 经济发展与环境问题1 经济与环境协调发展的理论2 环境库兹涅茨曲线3 贸易与环境的关系本章小结复习思考题第5章 资源、环境配置的经济学原理1 自然资源合理配置的基本原理1 自然资源配置的相关内容概述2 资源配置的市场理论3 资源配置的产权理论4 资源配置的外部性理论2 利润最大化与资源配置1 利润最大化理论2 不同类型市场的利润最大化3 资源配置中的利润最大化研究3 市场失灵与资源配置1 市场失灵2 市场失灵纠正4 资源配置中的福利经济问题1 福利经济理论2 资源配置中的福利经济问题研究本章小结复习思考题第6章 非再生资源的可持续利用1 非再生资源的概念与基本特征1 非再生资源的概念2 非再生资源的特征2 非再生资源可持续利用的经济学分析1 非再生资源的耗竭原因分析2 非再生资源可持续利用的经济学原理3 非再生资源的跨时间有效配置3 保障非再生资源可持续利用的经济、政策手段1 确立资源价值,理顺价格关系2 建立非再生资源核算体系3 建立和完善非再生资源的经济补偿机制4 明确和强化非再生资源资产的财产所有权5 政府通过经济杠杆对不可再生资源市场进行宏观调控6 政府的直接管理与临界控制本章小结复习思考题第7章 可再生资源的可持续利用1 可再生资源的概念与基本特征1 可再生资源的概念2 可再生资源的分类3 可再生资源的基本特征2 可再生资源的生态增长模型1 与密度无关的增长模型2 与密度有关的种群增长模型3 具有时滞的种群动态增长3 可再生资源的最优化利用1 种群数量变动2 资源开发与种群平衡3 资源的最优利用4 典型可再生资源的可持续利用1 森林资源的可持续开发与利用2 渔业资源的可持续开发与利用本章小结复习思考题第8章 公共资源及其可持续利用1 公共资源的概念及其基本特征1 公共资源的概念及含义2 公共资源的基本特征2 公共资源利用中存在的典型问题1 公共资源开发利用的外部性影响2 公共资源利用中的“公地悲剧”3 公共资源可持续利用的途径及需要解决的矛盾1 公共资源可持续利用的内涵和基本原则2 公共资源可持续利用的可能途径3 实现公共资源可持续利用需要解决的矛盾4 道德观、伦理观与公共资源的可持续利用1 环境道德、生态伦理的概念与内涵2 公共资源开发利用中的道德规范和法律法规的关系本章小结复习思考题第9章 环境污染控制理论与方法1 环境污染控制理论概述1 环境污染控制的一般原理2 污染损害3 污染控制的成本2 污染控制的目标1 社会有效率的污染排放水平2 污染控制的目标3 污染控制的手段1 管制手段2 经济手段3 几种流行的经济手段本章小结复习思考题第10章 环境与自然资源价值评估1 环境与自然资源价值观1 环境与自然资源无价值论2 环境与自然资源有价值论3 环境与自然资源价值的经济学意义4 环境与自然资源价值的分类5 环境与自然资源价值评估的理论框架6 环境与自然资源价值评估方法的选择2 直接市场估价法1 直接市场估价法概述2 剂量—反应法3 生产率变动法4 疾病成本法和人力资本法5 机会成本法3 揭示偏好价值评估法1基本概念2 内涵资产定价法3 防护支出法与重置成本法4 旅行费用法4 陈述偏好法1 陈述偏好法的概述2 投标博奕法3 比较博奕法4 无费用选择法5 成本—效益分析1 静态成本—效益分析2 动态成本—效益分析6 环境与自然资源案例1 达维台风2 污水排放3 顺德的桑基鱼塘本章小结复习思考题第11章 自然资源与环境核算1 环境资源核算的背景及意义1 环境资源核算理论性的背景2 环境资源核算的意义2 环境与经济综合核算体系SEEA1 SEEA概述2 SEEA3 自然资源核算1 资源核算的内容和程序2 将自然资源核算纳入国民经济核算体系3 自然资源核算方法4 环境核算1 市场价值法2 替代市场法3 意愿调查法4 其他核算方法5 环境资源核算的实践1 国外环境资源核算实践2 国内环境资源核算实践本章小结复习思考题
中国农村可再生能源发展现状与趋势摘要:据农业部对全国农村可再生能源统计结果表明,农村居民生活用能呈稳步增长趋势,农村可再生能源发展迅速,目前能源消费结构以秸秆和薪柴为主,但存在着商品能源消费城乡差距较大、地域差异显著等问题。分析表明,商品能源无法满足中国农村能源发展需求。我国拥有丰富的可再生能源,可供农村地区开发利用的可再生能源主要包括太阳能、风能、小水电、地热能、生物质能。为促进在我国农村地区发展可再生能源产业,建议采取完善可再生能源开发利用的政策法规体系,消除可再生能源开发利用的市场障碍,加大资金投人力度,多能互补开发农村能源,加快服务体系建设等措施。关健词:农村能源,发展现状,趋势,可再生能源引言农村能源是指农村地区的能源,包括能源消费和能源生产(主要是当地的可再生能源)仁’〕。实际上,农村能源是针对第三世界国家农村地区的基础设施不发达,很少获得商品能源供应,主要依靠当地生产的可再生能源资源满足需要而提出的一个概念。中国是一个农业大国,2006年乡村人口总数达37亿人,占全国总人口的比重为10%图,农村能源关系到全国1/2以上人口的生活用能供应和生活质量改善的问题。党的“十七大”提出要建设生态文明,走生产发展、生活富裕、生态良好的文明发展道路。农村可再生能源开发符合科学发展观和循环经济的理念,是落实党的“十七大”精神的具体体现,有利于建设资源节约型和环境友好型社会,促进农村社会经济可持续发展。搞好农业农村节能减排,不仅有利于合理有效地利用农业资源,优化农村地区能源消费结构,缓解化石能源供应的紧张局面,保障国家能源安全,有利于建立可持续发展的能源供应体系,促进经济社会可持续发展,是我国能源战略的重要组成部分。随着农村经济的发展和农民生活水平的提高,对能源需求提出了更高的要求。认识中国农村能源发展趋势,选择合适的农村能源发展战略是十分必要的。本文通过对《2007年度全国农村可再生能源统计汇总表》分析,研究了我国农村可再生能源发展现状、趋势、制约因素和发展对策。中国农村可再生能源发展现状据农业部对全国农村可再生能源统计结果,截至2007年底,全国省柴节煤灶保有量5亿户,节能炉3471万户,节能炕2024万铺;农村户用沼气保有量总数已经达到了2650万户;太阳热水器保有量达4300万米2,太阳灶保有量112万台;已建成秸秆集中供气站734处,建立了一批秸秆固化成型示范点,为生物质能源规模化开发利用奠定了良好的基础。(l)农村居民生活用能消费总t稳步增加与20。。年相比,2。。7年农村居民生活能源消费总量增加了1%,年均增长率为。%,低于全国同期能源消费增长速度,呈稳步增长态势(图1)。