從上海世博會(huì)看新能源科技及其產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和趨勢(shì)

陳 暉

(上海圖書館·上海科學(xué)技術(shù)情報(bào)研究所,上海 200031)

為了應(yīng)對(duì)化石能源的枯竭和氣候變暖,以風(fēng)能、太陽(yáng)能為代表的可再生能源成為當(dāng)今各國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的產(chǎn)業(yè),2010年上海世博會(huì)在“城市讓生活更美好”的主題下充分展現(xiàn)了世界各國(guó)在新能源科技及其產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中做出的努力和成果,也一定程度上昭示了未來能源科技發(fā)展的新趨勢(shì)。

1 上海世博會(huì)園區(qū)和展館的新能源科技

1.1 太陽(yáng)能光能利用技術(shù)得到充分展示

隨著技術(shù)的進(jìn)步,太陽(yáng)能作為可再生的一次能源日益成為21世紀(jì)最主要的新能源之一。太陽(yáng)能的利用主要包括光電(光伏)和光熱兩個(gè)途徑,其中,光伏發(fā)電的應(yīng)用規(guī)模越來越大,目前主要目標(biāo)市場(chǎng)是住宅和商業(yè)大樓,以及所謂的太陽(yáng)能光伏公園。

在上海世博會(huì)上,太陽(yáng)能光伏發(fā)電和光熱利用技術(shù)均得到較為充分的展示,包括中國(guó)館、世博中心、主題館在內(nèi)的10多個(gè)場(chǎng)館(表1),其建筑上均鋪裝了新型的太陽(yáng)能組件,顯示了太陽(yáng)能光伏技術(shù)的進(jìn)步和令人樂觀的發(fā)展前景。

1.2 熱泵供能技術(shù)應(yīng)用凸顯低碳環(huán)保理念

地?zé)岜?GHP)技術(shù)充分地利用了地球內(nèi)部溫度相對(duì)恒定的特性,將它最為加熱和冷卻的一個(gè)來源;江水源熱泵夏季通過水泵和輸配管路將水體的熱量傳遞給熱泵機(jī)組,在冬季將熱泵機(jī)組的熱量釋放到地表蓄水體中。地?zé)岜霉┠芎徒礋岜霉┠苁抢玫臀辉偕艿闹匾夹g(shù)措施,可以有效降低資源的耗散速度,也是合理利用高位能的典范,對(duì)于節(jié)能減排的意義重大。上海世博會(huì)的世博軸、世博文化中心、城市最佳實(shí)踐區(qū)倫敦零碳案例館和漢堡案例館等均采用了江水源熱泵供能技術(shù)或地?zé)岜霉┠芗夹g(shù),展示了人類節(jié)能、低碳、環(huán)保的生活理念(表2)。

1.3 創(chuàng)新型能源轉(zhuǎn)換技術(shù)帶來新的觀博體驗(yàn)

電力存儲(chǔ)系統(tǒng)能夠?yàn)橄M(fèi)者提供高質(zhì)量、實(shí)用的電力,因此電力存儲(chǔ)系統(tǒng)實(shí)際上也是清潔能源的一個(gè)重要組成部分;電力存儲(chǔ)系統(tǒng)還可以改善電網(wǎng)的整體效率,從而減少對(duì)新建電廠的需求。另外,特別需要指出的是,電力存儲(chǔ)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)于太陽(yáng)能、風(fēng)能等新能源的推廣應(yīng)用具有重大的促進(jìn)作用,它能在一定程度上解決這些新能源的間歇性問題。上海世博會(huì)上的國(guó)家電網(wǎng)館展示了“大容量城網(wǎng)儲(chǔ)能鈉硫電池”(表3)。鈉硫儲(chǔ)能電池具有容量大、體積小、能量?jī)?chǔ)存和轉(zhuǎn)換效率高、壽命長(zhǎng)、不受地域限制等優(yōu)點(diǎn),非常適合電力儲(chǔ)能,是目前最經(jīng)濟(jì)實(shí)用的城市電網(wǎng)儲(chǔ)能方法之一。作為新型化學(xué)電源家族中的一個(gè)新成員,鈉硫電池一出現(xiàn)就受到許多國(guó)家重視,尤其是作為固定場(chǎng)合下的電站儲(chǔ)能應(yīng)用,越來越顯示出其優(yōu)越性。這次展出的是百千瓦級(jí)的鈉硫電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。

