Energy is the material basis for human survival and economic development, however, with the sustained and rapid development of the world economy, energy shortage, environmental pollution and ecological deterioration problems gradually deepened, the contradiction between energy supply and demand have become increasingly prominent. At present, the world's energy consumption is dominated by fossil fuels, of which China and other countries are mainly coal based, most of the other countries are mainly oil and gas. According to experts predict, according to the current consumption, oil and gas can only maintain for less than half a century, coal can only maintain for one hundred or two hundred years. Therefore, no matter what kind of conventional energy structure, the energy crisis facing mankind is becoming increasingly serious. Many countries in the world have made active exploration and practice in improving energy efficiency and developing renewable energy, and their successful experience is worth learning and learning.

Current situation of world energy industry development

That's http://caoliula.pen.io/

- large-scale use of fossil fuels has so far caused environmental pollution to be unbearable to the earth. Since the industrial revolution, coal, oil, natural gas, hydropower, nuclear power and renewable energy have entered the field of human activities one after another. The evolution of energy structure has promoted and reflected the world economic development and social progress, and has also greatly affected global carbon dioxide emissions and global climate. According

to meteorologists, the annual carbon dioxide fixed by terrestrial plants is 20 billion - 300 tons. The only human fossil energy combustion produces carbon dioxide 370 tons, plus the breath of life, corruption and fire organisms to produce carbon dioxide, seriously exceeded the green plant photosynthesis absorption into the amount of carbon dioxide, destroyed the natural carbon cycle balance, has been caused by the protection of the earth's destruction of the ozone layer and other abnormal phenomenon.

Energy consumption growth in developed countries is lower than in developing countries. Over the past 30 years, the increase in North America, South America, Europe, Middle East, Africa and Asia Pacific area six of the total energy consumption has more developed, but the economy, technology and society of North American and European regions of the two growth rate is very slow, the consumption accounted for the proportion of the total world consumption year by year drop. The reason, on the one hand, the economic development of developed countries has entered into the post industrialization stage, economy to the industrial structure development of low energy consumption, high output, high energy consumption of the manufacturing industry gradually shifted to developing countries; on the other hand, the developed countries attach great importance to energy saving and improving energy efficiency.

- terminal energy consumption presents a clean trend. In the energy supply, the proportion of coal is high, but the proportion of coal consumption is obviously lower. Direct coal terminal for consumption, not only with low efficiency, but also cause serious environmental pollution problems, so all the

countries tend to coal into a clean, easy to transfer power, then available to end users. As a relatively clean and low carbon quality energy, natural gas has attracted more and more attention. In developing countries, with economic growth and social progress, the proportion of electricity increased significantly; while for developed countries, the

industrialization process has been completed, the electricity demand growth is relatively low, so the proportion of electricity in the final energy consumption in slow growth.

Energy policies tend to be flexible. Since the 2008 world financial crisis, the world economy low, oil exporting countries to revitalize the economy to increase revenue, and flexible use of policy levers to control the random adjustment of tariffs, oil and other resources have loosened the strategic exploration and development investment on oil resources significantly accelerated. Energy consuming countries, while speeding up the introduction of new energy policies, through legislation to encourage the development of energy-saving products, policies to promote new energy development more clear and operational. International energy cooperation has attracted more and more attention of governments.

The development of new energy has not ended

Although the proportion of renewable energy in the total energy production is still relatively low, but the growth momentum is unusually rapid. In order to respond positively to energy, environment and climate challenges, major countries, especially developed countries, have accelerated the pace of development of alternative and renewable energy to varying

degrees. Since 1970s, countries such as Germany, Italy and Japan, which attach great importance to the environment and countries with extremely poor fossil energy resources, have increased their share of renewable energy. Since twenty-first Century, with the promotion of global fossil fuel prices soaring and global climate policy, renewable energy both in developed countries such as the United States, European Union, Japan and other country or region, or in Chinese, India, Brazil and other development, have been hitherto unknown attention.

Energy development strategy in China

Without energy development, without energy as a strong material base, the sustainable and stable development of the economy and society can not be realized. In order to realize the healthy and steady development of China's economy, we should formulate the strategy of building a harmonious society and realize the strategy of sustainable development of national economy, so as to formulate the strategy of energy development in china.

(1) China's energy development strategy

Comprehensive analysis of the current situation of China's energy development, China's energy development strategy should pay attention to the following points:

1., long-term adherence to energy saving, energy efficiency improvement strategy

With the growth of economy, all countries have put energy saving and energy utilization as the goal of energy development. The

utilization rate of energy in our country is relatively low, and the phenomenon of energy waste can be found everywhere. Therefore, it is of great potential and possibility to implement energy conservation and energy efficiency in our country. China's goal of achieving economic growth with less energy input will largely depend on the excavation of energy saving potential. Therefore, we should put energy conservation in the primary position of energy strategy, and persevere in the strategy of energy saving and energy efficiency improvement.

2., accelerate the adjustment of energy structure, vigorously develop clean energy strategy

In order to protect the environment and realize the coordinated development of energy, environment and economy, the countries all over the world attach great importance to the development of clean energy, so as to speed up the adjustment of energy structure. Since the implementation of the Kyoto Protocol to the United Nations Convention on climate change in February 16, 2005, the amount of carbon dioxide emission reduction will become a commodity circulating around the world. At present, China's carbon dioxide emissions have ranked second in the world, and other greenhouse gas emissions are also among the world. If not controlled, in the future subject to specific emission reduction targets, many industries will be greatly affected, and had to spend a lot of money to buy emission rights in smaller countries.

The Kyoto protocol has promoted the change of China's energy structure in a deeper level, and provided a good opportunity

for the development of new energy industries. The adjustment of energy structure will be the theme of China's energy strategy in the new century.

3., the strategy of actively developing and utilizing renewable energy sources

With the development of technology and the continuous improvement of the management level, the industry continues to expand the scale of renewable energy will play an increasingly important role in the protection of energy supply, realizing sustainable development, and more and more attention by the governments. The development and utilization of renewable energy has become the focus of the world energy sustainable development strategy, and has become an important component of the energy development strategy of most developed countries and some developing countries in twenty-first Century. International Energy Agency predicts that by 2020, renewable energy in the global energy consumption will reach 30%. Faced with the upcoming renewable energy era, countries are moving forward rapidly. Denmark's wind power has reached 18% of total electricity, while Germany's wind power generation in 2002 has accounted for 1/3 of the world's wind power. France plans to wind up 25% of total electricity in 2025. China is rich in renewable resources such as hydropower, wind energy and solar energy, and has already accumulated a certain amount of technology. In the medium and long term strategy, we should make great efforts to develop renewable energy sources.

(two) countermeasures and suggestions for the implementation of China's energy development strategy

1. cultivate energy saving awareness

At present, China's energy waste is serious, and many places have not paid enough attention to the phenomenon of energy waste. It is important for energy development in our country to advocate energy saving and energy saving, and cultivate people's awareness of energy conservation.

2., we should strengthen our understanding of the development and utilization of new and renewable sources of energy

With the development of economy and the enhancement of environmental protection consciousness, more and more countries pay more attention to the development and utilization of new energy. At present, China's energy structure is irrational, and the understanding of the development of new energy and renewable energy is not enough. We should strengthen our understanding of this aspect and promote China's energy development.

3., drawing on foreign advanced technology and experience to accelerate the adjustment of energy structure

At present, due to the irrational energy structure in our country, great pressure has been placed on the environment. In order to protect the environment, we should actively absorb and promote advanced technologies in the field of energy at home and abroad, promote the adjustment of energy structure, and achieve the sustainable development of energy.

4., revise and formulate energy policies

In order to promote the development of energy, we should give full play to the role of policy in the service function and guarantee mechanism of the implementation of the energy strategy in the new century. We should strengthen the study of energy policies in the new century and the investment of funds, absorb the experience and achievements of foreign energy policies, and formulate and improve China's energy policies in light of China's realities.

5., the adoption of legal and economic means to promote the implementation of energy development strategy

The state can adopt legal and economic means to promote the implementation of China's energy policies and regulations so as to ensure the implementation of the energy development strategy. For example, countries can use energy tax to control the growth of energy consumption, and guide the development of energy production and energy consumption in the direction of reducing carbon dioxide emissions.

In recent years, China has made great progress in energy development,

But there are still many problems in the development and utilization of energy, such as energy production does not meet the energy consumption demand growth, irrational energy structure, energy efficiency is not high and the development of new and renewable sources of energy and strategic significance by lack of knowledge. Therefore, China's energy

development strategy should pay attention to long-term energy conservation, energy utilization, speed up the adjustment of energy structure, vigorously develop clean energy and actively develop and utilize renewable energy sources. At the same time, measures should be taken to promote the implementation of the strategy.

