發(fā)展新能源材料的時(shí)代意義

1、發(fā)展新能源材料的時(shí)代意義摘要：我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展使得對(duì)能源的需求增加，常規(guī)的化石能源供應(yīng)不足的矛盾日益突出。能源安全成為我國(guó)必須解決的戰(zhàn)略問(wèn)題。發(fā)展新能源和可再生能源十分緊迫，也是世界各發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相研究的熱點(diǎn)課題之一。新能源與可再生能源不僅有利于解決和補(bǔ)充我國(guó)化石能源供應(yīng)不足的問(wèn)題，而且有利于我國(guó)改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護(hù)環(huán)境，走可持續(xù)發(fā)展之路。開(kāi)發(fā)利用新能源與可再生能源也是構(gòu)建資源節(jié)約型與環(huán)境友好型社。關(guān)鍵字：化石能源 新能源 能源結(jié)構(gòu) 可持續(xù)發(fā)展 資源節(jié)約型 環(huán)境友好型一、 新能源定義新能源又稱(chēng)非常規(guī)能源。是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源

2、，如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等。二、 新能源的發(fā)展趨勢(shì)及國(guó)內(nèi)外新能源最新進(jìn)展部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得長(zhǎng)足的發(fā)展，并在世界各地形成了一定規(guī)模。表1-34為可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的分類(lèi)。目前生物質(zhì)能，太陽(yáng)能，風(fēng)能以及水力發(fā)電，地?zé)崮艿鹊睦眉夹g(shù)已經(jīng)得到利用。表1-34 可再生能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的分類(lèi)技術(shù)能源產(chǎn)出應(yīng)用和技術(shù)狀況生物質(zhì)能燃燒熱能廣泛應(yīng)用，改進(jìn)技術(shù)的可采性燃燒過(guò)程加熱、蒸汽、發(fā)電廣泛應(yīng)用，有改進(jìn)的潛力氣化/動(dòng)力生產(chǎn)發(fā)電/供熱，熱電聯(lián)供示范階段氣化/燃料生產(chǎn)甲醇，氫研制階段水解和發(fā)酵乙醇對(duì)糖和淀粉已商業(yè)應(yīng)用，用材生產(chǎn)在研制中熱解/生產(chǎn)液體燃料生物油中試階段熱解/生產(chǎn)固體

3、燃料焦炭廣泛應(yīng)用消化沼氣商業(yè)應(yīng)用風(fēng)能電池充電運(yùn)動(dòng)，動(dòng)力小型風(fēng)力機(jī)，廣泛應(yīng)用陸上風(fēng)力透平發(fā)電商業(yè)廣泛應(yīng)用海上風(fēng)力透平發(fā)電研制和示范階段太陽(yáng)能光伏發(fā)電發(fā)電廣泛應(yīng)用，價(jià)格昂貴，需要進(jìn)一步改進(jìn)太陽(yáng)能熱動(dòng)力發(fā)電加熱，蒸汽，發(fā)電示范階段，需要進(jìn)一步改進(jìn)低溫太陽(yáng)能利用加熱和制冷太陽(yáng)能集熱器商業(yè)應(yīng)用，干燥器示范階段太陽(yáng)能被動(dòng)式太陽(yáng)能利用加熱，制冷，照明，通風(fēng)示范和應(yīng)用太陽(yáng)能光合成H2或副氫燃料基礎(chǔ)和應(yīng)用研究水力發(fā)電動(dòng)力商業(yè)應(yīng)用地?zé)崮芗訜?，蒸汽，發(fā)電商業(yè)應(yīng)用2001世界一次能源消費(fèi)總量為Mtoe，其中石油占35%，煤炭占23.4%，天然氣占21.2%，可再生能源占13.5%(其中生物質(zhì)能占10.4%，水力占2.