表1 上海世博園太陽(yáng)能技術(shù)的展示

表2 上海世博園熱泵供能技術(shù)的展示

此外,其他一些充分利用各種能源轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)也在上海世博會(huì)上得到展示,如日本館和城市最佳實(shí)踐區(qū)的馬爾默案例館均展示了利用人力發(fā)電的技術(shù);城市最佳實(shí)踐區(qū)的大阪案例館展示了人體熱能的有效利用(表3)。這些場(chǎng)館的能源轉(zhuǎn)換技術(shù)給人們帶來了新的體念,拓展了人們對(duì)能源有效利用的認(rèn)知。

表3 上海世博園創(chuàng)新型能源轉(zhuǎn)換技術(shù)的展示

1.4 其他新能源成為未來能源技術(shù)創(chuàng)新的重點(diǎn)

除了在世博會(huì)場(chǎng)館中切實(shí)應(yīng)用的上述新能源科技之外,很多場(chǎng)館如葡萄牙館、荷蘭館、巴西館等,以及國(guó)內(nèi)的部分省市館都通過形式多樣多媒體技術(shù)介紹各自在如風(fēng)能、生物質(zhì)能、清潔煤技術(shù)等在當(dāng)前的應(yīng)用狀況以及未來發(fā)展的趨勢(shì),從這些場(chǎng)館展示的內(nèi)容可以發(fā)現(xiàn),這些新能源技術(shù)將成為未來能源技術(shù)常新的重點(diǎn)領(lǐng)域。給人印象深刻的是葡萄牙館,該館在其“第三時(shí)刻”展區(qū),以“葡萄牙,一個(gè)能源世界”為內(nèi)容來展現(xiàn)該國(guó)在新能源方面所做的努力;此外,該館通過“新能源啟迪上海”的論壇介紹了葡萄牙在風(fēng)電、太陽(yáng)能等領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì),葡萄牙是世界上電力生產(chǎn)增長(zhǎng)率最高的國(guó)家之一,目前已擁有近200個(gè)風(fēng)電場(chǎng)和1800套建成風(fēng)力發(fā)電機(jī),到2009年裝機(jī)容量已達(dá)3430 MW。

2 新能源科技發(fā)展的現(xiàn)狀和趨勢(shì)

盡管近年來世界各國(guó)加大了新能源技術(shù)開發(fā)的力度,新能源科技得到了長(zhǎng)足進(jìn)步,但是目前相對(duì)于常規(guī)能源而言,新能源仍然不具有成本優(yōu)勢(shì),因此繼續(xù)加大促進(jìn)新能源技術(shù)進(jìn)步的力度,提高新能源利用的效率、降低新能源應(yīng)用的成本是今后新能源技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)。

2.1 風(fēng)電領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)及成本優(yōu)勢(shì)

從世界風(fēng)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀觀察,并結(jié)合一些國(guó)家館對(duì)各自國(guó)家風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步的介紹,可以發(fā)現(xiàn),隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展單機(jī)容量將不斷增大,利用效率將不斷提高,兆瓦級(jí)風(fēng)機(jī)將是風(fēng)機(jī)發(fā)展的主流;機(jī)組槳葉增長(zhǎng)將具有更大的捕捉風(fēng)能的能力;塔架高度上升,將進(jìn)一步提高風(fēng)能的捕捉效率;海上風(fēng)力發(fā)電技術(shù)將成為重要的攻關(guān)項(xiàng)目。