世界能源现状

能源是人生存与经济发展的物质基础，然而着世界经济持续、高地发展，能源短缺、境污染、态恶化等题渐加深，能源供需矛盾日益突出。当前世界能源消以石资源为主，其中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为。根据专家预测，按目前的消量，石、然气最多只能维植坏桨敫兰停禾恳仓荒芪忠欢倌辍,圆还苁悄囊殖,?a id="sogousnap0_18">能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。世界上许多国家提高能源使用效率，发可再生能源上进行了积极的探索和实践，其成功经验值我们

世界能源业

那就

――大模使用化石燃料至今，环境污染已经了地球难以承受的程度。工业革命以来，煤炭、石油、天然、水电、核可再生能等相继大规模地进入了人类活动领域。能源的演变推动并反映了界经济发展和社会进步，同时也极大地影响了全球二氧化碳排放量和全球。据气象学家估算，陆地植物年经光合用定的二氧化碳为200亿―300亿吨。上述仅化石能源人为燃烧就生二氧化碳370亿吨，加上生呼吸、生物体腐败及火灾等产生的二氧化碳，就严重地超过了绿色植物光合作用吸收转化二化碳的量，破坏了自然的二氧化碳循环平衡，已经开始造成保护地球的臭氧层破坏和它些

――发达国家能源消费增速低于发展中国家。过去30多年的时间里，美、中南洲、洲、中东、非洲及亚太六大地区的能源消费量有所增加，但经济、科技与社会比较发达的北美洲和欧洲两大地区的长速度非常缓慢，其消量占世消费量的比例也逐年降。究其原因，一方面，发达家的经济发展已进入到后工业化阶段，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，高能耗的制造逐步转向发展中家;另一方面，发达国家高度重视节能与提高能源

――终端能源消费呈现清洁化趋势。能源供应中，煤所占比重较高，但终端消中，其比显较低。煤炭直接用于终端消费，不仅利效低，而且会造严重的环境污染问题，为此各国都倾向于将煤炭转换成清洁、易传输的电力，再供终用户使。然气作为一种相对清、低碳的优质能源、也受到越来多的重视。在发展中国家，随着经济增长和社会进步，电力比重显著上升;而对于发达国家，工业进程已完成，对力的需求增长较低，因此电力在终端能源消费中的比重

――各国能源政策趋向灵活。2008年世金融危机以来，世界经低位徘，石油口国为增加财政收入，振经济，灵活运用政策杠杆，随机调节关税，对石油等资源的控制有所松动，对石油资源战略探开发投资明显速。能源消费国则在加快能源政策出台频率的同时，通过立法等鼓励节能产品的发展，促进新能源开发的策更加明晰且可操作性。国际能源合作更加受到各国政府

新能源发

尽管可再生能源在能源生产总量中的比重比较低，但增长头异常迅猛。为积应对能源、环境和气战，世主要国家特别是发达国家都不同程地快了替代能源和再生能源的发展步伐。20世纪70年代以来，德国、意大利、日本等重视环境的欧盟国和化石源源极端贫乏的国家，可再生能源比重有所上升。进入21世纪以来，随着全球化石燃料价格的飞涨和全球气候政策的推动，可再生能源无论是在美国、欧盟、日等发达国家或地区，还是在中国、印度、巴西等发展中大国，都受到了前所有

我国能源

没有能源的发展，没能源为强大的物质础，经济社会的可持续和稳定发展是不可能实现的。为了实现我国济的健康步发展，应该建设和谐社会，实现国民经济可持续发展战略为前来制定我国的能源发展

(一)我

综分析我国能源发展现状，国能源发展战略应注意

1.长期坚持节能降

随着经济的增长，各个国家都已经把能降耗，提高源的利率作源发的目标。我国能源的利用比较低，能源浪费的现象比比皆是。因此，在我国实行节能降耗和提高能效有着大的力和可能。中国要较少能源投入实现经济增的目标，很大程度上取决于节能潜力的挖掘。因此，应将节能放在能源战的首要地位，之以恒地坚持节能降耗，提高能源利用率

2.加速能源结构调整，大力发展清洁能源的战略

为保护环境，实现能源、环境、经济协调发展，世界各国非常重视洁净能源的展，以加速源结构调伐。自2005年2月16日《联合国气候变化公京议定书》正式生效施后，二氧化碳减排额将成为一种商品在世界流通。目前我国二氧化放量已位居世界第二，其他温气体排量居世界前列。如不加以控，在将来受到具体减排指标约束时，很行业会大受冲击，不得不花费大量资金向排放量较小的国家购买排放权。《京都议定书》在更深层次上推动了我国能结构的变革，为新能源业的发展提供了很好的机遇，能源结构调整将是我国新世能源

3.积极开发和

随着术和管理水平的不断提高、产业规模的不断大，可再生能源在保障能供应、实现可持续发展方将发挥越来越要的作用，且来越受到各政府的重视。开发利用可再生能源已经成为世界能可持发展战略的重点，成为多数发达国家和部分发展中国家21世纪能源发展战略的重要组成部分。国际能源机构，到2020年，可再生能源在全球消费中例达到30%。面对即将到来的可生能源时代，各国正在迅速前进。丹麦的风电已到总发电量 的18%，而德国2002年力发电已经占世界风力发电量的三分之一。法国计划在2025年风电达到发电总量的25%。我国具丰富的水能、风能、太阳能可再生资源，而且已经具备了一定的技术积累，在中长期战略上做好大发展再

(二)我国能源发展战

1.培

当前，我国能浪费象比较严，很多地方对能源浪费现象还没有引起足够的重视和。倡导社会节能降耗，培养全民的节能意识，对我国能源发具有举足轻重的作

2.加强对开发利用

随着经济发展和环保护意的加强，开和利用新能源越来越受到世界各国的重视。当前我国能源结构合理，对展新能源和可生能源方面认识还不充分，应该加强对这方面的

3.借鉴国外先进技术

当前，由于我能源结不合理，经对环境造成了巨大的压力。为了保护环境，应该积吸收和广国内外能源领域的先进技术，推进能源结构的调整，现能源的可持续发

4.修订

为了促进能源的发，应充发挥政策对世纪能源战略实施的服务功能和保障机制作用。要加强对新世纪能政策的研和资金的投，吸收外国能源政策的经验和成果，结合我国实际，定和完善我国能源政

5.采用法律和经济手

国家可以采用法律经济手，来促进我能源政策法规的落实，以此保障能源发展战略的实施。如国家可以用收能源的方法，来制能耗的增长，并引导能源生产和能源消耗朝着减少氧化碳排放量的方向

年来，我国在能源发

交通新能源使用现状

中国交通新

一、新能源

新能源又称非常规能。 指传统能之外的各种能源形式。 指刚开始开发 利用或正在研究、待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、 物质能和核聚变

新能源的各种形式都是直接或者间接地自于太阳或地球内伸出所产生 的热。包括了阳能、、生物能、地热能、核聚变能、水能和海能 及由可再生能衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。 也可以说, 新源包括 各种可再生能源核能。 相于传统能源, 新能普遍具有污染少、 储量大的特 点, 对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源 (特别是化石能源) 枯竭问题 具有重要意义。 同时, 由于多新能源分布均匀, 对于解决由能源引发的战争也 有

联合国开发计划署(UNDP )把新能分为以下三大类:大中型水电;新可 再生能源,包小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能(潮汐 能) ;穿透生物

我国在新能的应用方面, 还处于开始阶段, 但较前几年说, 已经有了明 显的进——甲醇汽车技术在上个发展就基本成熟, 具备实用能; 乙醇在 汽机上使用的技术也已经比较成熟, 关键是需要国家产政的支持, 使消费 者和造产商都能从中获利, 以创造适合其市场化的条件; 生物柴油的应用仍然 处于起步阶段, 油料植物提炼的工艺问题已经基本解, 建立绿能源地和 生物柴油产业的尝试工作已开始; 目前最具有工业前景的工艺路线为合成气 步合成二甲, 但它面临了很多问:要高效、 低价的煤制气工艺及设备 i 需 要能满足大型化二甲醚生产用的反应器;解决以煤为原料 N -甲醚生产过程中二 氧化碳利用; 相关催化剂的开发与生产;二甲醚的分离与提纯;加速 DM E作 为化学间

据美国能源部估计, 2050年全球的汽车保量将增长到 35亿辆,其中发 国家长约一倍,而发展中国家增 15倍。国际能源机构的统计数据表明,预 计到 2020年交通用油占全球石油总耗的 62%以上。 美国源部研究预测, 2020以后,全球石油需求与常规石油供给之间将出现净缺口, 2050年的供需缺口 将达到 500亿桶,几乎相当于 2000年世界石油总

2007年 6月 24日, 十届全国人常委会第二十次会首次了节能 源法修订草案, 修草案中明确规定, 国家鼓励生产节能环保汽车, 节约能源法 修订草案中增了运输节能的内容。 草案提到, 国家鼓励发和推广应用清 洁、 替代燃料, 鼓励开发、 生产、 使用醇类燃汽车、 混动力汽车、 电动汽车、 燃气汽车等新

在国际社会能源结构调整中, 在可再生源、 新能源已经步走上历史舞台 的代, 中政府和社也在致于发展新能源和可再生能源, 化解结构 单一的矛盾,通过实现能源结构多元化的思路应对未来可能出现的能源风险:一, 多元化发展, 清汽油、 柴油、 混合动力、 电池、 生物质能、 纯电动等术多元发展; 主要汽车厂商也兼顾多种技术, 如丰田汽车公司兼顾混 合动力技术和燃料电池汽车技术, 戴姆勒~克莱斯勒车公司兼顾先进柴油车技 术、混合动力汽车技术和料

第二,阶段性不均衡发。比:短期内,清洁柴油技术相对成熟、混合动 力初步商业化:中,混合动汽车有望进入大规模商业化阶段;长期,燃料电 池有能进入规模化生产

第三,汽车厂商强强联合。节汽车研发本高,一般在 10亿美元以上, 汽车厅商将组成联盟, 如通用和丰田在燃料电池汽车发上一度联手; 通用、 戴 一克、 宝马在混合动力汽车研发上组成技术联盟; 戴一、 福特合作研发燃料电

第四,

二、新能源应用现状

1、 N G ( 含 LPG )

来源丰富,世界天然气的探明量与石油体相当,由于开发程度上天 然气赶不上石油 ( 主要是第三世界 ) ,天然气的储比比石油的大,也就是,天 气将伴随人类更多的岁月。 而液化石油气的来源没有天然丰富, 但也属于较 为丰

燃料经济性好第一方面是热效率, 天气的辛烷值比汽高, 其 RO N 和 O N 高达 120, 燃用天然气比燃用汽油时可压缩比高 ( 大约高 2----, 4个单位 ) 。 若原汽油机的压缩比等于 8,用天然气时压缩比允许提高