其中,商品能源增加了6%,年均增长率为7%;非商品能源增加了4%,年均增长率为4环。在农村居民生活用能费中,优质能源的增长速度较快。其中,农村户用沼气消费增长速度最快,与2000年相比,2007年增长了5%,年均增长率为0%。其次为液化石油气和电力,分别增长了5%和0%,年均增长速度分别为3%和8%。而煤油消费呈负增长,与2000年相比减少了7%,年增长率为一2%(图2)。中国农村居民生活用能正朝着商品化、优质化的方向发展。2)能源消费结构仍以秸秆和薪桨为主2007年中国农村居民生活用能消费结构中,秸秆占33%,薪柴占10%,煤占08%,电力占47%,沼气占21%,液化石油气占71%(图3)。目前,我国农村居民生活用能仍以秸秆、薪柴为主,大部分用于炊事和取暖之用,优质能源比例低,能源消费结构极不合理。这种情况可能是由于秸秆、薪柴容易获得,几乎不需要任何费用造成的。从发展趋势来看,在未来相当长的时期内,秸秆、薪柴等传统生物质能仍是我国农村居民的主要生活用能。
新能源是相对于常规能源说的,有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用。 (1)核能技术。核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素(如铀、钍)的原子核发生分裂反应时所释放的能量,通常叫原子能。核聚变能是指轻元素(如氘、氚)的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电,也可以供热。核能的最大优点是无大气污染,集中生产量大,可以替代煤炭、石油和天然气燃料。①核裂变技术,从1954年世界上第一座原子能电站建成以后,全世界已有20多个国家建成400多个核电站,发电量占全世界16%。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站30万千瓦;引进技术建成的是广东大亚湾核电站180万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉,核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制,所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同,有轻水堆(用轻水作慢化剂和冷却剂,浓缩铀为燃料,包括压水堆和沸水堆)、重水堆(重水慢化和冷却,天然铀为燃料)、石墨气冷堆(石墨慢化,二氧化碳或氦冷却,浓缩铀为燃料)、石墨水冷堆(石墨慢化,轻水冷却,浓缩轴为燃料),这些堆型各有优点,目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利用天然铀资源,热中子堆只能利用天然铀中2%的左右的铀,而快中子增值堆可以利用60%以上,这种堆型还在进行商业规模示范试验。②核聚变技术,这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合,故叫热核反应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富,几乎人类可用之不尽。所以世界各国极为重视。可以说,世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。 (2)太阳能技术。①太阳能热利用技术比较成熟,有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等,在工业和民用中应用较多;②太阳能光电转换技术,通过太阳能光电池把光能转换成电能(直流电),主要是光电池制造技术,太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便,但大功率发电成本太高。③光化学转换技术,利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气,氢气是很干净的燃料。 (3)风能技术。风能是一种机械能,风力发电是常用技术,目前世界上最大风力发电机为3200千瓦,风机直径97.5米,安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共20万千瓦,最大风力发电机为120千瓦。 (4)生物质能技术。这是利用动植物有机废弃物(如木材、柴草、粪便等)的技术。①热化学转换技术,把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气,或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭;②生物化学转换技术,主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气,沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用,工业沼气技术也开始应用。③生物质压块成型技术,把烘干粉碎的生物质挤压成型,变成高密度的固体燃料。 (5)氢能技术。氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染。而且制氢原料主要也是水,取之不尽,用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。①氢气制造技术,有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等;②氢气储运技术,氢气贮存有三种方式,一是压缩,二是低温液化,三是贮氢金属吸收。③氢气利用技术,有三种利用方式,一是作为燃料直接燃烧,二是通过氢燃料电池直接发电,三是用作各种能源转换的中介质使用。 (6)地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度,可直接通过蒸汽轮机发电;地热热水最好是梯级利用,先将高温地热水用于高温用途,再将用过的中温地热水用于中温用途,然后再将用过的低热水再利用,最后用于养鱼、游泳池等(表13-6)。 (7)潮汐能技术。潮汐发电技术是低水头水力发电技术,容量小,造价高。我国海岸线长达14000公里,有丰富潮汐能。据估算,全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电700亿千瓦时。 资料来源: