電力節能從農村到城市

　　引言
　　人類的經濟活動是一個從環境中獲得自然資源，然后加入一定成分的科技容量，使其轉化成人們所需要的動力及能量形態的過程。這個過程伴隨著廢棄物的排放，才能形成最終為我們服務的產品。作為電力能源供給的主要化石產品如煤、天然氣、石油，長期以來一直被認為是“取之不盡、用之不竭”的資源。但隨著1973年和1978年爆發的兩次嚴重石油危機，這種說法已經被顛覆得蒼白無力了。石油危機喚醒人們對節約能源的再認識。隨著化石能源的逐步枯竭和其在利用過程中產生的嚴重環境污染，電力節能，即開發新能源，節約已有資源的理念開始深入人心。電力節能在我國能源界是一個很大的課題，不僅僅表現在電力發電、用電環節上的節能，也表現在電力能源上的節能。目前無論是農村還是城市，也無論從生產還是到生活，人們對電力節能的認識已發生很大的改變。這種變化表現在對電力節能的認識從能源節省階段、能源節約階段，發展到能源效率階段。除此之外，當今社會的發展還要從能源系統之外尋求解決之道，即引導人們改變生活方式，以“不消費、少消費能源”來實現電力節能。讓人們感受到，電力節能是觸手可及并可以輕松實現的。進而大力倡導使用清潔能源，降低對化石能源的消耗，以此實現電力事業的“綠色”可持續發展。
　　1 農村的電力節能
　　農村的電力節能主要表現在利用生物質作為燃料，替代煤炭、天然氣、石油，用于農村發電和電力能源材料。生物質的利用形態主要有固體、液體和氣體。
　　1.1 農村固體生物質燃料是指農作物秸稈、薪柴、喬木、稻殼等可燃性物質。我國農作物僅秸稈一項年產量就可達到7億噸，谷殼、蔗渣等農業加工殘余物0.84億噸，薪柴及林業加工廢料1.58億噸。在可開發的生物質資源中，能源作物的種植和開發潛力很大，農作物秸稈有40%作為飼料、肥料和工業原料，尚有60%可用于能源開發利用，約相當2.1億噸的標準煤發電量；薪柴也是重要的生物質資源，有40%的林業剩余物可以利用，約相當0.3億噸的標準煤發電量；大量的農業副產品的剩余物、廢棄物，蘊藏著巨大的生物質能源，為生物質能的利用開辟了一條重要途徑。我國在秸稈固體成型的生產和應用方面已經初步形成了一定的規模，主要以鋸末和秸稈、稻殼、灌木為原料，滿足農村居民的生活用能、農機具用能和發電用能等。
　　1.2 農村生物液體燃料是指生物乙醇、生物柴油。它作為化石能源石油的替代品，可用于日常發電和動力能源，是液體燃料中理想的選擇。液體生物燃料來源于可再生能源，溫室氣體凈排放幾乎是零，是理想的朝陽產業。我們研制的以玉米、甘蔗、甜菜、豆類、食用油為第一代生物燃料原料的生產技術已經被淘汰。以秸稈類、谷殼類、甘薯、蓖麻等為原料的非糧生物燃料生產技術已經形成，而這類原料取于農村、用于農村，成本低廉，可以形成規模化生產。以秸稈、谷殼、麻瘋樹、甘薯、蘇子、亞麻、甜高粱等農業廢棄物、非糧植物為原料的第二代生物燃料被公認為具有巨大的替代石油的潛力，據有廣闊的市場發展前景。
