能源是現(xiàn)代社會賴以生存和發(fā)展的基礎,清潔燃料的供應能力緊密親密關系著國民經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展,是國家戰(zhàn)略安全保障的基礎之一。
可再生能源主要包括太陽能、風能、地熱能、生物能海洋能等。全球風電發(fā)展最快的國家是德國,菲律賓、薩爾瓦多、肯尼亞、尼加拉瓜和冰島等國地熱能利用率很高,英國積極開發(fā)和利用海洋能,德國的生物能利用技術世界領先。
風能
風能是利用風力機將風能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、機械能等各種形式的能量,用于發(fā)電、提水、助航、制冷和致熱等。
風力發(fā)電是主要的開發(fā)利用方式。
中國的風能總儲量估計為 1.6×109 KW,列世界第 3 位,有廣闊的開發(fā)遠景。風能是一種天然能源,因為風的方向及大小都變幻不定,因此其經(jīng)濟性和實用性由風車的安裝地點、方向、風速等多種因素綜合決定。
全球風電發(fā)展最快的國家是德國( 1697.6 萬 KW )、西班牙( 826.3 萬 KW )、美國( 674 萬 KW )、丹麥( 311.7 萬 KW )以及印度( 300 萬 KW )。德國應用提高前輩的風力發(fā)電和光伏發(fā)電技術等可再生能源的利用,使得 2002 年全國 6.8% 的電力來自可再生能源。到 2020 年德國將有 20% 的電力來自可再生能源。
因為風電屬于新能源范疇,不管是本錢仍是技術同傳統(tǒng)的火電、水電比擬還有較大的差距,因而風電的快速發(fā)展需要國家政策的鼎力攙扶。中國對風電的政策支持由來已久,力度也越來越大,政策支持的對象也由過去的注重發(fā)電轉(zhuǎn)向了注重攙扶海內(nèi)風電設備制造。
地熱
地熱是指來自地下的熱能資源。
我們糊口的地球是一個巨大的地熱庫,僅地下 10 km 厚的一層,儲熱量就達 1.05×1026 J,相稱于 9.95×1015 尺度煤所開釋的熱量。地熱能在世界良多地區(qū)應用相稱廣泛。
地熱能(資源)可以被用來取暖,也可以用于發(fā)電。做何種應用取決于資源的溫度范圍,資源的經(jīng)濟開發(fā)取決于地熱田的資源特性和地輿位置。地源熱泵是低溫地熱資源的一種利用形式,被廣泛用于建筑物的取溫暖制冷。地熱發(fā)電在世界范圍內(nèi)也取得廣泛應用,在過去的 50 內(nèi)年增長率為 7%。目前,利用提高前輩技術,用于發(fā)電的地熱資源可以低于 100℃。2004 年,全球 25 個國家的地熱發(fā)電裝機總計達到 873.5 萬 KW,每年發(fā)電 546 億 KW.h。地熱發(fā)電廠的功率因素在 70% ~ 95% 之間,適合于帶基荷。在有些國家,地熱發(fā)電開發(fā)利用率很高,可達到全部電力供給的 13% ~ 16%。這些國家是菲律賓、薩爾瓦多、肯尼亞、尼加拉瓜和冰島。地熱發(fā)電本錢在可再生能源應用中是最低的,可以低至 4 ~ 5 美分/ KW.h。
目前,我國除青海、云南、貴州等少數(shù)省區(qū)外,其他省區(qū)都在不同程度地推廣地源熱泵技術。目前,全國已安裝地源熱泵系統(tǒng)的建筑面積超過 3000 萬 m2。據(jù)不完全統(tǒng)計,截至 2006 年底,中國地源熱泵市場年銷售額已超過 50 億元,并以 20% 的速度在增長。
海洋能
海洋能通常指儲藏于海洋中的可再生能源,主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽差能等。
