1、发展新能源材料的迫切需求摘要：我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加，常规的化石能源供应不足的矛盾日益突出。能源安全成为我国必须解决的战略问题。发展新能源和可再生能源十分紧迫，也是世界各发达国家竞相研究的热点课题之一。新能源与可再生能源不仅有利于解决和补充我国化石能源供应不足的问题，而且有利于我国改善能源结构，保障能源安全，保护环境，走可持续发展之路。开发利用新能源与可再生能源也是构建资源节约型与环境友好型社。关键字：化石能源 新能源 能源结构 可持续发展 资源节约型 环境友好型一、 新能源定义新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源
2、，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。二、 新能源的发展趋势及国内外新能源最新进展部分可再生能源利用技术已经取得长足的发展，并在世界各地形成了一定规模。表 1-34 为可再生能源转换技术的分类。目前生物质能，太阳能，风能以及水力发电，地热能等的利用技术已经得到利用。表 1-34 可再生能源转换技术的分类技术 能源产出 应用和技术状况生物质能燃烧 热能 广泛应用，改进技术的可采性燃烧 过程加热、蒸汽、发电 广泛应用，有改进的潜力气化/动力生产 发电/供热，热电联供 示范阶段气化/燃料生产 甲醇，氢 研制阶段水解和发酵 乙醇 对糖和淀粉已商业应用，用材生产在研制中热解/生产液体燃
3、料 生物油 中试阶段热解/生产固体燃料 焦炭 广泛应用消化 沼气 商业应用风能电池充电 运动，动力 小型风力机，广泛应用陆上风力透平 发电 商业广泛应用海上风力透平 发电 研制和示范阶段太阳能光伏发电 发电 广泛应用，价格昂贵，需要进一步改进太阳能热动力发电 加热，蒸汽，发电 示范阶段，需要进一步改进低温太阳能利用 加热和制冷 太阳能集热器商业应用，干燥器示范阶段太阳能被动式太阳能利用 加热，制冷，照明，通风 示范和应用太阳能光合成 H2 或副氢燃料 基础和应用研究水力发电 动力 商业应用地热能 加热，蒸汽，发电 商业应用2001 世界一次能源消费总量为 Mtoe，其中石油占 35%，煤炭占
4、23.4%，天然气占21.2%，可再生能源占 13.5%(其中生物质能占 10.4%，水力占 2.214%，太阳能等占0.0886%)，核能占 6.9%，2000 年世界电力生产中可再生能源的贡献率占 19%，仅次于煤炭，其中水力发电占 17%，生物质占 5%，太阳能等不到 3%。在表 1-35 为 2001 年世界主要地区可再生能源的消费情况。可以看出，在发达国家，生物质能占总的一次性能源的 3%左右，而发展中国家生物质能占总的一次能源大约 35%，而且主要是用于炊事。这反映出不同国家和地区的科技水平的差别。19712000 年 30 年间可再生能源的平均增长率和总的一次能源平均增长率相当。
5、其中地热能，太阳能，风能和海洋能的发展速度最快，年均增长率达到 9.4%，风能和太阳的增长率高达 52.1%、32.6%，表明他们在快速发展。在表 1-35 的数据表明，在 2001 年我国的可再生能源站总的一次能源的 20.8%，然而其中大部分是燃烧型的生物质能，小部分是水电，而太阳能、地热能、风能等能源的利用率几乎为零。我国的能源统计年鉴等都没有对可再生能源的生产、消费等情况进行统计，表明这些有较高技术含量的可再生能源在我国正处于研究开发之中的起步阶段，利用率还比较低，利用规模和水平与国际相比差距很大。表 1-35 2001 年世界主要各地区可再生能源的消费情况主要燃料类型占可再生能源的比
6、例区域总的一次能源供给/Mtoe总的可再生能源/Mtoe总的可再生能源占总一次能源的比例/%水力/%地热、太阳能/%生物质/%非洲 514.3 257.5 50.1 2.6 0.2 97.2南美洲 449.9 125.3 27.9 35.4 1.5 63.0亚洲 1152.2 384.1 33.3 3.9 3.0 93.1中国 1155.6 239.8 20.8 9.9 0.0 90.1非 OECD 国家 9902 8.8 8.9 46.5 0.7 52.8前苏联 944.6 29.6 3.1 69.0 0.3 30.7中东 389.6 3.1 0.8 44.0 22.3 33.7OECD 5
7、332.8 303.7 5.7 34.8 11.6 53.6世界总量 10038.3 1351.9 13.5 16.4 3.7 79.9国际能源署（IEA）对 20002030 年国际电力的需求进行了研究，如表 1-36 所示。其中来自可再生能源的发电量平均增长最快。IEA 的研究认为，在未来 30 年内非水力的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度接近 6%，在20002030 年间其总量发电将增加 5 倍，到 2030 年买它将提供世界总电力的 4.4%，其中风能和生物质能将占其中的 80%。表 1-36 20002030 年世界电力供需平衡项 目 2000 年 20
