淺談新能源和可再生能源的利用

賈曉巍

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們經(jīng)歷了薪柴時代、煤炭時代、油氣時代和電氣時代。目前來看世界能源還是以化石能源為主，但是化石能源越來越少而且在近幾年顯露的環(huán)境污染問題越來越嚴重，各個國家都在積極開發(fā)利用新能源和可再生能源，以此減輕對化石能源的依賴。

一、能源利用現(xiàn)狀

由于人類社會的發(fā)展速度越來越快，導(dǎo)致人們消費能源的速度越來越快，長此以往能源結(jié)構(gòu)也在改變。在近30年間，世界能源結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定下來，總體上以煤炭、石油、天然氣為主，新能源和可再生能源為輔。

世界能源資源主要有以煤炭、石油和天然氣為代表的化石能源，此外還有以水能、風(fēng)能、太陽能為代表的可再生能源。隨著社會工業(yè)化發(fā)展，對其大規(guī)模開發(fā)利用，化石能源目前正面臨資源枯竭、污染排放等一系列的嚴重問題。然而新能源和可再生能源不僅總量豐富，而且低碳環(huán)保，在未來具有重大的開發(fā)價值。

根據(jù)2018年全球能源和二氧化碳現(xiàn)狀報告顯示，在全球經(jīng)濟強勁和世界一些地區(qū)供暖和制冷需求增加的推動下，2018年全球能源消費增長幾乎是2010年以來平均增長率的兩倍。在天然氣的帶動下，所有燃料的需求都有所增加，而太陽能和風(fēng)能實現(xiàn)了兩位數(shù)的增長。2018年，可再生能源增長了4%，幾乎占全球能源需求增長的四分之一。電力部門領(lǐng)漲，以可再生能源為基礎(chǔ)的發(fā)電以本世紀最快的速度增長。太陽能光伏、水電和風(fēng)能各占增長的三分之一左右，其余大部分的生物能源占最大比例。可再生能源覆蓋了全球近45%的發(fā)電量增長，目前占全球發(fā)電量的25%以上。下文簡要分析光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì)發(fā)電技術(shù)，研究我國新能源和可再生能源的利用。

二、新能源和可再生能源的利用

2018年，我國可再生能源開發(fā)利用取得明顯成效，水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電累計裝機規(guī)模均居世界首位。到2020年，我國常規(guī)水電并網(wǎng)裝機規(guī)模約3.4億千瓦，抽水蓄能約4000萬千瓦，風(fēng)電約2.3億千瓦，太陽能發(fā)電約2.5億千瓦，生物質(zhì)發(fā)電約2200萬千瓦，地?zé)岚l(fā)電約7萬千瓦。

1、光伏發(fā)電

太陽能是人們經(jīng)常使用的產(chǎn)品，太陽能光伏發(fā)電能夠為人們提供更多便利，同時讓人們節(jié)省更多的能源。太陽能光伏發(fā)電的光伏系統(tǒng)主要由光伏組件和逆變器兩大設(shè)備構(gòu)成。分布式光伏電站使用分散式資源，而且電站的裝機規(guī)模較小，發(fā)電系統(tǒng)一般安置在用戶附近，接入低于35千伏或更低電壓等級的電網(wǎng)，電站設(shè)備中包含光伏組件，可以實現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的過程。因為它可以做到能源的綜合利用，所以極具研究和開發(fā)的前景。此外光伏電站遵循就近發(fā)電、就近并網(wǎng)、就近轉(zhuǎn)換和就近使用的原則。一方面可以提高光伏電站的發(fā)電量，另一方面還可以解決了電力在升壓和運輸中的損耗問題。

太陽能光伏發(fā)電需要發(fā)電載體，例如：地面、屋頂、大棚、魚塘、荒山、灘涂等等，這些載體在農(nóng)村非常豐富。目前最具有發(fā)展?jié)摿Φ墓夥l(fā)電是設(shè)置屋頂光伏電站，因為屋頂在農(nóng)村隨處可見，并且農(nóng)民的房屋產(chǎn)權(quán)糾紛相比城市要少很多，農(nóng)村沒有城市鋼筋混泥土筑城的高樓大廈，建筑物對電池板的遮擋少。近幾年隨著光伏發(fā)電技術(shù)的不斷完善，我國很多城市中也開始建設(shè)了光伏發(fā)電項目。例如：在2018年12月20日下午，我省鶴崗市召開爭創(chuàng)國家級光伏領(lǐng)跑基地籌備工作組第一次領(lǐng)導(dǎo)小組會議，成立鶴崗市光伏領(lǐng)跑基地領(lǐng)導(dǎo)小組及籌建工作組。鶴崗市光伏發(fā)電領(lǐng)跑基地規(guī)劃裝機容量500MW，規(guī)劃選址位于興山嶺北礦、興安峻德礦。據(jù)估計，此項目在投入運行后平均每年可以發(fā)電6.1億度，節(jié)省了很多標煤。

