新能源的开发与利用十篇

新能源的开发与利用 篇1

人类社会进入21世纪之后, 随着经济稳步快速发展, 能源耗费呈现空前增长态势, 大量不可再生资源已开采殆尽, 资源瓶颈制约日益突出, 人类迫切需要改变传统的能源消费模式和消费结构。

1 国内新能源的基本情况

新能源一般是指除煤炭、石油、天然气等传统能源以外、直接或间接地来自太阳或地球内部所产生热能的各种能源形式。相对传统能源而言, 新能源一般具有以下特征:第一, 尚未大规模作为能源开发利用, 有的甚至还处于初期研发阶段;第二, 资源赋存条件和物化特征与常规能源有明显区别;第三, 开发利用技术复杂, 成本较高;第四, 清洁环保, 可实现二氧化碳等污染物零排放或低排放;第五, 资源量大、分布广泛, 且大多具有能量密度低的缺点。

2 新能源相较于传统能源的优势

2.1 地域分布均衡、资源蕴藏量大

相较于传统的石化能源, 新能源的分布比较均衡, 且含量巨大。以太阳能为例, 太阳所辐射的能量经过八分钟到达地球之后仍存有原始能量的约20万亿分之一, 我们可将地球上石油、天然气、铀矿以及煤的储量折合为太阳到达地球的能量进行对比分析, 石油等效为3天, 天然气为1天, 铀矿大约为1个星期, 煤大约为1个月。由此可见, 太阳能作为新能源的成员之一, 其开发潜力是无限的。

2.2 清洁、环保、可再生

传统能源如煤、石油等化石能源在利用过程中会释放大量温室气体和有害物质, 给环境造成伤害, 而绝大部分新能源在生产和使用过程中不会产生和排放有害物质, 属于环境友好型能源。

3 中国新能源发展面临的问题

3.1 政策问题

国家和政府的法律政策导向对新能源发展起着至关重要的作用, 但是我国新能源的相关政策体系还不完整, 新能源发展的政策缺乏配套性、衔接性, 特别是缺乏细则。此外, 各地政府缺乏相应的法律政策, 不能很好地贯彻中央的政策, 形成促进新能源产业发展的良好政策环境。

3.2 技术问题

虽然我国拥有巨大的生产新能源的自然优势, 但在技术领域与国外先进技术水平仍有较大差距。在新能源几大关键技术和设备领域, 我国都严重依赖国外, 高技术含量、高附价值的设备和材料几乎全部依赖进口。关键技术的缺乏极大地阻碍了我国新能源产业竞争力的形成。

3.3 人才问题

按照新兴产业的发展规律, 人才队伍培养和聚集至少需要20~30年的时间。虽然经过近几年的发展, 我国在发展新能源方面已经具备了一定的人才队伍基础, 但许多技术人员来自于新能源相近领域的专业人员, 没有接受过系统的技术学习和培养。整个产业的高端技术研发、技术管理方面的复合型人才大量缺乏。

3.4 市场开发和发育问题

虽然我国已经制定了一些新能源产品的相关标准, 但从整体上来说, 缺乏系统的技术规范, 尤其是缺乏产品质量国家标准、认证标准以及相应的法规和质量监督体系, 影响了市场的扩大。同时我国新能源市场规模不大, 与其成本过高不无关系。

4 完善新能源产业发展的有效措施

4.1 政府加强宏观调控, 推行鼓励政策

好的政策对整个行业的发展起着至关重要的作用, 笔者建议政府对此进行全面的分析, 并时刻保持对全球新能源发展形势的关注, 以此来作为参考并实施动态调整, 加强相关法律法规建设, 将新能源的管理细化。

4.2 构建一支专业化的人才队伍

从任何方面来看行业的竞争必然是人才的竞争, 有了充足的人才储备, 才能获得更大的战略发展空间, 为了让新能源产业的发展达到更高的层次, 培养高水平、高素质的人才队伍势在必行。

4.3 规范市场秩序, 完善相关标准

虽然目前我国制定了一些行业标准, 但从整体上看依然缺乏规范整个新能源行业的具体细则, 而这会导致市场秩序的混乱, 所以笔者建议国家根据行业情况制定技术规范, 认证体系等相关细则。

4.4 优化产业投资, 加强成本控制

从设计上进行优化, 加强对产业成本投入的控制, 加大核心技术投资, 加强技术研发力度, 形成自主知识产权来降低整体成本, 从而提升整体的经济效益, 推动行业的发展。

5 结语

中国新能源资源十分丰富, 实现新能源的有效开发能够在一定程度上满足国家的能源需求。但是, 新能源的开发利用难度大, 必须创新理论, 应用新技术、新设备进行规模生产。目前中国新能源的开发利用大多经济效益较低, 政府需要通过正确引导, 促使各大能源企业加大投资力度, 使新能源得到有效开发, 实现中国能源生产的可持续发展。

参考文献

[1]李春曦, 王佳, 叶学民, 等.我国新能源发展现状及前景[J].电力科学与工程, 2012 (4) :99-101.

[2]乔桂银.我国新能源产业发展的基本情况.存在问题与对策研究[J].生产力研究, 2012 (10) :112-114.

[3]“十五”国家高技术发展计划能源技术领域专家委员会.能源发展战略研究[M].北京:化学工业出版社, 2004.

新能源的开发与利用 篇2

1 目前我国能源开发利用的现状

不可再生能源, 多数指的是矿物能源, 包括是由天然气、煤炭等组成, 属于我国主要的消费能源, 在我国的工业化产业中占据着非常重要的位置。但是同时也是我国当前需要面对的能源约束的主要部分。根据相关数据表明, 我国的能源生产总量是逐年增长的, 同时能源消费总量也在逐年上涨。2014 年我国石油对外依存度达到58.1%, 目前仍然在逐渐的提升, 预测2015 年将达到62%。由于不可再生能源在燃烧后会释放出很多的二氧化碳, 所以随着能源消费总量的提升, 空气中的二氧化碳含量也在不断的增加, 导致气候受到了严重的影响。

2 中国可再生能源开发利用情况

太阳能是是目前应用范围最广的可再生能源, 同时也是资源最为丰富的可在生能源。但是如何能够减少转化能源成本成为了亟待解决的新能源开发问题。

水能是利用水的位置创造了势能, 然后将这种势能转化为电能、热能或机械能等能源。因为小型的水电站投资小, 运营成本低, 风险小, 所以深受世界各国的青睐。

风能是将风力产生的风能转化为电能、热能或是机械能等能量, 通常用于发电、制冷等工作中。因为风能属于自然能源, 所以具有非常广的应用及开发未来。

3 在进行可再生能源的开发与利用中存在问题

3.1 对可在生能源的认识程度不够

目前, 我国还没有制定出合理的开发可在生能源的相关政策, 也没有规范相应的开发目标与系统的开发计划。所以导致很多地方政府及群众对于可再生能源的认识程度的认识程度不够, 对于保护环境、节能减排等政策的认知不够明确。从而限制了可再生能源的政策与方针的发展与落实。

3.2 我国可再生能源缺乏相关经验与人才

目前, 我国除了对太阳能、朝气、风能以及水能进行开发与利用外, 在其他的可再生能源开发与利用中, 缺乏完善的管理机制以及专业的人才。同时, 因为我国对于可再生能源的开发利用起步较发达国家要晚很多, 对于相关技术的开发能力与设备的制造能力也相对较弱, 所以有很多的核心技术与设备还依赖于进口, 从而增加了可再生能源产品的成本, 使得市场竞争能力减弱。另外, 我国虽然有很多开发利用可再生能源的企业, 但是由于这些企业过于分散, 生产规模都不大, 技术落后, 生产质量较低, 所以导致生产效益不高。

4 增加可再生能源利用率的有效措施

4.1 创建国家可再生能源开发战略

为加强可再生能源的开发利用程度, 我国颁布了《可再生能源法》, 严格规范了可再生能源开发及利用的标注, 明确的可再生能源在我国发展中的战略地位。出台相关的法律法规, 一方面可以增加对可再生能源开发利用的监督与管理力度, 另一方面可以增加广大群众对于可再生能源的认识, 支持可再生能源代替化石能源, 并坚持可再生能源开发及利用的发展战略。

4.2 增强可再生能源开发及利用创新发展

根据相关资料表明, 想要彻底解决可再生能源成本较高的问题, 关键在于进行科技的创新发展, 这样才能是我国逐渐的成为可再生能源的应用强国。现如今, 我国主要发展的可再生能源有太阳能、水能与风能, 但是在核心技术与设备开发上还缺乏自主权。所以国家可以安排相关的工程项目, 扶持可再生能源专业项目, 培养专业化人才, 努力进行自主科技研发, 从而培养出可再生能源应用技术的创新能力。

5 结语

综上所述, 我国对于能源的消耗情况已经达到了不容乐观的局面, 并在一定程度上影响了世界的能源市场。所以世界上有很多国家与机构都开始重视可再生能源的开发与利用。目前, 太阳能、水能与风能已经逐渐的取代了化石能源等不可再生能源的地位, 成为了世界能源的主要“供应商”, 并且受到了越来越多的重视。同时, 因为可再生能源属于取之不尽的能源, 所以担心能源的枯竭。另外, 由于可再生能源属于自然能源, 在使用时不会产生粉尘、烟雾, 所以能够起到保护环境的作用。

摘要：根据相关资料显示, 可再生资源的合理开发与利用, 是可以解决当前中国经济建设发展与能源约束之间矛盾的重要方法。其中, 可再生能源指的是可以在自然界循环再生的能源。通常包括潮汐能、太阳能、水能、风能、海洋能等。因此说可再生能源是一种取之不尽、用之不竭的能源。而我国在开发可再生能源时遵循的是以人为本, 坚持可持续发展的原则, 能够从根本上减少环境与资源的压力, 改善能源约束局面。

关键词：能源约束,可再生资源,开发利用

参考文献

[1]刘清志, 陈思羽.我国可再生能源的开发与利用[J].价值工程, 2010, 26:122-123.

