发展可再生能源

第八篇　发展可再生能源　推进节能降耗

世界一次性能源消耗总量是140.50亿吨标准煤，它的构成是石油占33.9%，天然气占19.6%，煤炭占22.7%，石化能源占75%，核电占6.1%，大中型水电占3.9%，新能源与可再生能源占2%，非商品能源占11.8%。我国一次性能源消耗总量15.44亿吨标准煤，是世界能源水平的十分之一，我国的能源结构是石油占17.5%，天然气占1.8%、煤炭占60.6%，化石能源占80%左右，而石化能源主要以煤炭为主，这是我国能源结构的特点。我国由于大量使用煤，产生了大气污染，造成了各种疾病，尤其酸雨的面积已超过了国土面积的三分之一。我国新增二氧化碳排放量占世界增长量的95%，从总量上看居世界第二位。

一、问题的提出

我国能源的分类有四大类：第一类石化能源，是动植物有机物经过几亿年的演变而形成的物质，包括煤、天然气、石油；第二类核能，由原子核中核子配置的变换而产生的能源，包含原子核的裂变、聚变和衰变产生的放射能量；第三类可再生能源，顾名思义，这是一种永不枯竭、可以循环往复使用的能源，包含太阳能、风能等。这三种能源是一次能源，另一类叫新能源，即新开发的能源。这些新能源大部分都属于二次能源，比如电能、氢能、燃料电池等，它们都是通过一次能源的转换后形成的能源。

从学科方向上讲，石化能源和核能已经形成了系统的理论与技术，而可再生能源和新能源的理论与技术正在形成。

全世界一次性能源消耗总量是140.50亿吨标准煤。我国的情况是：一次性能源消耗总量为15.44亿吨标准煤，是世界能源水平的十分之一，而我国的人口是世界的五分之一，我国人均能源消费量是世界水平的二分之一。能源消费量是衡量一个国家经济水平的重要指标，我国的人均消费量可能还不到二分之一。我国的能源结构是石油17.5%，天然气1.8%，煤炭60.6%，加起来石化能源占了80%左右，而石化能源主要以煤炭为主，这是我国能源结构的特点。核电与国际水平相比差距大。其他的大中型水电、新能源与可再生能源、非商品能源都与世界水平基本接近。非商品能源是指没有在市场上进行流通的、老百姓自主开发、自由利用的那一类能源，主要是在农村。我国农村能源中非商品能源大概占了50%。

作者在太西无烟煤绿色产品认证会上

二、石化能源与资源状况

世界的煤炭可采储量是1万亿吨，可采218年；石油储量143.4亿吨，可采41年；天然气的可采总量是146.4万亿，可采63.4年。我国的情况是：煤炭储量1100多亿吨，可采92年；石油储量33亿吨，可采20.5年；天然气储量是1.37万亿立方米，可采59年。

三、我国能源与面临的挑战

我国的能源结构是以煤炭为主，煤炭利用的难度远远比石油和天然气要大得多，这导致我国面临以下四大问题。

1．能源与安全问题

“香砟子”煤荣获宁夏绿色产品认证

我国是油气非常贫乏的国家，1999年石油进口已经超过了石油消费总量的20%，预计到2010年达到40%左右。可见我国对石油进口的依赖越来越大。石油比煤的用处要大得多，比如石化工业、化肥工业都需要石油作为原料。

2．国际竞争与能源问题

我国原油的平均生产成本比国外高出近50%，石油制品的成本、品种和质量与国际水平的差距很大。国际市场按热值计算的天然气价格约为煤价的2倍，而我国则约为煤价的3倍，所以我国在国际竞争方面的优势较弱。

3．能源环境问题

由于我国大量使用煤，产生了各种大气污染，造成了各种疾病，尤其是我国现在酸雨的面积已经超过了国土面积的三分之一。另外从1990年到1996年，我国新增二氧化碳排放量占世界增长量的95%，从总量上看居世界第二位。

