沈陽燃氣鍋爐

清潔能源引領綠色發展的創新路徑

清潔能源引領綠色發展的創新路徑

發布日期:2019-01-14 作者: 點擊:

清潔能源,即綠色能源,是指不排放污染物、能夠直接用于生產生活的能源,它包括核能和“可再生能源”。

傳統意義上,清潔能源指的是對環境友好的能源,意思為環保,排放少,污染程度小。但是這個概念不夠準確,容易讓人們誤以為是對能源的分類,認為能源有清潔與不清潔之分,從而誤解沈陽清潔能源的本意。 

清潔能源的準確定義應是:對能源清潔、高效、系統化應用的技術體系。含義有三點:第一清潔能源不是對能源的簡單分類,而是指能源利用的技術體系;第二清潔能源不但強調清潔性同時也強調 經濟性;第三清潔能源的清潔性指的是符合一定的排放標準。

可再生能源,是指原材料可以再生的能源,如水力發電、風力發電、太陽能、生物能(沼氣)、地熱能(包括地源和水源)海潮能這些能源??稍偕茉床淮嬖谀茉春慕叩目赡?,因此,可再生能源的開發利用,日益受到許多國家的重視,尤其是能源短缺的國家。

能源就是向自然界提供能量轉化的物質(礦物質能源,核物理能源,大氣環流能源,地理性能源)。能源是人類活動的物質基礎。在某種意義上講,人類社會的發展離不開優質能源的出現和先進能源技術的使用。在當今世界,能源的發展,能源和環境,是全世界、全人類共同關心的問題,也是我國社會經濟發展的重要問題。

清潔能源和含義包含兩方面的內容:

(1)可再生能源

消耗后可得到恢復補充,不產生或極少產生污染物。如太陽能、風能,生物能、水能,地熱能,氫能等。中國目前是國際潔凈能源的巨頭,是世界上最大的太陽能、風力與環境科技公司的發源地。

(2)非再生能源

在生產及消費過程中盡可能減少對生態環境的污染,包括使用低污染的化石能源(如天然氣等)和利用清潔能源技術處理過的化石能源,如潔凈煤、潔凈油等。

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,而且幾乎所有的國家,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,前蘇聯的切爾諾貝利事故、美國的三里島事故和日本的福島核事故影響都非常大,核電站尤其是戰爭或恐怖主義襲擊的主要目標,遭到襲擊后可能會產生嚴重的后果,所以目前發達國家都在緩建核電站,德國準備逐漸關閉目前所有的核電站,以可再生能源代替,但可再生能源的成本比其他能源要高。

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,可再生能源將發揮越來越大的作用。

太陽能

1、光與熱的轉換。如太陽能熱水器、太陽能灶、太陽能熱發電系統等。

2、光與電的轉換,如太陽能電池板、太陽能車、船等。

太陽能清潔能源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,因此利用成本和環境代價都較高。目前研究的熱電在太陽能熱利用方向上。

風能

地球表面大量空氣流動所產生的動能。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。據估算,全世界的風能總量約1300億千瓦。風能資源受地形的影響較大,世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶。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電兩種形式,其中又以風力發電為主。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動機的優點是:投資少、工效高、經濟耐用。

氫能

1、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,因此在能源工業中氫是極好的傳熱載體。

2、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。

3、除核燃料外氫的發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,是汽油發熱值的3倍。

4、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。

5、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境,而且燃燒生成的水還可繼續制氫,反復循環使用。

生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式,一種以生物質為載體的能量,它直接或間接地來源于植物的光合作用,在各種可再生能源中,生物質是獨特的,它是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規的固態、液態和氣態燃料。所有生物質都有一定的能量,而作為能源利用的主要是農林業的副產品及其加工殘余物,也包括人畜分糞便和有機廢棄物.生物質能為人類提供了基本燃料。甜高粱是主要的生物質能,我國甜高粱最早是科學家于1965年開始培育的雅津系列甜高粱品種,甜高粱耐澇、耐旱、耐鹽堿,適合從海南島到黑龍江地區種植,糖錘度在18-23%,每4畝甜高粱秸稈可生產1噸無水生物乙醇。我國汽油中的甜高粱生物乙醇比例占10%。我國生物質能儲量豐富70%的儲量在廣大的 農村 ,應用也是主要在農村地區。目前已經有相當多的地區正在推廣和示范農村沼氣技術,技術簡單成熟,正在逐步得到推廣。 

生物能具備下列優點:

(1)、提供低硫燃料。

(2)、提供廉價能源(于某些條件下)。

(3)、將有機物轉化成燃料可減少環境公害(例如,垃圾燃料)。

(4)、與其他非傳統性能源相比較,技術上的難題較少。

至于其缺點有:

(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%)

應對能源危機7步走

  面對嚴峻的能源危機,中國將如何應對?要對能源進行戰略性的規劃和布局,以確保我國的能源保障能力。對此,張有生提出了7點意見:

  一、積極把握發展節奏,形成高效的能源生產體系。這是我國能源戰略的優先選擇。 [5]  不能一邊拼命進口,一邊大肆浪費,這是不可持續的。從經濟學的角度來看,我們現在的需求擴張還沒有對油價上升做出足夠的反映,其中有多種原因,比如說國內依靠不斷增加的基礎設施建設投資,拉動的經濟高速增長,也拉高了石油需求。因此,要加強頂層設計和總體規劃。 

  二、合理利用能源,積極引導消費,控制消費總量;中國人均能源資源擁有量偏低;能源效率較低而能耗較高;化石能源特別是煤炭的大規模開發利用對生態環境造成污染;這些現狀都影響能源安全,并制約中國能源工業的發展。

  這些問題是由國際能源競爭格局、中國的生產力水平所決定的,也與產業結構和能源結構不合理、能源開發利用方式粗放、相關體制機制改革滯后密切相關。需要大力推動能源生產和利用方式變革,不斷完善政策體系,方能實現能源與經濟、社會、生態全面協調可持續發展。

  特別是石油的合理消費應該是我國的長期能源戰略和政策目標,需采取多種措施節約能源。從經濟學上講,無論是可循環資源還是不可循環資源,都是稀缺的,發展節約資源的循環經濟就是可以實現資源合理配置的一種經濟發展模式。

  除此之外,要充分重視價格對需求的調節作用,石油輸出國采取補貼,美國放任自由發展,低稅收,而歐洲和日本則采取高稅收的態度來抑制過度消費。而我國既要補貼,壓低油價,又想搞節約,又想搞安全,這是兩難選擇。要積極倡導適合我國國情的,有價值的、有社會文化內容的,又是方便舒適的生活和消費方式。

  三、堅定地推進能源領域改革,加快構建有利于能源科學發展的體制機制,改善能源發展環境,推進能源生產和利用方式變革,保障國家能源安全。

  首先是加快能源法制建設。中國高度重視并繼續積極推進能源法律制度建設,目前正在研究論證制定能源法以及石油儲備、海洋石油天然氣管道保護、核電管理等方面的行政法規,修改完善《煤炭法》、《電力法》等現行法律法規,推進石油天然氣、原子能等領域的立法工作。

  其次是完善市場體制機制。中國積極推進能源市場化改革,充分發揮市場配置資源的基礎性作用。凡是列入國家能源規劃的項目,除法律法規明確禁止的以外,均向民間資本開放。鼓勵民間資本參與能源資源勘探開發、石油和天然氣管網建設、電力建設,鼓勵民間資本發展煤炭加工轉化和煉油產業,繼續支持民間資本全面進入新能源和可再生能源產業。

  再次,加強能源行業管理。重視能源發展的戰略謀劃和宏觀調控,綜合運用規劃、政策、標準等手段實施行業管理。

  四、布局合理,積極做好原油等資源儲備。一些措施可能要提前有所布局,我們要從石油運輸通道,包括現在伊朗、霍爾木茲海峽提到的封鎖問題。這些因素都應該通盤考慮。我們還應該堅持能源進口的多元化方向。一方面要考慮經濟性,另一方面也要充分考慮不要把雞蛋放在一個籃子里。

  五、健全及時靈活的應急響應機制。以避免因遭受意外災害而帶來的能源供應中斷現象,提高我國能源應急反應能力。

  六、協同保障,形成國際能源外援的多元化的供應體系。多樣化的能源供應體系是非常重要的,我國化石能源增加有限,要實現煤、水、石油、頁巖氣等多種能源并舉的應用體系。在能源合作上,我們應當樹立互利合作、多元發展、協同保障的新能源安全觀,統籌國際國內兩個市場、兩種資源,準確把握合作機遇,加強與周邊國家開展能源合作,在開放的格局中維護國家能源安全。同時,大力發展新的太陽能、風能、生物質能等可再生能源,要有長期的發展戰略去使它逐步地從現在比較弱小,逐漸地能夠起到實質性的替代作用。掌握最先進的核、水、電技術,推進能源多元清潔發展、培育戰略性新興產業。

  七、增加我國在世界能源治理的話語權,參加并影響世界能源主體,引導世界能源市場。2012年年初,世界未來能源峰會上溫家寶總理提出,“各國應考慮在G20的框架下,建立全球能源市場的新機制?!边@被外界看作是在全球能源大變局之下中國高層的應對思路,在堅持立足國內的同時,為了滿足國內能源的供應缺口,中國仍將堅持實施“走出去”戰略,加強海外油氣資源的合作開發。完善國際合作體制機制,深入參與全球能源治理。加強與世界各國的溝通合作,共同應對國際貨幣體系,過度投機、壟斷經營等因素對能源市場的影響,維護國際能源市場及價格穩定。

潔凈煤是不是清潔能源還有爭議。

隨著新一輪能源革命的蓬勃興起,能源清潔化轉型成為各國能源戰略的重要方向。我國也提出了能源領域“四個革命、一個合作”重大戰略思想,構建清潔低碳、安全高效的新一代能源系統成為能源轉型與革命的核心目標。


在9月26日于四川遂寧舉行的2018年綠色發展科技創新大會分論壇——清潔能源與儲能論壇上,來自學界、業界的專家學者共商清潔能源引領綠色發展的創新路徑,其中既有對于清潔能源綜合利用、健全全國電力市場等議題的共識,也有對于儲能技術的安全性等熱點話題的深入探討。