　　1.3 農村氣體生物燃料包括沼氣、生物質氣化、生物質制氫等技術。我國農村普遍使用沼氣這種燃料作為能量轉換的方式。沼氣能是作物秸稈、雜草、人畜糞便、垃圾、污泥、廢水在厭氧條件下，通過各類微生物的代謝，最終產生的以甲烷為主要成分的氣體，沼氣得到合理的使用是農村綠色能源革命的象征。我國農村沼氣開發歷史悠久，目前利用沼氣的高端技術水平表現在給農機具充當燃料，從而大大降低了農村居民對化石能源和電力能源的使用。目前科研人員用化學手段凈化沼氣得到高濃度的甲烷，凈化后的甲烷再經過壓縮得到車用甲烷，供甲烷汽車、拖拉機、聯合收割機等農機具用油，與化石燃料相比，甲烷燃料可減少90%的二氧化碳排放量。是我國農村大力推廣的能源利用形式。生物質能生產過程簡單、對設備要求不高，方便農民掌握。隨著科學技術的發展，農村生物質能氣化朝著合成氣的方向發展，對新能源的利用會更加經濟合理。
　　2 城市的電力節能
　　城市電力節能主要表現在利用垃圾焚燒發電節能、太陽能熱水器的普及和城市電動汽車的廣泛使用。替代化石能源利用的不足、緩解城市用電緊張。
　　2.1 城市垃圾焚燒發電
　　我國城鎮每年約產生近1.5億噸生活垃圾，據預測，到2015年垃圾總量將達到2.1億噸。其中填埋約占70%，焚燒和堆肥等約占10%，剩余的20%垃圾難以回收。這其中的垃圾發電率還不到10%，相當于每年白白浪費2 800兆瓦的電力，被丟棄的“可再生垃圾”價值高達250億元。有人說垃圾是被放錯地方的能源。其實垃圾發電是再生能源的一種，是綠色能源。垃圾處理的原則是無害化、減量化、資源化。垃圾焚燒發電因大大減少填埋而能夠節約大量的土地資源，同時也減少了填埋對地下水和填埋場周邊環境的污染。垃圾是在高溫焚燒(產生的煙霧經過處理)中產生的熱能轉化為高溫蒸氣，推動渦輪機轉動，使發電機產生電能，再通過蒸汽輪機發電機組發電。垃圾焚燒發電場適合建在城鎮邊緣地區，居民的生活垃圾都可以匯集在這里，并由多個垃圾發電場利用。隨著垃圾回收、處理、運輸、綜合利用等各環節技術不斷發展，垃圾發電方式很有可能成為最經濟的發電技術之一。從長遠效益和綜合指標看，將優于傳統的電力生產。興建垃圾發電廠十分有利于城鎮的環境保護，尤其是對土地資源和水資源的保護，從而以“綠色電力”的開發利用，促進城鎮地區的經濟發展和土地的良性使用。
　　2.2 城市太陽能熱水器的普及
　　在新能源開發領域，太陽能熱水器的開發與利用是近些年來發展最快的產業。太陽能利用的方式主要是滿足城鎮居民的熱水供應。目前我國太陽能熱水器已經完全商業化，無論是生產量還是使用量都居世界第一位。太陽能熱水器生產廠家已達到5 000家。太陽能資源潛力巨大，熱水器利用技術相對成熟，具有經濟性和市場競爭力。太陽能熱水器在中國清潔能源利用中，甚至在今后的能源供應中都將充當重要的角色。“十一五”期間我國大力在小城鎮推廣太陽能熱水器的使用，倡導城鎮居民盡量不使用、少使用電熱水器。太陽能熱水器在城鎮的普及，對節約化石能源和電力能源做出了巨大貢獻。
　　2.3 在城市交通工具中尋找節能產品
　　化石能源的短缺和枯竭，給用油做支撐的行業，特別是城市交通運輸業帶來了挑戰，導致車用能源轉型已成必然，并激發了混合動力車、純電動汽車、磁動力自行車研發的積極性。隨著技術的不斷成熟，靠著低能、低排量的優點，很可能實現產業化和規模化。近年來，我國國家攻關計劃、清潔汽車行動、電動汽車重大科技專項的實施，極大地推動了我國節能和新能源汽車的技術變革。我國汽車也在燃氣汽車、節能環保汽車關鍵技術上取得了突破性進展，大大降低了汽車產業對化石能源的使用。目前城鎮居民積極購買節能汽車，已經成為一種生活時尚。
　　3 生活中的電力節能