液化石油的辛值赶不上天然气, 但是还是比汽油高, 故也有提压缩、 提高热率的潜力。第二方是燃料的价格较低。天气开采后的再加工成本 ( 含运输 ) 汽油低,售价理应比汽油。我国的天然气售各地不,以西安 为例, l m 3CN G售价为 2. 65元,而汽油 l kg的售价为 7元。照热值, l m 3天然气相当于 0. 8l kg汽油, O . 81kg 汽油的售价为 5. 67元。因此,天然 气比汽油要便宜 53%。影响燃油价格的因素很多。从和环保等因素出 发, 各国均从政策上对天然气、 化油气新能源倾斜, 使燃用新能源可 从能源费用上获益 30%— 50%。这是决定新能源与汽油价差的重要因素。 排污少与汽油相比,天然的燃比较完全,故其排放中 CO 低 90%, H C 低 50%,微粒低 40%;天然混合气的热值低,燃烧温度较低,故其 N O x排放浓度小 30%:天然气中含硫量极少,排放物中 SO 几乎为零, S02 70%; 因天然气中不含铅, 故铅的排放为; 天然气成分中含碳素比较少, 故在发热 量相同排气中的 C02低 23%。发动机使用寿长; 维修用较少;怠及过

当然,然也存在一些不容忽视的缺点。不过这些缺点或面 I 临的问题都 是可以解决, 如动力性下降, 采取当技术措施不难克; 储气瓶据空 较大,增了布置上的难度,但并未到达不能接受的程度;用户初始资, 可以通过燃料费用上收益予以补偿; 加气站网络投资大, 通过政府给政策以及 投资者经营加气站等巨大效益的,也可以解决。根据天然气的发展势头, 然气汽得到速的发展。 到了二十一世纪中叶, 天然气汽车在汽车总保有 量中将占举足轻重的地位。 在国汽车保量中, 以天然气和液石油汽车为 代表的燃气汽车的数量增加很快,已经从几年前的微不足道,发展到了现在的 3l 万辆,成为汽车大庭中不可忽视的族群,而且其长的势头很猛。从天然 气和液化石油气的理化性能看, 其着火危险并不比车汽油大, 但

维护和管理人员对燃气汽车尚不悉, 容发生工作不到位至失误, 使汽车 行过程中的事故隐患较多。 此外, 燃气汽车燃料供给系薄弱环节相比较多, 比较易发生泄漏并由此引发火灾。 近年来, 与燃气汽车有关的火灾故时有发 生,应当引起高度

影响 LN G 供应的主要瓶颈是天然液化和再气能力, LN G 生产国和主 要大油气司将要建造更多的 LN G 设施。但由于项目建造成本和其他开支增 加,资、气价波动、来需求、项目选址、货合同及政治不确定性等因素, 都会影响 LN G项目建设和市场供应。除此

甲醇作为替代能

首先,因甲醇的来源广泛,且具有一定的再生性,可利用天气、煤、 石脑油、质燃料以及材、垃等提炼,中煤制甲醇更具重大意义,尤其 对含高、不易民用或工用的煤,也不影响生产甲醇。从煤中制取甲醇,也 可在多种可点物质中提取混合醇, 再将醇作为代汽油, 等于汽车烧煤; 其次,甲醇含氧量高,燃烧充分,有效地降低和减少有害气体的排放,按 照国家标准,碳氧化合物下降 98. 9%,碳氢化合物下降 88. 11%,达到欧Ⅲ标 准,部分指标达到欧Ⅳ标准,有利于环境保护,故绿色

第三, 甲醇燃烧生成积碳, 避免因积碳的形成而引起表面点火、 动力 下降等现象, 且可降各工况排气温度, 有利于降低零部件热负荷, 延长动机 部件的使用

第四, 甲醇是一种性优良溶剂, 有效地消除油箱及油路系统中杂质的 沉淀和凝结,有好的油疏通作用,减少为清洁疏通油路而购买的如油路通、 燃精等添加剂的费用

第五,用低比例甲醇汽油时,

第六,因甲醇辛烷值高,适用于高压缩比发动,可提高发动机的效率。 我国的能源状况是贫少气富煤, 以煤制甲是好的出路, 甲醇与汽油按 一定比例混合就成为甲醇, 它可以直接代替通汽油, 缓解汽油的紧张局面。 据研究表明:甲醇汽油燃烧比 90的排气中有害物少,对环境染的 影轻, 比无铅汽油燃放排气的~化碳和未燃烧的碳氢化合物也少得多。 经 上海环保产品质检总站实际试, 一氧化碳降低 90%以上, 碳氢化合物降低 90%以上。 车用甲醇燃料作为种清洁型的车用燃料, 不但可以有效地节约石油资源, 还大大减少汽车尾气污染,一种洁

主要问题及

第一, 温起动性较差, 甲醇的汽化潜比汽油要高出许多, 使进气温度较 低,影响了燃的充分汽,导致低温动性较差;第二,甲醇与汽油易分层, 醇与汽油必须借于某些添加剂才能互溶, 但对温度很敏感, 这也就提高了对 燃的要求和增加了储运的难;第三,蚀用及毒性;第四,热值低。甲 醇的合理应用可降低汽车污, 其能量密度虽然赶不上汽油和柴油, 但仍不失为 能量密度较高的品种之一, 从性质上看, 它的主特性与汽油接近, 醇的 辛烷值高和含氧的特性,使其在点燃式发动机有良

3、二甲醚

二甲醚乙醇的同素异

主要优点:来源比丰富,二甲醚用天然气、煤、石油焦炭或生物质为原 料制。二甲醚的十六烷值高,为 55~60,是柴油的想替代燃料。二

气化性能比柴油好,其分结构中有 C . C 键,只有 C . O 和 CH 键,又含 有、较大例的氧 ( 34. 8%) ,故可实现无烟燃烧。二甲醚的自燃温度,滞燃 期短,燃烧噪

主要问题及

1) 储瓶占用空间大二甲醚的能量密小,在液态下,二甲醚相对

积系数为 1. 9,这意着它的按积计量的能密度较小,为了保证大体 相等的行驶里程,二甲醚汽车储气瓶的容积必等于柴油车箱的 1. 9倍。 2) 携带不便二甲醚在几个大气压下为液态,携带上的难度类似液化石

没有汽油、 柴方, 当利用原柴油机的供油系统供给二甲醚时, 需要设法 保持储气瓶的压力,比液化石

3) 汽用户的初始投资较大,始投资与液化石油气

4) 建费用较高与天然气和液化石油一样,需要从无到有建立完

络。建气站的投资力度与液

目前,在我国液化气已经十分普及,我国液化油气每年进口均在 4000万 吨以, 倘若二甲醚作为民用燃料能得以推广, 则因燃气需求量断加而导致 大进口液化石油气的面迅速扭转。 另外, 二甲醚作为车用代用燃料, 有着天 然气、甲醇、乙醇、氢气不可比拟的综

4、生物燃料

主要优点:

乙醇作为车能源, 来源是比较丰富的, 具有一定的可再生性, 同时它具 有有利于高热效率的些特性,烷值高,可压缩比高以及着火界限宽, 火焰传播度,有利于采用稀混气等,最主要的是,乙醇的含氧量为 50%, 有利于改善燃烧,降排污,与汽油混烧,可使混合料也变成氧料。从乙 醇在汽车上的用前景上看, 虽然其能量密度赶不上油和柴油, 但燃用乙醇的 动机主机与汽油机成本相当, 掺烧量不大时可以通用, 汽车的使用成本与汽油 车基相当, 燃料的运输、 燃料供给的方便性以及工作性能与汽油也十分接近。 要问

乙醇作为汽车能源,除了一些应用上的问,如:低温起动性差,醇与汽 油易层,价格贵以及有蚀性等,目前,美国一项最新的能源报道指出, 备受关注的新能乙醇燃料并非完全“ 清洁” ,过度使用也可能隐含弊端。 前世界上普遍用玉米做原生产生燃, 由于大量消耗玉, 加上大豆 等油料作物种植量下降,导致玉米价格飞速上涨。不过,在《中国可再生能源 中长期发展规划》中,已明确提出,中国发新能源将遵循不和抢粮,不和粮 争地的原则,中国生产生物燃料的原料将非

根据国家有关部门的预测:2010年我国油市场的规模达到 6650万吨。 全国 2004年燃料醇产量只有 20万吨,在扩大车用乙醇汽油试点后, 2005年 达到 75万,而 2006年 ? 万吨。虽然,近年我国燃料乙醇的产量增加 迅猛,到 2010年也远远达不到 660万吨 ( 照 10%的乙醇添加量 ) 的需求。

生物柴油属生物能, 物能源包的内容很广。 能源短缺, 石油供应紧张, 尤其是柴油供应更为紧张的现实,使人们对柴油替代能的研究开发十分

生物柴油一种理想的柴油机燃料,很具潜力的汽车可再生

生物柴油是以油料作物、 野生油料植物和工微藻等水生植油脂, 以及 物脂、 餐饮废油等为原料油, 通过酯交换工艺制成的甲酯或乙酯燃料, 这种燃 料可供内燃机直接使用。 生物油是种洁含氧燃料, 有可再生、 易于降解、 燃烧污染排放低、温室气体排放低等特点。中国“ 十五纲要” 已明确提出展 各种石油代品,将发展生物液体燃料确定为新兴产业

生物柴油在我国具有巨大的发展潜力, 在经济效益、 环境效益和社效益乃 能源全方面有重大深远的作用。 生物柴油用推广可以促进我国能源 安全、 可持续发展、 建设节约型社会国的落实。 虽然生物料被为是一 种更加清能源, 但目前有许多经济家和环保人士认为, 一旦生物燃料大规 模推广, 就会带来环境破坏、 粮食涨价等诸问题, 而在人众多但耕地面积较 少的亚洲和非洲,这一问题

5、电能

主要优点:

第一,来源丰富,电能是二次能源,原则的讲,它以来源于任何种其他 能源。源的类很多,许多并不适合在汽车接使用。但是,这些即将二 十一世纪的重要能源而且更长远考虑会成为人类能源基础的源品不在汽 车上直接使, 并不意味着它们转化二次能源后仍不适合在汽车上应用。 因此 电动汽车的能源来源是及其丰富的;第二,运行零污染且声小;第三,结构简 单,维修方便;第四,

