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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

5万亿新能源投资不够花: 热度 1 niweidou 2010-9-1 16:39; 新能源的概念得因时因地而宜，我认为还应该包括化石能源的清洁高效利用。煤作为主力能源，它的高效、清洁和全价利用，也属于新能源范围。 10 年投资 5 万亿，平均每年 5000 亿，如将这个钱全部用于可再生能源发电量的补贴，且平均每度电补贴 1.0 元，只能补贴 5000 亿度，相当于当前每年总发电量的 1/10 （按 10 年平均，平均每年总发电量约 5 万亿度）。至少在未来一二十年，可再生能源替代传统能源的份额变得很大是不现实的。如果我们不提高常规能源的效率，天天叫低碳能源，真正的低碳经济难以实现。几经周折，一部极可能影响未来 10 年中国能源面貌的产业规划，行将出炉。政府提出，规划期内（ 2011-2020 年）累计将直接增加投资 5 万亿元。国家能源局规划发展司司长江冰公开披露，规划名称由新能源变身新兴能源，一字之差，涵盖范围从风能、太阳能等可再生能源扩展至煤炭、天然气等传统能源的升级换代。这个 5 万亿的能源促进计划，还对清洁煤、智能电网、分布式能源等技术的产业化提出了政策指导。在近年来大力呼吁认清中国能源消耗现状、可再生能源需要理性发展。倪维斗眼中，仍有隐忧。南方周末就新兴能源规划相关问题采访了中国工程院士倪维斗。南方周末：从新能源规划改叫新兴能源规划，一字之差，您怎么看这种变化？倪维斗：我对现在的提法原则上是同意的。很早以前，新能源和可再生能源的概念比较模糊，比如新能源中提及的核能，在法国是老能源了，我们老祖宗就用风能提水，说它是新能源也不见得。新能源的概念得因时因地而宜，我认为还应该包括化石能源的清洁高效利用。从这个角度，凡是相对于当前主力在役能源，在资源、转化、储运、终端利用这四个环节中的一个或几个环节上有大的变革，且占到相当份额、能大幅度减少污染、降低二氧化碳排放，都应该叫新能源。毫无疑问，煤作为主力能源，它的高效、清洁和全价利用，也属于新能源范围。南方周末:5万亿是什么概念，能对新兴能源领域起到什么作用？倪维斗：投资 5 万亿，说多不多说少也不少。说多是因为上次我们经济危机四万亿了，结果拉动了很多耗能工业，使原本准备改变的不可持续发展趋势，反而加重了。说少，是因为我算了一笔账。中国的用电量 2008 年是 3.43 万亿度， 2009 年是 3.64 万亿度，从现在到 2020 年的 10 年里用电量还要涨，假如非常粗略地算作每年用电 5 万亿度， 5 万亿投资补贴到 5 万亿发电量，相当于每度电获得 1 块钱的补贴。 10 年投资 5 万亿，平均每年 5000 亿，如将这个钱全部用于可再生能源发电量的补贴，且平均每度电补贴 1.0 元，只能补贴 5000 亿度，相当于当前每年总发电量的 1/10 （按 10 年平均，平均每年总发电量约 5 万亿度）。可再生能源的电价昂贵，就说风电目前看来补贴的不多，价格比较便宜，那是因为储能、电网等的价格没有计算进去，如果算上了，每度电的补贴就该 5 毛钱了。再加上近年来海上风电也热闹得不得了，以海上风电成本是陆上风电的 2.5 倍计算，实际的风电补贴还要增加一倍。太阳能光伏发电标杆电价每度 1.09 元，实际上远低于其成本，如果按能形成良性竞争的 1.5 元到 2 元来算，补贴又需要多少？ 5 万亿根本不够，因为中国需要补贴的地方太多了，且不说化石能源需要更好的利用，还有好多工作需要做，也需要补贴。南方周末：这笔钱应该怎么花的依据是什么？倪维斗：一句话，这笔钱的目的到底是为了什么，减少二氧化碳排放？增强能源安全还是减少污染？要达到这些目标要花多少钱，用什么样的办法最经济？有哪几种可能的路径？任何能源的利用必须在经济性上统一考虑，现在好像一搞可再生能源好像不太讲经济性而改讲业绩了。可再生能源的发展、传统能源的变革、清洁能源的利用、每种能源所应占的比例这些路线应该放在一起来比较，按经济最佳的方式合理有序发展。南方周末：目前做过经济技术路线的比较吗？倪维斗：我没有看见，也可能做过。必须要有几种可选的经济技术路线，每一条路要比较一下。南方周末：5万亿新兴能源投资，能多大程度上帮助实现2020年非化石能源占一次能源消费总量15％的目标？倪维斗：至今，我还没有看到一个关键数据，那就是 2020 年的能源消耗总量。能源消耗总量的基数是多少，是 40 亿吨还是 50 亿吨标准煤？如果在 40 亿吨以下，可能还能达到既定目标。以 40 亿吨的能源消耗总量计算， 15% 是 6 亿吨，这是非常乐观的估计了，如果变成 50 亿吨， 15% 的目标难以达到。现在我们的能源消费总量约 31 亿吨标准煤，而能源消费总量每次规划，每次都大幅度突破，比如按照原 2000 年到 2020 年的规划： GDP 翻两番，能源消费总量翻一番，到 2020 年才到 30 亿吨标准煤。而现在的实际情况是：十年内能源消耗就已经翻了一番了。如果能源消耗总量很大的话，可再生能源的比例依然会很低。近年的现实已经证明，虽然可再生能源绝对规模逐年上升，但是在能源消费总量中所占比例却呈现下降趋势。南方周末：那是不是意味着，如果只盯可再生能源，忽略传统能源变革，其实并不能达到我们的目标？倪维斗：是的。我算了一笔账，如果只盯着可再生能源，不把传统能源，特别是煤的事情做好，我们根本完成不了节能减排的任务。去年风电发展这么快，发电量也才占了 0.7 ％，其它可再生能源的比例更低。至少在未来一二十年，可再生能源占总能源消费的份额变得很大是难以实现的。如果我们不厉行节能、不提高常规能源的利用效率、改变我们的发展模式和生活方式，天天叫低碳能源，低碳经济实质上是一句空话。南方周末：过去几年新能源的发展路径证实，可再生能源发展基本属于先抢市场，然后才开始关注技术，5万亿投资会不会重复这个怪圈？倪维斗: 我们的发展惯性很大，各个地方都以 GDP 为标准，实际上 GDP 比较容易得到的就是高耗能工业。现在如果马上搞新的技术，一些领域连知识产权都没有，最后还是得走老路，在可再生能源领域是同样的道理。现在可再生能源的发展有些大跃进，我们是风电制造大国，不是设计、研发大国，多晶硅也是一样，全国到处都在搞多晶硅，设备基本上靠进口，最后钱还是让外国人赚走了。在这种背景下，只靠进口国外技术，价格是下不来的，最后还是要回到向国家要补贴的老路上。现在应该争的是关键技术、设备的自主创新，而不是在数量上和别人较量。南方周末：抛开可再生能源，如果按照你的观点，传统能源领域，还需要进行升级改造方面有哪些? 倪维斗：汽车方面需要钱，从混合车、插电车到电动车，甚至汽油机、柴油机本身的效率提高。在未来相当一段时间，除了需要消费汽油、柴油，还需要替代燃料，如用甲醇来代替汽油，用二甲醚来代替柴油，这方面还需要国家扶植。将来地源能量的利用、各种不同压缩机（如单螺杆泵等）的研发、各种低温热源的利用这些东西做起来对节能都有很多好处，也需要投资。此外，我们搞传统能源，现在要大量煤炭气化，煤气化发电水平的提高需要花大量的气力来搞燃气轮机，燃气轮机是 21 世纪能源系统的核心设备。要向高温、高压比的方向发展，研发任务十分艰巨。同时， IGCC 的示范和推广，都需要国家的支持。所以说， 5 万亿如何花，希望多听各方面的意见，更好地综合考虑。（本文发表于《南方周末》 2010 年 8 月 12 日）; 个人分类: 未分类|7636 次阅读|3 个评论

发展新能源必须考虑经济性: 热度 1 niweidou 2010-9-1 16:34; 倪维斗，中国工程院院士，清华大学热能系教授，近年来一直提倡重视煤的清洁利用和风电的发展，呼吁人们认清现实在未来二三十年内，化石能源作为我国主要能源的地位不可撼动，煤炭占一次能源的比重很难下降到 50% 以下。在政策、资本、公众都日渐关注太阳能、风能等可再生能源时，倪维斗虽然长期关注可再生能源的利用，但与目前的一些热点声音不同。这位能源专家一再表示：从现在开始到 2050 年，我们肯定还要用至少 1000 亿吨煤，这些煤怎么用？这个问题是回避不开的。 4 月，在苏州的中英电力与能源论坛上，《南方周末》记者专访了倪维斗。南方周末：新能源是时下很热门的话题，您为什么坚持提倡优化传统能源的路线、坚持强调中国式的低碳发展？倪维斗：我不赞成现在一拥而上大规模地做二氧化碳减排，即所谓的 CCS ，应该首先从节能开始。大规模二氧化碳的减排是要耗费能量、耗费资金的。但是把煤炭清洁利用做起来，就是为将来比较容易地捕捉二氧化碳创造条件。做点试验和示范可以，从成本低的先做起来，大规模、全局地做，还不是时候。南方周末：在您看来，技术出路何在？阻力何在？倪维斗：我这些年来一直提倡整体煤气化联合循环发电系统（简称 IGCC ，一种洁净煤发电技术，兼具发电效率和环保性能）。同时，为了减少 IGCC 的投资，在 6~7 年以前就创议把 IGCC 和化工产品生产结合起来，如甲醇，我们称之为 ICGG 多联产。 IGCC 说了很多年，各大电力公司也有很大积极性，但一直压在能源局不批，上上下下做了很多工作，现在好不容易批了一个华能天津项目。有人觉得这种技术系统很贵，不如建核电站。看似有道理，但我认为这是混淆了两个命题这二者没有可比性，也不相互排斥。核电站提供清洁能源，肯定要尽可能快速发展， IGCC 和多联产要解决的是 1000 亿吨煤怎么用的问题。在未来二、三十年内，中国煤炭占一次能源的比重很难下降到 50% 以下。这些煤是必须要用的，是刚性的、可再生能源替代不了的。南方周末：这些清洁煤利用的新技术系统，是不是成本很高？在技术和设备的国产化程度上，这条路是否可行？倪维斗：我国在过去二三十年中引进了德士古气化技术（现称之为 GE ）和壳牌干煤粉气化技术，花了不少钱。现在大概有三十来套炉子。现在华东理工大学、清华大学、西安热工院、航天火箭院都在气化技术方面做出了很大成绩，有些指标还超过了国外技术。我估计 2 到 3 年以后，我国在煤的气化技术方面有可能全面进入世界先进水平。 IGCC 最核心的是燃气轮机，通过前几年的打捆招标，引进了几十套燃用天然气的 F 级燃气轮机并相应地引进了相当大部分的制造技术，在上海电气、四川东方电气、哈尔滨电气集团花了大量资金和人力建立了三个大型发电用燃气轮机制造基地，但是核心技术（主要指高温部件的设计、制造、材料等）还是没有掌握。我一直在呼吁，可是这 20 年来，先进重型燃气轮机的研发仍没有被放在重要位置上。我们这些年有句口头禅市场换技术，以为什么都可以买得来。国家组织、发改委引进、一轮一轮招标，装备引进了，基地建起来了，一般的部件都会做，但是最最核心的高温部分从材料到涂层，从设计到制造，人家专门建厂，完全独立控制。只能向他们购买这些部件，价格十分昂贵。这些核心技术是人家的命根子，怎么会卖给你呢？只能下苦功夫自己研发。可惜的是，我们一些部门和企业领导还在做市场换核心技术的梦。已经有这么多教训，付了这么多学费，但还准备付下去！我们的国企 500 强，实际上是 500 大，吃的都是政策红利、资源红利、垄断的红利，而没有科技红利。 60 周年大庆阅兵的预警飞机，雷达是自己开发的，飞机是俄罗斯的伊尔 -76 。歼击机发动机本来自己开发了，但在可靠性上，还是没有百分之百的把握，最后仍用俄罗斯的发动机就差那么一口气。我国航天技术发展比较快，因为这是自己苦干出来的，这是逼上梁山逼出来的。可以拿日本来做个对比的。三菱公司 1980 年的时候是不会做重型先进燃气轮机的，先到美国 Westinghouse 西屋公司买了样机，引进技术，然后建立高砂研究所，集中力量锲而不舍自主开发。 30 年过去了，现在三菱重工已经是全球先进重型燃气轮机的三大巨头之一。我们中国经常是狗熊掰棒子，不下死功夫，不持之以恒。有些东西，非得大量试验、持久投入后，才会出成果。不花力气，你就跑不上高端，只能引进再引进，总是跟在别人后面。南方周末：您强调在煤炭清洁利用上下功夫，这其中的空间和潜力有多大？反观现实，中国的火电能源利用处于何种水平？倪维斗：现在中国火电的效率已经超过美国，平均每度电的煤耗是 339 克标准煤，美国是 350 克 /kWh 左右。中国的工业锅炉，一年燃烧 3~4 亿吨煤，平均效率只有 65% 。如果把筛分控制好、煤种配好、操作人员的训练得到有效加强，效率提高到 80% 是比较容易的。大型发电锅炉，如燃用灰分少、含硫量低的洗选煤，也还可以提高发电效率。仅这几项，节能潜力就不得了。你算算能省多少？！多年的实践证明，有好多方面不是我们技术不行，非要引进不可。不要动辄喊引进技术，很多问题主要是政策问题、体制问题，而不是技术问题。南方周末：您的呼吁得到怎样的回应？倪维斗：我挺迷茫的。无能为力。 2~3 个月以前，由于听说国家要推动小型（ 10MW ）左右的纯燃用秸秆的电厂，我感到不妥。我给温家宝总理写信，总理批示下来，要求组织研究。能源委要召开专门会议，我一看人员名单都是秸秆电厂从业者，他们是得到了好处的人。好在后来我的意见还是有点影响，秸秆电站暂时不批了。不是说秸秆发电不好，要看是否适合我们的具体情况。山东单县上的两台机组，整个单县的秸秆都不够供应。为了收秸秆原料，收集、运输要花多少油钱？这都是成本啊。说是农民每年有两三千万收入，而国家为每吨秸秆要补贴 350 元（以每吨秸秆发 1000kWh 计）。这个小电站每年国家就要补贴 6000~7000 万左右（以 20 万吨秸秆计）。这些钱能有多少落到农民头上？原来烧秸秆的农民家庭现在要换煤，用来炊事和采暖，又得花钱，又排放二氧化碳。从整个产业链，从能源、经济、环境上这个大账到底应该怎么算？南方周末：现在很多人认为：政府通过补贴扶持新能源，加快新能源所占比重，是优化能源构成的必要路线。您怎么看？倪维斗：大家都说低碳，怎么个低碳法？低碳不是大家在一起喊口号。创造低碳并非想象中的那么简单，要对全国、乃至全球经济进行长期的整体重构，是一个极为复杂的系统工程。首先要有一个明确的顶层设计（现在很多是以新能源为由头抢项目），在此基础上做出详细的规划和路线图。风电现在大跃进，但又不是全过程地完整推进。从勘察资源、测风、规划、布局，在此基础上安装、上网，输送到能消纳风电的终端用户；从制造上讲，从齿轮箱、轴承到叶片，监控系统、运行、积累经验，这是一套非常长的链条。现在大家看到做风机赚钱，张三李四凑在一起，找个外国老板转让技术、买套图纸，就做起来了，全国搞了七十多家风机制造商，良莠不齐。但到了运营商这一层，就没有民营企业了。民营企业华睿曾经想搞一点风电，为了抢标投了 0.39 元 /kWh ，实在做不起来，亏本啊，最终退掉了。真正的运营商全是大国企，它们去抢占资源，不赚钱也没关系因为他们有别的、更大的盈利来源。若电网要加入到利益链条中来，风电的价格就更高了，谁来买单？现在陆上风电价格上补贴 0.25-0.3 元 /kWh ，海上风电 0.6-0.7 元 /kWh 。上海前段时间上了东海大桥海上风电机组，有些领导很欣赏，东海大桥两边，像行道树一样，多气派。可是电价毫无疑问要上去。海上风电除了要昂贵的地基，在造价上是陆上风电的两倍，在技术上还有很多问题比如监控比较困难，大部件海上作业昂贵，还有一个腐蚀问题等。现在企业胆子很大，没有认真地做过全面试验，就下海了！在我看来，海上风电可以做点示范，但还不到大量推广的时候。价钱这么高，谁来买单？除非是形象工程。国家扶持新能源。现在风电 200 多亿度的规模，每度补贴 3 毛钱，这是 70 个亿，太阳能每度补贴 1 元多。近期要扩大内需、大量发展的话，补贴得起么？据我所知，国家为了发展可再生能源，在每 kWh 电中加 4 厘钱，这样，从我国 2009 年近 4 万亿 kWh 中可得到 160 亿，除了免交以外，大概有 100 多亿。这些钱是很有限的，光贴补风电（也就是 200 多亿 kWh ），得用掉一半多。此外，在很多风电三峡项目中，所获得的风电必须从遥远的新疆、甘肃输送到负荷中心来，在输电线路上还必须大量的附加投资，落实在每 kWh 风电上所耗费的输送成本是很大的，加上必要的电网改造（备用机组，控制系统），实际上风电的国家补贴远大于 0.25~0.3 元 /kWh ，这些都需要全国纳税人来埋单。我还认为，应对气候变化，选择成本最低的能源路径是十分重要的，因此，要对各种减排技术路径作详细的经济分析。有些时候，相比那些更加吸引眼球的技术，节能的投入、清洁煤技术的投入会更加有效一些。秸秆发电也在补贴，每度 0.35 元。国家有多少钱可以补贴？中国有很多更重要的事要做，三江源的退化，黄河长江水眼看越来越少，云南的旱灾教训摆在那里，农村的环境问题我们没有必要抢一个风电世界第一！应该把钱用在更需要的地方。我们一直说科学发展观。我看能源方面，好像并不科学。风电这么热，是不是该降降温、更合理、更理性、更科学地发展？说这个话，会有人骂你，他们说可再生能源是新生事物，要鼓励啊问题在于怎么鼓励。我一再说，中国是回避不了煤的，我支持发展可再生能源，但如果不解决好煤的利用问题，怎么个低碳法？当然，首先是节能，我国政府和专家们应该找到那种耗费最低的社会成本、达到最高效率的能源利用方式。节约能源实际上是最清洁、最廉价的能源，这方面潜力很大。第二，发展清洁煤技术，同时发展可再生能源。有时中国抢世界第一的劲头特别大。我经历了 1958 年大跃进，教训是深刻的，但是我看现在大跃进阴魂不散，弄着弄着头脑就热了，就往那个方向走。我认为目前风电（包括太阳能）不是追求数量、抢数量上的世界前列，而是要下大功夫在仔细研究我国国情，如中国风力资源的分布与特点，中国用电的分布和特点，认真做好顶层设计，设计、制造和运行适应我国国情的风电机组，并网与不并网兼顾，大、中、小型兼顾。不要只在大型风机上下功夫，中、小型聚风式风机组成分布式小电网也有很大生命力。总之，多下功夫做研发工作，提高质量，总结经验，掌握有自主产权的关键技术，再多进行一些新型风力发电的前瞻性研发工作。这样，才能积聚力量，有准备、有基础地迎接风力发电（包括太阳能发电）的大发展时期的来到。而不是多而不强，总是给外国牵着鼻子走，这种例子我们还见得少吗？（本文发表于《南方周末》 2010 年 5 月 20 日） 2010 年 5 月 20 日《南方周末》发表的题为《海上风电推广尚早》为本文的节选。; 个人分类: 未分类|4851 次阅读|0 个评论

