沈阳燃气锅炉

清洁能源引领绿色发展的创新路径

清洁能源引领绿色发展的创新路径

发布日期:2019-01-14 作者: 点击:

清洁能源,即绿色能源,是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源,它包括核能和“可再生能源”。

传统意义上,清洁能源指的是对环境友好的能源,意思为环保,排放少,污染程度小。但是这个概念不够准确,容易让人们误以为是对能源的分类,认为能源有清洁与不清洁之分,从而误解沈阳清洁能源的本意。 

清洁能源的准确定义应是:对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点:第一清洁能源不是对能源的简单分类,而是指能源利用的技术体系;第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济性;第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。

可再生能源,是指原材料可以再生的能源,如水力发电、风力发电、太阳能、生物能(沼气)、地热能(包括地源和水源)海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能,因此,可再生能源的开发利用,日益受到许多国家的重视,尤其是能源短缺的国家。

能源就是向自然界提供能量转化的物质(矿物质能源,核物理能源,大气环流能源,地理性能源)。能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界,能源的发展,能源和环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。

清洁能源和含义包含两方面的内容:

(1)可再生能源

消耗后可得到恢复补充,不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能,生物能、水能,地热能,氢能等。中国目前是国际洁净能源的巨头,是世界上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。

(2)非再生能源

在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染,包括使用低污染的化石能源(如天然气等)和利用清洁能源技术处理过的化石能源,如洁净煤、洁净油等。

核能虽然属于清洁能源,但消耗铀燃料,不是可再生能源,投资较高,而且几乎所有的国家,包括技术和管理最先进的国家,都不能保证核电站的绝对安全,前苏联的切尔诺贝利事故、美国的三里岛事故和日本的福岛核事故影响都非常大,核电站尤其是战争或恐怖主义袭击的主要目标,遭到袭击后可能会产生严重的后果,所以目前发达国家都在缓建核电站,德国准备逐渐关闭目前所有的核电站,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响,但也受自然条件的影响,如需要有水力、风力、太阳能资源,而且最主要的是投资和维护费用高,效率低,所以发出的电成本高,现在许多科学家在积极寻找提高利用可再生能源效率的方法,相信随着地球资源的短缺,可再生能源将发挥越来越大的作用。

太阳能

1、光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热发电系统等。

2、光与电的转换,如太阳能电池板、太阳能车、船等。

太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能,能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料,是一种环保、安全、无污染的新型能源。

目前开展的对太阳能综合利用的全生命评估(LCA)结果显示,以往的太阳能光电转换的利用方式,由于依赖太阳能电池板这一生产过程中高污染、高耗能的材料,因此利用成本和环境代价都较高。目前研究的热电在太阳能热利用方向上。

风能

地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率,与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算,全世界的风能总量约1300亿千瓦。风能资源受地形的影响较大,世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。在自然界中,风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机,各国都在加紧对风力的开发和利用,尽量减少二氧化碳等温室气体的排放,保护我们赖以生存的地球。

风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式,其中又以风力发电为主。以风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是:投资少、工效高、经济耐用。

氢能

1、所有气体中,氢气的导热性最好,比大多数气体的导热系数高出10倍,因此在能源工业中氢是极好的传热载体。

2、氢是自然界存在最普遍的元素,据估计它构成了宇宙质量的75%,除空气中含有氢气外,它主要以化合物的形态贮存于水中,而水是地球上最广泛的物质。据推算,如把海水中的氢全部提取出来,它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。

3、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的,为142,351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。

4、氢燃烧性能好,点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快。

5、氢本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。

生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式,一种以生物质为载体的能量,它直接或间接地来源于植物的光合作用,在各种可再生能源中,生物质是独特的,它是贮存的太阳能,更是一种唯一可再生的碳源,可转化成常规的固态、液态和气态燃料。所有生物质都有一定的能量,而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物,也包括人畜分粪便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料。甜高粱是主要的生物质能,我国甜高粱最早是科学家于1965年开始培育的雅津系列甜高粱品种,甜高粱耐涝、耐旱、耐盐碱,适合从海南岛到黑龙江地区种植,糖锤度在18-23%,每4亩甜高粱秸秆可生产1吨无水生物乙醇。我国汽油中的甜高粱生物乙醇比例占10%。我国生物质能储量丰富70%的储量在广大的 农村 ,应用也是主要在农村地区。目前已经有相当多的地区正在推广和示范农村沼气技术,技术简单成熟,正在逐步得到推广。 

生物能具备下列优点:

(1)、提供低硫燃料。

(2)、提供廉价能源(于某些条件下)。

(3)、将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如,垃圾燃料)。

(4)、与其他非传统性能源相比较,技术上的难题较少。

至于其缺点有:

(1)、植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物,

(2)、单位土地面的有机物能量偏低,

(3)、缺乏适合栽种植物的土地,

(4)、有机物的水分偏多(50%~95%)

应对能源危机7步走

  面对严峻的能源危机,中国将如何应对?要对能源进行战略性的规划和布局,以确保我国的能源保障能力。对此,张有生提出了7点意见:

  一、积极把握发展节奏,形成高效的能源生产体系。这是我国能源战略的优先选择。 [5]  不能一边拼命进口,一边大肆浪费,这是不可持续的。从经济学的角度来看,我们现在的需求扩张还没有对油价上升做出足够的反映,其中有多种原因,比如说国内依靠不断增加的基础设施建设投资,拉动的经济高速增长,也拉高了石油需求。因此,要加强顶层设计和总体规划。 

  二、合理利用能源,积极引导消费,控制消费总量;中国人均能源资源拥有量偏低;能源效率较低而能耗较高;化石能源特别是煤炭的大规模开发利用对生态环境造成污染;这些现状都影响能源安全,并制约中国能源工业的发展。

  这些问题是由国际能源竞争格局、中国的生产力水平所决定的,也与产业结构和能源结构不合理、能源开发利用方式粗放、相关体制机制改革滞后密切相关。需要大力推动能源生产和利用方式变革,不断完善政策体系,方能实现能源与经济、社会、生态全面协调可持续发展。

  特别是石油的合理消费应该是我国的长期能源战略和政策目标,需采取多种措施节约能源。从经济学上讲,无论是可循环资源还是不可循环资源,都是稀缺的,发展节约资源的循环经济就是可以实现资源合理配置的一种经济发展模式。

  除此之外,要充分重视价格对需求的调节作用,石油输出国采取补贴,美国放任自由发展,低税收,而欧洲和日本则采取高税收的态度来抑制过度消费。而我国既要补贴,压低油价,又想搞节约,又想搞安全,这是两难选择。要积极倡导适合我国国情的,有价值的、有社会文化内容的,又是方便舒适的生活和消费方式。

  三、坚定地推进能源领域改革,加快构建有利于能源科学发展的体制机制,改善能源发展环境,推进能源生产和利用方式变革,保障国家能源安全。

  首先是加快能源法制建设。中国高度重视并继续积极推进能源法律制度建设,目前正在研究论证制定能源法以及石油储备、海洋石油天然气管道保护、核电管理等方面的行政法规,修改完善《煤炭法》、《电力法》等现行法律法规,推进石油天然气、原子能等领域的立法工作。

  其次是完善市场体制机制。中国积极推进能源市场化改革,充分发挥市场配置资源的基础性作用。凡是列入国家能源规划的项目,除法律法规明确禁止的以外,均向民间资本开放。鼓励民间资本参与能源资源勘探开发、石油和天然气管网建设、电力建设,鼓励民间资本发展煤炭加工转化和炼油产业,继续支持民间资本全面进入新能源和可再生能源产业。

  再次,加强能源行业管理。重视能源发展的战略谋划和宏观调控,综合运用规划、政策、标准等手段实施行业管理。

  四、布局合理,积极做好原油等资源储备。一些措施可能要提前有所布局,我们要从石油运输通道,包括现在伊朗、霍尔木兹海峡提到的封锁问题。这些因素都应该通盘考虑。我们还应该坚持能源进口的多元化方向。一方面要考虑经济性,另一方面也要充分考虑不要把鸡蛋放在一个篮子里。

  五、健全及时灵活的应急响应机制。以避免因遭受意外灾害而带来的能源供应中断现象,提高我国能源应急反应能力。

  六、协同保障,形成国际能源外援的多元化的供应体系。多样化的能源供应体系是非常重要的,我国化石能源增加有限,要实现煤、水、石油、页岩气等多种能源并举的应用体系。在能源合作上,我们应当树立互利合作、多元发展、协同保障的新能源安全观,统筹国际国内两个市场、两种资源,准确把握合作机遇,加强与周边国家开展能源合作,在开放的格局中维护国家能源安全。同时,大力发展新的太阳能、风能、生物质能等可再生能源,要有长期的发展战略去使它逐步地从现在比较弱小,逐渐地能够起到实质性的替代作用。掌握最先进的核、水、电技术,推进能源多元清洁发展、培育战略性新兴产业。

  七、增加我国在世界能源治理的话语权,参加并影响世界能源主体,引导世界能源市场。2012年年初,世界未来能源峰会上温家宝总理提出,“各国应考虑在G20的框架下,建立全球能源市场的新机制。”这被外界看作是在全球能源大变局之下中国高层的应对思路,在坚持立足国内的同时,为了满足国内能源的供应缺口,中国仍将坚持实施“走出去”战略,加强海外油气资源的合作开发。完善国际合作体制机制,深入参与全球能源治理。加强与世界各国的沟通合作,共同应对国际货币体系,过度投机、垄断经营等因素对能源市场的影响,维护国际能源市场及价格稳定。

洁净煤是不是清洁能源还有争议。

随着新一轮能源革命的蓬勃兴起,能源清洁化转型成为各国能源战略的重要方向。我国也提出了能源领域“四个革命、一个合作”重大战略思想,构建清洁低碳、安全高效的新一代能源系统成为能源转型与革命的核心目标。


