能源问题及开发新能源的重要性

能源问题及开发新能源的重要性 一、开发利用新能源是人类面临的最大课题之一 能源短缺和环境污染是人类长期面临的两大难题， 开发以可再生能源为主的 新能源、发展低碳经济是解决这两大难题的重要途径，也是发展新兴产业的突破 口。 顾名思义， “能源”就是能量的源泉，粗略地说也可以是“动力”的源泉。 “新能源”是指太阳辐射能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等可 再生能源，也包括核能、氢能、海冰(天然气水合物)等人类新近开发的能源。 一般的煤炭、石油、天然气等被认为是传统的能源。 广义而言，太阳能、风能、生物质能、水力能、海洋能是由太阳、地球、月 亮等天体的运动所产生的， 是可不断再生的， 因此被称为可再生能源 (Renewable Energy) 。电能、氢能等是用煤炭、石油、天然气等一次能源转化而来的，常被 称为二次能源。 随着工农业的发展和人民生活水平的提高，能源的消耗不断增加。据估计， 煤炭、石油、天然气等传统能源将在数十至数百年内被人类使用殆尽。因此，开 发利用以可再生能源为主的新能源是人类面临的最大课题之一。 二、世界和我国的能源形势 (1)世界能源形势 煤炭、石油、天然气等矿物能源已接近耗尽 矿物能源的使用产生了大量的二氧化碳、 二氧化硫、 氮氧化物 (NOX) 等温室气体和废气废物，造成地球温度上升和严重的环境污染 全世界都重视新能源的开发和利用 由此可见，世界能源形势十分紧迫，开发和利用可再生能源是人类的必然选 择。 (2)我国能源形势 我国能源消耗快速增长，主要体现在以下方面: 我国的能源消耗总量很大 2008 年，我国折合消耗煤 28.5 亿吨(2008 年上海的能源消耗总量折合 标准煤约 1 亿吨) 。 煤的开采消耗量增加速度很快、数量很大 2000 年:11 亿吨;2005 年:22.2 亿吨;2007 年:26 亿吨;2008 年:27 亿吨。年增幅达到 15%,20%。 石油消耗量不断增大 2007 年，消耗大约 4 亿吨，其中 40%以上依靠进口;2008 年，消耗石油大 约 3.6 亿吨，其中 1.9 亿吨依靠进口。 电力装机容量与电力消耗增加很快 2005 年为 5 亿千瓦，近几年每年递增约 1 亿千瓦。2008 年，我国电力消耗 约 22000 亿千瓦时(KWh) 。 面对日渐严峻的能源形势，政府提出了如下能源发展总体方针:坚持能源供 应基本立足国内，形成以煤炭为主体，电力为中心，油气、核电、新能源全面发 展的能源供应格局，石油、天然气要充分利用国内外两种资源、两个市场。 三、太阳能的开发与利用 太阳内部由于氢聚变而产生大量的能量，面温度达到 6000?，从而产生 了大量的光辐射。 据估计每年地球上接收到的太阳辐射能相当于 49000 亿吨标准 煤。 目前太阳能的利用主要分为两个方面: 其一是利用光热效应，即把太阳光的辐射能转换为热能，太阳能热水器和太 阳灶就是典型的例子。太阳能热水器的节能效果很好，普及率不断增加，全世界 不少国家(例如以色列)规定新建设的住房都必须安装太阳能热水器。中国现在 已经是太阳能热水器的第一生产大国和使用大国。根据统计，2007 年我国太阳 能热水器的年产量已经超过 2 千万平方米，累计保有量达到 1 亿 2 千万平方米。 全国有比较大的太阳能热水器制造工厂 30 余家，年产值 200 余亿元。 太阳能利用的另一主要方面是利用光生伏特效应 (简称光伏 “Photovoltaic， PV”效应，也称为光生电动势效应) ，将太阳光的辐射能直接转变为电能，太阳 能电池就是具有这种性能的半导体器件。 