新能源發(fā)展的技術(shù)瓶頸

彭官明，吳朝陽

(昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650302)

0 引言

能源是人類進步和社會發(fā)展的基礎(chǔ)，是衡量社會生產(chǎn)力和物質(zhì)文明的重要標(biāo)志，并且關(guān)系著社會可持續(xù)發(fā)展和文明建設(shè)，在當(dāng)今社會，科學(xué)技術(shù)發(fā)展、國民經(jīng)濟繁榮、國防建設(shè)和社會水平進步都必須以能源供應(yīng)為基礎(chǔ)[1-3]。

能源是現(xiàn)代生產(chǎn)的動力來源，現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展都離不開能源的供應(yīng)，在所有生產(chǎn)活動進行的過程中都離不開能源的消耗。一個國家能源開采水平也直接反應(yīng)人類生活水平的變化，在人類生活中，衣食住行都離不開能源的支持。為了人類文明和社會的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該進一步開展新能源的研究與應(yīng)用，為保障社會進步與各項生產(chǎn)活動的進行提供源源不斷的能源供應(yīng)。但是目前，關(guān)于新能源技術(shù)的開采與利用各個國家的研究水平參差不齊[4]。

針對以上問題，本研究以新能源發(fā)展概述為切入點，系統(tǒng)論述了目前常見新能源類型及應(yīng)用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，針對目前我國新能源技術(shù)發(fā)展中存在的問題提出未來我國新能源技術(shù)發(fā)展方向與研究重點，研究結(jié)果以期為全面提升我國新能源技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展提供參考。

1 新能源分類與發(fā)展概述

1.1 新能源的分類

能源主要是指向人類提供各種能量和動力的物質(zhì)能源。目前，常見的能源主要包括水力能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、燃料、石油等。能源主要從以下幾個方面進行分類[5]。

1)按照能源的來源可以分為3類。一是地球本身蘊含的能源，如核能、地?zé)崮艿?；二是地球以外的能量，如太陽能及由太陽能轉(zhuǎn)化而來的風(fēng)能、水力能和化石能源(煤炭、石油、天然氣)等；三是來自月球和太陽對地球的引力作用，如潮汐能。

2)按照開發(fā)是否存在污染可以分為清潔能源和非清潔能源，清潔能源目前主要包括太陽能、風(fēng)能和水力能等，對環(huán)境污染較大的能源主要包括煤炭、石油和天然氣等。

1.2 國內(nèi)外能源發(fā)展現(xiàn)狀

在世界經(jīng)濟高速發(fā)展的今天，能源相關(guān)應(yīng)用技術(shù)已上升到國家戰(zhàn)略高度，直接關(guān)系到國家的發(fā)展與世界安寧。世界部分國家能源應(yīng)用情況如下。

1.2.1 國外能源發(fā)展現(xiàn)狀

美國是世界上主要的能源生產(chǎn)國和消費國，石油是美國戰(zhàn)略的核心能源，以美國為主的七大石油公司逐漸控制了世界石油生產(chǎn)、輸送和銷售的各個環(huán)節(jié)。美國通過進一步建立國際能源合作機制擴大石油供應(yīng)，通過發(fā)達的期貨市場基本實現(xiàn)了對石油的掌握和控制，在石油儲備和應(yīng)對石油危機等方面發(fā)揮了重要作用。俄羅斯在未來能源戰(zhàn)略中指出，計劃在2035年將把向亞洲出口的石油銷量翻倍，俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司將在30年內(nèi)每年向中國石油天然氣集團供應(yīng)約380億m3天然氣，相當(dāng)于我國天然氣消費量的23%左右。日本是能源匱乏國，同時也是世界上最大的能源消費國和進口國，經(jīng)濟發(fā)展所需的能源主要依賴于進口，85%的煤炭資源需要進口，同時也需要進口大量的天然氣，這種情況決定了日本發(fā)展將會面臨較多的能源安全問題，但是日本在節(jié)能技術(shù)和能源管理技術(shù)等方面較為先進。

1.2.2 國內(nèi)能源發(fā)展現(xiàn)狀

我國是世界上最大的發(fā)展中國家，隨著人均GDP的生長，中國逐漸成為了能源生產(chǎn)大國和消費大國。我國主要以煤炭資源為主要能源，煤炭在我國能源消費中占據(jù)主要地位，石油和天然氣資源相對不足。煤炭資源的大量應(yīng)用也帶來了一系列的環(huán)境污染與發(fā)展問題，用天然氣代替煤炭應(yīng)用是發(fā)展的重要舉措。

2 常見的新能源及其應(yīng)用

2.1 太陽能及其應(yīng)用

太陽是距離地球最近的恒星，也是太陽系的中心，太陽可以給地球帶來光和熱，形成了人類賴以生存的條件和環(huán)境。據(jù)目前太陽產(chǎn)生的能量估算，氫儲量可以維持約600億年，太陽能可以被認(rèn)為是取之不盡用之不竭的能源之一，太陽能資源的開采和利用技術(shù)直接關(guān)系人類以后的生存與發(fā)展。