电动汽车面临的主要问题就是成本高、 电池充电间长、 寿命短电能 量密度低及由此派出来的汽车续驶里程短、动力性差及体积质量大等问题。 真正制约电动车展的因素是能源密和充电时间两大技术素。 但这两 项技术不断有所发展。 随着世界范围内能源意识和环保意识的化, 电动汽车也 在不断的受到广

5、氢气

与常见的化石燃料煤、 石油和然气相比, 氢气不仅像这化石燃料一样可 作为燃料,而且可以作为能源的载体,在能量的转换、储存、和利用过程 中发挥独特的作。 氢气作为能源的优点, 一是环境友好性; 是可作为能源的 体;三是可实现能源的可持

氢气作为燃料主要使用式是接燃烧和电学转换。 氢能在发动机、 内燃 机内进行燃烧转换成力, 为交通车辆的一次能源; 应用燃料电池将氢的化学 能通过化学反应转换成

氢气作为能有不足之处:一是成本高, 二

氢能所具有的清洁、无污染、高效率、储存及输送性好等诸多优点,得 了全界各的泛关。 氢能作为能源使用时, 除要制氢的生产装置, 还 必须向氢能消费区和氢能使用装置转移、储,形成了一个氢能生、运、 存、转化直到终用的氢能体系。因此,在规和实施氢能发展战略时,要具 有综合大系统的理念。 要根据氢能终端用户的特点和要求, 选择合适的氢生产、 储运和转化的技术路线,降低氢能系统

世界能源现状和未来

第36卷2011年

第10期10

月

Vol.36No.10

HEATTREATMENTOFMETALS

October2011

檴檴殜

檴檴檴檴殜文献资料

摘要：根据美国金属学会AMT杂2007年来发表的系列文章，综述了世界和美国能源的现状和前景，详介绍了各能源资消耗、战、危机和出路、可再生能源、替代化石能源以

关键词：能源；资源；消耗；可

文献标志码：C

文章编号：0254-6051（2011）10-0119-13

Abstract：BasedontheseriesarticlespublishedinJournalofAdvancedMaterialsProgresssince2007，theenergysituationandprospectofconsumption，challenge，crisisandoutletofenergy'stopic，renewableandtheworldandUnitedStatesweresummarized．Theresource，

substitutingfossilenergy，carbonissuereducingandotherproblemswereintroducedalso．Keywords：energy；resource；consumption；renewable；carbonissue

美国金属学会的《AdvancedMaterialsProgress》杂志2007年陆续发表了一系列文章，阐述了世界和美国的能源和前景，详介绍危机、未来源资源，逐步增长的消耗，石油、天然气资源即将枯竭的经济发展最伤人脑筋的问题。这些情况

如何有开发和利用新能

在利用源的同时最大程

价值。笔汇集资料编写了此文，国内关心能源问题的

美国莱斯大学（RiceUniversity）的RichardE．Smalley教授说：在球10大挑战（能源、纯净水、食物、环境、贫穷、恐怖主义和战争、疾、育、民主和人口膨）中，能源无疑列在位。没有可利用的价格足够合理的能源，其他问题都不可能解决。因此可以能源人类生存、全世界和各国经济和文化

重中之重。

檴檴殜

世界能源现状和未来

樊东黎

（北京机电研究所，

1

当前全世界的主要能源仍是石、天然气和。石油、天然气资源将在2050年前被罄尽的看法已被公坏生态平。由于大量排放导致全球气温上升，衡的危机，用煤的简单

收稿日期：2011-07-13

作者简介：樊东黎（1934—），男，山西定襄人，教授级高工，中国热处理学荣誉理事长，中国热处理行业协会荣誉理事，全国热理标准化技檴檴

Worldenergy：presentandfuture

FANDong-li

（BeijingResearchInstituteofMechanical＆ElectricalTechnology，Beijing100083，China）

发电由是碳零排放和生

未来能源，不久前一直呈长趋势，但其安全性和受自然灾害的能力，最近又受到人们质疑。甲烷水合物（methanehydrate）海洋大陆架深处和陆上永久冻土带有相当的蕴藏量，目前开采利用在技术

但难。世界上的源尚能满足100～200年的需求，其低碳排放的清洁利用技术还需花

物燃料能源有利于减少碳排放，但和粮食生产、济作物、其它动物争土和空受到相程度限制。太阳能的充分利一条好出路，但由于占地面积大、太阳能电池的昂贵和低效，这一可再生能源当前尚难大量发用。风力和潮汐亦属可再生能源，但亦受域、节气和设备投资的限制。核能的绝对安全保证和应对自然灾害的万全措施还需们绞尽脑汁。总为生活质量能持续改善，在新能源使人类社

开发和效利用以及节约

能源资源和

美国能源部2000年公的全世石油已发现的贮量为2～3万亿桶，现在已消掉陆地和海上油井的占已发现贮量的33%～50%（表1）。约1万

7.5%如果下还有1万亿桶，则其中75%在中东，

7.5%，美国5%，尼利亚2.5%。美国可利用的石油资源大部分在阿拉斯加野生动物避难所，因生态学关系难于开采，又因气候原每年只能开采6

120

表1

资源处理贮量/亿桶

世界总贮量2～3万

已消耗1万

中东7700

委内瑞拉780

前苏联760

第36卷

石油资源和消耗

北美440

尼日利亚250

中国180

年消耗量全

美国70

198049%

美国进口额199057%

2005＞70%

表示1990年以来

采消耗的量以待将来发现的石油及其代用品量。1930年以来，图1表明，累积发现

尽。亚洲的工业增长更促进此过程（来源：际能源局）。由可知，石油资源的耗在不断加速，尤其是亚洲新兴国家，更加速了石油的消耗。据美大地测量局（U．S．GeodeticSurvey）预估，世界原油生产在2010年到达顶点，按现在的速度，到2015年

［1］

储量将被用尽。图2所示为世界能消耗的大结构。2002年界总能源消耗已达130亿kW，由于人口和经济增长，预计在2050年前后将使球源需求成倍增，到2100年将长超过两倍。据国际能源局（InternationalEnergyAgency）估计，按当前增

10

界未来一次能源少

。

图1

［1］

/%

石油天气煤核能水力发

3923228431

3155120811

511600000

当前，界可利用能源

水力、核能、氢、燃料电池、生物质、风力、页岩油、甲烷水合物等。美国能源部曾拨款

12亿美元想把以石油为基础的能源体制改变氢体制，即谓的FreedomCar计划，燃料电池和氢储也成为这一段时间的热门话题。但成功地解决这些难题的挑战还是很大的。例如氢700大气压下的单位体能量密度只有汽油的20%，给新能源汽车还必须解决低成本结构的设计带来新课题。此外，生产氢的术、氢的运输、分配、加注、贮存、容器安全、检漏等一

图11930～2050期间的石油消耗［1

］

3天然气

在欧美工业国家，天然气曾一是应用广和最便宜的源，而且用于发电和工业加热也是产生温室气体最少的燃料。1990年代国用油改气电提升了对进口然气的依赖。天然气不是取之不竭的能源。据美国能源部（DOE）的估计，在当前世

123

耗2.8×10m的用气量，而且耗速率还不断增长的情况下，如果没有新资源的现，已发现资源将在未来50年内消耗殆尽。DOE还认为，2015年始，煤取代天然气发电，用煤不当将对全球气候和环境造成很不利影响。必须及早开发清洁用发电技术，有关此命题将在后文

美国天然气的消占所有能源的20%以上，过去大部采用自产天然气，但近20年发生

第10期樊东黎：

121

2003年进口量达20%。

2003年以来的天然气价格

33

长。1986～1995期间，

12393

国的LNG达0.2×10ft（5.6×10m），而全美年消

123123

耗天然气达23×10ft（0.65×10m），亦即约等

1012ft3LNG，超过从加拿大以管输进的天然气。进液化气的格是国产天然气的2倍，原因是需要特殊结构的LNG容器和附加气体液化的成本。除高昂的价格外，运的性也是问题。LNG本身虽不会爆炸，但其发气体在空气中体积分数达5%～15%时高度易燃。虽然从1959年2007年近33000只大型贮罐安全船运到岸，

3.72元，2003涨到了8美元，2005年涨到了16

世界天然气

DOE布的世界天然气蕴

33

量列于表3，其：1ft=0.02832m。然气资源在世界各国和各地区的

表3

全球蕴藏总量

5300（150）

1012ft3（1012m3）世界天然气资源和消耗，

中东1900（53.8）

俄罗斯1900

北美全世界

84（2.37）

美国22（0.62）

年增长3%

这会成为国际恐怖

3.4天然

为了提高然气的钻采效率，美国研发一系列关于特殊材料和钻

1）碳复合管。2004年DOE公布发出一种新复合料气井钻管。它比轻，强度，更具性，可岩石中抽出比普通竖井更多的油和。DOE和国家能技术研究所（NationalEnergyTechnologyLaboratory）曾署一项360万美元的议，用碳纤维增强树脂制成一种型钻管，对于钻取水平式井有特别重要价值。水平式井要求钻管弯成很小的半径。碳复合管对于钻井也有重大意义。纤维增强钻管管子愈轻，钻探时的转矩和拉力愈小，所

钻取的不论是竖井或水井都钻到很大的离。碳复合管虽比钢管贵，但能够长时间经受小半径弯曲、环绕或旋、不会发生疲劳断裂。它们还可以在多个油、气井重复使，从而显著减少钻探

2）微孔钻。DOE资助研发的钻探技术改变了“微”油、气井的钻探方式。特殊结构

道钻台已完成25个钻井试验，穿透了西Kansas和东Colorado被称Niobrara的特别难控制的天然气岩层结构。一般钻探设备比较，已交付的新钻探工程，每口钻井可节省25%～35%的费用。Niobrara钻井计划可在19h（从钻台启动到停机）钻取3000ft（914m）深度的井。此计划由DOE资助，由GasTechnologyInstitute（GTI），DesPlaines，Ⅲ承担。还