从秸秆直燃发电谈能源系统优化问题: 热度 1 niweidou 2010-9-1 16:26; 6 月 7 日《科学时报》低碳能源版上发表了三篇有关秸秆直燃发电的文章，文中对该报 5 月 24 日发表的《一座生物质电厂的账本》提出了一些意见。后文是该报记者李晓明对我的访谈。在报纸上（或是其它场合）对我国能源问题开展讨论是十分必要的，因为能源及其相应的环境问题对我国实在是太重要了。大家的经历不同，看问题的视角不同，有了讨论、交流就可以拓宽视角，得到较为合理的看法。这三篇文章我都仔细地拜读了，受益匪浅。因为《一座生物质电厂的账本》一文是《科学时报》记者对我的访谈，记者没有问到的问题我也没有详细加以解释，确实有不明确之处。所以试图通过这篇短文对其中一些数据的采用，以及把我国秸秆的利用放在一个中国农村、农民能源系统优化的角度作一些诠释。一、能源需求和供应多样化形势下的能源系统优化应把合适的能源用在合适的地方我国能源的需求和供应已进入多样化阶段，煤、石油、天然气、核、可再生能源都将成为我国能源供应的重要组成部分，城市和农村的能源服务的需求也不断增长。在这样的形势下，作为中央、地方政府部门首先要考虑的是从系统高度对各种能源所能发挥的作用作一个比较合理的定位，使其能得到最优化的利用，不能各打各的仗、各吹各的号。不然的话，从局部来看可能是合理的，有一定效益，但从较大系统范围看，可能是不合适的。多样化的能源都各有特点，如何利用应尽量使其各得其所。我个人近年来形成的一个明确的看法是：把合适的能源用在合适的地方，分散能源分散利用（如秸秆等），集中能源（如煤、油、气、核等）集中转化，用已形成的基础设施（电网、气网、热网等）输送至终端用户，朝这个方向努力，能源系统就可以达到显著的节能、减排效果。二、可再生能源的利用需因地制宜和考虑人与自然的和谐发展秸秆类生物质怎么利用一直是我考虑的问题，人类已逐渐进入可再生能源越来越广泛利用的时代，人与自然的交互越来越频繁（化石能源是太阳能数千万、数亿年的沉淀，而可再生能源是当年的太阳能），因此，对可再生能源生产和应用也应十分谨慎和小心，否则，将会引起人与自然的不和谐以及社会的不公平问题（实际上这类问题已经发生了）。秸秆直燃发电是将生物质转化为电，我认为在中国普遍推广是不合适的，但是在一些秸秆资源比较丰富、集中的地方仍不失为一种利用方式。在访谈中我也指出，如一些沙棘平茬复壮地区、需要工业供热地区、可以混烧地区在这些合适的地区是可以建设的。但据我所知，有一些地方，不顾实际资源情况和地方其它能源的供应情况，一下子规划了很多秸秆直燃电站，实际上又建不起来，就是一个教训。此外，秸秆给农民提供了能源和资源，随着技术的发展和经验的积累，更好的用途会越来越多：如可用于生产沼气（不是户用型的沼气池，而是和养殖场相结合的中大型沼气池，在北方由于全年温度较低，正在研究更好的生物降解方法，沼气、沼废料都有使用价值），沤烂了以后还田（我国长期施用化肥，导致土地板结、元素失衡），颗粒化并配以方便、廉价的炉子用于炊事和采暖，以及可用作地方工业的原料都可以因地制宜加以考虑。由于上述利用方式的采用，在一个给定地区可收集的、用于直燃发电的秸秆将会越来越少。单县供 24MW 的电厂需秸秆 20 万吨 / 年，收集面积是 1800 平方公里，恐将来这个电厂所需收集面积还会扩大（原料的供应情况发生变化）。理论上收集的运输距离和收集面积是平方根的关系（即收集面积增加一倍，运输距离增加倍）。三、能源系统优化必须考虑我国的资源禀赋我国一次能源原则上多煤少油。从长远看，煤作为一次能源的比例仍将占 50% 左右，绝对量大约是 30 亿吨标准煤 / 年，这些煤将来有 70% 以上用于发电，目前约占 52% 。煤的高效清洁利用只能在大容量、高参数的蒸汽电站或是整体煤气化联合循环（ IGCC ）以及多联产系统中实现，在必要时还可加上适当的碳捕集、利用和埋存系统（ CCS 、 CCUS ），这就是目前和将来我国煤的主要利用方向。目前我国已有不少的超临界、超超临界机组，它们每发一度电的 CO 2 排放大概是 0.7-0.75kg 。我国的煤矿也正在加大整合力度，提高生产安全性和效率，像淮南煤矿，全员生产率是 6 吨 / （人天）。油是我国相对稀缺的资源，目前石油对外依存度已是 52% ，且不断增大，构成一定的能源安全问题，为解决这个矛盾，我国正在发展作为液体燃料的石油替代技术。煤直接和间接制油是其中之一。因此，消耗什么样的资源不能就事论事，而必须考虑到其稀缺性。这也就是我在访谈文章中采用先进发电数据（ 0.7kgCO 2 /kWh ）和对运输秸秆所消耗的汽柴油折算成煤制油及相应 CO 2 排放的理由。四、秸秆直燃发电一定要与农户用能作为一个整体系统来考虑不能因为现有一些地方存在着秸秆野烧，就认为这部分能源是无用的，而直燃发电就是把这部分原来无用的、扔掉的变成有用的。这些野烧秸秆本来是很好的资源，只是目前我国一些地方的政策、技术、管理不到位，形成野烧现象。如何解决农户供能问题？不论从过去传统和将来来看，农户的秸秆仍是农民用能的一个重要组成部分，但由于我国人均耕地少，这部分秸秆除饲料、还田等用途外，用作燃料的使用量是有限的，有时还不得不用其它能源作一些补充（煤、液化石油气）。不管怎样，这部分秸秆能源应该通过政策、技术、管理把它用起来，纳入到农户用能的范畴。所以，从直燃发电农户用能整个系统来看，农民把秸秆出售给电厂，所出售的热值，必然要有其它的、同热值的燃料来补充，譬如说煤。这几年来，农村用煤量增加不少，而在农村中烧煤肯定要比大电厂的效率低、污染高。农村采用相应技术把多余秸秆就地利用好，可以使直燃发电农户用能整个系统优化，这是前面提出的原则把合适的能源放在合适的地方的体现。因而，把出售的热值用煤补充来计算 CO 2 的排放是合理的。这是直燃发电农户系统排放 CO 2 的主要部分。在访谈文中提到， 1 吨秸秆的热值（ 3500 大卡 /kg 秸秆）相当于半吨煤（ 7000 大卡 /kg 标准煤），这半吨煤直接燃烧可排放 1200kg CO 2 。五、运输的油耗应考虑秸秆的容重问题运输秸秆的方式有多种，可以是拖拉机，可以是农用汽车。秸秆的运输不同于其它大容重的货物运输（容重单位体积的重量）， 10 吨秸秆用一辆载重 10 吨的卡车运到电厂或是用平均货物运输吨公里（ 1 吨公里 1 吨货物运输 1 公里）来算油耗是不合理的。秸秆的容重很小，一般自然态是 12-20kg/m 3 ，初步打包是 25-50kg/m 3 ，若先铡成小段后运输则是 70-100kg/m 3 （ 1 吨要额外耗费 20kWh 的电用于铡段），这样 1 吨秸秆的容积大概是 10-20(30)m 3 ，体积是很大的。由于我国农村是小农经济，不可能用大规模机械化高密度打包。因而，一辆拖拉机加正规的拖斗，或一辆农用车所能装载的秸秆重量是有限的，与装大容量货物很不一样。所以，每吨秸秆运输所耗的油可能和实际情况有些出入，但这部分 CO 2 排放在计算中不起主要作用。六、对石元春院士文章所引数据的进一步思考 1 、国能生物发电集团，秸秆直燃装机容量 40 万 kW ，几年来供电累计 52 亿 kWh ，燃用了秸秆 700 万吨。从以上数据得出，每 kWh 用秸秆 1.346kg ，若以 3500 大卡 /kg 的热值计算，则供电热效率低于 20% 。国外先进的秸秆发电电厂的热效率为 29-30% 。到目前为止，任何先进热机都不可能达到 80% 的热效率，热电联产的热效率也很难做到 97% 。 2 、农民收入 19 亿，共计用 700 万吨秸秆。农民收入折合到每吨秸秆为 19 108/(700 104)=270 元 / 吨。估计每户农民可出售的秸秆也就 1 吨左右，若他们要花钱买同热值的煤，也就抵消了这部分收入。 3 、国能生物质发电 52 亿 kWh ，若每 kWh 国家补贴 0.35 元，则 52 亿 kWh 可得国家补贴 52 108 0.35=18.2 亿。农民收入 19 亿和国家补贴相当，也就是说农民所得增收基本相当于国家补贴，这笔账该怎么算？ 4 、这 40 万 kW 的电站，给农民创造了 5 万个工作岗位。我不清楚每个工作岗位是什么含义，若是 5 万个全时工作岗位，则国能公司的总量 40 万 kW 的电站除了本身的职工外，还要有 5 万人为之场外服务，比现代化大电厂 + 煤矿开采 + 运输要多好几十倍，这种劳动生产效率似乎不值得羡慕。从发展角度看，这种就业是不可持续的，不符合新农村建设规划的要求，农村劳动力应该创造更大的价值。七、以发展眼光看，秸秆直燃发电离开国家补贴很难生存可再生能源是新生事物，在其成长过程中需要扶植，因而，在发展的前期国家给予适当补贴，让其更快地成长起来是完全应该的。但是要明确，现在的补贴，目的是将来不补贴。从长远来看，可再生能源的利用一定要不断降低成本，自身在经济上可行。例如，太阳能光伏发电虽然目前成本较高，但从科技发展角度，在成本下降方面有较大潜力。而对于秸秆直燃发电，似乎成本下降潜力不大，它具有先天性的缺陷：一是机组功率小，蒸汽参数低，热效率提高潜力小；二是中国小农经济，秸秆收集困难，要耗费劳动力和较高运输成本。所以，不具备未来成本下降的空间，不得不长期依靠补贴，这是发展的一大障碍。另一方面，由于上述的种种原因，一个秸秆直燃发电厂是否能达到像大电站那样的运行寿命（约 40 年），且不说这类电站每 kW 的基本建设费用是目前先进大电站的 2 倍，它们的存活期会有多少年？（并不是设备老化，而是外界形势的变化，尤其是原料供应情况的变化）。这样，建设能耗和基本建设资金分摊到单位发电量上肯定比较高，即从全生命周期来看每度电的成本和 CO 2 排放会较高，这也是一个需要认真考虑的问题。归纳一下，从系统高度来分析各种能源的优化利用，把合适的能源放在合适的地方；考虑到全生命周期和新农村的能源供给是我的基本出发点和落脚点。这些意见希望相关的同志，尤其是政府的能源管理部门商榷、批评指正。（本文发表于《科学时报》 2010 年 6 月 28 日 B2 综合）; 个人分类: 未分类|9149 次阅读|0 个评论

AIP 2009年创刊的网络刊《可再生与可持续能源杂志》被SCI收录: 热度 1 wanyuehua 2010-7-25 09:28; 2009 年创刊的网络刊Journal of Renewable and Sustainable Energy《可再生与可持续能源杂志》，ISSN: 1941-7012，双月刊，美国物理联合会（AMER INST PHYSICS, CIRCULATION FULFILLMENT DIV, 2 HUNTINGTON QUADRANGLE, STE 1 N O 1, MELVILLE, USA, NY, 11747-4501）出版，2010年入选 Web of Science的Science Citation Index Expanded，目前在SCI数据库可以检索到该期刊2009年的第1卷第1期到2010年第2卷第1期共68篇论文。 68 篇文章包括学术论文61篇、评论6篇、社论1篇。 68 篇文章的主要国家分布：印度18篇，美国14篇，日本8篇，中国6篇（其中台湾地区1篇），英国4篇，澳大利亚、巴西、马来西亚各3篇等。中国学者以通讯作者单位在《可再生与可持续能源杂志》（Journal of Renewable and Sustainable Energy）上发表论文的是中国科学院（Chinese Acad Sci）2篇、上海交通大学（Shanghai Jiao Tong Univ）1篇、宁波大学（Ningbo Univ）1篇、西南交通大学（SW Jiaotong Univ）1篇。 68篇文章共被引用19次（其中2009年被引用5次、2010年被引用14次），平均引用0.28次， H指数为2（有2篇文章每篇最少被引用2次）。《可再生与可持续能源杂志》（Journal of Renewable and Sustainable Energy）投稿指南：《可再生和可持续能源杂志》（JRSE）是美国物理联合会出版的一份跨学科的同行评议杂志，它报道自然科学和工程界的与可再生和可持续能源有关的所有领域。涉及的领域包括：生物能、地热能、矿物与水电能、核能、太阳能、风能、能量变换、节能建筑、能量存储、电力输送、再生能源评估与交通运输。JRSE是一份只有电子版的基于网络的杂志，出版时间快，它对这个领域的许多新进展的反应迅速。这份杂志的跨学科方法确保了杂志编辑能从全世界许多领域的科研人员中间挑选论文。主要研究内容： Bioenergy bioreactions and bioengineering Geothermal energy geysers, heat pumps, and novel devices Marine and hydroelectric energy waves, tides, and dams Nuclear energy fission, fusion, and related materials Solar energy photovoltaics and solar thermal converters Wind energy turbines and electrical systems and controls Energy conversion solid oxide and proton exchange membrane fuel cells and novel devices Energy efficient buildings photovoltaics, solar thermal converters, and passive solar approaches Energy storage hydrogen and batteries Power distribution conventional and superconducting transmission, fluctuating loads, and controls Renewable energy resource assessment Transportation hydrogen, batteries, fuel cells, bioenergy, and vehicles 网址： http://jrse.aip.org/ 编委会： http://jrse.aip.org/about/about_the_journal#Editors 作者指南： http://jrse.aip.org/authors/information_for_contributors 在线投稿： http://jrse.peerx-press.org/cgi-bin/main.plex 《可再生与可持续能源杂志》（Journal of Renewable and Sustainable Energy）热点论文： 1.标题: A molecular dynamics simulation study of hydrated sulfonated poly(ether ether ketone) for application to polymer electrolyte membrane fuel cells: Effect of water content 作者: Brunello G, Lee SG, Jang SS, et al. 来源出版物: JOURNAL OF RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY 卷: 1 期: 3 文献编号: 033101 出版年: MAY 1 2009 被引频次: 5 2.标题: Fabrication of organic solar array for applications in microelectromechanical systems 作者: Lewis J, Zhang J, Jiang XM 来源出版物: JOURNAL OF RENEWABLE AND SUSTAINABLE ENERGY 卷: 1 期: 1 文献编号: 013101 出版年: JAN 1 2009 被引频次: 2; 个人分类: SCI投稿|14614 次阅读|2 个评论

