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再生能源领域应用解决方案
2018-8-22


本文主要通过风能、太阳能、生物质能等新能源在中国的发展前景及应用,探讨其中存在的问题。从中国的能源利用情况实际出发,探讨新能源在中国如何更有力的发展,如何更便捷的利用,并就新能源在中国的前景及应用提出自己的见解。


新能源发展前景新能源应用

新能源的发展与社会支持之间是相辅相成的关系。新能源产业想要走上正轨,初步达到盈利,离不开国家和社会的大力扶持;而新能源的发展也可以解决能源危机、通货膨胀、环境问题等许多社会问题,帮助构建社会主义和谐社会。新能源的快速发展中,与其配套的各项管理与技术内容不可或缺。

在国际石油市场强势震荡和国内一些城市不断拉闸限电的同时,我国的能源专家把目光投向了新能源和可再生能源的开发利用,专家的研究普遍表明,我国新能源利用前景广阔。
我国今后将大力发展风能、太阳能、地热、生物质能等新能源和可再生能源,到2015年中国新能源和可再生能源的年开发量将达到4300万吨标准煤,占当时能源消费总量的2%。
国家发展和改革委员会中国可再生能源规模化发展项目办公室主任周凤起说,我国正在制定可再生能源促进法,以促进对可再生绿色能源产业的大规模开发和利用。
我国有丰富的新能源和可再生能源。统计显示,太阳能年日照时数在2200小时以上的地区约占国土面积的三分之二以上,具有良好的开发条件和应用价值。可开发的风能资源储量为2.53亿千瓦。地热资源远景储量相当于2000亿吨标准煤,已勘探的40多个地热田可供中低温直接利用的热储量相当于31.6亿吨标准煤。
中国能源研究会的一项研究说,从长远来看,新能源和可再生能源的开发利用可以逐步改善以煤炭为主的能源结构,促进常规能源资源更加合理有效地利用,缓解与能源相关的环境污染问题,使我国能源、经济与环境的发展相互协调,实现可持续发展目标。


从近期来看,新能源和可再生能源的开发除了能增加和改善能源供应外,还将对解决边疆、海岛、偏远地区的用电用能等问题起到非常重要的作用。

测算表明,到2015年,新能源和可再生能源的利用将减少3000多万吨碳的温室气体以及200多万吨二氧化硫等污染物的排放,提供近50万个就业岗位,为500多万户边远地区农牧民解决无电问题。
实际上,新能源和可再生能源的开发利用在我国已经成为各类资本竞相追逐的热点之一。
不久前,在风能资源极为丰富的内蒙古自治区,加拿大埃伏隆电力股份有限公司与内蒙古二连浩特市签约,拟投资12亿美元,在2008年前建成一个总装机容量100万千瓦的亚洲最大风电场。
但中国能源研究会的研究也同时指出,从总体上来看,我国新能源产业整体实力不强,市场竞争能力弱,一些阻碍产业发展的关键问题没有从根本上得到解决,迫切需要加快技术进步和机制创新,以推动这一产业的迅速发展。


我国的新能源发展面临着机遇和挑战

面对当今国际社会严峻的能源形势,中国政府高度重视新能源的开发利用,把加快发展可再生能源作为“十一五”时期能源发展的一项重要任务。

我国新能源产业目前呈现良好的发展前景,预计到2015年所规划的新能源提供的电力、热水和燃气终端能源产品的总量将达到4300万吨标准煤,并将直接拉动相关行业的发展,带来明显的环境效益。

国家电网公司党组成员、副总经理舒印彪指出:“从世界各国应对气候变化的行动中,我们不难发现,这一轮以发展新能源为主题的能源革命,是以电力为中心的,电网是推进新能源发展的关键环节。”并认为,发展新能源,对于优化能源结构、增加能源供应、保障能源安全、保护生态环境、促进我国经济社会可持续发展等,具有十分重要的意义。
新能源的发展现状有机遇更有挑战,技术与经济问题并存。

就风电而言,我国规划的风电基地所在地区电网规模偏小,需要依托更高电压等级、大规模远距离输送因而由此带来了复杂的电网技术和经济问题。

大规模发展风力发电,使我们不得不面对系统调峰调频问题。目前,我国平均峰谷差约为30%,部分地区达40%,未来还有可能进一步加大;而系统调峰主要依靠煤电。新能源的大规模开发,将使得系统调峰面临更加严峻的考验。


太阳能发电技术的发展也亟待社会的支持。以天和家园太阳能试点工程为例,若要收回投资成本,则每千瓦时上网电价应高于3元,远远高于煤电的上网电价;如按现行居民用电价计算,收回投资成本需100年以上。

