新能源發(fā)展的技術瓶頸

彭官明，吳朝陽

(昆明工業(yè)職業(yè)技術學院，昆明 650302)

0 引言

能源是人類進步和社會發(fā)展的基礎，是衡量社會生產力和物質文明的重要標志，并且關系著社會可持續(xù)發(fā)展和文明建設，在當今社會，科學技術發(fā)展、國民經濟繁榮、國防建設和社會水平進步都必須以能源供應為基礎[1-3]。

能源是現(xiàn)代生產的動力來源，現(xiàn)代工業(yè)和現(xiàn)代農業(yè)發(fā)展都離不開能源的供應，在所有生產活動進行的過程中都離不開能源的消耗。一個國家能源開采水平也直接反應人類生活水平的變化，在人類生活中，衣食住行都離不開能源的支持。為了人類文明和社會的可持續(xù)發(fā)展，應該進一步開展新能源的研究與應用，為保障社會進步與各項生產活動的進行提供源源不斷的能源供應。但是目前，關于新能源技術的開采與利用各個國家的研究水平參差不齊[4]。

針對以上問題，本研究以新能源發(fā)展概述為切入點，系統(tǒng)論述了目前常見新能源類型及應用技術發(fā)展現(xiàn)狀，針對目前我國新能源技術發(fā)展中存在的問題提出未來我國新能源技術發(fā)展方向與研究重點，研究結果以期為全面提升我國新能源技術的應用與發(fā)展提供參考。

1 新能源分類與發(fā)展概述

1.1 新能源的分類

能源主要是指向人類提供各種能量和動力的物質能源。目前，常見的能源主要包括水力能、風能、太陽能、地熱能、燃料、石油等。能源主要從以下幾個方面進行分類[5]。

1)按照能源的來源可以分為3類。一是地球本身蘊含的能源，如核能、地熱能等；二是地球以外的能量，如太陽能及由太陽能轉化而來的風能、水力能和化石能源(煤炭、石油、天然氣)等；三是來自月球和太陽對地球的引力作用，如潮汐能。

2)按照開發(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能、風能和水力能等，對環(huán)境污染較大的能源主要包括煤炭、石油和天然氣等。

1.2 國內外能源發(fā)展現(xiàn)狀

在世界經濟高速發(fā)展的今天，能源相關應用技術已上升到國家戰(zhàn)略高度，直接關系到國家的發(fā)展與世界安寧。世界部分國家能源應用情況如下。

1.2.1 國外能源發(fā)展現(xiàn)狀

美國是世界上主要的能源生產國和消費國，石油是美國戰(zhàn)略的核心能源，以美國為主的七大石油公司逐漸控制了世界石油生產、輸送和銷售的各個環(huán)節(jié)。美國通過進一步建立國際能源合作機制擴大石油供應，通過發(fā)達的期貨市場基本實現(xiàn)了對石油的掌握和控制，在石油儲備和應對石油危機等方面發(fā)揮了重要作用。俄羅斯在未來能源戰(zhàn)略中指出，計劃在2035年將把向亞洲出口的石油銷量翻倍，俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司將在30年內每年向中國石油天然氣集團供應約380億m3天然氣，相當于我國天然氣消費量的23%左右。日本是能源匱乏國，同時也是世界上最大的能源消費國和進口國，經濟發(fā)展所需的能源主要依賴于進口，85%的煤炭資源需要進口，同時也需要進口大量的天然氣，這種情況決定了日本發(fā)展將會面臨較多的能源安全問題，但是日本在節(jié)能技術和能源管理技術等方面較為先進。

1.2.2 國內能源發(fā)展現(xiàn)狀

我國是世界上最大的發(fā)展中國家，隨著人均GDP的生長，中國逐漸成為了能源生產大國和消費大國。我國主要以煤炭資源為主要能源，煤炭在我國能源消費中占據主要地位，石油和天然氣資源相對不足。煤炭資源的大量應用也帶來了一系列的環(huán)境污染與發(fā)展問題，用天然氣代替煤炭應用是發(fā)展的重要舉措。

