新能源利用技术周伟国主要内容
能源与环境的挑战
节能减排
中国与国际能耗指标的比较
,新能源,的定义
新能源利用技术概述
能源与环境的挑战
2006年中国成为位居美国、日本和德国之后的世界第四大经济体,同时也是全球第四大外国直接投资聚集国。中国经济的对外依存度很高,物资与服务的进出口量占 GDP( 国内生产总值) 总量的 70%
左右,中国已经成为世界制造中心或世界工厂。
中国发展规模空前,中国的发展速度也是世界上绝无尽有的:持续几十年的高速 GDP增长,快速的工业化,城市化,每年上千万的人爬上轮子以车代步,雨后春笋般的房地产项目。这些都需要强大的能源系统来支撑,也给环境带来了巨大的压力。
从能源角度来讲,中国在很多方面,领先,其他国家,第一大煤炭生产与消费大国,第二大能源生产与消费国、第二大石油消费国,
第三大石油进口国、第二大电力市场 。从环境角度来讲,中国是除了二氧化碳之外的所有污染物的最大排放国,而二氧化碳排放量正在赶超美国而将在近期超过美国。 2005年全球污染最为严重的 20个城市中,
中国占了 10个席位。
发展规模空前,
中国石油进口依存度急剧增加。 1995年中国还是原油净出口国,
而去年原油的进口量达到 1亿 4千 5百万吨,石油总体依存度已达到
47%。
中国在应对石油安全挑战的能力比较薄弱。比如说战略石油储备尚未到位,缺少保护航运渠道安全的能力,近 90%的石油进口靠外国的船只来运等。
中国 50%以上的石油进口来自于中东地区,政府有很强的意愿实现进口渠道的多样化,但缺少在近期内现实可行的渠道。
石油安全形势严峻,
资源瓶颈,
中国政府的目标是在 2020年实现 GDP比 2000年翻两番,增长率是每年 7%左右。要达到这个目标,需要两组条件。一组叫做必要条件,另外一组叫做充分条件。
从经济学的角度,持续的经济增长需要三个必要条件:资本,劳动力,自然资源。在资本投入方面,中国有很高的储蓄率,银行系统有非常充足和便宜的资金来支撑经济的持续发展。
从劳动力投入的角度看,中国现在有近七亿五千万劳动力。劳动力的资源很丰富,并且质量也在不断提高。
自然资源包括能源资源、矿产资源、土地资源,水资源、最后是环境容量方面的资源。在这些方面,中国都面临着严重的短缺和不可持续性。
充分条件包括和平的国际环境,有效应对经济发展的区域不平衡,
社会不稳定。金融系统的高效率和抗风险能力也是一个非常重要的充分条件。
总体来讲,中国为取得经济长期可持续发展必须要有效地应对在资源和环境方面的重大挑战。
能源资源储量中煤炭占 92%、石油占 2,9%、天然气占 0,2%、水电占 4,7%,这就注定了我国的能源生产和消费结构在相当长的时期内仍以煤炭为主。目前煤炭占 70%左右,即使采取各种措施,大力发展油、气及可再生能源,可相对减少煤炭所占的比重,但随着能源消费总量的增加,
煤炭总量也将增加,大幅度减少煤炭的消费是较难办到的。我国的优化和调整能源结构的思路应从我国资源储量实际出发,在大力开发煤炭替代能源的同时,应在洁净煤技术推广应用上下功夫。
能源资源分布不均,能源资源重心偏西偏北,而经济发达区域偏南偏东,常规能源需经长途运输才能满足需求,这给社会和经济带来许多问题。
只有因地制宜地注意区域性能源结构调整和优化,在远离能源产地的东南沿海地区发展本地能源和能量密度大的能源 (如核能 )方可缓解矛盾。
煤烟型污染已经给生态环境带来严重的问题;而电力、建材、冶金、
化工等能源消费密集的行业又是我国支柱产业,它们占大气污染的 70%以上。如我国产业结构不发生根本性的改变,仍是冶金、建材、化工大国,
则煤烟型污染难以根本解决。
我国能源面临着三大突出问题,
环境保护严峻,
目前中国 3/4的城市空气污染严重; 2005年全球污染最严重的 20个城市中,中国占了一半;大气污染导致的经济损失占 2005年全国 GDP总量的 3%,而世界银行预测到 2020年损失会达到 GDP的 13%。中国 40%的土地面积遭受酸雨侵蚀。中国大约 3/4的河流与湖泊遭受不同程度的污染,
大约有 100个城市面临严重的水资源短缺危机。
目前中国 27%的土地面积遭受荒漠化,并且每年逐步从西向东扩散。
种种污染情况使得人们的健康状况堪忧,仅在全国最大的 11个城市当中,
每年由于大气污染导致 5万人死亡和 40万人染病。
煤炭的使用是大气污染的主要来源,分别占飞灰排放的 70%、二氧化硫排放 90%、二氧化碳排放的 70%和氮氧化物排放的 67%。而煤矿工的安全生产条件十分恶劣。频繁不断的矿难事故每年要剥夺 6000矿工的性命、每生产百万吨煤炭要牺牲 3名矿工。另外中国每年有数千名矿工死于呼吸系统疾病。
国际能源署在,世界能源展望 2006,中预测,中国将会在 2010年前后超过美国,成为世界上二氧化碳的第一大排放国。这一,质变,
将会给环保工作带来巨大的挑战。
首先是国际方面的压力会越来越大,全世界都在关注中国的能源消耗和环境排放问题。美国政府在大选之后,对于二氧化碳减排的承诺方面会做出更大的努力,很有可能会改变他们对京都条约的态度。
如果中国不提早准备好有效的应对措施,届时作为最大的二氧化碳排放国会在后京都议定书的国际谈判上处于十分被动的局面。
同时,中国政府,专家学者也意识到,受全球气候变化所带来的负面影响最大的是发展中国家。极端气候事件,水灾和干旱都会给中国这样还以农业为主的国家造成巨大的损失。
中国的黄河曾出现断流。那么,今后的长江会不会出现断流?
如果中华民族的两大母亲河都因全球气候变暖受到非常大的影响,
这将对中国的经济、老百姓的生活乃至中华文明都会产生巨大的影响。
我国政府的已高度重视,在减少环境排放方面有非常强烈的意愿,愿意承担温室气体减排的义务,希望通过各种途径同时应对当地污染和全球气候方面的挑战。
我国环境问题的产生和环境污染的加剧,有以下几个因素:
人口压力。我国人口已达 13亿,约占世界人口的五分之一,这使得我国土地等各项自然资源的人均占有量在世界各国中都排在较后的位置。
为求得如此庞大人口的生存,不得不扩大和加深对自然资源的索取,而难以顾及由此对生态环境产生的不利影响。而且,在今后相当长的时期内,我国人口对生态环境的压力仍存在逐渐加重的趋势。
经济发展的压力。我国目前还处在经济文化比较落后的社会主义初级阶段,经济建设是社会主义建设的中心任务。然而,几十年来的历史表明,我国的环境问题(尤其是环境污染)与经济发展存在着一定程度的正相关性。即经济越发展,对环境的压力就越大,环境问题也越严重。
而且,今后一段时间内,这种正相关还难以改变,经济发展对环境的压力将继续增大。特别是城市化和工业化的发展,将使越来越多的废弃污染物排入环境。
改善环境的经济承受力较弱。我国经济的快速发展和仍然较落后的经济现状,一方面对环境产生强烈的冲击和破坏,导致严重的环境问题;
另一方面又拿不出足够的资金来控制和治理环境问题,改善环境质量。
美国开始大规模治理环境问题时,人均国民生产总值达 11000美元,日本虽较低,也超过了 4000美元。中国目前人均国民生产总值仅 2000美元,
人民的生活水平还很低,况且还要兼顾基础建设、交通、通讯、文化教育等多方面的投资需求。因此,在目前的国力下,社会还无力集中更多的资金来改善环境质量,也很难指望在近期内经济实力发展到足以跨越环境问题这一关。
社会心理对环境质量的期望值不高。在不同的社会经济背景下,或是处于不同的发展阶段,人们对于环境质量的需求和选择有着很大的不同。
为环境所付出的代价随时间、收入、价值观念等而发生变化。我国尚处于发展的初级阶段,人们更多关心通过生产来满足各项基本的消费需求,
而对于更高一级的环境享受则属于奢求之列,环境意识淡漠。这一方面导致在生产过程中对环境产生更多的本来可以避免的破坏,另一方面使对环境治理、监督的社会驱动力减小。
上述因素对环境会产生很大的压力,但如果我们在经济增长方式以及发展观上遵循可持续发展理念,则可能最大程度减少这些因素对环境的不利影响。问题是,,先污染后治理,的传统发展观和,以 GDP论英雄,的政绩观在过去的 20多年里却大行其道。传统发展观以经济增长作为衡量发展的唯一标志,把一个国家的工业化和由此产生的工业文明当作现代化实现的标志。
因此,在现实经济生活中,这一发展观表现为对国民生产总值、对高速增长目标的热烈追求,并成了国家经济发展的目标和动力,也成了政府考核各级官员政绩的一个最重要指标。应该说,传统发展观在某个历史时期有其必要性。
但是,也应看到,这种发展观所追求的经济增长没有建立在生态基础之上,没有确保那些支持长期增长的资源和环境基础受到保护和发展,相反,
有的甚至以牺牲环境为代价来求得发展,则其结果导致生态系统的失衡或崩溃,最终使得经济发展因失去健全的生态基础而难以持续。比如,在现行的国民生产总值指标中,既没有反映自然资源和环境质量这两种重要价值的丧失程度,也没有揭示一个国家为经济发展所付出的资源和环境代价。反而是环境越污染,资源消耗得越快,国民生产总值增长也就愈加迅速。
熵的世界观我们传统的世界观是建筑在 19世纪中叶,主要的科学基础是牛顿的三个机械定律和热力学第一定律,以及达尔文的,进化论,。基本的观念是,物质不灭,和,能量守恒,,认为世界总的方向是从无序向有序发展。我们的目标是建立一个,物质极大丰富,的人类大同世界,地球上的资源和能量将随着技术的发展,取之不尽,用之不竭,。
1850年德国科学家克劳修斯总结并表述了热力学第二定律 --即,熵定律,(加入的热量 /绝对温度=熵),他认为:热可以自发地从高温传向低温,而低温不会自发的传向高温。
一杯热水可以自己变冷,确不会自动变热,除非借助外部更多的能量。能量虽然守恒,但质量却发生了变化,一桶温水可能比一小锅开水所含的热量要多,但它永远煮不熟一个鸡蛋。
熵会自发的越来越增加,而不会自动减少。热向何处去了?向更低的温度散去,直到绝对温度- 273℃,一旦散去将难以重新聚积,一旦能量散尽,温差将消失,宇宙将热寂,能量实际上是从有序向无序发展。
进入 20世纪,科学突飞猛进,人们对世界的认识也在不断加深,
科学家发现热力学第二定律是一个具有普遍意义的真理。特别是俄罗斯出生的比利时科学家普利高津,对热力学第二定律进行了广泛的延伸,并创立了耗散结构理论。不仅能源科学进一步证实了这些理论的正确性,资源专家也相信尽管物质不灭,但资源的品位将逐渐失去,
最终将无法再利用。宇宙天文学家肯定地认为:对于太阳和地球,熵定律是一切自然定律中的最高定律,因为对于宇宙和天体的研究,越来越证实这一定律的正确。
物理学家也发现时间是不可逆的,如同熵增加的过程也不可逆转一样,时间和能量起源于一点,时间最终指向熵增加。生物学家发现生命的过程也在熵定律的涵盖之下,生命就是一个能量的过程,生命的能量过程就是整个宇宙的能量过程中的一部分,生命逝去的过程恰恰就是一个熵增的过程。而环境学家也认为熵增正是地球环境面临的规律性问题,甚至社会学家和经济学家也在沿用着这一定律来分析、
认识和解释问题。
熵定律已经成为一种新的世界观,它为人类规范了一种行为界线,
我们无法逆转熵的方向,就像无法逆转时间一样,但是可以减缓熵增加的速度和过程,通过我们对自身的生活方式和行为方式的调整和约束,通过科学技术进步和社会观念进步,来减缓有效资源和有效能量的耗散速度。
20世纪 70年代,先后两次石油危机之后使人们更加坚信不移,世界的资源不可能无限制地支持人类的高速发展和肆无忌惮的消费,
,物质极大丰富,仅仅是一个梦想,社会、经济发展的有序性是由更多的无序作为代价的。因此,,可持续发展,,,绿色 GDP”和,循环经济,等等观念开始成为人类文明的主题,影响人类的发展进程。实际上,这就是我们所说的,科学发展观,。
在熵的世界观的感召下,为了落实可持续发展的战略转变,一些以节约资源、保护环境、提高能效为核心的,行动浪潮,在西方发达国家迅速涌起,
相应发展出,能源需求侧管理( DSM),,,合同能源管理( EMC),,
,综合资源规划( IRP),,,资源环境交易,,,温室气体减排机制,,
,能源服务公司( ESCo)体系,等等,这些立足于需求侧的能源优化和以节能环保为盈利空间的市场化运作手段得到了社会和政府的支持,同时也提出了在需求侧和一些小规模资源综合利用现场直接建立相关的能源利用设施的必要性。
节能减排
“十一五,期间单位国内生产总值( GDP)能耗和主要污染物排放总量分别降低 20%左右和 10%。
“提高能效,,就是要提高用能产品的能源转换效率;
,降低能耗,,就是要降低各种产品(或服务)的生产能耗;
,引导消费,,就是要提倡适度消费、杜绝资源浪费行为 ;
,使用可再生能源,,就是要大力开发各种可再生的能源 。
节能新核心:
能源为人类所使用,必须通过技术设备才能实现,如电能通过各种电器设备、油品通过内燃机、煤炭通过工业锅炉、液化石油气通过燃气灶等。因此,各种耗能设备的能源转换效率高低,是评判设备节能与否的关键指标;各国节能产品使用比例的高低,是衡量一个国家节能与否的关键指标。
不断提高用能产品的能源转换效率,加强推广使用高能效、低能耗产品,逐步淘汰各种低能效、高能耗产品,是节能工作的基础和根本。各国的经验表明,要大幅度、大面积提高各种用能产品的能效,需要国家出台强制性的用能产品能效标准,低于标准的产品不能生产和销售,先进标准的产品(节能产品)要给予财税政策的鼓励和支持,并且标准本身要持续不断提高,同时强制性标准的贯彻执行需要严格的执法监督来保证。
“提高能效,,就是要提高用能产品的能源转换效率;
提高用能产品的能效,是发达国家开展节能的普遍做法。我国目前存在的主要问题在于:
一是大部分的用能产品没有强制性的能效标准、或标准比较落后(我国目前共发布终端用能产品能效标准仅 20多项);二是没有相应的法规制度保证能效标准中的强制性能效限定值的有效实施,
没有执法、没有处罚,现有标准未得到很好的执行;三是没有财税政策的支持和引导,节能产品的使用与推广乏力。我国能源消费总量为世界第二,且工业能耗居主导地位(占 70%),我国各种用能产品繁多,在激烈市场竞争环境下产品能效普遍低下(如现在市面上销售的家用空调多为 5级),提高用能产品能效的工作任重道远。
当然,现有设备的更新换代有一个周期问题,大幅度提高用能产品能效有一个过程,总之,从长远来讲,,提高能效,是节能工作的核心和重点所在。