可再生能源在近20至30年难以解决我国能源的主要问题: 热度 1 niweidou 2009-12-29 20:28; 由于我国能源消费总量的急剧增长，可再生能源（主要是风能、太阳能和生物质能）在2020年以前很难在总能源平衡中占有一定分量的比例，因此2020年以前可再生能源在份额上不能解决我国能源的主要问题，这个情况和欧洲的其他国家在国情上有很大区别。一些欧洲国家，他们总能耗已经不再增长（或增长很少），可再生能源的发展逐步替代目前在役的化石能源。而我国却处于总能耗急剧增长之中，单是发电设备（其中主要是燃煤发电），近几年每年装机容量增长接近1亿kW。在这个高速增长量中，可再生能源所能起的作用是很有限的，难以替代原有的化石能源消耗。风电尽管近年来风电装机容量每年翻一番，但是2008年风力发电量仅120亿kWh，占我国当年总发电量3.5万亿kWh的不到0.4%。按国家将要修改的规划，若2020年风力发电的装机容量达到1亿kW，甚至于1.5亿kW，考虑到每单位装机容量的满负荷工作时间平均只有2500小时（实际上更低），即1kW风电相当于0.4kW火电，则1亿kW的风电相当于火电4000万kW左右，也就是2020年我国发电总装机容量10~12亿kW的不到4%。所以说风电要努力发展，但短期内难以在我国能源系统中占到一定比例的份额。太阳能热发电最多几万或几十万kW；光伏发电，不会比风电多，而目前实际上我国PV产品的98%以上用于出口，内需由于价格问题需要一个过程。生产多晶硅是一个高耗能产业，能源消耗和环境污染需认真考虑。生物质能可利用的农作物秸秆约3亿tce，可利用的森林约3亿tce，总量相当有限。不同于国外大农场，我国绝大部分生物质资源是高度分散的（中国小农经济）。并且人均耕地少，人均秸秆占有量少，生物质能尤其是解决广大农村的用能问题，它的发展绝对不能照搬外国的做法。能源供应仍将长期以煤为主，未来40多年的发展会导致巨大的煤炭消耗目前，煤炭占我国一次能源消费总量的70%左右。2007年核电装机容量达到910万kW，约占我国发电总装机容量的1.2%。根据中国工程院中国能源中长期发展战略研究对核电、天然气等发展或需求的乐观预测：2030年核电总装机容量将达到2亿kW；2050年天然气需求将达到4900亿m³。将各机构对中国石油需求的预测取平均值，2050年石油需求将达7.6亿toe。若设定2030、2050年的能源需求总量天花板分别为52.7和63.5亿吨标煤。根据中国工程院中国能源中长期发展战略研究和原能源办对可再生能源、核电、天然气、石油需求的最乐观的预测，余下能源需求再由煤炭来满足。计算结果表明：2050年煤炭在一次能源构成中占40%以上，而未来40多年（2005~2050年）累计消耗的煤炭总量将在800亿吨标煤以上。因此，未来我国能源即使考虑核能和可再生能源均得到极大发展，煤炭（直到2050年或更晚）也仍将在我国能源供应中起到主导作用。; 个人分类: 未分类|5305 次阅读|6 个评论

谈谈生物质能的利用及评价指标(二): niweidou 2009-12-28 13:08; 可再生能源合理利用的尺度对可再生能源的利用除了要考虑转换效率、土地利用系数、粮食安全和水耗系数等重要指标以外，还要从以下几方面综合考虑。 1）国情尺度对可再生能源和替代能源的开发和利用，不同的国家应根据本国的国情制定不同的尺度，因为各国家资源总量及其分布如何、人均多少，其环境、大气、生态怎样，土地、水的可获得性及生物多样性如何，生活模式、生产条件及社会发达水平怎样，各种资源在国外的可获得性以及国际形势对本国的影响等是不同的。如果不顾本国的国情，过度地对其开发和利用，将会引发一系列问题。 2）份额尺度对某些可再生能源和替代能源的开发和利用，还要看其可利用的份额有多大，有些可再生能源虽是可用的，但份额不大，如：地沟油，潮汐能等。我们所要重点下功夫研究的主要是能起到一定份额作用的可再生能源，如风电，这样才能分清轻重缓急，明确主要努力的方向。风电是除水电之外起作用最大的一种可再生能源，即使这样，目前我国风电装机容量在整体电力系统中的份额仍然是有限的。2006年，全国风电装机容量增加了1300MW，2007年增加了约2500MW，每年都以100%的速度在增加，但从我国发电装机总量来看，2007年发电装机的增量为100GW，相比之下风电装机的增量不到1%。风电的发电量占总发电量不足0.5%。发改委规划：到2020年，我国风电装机总容量是30GW。按目前风电发展的势头，这个指标肯定要被大大突破。2020年究竟会是多少，是否可以设想比原规划大5倍，使风电总装机容量达到150GW？即便如此，届时我国风电的发电量仍不到总发电量的2.3%~3%。 3）时间尺度要发展可再生能源，使其尽快地成为主要能源之一，是我们应当努力的方向。但在研究可再生能源和替代能源的开发和利用时，一定要考虑：对什么样的可再生能源，采用什么样的技术，按什么样的时间表发展？该研究成果和发展计划能实现多少？我国自己的制造、安装和运行能力的极限是多少？不能总是重点强调能源结构的改变，描绘将来以可再生能源为主的美好愿景，而忽视目前对煤的现代化利用，不重视对一些当前迫切需要的技术的开发。怎样满足近20~40年的用能需求和环境容量的限制，尤其是日益严峻的气候变化问题，这几十年的用能需求怎么办，每年几十亿吨煤怎么应用，是我们应该首先考虑的问题。 4）经济尺度对可再生能源的利用，可用经济尺度来引导其发展，对替代能源，国家可用相应的优惠政策予以扶持，如减免税收、实行补贴等。但对可再生能源的利用仅有扶持是不够的，还要对其他引发严重环境问题的能源消耗行为处以严格的罚款或征收税费，以市场手段进行调控，以经济尺度进行治理。若没有严格的环境税、排放税、污染罚款等，可再生能源很难发展起来。 5）发挥可再生能源特点的尺度我国可再生能源具有分散性，不稳定性和能源密度低的特点，在制定发展可再生能源和生物质能源的发展规划和政策时，应从能源、转化、输送，终端用户一体化的角度来研究可再生能源在我国总的能源系统中应有的战略定位和合理的配置及地位。应依据各种可再生能源不同的特点，因地制宜地加以利用，分散的能源尽量分散利用，如：建一座25MW的秸秆发电电站，需投资人民币10000元/kW，每年需燃烧16万~20万t秸秆，秸秆收集半径达100 km，用拖拉机、汽车将秸秆从一个个分中心运送到电站，需耗费稀缺的液体燃料（柴油、汽油），而电站的效率30%，低于先进燃煤电站12~13个百分点，其效率相对值为先进燃煤电站的70%。在这种条件下，农民作为燃料的秸秆被收走了，他们只能靠煤来满足炊事和采暖的需求，而集中生产的煤又需用拖拉机、汽车分别运送到农户，需要再次耗费稀缺的液体燃料（柴油、汽油）。这样，集中生产的煤，本来可以在先进电站转换成电，却要分散到农村作低效、高污染的应用！建设社会主义新农村需要能源的支持，农户除了生活、生产用电以外，其炊事、采暖应尽可能就地取材，如对沼气和太阳能的利用。若秸秆有多余，一家一户直接燃烧确实不符合现代化能源供应的要求（使用不方便，户内环境污染大），我们应该花较大的力量研究简单、廉价、低能耗的小型颗粒化或是铡段设备，提供燃烧完全、污染低、廉价的炉子，面向农村建立相应的加工、供应链；或者用其替代一部分煤来发电，把这部分生物质与煤共燃（co-firing），减少一部分耗煤。生物质与煤共燃可简化基础设施、提高秸秆的利用效率、缓解腐蚀问题、减少污染。从系统角度着眼，这样做才能把有限的、宝贵的能源有效地利用，才能带来能源系统的整体效益。以上5个尺度提供了在利用可再生能源时应该思考的几个方面，结合前面的几个指标，即可因时、因地地对各种可再生能源的利用形成科学、理性的评估方法。生物质能利用的原则人与自然和谐相处，这是可再生能源、尤其是生物质能利用的最高原则。人类用能大致经过几个阶段：薪柴煤炭石油天然气，各国由于资源不同，其发展阶段亦不同，这些阶段可能会有重叠和交叉。煤、石油、天然气是地球几千万、几亿年太阳能的沉淀，若用量较小时则问题不大，而现在由于人口的增长及现代化条件下人均用能的大幅度增加，引发了日益严重的资源、环境、生态问题。如：对其过度的开采（尤其是煤）将引发地表荒漠、土地塌陷、地下水破坏，甚至会造成资源枯竭；对其过度的使用将引发SO2、NOx、Hg、PM2.5（气动直径＜2.5 m的可吸入颗粒物）、PM10（气动直径＜10 m的可吸入颗粒物）等污染物及CO2、CH4等温室气体排放超标。若所产生的问题逐渐扩大，将影响到能源、环境、生态，直至延伸到经济、政治、军事领域，使其发展越来越显得不可持续。人类为了解决由大量利用化石燃料带来的问题而转向大规模利用可再生能源，由于现代科学在物质、技术进步等方面的巨大成就，使得一些科学家和工程技术人员相信科学技术可以解决一切问题。实际上，科学技术只有尊重自然，善待自然，和自然和谐相处，才能成为第一生产力。目前，大规模、有份额地转向使用可再生能源，虽然用的是当年的太阳能（表现形式为：水能，风能，生物质能，太阳能的直接辐射能和热能等），但采集面积和大自然已存在循环的交互作用将会越来越大。也就是说，人类与自然的交互作用相互影响，相对于利用化石能源时人类与自然交互的范围、交互的深度、交互的频度等都将会起很大变化，甚至会从量变到质变。因此，在这种形势下，人与自然和谐相处，尊重自然，爱护自然，将进入一个新的阶段。否则，问题会越来越突出，弄不好还会为了解决一个问题而制造出另几个更为复杂、更为严重的问题，人类将为此付出惨重的代价，大自然的惩罚会来的更快、更早、更严峻。从本质上讲，没有人与自然的和谐，就没有人与人的和谐以及社会的和谐。目前的自然环境是地球内、外动力在万亿年动态变化过程中的阶段表现，是不以人们的意志为转移的。人有生命，整个生态系统也有生命。自然与人在生态道德上是平等的。以敬重和呵护之心对待自然，是生态道德的基本要求。因此，从人与自然和谐的角度，人类对于可再生能源、尤其是生物质能、小水电等的开发应用，要持慎之又慎的科学态度，进行多方位的全面分析，切忌一哄而起，鲁莽行事！对我国可再生能源合理利用的建议我国能源系统是一个十分庞大、复杂的系统，不同的地区、在不同的时间段有不同的合理配置。对我国可再生能源的合理利用，应从能源生产、转化、输运和终端应用一体化等方面加以综合考虑，尤其是对具有分散、能源强度低等特点的可再生能源，更应该以面向终端应用为导向。下面是对我国合理利用生物质能的几点建议。 1 可再生能源相互之间及与化石能源相结合在对可再生能源合理利用时，可考虑可再生能源相互之间的结合或可再生能源与化石能源相结合的综合利用，如：（1）风机和燃气轮机互补系统、风力和水力发电、风能和太阳能光伏技术、风机和柴油机互补系统、中小型聚风型风力发电与蓄电相结合等等，2种不同的能源相互结合，优势互补，可达到1+1＞2的效果。应该特别强调的是，在多元化能源、可再生能源逐渐增大作用的阶段，加强研发多种廉价、方便的蓄能（蓄电、蓄冷、蓄热等）装置是十分重要的，这对充分利用随机性大的可再生能源有很大的意义。（2）在建筑节能方面，可采用与建筑一体化的太阳能集热管+地源热泵+少量天然气补燃，或将较高温度的太阳能集热器用于制冷。（3）在北方，为了在冬季多产沼气，可以将太阳能集热器用于沼气池的加热。 2可再生能源的利用与用户相结合中国重化工业的发展阶段不可逾越，但化工业一般都是耗能大户，因此可以考虑将一些可再生能源的利用（如风力发电）和耗能大户（如电解铝、氯碱工业、电解水制氢、海水淡化等工业）结合起来。化工业生产过程可使用低压直流电，其运行工况允许一定程度地随风能的大小而变化，因而在有条件的地方可以发展非并网风电，直接为化工耗能大户提供生产用能。非并网风电的应用不仅可免除风电并网及耗能大户生产对电网的冲击，还能简化设备，降低成本。其他如生物质利用和造纸工业相结合、和黑液处理相结合；生物质和煤脱灰、脱硫、制浆结合，加入一些有机废弃物，中小规模地生产燃料油等。我国发展可再生能源一定要结合本国的国情，走出自己的路子，如风电非并网发电，结合我国新农村建设发展生物质能等。中国幅员辽阔，地域差别很大，资源各有不同，发展可再生能源不能一刀切，一定要分区域、分时段、科学合理地制定适合本地发展的长远规划。节选自倪维斗《生物质能利用的现状、前景及应用指标》，全文发表于《电力技术经济》 2009年第2期。; 个人分类: 未分类|5115 次阅读|0 个评论

