新能源技術(shù)綜述

1、摘：新能源技綜述本文介紹了全球新能源的格局及我國新能源技術(shù)的發(fā)展狀況，分析了國內(nèi)新能源技術(shù)開發(fā)存在的問題.關(guān)字前沿新能源；發(fā)展格局開發(fā)技術(shù)能源是人類文明賴以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)之一然而目前能源危機 日益嚴峻不但帶來了生態(tài)環(huán)境問題而且阻礙了經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展在能源危機 出現(xiàn)端倪時,人們試圖通過利用新能源來解決這一嚴峻問題，實現(xiàn)人類文明的延 續(xù)。此時，新能源技術(shù)為人們擺脫危機帶來了新希望。石油等傳統(tǒng)資源的逐步枯竭,已經(jīng)預示著以石油資源為代表的舊能源時代開 始走下坡路然而人類工業(yè)文明時代還在如火如荼地進行著對能源的需求越來 越大與此同時這些傳統(tǒng)能源儲量有限不可再生等性質(zhì)使其在經(jīng)過長期開采以 后已經(jīng)逐

2、漸不能滿足社會發(fā)展對能源的需求由于開采方式不合理再加上一些 地區(qū)能源利用率低，導致能源浪費的同時還嚴重破壞了生態(tài)環(huán)境使資源和自然 環(huán)境的承受力達到了極限人與自然的關(guān)系處在有史以來最為緊張的時期面對這樣嚴峻的形式,世界各國就新能源的研究與開發(fā)開展了一系列的工作1。能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資2同的分類標 準能源可分為一次能源和二次能源常規(guī)能源和新能源不可再生能源和可再 生能源,圖 1 清楚地描述了能源的種類劃分:1新能源是相對時間而言的一個相對概念新能源又稱非常規(guī)能源它們是剛 開始被開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源。包括了太陽能、風能、生物 質(zhì)能地熱能水能和海洋能以及由可

3、再生能源衍生出來的生物燃料和氫所產(chǎn)生 的能量包括對常規(guī)能源進行創(chuàng)新利用而產(chǎn)生的能3能源技術(shù)包括核能、 太陽能、生物質(zhì)能、海洋能、地熱能、氫能和風能等開發(fā)技術(shù)。隨著技術(shù)的進步 和可持續(xù)發(fā)展觀念的樹立去一直被視做垃圾的工業(yè)與生活有機廢棄物被重新 認識為一種能源資源化利用的物質(zhì)而受到深入的研究和開發(fā)利用,因此,廢棄 物的資源化利用也可看作是新能源技術(shù)的一種形式. 本文主要綜述了幾種新 能源的應用技術(shù)。1 全球新能源術(shù)發(fā)展格 5煤炭等化石能源的消耗以及化石能源對環(huán)境污染的加劇促使世界各國高度 重視以人類可持續(xù)發(fā)展為目標的新能源開發(fā)， 在世界范圍內(nèi)新能源技術(shù)，特別 是太陽能、風能、生物質(zhì)能等可再生能源技

4、術(shù)發(fā)展十分迅速已進入商業(yè)化發(fā)展2階段。1.1 太能面太陽能發(fā)展的主要方向是熱利用和光伏發(fā)電陽能熱水器技術(shù)已經(jīng)完成商業(yè)化過程,2005年太陽能熱水器/供熱總?cè)萘窟_8GW th,覆蓋面積12500萬 m2。太陽能熱發(fā)電技術(shù)還處于示范和接近工業(yè)化發(fā)展階段，年發(fā)電總?cè)萘績H為400 MW。目前，并網(wǎng)太陽能光伏電池(PV)依然是世界上增長最快的技術(shù)。近10年來， 太陽能電池/組件生產(chǎn)的年平均增長率達到33%年世界光伏生產(chǎn)達到170萬 kW本是光伏電池最大生產(chǎn)國產(chǎn)量領(lǐng)先增長到83萬 kW,其次是歐洲47萬 kW 中國（20萬 kW）和美國（15萬 kW）.光伏發(fā)電的主要市場是發(fā)達國家的并網(wǎng)發(fā)電和發(fā)展中國家偏