如果把各种用能产品的能源转换效率都大幅度提上去了,是不是节能工作就大功告成了呢?也不是,因为即使是使用能效最高的用能产品,不同的管理水平、不同的生产工艺,其产品(或服务)的单位能耗也不同。如各种条件都一样的酒店,如果夏季空调温度设置分别为 24℃ 和 26℃,则提供同样的服务,空调能耗至少相差 10%;同样的建筑物,节能建筑比不节能建筑在采暖或空调能耗上低 50%;同样是钢铁企业,大型联合钢铁企业与小钢厂相比,吨钢能耗就小得多。降低单位产品(或服务)的生产能耗,同样需要国家出台强制性的产品(或服务)生产能耗标准(如吨钢产品综合能耗、新建建筑节能 50%等),并辅之以严格的执法来保证贯彻落实(高能耗产品生产能耗标准,应成为国家关停,五小,企业的依据所在)。
“降低能耗,,就是要降低各种产品(或服务)的生产能耗
“引导消费,,就是要提倡适度消费、杜绝资源浪费行为所有能源的消费可以按流转途径分为两种:一种用于生产(工业能耗和部分交通能耗),一种用于生活(建筑能耗和部分交通能耗)。前者的能源经过生产工序流转到了各种产品当中,如一个纸杯、一张桌子、
一块瓷砖等,都具有能值,且在我国 70%的能源进入了各种工业产品当中;后者是直接用于消费,改善我们的生活品质。因此,节约各种产品,
也就等于间接节约了生产该产品所消耗的能源,是一种间接节能。引导消费,就是要在不影响(或基本不影响)生活水平的前提下,尽量减少各种资源(产品)的使用(或选择低能耗产品的使用),延长产品使用寿命,杜绝资源(产品)的浪费,实现间接节能,这也是我国建设节约型社会的要求所在。
尽管我国提出把节约资源作为基本国策之一,但现实生活中各种资源(产品)的浪费比比皆是,比如商品过度包装、一次性消费产品盛行、
政府公共资源浪费、餐桌上的浪费、劣质产品的能值浪费(同样功能产品其生产能耗基本相同,若因质量差异造成产品寿命缩减一半,则消费低质量产品就等同于浪费一半的产品能值,在市场竞争激烈的中国,粗制滥造的现象还比较严重,假冒伪劣产品还屡见不鲜)等。
“引导消费,能实现的间接节能潜力是非常大的,除了以上潜力外,
还包括以下几个方面:
( 1)信息资源对传统物质产品(含有能值)的替代。如获取信息的渠道不通过传统的报纸、杂志、文件、广告传单等物质媒介,而通过电视、
广播、互联网等信息媒体,则后者消费的能耗低、造成的污染小;如数码相机电子相片对传统相机使用胶卷的替代,使胶卷产业迅速萎缩,也节约了能源;据,厦门日报,报道,厦门港实施,电子疏港系统,,每年节约纸张达 1200万张;政府通过电视电话会取代传统会议,市民通过网上购物取代现场购物,企业使用网络开会,则可大幅度减少交通能耗。
随着高度信息化社会的来临,信息替代物质和能源的领域将越来越大。
( 2)低能值产品对高能值产品的替代。在我们日常消费中引导消费者多消费低能值产品,同样是脸盆,塑料盆比铁盆更节能,塑钢产品比铝合金产品更节能(因为前者生产能耗低);在日常饮食中倡导多食用新鲜食品,因为反季节食品(如冬季食用夏季的食品、国内食用国外的食品)需要冷冻和运输能耗,且营养不一定好。
( 3)产品出口的能值结构调整。过多的出口高能耗、资源性产品无异于间接出口能源 ( 2006年出口产品的能值占我国能源消费总量的 20%)。
我们引导大家过低能耗的生活,不是降低生活水平,而是寻找利用最少的能源满足我们现代生活的最佳途径,对减少能源消费总量是非常关键的。我国已经大幅度降低了资源性、高能值产品的出口退税率,在房地产领域也出台了 90/70政策(新开发商品房 90平方米以下的小户型不低于 70%比例),但总体上,引导消费,的政策研究还不够,措施非常有限,潜力还很巨大。需要特别指出的是,,引导消费,
的同时,等于减少了 GDP总量(因为消费量减少),对降低,单位
GDP能耗,目标的效果是有限的,但却能降低能源消费的总量,这也是单位 GDP能耗目标的缺陷所在。
“使用可再生能源,,就是要大力开发各种可再生的能源节约能源要解决的根本问题,就是化石能源的稀缺性和化石能源使用造成的环境污染及温室气体排放。以上三个节能核心都集中在能源消费环节,大量使用太阳能、风能、水能、海洋能、地热能等可再生能源,
等同于大量节约了化石能源,因此,使用可再生能源,是第四个节能核心。
我国虽然已出台了,可再生能源法,,但很多配套措施尚未落实,
特别是在财税支持方面力度不够,如安装太阳能热水器、空气源热泵热水器(其能耗相当于电热水器的 1/4)等产品,消费者不能得到政府补贴,生产商也不能得到政策支持。许多国际专家认为,解决世界能源问题,关键在于两个方面:一是大幅度提高用能产品能源效率,二是大力发展可再生能源,除此之外别无选择。由此可见使用可再生能源的重要性。
我国如果能将使用可再生能源作为节约化石能源的一种途径,则应该在考核各地单位 GDP能耗时,把可再生能源的使用数量从能耗总量中剔除,当作节能量对待,这样各地大力发展可再生能源的积极性将得到积极发挥。
以上四个节能核心,涉及能源的生产、消费和使用各个领域,在指导具体节能实践时比,结构节能、技术节能、管理节能,的宏观政策更具有可操作性。落实四个节能核心,关键在于中央政府的政策主导,
重点在于各地政府的贯彻落实。我国已将,十一五,节能目标层层分解到各地、市、县,各地区节能指标能否完成,很大程度上将依赖于四个节能核心能否得到很好的贯彻落实。如果全国上下都能以更大的决心、更大的气力、更有力的措施抓好四个节能核心,在财力、物力、
人力上给予保障,则必将为我国完成,十一五,节能目标、乃至更长远的节能规划打下坚实的基础。
中国与国际能耗指标的比较
1、国际对比的指标体系世界能源委员会在 1995年出版的,应用高技术提供能效一文,中,
把,能源效率,定义为,,减少提供同等能源服务的能源投入,,根据这个定义,衡量能源效率的指标可分为 经济能源效率 和 物理能源效率 两类。
经济能源效率指标又可分为单位产值能耗和解决成本效率(效益);其中单位产值能耗是反映一个国家的综合能源效率指标,是世界各国普遍采用的一个指标。每个国家都有一次能源消耗量和相应的国内生产总值 (GDP),两数相除就可以得出单位 GDP的能源消耗量,
这就是单位产值能耗。
物理能源效率,可分为物理能源效率(热效率)和单位产品能耗。
中国与发达国家能源效率比较一般是指单位产值能耗,物理能源效率和单位产品能耗的比较。
2、单位产值能耗的国际比较现在有许多人一谈到节能减排,就认为中国的能源利用效率很低,
十一五,节能 20%是很容易实现的。因为我们每一个单位 GDP的能耗是欧美的 5到 6倍,是日本的 9到 11倍,我们降 40%的潜力是非常大的,我们与其他国家的差距太远了。
说中国单位产值能耗与发达国家有那么大的差别这完全是一种误会,
这里有许多不可比的因素。
单位产值能耗的国际比较是一个复杂的问题。主要问题是按汇率计算的国内生产总值的美元不能反映各国的实际情况,尤其是物价低廉的发展中国家,按购买力平价( PPP)是以一国实际购买力水平为基础,
用来计算国内生产总值以美元表示的一种国际币值,计算可能比较接近实际。
根据日本能源经济研究所按汇率计算的单位生产总值能耗,2000年中国每百万美元 GDP 能耗为 1274吨标准煤,日本仅 131吨标准煤,中国是日本的 9.7倍;欧盟为 214吨标准煤,中国是欧盟俄 6倍;世界平均为
377吨标准煤,中国是世界平均的 3.4倍;实际上中国产值能耗与发达国家不可能有这么大的差距。
按购买力平价( PPP)计算的单位产值能耗,中国与发达国家的差距就很小,2000年中国仅比日本高 20%,比发达国家
( OECD)平均值甚至低 8%。总的说来,中国按汇率计算的单位产值能耗被明显高估,而按 PPP计算的产值能耗又可能偏低。用汇率法单位产值能耗直接进行国际比较,特别是同发达国家比较是不恰当的。
用 PPP法单位产值能耗进行比较,可信度也不高。世界银行在进行中国单位产值能耗的国际比较时,是把中国与条件比较接近的其他发展中国家的平均值进行比较,而不是同日本等发达国家比较,得出 2000年中国汇率法单位产值能耗比非 OECD国家的平均值高 60%左右,1990年高 1.4倍左右。
这些研究说明单位产值能耗与国际比较是很困难的。
据国际货币基金组织最近的计算,如果按名义汇率计算中国
2005年的 GDP 仅为 2.22万亿美元,占世界总量的 5%,位列世界第四;
如果按购买力平价( PPP)计算,中国 2005年的 GDP为 9.41万亿美元,
占世界总量的 15.4%,位列世界第二。两种计算方法中国 GDP总量相差 4.2倍,相应的单位 GDP产值能耗也要相差 4.2倍,这可不是一个很小的差异。但是究竟哪种计量方法更能反映现实?这在学术界至今没有达成共识。
如果考虑中国对世界的影响,由于这种影响是通过贸易流、资金流等以现行汇率计价的活动实现的,因此此时用汇率折算的 GDP
更为合理。但也有学者认为比较各经济体的 GDP规模,购买力平价是正确的方法。这几年人民币汇率浮动之后,人民币不断升值,已经由过去的 8.3元人民币兑换 1美元,变成 7.3元人民币兑换 1美元,如果按汇率法来计算中国的单位产值能耗,由于汇率的变化不费吹灰之力,使中国的折美元的单位产值能耗明显降低了。
所以有人认为,要使中国的单位产值能耗水平很快降下来,使中国折美元的单位产值能耗不再落后,最简单的办法是让人民币赶快升值。
单位产值能耗受许多因素影响,上面仅仅分析了其中最突出的一个因素,其他还有各国的历史发展阶段、能源结构、社会因素、自然因素、
体制因素、价格因素、技术因素、政策因素等等。下面再分析几个影响较大的因素。
1)各国的历史发展阶段不同,单位产值能耗会有相当大的差别。发达国的发展经验表明,单位产值能耗相对于人均产值通常遵循一条钟形曲线,这条曲线可以被比作一座小山,为了发展经济拒绝高收入水平,每个国家的单位产值能耗有一个上升过程,达到顶峰后再逐步下降,发达国家已经完成了工业化,单位产值能耗处于下降阶段;中国和一些发展中国家还处在工业化阶段,单位产值能耗处于上升阶段;中国单位产值能耗高于发达国家是由于所处的历史发展阶段不同造成的,中国完成了工业化之后,中国的单位产值能耗也必然会下降的。当然中国在工业化阶段,尽量走新型工业化道路,尽可能降低单位产值能耗。
2)能源结构对单位产值能耗的影响。我们都知道石油、天然气的能源利用效率要大大高于煤炭。发达国家的一次能源消费都是以油、气为主的,能源利用效率高,相应地单位产值能耗低。我国是世界上少有的几个一次能源消费以煤炭为主的国家,煤炭的能源利用效率低,污染重,
在同样的条件下,我国的单位产值能耗要比油、气为主的国家高一些。
3) 社会因素对单位产值能耗的影响。所谓社会因素是指人口数量和素质,消费行为等。中国是世界上人口最多的国家,人口的衣食住行都要消耗能源的,人们为生活需要而消耗的能源不产生产值,因此人口多会使单位产值能耗上升。
综上所述,单位产值能耗的国际比较是一个非常复杂的问题,影响的因素很多,到目前为止还没有一种公认的国际比较办法,因此,把中国的能源利用效率说得很落后,把节能减排说得轻而易举,对于正确认识当前节能减排形势的严峻性是不利的。
3、物理能源效率的国际比较当人们讲到中国的能源效率时,往往说中国能源效率比发达国家低 10个百分点,甚至说:,中国的能源利用效率约为 30%,日本和美国在 50%以上,,中国的能源效率比日本和美国低 20个百分点。所以也认为中国,十一五,规划提出的单位 GDP能耗节约 20%左右是很容易实现的。
其实所谓中国能源效率比发达国家低 10个百分点是不可靠的,而所谓中国能源效率比日美低 20个百分点更是一种误解,中国的能源利用效率约为 30%是能源效率,日本和美国在 50%以上是终端利用效率,
两者是不同性质的效率,是不可比的。
联合国欧洲经济委员会关于物理能源效率(热效率)的评价和计算方法是:能源系统总效率由三部分组成,即开采效率、
中间环节效率和终端利用效率。
开采效率:是指化石燃料储量的采收效率(回采率)。
中间环节效率:包括加工转换效率和贮运效率,后者用能源输运、分配、贮存过程中的损失来衡量。
终端利用效率:即终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比。
开采效率、中间环节效率和终端利用效率的乘积为能源系统总效率,中间环节效率与终端利用效率的乘积为能源效率 。
按照上述定义计算能源效率相当复杂,还存在许多不定的因素,
需要详细的动态数据,无论是开采效率,中间环节效率或终端利用效率都难以科学的计算天然气的回采率很高,煤炭、石油的回采率低,一次能源消费中天然气消费量大的国家开采效率就高,这种效率的高低并不是决定于技术水平,而是决定于资源赋存条件,是否合适?大量进口石油、天然气的国家,石油、天然气的回采率是按出口国的回采率还是按进口国本国的回采率来计算?总之,开采效率计算中有许多不正确的因素。
中间环节效率:所谓中间环节效率,规定是指加工、转换和贮运的效率。问题是对于加工、转换、贮运损失如何定义?例如煤矿、石油、天然气和电力的自用煤、自用油、自用气、自用电都作了计算,那么这些能源企业使用了非自己生产的能源,如煤矿用的油、气、电力是否也要计入;
再说输电损失,应当是发电厂供电量减去终端用户获得的电量计算,而现在电力行业的输电损失没有计入到售用户(包括大用户和供电公司)购电后的输配电损失。
另外,中间环节的损失对于进口能源的国家没有或减少了煤矿、气田的损失,靠进口电力过日子的国家没有或减少了电厂的损失,中间环节的损失大大减少,并不能说明他们的节能工作搞得好。从中间环节损失和能耗的计算来看,损失最大的是发电和电厂供热损失,发电、供热用能占一次能源的比重越大,中间环节的损失和能耗就越大,中间环节效率越低,
发电、供热实用的能源中煤炭的比重越大,中间环节的损失和能耗就越大,
中间环节效率就越低;发电、供热使用的能源中煤炭的比重越大,中间环节的损失和能耗就越大,中间环节效率就越低;热电联产搞得越多,比热电分产的中间环节的损失和能源就越大,中间环节的效率就越低。
这种关于能源效率的计算方法违背了电气化可以节能;电力工业最能干净利用煤炭,煤炭要尽可能让电力工业转化为电力使用;以及发展热电联产,冷热电联产可以节约能源的原理的。
终端利用效率:即终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比。这里的有用能与开始时输入的能源量都是很难确定的,