（53.8）（7.3）

表4

前苏联36.2%

中东36.1%

世界各地区

亚太7.9%

非洲7.2%

北美4.9%

中南美4.6%

3.2美国天

美国天然气利用体系

天然气来源于天然气井或油气井，经加工脱中间产物、含氢体、部气体回气田、少部分点燃放空、其余大部分纯天然气经压缩站送主供气站。由此部分气体经压缩存于地下贮，部气体加臭送天然气司。该公司将部分气供给各类用户（发电厂、制造业的工业加热、城市集中供热站和民居），下的部分加液化贮存。整套体系分生产、传输和配

。

图3美国的天

［2］

AdvancedDrillingTechnologyLLC（ADT），Yuma，Colorado和RosewoodResourceslnc．，Dallas，Texas和

GTI合作。计

3）甲烷水合物的提和运。从海洋处提取甲烷水合物是补充天然气来源的重大期望。美已开始

当天然不可能通过管道

可在1大气压下施－163℃的液，使体积缩小到气态的1/600，即可用贮作长距离运输。如，美国从北非、埃及和特里尼达用船把LNG运回国内。

122

能把甲烷合物转化为液化天然气（是气体积的1/600）则会使运

4）钻探数据的高速运输。DOE资助的油气钻探数据速传输工具从井到地面数据传泥浆脉仪快20万倍，在美国和加拿大实极为可靠。5）金刚石钻头。DOE资助了被称为革命性钻头研发计。最早用的是多晶体金石钻。DOESandiaNationalLab．研发出散粘结法，使多晶体金刚石和钻体结合更为牢固。宾州州立大学和OfficeofFossilEnergy合作研发出用微波硬化的WC用于深井钻探，强度

第36卷

图4美国大陆边

［3］

4甲烷水合物

1015ft3（0.84×1015m3）。该国当前天然气年消耗量约22×1012ft3（0.42×1012m3）。1%年采收率和天然气消耗增长速率，以水合补充天然气需求，美

然气资源可再延使100。甲烷直接燃烧不仅可提供高的单位能密度，还能形成最少CO2排放，比汽油少30

当前研究人员正在加紧研究海洋和冻土水合沉积物的性以及未来从水合安全经地提取烷技术。领先研究的有日本NankaiTrough和加大的Arctic公司。他们联手在知名的马利克气井（MallikWell）开展研。国USGS和海洋究所（NavalResearchLaboratory）正在沿大陆架的几处海洋以及其他国家大陆边缘、用最先进仪器测，以求进一步大水合物蕴藏区甲烷气坑以及研究沉积物的本质和

甲烷水合物的成因

气体水合物是在适当的物理条件，如适度温和适度高下形成。这些件在深海约500m深度或北极较浅深度（约300m）和较低温度处形成。气体水合物也可在北极冻带形成，但大多数烷水合物沉积在海底。5所示为海洋中甲烷水合物稳定状态的简化相图，表示形成水合物条的压力和海深度关系（图5中愈往下压力愈大）。

压力条件相区的边界线。曲线左是甲烷合温度-物稳定，另一边是无甲水合物区。靠近海洋表面，甲烷水合物稳定的温度太高，压太低。沿海洋度逐步向下，温逐渐降低，温度曲线呈现弯曲，到达被称做的主斜温层，后者表层的温水和深层的冷水分

到约500m深处，温度和相相交。由此下，在海洋中形成稳定的甲烷水合物温度足够低、压力足够高。此交叉可发生在北极浅层冷水中。在海底以下，温度逐步提高，每下

。甲烷水物（methanehydrates）是一

likelattice），网（cage-其中网罗有甲烷分子，主

“封闭在栅栏”。甲烷水合物一般形拉丁语词，意指

此处的压期低温；在水深超过500m的大底部，力超高，水合物沉积厚

1940年代中叶发现了经过数百万年的沉积阿拉斯加、加大和俄斯海积带陆边缘和陆上永久冻土带的量甲烷水合物。这些沉积物是有机微生物分解的副产物，分布在世界各地的温度和压适合水合物形成的区。沿海和冻土带地球表层甲烷水合物有机碳量是可再生和不可再生矿物燃料（煤、石油和天然气）的2。地壳有机碳分布列于表5。沿美国海洋甲烷水合物分布

表5

地壳有机碳

有机碳量/109t

100005000140083050067

有机物种类

岸上和近海水

可再生

已发现的水中

4.1水合物

33

从海洋沉积中取1m水合物中含160m甲烷。据初步探测，全世界甲烷水合

400×1018ft3（11.3×1018m3），和陆地气井天然气藏量5500×1012ft3（156×1012m3）比较是一

第10期樊东黎：

123

图6增压式流

［4］

1）第代设施。DOE的

CoalTechnologyProgram，WWW．fossilenergy．gov）使第一代增压式流态床技（FirstGenerationpressurizedfluidizedbedtechnology）投入，其1000MW（Megawatts）设备已遍布全球。此系统可使流态床增压到形成足够的烟气能量以动燃气轮机，并组合循环（CombinedCycle）

第一代增压流态床燃烧器原理“发泡床”（BubblingBed），相对于固定式流态床。该床设在锅炉内，用低速空气使燃料浮，由设在床内热交换器产生气。在进入燃气轮机前用旋风机除去烟气中的颗粒状物。燃气机结构可以耐受中等量的颗

2）第二代设施。增压式流态床燃烧器的原理是环式流态床技术（CirculatingFluidizedBedTechnology）加提高效率的多种措施。高速气流带入和带动床内燃料，后者靠邻近的大风旋风分机现环流。相对干的烟气进入热交换器。此研成果从理论上简化了送料机构，延长了烟气和硫吸收剂的接触时间，减少了对热交换器道的冲蚀（Erosion），改善了SO2的捕获效果，提高

另一创新是煤气

124

气进入燃气轮机成组合环效率高的部分。ToppingCombustor用低热值燃气燃烧时必须保持火焰稳定性，必须表现低NOx排放

3）材料发。PowerSystemsDevelopmentFacility（PSDF）公司（Wilsonville，Alabama，http//psdf．southernco．com/tech.papevs.html）持续进行了新的热气过元件和系统的成功试验。到目为止，在重技术领域成功完成了包括发胶结碳化硅过滤棒（candlefilfer）和组合过滤容器（associatedfiltervessel）。当前的研发计划针对改善过滤棒材料，以提高其在超高温和腐蚀环境下的耐用度。新的陶瓷和金属陶瓷在此领域表现出

煤的气化是一种燃烧煤的替代方式。与直接燃煤不，煤的气化器将和蒸气应，在高压控制空气或氧的量。热和压力与蒸气和氧发生化学反应，形成一种混合气体，其组成为一氧化碳和氢，被称做合成气体（SynthesisGasorSyngas）。随后可将此Syngas通入燃气轮机燃烧发电。用此气化系统，在Syngas燃烧前可把杂质分出来，把99%硫和其他并用排出物制成商品化学物质和肥料。

5.3组合循环系统

如用Syngas燃烧发电，其最典方式是在种IntegratedCoalGasificationCombinedCycle（1GCC）系统用燃料。1GCC统有2个基本部分：高效燃气轮机用清洁的Syngas燃烧发电；从燃气轮机排出的废热可收产生蒸气作为普通高效蒸汽轮

1GCC发电系统是欧洲和美开发和入应用的。此统的高效率是依赖于气体燃烧的热生产蒸气，用于推动蒸气透平。已有的商系统具有高40%的效率，着燃气轮机技术的改进，该系统热效率有可能达到50%。1GCC系统还可以被设计

NOx的低排放。量固

Syngas中的CO能和

从CO2中分离出相对纯的蒸气用来捕获CO2，使其不向大气放。产的氢用气轮发电或作为氢动力车辆燃料。除燃烧发电外，还可用Syngas的其他产业化技术生产可广泛利用的燃料、化学品、肥料工气体（更详细可

煤的液化

Fisher-Tropsch，用

Schroeder和低温碳化（Low-temperatureCarbonization）

第36卷

①Bergius。把700atm下的氢喷射入400℃的原煤稠粘糊物中在铁-钼氧化物催

33

煤液化。用此工艺生产每桶油

Tropsch法。用一般蒸气流

硬煤或焦碳生出CO和H2。随后以CO和H2催化化学反应使其转化为不同类型

物。典型的催化剂是以铁和钴为基的催化剂。③低温碳化法。煤、页岩或褐煤加到425℃，在缺氧条件下进行热裂解。油是从缺氧不燃烧中蒸出来的，和的Karrich工艺相同。一吨煤可得到一桶3000ft3（85m3）高热值燃

coke）。④Schroeder法。固态烟半焦（charsemi-将煤粉和干燥，然后用甲醇浸透。把甲醇浸透的煤粉用苯和成泥浆，将浆次暴露于微波场，进行煤的加氢应。其主要产物是苯。未参与反应的煤和半焦可以重新利用或加蒸气和气化成Syngas，最后转化

所有这些生产液态燃料方法都随有CO2放，其释放量大大超过用石油生产液态燃料提取和精炼放出CO2。因此必须采多价螯合法（Sequestration）捕

5.5混合

把煤气化器和流态床燃烧器合成“初馏循环”（ToppingCycle）是一种用低廉设备、高性能燃料燃烧和善对环境响未来电厂的想燃烧方式（见图7）。这种燃烧方式特别适用于200～300MW的小

图7煤气化和流态床

［4］

在此混系统中，煤在

所产生的燃料气可燃气轮

第10期樊东黎：

125

是先进的高炉产出蒸气推动蒸气透平发电和加热燃烧用空气给燃气轮机。从燃气轮机排的废气还可回收用以产生蒸气透平的蒸气。这种气化器高集系统把燃烧、燃料气体和蒸气轮机组合导致从燃料燃烧到发电的综效超过55%的高度，而当一般电站燃煤发电的平均效率只有33%～35%。混合系统也能降低发电成本。由于无须把变成Syngas，部分煤气化器相单、紧凑、各部组件不同于老式煤燃价格低廉。半燃烧系统也比较便宜，烧器，他们大多设计为点燃殊品的煤。流床燃烧器能使用很多种