[2]周建发.我国可再生能源开发与利用的制约性因素与对策[J].企业导报, 2012, 07:281-282.

浅析我区农村新能源的开发与利用 篇3

一、开发与利用的现状

六合区农村沼气经过了“两落三起”的发展历程。20世纪60年代末到70年代初，出现了发展沼气的热潮，建设了4400多处，但很短时间后多数沼气池就报废了。70年代末期，又掀起了发展沼气热潮，但多数未能持久运行。“两落”造成严重的负面影响，至2005年底沼气保有量仅为7000处。“两落”的主要原因之一是技术服务跟不上，农民欠缺建池施工和日常管理技术，不能及时有效解决使用过程中产生的问题，大量病池报废，综合效益难以发挥，资金浪费严重。2006年至今，各级政府把农村新能源建设纳入为民办实事范畴，加大了财政投入，农村新能源建设的领域也得到了扩展，不仅加快了户用沼气池建设步伐，规模畜禽养殖场沼气治理工程也迅速发展。2006—2011年我区共兴建户用沼气池8000多处，沼气工程42处（其中500m3 3处，300m3 2处），秸秆气化工程2处，总投入3439.48万元，其中省级以上投入1578万元，市级配套503.3万元，区级配套174.5万元，农户和企业自筹资金1183.68万元。目前户用沼气池推广的池型是大出料口水压式和强回流沼气池，强调“一池三改”（沼气池、改圈、改厕、改厨）。该池型密闭性能好，产气量高，出料方便。截止目前，户用沼气池累计推广18000处，已报废3000处，可用15000处，占总农户的10%左右，主要分布在金牛湖、马集、冶山等北部街镇；各类大中小型沼气工程近42处；秸秆气化工程2处；生活污水净化处理池近20处；太阳能热水器80000多台，已在城乡全面普及。

我区严格按照《南京市农村沼气和秸秆气化建设项目管理办法》要求，严格建设规范，按照统一标准、专业施工、统一操作规程组织建设。在质量管理上，做到“四个坚持”，即坚持建设标准，坚持技术标准，坚持职业准入制度，坚持招投标制度。在项目程序上，实行做到“三公开一公布”，“三公开”即要公开省市有关扶持政策、建设计划任务、资金补助标准和建设条件，公开项目自愿建设单位或农户名单，公开物资采购价格及分配办法；“一公布”就是网上公布用户档案、项目村电话、各级管理部门电话。同时，严格项目验收，确保完成项目建设任务。建立健全农村清洁能源工程管理制度，农村清洁能源工程建设与管理实行责任制和责任追究制、项目法人责任制、建设保证金制度，加强农村清洁能源工程建设与管理的培训工作。加强项目资金管理，按照《江苏省财政支农专项资金报账制管理办法》相关规定，设立专帐规范核算，专款专用，并实行项目资金财政报账制。农村清洁能源工程竣工后，及时组织开展项目工程决算审计和财务审计，由具备相关资质的机构出具相应的审计报告，同时，会同建设单位、施工企业进行项目的初步验收，出具由区县农村清洁能源主管部门、项目建设单位、工程监理单位和工程施工企业四方共同签字的工程竣工现场验收报告。区内现有农村能源施工企业1个，资质为三级，持证技工近50人，承担户用沼气池、沼气工程（300m3以下）等建设任务。300m3以上的沼气工程和秸秆气化工程按照省市要求严格实行招投标制，今年共招投标沼气工程3个。我区多次被省农委评为农村清洁能源建设先进集体。

二、存在问题

我区在农村新能源开发与利用中虽然取得了一些成绩，但还存在一些问题。一是建设速度上还显得不够快。纵向上看有进步，横向上看和江宁、浦口比还有不小的差距，户用沼气池、沼气工程建设数量显得不足，秸秆气化工程数量也仅有一处。二是存在重建轻管的现象。农村沼气服务方面，故障维修不及时，配件供应跟不上，脱硫装置较少进行再生和更换，进出料装备缺乏，大多数沼气农户不掌握综合利用技术，有的沼气池运行了多年，竟没有进行过一次大换料，影响了正常产气，有的农户不按规程操作，换料时不关闭阀门，导致净化器被烧坏，有的农户缺乏安全知识，擅自开盖维修，个别地区导致了事故，沼渣、沼液等优质肥料得不到合理利用，效益打了折扣。三是近两年生猪价格波动较大，发病率高，部分农户和养殖场饲养量下降，造成发酵源不足，产气量下降，甚至不能正常使用。

三、具体对策

1.提高认识

发展农村新能源有利于促进农村卫生状况和生态环境的改善，促进农民生活方式的转变，提高生活质量，建设文明和谐的新农村；有利于促进农业增長方式转变，实现农业增效、农民增收，建设经济繁荣的新农村。如近年来推广的“猪—沼—果（粮、菜）”能源生态经济模式，就是把种植业与养殖业有机结合起来，把养殖业所产生的废弃物转换成可再生能源沼气和有机肥，既解决了农村燃料问题，又减少了化肥、农药的使用量，改善了农产品品质，提高了农产品的市场竞争力。

2.加强宣传

一要向领导宣传，发展农村能源，对于满足农民生产生活用能需求、增加农民收入、繁荣农村经济、优化农村环境、提高农村文明程度都具有重要意义，是社会主义新农村建设的重要内容。发展农村沼气、太阳能和生物质能源，可以把农村的“三废”（秸秆、粪便、垃圾）变成“三料”（燃料、饲料、肥料），提高各级领导的认识。二要向广大农民宣传，一户农民建一只8m3的沼气池，年产沼气350m3左右，一般可解决10个月的做饭、烧水、照明的用能需求。还可提供有机肥料约20t，节柴2000kg以上，户均节支增收1000元左右。三要通过各种媒体向社会宣传，发展以沼气为重点的农村能源，是建设资源节约型、环境友好型社会的重要举措，形成全社会重视关心和支持农村新能源建设的良好氛围。

3.加大投入

发展农村新能源建设，是一项公益性事业，要积极争取利用国债和省市项目资金的支持，区政府要加大资金投入，配套资金要列入年度财政预算，确保足额配套，同时拓宽投资渠道，引进民营资本投资该领域，同时收取项目保证金后作为工程款，保证自筹资金全部到位。这样才能加快户用沼气池、沼气工程、秸秆气化工程的建设步伐。此外，要安排好工作经费，保障全区清洁能源建设正常有序开展。

4.強化服务

围绕推进社会主义新农村建设，以改善农村生产生活条件、促进农民增收、方便农民群众为出发点，将沼气服务体系建设与沼气发展协调推进。坚持“政府引导、多元参与、方式多样”和“服务专业化、管理物业化”的原则，逐步建立以省级技术实训基地为依托、区服务站为支撑、镇村服务网点为基础、农民服务人员为骨干的沼气服务体系，为沼气农户提供优质、规范、高效、安全的服务，巩固沼气建设成果。同时要发挥市场机制作用，除采用协会领办、个人承包、股份合作等形式外，鼓励发展股份制沼气服务公司和民营沼气服务队伍，形成各类社会主体参与的沼气服务体系。对各类沼气工程和秸秆气化站内部要确定专人负责，通过参加省市培训，合格后持证上岗。

5.加强管理

对新建的规模养殖场，要先进行环境评价，把对环境污染的治理作为前置条件，按照“谁污染谁治理”的原则，准备好必备的资金，积极申报国家及省市项目，通过沼气工程进行环境污染治理，沼气作能源或发电，沼渣沼液作优质的有机肥料。项目实施行过程中，在规划、用地等方面要给予扶持。对现有的规模化养殖场，各级政府要责令限期完成污染治理工作，奶牛养殖必须规划好区域，全部进养殖小区，以便集中处理粪便。

6.开辟途径

新能源的开发与利用 篇4

石油价格飙升，市民用电紧张，这一切的一切，都在告诉人们现有的资源越来越紧张了。于是新能源再次被人们关注。然而，新能源在缓解能源危机这个大舞台上，到底能发挥多大的作用？哪些新能源又值得消费者期待呢？

面对高油价和潜在的石油供应危机，各国政府都把解决能源问题作为维护国家安全的战略问题提到议事日程中来。中国工程院博士冀星说，摆在各国政府面前的有两条道路：一是开源节流，寻求更多的石油供应渠道，并提高石油的使用效率；二是开发新能源。

然而，随着科技的发展，提高各种资源的使用效率很快能够实现，但是资源总有用完的一天，所以我们不能坐以待毙，应该寻找并且开发新能源。新能源是相对于常规能源说的，有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净，除核裂变燃料外，几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视新能源的开发和利用。

目前较为普遍的是太阳能，甚至在一些乡下的城镇，能够看到太阳能热水器，太阳能路灯。总而言之太阳能热利用技术比较成熟，有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等，在工业和民用中应用较多。我想说到太阳能，你一定还会想到太阳能汽车，那书本中千奇百怪的太阳能车，的确引人注意。这就是太阳能光电转换技术，通过太阳能光电池把光能转换成电能（直流电），主要是光电池制造技术，太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便，但大功率发电成本太高，这也是需要人们攻克的领域。