而且终端的能源用户数量很多,没有深入的调查和统计资料,是难以精确计算的。
由于物理能源效率计算存在种种问题,所以国际上很少计算并公布物理能源效率。在这种情况下,是无法得出中国与世界先进国家在能源效率上的确切差距的。
能源效率低的主要原因:①一次能源和终端能源消费结构以能效较低的煤炭为主。(注:由于以煤炭为主,开采效率比 ECE地区低了一半,这是个重要原因)。②能效较低的乡镇工业迅速发展,
部分抵消了大中型企业能效的提高。③产业结构的变化。终端利用效率相对较低的交通运输的比重明显上升,而终端利用效率较高的工业部门的比重下降。
西欧、东欧和前苏联都是以油气为主的国家,与中国以煤炭为主是不可比的,象中国开采效率低下,以及其他几次指标的低下都与以煤炭为主有极大关系,不能全怪中国的产业结构重型化和技术落后。
4、单位产品能耗的国际比较当人们讲到中国的能耗时,往往说中国的单位产品能耗高 47%或
40%,且不作任何说明,似乎中国所有的工业部门的生产都很落后。
其实这是一个很大的误解,一是原来的研究成果上说的是指耗能大的
8个工业部门的产品能耗指标平均数与国际先进水平比较的结果,并不是指中国所有用能部门的能耗;二是即使是 8个工业部门的能耗指标,也有许多不可比的因素,有些指标看起来中国的指标高,实际上中国并不落后,却是世界先进水平。
1,中国工业部门小型企业数量多,占产量比重大,是影响最大的因素。
中国中小型工业企业的产品单耗比大型企业高 30%~60%。
2.中国能源结构以煤为主,影响也很大。中国一次能源消费中煤占 68%,
而 OECD只占 20.5%;中国终端能源消费中煤占 37.3%,而 OECD只占 3.5%;
中国合成氨原料中煤占 65%,而日本是 100%的天然气,煤制合成氨的单位能耗比天然气要高出 60%。
3,中国装备的技术水平低,要多消耗能源,如中小电动机运行效率,中国为 87%,美国是 92%。
4,中国先进生产工艺尚不普及,如水泥生产中窑外分解窑技术的产量,中国只占 40%,日本占 98%,仅此项技术的热耗仅为湿法窑的 60%。
5,中国的能源质量差,如炼焦精煤平均灰分,中国为 9.92%,而美国仅
7%;发电用煤平均灰分,中国为 26%,美国仅为 10.3%,生铁产量看增加
2.7%。
6,中国资源再生比重低,要多消耗能源。废钢占粗钢产量的比重,中国只占 1/4,世界平均为 43%,与铁矿石制铁炼钢相比可节能 58%;再生铝比原生铝节能 92%~96%;废 占造纸原料比重,中国只占 1/3,日本为 60.3%,
废 再生能耗比用木材造纸少 80%。
五,中国电力工艺能耗的国际比较当前国际舆论总认为中国的能源利用效率很低,能源浪费严重。
国内一些专家在研究能源效率时,总认为中国电力工业的能源转换效率不高,有的认为中国火电供电煤耗比世界先进水平高 80克标准煤、
70克标准煤或 50克标准煤等等,同时认为中国的厂用电率、线损率也都比世界先进水平高。
中国的电力工业装备基本上都是在改革开发以后 20多年中发展起来的,特别是最近 5~10年发展速度加快了。中国在 1978年全国装机容量只有 5700多万千瓦,到 2006年已经增加到 6.22亿千瓦,增加了十倍多,所以中国电力工业,无论是发电、输电、配电都是新的,有许多世界一流的工程,把中国电力工业看成是落后的,浪费能源的是没有道理的。
中国视日本为电力工业最先进的国家,在中国和日本的比较中有一个非常奇怪的现象。中国人自己与日本人比较的结果认为中国远远落后于日本,而日本人与中国比较的结果是中国与日本相差无几,都是世界上热效率最高的国家。
中国人的比较:中国能源综合发展战略与政策研究中,用火电厂供电煤耗比较,1990年中国平均供电煤耗为 427克标准煤 /千瓦时,世界先进为 322克标准煤(日本),差距为 95克标准煤,+28.6%; 2000
年中国平均供电煤耗为 392克标准煤 /千瓦时,世界先进为 316克标准煤
/千瓦时(日本),差距为 76克标准煤,+24.1%;,节能手册 2006,中,
2005年中国平均供电煤耗为 370克标准煤 /千瓦时,世界先进为 312克标准煤 /千瓦时(日本),差距为 58克标准煤,+18.6%。总之,中国火电厂供电煤耗还有相当大的差距。
日本人的比较:日本海外协力调查会编印的,2004年海外电气事业统计,显示,中国是世界上电力工业热效率提高得最快的国家,中国在 1992年到 2002年的 10年间,火力发电厂的热效率从 34.85%提高到
40.36%,提高了 5.51个百分点;韩国从 36.7%提高到 40.0%,提高了 3.3
个百分点;美国从 32.5%提高到 33.1%,只提高了 0.6个百分点,中国在
10年间火力发电的热效率提高最快的国家。
中国 2002年火力发电厂热效率在世界上也是名列前茅的。世界上拥有装机容量最多的十几个国家 2002年火力发电厂热效率统计中,日本最高为 41.0%,中国居第二位为 40.36%,其他国家依次为韩国 40%,
意大利 39.8%,俄罗斯 36.5%,美国 36.1%,澳大利亚 33.4%,美国
33.1%,加拿大 32.1%。从日本海外协力调查会的统计看,2002年中国只比电力工业热效率最高的日本低 0.64个百分点,而比其他国家都高得多,如比俄罗斯和美国高 4个百分点,比美国、加拿大分别高 7个和
8个百分点。
据日本海外电力调出会,2006年海外电气事业统计,来看,2004
年火力发电厂热效率日本 40.9%居第一,韩国 40.7%居第二,意大利
40.5%居第三,中国 40.2%居第四,德国 40.1%居第五,其余美国、俄国、加拿大、英国等都在 40%以下。考虑中国 2005年,2006年投产的超临界、超超临界的火电大机组数量更多,火力发电厂热效率会有更加显著的提高;特别是,十一五,期间将关停 7000万千瓦左右的小煤电、小油电,实行节能、环保、经济调度,火力发电厂的热效率会有跨越式的发展。如我国统计 2005年火力发电总效率已达到 40.9%,与
2004年日本的效率相等。
为什么中国和日本比较火力发电厂煤耗或热效率会有这么大的差距?主要原因是统计口径不同,我国电力工业统计中热效率有电厂热效率、电厂供热效率和电厂能源转换总效率,而火力发电厂煤耗有发电煤耗和供电煤耗;电厂热效率与发电煤耗是一致的,电厂能源转换总效率包括发电和供电两个方面的效率,由于电厂供热效率比发电厂热效率高,所以电厂能源转换总效率要比电厂热效率高。中国在与日本比较时,拿中国的供电煤耗与日本的电厂发电供热的平均煤耗比较,所以显得中国供电煤耗大大偏高。
而日本方面比较是拿中国的电厂能源转换总效率与日本的电厂能源转换总效率进行比较的,显得中国的热效率与日本十分相近。 2002年中国的三个热效率分别为 35.12%,84.28%和
40.36%; 2004年中国的三个热效率分别为 35.42%,84.84%和
40.18%; 2005年相应为 35.19%,86.46%和 40.9%。应当说日本海外电力调查会比较方法是准确的。
其实中国和日本火力发电的热效率和煤耗不具有可比性,因为中国火力发电厂消耗的化石能源是煤炭,2000年中国火力发电厂消耗的燃料是以油气为主的,2000年日本火力发电消耗的燃料中,油气只占 4.0%;而日本火力发电厂消耗的燃料是以油气为主的,2000
年日本火力发电消耗的燃料中,油气占 61.2%,煤炭只占 38.8%。因为煤炭转换效率低,一般只能达到 30%~40%,而油气发电效率可达
50%~60%,所以日本火力发电厂热效率比中国高是必然的,
近年来中国火力发电厂的热效率与日本接近的原因在于中国燃煤电厂技术先进、热效率高,还有中国的热电联产搞得好,提高了电厂能源转换总效率。中国的燃煤电厂热效率能够接近日本油气为主的热效率,充分说明中国燃煤火力发电是非常先进的。或者说正确的比较方法应当是,中国燃煤电厂的平均热效率与任何发达国家的燃煤电厂平均热效率比较才是合理的,问题是发达国家没有这样的统计数字。
至于厂用电率的比较也有同样的问题,燃煤电厂要输煤、磨煤、燃煤电厂的烟气要有电除尘和脱硫装置,厂用电的耗费量较大,厂用电率较高;而油气电厂就不存在输煤、磨煤、除尘、脱硫等装置,厂用电的消耗量小,相应的厂用电率较低。
综上所述,我们可以得出结论:中国火力发电厂的效率并不低,中国电力工业的能效是高的,是达到了世界先进水平的。
2006年上半年,全国火电厂供电煤耗每千瓦时下降 6克标准煤,全国线路损失率下降 0.22个百分点,两个指标都有下降,照理讲电力行业的产值能耗应当是下降的,怎么反而是上升 0.8%?至于电力行业产值能耗下降,对于单位国内产值能耗下降起什么作用就变得复杂了,这里涉及电力的使用效率问题,2006年国内生产总值增长 10.5%,全社会用电量增长 14%,电力弹性系数为 1.33,也就是说万元产值的耗电量是上升的,
如果电力行业的节能率小于产值电耗的上升,那么产值耗电量上升,造成万元产值耗电的能源消耗上升;但是多用了电力,说明电力替代了其他能源,如果由于多用电能节省更多的其他能源,那么多用电会使万元产值能耗下降,所以万元产值电耗上升对于国内生产总值能耗的影响还是要看总的能源消耗量是上升还是下降。所以从万元产值耗电量的上升还是下降,万元产值耗电量折算成能源的上升还是下降都不能说明单位产值能耗的升降的。
电力行业节能降耗对于全国节能减排究竟有多大的作用?国家把电力行业作为节能减排的重点行业,希望通过,上大压小,关停小煤电、
小油电,通过节能、环保、经济调度能承担较多的节能减排任务。但是从实现情况看,电力行业对节能的作用不是很大,据南方电网有限公司总经理赵建国的计算,广东省 2005年电力消耗的能源占能源总消耗的
50.1%,单位供电煤耗 333克标准煤 /千瓦时,到 2010年下降为 305克标准煤 /千瓦时,应当说这个降幅是很大的,( 2005年全国火电供电煤耗是
370克标准煤 /千瓦时,,十一五,能源发展规划 2010下降到 355克标准煤 /
千瓦时),2010年电力弹性系数仅为 0.93~1.03,( 2006年全国电力弹性系数为 1.33),按此计算电力只能使产值能耗下降 3.5%~5.7%,(完成
,十一五,节能目标电力工业潜力巨大,中国能源杂志 2007年 4期)。这是由于中国电力行业的能耗指标相当先进,节能潜力并不很大,而且为了节能要付出高昂的代价。
从上面的分析可以看到,中国与发达国家关于能源效率的比较是非常困难的,单位产值能耗、能源效率的比较是关于能源效率最全面的比较,特别是物理能源效率中能源系统总效率的比较,不仅考虑了实际消耗的能源,还考虑了开采效率,涉及面更宽;但单位产品能耗的国际比较只涉及 8个或 7个能耗大的工业部门,未涉及一产、
二产和居民生活用能涉及的面很窄。
关于中国与国际比较的研究报告中,对于这三种比较存在的问题都有相当详细的分析和说明,可是在最近几年在引用有关资料时,
存在严重的断章取义和曲解,渲染成中国能源利用效率大大落后于世界先进国家水平,以至于认为中国要实现单位产值能耗下降 20%
作用是轻而易举的事。
中国自改革开放以来的 20多年中,从国外引进了许多先进设备和技术,使我国的能源利用效率有了很大的提高,中国目前的能源利用效率虽然不是世界最先进的,但不是非常落后的,我们要完成节能减排任务还是非常艰巨的,节能的形势是非常严峻的,只要我们按照党中央、国务院的指示去做,做到认识到位、责任明确、措施配套、政策完善、投入落实、协调得力、是可以完成的。
,新能源,的定义所谓,新能源,,包涵着狭义化和广义化的两个层面的定义。
目前对于新能源的狭义化定义,主要是将新能源局限在可再生能源技术之中。客观的说,仅仅谈可再生能源,而不强调,新,与,旧,
的本质区别,将会严重束缚我们的创造性和新能源自身的健康发展。
严格地讲,可再生能源不是新的能源利用形式,在人类进入工业革命以前是没有大规模利用化石能源的。自我们的祖先开始利用火之后,数十万年以来,可再生能源一直支撑着人类的文明进程。它是最古老的能源利用方式,只是今天当人类无法承受工业化大规模利用化石能源所带来的环境和资源的巨额代价时,我们才重新赋予可再生能源以,新,的含义,它的新不在于它的形式,而在于它在今天对于环境和资源的新的意义。它是一系列新技术;也是一系列新思维、新观念、新哲学;更是新市场、新机制和新交易。
对于环境和资源具有新意义的能源利用方式不仅仅局限在可再生能源技术。
要搞清什么是新能源,就需要搞清什么是传统的能源利用形式,特别是工业化时代的能源利用特点。由于技术的发展,对能流密度和能量强度的需求日益提高,大规模的工业化生产、城市化建设都对能源系统规模化的要求日益强化。应对更强的能流密度需求,只得建造更大能流密度的能源供应系统来保障供需。
为了不断满足日益增强的能源需求,工业时代的基本法则是,规模效益,,生产形态同时强调社会分工的细化。在细化分工之后,要想提高能源的转换效率,唯一的方法就是不断扩大生产规模。因为所有的效率评价体系仅仅基于单一产品的转换端,而不是从能源利用的终端进行综合评价和系统综合优化。这种传统的能源生产利用形态,必然导致企业不断扩大能源转换装置的规模,不断加大能源输送系统的规模,也不断大量消耗和浪费能流密度高的资源,同时造成污染物的集中排放。在电力方面的主要表现是:,大电网、大电厂、特高压,;在热力行业是追求:大型热力厂、大型管网系统等等。
传统能源生产利用形态造成了一系列的问题,首先是终端能源利用效率无法提高,转换系统加大,输送能源的电网、热网、铁路、管网等都要加大,中间损失自然会增加;其次是必须大规模利用资源,一方面造成小规模的资源被忽略或浪费,另一方面被资源的规模所局限,造成可利用资源的供应出现瓶颈;其三是由于效率无法提高,导致环境污染加剧。特别是集中排放二氧化硫造成酸雨问题和大量排放温室气体导致全球变暖。全球温度升高,海平面上升,造成极端气候变化频发,不是酷暑就是严寒,又进一步加大了能源的消耗,整个能源系统和生态系统同时陷入恶性循环;
其四是安全问题,大电网和超高压输电为供电安全带来了极大的隐患,造成大面积停电事故频发等问题,脆弱的电网成为恐怖分子和敌对势力要挟的把柄,成为悬在现代文明头上的,达摩克利斯剑,;再则,
这种规模化的能源大生产格局,无法调动社会和民众的积极性来参与节约和优化系统能源,使能源的经营者成为孤家寡人和众矢之的。因此,