2.1.1 概念

狹義的太陽能主要是指太陽輻射到地球表面的能量，廣義的太陽能資源不僅包含太陽直接輻射到地球的能量，還包括太陽能產(chǎn)生的間接資源，如風(fēng)能、海洋能和潮汐能。

2.1.2 太陽能應(yīng)用特點

與常規(guī)能源相比，太陽能具有數(shù)量巨大、時間長久、應(yīng)用普遍和情節(jié)安全的應(yīng)用優(yōu)勢，太陽能不需要相關(guān)開采和運輸，也不會存在“壟斷”現(xiàn)象，且沒有污染，使用較為安全。但是太陽能的應(yīng)用也存在一些缺點，具有一定的分散性、間斷性和不穩(wěn)定性，使用效率低且開發(fā)成本較高。目前，世界各國對太陽能應(yīng)用的主要方向也是降低成本和提高效率，提升自身國家經(jīng)濟競爭實力。我國太陽能資源系統(tǒng)劃分如表1所示。

表1 我國太陽能資源區(qū)劃系統(tǒng)及分布特征

2.2 風(fēng)能及其應(yīng)用

風(fēng)能為清潔能源，風(fēng)能設(shè)施大多數(shù)為立體化設(shè)施，可以保護生態(tài)環(huán)境，但是風(fēng)力發(fā)電會產(chǎn)生一定的噪聲，干擾鳥類。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動能轉(zhuǎn)化為機械能，再將機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要工作原理如圖1所示。

圖1 風(fēng)能應(yīng)用原理

2.3 生物質(zhì)能及其應(yīng)用

2.3.1 概念與特點

生物質(zhì)能主要是利用光合作用而形成的各類有機體，主要包括所有動植物和微生物。生物質(zhì)能主要是以將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的形式儲存在生物之中，以生物為載體儲存能量，進而轉(zhuǎn)化為相關(guān)燃料。其演化過程與應(yīng)用原理如圖2所示。生物質(zhì)能具有清潔、充足和可循環(huán)的應(yīng)用特點。

圖2 生物質(zhì)能生成和演化過程

2.3.2 生物質(zhì)能利用技術(shù)

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)如圖3所示，主要包括物理轉(zhuǎn)換、化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物轉(zhuǎn)換。

圖3 生物質(zhì)能利用技術(shù)

3 中國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸

3.1 新能源政策和法律法規(guī)不完善

我國在2005年出臺了《可再生能源法》，頒布了一系列新能源和可再生資源相關(guān)的法律政策，促進了我國新能源技術(shù)的進一步發(fā)展。但是，我國新能源產(chǎn)業(yè)進展較為緩慢，在技術(shù)創(chuàng)新方面，在原料供應(yīng)、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備購買與維護等方面普遍面臨虧損。因此，現(xiàn)有的新能源政策與相關(guān)法律法規(guī)不能滿足新能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展需求。如缺乏相應(yīng)的政策取向、獎懲措施和相應(yīng)的資源規(guī)劃與評價基礎(chǔ)等。

3.2 新能源發(fā)電成本較高

新能源技術(shù)應(yīng)用過程中，“成本”是衡量新能源技術(shù)的重要評價標(biāo)準(zhǔn)之一。目前，我國利用可再生資源發(fā)電的主要組成結(jié)構(gòu)如圖4所示。在我國，目前關(guān)于海洋能、核能等由于資源不豐富，轉(zhuǎn)化成本較高，因此應(yīng)用較少。目前，我國主要以風(fēng)能、電能和太陽能作為主要發(fā)電資源。但是由于風(fēng)能資源的建設(shè)條件與管理水平相對較為落后，因此，發(fā)電成本較高。從地區(qū)來看，東部沿海地區(qū)電力成本顯著高于內(nèi)地用電成本，長此以往，將會增加各地區(qū)的用電負(fù)擔(dān)，降低新能源技術(shù)的應(yīng)用價值性。

圖4 新能源發(fā)電組成結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論與展望

能源是世界各個國家的發(fā)展技術(shù)與必備條件，本研究通過系統(tǒng)論述常見的新能源技術(shù)的概念、特點與應(yīng)用現(xiàn)狀，提出目前新能源技術(shù)發(fā)展的瓶頸，并總結(jié)出未來新能源技術(shù)應(yīng)該建立多元化新能源技術(shù)供應(yīng)體系，立足多元供應(yīng)安全，大力推動新能源技術(shù)的應(yīng)用，以綠色低碳為導(dǎo)向，將其他高新技術(shù)與新能源應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，將新能源技術(shù)的應(yīng)用與開采帶動各個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，加強國際合作，實現(xiàn)開放條件下的能源共享，在能源生產(chǎn)和消費中加強國家合作，有效利用世界新能源。