从化学角度分析能源可持续发展之路
随着科学技术的发展,人们的生活水平有了很大提高,生活质量不断提升,我们知道,化学物质在造福人类,推动人类社会物质文明发展中所起的作用是不可比拟的,当然化学物质的不合理应用也会引起环境污染等社会问题,我们必须科学地应用化学物质,促进社会可持续发展,本人从以下几方面来讨论化学与可持续发展关系。
一、绿色化学与可持续发展
传统化学工艺为人类提供了许多新材料,大大改进了人类生活,但也破坏了人类的生存环境,化学已面临可持续要求的严重挑战,绿色化学在获取新物质的转化中充分利用每个原料原子,实现“零排放”,既可充分利用资源,又不产生污染,它是可持续发展的必由之路。
二、能源的开发利用与可持续发展
能源是人类活动的物质基础,在某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用,在当今世界,能源的发展,能源和环境,是全世界全人类共同关心的问题。当前,世界各国所需要的能源大多数来自于煤、石油、天然气等化石燃料,而这些能源是远古生物掩埋在地下深处历经几百万年演变而形成的,但由于储量有限,且化石燃料是不可再生能源,科学家对全球化石燃料何时会被耗尽作了估计,其预测结果是——煤227年;石油40年;天然气 61年。煤、石油中含S、N等元素,在使用过程中会向空气中排放SO2、NO、NO2等有毒气体,影响空气质量。目前,我国大部分地区空气中SO2、NO2 及可吸入颗粒物等物质的含量偏高,不同程度地影响着我们的健康。
空气中SO2、NO2 还会随雨雪降落地面,造成酸雨,酸雨是全球性的环境公害之一,它能使湖泊、河流酸化,不仅污染水域,还能影响树木的生长,破坏土壤,危害农作物,破坏城市建筑物,机器、桥梁,腐蚀古迹及雕塑。
因此,我们要对煤、石油等燃料进行脱硫处理,汽车安装尾气净化装置。近年来,能源安全问题也日益成为国家生活乃至社会关注的焦点,日益成为中国战略安全的隐患和制约经济社会可持续发展的瓶颈,因此开发新能源正势在必行,例如太阳能、水能、风能、核能、地热能,氢能都有待于开发,研究。
在自然界中,风是一种可再生、无污染且储量巨大的能源,随着全球气候变暖和能源危机,各国都在加紧对风力的开发和利用,尽量减少二氧化碳等温室气体的排放,保护我们赖以生存的环境。
以风能作动力,就是利用风来直接带动各种机械装置,如带动水泵提水等,这种风力发动机的优点是:投资少,工效高,经济耐用。
我国风力资源丰富,可开发利用的风能储量为10亿千瓦,对风能的利用,特别对我国沿海岛屿,交通不便的边远山区,地广人稀的草原牧场以及远离电网的农村,边疆,作为解决生产和生活能源的一种可靠途径,具有十分重要的意义。
氢是宇宙中分布最广泛的物质,它构成了宇宙质量的75%,因此氢能被称为人类的终极能源,水是氢的大“仓库”,如把海水中的氢全部提取出来,将是地球上所有化石燃料热量的9000倍。
目前,国际上通行的制氢方法不外两种:一种是利用煤炭、石油、天然气等碳氢化合物的制取,另一种是直接利用水制取。
目前人们正在研究下列制取氢方法:发展水电,利用电解水制氢,用热化学循环分解水制氢,光化学制氢,微生物制氢,用太阳能来制氢是最理想的,用太阳能分解水制氢,阳光催化光解水制氢,太阳能生物制氢等,但这些都是化学家十分困难的研究课题。
中国面临的能源危机 我国的可再生能源有着得天独厚的优势,是重要的战略替代能源,对增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全,保护环境具有重要的作用。积极开发和利用核能、太阳能、风能、电能、生物质能、地热能以及海洋能等可再生能源,是实现我国经济社会可持续发展能源战略的必然选择。 1我国的能源危机与环境危机凸显 1.1中国面临严重的能源短缺危机 我国是一个能源生产大国和消费大国,拥有丰富的化石能源资源。2006年,煤炭保有资源量为10345亿吨,探明剩余可采储量约占全世界的13%,列世界第三位。但是中国的人均能源资源拥有量较低,煤炭和水力资源人均拥有量仅相当于世界平均水平的50%,石油、天然气人均资源拥有量仅为世界平均水平的1/15左右。能源资源赋存不均衡,开发难度较大,已探明石油、天然气等优质能源储量严重不足。再加上能源利用技术落后,利用低下,在经济高速增长的条件下,我国能源的消耗速度比其他国家更快,能源枯竭的威胁可能来得更早、更严重。因而,日益增长的对外能源需求造成的能源压力迫使我们不得不寻找解决能源危机的突围之路。 1.2不合理的能源结构引发严重的环境危机 我国是世界上少数几个以煤为主要能源的国家,一次性能源生产和消费65%左右为煤炭,大量使用煤炭,使 66%的中国城市大气中颗粒物含量以及22%的城市空气二氧化硫含量超过国家空气质量二级标准。