谈谈生物质能的利用及评价指标(一): niweidou 2009-12-28 13:01; 目前，因化石能源的资源开发和应用所引起的环境问题越来越严重，使得可再生能源的发展越来越引起人们的注意，各国都投入大量的资金和科技资源进入可再生能源领域的研究与开发。与世界平均水平相比，我国人均资源更为贫乏、石油更为短缺、大量煤炭直接燃烧引发的环境问题更为严重，因而加大力度开发利用可再生能源是完全可以理解的，也是正确的。但因可再生能源的发展所涉及的方面比化石能源大得多，对人类和生态等多方面的影响尚不能十分清晰地预测，且对可再生能源，尤其是生物质能源的开发和利用将消耗大量的谷物或挤占其他经济作物的种植面积，而我国地少人多，粮食、食品供应体系薄弱，因而对可再生能源，尤其是生物质能源的发展一定要十分谨慎和理性，一定要结合中国国情科学地制定相关的发展规划和政策。近几年来，世界燃料乙醇的生产快速增长，其产量从1985年到2005年20年间增长了3倍。2005年，全世界燃料乙醇的产量为3428万t，乙醇作为燃料占全世界汽油消费量的2%；生物柴油从1995年才发展起来，目前其年产量为226万t。在美国，燃料乙醇快速发展的一个重要原因是世界谷物和油品价格比发生了变化。由表1可以看出，谷物价格相对于油价越来越低廉。以前，美国用粮食出口所得可以抵消石油进口的费用，但在2004年，美国粮食出口的收入只占石油进口费用的13%，为进口石油，美国花了1320亿美元，美国进口石油，出口粮食越来越吃亏。所以，用粮食做燃料以减少石油进口，在经济上是合算的，这是美国发展燃料乙醇的主要驱动力。2004年，美国生产燃料乙醇34亿加仑，占汽油总需求量的2%。表1 谷物与石油价格的变化与比值年份谷物价格（美元 / 蒲式耳）石油价格（美元 / 桶）石油 - 谷物价格比（蒲式耳 / 桶） 1950 1.89 1.71 1 1980 4.70 35.71 8 1990 3.09 22.99 7 1995 4.82 17.20 4 2000 3.10 28.20 9 2005 3.90 52.20 13 注：1蒲式耳（BU）=8加仑(gal)=35.24升（美制）。目前，巴西年生产燃料乙醇达40亿加仑，可替代40%的汽油需求；巴西甘蔗的种植面积从2004年的530万公顷增至800万公顷，生产的甘蔗50%用于生产燃料乙醇。据说，巴西已与中国、日本商谈乙醇出口的问题。欧洲在生物柴油方面走在世界前列，欧洲各国正大力推行以植物油为主要原料的生物柴油，但其原料大部分是进口的。 2004年德国生物柴油的产量是104万t，主要原料是油菜籽，可替代3%的柴油需求。德国准备在最近几年将生物柴油的年产量增加150%。法国生物柴油的年产量为45万t，德、法按规划都准备在2010年用生物柴油替代5.75%的柴油需求。美国生物柴油的年产量达89.3万t，其主要原料为大豆。亚洲国家如印尼、马来西亚等国用棕榈果实生产生物柴油，出油率高。目前，欧洲正大量从这些国家收购棕榈油以生产生物柴油。生物液体燃料应用的重要指标 1）全生命周期能量转换效率全生命周期能量转换效率就是输入能量与作为燃料输出能量的比值，如：甘蔗榨出糖液以后，其渣可以用作燃料来加热和脱水，故把甘蔗作为整体来看，输入能量是1，输出能量是9；甜菜输入能量为1，输出能量为1.9；玉米就要差一些，若工艺先进，大抵是输入能量为1，输出能量为1.5，若工艺落后，其能量的输出与输入之比只有1.2或是更小，甚至会达到1：1。与全生命周期能量转换系数相关的是全生命周期二氧化碳排放。这是一个非常重要的指标。譬如说用玉米做乙醇，就必须要把玉米从种植、运输、加工等环节所耗费的能量都考虑进去。如翻地、施肥（目前我国氮肥的主要原料是天然气和煤，是耗能产业）、收割、运输、加热、发酵、脱水等环节都需要外来能量的输入。在我国，一般是生产1 t乙醇需3.5 t玉米，在生产过程中需要0.6~0.8 t煤。我们用可再生能源的目的是开拓能源利用的新途径，使能源的来源多样化，同时考虑到作物在生长时从大气中吸收CO2，在随后作为燃料应用时放出CO2，一吸一放，似乎CO2的排放应该为零。但实际上，从生命周期考虑，有些生物燃料不仅没有增添新的能量，相应的CO2减排的能力也很小。所以，对任何可再生能源的作用必须从全生命周期的效率和排放来考虑，这样才能有一个客观的评价。为了评价可再生能源中有多少份额是真正可再生或者是真正绿色的，特提出净可再生能源系数（或称之为绿色程度，简称为绿度）的概念，该系数的物理意义是：生物质加工后得到的能量有多大比例是真正可再生的。系数越低，表示可再生度越小，意味着这种可再生能源实际上对增加能源供应、减排CO2的贡献越小。据某些专家研究，风力发电设备的制造与安装要耗费自身150天左右的发电量，考虑到其寿命为20年，则有较高的绿度。其他可再生能源，如光伏发电等，这个系数则要低得多。 2) 土地利用系数土地利用系数是衡量土地的利用（单位输出所需土地的大小以及对土地质量的要求，如盐碱程度）和单位土地产出的一个标准，单位土地的产出对类似我国这样土地资源匮乏的国家十分重要。中国有多少土地可以用来生产有关植物以获得乙醇、生物柴油，这个问题必须深入研究。目前各种统计数据五花八门，相互之间差别很大，有些资料提出的所谓边际土地量非常大，实际上把已经退耕还林、退耕还草以及一些适宜种粮食但现在由于种种原因（如农民离家外出打工）弃耕的土地都算进去了，致使估计的可种植能源植物的土地面积偏大。表2 多种植物的乙醇和生物柴油单位面积产出比较产出品名称植物名称平均生产量（升 / 公顷）当量汽油（升 / 公顷）比例系数（以甘蔗为 1.0 ）乙醇（热值是汽油的 67% ）甜菜（法国） 6703 4491 1.08 甘蔗（巴西） 6213 4162 1 木薯（尼日利亚） 3845 2576 0.62 甜高粱（印度） 3511 2352 0.565 玉米（美国） 3321 2225 0.535 小麦（德国） 2599 1741 0.418 生物柴油（热值是柴油的 90% ）棕榈油 4709 4238 1 可可籽 2518 2206 0.452 油菜籽 958 862 0.2 花生 844 760 0.177 向日葵 768 691 0.16 大豆 524 472 0.11 对生物柴油来说，棕榈果实单位面积出油最多，其他作物相对要小得多。由于这个原因，东南亚及南美等地大量种植棕榈树，甚至不惜砍伐雨林作为代价，从而引起新的生态问题（如破坏了生物的多样性、影响CO2的吸收等）。我国从因地制宜的角度出发，应采取哪几种植物、在基因方面要做哪些研究、如何种植、如何示范等等都要进行扎扎实实的研究工作，当然，麻风树果实可以作为其中可选植物之一。 3)粮食安全（包括饲料）与生态评估目前在世界上生产燃料乙醇和生物柴油的原料主要是玉米、甘蔗和棕榈，按当前的发展，即使在玉米、甘蔗和棕榈资源比较丰富的国家，也会出现不少社会和生态方面的问题，如：由于市场好，巴西大量种植甘蔗用于生产乙醇，致使亚马逊河雨林保护受到威胁，大片的森林被砍伐后减少了CO2汇，破坏了生态环境；美国大量用玉米生产乙醇，引起世界性粮食涨价；印尼、马来西亚大量种植棕榈树，引发了食品安全和生物多样性问题。已有报道：由于大量的棕榈油被用于生产生物柴油，导致棕榈油的价格上涨，当地居民不得不一定程度地割舍他们喜爱的油炸食品。我国生产燃料乙醇和生物柴油的原料不可能以棕榈或甘蔗为主，必须要通过生物工程来培植耐旱、耐碱、单位面积出油率高的植物。我国是人多地少的国家，土地资源较为匮乏，我国的农业耕地首先要保障十几亿人的吃饭问题，同时要考虑到粮食还要用作饲料等问题。我国是最大的猪肉消费国（约5000万t/年），每1kg猪肉要耗费3~5kg粮食，保证饲料供应也是我国食品安全的一个大问题。那么，我国若大量种植生产燃料乙醇和生物柴油的能源植物，是否会挤占农业耕地或多样性生物及森林的种植面积，引发粮食安全（包括饲料）或生态环境方面的问题？另外，由于我国土地比较分散，在种植生产燃料乙醇和生物柴油的能源植物时，以下2个方面的问题将十分突出且很难解决：大面积、低密度种植和集中大生产（即大量低能量能源植物的收集、运输和存储）的矛盾；连续的大生产和农作物成熟、收割季节性的矛盾。比如：甜高粱成熟收割以后，数星期内糖分将大量降低，其储存问题很难解决。以上问题是我国发展生物质能源时应综合考虑的问题。我国的生态、自然条件要比美国、巴西、马来西亚差得多，发展生物质燃料一定要有一个度，以平衡各方面的影响。这个度是多少？需要深入研究和示范。 4水耗系数按世界较先进水平，种植收获1 t干玉米需耗水350 t，种植收获1 t干小麦需耗水500 t（包括自然降水）。由于我国大多数采用漫灌方式，且灌渠漏水多，所以，种植收获1 t干小麦要耗水1000 t。也就是说，粮食是用大量的水换来的，若用粮食来生产液体燃料，则每吨生物替代燃料耗水极大。若1 t粮食耗水1000 t，意味着1 t当量汽油要耗水5000 t，这在我国是要慎重考虑的，因为我国水资源只有世界平均水平的1/4！考虑到水资源的利用问题，目前，世界上把生物质利用的希望寄托在纤维素转化乙醇上，但该项技术远没有达到商业化程度，其中一样存在转换效率低、耗水量大和经济性差等问题。节选自倪维斗《生物质能利用的现状、前景及应用指标》，全文发表于《电力技术经济》 2009年第2期。; 个人分类: 未分类|7427 次阅读|8 个评论

因地制宜，因应用制宜，充分利用可再生能源: niweidou 2009-12-27 12:29; 可再生能源的根本特点是能量密度低、随机性大、不可控因素多，和一个国家、一个地区的经济、资源分布、人口分布、人均占有量、用能形式、技术水平、社会发展阶段等有十分紧密的联系，适用的技术和所起的作用必然是各不相同。所以，可再生能源的应用一定要从国情，从各地区的具体情况出发，千万不能套用国外的模式。对我国来说，虽然都在谈论可再生能源的重点发展，但从各种能源（煤、水、油、气、核）的配合，可再生能源应该有的地位并不清楚，没有一个和其它能源取长补短、相互配合、发挥各自优势的战略布局，而是各提指标，各打各的仗，各吹各的号。一个国家的能源系统是一个整体，是一个各种不同能源的转换，各种不同能源的输送，以各种不同形式（交流电、直流电、高温热、低温热、机械能等）服务于不同的终端用户的庞大复杂系统。若把可再生能源当作一种有份额的一次能源插入到整个能源系统中，必须对整个能源系统作相应的调整，使之各得其所，发挥各自的长处这是需要我们深入研究的。不然的话，费了很大人力、物力、财力去发展可再生能源，表面上看起来轰轰烈烈，但从国家能源系统的整体来看，收益却不大。所以说，因地制宜，因不同的需求制宜是一个原则，或者说，从国家高度一定要把合适的能源放在合适的地方。可再生能源种类繁多，从其所能提供的能量，在总的能源平衡可以起相当份额作用的角度看，一般是指风能、太阳能和生物质能。风能我国风能资源是相对比较丰富的，按照目前流行的说法是陆上2.54亿kW（按10m高度），近海7.5亿kW。这些数据只是一个大概，很不准确，对现代大型风力发电来说，更重要的是50m，甚至100m高度的风力资源。目前，国家正在着手详细的风力资源调查，这是我国风电发展的基础，但工作量较大。到2005年，我国风力发电装机容量是126万kW，所产生的总电量约是当前发电总量的1/1000左右。目前运作的机组约75%是引进的国外机组，25%是国产的。自主产权的机组有600kW，750 kW，1.2MW和1.5MW，后两种还有一个成熟期。目前，我国风电发展的关键不是急急忙忙利用国外技术和设备建设很多风场，因为我国根本不缺这些微不足道的电量，而是要利用大家关注可再生能源的时机，集中有关力量，研制出具有自己自主知识产权的大型风力发电机组（1.5-3.0MW）。在风机整体优化、气动设计、强度疲劳、振动、长期可靠运行、控制、材料制造等方面掌握关键技术，在3~5年后给市场提供和国外机组相当水平的大型风电机组。不然的话，大家一哄而上，几十个、甚至上百个企业都在做风电的整机，运作的模式都是找一个外国的合伙人，形成八国联军，把我们自己已经多年积累、形成一定规模的风电产业边缘化了。也就是说，近几年风电发展要投入的资金，应主要用于支持培植我国自己风电产业的研制和生产能力，而不是拿到一定量的风力发电装机容量，宁愿容量少一些、增长慢一些，而给我国风电产业这个弱小母鸡多一些食吃，以便将来满足大规模风电发展的需要。中国的风电发展还有另一个重要制约因素。新疆、内蒙地区风力资源十分丰富，但这些地方经济相对不发达，用电负荷不紧张，其它化石能源价格低，供应充足，地区电网规模小，电价比较低。因而，这些地区的电网没有发展风电的驱动力，风电多了不仅对电网的稳定性产生负面影响，且由于当地电价低，电网对每度风电要补贴更多，会降低地区电网的效益。在这样情况下，中国风电应如何发展？中国的电力负荷中心在东部沿海，是否应重点发展东部沿海和近海的风电？此外，是否把大型风力发电装置并网是唯一的出路？中国有大量的耗能工业，如氯碱（每吨耗电3000kWh）、电解铝（每吨耗电15000~18000kWh），这些工业都由电网供电，且要从高压交流通过降压、整流转换成低压、大电流的直流电。是否可以设想由风电直供这些耗能企业，而不通过并网？这样就可以免除并网所带来的消极后果和风电上网所需的复杂设备。例如，可以免除齿轮箱，不需要转速调节和昂贵的发电机控制，使风电设备造价大幅度降低。风电发出的低频、频率变化不定的交流电经整流后直接供给用户。这种非并网风电和目前世界上正在迅速发展的分布式热、电、冷联供在思路上有相通之处，即能源的利用和转换尽量贴近用户的需求（从地域、从用能形式）。这是一个十分值得探讨的问题，总之要结合我们具体情况，走出我国自己风电发展的路子。太阳能利用太阳能光伏（PV）利用肯定是一个有十分广阔前景的方向。可惜的是近年来PV的研究虽然取得了很大成绩，但相对常规发电，单位容量价格仍高几十倍，要真正变成有份额的发电还有很长的道路要走。我国在PV材料和工艺方面和国外先进技术相比还有不小的差距，在这方面开展深入的材料制备，先进工艺和提高转化效率方面的基础和基础性研究是十分必要的，国家也应加大投入力度。太阳能热发电虽已有各种互有优劣的方案，如槽式、碟式、塔式等，国际也已有小规模示范，有必要开展这方面的基础性研究、关键元件和技术研究，同时也可以进行小规模的示范项目。不过，从本质上说，把能量密度十分低的太阳光能用聚焦的方法把温度提高到遵循卡诺循环原理的热力机械所需的水平，是否是一个主流方向？从和自然和谐、顺从自然的角度，应该是分散能源分散用，分散能源直接提供给合适的分散用户和其所需的用能方式。我国是否要发展大规模的太阳能的热发电值得深入探讨，不能因为国外有示范我们就一定要跟上。太阳能热利用太阳能热利用是一种最现实、最有前途、最能够有份额的替代化石能消耗的太阳能利用方式。我国在真空集热管的高吸收率涂层和工艺处于世界领先，在应用方面也居世界首位，已有6000万m2的太阳能集热管在全国和世界各地应用。目前的应用主要是用于生活热水供应，其实在建筑节能方面有很大的、更为广阔的应用前景。目前，尤其是我国房屋总建筑面积迅速增长，用于空调、采暖的能耗必随之增加，建筑用能已达总能耗的30%。因而，更应利用太阳能集热管，研究中温和高温集热管，和地源热泵相结合，组成新的采暖，空调系统，大大降低建筑中的化石能源（包括电能）的消耗。从建筑耗能的本质来说，大量能源消耗是用在将室内温度相对环境温度下降7~8℃（夏天）和提高18~20℃（冬天），而所用能源却要通过多重转换（化石燃料的化学能转换成1500℃的热能，通过传热、传质和各种热力机械转换成电能或高温热能）和相当距离的输运才能解决上、下只有十余度的温差。怎样使本质上分布式的建筑用能和大自然中分布式的太阳热能更紧密结合起来，是一个意义十分重大、和建筑理念、政策调控相结合的长期大课题。生物质能关于粮食和非粮食作物转换成车用燃料的问题前面已有分析。我国可利用的农作物秸秆大约相当于3亿tce，可利用的森林废弃物大约也是相当于3亿tce。因此总量相当有限、人均更少。这和美国（大农场）、巴西（大量、高产甘蔗）和一些北欧国家（如瑞典，人口800万，面积40万平方公里，森林覆盖率80%）有本质的差别。我国人均耕地少（1亩多一些），从而人均生物质保有量也很少，且高度分散。所以，绝不能照搬国外的做法，而是必须从国情出发，因地制宜。生物质是高度分散的资源，顺其自然，应该是分布式利用，应发展各种生物质就地加工、就地使用的新工艺、新方法。要总结多年来小规模气化、做液体燃料难以为继的经验教训。目前比较好的方法之一就是用新的力学原理（挤、切、捻），把秸秆和其它各种纤维质、木质素做成颗粒，不需要加热和粘接剂，制造颗粒的能耗尽量小。这种颗粒燃尽率高，使用方便，污染小，是建设社会主义新农村解决能源问题的有效途径。这样，可以把农村居民相当普遍使用的炊事、采暖用煤替换出来，用于高效低污染的大电厂。此外，我国还有大量低效率（65%左右）和高污染的小型工业锅炉，这些锅炉每年用煤量为2~3亿吨，生物质颗粒亦可以把它们的用煤部分替换出来，大大提高利用效率和减少污染。目前国家发改委的优惠政策导向和利用生物质的规划都是以全生物质发电为主，很多地方和电网公司也热衷于建设25MW级容量以下的生物质发电厂，这个方向是很值得质疑的。这类电站单位容量投资大（常规电站一倍以上），热效率偏低（30%左右），收集困难，消耗大量的其它能源（如柴油）来运输低密度的秸秆，而产生的电量有限，从全生命周期来说是很不划算的。以此导向，就会出现一种怪现象，集中开采、高能量密度的煤分散到广大农村和小型锅炉被低效、高污染的应用，而高度分散的生物质却要组织庞大的物流系统，把它集中起来作效率偏低的小规模的发电。我国正在迅速发电超临界、高超临界100万kW级煤电机组，用电的任务完全可以由这些现代化的大电厂来承担。用收集困难、单位体积能量密度小的生物质来发电，是逆自然而动的、不合理的安排和人力、物力、资源的浪费。; 个人分类: 未分类|4113 次阅读|2 个评论