由于太阳能电池是利用光生伏特效应的 原理来工作的，所以太阳能电池又称光伏器件。由于太阳能电池可以将太阳光的 辐射能直接转变为电能，应用非常方便，所以受到全世界的重视。 1(太阳能热水器的发展情况 我国已经成为太阳能热水器的世界第一生产大国和第一使用大国。据统计， 2008 年我国太阳能热水器的年产量已经达到 3100 万平方米，累计保有量达到 12500 万平方米，年产值 430 余亿元，出口 80 余个国家，创汇 1 亿美元以上。 太阳能热水器的节能效果显著，每平方米热水器在适当的管理下，每年可节 约的能量相当于标准煤 60-100 公斤，可减少排放二氧化碳 180-300 公斤。我国 自从推广应用太阳能热水器以来，累计节约能量相当于标准煤 2 亿吨以上。 2(太阳能电池与光伏发电 (1)太阳能光伏发电的发展情况 根据世界太阳能专家估计，到 2040 年全世界太阳能光伏发电量将占总发电 量份额的 40%，无疑太阳能光伏发电将成为未来的朝阳产业。 大面积的沙漠是光伏发电的好地方，我国有沙漠面积 52 万平方公里，另外 有半沙漠化的面积 33 万平方公里， 如果全部用来进行光伏发电，将相当于 2 万座标准核电站。最近欧盟正准备 在非洲撒哈拉大沙漠建造特大型太阳能发电站，总投资 1000 亿欧元以上，可解 决欧洲四分之一的电力需求。 太阳能光伏发电之所以在未来能够得到迅猛发展， 是因为其存在着以下的优 点: 阳光随处可得，不受地域限制 无可动部件，安全可靠 无噪声、无污染 不用水，不消耗燃料 使用寿命长(25-30 年) 安装简单、方便，建设周期短，维护方便 分散建设，就地发电，为分布式电源 不需要架设远距离输电线路 便于分步实施 当然太阳能光伏发电也存在着缺点，包括: 成本高(现在每千瓦 2-3 万元) 太阳光能量密度低(地面峰值辐射每平方米 1KW) 发电时数低(每年满功率 1500 小时左右) 晚上及阴雨天不能发电 (2)太阳能电池的发展现状 近十年来，全世界太阳能电池产业高速发展，每年以 30%,50%的速度增长， 超过其它任何产业，被称为朝阳产业。中国和中国台湾地区太阳能电池产量占世 界总产量的 49%，亚洲正逐渐成为太阳能电池的制造中心。根据 2009 年的统计 数据来看，德国仍为第一大太阳能电池安装国，意大利为第二，美国第三，日本 排第四。 据统计，2009 年全球太阳能电池工厂按照产量排名的前十大企业的产量总 共约 5595 兆瓦，占全球总产量的 60%左右。这十家企业分别为:?First Solar (美国)1100MWp;?尚德(中国)704MWp;?夏普(日本)595MWp;?Q-cells (德国)586MWp;?英利(中国)525MWp;?晶澳(中国)520MWp;?京瓷(日 本)400MWp;?天合(中国)399MWp;?Sun Power(美国)397MWp;?昱晶(中 国台湾)368MWp。 (3)太阳能电池的应用 太阳能电池正应用于以下领域: 空间应用，包括人造卫星，航空航天器 地面应用，包括航标灯、路灯等中小型电源，各种大小光伏发电站; 其中光伏建筑一体化(BIPV)是重点研究方向 光伏建筑一体化(BIPV)是太阳能电池应用的重要方向 有效地利用了太阳能资源 可以有效利用建筑物面积，节约土地资源 节约建筑成本 是一种分布式能源、有利于能源安全 有利于电力供应的调峰 有利于边远地区的电力供应 四、风力发电的发展情况 受世界能源紧缺和全球气候变暖、 减排温室气体的影响， 世界风电发展迅速， 技术不断进步。 (1)世界风电装机容量发展趋势 风电一直是世界上增长最快的能源，装机容量年平均增长约 30,。近十年 来，世界风力发电的发展不断超越人们预期的发展速度。2009