长期以来这种以煤炭为主的能源结构和单一的能源消费模式带来了严重的环境污染。伴随着经济的快速发展和能源需求量的持续增长,化石燃料燃烧所产生的温室气体排放给环境造成了越来越沉重的压力。面对当前化石能源消耗带来的严重环境危机,调整能源结构已迫在眉睫。 2发展利用可再生能源是解决中国能源危机的有效途径 可再生能源是可以永续利用的能源,如水能(小水电)、风能、太阳能、生物质能和海洋能等,不存在资源枯竭问题。目前,世界各国都力推可再生能源,中国更应该把握住发展可再生能源的时代走向,争取在可再生能源开发利用上走在世界前列,缓解日益加重的能源危机与环境压力。 2.1中国可再生能源具备良好的资源基础 我国可再生能源品种齐全,数量多,资源基础雄厚。我国小型水电(指≤5万千瓦的水能资源)的可开发量为1.2亿千瓦,目前仅开发了不到 1/4;全国陆地每年接收的太阳辐射能相当于24000亿吨标准煤,如果按陆地面积的1%、平均转换效率按20%计,一年可提供的能量达48亿吨标准煤,相当于2006年全国一次能源消费量(24.6亿吨标准煤)的两倍;我国10m高度层的风能总储量为32亿千瓦,实际可开发为2.53亿千瓦,加上近海(1~15米水深)风力资源,可装机容量达10 亿千瓦;生物质能资源也十分丰富,秸秆等农业废弃物每年约有3.0亿吨标准煤,薪柴资源为1.3 亿吨标准煤,加上城市有机垃圾等,资源总量近7亿吨标准煤。通过品种改良和扩大种植,生物能的资源量可以在此水平上再翻一番。此外,还有地热能和海洋能等,可供大规模长期开发利用。总之,中国可再生能源资源丰富,具有大规模开发的资源条件和技术潜力,可以为未来社会和经济发展提供足够的能源,开发利用可再生能源大有可为。 2.2中国可再生能源具备良好的市场基础 我国可再生能源具有巨大的潜在市场,随着我国经济的进一步发展和全面小康建设的推进,必将对能源供应提出新的要求。同时,我国又是一个农业大国,61%的人口生活在农村,农村能源利用率处于较低水平,每年要消耗6亿多标准煤的能量,其中一半的能源靠作物秸秆和砍伐树木获得,这使得生态环境遭到破坏,荒漠化程度加剧。作为农村能源供应的重要补充,利用可再生能源正在为农村提供气体燃料、提供生活热水、为偏远地区农户解决无电问题等方面发挥重要作用,直接提高农民生活质量和改善农村环境质量。可再生能源的利用是农村能源与环境协调发展重要途径。所以,客观上的迫切需求为可再生能源提供了巨大的市场。 3中国可再生能源开发现状与面临的挑战 3.1中国可再生能源的产业发展已初具规模 20世纪90年代以来,我国的可再生能源开发利用已经取得显著进展。2007年,我国可再生能源利用总量居世界首位。2007年我国小水电利用总量占世界一半,水电勘测、设计、施工、安装和设备制造均达到国际水平,已形成完备的产业体系;2007年,我国光伏电池产量达到100万千瓦,超过日本,位居世界第一;太阳能热水器使用量为5200万平方米,约占全球使用量的40%。据测算,使用1平方米的太阳能热水器每年可节约120千克标准煤。太阳能利用得到快速发展,在能源供应中占10.32%,居第二位;目前全国已建成并网风力发电装机容量57万千瓦,2007年的风电装机容量达到590万千瓦,比2006年增加了330万千瓦2007年,我国可再生能源年开发利用总量折合2.2亿吨标准煤,占一次性能源消费总量的8.5%。我国是一个农业大国,生物质能材料来源广泛,生物质发电装机容量已达到相当规模,农村年产沼气102亿立方米,相当于1600万吨煤;沼气工程实现了标准化生产,沼气技术服务体系已比较完善;另外我们在可再生能源利用技术上取得很大突破,相当一批技术已发展到商业化初始阶段。 3.2中国可再生能源发展面临的挑战 3.2.1政策障碍 国家和政府的法律政策导向对可再生能源发展起着至关重要的作用,但是我国可再生能源的相关政策体系还不完整,经济激励力度较弱,政策的稳定性和协调性差,还没有形成支持可再生能源持续发展的长效机制。我国可再生能源的立法比较晚,法律体系不健全,仅出台了一部《中华人民共和国可再生能源法》。此外,各地方缺乏相应的法律政策,不能很好地贯彻中央的政策,形成促进可再生能源产业发展良好的政策环境。 3.2.2资金障碍 我国可再生能源在2007年已达到12亿美元,仅次于德国,居世界第二。但我国的新能源发展并没有纳入政府各级财政拨款渠道;与金融机构和发展中国家政府的金融政策和法规联系不到位,使本来很值得信赖的项目与商业应用也缺乏信贷和风险投资。 3.2.3技术障碍 技术开发能力与产业体系薄弱,关键技术掌握得少。