虽然我国光伏产业产品组装能力跻身世界前三,但晶体硅提纯、铸锭切片、逆变控制等核心技术却被国外垄断。中国的光伏产业“两头在外”知识产权掌握度不高,实质上是受制于国外研发企业为其“代工”。


新能源发展的技术与经济问题产生根源

虽然我国新能源的发展形势总体上良好,但其事业起步晚、发展快,相关政策法规不够完善,标准体系不够健全,与电网及其他电源的发展不够协调。

我国新能源开发缺乏统一规划,无序开发甚至开发过度。国务院2007年6月审议通过的《可再生能源中长期发展规划》中提出到2020年建成风电3000万千瓦的发展目标,而目前规划的风电装机容量却已达12000万千瓦,过于迅猛的势头不利于其发展的可持续性。
行业标准不完善问题日渐凸显,并严重制约新能源发展。我国现行的《风电场接入电力系统技术规定》为指导性要求,不作强制执行要求,且对电网的调峰调频能力、低电压穿越能力等标准不严明,不能满足新能源大规模开发的要求。

政府相关政策不够完善,社会支持力度不够或无力支持。例如,我国一些地区电网电源结构单一、调峰手段有限,要保证新能源电量全额收购,需要付出很大代价,既不经济,也不安全。此外,金融危机对以外向型为主的阳光能源影响很大,政府在此方面却没有予以大力扶持,光伏产业近几月出现开工不足。
对新能源送出及辅助服务的激励政策、电价审批和项目管理、新能源电厂的新型管理机制等,均亟待加强,这在一定程度上造成新能源为电网接纳的困难。


社会各界支持将给新能源插上腾飞的翅膀

我国2006年1月1日开始实施的《可再生能源法》及其实施细则都给新能源产业发展提供了强大的政策支持。

在当前形势下,我国社会各界给予了新能源发展很大的帮助支持,2009年上半年发布的《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》及相关补贴政策是政府开始关注该产业的积极信号;降低太阳能电池的成本和出台相应的激励政策,则是我国发展太阳能发电产业的两大推手。


在国家政策激励下,我国太阳能光伏企业在以长三角地区为代表的全国各地崛起,并于2006年发起成立了“中华全国工商业联合会新能源商会”,并建立了自有网站中华新能源网。
新能源发电的前景犹然光明,但是对于共建和谐社会,民众和相关企业的新能源意识、参与行动更加重要。2005年,上海市就推出了“绿色电力机制”,由个人和单位自愿认购绿色电能,定价比常规电价高0.53元/千瓦时。
世界再生能源委员会主席WolfgangPalz博士认为,新能源应用不存在技术难题,帕尔茨表示,目前在世界范围内,新能源的应用充满着生机与活力,从事这个行业的人大部分都是年轻人。尽管这样,帕尔茨也并不否认煤炭等重要性。
对于新能源推广中目前比较突出的一个“技术障碍”说法,帕尔茨明确表示否定,他认为,这根本不存在技术问题,目前风能和光伏太阳能的技术都比较成熟,“不需要回到大学里去研发这些技术。”,他认为“认为存在技术障碍是那些外行人的说法”。
对于目前新能源应用存在的困难,帕尔茨表示主要是成本问题,不过如果能通过扩大规模,产生规模经济后,成本就会大幅降低,推广起来也就容易得多。在确定电价的原则上,帕尔茨的建议是“定的电价使企业能够生存,甚至能够进一步的发展就行了。”,否则会使电价太高,影响可再生能源的广泛使用。


可再生能源最大的潜力市场在贫穷地区和国家凭着优良的技术和雄厚的资金支持,目前世界上可再生能源发展得好的国家都集中于西方发达国家,不过帕尔茨认为,可再生能源发展潜力最大的地方应该是世界贫穷地区和国家。那些地方安装难度低,应用范围广,然而,一些援助机构获得了上千亿欧元的资金,却并没有投资于可再生能源这一最有潜力和需求的领域,帕尔茨表示很失望。
生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。有关专家估计,生物质能极有可能成为未来可持续能源系统的组成部分,到下世纪中叶,采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总能耗的40%以上。