4．技术水平问题

我国在能源转换技术和能源利用技术方面比较落后，创新性不够，这主要是长期以来我国在能源方面的投资力度相对于发达国家来讲少得多。我国11个行业33项产品的能耗指标平均比国际先进水平要高出46%。从能源强度来看（能源强度就是每百万美元的GDP所消耗的标准煤的量），世界水平是410吨，国际经济协力组织（OECD）的水平比较先进，是291吨，我国是1524吨标准煤。可见我国产生同样的GDP所消耗的能源相当多，说明我国能源使用效率极低。我国对石油进口依赖越来越大。2000年进口7000万吨，从我国一些能源密集型的工业产品（像造纸业）的能耗来看，翻了国际先进水平的一番，所以，我国的能耗是相当大的。

四、我国能源发展战略

由于上述问题的存在，我国今后的能源发展战略应该是：以节能为前提，以发展核能为辅，重视新能源和可再生能源的发展，实现从以煤为主的能源结构向多元化的能源体系转变。

作者(左一)与北京田秀清厂专家在固原市三关口水泥厂考察

1．以节能为前提

如果不做好节能工作，我国发展能源只能是增大浪费的规模。要在这个基础上发展多元化的能源体系。要加快发展洁净煤技术，我国在洁净煤技术方面与国际水平差距很大，所以在这个领域的发展应该以跟踪、消化为主，引进技术，要选择适合我国国情的技术，形成我国的洁净煤技术的产业，带动有关产业的发展。

2．以核能为辅

因核能安全等各方面的问题，核能不可能作为百分之百的主导能源，而且它对负荷变动的适应性比较差。所以，主要是发展低成本、安全利用的技术。

3．以新能源和可再生能源为后续

一种能源在能源总量中的占有量从1%增长到50%，大约需要花费100年的时间，在短期内不可能用新能源和可再生能源全部替代石化能源。但是，我国的国度大，我国的广大农村还在发展之中，所以可再生能源的发展应该以广大农村、边远城镇、城市绿色小区以及国防事业为切入点，分层次、分阶段开发新能源利用技术，为替代传统能源奠定理论、技术和人才基础。因此它的战略定位是以创新为主，以开发新的技术为主。

我国从20世纪80年代开始就重视对可再生能源的开发，科技部1999年启动了21世纪后续能源战略规划。2000年召开的十五届五中全会在公报里也强调了要发展可再生能源。在2000年初召开的人大会议上通过的国家“十五”纲要里面也特别强调了，要重视可再生能源的发展。

五、可再生能源的利用原理及技术

1．水　能

水力发电是水能的一种主要利用形式。它是利用水的位能来进行发电。水电站发出的电力大约为利用流量与利用水头的乘积的八倍左右。水力发电的技术包含坝式发电、引水式发电、混合式发电和抽水蓄能式发电四个方面：

（1）坝式发电。在选定的坝址拦河筑坝，抬高坝上游的水位，形成落差，在上游形成一定容积的水库，起到对天然流量进行调蓄的作用。高位水库的流量流到低位去，就把势能转换为了电能。三峡水电站是坝式发电，它的装机容量是1800千瓦，相当于30座60千瓦的火力发电站。建成后一方面能够节省石化能源，另一方面能够减少大量的污染。

（2）引水式发电。是依靠河流坡降小的引水道来集中落差。可以通过很多引水道将小的水流进行集中形成大的落差，进行水力发电。

（3）混合式发电。是根据地形筑坝，形成一种集中的落差。

（4）抽水蓄能式发电。即形成一个落差，借此发电。

2．太阳能

太阳以电磁辐射的形式发出能量。它的利用方式有两类，一是光能转变成热能，二是光能转变为电能。

光热利用是将能量密度低的太阳能进行积聚，形成集中的高密度的热量，然后输送提供用户。供热的利用技术有：太阳灶、热水器、太阳能干燥器、太阳能疽室、太阳房、太阳能温冷、太阳能蒸馏等等。太阳能热水器的原理是水在水箱中循环，集热器将太阳能的热进行积聚、加热循环水，提供给用户。

3．风　能

太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，空气在水平方向运动形成风，就产生风能。风能的利用形式主要有风力提水、风帆助航、风力制热、风力发电四种。