再来说说核能，世界最大的核电站是日本福岛核电站，容量为909．6万千瓦。当前世界上已有450多座核反应堆电站并网发电，核电总装机容量已达3．5亿kw以上，约占世界发电总量的17％。尽管迄今核电站主要分布在工业化国家，但是目前正在建设的32个核电站中有31座分布在亚洲、中欧和东欧地区。此外，现有核电站通过采取各种措施减少了发电成本并提高了安全性。其中，阿根廷、巴西、捷克、德国、印度、韩国、西班牙、俄罗斯、瑞士、乌克兰和美国都增加了各自的核电发电量并达到创纪录的水平到目前，中国有4座核电站11台机组运行。可我们想想，如果核电站的核原料泄露，那么所造成的破坏，不仅仅是直接破坏，更主要的是所造成的生态平衡的破坏，这是无法估量的，就像这几天的俄罗斯莫斯科州的大火，甚至会威胁到附近的核电站。再如果不把核能用在好的方面，那么各种各样的核武器就是在敲着人们的警钟，仅美国的核武器就足够毁灭地球10次。核武器爆炸后，首先是强光、巨响，然后是冲击波，冲击波可以把方圆几十甚至上百公里的东西摧毁。但这都不是最重要的，最重要的是此后漫长的核辐射，最强的地方，土壤十年不长草，更别提动物、别的植物。

我国也颁布了相关法律法规，来控制能源利用，合理开发和利用新能源。

为了促进新能源的开发利用，2006年1月1日，我国正式颁布实施了《可再生能源法》。该法将可再生能源的范围进行了限定，即风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。国家还出台了一系列政策和措施，旨在推动以秸秆、甘蔗、玉米等农林产品以及畜牧业生产废弃物等为代表的生物能源发展。并且，在2007年，国家发改委发布的《能源发展“十一五”规划》，描绘出一幅未来5年我国能发展的蓝图。

在中国的南方，水路交错，水资源较为丰富。据估算，全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦，年发电700亿千瓦时，所以人们大力开发水能，用以发电。然而，中国人引以为豪的三峡工程，虽然看起来一箭数雕，但若是把目光放长远了，你会发现其所引发的一系列问题，不可忽略。三峡一带已经被证实，埋藏着数量非常巨大的文物，很多都是极

其珍贵而且是现在为止没有发现过的文物。但三峡工程动工以来到蓄水这段时间，根本不可能有足够的时间把这些珍贵的文物挖掘出来。据报道，真正挖掘出来的文物只占全部总数的十分之一，也就是说有百分之九十的珍贵文物被埋江底了。这是很令人痛心的事情。还有一些是在三峡沿江的名胜古迹如张飞庙等都不得不淹没江水当中。这是对中国历史文化方面的大破坏。在生态方面，由于三峡工程的兴建，将会对当地大范围的生态造成影响，像当地植被的破坏，气候的变化，对各种动植物的影响都是非常大的。距有关报道，由于三峡工程的兴建，附近的气候发生了异常，应该转暖的时间却还是很寒冷。也有一些地方山体滑坡增加了很多，估计跟三峡工程有关。一些生物像鱼类因为蓄水等一些原因改变了生活的环境，使得繁殖等出现影响。还有大规模的移民。原来生活在三峡一带的人都不得不放弃了世世代代生活的地方，到新的环境去，移民带来的社会问题如怎样安置移民、安置到哪里合适等并不能忽视。

目前，很多国家都只是证明其在某一地区内含有“可燃冰”这种资源，但却很难说出具体的可采储量。由于“可燃冰”分布于海底，因此勘探起来有很大难度，至少现阶段世界各国都不能像探测石油、天然气一样，通过分析地质构造和进一步勘探确认“可燃冰”的探明可采储量。“采集实物样本还具有一定的难度，„可燃冰‟的开发利用就更是难上加难。”专业人士指出，开发“可燃冰”非常危险，由于水化物是在低温高压下形成的。且开采时还有可能导致海床崩塌使甲烷大量释放，释放过程中一旦失控，难免酿成灾难。因此业界认为“可燃冰”成为新能源只是人类的一个希望。

无论是现在已经开发利用的新能源，还是人们正研究着的新能源，人们对于未知领域的好奇心和对于事物的探索精神，会让人类继续繁衍下去，但若是野心大于了善良，把那些新能源用于某些恶性方面，那么，人们只能自食其果。并且，在开发能源的过程中，人们该学会如何减少对于环境的破坏，破坏了生态平衡，只会让人们得不偿失。

浅析生物质能源的开发利用 篇5

1 燃料酒精

自从20世纪70年代能源危机以来, 人们开始寻找新的可再生燃料来代替石油。利用廉价的生物质生产燃料酒精是解决世界能源危机的最有效的途径。

传统上利用生物质来生产燃料酒精主要有两种工艺:干法制燃料酒精和湿法制燃料酒精。干法燃料酒精制备工艺如下:玉米→清理→碾磨→蒸煮→糖化→发酵→蒸馏→酒精→脱水→燃料酒精。

湿法燃料酒精制备工艺如下:玉米→浸泡→碾磨→精磨→筛分→离心→淀粉→糖化→发酵→蒸馏→酒精→脱水→燃料酒精。

随着研究的深入, 当前以秸秆等废弃生物质为原料生产酒精是制备燃料酒精最新最有前途的方法, 这是因为秸秆类生物质是地球上最丰富的可再生资源, 但是目前仍有大部分未得到很好利用。但是, 秸秆这类生物质中的木质纤维由木质素、半纤维素、纤维素组成, 它们相互缠绕, 而且纤维素结晶度高, 一般不易被微生物降解, 所以首先必须要对秸杆进行预处理, 目前最有希望应用于工业生产的是稀酸预处理和蒸汽爆碎处理。其次, 利用秸秆生产燃料酒精还要找到高效的纤维素酶, 纤维素酶是水解木质纤维酶的总称, 它包括至少3种酶即葡萄糖内切酶、葡萄糖外切酶和β-葡萄糖苷酶。配齐上述3种酶, 才能使木质纤维素完全降解为单糖。最后还要解决酒精发酵的问题, 理想的生物质乙醇发酵菌应能发酵所有生物质来源的糖, 但是由于酿酒酵母没有将木糖转变为木酮糖的酶, 因此不能利用木糖, 而木糖在生物质降解糖中的含量一般高达30%左右, 因此使生产酒精的微生物能利用木糖是生物质酒精的又一关键。

根据当前国内外的研究, 秸秆生物转化生产燃料酒精可能实现的工业途径如下:

秸秆→蒸汽爆破预处理→热水提取→纤维素→酶解→糖液→发酵→脱水→燃料酒精

目前我国加大了对以秸秆为原料生产燃料酒精的投入和攻关力度, 正处于科技突破和实现工业化的前夕, 相信在不久的将来, 我国生物质生产燃料酒精的工业化将处于国际领先地位。

2 生物质热解

生物质热解技术就是在隔绝或少量供给氧气的条件下, 加热分解的过程。根据温度、加热速率、固体停留时间及固体粉碎程度等条件可分为慢速热解、快速热解和瞬时热解。生物质热解过程和产物组成主要受生物质类别、催化剂、热解温度、热解压力、升温速率和气相滞留期等的影响。

热解的产物通常含热解气体、热解液体和焦油三类。其中, 热解气体必须经过加工改进后才能利用。为了提高生物质热解燃气热值, 通常采用催化剂的方法, 将燃气中的CO和氢气转变成甲烷, 通过甲烷化显著改善了燃气质量, 提高了燃气热值。

热解液体主要是指在缺氧或完全无氧的条件下生物质发生热降解反应, 热解蒸气经快速冷却得到的液体生物油。生物油是棕黑色黏性液体, 热值达20~22MJ/kg。其用途十分广泛, 可以替代燃油用于锅炉等燃烧设备, 经催化改良以后可替代柴油和汽油用于内燃机, 还可以提取或衍生出包括食品调味料、合成树脂及肥料等的多种化工制品。

我国是一个农业大国, 有丰富的农业废弃资源。我国农村可以利用的生物质资源每年约有7亿吨左右, 但利用率很低, 且因不正当处置而污染环境。采用生物质热解技术不仅能够有效处理这些废弃物, 而且过程几乎无污染, 其产品对农村还具有深远的意义, 如生物油不但可以发电, 缓解农村地区特别是边远地区用电难的状况, 而且还可以从中提取出各种实用的化工产品, 具有良好的社会经济效益。

3 生物制氢

氢是十分理想的载能体。它在燃烧时不产生任何污染物, 甚至也不产生二氧化碳, 只生成水。氢气与传统的能源物质相比, 还具有能量密度高, 热转化效率高等优点。所以氢被看作是未来理想的洁净能源, 有“未来石油”之称。

生物质制氢技术可以分为两类, 一类是以生物质为原料利用化学原理和技术制取氢气;另一类是利用生物途径转换制氢。由于化学方法制氢要消耗大量的矿物资源, 且在生产过程中产生的污染物对地球环境会造成破坏, 所以该方法已不适应社会发展的要求。而利用生物技术进行氢气生产, 与传统的化学方法相比, 具有清洁、节能和不消耗矿物资源等突出优点, 在氢气生产及其应用技术研究开发中的作用也越来越显著。

利用生物途径转换制氢主要有两种方法, 生物光解法和生物发酵法。而生物光解法主要是利用产氢光合微生物, 包括蓝细菌和光合细菌两类。光合生物制氢有很好的发展前景, 生物光分解途径不仅可以利用丰富的水资源为原料制氢, 作为能量的太阳能也是洁净的并且无处不有的能源。然而, 该方法氢生产率和对太阳能的转化效率仍然较低, 并且氢产率低, 产氢代谢过程的稳定性较差, 这些问题始终是制约光合生物产氢技术发展的主要障碍。

生物发酵法制氢指厌氧细菌在暗环境中利用碳水化合物生产氢气。已知可用于发酵制氢的细菌包括大肠杆菌、杆状菌及梭菌。由于发酵途径和最终产物的差异, 不同的菌种产氢量不同。与生物光分解不同, 发酵法生物制氢无需光源, 不但可以实现持续稳定产氢, 而且反应装置的设计、操作及管理简单方便, 这使得制氢设备的反应容积可达到足够大, 从而可以从规模上提高单台设备的产氢量。同时, 发酵制氢的原料来源广且成本低廉, 可生物降解的工农业有机废料都可能成为生物发酵制氢的原料。所以, 较生物光解制氢来说, 发酵法生物制氢更容易实现规模化的工业性生产。