世界第一个

FutureGen是世界

由于今天美国有50%以电厂用发电，增加电会牵动经济领域各行业的神经。例如，一种对环境友好的全煤发将导致每电的价格增加80%。当然，随着捕获CO2设备结构和技术的改，此价格有可能会逐

6先进的核电设备

截止2007年，全世界有31个国家的441个核反

所发出电可供10亿人口

总发电的17%，在一些

上。此外，尚有32个国家正在建电站。除个别情况外，核站有很好的运行记，发电的可靠性高，在正常情况下，对环境友好，无有害气排放。当然，最近的大地震和海啸核电站造成的危害使人们对核电应对自然灾害的能力产生很大疑虑，别国家甚至有宣布停建核电站

从过度能源用、气候变化、大气质量、能源保证考出发，核电在未来的能源供应上

第3代电厂设计结构在

许多市获得了安全和廉

美完善会给其供多机会。为充分掌握这些机会，国DOE

ofEnergy'sOfficeofNuclearEnergy，ScienceandTechnology）正在政府、工业界和世界范围的科研团体讨论下一代核电设备（第4代）的研发。下面将讨这些堆以及正在研发的核设备最新技术，其中包括第4代极高温反应堆（GenerationⅣVeryHighTemperatureReactors）、用钠冷却、气体冷却以及铅冷却快速反

核燃料种类

核能发电原理是中子击铀子时形成核裂变释放出更多中子，使其引更多的核裂变，发生核链式反应。核裂变能以

核燃料既可是变式的，即受中子轰击而快速裂变，也可以是增殖式的，即可以捕获

235同位素一后转化或蜕变成一个裂变原子。U-能自然裂变的物质，在天然铀中的

U-238（在天然中占99.3%）和Th-232，此为自然发239和U-233。生蜕变物质，俘获中子后相应变成为Pu-所有超铀同位都是裂变和蜕变

自然界

其储量估计为1700万t。如果用现在的核反应堆，235足以延续使用数百年之

排放的使用矿物燃料的电。当样机投入运时，就会成为世界上最清洁的燃烧矿物燃料电站。如试验成，就可以实，用煤发同时生产氢在技术上和经同时还可以捕获在工艺程中生济性上都是可

成的大量CO2。在DOE资助下，此题将成为政府和目标是实现在设工企业合开展的创橱窗，、结构和生产操作技术的尖端，彻消除用煤发电环境严重影响的疑惑。据称，这必将成为具有未来技术的生样板。煤气化技术将被成为组循发电系统，且可捕获CO2还可免其向大气排放。此项得到DOE研究计划（coalresearchprogram）支持，完成期限是10年，由

5.7使用

煤燃烧时会生固体废物（煤渣），美国西部的煤含硫，燃烧时形成硫酸是酸雨的源。渣和硫是用煤作燃主要疑虑，但大的挑战是煤生的大量CO2。碳燃烧放出的CO2是最严重的温室气体（greenhausegas）。煤给出的所有热能都来源于碳燃烧，所产生的CO2比提供同样热能的天然气要多。因此，必须把CO2通过多价螯捕，才能煤成

126

表6

技术

不循环现有轻水

循环轻堆循环式新型冷反应

第36卷

核燃料资源

普通核料资源/按现有核

827930184024000

使用时间/年

326366109810000

此处的型（先进）反应

较高的效率。进一步提高性能就以显著扩展燃资源。下面介绍的先进快速反应堆既可利用裂变燃料，也可用蜕燃料（fertilematerials），在现有增长速所扩展的核燃料资足够使用数千年。率

6.2核反应堆类型

一般有2种类型的核反应堆：热中谱和快中谱型，或简称为反应堆和快反应堆。1）热反应堆。裂变产生的中子在引起更多的裂变反应前被减。反应堆常用的燃料是浓缩到约4%的同位素U-235，也是用超铀元素的裂变同位素。实际上，世所有的441个运行的核电厂都

应堆。中大数属轻水反应堆（LightWaterReacfors．LWRs），反应堆用冷却，并减慢中子。图8为2种型的轻水堆。一种沸水堆（BoilingWaterReactors，BWRs），另一种是压力堆（PressurizedWaterReactors，PWRs），是美国早期发展计划建立的。核电轻因为其技术早已被认可，而且水堆在世界占压，和其他方案比较，有很大的经济性。水剂将最高出温控制到约300℃，并在适当效率（～32%）下工作。先进的热反应堆在较高温度和较高效率下作。2）快反应堆。裂变产生的中子在引起更的裂反应前不会明显减慢速度，故快堆所用的减慢中子的水或石墨材料最少。高能中子可使所有的铀和超铀元素发生裂变，而只是在热反应堆中使用裂变同位有的使用超铀核燃料。素。这就使快堆可以安全、因此，快反应堆可从所有类的铀和所超铀元的

6.3先进型（Advanced）核反应堆

1970年代统一设计、研发和推广了一系第2代、第3代核应堆，世界围内生产了约17%的电（在美国约20%），安全、经济、出色地完成了廉价供电使命。虽然，这反应在正常热效率下工，而且依赖的是非常全的系统，但他们不能使用可再生燃料。因此，在大量可用的蜕变核材料只能利用相少的部分。由此萌发了研发先进核反应

图8

［5］

沸水

有2个际集团正在研

GIF）和代国际论（GenerationⅣInternationalForum，球核能

GNEP）。GIF致于研发改性能的先进反应堆结构，而GNEP则着重发国际核燃料循环技术，以改进其管理、核燃料控制

美国第4代核反

美国根核技术发展趋

正在不程度地开展5个

课题：①二种热中子谱设备：极高温度反应（VeryHighTemperatureReactors，VHTR）和超临界水冷反应Water-CooledReactor，SCWR），堆（Supercritical-用冷

CooledFasterReactor，LFR）和钠冷（SodiumCooled

SFR）快中反应，FasterReactor，都可以有效地重复利用大多数废弃燃料成分，包

美国主致力于VHTR

美国发展核

美国DOE正在支持几种

注重既可发电又可生产氢的VHTR设的研发。根2005能源策略行动（EnergyPolicyActof2005）正推行下一核电厂（NextGenerationNuclearPlant，NGNP）的VHTR原理

对VHTR的重视映出济、安的用来发电和生产氢的潜力，发挥其高效率、无有害排放的优势。VHTR的燃料循环方式（热中子反应堆）比快

第10期樊东黎：

127

很有潜力的手段，但与其它应堆原性相比，当人们对它的研究积极性较低。这是因为研究可循环使用的核燃料的超能力，靠循环关闭燃料环以及减少核废料、降低其放射毒性以及提高铀燃料可利用率的工作量和难

6.6用钠冷却

用钠冷却的快（中子）反应堆（SFR）特点是快中子和封式燃料环（closedfuelcycle），有利于蜕变铀的有效转化（efficientconversion）锕系元素的管理。全锕系再利用燃料循环想象为2种选择：1种是铀-钚-微量锕-锆合金燃料、中等规模（150～500MWe）的钠冷却反应堆，用设在同一处

高温冶金，以实现燃料循环。第2种方式中等到大型规（500～1500MWe）使用铀-钚氧化混合燃料，用钠冷却的快（中子）反应堆，用设在中央位置可供给数个反应堆用进水加工燃料循。2个反应堆输出的蒸温度都是550℃，对于Rankine循环（蒸气循环）的电转换效为～40%。SFR设备最初用于发电和锕系金属处

用铅冷却的快（中子）反应堆

铅冷却快（中子）应堆（LFR）的特点是快中子谱和蜕变性铀和锕系金属处有效转换，封闭式燃料用铅或铅-镉共晶液态金属冷却。其设计原理为

全锕系再利燃料循环，使用中央或分区燃料循环设备。用该方案的包括50～150MWe规模battery的一系列工。其特点是长更换燃料期。模块化设备设定为300～400MWe，大整工厂规模为1200MWe。Battery的术语是指长寿命、工厂制造的内芯（core），而且无须预防化学能量转化，其燃料是金属或氢物为基蜕变和超铀元素。大多数反应堆都镉battery类型，小尺寸内芯，长寿命芯可用10～30年。反应堆模块都工厂制造，然后运到电厂，而不是在电站现场制造。反应堆冷却靠自然对流，其规模在120～400MWfh范围，名义输出温度为550℃，可能达到的上限温度达800℃。该设备设计用来发并上网、生产和

气冷快（中子）

气冷快（中子）反应堆

极高温度下运行，且能保证裂变物的高稳性：复合陶瓷燃、理想的燃料颗粒、锕系元素化合物的陶瓷粘合元件。内芯是由片状或板状或锥燃料集装成。GFR最初是虑用来发电和锕素元素控制（management），亦可用来

VHTR设备立足于中子、石墨

GT-MHR）用锥块状燃料。卵石

PBMR）用卵石状反应堆（PebbleBedModularReactor，

燃料。VHTR设备的载热剂（coolant）排出温度可达

1000℃。一次回路直接连接闭合循环的气轮机发电设备，发电效率高

初级回路有一个能把高温热能传输到产氢工过程或其它高温过的热交换器。VHTR被确认为一高效设备，以为高温谱和高强能量非发电工艺过程以及高效电高热能。该设备可用U/Pu和Th/U燃料循环，并使废料达最低程度。VHTR能力强，可用来生产氢和满其它工艺需。制造氢的工艺过程有，其中包括用高效电能的普通电解法、利用电和高温热的高温蒸气电解法；仅依靠热的热化学裂解法；用无CO2排放的核工艺生产氢，在石油逐渐枯竭刻为车辆运输提供动。用核能生产的氢也可用来合成碳氢化合物燃料，为电-料电