倪维斗的“争论”经: niweidou 2009-12-27 11:29; 倪维斗院士在能源界可谓是德高望重，人们熟知的多是他的一些精辟言论和观点，而这些观点往往会引发不同的争议，倪维斗说他不愿意与人争论，只是喜欢说实话而已，有些话说一遍不行，就说两遍。倪维斗爱说实话。但他的实话却经常招来争议。 12月10日，在清华大学的一个小会议室里，倪维斗院士对《能源》杂志记者讲述了他最近的一次争论，主题正是当前热议的燃油税。在一片喊降声中，他却提出应该再高一点。倪维斗院士有过一个头衔，是中国环境与发展国际合作委员会（CCICED）能源组中方组长，长期研究和关注中国能源的可持续发展问题。关于燃油税，他也是站在这个角度进行分析的：在中国，燃油、土地、环境容量对中国都是稀缺物资，按市场规则，应该把开私家车看成一种高档消费，不要和美国比，因为我国造路不易，环保也不易，既然汽车享受了更多的道路，污染了空气，就该多付钱，这才公平。倪维斗说他不愿意与人争论，只是喜欢说实话而已，有些话说一遍不行，就说两遍。与学术人员：为能源研究而争倪维斗习惯性地把那些与自己意见相左的人统称为他们，而非直呼其名。我与他们的争论点在于我提出以煤为基础的路线，他们则认为应该以新能源和可再生能源为主，觉得我对新能源和再生能源强调的不够。倪维斗说。倪维斗口中的这场争论，起始于他的一篇约两年前发表在科技日报、广泛流传的名为《我国的能源现状与战略对策》的文章。他在文章中提出：煤现在是、将来（直到2050年或更晚）仍是中国能源的主力，虽然煤在总能源中所占的比例会逐渐下降（从70%下降到50%）。以煤的气化为龙头的多联产系统在近20年左右的时段中是解决能源短缺、改善环境的最佳模式。随后，就有能源专家特意撰文提出了尖锐的问题：解决能源短缺的根本出路，是从现在起就要用替代能源（其中首先是可再生能源）逐步调整煤为基础的能源结构。这位专家解释说，如果中国未来（指直到2050年或更晚）能源的发展，只能以煤为基础，那么，在2050年以后，中国所需能源将无法实现持续发展。计算表明，在如此庞大的煤消耗下，在2050年后即将面临煤的短缺，因为中国探明可采总储量为1500亿吨标准煤。看到争论文章，倪维斗说他原本想再撰文议论议论，但没有那么做，不想凑热闹了，也没精力。但他还是对《能源》杂志记者谈到了他本来想回复他们的观点。新能源、可再生能源肯定是要努力发展的，但在中国的现状下这种发展需要过程，至少近20年内起不到大的份额作用，最多是总一次能源的2%~5%，考虑能源问题，必须首先考虑近15 20年如何过？远水很好，近火怎么救？倪维斗针对反对者的声音提出了自己的观点。对于新能源和可再生能源，有专家提出发展多晶硅，倪维斗算了这样一笔账：多晶硅太阳能电池，太阳一照就发电，在人们眼中确实是好东西，但是必须注意到一个现实，就是高价格，大概4 6元钱1度电。有专家提出，戈壁滩多少平方公里就相当于百万等级的大电厂，理论上是对的，但从4 6元/度降低到大规模应用（如1元/度左右）还有一个过程。倪维斗说清洁能源和高科技是多晶硅的两顶帽子。在专家们一片推崇声中，他又提出了自己的质疑，目前国内多晶硅的发展很不正常，现状是大量消耗能源、污染全留在我们国内，清洁能源外国人享用。目前中国多晶硅生产已经泛滥，全国各省市一哄而起，产量一下子成为全世界第一，但98%产品出口。本身制造多晶硅是非常耗能的过程，1吨多晶硅平均要耗25万度电，前期发电就已经在排放二氧化碳等污染物，再加上四氯化硅的污染。新能源一定要考虑到全生命周期，多晶硅24年才能把自身消耗的能源补回。近15~20年我国仍以煤为基础，关键是如何全价、清洁利用。倪维斗依旧坚持自己的观点，他说这是他多年知识积累做出的论断。翻看倪维斗的简历可以看出，他两度留苏攻读的都是工学院，也跟热力涡轮机、大型火电机组打了几十年的交道。宏观能源问题研究对于76岁高龄的倪维斗来说只是近十年的事情。 60多岁，本是别人退休的年纪，而他却将自己的事业推向了另一个领域的高峰。对于这一转变，倪维斗对《能源》杂志记者说：年纪大了，精细操作不如年轻人，所以微观研究要培养年轻人做。二是积累了一些知识，跑过很多地方，各种人都见过，各种能源都见过，知识面比较广，适合做宏观。三是中国的宏观问题某种意义上比微观更重要，如果宏观方向是错的，更耗时耗力。现有条件下，如何整合起来考虑，把各种能源都放到正确的位置，成了倪维斗的新命题。与家人：为节能而争我老伴说我过分节俭。倪维斗说。倪维斗院士的办公室在四楼，推开一楼大门走进去，随后的一个男物业紧紧的拉上了门。当记者把这个细节讲给倪维斗听时，他说这些也是他争出来的，和这座大楼的物业领导和具体业务员不知道讲过多少次。以前学校里，门总是开着的，冬天的暖气，夏天的冷气由门放出去了很多，而这些都是能量，浪费的其实就是电和煤，也就是多排放CO2。有一些学生，去二层也坐电梯，如果走楼梯，既节约了电，又锻炼了身体。日常生活中的节能，倪维斗如数家珍，身边的每一个细节他都能跟节能挂上钩。对于饭店倒饭菜的问题，他也能提出自己的节能理论：1吨粮食需要1000吨水来种植，35斤粮食通过动物体内转换才能变成蛋白质，也就是说3~5吨粮食1吨肉，那1吨肉就是5000吨水。随便把饭倒了，大吃大喝，相当于浪费了很多水资源。燃油税的问题正是基于这种考虑，燃油税税负至少应达到3、4元才能起到节能减排的价格杠杆作用，才能给人们足够强的节油信号。这样算下来，当前的含税油价应该达到10元/升才比较合理。如果太低的话，则促进节约的目的达不到。立即，倪维斗的这种观点遭到了身边很多开车人的质疑。身边有人提出：一方面，开征燃油税无非是想取代养路费，而养路费作为准公共产品，本应由政府财政来承担，现在再让公众来承担其高税负，显然是说不通的；再者，用燃油税来代替养路费，其根本目的是想通过费改税，来减轻公众的经济负担，倘若燃油税实施高税率征收，比原来交养路费时的负担还重，就失去了费改税的初衷和意义；最后，也与国民收入不相符。针对这些人的质疑，倪维斗说：根本就不应该把养路费和燃油税放到一起谈，原本就是两码事，如果放在一起，反而把问题搞复杂了，把好多历史问题牵涉进来，譬如说收费站，那就引出人员安置、1元钱1升油的税怎么瓜分等一系列问题。征燃油税本质上就是，稀缺物资就是要高价，解决石油稀缺的问题。倪维斗说毕竟开车的是少数人，多数人还是草根阶层，应该考虑多数人的利益。与年轻人：为体力而争记得有一年重阳节，学校组织学生们穿上厚重的衣服，束缚各个关节，并称这套装备为老年装。目的是让学生体验一下老年人生活的不便，普及尊老的美德。 76岁，已经步入老龄阶层。但倪维斗却显得很年轻，不仅是心态，还有体力。掰手腕是倪维斗的特殊爱好，而且对象都是自己的学生，这些学生正值20岁的黄金年龄。有学生说，倪老师在我们眼里是一个特别有活力的老师，他喜欢和学生掰手腕，那次我们从十多个学生里推选了一个从农村来的力气最大的同学和倪老师掰手腕，结果是平手。我喜欢掰手腕，但现在很少掰了，毕竟人老了，骨头比较脆，怕掰断了。谈到体育锻炼，倪维斗兴致盎然。 1950年到1988年，早上5：30起床，跑3000米，夏天游泳1000 米是倪维斗的锻炼项目。但1988年，他开始担任清华大学的副校长。除了繁重的科研任务，更多了大量的行政工作，但仍然坚持锻炼。现在从副校长的位置上退下来后，他也坚持早晨锻炼，只是跑步改成了健步走。倪维斗的办公室里有一样物品与满屋子的书格格不入，那就是哑铃，除了固定跑步，倪维斗还会忙里偷闲随时锻炼，在办公室里举哑铃就是其中的重要项目。私人花园，私人游泳池，还有他自己私人的林间小道。这是倪维斗对学生炫耀的成本，估计大概有五、六十亩地，有山、有水，有湖。我想，任何一个大款，也很难有这么一大片地方。后来，学生们发现，导师口中的私人花园只是清华大学的花园。每天六点半以前去，基本上没什么人，大声唱，快步走，没人管，像私人花园一样。倪维斗说。在与学生争体力的同时，倪维斗也在与自身做着斗争。一直以来，尽管身体健康，倪维斗都在等待医生的一份诊断。他的家族有糖尿病史，从20世纪80年代以来，倪家就不断有人发病。兄弟四个，除了他，其他三人全都得了糖尿病。我们校医院的那些大夫们，老怀疑我有糖尿病，所以每次检查，不仅仅检查血糖，还有另外一种附加的检查，很仔细。但时至今日，医生们却没有发现一点症状。 76岁的倪维斗，没有一颗老年斑。从清华的教授到副校长再到德高望重的院士，他说：清华提出的为祖国健康工作50年我已经超了。与命运：为生存而争 1932年出生，经历过战争、解放、文革、改革开放，曾经在炮火中与亲人失散，曾经扒火车皮逃难，曾经两度留苏却报国无门，曾经蹲牛棚学插秧，直到46岁才真正开始自己积累学习了几十年的研究工作。倪维斗讲述自己的经历时就像电影里的蒙太奇一样，但却是实实在在存在的。我生在一个中等富裕的家庭。我父亲爱国，抗战时在战地服务队运送物资。妈妈带着我们四兄弟住在上海。等父亲在湖南衡阳稳定后，让我们去找他。倪维斗说，当时他十岁，这是他第一次经历苦难。从上海、宁波、宁海、福建、江西、广东、湖南，行程三个月，走路，坐小船，各种交通工具都用过。第二段，逃难。在湖南住了一段时间，湘桂战争爆发，倪家被迫从衡阳到桂林到柳州，在经过贵州的山区去贵阳，历时半年。本来在衡阳妈妈给我们生了个小妹妹，当时刚一岁，逃到一个小火车站，火车停了3个月没有开，大家都在那等。7月份很热，很多人都生病，霍乱蔓延。倪维斗说，小妹妹就不幸夭折了，我和哥哥拿了个锹，沿着铁轨走了100米，用席子一裹就把她埋了，当时都不敢走太远，怕突然火车就开了。当时火车分六层，顶上一层，行李架上一层、椅子背上一层，椅子上一层，地板上一层，火车底下一层，我们就呆在车底下，用铁丝、沙包等把木板绑在火车底下弹簧的位置，再住上面。 1945抗战胜利，从重庆回到上海，在上海南洋模范中学念完高中，1950年考到清华，1951年留苏。临出发前刘少奇、周恩来等国家领导人接待了这批留学生，倪维斗说当时就一个信念，好好学习，一个人在外学习需要几十个农民辛勤劳动来支持。在苏联学习期间，学习成绩几乎都是5分，并坚持把买书后剩下的助学金交给大使馆。 1957年回国，赶上国内的一系列运动。三年后，清华大学又有留苏名额，倪维斗又去了苏联两年多。1962年底，回来想建设社会主义，正赶上文革特殊时期，下乡劳动，野营拉练。被分到江西鲤鱼洲劳动，双抢插秧，腰每天都是弯的，所以晚上睡觉时都会在腰下垫个枕头，反向弯曲，第二天就有正向弯曲的动力。倪维斗坚持了下来，他说那段劳动让他受益匪浅，真正体会到谁知盘中餐，粒粒皆辛苦，也造就了他乐观的性格。我经常跟年轻人说，大好时光，你们一定要好好学习。我在46岁，也是78年十一届三中全会以后，才真正开始搞科研、教学工作，也就是在改革开放的30年里做了一点工作。以前很多时间都蹉跎岁月了。这是一个古稀老人的肺腑之言。（本文发表于《能源》 2009年1月号总第2期）; 个人分类: 未分类|3579 次阅读|1 个评论

倪维斗：新能源发展规划不应忽视煤: niweidou 2009-12-27 11:08; 近来，有关4月2日开始研究制定的新能源发展规划的种种，频频见诸媒体，消息源来自国家能源局的不同官员：未来10年国家将在新能源投入3万亿元巨资、新目标将几倍于现有《可再生能源中长期发展规划》，相关文本先说已报送国务院之后又传依然在国家发改委手中进一步研究，等等。准确与否，尚未可知。究竟何时出台，最新消息是，快了！记者注意到，此前，当人们谈到这份中国能源发展的纲领性文件时，多少都透着一股兴奋劲儿。我觉得，现在非常有必要厘清一个问题：在中国，什么叫新能源。中国工程院院士、清华大学热能工程系教授倪维斗的冷静与多数人的热盼反差很大。他说，对于新能源发展规划来说，这个定义更要有说头。倪维斗认为，当前，存在着一种过分强调可再生能源的倾向，而这可能导致新能源发展规划有失偏颇。 77岁的倪维斗与能源打了一辈子交道，这十多年来，他更多的精力由具体的技术转向了宏观能源问题研究，在我国能源界可谓德高望重。按照他的观点，在我国，凡是相对于当前主力在役能源的形式有大的变革，且占到相当份额、能减少污染、降低二氧化碳排放的能源，都应该叫新能源。所以，新能源除了可再生能源和核能，还应当包括化石能源比如煤的清洁高效利用。在不同的国家，新能源的概念也会有所不同。我国的新能源发展规划一定要重视煤的清洁应用，这是我们的能源禀赋所决定的。没办法的，煤你想躲也躲不开。倪维斗曾经看到过新能源发展规划早期的版本，有这方面的内容，但是很不够。在他看来，煤基多联产符合中国国情，应当更多地纳入新能源发展规划的范畴。那么，什么是煤基多联产呢？他说，就是以煤、渣油或石油焦为原料，气化后生成粗合成气，再经净化，将其用来实现电、化、热、气的联产，即在发电的同时，联产包括液体燃料在内的多种高附加值的化工产品、城市煤气等。其中，其中的清洁煤发电技术被称为整体煤气化联合循环（简称IGCC）发电，是洁净的煤气化技术与高效的联合循环技术的结合。但是在我国具体条件下，纯用于发电的IGCC发展前景不大，它的优势和单位投资的增加不相匹配。因而，最应重点发展的是多联产。煤化工产品中的甲醇和二甲醚可以分别替代汽油和柴油，制备的氢气可以用于氢燃料汽车等等。总之，煤可以被吃干榨净，难道这不是新能源？倪维斗认为，目前人们有一种误区，一说新能源，马上想到的就是可再生能源，就是风电、太阳能、生物质能等。这种认识必须要纠正。他说，可再生能源要发展，不过最近20到30年能起到作用是很小的。以发展最快的风电为例，尽管装机容量每年翻一番，但是2008年风电的发电量也就是120亿度，只占我国当年总发电量3.5万亿度的不到0.4%。即使把各方面专家所认为的可再生能源的总量加起来，最乐观的算法，也就相当于15亿吨标准煤，能不能做到还要再说。而我国2008年能源消费总量约28.5亿吨标准煤，到2050年，至少需要60亿吨标准煤，传统能源还是大头。怎么把煤用好，这是个不可回避的问题。讲这番话时，倪维斗的手中没有一张纸片，中国能源的账本在他心里。当记者问，强调煤炭的高效清洁利用，会不会冲淡可再生能源的发展时，他突然提高了声音：我的担心和你的正好相反。我要给可再生能源泼点冷水。风电这些年发展的过热，很多大公司到处跑马圈风，买的很多是国外的风机设备。还有太阳能电池用的多晶硅的发展也过热，企业看到有钱赚一哄而上，一些地方政府也认为搞可再生能源可以体现政绩。结果，多晶硅产业利用了我国廉价的劳动力、能源、环境，一些企业家发了财。但是现在国际市场的价格只相当于原来的三分之一，企业欠着银行大量的借款，有大量的员工需要安置。于是，他们就跟国家说，你扩大内需吧，补贴吧。最近，有很多相关的补贴政策出台。这个产业相当于把我们政府绑架了。所以，我认为，我们应该认真总结这些教训。新能源发展一定要从中国的国情出发，不要只关注规模，要重视研发，电力企业要和化工企业很好地合作，从根本上解决中国的能源问题。（本文发表于《科技日报》 2009年8月12日）; 个人分类: 未分类|286 次阅读|0 个评论