人类需要在能源问题上寻找到一条新的出路,需要有多种新的能源转换和利用形态,建立多源新的能源供应体系,创造多维的能源交易机制来解决人类文明的动力问题,减少污染排放,实现可持续的发展,这就是我们所说的,广义新能源,。
将新能源狭义化而桎梏在可再生能源的狭小区间,是对新能源的曲解,
其中也反映了传统能源经营者对于新兴能源形态可能构成的挑战的担忧。
将新能源狭义化可以使新能源无法达到整合目的,难以形成协同效应,永远只能成为传统能源形式的,补充,,也就不可能对传统能源经营者的利益格局构成真正意义上的威胁,能够确保他们既得利益的长期稳定和不断增值。
然而,,长江后浪推前浪,是历史的规律,新的技术必然要替代落后的生产方式,这是不以人们意志为转移的。蒸气机代替牛马,内燃机代替蒸气机,新的能源体系和由新技术支撑的能源利用方式、以及新的能源利用理念最终会替代传统的能源利用机制。所以,新能源的关键是针对传统能源利用方式的先进性和替代性。严格的说能够实现温室气体减排的技术都可以列入新能源,但又不仅仅局限于此。
广义新能源将主要包涵了以下几个方面,1、高效利用能源; 2、资源综合利用; 3、可再生能源; 4、代替能源; 5、核能; 6、节能。
1,高效利用能源目前中国的能源综合利用效率为 35%左右,丹麦的能源综合利用效率超过 60%,而且丹麦经过分析研究,认为该国的能源利用效率最少可以再提高 20%。尽管这中间存在着统计口径问题,但是丹麦是全世界公认的已经实现能源与环境可持续发展的国家,是全球的一个样板。丹麦的第一个经验就是改变传统的能源生产利用形态,打破行业分工局限,对能源的利用已经实施了,温度对口,梯级利用,,加大了能源的整合优化利用空间,有效提高了资源的综合利用效率。
热电联产虽然是一种传统的能源技术,但在丹麦得到了非常广泛应用和高度的重视,并赋予它可持续发展的新含义。到目前为止,丹麦没有一个火力发电项目不供热,也没有一个工业供热锅炉不发电。通过化石燃料转换能源的综合利用效率一般超过 70%,是提高全社会能源利用效率的重要技术。丹麦的热电联产燃烧利用多种燃料,秸秆、树枝、垃圾、天然气和煤炭等资源,基本上是有什么烧什么,什么便宜烧什么,
既通过能源梯级利用提高了能源的综合利用效率,又利用可再生能源或废弃资源增加能源供应,建设环境污染。在丹麦,能源综合利用效率 60
%是依靠热电联产对能源实现梯级利用完成的,从 60%再往上增加主要依靠可再生能源实现(利用不增加温室气体的燃料,不计算其消耗的能量)。
工业化国家在发展热电联产的同时,由于燃料结构向气体化和非化石矿物化转化,热电联产的规模也越来越小型化,多功能化。这种小型、
微型的热电联产被国际上称之为 --分布式能源。它的优点是靠近需求侧,
将输送损耗降至最低,并充分利用了低品位的热能,将燃料燃烧温度的利用空间进一步扩大,有效实现了,分配得当,各得其所,温度对口,
梯级利用,。
因此,分布式能源的能源综合利用效率将提高到 80%~ 90%,而下一步的发展趋势是将分布式能源燃烧后的废烟气供应植物大棚,一方面进一步吸收利用能量,另一方面减少二氧化碳的排放,实现全能量的利用。国际分布式能源联盟的主席在不久前访问北京时,面对中国政府的一些官员大惑不解地表示:我不明白为什么在中国会认为燃煤热电联产不属于分布式能源,在全世界凡事所生产的能源能够被直接或间接就地利用的能源设施,其能源综合利用效率高于传统能源分产方式的系统,
都应该被认为属于分布式能源。如果按照这一判断,中国的热电联产装机容量超过 5000万千瓦,其中属于就近综合利用能源的项目不少于 4000
万。
分布式能源技术对能源的利用方式与传统的能源利用存在很大的区别,
它不再追求规模效益,而是更加注重资源的合理配置,追求能源利用效率最大化和效能的最优化,充分利用各种资源,就近供电供热,将中间输送损耗降至最低。由于小型化和微型化,使能源需求者可以根据自己对于多种能源的不同需求,设置自己的能源系统,调动了终端能源用户参与提高能源利用效率的努力。
分布式能源可以和终端能源用户的能源需求系统进行协同优化,通过信息技术将供需系统有效衔接,进行多元化的优化整合,在燃气管网、
低压电网、热力管网和冷源管网上,以及信息互联网络上实现联机协作,
互相支持、互相平衡,构成一个多元化的能源网络,使能源供应与能源的实际需求更加匹配。所以也有国家认为分布式能源是信息能源系统的核心环节,并称之为:第二代能源系统,或信息能源系统。对于传统能源形式,分布式能源毫无疑问是一种新型的能源生产利用形式,是信息时代能源技术的核心。它不仅是一些传统能源技术的集合,也是全新的能源综合利用系统。
目前,国际能源技术发展的一个重点,也是分布式能源未来最主要的技术方向之一,这就是,燃料电池,技术。燃料电池的能源利用效率更高,污染更小(可以在能源转换现场实现零排放),理论上燃料电池使用的是氢能,属于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氢根本不存在,氢能属于二次能源,制氢需要其他外部能量实现。利用太阳能和风能制氢,或者利用生物细菌制氢,还仅仅停留在设想或初级试验阶段,缺乏广泛的经济性和可操作性。
现实的技术方向还是如何利用天然气、煤气化、甲醇、乙醇等能源,特别有前途的是利用废弃在地下煤炭资源进行地下可控气化再制氢技术。这一技术是将采煤后残留的煤炭资源或一些没有开采价值的煤田在地下进行控制缺氧燃烧,将其转换为煤气,这种煤气含氢高达
60~ 70%,可能成为制氢原料。燃料电池不仅可以解决人类发展的电力难题,同时也可以解决对于石油的替代难题。虽然,就燃料电池技术本身应该属于新能源,但是大多数燃料电池将不会依赖于可再生能源。
此类例子非常之多,他们都是立足于新技术、新工艺,或者新理念构架的新型的能源利用技术,虽然不是可再生能源,但是针对传统的大规模分离生产的能源系统而言,大大提高了能源的综合利用效率,
有效减少了污染的排放。
2,资源综合利用中国乃至世界,每天有着大量资源没有能够被综合利用,不仅浪费资源,而且污染环境。
中国每年在矿井中因为各种事故而丧失数以千计矿工的生命,其中最大的杀手是瓦斯爆炸,瓦斯的主要成分是甲烷,与天然气没有什么差异,仅仅是浓度有所降低。瓦斯可以成为非常优质的能源,但是在煤矿开采中瓦斯的产量是有限的,不可能支持大规模的利用技术,
只能采用分布式能源解决方案,就近利用瓦斯发电,就近并网销售电量,就近利用其所发电能。我们可以给生物质发电每千瓦 0.25元的补贴,为什么不能给予瓦斯发电同样补贴呢?相比之下,生物质发电可能没有二氧化碳排放问题,但是瓦斯发电可以将温室效应更强的甲烷气体进行资源化处理,比生物质发电贡献更大,因为甲烷的温室效应比二氧化碳高 24倍。此外,瓦斯利用还可以挽救无数生命。对此,我们谁能否认利用矿井瓦斯不是一种新的能源?
随着城市化的进程,集中居住的城市居民制造和排放了大量的垃圾和污水,这些垃圾和污水中丰富的有机质可以制造大量的沼气,或者转换成有机可燃物质通过焚烧增加能源供应,
同时实现垃圾的减量化目标,节约更多的土地,减少环境和水污染。对于这些不可再生资源的利用的工程,当然是增加了新的能源供应,它所供应能源的形式难道不是,新能源,吗?所以,对于各种废弃资源的再利用,以达到增加能源供应的形式都应该属于新能源的范畴。
3,可再生能源可再生能源当然是没有争议的新能源,它所涵盖的范围也是非常广泛。实际上,国际间对于可再生能源的利用形式已经进行了全新的分类。今年春天,国际分布式能源联盟在中国召开了一次年会,从世界各地与会的专家不仅包括热电冷三联供的企业和专家,更多的是可再生能源方面的企业和专家。对于那些集中大规模生产的可再生能源,例如:大型风力发电场、规模化的水能利用、以及一些国家准备进行规模化的太阳能利用以增加现有大型电力系统的能量供应的模式,均列入中央供能系统,或者称之为集中能源系统。
与之相对应的另外一种模式也被称之为分布式能源。例如:楼宇式的光电、光热和直接光能,以及储光等能源利用系统,以减少对外部能源的消耗;水源、地源、空气源、污水源和排气源热泵能量回收技术对于楼宇建筑空调的能源供应系统;小型风力发电或光电系统对于独立能源用户的电力供应等。就近获取能源,就近供应能源,因地制宜地利用可再生能源增加需求侧能源供应的系统,都属于分布式能源系统的范畴,其涵盖范围和内容极为广泛。
小型水电站被认为是典型的分布式能源系统,它在中国有 4000
万千瓦的装机容量,主要指 10万千瓦级装机容量以下的水电站。这样的小型水电设施主要通过较低压力输电系统对周边地区进行电力供应,他们对于生态环境影响比较小,没有温室气体排放,尽管是非常传统的发电形式,但是属于可再生能源,所以在新能源范畴中是应该涵盖其中的。
4,替代能源对于替代能源是否属于新能源的问题,也是一个有意思的命题。从利用可再生能源替代化石能源的层面讨论,替代能源当然是新能源。例如:利用秸秆替代煤炭;利用生物柴油或乙醇替代石油;利用太阳能热水器替代电力或燃气热水器等。但是,在替代能源战略中,往往存在利用一些较为丰富的资源,替代更为希缺的资源,例如:利用煤炭制造甲醇、二甲醚,或者直接煤制油来替代对于石油资源的过度依赖。
在替代燃料中,一些新型的煤制燃料也被专家们普遍称之为新能源,二甲醚就是其中的一种。目前,一些专家积极发展综合性煤化工技术,而且建议建造一些规模并非很大的煤炭资源综合利用和梯级利用的,化工 -煤气 -电力 -热能,多联产系统,
同时利用煤炭向城市供应各种煤化工产品,向城市电网供电,
向城市工业区和采暖系统供应热能,同时向城市燃气管网供应煤气或二甲醚燃气,并将多余的二甲醚转换成为液体燃料供应城市交通系统,最后将灰渣制造各种建筑材料。这种多联产工艺,以及所制造的二甲醚均应该成为新能源所接受的范畴。
垃圾和废旧塑料都不是可再生能源,但是利用他们制造石油的技术正在蓬勃发展之中,利用废弃资源制造石油这样具有一定希缺性的能源的技术无疑也是新能源技术。所以,替代性能源也应该纳入广义新能源的总体范畴。
5,核能在许多国家将核能列入新能源的范畴,这是有一定道理的。因为在西方社会对于能源分类中的一个最重要的标准就是温湿气体减排问题,
他们用二氧化碳当量来评价各种能源的综合全寿命周期的能源环境代价。
核能在建造之初虽然比其他能源转换装置更消耗能源,但是一旦运行就没有二氧化碳的排放问题,如果不出事故,将会是非常清洁的能源。
核能技术在切尔诺贝利核电站事故之后曾经一度受到全世界的质疑,
因为事故的代价太过惨重。但是,随着全球变暖,资源与环境的矛盾日益突出,而且核电站的安全运行问题正在不断得到改善,所以各国又重新开始关注核能的利用问题。
目前,核能利用技术不断发展,各种新技术都在快速进步之中,利用效率更高、更安全可靠的新型核反应堆正在得到应用,
例如最近进入中国市场的美国西屋公司 AP1000压水堆。能够实现核能增值的先进堆型技术也在快速进步,快堆是当前唯一能实现核燃料增值的先进堆型,可将天然铀资源的利用率从压水型反应堆的约 1%提高到 60%- 70%。
我国已经正式加入国际热核聚变实验堆( ITER)计划,可控核聚变技术也在紧锣密鼓地研究发展,被称之为:,人造小太阳,
的核聚变反应堆可以利用从海水中提炼的氢的同位素氘和氚,可说是取之不尽、用之不竭,而且反应之前之后没有辐射性污染问题,代表着人类文明的未来。
6、节能国际上称节能为煤炭、石油、可再生能源、核能之后的第五能源。各国利用市场化机制,将节能作为增加能源供应的新的手段,
将节约的能源变为,商品,,进行交易,并为节约者赢利。也有人将节能称谓:,负瓦特,革命,即减少瓦特的革命。
目前,在发达国家能源服务公司( ESCo)极为活跃,他们通过能源合同管理机制帮助能源用户改造、管理、运营能源系统,将节约的能源费用与用户分享,从中赢取商业利润,将节省下来的电力负荷出售给新的需求者,甚至还将减排的温室气体拿到市场上销售。
这些企业在金融市场上被非常看好,股票市值一路飙生,成为继 IT
产业之后,全球金融市场的有一个闪光点。
在美国、欧洲和日本,能源服务公司大量投资经营分布式能源系统,将生产的电力、热力、冷能和卫生热水销售给周边能源用户。将一个能源用户的废弃能源回收后,销售给另一个能源需求者,将节能构成一个巨大的产业进行经营。他们通过这种有效的经营,为社会节约了大量的能源和资源,也增加了整个社会的能源有效供应总量。
目前国内电力体系积极宣扬推广的,电力需求侧管理,( DSM),
其实更加正确的说法应该是,能源需求侧管理,,对用户的能源系统进行综合管理,实现综合优化,使各种能源需求进行互补,使各个能源供应系统实现协同优化。在国外能源需求侧管理实际上主要通过能源服务公司实现,而由于中国的电力系统实行行业壁垒的垄断经营,
所以自成体系,主要以鼓励低谷用电和平衡负荷为目标。
鼓励消耗低谷电力并不符合节约型社会要求的,也与国际发展趋势不同步。但是,平衡电力负荷对于提高电力以及相关能源系统的效率,减少能源和资源浪费都是非常有效的方法。而这一努力的结果将会大量增加电力系统的供电能力,实现发电、输电、配电、供电资源效益最佳化。因此,这是一种利用知识、管理和技术来增加电力保障的新方式,也是一种新的能源供应方式。
最近,欧洲中国商会能源委员会主席,BP中国公司副总裁陈新华博士对于中国节能问题发表了一篇影响重大的文章 --,节能工作需要明确理论基础 避免战略误区,,他深入解读了著名热物理学家马克斯韦对于,信息不遵守热力学第二定律,的立论,进一步解释了
,信息就是能源,的学说。陈新华博士认为,信息技术的发展最终将逐步转变人类对于能源密度和强度的日趋增强的方向,有效的信息互动可以减缓,熵增,的趋势。信息将成为能源的一个组成部分,
也就是我们正在追求的信息能源合二而一时代,通过不断精确有效的能源供应,以及信息对能源的替代,实现能源的可持续发展,而
,信息能源,必将成为未来新能源的灵魂所在。
最近,全国工商联成立的新能源商会是中国首次将,新能源,
作为一个正式名称授予一个行业组织。新能源商会应该如何定位新能源的概念,不仅对这一组织自身的健康发展意义重大,对于中国新能源事业,以及中国的可持续发展将具有更深远的战略意义。
热力学第一定律告诉我们能量是守恒的,而且是可以相互转换的,这一定律深层的涵义是告诉我们各种能源是相互关联、互相转化和互相作用的。对于新能源而言,无论采用狭义化的范围,
还是广义化的范围,与提高能源综合利用效率,加强资源综合利用效能,减少污染物排放,强化对于稀缺资源的替代和努力节约能源资源,以及依靠信息化最终实现能源的可持续发展,将只能是我们齐头并进的共同选择。