海洋能儲藏豐碩,分布廣,清潔無污染,但能量密度低,地域性強,因而開發(fā)難題并有一定的局限。開發(fā)利用的方式主要是發(fā)電,其中潮汐發(fā)電和小型波浪發(fā)電技術已經(jīng)實用化。波浪能發(fā)電利用的是海面波浪上下運動的動能。
英國在海洋能利用上走在世界前列。從 70 年代以來,制定了夸大能源多元化的能源政策,鼓勵發(fā)展包括海洋能在內(nèi)的多種可再生能源。1992 年為實現(xiàn)對資源和環(huán)境的保護,又進一步加強了對海洋能源的開發(fā)利用,把波浪發(fā)電研究放在新能源開發(fā)的首位,曾因投資多,技術領先而著稱。潮汐發(fā)電是潮汐能最主要的利用方式,其原理是利用潮水漲落產(chǎn)生的水位差來發(fā)電。SeaGen 潮汐能源系統(tǒng)長約 37 m,好似一個“水下風車”,旋翼由潮汐流帶動工作。潮汐發(fā)電機的原理與風力發(fā)電類似,只不外把風力推動改為潮汐和水流推動,由此而產(chǎn)生更為環(huán)保的電力。該系統(tǒng)自 2008 年 5 月開始試運行,于 2008 年 7 月聯(lián)入英國國家電網(wǎng),現(xiàn)發(fā)電能力 12 MW,可知足大約 1000 戶家庭的均勻用電需求,位居世界潮汐能系統(tǒng)發(fā)電量首位。
我國海洋能開發(fā)已有近 40 年的歷史,迄今建成的潮汐電站 8 座,80 年代以來浙江、福建等地對若干個大中型潮汐電站。我國的海洋發(fā)電技術已有較好的基礎和豐碩的經(jīng)驗,小型潮汐發(fā)電技術基本成熟,已具備開發(fā)中型潮汐電站的技術前提。但是現(xiàn)有潮汐電站整體規(guī)模和單位容量還很小,單位 KW 造價高于常規(guī)水電站,水工建筑物的施工還比較落后,水輪發(fā)電機組尚不決型尺度化。
生物能
生物質(zhì)是一種多樣性的能源資源,在世界范圍內(nèi)有著廣泛的應用,主要有作物的殘余物,例如谷類的秸稈、稻殼、棕櫚油、甘蔗渣、城市固體廢棄物、森林廢棄物,以及來自畜禽養(yǎng)殖場和產(chǎn)業(yè)處理過程中的有機廢水。
生物質(zhì)能源的主要利用形式有:大型火電系統(tǒng),例如直接燃燒生物質(zhì)或與煤混燃產(chǎn)生蒸汽發(fā)電和供熱;大型生物質(zhì)氣化發(fā)電系統(tǒng)( 10 MW 以上);每年集中處理農(nóng)場和產(chǎn)業(yè)有機廢水 1 萬 T 以上的厭氧發(fā)酵供熱發(fā)電系統(tǒng);垃圾填埋氣回收供熱和發(fā)電系統(tǒng);還有生物油的出產(chǎn)(乙醇、生物柴油等等)。
歐盟 15 國,2000 年全部電力的 1.5% 來自于生物質(zhì)能,并計劃將生物質(zhì)能的開發(fā)生發(fā)火為實在現(xiàn) 2010 年 22% 可再生能源發(fā)電目標的主要內(nèi)容。德國在利用厭氧發(fā)酵處理廢棄物發(fā)電技術方面,走在了世界的前列,目前已有 1900 個厭氧發(fā)酵廠,2004 年裝機 27 萬 KW。
目前我國生物質(zhì)能源的發(fā)展面對一些瓶頸題目,包括生物質(zhì)資源不足、品質(zhì)不佳、收集難題、難于轉(zhuǎn)化;生物質(zhì)催化與轉(zhuǎn)化效率低下,過程能耗和水耗高;生物轉(zhuǎn)化工藝難以低本錢規(guī)?;糯笠约吧锬茉唇K端產(chǎn)品品質(zhì)不佳、產(chǎn)品尺度欠缺等