范文一：生物能源的合理开发与利用

　　摘要：生物能源是一种绿色能源，在世界各国广泛推广的同时引起了关于粮食安全，环境污染，能源效益等问题。要做到合理开发利用，需从本国国情和自然资源出发，大力开发适合本国地理条件的生物能源，同时加快提高能源转化效益的研究力度，采取生物能源适度综合性发展策略。

　　关键词：生物能源；能源作物；开发利用

　　一、生物能源发展的提出

　　生物能源（bio-energy）主要是指利用农作物、树木和其他植物及其残体，畜禽粪便，有机废弃物等可再生或循环的有机物质为原料生产的能源。

　　生物能源主要包括生物电能和生物燃料两大类。生物电能主要是利用各种植物秸杆进行发电，而生物燃料则是通过发酵产生甲醇和乙醇燃料等。生物能源既是可再生能源，又是无污染或低污染的绿色能源。在世界资源日趋贫乏以及环境生态危机日显突出的情况下，生物能源的开发和普及将成为未来社会能源发展的趋势。

　　二、生物能源在各国发展动态

　　原油价格的攀升，各国已广泛开始关注用生物能源来代替化工燃料，美国植物种植结构以及扩张的速度大大加快，酒精生产能力大大提高，乙醇提炼厂在美国各地开始布点建设。生物柴油中大豆油使用量也在大幅提高，从纤维中提炼油料也将逐步进入能源更新计划。

　　欧盟计划规定在运输燃料中必须包含一定的生物燃料，欧盟委员会已经指示加紧生物燃料的生产，并对生物原料种植业给予补贴。菜籽油几乎是所有欧盟国家生物柴油的原料，由此使得欧盟内油菜种植面积和菜籽产量都出现快速地增长。同时，欧盟还从东南亚进口大量的棕榈油以及用棕榈油生产的生物柴油。

　　随着油价高涨，巴西的乙醇出口增速大幅提高。作为世界生物乙醇两大领跑国之一的国家，甘蔗是巴西各大酒精提炼企业的主要原料，在巴西南部，一些本来种植谷物和油料作物的土地被改种甘蔗，中西部地区原有的生产大豆土地也将被改种甘蔗。

　　阿根廷政府为生物柴油产业提供了更大的增长机会，在鼓励生物柴油生产方面，出口生物柴油享受比出口其生产原料如玉米、大豆更低的税率。为了保证生物柴油生产厂的高生产率运转，阿根廷还打算从南美其他国家进口大豆等产品。

　　三、生物能源在发展过程中所带来的问题

　　（一）粮食安全问题

　　生物能源的迅速发展会导致大量土地被用于种植某几种作物以生产生物能源，从而造成用来食用的部分农产品供应不足，价格上涨，给低收入者带来负担。如世界上最大的玉米和大豆出口国的美国，大量使用玉米和大豆生产生物燃料可引发国际市场上玉米及大豆等粮食价格的暴涨，以及以玉米和大豆等作为原料的肉类、畜禽产品等价格的上涨。在粮食供求趋紧的情况下，粮食将成为一种重要的国家间政治谈判砝码和国家战略资源，粮食安全的问题也越来越成为国际政治的核心问题之一。

　　（二）环境污染问题

　　生物燃料在生产的过程中所产生的对环境有污染和提炼之后所产生的排放物都是造成环境污染的来源。此外，燃料作物的种植、提炼、运输和分配也会导致其他温室气体排放。生物燃料如果种植过度，对森林和其他生物的生长不利，也对生态环境的造成一定的威胁。2009年初联合国发表的公告指出：“发展生物能源可能引发乱砍滥伐森林，给环境带来比使用化石燃料更严重的后果，而且可能影响生物的多样性”。

　　（三）能量收益问题

　　关于能源作物制取生物燃料生命周期过程中能量收益也是值得关注的问题之一。能源作物的生产，以及转化为生物燃料并通过运输等途径实现分配利用，在整个生命周期都需要消耗数量可观的化石能、电能及热能。在能源危机和粮食危机日益侵扰人类的今天，生物燃料是否能真正实现“能源经济性”值得探讨。

　　四、生物能源未来的发展方向

　　（一）多途径的开发优质生物能源

　　即便是资源条件得天独厚的美国，也意识到光靠耕地和玉米、大豆，并不能充分满足大幅减少对石油依赖的要求。能源作物一般可分为木质纤维类和淀粉/糖（油）类两大系列。前者与人类食用完全没有矛盾，因此是当今研究开发的热点，预计将在5-10年内成为“第二代生物燃料”的主要原料。“第三代生物燃料”则指含油藻类，对太阳能的生物转化效率更高。海洋工程微藻的油脂含量在40%以上，特别适合海域或者水域较丰富的国家。依靠生物技术，大力开发培育新型能源植物，是优质生物能源的一个重点发展方向，如对海洋微藻进行基因工程改造，可以使其缩短生长周期、提高产油量。一些国家已开始培育种植耐旱耐寒耐盐碱、生长快、产量高的“能源草”。通过育种技术进一步提高木薯的淀粉含量和甜高粱茎秆的含糖量，以及通过生物技术减少甜高粱、柳枝稷等茎秆的木质素而增加纤维素的含量，都具有一定的可行性。

　　（二）现已开发能源作物和生物柴油给料的筛选

　　各种能源作物的生产投入，单产量，单位可供利用的能源所需原料都是能源作物筛选过程中的重要指标。“八五”、“九五”计划期间，甜高粱秸秆制取乙醇被国家科技部列入科技发展规划，主要是因为甜高粱在生物能源系统中是一位强有力的竞争者，其酒精产量每公顷可达3.92t，约为玉米的2.1倍，木薯的1.3倍。

　　生物柴油的给料包括含油量高的油料植物。筛选优质的生物柴油给料获取油脂资源是解决能源短缺的一个重要的途径，各种草本油料作物和木本油料作物的含油量、加工工艺都是筛选的重要指标。“八五”期间，我国曾针对麻疯树、光皮树、绿玉树等油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备研发等进行系统研究，目前初步具备了推广应用的技术基础。

　　（三）加快开发生物质工业转化的工艺，提高转化效率，减少环境污染

　　生物质转化效率的提高，可以提高生物质的利用率，同时减少环境污染，如在燃料乙醇生产过程中，高速、高效、高回收率地利用可发酵糖进行生物转化的技术；加强生物柴油转化过程中新型固体催化剂的研究；超临界法和超声波法等新生产工艺的研究开发；废弃的甘油转化为高附加值的产品（环氧氯丙烷、1，3-丙二醇、丙酮醇、醚等）的研究。由于纤维素可以从杂草甚至从废纸中提取，纤维素制乙醇技术被专家普遍认为是生物能源产业的真正未来。目前，我国纤维素乙醇研发技术已取得阶段性成果，与国际水平差距不大，然而距离实现工业化生产还有较长时间。除此以外，借鉴石油化工的经验，走生物精炼和乙醇联产模式，尽可能地最大提升和拓展底物的各组分的经济价值，也许是促使纤维素乙醇产业化的一条重要途径。

　　（四）因地制宜，合理发展生物能源产业

　　能源作物主要涉及灌木与草本植物，灌木中有柳树和杨树等，草本中包括细叶、柳枝稷和芦苇等，作物中有甜高粱、油菜、甘蔗、甘薯和木薯等。随着科学技术的进步，能源作物的范畴也在不断的扩大。由于在自然环境、发展模式、发展水平、社会环境、产业形式和国家政策差异性，世界各国的主体能源作物不尽相同，而且也是处于不断的调整之中。如巴西用甘蔗生产乙醇，美国用玉米生产乙醇，同时还发展柳枝稷等其他能源作物，欧洲以油菜和速生矮林为主，我国甜高粱适应北方种植，甘蔗和木薯适应南方种植。

　　从能源作物的可持续发展来看，能源作物的环境效益建立，与环境相适应的种植制度和养地制度十分重要。在能源作物的种植方面，要防止同一种能源作物长期种植可能出现的生态问题。在全世界还没有完全解决粮食问题的时候，要协调好能源作物与粮食作物的土地竞争问题，减少能源作物产生的负面影响。发展能源作物要充分利用荒山荒坡和盐碱地，重点考虑非粮食类型的能源作物。有些能源作物能够在坡地、边角地、盐碱地和瘠薄地种植，不仅促进生物多样性，而且还能一定程度上改善周边的自然生态环境，如甜高粱能在盐碱地、滩涂地等边际土地生长良好，其茎秆生产燃料乙醇也不会与粮食争耕地，因此是一种十分优质的能源作物。

　　参考文献：

　　1、王玉柱,张建广.国际生物能源发展及我国的对策研究[J].现代商贸工业,2008(9).

　　2、朱万斌,李杰等.国际生物能源研究开发现状和趋势[J].中国工程科学,2011(2).

　　3、王亚静,毕于运,唐华俊.中国能源作物研究进展及发展趋势[J].中国科技论坛,2009(3).

　　4、曹湘洪.我国生物能源产业健康发展的对策思考[J].化工进展,2007(7).

　　（作者单位：广东工程职业技术学院）

范文二：绿色能源的合理利用与开发

绿色能源的合理利用与开发

赵素丽

合理利用和开发能源是人类生存的基本条件，能源也是 的发展思路。 我国国民经济的重要物质基础，能源安全关系着我国经济安

全。随着我国经济的快速发展，生态问题、能源问题随之而 二、能源的发展方向 来，当前绿色能源产品发展势头良好，人们的绿色消费观念 为了确保国民经济的可持续发展以及不断提高人们的物 不断强化，绿色能源在整体能源利用中的消耗比例不断增 质生活水平，必须要坚持能源的可持续发展，这就要求在发 加，因此世界能源的利用趋势正朝着绿色化方向发展。展经济的同时为能源的发展制定正确合理的方向，这样才能

保护原本已经十分脆弱的生态环境，保证可持续发展的顺利

进行。一、我国的能源利用形式与可持续发展 (一)加快调整能源利用结构 在社会生产力不断发展的能源是人类发展的必备要素，伴随着经济的不断发展和 情况下，经济发展对能源的需 人们生活水平的不断提高，人们的环保意识不断得到增强， 求量也在不断增加，而能源的利用结构也在不断调整和完 对所处的生活环境的要求也在不断提高。从整体的能源发展

战略来看，在新的世纪里，人们必须寻找到一条资源的可持 善。目前，化石燃料是世界能源结构的主体，但是，煤矿、

石油等矿物能源属于不可再生能源，总有一天会枯竭，目 续发展道路。增加清洁的、可再生、无污染的绿色能源的利

前，矿物能源已经出现供不应求的局面，世界各国争夺能源 用和开发，以完成人类生存过程中的能源问题。

引起了世界局势的动荡。我国对能源需求量很大，其中煤炭 随着世界工业发展的加快，预计全球未来的能源消耗的

是主要消耗能源，1995年需求量为世界的10.4%，增速将不断加快，煤、石油等常规能源将面临日渐减少的困

2020年会 增加至15.3%，而我国的人均煤炭量为世境，自20世纪70年代世界范围内的能源危机发生以

后，全球 界的二分之一，在

不久的将来，我国的能源消耗将大部分依靠进口，这将严重 石油售价增加，不断刺激着能源消耗大国，如英国、美国等

国家将主要研究精力放在研发常规能源外的其他能源身上， 遏制我国经济的可持续发展。另外矿石能源经过燃烧后也会 甚至有的国家一度以军事打击为手段攫取石油等能源，充分 对环境造成严重影响，引起酸雨、温室效应等问题，对森 说明世界范围内的能源危机正深刻影响着全球各国的政治、 林、耕地等造成污染和破坏，更影响了环境的可持续发展。 经济关系。 我国目前面临着国民经济的高速发展与能源利用(二)绿色能源成为发展趋势 有机构预测至2250年

率较低 到2500年间，世界的煤炭能源将被

消耗完全，面对能源危机，能源与经济、能源与环境的矛盾 的矛盾，例如，2003年我国的GDP增长率为

将越来越突出，绿色能源作为调整能源结构的关键步骤，引 9.1%，但是耗 费的原材料和能源占全世界的

起了世界各国的重视。简而言之，绿色能源就是再生能源以 30%，快速发展的经济为生态 及清洁能源，广义的绿色能源包括了在利用开发中污染较低 环境带来了极大的负担。 的能源，如核能、天然气、清洁煤炭等。狭义的绿色能源是 实际上，与石油、煤炭等常规能源进行比较，其他的绿 指可再生能源，如水能、太阳能、风能、氢能、燃料电池、 色能源，如太阳能、风能、潮汐能、水能等仍然蕴含着较大 生物能等，这些能源储存量丰富，基本上不会对环境造成污 的能量储备，例如，地球十天内接收到的太阳能就是全球所 染，还可以就地使用，在利用形式上可以集中建设，也可以 有化石燃料的能源储备的总量。目前全球各国都积极制定清 分散建设，形式灵活多样。绿色能源不但可以解决经济的持 洁能源的发展战略，欧盟也提出要使2050年的发电总续发展问题，同时也促进了生态环境问题的解决，发展前景 量中达 到百分之五十的可再生能源的利用率。在新的世纪中广阔。世界对这些绿色能源的利用进行了长时间的研究，部 能源结 构将发生较大变化，太阳能、水能等清洁能源将代替分能源已经在实际生活中发挥出了较大的社会效益和经济效 煤炭、 石油等传统的能源，我国也积极提倡以绿色能源为主益。 导的经 济发展模式，还积极制定了环境与发展措施，确定了

“因地 制宜、合理利用和开发地热能、水能、太阳能等绿色能

源”

建设节能

三、绿色能源的合理开发和利用 提水机、风力发电组等形式表现，目前风力发电机的应用范

在改善能源结构、强化能源供应、大力保护环境中，绿 围也在逐渐扩大，从最开始的家庭用电发展成铁路、公路、 色能源的利用开发有重要作用，这也是实现环境保护、化解 通讯等多方面应用的现实状况，我国风能的利用与开发正逐 能源供需矛盾、坚持可持续发展的必然选择，我国已经颁布 步步入成熟阶段，以2006年为例，我国建成了91个风了《可再生能源法》，建立了绿色能源的发展基金，对绿色 力发电 场，全国有133.7亿的新增风力发电装机容量，增长能源相关的技术研发和工程试点给予了政策上的大力支持， 率超过了 百分之百，另外，我国还出台了风电设备生产要绿色能源的合理开发和利用的发展前景十分明朗。 求，颁布风 电特权，加大了风电开发的扶持政策等，可见风

能已经成为 我国绿色能源的重要构成部分，在这一方面，我(一)水能的利用 我国的水能蕴藏量十分丰富，但是水国的风能资 源发展迅速，可能成为与火电、水电并列的三大能资源的分布极不 发电能源。 均衡，我国水力资源的理论蕴藏量折合成发电量约为6.19(五)生物质能源的利用 生物质能分布平均、蕴藏丰亿 千瓦，年发电量可达到1.76亿千瓦，这一数值约占了世富，能够代替化石燃料，是 界水 缓解温室效应、维护生态平衡、解决环境与能源间的矛盾问 能资源的百分之二十，居世界第一位。我国的小型水电资源 题的重要手段，它是一种来源于太阳能的环保、绿色能源。 的分布也较为广泛，全国两千多个县市中至少有一千五百个 所谓生物质能，主要来源于畜禽粪便、树木枝桠、农作 县拥有能够开发的水电资源，目前建成的有一千万瓦以上水 物秸秆等，据统计，我国每年产生的秸秆数量为7亿吨电开发量的有一千一百多个县，在与太阳能等其他绿色能源 左右， 的利用比较而言，我国水电利用造价较低且技术较为成熟， 其中部分用于喂养家畜和回收造纸，大部分作为了燃料进行 适合在具有水能资源的农村地区进行水力发电和电气化的建 使用。生物质能的利用方式多种多样，最常见的就是进行直 设工程。但是目前我国的水能资源开发程度仍然较低，根据 接燃烧，其不但会产生浓烟影响空气质量，而且能源的利用 我国小水电规划，到2020年水电装机制定了9300万千率仅为10,15%。为了增加生物质能的能量转瓦的目 换效率，需加标。 强对生物质能的利用开发，生物质的热解气化技术着眼于将 (二)海洋能的利用 海洋能是指存在于海洋之中的可再秸秆等材料转化为气体燃料，以增加能源的利用效率和清洁 生能源，其主要的存 程度，这是一种十分具有开发前景的绿色能源利用手段，在 在形式包括波浪、潮汐、海流、温度差等。我国有宽广的海 我国已经得到了广泛推广和应用，目前，生物质能的主要应 岸线，海洋管辖范围广泛，因此我国的海洋能资源丰富，具 用与开发技术包括了气化发电机组、对植物(如木材)加工 有很高的利用价值。我国海洋能开发利用历史悠久，具有丰 直接气化利用、秸秆集中气化供气等，尤其是在我国广大的 富的经验和较为扎实的基础，如已经拥有了小型潮汐发电技 农村中，生物质能开发利用的代表技术为沼气技术，作为新 术，建立潮汐发电站的条件基本成熟，岸式波力发电技术走 一代的生物燃料，国家对沼气技术的研发重视程度不断提 在了世界波浪能技术开发的前列，但不可否认，目前我国海 高，其正朝着商业化的方向逐步发展。 洋能的利用形式较为单一，整体规模有限，在海洋能的实用