倪维斗：发展可再生能源要冷静定位、各尽所“能”: niweidou 2009-12-27 10:59; 风能、太阳能、生物质能是3种典型的可再生能源，各有各的特点，在我国如何发展利用，做到经济合理、各尽所能，必须认真分析。先说风能。现在一般认为，中国陆上可利用的风能资源有3亿千瓦左右。这是按10米高度上的风力来讲的，要是提高到50米到100米，估计能到6亿千瓦。现在我国风电的装机容量是250万千瓦，折合下来相当于火电100多万千瓦，远远不到6亿千瓦的总量，所以风能一定要大力发展。但我们风能丰富的地区，往往离工业的负荷区比较远，风电到底是就地用还是并网用，应做详细的技术、经济研究。而且风电的发展，不能一味地追求量的迅速增加。风能产业方面，目前大家都在圈地皮，抓国外老板，搞国外技术赶快上马。这样一来，实际上国外技术又把我们的市场全部占领了。现在要做的，主要是自主创新，培养我们自己的风电产业。形象地讲，就是要养母鸡，将来能够生很多蛋的母鸡，不能让我们自己的母鸡长不起来。再说太阳能。我们的技术在国际上是领先的，太阳能热利用的效率很高，1平方米的太阳能集热器一天吸收的能量，在北京地区相当于燃烧120公斤煤。现在我国已经拥有9000万多平方米的太阳能集热器，但发展得很不够，平均15个人才有1平方米，而以色列人均0.6平方米，塞浦路斯人均1平方米。把能用的面积都利用起来，还有很大潜力。分散的能源要分散用，直接提供给合适的用户和其所需的用能方式。生物质能方面，现在我国车用液体燃料缺口很大，有人就说得发展粮食乙醇。但是想一下，3.5吨粮食才能做1吨酒精，而酒精的热值又比汽油低，这样折算下来，用5吨粮食才能得到和1吨汽油等热值的酒精。此外还要用0.8吨煤用于制备过程中的发酵和脱水。如果我们要大量替代，比如替代1000万吨汽油，就要用去5000万吨粮食，要做到，看来有一些难度。至于对秸秆的利用，我国可利用的农作物秸秆的能量相当于3亿吨标准煤，可利用的森林废弃物也大约相当于3亿吨标准煤，总量相当有限。我们搞秸秆利用不能照搬国外的做法。我们不同于国外大农场，他们的秸秆都是集中的，利用起来很方便。我们的耕地很分散，对于这种高度分散资源，应该是分布式利用，坚持就地加工、就地使用，碳化或者发展沼气。结合社会主义新农村建设，给广大农民解决采暖、做饭问题和供应中小城镇的工业锅炉燃料，从而把分散的农户和小锅炉用的煤替代出来，集中到高效、低污染的火电厂去使用。不然的话，能量高度集中的煤分散利用，而高度分散的生物质却要集中起来发电，这是最不合理的安排和资源的浪费。可再生能源确实是好东西，要大力发展，但我们的应用要有一个战略定位。和化石能源互相之间如何搭配，不要看一时的热闹，而要做理性的分析，放在合适的位置上才会有序地发展。（本文发表于《人民日报》 2007年10月11日第14版）; 个人分类: 未分类|2720 次阅读|2 个评论

新能源不仅是可再生能源: niweidou 2009-12-27 10:52; 第四届绿色财富（中国）论坛上的发言现在大家都在谈新能源，新能源的定义是如何？我想要有一个明确的定义，新能源不要忘记煤的清洁利用，且应该是对每个国家、每个时段有不同的定义，新本来就是相对而言的概念。以核能为例，核能在中国属于新能源，而在美国、法国则不是。又如我们中国煤的转化、输送问题，怎么把能源靠电网输送到有关的地方去。能源是一个广泛的称呼，有四大主要环节：资源转化输送终端利用，是一个完整的产业链。根据我国的现实国情，四个环节中的一个或几个环节有大的变化，且相对于目前在役主力能源而言，能大幅度地节约资源、大幅度地减排的能源或能源技术即可称为新能源。比如说以煤气化为核心的多联产能源系统，相对于我们主力能源已经有大幅度效率的变化或者排放的降低，我就称它为新能源。这样对我们国家就有一个具体怎么做的问题，实际上煤的现代化、清洁利用就包含在里面了。所以，目前来看，我们应该更加全面地理解新能源的概念，相对在役的主力能源而言，它是新的，这样比较符合我们的国情，如果我们把所有的精力都去搞可再生能源，忘了目前中国的实际情况，我认为可能有点片面。绝对不是不要发展可再生能源，这方面的发展不可避免地会给我们中国的原有能源系统带来一些变化，也是十分重要的。第二、我们的各种新能源利用要充分考虑到我们国家的资源禀赋，这个资源禀赋是广义的，不仅仅是多煤、少气、少油的自然资源禀赋，还有生态条件、环境容量、经济发展阶段、经济体制、技术水平、教育水平、人的素质等禀赋，包括我们国家东部、西部、北部、南部都有不同的禀赋。在这些条件之下，应该说我们的整个经济发展水平还是比较低的，虽然有很大的发展，但是以牺牲能源、资源、环境为代价所得到的。在广义资源禀赋的约束下如何发展？我们现在的经济力量也还是有限的，比如说国家未来普及新能源。70亿到底怎么来用，如何来实施新能源发展，就有一个先后次序的问题，将来我们所需要办的事情是非常多的，这个情况之下怎么做？我们国家的发展不可能跳跃性发展，也不能跛脚式的发展，也不能搞什么大跃进，就应该扎扎实实、实实在在地发展。实际上制造能力大发展，装机容量大发展，但是导致产能过剩，要重新大洗牌，这实际上是很大的浪费。风电装机完成以后，运行质量较差，实际上截至2008年底累计风电装机容量1200万，发电量占我们国家总发电量不足0.4%，每千瓦装机只发一千度电，这是很差劲的。首先应该提高效率，提高自主创新能力，否则，一味地扩大制造能力、扩大装机容量，结果装完机以后晒太阳也是不行的，所以这里有一个全产业链的协调发展问题，而不是单纯的容量和产能的问题。否则的话，就是外国人吃肉，中国人喝汤，将来我们最多变成可再生能源大国，而不是可再生能源强国。所以，从这个发展过程当中，应该整体地规划。从我们整个国家来说，对国家补贴的需求量很大。如社会保险、医疗、生态、水库移民、农村清洁能源（生物质颗粒、生物质气化裂解、沼气池等）、三江地区沙化、荒漠化均是关系民生的基本需求，需要国家的经济和政策予以支持。而在有限的资金下，国家的补贴用在哪里才是最优的，作用最大的，并且最长远的？因此国家应全面考虑，从整体最优的角度考虑我们现阶段应该重点发展什么新能源，其发展应以什么样的规模进行。（发表于《网易财经》 2009年8月29日）; 个人分类: 未分类|2781 次阅读|1 个评论

“种石油”应对气候变化: 蒋高明 2009-11-27 20:08; 窦观一蒋高明　　本文2009年11月27日发表于《科学时报》　　今年9月，胡锦涛总书记在联合国发表《携手应对气候变化挑战》讲话。在讲话中，胡总书记承诺到2020年，中国非化石能源在一次能源消费中的比重将提高到15%，并增加4000万公顷的森林碳汇。这一讲话精神旗帜鲜明地表明了在全人类应对气候变化方面，中国政府的决心和信心。　　　　我国是个燃煤大国，80%的电力来自燃烧煤炭，由此排放了大量温室气体。尽管在过去3年半内，我们基本关停了小火电，每年可减少1.1亿吨二氧化碳排放，但是去年十大发电集团耗煤所造成的环境损失仍相当于870亿元。为此，国家要求各发电集团在2020年内新能源比重至少要占8%。　　　　作为非化石能源重点的风电近年来发展迅速。预计到2020年，我国装机容量将达到1.5亿千瓦，带动1.5万亿元投资，年可产生3000亿度电力，减少二氧化碳排放2亿吨。然而，目前绝大多数风电场都不盈利，主要是靠政策补贴生存，留存的税收有限，难以带动就业。即使如此，为了储备项目，电力企业还是把可再生能源重点放在风电上。　　　　生物质能在中国有广阔的发展前景。生物质能实际上是太阳能的另外一种形式，是当年或近几年来分布在地面上的煤炭或天然气，它们都是植物光合作用产物。我国是一个土地资源相对贫乏的国家，四分之一的耕地是低产田，上亿亩的宜农后备土地未被利用。那些非粮田如边际性土地、冬闲田、林果地、沙荒地、滩涂等，种粮食不行，但种能源植物则不成问题。风电场实际占地不大，中间有大量的空地，那些用来风力发电的空地，如果再与种植业和养殖业相结合，则可以大大提高单位土地利用效率，带动广大农民就业，养殖业产生的有机肥用于还田，还可逐步改造低产田为中产田。以建设一个10万千瓦，投资 10亿元风电项目为例，国家要拿出12平方公里土地，但留存的税收才数百万。究其原因，是风电企业没有考虑到土地的利用效率，没有考虑到当地农民发展的需求。未来的可再生能源开发，必须同发展空地种植和种植地养殖充分结合起来，才能提高发电和温室气体减排的效益。　　　　利用风电场和非粮田种石油简单易行、风险小、潜力巨大。如果在全国成立种石油碳汇特区，国家给予一定的优惠政策，总投资约1800亿元，就可带动一系列相关产业，发挥明显的生态、经济和社会效益。其中包括：至少可生产2000万吨生物柴油和乙醇，为1000万个农民和下岗职工提供原料生产岗位，13万加工生产岗位；在温室气体减排方面，种植0.15亿公顷草本植物，相当于增加了1500万公顷森林碳汇，可固定1.1亿吨二氧化碳，获碳交易收益110亿元。最后，每年生产2000万吨生物燃料，可发出500多亿度电，节约能源0.16亿吨标准煤，减少二氧化碳排放0.33多亿吨。这个大型种石油、促就业、促减排项目的总投资，甚至小于京沪1200公里的快速铁路(2000亿元)，但其面上的综合效益远高于铁路线上的效益。　　　　在发展非化石能源和增加碳汇方面，种石油要比水电和风电具有更好的投资和环境效益。三峡电站2009年一期完成后，总投资约1800亿元，年发电1000亿度，相当于一个大庆4020万吨的能源当量，每度电0.3元，年发电收入300亿元；风电到2020年投资1.5万亿元，每年约产生3000亿度电，每度电0.5元，年发电收入达1500亿元。而种石油投资1800亿元，其中2000万吨生物柴油, 每吨6000元，年收入1200亿元；3亿吨能源植物饲料，利润1200亿元，两项总收入达2400亿元。谁的效益更好？一目了然。　　　　十七届三中全会提出了2020年农民人均纯收入比2008年翻一番的目标。中国农村家庭人均收入中(2006年为3587元)，58%来自非农及进城务工。我国有1亿农民工进城务工，1.3亿在乡企岗位。全球金融危机下，我国经济生活受影响最大的是农民。另外，中国数千万下岗职工为现代化建设做出了不可磨灭的贡献。2005年，国家将下岗职工的基本生活保障向失业保险并轨，下岗职工原来没有缴纳社保金负担且基本有生活保障的待遇完全消失。那些年纪大、体力差、文凭低、在劳动力市场完全没有竞争力的4050人员(女满40岁、男50岁)亟需救助！　　　　种石油对技术和年龄的门槛要求不高，是低枝上的水果，有助于农民和下岗职工就业。今年，印度政府批准了碳排放封顶和交易计划，预计将在2015年前形成一个总价值150亿美元的碳交易市场，这无疑给中国政府施加了一个重大的压力。在温室气体减排方面，中国必须拿出切实可行的方案，应对国际竞争。将温室气体减排与国计民生向结合，将是中国应对气候变化的明智之举。　　　　为此我们建议，总结以往经济特区的成功经验，尽快设立种石油碳汇特区，整合已有的技术力量，围绕新能源开发，带领广大农民和下岗职工就业，发展中国的非化石能源产业，增加碳汇，积极应对全球气候变化。　　　　　（窦观一为九三学社中央资源与环境委员会委员）; 个人分类: 自然与社会|3187 次阅读|0 个评论

[转载]2009年前景预测：再生能源将继续大步前行: helmholtz 2009-11-24 15:46; 2009 年 10 月 8 日高速发展的太阳能与风能来自太阳能、风、水、生物质以及地热所获取的能量在 2050 年时将可以覆盖一半以上的国家能源需求。德国将把温室气体排放量相比 1990 年减少 20% ，前提是继续发展再生能源并更有效地使用能源。这个结论来自“ 2009 前景预测”，一个由德国航空航天中心与新能源工程局（ IfnE ）联合为联邦环境、自然及核保护部所做的课题项目。减少二氧化碳排放的有效措施不出几年，可再生能源将是德国能源供应的一个重要支柱。在 2008 年其份额已经占到国家电力总消耗的 15% 以及能源末端消费的 9.5% 。正如上一年在“ 2008 前景预测”所归纳的，新的研究表明把德国 2005 年的温室气体排放量相比 1990 年降低 20% 的远大任务目标是可以实现的。当然要实现这个目标，前提是可再生能源必须做出核心贡献，必须保持前些年建设的发展势头。 2009 前景预测甚至表明，可再生能源建设的势头甚至可以超出先前的预期。按照这项分析，截止 2020 年可再生能源可占国家电力总消耗的 35% 以及能源末端消费量的 20% 左右。德国由此将同时实现再生能源法 (EEG) 以及 EU 当前的发展纲要的要求。可再生能源所占份额截止 2050 年，可再生能源所占比例可以明显超过 50% 大关。按此预测研究结果，届时可再生能源将占电力领域的 84% ，几乎是环境中性。可再生能源在热供应方面将占到 50% 、在燃料方面占 30% 。热电联产发电和能源效率同样可以发挥重要作用研究发现，有效减少温室气体排放的其他重点包括重点发展热电联产以及在各个应用领域显著提高能源效率。在这种情况下德国的一次能源消费量在 2020 年可能下降到现今的 83% ，到 2050 年时可以降到 58% 。到 2020 年时电力消耗量将下降 10% 。可再生能源可以随时弥补核电的逐步减少，甚至于明显超越所消减的部分。可再生能源在近期将还不能在运输行业完全取代化石燃料。在十分有效利用燃料的前提下，进一步提倡使用生物燃料将是恰当的过渡性战略。长远而言，由气候中性电力所驱动的电动汽车以及由气候中性电力所产生的、逐步增加的氢气将保障未来气候友好的交通。不断增高的经济效益再生能源的年度投资额在 2009 前景预测中所提出的进一步可再生能源建设将拉动社会经济投资。仅德国国内将出现一个年度投资高达 150 亿欧元的稳定市场。从 2009 年至 2020 年预计将有 1750 亿欧元用于投资可再生电力和热力生产设备。这将确保德国企业继续在多个技术领域保持其优势并有助于扩大出口市场。参与这项研究的德国航空航天中心技术热力学研究所的科研人员 30 多年来一直通过个别技术分析、基于未来场景的模拟计算，研究和评估各种可持续的能源供应方案。他们受联邦政府、各州政府、欧洲委员会以及其他主体单位之托，分析未来的能源供应。自 2003 年起，德国航空航天中心便开始进行德国联邦环境、自然及核反应堆保护部的前景预测研究项目。; 个人分类: 2009年科技新闻|2376 次阅读|0 个评论

[转载]生物燃料认证模式仅有极其有限环境风险降低作用: helmholtz 2009-10-17 12:18; 欧盟指令中关于可再生能源的可持续性标准仍有争议亥姆霍兹环境研究中心 2009 年 4 月 16 日新闻莱比锡。拟议中的生物质认证制度，对于进口可再生原料进行可持续的生产，只能起有限的保障作用。亥姆霍兹环境研究中心（ UFZ ）科学家从通过研究欧盟可再生能源的指令对可持续性要求，得出上述结果。该指令在欧洲议会于 2008 年 12 月通过。指令设定了用于生产生物燃料或其他液体燃料的生物质应当具有的可持续性标准。巴西东部的甘蔗种植园。通过欧盟关于可再生能源指令中的可持续性标准，确实可以保证一个种植区域的生态宝库避免遭到破坏。但研究人员担心，生物质的生产仍会取代粮食作物的种植，造成其他敏感问题。相反欧盟的法规对此未作规定，因此，在 2009 年 4 月 23-24 日莱比锡环境法规第 14 届研讨会上，人们正式建议进行进一步研究。图片： UFZ 克里斯托夫·克洛格博士提供（使用限制：供编辑免费使用，使用时请告知引自 UFZ ）欧盟指令同时适用于在欧盟生产以及自欧盟以外进口的生物质，其目的是减少温室气体排放，保护公认具有生物多样性价值的土地、保护碳汇丰富的土壤和湿地。因此这些要求直接影响到欧盟范围的以可再生资源种植为目标的农村经济。生物燃料的生产就一直因为其生态影响而备受争论，比如说砍伐雨林改种棕榈油植物。欧盟指令虽然可以保证不得在耕作区域破坏具有高生态价值的现有植被，但完全没有提及在某些敏感地区与粮食争地的可能情况，该法令对此未作任何限定。有鉴于此，在 2009 年 4 月 23-24 召开的的 14 届莱比锡环境法研讨会上，人们将正式提出就此问题进行深入的调查研究。预期将有 100 名律师与会就再生能源利用的立法问题进行研讨。为了实现 2020 年的温室气体排放量相比 1990 年最少降低 20% 的目标，欧盟希望采取可再生能源替代化石能源以及提高能源效率的措施。因此， 2020 年可再生能源在整个社会的综合能源的比例将从现在的 7% 提高到 20% 。按最近通过的欧盟指令的分配的定额，德意志联邦共和国需要实现可再生能源 18% 的比例。与以上的要求相独立，德国自己的可再生能源法（ EEG ）制订的目标是要在 2020 年把采用可再生能源的发电比例提高到 30% ，之后继续增加。目前，科学界和政界都在激烈地辩论，这些雄心勃勃的目标可能产生哪些影响，毕竟利用可再生能源对环境不仅仅只有积极的影响，同时也消极的一面。举例来说，风能开发和“土地使用法”的冲突、生物能源生产与土地利用的矛盾、或者水电开发建设之与给排水系统的碰撞，等等。欧盟关于可再生能源的新指令为欧洲乃至世界各地的生物质种植设定了标准 - 例如温室气体的减排结果，对理应保护的有价值土地的保护。 UFZ 的科研人员从目前正进行的研究中得出的结论是，进口生物燃料和其他液体生物燃料可能是有问题的，因为书面的法律和现实对于发展中国家和新兴国家可能差别很大。研究者们欢迎在把生物质用于可再生能源时，为生物质的资助、以及配额的计算资格设定某些前提。“该指令除了要求在欧盟和第三国增加生物燃料的需求时，需要向欧盟提交报告，并没有提出具体的社会标准。其他问题还包括间接的土地利用改变或者引发粮价上升也都没有涉及。” UFZ 格里特·路德维希 ( Grit Ludwig ) 博士解释到。“总之，在使用生物质作为能源的时候必须慎重。生物质能只应该在最有效能的领域，即固定地点的用电或用热时，才得到最大的鼓励。”这项研究结果将刊登在 2009 年 6 月 20 号面世的《环境法》 (ZUR) 杂志上。 2009 年 4 月 23-24 日，第 14 届环境法研讨会将在莱比锡新的议会会议大厅举行，会议的主题是“通过可再生能源保护气候”。研讨会的第一天，中心议题是可再生能源的布局。主要是怎样调控不同参与单位以及不同的能源比重（风能、生物质能和地热能）。第二天是小组会，是站在不同的利益相关者的角度研讨环境保护的战略和谈判的可能。本次研讨会由莱比锡大学和亥姆霍兹环境研究中心（ UFZ ）联合举办，协办单位还包括莱比锡环境法及规划法协会、萨克森州环境与农业部，莱比锡市政府和 Tharandt 萨克森州自然与环境基金会。; 个人分类: 2009年科技新闻|2156 次阅读|0 个评论