5、遠地區(qū)的獨立 供電。世界上3個最主要的光伏應用市場.2005全球（88GW ）安裝太陽電池組 件1 460 MW，比前一年增長了4。德國安裝837MW，比前一年增長了3,占世 界安裝量的57 ;日本安裝292 MW,比前一年增長了14，占世界安裝量的 20 ；美國安裝102MW，占世界安裝量的7% ；歐洲其它地區(qū)安裝88MW，占世界 安裝量的6% ；世界其它地區(qū)安裝146MW，占世界安裝量的10% .1.2 風方2006年世界風電繼續(xù)蓬勃發(fā)展至年底全球風力發(fā)電裝機容量約達到422 萬 kW，比上年新增1520萬 kW，增長25。6 。歐洲是全世界風力發(fā)電發(fā)展速度 最快，也是風電裝機最多的地區(qū).

6、2006 年底歐洲地區(qū)累計風電裝機容量為855 萬 kW，占世界風電裝65 ；美洲地區(qū)風電裝機容量1357萬 kW，占世界風 電裝機的18;亞太地區(qū)風力發(fā)電裝機容量為167萬 kW，占世界的5。7%.非 洲地區(qū)風電裝機為44.1萬 kW，占世界0.6%.但從世界范圍看，小水20年來整體進程不盡人意6.1 生質(zhì)方生物質(zhì)能發(fā)電技術(shù)已經(jīng)基本成熟在全世界應用廣泛,2005年底總?cè)萘窟_ 44GW。歐盟15國2000年全部電力的1.5就來自于生物質(zhì)能，生物質(zhì)能的開發(fā)已 經(jīng)作為其實現(xiàn)2010年22%可再生能源發(fā)電目標的主要內(nèi)容。德國在利用厭氧發(fā)酵 （沼氣工程處理廢棄物發(fā)電技術(shù)方面走在了世界的前列目前已建成9

7、00個沼3氣工程,2004年沼氣發(fā)電裝機27萬 kW生物質(zhì)能的另一項重要應用是開發(fā)生物油, 主要包括生產(chǎn)乙醇、甲醇和柴油燃料.生物質(zhì)燃料乙醇和生物柴油)2005年生產(chǎn) 量超過369億 L，其中乙醇產(chǎn)量從305億 L 上升至30億 L，增長率為8% ；生物柴 油產(chǎn)量達39億 L比上年增產(chǎn)18億 L增長率達85.盡管歐盟的燃料乙醇生產(chǎn)還 處于較低水平但2005年產(chǎn)量增加70% 且歐盟又新增3個生產(chǎn)燃料乙醇的國家?？傮w而言，得益于技術(shù)進步及各國的激勵政策、措施全球范圍內(nèi)新能源技 術(shù)發(fā)展迅速，新能源發(fā)電容2005年達182 GW（含大水電）,比上年增長2GW。 排名前6位的國家分別是中國、德國、美國、

8、西班牙、印度和日本。全球化打破 了地域界限，加快了能源利用的進程.全球主要能源生產(chǎn)國和消費國積極地融入 能源供需市場的全球化進程中。在新的社會歷史背景下，任何國家、企業(yè)、組織 都不可能作為“技術(shù)孤島”而生存，無法完全從內(nèi)部獲得所需要的所有技術(shù)，這 迫使他們重新考慮能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略占新能源戰(zhàn)略制高點成為世界各國新一 輪角斗的焦點，核心在于新能源技術(shù)，尤其是新能源技術(shù)創(chuàng)新能力。2 我國新能源術(shù)開發(fā)現(xiàn)2 太能發(fā)術(shù)目前, 我國太陽能光電池的研究還處于低級階段， 產(chǎn)品開發(fā)為主， 術(shù) 研究較差.在太陽能熱電技術(shù)方面,研究開發(fā)也進展緩慢1 級的太陽能試驗熱 電站已投入運行， 5KW 級正在研究, 太陽池熱發(fā)

