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新能源读书笔记

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新能源开发利用

能源是人类活动的物质基础，是经济发展的核心动力，尤其是在国际化的经济舞台上，能源是一国核心竞争力的重要组成部分和经济社会可持续发展的必要条件。

人类社会进入21世纪之后，随着经济稳步快速发展，能源耗费晕现空前增长态势，大量不可再生资源已开采殆尽，资源瓶颈制约日益突出。

目前，世界大部分罔家能源供应不足，难以满足经济发展需要。

根据国际能源局（IEA）在2005年“哈特（Han）世界炼油和燃料会议”上的预测，2030年，世界各国对能源的需求量将增长60％。

随着化石能源尤其是石油供应的日趋紧张, 以及由化石能源使用所带来的环境与全球气候变暖问题日益严峻, 人类迫切需要改变传统的能源消费模式和消费结构。

在全球金融危机还远未结束的背景下, 以及发展低碳经济越来越成为全球各国共识的形势下, 开发利用种类繁多、资源丰富、环境友好、渗透性高的新能源既是培育新的经济增长点、提振低迷经济之路, 也是提升经济发展质量、提高人们生活水平之需的最优选择。

一、 新能源概述 

新能源一般是指除煤炭、石油、天然气等传统能源以外、直接或间接地来自太阳或地球内部所产生热能的各种能源形式。

相对传统能源而言, 新能源一般具有以下特征:

第一, 尚未大规模作为能源开发利用, 有的甚至还处于初期研发阶段; 第二, 资源赋存条件和物化特征与常规能源有明显区别; 第三, 开发利用技术复杂, 成本较高; 第四, 清洁环保, 可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放; 第五, 资源量大、分布广泛,且大多具有能量密度低的缺点。

按照上述特征, 可以把新能源范围确定为以下9个品种:

 太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物、核能、核聚变能。

其中, 生物质能分为传统生物质能和现代生物质能, 传统生物质能属于非商品能源, 利用方式主要为柴草、秸秆等免费生物质的直接燃烧, 用于烹饪和供热; 现代生物质能包括生物质发电、沼气、生物燃料等, 是

段; 太阳能光伏发电、风电、生物质发电、地热发电、生物燃料等技术基本成熟, 已经进入产业化初期或中期阶段; 地源热泵、大中型沼气池需要靠规模化来降低成本, 处于推广阶段;太阳能热发电、潮汐发电、氢能的制备和储存、燃料电池在技术上已经成功, 但需要做进一步的提升,目前还处于示范阶段; 纤维素乙醇、天然气水合物勘探和开采、受控核聚变等技术尚未成熟, 还处于研发阶段。

三、当代新能源技术

 1、核能 

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，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 

（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、生物质能 

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。

4、风能、地热能、潮汐能 

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，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。

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。

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。

5、海洋能 

（1）海洋能在海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。

这就是说，要想得到大能量，就得从大量的海水中获得。

（2）海洋能具有可再生性。

海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。

 （3）海洋能有较稳定与不稳定能源之分。

较稳定的为温度差能、盐度差能和海流能。

不稳定能源分为变化有规律与变化无规律两种。

属于不稳定但变化有规律的有潮汐能与潮流能。

人们根据潮汐潮流变化规律，编制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，预测未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱。

潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。

既不稳定又无规律的是波浪能。

  （4）海洋能属于清洁能源，也就是海洋能一旦开发后，其本身对环境污染影响很小。

四、中国创新能源开发利用的必要性 

（1）传统能源开发利用模式的负环境效应 

在我国，煤炭燃烧产生的废气是空气污染的主要来源。

目前全国烟尘排放量的70%，SO2排放量的90%，氮氧化物的67%，CO2的70%来自煤炭使用过程。

这是由中国能源的国庆决定的，中国已经基本形成“以煤为主，多元发展”的能源生产和消费结构，煤炭在能源资源储量个消费中占据了重要地位。

2007年，中国CO2排放量占全球总排放量的13.5%，居世界第二位。

（2）中国能源开发利用中的经验教训 

世界各国能源效率都经历从高增长向低增长的转变过程。

中国自20世纪90年代中后期进入工业化中期阶段，目前正处于重化工业加速发展时期，到2020年，中国将一直处于这个特殊的发展阶段，进入低速增长阶段。

国际经验表明，世界各国对经济利益的追逐加大了能源的消耗，能源与环境危机逐渐成为经济发展的瓶颈。

鉴于20世纪以来主要发达国家发生的一系列重化工严重污染环境事件，使低碳经济，新能源，低碳技术逐步成为世界各国应对气候变化的“同义语”。

虽然中国的能源资源总量比较丰富，但人均能源资源拥有量却处于世界较低水平。

中国正处于快速发展时期，煤炭在能源资源储量和产量中的比重，决定了其仍将在相当长的时期内占据能源供给的主要地位，然而，日益严格的环境保护约束也决定了中国煤炭产量不可能像过去那样告诉高速增长，节能减排，保护环境已经成为中国的基本国策和社会共识。

（3）中国创新能源开发利用模式的必要性 

长期以来，我国能源利用以煤炭为主，煤炭资源日趋枯竭，经济发展过度依赖化石能源必然影响能源安全。

煤炭开发利用带来了环境压力，以煤为主的传统能源利用模式是温室气体的主要来源。

在中国工业化进程中，能源始终是制约中国经济持续增长的瓶颈，节能减排逐渐成为宏观调控中能源开发利用的核心概念。

改革开放30多年以来，随着能源市场化改革不断推进，能源工业进一步对外开放和国家对能源投入的增加，能源对经济社会发挥发展的制约得到很大缓解。

然而，21世纪以来，能源供求形势发生新的变化，工业化和城市化的快速推进，引致高能耗行业的过快发展，能源消耗呈现高增长态势，在加速消耗常规化石能源储量的同时，对生态环境产生严重破坏。

面对这种形势，中国应着眼于能源发展战略与生态文明建设，大力推进节能减排。

五、中国新能源发展面临的问题 

尽管我国新能源资源丰富，开发利用也取得了长足进展，但也面临着不少问题。

主要问题有：

（1）政策问题。

国家和政府的法律政策导向对新能源发展起着至关重要的作用，但是我国新能源的相关政策体系还不完整，新能源发展的政策缺乏配套性、衔接性，特别是缺乏细则。

此外，各地政府缺乏相应的法律政策，不能很好地贯彻中央的政策，形成促进新能源产业发展的良好政策环境。

（2）技术问题。

虽然我国拥有巨大的生产新能源的自然优势，但在技术领域与国外先进技术水平仍有较大差距。

在新能源几大关键技术和设备领域，我国都严重依赖国外，风机92%依靠进口；光伏发电所需的硅材料和设备90%依靠进口。

当前流行的先进的兆瓦级风电机组、生物质直燃发电的锅炉、太阳能光电所需要多晶硅原料等，高技术含量、高附价值的设备和材料也几乎全部依赖进口。

关键技术的缺乏极大地阻碍了我国新能源产业竞争力的形成。

（3）人才问题。

按照新兴产业的发展规律，人才队伍培养和聚集至少需要20~30年的时间。

虽然经过近几年的发展，我国在发展新能源方面已经具备了一定的人才队伍基础，但许多技术人员来自于新能源相近领域的专业人员，没有接受过系统的技术学习和培养。

很多大型企业主要利用自身相关技术和工业基础，通过联合设计或引入战略合作方式培养新能源开发和制造技术队伍，因而造成整个产业的高端技术研发、技术管理方面的复合型人才大量缺乏。

（4）市场开发和发育问题。

虽然我国已经制定了一些新能源产品的相关标准，但从整体上来说，缺乏系统的技术规范，尤其是缺乏产品质量国家标准、认证标准以及相应的法规和质量监督体系，影响了市场的扩大。