能源与环境的挑战
节能减排
中国与国际能耗指标的比较
,新能源,的定义
新能源利用技术概述
能源与环境的挑战
2006年中国成为位居美国、日本和德国之后的世界第四大经济体,同时也是全球第四大外国直接投资聚集国。中国经济的对外依存度很高,物资与服务的进出口量占 GDP( 国内生产总值) 总量的 70%
左右,中国已经成为世界制造中心或世界工厂。
中国发展规模空前,中国的发展速度也是世界上绝无尽有的:持续几十年的高速 GDP增长,快速的工业化,城市化,每年上千万的人爬上轮子以车代步,雨后春笋般的房地产项目。这些都需要强大的能源系统来支撑,也给环境带来了巨大的压力。
从能源角度来讲,中国在很多方面,领先,其他国家,第一大煤炭生产与消费大国,第二大能源生产与消费国、第二大石油消费国,
第三大石油进口国、第二大电力市场 。从环境角度来讲,中国是除了二氧化碳之外的所有污染物的最大排放国,而二氧化碳排放量正在赶超美国而将在近期超过美国。 2005年全球污染最为严重的 20个城市中,
中国占了 10个席位。
发展规模空前,
中国石油进口依存度急剧增加。 1995年中国还是原油净出口国,
而去年原油的进口量达到 1亿 4千 5百万吨,石油总体依存度已达到
47%。
中国在应对石油安全挑战的能力比较薄弱。比如说战略石油储备尚未到位,缺少保护航运渠道安全的能力,近 90%的石油进口靠外国的船只来运等。
中国 50%以上的石油进口来自于中东地区,政府有很强的意愿实现进口渠道的多样化,但缺少在近期内现实可行的渠道。
石油安全形势严峻,
资源瓶颈,
中国政府的目标是在 2020年实现 GDP比 2000年翻两番,增长率是每年 7%左右。要达到这个目标,需要两组条件。一组叫做必要条件,另外一组叫做充分条件。
从经济学的角度,持续的经济增长需要三个必要条件:资本,劳动力,自然资源。在资本投入方面,中国有很高的储蓄率,银行系统有非常充足和便宜的资金来支撑经济的持续发展。
从劳动力投入的角度看,中国现在有近七亿五千万劳动力。劳动力的资源很丰富,并且质量也在不断提高。
自然资源包括能源资源、矿产资源、土地资源,水资源、最后是环境容量方面的资源。在这些方面,中国都面临着严重的短缺和不可持续性。
充分条件包括和平的国际环境,有效应对经济发展的区域不平衡,
社会不稳定。金融系统的高效率和抗风险能力也是一个非常重要的充分条件。
总体来讲,中国为取得经济长期可持续发展必须要有效地应对在资源和环境方面的重大挑战。
能源资源储量中煤炭占 92%、石油占 2,9%、天然气占 0,2%、水电占 4,7%,这就注定了我国的能源生产和消费结构在相当长的时期内仍以煤炭为主。目前煤炭占 70%左右,即使采取各种措施,大力发展油、气及可再生能源,可相对减少煤炭所占的比重,但随着能源消费总量的增加,
煤炭总量也将增加,大幅度减少煤炭的消费是较难办到的。我国的优化和调整能源结构的思路应从我国资源储量实际出发,在大力开发煤炭替代能源的同时,应在洁净煤技术推广应用上下功夫。
能源资源分布不均,能源资源重心偏西偏北,而经济发达区域偏南偏东,常规能源需经长途运输才能满足需求,这给社会和经济带来许多问题。
只有因地制宜地注意区域性能源结构调整和优化,在远离能源产地的东南沿海地区发展本地能源和能量密度大的能源 (如核能 )方可缓解矛盾。
煤烟型污染已经给生态环境带来严重的问题;而电力、建材、冶金、
化工等能源消费密集的行业又是我国支柱产业,它们占大气污染的 70%以上。如我国产业结构不发生根本性的改变,仍是冶金、建材、化工大国,
则煤烟型污染难以根本解决。
我国能源面临着三大突出问题,
环境保护严峻,
目前中国 3/4的城市空气污染严重; 2005年全球污染最严重的 20个城市中,中国占了一半;大气污染导致的经济损失占 2005年全国 GDP总量的 3%,而世界银行预测到 2020年损失会达到 GDP的 13%。中国 40%的土地面积遭受酸雨侵蚀。中国大约 3/4的河流与湖泊遭受不同程度的污染,
大约有 100个城市面临严重的水资源短缺危机。
目前中国 27%的土地面积遭受荒漠化,并且每年逐步从西向东扩散。
种种污染情况使得人们的健康状况堪忧,仅在全国最大的 11个城市当中,
每年由于大气污染导致 5万人死亡和 40万人染病。
煤炭的使用是大气污染的主要来源,分别占飞灰排放的 70%、二氧化硫排放 90%、二氧化碳排放的 70%和氮氧化物排放的 67%。而煤矿工的安全生产条件十分恶劣。频繁不断的矿难事故每年要剥夺 6000矿工的性命、每生产百万吨煤炭要牺牲 3名矿工。另外中国每年有数千名矿工死于呼吸系统疾病。
国际能源署在,世界能源展望 2006,中预测,中国将会在 2010年前后超过美国,成为世界上二氧化碳的第一大排放国。这一,质变,
将会给环保工作带来巨大的挑战。
首先是国际方面的压力会越来越大,全世界都在关注中国的能源消耗和环境排放问题。美国政府在大选之后,对于二氧化碳减排的承诺方面会做出更大的努力,很有可能会改变他们对京都条约的态度。
如果中国不提早准备好有效的应对措施,届时作为最大的二氧化碳排放国会在后京都议定书的国际谈判上处于十分被动的局面。
同时,中国政府,专家学者也意识到,受全球气候变化所带来的负面影响最大的是发展中国家。极端气候事件,水灾和干旱都会给中国这样还以农业为主的国家造成巨大的损失。
中国的黄河曾出现断流。那么,今后的长江会不会出现断流?
如果中华民族的两大母亲河都因全球气候变暖受到非常大的影响,
这将对中国的经济、老百姓的生活乃至中华文明都会产生巨大的影响。
我国政府的已高度重视,在减少环境排放方面有非常强烈的意愿,愿意承担温室气体减排的义务,希望通过各种途径同时应对当地污染和全球气候方面的挑战。
我国环境问题的产生和环境污染的加剧,有以下几个因素:
人口压力。我国人口已达 13亿,约占世界人口的五分之一,这使得我国土地等各项自然资源的人均占有量在世界各国中都排在较后的位置。
为求得如此庞大人口的生存,不得不扩大和加深对自然资源的索取,而难以顾及由此对生态环境产生的不利影响。而且,在今后相当长的时期内,我国人口对生态环境的压力仍存在逐渐加重的趋势。
经济发展的压力。我国目前还处在经济文化比较落后的社会主义初级阶段,经济建设是社会主义建设的中心任务。然而,几十年来的历史表明,我国的环境问题(尤其是环境污染)与经济发展存在着一定程度的正相关性。即经济越发展,对环境的压力就越大,环境问题也越严重。
而且,今后一段时间内,这种正相关还难以改变,经济发展对环境的压力将继续增大。特别是城市化和工业化的发展,将使越来越多的废弃污染物排入环境。
改善环境的经济承受力较弱。我国经济的快速发展和仍然较落后的经济现状,一方面对环境产生强烈的冲击和破坏,导致严重的环境问题;
另一方面又拿不出足够的资金来控制和治理环境问题,改善环境质量。
美国开始大规模治理环境问题时,人均国民生产总值达 11000美元,日本虽较低,也超过了 4000美元。中国目前人均国民生产总值仅 2000美元,
人民的生活水平还很低,况且还要兼顾基础建设、交通、通讯、文化教育等多方面的投资需求。因此,在目前的国力下,社会还无力集中更多的资金来改善环境质量,也很难指望在近期内经济实力发展到足以跨越环境问题这一关。
社会心理对环境质量的期望值不高。在不同的社会经济背景下,或是处于不同的发展阶段,人们对于环境质量的需求和选择有着很大的不同。
为环境所付出的代价随时间、收入、价值观念等而发生变化。我国尚处于发展的初级阶段,人们更多关心通过生产来满足各项基本的消费需求,
而对于更高一级的环境享受则属于奢求之列,环境意识淡漠。这一方面导致在生产过程中对环境产生更多的本来可以避免的破坏,另一方面使对环境治理、监督的社会驱动力减小。
上述因素对环境会产生很大的压力,但如果我们在经济增长方式以及发展观上遵循可持续发展理念,则可能最大程度减少这些因素对环境的不利影响。问题是,,先污染后治理,的传统发展观和,以 GDP论英雄,的政绩观在过去的 20多年里却大行其道。传统发展观以经济增长作为衡量发展的唯一标志,把一个国家的工业化和由此产生的工业文明当作现代化实现的标志。
因此,在现实经济生活中,这一发展观表现为对国民生产总值、对高速增长目标的热烈追求,并成了国家经济发展的目标和动力,也成了政府考核各级官员政绩的一个最重要指标。应该说,传统发展观在某个历史时期有其必要性。
但是,也应看到,这种发展观所追求的经济增长没有建立在生态基础之上,没有确保那些支持长期增长的资源和环境基础受到保护和发展,相反,
有的甚至以牺牲环境为代价来求得发展,则其结果导致生态系统的失衡或崩溃,最终使得经济发展因失去健全的生态基础而难以持续。比如,在现行的国民生产总值指标中,既没有反映自然资源和环境质量这两种重要价值的丧失程度,也没有揭示一个国家为经济发展所付出的资源和环境代价。反而是环境越污染,资源消耗得越快,国民生产总值增长也就愈加迅速。
熵的世界观我们传统的世界观是建筑在 19世纪中叶,主要的科学基础是牛顿的三个机械定律和热力学第一定律,以及达尔文的,进化论,。基本的观念是,物质不灭,和,能量守恒,,认为世界总的方向是从无序向有序发展。我们的目标是建立一个,物质极大丰富,的人类大同世界,地球上的资源和能量将随着技术的发展,取之不尽,用之不竭,。
1850年德国科学家克劳修斯总结并表述了热力学第二定律 --即,熵定律,(加入的热量 /绝对温度=熵),他认为:热可以自发地从高温传向低温,而低温不会自发的传向高温。
一杯热水可以自己变冷,确不会自动变热,除非借助外部更多的能量。能量虽然守恒,但质量却发生了变化,一桶温水可能比一小锅开水所含的热量要多,但它永远煮不熟一个鸡蛋。
熵会自发的越来越增加,而不会自动减少。热向何处去了?向更低的温度散去,直到绝对温度- 273℃,一旦散去将难以重新聚积,一旦能量散尽,温差将消失,宇宙将热寂,能量实际上是从有序向无序发展。
进入 20世纪,科学突飞猛进,人们对世界的认识也在不断加深,
科学家发现热力学第二定律是一个具有普遍意义的真理。特别是俄罗斯出生的比利时科学家普利高津,对热力学第二定律进行了广泛的延伸,并创立了耗散结构理论。不仅能源科学进一步证实了这些理论的正确性,资源专家也相信尽管物质不灭,但资源的品位将逐渐失去,
最终将无法再利用。宇宙天文学家肯定地认为:对于太阳和地球,熵定律是一切自然定律中的最高定律,因为对于宇宙和天体的研究,越来越证实这一定律的正确。
物理学家也发现时间是不可逆的,如同熵增加的过程也不可逆转一样,时间和能量起源于一点,时间最终指向熵增加。生物学家发现生命的过程也在熵定律的涵盖之下,生命就是一个能量的过程,生命的能量过程就是整个宇宙的能量过程中的一部分,生命逝去的过程恰恰就是一个熵增的过程。而环境学家也认为熵增正是地球环境面临的规律性问题,甚至社会学家和经济学家也在沿用着这一定律来分析、
认识和解释问题。
熵定律已经成为一种新的世界观,它为人类规范了一种行为界线,
我们无法逆转熵的方向,就像无法逆转时间一样,但是可以减缓熵增加的速度和过程,通过我们对自身的生活方式和行为方式的调整和约束,通过科学技术进步和社会观念进步,来减缓有效资源和有效能量的耗散速度。
20世纪 70年代,先后两次石油危机之后使人们更加坚信不移,世界的资源不可能无限制地支持人类的高速发展和肆无忌惮的消费,
,物质极大丰富,仅仅是一个梦想,社会、经济发展的有序性是由更多的无序作为代价的。因此,,可持续发展,,,绿色 GDP”和,循环经济,等等观念开始成为人类文明的主题,影响人类的发展进程。实际上,这就是我们所说的,科学发展观,。
在熵的世界观的感召下,为了落实可持续发展的战略转变,一些以节约资源、保护环境、提高能效为核心的,行动浪潮,在西方发达国家迅速涌起,
相应发展出,能源需求侧管理( DSM),,,合同能源管理( EMC),,
,综合资源规划( IRP),,,资源环境交易,,,温室气体减排机制,,
,能源服务公司( ESCo)体系,等等,这些立足于需求侧的能源优化和以节能环保为盈利空间的市场化运作手段得到了社会和政府的支持,同时也提出了在需求侧和一些小规模资源综合利用现场直接建立相关的能源利用设施的必要性。
节能减排
“十一五,期间单位国内生产总值( GDP)能耗和主要污染物排放总量分别降低 20%左右和 10%。
“提高能效,,就是要提高用能产品的能源转换效率;
,降低能耗,,就是要降低各种产品(或服务)的生产能耗;
,引导消费,,就是要提倡适度消费、杜绝资源浪费行为 ;
,使用可再生能源,,就是要大力开发各种可再生的能源 。
节能新核心:
能源为人类所使用,必须通过技术设备才能实现,如电能通过各种电器设备、油品通过内燃机、煤炭通过工业锅炉、液化石油气通过燃气灶等。因此,各种耗能设备的能源转换效率高低,是评判设备节能与否的关键指标;各国节能产品使用比例的高低,是衡量一个国家节能与否的关键指标。
不断提高用能产品的能源转换效率,加强推广使用高能效、低能耗产品,逐步淘汰各种低能效、高能耗产品,是节能工作的基础和根本。各国的经验表明,要大幅度、大面积提高各种用能产品的能效,需要国家出台强制性的用能产品能效标准,低于标准的产品不能生产和销售,先进标准的产品(节能产品)要给予财税政策的鼓励和支持,并且标准本身要持续不断提高,同时强制性标准的贯彻执行需要严格的执法监督来保证。
“提高能效,,就是要提高用能产品的能源转换效率;
提高用能产品的能效,是发达国家开展节能的普遍做法。我国目前存在的主要问题在于:
一是大部分的用能产品没有强制性的能效标准、或标准比较落后(我国目前共发布终端用能产品能效标准仅 20多项);二是没有相应的法规制度保证能效标准中的强制性能效限定值的有效实施,
没有执法、没有处罚,现有标准未得到很好的执行;三是没有财税政策的支持和引导,节能产品的使用与推广乏力。我国能源消费总量为世界第二,且工业能耗居主导地位(占 70%),我国各种用能产品繁多,在激烈市场竞争环境下产品能效普遍低下(如现在市面上销售的家用空调多为 5级),提高用能产品能效的工作任重道远。
当然,现有设备的更新换代有一个周期问题,大幅度提高用能产品能效有一个过程,总之,从长远来讲,,提高能效,是节能工作的核心和重点所在。