焦點一:提高可再生能源在電源結構中的占比,關注火電靈活性改造


我國《能源發展“十三五”規劃》提出了“到2020年,非化石能源占一次能源消費15%以上”的目標,要實現這一目標,電力將發揮重要作用。


中國科學院院士、中國電力科學研究院名譽院長周孝信(陳小良代)的報告指出,根據過去幾年的實例計算,在一次能源消費中,90%以上的非化石能源消費來自可再生能源電力和核電等“一次電力”,構建以非化石能源為主的電源結構至關重要。


盡管能源轉型的迫切性對可再生能源的期望值已經由初期的 “花瓶能源”發展到“主流能源”,甚至“主導能源”,但目前我國可再生能源發電量占比仍較低。中國工程院院士、國家電網公司顧問黃其勵在論壇上指出,截至2017年底,風電、太陽能、水電的裝機約占總裝機容量的36%,風電、太陽能、水電發電量占全國發電量的25.1%。


在繼續提高可再生能源占比的過程中,火電靈活性改造一再被專家強調。黃其勵談到,國際上一般認為調峰電源在總電源中的占比要達到10%~15%,而我國僅有2%左右。面對高比例的可再生能源發電存在的波動性和間歇性問題,火電必須承擔調峰任務,這不僅需要相關市場輔助政策的保障,更需要加速常規煤電機組靈活性技術的研發和改造進程。


焦點二:加強能源送端與受端的綜合利用,完善發輸配用儲全程


能源系統是由相互聯系、相互作用的各部分組成的開放式系統,在能源利用的全過程加強綜合利用,“變發電廠為能源廠,變輸電網為能源網”,是降本提效,實現“1+1>2”的有效手段。


周孝信提出在能源基地和消費終端建立綜合能源電力系統。在能源基地,綜合利用水電、風電、太陽能發電,靈活使用煤電,通過直流輸電網實現多能互補向中東部輸電。同時,大力開展電力供熱制冷、產業耗電等以加強就地消納,通過可再生能源制氫、制甲烷、海水淡化、熱泵技術等生產社會需要的各種能源形式。在消費終端,建立滿足用戶多元需求的區域綜合能源系統,開發配電網架構下直接面向各類用戶的分布式能源加儲能的微電網、基于天然氣和清潔電力的分布式冷熱電聯產系統等。


焦點三:擁抱大數據和新一代人工智能浪潮,構建萬物互聯能源網


大數據與新一代人工智能已經為當今社會的方方面面帶來深刻變革,研發適用于能源電力系統的新一代人工智能技術,通過先進傳感、物聯網、大數據、云計算、區塊鏈等技術,采用智能設備、智能調度、智能交易,則將有可能顛覆傳統能源電力系統的設備管理、系統調度、能量管理和交易方式。


在發電側,構建萬物互聯的能源網可以利用各類型電源的時空互補性,改善可再生能源發電的可控性和靈活性。在應用側,黃其勵以太陽能發電為例,介紹了可再生能源與城市協同發展的創新模式。一方面,通過改變城市規劃思路,將居住、商業、辦公用地集中分區布局,推行“能源自治式小區”;另一方面建設增能型太陽能建筑,在道路兩側綠化帶鋪設太陽能電池板等,充分利用太陽能資源,以此構建“太陽能城市”,大幅提高城市功能的環保水平?!叭绻陆ńㄖ鶊绦?0%以上節能水平,建筑領域可再生能源發電可供建筑能耗50%以上?!秉S其勵表示。


在新能源汽車、用戶智能用電、電網安全等方面,與網絡信息技術深度融合的能源互聯網還有更廣闊的想象空間。


焦點四:加快儲能技術的基礎研發與商業應用,探索市場化商業模式


儲能技術的推廣應用可以打破電力“發—輸—供—用實時平衡”的傳統概念,是突破現有能源利用模式的關鍵技術節點,與會專家都將儲能技術視為當前電力工業的“顛覆性技術”。


中國電機工程學會電力儲能專業委員會副主任委員來小康在論壇中介紹,我國儲能產業正在由研發向商業化初期過渡,儲能電池的循環壽命和成本實現了突破,但短板在原創技術研發和商業運行。


在技術層面,儲能技術的難點在于實現電池的高安全問題,大規模長時間尺度的儲能技術是中遠期的攻關方向。在應用層面,儲能技術可以在發電環節提高電網對間歇式、不穩定電源大規模接入的適應性,在輸配電環節實現削峰填谷、促進跨區域電力的優化配置,在用電環節促進用戶與各類用電設備和電網的雙向互動,推動分布式電源應用。


隨著儲能裝備性價比的提高,探索符合市場規律的商業模式成為關注點。來小康認為,用戶側結合峰谷價差的混合套利模式有望率先突破,而在產業布局方面,產線制造裝備、退役鋰離子電池的回收處理都有較大的市場空間。(見習記者 張溥)

清潔能源


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關鍵詞:清潔能源,清潔能源系統,清潔能源廠家

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