《新能源與發(fā)電技術(shù)》課件第1章

第1章新能源和可再生能源概述1.1能源的定義與分類(lèi)1.2新能源和可再生能源的含義、特點(diǎn)與種類(lèi)1.3新能源與可再生能源的發(fā)展概況1.4中國(guó)資源的消費(fèi)量【內(nèi)容摘要】

本章分析了新能源和可再生能源的概念，明確了新能源和可再生能源的定義，并介紹了新能源與可再生能

【理論教學(xué)要求】

了解新能源及其發(fā)展。

【工程教學(xué)要求】

參觀(guān)小型新能源實(shí)驗(yàn)室，制作一個(gè)微型風(fēng)能或太陽(yáng)能發(fā)電電源，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。 1.1能源的定義與分類(lèi)

什么是能源？能源就是向自然界提供能量的物質(zhì)，包括礦物質(zhì)能源、核物理能源、大氣環(huán)流能源、地理性能源等。能源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。從某種意義上講，人類(lèi)社會(huì)的發(fā)展離不開(kāi)優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類(lèi)共同關(guān)心的問(wèn)題，也是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問(wèn)題。

能源給人類(lèi)帶來(lái)了光和熱。從廣義上講，地球上的所有能源都來(lái)源于太陽(yáng)。太陽(yáng)光照耀地球，地面上的水蒸發(fā)而上升到大氣中，然后變成雨，就形成了河流中的水能。太陽(yáng)光照耀地球，地面上的空氣受熱不同，溫差形成氣流，就形成了風(fēng)能。化石能源(煤炭、石油、天然氣)是遠(yuǎn)古時(shí)代的生物變成的，而沒(méi)有太陽(yáng)，就沒(méi)有生物，因此，化石能源也來(lái)源于太陽(yáng)。海洋能中,一方面是風(fēng)能形成的波浪能，風(fēng)能也來(lái)源于太陽(yáng)，另一方面，潮汐能是太陽(yáng)、地球、月亮共同作用的結(jié)果，也與太陽(yáng)有關(guān)。在宇宙大爆炸時(shí)，太陽(yáng)系形成過(guò)程中，地球同時(shí)形成，而地?zé)崮堋⒑四苁窃诘厍蛐纬蛇^(guò)程中形成的，因此地?zé)崮?、核能也與太陽(yáng)有關(guān)。因此，不論地球上的哪種能源，都與太陽(yáng)有關(guān)。

能源是整個(gè)人類(lèi)世界發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的最基本驅(qū)動(dòng)力，是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存的最重要的物質(zhì)基礎(chǔ)之一。

《能源百科全書(shū)》中能源的定義為：“能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類(lèi)所需的光熱、動(dòng)力等任意形式能量的載能體資源”?！赌茉丛~典(第二版)》對(duì)能源的解釋是：“能源是可以直接或通過(guò)轉(zhuǎn)換提供人類(lèi)所需的有用能的資源”，世界上一切形式能源的初始來(lái)源是核聚變、核裂變、放射性源以及太陽(yáng)系行星的運(yùn)行。

上述各種能源的定義有一個(gè)共同點(diǎn)：能源是一種呈多種形式的，且可以相互轉(zhuǎn)換能量的源泉?！赌茉丛~典(第二版)》把世界上的能源分為11種不同類(lèi)型:化石能源(煤炭、石油、天然氣)、水能、核能、電能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮?、氫能、受控核聚變，這是能源的基本形式。此外，人們還可以根據(jù)不同的形式，從不同的角度，把能源劃分為各種不同的類(lèi)型。

(1)從是否可再生角度可劃分為可再生能源和不可再生能源。前者是指在自然界中不斷再生并可以持續(xù)利用的資源，主要包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能等；后者是指經(jīng)過(guò)億萬(wàn)年形成的、短期內(nèi)無(wú)法再生的能源，包括原煤、原油、天然氣、油頁(yè)巖、油砂礦、核能、煤層氣等。

(2)從其物理形態(tài)是否改變角度可以劃分為一次能源和二次能源。前者是指從自然界取得的未經(jīng)任何改變或轉(zhuǎn)換的自然能源，如原油、原煤、天然氣、生物質(zhì)能、水能、核燃料、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⒊毕艿?；后者是指一次能源?jīng)過(guò)加工或轉(zhuǎn)換得到的能源，如煤氣、焦炭、汽油、煤油、電力、熱水、氫能等不同形式的能源。

(3)從是否進(jìn)入商品流通環(huán)節(jié)角度可以劃分為商品能源和非商品能源。前者是指作為商品流通環(huán)節(jié)并大量消耗的能源，目前主要指煤炭、石油、天然氣、電力等常規(guī)能源；后者指不經(jīng)過(guò)商品流通環(huán)節(jié)而自產(chǎn)自用的傳統(tǒng)常規(guī)能源，如農(nóng)村的薪柴、秸稈等。