隨著風(fēng)電技術(shù)的進(jìn)步,風(fēng)能應(yīng)用將更具成本優(yōu)勢(shì),由此促進(jìn)全球風(fēng)電市場(chǎng)快速增長(zhǎng),其中風(fēng)電在歐洲是增長(zhǎng)最快的電力技術(shù)。在過去20年里,風(fēng)力的成本已經(jīng)降低了80%,隨著技術(shù)創(chuàng)新引起的更輕更大的渦輪機(jī)轉(zhuǎn)片和更高效的發(fā)電機(jī)的出現(xiàn),成本將會(huì)進(jìn)一步降低[1]。

從地面到轉(zhuǎn)片中心塔的高度在過去10年內(nèi)持續(xù)增加,從1996年的平均39.62 m增加到2006年的83.82 m。更高的塔和更大的轉(zhuǎn)片意味著更多的區(qū)域展現(xiàn)在風(fēng)的面前,因此可以創(chuàng)造更多的電力,中心高度(轉(zhuǎn)片中心到地面的高度)幾乎等同于轉(zhuǎn)片的直徑,這意味著一個(gè)83.82 m的中心高度和轉(zhuǎn)片直徑加起來通常達(dá)到125.58 m的總高度,等于塔加上最高轉(zhuǎn)片的高度。

風(fēng)力渦輪機(jī)的平均發(fā)電容量也在增加,從1998年到2006年,主流渦輪機(jī)的平均容量已經(jīng)增加了124%,從710 kW到1.6 MW。2006年己安裝的17%的渦輪機(jī)超過2MW的容量(最大達(dá)到3MW的容量)。風(fēng)力渦輪機(jī)的尺寸將持續(xù)增加,目前容量5 MW總高度超過了213.36m的型號(hào)已經(jīng)開始設(shè)計(jì)。

2.2 高能源轉(zhuǎn)換率是光伏技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)

近年來,圍繞光電池材料、轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性等問題,光伏技術(shù)發(fā)展迅速,日新月異。晶體硅太陽(yáng)能電池的研究重點(diǎn)是高效率單晶硅電池和低成本多晶硅電池;薄膜及柔性薄膜太陽(yáng)能電池則主要致力于適合的新材料、新結(jié)構(gòu)的研發(fā),以提高薄膜電池的光電轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)業(yè)化水平。經(jīng)過各國(guó)光伏工作者的不懈努力,到目前為止,晶體硅太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)到了24.7%,大規(guī)模生產(chǎn)商用產(chǎn)品的效率為17%以上[2]。

薄膜太陽(yáng)電池的材料體系包括非晶硅、銅銦鎵硒(CIGS)、碲化鎘(Cd Te)以及摻雜聚合物材料等,其中多晶薄膜太陽(yáng)能電池CdTe和 CIGS的光伏轉(zhuǎn)換效率高,實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)在成本方面也非常有競(jìng)爭(zhēng)潛力,而非晶硅薄膜太陽(yáng)電池是目前技術(shù)最成熟、商業(yè)化水平也最高的薄膜太陽(yáng)能電池,非晶硅薄膜材料在理論和制備技術(shù)上都發(fā)展較為成熟,易于實(shí)現(xiàn)組件面積上的集成以及便于工業(yè)化大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn),特別是材料及其制造成本非常低。但是薄膜太陽(yáng)能電池的缺點(diǎn)也比較明顯,即產(chǎn)品光電轉(zhuǎn)換效率較低,并且光伏組件的壽命不穩(wěn)定難以確定;與此相比基于硅片的光電池卻能在超過25年的時(shí)間里長(zhǎng)期保持高水平的電力輸出。