8、10 年 2020 年 2030 年 20002030 年年平均增长率/%总发电量/（TW。H） 15391 20037 25578 31524 2.4煤炭 5989 7143 9075 11590 2.2石油 1241 1348 1371 1326 0.2天然气 2676 4947 7696 9923 4.5氢燃料电池 0 0 15 349 核电 2586 2889 2758 2697 0.1水电 2650 3188 3800 4259 1.6其他可再生能源 249 521 863 1381 5.9自用和损耗量/Mtoe 235 304 388 476 2.4总消费量/Mtoe 1088 1
9、419 1812 2235 2.4工业 458 581 729 879 2.2民用 305 408 532 674 2.7服务业 256 341 440 548 2.6其他（运输、农业等） 68 89 111 133 2.3目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据 IEA 的预测研究，在未来 30 年可再生能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关，因而有关成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用
10、技术成本将呈不断下降的趋势。我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十一五”规划，并制定颁布了中华人民共和国可再生能源法 ，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用，地热能利用等领域已经取得了很大的进展。三、开发利用新能源的重大意义不论是从经济社会走可持续发展之路和保护人类赖以生存的地球生态环境的高度来审视，还是从为世界上 200 多亿无电人口和一些特殊用途解决现实的能源供应出发，发展新能源和可再生能源均具有重大战略意义。（一） 、新能源和可再生能源是人
11、类社会未来能源的基石，是化石能源的替代能源在当今的世界能源结构中，人类所利用的能源主要是石油、天然气和煤炭等化石能源。1997 年世界一次能源消费总量为 121.56 亿，其消费构成为：石油占 39.9%，天然气占 23.2%，煤炭占 27%，核电占 7.3%，水电 2.6%。随着经济的发展、人口的增加、社会生活的提高，预计未来世界能源消费量将以每年 2.7%的速度增长，到 2020年世界的能源消费总量将达到 195 亿 tce。截至 1996 年末，世界石油、天然气和煤炭的可采储量为 1.3 万亿 tce，其中：石油和天然气占 1/5，煤炭约占 4/5。尽管今后还可能有新的储量被发现，但按目
12、前的世界能源探明储量和消费量计，这些能源资源仅可供全世界大约消费 172 年。根据目前国际上通行的能源预测，石油资源将在 40 年内枯竭，天然气资源将在 60 年内用光，煤炭资源也只能使用 220 年。我国拥有居世界第一位的水能资源，居世界第二位的煤炭探明储量，居世界第 11位的石油探明可采储量。截止到 1990 年底，我国已探明的能源资源总量为 1551 亿，其中：煤炭占 52.6%，水能占 43.33%，石油占 3.03%，天然气占 0.96%，约为世界总量的 10.7%。其中，煤炭探明储量约占世界的 11%，石油约占 2.4%，天然气约占 1.2% 。但由于我国人口众多，人均能源资源却严
13、重不足，人均能源资源探明储量只有135tce，仅相当于世界人均拥有量 264tce 的 51%。其中，煤炭人均探明储量为147tce，是世界人均值 208 的 70%；石油为 2.9tce，是世界人均值的 11%；天然气为世界人均值的 4%；即使是水能资源，按人口平均，也低于世界人均值。而我国现在所面临的却是能源需求量成倍增长的严重挑战。如果 2050 年我国的人口总数为 15 亿左右的话，届时一次能源的需求量将为 15 亿37.5 亿，约为目前美国能源消费总量的1.52 倍，为届时世界能源消费总量的 16%22% 。由以上分析可见，在人类开发利用能源的历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能
14、源为主的时期，仅是一个不太长的阶段，它们终将走向枯竭，而被新能源所取代。人类必须未雨绸缪，及早寻求新的替代能源。研究和实践表明，新能源和可再生能源，资源丰富、分布广泛、可以再生、不污染环境，是国际社会公认的理想替代能源。根据国际权威单位的预测，到 21 世纪 60 年代，即 2060 年，全球新能源和可再生能源的比例，将会发展到占世界能源构成的 50%以上，成为人类社会未来能源的基石，世界能源舞台的主角，目前大量燃用的化石能源的替代能源。（二） 、新能源和可再生能源清洁干净、污染物排放很少，是与人类赖以生存的地球生态环境相协调的清洁能源化石能源的大量开发和利用，是造成大气和其他类型环境污染与生