(4)從對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生污染程度的角度可以劃分為清潔能源和非清潔能源。對(duì)自然環(huán)境污染大的能源稱(chēng)為非清潔能源，包括煤炭、石油等；對(duì)自然環(huán)境無(wú)污染或污染小的能源稱(chēng)為清潔能源，包括天然氣、水能、太陽(yáng)能、風(fēng)能和核能等。當(dāng)然，這里提到的無(wú)污染以能源相對(duì)干凈使用為前提。

(5)從目前開(kāi)發(fā)與利用狀況角度可劃分為常規(guī)能源和新能源兩類(lèi)。到目前為止，已被人們廣泛應(yīng)用，而且使用技術(shù)又比較成熟的能源，稱(chēng)為常規(guī)能源，如煤炭、石油、天然氣、水能及傳統(tǒng)生物能等。太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等雖早已被利用，但大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)還不成熟，廣泛應(yīng)用還有一定的局限性，直到現(xiàn)在才進(jìn)一步受到人們的普遍重視，其他還有核能、沼氣能、氫能、激光和海洋能等，也只是近些年來(lái)才被人們所認(rèn)識(shí)和應(yīng)用，而且在利用技術(shù)和方式上都有待改進(jìn)和完善，這些都可以被稱(chēng)為新能源。

1.2新能源和可再生能源的含義、特點(diǎn)與種類(lèi)

1.2.1新能源和可再生能源的含義和特點(diǎn)

一直以來(lái)，新能源的概念都模糊不清，眾說(shuō)紛紜，形成了“百家爭(zhēng)鳴”的局面。新能源既與可再生能源、清潔能源有共同的領(lǐng)域，也有互相區(qū)別的地方。新能源和可再生能源的基本內(nèi)涵是不同的，更不能相提并論，因?yàn)樾履茉粗饕冈谛录夹g(shù)的基礎(chǔ)上加以開(kāi)發(fā)利用的可再生能源，是未來(lái)世界持久能源系統(tǒng)的基礎(chǔ)，如未來(lái)的核聚變；而可再生能源是指在一定時(shí)空背景下可連續(xù)再生、永續(xù)使用的一次性能源，特別強(qiáng)調(diào)能源的可再生性。新能源和可再生能源是1978年12月20日聯(lián)合國(guó)第33屆大會(huì)第148號(hào)決議使用的一個(gè)專(zhuān)業(yè)化名稱(chēng)，即指常規(guī)能源以外的所有能源。1981年8月，聯(lián)合國(guó)于肯尼亞首都內(nèi)羅畢召開(kāi)的新能源和可再生能源會(huì)議上正式界定了其基本含義，即以新技術(shù)和新材料為基礎(chǔ)，使傳統(tǒng)的可再生能源得到現(xiàn)代化的開(kāi)發(fā)利用，用取之不盡、用之不竭的可再生能源來(lái)不斷取代資源有限、對(duì)環(huán)境有污染的化石能源。新能源和可再生能源不同于常規(guī)化石能源，特別強(qiáng)調(diào)可以持續(xù)發(fā)展，對(duì)環(huán)境無(wú)損害，有利于生態(tài)的良性循環(huán)。在后面論述中，本書(shū)也基本尊重上述聯(lián)合國(guó)會(huì)議的“權(quán)威”定義，不再深究這些基本概念的字面含義。內(nèi)羅畢會(huì)議界定的新能源和可再生能源的主要特點(diǎn)如下：

(1)能量密度較低，并且高度分散。

(2)資源豐富，可以再生。

(3)清潔干凈，使用中幾乎沒(méi)有損害生態(tài)環(huán)境的污染物排放。

(4)太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等資源具有間歇性和隨機(jī)性。

(5)開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)難度大。

基于上述概念和特點(diǎn)，太陽(yáng)能、風(fēng)能應(yīng)該屬于新能源和可再生能源的范圍。

1.2.2新能源和可再生能源的種類(lèi)

聯(lián)合國(guó)開(kāi)發(fā)計(jì)劃署(UNDP)把新能源和可再生能源分為三大類(lèi)：①大中型水電；②新可再生能源，包括小水電、太陽(yáng)能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽艿?；③傳統(tǒng)生物質(zhì)能。這里把水力發(fā)電、太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等都劃入新能源和可再生能源的范圍。也有一種說(shuō)法，新能源和可再生能源的種類(lèi)包括除了常規(guī)化石能源、大中型水力發(fā)電及核裂變發(fā)電之外的可再生能源。按目前國(guó)際慣例，新能源和可再生能源一般不包括大中型水電(已經(jīng)屬于常規(guī)能源)，只包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、小型水電、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能和海洋能等一次能源以及氫能、燃料電池等二次能源。目前，各國(guó)新能源和可再生能源就遵照這種劃分方法，即指除常規(guī)化石能源、大中型水力發(fā)電及核裂變發(fā)電之外的太陽(yáng)能、風(fēng)能、小水電、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等一次能源以及氫能、燃料電池等二次能源?/p>