性方面仍然欠缺。 四、结语

(三)太阳能的利用 太阳能的利用主要表现在太阳能发伴随着煤炭、石油等常规能源的枯竭危机，太阳能、风

电、太阳能热水器、 能、生物质能等环保清洁、储存丰富的绿色能源的合理利用 太阳能建筑等方面，2006年，我国生产的硅片和太阳与开发的研究被提上了能源发展的议事日程，在未来全球的 能电池 分别占全球市场的25%、15%，而目能源消耗中，绿色能源的地位将不断提高，绿色能源的开发

利用技术将日益成熟，利用开发途径将不断被拓宽，总之， 前，我国已经是全球最大的太阳能热水器的消费国和生产国，每年的太阳能热水器 在未来世界的经济发展过程中，世界能源结构将发生深刻变 产量占世界推广量的百分之七，且仍在以百分之二十五的增 革，其利用开发程度也将不断增加。 速发展，另外太阳能采暖建筑的推广范围也在不断扩大，由

于我国目前的住宅小区发展趋势明显，所以利用太阳能住宅 (作者单位:山西省临汾市环境保护应用技术研究所) 区内每平方米每年能够节省20kg至40kg的标准煤，如

此利用 太阳能能发挥出良好的社会效益以及经济效益。

(四)风能的利用 据资料显示，我国大陆大约拥有三亿

千瓦的风能可利用

总量，而近海岸区域的可利用风能约为七亿千瓦左右，我国

的风能主要集中在东部沿海地区，包括近岸海域、沿海岛屿

和沿海陆地，另外我国风能的集中区域包括“三北地区”以 及

内陆部分风能集聚区。

我国风能利用主要通过风力发电机、风力发电场、风力

范文三：能源开发合理利用

南京广播电视大学成高教育

毕

业

论

文

题 目：

年 级：

学 号：

学 生：

指导教师：

完成日期：

新能源发电及其应用

内容摘要

当前，世界各国在发展经济的同时不断开采自然资源，使得世界能源存储量不断减少，不利于世界经济的可持续发展。电能是社会化大生产不可缺少的资源，关系着每个国家的工业化建设。为了满足世界经济的长期发展，全球开展了以新能源大规模开发利用为标志的能源革命。

本文详细介绍了包括风电点，太阳能发电，海洋能发电，生物质发电为例的新能源发电技术的现状及应用。

关键词：电能；新能源发电；风力发电

引 言

随着能源的发展，社会的进步，科技和信息化水平的不断提高以及全球资源与环境问题的日益突出，能源的开发利用面临着新的挑战当今世界正在进行一场以新能源大规模开发利用为显著标志的能源产业革命。

工业革命以来，人类活动排放的温室气体明显增加，特别是工业化国家大量燃烧化石燃料排放的二氧化碳，致使大气中温室气体的浓度显著上升。近百年来，全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，这种变化对全球自然生态系统和经济社会活动，特别是对发展中国家已经产生了重大的影响。为了应对全球气候变化问题， 1992 年联合国环境与发展大会通过《气候变化框架公约》，要求世界各国控制温室气体排放，并确立了“共同但有区别的责任”原则，提出了“可持续发展原则”。1997 年通过了《京都协议书》，制定了量化减排目标。2009 年后的哥本哈根气候变化会议，对于推进全球低碳经济、节能减排又产生了积极的推动作用。

与长期广泛使用，技术上较为成熟的常规能源（ 如煤、石油、天然气、水能等） 相比，新能源是指在科学技术基础上开发利用的非常规能源，包括风能、太阳能、海洋能、地热能、生物质能、氢能、核聚变能等。

清洁、环保、可再生是新能源的突出特点。上世纪70年代以来，新能源开发利用受到世界各国的普遍重视，许多国家都将开发利用新能源作为提高能源安全、应对气候变化和实施可持续发展战略的重要途径。最近几年，随着国际石油价格的大幅攀升以及《京都议定书》的生效，新能源发展愈加成为国际能源领域的热点。

从目前新能源在全球的资源状况和技术发展水平来看，水能、风能、生物质能和太阳能已经成为发展重点。其中，风电技术已基本成熟，开发成本接近常规能源，未来将会继续保持年均增长28%的发展速度，已成为继火电、水电和核电之后的第四大主要发电电源。太阳能发展的主要方向是光伏发电和热利用，太阳能热利用的发展方向是太阳能一体化建筑，未来的重点是在提高太阳能供热可靠性的基础上进一步向供暖和制冷方向发展。生物质能的主要利用方式是发电、供热和生产液体燃料，其中全球范围内利用生物质制取燃料乙醇的年生产量已经超过3000万吨，在石油替代方面开始显示潜力。

总体来看，最近20多年来，新能源技术获得了快速发展，产业规模、经济性以及市场化程度大大提高。预计在2020年以后，新能源将会得到更快的发展，并逐步成为主导能源。

全球创业投资/私募股权基金对新兴能源公司的大量投资也证实了这一点。在2007年清洁技术领域，全球共发生了221项投资案例，投资总额达30亿美元，比2006年增长了43%。据美国风险投资协会等的报告，创业投资者近三年对新能源公司的投资增长幅度超过30%，超过所有行业的投资增长幅度，在新兴产业风向标的纳斯达克市场，新能源指数近两年一直位居第一。

业界巨头公司已经开始注意到这个日益增长的市场机会，不管是在创建新能源项目还是在投资方面均有了相应的举措。加速的市场成长空间为投资者在该行业创造了一个充满丰厚利润机会和风险的环境。

1 风力发电

1.1 风力发电简介 风能作为一种可再生资源，其资源极其丰富；据专家估计，全世界风能资源总量约为每年2万亿KW，也就是说，仅1%的地面风力就能满足全世界对能源的需求。由于风力发电技术的不断发展，近10年来其成本呈现快速下降的趋势，日趋接近燃煤发电的成本，因此风力发电越来越受到世界各国的忠实，且发展风电具有显著的环保效益。丹麦的研究表明，用风电代替煤电是减少二氧化碳排放的最廉价的措施之一。综合资源、技术、经济、环保等因素，大力发展风力发电，是解决我国能源和电力短缺最现实的战略选择。

风力发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。

1.2 风力发电的特点

（1）风能是取之不尽，用之不竭的清洁，无污染，可再生能源。用它发电十分有利。与火力发电、燃油发电、核电相比它无需购買燃料，也无需支付运费，更无需对发电残渣,大气进行环保治理.风力发电是绿色能源.风力发电是财神爺。风来、发电、生财。风是财富。风是大自然对人类的无私奉献。

（2）风力发电有很強的地域性。不是任何地方都可以建站的。它必須建在风力资源丰富的地方。即风速大、持续时间长。风力资源大小与地势、地貌有关,山口、海岛常是优选地址。如新彊达板城、年平均风速6.2米/秒，内蒙古辉腾锡勒，年平均风速为7.2米/秒，江西鄱阳湖，年平均风速7.6米/秒，河北张北，年平均风速6.8米/秒，辽宁东港，年平均风速6.7米/秒，广东南澳，年平均风速8.5米/秒，福建平潭岛全县年平均风速8.4米/秒，平潭县海潭岛，年平均风速为8.5米/秒，年可发电风时数为3343小时，为目前中国之冠。（以上数字引自“全国风力发电信息中心的并网风电场介绍”）。南海的南沙群岛，该岛一年连续刮六级以上大风有160天。在我国這样的地方还有许多许多正等待我们去探索、发现。

（3）风的季节性，决定了風力发电在整个电网中处于＂配角″地位。对它的使用有三种运行方式：

A:能源利用：风力发电机,机群并网运行。有风发电，电能送入电网。无风不发电。

B:无电网的高山，海岛，牧区:风力发电机与柴油发电机并联运行。

有风时风力发电,无风时柴油发电机犮电。对用户来説时时都有电。

C:同上无电网地区，要求不使用柴油发电，时时有电供应：採用蓄电池儲能的AC-DC-AC，即交，直，交风力发电系统。也就是有风时，风力发电机发出交流电，经整流为直流电对蓄电池充电。再利用电力电子器件制造的“逆变器”将蓄电池中的直流电转化为三相恒频恒压的交流电。这种系统多用在高山雷达站、微波中继站，海洋灯塔,航标灯场合。