4、214%，太陽(yáng)能等占0.0886%)，核能占6.9%，2000年世界電力生產(chǎn)中可再生能源的貢獻(xiàn)率占19%，僅次于煤炭，其中水力發(fā)電占17%，生物質(zhì)占5%，太陽(yáng)能等不到3%。在表1-35為2001年世界主要地區(qū)可再生能源的消費(fèi)情況。可以看出，在發(fā)達(dá)國(guó)家，生物質(zhì)能占總的一次性能源的3%左右，而發(fā)展中國(guó)家生物質(zhì)能占總的一次能源大約35%，而且主要是用于炊事。這反映出不同國(guó)家和地區(qū)的科技水平的差別。19712000年30年間可再生能源的平均增長(zhǎng)率和總的一次能源平均增長(zhǎng)率相當(dāng)。其中地?zé)崮?，太?yáng)能，風(fēng)能和海洋能的發(fā)展速度最快，年均增長(zhǎng)率達(dá)到9.4%，風(fēng)能和太陽(yáng)的增長(zhǎng)率高達(dá)52.1%、32.6%，表明他們?cè)?/p>

5、快速發(fā)展。在表1-35的數(shù)據(jù)表明，在2001年我國(guó)的可再生能源站總的一次能源的20.8%，然而其中大部分是燃燒型的生物質(zhì)能，小部分是水電，而太陽(yáng)能、地?zé)崮?、風(fēng)能等能源的利用率幾乎為零。我國(guó)的能源統(tǒng)計(jì)年鑒等都沒(méi)有對(duì)可再生能源的生產(chǎn)、消費(fèi)等情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，表明這些有較高技術(shù)含量的可再生能源在我國(guó)正處于研究開(kāi)發(fā)之中的起步階段，利用率還比較低，利用規(guī)模和水平與國(guó)際相比差距很大。表1-35 2001年世界主要各地區(qū)可再生能源的消費(fèi)情況區(qū)域總的一次能源供給/Mtoe總的可再生能源/Mtoe總的可再生能源占總一次能源的比例/%主要燃料類(lèi)型占可再生能源的比例水力/%地?zé)?、太?yáng)能/%生物質(zhì)/%非洲514.3257

6、.550.12.60.297.2南美洲449.9125.327.935.41.563.0亞洲1152.2384.133.33.93.093.1中國(guó)1155.6239.820.89.90.090.1非OECD國(guó)家99028.88.946.50.752.8前蘇聯(lián)944.629.63.169.00.330.7中東389.63.10.844.022.333.7OECD 5332.8303.75.734.811.653.6世界總量10038.31351.913.516.43.779.9國(guó)際能源署（IEA）對(duì)20002030年國(guó)際電力的需求進(jìn)行了研究，如表1-36所示。其中來(lái)自可再生能源的發(fā)電量平均增長(zhǎng)最

7、快。IEA的研究認(rèn)為，在未來(lái)30年內(nèi)非水力的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長(zhǎng)得快，年增長(zhǎng)速度接近6%，在20002030年間其總量發(fā)電將增加5倍，到2030年買(mǎi)它將提供世界總電力的4.4%，其中風(fēng)能和生物質(zhì)能將占其中的80%。表1-36 20002030年世界電力供需平衡 項(xiàng) 目2000年2010年2020年2030年20002030年年平均增長(zhǎng)率/%總發(fā)電量/（TW。H）153912003725578315242.4煤炭598971439075115902.2石油12411348137113260.2天然氣26764947769699234.5氫燃料電池0015349核電2586

8、2889275826970.1水電26503188380042591.6其他可再生能源24952186313815.9自用和損耗量/Mtoe2353043884762.4總消費(fèi)量/Mtoe10881419181222352.4工業(yè)4585817298792.2民用3054085326742.7服務(wù)業(yè)2563414405482.6其他（運(yùn)輸、農(nóng)業(yè)等）68891111332.3目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低，一方面是與不同國(guó)家的重視程度與政策有關(guān)，另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān)，尤其是技術(shù)含量較高的太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、風(fēng)能等。據(jù)IEA的預(yù)測(cè)研究，在未來(lái)30年可再生能源發(fā)電的成本將