奥巴马乔治城演讲经济: lujiangxiao 2009-4-15 13:27; 上午在听奥巴马演讲经济。11点半才开始但在12点还听另一个学术报告，下午还要会见报告人。只好一边听一半了。晚上又来重听一遍，他除了清楚地讲出为什么目前会出现这么严重经济危机外，还提出了恢复的办法。是否可行让历史说话吧。我觉得他最重要的观点是，即使经济能够恢复，我们也绝不能重蹈覆辙，用泡沫财政来填充40%的经济。他的讲话不断地被掌声打断。听众都是大学师生，和我一样，都不可救药地被社会主义自由派洗脑了。他提出五条复国大纲： 1.重整财政纪律，保护小本投资者利益，惩罚唯利是图的财政玩家和短线暴利行为。 2.复兴教育，从小学做起，美国的教育太落后了。 3.搞绿色经济，兴可再生能源。结束对外国石油的依赖，用美国的技术底子来领导这场新的技术革命。 4.搞医疗改革让全国人民都有医保。目前高昂的医疗费用把许多企业托跨了。 5.限制支出，减少国债，不花子孙的钱。难虽难，但不应以困难为由而不作为。也许不能在他的任期内完成。但这是今后多年的基础。想起八年前，小布总统还在休假连休假。直到911后才象打了吗啡一样兴奋起来，掀起捣毁米国的反恐大站。八年真是恍如隔世。; 个人分类: 生活点滴|3922 次阅读|0 个评论

太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法（转载）: jumpdog 2009-4-14 14:52; 太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法第一条　根据国务院《关于印发节能减排综合性工作方案的通知》（国发〔2007〕15号）及《财政部建设部关于印发的通知》（财建〔2006〕460号）精神，中央财政从可再生能源专项资金中安排部分资金，支持太阳能光电在城乡建筑领域应用的示范推广。为加强太阳能光电建筑应用财政补助资金（以下简称补助资金）的管理，提高资金使用效益，特制定本办法。第二条　补助资金使用范围　　（一）城市光电建筑一体化应用，农村及偏远地区建筑光电利用等给予定额补助。　　（二）太阳能光电产品建筑安装技术标准规程的编制。　　（三）太阳能光电建筑应用共性关键技术的集成与推广。第三条　补助资金支持项目应满足以下条件：　　（一）单项工程应用太阳能光电产品装机容量应不小于50kWp；　　（二）应用的太阳能光电产品发电效率应达到先进水平，其中单晶硅光电产品效率应超过16%，多晶硅光电产品效率应超过14%，非晶硅光电产品效率应超过6%；　　（三）优先支持太阳能光伏组件应与建筑物实现构件化、一体化项目；　　（四）优先支持并网式太阳能光电建筑应用项目；　　（五）优先支持学校、医院、政府机关等公共建筑应用光电项目。第四条　鼓励地方出台与落实有关支持光电发展的扶持政策。满足以下条件的地区，其项目将优先获得支持。　　（一）落实上网电价分摊政策；　　（二）实施财政补贴等其他经济激励政策；　　（三）制定出台相关技术标准、规程及工法、图集；第五条　本通知发出之日前已完成的项目不予支持。第六条　2009年补助标准原则上定为20元/Wp，具体标准将根据与建筑结合程度、光电产品技术先进程度等因素分类确定。以后年度补助标准将根据产业发展状况予以适当调整。第七条　申请补助资金的单位应为太阳能光电应用项目业主单位或太阳能光电产品生产企业，申请补助资金单位应提供以下材料：　　（一）项目立项审批文件（复印件）；　　（二）太阳能光电建筑应用技术方案；　　（三）太阳能光电产品生产企业与建筑项目等业主单位签署的中标协议；　　（四）其他需要提供的材料。第八条　申请补助资金单位的申请材料按照属地原则，经当地财政、建设部门审核后，报省级财政、建设部门。第九条　省级财政、建设部门对申请补助资金单位的申请材料进行汇总和核查，并于每年的4月30日、8月30日前联合上报财政部、住房和城乡建设部（附表）。第十条　财政部会同住房城乡建设部对各地上报的资金申请材料进行审查与评估，确定示范项目及补助资金的额度。第十一条　财政部将项目补贴总额预算的70%下达到省级财政部门。省级财政部门在收到补助资金后，会同建设部门及时将资金落实到具体项目。第十二条　示范项目完成后，财政部根据示范项目验收评估报告，达到预期效果的，通过地方财政部门将项目剩余补助资金拨付给项目承担单位。第十三条　补助资金支付管理按照财政国库管理制度有关规定执行。第十四条　各级财政、建设部门要切实加强补助资金的管理，确保补助资金专款专用。对弄虚作假、冒领、截留、挪用补助资金的，一经查实，按国家有关规定执行。第十五条　本办法由财政部、住房城乡建设部负责解释。第十六条　本办法自印发之日起执行。; 个人分类: 能源科学|3159 次阅读|0 个评论

当淡水流向海水——没有落差的水如何发电: songshuhui 2008-9-3 11:46; 云无心发表于2008-05-30 星期五 7:28 分类: 其他 | | 北欧主要的电力公司之一Statkraft决定在挪威建立世界上第一座渗透压发电站，预计2008年底竣工。对于可再生能源，人们对于太阳能、风能、潮汐能、地热、水电等耳熟能详，这个渗透压发电又是个什么东西？没有落差的水，如何发出电来呢？让我们先来看看渗透压是什么东西吧：假设有两杯水，一杯淡水，一杯盐水，底部用一根管字连通起来。淡水一边没有盐，对于盐水里的的盐离子来说，淡水那边是无人居住的旷野，所以纷纷跑到那边去抢滩。而对于水分子，虽然两边都很多，但是盐水那边的密密集程度还是要小一些（被盐占据的空间水分子是视而不见的），所以还是倾向于从淡水一侧向盐水一侧游弋。于是，不需要任何外部压力，水分子和盐离子就产生了大规模迁徙，一直到两杯水实现种族融合，两杯共荣为止。有一种东西叫做半透膜，类似于门卫或者关卡，能够选择性地拦截住一些物质而让另一些通过半透膜这个名字有点误导，望文生义是透过一半留下另一半。其实不然，它是让一些种类通过而另一些种类留下。就像一道写着男士莫入的门，女士们可以自由进出而男士们就被截下了。有一种半透膜作用是拦住所有的盐离子，而允许水分子自由来去。如果我们把这样的一层膜装在盐水和淡水之间，那么盐离子就将无法跑到淡水那边，但是水分子依然可以从淡水那边溜到盐水里。宏观上看，就仿佛有一个压力推动淡水往盐水那边跑一样。这样的一个压力，就被称为渗透压。由于盐水这边只进不出，淡水那边只出不进，盐水一边的水位逐渐升高而淡水那边逐渐降低，结果产生了水位差来抵抗渗透压的作用。到最后这个水位差足够大，完全抵消了渗透压的时候，通过半透膜来来往往的水分子一样多，宏观上看这个世界就清静了。这时候的水压差也就可以用来计算盐水的渗透压。如果在盐水的一侧外加一个高于其渗透压的压力，不难想象，盐水一侧的水分子就纷纷逃难到纯水一侧，而盐离子逃不掉，只好心不甘情不愿地留下。宏观上看，盐水就变成了淡水。这被称为反渗透，已经大量应用于海水淡化和废水处理了。这是题外话，按下不表。有个叫范德霍夫（Vant Hoff）的荷兰人推导出了一个公式来计算任何溶液的渗透压。他的公式计算结果与实验测量高度一致。海水通常含有百分之三点几的盐，这个浓度的渗透压大致相当于二百几十米的水位差。换句话说，如果在淡水和海水之间放置半透膜，那么其间的水压相当于二百几十米的大坝！地球上有无数的海滨，多数江河里的淡水最终也流向大海。如果我们在二者交汇的地方装上半透膜，那么海水的渗透压蕴含的能量就可能用来发电。这样的能源清洁无污染，可再生，也不用修大坝而被许多环保人士痛骂。这就是渗透压发电的原理。这样的原理早在1973年就被提出来了，但是其后的二十多年中一直没有大的进展。主要原因就是成本实在太高，而且实际建造中也面临一些工程技术上的困难。1997年，Statkraft开始进军这一领域。经过十余年的研究，伴随着膜技术的发展，他们认为实际建造渗透压发电站的时机已经来临，于是在2007年宣布将建造一座容量为2~4千瓦的渗透压模型电站，预计在2008年底完成，算是开始了渗透压发电的商业化进程。 Statkraft开发的渗透压发电站采取的是被称为压力延迟渗透（Pressure Retarded Osmosis，PRO）的方式。简单来说，就是经过预处理的淡水进入半透膜区域，半透膜另一侧是海水。绝大部分的淡水在渗透压的作用下渗过半透膜，小部分相当于废液被排掉。透过半透膜后水压大增，目前能够获得的压力可以达到理论值的一半，相当于一百多米的水位差。这些水一部分去冲动涡轮发电，另一部分作为循环水把海水压进半透膜区域。正常运行条件下，半透膜装置能够使用7~10年。PRO还有另一种设计是把膜装置和发电装置修到海面下一百多米处，这样可以利用海水的自然压力来压入海水，从而大大提高整个体系的运行效率。当然，这种方式需要的修建成本大大增加了。标签：可再生能源 , 渗透压; 个人分类: 其他|2477 次阅读|0 个评论

