标签: 清洁能源

利用阳光获取清洁燃料（附原文）

zhpd55 2019-9-7 14:44

利用阳光获取清洁燃料（附原文） 诸平 利用太阳能来获取清洁燃料，大家可能想到的就是太阳能的光电转化。据美国亚利桑那州立大学（ Arizona State University ） 2019 年 9 月 3 日提供的消息， 该大学的研究人员可以利用光电合成电池（ photoelectrosynthetic cell ）从太阳能中提取清洁燃料。 亚利桑那州立大学生物设计院 (Biodesign Institute at Arizona State University ， Biodesign Institute at ASU) 的研究人员，在新研究中描述的实验光电合成电池技术，将聚光半导体和能够产生清洁燃料的化学反应的催化材料结合在一起。随着天然能源的枯竭和人类对于能源需求的不断增长，能源供需矛盾越来越突出。 为了确保有足够的能源满足人类需求，新能源开发是社会面临的最大挑战之一。以前可靠的资源——石油、天然气和煤炭——通过释放二氧化碳和其他温室气体，正在降低空气质量，破坏土地和海洋，改变全球气候的脆弱平衡。与此同时，地球上迅速工业化，人口数量预计到 2050 年将达到 100 亿。清洁替代能源是一项迫切需要解决的问题。 亚利桑那州立大学应用结构发现生物设计中心（ ASU's Biodesign Center for Applied Structural Discovery ）的研究人员正在探索新技术，为清洁、可持续能源铺平道路，以帮助满足令人生畏的全球能源需求。他们的最新研究成果已经于 2019 年 8 月 28 日在《美国化学会志》（ Journal of the American Chemical Society ）发表—— Brian L. Wadsworth, Anna Mary Beiler, Diana Khusnutdinova, Edgar A. Reyes Cruz, Gary F. Moore. The Interplay Between Light Flux, Quantum Efficiency, and Turnover Frequency in Molecular-modified Photoelectrosynthetic Assemblies . Journal of the American Chemical Society , 2019. DOI: 10.1021/jacs.9b07295 , Publication Date:August 28, 2019. 10.1021@jacs.9b07295.pdf 第一作者布莱恩·沃兹沃斯 (Brian L. Wadsworth) 及其合作者安娜·贝勒（ Anna Mary Beiler ）、戴安娜·库斯纳特迪诺瓦（ Diana Khusnutdinova ）、埃德加·雷耶斯克鲁斯（ Edgar A. Reyes Cruz ）和通讯作者加里·摩尔（ Gary F. Moore ）在文章中对于此项技术所涉及的聚光半导体和能生产清洁燃料化学反应的催化材料进行了描述。 这项新研究探索了其主要组成部分之间微妙的相互作用，并为理解潜在的燃料形成反应勾勒了一个理论框架。研究结果提出了提高这些混合技术效率和性能的策略，使它们更接近商业可行性。 通过这些技术生产氢和还原性碳，有一天可能会取代化石燃料资源，生产范围广泛的还原性碳商品，包括燃料、塑料以及建筑材料等。 亚利桑那州立大学分子科学学院的助理教授加里·摩尔说 : “在这项特别的工作中，我们一直在开发将光捕获和转换技术与基于化学的储能策略相结合的系统。”这种新技术不是直接利用阳光来发电，而是利用太阳能来驱动能够产生燃料的化学反应，从而将太阳能储存在化学键中。“这就是催化作用变得极其重要的地方。这是一种控制反应选择性和驱动这些转变的总能量需求的化学过程。” 日光之下有新事 太阳能的利用自古有之，不仅应用历史悠久，而且用之不竭。以阳光作为可持续的能源，生产碳中性的能源最具吸引力。事实上，近年来太阳能技术的应用取得了显著的进展。 光伏 (PV) 设备也就是太阳能电池，收集阳光并将能量直接转化为电能。改进材料和降低成本使光伏成为一个有吸引力的能源选择，特别是在阳光充足的地方，如美国的亚利桑那州等地，大型太阳能电池板覆盖数英亩，能够为成千上万的家庭供电。 摩尔指出 : “但是仅仅利用太阳能光伏发电是不够的。许多可再生能源，如太阳能和风能并不总是可用的，所以间歇性能源的储存是未来满足全球大规模的人类能源需求任何技术的关键部分。” 正如摩尔所解释的，借用自然手册（ Nature's handbook ）中的一页可以帮助研究人员利用太阳的辐射能来生产可持续的燃料。摩尔说：“有一件事是清楚的，在可预见的未来，我们可能会继续使用燃料作为我们能源基础设施的一部分，特别是在涉及地面和空中运输的应用方面。这就是我们研究中受生物启发的部分变得特别重要的地方——从自然（ Nature ）中寻找线索，了解我们如何开发新技术来生产无碳或中性的燃料。” 太阳能天赋 大自然一个更令人印象深刻的技巧就是利用阳光来产生富含能量的化学物质，这一过程在数十亿年前就被植物和其他光合生物所掌握。摩尔说 : “在这个过程中，光被吸收，能量被用来驱动一系列复杂的生化转化，最终产生出我们所吃的食物，并在很长一段地质时期内，产生我们现代社会所需的燃料。” 在目前的研究中， ASU 研究小组分析了控制通过各种人工设备生产燃料的化学反应效率的关键变量。布莱恩·沃兹沃斯说 : “在这篇论文中，我们建立了一个动力学模型来描述半导体表面的光吸收、半导体内部电荷迁移、电荷转移到催化剂层以及化学催化步骤之间的相互作用。” 该小组开发的模型基于一个类似的控制酶行为的框架，称为 Michaelis-Menten 动力学（ Michaelis-Menten kinetics ），它描述了酶的反应速率和反应发生的介质 ( 或底物 ) 之间的关系。研究者将该模型应用于集光半导体与催化材料于一体的燃料生成技术装置。 第一作者沃兹沃斯说 : “我们将这些混合材料的燃料形成活性描述为光强度的函数。” ( 类似的 Michaelis-Menten 动力学模型 , 已被证明在分析抗原抗体结合、 DNA-DNA 杂化和蛋白质 - 蛋白质相互作用等现象方面很有用。 ) 在对该系统动力学进行建模时，研究小组有了一个惊人的发现。摩尔说 : “在这个特殊的系统中，我们不受催化剂驱动化学反应速度的限制。我们受限于将电子传递到催化剂并激活它的能力，这与照射表面的光强有关。布莱恩（ Brian ）、安娜（ Anna ）、戴安娜（ Diana ）和埃德加（ Edgar ）在他们的实验中表明，增加光的强度会增加燃料的形成速度。” 这一发现对未来此类设备的设计具有重要意义，目的是使其效率最大化。“简单地在混合材料表面添加更多的催化剂并不会提高燃料的产量。我们需要考虑支撑半导体的吸光性能，这反过来又迫使我们更多地考虑催化剂的选择以及催化剂与吸光元件之间的界面问题。” 希望之光 在这种太阳能转化燃料的解决方案准备就绪，即将进入黄金时段之前，还有很多工作要做。要使这些技术切实满足人类使用需求的效率、可负担性和稳定性。摩尔说：“生物组件有自我修复和再生能力 ; 技术装配在这方面受到了限制。这是一个我们可以从生物学中学到更多东西的领域。” 当务之急是如何解决能源供需矛盾。预计到本世纪中叶，全球对能源的需求将从目前的 17 太瓦（ 17 terawatts ）增长到惊人的 30 太瓦（ 30 terawatts ）。除了重大的科学和技术障碍，摩尔强调，深刻的政策变革也将是必不可少的。“我们如何满足未来的能源需求是一个真正的问题。如果我们要以一种注重环境和平等主义的方式来做这件事，就需要严肃的政治承诺。” 这项新研究是迈向可持续未来的漫长道路上的一步。该小组指出，他们的发现很重要，因为它们可能与涉及吸光材料和催化剂的广泛化学转化有关。摩尔说 : “关键原理，尤其是光照强度、光吸收和催化之间的相互作用，也应该适用于其他材料。” 更多信息请注意浏览原文或者相关报道。 ASU research graces cover of ACS journal 10.1021@jacs.9b07295.pdf Abstract We report on the interplay between light absorption, charge transfer, and catalytic activity at molecular-catalyst-modified semiconductor liquid junctions. Factors limiting the overall photoelectrosynthetic transformations are presented in terms of distinct regions of experimental polarization curves, where each region is related to the fraction of surface-immobilized catalysts present in their activated form under varying intensities of simulated solar illumination. The kinetics associated with these regions are described using steady-state or pre-equilibrium approximations yielding rate laws similar in form to those applied in studies involving classic enzymatic reactions and Michaelis-Menten-type kinetic analysis. However, in the case of photoelectrosynthetic constructs, both photons and electrons serve as reagents for producing activated catalysts. This work forges a link between kinetic models describing biological assemblies and emerging molecular-based technologies for solar energy conversion, providing a conceptual framework for extracting kinetic benchmarking parameters currently not possible to establish.

个人分类: 新科技|3316 次阅读|0 个评论

不服？只喝水的车真能造，但决不是喝水制氢！

热度 3 kiwaho 2019-5-25 07:12

最近，这地方小报竟放了一颗类似亩产万斤的大卫星！依我看，这就是当年王洪成水变油又穿上了新马甲嘛。 还别惊讶，只喝水的车真能做出来，但决不是南阳的喝水制氢，而是用盐差渗透能量作动力。 条件是：车顶接受的自然能量（太阳+风能+湿度差），必须将稀释后的乏液，及时蒸发浓缩成准饱和状态，以持久获得两边最大盐浓度差。否则两边浓度降至海水与淡水那么小，或者更小至几乎相等，动力=0了。 就算把车顶的太阳能1300w/m^2照单全收，小车的车顶面积才多大啊？怎能获得10kw以上的蒸发功率，保证前端的纯水渗透能提供车辆高速运行的功率呢？目前似乎不可能，或尚待突破。 唉，惭愧！我被厉害省的精英弯道超车了，他们的只喝水的车已经上路，当地市委书记试乘后点赞了。 我这个还在敲敲打打的白车，可惜到现在结果仍不理想，加一次水，能跑20公里不错了，沿途找水源也困难。除非马路边上每隔十公里，装一个无人看管的免费水龙头。 车顶蒸发是个好主意，理论上应该无懈可击，下一步再试试。 据报道，南阳“青年汽车厂”凭此秘而不宣的水变油黑科技，悠到了81亿元。 天啦，还是咱笨，死活不肯瞎吹，现在的资源控制者，听惯了放大N倍的忽悠，哪能看得上我这没有卖相的干货呢？要是能拿到人家的一个零头搞研发，这个渗透能发动机技术早就过关了。 就算现在尚拿不出手的几十公里续航，将应用面收窄至公交线车，还是可行的，因为一是车顶面积大，采收的自然蒸发能量相应增大，二是在城市公交站设立注水口易如翻掌。站间距离一般1-2km，跑10个站快速加一次水，公交服务质量一点不会打折扣。 有兴趣一起完善者，不妨来个资本+智力合围，争取早日把盐差渗透液压发动机搞成功。 半透膜太贵了，反复试验很烧钱，有膜厂愿意捐助一些吗？将来给你记功！ 没有对比，就没有伤害！ 瞧瞧现有各种制氢方法的成本对照表： 把你家铝合金窗撤下来换新的，然后卖废铝，看看多少钱一斤，你就知道这个羞于提及的烧铝车烧钱多么厉害了！列一个化学反应方程式就可算出，用铝粉生产1kg氢气，要10kg铝材，你玩得起吗？而1kg氢气的续航能力，只相当于4升不到的汽油！ 技术上讲，水加铝制氢难在如何防止铝材表面与氧气接触生成致密氧化膜。估计他们声称的神秘催化剂就起这个作用。 反应产物氧化铝以及氢氧化铝，俗称铝土，残余价值大跌。再逆变回纯铝，那可是高耗能过程。一般用外国人发明的工艺 Hall–Héroult process， 在近千度的高温进行。 综合各方面情报来看，这是掩盖用铝做燃料加水制氢，不想暴露150￥每公斤氢气的天价成本，有忽悠政府补贴的嫌疑！ 关于我的新发明 利用大面积晒盐的渗透新能源，不是最好的选择，但确是最经济可行的选择。 把大地全覆盖一层太阳能板PV，虽然听起来爽，但固定资产的投入是最大的，但把大地全覆盖一层水那绝对是最便宜的，只是没有意义而已。 好在盐水比普通水贵不到哪去，铺下去就能成为渗透新能源的后端，重大意义凸现！ 露天晒盐虽然最经济，但又讨厌雨天以及污染，毕竟太粗旷了也不是好事。那就再加些钱，弄成封闭式最好。而且更爽的是，还能靠日光蒸馏水的持续生产，赚回封闭式的额外投资。 下图就是封闭式双产系统的一个局部单元。像太阳能电池板那样，精细地并联数不清的这样的太阳能盐水蒸发板，占满充满可再生能源的希望的田野，就是未来的大方向。当然，此板比PV版要厚重一些。 按照保守的试验数据，每平方米可采的年平均功率密度为3至12瓦/平米，年平均蒸馏水产率密度1至4吨/平米，那么对于一个百万人口的城市，一平方公里生产的蒸馏水，足以让市民们都有清洁卫生的水喝，至于预期电力88GWh则不足以满足市民需求，但可通过晒盐场的面积扩张来满足。 美国加州科学家Eric Torbet标定了他的日光蒸馏板的产率，见参考3的链接。至于可采功率密度的标定，等将来我从样板工程的报告中摘录，但预期的3W/m^2保底数，那只不过是从公认的正午日光功率密度1360W/m^2中，抠出来的微不足道的期盼。 联合国制定了2030前世界文明发展的远大目标，中国是签字国之一。所有签字国承诺：一个公民也不能掉队。习主席狠抓农村扶贫的落实，体现了中国实现承诺的国家意志。 远大目标共有17个，其中的#6号目标是饮用水，#7号是负担得起的清洁能源。别的目标咱够不着，我的这一发明，正是实现这两大目标的利器。 结论和展望 只喝水的车真的前途无量，造出来大规模上市是未来科技发展的必然趋势，只是需要较大的土地储备背书！当然，太阳每天出勤这个琐碎的基本条件，就不用唠叨了。 而且，这种本质上基于物理循环的新能源概念车，特别适合城市公交运输，但个人通勤也许不太理想，除非离上班地点20公里以内，因为续航里程短，且路边难以找到免费的水龙头，除非刚好开到河湖边。另外城里住公寓高楼的人，不适合拥有，因为你没有晒盐的大院子！ 养一台每天跑50公里的喝水车，大约需要450平方米的家庭浅晒盐池，或闭环蒸馏太阳能盐水板。这些对于农村家庭来说，非常容易满足，故而这个发明将是他们的福音！ 朗朗乾坤阳光普照的地球上，假若尚未挣到，或政策未赋予，可自由支配的一席之地，这里描绘的只喝水的坐驾，对你来说，就只是 诗和远方 。因为土地是免费太阳能的受体，相当于可再生能源的硬通货。 至于公共交通服务，因城市中心土地精贵，公交公司腾出大面积晒盐也许有困难，但可将总站挪至土地便宜的城乡结合带。一亩地（666平方米）每天可以为车辆提供相当于间接60至120度电的电力。 参考信源： 1、“水氢发动机”大概率是又一次“水变油”！ http://blog.sciencene.com/blog-1319915-1180783.html 2、盐差“发条”发动机有望研制成功—我的新战场 http://kiwaho.com/dx 3、 Do-Right Solar distillator manual video http:\\\\kiwaho.com\\cu 4 、 中国落实2030年可持续发展议程进展报告 - China Daily 5、最新消息：“水氢燃料车”创始人涉嫌诈骗，以造车为杠杆换煤炭。 http://kiwaho.com/dw 6、电解铝 https://baike.baidu.com/item/%E7%94%B5%E8%A7%A3%E9%93%9D 7、Hall–Héroult process https://en.wikipedia.org/wiki/Hall%E2%80%93H%C3%A9roult_process

1768 次阅读|13 个评论

[转载]许小峰博主：不确定性信息与清洁能源的利用

zlyang 2018-9-30 18:21

许小峰，2016-12-28，不确定性信息与清洁能源的利用 http://blog.sciencenet.cn/blog-1310230-1023781.html 不久前参加了一次电力部门的学术研讨会，通过一些介绍，对供电部门在能源品种选择上常会“弃风”、“弃光”的做法有了新的理解。 尽可能增加清洁能源供应是推进环境保护、转变发展方式政策落实的重要举措之一，风能、太阳能的开发利用正是顺应了这一需求，按说应受到普遍欢迎才对。但任何事物的选择总会受到利弊平衡的制约，仅考虑有利的一面往往难以达到决策优化的效果。 风、光能源的弊端在于所供应的电量存在显著的不稳定性。风力风向、日照辐射都会随时发生变化，且对供应量强弱变化的预测准确率难以满足供电部门及时调节供电量以确保稳定性的需求。据介绍，用电部门对供电量稳定性的要求是非常高的，要达到98%以上才算达标。要想满足这一要求，就意味着对风、电变化的预测也要达到相应的准确度，才能在供电时可以根据预测来进行供电方式的调节，而这一问题在利用传统的火电时是不存在的。 该如何解决这一问题呢？专家们给出了不同的选择可能，但都尚不能根本解决问题。 首先是从供给侧来看，最直接的考虑是尽量提高风与光的预报准确率，这是供电部门对气象预报最期盼的要求，但实现起来有很大难度，受到目前科技发展水平的制约。 就目前的预报准确率而言， 98%的定时定量指标确实太高了。气象预报人员可以做出100%的努力，但尚难以达到90%以上准确率的需求。 那么再看需求侧，能否也做些改进相互适应呢？专家的建议是要提高大规模能源存储能力，显然这是一个很有挑战性的构想，当然也具有战略性。且这种技术在日常生活中也已常见，如手机上用的充电电池，新能源汽车用的充电桩，都是应用了类似的储能原理而获得稳定的能源供应。但作为大规模能源供应的电厂是否也能这么做呢？按照专家们的看法，在技术上还有难点，有待于提升。 若供给侧和需求侧在当下都尚不能完美地解决各自的问题，又该怎么办呢？这正是需要认真研讨的。有人提出了应对现实的解决方案。若气象预测不能达到完美，但应给出相对稳定的准确率，这一要求应不算苛刻，如70%或80%，只要不低于这个标准，供电部门可以根据这一概率指标制定供电调节计划，并采取措施应对可能的风险。应对风险的方式可以进行多种选择，如自己承担后果，或交给市场予以补偿，让保险公司介入其中。这会涉及到一系列机制设计，如对使用清洁能源的奖励、承担市场风险的可能收益、用户的可承受能力等，也包括提升能源存储技术水平。尽管实现起来或许有些复杂，但只要能设计好，把握好规律，应能找到可行的方案，这是需要智慧的。 在大数据时代，对许多复杂且不确定的信息，通过合理的分析就可能得到相对确定的结果。而对于不确定的天气预报，挖掘其确定性的应用显然也是值得尝试的。实际上，每天对公众发布的天气预报，都是不确定的，远达不到100%的准确，但从存在众多的天气预报用户这一角度来看，又有谁能说这些信息没有用呢？

个人分类: 风电功率预测|935 次阅读|1 个评论

我们对人类的贡献57漂浮喷泉建造方法

fmjzzh 2017-9-3 00:20

我们对人类的贡献57 漂浮喷泉建造方法 1、漂浮平台景观锚地技术； 2、漂浮景观喷泉旋转技术； 3、 漂浮景观喷泉移动技术； 4、喷射水轮发电技术； 5、漂浮喷泉水体自洁技术。 天津滨海纵横管网工程技术鉴定研究院 天津博聚缘轻工日化鉴定科学研究院 上海神宠节能工程设计事务所 天津施为安全防护技术研究院 一就专利设计服务股份有限公司 天津艾尔羚密封工程设计院 天津根源机电技术研究院 天津建能电力设计院 微信18616523185 qq342730465