如果把各种用能产品的能源转换效率都大幅度提上去了,是不是节能工作就大功告成了呢?也不是,因为即使是使用能效最高的用能产品,不同的管理水平、不同的生产工艺,其产品(或服务)的单位能耗也不同。如各种条件都一样的酒店,如果夏季空调温度设置分别为 24℃ 和 26℃,则提供同样的服务,空调能耗至少相差 10%;同样的建筑物,节能建筑比不节能建筑在采暖或空调能耗上低 50%;同样是钢铁企业,大型联合钢铁企业与小钢厂相比,吨钢能耗就小得多。降低单位产品(或服务)的生产能耗,同样需要国家出台强制性的产品(或服务)生产能耗标准(如吨钢产品综合能耗、新建建筑节能 50%等),并辅之以严格的执法来保证贯彻落实(高能耗产品生产能耗标准,应成为国家关停,五小,企业的依据所在)。
“降低能耗,,就是要降低各种产品(或服务)的生产能耗
“引导消费,,就是要提倡适度消费、杜绝资源浪费行为所有能源的消费可以按流转途径分为两种:一种用于生产(工业能耗和部分交通能耗),一种用于生活(建筑能耗和部分交通能耗)。前者的能源经过生产工序流转到了各种产品当中,如一个纸杯、一张桌子、
一块瓷砖等,都具有能值,且在我国 70%的能源进入了各种工业产品当中;后者是直接用于消费,改善我们的生活品质。因此,节约各种产品,
也就等于间接节约了生产该产品所消耗的能源,是一种间接节能。引导消费,就是要在不影响(或基本不影响)生活水平的前提下,尽量减少各种资源(产品)的使用(或选择低能耗产品的使用),延长产品使用寿命,杜绝资源(产品)的浪费,实现间接节能,这也是我国建设节约型社会的要求所在。
尽管我国提出把节约资源作为基本国策之一,但现实生活中各种资源(产品)的浪费比比皆是,比如商品过度包装、一次性消费产品盛行、
政府公共资源浪费、餐桌上的浪费、劣质产品的能值浪费(同样功能产品其生产能耗基本相同,若因质量差异造成产品寿命缩减一半,则消费低质量产品就等同于浪费一半的产品能值,在市场竞争激烈的中国,粗制滥造的现象还比较严重,假冒伪劣产品还屡见不鲜)等。
“引导消费,能实现的间接节能潜力是非常大的,除了以上潜力外,
还包括以下几个方面:
( 1)信息资源对传统物质产品(含有能值)的替代。如获取信息的渠道不通过传统的报纸、杂志、文件、广告传单等物质媒介,而通过电视、
广播、互联网等信息媒体,则后者消费的能耗低、造成的污染小;如数码相机电子相片对传统相机使用胶卷的替代,使胶卷产业迅速萎缩,也节约了能源;据,厦门日报,报道,厦门港实施,电子疏港系统,,每年节约纸张达 1200万张;政府通过电视电话会取代传统会议,市民通过网上购物取代现场购物,企业使用网络开会,则可大幅度减少交通能耗。
随着高度信息化社会的来临,信息替代物质和能源的领域将越来越大。
( 2)低能值产品对高能值产品的替代。在我们日常消费中引导消费者多消费低能值产品,同样是脸盆,塑料盆比铁盆更节能,塑钢产品比铝合金产品更节能(因为前者生产能耗低);在日常饮食中倡导多食用新鲜食品,因为反季节食品(如冬季食用夏季的食品、国内食用国外的食品)需要冷冻和运输能耗,且营养不一定好。
( 3)产品出口的能值结构调整。过多的出口高能耗、资源性产品无异于间接出口能源 ( 2006年出口产品的能值占我国能源消费总量的 20%)。
我们引导大家过低能耗的生活,不是降低生活水平,而是寻找利用最少的能源满足我们现代生活的最佳途径,对减少能源消费总量是非常关键的。我国已经大幅度降低了资源性、高能值产品的出口退税率,在房地产领域也出台了 90/70政策(新开发商品房 90平方米以下的小户型不低于 70%比例),但总体上,引导消费,的政策研究还不够,措施非常有限,潜力还很巨大。需要特别指出的是,,引导消费,
的同时,等于减少了 GDP总量(因为消费量减少),对降低,单位
GDP能耗,目标的效果是有限的,但却能降低能源消费的总量,这也是单位 GDP能耗目标的缺陷所在。
“使用可再生能源,,就是要大力开发各种可再生的能源节约能源要解决的根本问题,就是化石能源的稀缺性和化石能源使用造成的环境污染及温室气体排放。以上三个节能核心都集中在能源消费环节,大量使用太阳能、风能、水能、海洋能、地热能等可再生能源,
等同于大量节约了化石能源,因此,使用可再生能源,是第四个节能核心。
我国虽然已出台了,可再生能源法,,但很多配套措施尚未落实,
特别是在财税支持方面力度不够,如安装太阳能热水器、空气源热泵热水器(其能耗相当于电热水器的 1/4)等产品,消费者不能得到政府补贴,生产商也不能得到政策支持。许多国际专家认为,解决世界能源问题,关键在于两个方面:一是大幅度提高用能产品能源效率,二是大力发展可再生能源,除此之外别无选择。由此可见使用可再生能源的重要性。
我国如果能将使用可再生能源作为节约化石能源的一种途径,则应该在考核各地单位 GDP能耗时,把可再生能源的使用数量从能耗总量中剔除,当作节能量对待,这样各地大力发展可再生能源的积极性将得到积极发挥。
以上四个节能核心,涉及能源的生产、消费和使用各个领域,在指导具体节能实践时比,结构节能、技术节能、管理节能,的宏观政策更具有可操作性。落实四个节能核心,关键在于中央政府的政策主导,
重点在于各地政府的贯彻落实。我国已将,十一五,节能目标层层分解到各地、市、县,各地区节能指标能否完成,很大程度上将依赖于四个节能核心能否得到很好的贯彻落实。如果全国上下都能以更大的决心、更大的气力、更有力的措施抓好四个节能核心,在财力、物力、
人力上给予保障,则必将为我国完成,十一五,节能目标、乃至更长远的节能规划打下坚实的基础。
中国与国际能耗指标的比较
1、国际对比的指标体系世界能源委员会在 1995年出版的,应用高技术提供能效一文,中,
把,能源效率,定义为,,减少提供同等能源服务的能源投入,,根据这个定义,衡量能源效率的指标可分为 经济能源效率 和 物理能源效率 两类。
经济能源效率指标又可分为单位产值能耗和解决成本效率(效益);其中单位产值能耗是反映一个国家的综合能源效率指标,是世界各国普遍采用的一个指标。每个国家都有一次能源消耗量和相应的国内生产总值 (GDP),两数相除就可以得出单位 GDP的能源消耗量,
这就是单位产值能耗。
物理能源效率,可分为物理能源效率(热效率)和单位产品能耗。
中国与发达国家能源效率比较一般是指单位产值能耗,物理能源效率和单位产品能耗的比较。
2、单位产值能耗的国际比较现在有许多人一谈到节能减排,就认为中国的能源利用效率很低,
十一五,节能 20%是很容易实现的。因为我们每一个单位 GDP的能耗是欧美的 5到 6倍,是日本的 9到 11倍,我们降 40%的潜力是非常大的,我们与其他国家的差距太远了。
说中国单位产值能耗与发达国家有那么大的差别这完全是一种误会,
这里有许多不可比的因素。
单位产值能耗的国际比较是一个复杂的问题。主要问题是按汇率计算的国内生产总值的美元不能反映各国的实际情况,尤其是物价低廉的发展中国家,按购买力平价( PPP)是以一国实际购买力水平为基础,
用来计算国内生产总值以美元表示的一种国际币值,计算可能比较接近实际。
根据日本能源经济研究所按汇率计算的单位生产总值能耗,2000年中国每百万美元 GDP 能耗为 1274吨标准煤,日本仅 131吨标准煤,中国是日本的 9.7倍;欧盟为 214吨标准煤,中国是欧盟俄 6倍;世界平均为
377吨标准煤,中国是世界平均的 3.4倍;实际上中国产值能耗与发达国家不可能有这么大的差距。
按购买力平价( PPP)计算的单位产值能耗,中国与发达国家的差距就很小,2000年中国仅比日本高 20%,比发达国家
( OECD)平均值甚至低 8%。总的说来,中国按汇率计算的单位产值能耗被明显高估,而按 PPP计算的产值能耗又可能偏低。用汇率法单位产值能耗直接进行国际比较,特别是同发达国家比较是不恰当的。
用 PPP法单位产值能耗进行比较,可信度也不高。世界银行在进行中国单位产值能耗的国际比较时,是把中国与条件比较接近的其他发展中国家的平均值进行比较,而不是同日本等发达国家比较,得出 2000年中国汇率法单位产值能耗比非 OECD国家的平均值高 60%左右,1990年高 1.4倍左右。
这些研究说明单位产值能耗与国际比较是很困难的。
据国际货币基金组织最近的计算,如果按名义汇率计算中国
2005年的 GDP 仅为 2.22万亿美元,占世界总量的 5%,位列世界第四;
如果按购买力平价( PPP)计算,中国 2005年的 GDP为 9.41万亿美元,
占世界总量的 15.4%,位列世界第二。两种计算方法中国 GDP总量相差 4.2倍,相应的单位 GDP产值能耗也要相差 4.2倍,这可不是一个很小的差异。但是究竟哪种计量方法更能反映现实?这在学术界至今没有达成共识。
如果考虑中国对世界的影响,由于这种影响是通过贸易流、资金流等以现行汇率计价的活动实现的,因此此时用汇率折算的 GDP
更为合理。但也有学者认为比较各经济体的 GDP规模,购买力平价是正确的方法。这几年人民币汇率浮动之后,人民币不断升值,已经由过去的 8.3元人民币兑换 1美元,变成 7.3元人民币兑换 1美元,如果按汇率法来计算中国的单位产值能耗,由于汇率的变化不费吹灰之力,使中国的折美元的单位产值能耗明显降低了。
所以有人认为,要使中国的单位产值能耗水平很快降下来,使中国折美元的单位产值能耗不再落后,最简单的办法是让人民币赶快升值。
单位产值能耗受许多因素影响,上面仅仅分析了其中最突出的一个因素,其他还有各国的历史发展阶段、能源结构、社会因素、自然因素、
体制因素、价格因素、技术因素、政策因素等等。下面再分析几个影响较大的因素。
1)各国的历史发展阶段不同,单位产值能耗会有相当大的差别。发达国的发展经验表明,单位产值能耗相对于人均产值通常遵循一条钟形曲线,这条曲线可以被比作一座小山,为了发展经济拒绝高收入水平,每个国家的单位产值能耗有一个上升过程,达到顶峰后再逐步下降,发达国家已经完成了工业化,单位产值能耗处于下降阶段;中国和一些发展中国家还处在工业化阶段,单位产值能耗处于上升阶段;中国单位产值能耗高于发达国家是由于所处的历史发展阶段不同造成的,中国完成了工业化之后,中国的单位产值能耗也必然会下降的。当然中国在工业化阶段,尽量走新型工业化道路,尽可能降低单位产值能耗。
2)能源结构对单位产值能耗的影响。我们都知道石油、天然气的能源利用效率要大大高于煤炭。发达国家的一次能源消费都是以油、气为主的,能源利用效率高,相应地单位产值能耗低。我国是世界上少有的几个一次能源消费以煤炭为主的国家,煤炭的能源利用效率低,污染重,
在同样的条件下,我国的单位产值能耗要比油、气为主的国家高一些。
3) 社会因素对单位产值能耗的影响。所谓社会因素是指人口数量和素质,消费行为等。中国是世界上人口最多的国家,人口的衣食住行都要消耗能源的,人们为生活需要而消耗的能源不产生产值,因此人口多会使单位产值能耗上升。
综上所述,单位产值能耗的国际比较是一个非常复杂的问题,影响的因素很多,到目前为止还没有一种公认的国际比较办法,因此,把中国的能源利用效率说得很落后,把节能减排说得轻而易举,对于正确认识当前节能减排形势的严峻性是不利的。
3、物理能源效率的国际比较当人们讲到中国的能源效率时,往往说中国能源效率比发达国家低 10个百分点,甚至说:,中国的能源利用效率约为 30%,日本和美国在 50%以上,,中国的能源效率比日本和美国低 20个百分点。所以也认为中国,十一五,规划提出的单位 GDP能耗节约 20%左右是很容易实现的。
其实所谓中国能源效率比发达国家低 10个百分点是不可靠的,而所谓中国能源效率比日美低 20个百分点更是一种误解,中国的能源利用效率约为 30%是能源效率,日本和美国在 50%以上是终端利用效率,
两者是不同性质的效率,是不可比的。
联合国欧洲经济委员会关于物理能源效率(热效率)的评价和计算方法是:能源系统总效率由三部分组成,即开采效率、
中间环节效率和终端利用效率。
开采效率:是指化石燃料储量的采收效率(回采率)。
中间环节效率:包括加工转换效率和贮运效率,后者用能源输运、分配、贮存过程中的损失来衡量。
终端利用效率:即终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比。
开采效率、中间环节效率和终端利用效率的乘积为能源系统总效率,中间环节效率与终端利用效率的乘积为能源效率 。
按照上述定义计算能源效率相当复杂,还存在许多不定的因素,
需要详细的动态数据,无论是开采效率,中间环节效率或终端利用效率都难以科学的计算天然气的回采率很高,煤炭、石油的回采率低,一次能源消费中天然气消费量大的国家开采效率就高,这种效率的高低并不是决定于技术水平,而是决定于资源赋存条件,是否合适?大量进口石油、天然气的国家,石油、天然气的回采率是按出口国的回采率还是按进口国本国的回采率来计算?总之,开采效率计算中有许多不正确的因素。
中间环节效率:所谓中间环节效率,规定是指加工、转换和贮运的效率。问题是对于加工、转换、贮运损失如何定义?例如煤矿、石油、天然气和电力的自用煤、自用油、自用气、自用电都作了计算,那么这些能源企业使用了非自己生产的能源,如煤矿用的油、气、电力是否也要计入;
再说输电损失,应当是发电厂供电量减去终端用户获得的电量计算,而现在电力行业的输电损失没有计入到售用户(包括大用户和供电公司)购电后的输配电损失。
另外,中间环节的损失对于进口能源的国家没有或减少了煤矿、气田的损失,靠进口电力过日子的国家没有或减少了电厂的损失,中间环节的损失大大减少,并不能说明他们的节能工作搞得好。从中间环节损失和能耗的计算来看,损失最大的是发电和电厂供热损失,发电、供热用能占一次能源的比重越大,中间环节的损失和能耗就越大,中间环节效率越低,
发电、供热实用的能源中煤炭的比重越大,中间环节的损失和能耗就越大,
中间环节效率就越低;发电、供热使用的能源中煤炭的比重越大,中间环节的损失和能耗就越大,中间环节效率就越低;热电联产搞得越多,比热电分产的中间环节的损失和能源就越大,中间环节的效率就越低。
这种关于能源效率的计算方法违背了电气化可以节能;电力工业最能干净利用煤炭,煤炭要尽可能让电力工业转化为电力使用;以及发展热电联产,冷热电联产可以节约能源的原理的。
终端利用效率:即终端用户得到的有用能与过程开始时输入的能源量之比。这里的有用能与开始时输入的能源量都是很难确定的,
而且终端的能源用户数量很多,没有深入的调查和统计资料,是难以精确计算的。