1铀及锕系元素控闭合式燃料循环的有效转换，site）燃

可参照

却的设

～6.10

图9燃气轮机模式

先进的核燃

最新燃烧式反应堆能

128

的废料变成可产生

第36

卷

当前运行的轻水堆和新式燃烧反应堆采取新核料循环方式可顺利工。轻是纯铀元素源（netproduceroftransuranics），而新式快（中子）反应堆是超铀元素的最用户（netconsumer）。据称美国具有长期、并成功研发快（中子）反应堆的历史，从而获得了发挥全部燃料再利用能力，加速利用有价的基础性成果。快中子反应堆可被设计为模

也可设成能生产10亿W电能

7借助循环流态床

采用流态

图10GT-MHR反应

用颗粒燃料和石灰石粉

燃烧。普通蒸气发电系统是在强烈高温火焰燃烧，而CFB技则在炉内无需燃烧和火焰，石灰石能俘获燃烧形成的SOx，在低燃烧温度下形的NOx最少。把料和石灰石颗粒多返回到最初燃烧过程，促使燃料充分燃烧，导致高效率俘获污染物，热能生产优质蒸气来推动蒸气轮

CFB技术既可用普通煤实现清洁烧，也可“碳中性”的生物（biomass）和垃圾作燃料，其清洁燃烧效果胜过其它任何燃料的普通燃烧。由于利用多种固态料、燃料与石灰石的强烈混合，能长时间维持低温下的燃烧，且不依赖任何附加控制污设施就可捕获SOx和NOx等

利用通用尺度（utilityscale）的CFB结构，采用高效直立式管道生产超临界蒸气，可使更的热能传输给蒸气，以提高发电效率，减少燃料消耗，

碳排放

CFB于生物质燃料和

技术就可用出地解决碳排放问题。由于生物在生期的天然光合作用对碳的吸收，当

最终表出几乎等于零的

（carbon排放，使生物

neutral）燃料。

由于当今世界限制和发展物燃料供链，已有的生物燃料电厂只有25～50MWe的模。因小模发电和燃料来源的受限，用其发电的费用比普通

利用CFB术料的可伸缩性优势，既可用煤也射性

料。其结果将使美国从一次性燃料循转向废核燃的再利用，别再利用物中包括铀提+（UraniumExtractionPlus，简称UREX+）。UREX+可废燃料中分离出极高研究表明，度的铀，并将其从新富化后再利用，剩下的废料可封存于不加护的设施或作为低级废料简单掩

Te）和类长寿命裂变物也可被

来，然

命裂变产物可被提取贮100年后达到低废料标准作一般处理。最后把从剩余裂变产物中分离出钚（Pu）、镎（Np）、镅（Am）和锔（Cm）等超铀元素重制成燃料用于新式反

为了扩大合再利用效果，美国能源部正在和美国家研究所（U．S．NationalRaboratory）以及国合伙伴合作燃料的再循环利用和快（中子）反应堆技术研究，一些工业企业参与了这方面技术的研发：①重复再利用设施。联合燃料处理中心（ConsolidatedFuelTreatmentCenter）能从轻水堆的废料中提取可利用成分。②新型燃烧应堆。从用过的发电燃料中提取利用的产物。③新型燃料循环装置。最新试验结构的目标是满足今后50年的反应堆核燃料求。U．S．NationalLaboratory将设计和研发此第3种设备。6.11废

1种新式快子应堆可利用高能量和快中子使长命超铀元素变质为短寿命元素，

第10期樊东黎：

129

改回用煤。如此即可建造300MWe或更大模的CFB电站，获得减少碳排放和廉价电的效益。图12所示一种临界60MWeCFB电厂的CO2排放，可燃烧20%生物燃料，

。

适应对

入市场。

Flexi-Burn容许在工厂用性建造实行灵活投资。先建立经济性的空模式（普通用煤发电）全功能方式，先按部分CCS投资建电，直到被市场可和政治条件成。这种可伸缩性将吸引投资尽快实现电能的新型生产方式，满足投资逐步增长的要求和面对碳市场

正如今天到的，围绕碳排放的不确定性是电基础结构要求投的障碍。没有新模式电厂进入网，我们电方式就有更多的选择，只能沿用老式、低效有染的工厂。循环流态床技术是满足世界能源需求、节约自然能源、保护地球环境的重措施。（欲进一步了解可

8太阳光发

随着对石油、煤炭天然不是无限识的加深，可持续能源的重要性愈显重大，人对太阳能、生物质燃料（biomass）、风力和潮汐浪等一系列可持

光伏电和材料、太阳能倍

图12

Flex-BurnCFB技术示意图［6］

车辆和行器以及发电成

题，其中部形成产业，并投入实际应用。

太阳能取之不尽，用之不竭，是实实在在的可再能源。太阳能由光子接转电，不生CO2和其它温室气体，伏电池就是一种简单的光-电转化器。太阳自身辐射出巨大能量，地球只能接受到其很一部。实际上，太阳沉积上层大气的总能量为1370（1±3.4%）W/m2，其中30%又反射回太空，大气吸收的热能又有19%靠辐射返太空。3.4%的变化是地球绕太阳轨道的变

1370W/m2最初接受

2

海洋吸收，约等于700W/m。这部分用光电池能转换为电能的总能量。列在太阳能需求预算的尚有长稻谷、植物、海藻等生物的能量，但简单的计算显示，剩余的总能量还是巨

假定光

142

面积是3.06×10m，可利用的太阳能为2.11×1017W。以此展望远景，一个典型的核电站发电

7.2Flexi-Burn技术

FosterWheeler集

BurnCFB技，在研发Flexi-可以把燃烧产物中的大量CO2

称CSS），向气排放的CO2减少90%，还可减少用户的电价冲击，把技术风险降到最

BurnCFB用氧和再循CFB烧气体混合物Flexi-技术原理。含＞90%CO2的干烟道气比用空气燃烧时Flexi-Burn的含量高。因为烟道气中几乎都是CO2，CFB技术无须昂和耗能大的专用除CO2

当前输送和在地下盐池中贮存CO2的问题尚无对把握，其次还建立为碳排能付用户的信心，获得该技术的肯及对生产成本和风险的评估都还需要数年的时间，还不能预见市场何时能接受CCS厂。为技术能适应市场的确定性，Flexi-Burn提出了针对市场多样选择的对策。电厂既可在当前用煤发电模式下运行，以获得市场竞争力的能，也能按CCS模式运行，而无需对电厂

130

（2.11亿）个核站。美陆地面积9.6×106km2。如果全部版图都用来捕获太能，就生产6.7×1015W（67000亿kW）的电，当于670万座核

从最小尺计算，如果住宅的平均屋顶面积是10m×10m，则在顶铺设太阳能面板，在100%理想换效率下，发出80kW的电能，但实际上可利用的太阳能只有10%，亦即只能获得8kW的电，远不够整座房屋的用电需求。建立大面积的利用光伏效应的太能集中供电就能够增大给单独房或一组屋电能。要满足全美国的太能供电，要有Pennsylvania州加罗得岛（RhodIsland）的版图作为聚集太阳能场地，但要制造数万平方公里的光伏面板，可想而知难度有大。当然，通过研究一步提高光伏电池效率可使此数字大为缩减，但毕竟还是一很大

光伏电池产业

图15

第36卷

用硅光电池把太阳直接换为电一种成熟技术。光伏电池产业当前获得很大发，从1999年到2003年有数倍增长（见图14）。由于光伏电池

利用太能发电在过去20

年增长

美国政和产业界电还存

以及世界工国乃在支持开展许多重大研发项目。光伏电池替代化石燃料潜力的评估

题：①用太阳能发电可用的量究竟有多？②光伏电转换的理论效率和实际效率究竟有多少？③立相当规的太阳能电站的可行性，费用有多大？④其它可供选择太阳能发电方案还有

图16所为2003年世界头10太阳能电池制造商及其

。

2003年世界头10家太阳

太阳辐射的能量分布。虽有实际率高达25%的记录，但一般优质太阳能电池可达到的实际效率只有15%～20%。此效率下，可用的太阳能已经足够大了，由于技术在持续进步，光电池的效率也在不断

2）铟、镓和的金。劳伦斯、贝克利国家研究所的材料科学

MaterialsScienceDivision）的研究人员可以Laboralory，

把全光谱太光转换为可用电能。Berkley发的光伏系统是利用康奈尔大学的

（MolecularBeamEpitaxy，MBE）技术制成的铟-镓-氮体系。依靠稍微改变成分实现每层禁带宽度（bandgap）的变化。每中未转化为电流的光子进入具有不同禁从而使更多光子生作用。晶格变带宽度的

形对半导体-光性能的影响可降到最低，在数层范围能保持稳定的半导体性能。采取二

率即可达到30%，曾测出的理论值能达到50%。可望效率还会进一步提高。在不远未来，

3）其它材和艺的进步。聚合物光伏电池和芯片的太阳光电转换效率预期也

光伏材料的挑战

硅光电池的聚合物薄膜基体经减薄非晶态硅。种材料和结构会提高电池效率和降低其价格。此膜层大约厚1μm，不是普通体硅片的数百米，故其效率很高。当然，制造大面积非晶态硅的难很大，致使不少企业望

（图131999～2003年

［7］

8.3

太阳能电池用材料

1）硅。这是一种最普通

界大量存在，造电池元件对其纯净度要求很高，而加工制造难度大，所以制造成本很

（）

第10期樊东黎：

131

物，它们更适合制薄膜和利用表面沉积技术。为迎接此挑战，家私人企业在DOE资助下正在研究此先

波音公司下属的特种实验室（spectrolab）提出太阳能电效率可达40.7%的光伏电池，是用一种新的变质（metamorphic）导材料制造的，说采用了更大自由的多结（multijuction）电池结构，能够合理转换所有太能光谱。高效多结电池相对于集

用很小太阳能电池就可

以获得等的电能。利用

能发电和所用材料的费用。对光伏池提出的问还没有一个完整的答案，但他们毕竟能成为能源的一个重要组成部分。材料和制造艺是太阳能发成功与否的关键，当其价格进一步显著降低时，光伏