2 常見的新能源及其應用

2.1 太陽能及其應用

太陽是距離地球最近的恒星，也是太陽系的中心，太陽可以給地球帶來光和熱，形成了人類賴以生存的條件和環(huán)境。據目前太陽產生的能量估算，氫儲量可以維持約600億年，太陽能可以被認為是取之不盡用之不竭的能源之一，太陽能資源的開采和利用技術直接關系人類以后的生存與發(fā)展。

2.1.1 概念

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

2.1.2 太陽能應用特點

與常規(guī)能源相比，太陽能具有數量巨大、時間長久、應用普遍和情節(jié)安全的應用優(yōu)勢，太陽能不需要相關開采和運輸，也不會存在“壟斷”現(xiàn)象，且沒有污染，使用較為安全。但是太陽能的應用也存在一些缺點，具有一定的分散性、間斷性和不穩(wěn)定性，使用效率低且開發(fā)成本較高。目前，世界各國對太陽能應用的主要方向也是降低成本和提高效率，提升自身國家經濟競爭實力。我國太陽能資源系統(tǒng)劃分如表1所示。

表1 我國太陽能資源區(qū)劃系統(tǒng)及分布特征

2.2 風能及其應用

風能為清潔能源，風能設施大多數為立體化設施，可以保護生態(tài)環(huán)境，但是風力發(fā)電會產生一定的噪聲，干擾鳥類。風力發(fā)電是將風的動能轉化為機械能，再將機械能轉化為電能的裝置，其主要工作原理如圖1所示。

圖1 風能應用原理

2.3 生物質能及其應用

2.3.1 概念與特點

生物質能主要是利用光合作用而形成的各類有機體，主要包括所有動植物和微生物。生物質能主要是以將太陽能轉化為化學能的形式儲存在生物之中，以生物為載體儲存能量，進而轉化為相關燃料。其演化過程與應用原理如圖2所示。生物質能具有清潔、充足和可循環(huán)的應用特點。

圖2 生物質能生成和演化過程

2.3.2 生物質能利用技術

生物質能轉換技術如圖3所示，主要包括物理轉換、化學轉換和生物轉換。

圖3 生物質能利用技術

3 中國新能源產業(yè)發(fā)展的瓶頸

3.1 新能源政策和法律法規(guī)不完善

我國在2005年出臺了《可再生能源法》，頒布了一系列新能源和可再生資源相關的法律政策，促進了我國新能源技術的進一步發(fā)展。但是，我國新能源產業(yè)進展較為緩慢，在技術創(chuàng)新方面，在原料供應、技術創(chuàng)新、設備購買與維護等方面普遍面臨虧損。因此，現(xiàn)有的新能源政策與相關法律法規(guī)不能滿足新能源產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展需求。如缺乏相應的政策取向、獎懲措施和相應的資源規(guī)劃與評價基礎等。

3.2 新能源發(fā)電成本較高

新能源技術應用過程中，“成本”是衡量新能源技術的重要評價標準之一。目前，我國利用可再生資源發(fā)電的主要組成結構如圖4所示。在我國，目前關于海洋能、核能等由于資源不豐富，轉化成本較高，因此應用較少。目前，我國主要以風能、電能和太陽能作為主要發(fā)電資源。但是由于風能資源的建設條件與管理水平相對較為落后，因此，發(fā)電成本較高。從地區(qū)來看，東部沿海地區(qū)電力成本顯著高于內地用電成本，長此以往，將會增加各地區(qū)的用電負擔，降低新能源技術的應用價值性。

圖4 新能源發(fā)電組成結構

4 結論與展望

能源是世界各個國家的發(fā)展技術與必備條件，本研究通過系統(tǒng)論述常見的新能源技術的概念、特點與應用現(xiàn)狀，提出目前新能源技術發(fā)展的瓶頸，并總結出未來新能源技術應該建立多元化新能源技術供應體系，立足多元供應安全，大力推動新能源技術的應用，以綠色低碳為導向，將其他高新技術與新能源應用技術相結合，將新能源技術的應用與開采帶動各個產業(yè)的發(fā)展。另一方面，加強國際合作，實現(xiàn)開放條件下的能源共享，在能源生產和消費中加強國家合作，有效利用世界新能源。