9、電技術(shù)才開始起步。太陽熱能 直接利用技術(shù)發(fā)展較快, 其中尤以太陽能熱水器為最快。全國現(xiàn)有生產(chǎn)廠家40 150 家， 產(chǎn)量30萬米2。太陽能溫室、太陽能干燥器、太陽灶等產(chǎn)品已 進入實用階段.我國已建成60座太陽能試驗型和生產(chǎn)型干燥裝置 總面積達5687米2， 太陽干燥器應用2， 太陽灶10.8臺建立太陽房18萬米棟在西藏及甘南 已形成使用太陽房的小氣候 些方面的研究和應用人員也較多 , 已初步形成了產(chǎn)業(yè)72 風開技我國小型風力發(fā)電機發(fā)電技術(shù)開發(fā)應用發(fā)展比較快型風力發(fā)電機機型已 成系列, 性能結(jié)構(gòu)工藝制造質(zhì)量和可靠性已接近國外先進水平國內(nèi)現(xiàn)有小 型風機生產(chǎn)廠近50家,年生產(chǎn)風機約2萬臺， 研究單位

10、不下0多家小型風電4技術(shù)已商品化, 風力發(fā)電已初步形成產(chǎn)業(yè)國現(xiàn)已安裝小型風力發(fā)電機6 萬多 臺, 總裝機容量達7兆瓦。我國在大中型風力發(fā)電機的設計、制造和材料方面均 落后于丹麥蘭等國國千瓦級風機在機型設計上已有多項成果, 性 能達國際先進水平， 但制造工藝不及國外。千瓦級中型風力發(fā)電機還處于試用 階段, 100千瓦以上級大型機還是空白。風力田發(fā)電才開始起步2 生質(zhì)開技我國沼氣技術(shù)（厭氧消化技術(shù)）研究水平較高， 可與世界先進水平相比. 近年來, 在大型沼氣池的供氣或發(fā)電及環(huán)境的綜合治理技術(shù)開發(fā)價商品化組 合式沼氣池研制與開發(fā)， 沼氣發(fā)酵微生物和生物化學發(fā)酵工藝研究等方面， 都 取得了較好的研究成

11、果.在沼氣技術(shù)的推廣應用上 我國居世界領(lǐng)先地位。全國 農(nóng)村有沼氣池500萬口, 年產(chǎn)沼氣10億米3以上， 受到國際上的重視。大中型沼 氣工程已建成 l000多處, 且普遍采用高效型池型。20多年大規(guī)模的沼氣技術(shù)開 發(fā),培養(yǎng)了大量人才, 形成沼氣技術(shù)開發(fā)的中堅.2.4 地能發(fā)術(shù)地熱能開發(fā)包括地熱發(fā)電技術(shù)和地熱直接利用技術(shù)， 前者屬于高技術(shù)。地 熱能實質(zhì)上是一種以流體為載體的熱能， 地熱能發(fā)電與火力發(fā)電大同小異，所 有一切可以把熱能轉(zhuǎn)化成機械功再轉(zhuǎn)化為電能的最實用的方法只有通過熱力循 環(huán)，用熱機來實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)化。利用不同的工質(zhì)，或不同的熱力過程，可以組成各 種不同的熱力循環(huán)。目前，使用較多的是雙工質(zhì)

12、發(fā)電，較成熟的有兩種：有機朗 肯循環(huán)和卡林那循環(huán).干熱巖(EGS）開發(fā)利用技術(shù)在中國已經(jīng)起步8.干熱巖(增強型地熱系統(tǒng))開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)是:深部地熱資源的圈定和儲量評價干熱巖選址、調(diào)查的描述;降 低成本和提高效率的技術(shù)(如數(shù)值模擬)部分其他技術(shù)也同樣重要例如深井開 采、斷裂特征、高溫測井、液體成像、激發(fā)預測模型、示蹤試驗和數(shù)據(jù)解釋及層 間封閉技術(shù)來的干熱巖開發(fā)與目前高溫水熱型地熱田均面臨鉆井技術(shù)這一難 題9水熱型地熱田的回灌式開采是實現(xiàn)地熱資源可持續(xù)開發(fā)利用的必不可少的 技術(shù)。但是,地熱回灌非常復雜,不但要考慮地熱水的運移，還要考慮熱運移.如 果回灌過程中出現(xiàn)不成熟的熱突破即回灌水很快回到開采井