此外,聚光技術(shù)的研發(fā)也是光伏技術(shù)領(lǐng)域的重點(diǎn)之一。聚光技術(shù)通過采用廉價(jià)的聚光系統(tǒng)將太陽(yáng)光會(huì)聚到面積很小的高性能光伏電池上,從而大幅度地降低系統(tǒng)的成本及昂貴的太陽(yáng)電池材料用量。對(duì)于光伏發(fā)電,太陽(yáng)電池芯片的價(jià)格決定了聚光系統(tǒng)中約50%～55%的成本,如果可以大幅度降低電池芯片的消耗,便可以大幅度降低系統(tǒng)發(fā)電成本。不過目前聚光光伏系統(tǒng)還存在一些關(guān)鍵的技術(shù)問題還沒有得到完全解決,特別是聚光光伏系統(tǒng)需要高精度的太陽(yáng)同步跟蹤裝置,沒有平板光伏技術(shù)那么可靠,其維護(hù)費(fèi)用相對(duì)也較高,另外聚光光伏系統(tǒng)的組件依然存在一些問題也還未完全得到解決。盡管如此,仍然有很多研究機(jī)構(gòu)和公司在該領(lǐng)域孜孜以求地研究尋求突破。

2.3 纖維素制乙醇是生物質(zhì)能研發(fā)的重點(diǎn)之一

近年來玉米、甘蔗等糧食的能源化在全球很多地方得以推廣,但是采用糧食生產(chǎn)燃料導(dǎo)致全球糧食價(jià)格的漲價(jià),這種與民爭(zhēng)糧的舉止引起了許多國(guó)家特別是貧困的不發(fā)達(dá)國(guó)家的非議,例如我國(guó)政府就明確表示不會(huì)發(fā)展以糧食為原料或者犧牲耕地為代價(jià)的生物質(zhì)燃料,而將重點(diǎn)放在利用農(nóng)業(yè)廢棄物例如秸稈生產(chǎn)生物質(zhì)高效燃料的研發(fā)上。

利用水解或者酶解方法分解農(nóng)業(yè)廢棄物的植物纖維提取燃料乙醇是目前最有發(fā)展前景的也是最合理的生物質(zhì)能源利用方法,將成為生物燃料的研發(fā)重點(diǎn),受到包括我國(guó)在內(nèi)的世界各國(guó)的關(guān)注。美國(guó)能源部在1999年即提出,到2015年把燃料乙醇的成本降低36%,并擬定了以纖維素燃料乙醇為重點(diǎn)的研發(fā)方向。研究的重點(diǎn)包括研發(fā)轉(zhuǎn)基因技術(shù),使產(chǎn)纖維素酶酵母的活性比現(xiàn)有水平提高10倍以上;完善同步糖化發(fā)酵法(SSF)和并行糖化共發(fā)酵法(SSCF,即糖化和五碳糖、六碳糖共發(fā)酵)的技術(shù);選育纖維素直接發(fā)酵菌菌種,用以開發(fā)直接發(fā)酵法(DMC)。日本則通過政府補(bǔ)助,發(fā)揮產(chǎn)學(xué)研的優(yōu)勢(shì),積極促進(jìn)纖維素制乙醇技術(shù)的發(fā)展,目前已經(jīng)建立了較完善的纖維素燃料乙醇研發(fā)體系。巴西作為世界上最大的生物燃料生產(chǎn)國(guó)之一,也把目光瞄準(zhǔn)了纖維素乙醇技術(shù),巴西石油公司正在研究如何利用秸稈、稻殼和甘蔗渣等農(nóng)業(yè)廢棄物及林業(yè)廢棄物提煉乙醇,這將使乙醇產(chǎn)量提高六成左右,該公司計(jì)劃于2011年建設(shè)首座纖維素乙醇工廠,2015年使纖維素乙醇生產(chǎn)商業(yè)化。