农村沼气能源开发利用模式分析 篇6

在当前我国建设社主义新农村与城镇化的发展进程中,广大农村发展沼气工程已不仅仅是单纯的能源工程,而是与优化农村能源消费结构、维护国家能源安全、增加农民收入、改善农村生产生活环境以及回收利用农村废弃物息息相关联的一项系统工程,更是一项“富民”工程。

农村沼气能源可替代煤炭、薪柴和秸秆作为燃料,既可以解决农村地区的能源短缺问题,又能满足广大农民对使用优质清洁能源的需求,是一种使用价值极高的可再生能源。在农村推广应用沼气能源,对减轻因农民对森林砍伐所造成的生态环境压力,实现人与自然和谐相处,实现低碳经济等方面均有着十分重要的现实意义。

2 农村沼气能源开发利用的基本模式

目前所说的沼气生态农业模式、沼气循环农业模式或沼气利用模式都是集沼气能源开发利用于一体的模式,并没有把开发模式和利用模式分开来讨论。只有骆世明学者提出了广东沼气开发模式、农户小型沼气模式和大中型规模化养殖场或综合场(农庄)沼气站模式,但其具体内容还是围绕沼气能源的开发利用模式来讨论的[1]。本文从沼气工程以及沼气与种养业之间的关系两个角度讨论沼气能源开发利用模式。

2.1 按沼气工程建设规模划分

沼气能源开发利用模式按沼气池建设规模为标准可分为户用型、小型、中型、大型和特大型沼气池,具体规模划分参数见表1。其中,户用沼气池是小型沼气池的微型化,是在全国建设规模最大,推广面最广的沼气能源利用模式。本文主要探讨目前在农村普遍推广利用和工程建设面最广的户用型、小型两种沼气能源开发利用模式。

注:表内数据来源于http://www.biogas.cn/Z-Show.asp?ArticleID=1764。

户用型沼气工程开发利用模式:户用型沼气池是以农村单个农户家庭为单位,以农作物秸秆、生活垃圾和人畜粪便为发酵原料,以产生生物能源满足农户用能和改善生产生活环境为目的的沼气池。这类沼气池的池容积按国家标准有6m3、8m3和10m3三种规格,结构简单适用,是小型沼气池的微缩模型。通过这种工程和方法获取的沼气能源,称为户用型沼气能源开发利用模式。户用沼气工程包括5个相互作用、相互影响的配套子系统。即发酵原料的计量和进出料系统,增温保温与沼气的净化、储存、输配和利用系统,计量设备系统,安全保护系统和沼渣沼液的综合利用系统。按国家标准产气率,户用沼气池的产气率为0.2—0.25m3/(m3·d),一口10m3沼气池年产沼气量600 m3左右。由于沼气池的产气量与发酵温度关联度很大,故建池地区的环境温度会影响沼气池的产气率。根据以往的使用经验,一口8m3的水压式沼气池,在南方年产气量约500m3,而在北方的所产气量却只能达到300m3左右,全国的平均年产气量约385m3 [2,3]。户用型沼气池以结构简单、易管理、投资小而深受农户的欢迎。在正常运行条件下,沼气池日可处理3—5头猪或2—3头牛和3—5口之家的人畜粪便与养殖污水。这类沼气池基本上能满足农户基本生活用能和农业的有机肥料需要。

小型沼气池开发利用模式:小型沼气池是指以农村小规模养殖农户为单位,主要以牲畜粪便为发酵原料,解决农村小户型养殖造成对周边环境和水体的污染,以产生生物能源满足农户生活生产用能为目的的沼气工程,小型沼气池总体容积大于20 m3小于600 m3。小型沼气工程包括的配套子系统有:发酵原料的预算处理系统,进出料系统,增温保温、回流、搅拌系统,沼气的净化、储存、输配和利用系统,计量设备系统,安全保护系统和沼渣沼液的综合利用系统。小型沼气池适用于农村小规模养殖专业户、农村集镇污水处理、农村学校污水处理等。

2.2 按沼气池与种养业之间的关系划分

“三位一体”沼气能源模式[4]:①模式内涵。“三位一体”沼气能源模式是典型的农村沼气能源生态模式之一。它是以沼气为纽带,以农户为基本单元,利用房前屋后的山地、庭院等场地,按照生态循环规律,把农村养殖业、农村能源(沼气)、农村种植业三者有机地结合起来,将人畜粪便经过沼气池发酵后所产生的沼气、沼液、沼渣为下一级生产生活活动提供肥料、饲料、添加剂、能源等,从而形成养殖—沼气—种植的“三位一体”农村沼气能源开发利用的庭院格局。②模式结构图。“三位一体”沼气能源模式主要建设畜禽舍、沼气池和农田(果园、鱼塘、菇房、菜园等)等几部分,同时使沼气池建设与畜禽舍、厕所相结合,结构见图1。③单元功能。厕所既是为人类生活提供地点,又是为沼气池提供发酵原料——粪水;猪圈是为养猪业提供场地、为生产沼气提供发酵原料和为人类生活提供优质的肉食品;沼气池是为农村炊事提供高品位的清洁燃料——沼气和为农田的农作物提供叶面养分。④模式特点。由图1可知,该模式不存在废弃资源,在各个环节都没有资源浪费,对所有环节的资源都得到了充分合理的利用。该模式是一个往复循环式生态、节能、环保的农村户用沼气发展模式。图1中的每一个单元不但有自己的功能,而且相互之间提供所需原料。如猪圈为沼气池提供发酵原料——猪粪,沼气池或沼气罐为养猪业提供饲料——沼液,沼气池与沼气罐为农田提供有机肥料种植无公害农产品,农田为其提供秸秆作为发酵原料。该模式使用方便经济,农户室内空气污染程度降低,同时很好地实现了资源的多层次、反复循环利用,提高了生物能转化率,把传统农业生产技术转变为农业生产、生态环境治理和农村经济发展融合在一起的一种新型生态农业体系。此模式适用的区域为北纬32°以北的地区,主要包括江苏省、安徽省、湖北省、广西壮族自治区、四川省大部分地区以及这些地区以南的各省、市、自治区。

“四位一体”沼气能源模式:①模式内涵。“四位一体”沼气能源模式是我国北方最为典型的沼气能源开发利用模式。该模式是以生态学、经济学、系统工程学为原理,以土地资源为基础,太阳能为动力,沼气为纽带,将种植业和养殖业有机相结合,通过较快的能流、物流转换技术,在全封闭的状态下将沼气池、猪禽舍、厕所和日光温室等组合在一起,形成一个农村能源生态系统体系。该模式在日光温室内把沼气技术、养殖技术、种植技术、庭院经济与生态农业相结合,发展高产、高效、优质、节能的生态农业模式,简称“四位一体”沼气能源模式[5,6,7,8,9,10]。②模式结构图。“四位一体”的沼气能源模式主要结构是在农户庭院或空地建1个8—10m3的沼气池,在沼气池上面建设一个15—20m2猪舍(或禽舍),猪舍一侧建一厕所,猪舍另一侧建80—600m2的日光温室(塑料大棚),其中沼气池、猪舍和厕所都在日光温室内,沼气池的核心是起着联结种植业和养殖业、生产与生活用能的枢纽作用,日光温室是该模式的基本框架和主体结构,其作用是为沼气池、畜禽、蔬菜创造良好的温度和湿度条件。基本原理是利用塑料的透光性和阻散性能,将太阳能转化为热能,同时保护和阻止热量和水分散发,达到增温、保温和保湿的目的,见图2。③单元功能。猪圈既为养猪业提供场地,又为生产沼气提供发酵原料和为人类生活提供优质的肉食品;厕所为人类提供生活地点、为沼气池提供发酵原料——粪水;沼气池为农村炊事提供高品位的清洁燃料——沼气,为大棚蔬菜提供叶面养分,为蔬菜大棚提供增温所需能源;日光温室为沼气池和猪(禽)舍等提供良好的光照、温度和温度条件,为沼气池提供发酵原料,为市场提供优质蔬菜。④模式特点。“四位一体”沼气能源模式不仅具有“三位一体”沼气能源模式的所有特点,它还具有自身的特性。“四位一体”沼气能源模式是使农业向深度和广度发展的有效手段,是发展生态农业、有机农业、绿色农业、低碳农业的有效途径。该“模式”使原来闲置的农户庭院土地变成高效的粮食生产地,使低产田变成了发展“三高”农业的保护地,使四荒治理与农业、农村经济的可持续发展有机结合,符合“整体、协调、循环、再生”的生态农业基本原理。“四位一体”沼气能源模式将种植业、养殖业等多行业、多学科浓缩在一个固定的空间实体内,实现了多业结合与集约经营:将技术与劳动高度密集在一个空间范围内,便于新技术、新品种的推广和科学化、规范化管理,实现低投入、高产出、速见效,最终实现能源生态系统中物流和能流的良性循环,有机物的多层次利用,达到能源、生态、经济、社会效益的统一。“四位一体”沼气能源模式提高了农民的生活质量,打破了束缚生产力发展的旧生产模式,推动了农村生产生活和生产方式的变革。“四位一体”生态农业模式结构简单,易于建设,以庭院为基础管理方便。生态农业的核心是生物技术,其特点是知识密集、技术先进、投资少、效益高、适应面广;而“四位一体”沼气能源模式就是以沼气生产为中心的能量和产品的生产网络,把种植业、畜牧业、加工业、特色种植和特色养殖生产等联结起来,组成良性循环的利用系统,以获得显著的经济效益和生态效益,同时使人们的生活环境质量达到更佳状态。本模式适合于有水源条件的灌溉地区,如汾渭谷底、河套平原、河西走廊、新疆绿洲农业区等。