15、态破坏的主要原因之一。如何在开发和使用能源的同时，保护好人类赖以生存的地球生态环境，已经成为一个全球性的重大问题。目前，世界各国都在纷纷采取提高能源效率和改善能源结构的措施，以解决这一与能源消费密切相关的重大环境问题。即所谓的能源效率革命和清洁能源革命，也就是我们通常所说的节约能源和发展清洁干净的新能源和可再生能源。全球气候变化是当前国际社会普遍关注的重大全球环境问题，它主要是发达国家在其工业化过程中燃烧大量化石燃料产生的 CO2 等温室气体的排放所造成的。因此，限制和减少化石燃料燃烧产生的 CO2 等温室气体的排放，已成为国际社会减缓全球气候变化的重要组成部分。自从工业革命以来，约 80%温
16、室气体造成的附加气候强迫是由人类活动引起的，其中 CO2 的作用约占 60%，而化石燃料的燃烧是能源活动中 CO2 的主要排放源。1990 年全世界一次能源消费量 114.76 亿 tce，其中煤炭、石油、天然气分别占到27.3%， ,38.6% 和 21.7%。据政府间气候变化专门委员会(IPCC) 第一工作组 1992 年度工作报告报道，1990 年全球化石燃料向大气排放了大约 6065 亿吨碳。据估算，我国能源活动引起的 CO2 排放量约 5.8 亿吨碳，约占全球化石燃料 CO2 排放量的9.76%。观测资料表明，在过去 100 年中，全球平均气温上升了 0.30.6 摄氏度，全球海平面
17、平均上升了 1025cm。如对温室气体不采取减排措施，在未来几十年内，全球平均气温每 10 年将可升高 0.2 摄氏度，到 2100 年球平均气温将升高 13.5 摄氏度。我国的能源开发利用对于环境造成的污染非常严重。我国的煤炭消费量占世界煤炭消费总量的 27%，是全世界少有的以煤炭为主的能源消费大国。我国的 CO2 排放量，在苏联解体后仅次于美国而居世界第二位。煤炭燃烧所产生的温室气体的排放量比燃烧同热值的天然气高 69%，比燃油高 29%。1997 年我国排放 CO230 亿吨，其中 85%是由燃煤排放的；排放 SO22346 万吨，居世界第一位，其中 90%是由燃煤排放的；排放烟尘 18
18、73 万吨，其中 73%是由能源开发利用排放的。由于能源利用和其他污染源大量排放环境污染物，造成全国 57%的城市颗粒物超过国家限制值；有 48 个城市的 SO2 浓度超过国家二级排放标准；有 82%的城市出现过酸雨，面积已达国土面积的 30%；许多城市的 NOx 有增无减，其中北京、广州、乌鲁木齐和鞍山超过国家二级排放标准。近年来，由于城市汽车大幅度增加，燃用汽油产生的汽车尾气已成为城市环境的重要污染源。而新能源和可再生能源污染物排放很少。目前各种发电方式的碳排放率, g 碳(/kWh) ：常规燃煤电为 304，煤气化联合循环发电为 270，燃气联合循环发电为118，带烧天然气备用机组的太阳
19、能热发电为 47，地热发电为 2.5，光伏发电和风力发电则为 0。由上述分析可见，新能源和可再生能源是保护生态环境的清洁能源，采用新能源和可再生能源以逐渐减少和替代化石能源的使用，是保护生态环境、走经济社会可持续发展之路的重大措施。（三）新能源和可再生能源是世界不发达国家的 20 多亿无电人口和特殊用途解决供电问题的现实能源迄今，世界上不发达国家还有 20 多亿人口尚未用上电，其中我国约占 6000 多万人。由于无电，这些人大多仍然过着贫困落后、日出而作、日落而息、远离现代文明的生活。这些地方，缺乏常规能源资源，但自然能源资源丰富，人口稀少，并且用电负荷不大，因而发展新能源和可再生能源是解决其
20、供电问题的重要途径。另外，有些领域，如海上航标、高山气象站、地震测报台、森林火警监视站、光缆通信中继站、微波通信中继站、边防哨所、输油输气管道阴极保护站等在无常规电源等特殊条件下，其供电电源由新能源和可再生能源提供，不消耗燃料，无人值守，最为先进、安全、可靠和经济。（四）结论可再生能源的开发与利用日益受到国际社会的关注与重视，我国与国际先进水平还存在很大的差距。发展中国家在可再生能源的利用上普遍是技术含量很低的粗放利用或者引用发达国家关键设备，如不采取积极措施和加大投入，抓住机遇对适合本国新能源利用技术进行基础研究和技术开发及产业化推广，将来不得不面临继续引进国外技术的困境。我国是能源消费大国
21、，常规能源储备相对不足，因此，多元化的能源配置是解决我国能源问题的必由之路。可再生能源在我国蕴藏量丰富。开发利用新能源对我国的能源战略安全和环境、经济的可持续发展意义重大。参考文献1 朱志刚/加快迈向新能源时代构建有利于新能源发展的财税制度研究 /中国环境科学出版社,2008-6-12 王革华/新能源概论/化学工业出版社, 2006-8-13（美）洛根著，冯玉杰，王鑫等译/微生物燃料电池,/.化学工业出版社, 2009-10-14 穆献中，刘炳义/ 新能源和可再生能源发展与产业化研究/石油工业出 版社 2009-1-15 国家发展和改革委员会高技术产业司，中国材料研究学会/中国新材料产业发展报
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