个人分类: 灵感语录|165 次阅读|0 个评论

阳光下的中国

zouyongjie 2017-7-8 09:46

关于本文 本文比较适合想使用光伏太阳能发电，却因为了解太少而没去认真考虑的朋友，或者好奇，想了解一下光伏太阳能的朋友。 下文有这些内容：基本信息；一些光伏政策；分布式光伏的投资收益；建筑与分布式光伏；光伏组件的品牌；分布式光伏系统的大小；光伏组件寿命与维护；几个关于光伏的问题。觉得长可以跳着读，读到有问题的时候可以看看其他部分是否有答案。本文并不打算穷尽所有与光伏太阳能相关的知识，也不是要成为专业的技术文章，更不是要作投资方面的专业指导，更严肃的读物需要另外查找。 之所以写这篇文章，是因为分别有不同的人问过我关于光伏太阳能在中国的大中小型投资的问题。我真没能力在投资上给意见，可也想帮他们了解一下，从而对光伏不那么陌生。而且最近好像越来越多人对中小型投资感兴趣。这是个让人兴奋的势头。我感觉到有不少人想多了解光伏太阳能的需求，所以想用本文回应这些需求。 最后声明一下，因为下面讲的这些都不属于我的专业研究范围，只能浅浅地分享一下我这些年学习和了解到的东西。主要是想普及一些概念，理顺一下关系，解答一些误解。如果要做重要的决定，可以咨询专业顾问。有些东西本人还得不到第一手确认，如有错误请指正。本文大致目标是希望爷爷奶奶们都能读懂。 基本信息 通过复杂工具（起码比晾衣架复杂的工具）利用太阳能的方式主要有 1 太阳能热水器 就是通过吸收阳光加热水。能量转换是光能 à 热能。简单直观不解释。当然，即使是这么简单的过程，也有为什么物体会反射、吸收和透过光，然后吸了光为什么会变热等等问题。放心，这里会省去大量的物理。本文主要讲与电相关的东西，而太阳能热水器不产电，所以下文不对其展开讨论。 2 太阳能热发电 就是将大量的光聚焦在一起来加热储存热能的材料，这些材料加热容易产生蒸汽的液体，液体沸腾产生大量蒸汽，蒸汽推动蒸汽机来发电。能量转换是光能 à 热能 à 机械能 à 电能。这个发电方式的特点是系统一般体积庞大，有噪声，不适于民用，所以下文也不对其展开讨论。 3 太阳能光伏发电 通过能有效利用光伏效应的器件将太阳能直接转换成电能。能量转换是光能 à 电能。特点是系统大小容易自由组合，无机械运转部件，所以维护简单，也无噪音。既适合大型电站，也适合小型家用，甚至适合小的电子产品。本文主角。 关于光伏设备的一个重要概念和指标是转换效率。 输入的光能 × 光伏转换效率 = 产出的电能 （公式 1 ） 假设同样的面积接收到同量的光能，那么同样面积大小的光伏产品，如果转换效率不同，产出的电量就会不同。另外，为了保证本文在技术上的正确性，不得不提的一个概念是 PN 结。之所以提这概念，是因为一般来说，越多 PN 结，光伏转换效率越高，而造价会越高。在地球上的光伏器件理论上最高不可能超过 ~86% 的转换效率（想看论文的可以参考 Würfel,2002 和 Brownand Green, 2002 ），尚不清楚能对这趋近到什么程度。目前在所有光伏器件里，最高的光伏转换效率在 46% 左右，由一个四 PN 结的元件实现。而市面上的光伏组件主要是单一 PN 结的产品，所以如果没有特别说明，下文都只讨论单一 PN 结产品。 光伏太阳能的产业链主要包括光伏材料、光伏组件、光伏销售与安装、光伏终端。 1 、光伏材料 开采收集、提炼加工 目前市场上光伏组件主要用的是硅。一般来说，光伏转换效率的高低很大程度上取决于所用材料。单一 PN 结的硅材料光伏元件的转换效率，理论上最高值是 33% 左右，目前已实现的、通过认证的最高值是 26% 左右（已接近现实极限），而市场上的产品的效率一般在 16~ 20% 之间。硅材料分晶体硅和非晶体硅（也就无定形硅）。晶体硅又分单晶硅和多晶硅。就单晶硅材料的生产而言，首先是加工原材料、生成单晶硅柱、将硅柱切片（硅片），一般还会对硅片进行打磨抛光。晶体硅的吸光能力比较弱。吸光能力比晶体硅强的有无定形硅、 III-V 材料（以 GaAs 为代表）、 II-VI 材料（以 CdTe 为代表）、 CIGS 、 CZTS 、钙钛结构材料等。用这些材料制作的光伏元件只要很薄就可以吸收大量的光。所谓的薄膜光伏就是用这些材料做的。 2 、光伏组件 2.1 光伏元件的生产。光伏元件的老式叫法是太阳能电池。但光伏元件只能发电，不能储蓄电，跟一般概念的电池不一样，所以这里避免太阳能电池的叫法。 图 1 ： (1) 单晶硅柱 (2) 单晶硅片 (3) 单晶硅光伏元件 (4) 大小不一的单晶硅光伏组件（网上图片） 2.2 由多个光伏元件组装成光伏组件（也叫太阳能电板）。单个光伏元件的输出功率比较小。下面的公式 2 解释一下功率和能量的关系（我们交电费是按能量算的）。 功率（比如 1 千瓦） × 时间（比如 1 小时） = 能量（比如 1 千瓦时或叫一度电） （公式 2 ） 一般将多个光伏元件组成光伏组件以方便满足不同的需要。比如，用于手机的话，一个光伏元件就够了，用于给一个家庭供电的话，一般需要多个光伏组件。 2.3 光伏周边产品。如逆变器（作用是将直流电转换为交流电。光伏技术产出的是直流电，而电网传输的是交流电，家电一般也需要用交流电，所以无论是否接入电网，一般都要先进行转换。转换一般附带着能量损失，但之前有人在知乎上说逆变器的转换效率很低，那是错误信息，可以看看这网页底部的表格 https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%89%E4%BC%8F%E9%80%86%E5%8F%98%E5%99%A8 ）、光伏系统监控器、聚光器（有些光伏元件需要在高密度的光的照射下才能体现转换效率的优势）等。 3 、光伏销售与安装（或光伏解决方案） 这可以说是光伏生产商和光伏用户的中介。一般用户只跟中介打交道。也有生产商将业务伸展到这一块。这一块的基本工作包括符合当地日照变化模拟计算、用户需求评估计算、投资回报计算、系统与电路设计、系统安装等，可能还包括帮助用户完成并网的手续。他们除了要严格训练施工人员安全作业（比如高空作业和带电作业），还应该先获得政府颁发的营业资格证等。 4 、光伏终端 4.1 集中式光伏电站。就是在一片集中的用地以光伏组件为发电设备建造电站，以产电卖电为目的。中国国家发展改革委划分了三大光伏资源区，对在不同区域的光伏电站规定了不同的标杆上网电价（看表 1 ）。本人对此的理解是，目前光伏电站发电成本比火电站（以烧煤为主）发电的成本稍高，国家为了鼓励清洁能源的发展，减少污染，提高大家的生活品质，让光伏电站卖的电可以比火电站卖的电价格高，高出部分由政府承担（相关阅读： http://www.chinalawinsight.com/2015/06/articles/corporate/mergers-acquisitions/%E5%85%89%E4%BC%8F%E5%8F%91%E7%94%B5%E8%A1%A5%E8%B4%B4%E6%94%BF%E7%AD%96%E7%AE%80%E6%9E%90/ ）。值得注意的是，表 1 列出的是在 2017 年有效的价格，比 2016 年电价每千瓦时对三个区分别下调 0.15 元、 0.13 元、 0.13 元。同时政府明确，今后光伏标杆电价根据成本变化情况每年调整一次。 表 1 ：全国光伏发电标杆上网电价表（摘自《国家发展改革委关于调整光伏发电 陆上风电标杆上网电价的通知》） 4.2 分布式光伏。这指的是比较零散的小规模的光伏系统。它们一般附着在一些主体建筑上，甚至替代主体建筑的一些部件，比如房顶、墙壁、停车棚等。分布式光伏又分并网分布式和独立分布式。紧接着讲的都跟上面提到的一个公式密切相关，那就是 光能的输入 × 光伏转换效率 = 电能的产出 日照情况随着时间的变化而变化，每一天里会变，每一年里会变。这就是阳光的特征，时间变化性大，但请不要忘记，它是清洁和免费的。这么多变，怎么办？请看下面。 并网分布式光伏系统 这里的网指的是电网。一般来说，这些系统以产电自用为主要目的，当产电不足以自用的时候——比如傍晚至清晨——由电网的电来补足，当产电多于自用所需的时候——比如中午至前半下午——向电网卖出多余的电（看图 2 ）。没错，并网分布式光伏发电除了能得到国家和地方政府对每发一度电的补贴，还有可能把剩的卖给电网 （应查看最新的补贴政策，上面提到的文章也对这进行了解释： http://www.chinalawinsight.com/2015/06/articles/corporate/mergers-acquisitions/%E5%85%89%E4%BC%8F%E5%8F%91%E7%94%B5%E8%A1%A5%E8%B4%B4%E6%94%BF%E7%AD%96%E7%AE%80%E6%9E%90/ ），而且基本无须担心额外的断电的可能性。你可能会灵机一动，问是否可以租用他人的房顶，建造分布式光伏小电站，不自用，专门卖电？这种情况是存在的。但这应该归入集中式还是分布式光伏，好像以规模来划分，本人还有待考证，确定的朋友请告诉我哦（相关 http://www.solar-sea.com/html/625901525.html ）。 图 2 ：以较大型建筑为主体的并网分布式光伏系统示意图（摘自 http://www.fivestarsolar.com ）。设备的布置会根据具体情况作出相应变动。 独立分布式光伏也称离网分布式光伏 这类系统完全跟电网分离。其主要目的是实现产电用电的完全独立自主，用户不受电网断电或价格变动的影响。使用这类系统需要配备大型电池。光伏发电自用有余的时候，电池储电；光伏发电不足的时候，电池放电。对光伏组件的功率以及电池容量的考虑要十分周全。 居民并网分布式光伏需要考虑什么？ 政府有鼓励措施吗？ ——补贴政策 2013 年 8 月，国家发改委发布了《关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知》（发改价格〔 2013 〕 1638 号）指出： “（一）对分布式光伏发电实行按照全电量补贴的政策，电价补贴标准为每千瓦时 0.42 元（含税，下同），通过可再生能源发展基金予以支付，由电网企业转付；其中，分布式光伏发电系统自用有余上网的电量，由电网企业按照当地燃煤机组标杆上网电价（含脱硫等环保电价）收购。 （二）对分布式光伏发电系统自用电量免收随电价征收的各类基金和附加，以及系统备用容量费和其他相关并网服务费 …… 电价补贴标准，期限原则上为 20 年。” 虽然发改委在逐渐下调光伏电站的上网价格（上文已提到），以促其更快地提高竞争力，但到 2017 年到止，对分布式光伏的补贴标准一直保持在 0.42 元，没有下调。可见，政府对分布式光伏发电是格外支持的。根据此政策，在不算地方补贴的情况下，并网分布式光伏发电的经济收益如图 3 。 图 3 ：并网分布式光伏发电的经济收益（此图没考虑地方补贴，因为各地方补贴方式不一样） 在此政策下，最符合经济效益的做法是，将光伏发电的电量尽量先自用，在还有余的情况下向电网卖电。国家对每发的一度电都做补贴，很合理，因为发出的电都对社会作出了贡献。 其他相关文件（国家）： 《关于调整可再生能源电价附加标准与环保电价有关事项的通知》（发改价格〔 2013 〕 1651 号） 《关于促进光伏产业健康发展的若干意见》（国发〔 2013 〕 24 号） 《关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知》（财建〔 2013 〕 390 号） 《关于对分布式光伏发电自发自用电量免征政府性基金有关问题的通知》（财综〔 2013 〕 103 号） 《光伏发电运营监管暂行办法》（国能监管〔 2013 〕 459 号） 《关于光伏发电增值税政策的通知》（财税〔 2013 〕 66 号） 《关于支持分布式光伏发电金融服务的意见》（国能新能〔 2013 〕 312 号） 《关于转发发展改革委住建部绿色建筑行动方案的通知》 《国家能源局关于开展分布式光伏发电应用示范区建设的通知》 《关于改善电力运行调节促进清洁能源多发满发的指导意见》 并不是各省市都有对光伏的鼓励政策，有鼓励政策的地方也各有不同的规定。 以广东省为例。直至 2017 年上半年为止，广东没有省级补贴，市级只有广州、佛山、东莞和阳江有补助政策。其中，在佛山，目前有效的文件有： 《佛山市分布式光伏发电应用项目奖励和补助资金管理办法》（佛府办〔 2014 〕 69 号） 《关于对 2016 — 2018 年建成光伏发电应用项目进行奖励和补助的通知》（佛府办〔 2016 〕 57 号） 概括起来，佛山市政府对分布式光伏的鼓励措施包括两种：连续 3 年按发电量发放补助（ 0.15 元 / 千瓦时），以及一次性奖励。对兆瓦（ 1 兆瓦 =1000 千瓦）级别的分布式光伏项目，按 2 万元 / 兆瓦奖励， 40 万元封顶；对千瓦级别的分布式光伏项目，按 1 元 / 瓦奖励， 2 万元封顶。 请向各地政府发布机构咨询，以获取最新的政策信息。 投资光伏好吗？ ——经济效益、环境效益、生命 先看看大势吧。图 4 和图 5 是 Bloomberg 的新能源金融板块团队作出的预测。他们预计 2040 年全球在能源方面的投资有 71% 将投给风能和太阳能。而在中国，光伏发电将在 2021 年之前比燃煤发电的成本更低。 图 4 ：全球能源投资走势（源： Bloomberg ） 图 5 ：燃煤发电、岸上风力发电、大型太阳能发电在中国的均化成本 （源： Bloomberg ） 到底投资居民并网分布式光伏的经济效益怎么样？请注意，这不是专业投资分析，只是让大家大致地了解一下。我们做个应用题好不好？不好也没办法，作者不可能知道你的具体情况，只能做出假设。请各自 使用符合自己情况的数字 。 应用题 假如我有 4 万人民币空闲，想用来投资。假如年利率为 2% ，我把这 4 万人民币存入银行，年末把取得的本金和利息一起再存入银行，如此反复 10 年。 10 年后我会得到 本金和总利息 = 40000 × (1 + 0.02) 10 = 48759.78 元 假如我当初没把这 4 万人民币存入银行，而是用来给家里安装一个并网分布式光伏系统。而且我找到一家信誉不错的分布式光伏解决方案提供商，连买设备及安装加在一起的价格是 8 元 / 瓦。也就是说我用这 4 万元安装了一个 5 千瓦的并网分布式光伏系统。又假如，我家的地方一年下来平均每天有 3.5 小时的有效日照时间（这里定义的每天有效日照时间 = 日辐射量 ÷1 千瓦 / 平方米，参看下面的图 8 ）。也就是说，我安装的这个光伏系统每年的发电量 = 5 千瓦 × 3.5 小时 / 天 × 365 天 / 年 = 6387.5 千瓦时。假如第一年的脱硫燃煤标杆上网电价是 0.45 元 / 千瓦时，从电网购电的电价是 0.5 元 / 千瓦时。再假如我家每天刚好用电 17.5 千瓦时（等于每天发电量），但由于发电随每天时间变化而变化，发电时而高于时而低于自家所需，造成所发电量中，有 12 千瓦时（ 68.57% ）自用，另外 5.5 千瓦时（ 31.43% ）卖出。当然我们还要向电网买回来 5.5 千瓦时，但因为这部分跟没有安装光伏系统时花费一样，所以不算在经济收益里。在不算地方补贴的情况下（图 3 ）， 并网分布式光伏发电经济收益 = 光伏发电总电量 × （自用比例 × 购电电价 + 上网比例 × 脱硫燃煤标杆上网电价 + 国家补贴） （公式 3 ） 所以第一年，我光伏发电的经济收益 = 6387.5 千瓦时 × ( 0.6857 × 0.5 元 / 千瓦时 + 0.3143 × 0.45 元 / 千瓦时 + 0.42 元 / 千瓦时 ) = 5781.87 元 假如煤电价格一直不涨，光伏系统的转换效率也不减，每年光伏发电的经济收益不变，那么这项投资的归本时间 = 40000 元 ÷ 5781.87 元 / 年 = 6.9 年。以后每年收益 5781.87 元（ 20 年国家补贴完毕以前，以后是扣除国家补贴剩下部分）。 10 年的本金加净收益约为 57923.80 元。 假如有地方补贴呢？如果上面佛山的例子来看，那么我家的光伏系统可以得到 5000 元的一次性奖励，而且首 3 年，每年可以得到补助 = 6387.5 千瓦时 × 0.15 元 / 千瓦时 = 958.13 元。所以这项投资的归本时间 = 3 年 + ÷ 5781.87 元 / 年 = 3 年 + 2.6 年 = 5.6 年。以后每年收益 5781.87 元（ 20 年国家补贴完毕以前，以后是扣除国家补贴剩下部分）。 10 年的本金加净收益约为 65440.23 元。 本来也想谈谈经济以外的方面，但有点沉重，也不想煽情。有兴趣的可以查查煤矿工的死亡统计或个案、化石能源对环境和健康的影响、全球变暖等等。最后让这只企鹅加加油！ （作者是？不好意思，当年没记下名字） 如果你决定要安装一个并网分布式光伏系统，下面的内容可能会对你有一些帮助。 是否任何建筑都可以用于分布式光伏？ ——光伏与建筑的关系 首先要确定建筑的结构安全性。光伏组件及其周边设备有一定重量，单薄的建筑不该用于分布式光伏发电，以免造成建筑坍塌和光伏系统的损坏。除了用己方拥有的建筑建立光伏系统外，还存在上面提及的租用他方建筑组建光伏系统的情况（这里暂时不考虑是否归入分布式光伏）。此情况下，租用方和出租方都应该了解关于责任、归属权、使用权、税收等问题（可阅读 http://guangfu.bjx.com.cn/news/20170601/828657.shtml 和 http://www.solar-sea.com/html/625901525.html ），了解国家以及当地的法律，必要时候咨询法律顾问。 打算盖造新建筑的朋友还可以考虑是把光伏设备加在已有建筑上，还是使用能发电的光伏结构作为新建筑的一部分（建筑一体化光伏，或叫 BIPV，building-integrated photovoltaics ）。后者在民用领域还算比较新的概念。上面的图 2 同时展示了这两种选择的例子：把光伏组件放屋顶以及将光伏组件用作墙体部分。感兴趣的可以阅读相关材料（ http://baike.baidu.com/item/%E5%85%89%E4%BC%8F%E5%BB%BA%E7%AD%91%E4%B8%80%E4%BD%93%E5%8C%96 ）。我所了解到的有在中国提供光伏建筑一体化解决方案企业有汉能、亚智科技等（还有哪些？）。 既然展示了竖着摆放的光伏组件，也不防提一下双面光伏组件。一般的光伏组件都只能一面受光而另一面不起吸收光的作用。双面光伏组件则可双面受光，在某些场合特别适用。图 6 展示了其中一个应用。但目前国际上还没有对双面光伏组件的测试定下标准。感兴趣的请自行搜索相关信息。 图 6 ：铁道右侧的双面光伏组件（摘自 http://www.tnc.ch ） “我住的是套间，是否也可以用光伏发电？”可以集体集资组建光伏系统，这里随便挑了两个例子（ http://www.nea.gov.cn/2017-04/27/c_136240284.htm 和 http://www.csg.cn/xwzx/2017/yxcz/201703/t20170331_153821.html ）。请咨询当地项目。虽然这两个例子都是扶贫项目，但民众以集体形式（比如小区甚至几户人家）、以自用为主的目的，也可以组建光伏系统，前提是不涉及违建以及获得并网审批。请注意协商好投入与产出如何分配的问题。当然征得邻居同意后在屋顶建自家的光伏系统也是可以的，这里就有这样的例子： http://news.solarbe.com/201604/28/97742.html 从哪开始？ ——并网申请 上面提到，使用并网分布式光伏系统，可以在发电自用有余的情况下向电网出售电力，在发电不足的时候向电网购买电力。要实现这个目的，首要要得到电网部门的批准。审批主要是保证技术性的条件要过关，而并不是个又长又难的过程。这里有个挺详细的流程指南： http://www.ne21.com/news/show-90509.html 。里面说的是居民的情况，如果是企业法人的话，还可能需要营业执照、组织机构代码证、土地证等。 申请后，电网部门会给一份并网方案，里面可能会对将要安装的光伏系统有一定的规定。在电网部门进行验收和并网调试之前，你还需要对光伏系统进行设计、购买系统所需器件、安装。具体怎么做呢？你可以找分布式光伏解决方案提供商。他们会提供一站式的服务，完成这些步骤。有些解决方案提供商可能还会替你完成并网申请的整个过程。所以，如果选择这方法，你可以从联系分布式光伏解决方案提供商出发，而免去自己办手续。怎么找到这些解决方案提供商？建议用搜索引擎搜索这些关键词 “光伏太阳能”“ 解决方案 ”“一站式”。也可以联系光伏组件生产商，看看他们是否提供这种服务，或者他们是否可以提供一些使用他们组件的一些解决方案提供商（他们的销售部门应该有这些信息）。下文有提到一些比较大的生产商。如果你不选择这种一站式服务，可以参考本文下面提供的一些信息。 需要多少光伏组件（太阳能电板）？ ——系统功率大小 1. 用电需求评估 一个比较好的出发点是你的电费单。由电费单可以算出全年总共用了多少千瓦时（度）电，全年用电最高那天用了多少千瓦时电，最低那天用了多少千瓦时电等等。 2. 估算可用于安装光伏系统的面积 假如你想把系统安装在屋顶，而且已经确定房屋结构足已随系统重量，那么就看看有没有其他高大建筑带来阴影。可以观察一下一天当中阴影的变化，大概测量可用面积。假如你有块空地，想把系统装在地上，可能还要注意树影等。 3. 系统功率估算 这里可以分几种情况。 1 根据预算来估算系统功率。假如你有 4 万人民币的预算，又假如你的解决方案提供商所提供的一站式服务（包括光伏组件价格、周边设备价格、安装和布线费用、服务费、许可申请费用等）是 8 元 / 瓦，那么以你的预算你就可以买 5 千瓦的光伏系统。 2 根据可用日照面积来估算。假如你的屋顶有 100 平方米，你想用 25 平方米来铺设光伏组件。而在中国，由太阳到达地表的阳光大概有 1 千瓦 / 平方米。再假如你选用 20% 转换效率的光伏组件，那么你的系统的功率为 25 x 1 x 20% = 5 千瓦。 3 根据你的需求或目标决定。一天当中不同时刻的日照强度是不同的；一年当中不同月份的日照强度也不同。 如果我们把北半球每个小时每个月的平均日照测量值画出来，我们大概会看到类似图 7 的情况。但如果只是要简单估计一下系统大小，我们可以用更粗略的数据，比如图 8 。假如你住在图 8 所示的绿色地区，那么你的所居地在一年当中平均每天会接受阳光大概 3.5 千瓦时 / 平方米，也就是有效光照 3.5 小时 / 天（还记得由太阳到达地表的阳光大概有 1 千瓦 / 平方米吗？）。假如你想安装一个光伏系统，使每年发电量与每年用电量持平，而你每年用电 6387.5 千瓦时，，以一年 365 天算，那你每天需要发电 6387.5 千瓦时 ÷365 天 =17.5 千瓦时 / 天。刚才已得出有效光照 3.5 小时 / 天，所以你需要的光伏系统大小约为 17.5 千瓦时 / 天 ÷3.5 小时 / 天 =5 千瓦。这种情况下，每天还是会有向电网买电和卖电，但一年下来向电网买的净电量大致为 0 。 （怎么这么巧，都是 5 千瓦？因为这里故意用了特定的数字使结果一样。请根据你的情况改一下数据。） 图 7 ：每个小时每个月的平均日照测量值。（数据来源： Ekrenet al. 2011, DOI: 10.5772/18007 。本文以中文标注重画。为什么好像只有这张图片被自动压缩得这么严重？） 图 8 ：中国太阳能资源分布图（来自中国国家地理） 光伏组件都有哪些牌子？ ——主要生产商 选购商品的一个比较简单的策略是选大品牌。那我们就来看看有哪些光伏大品牌吧。全球的硅产量，可以说是中国独大（表2 ，中国排第 1 ， 2016 年的产量是 4600 千吨）。上面也提到，市面上绝大部分的光伏组件都以硅为主要材料。所以，中国在光伏元件和组件的生产上也顺其自然地占有优势，在市场占有量上长期遥遥领先于其他国家。 2015 年全球前 10 大光伏组件生产商里有 7 家是中国企业。这 7 家分别是天合光能、晶科、晶澳、英利（有注意过当年足球世界杯绿茵地边上的广告牌吗？）、顺风国际（收购了当年的老大尚德；尚德于 2013 年破产）、昱辉、东方日升（表3 ，最后一列显示每一行的公司所属国家）。全球这么多使用中国品牌的光伏组件，相信你也可以放心使用。这里并没有推荐只从这几个品牌选择的意思，只是不可能罗列所有生产商，买家请自行查找和作决定。看看一些光伏会议也可以了解到一些生产商，比如这里： http://www.pvcec.org.cn/pvcec2017/index_chs.asp 。 表 2 ： 2016 年全球硅产量，第三列的单位为千吨。（图自 https://blogs.stlawu.edu/jlase16/2017/04/05/silicon-production-in-the-world/ 。数据来自美国地质勘探局。） 表 3 ： 2015 年全球太阳能组件最大生产商前 10 名（摘自 https://en.wikipedia.org/wiki/List_of_photovoltaics_companies ） 光伏组件选好了，然后怎么办？ ——系统安装 先不说系统的其他部件，想要让一个光伏系统有最大的产出，就要尽量使光伏组件面向太阳。所以有些集中式光伏电站会采用一轴或两轴的跟踪器，随着太阳位置的变化而改变光伏组件的朝向。但对于分布式光伏系统来说，安装跟踪器的经济效益比较低，所以一般会把光伏组件固定在一个最优的朝向。这个最优朝向会根据不同的纬度和想要的产出峰形而不同。除此之外，需要用到的其他部件还有光伏阵列支架（把光伏组件固定在一起组成光伏阵列）、汇流箱、逆变器、配电箱、电线（后面四个都需要兼容光伏阵列输出范围）等。建议由专门的安装人员进行安装，可以降低出错的概率。光伏产品经销商除了经销光伏组件，应该还经销组建光伏系统的其他部件，以及提供安装服务。购买他们的产品和服务前应该查看是否拥有相关的营业执照。系统安装好后，电网部门会给你免费安装电表（有测量向电网卖出的电量的功能），并进行并网验收和调试。完成后大致会像图 9 那样。 假如想自己安装光伏阵列的话，垂直倾角可以参考表 4 。平行地面时倾角为 0 。 ，垂直地面时倾角为 90 。 。作者没有对这些地方做过计算。但最近两天发现了一本由中国可再生能源学会光伏专业委员会组织行业内专家在 2013 年编制的《中国分布式光伏发电 100 问答》。表 4 摘自此书。国家刚开始出台扶持分布式光伏的政策几个月，书就出版了，非常有组织有效率。这本书还包含了很多本文由于篇幅问题不便涉及的内容，虽然有些东西没解释清楚，但还是强烈推荐。确定倾角之后，可以将光伏组件朝南（如果想更好的匹配用电高峰的话，转向偏西一点，因为一般用电高峰在中午 12 点之后，那时太阳在西南而非正南）。 图 9 ：屋顶并网分布式光伏系统示意图（图自：《中国分布式光伏发电 100 问答》 2013 年 9 月） 表 4 ：全国主要城市光伏组件最佳安装倾角（来自《中国分布式光伏发电 100 问答》 2013 年 9 月） 光伏组件容易坏吗？ ——寿命与维护 一般来说，光伏组件都有 25 年质保（用有机材料为主体的光伏组件除外，但这类的组件一般用于其他领域）。这并不是说 25 年之后，光伏组件就会报废，而是说保证买后第 25 年，该光伏组件的发电效率是刚买时的 80% 甚至以上。这基本是行业标准。主要归功于光伏组件不含运动的部件，安安静静地发电。光伏发电会根据天气变化而波动。你可以通过观察电表实时知道发电情况。如果日照强度和云量基本一样，但当天发电有较大的降低，可以看看光伏组件表面是否有异物堆积、是否有被阴影遮挡。如果发现有积尘，可以用清水清洗。正确安装的光伏系统一般做好了绝缘措施，但这里还是建议晚上带微弱照明（比如头灯、手电筒）去清洗。每天清洗只会浪费水和时间，因为一尘不染的光伏组件跟稍有灰尘的光伏组件的发电能力基本一致。要是清洗之后，发电量还是低于往常，而且天气一样，持续几天，那么可以联系厂商解决问题。 逆变器的一般寿命为 10 年。所以在光伏组件到达质保期之前，你可能需要换逆变器一到两次。逆变器的价格范围比较大，如果按瓦算，大概每瓦 0.4~1.0 人民币。 有人问过我这些问题 问：给家里安装光伏系统需要担心辐射问题吗？ 答：首先，如果我们用的是物理上的辐射的概念，即物体向外发出电磁波，那么光伏系统确实有辐射，因为只要温度在绝对温度以上的物体都在不停地辐射。你我的身体都在不停的发出、反射和吸收着辐射（本来就你中有我，我中有你，大家就多一点理解，少一些纷争吧？ lol ）。至于是否存在需要大家担心的辐射问题呢？本人也不好说不存在，因为好像没人证明过，只能说个人感觉需要担心这的程度，比需要担心室内光源的程度低得多。而且辐射随距离的平方的倒数而减弱，需要担心的程度又降了些数量级。我在有电灯的文明社会活了那么久，就不去担心了。 问：光伏系统在冬天能正常运行吗？ 答：光伏系统在太阳底下工作，可能容易造成它需要热的误解。可是，光伏发电是将光能转化为电能。高温不但对硅光伏发电没有帮助，而且还会降低转换效率。其实硅光伏发电在冬天的转换效率会高一些，但冬天的日照强度低，最终产出会少些，但也是在正常运行（还可以算超水平发挥）。 问：人造光源，比如室内灯光可不可以用来光伏发电？ 答：可以。不同的光有不同的波长。波长越短，能量超高。能量高到一定程度的光就能被物体吸收。不同颜色的可见光都有足够高的能量来被硅吸收转化成电。比如光伏计算器、光伏手表、光伏键盘等都可以在室内使用。但想要特地买电，然后用电灯使光伏组件发电是得不偿失的。因为能量转换都有损失，电灯有损失，光伏发电也不可能 100% 。 问：我家每天用 5 千瓦时（度）电左右，现在白天大概有 10 个小时，那我是不是用 0.5 千瓦的光伏系统就可以抵消用电？ 答：光伏系统的发电功率随光照功率（强度）而变，其关系跟上面的公式 1 相似，是 光照功率 × 光伏转换效率 = 发电功率 因为光照强度随时间而变，所以 0.5 千瓦的光伏系统的发电功率不会每时每刻都不变。 0.5 千瓦只接近一天当中的最高功率。 ************************************************************************************************************** 为了作一些快速的点到即止的讲解，本文中的大部分图表都是未经同意引用来的，如认为有造成权利的侵犯，作者表示抱歉，敬请联系，会尽快修改。

3852 次阅读|0 个评论

创新发明--百叶窗式低水头河流小水电装置

热度 11 kiwaho 2017-5-27 08:58

不久前申请了一项发明专利，涉及低水头小水电的清洁能源技术。最近写了一篇英文论文，暂时上传到预印本服务器，现全文贴到我的博客，供大家研究参考，欢迎评头品足提意见。 其实原理很简单，仔细研判插图就能搞明白咋回事。 传统旋转式透平已经得到广泛应用，为何我要别出心裁搞复杂的平板式驱动透平？显然，前者的扇叶与水流夹角为锐角，且扇叶之间空隙很大，而我的则垂直，且全部截面受力，因而平板式效率能发挥到极限，且矩形截面更适合于河道。恕我冒昧估计，效率也许高出扇叶式旋转透平10倍？ 尽管不用百叶窗，直接用整板，理论上也可以，但是体积太庞大，且在河道里翻转90度很麻烦。 用百叶窗叶还有一个好处：透平截面不一定非要严格矩形，理论上可以任意形状。 整个系统类似于在河道上架设自动开关水闸，任意时刻，在截面上的每一处都存在水流推力。 该发明类似于桥式可控硅电子逆变装置，只不过电流换成了水流，将直流水流，逆变成输出连杆的往复式交流运动。百叶窗的翻转触发一部分用高压射流，一部分靠框架的突缘，类比可控硅的控制栅极。 虽然触发翻转要用一点能量，但只要远小于采集到的流水动能，就是合算的。其实叶条只要偏转很小的角度，后续就可借水流作用力，完成90度翻转，因而触发能量的供应只是一霎那。 祖国河流秀美，资源丰富，九曲十八弯的流域遍布大江南北，如能用上此新能源，善莫大焉！欢迎洽谈合作转让事宜。 此系统也可用于风电，这时整个系统应建于可旋转基座上，并配以风向跟踪控制。 注意：本发明不适合海洋波浪能，因为这类能源不具备“直流”性，没有上下游的概念，波浪的方向随机而变，而用于定向的潮汐则没问题。 下图原本在文中，为方便阅读，特提前到此。 Fig. 1 river or stream low head hydro generator 从电学里可找到本发明的对映--桥式逆变电路图 下图为工作原理的动画演示： Shutter-like fluiddriven motor and tide power harvest system Abstract Why we haveto be addictive to rotary turbine for tide or wind energy harvest? Perhaps weare not smart enough to find a new way. Now I propose a rectangular crosssection turbine that works in reciprocation mode to harvest energy from anyflowing fluid. In a sense, fluid flows in similar way of electric DC (DirectCurrent), but reciprocal motion of device’s ram behaves in similar way of AC(Alternating Current), thus a DC-AC mechanic inverter is needed.Of course, inverse utilization of same mechanism renders an AC-DC mechanicrectifier , i.e. an exotic pump. Introduction The renewable energy is soplentiful, especially a great source of the running water hydrodynamic energyin all rivers and oceans. Nowadays, only high water head resources can beeffectively utilized for hydro electricity, but the main resource is of lowwater head, and never well developed in prior arts, though some experimentaltidal turbine projects are under research, such as the Fundy bay tidal energyproject in Canada. Here I present ashutter-like fluid-driven motor and try to apply it to the tidal power harvestsystem, as showed in fig. 1 , of course, it can apply to any low head rapidriver or stream. How it works? Shutter-like, aka louver-like motor, categorized in class of board motors, is basically the planar type thatreceives mechanic energy directly by planar surface from energy carrying fluidwhich current direction is vertical to the said surface, not by rotating bladesas in traditional rotary turbines where fluid direction is never vertical toany blade, but a small angle; and usually the former can interface either asquare or rectangular or even more complicated area with fluid power, but thelatter only circular area. For cycling work, all boardmotors including shutter-style, must run in reciprocal movement. Abstractly, the board motorabsorbs direct current energy of unidirectional flowing fluid, such as runningwater, and converts it into alternating “current” or motion of rigid movable parts,e.g. ram, in reciprocal mode, and so, in a sense, it is a special DC-ACconverter or inverter. Run with the unidirectionalflow produces effective work, anyway for recycling run, retraction is a mustfor next reciprocal cycle, but retraction is always counter-current, that iswhy the interfacing area perpendicular to flow direction should be reduced toalmost zero during retraction by whatever feasible method for save of overhead energyused by internal operation. In 2 -board mode(undrawn in fig. 1 ), hinging 2 parallel shafts via an end-slottedbar with central pivot pin, the 2 boards can work in 180° phasedifference that means one board’s retraction can always be assisted by theother forwarding board pushed by fluid. Update to 4 -boardmode is simple, as showed in fig. 1 : just combining the two pairs ofboards to form quartet in cross linkage configuration, the entire workinginterface area can be 100% ofstream vertical cross section, if not then only 50% . The quartet assemblyvirtually divides the whole stream to 2 quasi fluid channels, and if aseparator wall is inserted in between, though unnecessary, then 2 channelswill realize. The crossing linkage can bedone by rigid joint of opposite boards in separate channels, thus, the boardsin same channel always run in opposite direction. To fix the space conflict,one of the two crossing bars can be slotted in middle quoted range, and theother bar runs through the slot. For large planar motor, asingle board can be hard to flip for toggle of interfacing area, because ofeither non-negligible toggle energy consumption, or not enough turn aroundroom, that is why a shutter style motor is proposed, because every single vaneof shutter is just a fractional area of the whole. Compared with the fullshutter board area, the power interface area of shutter rib-frame is almostnegligible, so it is not necessary to flip the big size rib-frame, but justonly toggling all vanes of the shutter is enough. Toggling the shutter isidentical to say open or fold or close or unfold shutter in semantics, andwhere open shutter is mentioned, then it means fluid can pass the shutter andthe shutter is in retraction stroke; otherwise the shutter is confronting fluidand in working stroke. In the figure, closing orunfolding shutter is done by water jet, and opening or folding shutter byflange hit, though water jet can be optional. The timing of shutter toggleis important for efficient energy harvest, and solenoids can execute timinginstructions from logic control module. The water jet is produced byjet pump, and mini-size could be okay because of low energy consumption oftoggling shutter. The absolute pressure of water jet is better to equal thefluid static pressure plus atmosphere pressure plus a threshold value that isdetermined by engineering conditions, because if too high then not economicelse if too low unworkable. In fact, toggling vanes ofshutter should not be only credited to the jet power, but also the subsequentfluid power, because the yaw effect of fluid will assist and quicken thetoggling transition, though the jet initialized or triggered and created thevane’s non-equilibrium state, and that is also the reason why toggling energyis negligible. For convenience ofcharacterization, as the operating rationale aka working principle is wellexplained in context of all above description, I abstract and define such arationale as fluid-DC-AC that means the unidirectional fluid pushesvanes that are alternatively changing orientation in parallel or vertical tostream by aforementioned mechanism so as to output mechanic energy duringreciprocal movement. It applies to both planar and quasi planar vanes, such asplain board, shutter-like, or even umbrella-like. By narrowing a waterway, thewater current velocity can be increased significantly, so as to harvest moreenergy, as the illustrated river banks in the figure. As a rule of thumb, fluidmotor is submersed in stream, generator is mounted on platform over water bodyand anchored to riverbed, and most applications work in shallow water exceptocean application. Coupling the fluid motor andabove-water generator is via transmission, such as sprocket mechanism, thoughdirect coupling may work if the generator is well water-sealed for submersibleuse and not big enough to block waterway. Comparison with rotary turbine Obviouslythe blades of a rotary turbine can only occupy very small percentage of wholecircular area, and there is a small angle between fluid force and blade surfaceso as to induce torque for rotation. Aquartet board turbine, usually in rectangular shape, can make full use of allcross section area of running fluid, and flowing force directly push boardsforward, such advantages can over-perform far greatly than the regular simplerotary turbine. Theloss of rotary turbine is only caused by friction, but for a turbine of boardtype, extra overhead energy is needed for driving jet pump and logic controllerand solenoid valves. Aslong as the fluidic power can cover the said overhead energy, i.e. overcomingthe breakeven threshold, then the fluid-DC-AC mechanism can work. Generallyspeaking, the overhead energy is very low, and none river holds dead water, sowhatever low head river resource can be utilized for energy production withthis invention. Ifdeployed in water body, such system is safe for fishes, unlike rotary turbinescan kill fishes. Thismechanism can also be utilized to harvest wind energy where an air compressorreplaces jet pump, but a yawing system or other complicated control system isneeded to track wind direction. Such system almost has no noise, and is safefor birds. Extended application – the fluid-AC-DC reciprocal pump Itis well known that most electric motors can also be used as generators withminor modification, though efficiency could be very low. Thisis also true in fluid circuit. Therefore, herein fluid-DC-AC motor can also be used as fluid-AC-DC pump with minor logicconfiguration, but the static leaking of fluid may frustrate some applicationsif substantial modification is not done. Postscript Fordetails, please check out my pending patent US15/267,122.

5833 次阅读|19 个评论

强电水燃自循环喷气发动机--钢铁侠的鞋子

jiazhang55 2017-3-22 17:58

由题目可知，强电水燃是清洁能源首选，同样也是高能量转换率发动机的首选，水分解靠强电弧，我们可以通过电力制造一个强电弧，以参有催化剂的蒸馏水为原料，完成产氢和氧的过程，然后在电弧外层点火，在发动机尾部生产废弃水可以重新掺杂利用，这样就可以使得电力转换为燃烧热。催化剂铂会被电弧蒸发，而铂的还原性并没有铜强，铜的还原性没有氢强，我们可以通过蒸汽收集法来实现对铂的回收再利用

个人分类: 交流感受|280 次阅读|2 个评论

不确定性信息与清洁能源的利用

热度 7 xuxfyuwp 2016-12-28 08:52

不久前参加了一次电力部门的学术研讨会，通过一些介绍，对供电部门在能源品种选择上常会 “ 弃风 ” 、 “ 弃光 ” 的做法有了新的理解。 尽可能增加清洁能源供应是推进环境保护、转变发展方式政策落实的重要举措之一，风能、太阳能的开发利用正是顺应了这一需求，按说应受到普遍欢迎才对。但任何事物的选择总会受到利弊平衡的制约，仅考虑有利的一面往往难以达到决策优化的效果。 风、光能源的弊端在于所供应的电量存在显著的不稳定性。风力风向、日照辐射都会随时发生变化，且对供应量强弱变化的预测准确率难以满足供电部门及时调节供电量以确保稳定性的需求。据介绍，用电部门对供电量稳定性的要求是非常高的，要达到 98% 以上才算达标。要想满足这一要求，就意味着对风、电变化的预测也要达到相应的准确度，才能在供电时可以根据预测来进行供电方式的调节，而这一问题在利用传统的火电时是不存在的。 该如何解决这一问题呢？专家们给出了不同的选择可能，但都尚不能根本解决问题。 首先是从供给侧来看，最直接的考虑是尽量提高风与光的预报准确率，这是供电部门对气象预报最期盼的要求，但实现起来有很大难度，受到目前科技发展水平的制约。就目前的预报准确率而言， 98% 的定时定量指标确实太高了。气象预报人员可以做出 100% 的努力，但尚难以达到 90% 以上准确率的需求。 那么再看需求侧，能否也做些改进相互适应呢？专家的建议是要提高大规模能源存储能力，显然这是一个很有挑战性的构想，当然也具有战略性。且这种技术在日常生活中也已常见，如手机上用的充电电池，新能源汽车用的充电桩，都是应用了类似的储能原理而获得稳定的能源供应。但作为大规模能源供应的电厂是否也能这么做呢？按照专家们的看法，在技术上还有难点，有待于提升。 若供给侧和需求侧在当下都尚不能完美地解决各自的问题，又该怎么办呢？这正是需要认真研讨的。有人提出了应对现实的解决方案。若气象预测不能达到完美，但应给出相对稳定的准确率，这一要求应不算苛刻，如 70% 或 80% ，只要不低于这个标准，供电部门可以根据这一概率指标制定供电调节计划，并采取措施应对可能的风险。应对风险的方式可以进行多种选择，如自己承担后果，或交给市场予以补偿，让保险公司介入其中。这会涉及到一系列机制设计，如对使用清洁能源的奖励、承担市场风险的可能收益、用户的可承受能力等，也包括提升能源存储技术水平。尽管实现起来或许有些复杂，但只要能设计好，把握好规律，应能找到可行的方案，这是需要智慧的。 在大数据时代，对许多复杂且不确定的信息，通过合理的分析就可能得到相对确定的结果。而对于不确定的天气预报，挖掘其确定性的应用显然也是值得尝试的。实际上，每天对公众发布的天气预报，都是不确定的，远达不到 100% 的准确，但从存在众多的天气预报用户这一角度来看，又有谁能说这些信息没有用呢？

个人分类: 文章|4207 次阅读|9 个评论

印度：可再生能源领域面临艰难挑战

weichong 2016-11-4 20:07

除了国家民主联盟所取得的可再生能源部门的权力之外，还有一些崇高的目标要实现，还有一些未完成的任务要完成。印度见证了太阳能和风能增加到破记录的容量，然而几乎所有的州都再次拖欠了可再生能源购买义务（ renewable purchase obligations ， RPO ），这已经是连续第四年。目前，可再生能源发电采购平均值为总采购电量的 8% ，甚至没有州接近其规定的 RPO 。在 FY16 报告中显示，即便可再生能源丰富的拉贾斯坦（ Gujarat ）、古吉拉特邦（ Rajasthan ）和安得拉邦（ Andhra Pradesh ）也在拖欠他们的目标。 雄心勃勃的绿色走廊项目、可再生能源的传输网络，自 2013 年以来修订了一次又一次。相关部门专家称，缺乏转变机制可能使可再生能源项目处于同传统项目一样的十字路口，没有采纳者和拥挤的能源网格。 “由于缺乏适当的指引和实质性问题，土地和权力撤离继续占据头条新闻。不幸的是，在过去几年中，设施疏散增长速度跟不上发电设施建造速度，导致现在这些瓶颈。” Hero Future Energies 公司董事 Sunil Jain 认为。 没有新生股权在太阳能和风能的市场上流动。接近 10000MW 的太阳能和风能项目，在寻找 2-3 亿美元的股权。其中包括独立风电项目、国家太阳能任务和国家方案下的太阳能中标项目。竞争性招标已经降低了太阳能发电的价格，但投资者不为所动。 “ 下跌的出价并不意味着建立太阳能发电项目的成本也下降了。真正的参与者正为下降的价格沮丧。” Mercom 资本集团 CEO 拉吉帕布表示。 太阳能去年出价为每单位 4.6 卢比，展现了一个明确的历史性最低价位。政策制定者们为价格大幅下降而欢呼：从 2010 年的每单位 17.91 卢比到现在的每单位 5 卢比。但是紧张情绪已经笼罩了投资者和整个太阳能供应链。 关税下降，但项目规模仍低于 500 兆瓦。业内专家指出，主导项目的开发商正在为 50-200 兆瓦的项目在市场上做相关的积极投标。 太阳能开发商强调的事实是，一些偏远的出价是不安的市场动态，特别是当印度的太阳能产业还不够成熟，不具备由中心规划以处理复杂问题的巨大能力。