2.4 清潔煤技術(shù)將促進(jìn)煤炭的高附加值利用

煤炭是最重要的基礎(chǔ)能源,從目前到可預(yù)見的未來,在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將是包括我國(guó)在內(nèi)的很多國(guó)家的主要能源之一。但煤炭開發(fā)和利用過程產(chǎn)生的粉塵、煤煙、SO2和NO x等也對(duì)環(huán)境造成了非常嚴(yán)重的污染,因此,未來中國(guó)煤炭利用要采用高效低排技術(shù)和對(duì)環(huán)境污染的控制。從上海世博會(huì)一些場(chǎng)館通過多媒體展示的情況看,煤炭潔凈和高附加值利用以煤炭高效轉(zhuǎn)化、清潔煤化工、低排放利用以及低階煤的有效利用為目標(biāo),其主要科技問題包括碳?xì)浔瓤烧{(diào)技術(shù)中的耐高溫材料、高溫氣體凈化技術(shù);新型清潔煤的燃燒技術(shù)中的催化燃燒及反應(yīng)控制問題;煤化工轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)物定向轉(zhuǎn)移控制問題;煤與可再生能源組合應(yīng)用的過程設(shè)計(jì)與工藝集成技術(shù);二氧化碳的捕集和儲(chǔ)存。

2.5 電網(wǎng)的高效率和安全性將更為智能化

以發(fā)電、輸電、配電和用電各環(huán)節(jié)的電力系統(tǒng)為對(duì)象,不斷研發(fā)新型的電網(wǎng)控制技術(shù)、信息技術(shù)和管理技術(shù),并將其有機(jī)結(jié)合,實(shí)現(xiàn)從發(fā)電到用電所有環(huán)節(jié)信息的智能交流,系統(tǒng)地優(yōu)化電力生產(chǎn)、輸送和使用,建設(shè)“安全、自動(dòng)回復(fù)、經(jīng)濟(jì)、清潔”的智能電網(wǎng)系統(tǒng),提供適應(yīng)未來社會(huì)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要的優(yōu)質(zhì)電力與服務(wù),成為未來電網(wǎng)安全穩(wěn)定技術(shù)發(fā)展的主要目標(biāo)。智能電網(wǎng)的支撐技術(shù)包括了新型先進(jìn)的電力電子器件、電力系統(tǒng)運(yùn)行狀況的實(shí)時(shí)檢測(cè)和數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)、為輔助實(shí)現(xiàn)上述目的的全數(shù)字實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)、超高壓與特高壓輸電技術(shù)、靈活交流輸電(flexib le AC transmission systems,FACTS)技術(shù)、大型電力設(shè)備的冷卻技術(shù)和超導(dǎo)電力技術(shù)等。此外,可再生能源發(fā)電裝機(jī)分散、發(fā)電不穩(wěn)定等,為了穩(wěn)定安全發(fā)電也需要發(fā)展與大電網(wǎng)并網(wǎng)耦合技術(shù)和基于先進(jìn)儲(chǔ)能的分布式電力和微型電網(wǎng)技術(shù)。

目前,前面所述的相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域中的某些具體技術(shù)如超導(dǎo)電力、先進(jìn)導(dǎo)線、儲(chǔ)能技術(shù)等已經(jīng)開始在電網(wǎng)中應(yīng)用,但是還有更多的課題需要實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。

3 新能源科技產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀及趨勢(shì)

3.1 技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)全球風(fēng)力市場(chǎng)快速增長(zhǎng)

技術(shù)進(jìn)步帶來的風(fēng)電成本優(yōu)勢(shì)日漸促進(jìn)全球風(fēng)力市場(chǎng)進(jìn)入快速穩(wěn)步增長(zhǎng)時(shí)期。2009年全球風(fēng)能新增裝機(jī)容量超過38 GW,到該年末全球風(fēng)能總裝機(jī)容量達(dá)到158.5 GW[3]。自2000年到2009年間,全球風(fēng)能總裝機(jī)容量的年均增長(zhǎng)率達(dá)到27.8%,在各類新能源的發(fā)展中表現(xiàn)尤為突出。