2 太阳能发电

2.1 太阳能发电概述

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源无处不在。太阳能光伏发电的最基本元件是太阳能电池(片)，有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。其中，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。中国国产晶体硅电池效率在10至13%左右，国际上同类产品效率约12至14%。由一个或多个太阳能电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源;二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地各种灯具等;三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。到2009年，中国并网发电还未开始全面推广，不过，2008年北京奥运会部分用电是由太阳能发电和风力发电提供的。

2.2 光伏发电

1、光伏发电简介 太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。

光伏发电（Photovoltaic power generation）是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

与常规发电技术相比，光伏发电没有中间转换过程，发电形式简洁，发电过程不消耗资源，不排放温室气体、废气和废水；没有机械旋转部件，不存在机械磨损，无噪声，发电不用冷却水；发电设备既能在无水的荒漠地带安装，也可安

装在城市的屋顶和墙面，不单独占地，模块化结构，规模大小随意，运行维护和管理简单，可实现无人值守，维护成本极低。

特别是太阳能取之不尽，用之不竭，光伏电池制造所需的硅资源在地壳中的含量高达26%，没有资源短缺和耗尽问题。

2、光伏发电应用 光伏发电产品主要应用于三大方面：

一是为无电场合提供电源，为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源、通讯电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；

二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草坪灯等；

三是并网发电，这在发达国家已大面积推广实施。

3、光伏发电系统分类 光伏发电系统分为独立光伏系统和并网光伏系统。并网光伏系统是太阳能光伏应用的主要形式。

独立光伏系统

由光伏方阵、控制器、蓄电池、逆变器、交流负载组成独立的供电系统；独立光伏电站包括边远地区的村庄供电系统，太阳能户用电源系统，通信信号电源、阴极保护、太阳能路灯等各种带有蓄电池的可以独立运行的光伏发电系统。

并网光伏系统 由光伏方阵、控制器、并网逆变器组成并网发电系统，将电能直接输入公共电网。可以分为带蓄电池的和不带蓄电池的并网发电系统。带有蓄电池的并网发电系统具有可调度性，可以根据需要并入或退出电网，还具有备用电源的功能，当电网因故停电时可紧急供电。带有蓄电池的光伏并网发电系统常常安装在居民建筑；不带蓄电池的并网发电系统不具备可调度性和备用电源的功能，一般安装在较大型的系统上。

4、光伏发电优缺点

优点

与常用的火力发电系统相比，光伏发电的优点主要体现在：

①无枯竭危险；

②安全可靠，无噪声，无污染排放外，绝对干净（无公害）；

③不受资源分布地域的限制，可利用建筑屋面的优势；例如，无电地区，以及地形复杂地区。

④无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电；

⑤能源质量高；

⑥使用者从感情上容易接受；

⑦建设周期短，获取能源花费的时间短。

缺点

①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；

②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关；

③产生的电力接入电网需要增加无功补偿设备；

④储能困难。

5、光伏发电中国发展 发展优势

中国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上。在中国广阔的土地上，有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米4千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每平米7千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多，因而有巨大的开发潜能。中国的太阳能资源理论储量达每年17000亿吨标准煤。

面临问题

有关专家指出，虽然中国光伏之路前景广阔，但在现实中还存在很多问题： 一是要想实现平价上网，还需要光伏发电达到市场化竞争程度。

但现在光伏发电的成本还是很高的，这就限制了光伏发电的商业化运行。光伏装机投资成本每千瓦约18000元左右，而常规火电的投资成本约每千瓦3000～4000元，光伏电价是常规火电电价的3倍以上，成本太高是光伏规模化发展的重大阻碍。

二是就中国光伏产品的市场现状来说，硅材料的源头在国外，硅材料95%依靠进口；主要市场也在国外，95%的光伏产品销往国外，国内市场与生产能力相比，十分狭小，大约仅为产能的5%。这种严重依赖进出口的模式加大了贸易风险。此外多晶硅产能有过剩的倾向，行业的调控和规范有待加强。

三是光伏技术研发投入有限，研发能力和技术创新能力薄弱。

新一代的薄膜太阳电池的商业化进程缓慢，聚光电池、新型太阳电池科研投入不足，比外国落后很多，后劲不足。缺乏自主创新能力是中国光伏产业发展滞后的根源，要想达到光伏生产方式的转变，掌握技术的主导权是相当重要的问题。

四是光伏技术的滞后使环保问题与高能耗问题凸显。

中国光伏产业能耗高，国际先进水平130～150kWh/kg，国内200-300kWh/kg；另外光伏产品还存在环保问题，国内还不能达到全物料循环、清洁生产，如果不能妥善处理废弃物，势必会给脆弱的环境带来压力。

五是政策细化不到位。

光伏企业服务和监管滞后也是光伏产业存在的一大问题。第一，光伏的振兴规划还没有公布；第二，上网电价还没有出台；第三，金太阳工程补贴资金不足，企业不赚钱；第四，电力公司的服务和监管严度差，企业出台的标准有很多和国际惯例不相匹配，而且给用户增加了很多负担。各个省没有光伏发电目标，各个大的光伏发电企业也没有一个有效的细化的规划目标，这就让国家在制定长远规划目标缺乏科学的依据。

2.3 光热发电

1、光热发电概述

太阳能光热发电是指利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换 热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。太阳能热发电理论优势在于：热能占太阳能能量60%以上，光热发电直接输出交流电力，光热发电成本较硅电池的光伏发电低，光热发电适合大功率发展。采用太阳能光热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。

由于采用汽轮机发电，电流稳定，加之系统可以采用熔盐技术储热，白天将 盐从固态变成液态，晚间再用400多度的熔盐将水变成蒸汽发电，这样一来，这样发电的稳定性就解决了其他新能源如风电与光伏发电无法解决的短板――调峰问题。熔融盐能够加热到600℃，这个温度能使水蒸发，使油爆炸，只有低于238℃时，它才会凝固。熔融盐能持续保持一个温度很久，由于其有这样的特性，所以

它能保存足够的热量，整夜制造蒸汽，从而驱动蒸汽轮机，进行发电。太阳能热发电发电运行成本低，并可以与化石燃料形成混合发电系统。无噪音,无污染,无需燃料,不受地域限制,规模大小灵活,故障率低,建站周期短，这些优势都是用其它能源发电所无法比拟的，对中国等太阳能资源丰富的国家来说是一个很大的机遇。

2、光热发电形式 一般来说，太阳能光热发电形式有槽式、塔式，碟式（盘式）三种系统 。 槽式系统

槽式太阳能热发电系统全称为槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统，是将多个槽型抛物面聚光集热器经过串并联的排列，加热工质，产生高温蒸 汽，驱动汽轮机发电机组发电。

20世纪80年代初期，以色列和美国联合组建了LUZ太阳能热发电国际有限公司。从成立开始，该公司集中力量研究开发槽式抛物面聚光反射镜太阳能热发电系统。从1985年-1991年的6年间，在美国加州沙漠相继建成了9座槽式太阳能热发电站，总装机容量353.8MW，并投入网营运。经过努力，电站的初次投资由1号电站的4490美元/KW降到8号电站的2650美元/kW，发电成本从24美分/KWh降到8美分/KWh。

为继续推动太阳能热发电的发展，以色列、德国和美国几家公司进行使用，他们计划在美国内华达州建造两座80MW槽式太阳能热电站，两座100MW太阳能与燃气轮机联合循环电站。在西班牙和摩洛哥分别建造135MW和18MW 太阳能热发电站各一座。

建于西班牙的Acurex槽式太阳能热发电系统，借助槽形抛物面聚光器将太阳光聚焦反射到接收聚热管上，通过管内热载体将太阳光聚焦反射到接收聚热管上，通过管内热载体将水加热成蒸汽，推动汽轮机发电。作为太阳能量不足时的备用，系统配备有一个辅助燃烧炉，用天然气或燃油来产生蒸汽。

要提高槽式太阳能热发电系统的效率与正常运行，涉及到两个方面的控制问题，一个是自动跟踪装置，要求使得槽式聚光器时刻对准太阳，以保证从源头上最大限度的吸收太阳能，据统计跟踪比非跟踪所获得的能量要高出37.7%。另外一个是要控制传热液体回路的温度与压力，满足汽轮机的要求实现系统的正常发电。针对这两个控制问题，国内外学者都展开了研究，取得了一定的研究进展。

