能源危机与热储、热运难题解决之路

赵庶陶 原创 | 2010-07-29 08:21 | 投票

    蒸汽机是第一次工业革命,电气化是第二次工业革命,信息产业是第三次工业革命,新能源则可定义为第四次工业革命。每一次产业革命都使得世界的产业发展水平提高一大步。解决全球气候变化只有通过发展新能源。新能源应该上升到国家战略的层面。

石化资源是不可再生的一次性资源。它们不仅是能源,而且还是优质的化工原料。后者的价值可能大大高于能源的价值。可惜这点还未被人们所认识。因为它们是唯一的,不可替代的。而能源不是唯一的,有多种选择,多条途径。若我们把石化资源仅作供热、发电燃料,实在大材小用,用错了地方。原本是优质的化工原料,这里却成了污染源,破坏环境的罪魁祸首。

中国能源资源总量约为世界的10%。煤炭开采不足100年,石油不足15年,天然气不足30年。而世界平均水平为230年、45年和61年。若按照2020年中国的能源需求预测量估算的话,煤炭、石油和天然气开采下降到30年、5年和10年。2009年全国能源消费总量为31亿吨标准煤,其中煤炭占70%。中国烟尘排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化合物的67%、二氧化碳的70%都源自于煤的燃烧。如果要核算二氧化碳,中国即便实现15%的非石化能源,单位GDP碳强度降低到2005年的45%。仍将从2005年的每年排放55.7亿吨二氧化碳增加到2020年的120亿吨以上,而美国、欧盟和日本如果完成了2020的年的二氧化碳减排目标,届时只有不到80亿吨,仅为中国的2/3。而全球届时的目标是300亿吨,如果中国和美欧日20亿多人口就排放200亿吨二氧化碳,全球另外40多亿人口只有100亿吨的排放空间,中国将如何面对世界?中国所面临的艰巨环境可想而知。

据报道,2009年我国碳排放量超过美国居全球第一。中国每年因环境问题造成的经济损失约占GDP8%左右。我国GDP年均增长率约9%左右。这说明我国发展是以环境为代价的。若照这样开采下去,几十年后,留给子孙的是污染严重,生态失衡,自然灾害频发,没有资源的国家。愧对子孙,愧对先人。谈何可持续发展?

因此,寻找替代能源,发展新能源和可再生能源就成了必然选择。

    理论上认为大约40分钟的照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的使用。我国可开发的总风能约为40亿千瓦,水能约为5.4亿千瓦,而太阳能的辐射能量要比这些大几百至几千倍。所接受的太阳能总辐射为1.8万亿千瓦,相当于每平方米每天可收到约0.5公斤的标准煤。年总量约为5.86×103MJ / m2 ,等于17000亿吨标准煤,是我国当前年消费的一次能源的600倍。等于数万个三峡工程发电量的总和。我国光照资源丰富的荒漠面积约108 km2太阳能在单位面积所产生的电能也10倍于风能。其发电高峰期也就是用电高峰期。毫无疑问地说,太阳能是取之不尽、用之不竭的能源所以,人类的未来,必定是太阳能时代。

太阳能光发电成本居高不下,是化石能源发电成本的5-10倍。它的高碳排放以及对环境的污染也更是使太阳能光电产业不能极大扩展的重要因素。普遍同意,制造1兆瓦光电池总耗电量约为600万度电,在20年的寿命中的总发电量约为3600万度电,可能达到6倍的增益。然而我们应当注意到,在传统的制造技术中所耗费的电能,是燃煤换得的能量,其每度电约为1.32公斤的二氧化碳排放量。但如果计及光伏电池及其组件的生产,还要消耗相当大的电力,实际上每发1度由来自光伏发电的电能,还要排放0.22公斤的CO2。而如果中国所生产的光电池有99%用于出口,其碳排放800万吨的CO2排放量,就完全由中国承担。发展低碳太阳能产业是十分迫切的任务。太阳能供热和太阳能发电是今后新能源开发的必然首选。

2020年要求“年”减少能耗22亿~30亿吨标准煤的数字,下降到要求11亿~19亿吨标准煤。到那时,唯一能大量满足中国能源需求,同时又不排放碳的能源供应,就只有太阳能发电和太阳能供热了。热储存和热输运是热能工程中两大世界性难题。

    徐锭明说,应对金融危机,节能减排和开发新能源工作尤其不能放松。节能是能源工作的主力军,节能是生产能源。能源未来的方向将是从能源资源型走向能源科技型。金融危机,危是可以转机的,第一个是体制改革的机遇,第二个是产业结构调整的机遇,第三是促进产业升级的机遇。

太阳能发电分为太阳能光伏发电和太阳能光热发电两种类型。当前,热电转换率为36%。相对于太阳能光伏发电,太阳能光热发电有很多独特优势。1成本低。太阳能光热发电的成本约为2万元/千瓦,而太阳能光伏发电约为5万元/千瓦。2、太阳能光热发电的系统效率为12%19%,而目前太阳能光伏发电的系统效率为13%15%3、太阳能光伏发电是需要太阳能电池进行光电转换来实现的,这就需要大量的太阳能电池。目前,太阳能电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶硅3种,而这些电池的生产过程中难免会产生一定的污染,太阳能光热发电则不会出现此类问题。4、太阳能光热发电是热电联供的,可与化石燃料形成混合发电系统5化石能源热发电是当前主要的发电方式,其主要装备锅炉、汽机、发电机、输变电设备等已形成了成熟产业,使太阳能热发电易于迅速实现大规模产业化;6、中间被加热工质同时起到一定储能作用,可以缓解太阳幅射强度变化带来的不利因素,加之锅炉还可用其他能源(煤、油、气)燃烧供热,使能持续发电克服太阳能不连续的缺点;7、其发展方向也是要努力提高工质温度以提高热电转换效率,增大单机容量以改善经济性能,热电站多年的发展经验可以借鉴。8太阳能聚光热力技术不仅具有低成本、高效率、占地少、人工要求低、100%环保的节能技术优势。

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