經(jīng)過多年的快速發(fā)展,風(fēng)能已經(jīng)成為世界能源市場(chǎng)中較為重要的部分,2009年僅投入應(yīng)用的風(fēng)力渦輪機(jī)的市場(chǎng)價(jià)值就達(dá)到635億美元。風(fēng)能的發(fā)展也為全球減排作出了貢獻(xiàn),據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)(GWEC)的估計(jì),158.5GW的風(fēng)能裝機(jī)量將可以每年提供電力341.1 TWh,每年減排CO2約1.97億t。此外,風(fēng)能產(chǎn)業(yè)還創(chuàng)造了很多新的就業(yè)崗位,目前有超過40萬(wàn)人在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)就業(yè),預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來吸收的就業(yè)人數(shù)將以百萬(wàn)計(jì)。

3.2 光伏技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)化加速

在過去的5年間,隨著光伏技術(shù)的日漸進(jìn)步與成熟,太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)的平均年增長(zhǎng)40%以上[4]。太陽(yáng)能發(fā)電的成本也逐漸降低,相關(guān)太陽(yáng)能研究機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn),太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本每年大約降低5%,在10%的發(fā)達(dá)國(guó)家中,太陽(yáng)能光伏發(fā)電已經(jīng)具備和零售電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的能力,到2020年(或稍晚些)將在50%的發(fā)達(dá)國(guó)家中具備競(jìng)爭(zhēng)力[1]。

在光伏產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快的過程中,單個(gè)光伏電站的裝機(jī)規(guī)模迅速增加,2008年有超過1000家大型光伏電站建成并聯(lián)網(wǎng),其中歐洲有超過800家新近聯(lián)網(wǎng)發(fā)電。在2008年新增的光伏機(jī)組中,10 MW級(jí)以上的機(jī)組總裝機(jī)容量約為1GW;3 MW以上的機(jī)組裝機(jī)總規(guī)模占全球年度新增裝機(jī)容量的50%以上?？傮w來說,兆瓦級(jí)的機(jī)組占2008年總裝機(jī)容量的75%以上[5]。

從大規(guī)模光伏電站建設(shè)的地域分布看,歐美在全球太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)中仍然處于主導(dǎo)地位。到2008年底,歐洲有超過1500家大型光伏電站處于營(yíng)運(yùn)中,美國(guó)有400家。2008年光伏電站及其裝機(jī)容量增加最多的是西班牙、德國(guó)、韓國(guó)和美國(guó)(主要在加利福尼亞州)。其中西班牙有大約600家光伏電站并網(wǎng),總裝機(jī)容量接近2.4 GW,2009年4月,由Abengoa能源公司建造的全球最大的太陽(yáng)能電站在西班牙的安達(dá)盧西亞(Andalucian)沙漠中投入運(yùn)行,這座塔式太陽(yáng)能電站的功率達(dá)20 MW,可保障超過11000戶家庭的日常用電。到2008年底,德國(guó)和美國(guó)也都有超過120家光伏電站聯(lián)網(wǎng)。韓國(guó)的光伏電站則以其規(guī)模在亞洲處于領(lǐng)先地位,2008年有數(shù)家兆瓦級(jí)的光伏電站投入營(yíng)運(yùn)。

晶體硅光伏電池性能穩(wěn)定、光電轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長(zhǎng),因此成為光伏發(fā)電技術(shù)的主流,在現(xiàn)已裝機(jī)的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中有接近90%采用了基于晶體硅光伏電池。

3.3 生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展依然受到重視

盡管存在糧食和能源發(fā)展之間的矛盾,歐美、巴西等國(guó)家和地區(qū)依然高度重視生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,近年來全球生物質(zhì)能保持快速增長(zhǎng)。根據(jù)Clean Edge的數(shù)據(jù)[3],2009年全球生物燃料(主要指燃料乙醇和生物柴油)的產(chǎn)值達(dá)到449億美元,較之于2008年的產(chǎn)值348億美元增加29%。

