低碳能源体系的构建有哪些?
什么是低碳能源?低碳能源是指利用过程中产生较少二氧化碳等温室气体的能源。国际上通常将煤炭、石油、天然气等化石能源称为高碳能源和传统能源, 因为它们单位能量中产生的二氧化碳量远高于其它能源。对应地,风能、太阳能、氢能、核聚变能、潮汐能、波浪能、生物质能、地热能等统称为低碳能源。
低碳能源的分类?从集中开发利用的规模大小上划分,可以把低碳能源划分为集约式低碳能源和分散式低碳能源:集约式低碳能源一般装机容量比较大、建设周期相对较长,一般由国家主导进行建设,主要包括水能、核能、风能以及油气资源等;分散式低碳能源装机容量较小且分散,多位于用户需求终端,主要包括生物质能、太阳能、地热能和海洋能等。
低碳能源体系的构建
建设科学低碳能源体系必须要大力发展可再生能源。中国发展可再生能源的战略目的是:最大限度地提高能源供给能力,改善能源结构,实现能源多样化,切实保障能源供应的安全。中国可再生能源资源丰富,具有大规模开发的资源条件和技术潜力,可以为未来社会和经济发展提供足够的能源,开发利用可再生能源大有可为。
1.稳步发展风能
风能是指风所负载的能量,现代利用风能的主要方式是风力发电。风力发电没有燃料问题,也不会产生辐射或空气污染,在全球经济的大背景下,风电继续成为可再生能源发电技术的首选。风力发电正在世界上形成一股热潮。到目前为止,全球75个国家有商业运营的风电装机,其中22个国家的装机容量超过1GW。2011年中国风电面临诸多挑战,中国的风电累计装机容量达到62000MW。据全球投资银行的最新统计数据显示,2011年中国风电新增装机达20GW,目前总装机容量已达65GW。巩固了其全球风电领袖的地位。我国风能资源丰富的地区主要分布在内蒙古、新疆和甘肃河西走廊,华北和青藏高原的部分地区,沿海及附近岛屿,陆上风能资源大于海上。我国在西部地区大力提倡风电。如果能够对风能资源加以充分利用,将能获得总计7亿—12亿千瓦电力。其中,陆上6亿—10亿千瓦,海上1亿—2亿千瓦。
从资源储量、开发成本以及与负荷中心的距离考虑,我国近中期风电开发应遵循“以陆上为主,因地制宜地开发海上风电”的原则。《国家“十二五”科学和技术发展规划》指出,“十二五”期间我国将积极发展风电。其中,重点发展5兆瓦以上风电机组整机及关键部件设计、陆上大型风电场和海上风电场设计和运营、核心装备部件制造、并网、电网调度和运维管理等关键技术,形成从风况分析到风电机组、风电场、风电并网技术的系统布局。积极推进10万千瓦级海上示范风场、1000万千瓦级陆上示范风场建设,推动近海和陆上风力发电产业技术达到世界先进水平。风电产业要适应各种政府政策和市场的新要求,实现稳健发展,将中国建设成世界最大最强的风力发电国家。
2.大力发展生物质能
生物质能主要是指植物通过叶绿素的光合作用将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量。生物质能一直是人类赖以生存的重要能源,目前它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源,在整个能源系统中占有重要地位。生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源,如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。目前发展中的开发利用技术主要是,通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等,通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等,通过压块细密成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。利用生物质能源中的秸秆燃料发电,农作物可以重新吸收碳排放,具有“碳中和”效应。
在众多的可再生和新能源中,生物质能源是目前唯一能对石油液体运输燃料以及塑料等上千种石化产品生产原料进行直接替代的。我国山地资源丰富,发展林业生物质能源潜力大:有约4404万公顷的宜林荒山、荒地,可用于培育能源林;有约近1亿公顷沙地、矿山、油田复垦地等土地,可用于发展能源林;有约600万公顷疏松林地和5312万公顷的低产林地,可以大幅增加森林资源量。我国生物质能源前景广阔,尽管要受到技术等因素制约。我国《全国林业生物质能源发展规划》中提出,到2020年能源林面积达到2000万公顷,每年转化的林业生物质能源可替代2025万吨标准煤的石化能源,占可再生能源的比例达3%。近年来,我国已在内蒙古、吉林等地进行试点,以生物质为原料发电、生产燃料取得成效。
3.突出发展太阳能