目前，德州华园新能源应用技术研究所与中科院电工所、清华大学等科研单位联手研制开发的槽式太阳能中高温热利用系统，设备结构简单、而且安装方便，

整体使用寿命可达20年，可以很好的应用于槽式太阳能热发电系统。由于太阳能反射镜是固定在地上的，所以不仅能更有效地抵御风雨的侵蚀破坏，而且还大大降低了反射镜支架的造价。更为重要的是，该设备技术突破了以往一套控制装置只能控制一面反射镜的限制。采用菲涅尔凸透镜技术可以对数百面反射镜进行同时跟踪，将数百或数千平方米的阳光聚焦到光能转换部件上（聚光度约50倍，可以产生三、四百度的高温），改变了以往整个工程造价大部分为跟踪控制系统成本的局面，使其在整个工程造价中只占很小的一部分。同时对集热核心部件镜面反射材料，以及太阳能中高温直通管采取国产化市场化生产，降低了成本，并且在运输安装费用上降低大量费用。 这两项突破彻底克服了长期制约槽式太阳能在中高温领域内大规模应用的技术障碍，为实现太阳能中高温设备制造标准化和产业化规模化运作开辟了广阔的道路。

塔式系统 1973年，世界性石油危机的爆发刺激了人们对太阳能技术的研究与开发。相对于太阳能电池的价格昂贵、效率较低，太阳能热发电的效率较高、技术比较成熟。许多工业发达国家，都将太阳能热发电技术作为国家研究开发的重点。从1981-1991年10年间，全世界建造了装机容量500kW以上的各种不同形式的兆瓦级太阳能热发电试验电站余座，其中主要形式是塔式电站，最大发电功率为80MW。由于单位容量投资过大，且降低造价十分困难，因此太阳能热发电站的建设逐渐冷落下来。 但对塔式太阳能热发电的研究开发并未完全中止。1980年美国在加州建成太阳I号塔式太阳能热发电站，装机容量10MW。经过一段时间试验运行后，在此基础上又建造了太阳II号塔式太阳能热发电站，并于1996年1月投入试验运行。 碟式（盘式）系统 盘式（又称碟式）太阳能热发电系统是世界上最早出现的太阳能动力系统。近年来，盘式太阳能热发电系统主要开发单位功率质量比更小的空间电源。盘式太阳能热发电系统应用于空间，与光伏发电系统相比，具有气动阻力低、发射质量小和运行费用便宜等优点，美国从1988年开始进行可行性研究，计划在近期进行发射试验。例如，1983年美国加州喷气推进试验室完成的盘式斯特林太阳能热发电系统，其聚光器直径为11m，最大发电功率为24.6 kW，转换效率为29%。1992年德国一家工程公司开发的一种盘式斯特林太阳能热发电系统的发电功率为9kW，到1995年3月底，累计运行了17000h，峰值净效率20%，月净效率16%，该公司

计划用100台这样的发电系统组建一座MW的盘式太阳能热发电示范电站。 盘式（又称碟式）太阳能热发电系统（抛物面反射镜斯特林系统）是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。

美国热发电计划与Cummins公司合作，1991年开始开发商用的7千瓦碟式/斯特林发电系统，5年投入经费1800万美元。1996年Cummins向电力部门和工业用户交付7台碟式发电系统，计划1997年生产25台以上。Cummins预计10年后年生产超过1000台。该种系统适用于边远地区独立电站。

美国热发电计划还同时开发25千瓦的碟式发电系统。25千瓦是经济规模，因此成本更加低廉，而且适用于更大规模的离网和并网应用。1996年在电力部门进行实验，1997年开始运行。

3、光热发电商业化前景 以上三种系统性能比较。三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化，其他两种处在示范阶段，有实现商业化的可能和前景。三种系统均可单独使用太阳能运行，安装成燃料混合（如与天然气、生物质气等）互补系统是其突出的优点。 就几种形式的太阳热发电系统相比较而言，槽式热发电系统是最成熟，也是达到商业化发展的技术，塔式热发电系统的成熟度目前不如抛物面槽式热发电系统，而配以斯特林发电机的抛物面盘式热发电系统虽然有比较优良的性能指标，但目前主要还是用于边远地区的小型独立供电，大规模应用成熟度则稍逊一筹。应该指出，槽式、塔式和盘式太阳能光热发电技术同样受到世界各国的重视，并正在积极开展工作。

3 海洋能发电

海洋能是海流动能、海洋热能、潮汐能和波浪能等的总称。海洋能用于发电有海洋温差发电、波浪发电和潮汐发电等几种方式。

据权威统计，全世界海洋能的理论可再生量超过760亿千瓦。其中，海水温差约400亿千瓦，盐度差能约300亿千瓦，潮汐能大于30亿千瓦，波浪能约30亿千瓦。由此可见，利用海洋发电，从而造福人类是值得研究的。目前，世界各国正竞相探索海洋能开发利用技术。

3.1潮汐发电

1、简介 潮汐发电主要有两种形式 利用潮差和潮流量发电。如建筑拦潮坝，利用潮水涨落的水能推动水轮发电机组发电。

所属学科：电力（一级学科）；可再生能源（二级学科）

利用潮汐涨落形成的水位差，冲击水轮机，并带动发电机发电的作业。 所属学科：资源科技（一级学科）；海洋资源学（二级学科）

2、发电原理 潮汐发电是水力发电的一种。通过出水库，在涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。差别在于海水与河水不同，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。

与潮汐发电相关的技术进步极为迅速，已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备，如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等，日本甚至开始利用人造卫星提供潮流信息资料。

3、物理条件

利用潮汐发电必须具备两个物理条件：首先潮汐的幅度必须大，至少要有几米；第二海岸地形必须能储蓄大量海水，并可进行土建工程。

4、发电形式

单库单向电站

即只用一个水库，仅在涨潮（或落潮）时发电，中国浙江省温岭县沙山潮汐电站就是这种类型。 单库双向电站

用一个水库，但是涨潮与落潮时均可发电，只是在平潮时不能发电，广东省东莞县的镇口潮汐电站及浙江省温岭县江厦潮汐电站，就是这种型式。 双库双向电站 它是用二个相邻的水库，使一个水库在涨潮时进水，另一个水库在落潮时放水，这样前一个水库的水位总比后一个水库的水位高，故前者称为上水库，后者称为下水库。水轮发电机组放在两水库之间的隔坝内，两水库始终保持着水位差，故可以全天发电。 5、优缺点

优点:

可再生能源

潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。潮水每日涨落，周而复始， 取之不尽，用之不竭。它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和国防需要的重要补充能源。

发电量稳定

它是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响，全年总发电量稳定，不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。

建设方便 潮汐电站不需淹没大量农田构成水库，因此，不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。而且可用拦海大坝，促淤围垦大片海涂地，把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来，大搞综合利用。这对于人多地少、农田非常宝贵的沿海地区，更是个突出的优点。

减低灾害

潮汐电站不需筑高水坝，即使发生战争或地震等自然灾害，水坝受到破坏，也不至于对下游城市、农田、人民生命财产等造成严重灾害。 发电成本低

潮汐能开发一次能源和二次能源相结合，不用燃料，不受一次能源价格的影响，而且运行费用低，是一种经济能源。但也和河川水电站一样，存在一次投资大、发电成本低的特点。每度电的成本只相当火电站的八分之一。

机组多 机组台数多，不用设置备用机组。 缺点:

可再生能源

潮汐能是一种清洁、不污染环境、不影响生态平衡的可再生能源。潮水每日涨落，周而复始， 取之不尽，用之不竭。它完全可以发展成为沿海地区生活、生产和国防需要的重要补充能源。 发电量稳定 它是一种相对稳定的可靠能源，很少受气候、水文等自然因素的影响，全年总发电量稳定，不存在丰、枯水年和丰、枯水期影响。

建设方便

潮汐电站不需淹没大量农田构成水库，因此，不存在人口迁移、淹没农田等复杂问题。而且可用拦海大坝，促淤围垦大片海涂地，把水产养殖、水利、海洋化工、交通运输结合起来，大搞综合利用。这对于人多地少、农田非常宝贵的沿海地区，更是个突出的优点。

减低灾害 潮汐电站不需筑高水坝，即使发生战争或地震等自然灾害，水坝受到破坏，也不至于对下游城市、农田、人民生命财产等造成严重灾害。 发电成本低

潮汐能开发一次能源和二次能源相结合，不用燃料，不受一次能源价格的影响，而且运行费用低，是一种经济能源。但也和河川水电站一样，存在一次投资大、发电成本低的特点。每度电的成本只相当火电站的八分之一。