个人分类: 新能源自媒体|1157 次阅读|0 个评论

虚拟发电厂：新兴的清洁能源领域

weichong 2016-10-27 20:51

洛杉矶地区公用事业开始重视“虚拟发电厂”的发展。“虚拟发电厂”是将一定区域内的传统发电厂、分布式电源、可控负荷和储能系统有机结合，通过软件和数据系统远程控制管理，合并为一个电网运行整体。同时可以为特定领域提供可再生能源供给。发电厂允许高峰时间减少客户的能源需求，这使公用事业能够抵消来一部分常规的电力需求，避免电网中断。 根据一家名为 Navigant 的咨询和市场研究公司的观点，加利福尼亚的发展范例可以作为虚拟电厂的蓝图，美国清洁能源规模有望到 2023 年增长５倍，从 2014 年的 4800 兆瓦增长到 2023 年的 28000 兆瓦。在美国和欧洲，能源供应商正在尝试虚拟发电厂以及分布式能源系统的管理。 GTM 研究机构高级分析师 OmarSaadeh 表示：“公用事业和其他电力部门部署这些解决方案的需求有一个显著的提升。公用事业向分散系统过渡的整体观念正在形成，基于此的虚拟电厂和其他技术随之出现了。” 虚拟发电厂的软件部分“分布式能源管理系统”预计很快将在市场上翻倍增长。根据 Navigant 的调查推断，整个虚拟发电厂市场，包括新能源技术和电池，能够从 2016 年年收入 15 亿美元增长到 2023 年的 53 亿美元。住宅和商业电池系统市场会快速增长，由于像 LG 或松下这样的公司拉动，市场可能更加可观。 编译自： http://www.climateactionprogramme.org/news/an_emergent_clean_energy_field_virtual_power_plants

个人分类: 新能源自媒体|2223 次阅读|0 个评论

已授权储存过剩清洁能源并跨季供热专利，促进减少燃煤采暖排放

热度 3 SciWater 2016-10-14 21:06

1 雾霾：沉重的事实 百度百科对雾霾有描述，看官请进： http://baike.baidu.com/view/740466.htm “雾霾，是雾和霾的组合词。雾霾常见于城市。中国不少地区将雾并入霾一起作为灾害性天气现象进行预警预报，统称为“雾霾天气”。 雾霾是特定气候条件与人类活动相互作用的结果。高密度人口的经济及社会活动必然会排放大量细颗粒物（ PM 2.5 ），一旦排放超过大气循环能力和承载度，细颗粒物浓度将持续积聚，此时如果受静稳天气等影响，极易出现大范围的雾霾。 2013 年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的 1 月， 4 次雾霾过程笼罩 30 个省（区、市），在北京，仅有 5 天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的 500 个城市中，只有不到 1% 的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的 10 个城市有 7 个在中国。” 今日《京华时报》（ 2016/10/14 9:37:03 ）刊登《上月北京 PM2.5 浓度同比升 10.0% 》（ http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2016/10/358271.shtm ） ，又唤起人们对环境的新一轮担忧。 2 冬季采暖与雾霾 雾霾成因复杂，冬季燃煤供暖是雾霾产生的主要污染源之一。冬季采暖耗能量大，其他的供热耗能也很大。中国和世界北方地区冬季采暖需要大量能源，据统计，全球每年约有 10% 的能源消耗用于冬季采暖，在有些国家和地区这个比例更高达 30% 以上；在我国，目前冬季采暖每年供热年耗煤总量为 1.5 亿吨标准煤，每平米的采暖需要 20-40 千克标准煤，全球最多，而预计到 2020 年，城市供热面积达 85 亿平方米，采暖耗煤总量增加至 3 亿吨标煤左右。另外，室内热水独立供应在很多国家也以已经普遍，随着生活水平的提高，我国也能逐步开始，能源需求量会增加； 详细请看例子“ 东北，怎样走出雾霾 ？”（ http://fms.news.cn/swf/dbwm2015_qmtt/index.html ）。还有其他例子，想想乡村傍晚充满温情的“炊烟”和柴禾的香味！ 3 清洁能源大量废弃，何不“春生夏长，秋收冬藏”？ 清洁能源丰富，但稳定性差，能源储存已经成为急需。我国太阳能、风能和水能等能源充沛，而且在不同地区，清洁能源的类型多样；但由于这些能源的稳定性差，随季节和天气等因素变化大，不利于稳定供电和供热。 同时，不但存在出现电力利用的峰谷时段而导致的谷期电力浪费严重，还导致对新能源开发的浪费，据国家能源局发布的《关于做好 2013 年风电并网和消纳相关工作的通知》， 2012 年部分地区弃风限电现象严重，全国弃风电量约 200 亿千瓦时，严重浪费了清洁能源和投资，相当于浪费了 670 万吨标煤，直接损失超 100 亿元。 除了风能，太阳能、水能也都有大量不能并网现象，为什么不想办法把这些能源储存起来，“春生夏长，秋收冬藏”？用夏季的太阳能温暖严冬的寒冷。 4 上帝以各种方式眷顾人们，只是人类需要时间理解和享用他伟大的赐予 冬季寒冷的北方夏季光照充裕，广袤的大地风以骑士般坚定的步伐常年不息，随着科学的发展，这些自然赐予的力量可以借助光伏和风机发电，而且电和热的转换原理和技术我们的先辈已经搞清，加上土地、山峦和聪明的人们，我们可以幸运地享受这伟大的给予和恩赐！ 本人设计和完成专利“储存不稳或过剩电能并跨时供热的系统”，可以对太阳能、风能和发电峰期和用电低谷期的过剩水能等清洁能源进行储存，并跨季供热，用于冬季采暖，也可以用于任何时候的暖水供应；如果愿意，也还能再度转化为电能使用。 这样就可以减少化石能源消费，减少雾霾和其他污染物排放，从而保护环境健康和居民身体健康！ 5 我们一起来，协力治雾霾！ 造福社会的事，需要伟大的有责任心的企业和人来完成，如果您有兴趣，请联系我：王飞。 1 请发邮件： wang_fei@nwsuaf.edu.cn ，或者wafe@iswc.ac.cn, 2 请留下您的邮箱，我联系您！ 风力发电、太阳能发电、市政供暖、抽水蓄能发电等企业的成本会很低，贡献会很大！ 如果您能为社会减弱雾霾，财富一定会眷顾您；如果雾霾减少了，您一定会看到和看清美丽健康的笑容，更多也更灿烂！ 请广泛传播，但也请告知我，并请注明出处！多谢多谢！

个人分类: 科学服务社会|5176 次阅读|5 个评论

2017年发布全国电力总装机容量及发电量统计数据

热度 2 cjlinhunu 2016-8-25 10:48

1 、2015年统计 2014 年底，全国电力总装机突破 13.75 亿千瓦 ，其中 可再生能源电力 总装机4.4亿千瓦 ，占比32%；可再生能源发电量1.3万亿千瓦时，占比23%。2014年底，火电 8.9 亿千瓦 ，占比64.7%；水电 3.0 亿千瓦 ，占比21.8%；风电 9637 万千瓦 ，占比7% ；光伏累 2805 万千瓦 ，占比2%；核电 2000 万千瓦 ，占比1.5%；生物质发电 948 万千瓦 ，占比0.7%。总特点：可再生能源电力/电力总装机1/3，水电/火电约1/3，风电/水电约1/3，光伏/风电约1/3。 2 、2016年统计 2015 年底，全国全口径发电装机容量 15.2527 亿千瓦， 其中 可再生能源电力总装机4.92亿千瓦 。火电 10.0554 亿千瓦 （煤电900GW）；水电 3.1954 亿千瓦 （含抽水蓄能23.05GW）；并网风电 1.3075 亿千瓦 ；并网光伏 4218 万千瓦 ；核电 2717 万千瓦 ，全国人均装机规模1.11千瓦。2015年全国全口径发电 5.7399 万亿千瓦时 ，其中火电42307亿千瓦时，水电11127亿千瓦时，核电1714亿千瓦时，并网风电1856亿千瓦时，并网太阳能发电395亿千瓦时。 3 、2017年统计 ( 数据来源： 中电联发布《 2016-2017 年度全国电力供需形势分析预测报告》 ) 。 2016 年底，全国全口径发电装机容量 16.5 亿千瓦 ，同比增长8.2%,其中 可再生能源电力总装机6.0亿千瓦 。全年全国全口径发电量5.99万亿千瓦时、同比增长5.2%；发电设备利用小时3785小时、同比降低203小时。2016年全国净增发电装机容量1.2亿千瓦，其中净增非化石能源发电装机7200万千瓦。 2016 年底，全国全口径火电装机 10.5 亿千瓦 、同比增长5.3%，全口径火电发电量同比增长2.4%，自2013年以来首次实现正增长。设备利用小时4165小时、比上年降低199小时。净增火电装机5338万千瓦，其中煤电净增4753万千瓦。 2016 年底，全国全口径水电装机 3.3 亿千瓦 、同比增长3.9%。全国全口径水电发电量同比增长6.2%，设备利用小时3621小时。净增水电装机1259万千瓦，其中抽水蓄能电站366万千瓦。 2016 年底，全国并网风电装机 1.5 亿千瓦 、同比增长13.2%，占总装机容量比重为9.0%；并网风电发电量同比增长30.1%，设备利用小时1742小时、同比提高18小时,但西北、东北等地区弃风情况仍然突出。全年净增并网风电装机1743万千瓦，比上年减少1684万千瓦，其中东、中部比重过半，较前几年明显提高。 2016 年底并网太阳能发电装机容量 7742 万千瓦 （绝大部分为光伏发电），同比增长81.6%；并网太阳能发电量662亿千瓦时、同比增长72.0%；并网太阳能发电设备利用小时1125小时，西北地区部分省份弃光情况较为突出。全年净增并网太阳能发电装机3479万千瓦、同比增加一倍，超半数净增装机位于中、东部各省。 2016 年底全国核电装机 3364 万千瓦 、同比增长23.8%，发电量同比增长24.4%；设备利用小时7042小时、同比下降361小时。 2016 年全国全社会用电量 5.92 万亿千瓦时 、同比增长5.0%，比上年提高4.0个百分点。 4 、未来战略 （1）“十三五”是我国能源转型发展的关键时期，要实现2020年非化石能源占一次能源消费比重达到15%，风电、太阳能等可再生能源从补充能源向替代能源转变。可再生能源发电总装机要达到7.5亿千瓦以上，占电力总装机超过40%，占总发电量超过30%，其中风电装机达到2-2.5亿千瓦，光伏装机达到1-1.5亿千瓦。 （2）提出“推动能源生产和消费革命”、“大力发展风电、太阳能等清洁能源”以及“加强生态文明建设”的战略部署。2015年6月我国发布《强化应对气候变化行动——中国国家自主贡献》，明确提出二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取尽早达峰、单位国内生产总值（GDP）二氧化碳排放比2005年下降60%-65%，非化石能源占一次能源消费比重要达到20%。 （3）提出“全球能源互联网”发展战略，建设以特高压电网为骨干网架（通道），以输送清洁能源为主导，全球互联泛在的坚强智能电网。将由跨国跨洲骨干网架和涵盖各国各电压等级电网的国家泛在智能电网构成，连接一极一道和各洲大型能源基地，适应各种分布式电源接入需要，能够将风能、太阳能、海洋能等清洁能源输送到各类用户，是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台。 附： 2014-2016 年我国电力装机已达到的容量对比（单位：亿千瓦） 项目 2014 年 2015 年 2016 年 电力总装机 13.75 15.2527 16.5 火电 8.9 10.0554 10.5 水电 3.0 3.1954 3.3 风电 0.9637 1.3075 1.5 光电 0.2805 0.4218 0.7742 核电 0.2 0.2717 0.3364 可再生能源电力 4.4 4.92 6.0 中国光伏装机容量统计 Year Installed PV Accumulated installation PV Planning installation PV 2011 2.7 GWp 3.5 GWp - 2012 4.0 GWp 7.5 GWp - 2013 10.6 GWp 18 GWp 10 GWp 2014 10.52 GWp 28.52 GWp 14 GWp 2015 16.66 GWp 43.18 GWp 17.8 GWp 2016 34. 24 GWp 77.42 GWp 2017 ＞42.58 GWp ＞120 GWp （截至第三季度） 2018 2019 2020 - 105 GWp （根据《能源发展“十三五”规划》、《电力发展“十三五”规划》、《可再生能源发源“十三五”规划》、《太阳能发展“十三五”规划》）

50760 次阅读|2 个评论

石墨烯负载金钯合金纳米颗粒：高效稳定的甲酸制氢催化剂

热度 1 yhuaze 2016-5-25 22:12

氢是极为重要的清洁能源。但是，作为氢能利用的重要步骤，高效氢储存技术仍需进一步开发。甲酸，以化学键的形式储存氢能，被认为是一类很有前景的液相储氢材料： (1) 常温下以液相稳定存在； (2) 毒性较小，氢含量较高 (4.4 wt.%) ； (3) 通过生物法、 CO 2 还原法以及甲酸甲酯水解等法极易合成。基于催化剂的活性和种类，甲酸以两种方式分解： HCOOH→ H 2 +CO 2 和 HCOOH → H 2 O+ CO ，后者释放的 CO 会使燃料电池催化剂中毒。因此，开发高效甲酸制氢催化剂引起科技工作者的高度关注。 图1 非贵金属牺牲法合成AuPd纳米颗粒 石墨烯（ (rGO) ，以碳原子层构成，被广泛用作纳米催化剂载体材料。然而，纳米颗粒极高表面能引起的团聚往往使其活性降低。近期，我们使用“非贵金属牺牲法” ( 图 1) ，制备出生长在 rGO 上的 AuPd 合金纳米颗粒 (3-5 nm ， 图 2) 。其作为甲酸分解脱氢催化剂时表现出优异的催化性能，在 50 ℃时其转化率 (TOF) 为 4840 h -1 , 该值为目前 50 ℃时，非均相催化甲酸制氢的最高值 ( 图 3) 。 图2 AuPd合金纳米颗粒(a) TEM, (b, c) HAADF-STEM和(d)颗粒尺寸 图3 AuPd合金纳米颗粒活性 这种高效非均相催化剂有望进一步推动甲酸作为储氢材料的实际应用。相关研究成果发表在 Chemical Communication, 2016, 52,4171-4174. http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/CC/C5CC10311H

个人分类: 催化|1874 次阅读|1 个评论

研究团队介绍

zxc508 2016-4-27 10:55

吉林大学绿色能源实验室始建于 2000 年，其前身是 “ 清洁能源与相关技术 ” 中俄联合实验室 。实验室现有专属研究人员 20 余人，其中外专千人 1 人，吉林省长白山学者 1 人，唐敖庆特聘全职教授 4 人，教授 9 人，外籍全职教授 5 人，副教授 1 人，高级工程师 3 人 ， 唐敖庆 讲坐 教授 1 人 。另外 团队 每年可招收硕士研究生 20 余人、博士研究生 7 人 ，外籍研究生 3~5 人 。实验室主要致力于绿色能源（太阳能、风能）的高效利用、储存及应用性基础研究 ，研究目标是如何高效地将绿色能源如太阳能和风能转化为氢能，为破解光伏发电和风能发电上网难和弃电率高等难题提供一个全新的解决途径 。 团队 通过将光伏发电和风力发电的剩余电力，通过 电解 水制 成 氢气， 再 将制出的氢储存在供气网中 ， 在 电网 需要 发电 的时候再 通过燃料电池技术 转换成 为 电 能 。 课题组 围绕 电产氢和氢产电进行全链条的研究，主要细分为以下几个研究方向 ： 1） 清洁能源（太阳能、风能）制氢 全链条系统 研发 ； 2） 高效 硅基 太阳能电池的制备 、改性 与应用 研发； 3） 超级电容器 器件及其模组 器件 研发和其在新能源存储和电动汽车领域的应用研发； 4） 电解水制氢电极及其高压氢制备系统研发； 5） 新型固体燃料电池的设计与 研发； 6） 电产氢和氢产电全链条相关电气及汽车 电子 与 仪器仪表 研发； 7） 新型锂 / 钠离子电池电极设计与模组研发。 团队 围绕上述研究内容培养创新性应用 型 人才，毕业人员主要去往高新技术企业，高校和科研院所从事科学研究、技术开发等相关工作。 绿色能源 科研团队是一个 年轻， 富有创新 精神 的 国际化研究 团队。实验室充分利用俄罗斯及其它独联体的科技和人才优势，联合 吉林大学 化学学院、材料学院、汽车学院、地球科学院、地探学院、建工学院、环境与资源学院等单位， 已经成功 建成一个跨院系、多学科交叉的联合机构，这样既能充分发挥吉林大学学科门类齐全的优势，又能全面推动吉林大学与俄罗斯（独联体）国家科研领域的全面合作。 欢迎有志青年 报考 硕士和博士研究生 ， 欢迎 相关领域的博士和教师 到 本课题组从事博士后合作研究和访问学者合作交流 ， 让我们一起探索 充满挑战的未来绿色新能源 。

个人分类: 超电|4431 次阅读|0 个评论

[转载]全球能源互联网

毕鹏翔 2015-11-26 10:50

一、概念 9月26日，xdd在联大峰会上发表讲话，倡议探讨构建全球能源互联网，推动以清洁和绿色方式满足全球电力需求。 世界能源发展面临资源紧张、环境污染和气候变化三大难题。过去20年，为了应对气候变化和环境污染，世界主要经济体持续谈判，采用碳减排、碳定价、碳交易、碳关税等解决问题，这条道路举步维艰。因此解决这些问题，必须走清洁发展的道路，实施“两个替代”，实现清洁能源占主导和全球能源优化配置，以清洁和绿色方式满足全球电力需求。构建全球能源互联网，是能源安全发展、清洁发展和可持续发展的必由之路。 全球能源互联网是以特高压电网为骨干网架、全球互联的坚强智能电网，是清洁能源在全球范围内开发、配置和利用的基础平台，实质就是特高压电网+智能电网+清洁能源。特高压是关键，智能电网是基础，清洁能源是重点。全球能源互联网是集能源传输、资源配置、市场交易、信息交互和智能服务为一体的的“物联网”，是共建共享、互联互通、开放兼容的“巨系统”，是创造巨大经济、社会和环境综合价值的综合发展平台。全球能源互联网能够将具有时差、季节差的各大洲连接起来解决长期困扰人类发展的能源和环境问题，保障能源安全、清洁和可持续供应，让世界成为能源充足、天蓝地绿、亮亮堂堂、和平和谐的“地球村”。全球可再生能源丰富，仅开发期中万分之五就可以满足全球能源需求；我国仅开发千分之一就能满足能源需求。从2015年到2050年，全球和我国只需分别保持年均12.4%，13%的增速，到2050年即可实现清洁能源比重提高到80%的目标。构建全球能源互联网可以按照国内互联、洲内互联、洲际互联三个阶段推进，到2050年基本建成。届时，每年可以替代240亿吨标准煤的化石能源，减排二氧化碳670亿吨，碳排放可以控制在约115亿吨，仅为1990年的一半左右，实现全球温升控制在2度以内的目标。 要联合国内外力量，深化世界能源资源、气候变化、政策法规、商业模式和合作机制等等研究，夯实构建全球互联网的理论基础。落实“一路一代”建设，加快推进与俄罗斯、蒙古国、哈萨克斯坦、巴基斯坦、印度、缅甸、尼泊尔等周边国家电网互联互通工程，为洲互联、洲际互联创造条件。 (二)全球能源互联网特征与功能 全球能源互联网是一个由跨洲电网、跨国电网和国内智能电网组成，各级电网协调发展的有机整体。在全球范围看，全球能源互联网将依托特先进的高压输电技术和智能电网技术，形成连接北极地区风电、赤道地区太阳能发电和各大洲大型可再生能源基地与主要负荷中心的总体布局。 全球能源互联网是落实全球能源观，实现“两个替代”的重要载体。在其发展过程中要坚持清洁发展和全球配置的原则。 全球能源互联网具有网架坚强、广泛互联、高度智能和开放互动等特征。其主要功能为能源传输、资源配置、市场交易、产业带动和公共服务等功能。

个人分类: 电力科技|1080 次阅读|0 个评论

全球清洁能源技术的投资和创新趋势

热度 1 st69786 2015-9-22 00:14

全球清洁能源技术的投资和创新趋势 贺飞 北京大学 清洁能源技术，同知识技术密集型产业类似，也同科学与技术有着很强联系。清洁能源和节能及相关技术，包括生物质能、太阳能、风能、核能、能效、污染防治、智能电网以及碳俘获等，已成为发达国家和发展中国家的政策焦点。这些技术发展的产业本身就是知识技术密集型产业，并且同研发创新紧密相连。这些能源和技术领域的生产、投资和创新在许多国家快速增长。在担心高成本的化石燃料及其对气候影响的推动下，各国政府已经开发许多刺激措施，如补贴和税收刺激，以及提高清洁能源研发经费。《 科学与工程指标2014》在其第6章研究清洁能源、节能以及相关技术，本文概要介绍一下这方面的内容 。 本文 风险资本和私人总投资数据来自Bloomberg New Energy Finance的研究， Bloomberg 的数据包括可再生能源、生物燃料、能效、智能电网及其他能源技术、碳俘获和储存的投资，以及纯粹瞄准整合清洁能源的基础设施投资。太阳能热水、热电联供、可再生供热以及核能等投资排除，这些作为合并和获得的收益(对新投资无贡献)。此外 还有来自国际能源机构(IEA)的公共研究、试验发展和示范(RDD)数据等（IEA数据涵盖RDD）。 IEA 手册规定: “IEA能源RDD概念不同于Frascati的研发概念，包括以下方面(i)其仅仅关注能源相关计划; (ii)其包括‘项目示范’;以及(iii)其包括国有公司. . .IEA收集的能源RDD数据不能混同于政府预算拨款数据或OECD科技产业局根据社会经济目标收集的RD支出(GBAORD)数据‘能源的生产, 分发和理性利用’ 。 1 商业投资 清洁能源技术全球商业投资，包括早期阶段天使基金和风险资本投资以及随后阶段投资，2012年为1600亿美元。风能和太阳能两个技术领域主导清洁能源投资，总共占比85%。2005到2012年间，全球清洁能源投资从少于300亿美元增长到1590亿美元。投资的快速增长在全球经济衰退期间，转为下降，之后爬升回到衰退前水平。这一增长被政府鼓励清洁能源投资和生产的政策以及风能、太阳能和其他能源技术的成本降低所刺激。全球投资自经济衰退后呈现稳定，由于几个因素，包括全球经济迟缓，许多政府削减清洁能源的补助、税收以及其他刺激，以及由于水力压裂技术导致天然气价格的显著下降。 1.1 发展中国家模式和趋势 2012 年，几乎1000亿美元清洁能源商业投资发生在中国和其他发展中国家，占全球投资超过61%。中国清洁能源投资估计为610亿美元，超过世界任何经济体(占全球投资35%)。其他发展中国家的可比投资为360亿美元。2005到2012年间，发展中国家清洁能源投资从80亿美元增长到将近1000亿美元。发展中国家全球占比在此期间从大约三分之一的清洁能源投资攀升到将近三分之二。中国是发展中国家投资的主要推动者；中国的商业投资大约从2004年的少于20亿美元增长到2012年的610亿美元。中国清洁能源投资不间断增长反映了政府瞄准风能和太阳能的政策，使中国成为这些技术的世界主要生产者，以减轻中国对化石燃料的依赖。风能投资，2012年为280亿美元，2004到2012年间占中国投资的最大比例。太阳能投资也快速增长。2012年达到270亿美元，反映中国逐渐成为低成本光伏模块的主要制造商。其他发展中国家的清洁能源投资也快速增长，从60亿美元增长到360亿美元。在巴西、印度、印尼以及墨西哥等过的投资快速增长反映了这些国家实行鼓励清洁能源政策，相对发达国家较低的成本以及经济和能源需求的快速增长。 1.2 发达经济体的模式和趋势 美国、欧盟和其他发达经济体的投资为630亿美元，占全球投资的39%。美国和欧盟，每个在270亿美元到290亿美元之间，捆绑成为第二大清洁能源投资所在地，仅次于中国。其他发达经济体的投资要小很多，总计70亿美元。2004到2012年间，发达经济体的清洁能源投资从190亿美元上升到630亿美元。投资受到全球经济衰退的影响。投资在2010年回升，2011年达到1100亿美元的新高度，2012年突进到630亿美元，这是自2006年以来的最低水平。在经济衰退前稳步增长后，美国投资在2008年急剧下降，2010年恢复到320亿美元，接近其衰退前水平。2011年投资增长到450亿美元，而2012年又下降到290亿美元，由于临时财政规定和补助的到期。2004到2012年间，风能和太阳能领导美国投资的增长。风能投资2012年达到140亿美元，紧跟其后是太阳能，为100亿美元。在欧盟，全球衰退对商业投资的影响相比美国要小(图6-41)。然而，2012年投资减少到一半达到270亿美元，由于欧盟的经济和财政危机以及德国、西班牙和英国等国对太阳能和其他清洁能源的政府支持急剧削减。2012年太阳能投资为70亿美元，少于2008年的一半水平。风能投资急剧下降。 2 风险资本投资 风险资本投资是清洁能源技术初期和未来趋势市场评估的一个有用指标。全球清洁能源风险资本投资2012年为44亿美元，占商业财政投资的3%。美国是风险资本清洁能源技术投资的主要所在地，2012年占全球投资超过80%。在技术领域中，能源智能和能效技术占风险资本投资将近一半。能源智能和能效技术涵盖技术范围很宽，从数字能源应用到有效照明，以及智能电网对现有能源和网络效率的最大化。其他两个技术领域—太阳能和生物燃料—每种大约占20%的风险资本投资。 在经济衰退前快速增长达到50亿美元之后，2009年风险资本投资猛跌。然后在2010-12年从40亿美元回升到50亿美元 。2004到2012年间，能源智能和能效，太阳能以及生物燃料等3个技术领域领导增长。生物燃料是这些技术中增长最快的，但是起点很低，达到9亿美元。太阳能从少于2亿美元增长到10亿美元。能源智能和能效，最大的技术领域，从8亿美元增长到20亿美元。美国在能源智能和能效技术以及太阳能的风险资本投资可能是几个因素的结果，包括2009ARRA法案经费资助这些领域的RD，以及美国这些领域的公司运营的贷款保证。此外，能效技术较其他清洁能源技术较少资本密集，较大多数其他技术领域有着较少的投资周期，能被应用到大范围的能源产品和服务，以及较少依赖于政府刺激或补贴。 3 清洁能源技术的公共研究，试验发展和示范支出 主要发达经济体2011年清洁能源和核能的公共RDD的投资估计为130亿美元(表1)。清洁能源技术包括可再生能源(太阳能，风能和海洋能)，生物能源，氢能，燃料电池，碳俘获和储存，能效，以及其他能源和储存（注：IEA没有清洁能源的官方定义）。 表1 按技术领域部分 发达国家在清洁能源和核能的政府 RDD ：2004 – 11 部分年 (10 亿美元) 年份 所有清洁能源和核能 核能 能效 可再生能源 氢能和燃料电池 其他能源和储存 CO2 俘获和储存 2004 9.3 5.2 1.5 1.3 0.6 0.5 0.1 2008 12.0 5.7 2.4 1.9 1.0 0.6 0.4 2009 17.6 5.7 4.3 4.1 0.9 1.6 1.0 2010 15.9 5.7 3.9 3.5 0.8 0.9 1.0 2011 13.0 4.6 2.4 3.6 0.6 0.8 1.1 RDD = 研究，试验发展和示范. 注： 清洁能源和核能技术包括太阳能，风能、生物能源、核能、燃料电池、氢能、CO2俘获和储存、其他能源和储存，以及能效。由于取整，部分加和可能不等于总数。国家包括 澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、捷克、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、爱尔兰、意大利、日本、荷兰、挪威、波兰、葡萄牙、斯洛伐克、韩国、西班牙、瑞典、瑞士、英国和美国。 数据来源： Science and Engineering Indicators 2014 核能是最大的领域，2011年获得56亿美元，将近占总RDD的三分之一(表1)。接下来的两个最大的是能效和可再生能源(太阳能、风能、海洋能、生物能)，分别获得36亿美元和24亿美元。第四大的是其他能源和储存，获得11亿美元。 美国和日本是清洁能源和核能RDD的最大投资者，2012年每国支出40亿美元。排在其后的欧盟支出26亿美元。其他三国—加拿大、韩国和澳大利亚—也有着显著的支出。加拿大的RDD为10亿美元，澳大利亚和韩国分别支出在5亿美元到6亿美元之间。2004到2008年间，清洁能源和核能RDD稳步增长，2008年达到120亿美元，2009年由于美国和欧盟的刺激支出上升到176亿美元(表1)。清洁能源和核能RDD在2010和2011年随着刺激支出的衰减而下降，2011年达到131亿美元。2004到2011年间各技术领域的趋势不同：CO2俘获和储存增长最快，从1亿美元增长到11亿美元。可再生能源支出将近3倍达到36亿美元。能效指出上升50%达到24亿美元。核能从52亿美元减少到46亿美元。 在此期间，美国在清洁能源和核能RDD的增长超过欧盟和日本(表2)。美国RDD从2004年的15亿美元增长到2008年的28亿美元，2009年猛增到71亿美元，由于ARRA支出。可再生和能效获得大量的ARRA支出，在每一技术领域临时提升支出大约为15亿美元。美国RDD在2010和2011年下降，达到40亿美元，较2004年增长25亿美元。欧盟的RDD从2004年的22亿美元增长到2010年刺激导致的50亿美元，2011年下降到26亿美元，仍旧18%高于其2004年水平。日本的RDD则从45亿美元下降到39亿美元。 表2 美国政府清洁能源和核能技术RDD支出：2007 – 11 ( 百万美元) 年 所有清洁能源和核能技术 能效 可再生能源 核能 氢能和燃料电池 其他能源和储存技术 2007 2,690 585 594 898 343 140 2008 2,831 692 468 1,008 335 127 2009 7,131 2,196 2,280 871 368 951 2010 4,519 1,422 1,338 907 340 281 2011 3,996 882 1,161 1,225 260 178 RDD = 研究，试验发展和示范. 注：清洁能源和核能技术包括太阳能、风能、生物能、核能、燃料电池、氢能、CO2俘获和储存、其他能源和储存、以及能效。 数据来源： Science and Engineering Indicators 2014 4 清洁能源和污染控制技术的专利 USPTO 批准清洁能源和污染控制技术专利可以采用专为这一目的开发的分类系统来分类。专利分类涉及生物能、核能、风能、太阳能、储能、智能电网、以及污染防治。这些技术的专利总数在2012年跃升到创纪录的高，能够反映USPTO努力加速应用过程。2012年美国居住的发明者被批准略少于一半的总量为8,800件的清洁能源和污染控制技术专利，这一领域自2003年以来非美国发明者的优势一直持续。 在非美国发明者中，日本、欧盟和韩国，按这个顺序，是美国清洁能源和污染控制技术专利的主要获得者，总计占总专利的比为44%。日本获得22%，以及欧盟发明者获得16%。韩国发明者获得6%的总专利，较2003年的2%上升。授予中国和台湾发明者的专利增长迅速，尽管起点很低。2012年，中国和台湾的占专利总数的比例分别为2%，较2003年的1%或更少上升。 清洁能源和污染控制技术专利由四个领域构成：替代能源，批准5,000件专利；能源存储，1,000件；智能电网800件；以及污染减排2,000件(表3)。其中替代能源的专利占比从1997年的27%增长到2012年的59%，主要是在燃料电池和太阳能领域的专利。污染减排技术专利从56%下降到23%，原因是空气和水质量领域的减少。 表3 USPTO 批准的替代能源和污染减排技术领域的专利，按技术领域:所选年份，1997 – 2012 技术 1997 2002 2007 2010 2012 所有替代能源和污染减排技术 3,087 4,094 3,701 6,260 8,834 替代能源 846 1,522 1,605 3,094 5,214 生物能 52 74 101 226 564 电动和混合汽车 189 405 396 543 896 燃料电池 95 374 549 1,093 1,143 太阳能 212 397 261 671 1,472 风能 29 65 173 362 856 所有其他 269 207 125 199 283 能源存储 349 576 508 989 1,098 电池 220 329 227 523 632 氢产品和存储 77 141 186 307 284 所有其他 52 106 95 159 182 污染减排 1,719 1,856 1,382 1,916 2,064 空气 696 877 731 1,084 1,183 碳和其他温室气体俘获和存储水 57 89 64 157 215 洁净煤 96 61 41 171 240 水 271 371 306 321 311 所有其他 599 458 240 183 115 智能电网 291 304 366 543 811 USPTO = 美国专利和商标局. 注：替代能源和污染减排技术包括替代能源、能源存储、智能电网、和污染减排。替代能源包括太阳能、风能、核能、生物能、水电、波浪潮汐能、海洋能、地热、以及电动和混合汽车。污染减排包括循环、空气水固废污染控制、环境修复、洁净煤、以及碳和其他温室气体俘获和存储。能源存储包括电池、压缩空气、飞轮、超导、磁能系统、超电容、氢产品及存储，以及热能。技术根据Patent Board分类。单个技术领域的加和可能超过类别总数，类别加和可能超过总数，由于部分专利被分配到多个技术或领域。 数据来源： Science and Engineering Indicators 2014 专利技术活动指数测度一个地区、国家或经济体的清洁能源和清洁技术相对于世界所有技术和所有专利的占比。比率大于1表示一个地区、国家或经济体的专利集中在特定的技术(表4)。 表4 替代能源和污染控制技术的专利活动，按所选国家/经济体：2009 – 12 ( 活动指数) 技术 美国 欧盟 日本 韩国 所有替代能源和污染控制技术 0.97 1.12 1.10 1.11 替代能源 0.95 1.21 1.10 1.06 生物能 1.45 1.04 0.22 0.21 燃料电池 0.71 0.77 1.83 2.18 混合电动 0.79 0.83 2.00 0.97 太阳能 1.14 0.97 0.69 0.86 风能 0.86 2.81 0.37 0.08 能源储存 0.71 0.53 1.68 3.06 电池 0.40 0.39 2.11 4.67 氢能和储存 1.15 0.75 0.95 1.22 智能电网 1.26 1.08 0.43 0.50 污染减排 1.07 1.25 0.97 0.44 空气 0.94 1.43 1.36 0.42 碳和其他温室气体俘获和储存 1.33 1.11 0.37 0.45 洁净煤 1.50 0.70 0.31 0.18 EU = 欧盟. 注：替代能源和污染减排技术包括替代能源、能源存储、智能电网、和污染减排。替代能源包括太阳能、风能、核能、生物能、水电、波浪潮汐能、海洋能、地热、以及电动和混合汽车。污染减排包括循环、空气水固废污染控制、环境修复、洁净煤、以及碳和其他温室气体俘获和存储。能源存储包括电池、压缩空气、飞轮、超导、磁能系统、超电容、氢产品及存储，以及热能。技术根据Patent Board分类。专利批准是基于其所列出的全部发明者的按比例分配给地区/国家。欧盟包括当前成员国。活动指数是一个国家或经济体的标示技术占该国总专利的批准。比率大于1表示在相关技术由更多的专利活动。小于1 则相反。 数据来源： Science and Engineering Indicators 2014 在替代能源专利，美国在生物能和太阳能技术有着高的集中度，专利活动相对较低的是燃料电池、混合汽车、以及风能(表4)。欧盟在生物能、风能和核能有着相对高的集中度，在混合电动技术相对较低。日本在混合电动和燃料电池有着相对高的专利集中度，但在生物能、太阳能和风能相对较低。韩国在燃料电池有着相对高的集中度，但在生物能、太阳能和风能相对较低。 美国和欧盟在能源存储有着相对低的专利集中度，这是因为其在电池技术的活动较低，但是日本和韩国在这一领域高度集中(表4)。尽管其总体专利活动在能源存储集中度低，美国在氢能和存储有着较高的专利集中度。在智能电网，美国有着高的专利集中度，欧盟有着略高于平均水平的集中度，而日本和韩国的集中度则相对较低(表4)。在污染减排技术，美国有着略高于平均水平的专利集中度，高度集中在碳俘获的存储以及洁净煤(表4)。欧盟在污染控制的集中度特别高，且在碳俘获和储存也有很高的集中度。日本在这一领域是平均水平，高度集中在碳俘获和储存领域。韩国在污染减排技术集中度相对较低。 参考文献： National Science Board(NSB). 2014. Science and Engineering Indicators 2014. Arlington VA: National Science Foundation (NSB 14-01). （转载请注明出处，电子邮件： st69786@tom.com ）