13、就會極大地危及5到地熱田的壽命10因此地熱大規(guī)模的回灌前必須進行地熱回灌試驗確定熱儲的聯(lián)通性以及回灌井與開采井之間的水力聯(lián)系是非常必要的。同時需要借助 數(shù)值模擬的手段對不同生產(chǎn)和回灌情景下熱儲壓力的溫度變化進行預測導地 熱資源的可持續(xù)開發(fā)利用。中低溫地熱發(fā)電技術(shù)在中國擁有悠久的歷史積累了豐富的實踐經(jīng)驗11 14.20世紀0年代在地熱發(fā)電方面 我國主要開發(fā)了地熱蒸氣發(fā)電技術(shù) 已建成 8 座地熱電站， 總裝機容量14兆瓦, 列世界第14位。在地壓地熱、干熱巖 體和巖漿型高溫地熱的發(fā)電技術(shù)開發(fā)研究上國尚屬空白不完全統(tǒng)計， 我國的地熱直接利用的利用總量相當于74千瓦。其中工業(yè)用 l 5。8104千瓦,

14、 農(nóng)業(yè)用17.2104千瓦， 生活用41。3104千瓦。2 核開技我國核工業(yè)已有近年的歷史, 現(xiàn)已形成比較完整的核科研和核工業(yè)體系。 但在20世紀70年代才開始由純軍用轉(zhuǎn)入民用開發(fā) 致使核能開發(fā)的主體核電起 步較晚至今還未有一座建成的核電站投入使用正在建設中的秦山核電站一期 工程預計在1990年可并網(wǎng)發(fā)電， 從而結(jié)束我國的核電空白。20世紀0年代我國 將相繼建成一系列核電站秦山核電站二期工程廣東大亞灣核電站等.在核能 開發(fā)研究上,我們已能自行設計、制造和建設大、中型熱堆核電站，并建成了一 批重要的研究試驗裝置在核快堆發(fā)電技術(shù)方面建了快堆另功率裝置及一些其 它試驗裝置,還建立了專門研究所.在快堆

15、物理、鈉回路方面作了許多研究,取得 了一批科研成果。2.6 海能發(fā)我國潮汐能發(fā)電技術(shù)巳取得一定成就， 相繼建成一批中小潮汐電站, 總裝 機容量已超過10000千瓦,列世界第3位.在燈泡式貫流機組研制防腐防垢沉箱 施工筑堤和電站自動化運行等方面積累了成功的經(jīng)驗始了小型全貫流式機組 的研究對單機容量為萬千瓦級的潮汐電站也進行了論證研究在波浪能發(fā)電方 面, 我國已研制出 BDl02型航標燈用波力發(fā)電裝置性能達0世紀80年代世界先 進水平，并已成批生產(chǎn)。裝機容量為8千瓦的珠江波力試驗電站即將建成，年內(nèi) 試發(fā)電。潮流發(fā)電、溫差發(fā)電的研究尚處實驗室模擬階段3 國新能源技開發(fā)利用中在的主要問6我國發(fā)展新能源

16、大部分從引進技術(shù)開始步消化吸收實現(xiàn)了自主化。 目前我國的新能源門類較齊全但與國際先進水平相比技術(shù)及其應用存在較 大差距。主要存在的以下5個問題153.1新能源技術(shù)的研究開發(fā)缺乏長期規(guī)劃和持續(xù)穩(wěn)定的支持一方面,新能源技術(shù)的研究開發(fā)投入相對不足另一方面,缺乏穩(wěn)定的研究開發(fā)支持如,從20世紀 50年代起我國就開始進行煤制油技術(shù)的研究開發(fā)經(jīng)歷了四上三下的過程直 到21世紀初,仍然沒有進行工程化試驗。而美國聯(lián)邦政府對煤制油技術(shù)的研究開 發(fā)和示范項目持續(xù)支持了30多年，至今還沒有規(guī)?；蜕虡I(yè)化發(fā)展。3.2研究開發(fā)與產(chǎn)業(yè)脫離，基礎(chǔ)研究較多轉(zhuǎn)化能力較弱，應用滯后。我國新能源技術(shù)的研究開發(fā)以政府投入為主,大部分