“五配套”沼气能源模式:①模式内涵。“五配套”沼气能源模式是以农户土地资源为基础,根据生态学、经济学、系统工程学原理,从有利于农业、畜牧业生态系统物质和能量转换与平衡出发,充分发挥系统内动植物与光、热、气、水、土等环境因素的相互作用,建立起生物种群互惠共生,食物链结构健全,能量流、物质流、养分流良性循环的能源、生态、经济沼气能源利用模式[11,12,13]。②模式结构图。“五配套”沼气能源模式由沼气池、猪(牛、羊、鸡)舍、地下水窖、厕所(或看护营房)和果园(蔬菜大棚、花卉大棚)5个部分组成。该模式在地下建立沼气池,上建畜圈、厕所,常年养殖猪、牛、羊或鸡,冬季在畜舍上加盖塑料暖棚,利用太阳能和牲畜体温保证沼气池正常产气。借助该模式实现地下、地表、空中的立体开发,使生产空间延伸、时间延长,生产链更为合理,产量增加,品质改善,效益提高,具体结构见图3。③单元功能。猪(鸡)舍建在果园或农户庭院中养猪、养鸡,一般3—5头猪既可满足一口8—10m3沼气池的发酵原料,又可代替化肥,提高土壤有机质。鸡不但能捕食果园内的多种害虫,还能产粪、产蛋、产肉,鸡粪可喂猪,猪粪入沼气池产气,实行多层次利用,促进果牧结合。沼气池是“五配套”沼气能源模式运行的核心,起连接养殖、种植、生活用能与生产用肥的纽带作用。在果园或农户住宅中(日光温室内)建一口8—10m3的高效沼气池,既可作照明、做饭所需燃料,又可解决人畜粪便、作物秸秆长期堆积腐烂造成的各种病虫害的滋生,改变农村生态环境。同时,沼气发酵后的沼液可用于果树叶面施肥、打药、喂猪,沼渣可用于果园施肥,达到改善环境,利用能源,促进生产,提高生活水平的目的。在果园或农户庭院中建水窖,用于收集和贮藏地表水(雨、雪)等水资源。这些水除供沼气池、果园喷药和人畜生活用水外,还可弥补关键时期果园或蔬菜(花卉)用水。果园(日光温室)和节水灌溉系统,是果园配套节水保墒的措施,是多蓄、少耗、巧用水的有效办法,果园或日光温室为市场提供优质绿色的果蔬与花卉。果园盖看护房既可住宿,又可作贮藏库或器械室,方便农户日常生产和生活。“五配套”沼气能源模式充分利用蓄水窖和节水灌溉系统为果园或蔬菜、花卉提供用水。该模式适合适合于干旱半干旱气候的严重缺水地区,特别是西北地区,如农牧交错带、渭北旱源、黄土高原丘陵沟壑区等。

3 农村户用沼气开发利用模式效益分析

3.1 沼气能源替代农村燃料的经济效应[4]

沼气是一种清洁、可再生、热值较高的能源,它代替农村传统的秸秆、薪柴、煤炭、煤气等燃料产生综合经济效应。一口8m3的沼气池在气候条件好、原料充足、管理好的情况下,一般产沼气约400m3/a,消耗原料约4.5t/a,按原料(秸秆)50元/t计算,每年需原料成本225元。目前,我国农村各地生活用燃料为沼气、煤气、煤和薪柴等,各种燃料的成本见表2。由表2可见,按每口沼气池使用15年,一口8m3沼气池的建造费用约3000元,每年沼气池折旧200元。因此,每年农民可节约燃料开支约600元,相当于每年农民增加净收入600元/a。

3.2 沼肥替代化肥、减少农药使用的经济效应

沼肥是人畜粪便、秸秆、生活污水等在沼气池发酵过程中产生的沼渣、沼液,使用沼肥作为肥料减少化肥、农药的使用量所产生的经济效益高。从表3可见,沼液、沼渣含丰富的氮(N)、磷(P)、钾(K)、有机物,氮(N)、磷(P)、钾(K)比一般的土杂肥高。其中,氮(N)高出134%,磷(P)高出111%,氧化钾高出28%。经过厌氧发酵生产的沼肥,病菌、虫卵有90%以上被杀死,这种沼肥施用于农作物可减少农药用量,既节约了农药成本,又提高了农产品的质量和安全性,同时还可减少由农药引起的环境污染;沼渣可用来代替部分猪饲料,降低养猪成本。

由表4可知,根据对南方某地农村调查的数据,农村建设沼气池后农户从沼液、沼渣综合利用中获得户均收入为661.62元/a。由于调查地为丘陵土地贫瘠地区、土质差,几乎全是坡耕地,故沼液、沼渣用于种植业的收入比平坝地区低。但由于建设沼气池改善了卫生环境,减少了医药费与农药支出,两者相抵,户均年收入分别为72.94元和60.35元。

注:根据实际调查与计算获得。

3.3 沼气生态环境效益的经济分析

沼气环境效益是指使用沼气净化空气,使用沼肥改善农民生活环境和农村生态环境、控制农业面源污染、改良土壤,促进农民增收和身心健康,节约医药费用等多方面的综合经济效应。根据调查可知,农村沼气池建设对改善农村卫生环境的作用明显。由于农民使用沼气可代替秸秆与薪柴,减少了烟尘与CO2排放,沼气池建设有助于改善农村空气质量。

4 沼气能源开发利用的对策建议

4.1 沼气能源开发利用规模化发展

受农村地区能源消费结构升级、农民收人提高、家畜规模化养殖、劳动力转移、城镇化建设等多种因素的影响,农村户用沼气开发利用正处在新的发展阶段。沼气能源开发利用在农村沼气能源开发利用的基础上向小型、中型、大型与特大型发展。主要表现在:①与集约化、专业化、规模化畜禽养殖业的粪水污染治理结合,可建设特大型与大中型沼气工程。②借鉴欧洲沼气工程技术,将小城镇与集镇建设相结合,建设大中型污水净化沼气工程;与区域食品加工和酿造等行业的有机污染治理相结合,建设大中型沼气工程,形成区域有机废物处理中心,促进小城镇建设、城镇化发展和农业、畜牧业之间的健康与协调发展。③与农村养殖专业户粪便污染治理相结合,配套建设小型沼气工程;与农村人口集中相结合,配套建设小型联户沼气工程。

4.2 沼气能源开发利用多元化

主要表现在:①沼气工程的应用领域多元化发展。沼气工程由发展初期的农村粪污治理、清洁空气、生活污水处理领域向秸秆沼气化处理发展。②沼气能源利用多元化发展。沼气能源利用由农村居民生活用能向沼气热电联用和沼气净化提纯、压缩做汽车燃料等商业领域发展。③沼气能源利用区域多元化。大陆地区沼气能源利用由最初的农村沼气能源开发利用向农村能源利用、粪污治理、清洁空气、生活污水处理方向发展,向农村周边的农村集镇、农村校园生活污水处理和城市污水与垃圾废弃物处理领域发展。

4.3 沼气能源开发利用与沼气热电技术结合

随着热电技术在沼气业的应用与沼气发电技术、发电设备技术的成熟,沼气发电、供热技术与沼气工程紧密结合实现能源的多级循环利用。在沼气发电机发电的同时,可产生出大量的热量,烟气温度一般在550℃左右。通过利用热回收技术,将燃气内燃机中的润滑油、中冷器、缸套水和尾气排放中的热量充分回收利用。一般从内燃机热回收系统中吸收的热量以90℃的热水形式供给热交换部分使用,内燃机正常回水温度为70℃。在农村小型沼气工程、集镇污水处理工程、养殖业沼气工程中都可充分利用微电脑沼气热电技术进行沼气发电的同时利用其热能,冬季用于采暖和生活用热水,夏季可与溴化锂吸收式制冷机连接,作为空调制冷[13]。

4.4 加强沼气能源开发利用与两业的桥梁作用

充分发挥沼气能源开发利用与两业(种植、养殖业)之间的纽带桥梁作用,发展生态种植业、生态养殖业与生态观光农业,实现农村沼气能源的循环经济。在各地方因地制宜地推广与各地区自然特征和社会经济发展水平相一致的能源生态模式及其配套技术,在推广以沼气为纽带的北方“四位一体”、南方“三位一体”和西北“五配套”等沼气能源开发利用模式的基础上,延长各个模式的产业链和加工链,推进农村沼气能源循环经济的发展,真正实现农村资源的循环利用。

摘要：中国沼气发展已进入产业化发展时期,对沼气能源开发利用模式进行分析,将有助于沼气产业化的发展进程。从沼气工程规模和沼气能源开发利用与种养业之间的关系两个角度探讨农村沼气能源开发利用模式,并对目前沼气工程数量最多、推广面最广的农村户用沼气利用模式效益进行定量或定性分析,为农村沼气能源开发利用提供对策建议。

生物质能源开发和利用可行性分析 篇7

1.1 定义

广义概念:生物质包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。

狭义概念:生物质主要是指农林业生产过程中除粮食、果实以外的秸秆、树木等木质纤维素 (简称木质素) 、农产品加工业下脚料、农林废弃物及畜牧业生产过程中的禽畜粪便和废弃物等物质。

1.2 生物质能源的类别

生物质能可分为如下类别:

1) 林业资源, 木材及林业废弃物;

2) 农业资源, 农作物及其废弃物;

3) 绿色植物, 水生藻类、油料植物等;

4) 城市及工业有机固体废弃物;

5) 禽畜粪便;

6) 污水废水。

1.3 生物质能优势

1) 可再生性;

2) 清洁、低碳;

3) 替代优势;

4) 原料丰富;

5) 广泛分布性;