　　電力節能這個龐大的題目，體現在我們的現實生活里，或許就在您舉手之勞中便可以實現。“煮豆之前是否先泡豆？”“上班走路還是開車？”“爬樓梯還是坐電梯？”“用40瓦燈泡還是用15瓦節能燈？”“洗澡用電熱水器還是用太陽能熱水器？”“用發條鬧鐘還是用電子鬧鐘？”……在能源如此緊張的今天，這些貼近生活的小事，逐漸成了時下越來越多的人認真考慮的問題。人們開始關注能源和環境，電力節能被分解成綠色、低碳、環保的字眼，并慢慢走進了人們的生活，而且越來越細化。在我們的生活中，電力節能可以從點滴做起。從少洗一件衣服，到每周至少坐一天公交車；從拔掉電源上的插頭，到無紙化辦公；從戶外晾曬衣服，到拒絕使用熨斗；從我國北方居民不使用電冰箱，到南方居民每天少喝一杯冰鎮飲料。電力節能這種良好的意識已經被老百姓關注并接受。
　　美國的一部科幻片，其中的一個鏡頭令人難忘：一個男孩坐在沙發上讀書，忽然覺得有些冷，他順手拿起遙控器，將空調的溫度調高了兩度。此時，許多人也感覺到了冷，無數雙手都拿起了遙控器，都將空調溫度調高了，于是世界瞬間變得一片漆黑。另一個鏡頭是：一個坐在沙發上讀書的女孩，感覺到冷，順手拿起一件衣服披在身上。許許多多人都感覺到了冷，都加上了一件衣服，世界變得清新而明亮。這些鮮活的故事告訴我們一個道理：我們離電力節能時代究竟有多遠？答案很簡單，其實就在您的眼前。就算“不差錢”，您也會選擇節能。
　　電力節能和減排是分不開的。不管是農村還是城市，電力節能存在于我們生活的每一個角落。只要我們稍稍改變生活理念，節省一點點電力消耗，就可以降低溫室效應、少用大量的化石能源，從而實現電力節能。在這方面已經有科學家做過實驗，如果13億中國人，每人每天少用一度電，就有可能拯救像斐濟、馬爾代夫那樣的逐漸陷入汪洋的島國，13億度電可以節省2億噸煤炭，約9.1億人民幣。每度電可織布8.7米～10米，可加工面粉16千克，可燉肉一小時，可生產啤酒15瓶，可供電車行駛8.5公里，可供40瓦的電燈點亮25小時，可以讓地球深呼吸，使天空更藍、空氣更清新。而節省一度電，是我們一天內少開五次冰箱門就可以做到的事情。
　　結束語
　　在我國能源結構中，用于發電的化石能源比例占到了六成。從農村到城市的電力節能過程說到底，就是采用清潔能源代替化石能源，從浪費能源到少浪費、不浪費電力能源的一個過程。我國目前的可再生利用能源對國家能源需求的貢獻度還很小，從解決近期的能源需求矛盾來看，可再生能源發電還很難發揮很大的作用。可再生能源的優勢在于環境性和可持續性，這種優勢的價值目前還只體現在社會效益方面，無法與經濟效益相聯系，技術和成本是主要問題。在這種情況下，人們生活中的節能意識和國家的相應政策起到了輔助作用。目前我國政府在電力能源利用上采取的是“大棒加胡蘿卜”的機制。對嚴重污染環境的企業和用油、用電大戶，實行打壓、重罰，甚至取締的政策。對于節能環保的電力企業，采取大力支持和輔助的政策。這些措施有效地推進了綠色電力產業向良性循環的方向發展。由于多年的宣傳教育，國民對電力及電力能源的節能、減排意識已經大大加強。隨著城市和農村電力節能項目的開發與大規模應用，以及節能技術的不斷進步，相信不久的將來我國的電力節能事業會越做越好，越做越經典。這不僅是電力發展的需要，也是時代發展的需要。
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　　作者簡介：儲呈陽(1991-)，男，江蘇東臺人，四項國家級專利的發明者(均為獨立作者)，從事電力系統及其自動化研究。
　　(華北電力大學電氣與電子工程學