由于物理能源效率计算存在种种问题,所以国际上很少计算并公布物理能源效率。在这种情况下,是无法得出中国与世界先进国家在能源效率上的确切差距的。
能源效率低的主要原因:①一次能源和终端能源消费结构以能效较低的煤炭为主。(注:由于以煤炭为主,开采效率比 ECE地区低了一半,这是个重要原因)。②能效较低的乡镇工业迅速发展,
部分抵消了大中型企业能效的提高。③产业结构的变化。终端利用效率相对较低的交通运输的比重明显上升,而终端利用效率较高的工业部门的比重下降。
西欧、东欧和前苏联都是以油气为主的国家,与中国以煤炭为主是不可比的,象中国开采效率低下,以及其他几次指标的低下都与以煤炭为主有极大关系,不能全怪中国的产业结构重型化和技术落后。
4、单位产品能耗的国际比较当人们讲到中国的能耗时,往往说中国的单位产品能耗高 47%或
40%,且不作任何说明,似乎中国所有的工业部门的生产都很落后。
其实这是一个很大的误解,一是原来的研究成果上说的是指耗能大的
8个工业部门的产品能耗指标平均数与国际先进水平比较的结果,并不是指中国所有用能部门的能耗;二是即使是 8个工业部门的能耗指标,也有许多不可比的因素,有些指标看起来中国的指标高,实际上中国并不落后,却是世界先进水平。
1,中国工业部门小型企业数量多,占产量比重大,是影响最大的因素。
中国中小型工业企业的产品单耗比大型企业高 30%~60%。
2.中国能源结构以煤为主,影响也很大。中国一次能源消费中煤占 68%,
而 OECD只占 20.5%;中国终端能源消费中煤占 37.3%,而 OECD只占 3.5%;
中国合成氨原料中煤占 65%,而日本是 100%的天然气,煤制合成氨的单位能耗比天然气要高出 60%。
3,中国装备的技术水平低,要多消耗能源,如中小电动机运行效率,中国为 87%,美国是 92%。
4,中国先进生产工艺尚不普及,如水泥生产中窑外分解窑技术的产量,中国只占 40%,日本占 98%,仅此项技术的热耗仅为湿法窑的 60%。
5,中国的能源质量差,如炼焦精煤平均灰分,中国为 9.92%,而美国仅
7%;发电用煤平均灰分,中国为 26%,美国仅为 10.3%,生铁产量看增加
2.7%。
6,中国资源再生比重低,要多消耗能源。废钢占粗钢产量的比重,中国只占 1/4,世界平均为 43%,与铁矿石制铁炼钢相比可节能 58%;再生铝比原生铝节能 92%~96%;废 占造纸原料比重,中国只占 1/3,日本为 60.3%,
废 再生能耗比用木材造纸少 80%。
五,中国电力工艺能耗的国际比较当前国际舆论总认为中国的能源利用效率很低,能源浪费严重。
国内一些专家在研究能源效率时,总认为中国电力工业的能源转换效率不高,有的认为中国火电供电煤耗比世界先进水平高 80克标准煤、
70克标准煤或 50克标准煤等等,同时认为中国的厂用电率、线损率也都比世界先进水平高。
中国的电力工业装备基本上都是在改革开发以后 20多年中发展起来的,特别是最近 5~10年发展速度加快了。中国在 1978年全国装机容量只有 5700多万千瓦,到 2006年已经增加到 6.22亿千瓦,增加了十倍多,所以中国电力工业,无论是发电、输电、配电都是新的,有许多世界一流的工程,把中国电力工业看成是落后的,浪费能源的是没有道理的。
中国视日本为电力工业最先进的国家,在中国和日本的比较中有一个非常奇怪的现象。中国人自己与日本人比较的结果认为中国远远落后于日本,而日本人与中国比较的结果是中国与日本相差无几,都是世界上热效率最高的国家。
中国人的比较:中国能源综合发展战略与政策研究中,用火电厂供电煤耗比较,1990年中国平均供电煤耗为 427克标准煤 /千瓦时,世界先进为 322克标准煤(日本),差距为 95克标准煤,+28.6%; 2000
年中国平均供电煤耗为 392克标准煤 /千瓦时,世界先进为 316克标准煤
/千瓦时(日本),差距为 76克标准煤,+24.1%;,节能手册 2006,中,
2005年中国平均供电煤耗为 370克标准煤 /千瓦时,世界先进为 312克标准煤 /千瓦时(日本),差距为 58克标准煤,+18.6%。总之,中国火电厂供电煤耗还有相当大的差距。
日本人的比较:日本海外协力调查会编印的,2004年海外电气事业统计,显示,中国是世界上电力工业热效率提高得最快的国家,中国在 1992年到 2002年的 10年间,火力发电厂的热效率从 34.85%提高到
40.36%,提高了 5.51个百分点;韩国从 36.7%提高到 40.0%,提高了 3.3
个百分点;美国从 32.5%提高到 33.1%,只提高了 0.6个百分点,中国在
10年间火力发电的热效率提高最快的国家。
中国 2002年火力发电厂热效率在世界上也是名列前茅的。世界上拥有装机容量最多的十几个国家 2002年火力发电厂热效率统计中,日本最高为 41.0%,中国居第二位为 40.36%,其他国家依次为韩国 40%,
意大利 39.8%,俄罗斯 36.5%,美国 36.1%,澳大利亚 33.4%,美国
33.1%,加拿大 32.1%。从日本海外协力调查会的统计看,2002年中国只比电力工业热效率最高的日本低 0.64个百分点,而比其他国家都高得多,如比俄罗斯和美国高 4个百分点,比美国、加拿大分别高 7个和
8个百分点。
据日本海外电力调出会,2006年海外电气事业统计,来看,2004
年火力发电厂热效率日本 40.9%居第一,韩国 40.7%居第二,意大利
40.5%居第三,中国 40.2%居第四,德国 40.1%居第五,其余美国、俄国、加拿大、英国等都在 40%以下。考虑中国 2005年,2006年投产的超临界、超超临界的火电大机组数量更多,火力发电厂热效率会有更加显著的提高;特别是,十一五,期间将关停 7000万千瓦左右的小煤电、小油电,实行节能、环保、经济调度,火力发电厂的热效率会有跨越式的发展。如我国统计 2005年火力发电总效率已达到 40.9%,与
2004年日本的效率相等。
为什么中国和日本比较火力发电厂煤耗或热效率会有这么大的差距?主要原因是统计口径不同,我国电力工业统计中热效率有电厂热效率、电厂供热效率和电厂能源转换总效率,而火力发电厂煤耗有发电煤耗和供电煤耗;电厂热效率与发电煤耗是一致的,电厂能源转换总效率包括发电和供电两个方面的效率,由于电厂供热效率比发电厂热效率高,所以电厂能源转换总效率要比电厂热效率高。中国在与日本比较时,拿中国的供电煤耗与日本的电厂发电供热的平均煤耗比较,所以显得中国供电煤耗大大偏高。
而日本方面比较是拿中国的电厂能源转换总效率与日本的电厂能源转换总效率进行比较的,显得中国的热效率与日本十分相近。 2002年中国的三个热效率分别为 35.12%,84.28%和
40.36%; 2004年中国的三个热效率分别为 35.42%,84.84%和
40.18%; 2005年相应为 35.19%,86.46%和 40.9%。应当说日本海外电力调查会比较方法是准确的。
其实中国和日本火力发电的热效率和煤耗不具有可比性,因为中国火力发电厂消耗的化石能源是煤炭,2000年中国火力发电厂消耗的燃料是以油气为主的,2000年日本火力发电消耗的燃料中,油气只占 4.0%;而日本火力发电厂消耗的燃料是以油气为主的,2000
年日本火力发电消耗的燃料中,油气占 61.2%,煤炭只占 38.8%。因为煤炭转换效率低,一般只能达到 30%~40%,而油气发电效率可达
50%~60%,所以日本火力发电厂热效率比中国高是必然的,
近年来中国火力发电厂的热效率与日本接近的原因在于中国燃煤电厂技术先进、热效率高,还有中国的热电联产搞得好,提高了电厂能源转换总效率。中国的燃煤电厂热效率能够接近日本油气为主的热效率,充分说明中国燃煤火力发电是非常先进的。或者说正确的比较方法应当是,中国燃煤电厂的平均热效率与任何发达国家的燃煤电厂平均热效率比较才是合理的,问题是发达国家没有这样的统计数字。
至于厂用电率的比较也有同样的问题,燃煤电厂要输煤、磨煤、燃煤电厂的烟气要有电除尘和脱硫装置,厂用电的耗费量较大,厂用电率较高;而油气电厂就不存在输煤、磨煤、除尘、脱硫等装置,厂用电的消耗量小,相应的厂用电率较低。
综上所述,我们可以得出结论:中国火力发电厂的效率并不低,中国电力工业的能效是高的,是达到了世界先进水平的。
2006年上半年,全国火电厂供电煤耗每千瓦时下降 6克标准煤,全国线路损失率下降 0.22个百分点,两个指标都有下降,照理讲电力行业的产值能耗应当是下降的,怎么反而是上升 0.8%?至于电力行业产值能耗下降,对于单位国内产值能耗下降起什么作用就变得复杂了,这里涉及电力的使用效率问题,2006年国内生产总值增长 10.5%,全社会用电量增长 14%,电力弹性系数为 1.33,也就是说万元产值的耗电量是上升的,
如果电力行业的节能率小于产值电耗的上升,那么产值耗电量上升,造成万元产值耗电的能源消耗上升;但是多用了电力,说明电力替代了其他能源,如果由于多用电能节省更多的其他能源,那么多用电会使万元产值能耗下降,所以万元产值电耗上升对于国内生产总值能耗的影响还是要看总的能源消耗量是上升还是下降。所以从万元产值耗电量的上升还是下降,万元产值耗电量折算成能源的上升还是下降都不能说明单位产值能耗的升降的。
电力行业节能降耗对于全国节能减排究竟有多大的作用?国家把电力行业作为节能减排的重点行业,希望通过,上大压小,关停小煤电、
小油电,通过节能、环保、经济调度能承担较多的节能减排任务。但是从实现情况看,电力行业对节能的作用不是很大,据南方电网有限公司总经理赵建国的计算,广东省 2005年电力消耗的能源占能源总消耗的
50.1%,单位供电煤耗 333克标准煤 /千瓦时,到 2010年下降为 305克标准煤 /千瓦时,应当说这个降幅是很大的,( 2005年全国火电供电煤耗是
370克标准煤 /千瓦时,,十一五,能源发展规划 2010下降到 355克标准煤 /
千瓦时),2010年电力弹性系数仅为 0.93~1.03,( 2006年全国电力弹性系数为 1.33),按此计算电力只能使产值能耗下降 3.5%~5.7%,(完成
,十一五,节能目标电力工业潜力巨大,中国能源杂志 2007年 4期)。这是由于中国电力行业的能耗指标相当先进,节能潜力并不很大,而且为了节能要付出高昂的代价。
从上面的分析可以看到,中国与发达国家关于能源效率的比较是非常困难的,单位产值能耗、能源效率的比较是关于能源效率最全面的比较,特别是物理能源效率中能源系统总效率的比较,不仅考虑了实际消耗的能源,还考虑了开采效率,涉及面更宽;但单位产品能耗的国际比较只涉及 8个或 7个能耗大的工业部门,未涉及一产、
二产和居民生活用能涉及的面很窄。
关于中国与国际比较的研究报告中,对于这三种比较存在的问题都有相当详细的分析和说明,可是在最近几年在引用有关资料时,
存在严重的断章取义和曲解,渲染成中国能源利用效率大大落后于世界先进国家水平,以至于认为中国要实现单位产值能耗下降 20%
作用是轻而易举的事。
中国自改革开放以来的 20多年中,从国外引进了许多先进设备和技术,使我国的能源利用效率有了很大的提高,中国目前的能源利用效率虽然不是世界最先进的,但不是非常落后的,我们要完成节能减排任务还是非常艰巨的,节能的形势是非常严峻的,只要我们按照党中央、国务院的指示去做,做到认识到位、责任明确、措施配套、政策完善、投入落实、协调得力、是可以完成的。
,新能源,的定义所谓,新能源,,包涵着狭义化和广义化的两个层面的定义。
目前对于新能源的狭义化定义,主要是将新能源局限在可再生能源技术之中。客观的说,仅仅谈可再生能源,而不强调,新,与,旧,
的本质区别,将会严重束缚我们的创造性和新能源自身的健康发展。
严格地讲,可再生能源不是新的能源利用形式,在人类进入工业革命以前是没有大规模利用化石能源的。自我们的祖先开始利用火之后,数十万年以来,可再生能源一直支撑着人类的文明进程。它是最古老的能源利用方式,只是今天当人类无法承受工业化大规模利用化石能源所带来的环境和资源的巨额代价时,我们才重新赋予可再生能源以,新,的含义,它的新不在于它的形式,而在于它在今天对于环境和资源的新的意义。它是一系列新技术;也是一系列新思维、新观念、新哲学;更是新市场、新机制和新交易。
对于环境和资源具有新意义的能源利用方式不仅仅局限在可再生能源技术。
要搞清什么是新能源,就需要搞清什么是传统的能源利用形式,特别是工业化时代的能源利用特点。由于技术的发展,对能流密度和能量强度的需求日益提高,大规模的工业化生产、城市化建设都对能源系统规模化的要求日益强化。应对更强的能流密度需求,只得建造更大能流密度的能源供应系统来保障供需。
为了不断满足日益增强的能源需求,工业时代的基本法则是,规模效益,,生产形态同时强调社会分工的细化。在细化分工之后,要想提高能源的转换效率,唯一的方法就是不断扩大生产规模。因为所有的效率评价体系仅仅基于单一产品的转换端,而不是从能源利用的终端进行综合评价和系统综合优化。这种传统的能源生产利用形态,必然导致企业不断扩大能源转换装置的规模,不断加大能源输送系统的规模,也不断大量消耗和浪费能流密度高的资源,同时造成污染物的集中排放。在电力方面的主要表现是:,大电网、大电厂、特高压,;在热力行业是追求:大型热力厂、大型管网系统等等。
传统能源生产利用形态造成了一系列的问题,首先是终端能源利用效率无法提高,转换系统加大,输送能源的电网、热网、铁路、管网等都要加大,中间损失自然会增加;其次是必须大规模利用资源,一方面造成小规模的资源被忽略或浪费,另一方面被资源的规模所局限,造成可利用资源的供应出现瓶颈;其三是由于效率无法提高,导致环境污染加剧。特别是集中排放二氧化硫造成酸雨问题和大量排放温室气体导致全球变暖。全球温度升高,海平面上升,造成极端气候变化频发,不是酷暑就是严寒,又进一步加大了能源的消耗,整个能源系统和生态系统同时陷入恶性循环;
其四是安全问题,大电网和超高压输电为供电安全带来了极大的隐患,造成大面积停电事故频发等问题,脆弱的电网成为恐怖分子和敌对势力要挟的把柄,成为悬在现代文明头上的,达摩克利斯剑,;再则,
这种规模化的能源大生产格局,无法调动社会和民众的积极性来参与节约和优化系统能源,使能源的经营者成为孤家寡人和众矢之的。因此,