9、大幅度下降，從而增加它的競(jìng)爭(zhēng)力?？稍偕茉蠢玫某杀九c多種因素有關(guān)，因而有關(guān)成本預(yù)測(cè)的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預(yù)測(cè)結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢(shì)。我國(guó)政府高度重視可再生能源的研究與開(kāi)發(fā)。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十一五”規(guī)劃，并制定頒布了中華人民共和國(guó)可再生能源法，重點(diǎn)發(fā)展太陽(yáng)能光熱利用、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能高效利用和地?zé)崮艿睦?。近年?lái)在國(guó)家的大力扶持下，我國(guó)在風(fēng)力發(fā)電、海洋能潮汐發(fā)電以及太陽(yáng)能利用，地?zé)崮芾玫阮I(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展。三、開(kāi)發(fā)利用新能源的重大意義不論是從經(jīng)濟(jì)社會(huì)走可持續(xù)發(fā)展之路和保護(hù)人類(lèi)賴(lài)以生存的地球生態(tài)環(huán)境的高度來(lái)審視，還是從

10、為世界上200多億無(wú)電人口和一些特殊用途解決現(xiàn)實(shí)的能源供應(yīng)出發(fā)，發(fā)展新能源和可再生能源均具有重大戰(zhàn)略意義。（一）、新能源和可再生能源是人類(lèi)社會(huì)未來(lái)能源的基石，是化石能源的替代能源在當(dāng)今的世界能源結(jié)構(gòu)中，人類(lèi)所利用的能源主要是石油、天然氣和煤炭等化石能源。1997年世界一次能源消費(fèi)總量為121.56億，其消費(fèi)構(gòu)成為：石油占39.9%，天然氣占23.2%，煤炭占27%，核電占7.3%，水電2.6%。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人口的增加、社會(huì)生活的提高，預(yù)計(jì)未來(lái)世界能源消費(fèi)量將以每年2.7%的速度增長(zhǎng)，到2020年世界的能源消費(fèi)總量將達(dá)到195億tce。截至1996年末，世界石油、天然氣和煤炭的可采儲(chǔ)量為1.

11、3萬(wàn)億tce，其中：石油和天然氣占1/5，煤炭約占4/5。盡管今后還可能有新的儲(chǔ)量被發(fā)現(xiàn)，但按目前的世界能源探明儲(chǔ)量和消費(fèi)量計(jì)，這些能源資源僅可供全世界大約消費(fèi)172年。根據(jù)目前國(guó)際上通行的能源預(yù)測(cè)，石油資源將在40年內(nèi)枯竭，天然氣資源將在60年內(nèi)用光，煤炭資源也只能使用220年。我國(guó)擁有居世界第一位的水能資源，居世界第二位的煤炭探明儲(chǔ)量，居世界第11位的石油探明可采儲(chǔ)量。截止到1990年底，我國(guó)已探明的能源資源總量為1551億，其中：煤炭占52.6%，水能占43.33%，石油占3.03%，天然氣占0.96%，約為世界總量的10.7%。其中，煤炭探明儲(chǔ)量約占世界的11%，石油約占2.4%，天然

12、氣約占1.2% 。但由于我國(guó)人口眾多，人均能源資源卻嚴(yán)重不足，人均能源資源探明儲(chǔ)量只有135tce，僅相當(dāng)于世界人均擁有量264tce的51%。其中，煤炭人均探明儲(chǔ)量為147tce，是世界人均值208的70%；石油為2.9tce，是世界人均值的11%；天然氣為世界人均值的4%；即使是水能資源，按人口平均，也低于世界人均值。而我國(guó)現(xiàn)在所面臨的卻是能源需求量成倍增長(zhǎng)的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。如果2050年我國(guó)的人口總數(shù)為15億左右的話(huà)，屆時(shí)一次能源的需求量將為15億37.5億，約為目前美國(guó)能源消費(fèi)總量的1.52倍，為屆時(shí)世界能源消費(fèi)總量的16%22% 。由以上分析可見(jiàn)，在人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用能源的歷史長(zhǎng)河中，以石油、天

