新能源技术综述

1、摘：新能源技综述本文介绍了全球新能源的格局及我国新能源技术的发展状况，分析了国内新能源技术开发存在的问题.关字前沿新能源；发展格局开发技术能源是人类文明赖以生存和发展的重要物质基础之一然而目前能源危机 日益严峻不但带来了生态环境问题而且阻碍了经济的持续发展在能源危机 出现端倪时,人们试图通过利用新能源来解决这一严峻问题，实现人类文明的延 续。此时，新能源技术为人们摆脱危机带来了新希望。石油等传统资源的逐步枯竭,已经预示着以石油资源为代表的旧能源时代开 始走下坡路然而人类工业文明时代还在如火如荼地进行着对能源的需求越来 越大与此同时这些传统能源储量有限不可再生等性质使其在经过长期开采以 后已经逐

2、渐不能满足社会发展对能源的需求由于开采方式不合理再加上一些 地区能源利用率低，导致能源浪费的同时还严重破坏了生态环境使资源和自然 环境的承受力达到了极限人与自然的关系处在有史以来最为紧张的时期面对这样严峻的形式,世界各国就新能源的研究与开发开展了一系列的工作1。能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资2同的分类标 准能源可分为一次能源和二次能源常规能源和新能源不可再生能源和可再 生能源,图 1 清楚地描述了能源的种类划分:1新能源是相对时间而言的一个相对概念新能源又称非常规能源它们是刚 开始被开发利用或正在积极研究、有待推广的能源。包括了太阳能、风能、生物 质能地热能水能和海洋能以及由可

3、再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生 的能量包括对常规能源进行创新利用而产生的能3能源技术包括核能、 太阳能、生物质能、海洋能、地热能、氢能和风能等开发技术。随着技术的进步 和可持续发展观念的树立去一直被视做垃圾的工业与生活有机废弃物被重新 认识为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用,因此,废弃 物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式. 本文主要综述了几种新 能源的应用技术。1 全球新能源术发展格 5煤炭等化石能源的消耗以及化石能源对环境污染的加剧促使世界各国高度 重视以人类可持续发展为目标的新能源开发， 在世界范围内新能源技术，特别 是太阳能、风能、生物质能等可再生能源技

4、术发展十分迅速已进入商业化发展2阶段。1.1 太能面太阳能发展的主要方向是热利用和光伏发电阳能热水器技术已经完成商业化过程,2005年太阳能热水器/供热总容量达8GW th,覆盖面积12500万 m2。太阳能热发电技术还处于示范和接近工业化发展阶段，年发电总容量仅为400 MW。目前，并网太阳能光伏电池(PV)依然是世界上增长最快的技术。近10年来， 太阳能电池/组件生产的年平均增长率达到33%年世界光伏生产达到170万 kW本是光伏电池最大生产国产量领先增长到83万 kW,其次是欧洲47万 kW 中国（20万 kW）和美国（15万 kW）.光伏发电的主要市场是发达国家的并网发电和发展中国家偏

5、远地区的独立 供电。世界上3个最主要的光伏应用市场.2005全球（88GW ）安装太阳电池组 件1 460 MW，比前一年增长了4。德国安装837MW，比前一年增长了3,占世 界安装量的57 ;日本安装292 MW,比前一年增长了14，占世界安装量的 20 ；美国安装102MW，占世界安装量的7% ；欧洲其它地区安装88MW，占世界 安装量的6% ；世界其它地区安装146MW，占世界安装量的10% .1.2 风方2006年世界风电继续蓬勃发展至年底全球风力发电装机容量约达到422 万 kW，比上年新增1520万 kW，增长25。6 。欧洲是全世界风力发电发展速度 最快，也是风电装机最多的地区.

6、2006 年底欧洲地区累计风电装机容量为855 万 kW，占世界风电装65 ；美洲地区风电装机容量1357万 kW，占世界风 电装机的18;亚太地区风力发电装机容量为167万 kW，占世界的5。7%.非 洲地区风电装机为44.1万 kW，占世界0.6%.但从世界范围看，小水20年来整体进程不尽人意6.1 生质方生物质能发电技术已经基本成熟在全世界应用广泛,2005年底总容量达 44GW。欧盟15国2000年全部电力的1.5就来自于生物质能，生物质能的开发已 经作为其实现2010年22%可再生能源发电目标的主要内容。德国在利用厌氧发酵 （沼气工程处理废弃物发电技术方面走在了世界的前列目前已建成9

7、00个沼3气工程,2004年沼气发电装机27万 kW生物质能的另一项重要应用是开发生物油, 主要包括生产乙醇、甲醇和柴油燃料.生物质燃料乙醇和生物柴油)2005年生产 量超过369亿 L，其中乙醇产量从305亿 L 上升至30亿 L，增长率为8% ；生物柴 油产量达39亿 L比上年增产18亿 L增长率达85.尽管欧盟的燃料乙醇生产还 处于较低水平但2005年产量增加70% 且欧盟又新增3个生产燃料乙醇的国家。总体而言，得益于技术进步及各国的激励政策、措施全球范围内新能源技 术发展迅速，新能源发电容2005年达182 GW（含大水电）,比上年增长2GW。 排名前6位的国家分别是中国、德国、美国、