6) 广泛应用性。

2 生物质能源的应用现状

2.1 生物质转换技术分类和子技术

1) 直接燃烧技术:炉灶燃烧技术、锅炉燃烧技术、致密成型技术、垃圾焚烧技术;

2) 物化转化技术:木材干馏技术、热解气化技术、热解制油技术、热解气化技术;

3) 生化转化技术:填埋制气与堆肥、小型户用沼气池技术、大中型厌氧消化技术、制取乙醇技术;

4) 植物油技术。

2.2 生物质能应用实例

2.2.1 生物质燃料。

一生物乙醇:生物乙醇是指通过微生物的发酵将各种生物质转化为燃料酒精。它可以单独或与汽油混配制成乙醇汽油作为汽车燃料。不同的国家依其优势生物质资源的不同采用不同的生产原料:巴西、印度、南非的生物乙醇制备原料主要是甘蔗;美国大部分使用的是玉米粒, 还有一部分小麦;中国用于生产生物乙醇的原料种类较多, 有玉米、小麦、大米、木薯、甜薯。目前日本已经开发新技术可利用稻草低成本高产量生产生物乙醇, 与利用原有技术与设备生产相比, 产量增加了24%以上。但生物乙醇基本上用玉米等粮食作物生产, 常常会与粮食安全产生矛盾, 不具有可持续性。二生物柴油:以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等, 野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油具有良好的环保性, 是一种优质的可再生替代能源。既实现了废弃资源的重新利用, 产生较好的经济回报, 又能够从源头上消除地沟油的生产。[3]

目前中国生物柴油技术已取得重大成果。海南正和生物能源公司、四川古杉油脂化工公司和福建卓越新能源发展公司都已开发出拥有自主知识产权的技术, 相继建成了规模超过万吨的生产厂。中国“十五”计划发展纲要提出发展各种石油替代品, 将发展生物液体燃料确定为国家产业发展方向。美国能源部下属的艾姆斯实验室的科研人员研制出了一种纳米粒子, 能在制造绿色柴油的过程中, 身兼二职, 原料为生活中常见的铁, 能降低制造绿色柴油的成本并让得到的燃料更环保。

2.2.2 生物制氢:

生物质气化技术生物质通过气化和微生物催化脱氢方法制氢。目前主要有如下研究方向:

1) 如何筛选产氢率相对高的菌株、设计合理的产氢工艺来提高产氢效率。

2) 高效制氢过程的开发。

3) 发酵细菌产氢的稳定性和连续性。

4) 混合细菌发酵产氢过程中彼此之间的抑制、发酵末端产物对细菌的反馈抑制等。

2.2.3 生物能发电:

利用生物质所具有的生物质能进行的发电, 是可再生能源发电的一种, 包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。根据国家“十一五”规划纲要提出的发展目标, 未来将建设生物质发电550万k W装机容量, 已公布的《可再生能源中长期发展规划》也确定了到2020年生物质发电装机3000万k W的发展目标。此外, 国家已经决定, 将安排资金支持可再生能源的技术研发、设备制造及检测认证等产业服务体系建设。总的说来, 生物质能发电行业有着广阔的发展前景。主要意义体现在:

1) 增加我国清洁能源比重;

2) 改善环境;

3) 增加农民收入, 缩小城乡差距。

3 发展生物质能意义

致公党中央在全国政协十届四次会议上的发言中提出, 我国生物质资源生产潜力可达650亿t/年, 折合33亿t标准煤, 相当于每年化石资源消耗总量的3倍以上。中国工程院专家预测说, 2015年, 全球总能耗将有4成来自生物。大力加强生物质产业的开发与培育, 对于缓解能源短缺、改善环境、扩大乡镇产业规模、促进循环经济的发展具有重要意义。

1) 大力开发利用生物质能源, 有利于化石资源短缺、增加能源总量、调整能源结构, 对保障能源安全具有极其重要的作用。

2) 提高生物质能等可再生能源在能源结构中的比重、改善当前以化石能源为主的能源结构, 对进行产业结构调整具有重要意义。

3) 生物质能与其他能源相比最大的优势在于可解决我国的“三农”问题。开发利用生物质能资源可为农村开拓新的产业, 延长农业产业链, 并可提高农业、植树造林和生态建设的经济效益, 增加农民收入, 改善农村环境, 促进社会主义新农村的建设。

4) 生物质作为能源大规模利用可为发展中国家提供发展和就业的基础, 并可对城市移民进行控制。

摘要：主要介绍生物质能及其应用现状意义, 从而提出生物质能开发和利用的可行性。

关键词：生物质能,应用,意义

参考文献

[1]官巧燕, 廖福霖, 罗栋.国内外生物质能发展综述[J].农机化研究, 2007, (11) :20-24.

[2]刘瑾, 邬建国.生物燃料的发展现状与前景[J]生态学报, 2008, 2 8 (4) :1339-1353.

化学与资源、能源的利用 篇8

本节课是《农村中学化学课与综合实践课的整合研究》课题开题会上的一节观摩课。渤海中学的张春生老师在设计《化学与资源、能源的利用》这节课时，在人教版下册第七单元《燃料及其利用》的基础上，充分利用农村丰富的课程资源把学生的直接体验和社会实践有机地整合起来落实到化学教学的课程目标中，改变了传统的教学结构和教学模式，通过专家讲解、实地考察参观、上网搜集材料、课堂交流、设计实验、归纳总结等多种学习方式，为学生创造了自主、合作、探究的学习氛围，让学生亲自体验生活中的化学，培养学生的问题意识和探索精神。让学生在生产、生活中感受探究活动过程，体验学习科学的乐趣。这样的整合既适应了学生个性发展的需要，也适应了社会发展的需要。

以下是张春生老师的教学纪实以及我们对本节课的感想和体会。

教学过程：

1专家讲座。

请学校所在地的玉米加工厂——黑龙江省镜泊湖农业开发股份有限公司太吉集团的技术专家为同学们讲解玉米的用途。

专家：我们生活申的衣、食、住、行，都与我们熟悉的玉米关系密切。第一，我们现在穿的衣服是纯棉的或化纤的，现在的化纤多数都从石油中提炼出来，将来的发展趋势是用玉米淀粉经过化学合成纺纱织布，大家将来穿的衣服是用玉米做的，同学们如果饿了，可以把我们的衣服吃了。(学生哈哈大笑。)第二，同学们知道，我们人体的主要供能物质是淀粉，我们吃的很多食品中都含有玉米淀粉，如火腿肠和一些膨化食品等。第三，我们现在盖房。修路用的重要材料之一是水泥，将来我们将用玉米淀粉合成材料去替代水泥做建筑材料，用玉米淀粉合成材料去做高速公路的路面，防滑耐磨。这些都是玉米进行深加工后的产品。(学生听了都很吃惊。通过专家讲解玉米的用途，激发起学生浓厚的学习兴趣，使学生对玉米深加工充满了好奇和神往。)

2实地参观。

带领学生到太吉集团实地参观，边观看边听技术员讲解各种设备的用途和化学原理，以及深加工生产出的各种产品及用途，并将整个参观过程进行录像。

(学生看了玉米生产出的各种产品后再次受到感染。)

3材料搜集，知识梳理。

通过实地参观、采访、查阅和整理相关资料，学生将所见所闻进行梳理形成汇报材料。

4表达交流，认识提升。

师：通过专家的讲解、现场参观、查阅资料等多种途径，同学们对玉米的综合开发和利用，玉米生产过程中有关资源、能源的利用都有了新的认识，下面进行汇报交流。

(第一组学生将玉米加工产品绘制成图表展示，组内同学根据自己的学习所得进行汇报。)

生：玉米经过化学加工，可以生成蛋白质，蛋白质是由多种氨基酸构成的复杂化合物，是人体细胞构成的基本物质，是机体生成和修复受损组织的主要原料。

生：玉米还可以加工出维生素C，维生素C参与人体各种新陈代谢，增强机体抵抗力。

生：还可以生产葡萄糖，糖类是食物重要组成部分，葡萄糖在人体内酶的作用下缓慢氧化转换成二氧化碳和水并释放出能量，供机体活动和维持体温恒定的需要。

生：还有乙醇，乙醇可以医用消毒，还可以作燃料，现在汽车用的燃料就乙醇汽油，既在一定程度上缓解了能源危机，也起到了环保的作用。

生：玉米芯可以加工成木糖醇，玉米叶可以作纺织品，玉米的茎叶可以生产饲料和燃料。所以玉米有软黄金之称。

师：回答得很好。哪个小组对玉米加工的流程进行了调查7

(第二组学生将参观活动的录像进行了剪辑，用大屏幕展示玉米加工的简单流程进行汇报。)

生：玉米加工的过程主要是：玉米粒→浸泡罐→磨碎→打浆→分离→产品。

生：在玉米粒浸泡，磨碎的过程中发生了物理变化，打浆，分离，制成产品的过程发生的是化学变化。

生：生产过程中用硫磺和水浸泡。

生：生产过程需要大量的水，经过使用后的水，我们应当称之为废水、污水。这些废水、污水不经过处理会产生不良的后果。我家生活在渤海集团附近的拐角村，我家有个鱼池，曾有一段时间，太吉集团的废水未经过处理就排放，这废水随河水进入鱼池中，造成了鱼大量死亡，经济损失严重。

生：我家就在这附近，未经处理的废水进入我家稻田里，造成了水稻的减产。别人家的水稻亩产可达1300～1400斤，我家的却只有800斤左右，加工出的大米在市场上的价格也远远不如别人家，用这种米做出的米饭色泽和口感要差很多。

生：我家住在太吉集团附近，夏天的时候，工厂排放的污水没经过处理，我家都不敢开窗户，因为一开窗户就会闻到难闻的气味，我骑车上学的路上也会闻到这种气味。现在工厂的污水经过了处理，我们现在闻不到那种难闻的气味了。

生：硫酸造成了水质的酸化。我们测量了水样的酸碱度，结果PH≈2我们可以用熟石灰来降低污水的酸性。

生：工厂排放的污水中还含有蛋白质残渣，腐烂后就会产生难闻的气味。这些蛋白质残渣不经过处理就排放，还会引起水体富营养化。

师：那么我们应该如何去治理呢?