13、然氣和煤炭等化石能源為主的時(shí)期，僅是一個(gè)不太長(zhǎng)的階段，它們終將走向枯竭，而被新能源所取代。人類(lèi)必須未雨綢繆，及早尋求新的替代能源。研究和實(shí)踐表明，新能源和可再生能源，資源豐富、分布廣泛、可以再生、不污染環(huán)境，是國(guó)際社會(huì)公認(rèn)的理想替代能源。根據(jù)國(guó)際權(quán)威單位的預(yù)測(cè)，到21世紀(jì)60年代，即2060年，全球新能源和可再生能源的比例，將會(huì)發(fā)展到占世界能源構(gòu)成的50%以上，成為人類(lèi)社會(huì)未來(lái)能源的基石，世界能源舞臺(tái)的主角，目前大量燃用的化石能源的替代能源。（二）、新能源和可再生能源清潔干凈、污染物排放很少，是與人類(lèi)賴(lài)以生存的地球生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的清潔能源化石能源的大量開(kāi)發(fā)和利用，是造成大氣和其他類(lèi)型環(huán)境污染與

14、生態(tài)破壞的主要原因之一。如何在開(kāi)發(fā)和使用能源的同時(shí)，保護(hù)好人類(lèi)賴(lài)以生存的地球生態(tài)環(huán)境，已經(jīng)成為一個(gè)全球性的重大問(wèn)題。目前，世界各國(guó)都在紛紛采取提高能源效率和改善能源結(jié)構(gòu)的措施，以解決這一與能源消費(fèi)密切相關(guān)的重大環(huán)境問(wèn)題。即所謂的能源效率革命和清潔能源革命，也就是我們通常所說(shuō)的節(jié)約能源和發(fā)展清潔干凈的新能源和可再生能源。全球氣候變化是當(dāng)前國(guó)際社會(huì)普遍關(guān)注的重大全球環(huán)境問(wèn)題，它主要是發(fā)達(dá)國(guó)家在其工業(yè)化過(guò)程中燃燒大量化石燃料產(chǎn)生的CO2等溫室氣體的排放所造成的。因此，限制和減少化石燃料燃燒產(chǎn)生的CO2等溫室氣體的排放，已成為國(guó)際社會(huì)減緩全球氣候變化的重要組成部分。自從工業(yè)革命以來(lái)，約80%溫室氣體造

15、成的附加氣候強(qiáng)迫是由人類(lèi)活動(dòng)引起的，其中CO2的作用約占60%，而化石燃料的燃燒是能源活動(dòng)中CO2的主要排放源。1990年全世界一次能源消費(fèi)量114.76億tce，其中煤炭、石油、天然氣分別占到27.3%，,38.6% 和21.7%。據(jù)政府間氣候變化專(zhuān)門(mén)委員會(huì)(IPCC)第一工作組1992年度工作報(bào)告報(bào)道，1990年全球化石燃料向大氣排放了大約6065億噸碳。據(jù)估算，我國(guó)能源活動(dòng)引起的CO2排放量約5.8億噸碳，約占全球化石燃料CO2排放量的9.76%。觀測(cè)資料表明，在過(guò)去100年中，全球平均氣溫上升了0.30.6攝氏度，全球海平面平均上升了1025cm。如對(duì)溫室氣體不采取減排措施，在未來(lái)幾十

16、年內(nèi)，全球平均氣溫每10年將可升高0.2攝氏度，到2100年球平均氣溫將升高13.5攝氏度。我國(guó)的能源開(kāi)發(fā)利用對(duì)于環(huán)境造成的污染非常嚴(yán)重。我國(guó)的煤炭消費(fèi)量占世界煤炭消費(fèi)總量的27%，是全世界少有的以煤炭為主的能源消費(fèi)大國(guó)。我國(guó)的CO2排放量，在蘇聯(lián)解體后僅次于美國(guó)而居世界第二位。煤炭燃燒所產(chǎn)生的溫室氣體的排放量比燃燒同熱值的天然氣高69%，比燃油高29%。1997年我國(guó)排放CO230億噸，其中85%是由燃煤排放的；排放SO22346萬(wàn)噸，居世界第一位，其中90%是由燃煤排放的；排放煙塵1873萬(wàn)噸，其中73%是由能源開(kāi)發(fā)利用排放的。由于能源利用和其他污染源大量排放環(huán)境污染物，造成全國(guó)57%的城