8、西班牙、印度和日本。全球化打破 了地域界限，加快了能源利用的进程.全球主要能源生产国和消费国积极地融入 能源供需市场的全球化进程中。在新的社会历史背景下，任何国家、企业、组织 都不可能作为“技术孤岛”而生存，无法完全从内部获得所需要的所有技术，这 迫使他们重新考虑能源技术发展战略占新能源战略制高点成为世界各国新一 轮角斗的焦点，核心在于新能源技术，尤其是新能源技术创新能力。2 我国新能源术开发现2 太能发术目前, 我国太阳能光电池的研究还处于低级阶段， 产品开发为主， 术 研究较差.在太阳能热电技术方面,研究开发也进展缓慢1 级的太阳能试验热 电站已投入运行， 5KW 级正在研究, 太阳池热发

9、电技术才开始起步。太阳热能 直接利用技术发展较快, 其中尤以太阳能热水器为最快。全国现有生产厂家40 150 家， 产量30万米2。太阳能温室、太阳能干燥器、太阳灶等产品已 进入实用阶段.我国已建成60座太阳能试验型和生产型干燥装置 总面积达5687米2， 太阳干燥器应用2， 太阳灶10.8台建立太阳房18万米栋在西藏及甘南 已形成使用太阳房的小气候 些方面的研究和应用人员也较多 , 已初步形成了产业72 风开技我国小型风力发电机发电技术开发应用发展比较快型风力发电机机型已 成系列, 性能结构工艺制造质量和可靠性已接近国外先进水平国内现有小 型风机生产厂近50家,年生产风机约2万台， 研究单位

10、不下0多家小型风电4技术已商品化, 风力发电已初步形成产业国现已安装小型风力发电机6 万多 台, 总装机容量达7兆瓦。我国在大中型风力发电机的设计、制造和材料方面均 落后于丹麦兰等国国千瓦级风机在机型设计上已有多项成果, 性 能达国际先进水平， 但制造工艺不及国外。千瓦级中型风力发电机还处于试用 阶段, 100千瓦以上级大型机还是空白。风力田发电才开始起步2 生质开技我国沼气技术（厌氧消化技术）研究水平较高， 可与世界先进水平相比. 近年来, 在大型沼气池的供气或发电及环境的综合治理技术开发价商品化组 合式沼气池研制与开发， 沼气发酵微生物和生物化学发酵工艺研究等方面， 都 取得了较好的研究成

11、果.在沼气技术的推广应用上 我国居世界领先地位。全国 农村有沼气池500万口, 年产沼气10亿米3以上， 受到国际上的重视。大中型沼 气工程已建成 l000多处, 且普遍采用高效型池型。20多年大规模的沼气技术开 发,培养了大量人才, 形成沼气技术开发的中坚.2.4 地能发术地热能开发包括地热发电技术和地热直接利用技术， 前者属于高技术。地 热能实质上是一种以流体为载体的热能， 地热能发电与火力发电大同小异，所 有一切可以把热能转化成机械功再转化为电能的最实用的方法只有通过热力循 环，用热机来实现这种转化。利用不同的工质，或不同的热力过程，可以组成各 种不同的热力循环。目前，使用较多的是双工质

12、发电，较成熟的有两种：有机朗 肯循环和卡林那循环.干热岩(EGS）开发利用技术在中国已经起步8.干热岩(增强型地热系统)开发的关键技术是:深部地热资源的圈定和储量评价干热岩选址、调查的描述;降 低成本和提高效率的技术(如数值模拟)部分其他技术也同样重要例如深井开 采、断裂特征、高温测井、液体成像、激发预测模型、示踪试验和数据解释及层 间封闭技术来的干热岩开发与目前高温水热型地热田均面临钻井技术这一难 题9水热型地热田的回灌式开采是实现地热资源可持续开发利用的必不可少的 技术。但是,地热回灌非常复杂,不但要考虑地热水的运移，还要考虑热运移.如 果回灌过程中出现不成熟的热突破即回灌水很快回到开采井

13、就会极大地危及5到地热田的寿命10因此地热大规模的回灌前必须进行地热回灌试验确定热储的联通性以及回灌井与开采井之间的水力联系是非常必要的。同时需要借助 数值模拟的手段对不同生产和回灌情景下热储压力的温度变化进行预测导地 热资源的可持续开发利用。中低温地热发电技术在中国拥有悠久的历史积累了丰富的实践经验11 14.20世纪0年代在地热发电方面 我国主要开发了地热蒸气发电技术 已建成 8 座地热电站， 总装机容量14兆瓦, 列世界第14位。在地压地热、干热岩 体和岩浆型高温地热的发电技术开发研究上国尚属空白不完全统计， 我国的地热直接利用的利用总量相当于74千瓦。其中工业用 l 5。8104千瓦,