目前“新能源”意義下的可再生能源包括小水電、現(xiàn)代生物質(zhì)能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮芎蜕锶剂系?，這也是本書(shū)論述的核心內(nèi)容?！靶履茉础币饬x下的可再生能源目前在發(fā)達(dá)國(guó)家和一些發(fā)展中國(guó)家中發(fā)展迅速，新能源在能源消費(fèi)中所占比例越來(lái)越大。

1.太陽(yáng)能

太陽(yáng)能是指太陽(yáng)所負(fù)載的能量，一般以陽(yáng)光照射到地面的輻射總量來(lái)計(jì)量，包括太陽(yáng)的直接輻射和天空散射輻射的總和。太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換和利用方式有光－熱轉(zhuǎn)換、光－電轉(zhuǎn)換和光－化學(xué)轉(zhuǎn)換。接收或聚集太陽(yáng)能使之轉(zhuǎn)換為熱能，然后用于生產(chǎn)和生活，這是太陽(yáng)能熱利用的最基本方式。

太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)是目前中國(guó)太陽(yáng)能熱利用的主要形式，它是利用太陽(yáng)能將水加熱并儲(chǔ)存于水箱中以便利用的裝置。太陽(yáng)能產(chǎn)生的熱能可以廣泛地應(yīng)用于采暖、制冷、干燥、蒸餾、溫室、烹飪以及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，并可進(jìn)行太陽(yáng)能熱發(fā)電或作為熱動(dòng)力。利用光生伏特效應(yīng)的原理制成的太陽(yáng)能電池，可將太陽(yáng)的光能直接轉(zhuǎn)換成電能加以利用，稱(chēng)為光－電轉(zhuǎn)換，即太陽(yáng)能光電利用。光－化學(xué)轉(zhuǎn)換尚處于研究試驗(yàn)階段。2.風(fēng)能

風(fēng)能是太陽(yáng)能的一種新的轉(zhuǎn)化形式，是由于太陽(yáng)輻射造成地球表面溫度不均勻，引起各地溫差和氣壓不同，導(dǎo)致空氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量。風(fēng)能屬于一種自然資源，具有總儲(chǔ)量大、可以再生、分布廣泛、不需運(yùn)輸、對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染、不破壞生態(tài)平衡等諸多特點(diǎn)，但在利用上也存在著能量密度低、隨機(jī)變化大、難以?xún)?chǔ)存等諸多問(wèn)題。風(fēng)能的大小取決于風(fēng)速和空氣的密度。在中國(guó)西北地區(qū)和東南沿海地區(qū)的一些島嶼，風(fēng)能資源非常豐富。利用風(fēng)力機(jī)可將風(fēng)能用于發(fā)電、制熱以及風(fēng)帆助航等。

3.生物質(zhì)能

生物質(zhì)能是新能源和可再生能源的重要組成部分，主要包括自然界可用作能源用途的各種植物、人畜排泄物以及城鄉(xiāng)有機(jī)廢物轉(zhuǎn)化成的能源，如薪柴、沼氣、生物柴油、燃料乙醇、林業(yè)加工廢棄物、農(nóng)作物秸稈、城市有機(jī)垃圾、工農(nóng)業(yè)有機(jī)廢水、其他野生植物和動(dòng)物糞便等。從其來(lái)源分析，生物質(zhì)能是綠色植物通過(guò)葉綠素將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)能的利用方式主要有直接燃燒、熱－化學(xué)轉(zhuǎn)換以及生物－化學(xué)轉(zhuǎn)換三種不同途徑。生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將是中國(guó)農(nóng)村生物質(zhì)能利用的主要方式。生物質(zhì)的熱－化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定溫度和條件下使生物質(zhì)氣化、碳化、熱解、催化、液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。生物質(zhì)的生物－化學(xué)轉(zhuǎn)換包括生物質(zhì)－沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)－乙醇轉(zhuǎn)換等。沼氣轉(zhuǎn)換是指有機(jī)物質(zhì)在厭氧環(huán)境中，通過(guò)微生物發(fā)酵產(chǎn)生一種以甲烷為主要成分的可燃性混合氣體，即沼氣。乙醇轉(zhuǎn)換是指利用糖質(zhì)、淀粉和纖維素等不同原料經(jīng)發(fā)酵制成乙醇。

4．地?zé)崮?/p>

地?zé)崮苁莵?lái)自地球深處且可再生的熱能資源。它起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地?zé)崮軆?chǔ)量可能比目前人們所利用的總量大很多倍，而且集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。如果地下熱量提取的速度不超過(guò)補(bǔ)充的速度，那么地?zé)崮鼙闶强稍偕摹Ｄ壳?，地?zé)崮茉谑澜绾芏嗟貐^(qū)開(kāi)發(fā)和應(yīng)用得相當(dāng)廣泛。據(jù)估計(jì)，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當(dāng)于100PW·h。不過(guò)，地?zé)崮艿姆植枷鄬?duì)來(lái)說(shuō)比較分散，開(kāi)發(fā)難度較大。