近年來,美國(guó)和巴西在燃料乙醇方面的產(chǎn)能擴(kuò)張尤為明顯。其中美國(guó)2008年乙醇燃料的生產(chǎn)能力增加了123億L,年產(chǎn)能為480.47億L。比2007年增加34%;增加的燃料乙醇加工廠為31家,總數(shù)達(dá)到170家,2008年美國(guó)燃料乙醇產(chǎn)量達(dá)到409億L,年增長(zhǎng)率為38.5%。美國(guó)可再生燃料協(xié)會(huì)(RFA)認(rèn)為,美國(guó)燃料乙醇近年來的快速增長(zhǎng)主要得益于乙醇的新型生產(chǎn)技術(shù)以及纖維素轉(zhuǎn)化技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用。

巴西是目前世界上第二大燃料乙醇生產(chǎn)國(guó)。與美國(guó)采用玉米生產(chǎn)燃料乙醇不同,巴西主要利用甘蔗發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。2008年,巴西的甘蔗種植面積增加,種植品種更趨多樣化,再加之良好的氣候條件和增加了對(duì)燃料乙醇技術(shù)方面的投資,當(dāng)年的乙醇產(chǎn)量接近264.5億L,比2007年增長(zhǎng)近40%。巴西政府除了倡導(dǎo)本國(guó)的消費(fèi)以減輕對(duì)石油的依賴之外,還鼓勵(lì)燃料乙醇的國(guó)際貿(mào)易。目前,巴西的雙燃料汽車已經(jīng)達(dá)到500萬(wàn)輛,此外巴西政府強(qiáng)制在汽油中添加乙醇燃料的比例從2007年7月起提高到25%,促進(jìn)乙醇燃料的使用。在對(duì)外貿(mào)易方面,巴西燃料乙醇年產(chǎn)量的18%出口到美國(guó)、委內(nèi)瑞拉、印度、韓國(guó)、瑞典和日本等國(guó)。

歐洲在生物柴油生產(chǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域保持領(lǐng)先,其生產(chǎn)原料主要是菜籽油。歐盟提出,到2020年生物柴油的使用量將占所有交通燃料的10%。為此,歐洲議會(huì)免除生物柴油90%的稅收,歐洲國(guó)家對(duì)替代燃料的立法支持,并采用差別稅收以及油菜自生產(chǎn)的補(bǔ)貼促進(jìn)生物柴油產(chǎn)業(yè)發(fā)展。2008年歐盟27國(guó)生物柴油產(chǎn)量為775.5萬(wàn)t,年增長(zhǎng)率為35.7%。德國(guó)、法國(guó)、意大利、比利時(shí)和波蘭是歐洲的生物柴油生產(chǎn)大國(guó),2008年這五個(gè)國(guó)家的生物柴油產(chǎn)量占?xì)W盟 27國(guó)總產(chǎn)量的75%。

3.4 智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用呈現(xiàn)加速態(tài)勢(shì)

美歐日等國(guó)家和地區(qū)對(duì)智能電網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用非常積極,如美國(guó)電網(wǎng)的G rid2030計(jì)劃提出:國(guó)家電網(wǎng)將由國(guó)家電力主干網(wǎng)、區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)和地方配電系統(tǒng)(含小型和微型電網(wǎng))組成。其中國(guó)家電力主干網(wǎng)在全國(guó)范圍內(nèi)平衡供需,它將采用多項(xiàng)新技術(shù),如超導(dǎo)電力、高壓直流輸電、先進(jìn)導(dǎo)線以及支持實(shí)時(shí)運(yùn)行和電力交易的信息、通信和控制技術(shù);區(qū)域互聯(lián)網(wǎng)分配主干網(wǎng)的電力,在區(qū)域電網(wǎng)內(nèi)包含發(fā)電設(shè)備(集中電站或分布式發(fā)電),并廣泛采用先進(jìn)儲(chǔ)能來平衡發(fā)電與負(fù)荷的供需不平衡,通過采集發(fā)電設(shè)備和負(fù)荷的實(shí)時(shí)信息來進(jìn)行計(jì)劃和運(yùn)行;地方配電系統(tǒng)(含小型和微型電網(wǎng))與區(qū)域電網(wǎng)相連,通過區(qū)域電網(wǎng)與國(guó)家主干電網(wǎng)相連,配電設(shè)備的潮流可根據(jù)供需雙向流動(dòng),通過實(shí)時(shí)檢測(cè)與信息交換實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)電力市場(chǎng)交易。

