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高中研究性学习成品
研究性学习——有关可再生能源
可再生能源:
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用的能源,具有取之不尽用之不竭的特点,主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。
可再生能源对环境无害或危害极小,且资源分布广泛,适宜就地开发利用。
相对于可能穷尽的化石能源来说,可再生能源在自然界可以循环再生。
可再生能源属于能源开发利用中的一次能源。
人类近代社会大规模开发利用的煤炭、石油、天然气等化石能源,它们是地球在远古时期演化过程中形成和储存下来的,对我们人类来说一旦用完就无法恢复和再生,这些就是不可再生能源。
2008年欧洲新增电源比例
一、可再生能源基本种类:
(一)水能发电
水能发电的优点是成本低、可连续再生、无污染,缺点是受分布、气候、地貌等自然条件限制较大。
1、国际水能开发利用情况
根据2003年国际水力发电协会的统计资料,全世界水电发电理论蕴藏量约为4×107GWh、技术可开发约为1.5×107GWh、经济可开发量约为0.88×107GWh。
我国大陆部分水电的理论蕴藏装机容量为594.4GW,按8760运行小时计,年发电量2.718×106GWh,其中技术可开发容量为541.6GW,年发电量为2.474×106GWh,“经济可开发量”容量为448GW,发电量为1.753×106GWh,列世界各国之冠。
2、我国水能资源特点及开发利用现状
水电是可再生的清洁能源,是国家优先发展的符合可持续发展的要求的产业。
我国有丰富的水能资源据全国水能普查成果,可开发水电装机容量378亿kw,年发电量192万亿kwh,居世界首位。
但资源分布不均匀,以西南地区最多,仅川云贵三省就占全国的50.7%。
而用电负荷主要集中在东部沿海地区。
由于水能资源分布和电力分布的不均衡,致使水能资源的开发利用程度不高。
我国水电资源从理论上是6亿多千瓦,但是可开发的不足4亿千瓦。
2050年前全部开发出来,应该尽可能地将水电资源开发利用起来,从而代替一部分矿物燃料,如若能全部开发将相当于每年节约6亿吨煤炭。
水能资源非常可贵,因为矿物能源最终是要被消耗殆尽的,而水能资源则是可再生的清洁能源。
我国现状水资源开发利用率为20%但河流间差异很大。
特别是南方河流水能资源丰富但开发程度低,是我国近期开发利用的重点区域。
一般的共识,即我国水能开发率26%左右,我国水能开发率中远期应应增加一倍,未来可达到60%左右。
3、我国水电资源开发前景
我国的水能资源主要分布在西部地区,占3/4以上,但目前开发率仅为8%。
尤其是云南省,全省水电可开发装机总容量约90GW,占全国水电可开发装机容量的23.8%,居全国第二位。
省内水资源主要分布于金沙江、澜沧江、怒江、珠江、红河和伊洛瓦底江等六大水系,是我国西部最具水电开发潜力的主要省份。
但是云南省的工业基础相对落后,水电资源主要位于交通不便的崇山峻岭之中,开发难度较大。
随着西部大开发战略的实施,西电东输工程必将激活西部丰富的水力资源,促进我国水电事业的发展。
发挥云南等省的地区优势,将其建设成我国的水电能源基地,实现西电东输,既可以满足当地经济发展对电力的需求,又能优化全国的能源结构。
我国的小水电资源十分丰富,理论蕴藏装机容量约为150GW,可开发容量约为70GW,相应年发电量约为2×105~2.5×105GWh。
小水电除了具有大水电的不污染大气、使用可再生能源而无能源枯竭之虑、成本低廉等优点外因其资源分散,对生态环境负面影响小,技术成熟,投资少,易于修建,因而适宜于农村和山区,特别是发展中的农村和山区。
因此水电开发前景十分广阔。
全球风电市场发展历程
(二)太阳能技术
太阳能发展的主要方向是光伏发电、热发电和热利用。
光伏发电系统根据其与电网的连接方式可分为独立光伏系统和并网光伏系统两大类。
经过多年的发展,光伏发电目前是一种较为成熟、可靠的技术,并已经逐渐从过去用于独立的系统,朝大规模并网方向发展。
2008年是太阳能发电创纪录的一年,全球新增装机660多万千瓦,超过了核电新增装机,与2007年相比增长了97%,累计装机超过1600万千瓦。
德国在光伏发电装机总量上一直处于世界领先地位,但西班牙在2008年超过德国成为世界第一。