生：把废水中的蛋白质提取出来做饲料，既可以使废水中的蛋白质重新得到利用，又可以保护环境。

师：这位同学回答的很好。同学们都有切身体会，在太吉集团的废水没经过处理就排放的那一段日子，确实对我们的日常生活和生产造成了危害，也对我们周围的环境造成了污染。现在好了，太吉集团的废水处理设备投入使用，我们附近的河水越来越清澈，我们周围的空气也越来越清新，再也闻不到难闻的气味了。

师：同学们还知道，在工厂生产的过程中还要用到大量的燃料，哪组的同学太吉集团燃料情况进行了调查，请汇报一下。

生：渤海集团在生产过程中要了用到大量的燃煤，正常情况下每天要燃烧掉180吨煤，这些煤燃烧后会向空气中排放大约7.2吨的二氧化硫，照这样计算每年要向空气中排放2628吨二氧化硫。这是一个不小的数字，而这只是我们附近的一个小工厂，我们上网查阅有关资料，每年全世界排放的二氧化硫达一亿五千万吨，其中80％来自于煤的燃烧。二氧化硫大量排放到空气中不但污染了空气还会产生酸雨。我们小组的其他成员对二氧化硫大量进入空气后产生的危害也进行了调查，下面请他向大家汇报。

生：二氧化硫气体可以对人体的呼吸道造成伤害，引起呼吸道疾病；二氧化硫溶于雨水还会形成酸雨，降落地面导致土壤酸化，导致农作物减产或树木枯死(用大屏幕展示搜集到的图片)，也会污染水资源(导致鱼虾死亡)，腐蚀建筑物。(展示图片。)

师：听到以上数字，看到以上图片后，同学们现在有什么感想?

生：化工生产要消耗大量的化石能源，我们经过查阅资料，进行计算，根据我国煤、石油、天然气的储量和年消耗量，煤的开采还可以维持112年，石油可以维持10年，天然

气可以维持51年，就是说当我们30岁左右时，石油就已耗尽，所以我们应该合理使用现有能源，并努力开发新能源，如太阳能、风能、地热、海底可燃冰等。

生：化工生产要燃烧大量的煤，产生大量的二氧化硫污染了空气，化工生产过程中也会排放大量的废气，对我们生存的环境造成污染，所以在使用燃料时应对燃料进行脱硫处理，减少二氧化硫向空气排放，工厂的废气也应经过处理达标后再排放。

师：好，你们在这次活动中还真是收获不小，请谈一下感受吧。

生：通过这次实践活动我知道了玉米经过加工可以制成很多产品，如淀粉、乙醇、乙酸、蛋白质、葡萄糖，尤其是玉米纤维和建筑材料，真没想到我们非常熟悉的玉米有这么多用途。

生：利用自然界现有的资源或能源通过化工生产可以生产出多种产品，可以方便我们的生活，提高生活质量。

生：我要好好学习化学，丰富知识，长大以后服务农村，改善农村环境、生活条件，提高农作物产量，为建设社会主义新农村贡献自己的一份力量。

师：以上同学说的都很好，同学们也意识到了我们的生活正在受到资源匮乏，能源危机，环境污染严重的威胁，让我们用一句话作为这节课的结束语：“爱护资源，保护环境，人人参与，共创美好家园。”

反思：

一、化学课与综合实践课整合在整合课程资源及转变教学方式上具有多种优势，是对新型课堂教学模式的一种尝试，也是对课改理念的一种践行

1培养了学生多方面的能力。学生在整个活动中所需材料和知识，除了在教师帮助下获取外，学生自己可通实地考察或咨询、通过相关的实验、运用有关图书资料或直接上网获取信息，这些途径都有利于培养学生收集信息的能力和处理信息的能力；学生在亲身实践中明确了自己的责任，培养了合作精神和人际交往能力；同时，学生科学探究意识和能力也在自主获取知识与技能的同时得到了发展。

2明显转变教师的教学方式和学生的学习方式。教师在教学过程中不再是单一的知识传授者，更多的是课程实施过程中的组织者、引导者和合作者。教师通过任务驱动，激发学生的求知欲，引导学生体验、探究、发现性学习。教师不再是教学中的“主角”，而是走到“幕后”成为一名“导演”，在实践活动中和学生同学习、共成长。学习方式的改变使学生成为学习的主人，赋予学生社会责任感，激发学生的学习兴趣和参与意识，使学生学得快乐，学得自由，体验着在做科学中学科学的乐趣。

3促进了化学教师的专业化发展。化学课与综合实践课整合使课程的内容具有了很强的社会性和实践性，学科知识相互交叉、相互渗透，远远超出教材的范围。教师在整合课程资源时不仅要熟悉教材、把握“课程标准”，还要收集处理多方面的信息；这个过程迫使教师不断更新本专业知识，拓宽自己的知识面，注意对平时素材的积累，逐步学会应对各种新的情况，掌握处理各种问题的技巧和方法，提高自己分析问题和解决问题的能力。

二、教学实施中教师需要注意的几个问题

1教师要认真研究“课程标准”和教材，针对学生的基础知识、兴趣爱好、社区背景和自然条件确立所要整合的课题。

2教师要对整个活动内容进行周密的计划和安排，对活动的实施进行精心的组织，并有针对性地进行指导、点拔和督促才能使活动得以正常开展。

3教师需要关注和保护学生的热情，同时要与家长沟通，争取家长和社会的理解和支持。充分利用学生生活中的化学资源，把化学课与综合实践课有机地整合起来，通过专家讲解、实地考察参观、上网搜集材料；课堂交流、设计实验、归纳总结等多种学习方式，为学生创造了自主、合作、探究的学习氛围，让学生亲自体验生活申的化学，培养学生的问题意识和探索精神。

新能源的开发与利用 篇9

核电站教案示例

（一）教学目的

1．常识性了解核能发电的大致情况．

2．介绍我国核能发电的发展远景，激发学生的学习热情．

（二）教具

核电站的原理挂图或录像．

（三）教学过程

1．引入新课

教师：通过前面的教学，我们知道重核裂变时可释放出巨大的核能，而且我们已经掌握了控制裂变链式反应速度的方法．利用核能发电的电站叫做核电站．目前已建成的核电站都是利用重核裂变的链式反应释放的能量来发电的．通过今天的学习，我们可以了解核电站的大致情况．

2．进行新课

板书：＜第四节 核电站＞

(1)核电站的工作原理

教师结合课本图14—10或挂图讲解：

核电站的核心是核反应堆，世界上第一座铀核链式反应堆是在物理学家费米领导下于1942年12月在美国芝加哥大学体育场建成的．目前常用的反应堆的结构原理如课本上图14—10所示．它以铀235为核燃料，为了有效地利用反应堆中释放的核能，设计建造了两个循环回路．

①第一回路

在第一回路中，先用泵把水或其他液体压入核反应堆，在那里获得铀核裂变释放的核能，被加热，然后进入热交换器，在那里把热量传递给第二回路中的水，再被泵压回反应堆重新被加热．

②第二回路

在热交换器内，第二回路中的水被加热成高温高压蒸汽后，进入汽轮发电机推动汽轮机做功，把内能转化成电能．做功后的蒸汽温度和压强都降低了，它将进入冷凝器冷却成水，再由泵压回热交换器重新加热成高温高压蒸汽．

③汽轮机带动发电机发电

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通过两个回路的不断循环，把核反应堆中铀核裂变释放的核能，源源不断地转化成第二回路中水的内能，去推动汽轮发电机发电，转化成我们所需要的电能．这就是核电站的工作原理．

板书：＜核电站的工作原理

第一回路——核能→内能

热交换器：把第一回路中的内能转换成第二回路中的内能

第二回路——内能→电能（推动发电机发电＞

(2)核电站的特点

①消耗的“燃料”少

核电站只需消耗很少的核燃料，就能产生大量的电能．例如一座100万千瓦的火力发电厂每年要耗煤三、四百万吨，而相同功率的核电站每年只需核燃料三、四十吨，这就大大减少了燃料的运输．

②成本低

虽然铀燃料的开发和提炼比煤要复杂得多，但是最后核算下来的成本仍然要比火力发电站低20%以上．所以世界上很多国家都在大力发展核电站．到1989年，全世界运行中的核电站已有434座，总装机容量约32000万千瓦，发电量占全世界总发电量的17%，预计到本世纪末，核能发电将达到世界总发电量的30%以上，核能将成为21世纪的主要能源之一．

(3)我们的努力目标

我国虽然有丰富的煤炭、水力和石油资源，由于我国人口众多，人均拥有量并不高，而且资源分布很不均匀：水力资源的70%以上分布在西南地区；煤炭已探明的储量有80%都分布在北方，而江南8省只占2%；江南8省，再加上山东、河北、辽宁、吉林及河南共13个省的能源蕴藏量只占全国的13%，而人口却占全国的63%，能量消耗约占全国的65%．这种能源储藏和消耗上的不平衡，迫使北煤南运和西电东送，要用来运送煤炭．所以在交通紧张的华东、华南和东北地区发展核电站是迫切需要的．

我国第一座实验性反应堆是在1954年6月建成投入运行的，我国自行设计研制、建造的秦山核电站已经运行发电了；广东大亚湾电站第一期工程也已建成，并运行发电了，全部建成后年发电量可达100亿度．同学们都是21世纪的建设人才，希望在你们身上，同学们好好努力吧．