太阳能是指太阳所负载的能量,太阳能的利用方式主要有:光伏(太阳能电池)发电系统,将太阳能直接转换为电能;太阳能聚热系统,利用太阳的热能产生电能;被动式太阳房;太阳能热水系统;太阳能取暖和制冷。太阳能是目前及未来可再生能源中最清洁、最环保、最经济的能源,具备十分独特的优势,也是未来新能源发展的必然选择。以太阳能电池为核心和主导的新能源革命,将成为改变中国和全球能源、环境问题的根本手段和有效途径。据专家统计,我国太阳能资源蕴含量约2.1万亿千瓦,只需开发1%即可达到210亿千瓦,远大于生物质能的1亿千瓦、水电的3.78亿千瓦以及风电的2.53亿千瓦。随着世界经济向低碳方式的转变,太阳能光伏发电将以其自身接近零碳排放而尤具优势。我国应加快发展以太阳能光伏产业为主导的新能源产业,为经济和社会的可持续发展提供强大持久的助推力。光伏发电的成本控制取得突破性进展,经济性前进了一大步,它为商业化运作打下了坚实基础,让行业倍感振奋。预计在未来数十年里,随着光伏产业各环节成本的继续下降,尤其是政府引导、政策支持以及其他必要的培育和推动,太阳能发电一定可以而且能够从我国能源结构的补充和配角,变为我国能源供应的主要选择和主流方式。
4.积极开发水电
我国水电在清洁电源中所占的比例最大。目前,水能的利用方式主要是水力发电。水力发电的优点是成本低、可连续再生、无污染,缺点是受分布、气候、地貌等自然条件的限制较大。中国水电资源在世界上蕴藏最丰富。中国的水能资源理论蕴藏量近7亿千瓦,可开发的资源量大约5.4亿千瓦,是世界上水能资源总量最多的国家。2011年,全国水电装机容量达2.305亿千瓦,开发的利用程度仅仅只有42%,远远低于美国(82%)、日本(84%)等发达国家的水平,发展潜力巨大。在科学论证、系统规划、妥善处理好生态环境保护和移民安置的前提下.加快水电开发建设,力争2020年水电装机规模达到3亿千瓦左右,近期已开工金沙江上的溪洛渡等重大水电工程项目。到2020年,常规水电装运机容量将达到3.2亿千瓦,占电力总装机容量的20%,开发程度达60%。同时,进一步实施西电东送等重点工程。在更大范围内实现电力资源的优化配置,促进水电的科学经济利用。发展水电的关键是处理好生态环境保护,和充分考虑移民群众的合理安置。
5.安全快速发展核能
核能作为新型能源,具有高效、无污染等特点,是一种清洁优质的能源。加快发展核电。核电是清洁高效的能源,污染少、温室气体接近零排放,是有效优化能源结构的优先选择。我国已有秦山一期核电站、大亚湾核电站、岭澳核电站一期、秦山二期核电站、秦山三期核电站、田湾核电站共6座核电站11台核电机组建成投产运行。根据国家核电中长期发展规划,到2020年,我国将建成核电装机容量4000万千瓦,在建1800万千瓦。目前我国岭澳核电站二期、秦山二期扩建工程、红沿河核电站、宁德核电站共12台核电机组已获得国家批准开工建设,总装机容量为1224万千瓦。
近几年,中国加快了核电发展步伐,组建了国家核电技术公司,推动了三代核电技术装备引进和国产化工作,启动了大型先进压水碓及高温气能碓、核电站等重大项目。新开工了辽宁“红延河”、福建宁德等核电项目,发展态势很好。力争2020年核电占电力总装机比例达到5%以上。到本世纪中期,核电在我国总能源需求中所占的比例应达到10%以上。
6.加强开发海洋能
海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源,主要包括波浪能、潮汐能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富,分布广,清洁无污染,但能量密度低,地域性强,因而开发困难有一定的局限。开发利用的方式主要是发电,其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。目前已开发出60—450千瓦的多种类型波浪发动装置。潮汐能是指海水在潮涨和潮落时形成的水能。它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量,其来源是源于月球和太阳对海水的引力作用所致。潮水在涨落中蕴藏着巨大能量,这种能量是永恒的、无污染的能量。我国目前可以开发的潮汐电站大约有一千万千瓦。和一般的水力发电相比,潮汐能的能量密度比较低,因此开发成本较高。
7.要突出加快农村地区可再生能源发展
广大的农村地区太阳能、浅层地能等可再生能源资源丰富、应用条件优越、发展空间巨大。在农村地区加快推进可再生能源建筑应用,可节约与替代大量常规化石能源;可以加快改善农村民房、农村中小学、农村卫生院等公共建筑供暖设施,保障与改善民生;可以带动清洁能源等相关产业发展,促进扩大内需与调整结构。支持在农村、边远地区和条件适宜地区开发利用生物质能、太阳能、地热、风能等新型可再生能源,使优质清洁能源比重有所提高。因地制宜、因需制宜,统筹城乡能源发展。我们必须清醒地看到,尽管我国经济总量已列世界前茅,但生产力水平总体上还不高,产业结构不合理,城乡、区域发展不平衡,长期形成的结构性矛盾和粗放型增长方式尚未根本改变,工业化、城镇化快速发展同能源资源和生态环境的矛盾日趋突出,影响科学发展的体制机制障碍依然存在。农村能源产业市场化。建立区县农村能源服务体系,推进农村能源市场化,管理标准化,服务社会化、专业化。中国工程院原副院长院士杜祥琬认为:2050年前的40年,是我国能源体系的转型期。能源体系要从现在比较粗放、低效、高排放、欠安全的能源体系,逐步转型为节约、高效、洁净、多元、安全的现代化能源体系,能源的结构、“颜色”、质量都将发生革命性的变革。2050年后,我国将拥有一个中国特色的能源新体系,我国将进入比较自由的绿色、低碳能源发展阶段。我国未来的能源是可持续发展的,这是一个重要的战略判断。