2008年西班牙新增光伏发电装机260万千瓦,约占世界当年增加量的40%以上。
此外,日本、意大利也是光伏使用大国。
太阳能热发电目前的主要技术类型有碟式、塔式和槽式,发电效率在20-30%之间。
太阳能热发电装置一般都有转动部件和高温部件,需消耗水,不适合在边远和干旱地区大规模发展。
而且目前的成本较高,应用场合受限,目前主要在美国和南欧有部分的商业化项目,其它地区主要处于技术试验和示范阶段。
太阳能热利用技术已规模化应用,2008年底全球太阳能供热面积2.3亿平方米。
太阳能热利用的发展方向是太阳能一体化建筑,未来的重点是在提高太阳能供热可靠性的基础上进一步向供暖和制冷方向发展。
(三)地热、海洋能等技术
地热主要用于发电和采暖。
菲律宾、冰岛等国家利用地热的比例较高。
地热资源利用的潜力大,但有待利用技术的突破。
海洋能存在的形式包括潮汐能、波浪能、洋流能、盐差能、温差能等等,利用技术尚处于研究、试验阶段。
目前利用最广泛的是潮汐发电技术,全球最大的潮汐电站在法国的朗斯,装机约20万千瓦,我国最大的潮汐电站在浙江江厦,装机约2兆瓦。
总体来看,现代机械制造技术、信息化技术、遥感测量技术等,为可再生能源技术的发展提供了支撑,使得可再生能的产业规模、经济性以及市场化程度大大提高。
预计在2020年以后,可再生能源将会得到更快的发展,并逐步成为人类的重要能量来源。
二、我国可再生能源发展战略和政策措施
(一)我国可再生能源发展的总体战略
1.我国可再生能源的资源条件
尽管我国可再生能源资源的评价工作还不够深入,但根据已有的评价结果,我国具有大规模发展可再生能源的资源潜力和保障。
其中,风能资源总的技术开发量可以达到数亿千瓦的规模,全国大部分地区太阳能资源丰富,与欧洲相比,我国全部地区都是太阳能资源可利用区,每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿吨标准煤的能量,具有利用太阳能的良好资源条件;我国可以利用的生物质能资源丰富多样,包括农作物秸秆、畜禽粪便、林业剩余物、工业有机废弃物、城市有机垃圾和能源作物等,可以因地制宜的开发,资源潜力达到数亿吨标准煤的规模。
此外,地热能、海洋能等资源在我国的储量也很丰富。
总之,我国具有丰富的可再生能源资源基础,可以支撑未来可再生能源成为主流甚至主导能源的发展。
全球海上风电发展情况
2.我国可再生能源发展的战略定位
世界各国对可再生能源发展战略定位各有不同,发达国家主要将其作为应对气候变化的战略举措,发展中国家大多将其作为解决农村和边远地区能源供应的重要措施。
胡锦涛总书记在2005年给北京国际可再生能源大会的致辞中指出,加强可再生能源开发利用,是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路。
我国常规能源资源相对不足,在本世纪中叶既要实现全面现代化和中华民族全面复兴的战略任务,又要实现能源资源的战略转型,以保障国家的长远发展。
根据我国的长期能源情景和能源发展战略的总体要求,发展可再生能源是实现我国能源保障战略和能源安全的重要内容。
具体而言,发展可再生能源是贯彻落实科学发展观、实现经济社会和能源的可持续发展、建设生态文明的必然要求,是我国应对气候变化、强化环境保护的重要措施,是改善能源结构、实现能源供应多元化、保障能源供应安全、解决边远地区用能、促进经济转型和区域经济发展的有效途径。
没有可再生能源的全面发展,就没有能源供应的全面转型。
因此,也可以说早发展,早主动。
由于可再生能源是新兴产业,对待它的发展,当前要防止两种倾向。
一是基于目前的技术水平、产业能力以及市场瓶颈做出悲观判断,认为未来也不堪大用,从而低估未来可再生能源的能源、环境及社会价值;
二是盲目乐观,忽视新技术、新产业发展的艰巨性,期望通过产能的迅速扩张而不是技术创新及质量优势获得市场的领先,从而拔苗助长,将产业引入歧路。
值得注意的是,这两种倾向都有一定的市场,从各地新能源发展的热潮来看,目前第二种观点似乎占了上风。
低估可再生能源的未来意义,将贻误产业发展的最佳时机,而忽视技术创新和产品质量,会重创产业的发展后劲,必将带来更大的危害。
需要清晰认识可再生能源的特点,既要在战略上给予足够的重视,也应充分估计发展可再生能源的艰巨性和长期性,脚踏实地,循序渐进,持之以恒地推动发展。
3.我国可再生能源发展的战略目标