光伏电价格当前，由于太阳能

源部能

EfficiencyandRenewableEnergy，EERE）正在组织研发的尚有太阳能集中供暖和照明设施。在这设备中，反镜把光线集中射主要是油的液态载热介质中，然后用管道输向换热器生产热，用光纤通道把太阳光引

SolargenixSGX-1集

市新建的太阳能厂抛物线凹镜系统，是国立可再生能源究所（NationalRenewableEnergyLaboratory）持建成的，占地300英亩（1821亩）所集中的太阳能（ConcentratingSolarPower，CSP）发出的电可供11000个家庭使用。集中太阳发电技术的抛物线镜把太阳光的热集射到长形沟槽上。载热液体是一种合成油，通过接受器油温可到400℃，随把热液通向多个热交换器产生过热蒸气，用普通蒸气透

集热器天追踪面电。为

向太阳直射。

集热器（collector）是一种铝新式交汇系统，是和GossamerSpaceFrames司合作研发的，其结构比零件少50%，比过去结构的

少得多。铝结构抗腐蚀性好，反射镜直接装在构上，在野外场地上无需直线对准。其结果是：集光器效能提高15%，基建投资减约15%，提了元件的可总费用降低约35%。（www．soiargenix．com；

www．nrel．gov；www．gossamersf．com）

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电能总求的0.25%。

电转换效率其与化石燃料以及其他能其低的光-匹敌。人们更热衷于探求化石燃料

其潜力的技术。

太阳能

h度量电系统的功率取决

的电量取决于年多少阳光。例如，洛杉矶1kWp系统全

太阳能发电统价格在过去10年显著下降。4kWp的光伏系统的在日本，最大的太

安装费用从1992年的32美（3750日元）下降到2002年的每Wp5美元（600日元）。光伏系统的价格在很大程度上取决于件，其价格乎占全系统的50%。全套光伏系统的价格还受到生产规模的制约，不是所有国家地域都具有大规模生产的市

2003，住宅太阳能系统的价格是每kWp10000美元，设净（实价）开销（netcharge）是0.03￥/（kW·h），不论在任何地方都是普通住电价格的3～5倍。太阳能模件寿命估计约30年，最后是支撑结构和内部接线的损坏，是电池本身的失效。不可思的电价（magiccost）是指住宅电超过1.0￥/（kW·h）的电，而当前0.1￥/（kW·h）的电价相当于3.0￥/Wp。在此水准上，太阳能发电将和普通发电不相上下。预期的是太阳能发电格呈下降趋势，而化石燃料价格在不断上升。8.6内华州的

世界能源现状及分析

世界能源现状及分——

化学化工学院 20620151152180 安晓鸣

一言以蔽之，当前全世界的能源使用结构仍是石、天然气和煤三大传统

石油、天然气资源将

由于大量碳排放导致全球气温上，破坏生态平

核能发电因其碳零排放生产成本低廉的特点，一度被认为是理想未来能，世以来一直呈增长趋势。但安和经受自然灾害的能力，最近又受到人们

太阳能的充分利用是一条好出路，但由占地大、太阳能电池的

风力和潮汐发电亦属可再能源，但

利用生物燃料能源利于减少碳排放，但和粮食生产、经济物、它物争土地和空间会受到当程限制。几年前因生物质能**导

而纵观众多新能源，烷水合物( methane hydrate) 名可燃冰，在海洋大陆架处陆上永久冻土带有相当的蕴藏量，但目

近年来如火如荼的岩气资源，亦存在燃烧热值低、开采度大附带污染等等缺陷。 总之为使人

目前世界上大规模投入运行并网发电发电方式主要有

火力发电是传统火电厂采用发电方式，也是目前世界上发电量的发电方式。火力发电一般以燃煤为能源进行燃烧发电。与其他能源相比，煤具热值高、储量大、易运输等优，一般认为世界上煤源的储量尚能满足100 ～ 200 年。但是燃煤会产生大量灰渣和CO2，含硫的煤会产生硫酸，形成酸雨，更不必说燃煤带的排问题。 至目，全世界核反应堆的发电量约占全球总发量的近20%，在一些业化国家中核电占50%以上。除极别情况外，核电有很的运行记录，发电的可性高，正常情况下，对环境友好，无有害气排放。与此同时，核能发电的运行维护成本高、核废料难以处理也是无法回避的问题，如何克服民众对核能的恐慌情绪则是绕不开

水电站集蓄水、节流、防洪、发电等诸多功能于一身，在条件适宜的地区有极大的应潜力。但水力的发电量完全取决于自然因素，有很的波，这就造成了极大的资源错与浪费。另外，水电站设对自然环境和生物繁殖也有大影响，像黄河小浪底这样的工程应当引起我们的警

风力发电近年来方兴未艾，者家乡就设有国华电力的风力发电厂。风力发电的前期设需要天的固资，运行维护的人力成本也居高不下，而并运行后的发电量却具有很大波动性，可以说是一种清却不经济的发电方式。此外，风力发电机组需要占据广阔的土地，在选址上极为苛

我国一次能源禀赋结构是“富煤、油、少气”，这些因素决定了煤炭是国能源的基础。我国一次能源煤为主的本格局在时期内不会改变，由此也决定了发电以煤电为的基本局。未来相当长一段时间，我国煤电临的挑战将更加峻，可再能源和其它新能源尚无法替代煤电。索和推广高效清洁的煤电技术，是解决未来煤电发展的最主要的道

1

“十一五”期间，国产超临界(supercritical coal-fired power generation ， SC) 、超临界(ultra-supercritical coal-fired power generation，USC)技为建电厂力。截至2011 年底，我国在运行的吉瓦级USC 电机组达39 台。这些机无论从发电率、染控制水平，还是从技术广难度、经济性和可靠性来，都是来一段时间煤电技术发展的主流方向。高参数和大容量是提高USC 机组效率的两条重要发展

2 IGCC机组

IGCC 是将煤气化与联合循环相结合的一种效、清洁发电技术。一方面，IGCC 发电技术比煤粉炉发电技术具有更高的率，发展的初小容量的效率与现有的USC 媲美，且对SO2，NOx 和粉尘的排放控制水平与燃机发电相。着技进一步发展，该技术的效率将进一步提升，加上其在行CCS和多联产方面具的优势，竞力将逐步得到体现。但另方面，系统较复杂，提高靠性技术难度较大；造价高，目前是USC的3倍，与700℃技术的经济性比较有待深入

3

循环流化床(CFB)最初是应用于化工领域中的一反应器，引入电力系统后，逐渐由鼓泡流化床(BFB)锅发展CFB 锅炉。CFB 锅炉采用不同于煤锅炉火炬燃烧的无焰燃烧方式，别适用于燃烧劣质煤、难燃煤及固体废弃物，适应了我国发电行业复杂的来特点，年来我国得到了快速发展。未来若干年CFB 锅炉的技发展方向，一是继续提高其计建设和运的经性、环保性和安全性，二利用CFB 锅炉燃用难燃和殊煤。在我国，CFB 锅炉将长期作为常规煤粉锅炉燃煤发电的重要补充，在某些领域继续得到快速

4 燃煤

粉尘、SO2 和NOx 是燃煤发电烟气污染物控制中的3个最重要的项。2012 年，新的排放标准的实施，不仅将NOx 为了普遍的控制项目，粉、SO2 的排放标

另外，近年在发达区，对 PM2.5 的关注将使得为排源之的燃煤电厂需在该领域做好技准备，在控制PM2.5 具有优势

5 CO2捕、利用

2011年，我国燃煤电厂排放的CO2 超过3*109t，占到我国CO2 排放量的40%左右，是我国CO2 最大排放源。对气候变化的大背景下，CO2 排放已成为影我燃厂可持续发展甚至能源安全的重要问。在众多的碳减排技中，燃煤厂CCUS 技术是进行大规模减排最要的选择，而CCUS的高能耗和大规模长期封存的安全性是该技术

决的两个

CO2捕集技术

燃煤电厂CO2捕集技术按照捕集式主要分为燃烧后捕集、燃烧前捕集及富氧燃烧富集。燃烧后捕集在烟气中行捕集的术，一般采用化学吸收的办法，是技术最成熟，用性广的技术。但由于烟气压力和CO2 浓度都很低，所这种技术的集和压缩能耗较大。通过开发低能的吸收剂、与电厂热力系统集成等方式，具有较大的降低能耗的空

燃烧前捕集技术主要针对 IGCC 发电技术，在气化炉后进行水煤气变，分离成H2 和CO2，在烧前进行离和捕集，能耗较小的技术。但该技术在电厂中仅能与IGCC 套，而且大规模富氢发电等关键技术不成熟。水煤气变在化工行业已成熟，但仍是燃烧前捕集流程中耗占比最大的部分，因此低能耗的催化剂和工艺也是该技术发展的

富氧燃烧富集CO2 技术对现有的燃烧技术进行调整，利用高浓度的氧气替换原有空气作氧化剂，从而产生高浓度的CO2，然后通过深等方将CO2 进行进一步纯化。种技术能耗主要来自制，且需要对现有的锅炉技术行改造。开发低能耗大规模制氧技术是该技术发展的关

CO2利用技术

CO2 的利用是指通过有关技术将捕集CO2 作为原料或产品创造环境或经济效益过程，CO2 的资源化涉及多个工程域，包括原油采，煤层采、化工和生物利用等。CO2 化工和生物利用技术是国CO2 利用的研究热点，但是对于燃煤电厂规模匹度不够。CO2 增产油技术美已经成熟，我国也开展了研究和小规模的中试验，一个油田可能达到千万吨级的使用量，是燃煤电厂CO2 利用的最可能的

CO2封存技术

CO2 地质封存是指通过工技术手段将捕集的CO2 储存于地质构造中，实现与大气期隔绝的程。按同的封存地质体划分，主要包括陆上咸水封存、海底咸水层封存、枯竭油气田封等技术，具有大规模的封潜力，是大规模减排CO2 主要选择。该技术的关键是如何保证大规模封存的长期安全

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