同时我国新能源市场规模不大，与其成本过高不无关系。

（5）思想认识问题。

一些部门的领导和地方干部对发展新能源的战略意义和紧迫性认识不足，公众还没有自觉使用新能源的意识。

六、解决上述问题的建议措施 

发展清洁新能源是国家能源战略的重要组成部分，对缓解我国能源安全和环境压力具有积极意义。

尽管我国新能源技术开发和利用居发中国家前列，但远不能满足国内能源结构调整的需要。

因此，一方面，要加大新能源技术研究开发的投入；另一方面，要改进新能源技术的研究开发规划与组织实施管理，提高研究开发的效率。

（1）加强长期规划，加大投入力度，应用开发与技术储备相结合。

目前，大部分新能源还属于补充能源，尚不能大规模替代传统能源，发展新能源技术是_项长期任务。

新能源技术的开发利用要与国家的能源战略紧密结合，做好长期规划。

一方面，对一些相对成熟、已经进入产业化的技术，重点进行降低成本、提高效率等方面的研究开发；另一方面，对一些新兴技术进行探索性研究，增加技术储备。

（2）根据国内资源特点，突出重点，引进技术和自主开发相结合。

我国的可再生能源资源丰富，可再生能源技术发展多元化，重点放在有大规模产业化前景的技术上。

由丁新能源技术的研究开发投入火，周期长。

为提高效率，要采取引进技术和自主研发相结合的战略。

一方面，国外基本成熟的技术，可以通过引进技术消化吸收，根据我国的资源特点进行再改进，逐步掌握核心技术；另一方面，具有我国特色的可再生资源技术要坚持自主开发。

（3）建立研究开发和示范一体化的管理体系，促进研究开发与产业化结合。

由于目前大部分新能源技术尚未成熟，成本高于传统能源，其利用和产业化有一定的技术风险和市场风险，加上新能源的利用具有环境保护等社会效益，因此，发展新能源技术不能仅靠市场机制，政府应在新能源技术的研究开发、示范和推广的各个环节发挥作用。

借鉴日本的经验，要打破部门界限，建立产学研结合的研究开发、示范和推广体系；制定新能源技术的技术路线图，加强研究开发、示范和推广各环节的衔接，增加新技术的工程化试验和示范项目投入；以企业为新能源技术集成平台，以示范项目为纽带，促进产学研结合。

（4）建立共性技术研究开发机制。

目前，许多新能源技术处于研究开发的初级，研究开发投入大，周期长，需要跨学科的联合攻关，一些基础性的研究成果属丁共性技术。

为了提高研究开发投入的效率，要建立共性和共享技术联合开发机制，以利益和知识产权分享机制为纽带，采取多种方式组织企业、科研机构联合研究开发共性技术。

（5）提高政策的持续稳定性和透明度，鼓励企业增加新能源技术的研究开发投入。

由于新能源技术的开发利用需要政府政策的支持，增加政策稳定性和透明度有利于企业进行长期的研究开发投入。

通过鼓励使用新能源的需求政策，开拓新能源市场，减少企业投资风险。

（6）加强国际合作。

开发利用新能源、节能减排是全世界面临的共同问题。

因此，要采取多种方式建立新能源技术开发的长期国际合作机制，通过合作开发和引进技术，加速新能源技术的利用和产业发展。

目前，一些发达国家在新能源技术领域走在前面，我们应以节能减排为目标，加强新能源技术方面的国际合作。

尽管新能源发展如火如荼，但新能源发展也是一柄双刃剑。

既要加快发展，又不能操之过急，更要注意避免各方面的风险。

特别是目前一些技术不过关、投入过高的问题要引起重视，并加以研究解决。

需要加强新能源技术研发和储备，逐步发展，层层推进。

同时，在加快新能源发展的同时，要坚持发展与环保相统一的原则，坚持把综合效益放在首位，防止新能源带来新污染。

只有在今后的发展中不断开发利用新能源，才能让我们的环境更加美好。