在9月26日于四川遂宁举行的2018年绿色发展科技创新大会分论坛——清洁能源与储能论坛上,来自学界、业界的专家学者共商清洁能源引领绿色发展的创新路径,其中既有对于清洁能源综合利用、健全全国电力市场等议题的共识,也有对于储能技术的安全性等热点话题的深入探讨。


焦点一:提高可再生能源在电源结构中的占比,关注火电灵活性改造


我国《能源发展“十三五”规划》提出了“到2020年,非化石能源占一次能源消费15%以上”的目标,要实现这一目标,电力将发挥重要作用。


中国科学院院士、中国电力科学研究院名誉院长周孝信(陈小良代)的报告指出,根据过去几年的实例计算,在一次能源消费中,90%以上的非化石能源消费来自可再生能源电力和核电等“一次电力”,构建以非化石能源为主的电源结构至关重要。


尽管能源转型的迫切性对可再生能源的期望值已经由初期的 “花瓶能源”发展到“主流能源”,甚至“主导能源”,但目前我国可再生能源发电量占比仍较低。中国工程院院士、国家电网公司顾问黄其励在论坛上指出,截至2017年底,风电、太阳能、水电的装机约占总装机容量的36%,风电、太阳能、水电发电量占全国发电量的25.1%。


在继续提高可再生能源占比的过程中,火电灵活性改造一再被专家强调。黄其励谈到,国际上一般认为调峰电源在总电源中的占比要达到10%~15%,而我国仅有2%左右。面对高比例的可再生能源发电存在的波动性和间歇性问题,火电必须承担调峰任务,这不仅需要相关市场辅助政策的保障,更需要加速常规煤电机组灵活性技术的研发和改造进程。


焦点二:加强能源送端与受端的综合利用,完善发输配用储全程


能源系统是由相互联系、相互作用的各部分组成的开放式系统,在能源利用的全过程加强综合利用,“变发电厂为能源厂,变输电网为能源网”,是降本提效,实现“1+1>2”的有效手段。


周孝信提出在能源基地和消费终端建立综合能源电力系统。在能源基地,综合利用水电、风电、太阳能发电,灵活使用煤电,通过直流输电网实现多能互补向中东部输电。同时,大力开展电力供热制冷、产业耗电等以加强就地消纳,通过可再生能源制氢、制甲烷、海水淡化、热泵技术等生产社会需要的各种能源形式。在消费终端,建立满足用户多元需求的区域综合能源系统,开发配电网架构下直接面向各类用户的分布式能源加储能的微电网、基于天然气和清洁电力的分布式冷热电联产系统等。


焦点三:拥抱大数据和新一代人工智能浪潮,构建万物互联能源网


大数据与新一代人工智能已经为当今社会的方方面面带来深刻变革,研发适用于能源电力系统的新一代人工智能技术,通过先进传感、物联网、大数据、云计算、区块链等技术,采用智能设备、智能调度、智能交易,则将有可能颠覆传统能源电力系统的设备管理、系统调度、能量管理和交易方式。


在发电侧,构建万物互联的能源网可以利用各类型电源的时空互补性,改善可再生能源发电的可控性和灵活性。在应用侧,黄其励以太阳能发电为例,介绍了可再生能源与城市协同发展的创新模式。一方面,通过改变城市规划思路,将居住、商业、办公用地集中分区布局,推行“能源自治式小区”;另一方面建设增能型太阳能建筑,在道路两侧绿化带铺设太阳能电池板等,充分利用太阳能资源,以此构建“太阳能城市”,大幅提高城市功能的环保水平。“如果新建建筑均执行80%以上节能水平,建筑领域可再生能源发电可供建筑能耗50%以上。”黄其励表示。


在新能源汽车、用户智能用电、电网安全等方面,与网络信息技术深度融合的能源互联网还有更广阔的想象空间。


焦点四:加快储能技术的基础研发与商业应用,探索市场化商业模式


储能技术的推广应用可以打破电力“发—输—供—用实时平衡”的传统概念,是突破现有能源利用模式的关键技术节点,与会专家都将储能技术视为当前电力工业的“颠覆性技术”。


中国电机工程学会电力储能专业委员会副主任委员来小康在论坛中介绍,我国储能产业正在由研发向商业化初期过渡,储能电池的循环寿命和成本实现了突破,但短板在原创技术研发和商业运行。


在技术层面,储能技术的难点在于实现电池的高安全问题,大规模长时间尺度的储能技术是中远期的攻关方向。在应用层面,储能技术可以在发电环节提高电网对间歇式、不稳定电源大规模接入的适应性,在输配电环节实现削峰填谷、促进跨区域电力的优化配置,在用电环节促进用户与各类用电设备和电网的双向互动,推动分布式电源应用。


随着储能装备性价比的提高,探索符合市场规律的商业模式成为关注点。来小康认为,用户侧结合峰谷价差的混合套利模式有望率先突破,而在产业布局方面,产线制造装备、退役锂离子电池的回收处理都有较大的市场空间。(见习记者 张溥)

清洁能源


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