彭官明，吳朝陽(yáng)

(昆明工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，昆明 650302)

0 引言

能源是人類(lèi)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，是衡量社會(huì)生產(chǎn)力和物質(zhì)文明的重要標(biāo)志，并且關(guān)系著社會(huì)可持續(xù)發(fā)展和文明建設(shè)，在當(dāng)今社會(huì)，科學(xué)技術(shù)發(fā)展、國(guó)民經(jīng)濟(jì)繁榮、國(guó)防建設(shè)和社會(huì)水平進(jìn)步都必須以能源供應(yīng)為基礎(chǔ)[1-3]。

能源是現(xiàn)代生產(chǎn)的動(dòng)力來(lái)源，現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展都離不開(kāi)能源的供應(yīng)，在所有生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行的過(guò)程中都離不開(kāi)能源的消耗。一個(gè)國(guó)家能源開(kāi)采水平也直接反應(yīng)人類(lèi)生活水平的變化，在人類(lèi)生活中，衣食住行都離不開(kāi)能源的支持。為了人類(lèi)文明和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)該進(jìn)一步開(kāi)展新能源的研究與應(yīng)用，為保障社會(huì)進(jìn)步與各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)的進(jìn)行提供源源不斷的能源供應(yīng)。但是目前，關(guān)于新能源技術(shù)的開(kāi)采與利用各個(gè)國(guó)家的研究水平參差不齊[4]。

針對(duì)以上問(wèn)題，本研究以新能源發(fā)展概述為切入點(diǎn)，系統(tǒng)論述了目前常見(jiàn)新能源類(lèi)型及應(yīng)用技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，針對(duì)目前我國(guó)新能源技術(shù)發(fā)展中存在的問(wèn)題提出未來(lái)我國(guó)新能源技術(shù)發(fā)展方向與研究重點(diǎn)，研究結(jié)果以期為全面提升我國(guó)新能源技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展提供參考。

1 新能源分類(lèi)與發(fā)展概述

1.1 新能源的分類(lèi)

能源主要是指向人類(lèi)提供各種能量和動(dòng)力的物質(zhì)能源。目前，常見(jiàn)的能源主要包括水力能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮?、燃料、石油等。能源主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分類(lèi)[5]。

1)按照能源的來(lái)源可以分為3類(lèi)。一是地球本身蘊(yùn)含的能源，如核能、地?zé)崮艿龋欢堑厍蛞酝獾哪芰?，如太?yáng)能及由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的風(fēng)能、水力能和化石能源(煤炭、石油、天然氣)等；三是來(lái)自月球和太陽(yáng)對(duì)地球的引力作用，如潮汐能。

2)按照開(kāi)發(fā)是否存在污染可以分為清潔能源和非清潔能源，清潔能源目前主要包括太陽(yáng)能、風(fēng)能和水力能等，對(duì)環(huán)境污染較大的能源主要包括煤炭、石油和天然氣等。

1.2 國(guó)內(nèi)外能源發(fā)展現(xiàn)狀

在世界經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，能源相關(guān)應(yīng)用技術(shù)已上升到國(guó)家戰(zhàn)略高度，直接關(guān)系到國(guó)家的發(fā)展與世界安寧。世界部分國(guó)家能源應(yīng)用情況如下。

1.2.1 國(guó)外能源發(fā)展現(xiàn)狀

美國(guó)是世界上主要的能源生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，石油是美國(guó)戰(zhàn)略的核心能源，以美國(guó)為主的七大石油公司逐漸控制了世界石油生產(chǎn)、輸送和銷(xiāo)售的各個(gè)環(huán)節(jié)。美國(guó)通過(guò)進(jìn)一步建立國(guó)際能源合作機(jī)制擴(kuò)大石油供應(yīng)，通過(guò)發(fā)達(dá)的期貨市場(chǎng)基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)石油的掌握和控制，在石油儲(chǔ)備和應(yīng)對(duì)石油危機(jī)等方面發(fā)揮了重要作用。俄羅斯在未來(lái)能源戰(zhàn)略中指出，計(jì)劃在2035年將把向亞洲出口的石油銷(xiāo)量翻倍，俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司將在30年內(nèi)每年向中國(guó)石油天然氣集團(tuán)供應(yīng)約380億m3天然氣，相當(dāng)于我國(guó)天然氣消費(fèi)量的23%左右。日本是能源匱乏國(guó)，同時(shí)也是世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)和進(jìn)口國(guó)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展所需的能源主要依賴(lài)于進(jìn)口，85%的煤炭資源需要進(jìn)口，同時(shí)也需要進(jìn)口大量的天然氣，這種情況決定了日本發(fā)展將會(huì)面臨較多的能源安全問(wèn)題，但是日本在節(jié)能技術(shù)和能源管理技術(shù)等方面較為先進(jìn)。

1.2.2 國(guó)內(nèi)能源發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)是世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，隨著人均GDP的生長(zhǎng)，中國(guó)逐漸成為了能源生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)。我國(guó)主要以煤炭資源為主要能源，煤炭在我國(guó)能源消費(fèi)中占據(jù)主要地位，石油和天然氣資源相對(duì)不足。煤炭資源的大量應(yīng)用也帶來(lái)了一系列的環(huán)境污染與發(fā)展問(wèn)題，用天然氣代替煤炭應(yīng)用是發(fā)展的重要舉措。

2 常見(jiàn)的新能源及其應(yīng)用

2.1 太陽(yáng)能及其應(yīng)用

太陽(yáng)是距離地球最近的恒星，也是太陽(yáng)系的中心，太陽(yáng)可以給地球帶來(lái)光和熱，形成了人類(lèi)賴(lài)以生存的條件和環(huán)境。據(jù)目前太陽(yáng)產(chǎn)生的能量估算，氫儲(chǔ)量可以維持約600億年，太陽(yáng)能可以被認(rèn)為是取之不盡用之不竭的能源之一，太陽(yáng)能資源的開(kāi)采和利用技術(shù)直接關(guān)系人類(lèi)以后的生存與發(fā)展。