个人分类: 海外观察|4530 次阅读|1 个评论

国内清洁能源的发展与现状（转）

热度 2 ninglz 2015-7-19 03:45

国内清洁能源的发展与现状（转） 能源是当今国际社会的一个热门话题，关系到国际政治、经济、军事、外交关系。 2009 年 9 月 22 日胡锦涛主席在联合国气候变化峰会上承诺，到 2020 年，中国的非化石能源在消费总量中要占到 15% 左右。 2009 年 12 月 18 日温家宝总理在哥本哈根气候变化会议上承诺到 2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比 2005 年下降 40% 至 45% 。 无论是煤炭、石油还是天然气，碳是所有化石燃料的重要组成部分。这些燃料在燃烧提供能源时，二氧化碳（ CO 2) ，一种“温室气体”，就被释放进地球的大气层中。 由于我们越来越多地依赖燃料，我们发现大气中的二氧化碳浓度在迅速增加；从工业革命前的 280ppm 。如果目前使用矿物燃料的趋势继续下去，到本世纪二氧化碳浓度可能超过 700ppm 。根据政府间气候变化专门委员会（ IPCC ）的研究表明，这能导致全球气候上升 1.4 至 5.8 度，恶劣天气更加频繁，许多自然生态系统被破坏。 在如此长时间内这样大规模降低二氧化碳排放，需要付出艰苦卓绝的努力。这就意味着清洁能源必须得到比过去更好的利用。而中国的水电首当其冲，承担着最大的份额。 一、水电 我国经济社会持续快速发展，离不开有力的能源保障。同时，国际社会空前关注气候变暖，加快能源结构调整，发展低碳或无碳能源已成为迫切要求。构筑稳定、经济、清洁、可靠、安全的能源供应体系，是我们将长期面对的重要问题。我国水能资源丰富，在我国能源发展战略中具有重要作用，科学开发和合理利用水能资源，对促进我国经济社会可持续发展具有重要意义。 水能资源是可持续利用的清洁能源，合理开发利用水能资源是保障能源供应的重要措施。 改革开放 30 年来，我国经济持续发展，能源需求迅速增加。 2007 年，我国能源消费总量已达到了 26.5 亿吨标准煤，是世界第二大能源生产和消费国。但相对来看，我国人均能源消费水平还不高，不仅大大低于发达国家的水平，而且低于世界平均水平。随着全面建设小康社会进程的推进，我国能源需求必将持续增长。由于我国能源消费以煤为主，由此产生的环境污染、生态破坏、地表塌陷、酸雨等问题日益严重，减排温室气体、应对气候变化的压力也越来越大。在不断提升能源利用效率、节约能源资源的同时，大力开发利用可再生能源，加快调整能源结构，逐渐降低煤炭等化石能源在能源消费结构中的比重，是解决我国能源问题的重要措施。 水电是技术成熟的可再生能源发电方式，一直受到世界各国的高度重视。上世纪三十年代到七十年代是发达国家水电建设的高峰期，目前，发达国家的水电能源已基本得到开发，由于经济发展阶段的差异，发展中国家正在陆续进入水电建设的高峰期。 我国具有丰富的水能资源，理论蕴藏量约为 6.9 亿千瓦，年发电量越 6 万亿千瓦时；技术可开发装机容量 5.4 亿千瓦，年发电量 2.47 亿千瓦时；经济可开发装机容量约 4 亿千瓦，年发电量 1.75 万亿千瓦时。如按重复使用 100 年计算，经济可开发水能资源量约为 600 亿吨标准煤，占我国常规能源资源剩余可采总量的 40% ，是仅次于煤炭资源的第二大能源资源。特别是水能资源相对集中在长江、金沙江、雅砻江、大渡河、乌江、红水河、澜沧江、黄河和怒江等大江大河干流，其可开发装机容量约占全部可开发量的 60% 。这些河流大都为高山峡谷，水库淹没损失相对较少，开发利用条件好，有利于建成大型水电基地，充分发挥水电开发的规模效益，可以经济地满足经济发展和人民生活水平提高对电力的需求。 经过多年的努力，我国水电建设取得了很大的成绩，水电装机容量持续增长，到 2007 年底，全国水电装机容量达到了 1.45 亿千瓦，年发电量 4867 亿千瓦时，分别占全国发电装机容量的 20% 和发电量的 15% 。 2009 年全国水电发电量 5717 亿千瓦时，目前在建水电站越为 5000 万千瓦，建成后可增加年发电量约 2000 亿千瓦时。通过长期工程建设的锻炼，我国已形成了完整的水电设计、施工、设备制造和运行管理体系，具备独立设计、施工和管理各类水电站的能力。虽然今年来我国水电开发进程明显加快，但总体来看，我国水能资源利用率还比较底，开发利用潜力很大，继续加强水电建设和管理工作，合理开发利用水能资源是保障我国能源供应的重要措施。 进入新世纪，水电发展在突破技术和资金约束后，迎来了前所未有的发展机遇。但随着人们环保意识和法律意识的提高，水电建设也面临着许多新的问题。 一是移民安置问题。水电建设不可避免需要迁移人口，做好移民安置工作是确保水电顺利建设的条件。过去，在计划经济时期，由于历史的原因，普遍存在“重工程、轻移民”的倾向；水利水电建设留下不少移民问题。移民搬迁后，生产生活条件长期得不到改善，随着政策和社会环境的变化，移民问题不断出现。虽然新建水电站移民补偿标准不断提高，但由于对移民个人利益重视不够以及移民对安置的预期值增加，移民安置的工作难度反而增加。移民问题己成为制约水电建设的重要制约因素。 二是生态环境问题。由于水电建设必然要截断河流，雍水成库，会淹没一些陆生生物资源，会改变一些水生生物的生存环境，不可避免地会改变局部地区的生态环境，但如何客观评价水电建设对生态环境的影响分歧较大。支持水电建设的人认为，水电建设有利于生态环境保护，因为水库可以形成水面，增加湿地，改善周围生物生存条件；反对水电建设的人认为，水电建设淹没了陆生生物，改变了生物生存环境，是在破坏生态环境。但无论如何，这给水电建设提出了一个新的课题，这就是如何处理好水电建设与生态环境问题。 三是社会舆论问题。上世纪末，国际上曾出现过否定大型水电开发的倾向，经过世界各国专家的反复调查研究和争论，特别是在全球减排温室气体的新形势下， 2002 年的国际可持续发展高峰会议，一致通过了支持在发展中国家开发水电的行动计划， 2004 年 10 月，北京水电与可持续发展国际会议，强调水电是重要的可再生能源，在实现可持续发展中具有重要作用。但由于种种原因，国内外反对水电建设的舆论仍很强，给社会对水电的正确认识造成了负面影响。如何做好舆论宣传工作，营造良好的社会环境，是新形势下水电建设的一项重要任务。 二、 风电 风电也是清洁能源之一，目前，风电在全球 100 多个国家和地区都有应用，在电力供应中占有很高的比例，例如丹麦的风电已超过整个电力供应的 20% ，西班牙达到了 14.3% 。未来各国风电发展目标更加宏伟，丹麦计划 2025 年风电占到整个电力的 50% ，美国提出了 2030 年风电占整个电力的 20% 目标，欧盟 2020 年 20% 可再生能源电力的目标中有一半来自风电。 我国幅员辽阔、海岸线长，风能资源非常丰富。中国气象局最新调查结果显示，我国海陆 50 米高度处风能潜在可开发量约为 25.8 亿千瓦时，开发潜力巨大。 据初步统计， 2010 年我国风电新增装机超过 1600 万千瓦，累计超过 4000 万千瓦时，“双居”世界第一。在巨大市场需求的推动下，我国风电装备制造也已经成为具有国际竞争力的优势产业之一，部分风电机组制造企业进入全球前十强，国内制造商已经占据中国市场份额的 85% 以上，并开始出口海外。 国际环保组织绿色和平和中国资源综合利用协会可再生能源专业委员会 6 月 16 日共同发布的《风光无限 - 中国风电发展报告 2011 》显示，中国风电经济性提升，产业一步成熟。 报告认为，随着风电设备单位投资水平下降、风场选址水平提高以及风电机组效率的提高，风电成本将进一步降低。根据我国已经颁布的风电区域上网电价为 0.51-0.61 元 / 千瓦时，比常规电力价格高出 30% 左右。风电装机制造在成本和质量上竞争日益激烈，风电装备价从 2010 年初的 4000 元 / 千瓦下降到 3500 元 / 千瓦左右，降幅高达 12.5% 。这一局面将进一步提升开发商的积极性，大力推动风电的发展。 报告透露，国家能源局组织制定了《可再生能源发展“十二五”规划》的征求意见稿，风电发展目标是 : 到 2015 年，全国累计并网运行风电装机容量达到 100 吉瓦，年总发电量超过 190 太瓦时，其中海上风电总装机容量达到 5 吉瓦。为了实现规划目标，我国将继续按照“建设大基地、融入大电网”的方式，推进风电的规模化发展；加强海上风电技术研究，推进海上风电开发建设。内陆风能资源具备开发价值的地区，因地制宜开发建设中小型风电场。 三、 太阳能 6 月 1 日，《产业结构调整指目录 (2011 年本 ) 》开始施行。在指导目录鼓励类新增的新能源门类中，太阳能光热发电被放在突出位置。 对此，业内人士预计，“十二五”期间，国家将在产业政策方面大力推进光热发电及与其有关的设备制造。 而根据国家可再生能源的长期规划， 2012 年之前，国内将有 1000 兆瓦至 2000 兆瓦的光热项目启动，到 2020 年太阳能热发电总量达到 20 万千瓦。 针对此前力推的光伏发电，光热发电的优势体现在哪里呢？对此，太阳能专家薛怀东告诉《中国联合商报》记者 , 光伏发电是指利用太阳能电池技术，将光能转变为电能，而太阳能光热发电指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。 据了解，早在上世纪 80 年代，国外就已建造了装机容量 500 千瓦以上的各种不同形式的太阳能光热发电站 20 余座，其中美国加州的碟式太阳能光热发电一号及二号装机容量分别达到了 850 兆瓦和 750 兆瓦，太阳能光热发电已经开始商业化运作 相比 之下，我国起步较晚。但在“十五”期间，中国科学院电工研究所、工程热物理所等科研机构和一些太阳能企业也已开始对光热发电技术进行研究。目前，我国科学家掌握了一批太阳能光热发电的核心技术，如高反射率高精度反射镜、高精密度双轴跟踪控制系统、高热流密度下的传热、太阳能热电转换等。 虽然光热发电己列入鼓励新能源门类，但国家目前还未出台相应的补贴扶持政策，同时技术路线、产业链、成本等一系列问题需要进一步解决。有业内人士认为，中国光热发电仍需要三四轮特许权招标以对光热上网电价进行摸底，光热发电的爆发点可能在五年甚至是十年之后。 四、 核能 今年 3 月 9 日，欧盟发布《低碳发展路线图》，放言要全面提升应对气候变化、发展低碳经济的力度；其中，作为清洁能源重要代表的核能备受推崇。不想一天后，日本东北发生了 9.0 级地震，在海啸冲击下，福岛第一核电站发生核泄漏。一时间，日本、美国、德国、瑞士和中国等建有或在建核电站的国家都宣布将全面核查核能安全，并且暂缓或停建核能项目；国际社会围绕核能发展再现激烈争议。 核能作为能源已有半个多世纪的历史。当今全世界最大的核能国家是美国，共建有 104 座各式核电站，其发电量占了全美总发电量的 20% 。日本共有 55 座核电站，发电量占全国总发电量的一半左右；法国是仅次于美国的全球第二大民用核大国，目前拥有核电站 18 座，核发电机组 57 个，有 80% 左右的电力由核电供应，是唯一计划建造更多核电站的欧洲国家。德国共有 17 座核电站，占总发电最的 23% 。中国是核能发展的后来者，目前己建成核电站 13 座，在建的有 28 座。 在此次日本核事故之前，发达国家和发展中国家对于发展核能已基本形成基本共识 : 核能是未来能源供应的重要来源之一，是应对气候变化的有效手段，也是低碳经济的重要支撑。欧盟《低碳发展路线图》报告提出了到 2050 年降低 80% 碳排放的目标，而没有核能的发展，这一目标根本无法实现。目前核电占欧盟总发电量的三分之一，占全部“零碳排放发电量”的三分之二。 尽管与全球气候变化频频引发的环境灾害相比，当今科技水平下发生核电站事故的概率很低，但问题是，一旦有事故，对民众的心理冲击实在太大。所以继续发展核能，要过的关键一关，就是与恐惧心理有关的民意关。 核能本是零排放的清洁能源，其生产过程中不产生任何温室气体，因此大部分主要的碳排放国家或地区，都将核能视作中长期有效替代石化能源、减少碳排放的重要手段。客观地说，不容否认，发展核能，从总体上说是功大于过。概而言之，至少有有如下三条 : 其一，如果人类不发展核能，必将加剧国际能源争夺，引起能源价格攀升，甚至造成国与国冲突，综合损失将远大于某次核电站事故带来的损失。 其二，以太阳能等替代石化能源尚需时日，而核能可以作为过渡，为阻止气候持续变暖赢得时间；而如果不能延缓气候变暖，造成的损失也将比核电站事故损失大得多。 其三，发展核能有助子提高能源供应的本土化程度，改善能耗大国的能源供应稳定性和独立性。重视核能，是一个国家从政治、经济、安全等多角度综合考虑的结果，包括考虑当今肚界经济低碳化发展的迫切要求。 的确，核电站一旦发生事故，后果极其严重，因此我们必须更加严密周全地研究核电站设计、运行管理、应急抢险等全过程安全，不断改进技术，务求保险、再保险；建设核电姑，必须充分考虑民众特别是周边地区居民的心理感受，取信于民；也必须针对此次日本核泄漏事故中暴露出来的废弃核燃料安全处置等问题，拿出切实可靠的处理方案。但是，我们不能简单否定核能，否认核能功大于过的事实。否则，一次核事故，不仅将成为核能发展之痛，也将成为世界能源整体发展之痛。 五、 生物质能 生物质发电是利用生物质所具有的生物质能进行的发电 , 是可再生能源发电的一种，包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电 , 垃圾填埋气发电、沼气发电。生物质能源涉及到新能源、节能环保、新材料、装各制造业、新能源汽车等五大战略性新兴产业，战略高度不言而喻。物质能源拉动就业能力强，单个电厂直接或简接拉动的就业人口上万人，给当地农民增收 4000 万到 7000 万元不等，符和国家 “ 三农 ” 政策。 目前生物质发电在上网电价、税收优惠等方面都受到了国家政策的扶持，大部分生物质电厂可以实现盈利。并且，十二五阶段生物质能源的装机有望得到大幅度提升。在 2020 年，生物质能源的装机容最有望达到 1 个亿千瓦，总投资 6000 亿元，生物质能源将成为低碳社会、新能探领域又一突破。近日。国家科技部决定，依托武汉凯迪控股投资有限公司建分生物质热化学技术国家重点实验室”。生物质热化学技术国家重点实脸皇建姆落户凯迪电力大股东，是国家对凯迪生物质热化学技术领域在全球首创的一系列关键核心技术的认可与支持。国家重点实验室的建设必将完善凯迪质热化学技术领域的核心技术、中试和产业化进程，对引领我国生技术未来发展，产生持续强劲的推动力量。早在 2005 年，公司大股东就开始对国内的枯秆、稻壳资源进行调查，并与生物质资源丰富的重点县市签订了枯秆、稻壳供应协议。公司在设备成本、燃料保障、技术、项目等方面都具备无可比拟的优势，发展前景广阔。 参考文献 郑洪俊，倪维斗，李政 . 我国城市能源利用现状和政策分析 . 中国能源 .2003(40. 张世坤，许晓光。我国当前的能源问题及未来能源发展战略 . 能源研究与信息， 2004,20 （ 4 ）： 211-219. 邓可蕴 .21 世纪我国生物质能发展战略 . 中国电力， 2007. 郑博福，邓红兵，严岩邓。我国未来消费及其对环境的影响分析 . 环境科学， 2005,26(3). 肖勤 . 我国生物液体燃料发展现状及建议。河北农业科学， 2007. 陈兴华。浅议我国可再生能源产业投资制度及其完善 . 环境保护 .2006,(9). 冯飞，石耀东 . 加快能源管理体制改革 建立现代监管制度 . 北京：中国可持续政策顾问委员会会议， 2005. 苏明 . 若干重要的财税政策建议 . 北京：中国可持续能源项目第八次高级政策顾问委员会会议， 2005. 姚飞，赵中华，俞珠峰 . 中国清洁能源现状分析 . 集团经济研究， 2007 ，（ 1 ） . 张正敏，李宝山，祁和生 . 清洁能源促进政策的应用分析指南（草案） .

个人分类: 科研漫谈|1808 次阅读|9 个评论

射流器流化床反应“釜”，将化工合成寄生到能源生产中一举两得

热度 1 kiwaho 2015-7-14 08:17

众所周知，水电站完全依赖于天然河流的不起眼的水头和恢宏的大流量。然而水电资源基本上是上帝的恩赐，三门峡如此，举世瞩目的三峡大坝也如此，只不过其人工雕琢的痕迹太过夸张而已。 通常来说，水电资源的压头都不惊人，著名的三峡也不过80 米，即8 个大气压而已，而更低的压头，e.g. 1个大气压, 占去绝大部分比例。 显然， 其能源产量拼的是大流量、高洪峰。因而占地规模、机组体量都是大块头的家伙。要是河流能产生类似常规液压300 多大气压的压力，小巧轻便当然就不成问题，不过梦想而已。 古老的射流技术，在小尺度规模上模拟水电资源非常容易。在产生超声震波的条件下，让三通射流管产生类似水电河流压力，区区几个大气压自不在话下。 在我发明的、当惊世界殊的基于魏氏热力学循环的射流热机隆重推出后，忽然发觉中小型能源生产，甚至家用型的，都蕴藏巨大的市场潜力。射流器的超声震波特性，为人造“水电站”的应用，实实在在打开了一扇充满希望的窗口！ 再进而想到很多化学反应都是放热反应，为何不直接利用这白捡的反应热，而要去花大价钱烧锅炉呢？ 注意：只有 放热反应 且放热量高到一定程度的反应，才能用于能源生产噢，且放热率高高益善。吸热的就免了吧，本身就不是省油的灯。 例如下列反应可用于射流器水电模拟： H 2 O + H 2 O + H 2 O + H 2 O + H 2 O + H 2 O = 6H 2 O ( ΔH = 凝结热，每单分子水约0.5eV电子伏特 ) 上述为气凝结成液体反应。一般来说水气为单分子，液水为多分子氢键聚合物（通常6分子团），理论上是不同物质，但习惯上认为同一物质； 2H 2 + O 2 = 2H 2 O - 483.6kj 上述为沉浸式氢气燃烧，燃烧唯一产物水气立即被凝结，故而发生内爆。水床大湿收起你的神通吧，本应用仅要反应热； 3NO 2 + H 2 O à 2HNO 3 + NO (ΔH = -138kj) 上述为 脱硝反应； SO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 (ΔH = -228kj) 上述为 脱硫反应； Ca(OH) 2 + CO 2 à CaCO 3 + H 2 O (ΔH = -69.8kj or 944kj/kg) 上述为 固碳反应； NaCl+NH 3 + H 2 O + CO 2 = NaHCO 3 + NH 4 Cl (ΔH = -115kj) 上述为 固碳反应制小苏打，又称Solvay（索尔维）制碱法； 这样看来，一套优秀的魏氏射流热机，配上一个内嵌的寄生化工厂完全可行！ 我已经申请专利的此类应用涉及： 1、 传统火电厂废热固碳技改蓝图+ 具有纯碱生产的一揽子方案。 2、 传统火电厂废热脱硫脱硝技改蓝图+ 具有硝酸、硫酸小规模生产的一揽子方案。 3、 更多的类似项目。。。 化工工艺流程很在乎反应产率和反应速率，而各反应物在反应器中可能的流速约 10m/s 左右，流过有限长度的射流管，费时也就若干秒量级。除非反应过程极易进行，通常液压流体冲击水轮机做功后，反应仅完成某个百分比。所幸全部液体、气体、中间产物都可以在射流循环中反复经过。浓度监控传感以及集中控制模块，可参与生产物分离、物料补给等工艺环节。 针对特定的化学反应应用，射流器、水轮机叶片、缓冲容器等等流体接触材料，可能有抗酸碱腐蚀的要求。 你可知道煤电厂每度电的二氧化碳排放高达1公斤？你可知道酸雨正在威胁生态安全？你可知道雾霾正在毒害公众健康？解决所有这些问题并非易事，我期盼我的系列发明将为人类的绿色生活带来曙光！ 我坚信，不远的将来，原始 水电站在整体能源生产版图中的重要性必将逐渐褪色，与此同时化 工厂 的能耗将大幅降低，甚至能够从能源生产副业中牟利， 或至少解决化工厂自身能源消耗，哪怕略有盈余贡献给社会电网也好。

3973 次阅读|2 个评论

核电和海上风电，中国未来清洁能源的二大选择

热度 1 jhsweden 2015-6-20 01:31

在中国科学报的一篇题为 ' 内陆核电倒计时 聚焦内陆核电重启难点 ' 的文章里写到 由于核电站对于地质等外部条件的要求近乎严苛，沿海适合新建的厂址越来越少；加之内陆电力需求的增加，内陆建站似乎不可避免 。据报道，在未来的二十年里，中国核电容量将增加十倍。如此看来，核电站将建造在内陆各大省区，以满足所在地清洁电能的需求。届时，中国将成为一个名副其实的核电大国，人们不仅消费核电站生产的清洁电能，还要使用经过核电站过滤的自来水。 实际上，中国海域有优质的风能资源，远远地可以满足中国未来电能需求。遗憾的是，至今在中国顶层设计里还没有见到发展浮动式海上风电技术大规模利用海上风能的一丝痕迹。也许，中国顶层设计者们仍然继承着中国数千年来的传统，即 陆地为王 。