儲(chǔ)存在地下巖石和流體中的地?zé)崮苜Y源可以用來(lái)發(fā)電，也可以為建筑物供熱和制冷。地?zé)崮苜Y源按儲(chǔ)存形式可分為水熱型(又分為干蒸汽型、濕蒸汽型和聚冰型)、地壓型、干熱巖型和巖漿型四大類(lèi)。按溫度高低可分為高溫型(高于150℃)、中溫型(90℃～149℃)和低溫型(低于89℃)三大類(lèi)。地?zé)崮艿睦梅绞街饕械責(zé)崮馨l(fā)電和地?zé)崮苤苯永脙纱箢?lèi)。不同品質(zhì)的地?zé)崮埽渥饔靡彩遣煌?。液體溫度為200℃～400℃的地?zé)崮苤饕糜诎l(fā)電和綜合利用：150℃～200℃的地?zé)崮苤饕糜诎l(fā)電、工業(yè)熱加工、工業(yè)干燥和制冷；100℃～150℃的地?zé)崮苤饕糜诓膳?、工業(yè)干燥、脫水加工、回收鹽類(lèi)和雙循環(huán)發(fā)電；50℃~100℃的地?zé)崮苤饕糜跍厥?、采暖、家用熱水、工業(yè)干燥和制冷;20℃~50℃的地?zé)崮苤饕糜谙丛?、養(yǎng)殖、種植和醫(yī)療等。

5．海洋能

海洋能是指蘊(yùn)藏在大海中的可再生能源，它包括潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、海水溫度差能和海水鹽度差能等不同的能源形態(tài)。海洋通過(guò)各種物理過(guò)程接收、儲(chǔ)存和散發(fā)能量，這些能量以潮汐、波浪、溫度差、海流等多種形式存在于海洋之中。

海洋能按儲(chǔ)存能量的形式可分為機(jī)械能、熱能和化學(xué)能。潮汐能、波浪能、海流能、潮流能為機(jī)械能，海水溫差能為熱能，海水鹽度差能為化學(xué)能。所有這些形式的海洋能都可以用來(lái)發(fā)電。

6．氫能和燃料電池

氫能是世界新能源和可再生能源領(lǐng)域正在積極開(kāi)發(fā)的一種二次能源。2個(gè)氫原子與1個(gè)氧原子相結(jié)合便構(gòu)成了一個(gè)水分子。氫氣在氧氣中易燃燒釋放熱量，然后氫分子便和氧分子起化學(xué)反應(yīng)生成了水。由于氫分子和氧分子結(jié)合不會(huì)產(chǎn)生二氧化碳、二氧化硫、煙塵等大氣污染物，所以氫能被看作未來(lái)最理想的清潔能源，有“未來(lái)石油”之稱(chēng)。

國(guó)際上的氫能制備原料主要來(lái)源于礦物和化石燃料、生物質(zhì)、水，氫的制取工藝主要有電解制氫、熱解制氫、光化制氫、放射能水解制氫、等離子電化學(xué)方法制氫和生物方法制氫等。氫能不但清潔干凈，利用效率高，而且其轉(zhuǎn)換形式多樣，也可以制成以其為燃料的燃料電池。在21世紀(jì)，氫能將會(huì)成為一種重要的二次能源，燃料電池也必將成為一種最具產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力的全新的發(fā)電方式。

7．小水電

水的流動(dòng)可產(chǎn)生能量，通過(guò)捕獲水流動(dòng)的能量來(lái)發(fā)電，稱(chēng)為水電。所謂小水電，通常是容量在1.2萬(wàn)kW以下的小水電站及與其相配套的電網(wǎng)的統(tǒng)稱(chēng)。1980年，聯(lián)合國(guó)召開(kāi)的第一次國(guó)際小水電會(huì)議確定了以下3種小水電容量的范圍：1001～1200kW為小型水電站,101~1000kW為小小型水電站,101kW以下為微型水電站。

中國(guó)國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)現(xiàn)行規(guī)定，電站總?cè)萘吭?萬(wàn)kW以下的為小型水電站；5~25萬(wàn)kW的為中型水電站，25萬(wàn)kW以上的為大型水電站。

從技術(shù)和經(jīng)營(yíng)層面來(lái)看，小水電和大水電在技術(shù)上沒(méi)有太大的差異，而國(guó)內(nèi)外跨國(guó)公司，尤其傳統(tǒng)跨國(guó)能源企業(yè)涉足小水電的開(kāi)發(fā)意愿并不強(qiáng)烈。1.3新能源與可再生能源的發(fā)展概況