4．地热能

地热能是来自地球深处的可再生热能，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。计地核的温度是4500度到6900度，估计有1.2×10²⁴千焦，相当于地球煤储量的2000倍。按照目前世界上所消耗的能量计算，如果完全依靠地热能，则在用了4000万年以后，地球的温度只降低1度。热利用是地热能利用的直接利用形式，包括工业加工、民用采暖和制冷、洗浴、医疗、农业温室、农田灌溉、土壤加温、水产养殖、畜禽饲养等。地热利用应该强调综合利用。地热资源的温度可以从180度一直降到20度，超过100度的主要是蒸汽。既然产生了蒸汽，就可以进行地热发电。

5．海洋能

一望无际的大海不仅为人类提供航运、海产和丰富的矿藏，还蕴藏着巨大的能量。常见的海洋能有潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能。这五种海洋能理论上的可再生总量大概是766亿千瓦。海的波浪也能用来发电。大海常见的波浪能转变装置的系统有振荡水柱式、摆式、振荡浮子式、点头鸭式、筏式、蚌式和收缩波浪式等等。

六、生物质能

生物质是光合作用产生的有机体。生物质能的特点是一种绿色能源，包含一些速生的能源植物、薪炭林、灌木林和各种农林废弃物等。我国的生物质能资源，相当于3.7亿吨标准煤。

为了提高生物质能的附加价值和利用水平，物质的利用产生跨越式的发展。沼气的利用是通过微生物的发酵来进行的。还有一类是通过热解即缺氧燃烧过程来产生热解气，提供给用户。另外一种是通过热解过程把生物质转变为可燃气，然后推动气体内燃机进行发电，转变为电力。极端高温的情况下，比如5000度，把一些生物质，主要是废料，比如说谷壳、秸秆等进行高温加热，一次性转变为氢气。

七、可再生能源的利用

从1970年到1998年，世界可再生能源的利用量在不断地增加，但是由于化石能源的利用和核能的开发，使得可再生能源的发展速度显得不是十分快，至今为止只占世界总能的20%左右。

我国可再生能源的利用显现状：一是水能。全国水能装机容量超过6000万千瓦，在建的大中型水电站达到3000万千瓦，开发利用率仅占了技术可开发资源总量的10%左右。根据估计，经济可开发量可以达到50%左右，而剩余的50%成本就会越来越高。世界的平均水平大概达到20%左右，发达国家的利用率达到32%。二是风能。我国风电厂的总装机为27万千瓦左右，我国虽然已经能够生产600千瓦的风力发电机，但是国产化的程度还有待提高，因为我国的投入比较小，科技自主创新比较差，现在风力发电主要引进国外设备。三是太阳能。太阳能利用以光热为主，我国太阳能热水器的产量达到400万平方米，全国安装保有量大概1400万平方米，占世界第一位。四是生物质能。农村实际使用的沼气池达到了602万座，年产气19.8亿立方米，处理家禽、家畜粪便和工业有机废水的大中型沼气工程有740多座，年产气3.8亿立方米。另外，小城镇处理生活污水的净化沼气池达到4.9万座，处理生活污水2.1亿吨。生物质汽化供气、汽化发电工艺已经逐渐成熟，已建成160座村级秸秆汽化集中供气工程，两座1兆瓦循环流化床生物质汽化发电站已经投入商业运行。五是地热能。地热能，总装机28万兆瓦，中低温地热直接利用的容量是1900兆瓦，年产能力相当于40万吨标准煤。六是海洋能。海洋能主要利用还是在潮汐发电方面，总装机达到6000千瓦左右。波浪能的开发利用已经接近商业化水平。

八、我国发展可再生能源的优势

我国发展可再生能源有以下优势：资源量丰富、清洁、可再生；在可再生能源的基础研究、技术开发和技术集成等方面与国际水平的差距不大；我国具有培养可再生能源高级人才的机构；由于我国政府在投入方面与发达国家相比较少，所以我国的可再生能源不得不走向市场。

我国已经形成了相关技术产业：能够把研究、技术开发紧密地与市场结合起来。国外的可再生能源相对来讲规模比我国大，但他国主要是依靠政府的大力支持和一些政策的导向，比如外国在可再生能源发电方面，如果上网发电就可以享受许多优惠政策，而我国在这方面还没有这些优惠政策。

（本文载《中国改革开放的理论与实践》，中国文联出版社2004年版）