2436 次阅读|2 个评论

柴静关于煤的认识是正确的

热度 15 zbt92 2015-3-7 11:36

煤炭发电的近零排放是一个伪概念 文/张博庭 看到科学网上张守勤网友的《柴静关于煤的认识是错误的》文章有很多的支持者，感觉大家似乎都认可他所提供的一些证据。但我觉得该网友的说法是有问题的，有误导作用的。我并不完全认同柴静《穹顶之下》中的观点，但是，我觉得起码要承认柴静对煤的认识是正确的。 该网友说“柴静在她的雾霾调查报告中，对我国的能源结构提出了批评，对煤的批评尤其多，认为这是造成雾霾的主要元凶。她也提出了今后清洁能源的设想，那就是使用天然气和电力这样的清洁能源。现在有人对柴静的这些观点和看法提出了批评，一句话她对煤的认识是错误的，她提出的方法不可行，可行的办法是发展清洁燃煤技术。更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了。” 首先，柴静对煤的批评不仅是正确的，而且也是有科学依据的。其实，早在柴静以前，去年12月中国科学技术协会就在中国科技会堂举办过一次关于社会热点问题的学术报告会。在那个会上一位来自国家气象科研部门的专家，做过一个关于雾霾研究的报告，其内容比柴静的宣传片还要丰富，准确，其结论就是雾霾的主要原因是我国的煤炭消耗过量。 我认为柴静关于雾霾的很多内容和数据，很可能都是来自那个科研的结果。所以，关于煤炭“是造成雾霾的主要元凶”的结论，不仅不是错的，而且，也不是柴静所做出的。柴静的最主要贡献，就在于以一个新闻记者的敏感和技巧，帮助传播了这一科学结论，让大家对雾霾有了正确的认识。 柴静关于今后的出路在于“使用天然气和电力这样的清洁能源”的结论，我也是不赞同的，关于这一方面，我曾经写过一篇“柴静的宣传片还可以做得更好”的文章，主要是表达了“油气化”不可能是中国能源的出路。至于电力这种的清洁能源，是不是出路，我们不能妄下结论，因为电力只是二次能源，我们还要看产生电力的一次能源到底是什么？然而，尽管我不赞同柴静的关于解决能源问题的结论，但是我更不赞同网友关于“可行的办法是发展清洁燃煤技术”的意见。至于“更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了”的说法，就更不靠谱了。 科学网友所依据的文章作者（ 唐驳虎：下称作者 ），曾自称对天然气行业是了解的。对于这一点笔者一点都不怀疑，因为，我觉得该文章对天然气的评价和判断基本都是正确的。在对待天然气的态度上，文章作者确实比柴静要靠谱得多。我也完全赞同“大力用气是没错的，取代煤是绝无可能的”这个结论。 接下来网友的“尽力发展核电和水电是没错的，取代煤是绝无可能的”的说法，也是有一定道理的，但是，应该说是错的。先说核电。现有的核裂变的发电方式，确实像作者分析的那样，受到铀矿资源的限制，不可能成为主要能源方式，取代煤炭。但是，目前国际上也正在全力探索的核聚变利用，一旦获得成功，取代煤炭成为主要能源，是完全可能。如果，我们现在不发展、不利用核裂变技术，我们怎么可能探索和掌握未来核聚变技术？当然，至今为止，我们谁也不敢说核聚变利用技术一定能够成功，所以，直到目前为止，我们还不能把人类发展的能源希望，押宝在核能上。即便如此，今天就要断言说“核电取代煤是绝无可能的”也有些为时过早了。 在说水电。文章中的这个表格（表1）确实是我国2003年水力资源普查之后公布的正式数据。 文章作者强调说“这个数字的错误，一是在分子上，错误的引用了多年前中国水电装机量只有1亿千瓦左右的“可怜数字”；二是在分母上，混淆了中国水能资源理论蕴藏量、技术可开发和经济可开发这三个不同规模之间的数字。　　虽然中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦，折合年发电量17500亿千瓦时（水力发电受季节影响很大，不能全年满负荷出力），也就是每年2.15亿吨标准煤，而中国的水电已装机容量是多少呢？经过近十多年的快速开发，特别是在西南地区诸多大江大河上的巨型电站梯级开发，到2014年中国水电总装机容量已经达到3.02亿千瓦。” 作者的这个数据和说法都是有一定道理的，但是，也不是准确的。我国水电的装机在2004年达到了一亿千瓦，到2014年底，确实已经达到了3.02亿。然而，是不是我们的水电开发程度，真的就已经达到了75%呢？不对，这个算法是错误的。首先，关于“虽然中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦”的说法，就是有问题的。 在国际上，几乎没有几个国家采用可装机容量来计算自己的水能资源量。所以“中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦”的说法是极不科学的，也是容易引起人们误解的。国际上通常只用年发电量来表示水能的资源。那么我国的水能资源是多少呢？理论值6万多亿千瓦时，技术可开发2.47万亿，经济可开发1.75万亿。这还是2003年普查后公布的水能资源数据。事实上，这个数据中只有理论蕴藏量是比较可靠稳定的，而技术可开发和经济可开发量，都是要与当时的社会科技和经济水平有关的。事实上，我国官方最新公布数据是水电技术可开发的资源量为2.61万亿千瓦时。所以，到2014年底，我国的水电开发利用程度(按一万亿估算)应该是38.4%（而2013年0.88万亿还不到34%）。大约只是文章作者断言的75%的一半。 关于水电的替代煤炭的量到底怎么算，社会各界一直都有分歧。随着火力发电技术的不断提高，单位千瓦的煤炭消耗总是在下降的，所以，如果严格的计算，每一年水电替代煤炭的数值，都是不一样的。为了能稳定的计算煤炭替代量，几年以前，我国著名的水电专家潘家铮院士曾与笔者讨论过这一问题，并且建议，以一度电、一斤煤（5000大卡原煤）来估算，而不必折算成标准煤来计算。因为，所谓的替代煤炭量，本来就不太准确，为何不采用一个比较容易的方式表达呢？。根据我国当时的发电煤耗（加上火电厂的厂用电），这个一度电、一斤煤的算法，还是稍微低估了水电替代煤炭的作用。况且，在全世界的范围内来看，至今这个替代原煤的标准，还是相当合理的。按照这个替代关系，我国的水能资源量理论值约为30多亿吨原煤，技术可开发大约为13亿吨原煤。按照发达国家的平均水平计算，我国的水电至少应该能够替代十亿顿煤炭，发电量达到2万多亿千瓦时/每年。目前发达国家的平均人均用电水平为5000到9000千瓦时。我国按照达到能源消耗顶点时，人口14亿，人均8000千瓦时计算，总共也就是需要11.2万亿千瓦时的电量。也就是说，我国的水电如果能充分的开发利用，就本上可以满足我国能源消耗顶点时五分之一的电力需求。 这只是对未来的预测，如果我们能像世界上的很多发达国家一样，优先的开发利用可再生的水能资源的话，那么我们的水电几乎能满足我们今天40%的电力需求，满足世纪之交2000年90%以上的电力需求。世界上有很多国家的电力构成中都曾经有过一个水电比重非常高的阶段。例如，美国最高时超过40%，加拿大最高时超国90%。据统计，世界上水电比重曾经超过90%的国家，有上百个，然而，我国作为水能资源最丰富的国家，我国最高水能利用率还没达到过30%。为什么会出现这种情况，就是因为我们很多人都先入为主的认为，水电根本满足不了我国的能源需要，所以，只能依靠煤炭。 此外，水电能源的另一个非常重要的特性就是其方便的可调节性。然而，由于我国的水能资源开发的不充分，水电的这种优势不仅得不到发挥，反而成了劣势。因为，我们缺乏具有大型龙头水库的电站，所以，我们国家目前的水电呈现出特别明显的丰枯出力不均。汛期的电多的用不了，枯水期根本就不够用。这又是一个我们不得不依靠煤炭发电的重要理由。其实，这恰恰是我们水电开发利用程度不高造成的弊端。我国近年来的水电开发，主要依靠市场机制，利用开发企业逐利的动机调动水电开发的积极性。所以，造成的局面必然就是投入大，产出小的龙头水库电站的建设严重滞后。我国目前所剩的水能资源虽然看起来已经不多了，但是主要都是一些具有重要作用的龙头水库电站。只有把这些龙头电站开发建成之后，我国水电的电能质量才能真正发挥出替代煤炭的重要作用。 水电不仅能替代煤炭发电，而且还是风能、光伏等其它可再生能源的重要保障。我们承认要让水电单独替代煤炭发电，在一个国家发展的初期是完全可能的，但是，长远来说，确实是不可能的。但是，即使单独不可能和其它可再生能源配合起来，也还是可能的，必须的。 最近几年，全球的风力发电的增长很快，但是必须承认自然界风力的资源也不可能满足人类替代煤炭发电的需要。最有希望的可再生能源是太阳能，如果我们未来能把太阳能开发利用好，完全可能满足人类的能源需要。现阶段，我们的可再生能源主要还是水电、风电和生物质发电，所以，还不能完全的替代煤炭。但将来的可再生能源，加上了太阳能的作用，是完全可以替代煤炭的。联合国提出2100年全球的碳排放增量基本为零，就是根据这一判断，做出的。有没有可能呢?笔者认为，不仅有可能，而且必要要这样做。因为，不这样做人类社会就没有希望。 要知道，我们现在消耗的化石能源，其实都是几亿年来太阳能的积累。是大量的动植物的躯体吸收了太阳能之后形成的一种含碳的化石能源。现代化以来，我们目前的化石能消耗速度，大约是每年消耗以前100万年内的太阳能的沉积量。我们可以设想一下，这种消耗，能持续多久？即使联合国不提出2100年全球的碳排放增量为零，那么到了2200年，人类社会的碳排放增长，恐怕也只能为零了。因为到那个时候，世界上可能已经没有化石能源供我们开采了。 很多人都怀疑所谓碳排放、温室效应是一个阻碍我国国家发展的阴谋，笔者不赞同这样看，我觉得，即使是阴谋也是有益的阴谋，因为，紧跟在碳排放问题后面的，是化石能源的枯竭。 回到对柴静的评价问题上，我觉得柴静对煤炭的认识是正确，但是，对油气的认识是不对的。柴静的宣传片确实还没有达到科学的解决能源问题的高度。我么可以批评柴静，但是，至少我们不能否认她对煤炭的认识和评价。 最后再说说作者的“更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了”有什么问题。大家一定记得几年前，“水电比火电更污染”伪环保的宣传非常盛行。也许就是因为我们很多的环保官员，也有这样看法，所以，才导致我国的清洁的可再生的水电开发，困难重重，而煤炭发电却因为能满足当时国家要求的“脱硫”的环保要求，而被认为是清洁的环保的。现在，当严重雾霾已经对我国造成了巨大的威胁之后，我们才发现，脱硫只能解决酸雨的问题，解决不了雾霾污染的问题。正是当年环保官员们认为清洁、环保的火电以及过量的煤炭消耗，造成今天全国大面积的雾霾。现在，我们的环保官员开始进步了，从“十二五”开始，我们要求火电站不仅要脱硫，还要脱硝。最近，确实又提出了更严格的近零排放的更高标准。我估计作者的“更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成果了”结论，可能就是根据最新的环保指标，得出来的。 然而，事实上所谓的“近零排放”不过是一个伪概念。什么叫近零排放？它与真正的零排放到底有多近，你说得清楚吗？我觉得提出所谓近零排放的概念的人，起码是没有把目前对人类社会威胁最大的碳排放当成是一种严重的污染。按照科学的定义，任何解决不了碳排放的发电方式，都谈不上零排放。不错，煤炭发电的碳扑捉技术已经是可以实现的，但是我们不妨想一想，把含有碳元素的化石能，经历了氧化还原利用了一番之后，再加以固化，放回到地下，我们还能从中获得多少所需的能量呢？ 我们不否认煤炭清洁利用的重要性，因为，我们现阶段离不开煤炭。但是，我们一定要清醒的认识到，所谓的清洁利用只是相对的与一定时期的一定的认识水平的一种相对的概念。况且我们已经为此，有过了造成全国严重的雾霾污染的教训，我们为什么还要再一次的自欺欺人？ 文章的作者，甚至还认为“燃煤发电甚至可以超越燃气发电，变得更清洁，更环保，与环境更友好”。笔者认为这也是建立在不把对人类威胁最大的碳排放当成一种污染的基础上，得出的结论。因为，从热值和含碳量的比值上看，煤炭就永远不可能比天然气更清洁。否则的话，全球各国为了减碳纷纷关闭煤矿的做法就都是傻瓜了。 不可否认，煤炭工业是我国最重要的基础产业，但煤炭工业的出路，不仅在于清洁、高效的利用，而且更在于减量化的使用。因为煤炭资源是不可再生的，要想可持续，只能仅可能的少用，不用。在不得不用煤炭的今天，我们的清洁、高效利用是必须的，别无选择的。但是，我们决不可因此就天真的认为，这就是人类发展的方向、出路。因此，起码在对待煤炭的认识这一点上，我觉得柴静记者要比这位冒似专业的作者高明得多、准确得多。

5142 次阅读|57 个评论

柴静关于煤的认识是错误的

热度 28 sqzhang 2015-3-6 20:43

柴静在她的雾霾调查报告中，对我国的能源结构提出了批评，对煤的批评尤其多，认为这是造成雾霾的主要元凶。她也提出了今后清洁能源的设想，那就是使用天然气和电力这样的清洁能源。 现在有人对柴静的这些观点和看法提出了批评，一句话她对煤的认识是错误的，她提出的方法不可行，可行的办法是发展清洁燃煤技术。更令人振奋的是，这种清洁燃煤技术已经试验成功了。 这些就是下面这篇文章告诉我们的。 此文引自 http://xueqiu.com/7533070184/37343353 【唐驳虎：关于清洁能源，柴静和“工业党”都说错了】2015-03-03 14:13 　　 【摘要】柴静个人环保记录片《穹顶之下》播出后，引起公众热议，让大家对环境保护有了新的认识。随之而来的，是各种专业性的分析和建议，这更加宝贵，也是柴静影片的意义所在。本文是是凤凰网新闻客户端主笔唐驳虎先生的文章，从另一个观点论述中国能源发展与环境保护的关系。　　 整个周末，很多人的微博微信朋友圈都被《穹顶之下》刷屏了，接踵而来的是各方专家的点评、补充、指正。　　舆论沸腾，众声喧哗，笔者只好选择在大潮略微退去之后再发声。　　 首先，和所有客观理性的专家们一样，对柴静团队历时一年的心血之作《穹顶之下》表示肯定，对环保事业的推进值得特别夸赞。至于那一小股特别起劲的无端攻击，其实主要来自工业党中的极端分子。　　 那是一小撮高喊“就是要先污染后治理”、“环保治理毁灭中国工业化”、“断送中国前途居心极其险恶”、“中国命运就是要吃够污染”的人，这种疯子一般的极端工业党，跟极端环保人士一样，都是社会思想意识上的“毒瘤”，也都在败坏着这两个好词的名声。　　 不管哪种主张，一极端就荒谬，极端思想都要不得。　　 只有执政党多年来一直主张、新一代领导集体特别强调的“既要金山银山，又要绿水青山，实现可持续发展”思想，才是发展正途——这也是全体人民的共同主张和根本愿望。　　 当然，《苍穹之下》也是有瑕疵的，比如最后开出的药方和建议——大力采用天然气，取代有污染的煤。　　这个建议事实上是极其不靠谱的，作为独家披露和彻底解析过中俄天然气谈判，对天然气行业有相当了解的 人，我可以非常肯定地这么说。　　 因为中国的天然气蕴藏量很有限，包括新兴的非常规页岩气也是如此。经过数十年勘探，中国的油气包括非常规油气可采分布底蕴基本已经明确，不管你怎么挖谁来挖，突然冒出大油田大气田基本是不可能的。　　而且中国的天然气和页岩气大都分布在西南四川盆地一带人口密集区，要效仿美国式的钻掘开采方式是不可能的，难度极大——美国和加拿大的页岩气大都分布在荒芜无人的地区，自由度随意度大得多。　　 至于进口天然气，列举一下中俄天然气的签约规模就知道了，每年380亿立方米，折合多少呢？按重量计算就是2700万吨。这可是世界天然气蕴藏量和产量第一大国的未来对华出口量（尚未落实）。　　 即使把从中亚、中东、缅甸等地进口和国产陆上、海洋乃至煤制气全部算上，中国中长期规划的年天然气用量也就是3600亿立方米，2.6亿吨的规模。这已经是极限。　　要知道中国现在的年原煤消耗量已经超过38亿吨，未来（一般指2030年）可能增加到50亿吨。即使折算成标准能源单位煤当量，天然气远期的用量仍然只有煤的大约1/15，比例与现在的1/20增加不多。　　 大力用气是没错的，取代煤是绝无可能的。　　 清洁能源天然气未来仍将用在工业生产和居民生活（炊事、取暖）等关键环节上，起到关键的辅助作用。　　同样，不少批评柴静的普通“工业党”则在说，你为什么不敢大声呼吁用核电、用水电？这才是真正的清洁能源！　　 大上核电！大上水电！大上！大上！碾压那些反对的无知愚民！成了这些人的不同主张口号。　　 喊口号很美好，现实很残酷。对中国基本能源结构都不了解，这种无知又乱喊口号式的主张，离合格的“工业党”实在是差得太远。　　 同样的结论：尽力发展核电和水电是没错的，取代煤是绝无可能的。 　　 先说核电，中国2014年运行核电装机容量约2030万千瓦，年发电1305亿千瓦时，仅占全国总发电量的2.39%。　　 目前在建的核电装机容量约3000万千瓦，已经是全球发展最迅猛的国家；预计到2020年装机达到5800万千瓦，在建3000万千瓦。　　 到2030年的规模预测有很多，但靠谱的数字应该在1.2亿千瓦左右，年发电量8000亿千瓦时，折合多少标准煤呢？也就区区1亿吨。　　 这也是极限发展了。核电的效率、规模可能远远低于人们脑海中的不切实际想象。而对铀资源的消耗可能又大大超出人们的想象。　　 每100万千瓦核电，建堆时首次填充需要339吨铀，每年还需补充157吨铀。因为其中发电用的铀235浓度较低，上百吨铀中的绝大部分是不产能的铀238。　　 更鲜为人知的是，今天中国的铀原料进口依存度已经超过90%，远远高于60%的石油对外依存度。具体详情可以参考笔者前同事陶慕剑2012年的一篇文章（链接见文后）。　　 即使不考虑能源供应安全，用光全世界的铀矿资源供应，也只能满足中国庞大能源需求的一小部分而已。　　所以，中国的核发电不能定位为“主力发电方式”，而只能作为一种补充方式，主要部署在发达地区用电负荷中心附近，作为保证电网安全的空间补强布局所用。 　　 再说水电，一个比较常见的数字是声称中国的水电开发率只有25%或者35%，还有很大的可开发空间，所以要大力发展水电。　　 这个数字的错误，一是在分子上，错误的引用了多年前中国水电装机量只有1亿千瓦左右的“可怜数字”；二是在分母上，混淆了中国水能资源理论蕴藏量、技术可开发和经济可开发这三个不同规模之间的数字。　　虽然中国拥有近7亿千瓦的理论蕴藏量，但技术可开发只有不到5.5亿千瓦，而经济可开发只有4亿千瓦，折合年发电量17500亿千瓦时（水力发电受季节影响很大，不能全年满负荷出力），也就是每年2.15亿吨标准煤，仅此而已。　　而中国的水电已装机容量是多少呢？经过近十多年的快速开发，特别是在西南地区诸多大江大河上的巨型电站梯级开发，到2014年中国水电总装机容量已经达到3.02亿千瓦。　　 也就是说水能利用率已经达到了75%，而剩下的1亿千瓦，有4000-5000万千瓦是属于目前还难以建设的终极巨型工程——雅鲁藏布江大峡谷巨型水电站群的，其余的则属于小水电。　　 除了终极挑战雅鲁藏布大峡谷，中国的水电建设已经是快利用到头了，“大上”早已经过去了。　　 我们这里合算一下：天然气2.6亿吨，核能1亿吨，水电不到3亿吨，这就是远期中国传统清洁能源的最大可利用规模（均折算为标准煤），比起几十亿吨的煤来说，规模实在太小了。　　 至于看上去很美好的风电、太阳能、生物质能，稍有了解的人也能知道其真正的可利用规模，就不展开深入了。　　 这就是我们的命运。　　 从本质上来说，中国是一个缺油国、缺铀国，所谓总体丰富的水电资源，一分布到13亿人的人均头上，也就只有全世界人均的25%，世界排名百名开外，依然是一个贫水国。　　 也只有所幸蕴藏在山西、内蒙一带的几千亿吨煤炭，才是整个中国的根本依托。中国是全世界煤炭开采量和消费量最大的国家，消耗着全世界一半的煤炭。　　 哪怕是可控核聚变这种人类的终极能源应用成功很长一段时间以后（预测是22世纪），中国的主要能源依然会是煤。　　 无他，自有蕴藏量大，价格最便宜。　　 无论过去、现在和未来，中国都必须是一个以烧煤为主的、人口密集的超级大国。这是我们无可回避的事实。　　 中国的基本资源禀赋就是煤，还有13亿人口，要和读懂农民、读懂黄河长江一样读懂煤，才真正读懂中国。　　直面它们，我们才能直面中国的现实和问题。　　 查看原图 　 煤在中国能源的比重一直保持在70%以上，一年38亿吨煤，天量的基建和人民不断改善的生活需求对能源的需求量越来越大，这是雾霾成因的重要来源。　　 那么，“厚德载雾”“自强不吸”也是我们无可逃避的命运么？　　不是的。　　 绝大多数的人都不了解，煤可以做到和天然气一样清洁，甚至更加清洁！　　 除了《苍穹之下》里提到的洗煤之外，还有更加先进的科技，而且已经在中国成为现实。　　 这些鲜为人知的先进技术，它就在服务北京的燕郊三河电厂，服务上海的外高桥第三电厂里。　　 这两个直接服务超级城市负荷中心的关键电厂，由于空间布局紧邻特大城市的建成区，具有独特的地理位置，“三河”厂从河北燕郊镇到北京CBD的中心国贸直线距离只有33公里，“外三”厂从外高桥到上海浦东的中心陆家嘴甚至只有16公里。　　这就要求这两个电厂必须配备最先进的环保除尘设备，事实上也是，中国这个国家最先进的关于燃烧和除尘的科技手段，都首先在这两个电厂投入运作和实验。　　 这两个电厂当之无愧的代表着全世界燃煤发电的最顶尖水平，是全世界最清洁、最高效的燃煤发电厂，清洁到了什么程度呢？　　污染物排放量达到了天然气电厂的水平，部分指标甚至胜过天然气。他们重新定义了燃煤发电，重新定义了什么是清洁能源！　　能想象得到么？黑乎乎脏兮兮的煤，居然能做到和绿色能源天然气一样清洁燃烧超低排放。　　 就像“外三”这个示范级电厂2台100万千瓦国产超超临界燃煤发电机组，自2008年投产以来不断刷新和改写的世界纪录：二氧化硫排放32.96mg/m3，氮氧化物排放　　16.61mg/m3，烟尘排放9.92mg/m3。机组额定净效率超过46.5%（含脱硫、脱硝）。　　 比较我国天然气发电烟气排放的限值：二氧化硫35mg/m3、氮氧化物50mg/m3、烟尘5mg/m3。　　除烟尘排放外，外三的排放水平优于燃气电厂排放限值。其中，被认为对PM2.5贡献最大的氮氧化物排放水平，更是只有天然气排放标准的1/3左右。　　 外三和三河的实践已经证明，只要运用先进的科技手段，燃煤发电甚至可以超越燃气发电，变得更清洁，更环保，与环境更友好。 同时依然具备甚至具备更高的经济效益水平。　　 环保本来就是科技和工业进步的重要和有机组成部分，剩下的在于制度、监督、推广和执行。　　 如果这样的先进示范级技术能够应用到全中国9亿千瓦的火电装机容量，16亿吨的年耗煤（这个数字还在不断快速增长）上，极度清洁和高效的利用好煤，再辅以更好更合理的电网空间布局，可以想见对环境压力的改善有多么巨大？ 　　这，才是环保与发展兼得的真谛。　　 单纯的“小清新党”和单纯的所谓“工业党”，你们都错了。　　正如一篇评述所说的那样，除了少数可以随时移民飞离这个国家的富豪，无论是商人、白领、官员还是打工仔、农民工、下岗工人亦或是赤贫乞丐，我们都生活在同一片天空下，同呼吸共命运，我们的过去未来都与这片土地紧密相连。　　让科技服务环保，让环保促进更好的发展，让富裕的生活与碧绿蓝天相得益彰，让我们和我们的孩子共有更好的明天，这才是我们现实唯一的选择。

个人分类: 生活点滴|4580 次阅读|49 个评论

[转载]发展清洁能源需要技术创新

redtree 2015-1-6 21:49

发展清洁能源需要技术创新 作者：林伯强 来源： 中国科学报 发布时间：2015/1/6 10:43:10 ■林伯强 2014年11月APEC会议期间，在中美双方发布的联合声明中，中国首次提出计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值，并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。国家能源局提出到2020年将煤炭消费总量控制在42亿吨左右，同时大力发展清洁能源，争取到2020年清洁能源消费比重达到15%。考虑到2013年这一比例仅为9.8%，上述规划意味着需要有足够的清洁能源来替代煤炭，要求水电、核电、风能、太阳能清洁能源需要有大幅度发展。由于围绕水电、核电发展的种种约束和争议，可再生能源的风能和太阳能发展的潜能备受关注。 成本是核心问题 制约可再生能源发展的诸多因素之中，成本是核心问题。我们常将风能和太阳能称作新能源，自然说明其开发较晚，且成本高于传统能源。经过近十年全球范围内的新能源加速发展，在部分地区，某些可再生能源已经可以与传统能源成本相比拟，然而考虑到可再生能源自有的不确定性等特征，要实现大规模支持社会运行与发展，其成本仍须进一步降低。在可再生能源发展中，政策支持和技术创新是其成本降低的两条基本路径。 然而，一方面，对可再生能源的政策支持往往具有不确定和不可靠性。通常国家在经济向好，财政盈足的时期，对可再生能源的支持意愿较为充分；而在经济下行之际，其支持力度往往受到限制而骤降。以德国光伏补贴为例，受宏观经济掣肘，2012年德国削减其光伏补贴，且将补贴额与新增装机容量挂钩，新增装机扩大则意味着进一步削减补贴幅度。光伏成本降低速度能否跟上补贴降低速度引起了行业的普遍担忧。 澳大利亚的碳税则是更为鲜明的例子。2012年7月澳洲正式实施碳税方案，同时大力推进可再生能源的发展。通过增加传统化石能源的成本来增强清洁能源的竞争力，是另一种对可再生能源发展的政策支持方式。然而在施行两年之后，澳大利亚联邦参议院通过了废除碳税法案，澳大利亚成为世界首个实施而放弃碳税的国家。在原材料价格下跌、GDP增长屡次下调的大环境下，企业减负呼声极大是澳国废除碳税的最主要原因。然而这一政策变动严重困扰了澳洲可再生能源行业，2014年澳大利亚清洁能源投资同比下降约97%，风电企业大规模撤出澳洲。 另一方面，技术创新导致的可再生能源成本下降则是确定、可靠和永久性的。以光伏为例，诸多研究表明，以内生增长的“干中学”效应估计，上世纪70年代至今世界各地区光伏组件成本学习率分布在20%左右，即累计产量扩大一倍，成本下降20%。笔者采用近十年中国数据验证，中国光伏学习率同样为20%。2008年左右光伏成本跳水，其内在机制归结为产量跃升带来的内生技术进步是令人信服的。相比不确定性的政策支持，技术创新对可再生能源成本降低的推动是确定且永久性的，是可再生能源健康发展的基础。 基于以上两点，政府进行可再生能源规划与制定支持补贴政策时，应该放眼长远，将经济波动纳入考虑范畴，以长期、合理而稳定的政策支持可再生能源技术创新。另外，较充分的初期投入能够固定技术进步红利，从全局来看往往更能体现经济性。考虑到清洁能源的巨大发展需求，政府更应当尽早地、更积极地确定长期技术创新支持政策，给予可再生能源行业以信号与信心，激发技术创新动力，可以永久性地降低可再生能源成本。 可再生能源亟须技术突破 此外，煤炭、石油等化石能源终究是有限的，实现可持续和安全的能源供应需要发展可再生的清洁能源，如太阳能、风电、生物能等。受制于竞争力，它们获得大规模的商业化推广与应用依然有困难，这也是急需的能源技术突破的选项。从广义上看，能源领域“软性”的技术进步，如通过能源体制和价格改革，资源配置效率的提高而取得节能减排，对保障能源安全、实现低碳发展也具有重要意义。 对中国而言，依赖技术进步推动清洁发展还面临复杂的能源市场问题。为满足社会发展目标，政府有动机干预能源价格，由于反弹效应的存在，技术进步推动清洁发展会由于能源价格扭曲，其节能减排效应会打折扣。例如，过去十年，尽管能源利用效率随着技术进步大幅度提高，但技术进步推动了经济增长也消费了更多的能源，放大了能源消费和污染排放。就是说，由于能源价格受管制放大了反弹效应，即以技术进步提高能源效率导致的能源节约量和排放与节能目标不一致。 实际上，缺乏能源价格改革的配套，技术进步取得突破的时间和经济成本也可能延长和增加。煤炭乃至其他化石能源的低成本清洁替代，既需要技术进步推动清洁能源的技术突破，又需要使化石能源价格反映出外部性，以使得节能减排对企业个人具有直观的财务意义。 作为世界上最大的能源生产和消费国，在新一轮的能源技术革命中，中国不能落后。2009年以来，中国的清洁能源投资激增，并超过美国，成为全球在核心清洁能源（水电、核电、可再生能源、生物燃料等）领域最大的投资者。各国积极抢占清洁能源技术的制高点，除期望实现低碳发展，也希望能引领未来的能源新技术革命。 （作者系厦门大学能源经济协同创新中心主任） 《中国科学报》 (2015-01-06 第6版 能源)

个人分类: 能源信息|1192 次阅读|0 个评论

经济新常态下我国水电开发迎来新挑战

热度 1 zbt92 2014-12-29 09:26

文 / 张博庭 有媒体报道称， 2000 年 ~2014 年，我国西部大开发累计新开工重点工程 240 项，投资总规模 48390 亿元。西部大开发战略的实施，不仅极大地了改善了西部地区基础设施条件促进了西部的发展，而且还通过西气东输、西电东送等国家能源战略，也极大的支援了东部地区的能源需求和经济社会发展。然而，最近几年，随着我国经济增速的放缓，我们进入了稳增长，调结构的经济新常态。全国各地对能源和电力需求的增长，普遍低于预期。在这种新常态下，作为我国最重要的清洁能源和可再生能源的水电，正在遭遇新的挑战和发展瓶颈。 众所周知，水电能源最显著的一些特点就是建设周期长和输送距离远。这经常会使得国家在经济腾飞时期上马的大批水电项目，在真正投产的时候却遭遇到了市场饱和、难以消纳和输电线路建设不同步的困境。今年以来，由于我国仅次于三峡的溪洛渡、向家坝、锦屏等我国第二、三、四大的水电站的相继全面投产，我国西部水电的送出能力和消纳都出现了较大矛盾。云南、四川这两个国家最大的水能基地，都出现了严重大量弃水。为探讨和解决这些问题，日前，《能源》杂志社、中国水力发电工程学会和四川省能源协会联合在成都召开一个十三五四川水电发展论坛。 论坛不仅邀请了四川省的能源主管部门的领导、专家，而且还要请到了国务院发展研究中心、中国电力企业联合会、国家电力规划总院和水电规划总院等单位的专家分别从不同的角度介绍了四川以及我们全国的水电发展的历史、现状和所面临的一些主要问题。另外，还有来自四川省内多家与水电有关的企事业单位百余人参加了论坛。论坛上十余家水电企业的代表，在会上介绍了本单位在新常态下的现状和所遭遇到的问题。总的来看，尽管各参会代表的口径还并不完全一致，但是，今年以来四川省的水电出现了大量的弃水，绝对是一个不争的事实。保守的估计所损失的总电量，也不会少于 100 亿千瓦时。 更令人担心的是，这种大量弃水的严重局面，如果不引起重视、并采取必要的措施，不仅将会在今后几年内持续，而且可能会越演越烈。这不仅会让给相应国家积极发展水电号召的国有企业蒙受巨大的经济损失，而且还将严重的影响和干扰我国的能源结构调整和节能减排任务的完成。 笔者认为，市场的能源结构调整作用是不是万能的。记得在我国经济高速发展的时期，旺盛的电力需求极大地刺激了投资少、见效快的火电建设。然而，由于受到煤炭开采和运输能力增长的局限，快速增长的火电装机，导致煤炭的价格快速攀升，从而又造成了严重煤电矛盾。这时候，市场才促使人们去加快开发建设不用烧煤的水电，来满足经济增长的需求。想不到当我们在经济腾飞、煤价高涨的时候大力开发的水电，真正到了大规模投产的时候，却又遭遇到了市场萎缩的更大难题。 四川是我国水电的第一大省，四川、云南和西藏三个省份所拥有的水能资源将占我国资源总量 80% 以上。目前四川水电所遭遇的大量弃水问题，不仅在云南同样严重的存在，而且还更为严重。（西藏的水电目前几乎还没有得到开发）也就是说，在经济增速经常波动的情况下，如何保障又好又快的发展水电，我国水电发展所面临的共同课题。 面对当前的现实，也有人建议，既然水电的市场困难，就应该调整积极发展水电的国家政策，减慢我国水电的开发速度。而笔者则认为：如果那样的话，当我国下一次的经济高潮到来的时候，我们又不得不迅速上马一批见效快的火电，以解燃眉之急。长此下去，我国的能源结构只能是越来越糟糕。因此，越是在市场不景气的时候，我们越应该冷静的去反思我们当年过量的盲目发展火电所带来的不良后果。如果我们在今天产能严重过剩的时候，都不能，或者说不敢提出淘汰煤电机组的意见，那么我国的能源结构调整将何从谈起。 当然，我们积极发展水电的政策，也有很多值得反思的地方。例如，我们的水电开发过度的依赖市场的竞争，而缺乏站在国家层面的规划指导。例如，在电力体制改革以前，我国的十五规划，曾把金沙江中游的龙头水电站虎跳峡作为金沙江上首先要开发的目标。但是在电力体制改革十几年之后，由于龙头水库电站的开发回报率低，目前我国金沙江中、下游的所有电站几乎都已经得到了开发，而虎跳峡这个社会效益最巨大，对改善我国水电的电能质量最重要的龙头水电站，却已经变成了一个悬而未决的难题。我们不妨设想一下，如果我们能像建设三峡工程一样的以国家的投资结合市场化的商业开发，优先开发了虎跳峡水电站的话，那么无论是今天四川，还是云南的水电，恐怕都不会产生如此严重的弃水难题。 虎跳峡龙头水库开发滞后的影响，只是一个流域梯级水电开发不够合理的典型。事实上，电力体制改革之后，我国很多流域的水电开，几乎都把经济效益较低，而社会效益最重要的龙头水库电站的建设排在了流域开发的后面。这种结果必然会导致，前期开发的水电站调节性能不好，电能质量不高，汛期、枯期的发电亮相差距大。夏季电多得送不出去，不得不大量弃水，冬季又严重缺电不得不依靠大量的火电补充、应急。这就是当前我国水电发展的现状。 当然，我们龙头水电站开发滞后的责任，并不都在开发企业身上。我国不乏有一些有眼光的开发企业，也非常清楚建设龙头水库的好处和重要性。也非常愿意优先投资开发龙头水电站。然而，众所周知龙头水库电站往往移民多、淹没大，所产生的生态和环保问题也必然会多很多。目前，某些政府部门，已经把国家利用市场手段开发水电的企业当成了唐僧肉，很多龙头水库电站至今建设不起来，并不是开发企业不想建，而是移民和生态的负担，确实已经超过开发企业的自己的能力范围。 我们可以设想一下，如果，我国三峡工程不注入代表国家的三峡建设基金，没有全国很多省份帮助接纳解决移民，别说一个三峡公司，就是十个、百个三峡公司，恐怕也很难把三峡工程建设起来。所以，此时此刻我们确实应该反思一下我国积极发展水电政策，是否存在问题？不过要反思的绝不应该是，是否应该积极发展水电？而是，我们的一些政府部门，是不是给担负着积极发展水电任务的企业，强加了一些他们所不能承受的负担。当然。我们也不能一味的责怪个别政府部门，不应该对水电开发拔苗助长。不过，我们确实应该思考一下，在市场化的水电开发过程中，具有重大公益性的大水库建设，是否应该是国家必须担当的责任。美国是世界上市场化程度最高的国家之一，但是，他们国家大江大河上的水电站建设权，却始终把握联邦政府的手中。其原因何在？非常值得我们探讨。 在我国，一方面过度依赖市场化手段的水电开发不利用龙头水库的建设。另一方面，龙头水库建设的滞后，又严重的影响着与之相配套的水电外送线路的建设。从当前的现实看，无论是四川还是云南的大量弃水，确实都存在着电力外送通道不足的问题。但同时我们又不能否认，这两个省都存在在冬季水电出力不足，甚至不能满足本地的电力需求，都需要火电机组帮忙的特点。也就是说，现有的电力外送通道的不足，主要是汛期的现象，而在枯水期，即使现有的电力通道，也已经有了某种过剩的矛盾。试想若干年后，未来各个流域的龙头水电站都建设完成之后，我们还有多少富余电力需要外送？以雅砻江为例，按照规划，当雅砻江上的主要蓄水的水库锦屏一级和两河口都完全发挥作用以后，雅砻江流域个梯级水电站的枯水期发电量，将会超过汛期。这种现象，如果这各个流域，都不同程度的存在，那么我们是不是还应当要求当前电力通道的建设，一定要满足暂时的电力外送需要呢？ 总之，解决水电外送和消纳的问题，绝不应该简单的头痛医头，脚痛医脚的要求降低水电建设的速度和强调加快输电通道的建设。而应该是接受以往我们经济腾飞时期火电机组发展过快的教训，更加严格的控制我国煤电机组的增加，加大我国能源结构调整的力度。对于国家要求积极发展的水电，不仅不能降低其发展速度，反而应该尽快解决龙头水库开发建设普遍受阻的难题。尽快加速龙头水库电站的开发建设，提高和改善我国水电的电能质量，真正的担负起我国能源结构调整的重任。 对于我国的电网建设，我们一方面应该制定全国性的统一规划，加紧建设，满足水电、风电以及西部坑口电站西电东送的需要。同时也要敢于突破现有国家电网和南方电网的分别规划各自管辖区域内电力输送、消纳和平衡的格局。因为我国大量水电的资源集中在南方，明显存在夏季电力过剩，冬季出力有限的问题，而我国北方的风力发电和配合冬季取暖的热电联产，又明显的有冬季必须多发电的特点。因此，对于我国的电力规划，除了要有西电东送的大格局之外，还应该考虑南北互联、实现冬夏互补。这些具体的课题，才是我们在稳增长、调结构的经济新常态下，最需要考虑和研究的。 （完）