目前人类对生物质能的利用,包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等;间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等,它们通过微生物作用生成沼气,或采用热解法制造液体和气体燃料,也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计,每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440~1800亿吨(干重),其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3~8倍。但是尚未被人们合理利用,多半直接当薪柴使用,效率低,影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵******甲烷,用热解法生成燃料气、生物油和生物炭,用生物质制造乙醇和甲醇燃料,以及利用生物工程技术培育能源植物,发展能源农场,新农村建设离不开新能源发展中国是一个农业大国,农村人口占大多数,因此农村和农民问题是关系到国家稳定与发展的关键性问题。近年来,随着农村经济的发展,农民生活水平不断提高,广大农村对于能源的需求量也在不断上升,传统能源的大量使用造成了严重的污染问题,同时日益增大的农村能源需求量也给我国本已严峻地能源形势带来了更大的挑战。根据《2004年世界BP能源统计年鉴》提供的资料,2003年世界石油探明总储量为1567亿吨,中国石油探明总储量仅占世界的2.1%,但中国的石油年消费量却占到了世界的7.6%,2003年中国石油对外依存度达到了35%,专家预计这一数字到2020年将达到60%。同时我国农村许多地区风能、太阳能、生物质能源丰富,蕴含着发展新能源的巨大潜力,因此,将可持续发展理念引入农村能源利用领域,大力推进新能源建设,则是解决农村能源与环境之间矛盾的有效途径。

生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能储存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能,它通常包括以下几个方面:一是木材及森林工业废弃物;二是农业废弃物;三是水生植物;四是油料植物;五是城市和工业有机废弃物;六是动物粪便。在世界能耗中,生物质能约占14%,在不发达地区占60%以上。全世界约25亿人的生活能源的90%以上是生物质能。


以秸秆产能技术为例,秸秆产能是生物质能里面具有代表性的一种。秸秆属可再生能源,年复一年可保证能源的永续利用。有资料介绍,植物在燃烧过程中放出二氧化碳,但它在生长过程中要吸收二氧化碳,这放出和吸收是基本平衡的,所以对环境保护有利。同时从秸秆的化学成分和热值看亦有它的优势,将它燃烧产生的灰分不小于10%,而且灰分还是一种好的农作物所需的肥料,是发展循环经济的好项目。农作物的成熟期主要集中在春季和秋季,由于它们的生长期和成熟期与气候密切相关,因地区不同也有一些差异。我国秸秆的产生量主要集中在春末或春夏交替期、夏末或夏秋交替期及秋季。由于中国土地辽阔,秸秆的收获时间也存在一定的差异,但趋势是一致的。这里所谈季节性主要针对农作物成熟时产生的秸秆,至于农作物收获后,经过加工过程产生的生物质资源如稻壳等不在此列,它根据粮食的市场需求加工产生。以上秸秆产生的特点将对开发利用秸秆的管理和技术方面带来重大影响。当然对于一些具体情况,应该具体问题具体分析处理。


从实际应用来说,秸秆作为能源原材料可用于制作秸秆煤或者用于秸秆发电。秸秆煤比起普通煤炭,秸秆煤不仅投入小、生产安全,还具有易燃耐燃、热效率高、残渣少等特点,在新农村建设中推广秸秆煤,不仅能使农村的生态环境得到保护,而且能使生产秸秆煤的农民家庭带来丰厚的利润回报。目前利用秸秆发电的途径有两种:一是秸秆气化发电,二是秸秆直接燃烧发电,用得最广泛的是秸秆直接燃烧发电。秸秆发电与常规的火力发电的不同之处主要是燃料不同引起燃烧系统的变化,重点是燃烧设备的变化,而热力系统的其余部分和电气系统与常规一般火电厂类同。秸秆燃烧的另一途径是利用已经运行电厂中的锅炉进行掺烧,这既可节约煤,又可增加秸秆利用的途径。各地电厂所配炉型不同,可以由秸秆的各种成型来满足不同炉型锅炉燃烧要求。有一种在煤粉炉中掺烧秸秆的思路是炉膛中下部稍加改造增加一块炉排烧秸秆,称之为联合燃烧。还有对将按要求被关闭的小型火力发电厂,可以对其锅炉改造或重新建设锅炉装置,改造成为生物质能电厂,这也是有利的途径。在新农村建设中使用秸秆发电,能够有利于减轻农民的负担,同时可以有利于保护环境。


大力发展新能源如太阳能、风能、核能、生物质能可以解决许多社会问题,有助于共建和谐社会。大力发展新能源可以解决能源危机、缓解运输紧张局面。即使新能源短期内难以占据能源市场的主要份额,但却可以很大程度减轻用电压力,也可以很大程度上减轻电煤紧张的局面,不会出现为了抢运电煤中断其他货物的运输造成的运输紧张。


大力发展新能源有利于节能减排,保护环境。新能源的迅速崛起将使人们对化石能源需求一定程度上减少,小煤窑的开采就会减少,对周边环境的影响也会降低。火力发电对大气的污染也会减轻。大力发展新能源可以减低通货膨胀。新能源作为能源的重要提供者后,对传统能源如煤、石油的需求就会大幅降低,煤和石油的紧缺情况会得到改善;一旦煤的价格下降,电力的价格就会下降,工业产品价格就会下降,随之许多生产资料和生活资料价格也可能下降。

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