14、 农业用17.2104千瓦， 生活用41。3104千瓦。2 核开技我国核工业已有近年的历史, 现已形成比较完整的核科研和核工业体系。 但在20世纪70年代才开始由纯军用转入民用开发 致使核能开发的主体核电起 步较晚至今还未有一座建成的核电站投入使用正在建设中的秦山核电站一期 工程预计在1990年可并网发电， 从而结束我国的核电空白。20世纪0年代我国 将相继建成一系列核电站秦山核电站二期工程广东大亚湾核电站等.在核能 开发研究上,我们已能自行设计、制造和建设大、中型热堆核电站，并建成了一 批重要的研究试验装置在核快堆发电技术方面建了快堆另功率装置及一些其 它试验装置,还建立了专门研究所.在快堆

15、物理、钠回路方面作了许多研究,取得 了一批科研成果。2.6 海能发我国潮汐能发电技术巳取得一定成就， 相继建成一批中小潮汐电站, 总装 机容量已超过10000千瓦,列世界第3位.在灯泡式贯流机组研制防腐防垢沉箱 施工筑堤和电站自动化运行等方面积累了成功的经验始了小型全贯流式机组 的研究对单机容量为万千瓦级的潮汐电站也进行了论证研究在波浪能发电方 面, 我国已研制出 BDl02型航标灯用波力发电装置性能达0世纪80年代世界先 进水平，并已成批生产。装机容量为8千瓦的珠江波力试验电站即将建成，年内 试发电。潮流发电、温差发电的研究尚处实验室模拟阶段3 国新能源技开发利用中在的主要问6我国发展新能源

16、大部分从引进技术开始步消化吸收实现了自主化。 目前我国的新能源门类较齐全但与国际先进水平相比技术及其应用存在较 大差距。主要存在的以下5个问题153.1新能源技术的研究开发缺乏长期规划和持续稳定的支持一方面,新能源技术的研究开发投入相对不足另一方面,缺乏稳定的研究开发支持如,从20世纪 50年代起我国就开始进行煤制油技术的研究开发经历了四上三下的过程直 到21世纪初,仍然没有进行工程化试验。而美国联邦政府对煤制油技术的研究开 发和示范项目持续支持了30多年，至今还没有规模化和商业化发展。3.2研究开发与产业脱离，基础研究较多转化能力较弱，应用滞后。我国新能源技术的研究开发以政府投入为主,大部分

17、国家科技计划项目由大学与科研院所 承担由于大学和科研院所与企业分离研究成果距离可应用的程度较远加上 缺乏技术转移机制，成果的产业化滞后.3满足于设备制造国产化缺乏技术储备，不掌握核心技术.如，在太阳能光伏电池和风能设备制造领域通过引进技术消化吸收我国已经基本实现了风能 设备和太阳能光伏电池制造国产化,但因没有掌握核心技术，与国际先进水平相 比,国产设备和装置的能源转化效率较低。尽管目前我国的太阳能光伏电池及组 建的加工规模居世界第三位但不掌握硅材料的核心技术加工光伏电池及其组 件的设备主要靠进口于国外控制硅材料的核心技术引进硅材料生产线,单位 产品耗能高；光伏电池的效率普遍与国际先进水平相差%

18、。3.4研究开发投入不足生产工艺较落后.在一些技术比较成熟的领域已经实现产业化和规模化发展,但研究开发基本停滞如，太阳能热水器技术成熟,但由 于企业分散竞争，研究开发投入严重不足，技术进步较慢能源利用效率有待进 一步提高。3缺少自主创新能力，虽然研究开发投入和专利不少但是大都是外围技术和非核心技术此,我们往往只能制造一些配套设备核心技术和关键设备还要 依靠进口。存在上述问题的主要原因是国家的新能源战略目标不明确不稳定， 一些研究项目上马又下马.二是没有形成完整的研究开发与示范、推广相结合的7体系。由于资源分割，基础研究与成果转化脱节研究开发与试验示范脱节，技 术引进与消化吸收脱节已有的研究成果

19、和专利没能及时得到应用由于缺少中 试资金有些新产品没有经过严格的试验考核就批量用于工程三是缺少共性技 术联合研究与利益分享机制导致一些具有共性的研究项目低水平分散重复造 成资源浪费.4 结束语通过综述各种新能源技术的国际发展格局和国内发展现状我们很容易意识 到目前大部分发达国家的新能源技术发展已经领先一步新能源技术发展的支持力度非常大，而且掌握了一定的核心技术16.我国正处于工业化阶段,对能源的需求在不断增加以煤炭为主的能源结构短时间内得不到根本解决新能源技 术的发展才刚刚启动政策激励机制也不够完善。 此,我国政府首先要有明确 的能源技术发展规划方向断完善能源技术创新机制增强技术自主创新能力， 加强与发达国家的技术合作，为新能源技术发展提供更多的平台参文1 郭娟新能源研发态