17、國家科技計劃項目由大學與科研院所 承擔由于大學和科研院所與企業(yè)分離研究成果距離可應用的程度較遠加上 缺乏技術(shù)轉(zhuǎn)移機制，成果的產(chǎn)業(yè)化滯后.3滿足于設備制造國產(chǎn)化缺乏技術(shù)儲備，不掌握核心技術(shù).如，在太陽能光伏電池和風能設備制造領(lǐng)域通過引進技術(shù)消化吸收我國已經(jīng)基本實現(xiàn)了風能 設備和太陽能光伏電池制造國產(chǎn)化,但因沒有掌握核心技術(shù)，與國際先進水平相 比,國產(chǎn)設備和裝置的能源轉(zhuǎn)化效率較低。盡管目前我國的太陽能光伏電池及組 建的加工規(guī)模居世界第三位但不掌握硅材料的核心技術(shù)加工光伏電池及其組 件的設備主要靠進口于國外控制硅材料的核心技術(shù)引進硅材料生產(chǎn)線,單位 產(chǎn)品耗能高；光伏電池的效率普遍與國際先進水平相差%

18、。3.4研究開發(fā)投入不足生產(chǎn)工藝較落后.在一些技術(shù)比較成熟的領(lǐng)域已經(jīng)實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展,但研究開發(fā)基本停滯如，太陽能熱水器技術(shù)成熟,但由 于企業(yè)分散競爭，研究開發(fā)投入嚴重不足，技術(shù)進步較慢能源利用效率有待進 一步提高。3缺少自主創(chuàng)新能力，雖然研究開發(fā)投入和專利不少但是大都是外圍技術(shù)和非核心技術(shù)此,我們往往只能制造一些配套設備核心技術(shù)和關(guān)鍵設備還要 依靠進口。存在上述問題的主要原因是國家的新能源戰(zhàn)略目標不明確不穩(wěn)定， 一些研究項目上馬又下馬.二是沒有形成完整的研究開發(fā)與示范、推廣相結(jié)合的7體系。由于資源分割，基礎(chǔ)研究與成果轉(zhuǎn)化脫節(jié)研究開發(fā)與試驗示范脫節(jié)，技 術(shù)引進與消化吸收脫節(jié)已有的研究成果

19、和專利沒能及時得到應用由于缺少中 試資金有些新產(chǎn)品沒有經(jīng)過嚴格的試驗考核就批量用于工程三是缺少共性技 術(shù)聯(lián)合研究與利益分享機制導致一些具有共性的研究項目低水平分散重復造 成資源浪費.4 結(jié)束語通過綜述各種新能源技術(shù)的國際發(fā)展格局和國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀我們很容易意識 到目前大部分發(fā)達國家的新能源技術(shù)發(fā)展已經(jīng)領(lǐng)先一步新能源技術(shù)發(fā)展的支持力度非常大，而且掌握了一定的核心技術(shù)16.我國正處于工業(yè)化階段,對能源的需求在不斷增加以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)短時間內(nèi)得不到根本解決新能源技 術(shù)的發(fā)展才剛剛啟動政策激勵機制也不夠完善。 此,我國政府首先要有明確 的能源技術(shù)發(fā)展規(guī)劃方向斷完善能源技術(shù)創(chuàng)新機制增強技術(shù)自主創(chuàng)新能力， 加強與發(fā)達國家的技術(shù)合作，為新能源技術(shù)發(fā)展提供更多的平臺參文1 郭娟新能源研發(fā)態(tài)