机组多

机组台数多，不用设置备用机组。 6、应用前景

利用潮汐发电日趋成熟，已进人实用阶段。在欧洲利用潮汐推动磨坊已经有上千年的历史，主要用于研磨谷物。

20世纪初，欧、美一些国家开始研究潮汐发电。

1913年，德国在北海海岸建立了世界上第一座潮汐发电站。

第一座具有商业实用价值的潮汐电站是1967年建成的法国郎斯电站。郎斯潮汐电站机房中安装有24台双向涡轮发电机，涨潮、落潮都能发电。总装机容量24万千瓦，年发电量5亿多度，输入国家电网。 1968年，前苏联在其北方摩尔曼斯克附近的基斯拉雅湾建成了一座800千瓦的试验潮汐电站。 1980年，加拿大在芬地湾兴建了一座2万干瓦的中间试验潮汐电站。

2012年7月26日，美国首个商用潮汐发电计划在缅因州启动。该能源系统最初将只能为75-100户家庭提供足够电力，但是他们计划未来可以向1200户家庭和商业机构提供电力。鉴于缅因州东港在2010年人口只有1131人，这项计划将会使其成为国内能源与城市的完美结合体。

3.2波浪发电

1、特点

波浪能是一种密度低、不稳定、无污染、可再生、储量大、分布广、利用难的能源。由于波浪能的利用地点局限在海岸附近，还容易受到海洋灾害性气候的侵袭。开发成本高，规模小，社会效益好但是经济效益差，投资回收期长，一个多世纪以来，束缚了波浪能的大规模商业化开发利用和发展。

2、发电装置

现有波浪发电装置的状况。目前已经研究开发比较成熟的波浪发电装置基本上有三种类形。一是振荡水拄型，用一个容积固定的、与海水相通的容器装置，通过波浪产生的水面位置变化引起容器内的空气容积发生变化，压缩容器内的空气（中间介质），用压缩空气驱动叶轮，带动发电装置发电；中科院广州能源研究所在广东讪尾建成的100KW波浪发电站（固定岸式），日本海明发电船（浮式）以及航标灯式波力装置都是属于这种类型。二是机械型，利用波浪的运动推动装置的活动部分——鸭体、筏体、浮子等，活动部分压缩（驱动）油、水等中间介质，通过中间介质推动转换发电装置发电。三是水流型，利用收缩水道将波浪引入高位水库形成水位差（水头），利用水头直接驱动水轮发电机组发电。这三种类型各有优缺点，但有一个共同的问题是波浪能转换成电能的中间环节多，效率低，电力输出波动性大，这也是影响波浪发电大规模开发利用的主要原因之一。把分散的、低密度的、不稳定的波浪能吸收起来，集中、经济、高效地转化为有用的电能，装置及其构筑物能承受灾害性海洋气候的破坏，实现安全运行，是当今波浪

能开发的难题和方向。

3、现状及前景

虽然波浪能开发的技术复杂、成本高、投资回收期长。但是近200年来，世界各国还投入了很大的力量进行了不懈的探索和研究。除了实验室研究外，挪威、日本、英国、美国、法国、西班牙和中国等国家已建成多个数十瓦至数百千瓦的试验波浪发电装置。主要的形式有活动点头鸭、波面筏、海蚌型；浮体式振荡水拄型；固定式（岸式）振荡水拄型；水流型；压力柔性袋型等装置。英国已建成750kw规模的商业波浪发电站并网发电。我国在广东汕尾建设的100kw振荡水拄式波浪发电站也已经通过验收，存在的问题也逐步得到改进。随着世界矿物能源的逐步减少，人们必须寻找新的能源，海洋能源无疑是首选的新能源之一；随着矿物能源对环境的破坏日益严重，人们也在寻找新的替代能源，可再生、清洁的海洋能源，也是最理想的替代能源之一。近年来，世界各国都制定了开发海洋能源的规划。我国也制定了波浪发电以福建、广东、海南和山东沿岸为主的发展目标。着重研制建设100kw以上的岸式波力发电站。因此波浪发电的前景是十分广阔的。

3.3海洋温差能发电

1、简介 利用热带及亚热带海洋表层和深层海水间存在的温差发电。1881年，法国人达松伐耳提出海洋温差发电的设想。1930年，法国人G.克劳德在古巴建成陆基开式发电装置。1979年8月，一个名为“MINI-OTEC”的漂浮式海洋温差电站在美国夏威夷建成。这是世界上第一个有净功率(15kW)输出的海洋温差发电装置。

海洋温差能(也称海洋热能)十分稳定，无明显的昼夜变化，可开发量巨大，不需储能装置即可提供基本负荷所需电力。

2、热力循环

海洋温差发电采用兰金循环，其实际热效率约为2.5%。根据所用工质及流程的安排，分为闭式、开式和混合式循环。

海洋温差发电还有可能采用其他热力循环，如雾滴(或泡沫)提升循环或全流循环。还可采用热电效应发电。

3、闭式循环

使用低沸点物质，如氨、氟里昂等作工质，在一封闭回路中完成兰金循环。其特点是，系统处于正压下，工质蒸汽密度大，体积流量小，通流部分尺寸不致过大。但其蒸发器和凝汽器须用表面式换热器，体积巨大，消耗大量金属，维护困难。

4、开式循环(闪蒸法或扩容法)

以水为工质，凝结水不返回循环中。其闪蒸器和凝汽器可使用混合式换热器，结构简单，维护方便。若用表面式凝汽器，则可副产淡水。但低温水蒸气饱和压力极低，比容巨大，通流部分尺寸过大。

5、混合循环

基本与闭式循环相同，但用温海水闪蒸出来的低压蒸汽来加热低沸点工质。

6、海洋温差电站

海洋温差电站可分为陆基电站和漂浮电站。离岸5 km内水深达千米、温差达18℃的海岸，可建立陆基电站。深海冷水取水管是其关键工程问题。漂浮电站分为向陆上送电型和就地生产能量密集产品型。受电缆送电经济距离限制，供电型电站一般认为负荷中心离岸不得超过100 km。离岸30 km以上时，最好采用直流输电。

7、发展前景

海洋温差电站预计对环境无不良影响，大规模开发时则需考虑对气候可能产生的影响。由于它可将深海富营养盐类的海水抽到上层来，将有利于海洋生物的生长繁殖。?

海洋温差电站的经济性在目前还不能与燃油电站相竞争，但它是可再生能源发电中最有潜力的方式之一。若将发电、海水养殖及供应淡水结合起来综合开发，则可取得更好的经济效果。对边远的海岛，开发海洋温差能，当前在经济上就可能是有利的。

4 生物质发电 1、概述

生物质发电是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。

世界生物质发电起源于20世纪70年代，当时，世界性的石油危机爆发后，丹麦开始积极开发清洁的可再生能源，大力推行秸秆等生物质发电。自1990年以来，生物质发电在欧美许多国家开始大发展。

进入21世纪，中国能源、电力供求趋紧，国内外发电行业对资源丰富、可再生性强、有利于改善环境和可持续发展的生物质资源的开发利用给予了极大的关注。于是生物质能发电行业应运而生。

中国是一个农业大国，生物质资源十分丰富。中国拥有充足的可发展能源作物，同时还包括各种荒地、荒草地、盐碱地、沼泽地等。如加以有效利用，开发潜力将十分巨大。

为推动生物质发电技术的发展，2003年以来，国家先后核准批复了河北晋州、山东单县和江苏如东3个秸秆发电示范项目，颁布了《可再生能源法》，并实施了生物质发电优惠上网电价等有关配套政策，从而使生物质发电，特别是秸秆发电迅速发展。

2、优势

生物质是传统的可再生资源，在工业革命以前，一直是支撑人类社会发展的主要能源。由于化石的出现，目前生物质能利用量已经很小。随着资源和环境问题的日益突出，生物质能利用又重新成为人类的选择，但利用技术将更加先进，生成的产品将可替代目前的电力、石油、天然气等所有现代能源。

中国生物质能资源非常丰富，发展生物质发电产业大有可为。一方面，中国农作物播种面积有18亿亩，年产生物质约7亿吨。除部分用于造纸和畜牧饲料外，剩余部分都可做燃料使用。另一方面，中国现有森林面积约1.75亿公顷，森林覆盖率18.21%，每年通过正常的灌木平茬复壮、森林抚育间伐、果树绿篱修剪以及收集森林采伐、造材、加工剩余物等，可获得生物质资源量约8亿至10亿吨。此外，中国还有4600多万公顷宜林地，可以结合生态建设种植农植物，这些都是中国发展生物质发电产业的优势。