2.1.1 概念

狹義的太陽(yáng)能主要是指太陽(yáng)輻射到地球表面的能量，廣義的太陽(yáng)能資源不僅包含太陽(yáng)直接輻射到地球的能量，還包括太陽(yáng)能產(chǎn)生的間接資源，如風(fēng)能、海洋能和潮汐能。

2.1.2 太陽(yáng)能應(yīng)用特點(diǎn)

與常規(guī)能源相比，太陽(yáng)能具有數(shù)量巨大、時(shí)間長(zhǎng)久、應(yīng)用普遍和情節(jié)安全的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，太陽(yáng)能不需要相關(guān)開(kāi)采和運(yùn)輸，也不會(huì)存在“壟斷”現(xiàn)象，且沒(méi)有污染，使用較為安全。但是太陽(yáng)能的應(yīng)用也存在一些缺點(diǎn)，具有一定的分散性、間斷性和不穩(wěn)定性，使用效率低且開(kāi)發(fā)成本較高。目前，世界各國(guó)對(duì)太陽(yáng)能應(yīng)用的主要方向也是降低成本和提高效率，提升自身國(guó)家經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。我國(guó)太陽(yáng)能資源系統(tǒng)劃分如表1所示。

表1 我國(guó)太陽(yáng)能資源區(qū)劃系統(tǒng)及分布特征

2.2 風(fēng)能及其應(yīng)用

風(fēng)能為清潔能源，風(fēng)能設(shè)施大多數(shù)為立體化設(shè)施，可以保護(hù)生態(tài)環(huán)境，但是風(fēng)力發(fā)電會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲，干擾鳥(niǎo)類(lèi)。風(fēng)力發(fā)電是將風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要工作原理如圖1所示。

圖1 風(fēng)能應(yīng)用原理

2.3 生物質(zhì)能及其應(yīng)用

2.3.1 概念與特點(diǎn)

生物質(zhì)能主要是利用光合作用而形成的各類(lèi)有機(jī)體，主要包括所有動(dòng)植物和微生物。生物質(zhì)能主要是以將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的形式儲(chǔ)存在生物之中，以生物為載體儲(chǔ)存能量，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為相關(guān)燃料。其演化過(guò)程與應(yīng)用原理如圖2所示。生物質(zhì)能具有清潔、充足和可循環(huán)的應(yīng)用特點(diǎn)。

圖2 生物質(zhì)能生成和演化過(guò)程

2.3.2 生物質(zhì)能利用技術(shù)

生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù)如圖3所示，主要包括物理轉(zhuǎn)換、化學(xué)轉(zhuǎn)換和生物轉(zhuǎn)換。

圖3 生物質(zhì)能利用技術(shù)

3 中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸

3.1 新能源政策和法律法規(guī)不完善

我國(guó)在2005年出臺(tái)了《可再生能源法》，頒布了一系列新能源和可再生資源相關(guān)的法律政策，促進(jìn)了我國(guó)新能源技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。但是，我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)進(jìn)展較為緩慢，在技術(shù)創(chuàng)新方面，在原料供應(yīng)、技術(shù)創(chuàng)新、設(shè)備購(gòu)買(mǎi)與維護(hù)等方面普遍面臨虧損。因此，現(xiàn)有的新能源政策與相關(guān)法律法規(guī)不能滿(mǎn)足新能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展需求。如缺乏相應(yīng)的政策取向、獎(jiǎng)懲措施和相應(yīng)的資源規(guī)劃與評(píng)價(jià)基礎(chǔ)等。

3.2 新能源發(fā)電成本較高

新能源技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，“成本”是衡量新能源技術(shù)的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)之一。目前，我國(guó)利用可再生資源發(fā)電的主要組成結(jié)構(gòu)如圖4所示。在我國(guó)，目前關(guān)于海洋能、核能等由于資源不豐富，轉(zhuǎn)化成本較高，因此應(yīng)用較少。目前，我國(guó)主要以風(fēng)能、電能和太陽(yáng)能作為主要發(fā)電資源。但是由于風(fēng)能資源的建設(shè)條件與管理水平相對(duì)較為落后，因此，發(fā)電成本較高。從地區(qū)來(lái)看，東部沿海地區(qū)電力成本顯著高于內(nèi)地用電成本，長(zhǎng)此以往，將會(huì)增加各地區(qū)的用電負(fù)擔(dān)，降低新能源技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值性。

圖4 新能源發(fā)電組成結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論與展望

能源是世界各個(gè)國(guó)家的發(fā)展技術(shù)與必備條件，本研究通過(guò)系統(tǒng)論述常見(jiàn)的新能源技術(shù)的概念、特點(diǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀，提出目前新能源技術(shù)發(fā)展的瓶頸，并總結(jié)出未來(lái)新能源技術(shù)應(yīng)該建立多元化新能源技術(shù)供應(yīng)體系，立足多元供應(yīng)安全，大力推動(dòng)新能源技術(shù)的應(yīng)用，以綠色低碳為導(dǎo)向，將其他高新技術(shù)與新能源應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，將新能源技術(shù)的應(yīng)用與開(kāi)采帶動(dòng)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。另一方面，加強(qiáng)國(guó)際合作，實(shí)現(xiàn)開(kāi)放條件下的能源共享，在能源生產(chǎn)和消費(fèi)中加強(qiáng)國(guó)家合作，有效利用世界新能源。