2、風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電站中的風(fēng)力發(fā)電機可以實現(xiàn)將風(fēng)能轉(zhuǎn)換為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)換為電能。廣義地說，風(fēng)力發(fā)電以太陽為熱源，以大氣為工作介質(zhì)。近幾年我國風(fēng)力發(fā)電處于上升階段，在太陽能發(fā)電、海洋能發(fā)電等新能源發(fā)電中，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)相對來講比較成熟，而且具有大規(guī)模商業(yè)開發(fā)條件，發(fā)電成本相對其它發(fā)電較低，目前受到國家的高度重視。

但是由于風(fēng)力發(fā)電對風(fēng)力資源有著很高的要求，所以風(fēng)力發(fā)電機多集中在沿海、山區(qū)和高原地區(qū)，但是隨著風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的不斷更新，風(fēng)力發(fā)電機開始進軍平原地區(qū)。目前我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)逐漸趨于成熟，低速風(fēng)就能發(fā)電，風(fēng)速達到2.5米每秒就能起機，4.5米每秒就能正常運行，9米每秒就能滿負荷運行。雖然風(fēng)力發(fā)電投入成本較高，但風(fēng)力發(fā)電的成本比火電低，特別是涵蓋國家對風(fēng)電的補貼。近幾年我省風(fēng)力發(fā)電取得了驕人的成績，風(fēng)電裝機容量保持快速增長，已成為我省第二大電源，目前風(fēng)電裝機容量達568萬千瓦，占全省發(fā)電總裝機容量的20%。2017年，我省風(fēng)電最大發(fā)電電力、風(fēng)電最大日發(fā)電量均創(chuàng)歷史最高，其中風(fēng)電最大發(fā)電電力430萬千瓦，占全省發(fā)電電力的42%;最大日發(fā)電量8140萬千瓦時，占全省日供電量的44%。為了積極推進大氣環(huán)境治理，我省近年來充分發(fā)揮當?shù)仫L(fēng)能資源儲備豐富的有利條件，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電，使風(fēng)電裝機容量和發(fā)電量持續(xù)增長，2018年全省完成風(fēng)電發(fā)電量124.63億千瓦時，同比增長15.4%。

3、生物質(zhì)發(fā)電

生物質(zhì)發(fā)電是利用生物質(zhì)所具有的生物質(zhì)能進行的發(fā)電技術(shù)，是可再生能源發(fā)電的一種。實質(zhì)上生物質(zhì)是一種比較特殊的可再生能源，相比風(fēng)電、太陽能等資源，這些能源是否得到利用，都不會對環(huán)境產(chǎn)生危害。但生物質(zhì)能不同，如不加以合理利用會對環(huán)境產(chǎn)生污染。所以生物質(zhì)能利用具有雙重環(huán)保效益，相比較于其他可再生能源，生物質(zhì)能利用具有更多重意義，不管是應(yīng)對氣候變化，還是解決環(huán)境污染問題，亦或增加能源資源供應(yīng)，都非常重要。相較于其他可再生能源，生物質(zhì)能利用具有多重意義。生物質(zhì)能是可再生能源領(lǐng)域最重要、也是可以發(fā)揮更多作用的能源品種。我國近幾年一直都在加大力度、加快速度重點推動生物質(zhì)天然氣、生物質(zhì)熱電聯(lián)產(chǎn)、生物質(zhì)鍋爐供熱以及分散性生物質(zhì)成型燃料的應(yīng)用。我省去年通過實施秸稈三年行動計劃，到2020年，兩市兩縣（哈爾濱市、綏化市和肇州縣、肇源縣）秸稈綜合利用率將達到95%以上，基本實現(xiàn)全部轉(zhuǎn)化利用，杜絕秸稈露天焚燒現(xiàn)象。

（作者單位：152100黑龍江省望奎縣生態(tài)能源中心）