2393 次阅读|1 个评论

一个清洁能源方案

outcrop 2014-9-19 11:11

Sun Catalytix的清洁能源系统，去掉了传统的蓄电池，晚间改用燃料电池供电；这个思路比较有意思。 Sun Catalytix刚被洛克希德-马丁收购。 延伸阅读： 洛克希德收购Sun Catalytix

个人分类: 机电工程|2493 次阅读|0 个评论

[转载]刘振亚：构建全球能源互联网 实现清洁替代与电能替代

热度 1 mhchx 2014-9-2 16:21

根据人民网北京9月2日电 今日，在第11届APEC（亚太经合组织）能源部长会议期间，中国产业海外发展和规划协会与国家电网公司在北京钓鱼台国宾馆共同主办“APEC能源部长与企业家午餐会”，来自APEC地区21个经济体的能源部长及观察员、国际组织、各经济体驻华大使以及国内商界领袖等约180位高层出席。中国产业海外发展和规划协会会长张国宝和国家能源局副局长张玉清致欢迎辞，国家电网公司董事长、党组书记刘振亚出席会议并作主旨发言“构建全球能源互联网，服务人类社会可持续发展”。 刘振亚分析了人类社会可持续发展面临严峻挑战，并指出了推进清洁替代和电能替代（“两个替代”）的重要性。他指出，应对人类社会可持续发展面临着能源安全、环境污染、气候变化等诸多挑战，应对挑战的关键是加快能源生产和消费革命，大力推进清洁替代和电能替代（“两个替代”）。清洁替代是在能源开发上以清洁能源替代化石能源，走低碳绿色发展道路，实现化石能源为主向清洁能源为主转变。电能替代是在能源消费上实施以电代煤、以电代油，推广应用电锅炉、电采暖、电动交通等，提高电能在终端能源消费的比重，减少化石能源消耗和环境污染。 针对世界能源变革的思路与实践，刘振亚认为，只有树立全球能源观，构建全球能源互联网，统筹全球能源资源开发、配置和利用，才能保障能源的安全、清洁、高效和可持续供应。能源问题具有全局性和广泛性。树立全球能源观是推动能源变革的重要前提。全球能源互联网由跨洲、跨国骨干网架和各国各电压等级电网构成，连接“一极一道”（北极、赤道）大型能源基地，适应各种集中式、分布式电源，能够将风能、太阳能、海洋能等可再生能源输送到各类用户，是服务范围广、配置能力强、安全可靠性高、绿色低碳的全球能源配置平台，具有网架坚强、广泛互联、高度智能、开放互动的特征。 刘振亚指出，构建全球能源互联网包括洲内联网、洲际联网和全球互联。重点是开发“一极一道”等大型能源基地、构建全球特高压骨干网架、推动智能电网在全球广泛应用、强化能源与电力技术创新。构建全球能源互联网具有显著的规模经济性和网络经济性，意义重大、影响深远，将保障全球能源安全、保护地球生态环境、实现人类社会共同发展。 刘振亚也特别指出，推进全球能源互联网建设，实现“两个替代”，既面临可再生能源加快发展的历史机遇，也面临国际政治经济、社会环境、能源政策、市场建设、技术创新等重大挑战，需要各方面加强沟通、凝聚共识，增进信任、形成合力，共同推动全球能源互联网建设，为人类社会可持续发展作出重大贡献。 近年来，国家电网公司在建设特高压和智能电网、促进能源可持续发展方面做了大量工作，已成为世界领先的实践者。国家电网公司基于全球能源观，提出的全球能源互联网理念具有极大创新性，世界各国在特高压、智能电网和清洁能源发展方面的创新实践，将为全球能源互联网发展奠定基础。 第11届APEC能源部长会议是2014年APEC领导人非正式会议的重要组成部分，本次会议的主题为“亚太区携手合作迈向永续能源发展”。会议期间，会议代表们还将在北京参观国家电网公司特高压直流试验基地，见证中国特高压发展成就。 (资料来源: http://energy.people.com.cn/n/2014/0902/c71661-25587914.html)

个人分类: 新闻|1561 次阅读|1 个评论

[转载]中国清洁能源的R&D经费投入几乎和美国持平。

goodxiangzi 2014-8-26 06:16

中国的RD投入越来越大。

1477 次阅读|0 个评论

美国加速推进小型核电商业化

热度 1 Jacking 2014-1-28 15:45

美国加速推进小型核电商业化 作者：陈钊 2014-01-21 * 照片来源于努斯凯尔（ NuSacle ）能源公司 上个月（12 月 12 日）， 美国能源部宣布出资 2.26 亿美元，支持 努斯凯尔 （ NuSacle ）能源公司 开展小型核电的技术研发和许可证申请，这是美国能源部宣布的第二个小型核电资助项目。作为奥巴马政府加速推进清洁能源战略的一部分，美国能源部于 2012 年 3 月宣布了一项总额 4.5 亿美元的科研资助计划，用于帮助美国核工业开展小型模块化反应堆的技术研发和许可证申请。 2013 年 3 月，即资助计划宣布一年后，美国能源部宣布了首个小型核电资助项目，巴威（ Babcock Wilcox ）公司获得了美国能源部 1.5 亿美元（或提高至 2.25 亿美元）的资助。 在奥巴马政府的清洁能源战略中，到 2030 年美国 80% 的电力将由包括核能在内的清洁能源提供。通过此次大规模资助小型核电研发，可以看出即使在福岛核事故之后，奥巴马政府对于通过发展小型核电实现其清洁能源发展目标仍寄予厚望。 抢占行业领导地位 显然，发展小型核电已成为奥巴马政府清洁能源政策的重要部分。根据美国能源咨询管理委员会的预测，要在 2035 年完成 80% 电力源自清洁能源的目标，美国至少需要有 1100TWh 的电力源自小型核电，这个发电规模已超过美国现有 100 多座核电站的发电量。同时，小型核电也被美国工业界认为是替代退役电站和增强电网调节能力的极佳选择。“它们可以有效增加电网的调节能力，因为它们可以根据实际需要来增加容量，也可以利用它们替代退役老化的化石燃料电站”前美国能源部长朱棣文（ Steven Chu ）在《华尔街日报》专门介绍小型核电的文章中写道。 “小模块化反应堆是新一代安全、可靠的低碳能源技术，它为美国在全球低碳工业中占据领导地位提供了一个重要机会”，美国能源部长欧内斯特 · 莫尼兹（ Ernest Moniz ）在项目资助发布会上说，“美国能源部致力于加强核能在美国低碳未来中的重要性，小型模块化反应堆这样的新技术将确保我们在全球核能行业中保持领先位置。” 美国如此大规模资助小型核电研发，正是期望通过发展小型核电加速推进其核能复兴战略，并希望在全球范围内迅速占领该领域的领导地位。 在美国能源部与小型核电公司签署的协议里，明确规定所设计的反应堆必须在国内生产，以增强美国的制造能力和提高美国的出口能力。 按照美国能源部的规划，小型核电将在 2025 年左右实现商业化，届时美国将成为全球小型核电行业的领导者。 据美国相关机构的预测，在 2019-2030 年间，小型核电工业可提供约 180 万个就业机会和约 2800 亿美元的出口额。 或将成为革命性能源形式 小型核电，也称小型模块化反应堆，是一种新型的核能利用形式，其规模只有现有商用核电站的 1/3 或者更小，具有灵活性高，安全性高和投资小等特点。小型核电适用于电力需求规模小、电网基础设施薄弱的国家和地区，也可用于边远地区供电、居民和工业供暖供热、海上石油开采、海水淡化等领域，具有非常广阔的市场前景。据国际原子能机构预测，到 2040 年，全球小型核电的需求量将达 1000 台。 通过模块化设计，小型核电可以在工厂里完成整个反应堆的生产和组装，然后通过卡车或火车运输到目的地进行发电，在寿期结束后可以将整个反应堆运往后处理场，进行退役处理。对于这种极具创新的设计方案， 努斯凯尔（ NuSacle ） 能源公司研发部主任，前美国橡树林国家实验室核工程师丹尼尔·英格索尔（ Daniel Ingersoll ）博士在接受美国媒体采访时表示，“我们正在寻找一种革命性的能源形式。” 由于规模变小，小型核电的安全性可以得到极大地提高。在 努斯凯尔 （ NuSacle ） 能源公司的小型核电设计方案中，其堆芯熔化概率远远小于大型核电站（ NuScale 小型核电的堆芯熔化概率约为 10 -8 ，目前正在运行的第二代核电站堆芯熔化概率约为 10 -5 ，目前正在建设的第三代核电站堆芯熔化概率约为 10 -7 ) 。此外，这种小型核电的核燃料装量只有大型核电站的 5% ，其对周围环境的影响远远小于现有商用核电站。 同样由于规模变小，小型核电的投资金额也随之大大减小，建设周期也可以有效缩短。在现有的小型核电设计方案中，投资金额大概在几亿到几十亿人民币不等，建造周期也可以缩短到 2 ~ 3 年。而传统的大型核电站，投资金额一般要在 100 亿人民以上，建造周期则要长达 4~5 年。投资金额减小，建造周期缩短，这样就大大提高了小型核电的投资项目的吸引力，也使得利用民间资本投资核电成为可能。而且，通过规模批量生产，还可以有效降低小型核电的生产成本，从而提高小型核电的经济效益。这种成本控制方式已经在美国海军造船业上得到了验证。 “商业化”四步走战略 对于如何成功实现小型核电的商业化，美国学者给出了一个“四步走”的战略方案。 第一步，尽快推进技术验证和许可证申请。小型核电属于新型核电技术，对于负责核电设计的工程师和和负责颁发建造许可证的 美国核能管理委员会（ NRC ） 的技术审查员来说，都是全新的内容，他们需要时间和资金开展相关的实验研究和技术开发。美国能源部此次的资助项目，目的便是为小型核电开发公司进行技术验证和许可证申请提供资金保障。 第二步，完成首堆建设。作为第一批生产建造的小型核电，将无法享受“规模生产”带来的成本优势，高昂的造价可能成为首批小型核电建造主要障碍。美国能源部将可能成为首批小型核电的购买者。她可以通过其管辖下的政府公共设施、国家实验室或军事基地购买这些小型核电。事实上，美国能源部已于 2012 年 3 月，与三家 小型核电开发公司 签署备忘录，为这三家公司提供土地使用、现场资料等服务。 第三步，实现规模化生产。在完成首堆建设之后，相关生产商已具备了小型核电的生产能力。在这个阶段里，各小型核电开发公司的主要任务便是开展融资，扩大生产能力。预计到 2030 年，美国的小型核电生产能力可达年产 20 台。 第四步，全球商业化。经过前面三步战略的实施，美国将形成成熟的小型核电工业体系。在这个阶段里， 各小型核电开发公司 将积极国内外市场，向全球商业化发展。预计到 2040 年，美国小型核电生产能力将稳定在年产 50 台左右。 虽然小型核电商业化应用的发展前景仍存在争论，虽然小型核电的实际建造成本和经济竞争能力还难以确定，但美国能源部的坚决举措表明了美国当局对该新型核电技术的巨大信心。一旦小型核电商业化应用战略成功实施，美国的核能复兴便指日可待！ 作者简介： 陈钊（ 1987- ），男，广东潮州人，中国科学技术大学核科学技术学院博士生，德国卡尔斯鲁厄理工学院核能技术研究所国家公派联合培养博士生，从事先进核能系统（如小型核电）的设计与安全分析研究工作。 E-mail: zchen214@mail.ustc.edu.cn

个人分类: 核能科普|4371 次阅读|1 个评论

月球太阳能开发惠及千秋万代--谈月球的能源开发利用优势及其开发

热度 1 zbouyang 2013-12-22 18:10

月球是地球的伴侣，月球给地球带来了潮汐，使得海洋成为活的、富有生机的海洋。不过，月球可以为人类发挥更大的作用。月球上有丰富的资源，比如各种稀有元素，核燃料等。 另外，月球作为太阳能开发基地有其独特的优势。在月球上，没有空气，没有水气，没有风、云、雨等对太阳的吸收作用，月球上能接受到的太阳能的密度要远比地球上高。月球上，白天月面的温度可达127℃，这可以大大提高半导体太阳能电池的效率。这可以降低太阳能发电的成本。 此外，月球上有大片的廉价荒地，不像地球上土地资源那么昂贵，这样可以大大降低太阳能的成本。 再有，月球上的太阳能发电站，因无风吹雨打，其维护是非常简单的，可以降低维护成本。 由此可见，月球太阳能发电具有极其诱人的前景，中国应首先开展该方面的研究，解决中国面临的能源危机问题。用上了来自月亮的清洁能源，灰霾等污染也可以随之得到解决。 中国的月球太阳能还可以输送给其它国家，这样可以源源不断地获得外汇财富。 如此看来，开发月球的步伐必须加快。国家可以考虑将4万亿外汇资产的20%左右（约5万亿人民币）用来开发月球太阳能，其回报将是长期（惠及千秋万代）而巨大的。涉及到登月技术，月球基地建设技术，月球运输技术，月球人生活技术，高能电磁波束产生、中转、接收、转换技术等。 ------ 附录：几个技术问题 一、月球太阳能发电的持续供电问题 月球的自转周期是约27日，即其白天/黑夜的循环是13.5日左右，在黑夜里太阳能电站就会失去电力。为此，需要在月球表面建立两套或四套发电装置，均匀地分布于月球赤道上，这样就可以连续不断地为地球提供电力能源。 二、月球太阳能到地球的传输问题 月球与地球相聚遥远，用电缆输电是不太现实的。可行的办法是，将太阳能发电站发出的电能转换为微波或红外电磁波，这些电磁波的频率可以选择那些在地球大气中不受衰减的电磁波频率（即大气窗口频率）。月球上太阳能电站发出的电力转换为高能量的电磁波，经过定向天线，向地球输送电磁波能量。在地面上设置接收天线阵，所接收的能量再转换为电能输送到全国各地。 三、发射天线和接收天线的角度自动控制 由于月球相对于地球的位置在不断变化，月球上的发射天线和地球上的接收天线的角度需要做自动跟踪调整，以保证最大的能量输送和接受。 四、地球接收站的选址 由于月球相对于地球在不断变化，某地球上空的月球不是任何时刻都存在，因此，需要从东道西设置数个电磁波能量接收站/基地。东面可以选择在荒岛上，西面可以选择在沙漠上。 五、发射绕月同步卫星做电磁波输送中转 在月球上空设置一个绕月同步卫星或准同步卫星，在卫星上安装电磁波能量反射镜，将其作为电磁波能量输送的中间站，则可以避免在中国境内无月球出现时段的能量输送中断问题。 六、利用地球卫星作为能量输送的中转站 除了利用月球卫星做电磁波输送能量中转外，发射地球同步卫星，做电磁波能量输送中转站也是一个办法。 只需要两颗地球同步卫星，就可以将月球传输过来的电磁波能不分昼日地输送到中国的固定电磁波能源接收基地。 采用地球卫星中转站的好处是，电磁波能量接收基地可以按意愿自由选择，比如可以将某个山的山顶作为接收基地，也可以将沙漠中的某块地作为接收基地。 七、宇宙航行时需要注意的问题 由于月球与地球之间存在高能量的输送通道，在宇宙航行时，航行轨迹需要做特殊设计，或者航行器需要有相应的抗辐射外壳。否则，航行器会受到损伤。 八、居民安全问题 为了防止强大的电磁波对人和其它生物造成伤害，需要在电磁波能量接收基地外围设置隔离带和围墙，防止人、动物等进入电磁波能量接收基地。 另外，需要有安全跟踪检测传感器，及时修正卫星反射天线的反射角度，严格保证电磁波能量束的偏离距离在安全范围内。

个人分类: 建议|4924 次阅读|2 个评论

比尔•盖茨的能源奇迹梦想

热度 9 Jacking 2013-12-22 03:03

比尔•盖茨的能源奇迹梦想 陈钊 2013-12-21 中国科学技术大学核能科学与工程专业博士生 E-mail: zchen214@mail.ustc.edu.cn 比尔·盖茨曾经说过，他一生中有三大梦想：第一个梦想是希望每个人都能拥有一台电脑，这个梦想他已经实现；第二个梦想是希望每个人都能拥有平等的医疗机会，包括世界上最贫穷的地区，他成立的比尔和梅琳达·盖茨基金会正每年投入大量资金用于消灭艾滋病、结核病和疟疾，这个梦想他正在努力中；第三个梦想是希望能让最贫穷地区的人用上廉价的清洁能源，他成立的泰拉能源公司正在紧锣密鼓地开展科技研发，这个梦想他才刚刚开始。 能源与气候问题 比尔 · 盖茨认为，能源对于改善人类的生活具有重要意义。现代文明是建立在先进能源技术的基础上的，人类历史进程的前进需要能源技术不断取得突破。人类只有到了二十世纪初，在能源价格快速下降后，才能够用上冰箱和空调，才能拥有各种现代化的事物，才能够真正享受现代文明给我们带来的美妙生活。因而，人类希望拥有更加美好的生活，就必须在能源技术上取得突破，进一步降低能源价格。 图 1 1900-2000 年间美国能源价格曲线图 然而，当我们在努力降低能源价格的同时，又面临了另外一个新的挑战——气候问题。我们目前大量使用的能源，如煤炭、石油、天然气等，都属于化石能源。化石能源的使用会排放大量的二氧化碳，二氧化碳的大量排放将导致全球温度上升，全球温度上升将导致全球气候变化，全球气候变化将破坏现有的生态环境，生态环境的破坏将意味着庄稼将无法生长，洪涝和干旱将频繁发生。这些变化将会摧毁我们原本已经非常脆弱的生活环境，从而导致饥荒，导致动荡，导致更多的贫困。因此，我们必须给能源的利用增加一个新的限制，这个限制就是二氧化碳排放量。 图 2 1855-2009 年间全球二氧化碳排放总量曲线图 如何减少二氧化碳的排放 图 3 二氧化碳排放量计算公式 能源消耗与二氧化碳之间的关系，我们可以通过一个公式来说明，这个计算二氧化碳的公式有四个因素，分别是人口总数（ P ），人类使用的服务量（ S ），每项服务所消耗的能源量（ E ）和每单位能源所排放的二氧化碳量（ C ）。接下来，我们将逐个因素进行分析。 首先是人口总数（ P ），目前世界上有 68 亿人口，而且在不断的增加，一直会持续到 90 亿左右。随着科技是发展，如果我们在新疫苗开发、医疗服务、生殖健康方面的工作做得卓有成效的话，也将促进这个因子的增长。所以，我们无法通过这个因素来减低二氧化碳的排放。 第二个因子是我们使用的服务量（ S ），这包括我们吃的食物、穿的衣服、电视、空调、暖气等。这个因子越大说明我们使用上了更多更好的服务，说明我们拥有更加美好的生活。所以，我们也不可能通过减低它才减低二氧化碳的排放。 第三个因子是每项服务所消耗的能源量（ E ），也就是能源效率。这个因子不会持续上升，我们可以通过发明新技术，采用新材料等方法来减低每项服务所消耗的能源量。但是，能源效率的提高是有限的，通过提高能源效率来减低二氧化碳的排放也是非常有限的。所以，我们并不能在这个因子上基于太多的期望。 第四个因子，也是最关键的一个，是每单位能源所排放的二氧化碳量（ C ），在这个因子上我们可以大有所为。我们可以通过采用清洁能源，从而降低二氧化碳的排放，甚至可以降至为零。但是，要改变现在以化石能源为基础的能源系统，在全球范围内建立一个以清洁能源为基础的新的能源系统，这是一个非常严峻的挑战。但是，我们必须这样去做，才能进一步提高人类的生活水平，才能实现人类的可持续发展。 我们需要能源奇迹，来实现我们的梦想。 寻找能源奇迹 在众多的清洁能源技术中，比尔·盖茨较为看好的有五个方向，他们分别是碳捕集，核能，风能，光伏太阳能和太阳能热利用。这五种清洁能源技术都可以实现二氧化碳零排放的目标。但是，它们还不够成熟，它们都有很多困难需要我们解决。我们需要投入资金，投入研发人员，我们需要不断去克服这些困难，在技术上不断取得突破。这是一项伟大的工作！ 碳捕集是指将化石燃料燃烧产生的二氧化碳通过烟囱收集，加压，液化和储存。目前的试验已经能够做到捕集 60% 到 80% 的水平，但这还不够，还需要进一步提高。此外，在一个地方长期大量储存二氧化碳也会引起争议，也存在一些长期安全隐患。如何提高碳捕集效率，如何解决二氧化碳废料的存储问题，这些都是目前我们需要解决的关键问题。 图 4 碳捕集技术原理图 核能是一种能够实现大规模利用的清洁能源，但它同样面临很多困难。首先是安全问题，科学家必须发展出相关技术，让核电站运行得更加安全，真正杜绝核事故的发生，同时还要确保核燃料不会被用于武器制造。第二个问题是核废料处理的问题，核废料虽然量不大，但有很多令人顾虑的地方。科学家必须发展相关技术来处理这些核废料，这些方法必须是让人们感到安心。这些问题都很困难，但是是可以解决的，所以我们需要继续努力。 图 4 核电站 五种能源的最后三种，包括风能、光伏太阳能和太阳能热利用，人们通常称为可再生能源。它们都不需要燃料，他们都来自于大自然，是非常清洁和可持续发展的技术，但它们将面临同样的问题。首先，这些技术所收集到的能源的密度非常低，要远远小于电厂。这相当于是能源农业，其规模都是平方公里级的，比常规的发电厂要大几千倍。其次，这些能源是间歇性的，太阳光不是一整天都有，风也不是一直在吹。如果完全依赖这些能源，我们还得有其它渠道来获取能源，以度过间歇期。最后，这些能源都面临巨大的成本问题和传输方面的挑战。因为适合建风电场和太阳能电站的地方一般都是在人口稀疏的地方，这些地方发出来的电需要输送到人口密度的城市，而这个距离通常是非常遥远的。 图 5 风电场 图 图 6 光伏太阳能电站 图 7 太阳能热电站 比尔 · 盖茨的努力 对于以上五种能源中的每一种，我们都需要投入大量的资料和研究人员。值得高兴的是，现在已经有很多团队投入到其中，开展了实质性的行动，比尔 · 盖茨的团队就是其中一个。 比尔·盖茨出资几千万美元成立了泰拉能源公司（ Terrapower ），他们正在开发一种新的核反应堆。这种新的核反应堆称为行波堆，这种反应堆不燃烧常规的核燃料铀 235 ，而燃烧核废料中的铀 238 。铀 235 非常稀少，其存量还不到天然铀的 1% ，而铀 238 储量非常丰富， 占天然铀 99% ，且开采非常容易。这可以说是一个疯狂的想法，但并不是不可能。他们已经通过超级计算机进行了数值模拟，证明方案是可行的。他们的燃料是原本被丢弃的核废料，所以成本可以极大地降低。而且，他们把核废料变成燃料，再也不用担心该怎么处理核废料的问题。这样，他们只需要采用现有储存在美国肯塔基州核废料场的核废料，就可以为全美国宫殿数百年。另外，仅仅通过简单的开采程序，就可以得到足以供应地球下半辈子使用的燃料了。 图 8 美国肯塔基州核废料场 图 9 Terrapower 设计的先进反应堆 图 10 Terrapower 开展的反应堆数值模拟 当然， Terrapower 的技术还存在各种各样的困难，解决这些困难需要政府、企业和科研机构多方面的共同努力。比尔 · 盖茨正在不断地寻求合作，中国便是他理想的合作者之一。他已分别于 2011 年 12 月和 2013 年 3 月两次来到中国，与政府官员、企业和研究机构开展交流，共同探讨推进先进核电技术的合作。 寻找能源奇迹，需要面临诸多挑战，但他们没有放弃，他们正在不断地努力中。 资料来源： 1. 比尔 · 盖茨 TED 大会演讲稿，《 Energy Miracles: Innovating to Zero CO 2 》， 2010 年 2 月 2. Terrapower 公司公开发布资料，《 TerraPower, LLC Nuclear Initiativ 》， 2009 年 4 月

个人分类: 核能科普|8021 次阅读|23 个评论

碳储存能够打开清洁能源项目的大门？

热度 2 mhchx 2013-7-1 14:48

6月26日华尔街杂志上的一篇文章说，碳储存能够打开清洁能源项目的大门。因为调查显示：美国拥有地下储存CO 2 排放500年的能力，但成本高是其主要问题. 不过，随后网上的一个评论则很有意思。评论说，这个断言有足够的能力进行地质储存二氧化碳存在几个问题：一是谁将承担损害赔偿责任,如果这些地下存储单元失败(即释放二氧化碳)或引起其他问题(如地震或违规行为)。二是收集、压缩,然后泵二氧化碳进入地面所需要的能量相当于燃煤电站约30 - 40%的发电容量。所以,你最终要减去30%的额外发电成本，这就抬高了每个人的电力成本。三，也许，碳储存的一个原因就让“可再生能源”看起来很便宜了。 无论如何，如果把这一技术与美国总统奥巴马6月25日公布的首份气候行动计划结合起来，就可以看出，美国政府想靠行政命令拿发电厂开刀，试图绕过国会限制碳排放，还是有其技术支撑的。但美国全国制造商协会认为，奥巴马的提议将抬升成本。共和党众议员谢利 穆尔 卡皮托称，奥巴马的“专制行为将令煤炭业破产”。 因此，碳储存是否真正能够打开清洁能源项目的大门还有待进一步观察！

个人分类: CO2|1991 次阅读|3 个评论

新书推介：《低碳时代发展清洁能源国际比较研究》（《能源与环境

xscb 2013-6-3 09:51

书名：《低碳时代发展清洁能源国际比较研究》（《能源与环境经典与前沿丛书》第一卷） 作者：许勤华 等 出版社：世界图书出版公司 ISBN ： 978-7-5100-6189-9 出版时间： 2013.5 定价： 45.00 元 作者简介： 许勤华，博士，中国人民大学国际关系学院副教授，俄罗斯东欧中亚研究所副所长，中国人民大学国际能源战略研究中心执行主任，国际政治经济、世界经济和国际关系专业研究生导师。研究领域主要为能源政治、国际能源战略、中国能源政策。从事国际问题研究二十几年，在捷克、美国、日本、新加坡、英国有长期访学及工作经历。曾为亚太经济合作组织能源研究中心高级研究员、香港特区政府能源强度模型重大项目技术组长，现为国家发展与改革委员会能源研究所客座教授、东南亚和东盟经济研究所能源安全评估工作小组成员、北京国际能源专家俱乐部成员、英国国际战略研究所会员、中国国际问题基金会研究员、中国裁军协会会员。主要著述有《新地缘政治：中亚能源与中国》（2007）、《能源外交概论》（2012）、《中国能源国际合作年度报告》（2009、2010/2011、2011/2012、2012/2013）、《文化差异比较研究：为促进国际合作》（Cultural Differences Comparative Studies For Facilitating International Cooperation）（2012）等，获得过能源研究国际类奖项，主持过多个国内外能源项目。迄今为止，许博士已访问过全球30个国家和地区，有丰富的国际合作和文化差异经历。 内容提要： 发展清洁能源是中国建立资源节约型社会、实现可持续发展的唯一选择，而发展清洁能源战略及政策的确立是发展清洁能源的前提和基础。一些国家特别是发达国家发展清洁能源历史比中国要长，汲取其战略、政策及政策执行各个方面的经验和教训为我所用，能使我们无论在技术还是商业运作领域都占有有利地位，这就需要进行深入的比较研究，并找到一个最恰当的国际合作方式和途径。 目　　录： 第一章 导论 001 一、研究背景 001 二、已有成果 003 三、概念界定 005 第二章 全球清洁能源发展现状及趋势 008 一、清洁能源发展现状 008 二、清洁能源产业发展特点 012 三、清洁能源产业发展趋势 016 第三章 产业政策及政策绩效国际比较 023 一、清洁能源产业政策的定位与范畴 023 二、清洁能源产业政策构成 027 三、清洁能源产业政策成因 029 四、清洁能源产业政策及绩效国际比较 035 第四章 发展清洁能源融资制度国际实践 049 一、融资制度及制度变迁理论 049 二、清洁能源融资的现状、特点与要求 057 三、清洁能源产业融资制度的变迁动力和路径选择 063 四、清洁能源产业融资制度的变迁方向 069 第五章 发展清洁能源个案分析 073 一、欧盟主要国家清洁能源发展政策与效果 073 二、日本清洁能源发展政策与效果 094 三、美国清洁能源发展政策与效果 098 第六章 中国清洁能源国际合作战略 114 一、中国清洁能源发展现状及政策研究 114 二、中国发展清洁能源的障碍及突破口 125 三、中国清洁能源国际合作战略及对策 135