人类需要在能源问题上寻找到一条新的出路,需要有多种新的能源转换和利用形态,建立多源新的能源供应体系,创造多维的能源交易机制来解决人类文明的动力问题,减少污染排放,实现可持续的发展,这就是我们所说的,广义新能源,。
将新能源狭义化而桎梏在可再生能源的狭小区间,是对新能源的曲解,
其中也反映了传统能源经营者对于新兴能源形态可能构成的挑战的担忧。
将新能源狭义化可以使新能源无法达到整合目的,难以形成协同效应,永远只能成为传统能源形式的,补充,,也就不可能对传统能源经营者的利益格局构成真正意义上的威胁,能够确保他们既得利益的长期稳定和不断增值。
然而,,长江后浪推前浪,是历史的规律,新的技术必然要替代落后的生产方式,这是不以人们意志为转移的。蒸气机代替牛马,内燃机代替蒸气机,新的能源体系和由新技术支撑的能源利用方式、以及新的能源利用理念最终会替代传统的能源利用机制。所以,新能源的关键是针对传统能源利用方式的先进性和替代性。严格的说能够实现温室气体减排的技术都可以列入新能源,但又不仅仅局限于此。
广义新能源将主要包涵了以下几个方面,1、高效利用能源; 2、资源综合利用; 3、可再生能源; 4、代替能源; 5、核能; 6、节能。
1,高效利用能源目前中国的能源综合利用效率为 35%左右,丹麦的能源综合利用效率超过 60%,而且丹麦经过分析研究,认为该国的能源利用效率最少可以再提高 20%。尽管这中间存在着统计口径问题,但是丹麦是全世界公认的已经实现能源与环境可持续发展的国家,是全球的一个样板。丹麦的第一个经验就是改变传统的能源生产利用形态,打破行业分工局限,对能源的利用已经实施了,温度对口,梯级利用,,加大了能源的整合优化利用空间,有效提高了资源的综合利用效率。
热电联产虽然是一种传统的能源技术,但在丹麦得到了非常广泛应用和高度的重视,并赋予它可持续发展的新含义。到目前为止,丹麦没有一个火力发电项目不供热,也没有一个工业供热锅炉不发电。通过化石燃料转换能源的综合利用效率一般超过 70%,是提高全社会能源利用效率的重要技术。丹麦的热电联产燃烧利用多种燃料,秸秆、树枝、垃圾、天然气和煤炭等资源,基本上是有什么烧什么,什么便宜烧什么,
既通过能源梯级利用提高了能源的综合利用效率,又利用可再生能源或废弃资源增加能源供应,建设环境污染。在丹麦,能源综合利用效率 60
%是依靠热电联产对能源实现梯级利用完成的,从 60%再往上增加主要依靠可再生能源实现(利用不增加温室气体的燃料,不计算其消耗的能量)。
工业化国家在发展热电联产的同时,由于燃料结构向气体化和非化石矿物化转化,热电联产的规模也越来越小型化,多功能化。这种小型、
微型的热电联产被国际上称之为 --分布式能源。它的优点是靠近需求侧,
将输送损耗降至最低,并充分利用了低品位的热能,将燃料燃烧温度的利用空间进一步扩大,有效实现了,分配得当,各得其所,温度对口,
梯级利用,。
因此,分布式能源的能源综合利用效率将提高到 80%~ 90%,而下一步的发展趋势是将分布式能源燃烧后的废烟气供应植物大棚,一方面进一步吸收利用能量,另一方面减少二氧化碳的排放,实现全能量的利用。国际分布式能源联盟的主席在不久前访问北京时,面对中国政府的一些官员大惑不解地表示:我不明白为什么在中国会认为燃煤热电联产不属于分布式能源,在全世界凡事所生产的能源能够被直接或间接就地利用的能源设施,其能源综合利用效率高于传统能源分产方式的系统,
都应该被认为属于分布式能源。如果按照这一判断,中国的热电联产装机容量超过 5000万千瓦,其中属于就近综合利用能源的项目不少于 4000
万。
分布式能源技术对能源的利用方式与传统的能源利用存在很大的区别,
它不再追求规模效益,而是更加注重资源的合理配置,追求能源利用效率最大化和效能的最优化,充分利用各种资源,就近供电供热,将中间输送损耗降至最低。由于小型化和微型化,使能源需求者可以根据自己对于多种能源的不同需求,设置自己的能源系统,调动了终端能源用户参与提高能源利用效率的努力。
分布式能源可以和终端能源用户的能源需求系统进行协同优化,通过信息技术将供需系统有效衔接,进行多元化的优化整合,在燃气管网、
低压电网、热力管网和冷源管网上,以及信息互联网络上实现联机协作,
互相支持、互相平衡,构成一个多元化的能源网络,使能源供应与能源的实际需求更加匹配。所以也有国家认为分布式能源是信息能源系统的核心环节,并称之为:第二代能源系统,或信息能源系统。对于传统能源形式,分布式能源毫无疑问是一种新型的能源生产利用形式,是信息时代能源技术的核心。它不仅是一些传统能源技术的集合,也是全新的能源综合利用系统。
目前,国际能源技术发展的一个重点,也是分布式能源未来最主要的技术方向之一,这就是,燃料电池,技术。燃料电池的能源利用效率更高,污染更小(可以在能源转换现场实现零排放),理论上燃料电池使用的是氢能,属于可再生能源。但自然界中可以直接利用的氢根本不存在,氢能属于二次能源,制氢需要其他外部能量实现。利用太阳能和风能制氢,或者利用生物细菌制氢,还仅仅停留在设想或初级试验阶段,缺乏广泛的经济性和可操作性。
现实的技术方向还是如何利用天然气、煤气化、甲醇、乙醇等能源,特别有前途的是利用废弃在地下煤炭资源进行地下可控气化再制氢技术。这一技术是将采煤后残留的煤炭资源或一些没有开采价值的煤田在地下进行控制缺氧燃烧,将其转换为煤气,这种煤气含氢高达
60~ 70%,可能成为制氢原料。燃料电池不仅可以解决人类发展的电力难题,同时也可以解决对于石油的替代难题。虽然,就燃料电池技术本身应该属于新能源,但是大多数燃料电池将不会依赖于可再生能源。
此类例子非常之多,他们都是立足于新技术、新工艺,或者新理念构架的新型的能源利用技术,虽然不是可再生能源,但是针对传统的大规模分离生产的能源系统而言,大大提高了能源的综合利用效率,
有效减少了污染的排放。
2,资源综合利用中国乃至世界,每天有着大量资源没有能够被综合利用,不仅浪费资源,而且污染环境。
中国每年在矿井中因为各种事故而丧失数以千计矿工的生命,其中最大的杀手是瓦斯爆炸,瓦斯的主要成分是甲烷,与天然气没有什么差异,仅仅是浓度有所降低。瓦斯可以成为非常优质的能源,但是在煤矿开采中瓦斯的产量是有限的,不可能支持大规模的利用技术,
只能采用分布式能源解决方案,就近利用瓦斯发电,就近并网销售电量,就近利用其所发电能。我们可以给生物质发电每千瓦 0.25元的补贴,为什么不能给予瓦斯发电同样补贴呢?相比之下,生物质发电可能没有二氧化碳排放问题,但是瓦斯发电可以将温室效应更强的甲烷气体进行资源化处理,比生物质发电贡献更大,因为甲烷的温室效应比二氧化碳高 24倍。此外,瓦斯利用还可以挽救无数生命。对此,我们谁能否认利用矿井瓦斯不是一种新的能源?
随着城市化的进程,集中居住的城市居民制造和排放了大量的垃圾和污水,这些垃圾和污水中丰富的有机质可以制造大量的沼气,或者转换成有机可燃物质通过焚烧增加能源供应,
同时实现垃圾的减量化目标,节约更多的土地,减少环境和水污染。对于这些不可再生资源的利用的工程,当然是增加了新的能源供应,它所供应能源的形式难道不是,新能源,吗?所以,对于各种废弃资源的再利用,以达到增加能源供应的形式都应该属于新能源的范畴。
3,可再生能源可再生能源当然是没有争议的新能源,它所涵盖的范围也是非常广泛。实际上,国际间对于可再生能源的利用形式已经进行了全新的分类。今年春天,国际分布式能源联盟在中国召开了一次年会,从世界各地与会的专家不仅包括热电冷三联供的企业和专家,更多的是可再生能源方面的企业和专家。对于那些集中大规模生产的可再生能源,例如:大型风力发电场、规模化的水能利用、以及一些国家准备进行规模化的太阳能利用以增加现有大型电力系统的能量供应的模式,均列入中央供能系统,或者称之为集中能源系统。
与之相对应的另外一种模式也被称之为分布式能源。例如:楼宇式的光电、光热和直接光能,以及储光等能源利用系统,以减少对外部能源的消耗;水源、地源、空气源、污水源和排气源热泵能量回收技术对于楼宇建筑空调的能源供应系统;小型风力发电或光电系统对于独立能源用户的电力供应等。就近获取能源,就近供应能源,因地制宜地利用可再生能源增加需求侧能源供应的系统,都属于分布式能源系统的范畴,其涵盖范围和内容极为广泛。
小型水电站被认为是典型的分布式能源系统,它在中国有 4000
万千瓦的装机容量,主要指 10万千瓦级装机容量以下的水电站。这样的小型水电设施主要通过较低压力输电系统对周边地区进行电力供应,他们对于生态环境影响比较小,没有温室气体排放,尽管是非常传统的发电形式,但是属于可再生能源,所以在新能源范畴中是应该涵盖其中的。
4,替代能源对于替代能源是否属于新能源的问题,也是一个有意思的命题。从利用可再生能源替代化石能源的层面讨论,替代能源当然是新能源。例如:利用秸秆替代煤炭;利用生物柴油或乙醇替代石油;利用太阳能热水器替代电力或燃气热水器等。但是,在替代能源战略中,往往存在利用一些较为丰富的资源,替代更为希缺的资源,例如:利用煤炭制造甲醇、二甲醚,或者直接煤制油来替代对于石油资源的过度依赖。
在替代燃料中,一些新型的煤制燃料也被专家们普遍称之为新能源,二甲醚就是其中的一种。目前,一些专家积极发展综合性煤化工技术,而且建议建造一些规模并非很大的煤炭资源综合利用和梯级利用的,化工 -煤气 -电力 -热能,多联产系统,
同时利用煤炭向城市供应各种煤化工产品,向城市电网供电,
向城市工业区和采暖系统供应热能,同时向城市燃气管网供应煤气或二甲醚燃气,并将多余的二甲醚转换成为液体燃料供应城市交通系统,最后将灰渣制造各种建筑材料。这种多联产工艺,以及所制造的二甲醚均应该成为新能源所接受的范畴。
垃圾和废旧塑料都不是可再生能源,但是利用他们制造石油的技术正在蓬勃发展之中,利用废弃资源制造石油这样具有一定希缺性的能源的技术无疑也是新能源技术。所以,替代性能源也应该纳入广义新能源的总体范畴。
5,核能在许多国家将核能列入新能源的范畴,这是有一定道理的。因为在西方社会对于能源分类中的一个最重要的标准就是温湿气体减排问题,
他们用二氧化碳当量来评价各种能源的综合全寿命周期的能源环境代价。
核能在建造之初虽然比其他能源转换装置更消耗能源,但是一旦运行就没有二氧化碳的排放问题,如果不出事故,将会是非常清洁的能源。
核能技术在切尔诺贝利核电站事故之后曾经一度受到全世界的质疑,
因为事故的代价太过惨重。但是,随着全球变暖,资源与环境的矛盾日益突出,而且核电站的安全运行问题正在不断得到改善,所以各国又重新开始关注核能的利用问题。
目前,核能利用技术不断发展,各种新技术都在快速进步之中,利用效率更高、更安全可靠的新型核反应堆正在得到应用,
例如最近进入中国市场的美国西屋公司 AP1000压水堆。能够实现核能增值的先进堆型技术也在快速进步,快堆是当前唯一能实现核燃料增值的先进堆型,可将天然铀资源的利用率从压水型反应堆的约 1%提高到 60%- 70%。
我国已经正式加入国际热核聚变实验堆( ITER)计划,可控核聚变技术也在紧锣密鼓地研究发展,被称之为:,人造小太阳,
的核聚变反应堆可以利用从海水中提炼的氢的同位素氘和氚,可说是取之不尽、用之不竭,而且反应之前之后没有辐射性污染问题,代表着人类文明的未来。
6、节能国际上称节能为煤炭、石油、可再生能源、核能之后的第五能源。各国利用市场化机制,将节能作为增加能源供应的新的手段,
将节约的能源变为,商品,,进行交易,并为节约者赢利。也有人将节能称谓:,负瓦特,革命,即减少瓦特的革命。
目前,在发达国家能源服务公司( ESCo)极为活跃,他们通过能源合同管理机制帮助能源用户改造、管理、运营能源系统,将节约的能源费用与用户分享,从中赢取商业利润,将节省下来的电力负荷出售给新的需求者,甚至还将减排的温室气体拿到市场上销售。
这些企业在金融市场上被非常看好,股票市值一路飙生,成为继 IT
产业之后,全球金融市场的有一个闪光点。
在美国、欧洲和日本,能源服务公司大量投资经营分布式能源系统,将生产的电力、热力、冷能和卫生热水销售给周边能源用户。将一个能源用户的废弃能源回收后,销售给另一个能源需求者,将节能构成一个巨大的产业进行经营。他们通过这种有效的经营,为社会节约了大量的能源和资源,也增加了整个社会的能源有效供应总量。
目前国内电力体系积极宣扬推广的,电力需求侧管理,( DSM),
其实更加正确的说法应该是,能源需求侧管理,,对用户的能源系统进行综合管理,实现综合优化,使各种能源需求进行互补,使各个能源供应系统实现协同优化。在国外能源需求侧管理实际上主要通过能源服务公司实现,而由于中国的电力系统实行行业壁垒的垄断经营,
所以自成体系,主要以鼓励低谷用电和平衡负荷为目标。
鼓励消耗低谷电力并不符合节约型社会要求的,也与国际发展趋势不同步。但是,平衡电力负荷对于提高电力以及相关能源系统的效率,减少能源和资源浪费都是非常有效的方法。而这一努力的结果将会大量增加电力系统的供电能力,实现发电、输电、配电、供电资源效益最佳化。因此,这是一种利用知识、管理和技术来增加电力保障的新方式,也是一种新的能源供应方式。
最近,欧洲中国商会能源委员会主席,BP中国公司副总裁陈新华博士对于中国节能问题发表了一篇影响重大的文章 --,节能工作需要明确理论基础 避免战略误区,,他深入解读了著名热物理学家马克斯韦对于,信息不遵守热力学第二定律,的立论,进一步解释了
,信息就是能源,的学说。陈新华博士认为,信息技术的发展最终将逐步转变人类对于能源密度和强度的日趋增强的方向,有效的信息互动可以减缓,熵增,的趋势。信息将成为能源的一个组成部分,
也就是我们正在追求的信息能源合二而一时代,通过不断精确有效的能源供应,以及信息对能源的替代,实现能源的可持续发展,而
,信息能源,必将成为未来新能源的灵魂所在。
最近,全国工商联成立的新能源商会是中国首次将,新能源,
作为一个正式名称授予一个行业组织。新能源商会应该如何定位新能源的概念,不仅对这一组织自身的健康发展意义重大,对于中国新能源事业,以及中国的可持续发展将具有更深远的战略意义。
热力学第一定律告诉我们能量是守恒的,而且是可以相互转换的,这一定律深层的涵义是告诉我们各种能源是相互关联、互相转化和互相作用的。对于新能源而言,无论采用狭义化的范围,
还是广义化的范围,与提高能源综合利用效率,加强资源综合利用效能,减少污染物排放,强化对于稀缺资源的替代和努力节约能源资源,以及依靠信息化最终实现能源的可持续发展,将只能是我们齐头并进的共同选择。