构筑稳定、经济、清洁、安全能源供应体系，突破经济社会发展资源环境制约的重要途径。我国生物质能资源非常丰富，全国生物质能的理论资源总量接近15亿吨标煤。如果到2020年，生物质能开发利用量达到5亿吨标煤，就相当于增加15%以上的供应。并且生物质能含硫量极低，仅为3%，不到煤炭含硫量的1/4。发展生物质发电，实施煤炭替代，可显著减少二氧化碳和二氧化硫排放，产生巨大的环境效益。

事实上，中国生物质资源主要集中在农村，开发利用农村丰富的生物质资源，可以缓解农村及边远地区的用能问题，显著改进农村的用能方式，改善农村生活条件，提高农民收入，增加农民就业机会，开辟农业经济和县域经济新的领域。综合开发利用生物质能，形成完整的产业链条，可以加强农民的组织、联合和分工，促进农村基层组织建设。

3、发展

国家电网公司、五大发电集团等大型国有、民营以及外资企业纷纷投资参与中国生物质发电产业的建设运营。截至2007年底，国家和各省发改委已核准项目87个，总装机规模220万千瓦。中国已建成投产的生物质直燃发电项目超过15个，在建项目30多个。到2008年底，中国生物质能发电总装机为315万千瓦。可以看出，中国生物质发电产业的发展正在渐入佳境。

开发利用可再生能源，对于保障能源安全、保护生态环境、实现可持续发展具有重要意义。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。

生物质能的利用要统筹兼顾，在生物质能丰富的地区，如粮食主产区、大型粮食加工企业、林区、大型木材加工厂等，可以因地制宜建设一些生物质发电站。但在大部分资源分散的农村地区，应结合解决农村用能问题，推广应用生物质成型颗粒燃料技术或沼气技术，实现利用分散资源解决分散用能问题。

中国生物质发电产业刚刚起步，主要是消费一些多余的农作物秸秆，为农业发展和农民增收摸索一条路子。从已建成的生物质发电厂来看，暴露出了资源收集和管理方面的矛盾和问题。而生物质发电的高成本，正是由于生物质资源需要收集、运输和储存造成的，生物质发电要解决农业生产的季节性和工业生产的连续性的结合的问题。

必要对可用于生物质发电的农林剩余物资源量进行客观评价，以减少生物质发电项目规划和建设风险。做好生物质发电规划，是促进生物质发电产业科学、有序发展的重要前提。编制生物质发电规划，必须以生物质资源评价为基础。同时，要加强管理，严格生物质发电项目的核准，防止生物质发电产业投资过热，避免无序竞争，保障生物质发电产业健康发展。

华北电力大学副校长、可再生学院院长杨勇平认为，中国生物质发电产业发展面临的最大困难，就是建设和运营成本相对较高，建议国家将生物质发电列入可再生发展专项资金重点扶持范围。同时考虑到收集、运输问题，一般生物质发电单机容量相对较小，应降低资源储备成本。

中国利用农林剩余物规模化发电尚处于起步阶段。从目前情况来看，生物质发电项目造价高，总投资大，运行成本高，尽管国家给予了电价优惠政策，但从盈利水平看还不如常规火电。主要原因有三：一是单位造价高。目前单位造价为

1.2万元/千瓦；二是燃料成本高。电价成本中的燃料成本约为0.4元/千瓦时，远高于燃煤发电；三是生物质发电项目执行与传统发电行业一样的税收政策，而且生物质发电企业增值税进项抵扣操作困难，企业实际税率约为12%，高于常规火电实际税率6%至8%。

杨勇平院长总结了科研机构和企业界对我国生物质发电制约因素，他认为主要有以下三点：其一，生物质发电产业处于起步阶段，相关政策不够完善；其二，目前生物质发电还没有形成较大规模，成本居高不下；其三，短时期内专业技术人才供不应求。

赵庆波说：“财政部发布的《可再生发展专项资金管理暂行办法》规定，重点扶持风能、太阳能、海洋能等发电的推广应用，并未将生物质发电列入其中。建议国家将生物质发电列入可再生发展专项资金重点扶持范围。”

国家发改委能源局可再生能源处周篁博士近日在河北省晋州生物质发电项目开工仪式上介绍说，生物质直接燃烧发电（简称生物质发电）是目前世界上仅次于风力发电的可再生能源发电技术。据初步估算，在我国，仅农作物秸秆技术可开发量就有6亿吨，其中除部分用于农村炊事取暖等生活用能、满足养殖业、秸秆还田和造纸需要之外，我国每年废弃的农作物秸秆约有1亿吨，折合标准煤5000万吨。照此计算，预计到2020年，全国每年秸秆废弃量将达2亿吨以上，折合标准煤1亿吨相当于煤炭大省河南一年的产煤量。

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650亿吨/年，折合33亿吨标准煤，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。

我国是世界上人口最多的国家，国民经济发展面临资源和环境的双重压力。从人均化石能源资源量看，煤炭资源只有世界平均水平的60%，石油只有世界平均水平的10%，天然气只有5%。从能源生产和消费来看，目前我国已经成为世界上第二大能源生产国和第二大能源消费国，大量生产和使用化石能源所造成的环境污染已经十分严重。专家认为，随着经济的发展和人民生活水平的提高，我国的能源需求将快速增长，能源、环境和经济三者之间的矛盾也将更加突出，因此，加大能源结构调整力度，加快可再生能源发展势在必行。

4、政策推动发展

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550万千瓦装机容量，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3000万千瓦的发展目标。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。

5 总结

随着能源的发展，社会的进步，科技和信息化水平的不断提高以及全球资源与环境问题的日益突出，能源的开发利用面临着新的挑战。当今世界正在进行一场以新能源大规模开发利用为显著标志的能源产业革命。从世界来看，一次化石能源是有限的，从长久来看，新能源将是未来人类的主要能源来源。

参考文献

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[5] 王国梁. 低碳经济-中国用行动告诉哥本哈根[M]. 北京: 石油工业出版社, 2010.

范文四：节约与合理利用能源

节约与合理利用能源

能源是整个国民经济发展重要的物质基础，节约及合理利用能源是当前经济发展过程中一个十分重要的课题。随着我国工业化程度的不断提高，能源的消耗量也将不断增长。节约能源、合理利用能源不仅关系到企业的经济效益，也关系到我国可持续发展的战略实施，节约能源势在必行，非常必要。

10.1概述

本项目石材加工环节以石材边角料为主要原料的各种异型石材产品，生产规模依1万m/年计算，则每年吃掉石材边角料7万吨，减少CO2排放量1.1万吨，SO2排放量65吨。

该生产线采用液压锯锯解，生产中不需燃料。本项目的建设不但可以节约大量工业堆场建设费、水电费，而且减轻环境污染，具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。

本项目产品还具有环保、节能之功能，属建筑节能产品。 10.2设计原则

10.2.1选用低能耗的生产工艺和节能技术，成熟可靠的工艺和电器设备。

10.2.2优化工艺流程，使工艺布置紧凑，降低能耗。 10.2.3采取有效的措施，节能、节电，降低能耗。 10.2.4采取有效的措施，提高成品率，降低原材料的消耗。

10.2.5优化产品结构设计，提高产品的节能效果。 10.3采取主要节能措施

本项目根据国家有关能源产业政策，结合本项目的实际情况，采取有效的节能措施，以期达到较好的节能降耗效果。

本项目产品的能耗主要是生产过程中的电耗，本设计从以下几个方面采取措施，达到降低能耗之目的。

10.3.1采用先进、成熟可靠的生产、工艺设备，合理布

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置工艺流程，以降低热耗、电耗。

10.3.2优化工艺流程，使工艺布置紧凑合理。尽量减少不必要的往返输送，工艺流程顺畅，减少物料运输距离，降低能耗。

10.3.3采用节能机电设备：节能变压器、电机和电器设备及灯具等。

10.3.4采用计量精确、可靠、调节方便的能源计量设备，监督能源合理利用。

10.3.5提高功率因数，降低无功损耗。 10.3.5.1大型电机设置就地补偿电容器；

10.3.5.2小型电机在变电室低压侧设置电容补偿柜； 10.3.5.3合理设计产品，提高建筑节能效果。 10.4能耗指标分析

矿区年总用电量185万kwh；年用水量520m，年柴油消耗量53.12吨。

折算为标准煤耗量：185万度×0.332=614.2吨标煤； 新鲜水520m×0.257＝0.13吨标煤； 柴油53.12T×1.4571＝73.31吨标煤。 本项目年耗能总量为687.64吨标准煤。