2230 次阅读|0 个评论

[转载]大电网时代的节能策略

zqb625024295 2012-12-9 01:41

　智能电网建设步伐的加快，进一步帮助电网网损率逐步降低。但是在输变电项目能评过程中可以看出，主变压器等相关设备能耗、既有电网能耗较高等方面仍有可完善之处。 　　在当前我国终端能源消费中占比高达20%的电力消费几乎完全依靠电网进入终端用户。而作为当前我国最大的电力企业，国家电网公司下辖26个省、自治区、直辖市，覆盖国土面积的88%以上；其次是南方电网公司，负责广东省、广西自治区、云南省、贵州省和海南省5省(区)的电网投资建设、经营管理及输配电业务。而除上述两个公司外，内蒙古电力集团公司、陕西省地方电力集团公司等电网企业也参与共同构建了我国电网格局。 　　而电网内各电压等级电网则承担着不同的输电功能，1000千伏特高压交流定位于国家主干网架建设和跨区域联网送电；±800千伏直流输电定位于我国西部大水电基地和大煤电基地的超远距离大容量外送；750千伏电网主要作为西北地区跨省联网送电线路；500千伏电网主要作为除西北地区以外的区域和省内主网架；330千伏电网主要作为西北地区内的省网主网架；220千伏及以下电网主要承担将电力输送给用户的任务。 　　近年来，伴随着国家经济的发展，电网建设也得到了迅速发展。电网系统运行电压等级不断提高，网络规模也不断扩大，截至2011年底，全国220千伏及以上输电线路总长度达48万公里，变电容量约22亿千伏安，电网规模跃居世界第一。 　　在此期间，一大批重大输电工程开工建设。其中，海南联网、呼辽直流、新疆与西北联网以及特高压交、直流等一批高电压等级、长距离、大容量的输电工程已建成投产，开启了我国大电网时代，增强了跨区域电力输送能力。 　　我国智能电网建设步伐加快，特高压电网工程逐步开展，1000千伏晋东南—南阳—荆门特高压交流试验示范工程顺利通过国家验收，标志着特高压已不再是“试验”和“示范”阶段。2011年10月，皖电东送淮南-上海特高压交流输电示范工程获国家发改委核准，成为继晋东南—荆门输电工程后全国第二条获准建设的特高压交流输电项目。目前电网建设已成为我国电力建设的重要方向，“十二五”期间我国电网投资规模持续扩张。 　　6%的网损率 　　电网电能损耗水平作为一项反映电网规划建设、生产运行、装备及经营管理水平的综合性技术经济指标，直接反映了电能的利用效率，同时影响着电网企业的经营效益。通常采用网损率或者电能损耗率来衡量电网的能效水平，世界主要国家电网网损率如表所示。 　　A类代表国：日本、韩国，网损率最低，电能损耗很小。属于发达国家或新型经济体，电网建设较为完善，平均负荷密度大，电网输送距离短，重视电网降损，采用各种降损技术措施，电源与负荷分布较为平衡，电源多集中于负荷中心。 　　B类代表国：美国、法国、英国，网损率较低，电能损耗较小。属于发达国家，电网建设较为完善，平均负荷密度大，电源多集中于负荷中心，电力主要以就地平衡为主，较早实行电力市场化改革。 　　C类代表国：俄罗斯、巴西、菲律宾，网损率较高，电能损耗较大。属于发展中国家，电网处于发展阶段，平均负荷密度小，电力输送距离较远。 　　D类代表国：印度，网损率很高，电能损耗很大。属于发展中国家，电网建设严重滞后，平均负荷密度小，设备陈旧老化，线路过载严重，配电线路方面缺乏管理，电力管理体制不够健全，偷电漏电现象比较严重，电力输送距离较远。 　　我国属于发展中国家，电网处于快速发展阶段；国土面积大，平均负荷密度小；电力输送距离较远。与世界各国相比，我国电网电能利用效率处于中游偏上水平。根据国家电网公司提供数据，“十一五”末期电网网损率降至6%左右。 　　低压输配网损较重 　　电能在电网传输过程中产生损耗，电能损耗随着电压等级的提高迅速下降。在整个电网电能损耗中，高压输电网电能损耗占少部分，绝大部分是低压输配电网电能损耗。2010年我国330千伏及以上高压电网损耗约占全部损耗的10%，220千伏及以下中低压电网损耗约占90%。 　　电网电能损耗主要包括传输损耗(变电站损耗和线路损耗)和自身消费(主要是变电站因控制、保护、空调、生活等运行维护需要所使用的电力，即变电站站用电)。其中传输损耗占电网总电能损耗的90%以上，包含线路损耗和变电损耗两部分。 　　变电损耗主要包括变压器、电抗、电容、互感器等元件损耗。其中最主要的是主变压器损耗、高压并联电抗器和低压并联电抗器损耗，对于直流输电工程还包括换流阀、换流变、交流滤波器和平波电抗器等设备损耗。变压器损耗主要包括变压器铁芯中的铁损(固定损耗)和变压器绕组电阻上的铜损(可变损耗)。 　　我国变压器的发展经历了几个阶段，上世纪80年代中期，我国政府强制采用S7系列低损耗配电变压器替代既有运行的高能耗变压器；从1998年开始，我国政府在全国推行两网改造，用S9系列配电变压器取代S7系列；目前市场上已出现了比S9系列更节能的产品，如S10、S11系列等，并已逐步推广使用。并联电抗器损耗是固定损耗，与电抗器的电压和运行时间有关。 　　线路损耗则主要是输电线路的电阻损耗、电晕损耗和绝缘子的泄漏损耗。此外，直流输电还存在接地极损耗。其中最主要的是电阻损耗。线路电阻损耗主要输送容量和输电导线相关。 　　为站内设备正常工作、保证电网安全可靠供电的变电站自身用电负荷，如变电所通风冷却、直流整流设备和控制、信号、保护、照明等设备用电。变电站站用电水平主要与变电站电压等级、规模及自动化程度有关。 　　节能空间仍存 　　“十二五”期间，我国电网建设继续保持上升势头，国家电网公司提出了建设坚强智能电网的目标，电网网损率也逐步降低，有利于提高电能利用效率，对国家节能减排目标起到促进作用。国家在对输变电项目开展能评工作后，取得了较大成绩。新建输变电项目更加重视节能工作，从节能角度进一步优化导线型号及截面选择，采用节能金具、采取防止电晕措施等，从而降低线路损耗；主变压器、高压电抗器、低压电抗器及站用变压器等设备进一步采用高效节能型号，降低变电设备损耗；站用空调、风机、水泵、照明等辅助和附属用电设备选用达到国家I级能效水平的产品，降低站用电能耗。就目前项目能评情况来看，电网项目还可以在以下几方面进一步改进完善，降低网损，做到最大节能。 　　首先，能评后新建电网项目所采用主要变电设备能效水平基本已达到国内先进水平。但根据市场调研，主变压器等相关设备能耗指标还有一定的降低空间，国产变电设备能耗指标与进口产品还有一定差距。建议电网类项目在设备招标过程中增加变电设备能耗指标的权重，优先选用能耗更低的变电设备，同时促进设备厂商加强节能产品的研发和生产。 　　第二，部分既有电网建设较早，运行中的设备能耗指标与现有市场上更先进的节能产品有一定差距。建议在加强对既有电网的节能改造时，对运行中的能耗指标较高的设备进行更新替换。 　　第三、促进新技术、新材料、新工艺在电网工程建设中的应用，开发导电率更高和防止电晕效果更好的钢芯铝合金导线、铝合金芯铝绞线、中强度铝合金绞线等几种较常规钢芯铝绞线。 　　第四，进一步降低站用电水平，主要通过优化变电站设计和站内布置，积极推广节能建筑、新型节能照明光源等文/徐春方(作者单位：中国国际工程咨询公司资源与环境业务部)

个人分类: 他山之石|1347 次阅读|0 个评论

[转载]清洁能源的“后患”

dongzg101 2012-2-14 19:34

清洁能源的“后患” 2012-02-13 21:02:05　来源: 中国新闻周刊 (北京)　 有 167 人参与 手机看新闻 如果对能源的需求量不断增加，最终就连核能、风力和太阳能这样的新能源也会对气候有所影响。如果我们现在不开始思考，有一天我们可能发现，当试图解决一个气候问题时，我们可能已经制造了另一个问题。 有一种说法叫“美国梦”，说的是“让所有公民过上更好、更富足、更幸福的日子”，这意味着住在宽敞的、四季如春的房子中，一个家庭拥有一辆到三辆汽车，还可能有一条游艇或一个度假屋，至于经常坐飞机出国旅游那就更不用说了。 问题是，这种 生活 方式会消耗大量的能源——如果世界上每个人都像美国人一样生活，那么，我们每年需要的能源将是现在的10倍。而且，在一百年或三百年内，人们有望开发出会照顾人的机器人，并且可能到太空去旅游，这样一来，势必需要更多的能源。那么，我们到哪里去找能源呢？ 因为二氧化碳对全球变暖的巨大影响，继续依赖化石燃料将会导致灾难性的后果。但是，可再生能源也同样会影响气候，虽然现在“清洁能源”对气候带来的影响，与那些排放温室气体的化石燃料相比还微乎其微，但是，如果我们在未来的世纪中继续使用越来越多的能源，那么，这种影响就将会越来越显著。虽然这方面的研究还处在起步阶段，但业已出现了一些惊人的结论。 废热效应 有人提出，核能并不是能源问题的长期解决方案。就算是发展可再生能源，如风力发电，也要慎重。因为，其大规模的应用将会产生局部和全球的影响。不过，这些影响不一定都是坏事，我们也许可以利用它们改进气候，用来抗衡全球变暖。 正如美国哈佛大学斯密森尼天体物理中心的艾瑞克·蔡森所指出的，任何行星范畴的文明都有一个根本问题，即不管你使用什么样的能源，它最终都会变成“废热”。比如，你给手机和电脑充电，其中很多电能都以加热电路而告终，其余的则转变为无线电波或光，这些波会被其他表面吸收，最终再转变为热。这与你在厨房使用搅拌机、在室外使用电钻，或在家里打开电扇的道理是一样的，除非你试图向外星人传送无线 电信 号，一般情况下，你使用的绝大部分能量都终将让地球“发热”。 现在，人类在任一时间使用的能源量略超过16万亿瓦特，这与同时间内地球所吸收的12万万亿瓦特的太阳能相比当然是微不足道的。在过去的几千年中，地球大致处在平衡状态，气候变化不大，然而现在温室气体水平不断上升，大概有不到380万亿瓦特的热量逸出，其结果是，地球正在变暖。这种变暖是由于16万亿瓦特或者说是人类活动所产生的废热所致。如果人类不顾我们所面临的巨大挑战，而持续使用越来越多的能源，废热在未来将会成为一个巨大的问题。据蔡森计算，如果我们对能源的需求增至5000万亿瓦特，地球温度就会增加3°C。 这种废热制暖的效果将与由于二氧化碳（CO2）水平提高而造成的变暖作用叠加在一起，对地球温度带来影响。如此大量的能源使用，现在看起来似乎还难以置信。然而，如果我们的能量消耗继续呈指数级的增长，到2030年即可以达到这个数字了。 蔡森说他的研究只是粗略的估算，他情愿有人能够证明他是错的，但迄今为止，还没有人这么做过。相反，美国国立大气研究中心的马克·弗兰纳已经建立的初步模型表明，到2100年，废热会导致大型工业地区升温0.4°C到0.9°C，这与蔡森的估算是一致的。而现有的一般气候模型并没有把废热效应计算在内。 这是不是意味着人类文明会被它本身所消耗的几百万亿瓦特的能源所限制了？不一定，这取决于能源来自何处，假如你将太阳能转变为电，然后用它来烧开水，这并不会导致地球变暖。但是，如果你使用从化石燃料或核电厂来的能源烧开水，你就增加了额外的热量。蔡森说：“唯一不会给地球增加热量的能源就是太阳能及其衍生能。”所以，即便核聚变可以在理论上提供一种无限的能源，但在能源需求持续增长的情况下，我们也不能随意使用核能，这样才不会令地球明显变暖。 合理开发风能和太阳能 在地球上，人类可能已经没有机会将温室气体降低到工业化之前的水平。虽然废热造成的变暖作用并不是主要的，不过蔡森认为，我们不妨尽可能快地“切换”到以太阳能为基础的能源上。“人人都同意我们必须采取行动来阻止二氧化碳的上升，但是，我们还需要担心因长期的能源使用而对大气造成的额外加热作用。”他说：“我的观点是，如果我们可以同时兼顾这两项，那么，为什么不现在就采取行动呢？” 这正是斯坦福大学的马克·雅各布森的观点。他一直在推行一个雄心勃勃的计划，要在2030年大规模启动可再生能源。他设想，这其中风能和太阳能可能占到90%。但如果到了这样的规模，即便是可再生能源也会开始影响气候。 以风电为例，2010年，伊利诺伊大学香槟分校的索姆纳特·巴达·罗伊报道，风电农场影响当地气候。加利福尼亚桑哥弓尼奥风电场的长期数据证实了他的早期模型预测：夜间，风力涡轮机后侧地面温度比前面要高。 罗伊认为，由涡轮机产生的气流从上层吸入空气。白天，最热的空气一般靠近地表，则对高于地表的环境具有降温作用；夜间，靠近地表的空气比上层更冷，则可能有让环境变暖的作用。如果将风电农场置于有很多涡流的地区，这种效果可能会最小。 但是，有人可能并不想将这种效应最小化。纽瓦克特拉华大学研究风电的克里斯蒂娜·阿彻说：“出于农业的原因，这些作用实际上是受人欢迎的。”利用这一策略建设风电场，可使农作物保持冬暖夏凉，并能降低秋冬季节的霜冻风险。如今，美国加利福尼亚和佛罗里达的农民已经在通过使用风电涡轮机吸取暖空气来抵抗霜冻了。 2004年，由加拿大卡尔加里大学的大卫·凯斯所领导的一项研究表明，在2万亿瓦特的水平，风电对气候的影响可能开始变得明显。按照德国耶拿大学马克斯·普朗克生物化学研究所的阿克塞尔·克莱登等人的研究，风电的影响取决于我们所得到的有效功率比例。他们最近计算出有多少风能是从上到下——从太阳辐射进入开始，驱动风产生大气温差的。这一研究小组称，提取现有的所有风能可能会产生气温和降水的变化，但是他们并不认为地球会因此而全面变暖。 不像克莱登的研究是基于对风速的实际测量，阿彻和雅各布森则是从下至上进行估测，在陆地和海上100米的海拔高度，有风能1700万亿瓦特，在这些风能中，72万亿～170万亿瓦特可以以一种实用和有成本效益的方式用来开发使用。这种规模的风能开发对气温和降水的影响非常小，以至于我们不能从自然变化中区分出来。 不过，与太阳能相比，风力资源仍比较有限。 蔡森说：“我认为地球上根本就没有可以获取的、让我们长期使用的足够的风能。水能和波浪能也是一样。唯一可以持久使用的就是太阳能。仅仅使用现有的技术就能产生上千万亿瓦特的太阳能电力”。 就算太阳能可能影响气候，我们也可以改变太阳能电池板的表面反射率或反照率。只有大规模利用太阳能时，才可能会潜在地影响到气候。只要我们不捕捉成百万亿瓦特，从而直接将热量反射回太空，太阳能的使用对气候的影响就相对较小。 有些人将可再生能源对气候的影响与废热讨论仅仅当成消遣的话题，认为它们不像减少温室气体排放那样紧迫。但是，如果我们现在不开始思考，有一天我们可能发现，当试图解决一个气候问题时，我们可能已经制造了另一个问题。 ★ (本文来源：中国新闻周刊 ) 责任编辑：NN041 【有 167 人参与】 关于 清洁能源 的 新闻 论坛热点 北京市拟逐步推广液化天然气清洁能源公交车 2012/02/07 中国将提高新增公务车中小排量和清洁能源车比例 2012/02/07 全球清洁能源投资创新高 2012/02/01 汉能李河君:坚持发展清洁能源为人类造福 2012/01/31 北京市与中石油联合推广LNG清洁能源公交车 2012/02/06 http://focus.news.163.com/12/0213/21/7Q618VAH00011SM9.html?from=index

个人分类: 科研应用|1319 次阅读|0 个评论

[转载]中美清洁能源联合研究中心清洁煤技术联盟工作会议 2011

pikeliu 2012-2-10 13:20

中美清洁能源联合研究中心会议在我校召开 转载自：华中大新闻网 信息发布员： 柳朝晖 发布时间：2011-6-5 !-- !-- /tr -- 新闻网讯　5月25日，由我校主办的 中美清洁能源 联合研究中心清洁煤技术联盟工作会议及知识产权专题论坛在八号楼学术报告厅召开。中方联盟首任主任郑楚光教授主持会议。 　　校长李培根出席会议并致词。他指出，中美清洁能源联合研究中心是中美两国科技和能源合作的标志性项目，也是中美合作的亮点项目。我校一直高度重视并积极推进相关工作。今年1月18日，我校作为中方代表与美方正式签署清洁煤联盟协议和工作计划。2月28日，开工建设中美清洁能源研究中心试验基地，依托该基地建设具有世界水平的3MW富氧燃烧碳捕获全流程试验平台；3月1日，出席在北京召开了双边联席会议；4月29日，专门成立领导小组，协调相关力量，为中心的发展和运作服务。 　　李培根强调，学校将以中美清洁煤联盟的合作为契机，打造世界级的清洁煤研发平台，使之成为中美两国大学、国家实验室、著名企业的联合研究平台，同时促进武汉市成为清洁煤技术的研发中心，引进中美杰出企业和一流人才，推动相关产业的快速发展，为武汉市和我国经济社会发展再作新贡献。 　　科技部高新技术司副司长张志宏出席会议并就作了主题发言。他介绍，中国科技部部长万钢和美国能源部部长朱棣文为中美清洁能源中心尽快取得成果，付出了非常大的努力。中美双方围绕中美清洁能源中心开展的相关工作，一定要高度重视知识产权的创造和保护。他鼓励联盟在《中美清洁能源联合研究中心合作议定书》的知识产权附件所确立的原则基础上，尽快围绕知识产权管理取得成果。他同时期望联盟双方尽快确立联合资助项目的工作计划。 　　省委常委、组织部部长侯长安出席会议并讲话，他表示节能、降耗、减排是湖北省经济发展的重要任务，是建设低碳示范省的重要内容和构建“两型社会”、实现可持续发展的本质要求。湖北将大力支持清洁煤技术联盟的工作，为联盟开展碳捕捉技术的研发提供必要条件。 　　工作会议结束后，中美双方代表举行知识产权专题论坛，重点就中美合作相关知识产权问题和“技术管理计划（TMP）”的阶段性成果进行了总结，并进一步征询联盟主要单位的修订意见。与会代表一致认为联盟知识产权工作组的工作是富有成效的，经过本次会议的充分讨论，联盟双方已就TMP的主要内容达成了共识，近期即可形成共同文本向双方政府征求意见。 　　出席本次会议的还有副校长杨勇，美国国家能源部代表Linda Fields女士，科技部国际合作司处长杨雪梅、国家能源局能源节约与科技装备司处长修炳林、国家教育部科技司处长高润生，以及应邀出席的湖北省、武汉市相关部门领导。来自双方联盟主要成员单位代表30余人参加会议。中央及驻汉大型企业代表20余人旁听了会议。 　　本次会议是由学校科发院、能源学院和煤燃烧重点实验室共同协办。 （作者：文/耿俊伟　图/黄民新）

个人分类: IDR|0 个评论

[转载]清洁能源之路 实现生物能源的可持续发展--转载

路芳 2011-10-8 10:18

以中国科学院大连化学物理研究所为依托单位的洁净能源国家实验室（ Dalian National Laboratory for Clean Energy ， DNL ）明天要正式启动，竟然没有在科学网上发布任何消息，真是遗憾啊。只好借用自己的博客宣传一下，顺便介绍我所在的生物能源部的一些情况。下面的内容是所报上发表的对生物能源部部长徐杰研究员的访谈，作者是我们所科技处的曹恒，我有幸参与了该稿的访谈和修改。 曹恒：请您围绕国内外能源发展现状，阐述在 DNL 设立生物能源部的背景、意义。 徐杰： 随着世界能源消耗量的不断加剧，能源安全已经愈来愈深刻地影响着当今全球经济社会的发展。原料供给（石油、煤、天然气等化石资源有限）和环境保护（温室气体、江河污染、农药酸雨等环境问题）已经成为能源领域面临的两个主要问题。所以，开发新能源成为全世界解决能源问题的共同出路。相对于传统能源，新能源（太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、海洋能、氢能等）具有污染少、储量大等特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）短缺具有重要意义。生物能源是生物质通过光合作用，把太阳能富集并储存，这种能量是人类发展所需能源的源泉和重要基础。基于这一独特的形成过程，生物质能既不同于传统的矿物能源，又有别于其他新能源，兼有两者的特点和优势，是人类最主要的可再生能源之一，被看作是“新能源家族中近期内实现度最高的未来能源之一”。 我国一次能源的结构优化是一项长期的任务，化石能源是主导，占消费总量 90% 以上，煤炭和石油是能源消费和液体燃料的主要载体，而天然气、水电等清洁优质能源的比重很低，另外，二氧化碳在中国的排放量日益增加。 2010 年 6 月 7 日，胡锦涛总书记在院士大会上发表重要讲话并指出：“我国需要大力发展能源资源开发利用科学技术，坚持系统谋划形成节能优先、创新替代、循环利用、绿色低碳、安全持续的能源资源体系，切实保障我国能源资源有效供给和高效利用。”总体来看，我国是一个经济迅速发展的国家，面临着经济增长和环境保护的双重压力，大力开发利用生物能源，既是我国缓解能源供需矛盾、发展新能源的战略措施，也是保证社会经济持续发展的重要任务。所以，在 DNL 设立生物能源部具有重大的意义。 曹恒：请您结合我所实际情况，阐述生物能源部在 DNL 的定位、方向和发展趋势。 徐杰： 生物能源部的建设将以洁净能源国家实验室的定位来确定战略目标，该目标以催化化学、有机化学和生物化工为学科基础，研究非粮生物资源转化过程中的关键科学问题，重点探索木质纤维素、糖类及多羟基化合物、油脂等生物基原料的获得、转化和有效利用，为生物基液体燃料、大宗能源化学品和精细化学品生产，提供一条不依赖、补充替代化石资源的新路线和新方法，为工业应用提供创新技术和科学基础。 结合我所学科特点和研究基础，拟开展的研究方向主要包括生物能源资源（生物质资源和关键平台化合物制备和加工利用，菊芋、 5- 羟甲基糠醛（ HMF ）、糖等原料），微生物代谢（新型菌种、菌株和细胞培养，高效生物酶发现，微生物代谢过程和工程）， 生物转化技术 （酶催化和生物转化技术开发），生物质催化转化（催化氧化、加氢、脱水转化及应用技术），生物液体燃料（呋喃基新型液体燃料，生物乙醇和丁醇、油品添加剂制备技术），生物能源化学品（生物基高分子材料及其单体、大宗能源化学品及精细化学品制备），生物转化工程（生物技术、化学技术的转化、工艺包设计、工程化应用）。目前，在新型果糖基生物质资源开发，生物质制备呋喃类化合物，纤维素转化技术， HMF 氧化与聚合材料制备，木质素转化制芳烃，葡萄糖经山梨醇催化裂解，甘油催化转化制丙二醇等方面已经取得了可喜的进展。 新型原料的培育、产品的综合利用、高效低成本的转化技术将成为我国“十二五”时期生物质能技术三大发展趋势。生物质能技术发展的总趋势，一是原料供应从以传统废弃物为主向新型资源选育和规模化培育发展，二是高效、低成本转化技术与生物燃料产品高值利用始终是未来技术发展核心，三是生物质全链条综合利用是实现绿色、高效利用的有效方式。结合生物能源部的发展规划，重点任务包括：微藻、菊芋和木薯等新型生物质能源植物的选育与种植；开发生物转化技术和化学转化技术结合的新型生物炼制技术用于制备新型液体燃料、能源化学品、高分子单体、精细化学品等目标产品。 曹恒：生物能源部在哪些领域可以做得深入？在哪些方面还要再加强？ 徐杰： 目前，生物能源部规划了 7 个研究团队，已有 4 个研究团队具有一定的基础和条件，包括： 生物能源资源、生物转化技术、生物质催化转化和生物能源化学品，但仍然需要加强和发展；拟培养和引进“微生物代谢”、“生物液体燃料”和“生物转化工程”等研究方向的学术带头人。近期的研究目标重点强化高品质生物质原料、高性能目标产品方面的研究和开发。总体上，生物能源是研究所需要大力扶持的新研究领域，研究部缺少一些在国内、国际上具有影响力的大科学家的加盟和领衔，在战略部署和学科凝练的方面还需要深层次的思考。队伍建设方面，需要进一步整合学科资源，积极开展学术交流、推进研究部的发展。队伍建设方面，坚持以项目为牵引，实行培养和引进相结合的人才方针政策。实验建设方面，也需要建设针对性强、有特色的研究基地和平台，需要研究所继续加大支持力度，配备一些先进的实验设备，提升研究能力和水平。学术交流与合作方面，需要加强和国内外研究机构，国内外企业的密切合作。 坚持基础研究和应用研究并重，在发展中形成学科特色，通过科学和技术创新实现新的突破，是生物能源部的近期发展战略和努力方向。

个人分类: 工作|2472 次阅读|0 个评论

科学认知高坝抗震安全

kejidaobao 2011-7-13 10:41

陈厚群，江苏无锡人，中国工程院院士。中国水利水电科学研究院抗震中心教授级高级工程师，长期致力于水工结构振动研究。现任国际大坝委员会地震专委会副主席，水利部科学技术委员会委员，中国大坝协会常务理事，中国水利学会名誉理事，中国水力发电学会抗震防灾专委会名誉主任，中国振动工程学会常务理事。 水电建设中的高坝大库是我国基础设施建设中的重要组成部分。我国的水能资源位居世界之首，水电作为可再生清洁能源，是集国土整治、河流开发、防洪抗旱、优化能源结构、地区经济振兴、扶贫、生态改善于一体的可持续工程，是减少煤电改善能源结构的主力。高坝大库在调节性能好、装机容量大、综合效益高的水电工程建设中，具有无可替代的重大作用。因此，在充分重视移民安置、生态和环境影响的前提下，积极有序地进行水库大坝建设是切合我国国情和为社会经济发展所急需，是我国基础设施建设中不可或缺的重要组成部分。 震情严峻是我国高坝建设中必须面对的基本国情。我国是一个多地震国家。西部地区是我国主要地震区，地震的强度和发震频度都很高。我国大江大河的源头和约80%的水能资源集中在西部高山崇岭的陡峻河谷中，其地形地质条件适宜于修建移民淹地相对较少而调节性能好的高坝大库。但西部高坝大库场址所处陡峻河谷，大多和区域性地质构造关联，因而西部水电建设中的高坝大库难以避让高地震区。所以，震情严峻是我国高坝建设中难以避让而必须面对的又一个基本国情。因此，在我国高坝大库的建设中，凸现防止地震灾变、确保抗震安全的战略重要性。高坝大库防止地震灾变的研究，是关系我国经济社会发展全局的防灾减灾重大工作中的重要内容，也是我国水利水电建设中的一个必须面对的前沿性关键技术问题。 对我国强震区修建高坝的地震风险评估。世界不少多地震国家，在地震区都修建有众多高坝。迄今，虽有一些高坝在强震中遭受局部损害，但尚无因地震溃坝的灾变实例。在我国2008年的汶川大地震中，各类大坝总体上经受住了特大地震的考验。震区的众多中小型水坝虽有不同程度可修复的震害，但无一垮坝。近震区4个不同类型百米以上高坝，虽经受超设计水准的强震，但均保持了结构整体稳定和挡水功能。因此，可以认为：凡按规范进行抗震设计、施工质量良好和运行管理规范的大坝，其抗震安全一般是有保障的。因此，在我国西部强震区修建高坝大库不仅是必要的，也是可行的。 近来水库地震问题作为对环境影响的另一个风险因素，也深受社会关注。迄今，在全球为数众多的水库中，因水库蓄水引发水库地震的事例所占比率极小，并非修建高坝大库就一定会引发水库地震。对水库地震的成因机制，目前较为普遍的共识是库水的渗透是主要因素。至于库水重量，即使是百米以上的高坝，水体自重对地表以下数公里震源处的岩体应力场影响，与岩体自重影响相比，是微不足道的。水库地震大致可区分为两种类型：一类是与岩溶、矿洞和包括构造表层在内的地表岩体应力调整有关，而与构造深部能量释放的发震断层无直接关联的“非构造型”的浅层微震。这类水库地震一般都在水库蓄水或水位变动较大后不久发生，常与水位有一定的相关性。其最大震级不会超过3—4级，对工程和库区不致造成危害。已有的绝大多数水库地震都属此类型。另一类是与发震断层关联的“构造型”水库地震。其发生的必要水文和地震地质条件为：库区或其邻近（5—10km）地区内存在发震断层，且其已处于临界变形状态，而库区又存在库水向岩层深部渗透的条件。因而这类水库地震为数极少，且因库水的渗透只起触发作用，就不可能超过被触发断层的固有震级。今全球水库地震震级超过6级的仅有4例，最高震级为6.5级。 对高坝抗震安全既要有信心，又不能掉以轻心。中国对大坝抗震安全很重视，主要反映在两个方面；首先，高坝工程按5千年一遇的地震设防，要求只发生可修复的局部损伤。其次，对重大的高坝工程，还要求按照不小于1万年一遇的极限地震进行校核，以保证其不发生导致下游严重次生灾害的地震灾变。此外，近年来，在我国水利水电建设迅速发展的推动下，大坝抗震研究取得了一系列前沿性的进展。再加上包括汶川地震在内的国内外已有强震中的大坝震例，都增强了在我国西部强震区修建高坝大库的信心。但另一方面也应当看到，300m级高坝大库工程的极端复杂性，以及地震预测的很大不确定性。并且遭受过强震的大坝震例毕竟较少，目前中国在西部强地震区建设的一系列具有300m级高坝大库工程，迄今国内外都既缺乏工程实践先例，更无遭受震害实例。因此，对于在我国强震区修建300m级高坝大库的抗震安全应当科学认知，既不能因噎废食，也决不能掉以轻心。必须围绕“在极限地震下不发生导致下游严重次生灾害的地震灾变”的战略重点，继续开展深化研究，并以合理确定最大可信地震及深入研究各类坝体损伤溃决机理及其定量判别准则为主要研究内容。

个人分类: 栏目：卷首语|2591 次阅读|0 个评论

[转载]专家呼吁中美加强清洁能源合作

scientister 2011-7-1 14:23

原文地址： http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/6/248360.shtm 美中绿色发展论坛6月10日在美国首都华盛顿举行，与会官员和专家呼吁两国在清洁能源领域加强合作，为人类社会的可持续发展作出积极贡献。 中国驻美国大使馆公使杨子刚在开幕致辞中表示，当今世界，追求绿色发展、低碳经济、节能以及碳减排已经成了全球趋势，很多国家将绿色工业作为进行经济建设的重要工具以及在后危机时代实现增长的起点。以美国为代表的西方国家在绿色发展领域处于领先地位，它们不仅拥有资金和先进的技术，而且积累了丰富经验，对发展中国家而言，这是有益的参考。 杨子刚说，经过30年的迅速发展后，中国到达了新的发展阶段，中国政府致力于经济发展模式的转变，以期实现建立能源节约型、环境友好型社会的目标。此外，中国政府已经制定了到2020年时单位国内生产总值二氧化碳排放量在2005年的基础上减少40%至45%的目标，实现这一目标不仅需要中国持续作出努力，也需要与国际社会在绿色发展领域进行交流与合作，中美两国在这一领域具有共同利益。 联合国基金会高级副主席梅琳达·金布尔在致辞时表示，中美两国在清洁能源领域的合作面临前所未有的机遇，两国应相互学习并汲取对方的有益经验，为全球的绿色发展作出积极贡献。 来自中美两国的200多名官员、学者出席了此次论坛，他们就绿色工业、新能源及能源的有效利用技术、低碳经济及发展战略等主题展开讨论。

个人分类: 经验交流|1486 次阅读|1 个评论

燃料电池是卡诺定理局限性的一个突破口!

热度 1 jitaowang 2011-6-29 15:19

作者 王季陶 热力学的基础理论是建立在人类宏观经验总结的基础上的 . 因此热力学的发展也一定离不开人类经验的发展和总结 . 2005 年我提出的扩展卡诺定理也应该是当今 ( 特别是清洁能源 ) 时代的人类经验总结 . 问题是 : 扩展卡诺定理的思想是不是首先由我提出 , 以及是不是还有过类似的思想或提法 , 及其正确性 ? 正因为这一重大的发展是当今时代的人类宏观经验总结 , 因此不可能完全没有任何先兆 , 会有一个发展的过程 . 就拿 1980 年 J.P. Holman 所著的 Thermodynamics, 3 rd ed. McGraw Hill (1980), 中译本 , 曹黎民等译 , 热力学 , 科学出版社 (1986) 一书来说 , 在讨论燃料电池时 ( 中译本 p. 441) 就明确地提出 : “ 所谓能量直接转换的意思是指这样的一种装置 . 它可以用来使各种能量直接地转换成电能 ”, “ 并非所有装置的能量转换效率都受卡诺原理限制 . 这个原理只适用于把热转换成其他形式的能量 . 例如 , 卡诺原理不适用于化学能直接转换成电能的情况 ”, “ 燃料电池 : 我们要研究的第一个能量转换装置是燃料电池 , 该装置能使化学能直接转换成电能 . 这样一种转换不受卡诺效率限制 ” 并以氢 - 氧燃料电池为例说 ( 中译本 p. 441): “ 在理想情况下 , 该装置可以在恒定压力条件下可逆、等温地工作 . … 其最大输出功等于吉布斯函数的减少量 : W e = - D G . ” 等等 . 显然 , 吉布斯自由能 ( 即等温等压下可利用能量 ) 减少的能量转换是可以达到 100% 的 . 这也清楚地说明 , 早在 1980 年国外的热力学教科书就已经有人看到了卡诺定理的局限性 . 不足的是 , Holman 在接下去的甲烷 - 氧的燃料电池讨论中 , 没有类似的深入讨论 . 两者不同之处在于 , 对甲烷 - 氧的燃料电池的可逆性讨论就明显地不合理 . 因为 甲烷 - 氧燃烧反应的逆过程基本上不可能完全生成甲烷 , 而是更可能生成类似甲烷的其他碳氢化合物 , 如乙烷 , 乙烯等 . 因此 , Holman 在当时并没有直接触及扩展卡诺定理的核心思想 , 以及 . 根据扩展卡诺定理的表述就可以不再局限于燃料电池 , 而是解决了一系列其他形式的清洁能源的转换效率极限问题 . 当然扩展卡诺定理并没有推翻卡诺定理 , 而是加以扩展 . 扩展卡诺定理包含了卡诺定理 , 但是不能反过来说 . 更明确地说 : 卡诺定理仅仅适用于热功转换单一过程 ( 或自发过程 ) 的简单体系 , 而扩展卡诺定理适用于任何宏观体系 ( 包括简单体系和同时包含自发过程和非自发过程的复杂体系 ). 结论 : 1980 年 Holman 提出 : “ 燃料电池 : … 不受卡诺原理限制 ” 的观点是完全正确的 , 也可以说是扩展卡诺定理的先兆或经验证明 . 此外 , 工程热力学和其他学科热力学等书籍中往往比较联系新能源及能量转换实际 . 很多方面 ( 特别是有效能量 , 能量的耗散程度度量和熵增的物理意义等 ) 的现代化程度都往往领先于物理院系热力学的教学内容 . 我将进一步搜集相关资料 ( 包括 Holman 一书的其他部分 ) 作进一步介绍 .