17、市顆粒物超過(guò)國(guó)家限制值；有48個(gè)城市的SO2濃度超過(guò)國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)；有82%的城市出現(xiàn)過(guò)酸雨，面積已達(dá)國(guó)土面積的30%；許多城市的NOx有增無(wú)減，其中北京、廣州、烏魯木齊和鞍山超過(guò)國(guó)家二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來(lái)，由于城市汽車(chē)大幅度增加，燃用汽油產(chǎn)生的汽車(chē)尾氣已成為城市環(huán)境的重要污染源。而新能源和可再生能源污染物排放很少。目前各種發(fā)電方式的碳排放率, g碳(/kWh) ：常規(guī)燃煤電為304，煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電為270，燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電為118，帶燒天然氣備用機(jī)組的太陽(yáng)能熱發(fā)電為47，地?zé)岚l(fā)電為2.5，光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電則為0。由上述分析可見(jiàn)，新能源和可再生能源是保護(hù)生態(tài)環(huán)境的清潔能源，采用新能源和可

18、再生能源以逐漸減少和替代化石能源的使用，是保護(hù)生態(tài)環(huán)境、走經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展之路的重大措施。（三）新能源和可再生能源是世界不發(fā)達(dá)國(guó)家的20多億無(wú)電人口和特殊用途解決供電問(wèn)題的現(xiàn)實(shí)能源迄今，世界上不發(fā)達(dá)國(guó)家還有20多億人口尚未用上電，其中我國(guó)約占6000多萬(wàn)人。由于無(wú)電，這些人大多仍然過(guò)著貧困落后、日出而作、日落而息、遠(yuǎn)離現(xiàn)代文明的生活。這些地方，缺乏常規(guī)能源資源，但自然能源資源豐富，人口稀少，并且用電負(fù)荷不大，因而發(fā)展新能源和可再生能源是解決其供電問(wèn)題的重要途徑。另外，有些領(lǐng)域，如海上航標(biāo)、高山氣象站、地震測(cè)報(bào)臺(tái)、森林火警監(jiān)視站、光纜通信中繼站、微波通信中繼站、邊防哨所、輸油輸氣管道陰極保護(hù)站

19、等在無(wú)常規(guī)電源等特殊條件下，其供電電源由新能源和可再生能源提供，不消耗燃料，無(wú)人值守，最為先進(jìn)、安全、可靠和經(jīng)濟(jì)。（四）結(jié)論可再生能源的開(kāi)發(fā)與利用日益受到國(guó)際社會(huì)的關(guān)注與重視，我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)水平還存在很大的差距。發(fā)展中國(guó)家在可再生能源的利用上普遍是技術(shù)含量很低的粗放利用或者引用發(fā)達(dá)國(guó)家關(guān)鍵設(shè)備，如不采取積極措施和加大投入，抓住機(jī)遇對(duì)適合本國(guó)新能源利用技術(shù)進(jìn)行基礎(chǔ)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)及產(chǎn)業(yè)化推廣，將來(lái)不得不面臨繼續(xù)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)的困境。我國(guó)是能源消費(fèi)大國(guó)，常規(guī)能源儲(chǔ)備相對(duì)不足，因此，多元化的能源配置是解決我國(guó)能源問(wèn)題的必由之路。可再生能源在我國(guó)蘊(yùn)藏量豐富。開(kāi)發(fā)利用新能源對(duì)我國(guó)的能源戰(zhàn)略安全和環(huán)境、經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展意義重大。參考文獻(xiàn)1 朱志剛/加快邁向新能源時(shí)代構(gòu)建有利于新能源發(fā)展的財(cái)稅制度研究/中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,2008-6-12 王革華/新能源概論/化學(xué)工業(yè)出版社, 2006-8-13（美）洛根著，馮玉杰，王鑫等譯/微生物燃