可再生能源的基础科学问题及其相关技术: suqing1961 2008-5-18 21:15; 本文发表在2008年第8期《科技导报》 0 引言　　能源问题是制约 21 世纪经济社会发展的全球性问题。随着我国经济增长方式的转变，能源问题也越来越成为影响我国可持续发展的关键性瓶颈问题，并成为广大专家学者关注、研究的热点问题。2007年，我国一次能源生产量23.7亿t标煤，消费量26.5亿t标煤，二者均居世界第二。鉴于化石能源逐步开始耗竭，大量使用化石能源引起的环境污染和气候变化问题日趋严重，自21世纪开始，全世界向可持续能源系统过渡的进程已经起步。我国有专家强调，21世纪上半叶，我国能源战略必须走减小化石能源用量、增大核能与可再生能源份额的发展路径，积极构建能源可持续发展体系。而以太阳能、生物质能、风能为代表的可再生能源基础科学问题的研究，以及相应的技术问题探讨，使得这些可再生能源逐渐走向市场，正向人们展示美好的能源永续利用和可持续发展前景。本文主要根据文献内容，结合《科技导报》等科技期刊近3年来发表的有关可再生能源方面的研究成果，介绍了太阳能、生物质能、风能为代表的可再生能源当前受关注的有关基础科学问题及其相关技术。 1 太阳能的基础科学问题及其相关技术　　太阳能是通过太阳内部由氢聚变成氦的原子核反应释放出的巨大能量，经向宇宙空间源源不断辐射而到达地球表面并被人类所捕获的能量。与常规能源相比，太阳能是人类可以利用最为丰富的、分布广泛的、且可再生的能源相对于人类的有限生存时间而言，它在地球上的开发、利用基本上不受地域的限制，同时它又是一种对环境和生态均不产生负面影响的洁净能源。而要想有效地利用好太阳能，就必须解决太阳能的采集、转换、储存、输运等4个基本技术问题。　　作为有望在未来社会能源结构中发挥更加重要作用的最主要的可再生能源资源，太阳能目前的主要研究领域包括太阳能光热利用和太阳电池技术。前者主要包括太阳能集热器技术、太阳能制冷降温技术、太阳能热发电技术，以及太阳能光伏发电技术和建筑物太阳能利用技术等；后者主要包括太阳级硅材料制造和产业技术、商业化光伏发电技术、边远地区光伏发电实用技术等。　　人类最早认识和利用的太阳能转换手段就是光热利用，光热利用也是未来太阳能低成本、规模化应用的最重要的领域。然而，在这一领域，目前具有一定应用规模的还只有太阳能热水器，而其中中国对太阳能热水器的利用又居世界的首位2006年我国共有3 000多家太阳能热水器生产企业，热水器保有量一直占据世界总保有量的50%以上。在其他可以利用太阳能作为重要能源的场合，如采暖、空调、海水淡化、养殖、发电、制氢以及生物质燃料及其他形式能源转换方面，太阳能的应用还做得远远不够。关键的问题是缺乏能够使太阳能在能量转换过程中实现高效化、经济化的方法、设备和系统形式。因此，研究解决围绕太阳能转换利用的新设备、新工艺、新材料、新系统中的有关基础科学问题和相关技术问题，将有助于推进太阳能高效化、低成本、规模化应用，为发展和丰富太阳能转换利用方式提供科学依据，为实现能源结构的可持续发展提供持久的动力。　　文献认为，太阳能光热转换利用领域今后发展的目标主要有：① 针对太阳能规模化利用所需要解决的太阳能热能转换利用的各个环节，以工程热物理和能源利用学科为基础，以材料科学、化学化工、建筑学等学科交叉研究为动力，以太阳能大规模、低成本、高效化应用为目标，不断提高太阳能的转换利用效率；② 进一步丰富和发展太阳能转换利用研究体系，尤其是将热力学、传热传质学、热化学、热经济学等领域的研究成果深入贯穿到太阳能转化利用现象的分析之中，以解决太阳辐射-热能、太阳辐射-电能、太阳能-化学能、太阳辐射-制冷效应等转换中所涉及的热力学问题，以及能量转换、储存、传递等过程的经济化与高效化问题，为实现能源结构多元化和提高太阳能利用水平发挥积极作用。为实现上述目标，结合参加第18期双清论坛的专家学者建议，以及《科技导报》近3年有关太阳能问题论文的有关研究成果，有关太阳能光热利用领域的基础研究方向和技术问题涉及以下几个方面。　　1) 太阳辐射热力学和资源评估。该方向将重点研究太阳能资源的评估、测量方法，包括对总辐射、直射辐射、散射辐射资源条件的准确分析，对我国不同地区太阳能资源条件的准确定位，确定太阳能资源条件与太阳能能量转换利用方式之间的匹配关系；从辐射热力学和几何光学等角度出发，结合合适的能量转换方式，研究高效、低成本捕获太阳辐射并转换为热能以及分频、分质利用太阳能的最优途径。　　2) 太阳能热发电。太阳能热发电领域重点需要解决的问题有：① 高温太阳能集热器与热力机的匹配耦合问题、可靠性问题及热机循环工质的筛选；② 基于太阳能的热电转换高效动力循环研究；③ 各类太阳能热发电系统的性能优化和动态特性研究；④ 高温工质（如熔融盐）的传热规律研究；⑤ 腔体吸热器中的复杂辐射换热；⑥ 太阳池发电技术的使用条件、可行性研究等；⑦ 为提高发电效率、降低发电成本而开展的太阳能温差发电技术、热电转换材料热力学问题，以及热电-光电转换综合利用研究；⑧ 在太阳能热发电中用于能量吸收、输运和储存介质的新一代热流体的热物理性能，以及先进的热存储技术研究。　　3) 太阳能中高温集热。该方向主要是研究太阳能中高温集热转换技术，如适合中高温集热的选择性涂层材料及其表面辐射换热特性，新型中高温吸收器部件传热强化机理及结构，纳米材料用于太阳能集热转换强化辐射吸收机理，太阳光学器件的热效应抑制方法，聚能装置接收端辐射能量分布优化等；研究目标是为不同的太阳能利用方式提供能量源泉，重点是能够用于高效太阳能空调、热化学和热发电过程的聚焦太阳能集热技术研究等。　　4) 太阳能利用与建筑节能。各类建筑物是利用太阳能的良好载体，通过充分、合理利用太阳能资源，可以实现大幅的建筑节能。建筑物利用太阳能包括采暖、采光、热水、空调、强化自然通风、电力供应，以及利用光催化降解有机物以改善室内环境并进行水质净化等方面。目前需要相关领域的科技工作者共同攻关，研究建筑物各个方面综合利用太阳能的最优形式和最佳方式等，解决近室温太阳能集热和高效利用以及与建筑物室内环境的耦合问题，开展建筑节能热舒适性反问题设计原理和相应建筑节能材料热性能确定原理和方法等方面的研究。　　5）太阳能供热与采暖。民用建筑和工业加热领域的供热与采暖，是太阳能规模化应用的最重要领域。该领域重点需要解决大规模太阳能阵列复杂辐射、对流和传导耦合传热问题，以低热损、低成本为目标，建立太阳能集热-用能环节最优耦合匹配的热力学分析方法，不断解决太阳能光热转换规模化利用过程中出现的新问题和新现象等。　　6）太阳能制冷与热泵。利用太阳能制冷技术季节匹配性好的特点，结合太阳能规模化利用的趋势，应重点研究：① 中低温位热能驱动的太阳能制冷循环系统，特别是能与常规太阳能集热器结合使用的制冷系统；② 从能源结构多元化角度出发，研究有辅助能源的各类太阳能制冷空调系统，以太阳能利用分数最大化为目标，考虑太阳辐射的波动性，解决不同能源结构之间的耦合匹配问题；③ 系统的动态稳态特性与传递过程强化研究等；④ 太阳能热泵中的两相流动传热及系统优化研究。　　7) 太阳能能源材料的热物性。如，用于太阳能热发电系统的混合熔盐的制备与物性研究，用于发电循环的循环工质、高温高热流气体传热特性研究，选择性涂层材料的热稳定性研究，高效储能材料的蓄能特性研究，小温差能量蓄存、转移机理研究，用于太阳能集热转换的多孔介质辐射对流导热复合的传热特性研究，以及其他太阳能材料的热效应研究等。　　8) 太阳能热化学转化及其他热物理问题。太阳能热化学转化涉及的问题主要是太阳能热解制氢以及热解制合成气，重点需要研究解决太阳能光解热解转换过程中的热物理问题等。太阳能转换、利用过程中的其他热物理问题包括：能量系统中太阳能与其他能源的耦合匹配、多能互补问题，基于太阳能利用分数最大化的热力学和能量利用系统优化问题等。　　9）太阳能电池材料及关键技术。近年来，我国太阳能电池生产发展速度惊人，引起世界瞩目：2006年，生产光伏电池369 MW，生产能力1 200MW，位居世界第三。进一步发展我国太阳能电池产业，应着重解决：① 制约光伏电池产业发展的多晶硅材料及其技术研究；② 固态染料敏化太阳能电池等新型太阳能电池研究；③ 可用于风能、太阳能发电的蓄能、电网调峰、用电大户自备电源的大规模蓄电技术液流蓄电池及其关键技术研究，等等。　　10）利用太阳能规模制氢。包括：太阳能光解水研究，太阳能热解水研究，生物质制氢的基础理论研究，大规模高效、低成本制氢的理论与技术体系研究。　　 2 生物质能利用的基础科学问题及其相关技术　　据《中国新能源与可再生能源1999白皮书》定义，生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。作为可再生能源，生物质能通常包括木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物、动物粪便等，具有燃烧容易、污染少、灰分较低、热值及热效率低、体积大且不易运输等特点。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气居世界能源消费总量第四位的能源。地球上每年生长的生物质总量约为 1 400-1 800 亿t（干重），其含有的能量相当于目前世界总能耗的10倍，因而在整个能源系统中占有重要地位。　　目前，生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一，受到世界各国政府与科学家的关注。美国2000年通过了《生物质研发法案》，2002年制订了《生物质技术路线图》，计划2020年使生物质能源和生物质基产品较2000年增加10倍，达到全国能源总消费量的25%（2050年达到50%），每年减少碳排放量1亿 t。欧盟提出，到2020年，运输燃料的20%将用燃料乙醇等生物燃料替代。世界经合组织（OCED）在2004年9月的研究报告中指出：各国政府应大力支持和鼓励生物质能源领域的技术创新，减小它与传统原油及天然气产品的价格差距，以最终达到替代的结果。截止2006年底，我国生物质发电装机容量为220万kW，占全国发电装机总容量的0.35%，约占全世界生物质发电装机总容量的4%左右。由于生物质能的利用受资源分散、能量密度低、转化效率低等条件的制约，因此，生物质能的利用必须综合考虑中国国情，进行多种途径的利用，在技术上多途径并进，除重点发展生物质能直接氧化燃烧和供热发电技术、压缩成型技术、热化学转换技术（气化法、热分解法、液化法和生化法）、大中型沼气工程技术、生物质能气化、以及集中供气发电技术和生物液体燃料发展系统外，还应力争在下述关键性的基础科学问题上获得突破，为我国的生物质能利用技术的跨越式发展提供理论支撑。　　1）生物质转化为高品位能源的化学基础。这方面的研究包括：高能量密度物种的筛选、热化学转化、多学科交叉，C、H、O、N 循环规律以及生态环境受影响的程度等；生物质超分子结构表征，生物质生化转化过程、生物质利用中的催化问题，生物质大分子在物化作用下的构象调变机理，生物质分子热分解、酸水解、生物分解等分解机理及其选择性调控规律，生物质解构产物品位提升中的生化、催化等过程的反应规律。　　生物质制取液体燃料的化学本质是深度脱氧。有关专家指出，应该重视利用产油微生物转化生物质、转化水解混合糖获取微生物油脂和生物柴油的方法。水解产物混合液（包含已糖和戊糖）经产油微生物转化为微生物油脂为生物柴油，具有较明显的原材料资源优势和全糖转化优势。通过对生物质-水解-碳水化合物-微生物-生物油脂过程的研究，加强对生物质能的研究开发，使之从碳氢化合物经济到碳水化合物经济过渡。　　目前，生物质气化多采用部分氧化的工艺，气体热值较低 ( 10MJ / m3 ) ，氢气含量较低，不适合合成液体燃料。如果借鉴炼油工业重油流化催化裂化工艺（FCC )，在裂化反应器中将生物质催化分解成高热值（16MJ / m3以上）、高H/C比的合成气，产生的焦炭及重焦油在再生反应器中燃烧，一方面为裂化反应供热，另一方面使催化剂再生，并使产生的 C02 可以集中脱除，以达到绿色环保、可持续发展的目的。这其中的科学问题包括：新型生物质催化裂解反应器设计及工艺研究，催化裂解反应机理及控制手段，再生反应器燃烧反应机理研究，催化裂解气化工艺中裂解系统与焦炭燃烧系统的平衡操作与控制。　　此外，生物质能的利用还应包含诸如造纸废弃的木质素生物质能利用，生物质燃料油木本原料利用和微藻利用，以及生物质中纤维素和半纤维素转化中副产品 CO2的利用等问题。　　2）生物质能热利用。生物质挥发分含量极高，固定碳的比例较低，活化能比较低，着火性能好，综合燃烧特性指数高，其综合燃烧性能好，燃烧比较剧烈，燃尽时间较短。目前，生物质燃烧锅炉基本是流化床锅炉，具有燃烧适应性好、效率高、负荷调节范围宽、操作简单、具有可再生、NOx 排放低、不增加CO2排放等优点。但与煤相比，生物质能又具有能量密度低（产量 500kg/亩、发热量 16 MJ/kg、堆积密度 50-300 kg /m3）、灰熔点低等缺点。因此，开展大规模生物质热利用将遇到收集困难（受经济运输半径和季节的限制）、炉壁灰渣熔融沉积和腐蚀、床层聚团等问题，而生物质与煤作为混合燃料进行热利用则可以克服这些缺点。　　大型燃煤电厂已开始试行将生物质与矿物燃料联合燃烧，而这其中的关键问题则有：① 生物质的化学组成与煤有很大的区别，特别是K、Na、Cl、O的含量明显高于煤中的含量，将影响燃烧过程中不同阶段的反应机理和动力学参数，因此，应研究生物质/煤在高温下反应的协同互补、抑制效应机理；② 生物质密度低，颗粒呈不规则纤维状，在燃烧过程中，这些颗粒将单独或与煤一起输送到炉膛中燃烧。因此，应研究多密度、复杂形状、超宽筛分气固两相体系，尤其是在流化床内的流动规律及其对传递、反应过程的影响；③ 生物质燃烧中一个重要问题是，由于K、Na、Cl、S逸出后，经过反应、冷凝、成核生成可吸入颗粒物，或直接冷凝在受热面上形成积灰，进而对受热面造成腐蚀。因此，应研究非平衡系统中气固转化及其在界面上的物理化学过程；④ 有关单纯生物质或煤的热解/气化/燃烧等热利用过程已有较多研究，而生物质/煤混合燃料的高效洁净转化研究则相对较少这需要考虑生物质与煤组成成分的不同。混合燃料热利用过程不是两者单独效果的简单叠加，而是会出现所谓的协同效应，因此，也需要研究生物质/煤混合燃料的高效洁净转化问题。　　3）生物质微生物能源转化。微生物能源转化技术是生物质转化成有用能量的重要途径之一，它主要包括微生物厌氧发酵技术（产生乙醇、甲烷等燃料物质）和微生物制氢技术两种方式。微生物厌氧发酵技术是在严格厌氧条件下，利用厌氧菌生理代谢将生物质分解产生乙醇、甲醇或甲烷等目的产物，它主要包括液体燃料发酵生产技术和沼气发酵生产技术两种。微生物法制氢方式主要包括：① 发酵型细菌产氢，即直接把有机底物转化为 H2和CO2；② 微藻光合生物制氢，将水分解成H2和O2；③ 厌氧光合产氢，在光能驱动下光合微生物通过消耗有机物产生氢气；④ 将厌氧光合细菌产氢与发酵型细菌产氢结合起来，能充分利用发酵型细菌产生的有机酸，有效地提高产氢率并降低污染物COD。　　微生物能源转化技术中的热物理问题研究涉及工程热物理、生物化学工程、微生物学、物理化学和化学工程等学科的交叉研究领域，其中生化反应器内流动和热质传输特性以及高效菌群构建对提高生化反应器的性能和效率具有非常重要的作用。为此，有关专家建议，应开展微生物能源转化过程中微观热质传递、生物代谢途径与规律、高效产氢菌群构建和分子生态学诊断、能量和物质转换机理及规律研究；开展生化反应器内生化反应动力学及反应过程耦合机理、多相流动、热质传输规律以及含生化反应的复杂结构材料内多元多相流动与传输特性的研究。　　有关专家认为，生物质能利用领域近期应重点资助的研究方向包括：生物质高效气化器基础以及气化发电的基础研究；生物质气化合成液体燃料的机理性研究；高效生物质热解液化技术及基础研究；生物质催化液化和超临界液化研究；生物质燃气和燃油的精制技术及相关基础研究；生物制氢过程生化化学反应动力学及相关热物理问题研究；高效厌氧消化反应器生化反应动力学及相关热物理问题研究；生物质酸水解及水解产物制取生物乙醇和生物柴油的机理性研究；生物质解构复杂产物品位提升中的生化过程的反应规律研究；生物质快速热解制备生物油，等等。　　 3 风能利用的基础科学问题及其相关技术　　风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。据估计，到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍然十分可观：全球的风能约为2.74109 MW，其中可利用的风能为2107 MW，比地球上可开发利用的水能总量还要多10倍。人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢。但是，自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为一种无污染和可再生的新能源才重新有了长足的发展。风能的开发利用是我国乃至全世界正在发展中的行之有效的绿色能源形式，也是我国未来能源发展中最有潜力的一个重要组成部分。风力发电是我国发展最快的发电技术。截至2006年，我国风电装机容量为260万kW，占全国总装机容量的0.42%，发电装机规模已从2004年的第10位上升至第4位，发展速度已位居世界第2位；2010年风力发电装机容量还将从2007年的605万kW增长至2 000万kW 。　　风能利用的最大难题是风速与风向的不稳定性和随机性。对于这种强随机性的气动系统，目前还存在一些制约自主研发能力的基础科学问题亟待解决。我国的风能开发利用研究一方面要针对我国的战略需求，着重解决我国特有气象条件、地理条件下的风力机设计、运行所面临的特殊问题，另一方面还要放眼全球，站在人类发展的高度，研究解决风电系统所面临的共性科学问题。　　我国蕴藏着丰富的风能资源，据估计，我国陆地上的风能储量为2.53亿kW，近海的风能储量为7.5亿kW。我国的资源与环境状况决定了在本世纪的能源利用中，风能利用将越来越重要。在如此大的风能资源开发与利用中，人们在关注大型风力发电设备的研究与开发时，也应十分重视对小型风能的研究开发与利用。多数可再生能源发电方式（如风力发电、光伏发电、太阳热发电、地热及潮汐发电等）具有容量小、分散、功率不稳定等特点，直接接入大型电力系统时可能导致系统运行方式的波动，甚至影响系统的稳定。因此，目前的一种发展趋势是：将单一种类或者两种以上的分布式发电技术与各种储能装置（超级电容、飞轮、蓄电池等）、控制保护装置以及用电负荷等组合，形成分布式电力系统或者微电网系统。　　风能利用涉及气象学、地理学、力学、叶轮机械、电力系统等方面的交叉研究领域。这一领域的研究工作不仅可以为我国未来风能的开发利用在基础层面上提供有力的技术支持，也有可能在多学科交叉方面形成新的生长点。文献综述认为，有关风能利用的相关基础研究和应用研究内容包括如下几个方面。　　1）风场紊流模型研究。研究可以正确反映紊流时空结构的风场紊流模型和分析方法，紊流风场对风力机疲劳载荷和极端载荷分析的作用和影响，得到超大风速、强紊流度下的风力机非定常随机过程的分析方法。　　2）动态空气动力学研究。研究紊流风场作用下动态过程分析采用的动态气动模型，确定动态气动模型在叶素动量理论体系中的应用方法，分析动态尾流模型对速度诱导因子变化率的作用；研究用动态失速模型计算气动阻尼的分析方法，得到应用动态气动模型分析风力机动态过程的方法和工具。　　3）风力机专用翼型的气动性能研究。研究发展翼型气动数据测试技术，得到任意形状翼型的气动实测数据；建立能适应大攻角的粘性流体N- S方程翼型分析计算模型；研究翼型多目标优化设计方法，设计适用于风力机全工况的新翼型系列并计算其气动性能数据。　　4）叶片气动优化设计研究。建立能满足风力机叶片气动、结构和稳定性要求的多目标优化方法；通过对翼型、相对厚度、弦长、扭角等外形参数沿展向的分布特性进行优化计算，得到满足气动最优的设计方法；考虑结构和制造的工艺性要求，在保证气动性能指标的前提下，研究叶片气动外形的修正方法。　　4）分布式电力系统或微电网系统研究。该领域需要解决的问题包括：① 各种主要的分布式发电技术的特性和建模；② 分布式电力系统的分析理论、方法和工具；③ 分布式电力系统的典型结构和运行方式（不同应用场合的典型的组合形式）；④ 分布式电力系统的控制和保护技术（接入主系统或独立运行）；⑤ 分布式电力系统所涉及的经济性和政策性问题，等等。　　文献指出，关于风能的利用问题，近期值得重视的研究方向有：叶轮非定常空气动力学建模及先进数值模拟方法；风电机组柔性多体模拟方法；风电机组动态载荷、结构强度和气动弹性分析理论；大型风力机叶片优化设计理论与方法；风电系统中流动发声机理及控制方法研究；大型风电机组发电机结构；大型风力发电机组功率变换器及控制理论与方法；超低速直驱新型风力发电机；变风速工况下的电功率控制与能量管理的理论与方法；可再生能源发电、分布式电力系统与传统大电力系统的协调，等等。　　　　　　　　　　　　　参考文献（Reference）杜祥琬. 物理学与我国能源可持续发展科技导报，2006，24（6）：1. 严陆光. 关于21世纪上半叶我国可持续能源体系的发展战略 .科技导报，2007，25　　（8）：1. 陈学俊. 应高度重视能源工业的可持续发展 .科技导报，2007，25（2）：1. 石元春.抓住机遇，大力发展我国的生物质产业 .科技导报，2005，23（5）：1. 宋建新，吴华峰，胡卫，等. 巴州太阳能资源状况研究 .科技导报，2007，25（5）：21-24.) 张国宝. 健全能源管理体制，加快能源结构调整 . 南方周末，2008-03-27. 严陆光.构建荒漠地区大规模综合能源基地的设想可 . 科技导报，2008，26（8）：1. 中国科学技术协会主编. 学科发展报告综合卷（2007-2008） . 北京：中国科学技术出版社，2008. 国家自然科学基金委员会政策局编. 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