1.3.1世界能源結(jié)構(gòu)變遷

在過(guò)去的一個(gè)多世紀(jì)里，人類(lèi)的能源開(kāi)發(fā)利用方式經(jīng)歷了兩次比較大的變遷，即從燒薪柴時(shí)代到使用煤炭的時(shí)代與從使用煤炭到目前大范圍地使用石油和天然氣的時(shí)代。在兩次能源消費(fèi)利用變遷的發(fā)展過(guò)程中，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)在不斷發(fā)生變化，能源消費(fèi)總量也呈現(xiàn)大幅度跨越式的增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)(見(jiàn)圖l－1)。圖1－1過(guò)去100多年世界能源結(jié)構(gòu)變化在兩次能源消費(fèi)時(shí)代的變遷過(guò)程中，都伴隨著社會(huì)生產(chǎn)力的巨大飛躍，極大地推動(dòng)了人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步。同時(shí)，隨著人類(lèi)使用能源，特別是化石能源的數(shù)量越來(lái)越多，能源對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的制約和對(duì)自然環(huán)境的影響也越來(lái)越明顯。

在過(guò)去的一個(gè)世紀(jì)里，人類(lèi)經(jīng)濟(jì)、科技和生活水平也發(fā)生了翻天覆地的變化，這種社會(huì)變化伴隨著能源消費(fèi)規(guī)模的猛增，與此同時(shí)產(chǎn)生了自然資源和能源的短缺、環(huán)境和氣候的嚴(yán)重惡化。目前，能源短缺、環(huán)境惡化已成為人類(lèi)社會(huì)發(fā)展需要面臨的共同挑戰(zhàn)，世界各國(guó)都在努力尋求解決這一問(wèn)題的辦法和途徑。然而究其根源，解決能源短缺、環(huán)境惡化的根本途徑還是在于轉(zhuǎn)變能源消費(fèi)方式，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)利用方式的第三次大變遷，即從目前大規(guī)模使用煤炭、石油、天然氣等礦產(chǎn)能源變遷到開(kāi)發(fā)利用清潔、環(huán)保而且可循環(huán)持續(xù)使用的新能源和可再生能源生產(chǎn)消費(fèi)模式。這也許是人類(lèi)發(fā)展歷史上最艱難的一次能源消費(fèi)方式大轉(zhuǎn)換，因?yàn)榈谌文茉创筠D(zhuǎn)換與前兩次能源大轉(zhuǎn)換有許多不同之處，主要是替代能源的技術(shù)還不成熟，同時(shí)用什么能源替代常規(guī)化石能源還不是特別明確，目前的替代能源除了水力發(fā)電外其他基本都還不具備價(jià)格優(yōu)勢(shì)。自從20世紀(jì)70年代以來(lái)，新能源和可再生能源的開(kāi)發(fā)利用受到了高度重視，人們對(duì)新能源和可再生能源的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展也有了深刻而廣泛的認(rèn)識(shí)，看到了新能源和可再生能源資源潛力巨大，且清潔環(huán)保，可持續(xù)利用，代表著能源未來(lái)發(fā)展的方向，是解決自然資源和能源短缺、進(jìn)行環(huán)境保護(hù)、應(yīng)對(duì)全球氣候變化問(wèn)題的最根本途徑。1.3.2世界新能源和可再生能源時(shí)代

能源是人類(lèi)社會(huì)賴(lài)以生存和發(fā)展的重要物質(zhì)資源，全球人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)對(duì)能源的需求日益加大。而長(zhǎng)期過(guò)量開(kāi)采煤炭、石油、天然氣這些常規(guī)礦產(chǎn)能源，致使其儲(chǔ)量快速減少。世界大部分國(guó)家能源供應(yīng)不足，不能滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。煤炭、石油等化石能源的利用會(huì)產(chǎn)生大量的溫室氣體，污染環(huán)境。這些問(wèn)題使得新能源和可再生能源的開(kāi)發(fā)利用在全球范圍內(nèi)升溫。

在國(guó)際上，目前新能源和可再生能源已被看作一種替代能源，可以替代用化石燃料資源生產(chǎn)的常規(guī)能源。從目前世界各國(guó)既定的發(fā)展戰(zhàn)略和規(guī)劃目標(biāo)來(lái)看，大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源已經(jīng)成為未來(lái)世界各國(guó)能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。世界新能源和可再生能源消費(fèi)利用總量將會(huì)顯著增加，新能源和可再生能源在世界能源供應(yīng)中也將占有越來(lái)越重要的地位。據(jù)預(yù)測(cè)，到2070年，世界上80％的能源要依靠新能源和可再生能源，新能源和可再生能源的產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景將是非常廣闊的，世界各國(guó)政府也相應(yīng)制定了未來(lái)新能源和可再生能源的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展計(jì)劃(見(jiàn)表l－1)。

20世紀(jì)90年代以來(lái),新能源和可再生能源發(fā)展很快，世界上許多國(guó)家都把新能源和可再生能源作為能源政策的基礎(chǔ)。從世界各國(guó)新能源和可再生能源的利用與發(fā)展趨勢(shì)來(lái)看，風(fēng)能、太陽(yáng)能和生物質(zhì)能發(fā)展速度最快，產(chǎn)業(yè)前景也最好。風(fēng)力發(fā)電在可再生能源發(fā)電技術(shù)中成本最接近于常規(guī)能源，因此也成為產(chǎn)業(yè)化發(fā)展最快的清潔能源技術(shù)，年增長(zhǎng)率達(dá)到27％。表1－1部分國(guó)家制定的未來(lái)可再生能源開(kāi)發(fā)目標(biāo)國(guó)家2010年2020年2050年美國(guó)可再生能源利用率為7.5％風(fēng)電5％；可再生能源發(fā)電20％