个人分类: 现代热力学|5685 次阅读|2 个评论

[转载]英国着手研究钍能源 比核能更安全更强大(图)

bmzy 2011-6-15 09:01

工程师在“艾玛”电子加速器内 中新网6月13日电想像一下，如果有一种可以取代核能的、十分丰富的新能源，它可以用来发电，无法被用于武器制造，也只会产生少量的辐射物质……这可不 是科幻小说，而是真实存在的情况。据英国《每日邮报》报道，这种可以取代放射性铀的物质就是：钍。而英国的科学家们已经在曼彻斯特南部的柴郡平原，建起了 一个用于研究钍能源的机器，并为其起名为“艾玛”。 　　据报道，一顿钍可以提供相当于200顿铀，或者350万顿煤所提供的能源，而世界 上已知的钍元素储量可以至少为世界提供1万年的能源支持。钍元素的好处还不止这些：相比铀而言，它易于进行浓缩与提纯，不会产生二氧化碳这意味着它是一种 清洁能源，更重要的是：用钍元素建造而成的发电站不用担心堆芯熔毁，它在发电过程中也只会产生相当于核电站百分之0.6的辐射物质。 　　在日本地震海啸所引发的核危机发生之后，一时间，人们谈核色变，各国也都纷纷采取了相应措施，加强对核电站的监管。相信钍元素的出现，可以为核能工业另辟蹊径。 　　 示意图：“艾玛”获得电子，并将其加速，再释放出来供科学家分析研究 　　据了解，“艾玛”由英国基本技术方案研究理事会出资建造，它是一台电子加速器，可以将钍元素所产生的能量转化为电子束。来自剑桥大学的纳托尔 博士说：“钍元素有着许多明显的优势，人们可能会问：那我们为什么一开始要使用铀元素呢？答案很简单：因为铀元素可以用来制造核武器，而军用科技与民用科 技之间的联系又是如此紧密，因此人们一开始不会想到去研究一种不能用作武器的物质。” 　　尽管目前试验还处在初级阶段，人类真正用上“钍能发电站”所产生的电力还需要等上一段时间，但参与研究的英国哈斯菲尔德大学教授赛温斯基表示：“如果我们能得到足够的资源支持，我们就会成功。” 来自 http://news.sohu.com/20110613/n309990139.shtml

1212 次阅读|0 个评论

[转载]克拉2气田：奉献清洁能源，打造绿色气田

热度 1 毛宁波 2011-6-3 15:14

作业区垒砖筑巢，为飞鸟盖起“集体公寓”。 克拉人工湿地芦苇葱郁，成为独具特色的“生态园”。 风蚀残丘的雅丹地貌除了给人带来神奇、震撼的感觉外，更多的是荒凉。 塔里木油田西气东输主力气源地――克拉2气田就位于这片荒山之中。由于特殊的地理环境，克拉2气田气候干燥、降雨少、日照强，地面更是寸草不生。在注重自身发展、奉献绿色清洁的天然气的同时，克拉作业区特别注重环境保护，努力打造低碳环保气田。 由于气田区域地表无法积水，一旦气田的工业和生活污水顺着山谷流出，就会影响沿途环境。为此，作业区一方面坚持将工业污水蓄存处理后回注地层深处，另一方面投资300万元建成具有特色的人工湿地，将生活污水净化处理后，用于绿化灌溉，实现节能、环保、绿化的多重效应。 为创造良好的生态环境，作业区从外面拉运泥土，在气田区域种植各种草木，并在人工湿地种植芦苇，投放鱼苗，放养雏鸭，垒砖盖起鸭棚、筑起鸟巢，引来野鸭和燕子等动物栖身，形成了良好的自然生态链。（吕殿杰 郭晓维 摄影报道） 本文来自: 全球石油化工网 详细出处参考 http://www.cippe.net/news/html/201106/32764.html

个人分类: 中国能源|2047 次阅读|0 个评论

谁持长剑当空舞——风力发电机对气候的影响及对策

热度 2 sheep021 2011-2-12 10:06

风能曾被誉为清洁能源。中国也即将成为世界风电大国。 国家能源局局长张国宝指出,内蒙古具备建设“风电三峡”的条件。到“十一五”末，内蒙古风电装机将达到800万千瓦，到“十二五”，将达到2000万千瓦左右——达到三峡电站的装机规模。这些“大风车”不仅是草原上一道靓丽的风景线，也正在将内蒙古的“风电三峡”梦想变为现实。 近几年来外地客人发现，驱车行驶在内蒙古境内，处处可见白色的“大风车”在旋转。成列成排的大风车威武壮观，恰似全副武装，即将奔赴前线的军阵。 但每次看随风起舞的大风车叶片就像一把把长剑一样，当空横舞，我都高兴不起来，隐约感觉到一架架迎风起舞的金属大风车，除了发电和装点草原之外，不可能对环境没有影响。总会默默念道：“谁持长剑当空舞”， 它究竟是正义的力量还是邪恶的势力？对附近的人、动物、植物、乃至环境气候会产生什么样的影响呢？不知道国家在大规模部署之前有没有相关评测。 遗憾的是，牧民们发现，风力发电机对局部的气候还是有影响的，风车阵列附近变得更干旱，冬天下雪很少，夏天下雨很少。 　　国外的一些研究也证明了这一现象，如：根据对大型风力发电站内发电机组和站区大气相互作用效应的模拟,美国普林斯顿大学的研究人员称风力发电站可以改变当地的气候。《地球物理研究》杂志一篇文章的研究结果，在一个拥有1万台风力发电机的风力发电厂内，其地表温度会上升0.7摄氏度。发电机叶片的转动会使空气中的潮气上升，而靠近地面的区域会变得温暖干燥。这对风力发电厂附近的农作物便会造成不良影响。另外，噪声,电磁干扰及对微气候和生态影响都是风力发电的不足之处。 那么，风力发电机对气候的影响是否全是负面的呢？也不尽然，既然风力发电机会导致局部气候干旱，对于过度潮湿的区域来说，则是有利的。 最近，美国艾姆斯国家实验室和科罗拉多大学的研究人员进行的一项研究表明，风能可以对农作物的生长助一臂之力。这个研究团队的初步研究发现，由于风力发电机对农田周围气候所起的重要作用，它们对一些农作物的成长很有帮助。 　　在谈到他们的发现时，艾姆斯国家实验室副主任、农业气象专家吉恩·塔克莱说：“我们已完成了第一阶段的研究，我们相信风力发电机的确会对庄稼附近的小气候产生可衡量的影响。” 　　吉恩·塔克莱是农业气象学教授，担任爱荷华州立大学的气候科学项目主任。他强调说，研究显示，风力发电机缓慢移动的扇叶不仅能够发电，而且还可以引导空气向下输送。从本质上讲，穿越农田的空气起到了给农作物“洗澡”的作用，使其沐浴在更快和更冷的气流里。 　　　　“风力发电机产生的动荡气流可能会加快农作物和低层大气之间的自然交换过程，”吉恩·塔克莱解释道，“举个例子来说吧,，空气流量的增加将会加快自然热的交换，让庄稼在炎热的白天稍为凉爽一些，而到了晚上则暖和一点。既然这样，我们预期风力发电机在春天和秋天可以起到很好的作用，因为它们将会给农作物保暖，以帮助防止霜冻。风力发电机还能够抵御初秋可能的霜冻，延长农作物的生长期。” 　　研究人员认为，农田附近的风力发电机或许还有其他好处。由于扇叶运转导致空气水分含量减少，从而缩短了真菌和毒素能够在植物叶子上生长的时间。它还能将农作物变得更干燥，减少庄稼收割后进行人工干燥所需要的时间，原先这是一个能源消耗量很大的过程。 　　“我们预期风力发电机的影响是微妙的，但在某些年份和某些情况下的作用可能是有效的。”吉恩·塔克莱指出，“当你想到夏天里连续数日为105华氏度（大约41摄氏度）的高温时，来自风力发电机的动荡气流将使温度降至100华氏度（大约38摄氏度）以下，这对庄稼的生长来说是极有益处的。” 　　因此，有理由相信，大规模的风力发电,将影响大气的自然流动,从而可能形成气候性干旱,特别是风力发电机附近区域的气候。这一现象本身没有好坏之分，就像是一把利剑，坏人拿着就是凶器，好人拿着就是捍卫正义的武器。不过好人拿着，一不小心也会误伤自己。这促使我们思考，如何扬长避短，在发挥其发电功能的同时又克服其“干燥”功能。个人认为，将风力发电机部署在气候湿润的南方，特别是海上，而不是气候本来就干燥的北方，是一个不错的选择。 参考文献： 赤橙黄绿青蓝紫，谁持长剑当空舞——大风车对气候的影响 风力发电机或可促进农作物生长 (图) 常识之谜--7. 风力发电 会影响气候吗？

个人分类: 生活点滴|344 次阅读|2 个评论

生态风电场

seoal 2010-12-12 23:12

生态风电场是指在建设与运营过程中，其基础设施不但能够与周边景观一致协调，而且能够对设施所在地及风场范围内的自然生态环境改善有所贡献，并在促进当地社会经济可持续发展方面体现风电企业的社会责任。 生态风电场具有和谐性、整体性、高效性和区域性等四个特点。（1）生态风电场的和谐性，是指在风电机组等设施建设与运营过程中，能够与周边景观及社会文化的和谐统一；（2）整体性是指兼顾社会、经济和环境三者的效益，重视对区域整体质量提高的贡献；（3）高效性是指全面提升风电场的资源价值，实现从风电资源到景观资源的多层次分级开发利用；（4）区域性是指与当地及周边地区形成互惠的资源共享网络系统，帮助解决由于区域资源禀赋差异带来的区域发展不平衡问题。

个人分类: 路边掠影|3322 次阅读|0 个评论

妙哉！宗教发电-新的可再生清洁能源

热度 1 zhoumeng 2010-9-4 17:25

新华社普布扎西摄 前段时间在拉萨碰到西藏大学地球物理所所长诺桑教授，他是我国第一位藏族物理学海外博士，几年前从挪威学成回国。他提出的宗教发电很有意思，颇具创意！ 所谓宗教发电，就是利用遍布西藏不计其数大大小小转经筒转动产生电能，他还向我们展示了他们发明的转经筒电筒，已经拿到了国家专利授权。来过西藏的朋友们都知道，很多藏族同胞手里总是拿着转经筒时时转动向佛祷告，寺庙里总是有大体量转经筒，如果通过诺桑的发明能把它们都变成大大小小的发电机，这对于解决西藏的能源短缺问题可是一件大好事，佛祖知道后想必也是很高兴的。 由此想到，是否可以将人们日常的举手投足、行走赶路都通过转换器变为电能，这也应该是取之不竭的绿色可再生能源。 下一代移动通信技术中有一个重要概念就是构建以用户为中心的网络，目前网络中的小区中心基站不再存在，也没有现在的越区切换，网络拓扑结构更加灵活、扁平，网络路由因用户位置、业务随时变化，自组织性高。我猜想未来电网是否也有类似的趋势。

个人分类: 未分类|7623 次阅读|3 个评论

[转载]警示：“清洁能源”隐患即将爆发

luoxianan 2010-6-20 22:12

警示： 清洁能源 隐患即将爆发 作者：唐晓琪 在不久前落幕的北京国际车展上，小排量、 低碳 、环保再次成为关键词，很多展台都以绿色调为主来传递其产品的节能信息，而 新能源汽车 也毫无悬念地再次成为焦点。在车展开幕当天亮相的 95 款新能源车中，纯电动车占到了三成，而且其中不乏中国本土汽车品牌。零废气排放、低成本的 电动汽车 对消费者着实有着不小的吸引力。全球最大市场研究公司尼尔森最近发布的一份有关中国电动汽车市场的报告显示：中国消费者对于电动汽车具有较高认知度和购买意愿，有近八成车主愿意购买电动汽车。 电动汽车真的更环保吗？不知道对电动汽车投赞同票的消费者有没有考虑过，电动车所用的电能来自哪里？ 目前， 中国 70% 的电能来自于火力发电，而煤燃烧形成的环境污染和二氧化碳危害，要远远大于汽车尾气。 因此， 电动汽车所宣称的零排放充其量只能说是汽车碳排放的转移 。此外，考虑到采煤和运输成本、煤转电效率、电能传输损耗、电池充放电损耗、电机转换效率等， 从煤炭到最终的车轮转动，其能量利用率非常之低 。 再看使用成本，以一款中国某品牌的双模 (DM) 电动汽车为例，其 DM 电动系统的成本约为 5 万元。该款汽车推出后不久曾有人将其与同等规格的普通轿车比较，按照每年 2 万公里的行驶里程和当时每千瓦电费和 93 号汽油的价格，大约在使用 9 年半后，双模电动车才可以收回高出的购车成本。 碳，从来没有像今天这样备受鄙视；而低碳，也前所未有地被赋予了神圣的光环。越来越多的人开始为了低碳而低碳！清洁能源有错吗？当然没有，但是如果不意识到清洁能源生产过程中所产生的一系列不清洁，一窝蜂地上马可能对环境造成更大污染的新能源项目，那就大错特错了。 新能源会带来危害的并不仅限于电动汽车行业，让我们再来看看太阳能光伏产业。多晶硅是生产太阳能电池的主要材料，但是由于技术缺乏，中国的多晶硅生产大部分还停留在只生产出多晶硅即可的阶段，没有形成闭环生产。目前中国多晶硅生产的主流工艺是改良西门子法，从化学反应的角度来看，这种工艺属于效率比较低的化学沉积反应，成本偏高。而且最关键的是，这种方法会产生大量四化氯硅，大约每生产 1 吨多晶硅就会产生 15 吨的四氯化硅。 学过化学的朋友都知道，四氯化硅是一种具有强腐蚀性的有毒有害液体，不经处理而排放的环境风险很大，用于倾倒或掩埋四氯化硅的土地都会变成不毛之地。目前，中国拥有年产 10 万吨的多晶硅产能，大家可以算出，随之而来会有多少四氯化硅副产品。虽然国务院在 2009 年 9 月底发布的 38 号文，将多晶硅定位为产能过剩的行业之一，但是如今对于多晶硅是否过剩的问题仍在讨论之中，多晶硅生产过程中的毒污染和高耗能仍未得到足够重视。有呼声建议市场向薄膜太阳能电池转移，但是目前该技术还不够成熟，光电转化效率低、加工精度导致成本较高，而且使用寿命只有晶硅类电池的一半，因此其市场起步还有待观察。 与上述两个产业相比，风力发电几乎不会对环境造成污染，但是该技术却在并网上遇到不少难题。风力发电并网后会引起电压波动和闪变，而且还会造成谐波污染。此外，风力发电由于风速变化莫测，因此上网功率也随之不断振荡，当风电的扰动频率接近系统固有的振荡频率时，就会引起大幅度的功率振荡，并且振荡的幅度会随着扰动的幅度而变化。内蒙古是中国风电产能的主要地区，其风电产能占全国总产能的绝大部分。但是近日据媒体披露，由于入网困难，内蒙古的风电机组 1/3 闲置， 1/3 废弃。即便如此，仍然有新的风电发电项目在火热上线。 现在，很多媒体都在炒作，称 2010 年将成为中国的低碳元年。确实，经过不断洗脑，低碳经济、清洁能源概念早已在普通民众心中形成共识。但是，我们是否应该意识到，低碳不过是一个手段，我们最终要达到的目的，是保护环境，建设一个更美好的地球家园。而在保护环境上，我们可以做的其实还有很多。

个人分类: 生活点滴|3038 次阅读|0 个评论

纽约时报：红色中国，绿色中国

panfq 2010-5-8 04:43

5 月 7 日 美国《纽约时报》视点栏目发表文章《红色中国，绿色中国 》： 随着海湾灾难性的石油泄漏，人们的话题再次转向清洁能源。 从太阳能板到节能灯泡，几乎所有方面都对这一技术提出需求。仅在 2009 年，全世界花在新的清洁技术方面的投资就达 1620 亿美元。 美国的技术、资本和创业精神使其很容易成为 21 世纪主宰这一技术的最大市场， 但由于最近的参议院能源法案的延误，使美国在形成一个有效的清洁技术政策方面正在失去一个关键因素：即鼓励创新、生产和必需的投资以将这些新技术推向市场的政治意愿。 美国在这方面拖延的时间越长，它越会把这一潜力巨大的国家财富的来源让给唯一能把握它的国家中国。 的确，中国要在清洁技术的全球市场中居于领导地位，还有很长的路要走。然而，与美国不同，中国在过去的几年，一直在构建自己以实现这一目标的工业政策。 中国决心成为清洁技术的全球领导者，与对对环境的关注没有多大关系，一切都与就业相关。在可预见的将来，中国政府最大的挑战是要确保充分就业和提高收入水平。 迅速发展的清洁技术行业是为数不多的可以提供足够数量的新就业机会的行业之一。 中国正忙于将全球气候变化的挑战转变成国家（发展的）机会，但它需要另一个 10 年来提升其技术以降低生产成本，才能确保其在清洁技术领域的主导地位。 美国忽视了自己在清洁技术方面的发展，而给予中国更多的时间来发展其能力，这不仅会使它输掉这场比赛，而且会最终丧失它。 潘发勤 摘译自 Red China , Green China http://www.nytimes.com/2010/05/07/opinion/07Usher.html 与此同时，在同期《纽约时报》经济栏目的报道： 中国不断飙升的能源需求威胁排放目标 报道称，中国为自己制定了在清洁能源生产和降低全球温室气体排放的宏伟目标，但由于中国对石油和煤炭电力的需求激增，创有史以来单个国家在人类产生温室气体排放量方面的 6 个月增长最大纪录。 中国领导人是如此关心不断增长的能源使用和下降的能源效率，以致国务院本周举行特别会议。燃煤电力和石油销售第一季度攀升 24% ，紧跟去年第四季度的类似的增长率。 国务院总理温家宝承诺执行强硬政策以节约能源，包括政府将禁止给未能消除低效产能的公司审批任何新项目。温家宝还表示，中国必须找到一种方式，以实现能源效率 提高 20% 的五年计划的目标。 一名工人正在火车站卸煤。中国对煤电的需求猛增。 Adrian Bradshaw/European Pressphoto Agency 能源需求的增加受到钢铁等重工业的刺激 Full Article at The New York Times Red China , Green China http://www.nytimes.com/2010/05/07/opinion/07Usher.html

个人分类: 科学与技术|3337 次阅读|2 个评论

清洁能源使用的代价：勘探引发地震地质学家法庭受审

杨学祥 2009-12-17 12:42

清洁能源使用的代价：勘探却引发地震地质学家法庭受审 0 推荐 勘探清洁能源却引发地震 瑞士地质学家法庭受审(图) http://www.sina.com.cn 2009年12月16日16:08 国际在线 　　 　　瑞士巴塞尔 　　国际在线专稿：据英国《每日电讯报》12月16日报道，瑞士一名地质学家因勘探高温岩体寻找清洁能源而引发地震而到法庭受审，他最高可能面临5年监禁。 　　2006年，负责设计这个地热项目的地质学家马库斯(Markus Haering)实施的这个勘探项目造成了一系列地震，其中包括一场3.4级地震，导致巴塞尔西北部居民惊慌失措，财物受损。项目负责人乔堡德早前已向有财物损失的民众赔偿约900万瑞士法郎。法庭上马库斯拒绝承认蓄意破坏财物的控罪，他称当地民众早已知道勘探的风险。 　　这个勘探项目是为了成为世界上第一个能从地下3英里(4.8公里)处勘探高温岩体取得清洁天然能源的实验。如果法官裁定清洁能源的话，他最高可面临5年监禁，判决将在下周出炉。(关谷) http://news.sina.com.cn/o/2009-12-16/160816783453s.shtml 评论： 天下没有免费的午餐，任何能源的使用都是有代价的。水力发电建造的大坝阻碍泥沙入海和鱼类巡游通道，破坏了自然的生态平衡；化石燃料的使用增加温室气体，导致气候变暖；地热的使用加快地球内部变冷激发地震活动；风力发电减弱大气环流，导致气候异常；太阳能的使用，减弱的大地的光反射，提高了太阳能进入地表的总量，同样导致全球变暖；核能源有核泄漏和核污染的风险。沼气是可再生能源，并非是清洁能源，它不仅是温室气体，它的燃烧产物也是温室气体。 少则有利，多则为害。任何能源的使用都是有限度的，超过这一限制则后患无穷。不管马库斯故意损害巴塞尔公共财产罪名是否成立，滥用清洁能源的后果值得关注。

个人分类: 备忘录|4246 次阅读|5 个评论

正确认识清洁能源

yangbfh 2009-11-25 17:38

正确认识清洁能源 清洁能源也称绿色能源是指对环境无污染或较少污染的能源。清洁能源有狭义和广义之分。狭义的清洁能源是指可再生的能源如水能、生物能、太阳能、风能、地热能等。而广义的清洁能源还包括核能和低污染的化石能源如天然气等。由于传统能源的短缺及高污染让全世界都开始追逐清洁能源，能源危机的引爆，节能减排得不断推进，让清洁能源流行成一个神话。面对人们对清洁能源的疯狂追逐我们不禁要问，清洁能源真的清洁吗？我们应该如何看待清洁能源的开发利用？ 目前广泛使用的清洁能源主要是水电、核电，太阳能及风电等。不可否认，这些能源在我们的生活，生产带来了很大的帮助，已经成了传统能源的有力的补充，甚至有专家预测，可再生清洁能源将成为未来主要的能源形式。同时，我们也应该认识到，清洁能源在开发利用中还存在很多问题，也有巨大的负面影响。有人认为清洁能源是不排放污染物的能源，其实不然，按照热力学熵定律，任何能源的使用过程中都会耗散，最终以废热的形式排入环境，当前引起普遍关注的城市热岛，城市干岛、全球变暖等一系列环境问题很大程度上就是人类能源的大量所消耗引起的。 不止如此，水力发电和核电是较为成熟清洁能源利用方式。我国几十年的水电发展进程已经显现出其缺陷与不足，水电开发中引起的泥沙淤积，植被破坏，河流生态系统退化而造成的水生生物锐减以及水量不足引起的下游海水倒灌等问题，已经引起业内学者的普遍关注。仅 2006 年 9 月到 11 月间，长江入海口就连续遭遇三次咸潮袭击。咸潮沿着河道进入内陆，所导致的用水企业设备氧化、腐蚀，土壤盐度升高，甚至直接危害农作物，这些损失是无法用金钱衡量的。 　　众所周知，水电主要以来江河的落差发电，我国典型的季风气候决定了多数的大江大河在雨季和旱季水量差异很大，这直接造成水电丰枯季发电不均。由于水电这种缺乏调节能力等固有缺陷，对大江大河的过渡开发正引起当地高耗能产业的膨胀；而建立在廉价水电基础上的高耗能产业，给当地环境带来严重影响；由此制造的巨量能源需求，将大规模消耗江河开发所产生的电力，又直接引起新一轮电力短缺，而电力短缺又会引发更大规模的水电开发。这种面多了掺水，水多了加面式的水电开发模式，将使国家在搞污染、高耗能的扩张型发展道路上越走越远，非但没有达到节能减排的目标，反而助长了能源消耗和环境污染。当前，我国西南地区的高耗能产业配合水电开发模式就是最好的例证。 与水电的显性危害相比，核电开发中很多隐患更加令人但有。由于核废料无法清除，通过铅封埋入地下或沉入海底，就造成地球上永远的毒瘤。试想如果有一天因为某种地质原因引起这些核废料外泄，那时遭殃的将是我们的子孙后代。一些知名的核泄漏事故如前苏联的切尔诺贝利事故和美国三里岛事故及去年法国发生的核废料泄漏事故都显示了核污染的巨大危害。据报道，切尔诺贝利核污染对一些地区的影响至今仍未消除 [] 。此外，核电排放巨量的废热（相当于所发电量的两倍以上），这些废热随排水一起进入海中造成海水热污染，引起海温上升，海面水蒸气增多，不但造成大量的海洋生物绝迹同时也是温带台风及暴雨灾害的主要诱因。 　风能、生物能和太阳能是今年来为人们推崇的新的清洁能源利用方式。风力发电作为可再生的清洁能源技术在近年来取得了很大的进展。 1994-1999 年的 5 年间全球每年销售风电平均增长率达 40% 。到 2000 年底全球风力发电总装机容量超过 1800 万 kW, 其中德国达到 400 万 kW 。我国风能资源也很丰富，预计到 2010 年和 2020 年，我国风电装机总量将分别达到 2500 万 kW 和 1.5 亿 kW. 风力发电带来巨大的经济效益的同时，由于风力涡轮机运行时所产生的次声波也会带来严重的噪声污染，况且，大规模的风场建设势必会造成当地的生态破坏，影响当地物种的生存环境。如在内蒙草原地区兴建的大量的风电设备，这些设备所需大量的混凝土本身就是高污染产业，此外风电设备的兴建对当地草场，土壤会有什么影响？据悉，风电产生的次声波对人类健康有很大危害，它对当地牛羊牲畜，及其它野生动植物有何影响现在尚不清楚。目前广泛兴起的生物燃料也遭到人们很多诟病。如在巴西广泛提炼大豆油作为生物燃料用于替代传统的能源石油。但是大豆的种植，生产造成了南美原始森林的大规模破坏。由此带来的环境问题甚至比使用石油更为严重。在太阳能的利用过程中，需要太阳能电池板，太阳能电池板的主要材料是单晶硅，在生产单晶硅的过程中，开矿，提纯，加工，必然会直接产生污染。其次，太阳能电池的制备需要镉这样的材料，而镉是一种有毒的重金属，对环境的污染很严重，并且太阳能电池是有寿命的，一旦退役，它本身就会成为难以处理的垃圾。 由此可知，生态环境系统是一个复杂的巨系统，环境中的各个组成部分之间相互联系，互相影响。任何局部的变化都不是孤立的，由此引发的一系列连锁反应往往是事前难以预测的。就像煤炭，石油等传统能源最初使用时一样，我们多半看到了它所带来的巨大的潜在效益，而其所引发环境污染、生态破坏多是事故发生了才引起人们的关注。此后的核电、水电的负面效应也是工程上马了以后才逐步显现的。其它的像风力发电及太阳能产业恐怕也不会例外。清洁能源对环境的影响效应，在其起步时对环境的影响是很难全部显现的，只有当其规模达到一定程度，对环境系统的扰动足够大，环境无法承受时，其负面效应才会表现出来。从这个意义上说，清洁能源并不清洁。 其实道理很简单，科学技术是一把双刃剑，我们在享受它所来的便利时，同样要承担随之而来的不良影响。问题是我们在利用之初就应保持清醒的头脑，不但要认识到清洁能源的巨大效益，还要对其开发利用过程中可能带来的负面影响有一个充分的估量，以避免因为人为原因带来环境灾难。但是当前经济至上的思维习惯并不会顾及清洁能源开发带来的环境影响。加上相关利益集团的宣传造势、推波助澜，片面夸大其清洁有益的一面，刻意掩盖其负面的环境影响，从而造成公众认识上的误区，由此引发的对能源危机的认识不足，对新能源、清洁能源的盲目乐观，进而在生活习惯上依旧坚持高消费、高耗能、高污染的生活方式才是最可怕的。 因而，解决能源问题的根本空怕不是新能源或是清洁能源，而是反思人类自身的能源消费方式，真正做到节约能源，走可持续发展的道路。

个人分类: 生活点滴|9393 次阅读|4 个评论

奥巴马总统10月23日将在MIT做题为“美国在清洁能源中的领导作用”的演讲

毛宁波 2009-10-22 02:08

奥巴马总统10月23日中午12点（美国东部时间）将在MIT做题为美国在清洁能源中的领导作用的演讲。MIT正在紧锣密鼓的准备之中。演讲的地点在著名的kresge Auditorium。按照惯例23日中午前后MIT附近的交通会有所紧张。MIT在网站上告诉师生员工座位比较紧张，希望大家谅解！我看看到时候有没有运气了，请大家关注我的跟踪报道。2009年3月奥巴马总统在白宫和MIT校长Susan Hockfield共同敦促大力推动清洁能源的研究资助，博主曾经做过相关报道（ http://www.sciencenet.cn/m/user_content.aspx?id=222389 ）。 MIT网站上打出的奥巴马总统演讲的通知 地图中红A指示的是奥巴马总统演讲的具体位置 空中俯瞰奥巴马总统发表演讲的 kresge 礼堂 kresge 礼堂全景图 奥巴马访问期间至MIT成员的一封信： President Barack Obama will visit MIT on Friday, Oct. 23. Details of the event were described in an e-mail sent this evening to the MIT community from Kirk Kolenbrander, MIT's Vice President for Institute Affairs and Secretary of the Corporation. The letter follows It is my great pleasure to announce that on Friday, October 23, President Barack Obama will be visiting MIT, where he will deliver an address in Kresge Auditorium on clean energy after meeting some of the MIT faculty and students whose work centers on energy. The President will be joined by Massachusetts Governor Deval Patrick. President Obamas decision to speak about energy from our campus is a high honor and one that can truly be shared by the entire MIT community. Students, faculty and staff at the Institute are helping to frame the national policy debate on energy, push the frontiers of energy research, and revitalize energy education. With our flagship energy initiative MITEI MIT is bringing real-world solutions to the most challenging problems in energy. President Obama and President Hockfield both believe that the leading minds in science and technology must bring their talent squarely to bear on creating transformational energy solutions. We are thrilled to see MIT recognized as central to that historic effort. 奥巴马总统演讲期间媒体记者注意事项： TO RSVP: Members of the media who wish to cover the visit should contact the White House Office of Media Affairs details here: www.whitehouse.gov/the_press_office/MediaRSVPMITRemarks10-23-09/ NOTE: All names submitted for credentials must be accurate and reflect the identification media presents at the check point. WHEN: Friday, Oct. 23. Press check in: 10-11 a.m.; Program: 12 p.m. WHERE: Kresge Auditorium , 48 Massachusetts Ave., Cambridge, Mass. (Note: This is directly across from the main MIT entrance at 77 Massachusetts Ave. See map here. ) FOR MORE INFORMATION, CONTACT: Patti Richards, MIT News Office, 617.253.8923; prichards@mit.edu 访问过MIT的前美国总统如下： Harry Truman was scheduled to speak here while he was in office at MIT's mid-century convocation, but canceled the appearance because he was afraid he would be upstaged by the appearance of former British Prime Minister Winston Churchill. He did appear for a speech years later, in 1956 , as an ex-president. Franklin Roosevelt made an appearance at MIT long before his presidency, in 1916, for the dedication of MIT's campus, when he was assistant secretary of the Navy. George H. W. Bush appeared at MIT in 1981, to address the annual dinner meeting of the MIT Sustaining Fellows in DuPont gymnasium, when he was vice-president. John F. Kennedy made a taped appearance, which was played during MIT's centennial celebrations in 1961. There is an unconfirmed report that Calvin Coolidge visited MIT and drank tea at Walker Memorial, but no information about when this might have taken place. 从 Main MIT entrance at 77 Massachusetts Ave看 Kresge Auditorium MIT将开放多个教室提供有限电视和网上直播（10月22日早上消息）

个人分类: 美国麻省理工学院见闻|6546 次阅读|0 个评论

家庭清洁能源——转贴量子日记2009-8-12

caojun 2009-8-21 01:34

前一阵去江西婺源和三清山旅游，在旅馆中看新闻，美国能源部长朱棣文访华，再次推销他的刷白屋顶计划：将屋顶漆成白色，路面和汽车使用浅色涂装，可以大量反射太阳辐射能量，降低温室效应。同时，也可以减少空调的能源消耗。美国加州已从2005年开始逐步实施该计划。他的另一项推销碳关税，受到中国政府，以及印度、巴西和大部分欧洲国家的强烈反对，被指为借环保之名，行贸易保护之实，颠覆了京都议定书的基础。但我想刷白屋顶计划应该是比较容易在世界范围内达成一致的，不过立法可能需要时间。我们去的婺源的传统小村庄，一律都是青瓦白墙，赏心悦目，我可不希望把徽派建筑的青瓦也统统刷成白色。 在中国的北方，例如北京，空气干燥，灰尘很快会将白屋顶变成灰屋顶。在大亚湾实验中，我们在中微子探测器内壁喷涂了黑色的氟碳漆以降低杂散光，并曾考虑在外壁喷涂白色的氟碳漆以提高宇宙线探测器的光探测效率。氟碳漆是一种廉价的外墙涂料，具有很好的化学耐候性，也具有氟材料的普遍特点：表面不粘，在自然雨水的冲洗下就能自洁。 在婺源晓起村，有几架水车在溪流里转着，看上去古色古香。在彩虹桥，有一个大型的水车，用来驱动一个谷物加工作坊。当然，现在它们都是摆设。人们当然倾向于使用更方便的电。如果给这些水车装上小的发电机，成本其实非常低。一般几千瓦到30千瓦的小型柴油发电机价格为1000元/千瓦，去掉柴油机，成本只有几百元，不到3个月就能收回投资。中国计划在10年内投资4.5万亿元发展清洁能源，如风电、核电、太阳能。目前对太阳能发电的补贴是每度1元。除了规模投资，从小的方面着手更经济，更符合环保的理念。4.5万亿相当于人均3500元。可是如果全中国每人花1000元发电1kw，已经是现在全国装机容量的两倍。化整为零，大有可为。

个人分类: 物理八卦|3713 次阅读|0 个评论