世界上第一個(gè)“全國(guó)性”的智能電網(wǎng)系統(tǒng)項(xiàng)目已經(jīng)于2009年2月在地中海島國(guó)馬耳他啟動(dòng),馬耳他和IBM達(dá)成協(xié)議,雙方同意建立一個(gè)“智能公用系統(tǒng)”,實(shí)現(xiàn)該國(guó)電網(wǎng)和供水系統(tǒng)數(shù)字化。IBM及其合作伙伴將把馬耳他2萬(wàn)個(gè)普通電表替換成互動(dòng)式電表,馬耳他的電廠Enem alta就能實(shí)時(shí)監(jiān)控用電,并制定不同的電價(jià)來獎(jiǎng)勵(lì)節(jié)約用電的用戶。該系統(tǒng)還包括在電網(wǎng)中建立一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò),與輸電線、各發(fā)電站以及其他的基礎(chǔ)設(shè)施一起提供相關(guān)數(shù)據(jù),讓電廠能更有效地進(jìn)行電力分配并檢測(cè)到潛在問題。IBM將會(huì)提供搜集分析數(shù)據(jù)的軟件,幫助Enem alta發(fā)現(xiàn)機(jī)會(huì),降低成本以及該國(guó)碳密集型發(fā)電廠的排放量。IBM馬耳他項(xiàng)目投資約7000萬(wàn)歐元,預(yù)計(jì)在2012年竣工。

4 結(jié)語(yǔ)

2010年上海世博會(huì)為世界各國(guó)展示其文化、科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供一個(gè)良好的平臺(tái)。在這次歷時(shí)半年的展會(huì)上,當(dāng)今各類新能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、江水源熱泵、大型儲(chǔ)能電池以及智能電網(wǎng)等技術(shù)得到了充分的展示。從世博新能源科技的應(yīng)用可以發(fā)現(xiàn),太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物質(zhì)能以及智能電網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)日益完善和成熟,逐步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的軌道?？傊?上海世博會(huì)上新能源的應(yīng)用增強(qiáng)了人們對(duì)于擺脫化石能源依賴、改善地球環(huán)境的信息,昭示了21世紀(jì)能源技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用美好未來和努力方向。

[1] 理查德·W.阿斯普朗德.清潔能源投資[M].上海:上海財(cái)經(jīng)大學(xué)出版社,2009.

[2] 濱川圭弘.太陽(yáng)能光伏電池及其應(yīng)用[M].北京:科學(xué)出版社,2008.

[3] G lobalW ind Energy Council(GW EC).G lobalWind 2009 Report.[EB/OL].(h ttp://www.gwec.net/)(2010).

[4] Pernick,Ron;C lint w ilder;et al.C lean Energy T rend s 2010.[EB/O L].(http://www.cleanedge.com/reports/ pdf/Trends2010.pdf)(2010.3).

[5] G lobalW ind Energy Council(GW EC).G lobalWind 2008 Report.[EB/OL].(h ttp://www.gw ec.net/)(2009).

[6] 陳暉.世界新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)[A],載“世界制造業(yè)重點(diǎn)行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)(2009年版)”(第三章)[C],上海:上?？茖W(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,2010,p.149-224.