我国可再生能源发展的战略目标是,到2020年,使可再生能源成为能源供应体系中的有效补充能源,提供每年6亿吨标准煤以上的能源供应量,使可再生能源占我国一次能源消费总量的比重达到15%左右。
同时,使现有可再生能源技术大多趋于成熟,具备更大规模发展的条件。
到2030年,使可再生能源在新增能源系统中占据主要地位,成为能源供应体系中的主流能源之一,提供每年10亿吨标准煤以上的能源供应量,占一次能源消费总量的比重达到20%左右。
到2050年,由于受资源的限制,化石能源的供应已经不能增加甚至可能逐年减少,所以要使可再生能源供应总量进一步增加,成为能源供应体系中的主力能源,提供每年20亿吨标准煤以上的能源供应量,占一次能源消费总量的比重达到1/3以上,实现能源消费结构的根本性改变。
(二)推动可再生能源发展的主要政策措施
1.国家立法和中长期发展规划
国际经验表明,可再生能源发展较好的国家,如德国、西班牙、美国,都有强有力的法律或者具有法律约束力的行动计划等,依法引导和保障可再生能源的市场、技术和产业发展。
在可再生能源法的要求下,我国陆续颁布了“可再生能源中长期发展规划”和“‘十一五’可再生能源发展规划”。
但由于制定发展规划的资源基础等工作目前还不扎实,特别是由于可再生能源是个新兴行业,形势变化较快,目前的规划还缺乏足够的科学性。
同时,可再生能源规划同总体能源规划、电力规划之间脱节。
因此,必须在完善法律的基础上,根据可再生能源发展的需要,科学规划,合理布局,并建立有效、独立的监管能力和法律实施效果评价机制,指导和保障产业的正常健康发展。
2.政府法规和配套的经济政策、产业政策
由于还处于起步阶段,可再生能源产品的市场竞争力较弱,其发展离不开政策手段的支持。
为促进可再生能源发展,世界各国纷纷通过强制性市场份额、固定购买电价、税收优惠等各种措施,鼓励可再生能源的发展。
自2005年法律颁布以来,包括国家发改委、财政部、建设部、电监会、国家标准委等相关部门,也陆续出台了包括扶持电价、费用分摊、投资补贴在内的20多个相关的配套政策,基本建立了我国可再生能源的政策框架体系,有力促进了可再生能源的产业进步。
但是,目前法律只规定了可再生能源发电企业和电网企业的电力收购关系,缺乏政府对电网企业强制配额的调控手段,即电网现状不改变,以前法律规定的收购关系就如同虚设。
另外,对于电价附加收入的使用也缺乏统筹的考虑。
加之可再生能源涉及的能源种类多,能源资源状况、能源技术类型和技术产业化水平更是复杂多样、涉及的管理部门多,研究制定适于各种可再生能源及其发展情况的配套法规规章和技术规范与标准,也是一个复杂的过程。
因此,需要各有关部门根据各种可再生能源发展目标、资源状况、技术开发和产业发展的实际情况,继续完善合理的可再生能源发电价格机制、具有可操作性的可再生能源发电配额细则、优惠的投融资机制,以及完整的规范、标准、检测认证体系和可再生能源发展基金办法等政策手段。
3.基础研究和自主技术研发
基础性研究和技术开发是新兴产业保持持续竞争力的关键。
可再生能源作为技术密集型行业,必须加强基础性研究能力和技术创新能力的培养。
当前世界上可再生能源产业发展较好的国家,都是建立在对基础性研究和创新能力的培养之上。
比如,美国建立了国家可再生能源实验室,专门开展可再生能源领域的技术研发,统领全国可再生能源技术的研发;丹麦有全球最大的风电企业维斯塔斯(Vestas),其核心技术来源于丹麦国家瑞索(RISOE)实验室。
这些国家级的研究机构很好的将产学研结合在一起,促进了国家整体创新能力的提升。
在可再生能源法和配套政策措施引领和支持下,我国利用技术引进、自我消化吸收,初步建立了可再生能源的产业体系。
但应当看到,这种产业体系中的绝大部分核心技术来自国外,在当前新能源产业受到世界各国重视、开始国际化竞争的形势下,进一步的自主创新、技术升级和人才积累将关系到未来各国新能源产业的生死存亡。
为此,必须加大对基础性研究工作的投入,为创新能力的培养提供条件,包括开展新能源人才体系、试验风电场、公共试验平台等利于基础研究能力提升的支撑体系建设,实现整体技术水平的增强和提高。
4.创新人才体系的培养
作为一个新兴行业,可再生能源产业在很多国家已经成为增加就业的重要领域。
一方面,这些国家通过基础性的研究建立了高水平的人才队伍,促进了技术革新和产业的进步,另一方面,产业规模的扩大不断创造新的就业机会,成为经济增长的重要方面。
世界可再生能源投资变化趋势
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