加拿大將風(fēng)能利用提高5倍水電比例達(dá)到20％

德國(guó)風(fēng)電比例達(dá)到12.5％可再生能源發(fā)電比例20%可再生能源發(fā)電比例50%英國(guó)可再生能源發(fā)電比例10%可再生能源發(fā)電比例10%

法國(guó)可再生能源發(fā)電比例22%

可再生能源發(fā)電比例50%日本可再生能源發(fā)電比例1.35%2030年可再生能源發(fā)電比例10%

韓國(guó)可再生能源利用率5％

中國(guó)可再生能源發(fā)電比例5.3%風(fēng)電達(dá)到2％可再生能源發(fā)電12%可再生能源發(fā)電30%世界上越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)識(shí)到：一個(gè)能夠持續(xù)發(fā)展的社會(huì)應(yīng)該是一個(gè)既能滿(mǎn)足社會(huì)的需要，而又不危及后代人前途的社會(huì)。因此，應(yīng)節(jié)約能源、提高能源利用效率、盡可能多地用潔凈能源替代高含碳量的礦物燃料，這也是中國(guó)能源建設(shè)必須遵循的最基本原則。

在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域及市場(chǎng)投資額將逐年大幅度增加，隨之也將創(chuàng)造非常可觀(guān)的社會(huì)價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值和工作就業(yè)機(jī)會(huì)。過(guò)去一說(shuō)到發(fā)展新能源和可再生能源，人們首先就會(huì)聯(lián)想到環(huán)境惡化、氣候變化和自然資源匱乏?，F(xiàn)在世界各國(guó)考慮更多的是能源安全、就業(yè)機(jī)會(huì)、新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)、先進(jìn)的技術(shù)開(kāi)發(fā)和裝備制造、消費(fèi)者的擁護(hù)以及能源供應(yīng)選擇。

1.3.3中國(guó)新能源和可再生能源的發(fā)展歷程

1．第一階段(1949—1992年)，發(fā)展起步階段

1949年新中國(guó)剛剛成立時(shí)，全國(guó)一次能源的生產(chǎn)總量只有24萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。20世紀(jì)50年代以后，中國(guó)能源工業(yè)從小到大，不斷發(fā)展壯大。到1953年，經(jīng)過(guò)建國(guó)初的經(jīng)濟(jì)恢復(fù)，一次能源總產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到了5200萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，一次能源消費(fèi)也達(dá)到了5400萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。隨著中國(guó)社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，中國(guó)的能源工業(yè)得到了迅速發(fā)展，到1980年一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)分別達(dá)到了6.37億噸和6.34億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同1953年相比,平均年增長(zhǎng)9.7％和9.3％。中國(guó)具有豐富的新能源和可再生能源資源，在其開(kāi)發(fā)利用方面也取得了很大的進(jìn)展，為進(jìn)一步發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。中國(guó)大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源始于20世紀(jì)70年代，經(jīng)過(guò)兩次世界能源危機(jī)的警示，針對(duì)當(dāng)時(shí)中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展出現(xiàn)的局部能源供應(yīng)緊張、特別是農(nóng)村能源短缺(半數(shù)農(nóng)民每年缺柴3～6個(gè)月)、熱效率低下(只有9％)和大氣污染、生態(tài)惡化等問(wèn)題，國(guó)務(wù)院提出了“因地制宜，多能互補(bǔ)，綜合利用，講求效益”的十六字方針，從而有力地推動(dòng)了新能源和可再生能源的開(kāi)發(fā)利用工作，但其開(kāi)發(fā)方式相對(duì)也是比較粗放的，利用效率相對(duì)也是比較低下的。

2．第二階段(1992—2004年)，法律政策導(dǎo)向和科技產(chǎn)業(yè)化發(fā)展階段

1992年在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)后，中國(guó)政府率先制定了《中國(guó)2l世紀(jì)議程》，提出了積極開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能和地?zé)崮艿刃屡d可再生能源，保護(hù)環(huán)境，堅(jiān)持走可持續(xù)發(fā)展的道路，這標(biāo)志著新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)化建設(shè)正式進(jìn)入了中國(guó)政府工作議事日程當(dāng)中。“八五”計(jì)劃末，為支持新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的科學(xué)研究、新技術(shù)攻關(guān)、新裝備開(kāi)發(fā)研制、示范工程建設(shè)尤其是產(chǎn)業(yè)規(guī)劃建設(shè)，原國(guó)家計(jì)劃委員會(huì)、經(jīng)濟(jì)貿(mào)易委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)委員會(huì)于1995年聯(lián)合制定了《1996—2010年新能源和可再生能源發(fā)展綱要》，再次強(qiáng)調(diào)了發(fā)展新能源和可再生能源對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的重要作用，提出了一系列優(yōu)先發(fā)展的新興能源項(xiàng)目，并撥付專(zhuān)項(xiàng)資金進(jìn)行支持。這對(duì)提高中國(guó)新能源和可再生能源的技術(shù)裝備水平、開(kāi)發(fā)利用技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量以及建立服務(wù)體系都起到了重要的促進(jìn)作用。