项目主要能源和耗能源工质年需要量表

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范文五：生物能源合理开发及利用

生物能源合理开发及利用

摘要,生物能源是一种绿色能源,在世界各国广泛推广的同时引起了关于粮食安全,环境污染,能源效益等问题。要做到合理开发利用,需从本国国情和自然资源出发,大力开发适合本国地理条件的生物能源,同时加快提高能源转化效益的研究力度,采取生物能源适度综合性发展策略。

关键词,生物能源,能源作物,开发利用

一、生物能源发展的提出

生物能源,bio-energy,主要是指利用农作物、树木和其他植物及其残体,畜禽粪便,有机废弃物等可再生或循环的有机物质为原料生产的能源。

生物能源主要包括生物电能和生物燃料两大类。生物电能主要是利用各种植物秸杆进行发电,而生物燃料则是通过发酵产生甲醇和乙醇燃料等。生物能源既是可再生能源,又是无污染或低污染的绿色能源。在世界资源日趋贫乏以及环境生态危机日显突出的情况下,生物能源的开发和普及将成为未来社会能源发展的趋势。

二、生物能源在各国发展动态

原油价格的攀升,各国已广泛开始关注用生物能源来代替化工燃料,美国植物种植结构以及扩张的速度大大加快,

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酒精生产能力大大提高,乙醇提炼厂在美国各地开始布点建设。生物柴油中大豆油使用量也在大幅提高,从纤维中提炼油料也将逐步进入能源更新计划。

欧盟计划规定在运输燃料中必须包含一定的生物燃料,欧盟委员会已经指示加紧生物燃料的生产,并对生物原料种植业给予补贴。菜籽油几乎是所有欧盟国家生物柴油的原料,由此使得欧盟内油菜种植面积和菜籽产量都出现快速地增长。同时,欧盟还从东南亚进口大量的棕榈油以及用棕榈油生产的生物柴油。

随着油价高涨,巴西的乙醇出口增速大幅提高。作为世界生物乙醇两大领跑国之一的国家,甘蔗是巴西各大酒精提炼企业的主要原料,在巴西南部,一些本来种植谷物和油料作物的土地被改种甘蔗,中西部地区原有的生产大豆土地也将被改种甘蔗。

阿根廷政府为生物柴油产业提供了更大的增长机会,在鼓励生物柴油生产方面,出口生物柴油享受比出口其生产原料如玉米、大豆更低的税率。为了保证生物柴油生产厂的高生产率运转,阿根廷还打算从南美其他国家进口大豆等产品。

三、生物能源在发展过程中所带来的问题

,一,粮食安全问题

生物能源的迅速发展会导致大量土地被用于种植某几种

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作物以生产生物能源,从而造成用来食用的部分农产品供应不足,价格上涨,给低收入者带来负担。如世界上最大的玉米和大豆出口国的美国,大量使用玉米和大豆生产生物燃料可引发国际市场上玉米及大豆等粮食价格的暴涨,以及以玉米和大豆等作为原料的肉类、畜禽产品等价格的上涨。在粮食供求趋紧的情况下,粮食将成为一种重要的国家间政治谈判砝码和国家战略资源,粮食安全的问题也越来越成为国际政治的核心问题之一。

,二,环境污染问题

生物燃料在生产的过程中所产生的对环境有污染和提炼之后所产生的排放物都是造成环境污染的来源。此外,燃料作物的种植、提炼、运输和分配也会导致其他温室气体排放。生物燃料如果种植过度,对森林和其他生物的生长不利,也对生态环境的造成一定的威胁。2009年初联合国发表的公告指出,“发展生物能源可能引发乱砍滥伐森林,给环境带来比使用化石燃料更严重的后果,而且可能影响生物的多样性”。

,三,能量收益问题

关于能源作物制取生物燃料生命周期过程中能量收益也是值得关注的问题之一。能源作物的生产,以及转化为生物燃料并通过运输等途径实现分配利用,在整个生命周期都需要消耗数量可观的化石能、电能及热能。在能源危机和粮食

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危机日益侵扰人类的今天,生物燃料是否能真正实现“能源经济性”值得探讨。

四、生物能源未来的发展方向

,一,多途径的开发优质生物能源

即便是资源条件得天独厚的美国,也意识到光靠耕地和玉米、大豆,并不能充分满足大幅减少对石油依赖的要求。能源作物一般可分为木质纤维类和淀粉/糖,油,类两大系列。前者与人类食用完全没有矛盾,因此是当今研究开发的热点,预计将在5-10年内成为“第二代生物燃料”的主要原料。“第三代生物燃料”则指含油藻类,对太阳能的生物转化效率更高。海洋工程微藻的油脂含量在40%以上,特别适合海域或者水域较丰富的国家。依靠生物技术,大力开发培育新型能源植物,是优质生物能源的一个重点发展方向,如对海洋微藻进行基因工程改造,可以使其缩短生长周期、提高产油量。一些国家已开始培育种植耐旱耐寒耐盐碱、生长快、产量高的“能源草”。通过育种技术进一步提高木薯的淀粉含量和甜高粱茎秆的含糖量,以及通过生物技术减少甜高粱、柳枝稷等茎秆的木质素而增加纤维素的含量,都具有一定的可行性。

,二,现已开发能源作物和生物柴油给料的筛选

各种能源作物的生产投入,单产量,单位可供利用的能源所需原料都是能源作物筛选过程中的重要指标。“八五”、

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“九五”计划期间,甜高粱秸秆制取乙醇被国家科技部列入科技发展规划,主要是因为甜高粱在生物能源系统中是一位强有力的竞争者,其酒精产量每公顷可达3.92t,约为玉米的2.1倍,木薯的1.3倍。

生物柴油的给料包括含油量高的油料植物。筛选优质的生物柴油给料获取油脂资源是解决能源短缺的一个重要的途径,各种草本油料作物和木本油料作物的含油量、加工工艺都是筛选的重要指标。“八五”期间,我国曾针对麻疯树、光皮树、绿玉树等油脂植物的分布、选择、培育、遗传改良及其加工工艺和设备研发等进行系统研究,目前初步具备了推广应用的技术基础。

,三,加快开发生物质工业转化的工艺,提高转化效率,减少环境污染

生物质转化效率的提高,可以提高生物质的利用率,同时减少环境污染,如在燃料乙醇生产过程中,高速、高效、高回收率地利用可发酵糖进行生物转化的技术,加强生物柴油转化过程中新型固体催化剂的研究,超临界法和超声波法等新生产工艺的研究开发,废弃的甘油转化为高附加值的产品,环氧氯丙烷、1,3-丙二醇、丙酮醇、醚等,的研究。由于纤维素可以从杂草甚至从废纸中提取,纤维素制乙醇技术被专家普遍认为是生物能源产业的真正未来。目前,我国纤维素乙醇研发技术已取得阶段性成果,与国际水平差距不

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大,然而距离实现工业化生产还有较长时间。除此以外,借鉴石油化工的经验,走生物精炼和乙醇联产模式,尽可能地最大提升和拓展底物的各组分的经济价值,也许是促使纤维素乙醇产业化的一条重要途径。

,四,因地制宜,合理发展生物能源产业

能源作物主要涉及灌木与草本植物,灌木中有柳树和杨树等,草本中包括细叶、柳枝稷和芦苇等,作物中有甜高粱、油菜、甘蔗、甘薯和木薯等。随着科学技术的进步,能源作物的范畴也在不断的扩大。由于在自然环境、发展模式、发展水平、社会环境、产业形式和国家政策差异性,世界各国的主体能源作物不尽相同,而且也是处于不断的调整之中。如巴西用甘蔗生产乙醇,美国用玉米生产乙醇,同时还发展柳枝稷等其他能源作物,欧洲以油菜和速生矮林为主,我国甜高粱适应北方种植,甘蔗和木薯适应南方种植。

从能源作物的可持续发展来看,能源作物的环境效益建立,与环境相适应的种植制度和养地制度十分重要。在能源作物的种植方面,要防止同一种能源作物长期种植可能出现的生态问题。在全世界还没有完全解决粮食问题的时候,要协调好能源作物与粮食作物的土地竞争问题,减少能源作物产生的负面影响。发展能源作物要充分利用荒山荒坡和盐碱地,重点考虑非粮食类型的能源作物。有些能源作物能够在坡地、边角地、盐碱地和瘠薄地种植,不仅促进生物多样性,

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而且还能一定程度上改善周边的自然生态环境,如甜高粱能在盐碱地、滩涂地等边际土地生长良好,其茎秆生产燃料乙醇也不会与粮食争耕地,因此是一种十分优质的能源作物。

参考文献,

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,作者单位,广东工程职业技术学院,

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