因为铀核裂变有放射性污染，因而建设核电站时必须采用可靠的防护措施，防止放射性物质泄漏，避免造成放射性污染，以保证核电站的安全

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运行．我国对核电站的安全非常重视，有专门负责安全监督的核安全局，保证核能的安全应用．

3．总结（略）

4．布置作业

阅读课本：了解核电站的工作原理和特点．

清洁新能源的开发与发展 篇10

能源关系着国计民生, 是提高社会物质生活水平的重要基础。而随着中国经济的飞速发展, 能源工业行业面临着越来越高的要求。上世纪能源与电力技术的飞速发展造就了现代新能源的诞生, 并随之派生出再生能源技术等新技术。特别是近二十年的时间里, 高新技术又有了长足发展, 对全球能源与电力的产业结构调整产生巨大影响, 放眼未来, 本世纪的能源技术将以太阳能和网通这些清洁型能源作为主流, 新能源的开发与使用正走向前所未有的变革。

1 开发清洁新能源的必要性

1.1 全球能源消耗导致常规能源资源严重短缺

以当前国际工业化发展的速度来看, 未来能源的全球性消耗将以3%的速度递增, 常规能源正面临枯竭的严峻局势。支撑整个工业化的电力与能源的主要来源为化石燃料, 而随之能源消耗的加剧, 这些能源的全球储备也将迅速减少。相关资料数据表明, 就当前已探储量计算, 从现在起能源还能支撑使用九十年。在我们中国, 常规能源的消耗情况更甚, 资源短缺情况也更严重。根据中国到2020年国内生产总值要翻两番的计划目标, 相应地标煤能源需求量在25×108t~33×108t之间, 而中国煤炭的生产极限是22×108t, 也就是说存在7×108t的标煤用量缺口。据预计, 到2050年中国消耗标煤将超过70×108t。就目前中国的煤炭开采速度与储量来计算, 仅能维持使用一百年。而中国天然气资源约有47×108m3, 而石油资源大约占有1 040×108t, 是当今全球第二大石油资源的消费国, 其中一半石油用量依赖进口, 无法大量用石油资源来发电。而如此大规模地没有计划节制地使用和开采石油资源, 必将加速中国石油资源的枯竭, 严重影响经济建设的可持续性发展。

1.2 人类的环保意识也越来越强烈

中国是煤炭开采与消费的大国, 其中主要用于电力, 而过度依赖煤炭发电的情况在短时期尚得不到有效缓解, 能源产业在发展中仍然面临环保方面的巨大压力。到目前, 中国CO2排放量居全球第二, 仅次于美国。若原有的能源消费方式不改变, 到2100年, CO2排放量可能增加到目前的3倍。从环境保护方面来看, 降低用煤量, 可使能源结构得到合理地调整。以电代煤、风电等再生资源将使人们迎来清洁能源时代。风电每千瓦时的CO2排放量较火电减少0.75 kg, SO20.006 1 kg, NO20.004 5 kg, 烟酒则为0.052kg, 可节约标煤达到0.39 kg, 以及水3 kg。可见清洁型能源的开发, 污染物降排已越来越迫切, 受到社会的广泛关注。

1.3 可再生能源的资源储备丰富

中国对于可再生能源的规定是太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能以及小于五万千瓦装机的小水电等。从相关部门提供的调查报告数据来看, 中国拥有的可再生能源的资源储备还是十分丰富的。

风电资源的前景较为乐观, 据悉全国可开发风力资源约合10×108k W以上。

太阳能被称为不会枯竭的能源, 是可再生能源中的基础能源。中国土地面积广阔, 太阳能资源十分丰富。据科学家推算, 陆地表面的年均太阳能辐射可达到147×108GW·h, 这样的辐射面积相当于4.9×108t的标煤所提供的能源。中国国土面积的2/3年日照时数超过2 200 h, 太阳的年辐射量高于5 000 MJ/m3, 这相当于标煤170 kg所提供的能源量, 是利用太阳能源最好的区域。

中国在生物质能方面的资源以农作物中的秸秆、树枝、能源类植物、农林废弃物和工业产生的有机废水、城市垃圾和生活污水为主。2000年时中国进行了一项统计, 全国的秸秆年产约6.48×108t, 其中2 100×104t用于造纸的原料, 1.78×108t用于畜牧业饲料, 3.5×108t用于燃料, 相当于1.75×108t标煤所提供的能源。这些秸杆提供的能源如用来发电, 可使发电装机增加1×108k W。

另外, 中国拥有1.8×104km的海岸线, 海洋能源丰富。潮汐能可用于开发, 年发电量可达600×108GW·h, 而总机总量可实现2 100×104GW·h。除此之外, 海洋中的温差能、洋流能和波浪能都是潜力巨大的可开发资源。

在小水电资源方面, 中国目前可供开发量约为1.25×108k W。

综上所述, 中国拥有相当丰富的可再生能源, 资源基础条件优良, 为中国加大再生能源的开发提供了有利条件, 其保障了中国经济建设的可持续性发展。

2 可再生清洁新能源与电力开发以及发展现状

2.1 风力的发电方式

风力发电是风能利用的主要形式, 目前常用的运行方式有三种:a) 独立式运行方式, 这种方式是用小型风力发电机向1户或多户用户提供电力, 蓄能使用蓄电池, 以确保无风发电;b) 风力与其它形式相结合的发电方式, 比如风力与柴油机混合使用, 这种方式适用于偏远山区, 或是沿海的岛屿, 草原牧场;c) 并网型的风力发电方式, 这种方式装有电网, 需要足够的风力资源作保障, 因此在一处风场内可安装几十台、上百台的风力发电机, 这将是未来风力发电的主流。

随着中国风电技术的不断成熟, 并网风电机组中单机的容量在逐渐增加, 目前可达到4 000 k W的风电机组, 相应地建设设施已移到海上。目前, 中国连续四年年度新增装机翻番, 已经超过印度, 成为亚洲第一, 世界第四的风电大国, 同时跻身世界风电装机容量超千万千瓦的风电大国的行列。

2.2 太阳能与太阳能电池的发电方式

太阳能的利用有太阳热能和太阳能光伏。当前流行的太阳热能科技是以阳光聚合技术为基础, 产生蒸汽、热水和电力。光伏板组件, 即太阳能电池, 依靠阳光辐射产生直流电而实现发电的装置, 由以半导体 (硅原料为主) 制成的固体光伏电池组合而成。

随着技术的成熟, 并网的光伏发电方式飞速发展, 市场份额已超过分散光伏电源。目前全球光伏电池的总产量超过120×104k W, 安装量累计达到600×104k W。太阳能发电在经过长期试验运行后, 终于可以实现商业运行的目标了, 当前装机总容量已达40×104k W。

2.3 生物质能的发电方式

作为清洁型能源的主流, 生物质能发电使用的材料主要有:a) 农业生产中的废弃物;b) 森林工业产生的废弃物与木材;c) 油料植物;d) 水生的植物;e) 城市中工业废弃物;f) 动物粪便。在当前全球所有能耗的占比中, 生物质能为14%, 不发达地区为60%。这种能源的最大优点是易燃, 且污染少, 灰分低;其缺点也相对明显, 即热值、热效率相对较低, 体积大、运输存在困难, 生物质直接燃烧后产生的热效率为10%~20%。

生物质能发电的方式是目前可再生能源中可靠性最高、电能质量最好的方式, 较之风能、太阳能和小水电这些提供间歇性发电的方式比较, 具备更好的经济价值。作为农业大国, 中国秸秆和林业废弃物资源丰富。根据相关测算, 2 t秸秆产生的电量相当于1 t标煤产生的电量。而秸秆的清洁环保功效是煤所不能比拟的。未来生物技能发电向着高效和清洁型发展, 生物质将转换为更优质的能源。据悉, 全球生物质用于发电的装机总容量已超5 000×104k W, 多在美国与北欧地区。

2.4 地热的发电方式

地热能发电是从地壳中抽取天然的热能, 其热能来自地壳以下的熔岩, 并以热力的形式生成。这种热能简单、成本低廉, 是直接取用热源以抽取能量的方式。这种发电方式是地热利用的有效方式。地热发电先将地下热能转化为机械能, 再将机械能转化为电能。

中国幅员辽阔, 地势资源较多, 多集中在云南、西藏和台湾等高原地区。西藏地区的地热资源最为丰富, 温泉与沸水等地热资源约666处。据调查统计, 有350余处地热都有热流量, 这些热能释放的热量年均供电量相当于300×104t标煤。中国正与联合国开发计划署合作, 与意大利等国对羊八井地区和那曲地区进行热能勘探。西藏全境内建热电站三座, 装机总容量约3 MW。其中羊八井地区热电站装机总容量为215 MW, 为中国之最。可见, 环保型的地热发电发展前景乐观。能源学家分析, 二十年后中国地热发电量将占据全球10%。

2.5 海洋能的发电方式

海洋能源发电是通过海水的运动形成可再生能, 如温差、潮汐、波浪、潮流、盐差和海流等。近20多年来, 受化石燃料能源危机和环境变化压力驱动, 作为主要情节可再生能源之一的海洋能事业取得了很大发展, 在相关高技术后援的支持下, 海洋能应用技术日趋成熟, 为人类充分利用海洋资源提供了保障。

中国拥有四十年的海洋能源开发史, 建立8座潮汐电站, 集中在浙江和福建等沿海地区, 方便考察、勘测, 进行规划设计和可行性研究。为中国海洋发电技术的不断成熟提供了良好的实践基础和经验。

2.6 水力的发电方式

从水利部获悉:中国水电开发已进入高峰期。目前装机容量达1.7×108k W, 年发电量5 600×108k W时, 在建规模约7 000×104k W, 居世界首位。水电已占全国电力总装机的21.6%, 为经济社会发展提供了大量清洁电力。小水电资源开发量可实现1.28×108k W, 位居全球首位。

3 结语