1995年頒布實(shí)施的《中華人民共和國(guó)電力法》和1998年1月1日起開(kāi)始實(shí)施的《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》都明確提出“國(guó)家鼓勵(lì)開(kāi)發(fā)利用新能源和可再生能源”，使這項(xiàng)有助于實(shí)現(xiàn)中國(guó)可持續(xù)發(fā)展的新興能源產(chǎn)業(yè)正式納入了法制化的建設(shè)軌道。

2001年為了進(jìn)一步貫徹落實(shí)《中華人民共和國(guó)節(jié)約能源法》，國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定了《2000—2015年新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，進(jìn)一步提出了我國(guó)新能源和可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展目標(biāo)，即“到2005年，新能源和可再生能源利用能力達(dá)到4300萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)當(dāng)時(shí)能源消費(fèi)總量的2％(不含傳統(tǒng)生物質(zhì)能利用和小水電)，包括小水電8000萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占當(dāng)時(shí)能源消費(fèi)總量的3.6％”。

2004年,中國(guó)傳統(tǒng)的可再生能源的利用總量超過(guò)了3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，水電發(fā)電量約3280億千瓦時(shí)，約占中國(guó)全部發(fā)電量的17％。包括其他資源的開(kāi)發(fā)利用在內(nèi)，可再生能源開(kāi)發(fā)利用超過(guò)了1.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2004年在全國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中約占7％。無(wú)論是開(kāi)發(fā)總量還是結(jié)構(gòu)比例均排在世界上發(fā)展中國(guó)家的前列。

3．第三階段(2005—2007年)，法律制度健全和產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展階段

2005年到2007年中國(guó)新能源和可再生能源開(kāi)發(fā)技術(shù)逐步趨于成熟，產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不斷取得新進(jìn)展。2005午2月26日全國(guó)人民代表大會(huì)正式通過(guò)了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，并于2006年1月1日開(kāi)始施行，而與《中華人民共和國(guó)可再生能源法》配套的一系列法規(guī)和政策支撐體系也不斷出臺(tái)，包括支持新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的電價(jià)、稅收、投資等政策，并建立了專(zhuān)項(xiàng)財(cái)政資金和全網(wǎng)分?jǐn)偟目稍偕茉措妰r(jià)補(bǔ)貼制度。這標(biāo)志著中國(guó)新能源和可再生能源發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)新的里程碑階段——法律制度健全階段。

2007年6月，中國(guó)政府發(fā)行了《中國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化國(guó)家方案》，將發(fā)展風(fēng)能、生物質(zhì)能等新能源和可再生能源作為應(yīng)對(duì)中國(guó)氣候變化和減排溫室氣體的重要措施。2007年12月，中國(guó)政府發(fā)布了《中國(guó)的能源狀況與政策》白皮書(shū)，明確提出實(shí)現(xiàn)能源多元化的發(fā)展戰(zhàn)略，將大力發(fā)展新能源和可再生能源作為國(guó)家能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。

4.第四階段(2008年開(kāi)始),產(chǎn)業(yè)規(guī)模化的發(fā)展階段

從新能源和可再生能源的資源狀況和當(dāng)今技術(shù)發(fā)展水平來(lái)看，中國(guó)今后真正可以規(guī)?；l(fā)展的新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域除了水能以外，應(yīng)該還有現(xiàn)代生物質(zhì)能、風(fēng)能和太陽(yáng)能。從目前來(lái)看，現(xiàn)代生物質(zhì)能未來(lái)很有可能成為應(yīng)用最廣泛的新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，主要利用方式包括發(fā)電、制取沼氣、供熱和生物液體燃料等，其中生物液體燃料(主要包括燃料乙醇和生物柴油)是重要的石油替代產(chǎn)品。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)已基本成熟，經(jīng)濟(jì)性已接近常規(guī)化能源，在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)將會(huì)保持較快發(fā)展。太陽(yáng)能熱利用的主要發(fā)展方向是太陽(yáng)能一體化建筑，并以常規(guī)能源為補(bǔ)充手段，實(shí)現(xiàn)全天候供熱，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步向太陽(yáng)能供暖和制冷的方向發(fā)展。當(dāng)然,太陽(yáng)能光伏發(fā)電也很有發(fā)展前景，但根本問(wèn)題還是發(fā)電成本太高，產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展受到較大的制約。2007年，中國(guó)對(duì)再生能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的比重為8.5％?！犊稍偕茉粗虚L(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》明確：到2020年，中國(guó)可再生能源的比重將達(dá)到15％。中國(guó)新能源和可再生資源年可開(kāi)發(fā)潛力到2050年將超過(guò)20億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。屆時(shí)中國(guó)新能源和可再生能源將真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)規(guī)?；?，并成為中國(guó)能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)重要的支柱能源產(chǎn)業(yè)。

有關(guān)專(zhuān)家預(yù)測(cè)，到2020年,中國(guó)新能源和可再生能源將成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)新興朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)。據(jù)初步估計(jì)，2020年中國(guó)新興能源產(chǎn)業(yè)能形成年產(chǎn)值4500億元，同時(shí)帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)6000億元的產(chǎn)值，增加就業(yè)機(jī)會(huì)500萬(wàn)個(gè)。特別需要指出的是，與生物液體燃料相關(guān)的原料種植及其加工產(chǎn)業(yè)鏈的形成將會(huì)極大地促進(jìn)中國(guó)廣大農(nóng)村的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，并能進(jìn)一步增加農(nóng)村勞動(dòng)力就業(yè)機(jī)會(huì)和改善自然生態(tài)環(huán)境。據(jù)美國(guó)能源信息署(EIA)預(yù)測(cè)，到21世紀(jì)下半葉，在全球范圍內(nèi)新能源和可再生能源將逐漸取代傳統(tǒng)常規(guī)化石能源而占據(jù)主導(dǎo)地位。中國(guó)新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新能力將成為國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)能力的重要內(nèi)容，也將是國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和國(guó)家安全的重要保障。隨著新興能源開(kāi)發(fā)利用的技術(shù)成熟和產(chǎn)業(yè)化程度逐步提高，新能源和可再生能源在中國(guó)未來(lái)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中將發(fā)揮越來(lái)越顯著的作用。 1.4中國(guó)資源的消費(fèi)量

中國(guó)的資源消費(fèi)量到底有多大？大到一個(gè)看似小小的變動(dòng)都會(huì)強(qiáng)烈影響全球市場(chǎng)。以天然氣為例，根據(jù)估算，如果天然氣占中國(guó)能源消費(fèi)的比例提升1%，就相當(dāng)于每年要增加250億立方米的采氣量，這大約是卡塔爾每年投放市場(chǎng)的液化天然氣量的一半，而卡塔爾是世界上最大的液化天然氣出口國(guó)。

煤炭方面，中國(guó)的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)都居世界第一，年產(chǎn)30多億噸煤，是排在第二位的美國(guó)的3倍。中國(guó)在石油消費(fèi)上落后于美國(guó)的趨勢(shì)似乎也在漸漸逆轉(zhuǎn)，據(jù)美國(guó)能源信息署（EIA）的初步數(shù)據(jù)顯示，2012年12月，美國(guó)石油凈進(jìn)口量為每天598萬(wàn)桶，而根據(jù)中國(guó)海關(guān)數(shù)據(jù)，中國(guó)同期凈進(jìn)口量達(dá)到每天612萬(wàn)桶，這意味著中國(guó)超越美國(guó)成為了全球最大的石油凈進(jìn)口國(guó)。金屬方面，中國(guó)各種金屬的消費(fèi)量基本上都占到全球消費(fèi)量的30%～50%，銅占全球的40%，鋼鐵占50%左右，鋁占40%左右。

包括大豆和棉花在內(nèi)的大宗農(nóng)產(chǎn)品也是同樣，近幾年中國(guó)的消費(fèi)量一直穩(wěn)居世界第一。

能源和礦產(chǎn)多依賴(lài)進(jìn)口，中國(guó)挖動(dòng)大半個(gè)地球名副其實(shí)。來(lái)自《2012年中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告》（簡(jiǎn)稱(chēng)《報(bào)告》）的數(shù)據(jù)就很清晰地展現(xiàn)了中國(guó)是如何吸納來(lái)自國(guó)際市場(chǎng)的資源的?！秷?bào)告》顯示，在2011年中國(guó)石油、鐵、銅等大宗礦產(chǎn)進(jìn)口量持續(xù)增長(zhǎng)，對(duì)外依存度居高不下，其中，石油的對(duì)外依存度為56.7%，鐵礦石為56.4%，鉀肥為51.5%，鋁為61.5%，銅甚至達(dá)到了71.4%。即使坐擁世界最大的儲(chǔ)量和生產(chǎn)量，中國(guó)的煤炭需求仍顯不夠。在2011年時(shí)，中國(guó)就取代了日本，成為了世界上最大的煤炭進(jìn)口國(guó)。中國(guó)強(qiáng)大的資源需求甚至還體現(xiàn)在進(jìn)口非法資源方面。美國(guó)能源信息署（EIA）就稱(chēng)，中國(guó)每年都會(huì)進(jìn)口價(jià)值約40億美元的非法木材，占全球熱帶木材的一半。其原因是在飛速發(fā)展的中國(guó)，建筑和家居業(yè)都