除水电、太阳能热利用、沼气外,其它可再生能源技术水平较低,缺乏自主技术研发能力,设备制造能力弱,技术和设备生产主要依赖进口,技术水平和生产能力与国外先进水平差距较大。同时,可再生能源的资源评价、技术标准、产品检测和认证等体系不完善,人才培养不能满足市场快速发展的需要,没有形成支撑可再生能源产业发展的技术服务体系。 3.2.4市场障碍 由于可再生能源开发难度大,开发市场化起步晚,所以商品化程度低,产业化薄弱。市场经验不足阻碍着可再生能源工业有效地提供产品和服务,存在普遍的产品质量问题和服务问题,市场法规不足和缺少工业标准的风险抑制着需求增长。长期以来,我国可再生能源发展缺乏明确的发展目标,缺乏连续稳定的市场需求。虽然国家支持可再生能源发展的力度逐步加大,但由于缺乏强制性的可再生能源市场保障政策,没有形成稳定的市场需求,可再生能源发展缺少持续的市场拉动。市场障碍阻碍着可再生能源产业链条的形成和发展。 4中国可再生能源的突围之路 4.1将可再生能源战略纳入国家能源战略 可再生能源比重的提升传递着“绿色经济”正在兴起的信息,2012年《京都议定书》到期后,新的温室气体减排机制将进一步促进绿色经济的全面发展。如何面对“后京都议定书时代”,可再生能源成了我们势在必行的发展之路。 可再生能源是我国能源优先发展的领域。可再生能源的开发利用,对增加能源供给、改善能源结构、促进环境保护具有重要作用,是解决能源供需矛盾和实现可持续发展的战略选择。《可再生能源中长期发展规划》中提出到2010年使可再生能源消费量达到能源消费总量的10%,到2020年达到15%的发展目标。由科技部主持的《中国后续能源发展战略研究》对到本世纪中期我国能源需求进行了预测。从预测结果看,若采用生态驱动方案,到2050年可再生能源将成为能源结构的主角之一,达到30%以上。因此,我国发展可再生能源的战略目标将是:最大限度地提高能源供给能力,满足实现全面建设小康的要求,改善能源结构,实现能源多样化,建立可持续的、安全的能源供应体系。 4.2切实加强法律保障 各级政府应切实加强政策扶持力度,尽快建立规范的保障制度,实行政府问责制。应完善可再生能源法律制度,尽快建立可再生能源相关的法律法规体系,加快出台《可再生能源促进法》、《循环经济法》等促进可再生能源发展的法律法规。为增加可再生能源供应、规范可再生能源市场、优化能源结构、维护可再生能源发展提供法律保障,这也是我国能源发展的必然要求。 4.3建立多渠道的开发机制 开发利用新能源和可再生能源是当今国际一大热点,要抓住当前大好时机,将自主创新与技术引进,建立和形成以国内制造为主的装备能力。一是各级政府要从财政上支持新能源的开发,积极吸引和引导社会、企业、个人投资可再生能源,促进可再生能源的开发利用。二是要进一步拓宽合作领域,加强与国际组织和机构的联系与合作,提倡双边、多边合作研究及合作生产。加强人与技术信息交流。采取切实措施,为吸引国际机构和社会团体、企业家和个人来华投资、独资或合资开办各种新能源和可再生能源实体创造条件。 4.4培育可再生能源市场 一是在中央、地方提供政策支持的基础上,鼓励企业打破限制,实行横向联合,积极引进新工艺、新技术,不断提高产品质量,降低成本,扩大销路。二是鼓励有条件的企业和个人开办新能源技术服务公司,为消费者提供新能源技术产品的安装、调试、维修保障服务,同时政府应为这些公司的技术人员提供技术培训,提高其技术业务水平,逐步培育起持续稳定的可再生能源市场。三是加强建立可再生能源技术产品的评价指标体系,产品的检测和质量认证体系,建立国家级质量监测系统,建立健全市场保障机制,同时形成支撑可再生能源产业发展的技术服务体系。激励新能源消费,完善促进可再生能源开发利用的市场环境,逐渐培育起持续稳定的可再生能源市场。
能源危机一直困扰着人类,尽管随着能源价格的上涨,开采成本更高的油田也变得有利可图,使得全球仍然有一丝喘息的时机,但石化能源最终是要耗尽的,现在的常规能源技术只是尽量延长这个最后“审判日”的到来。
从上世纪五十年代开始,科学界一直在可控核聚变上努力,到现在已经过去了将近70年,却仍然没有好消息,这核聚变到底能不能实现,万一无法实现,人类的能源出路又在哪里?
核裂变不行吗?为什么非得核聚变?
第一个核裂变堆是194212月2日投入运行的芝加哥一号堆,但它只是实验堆,并不是作为发电使用。第一个商业化并网发电的核电站是苏联的奥布宁斯克核电站,1954年6月27日投入运行。
到目前为止,全球总共有600多座核电站,正在运行的有438座,占全球发电量的16%,按理说核裂变电站已经非常成熟了,为什么还要花大价钱瞎折腾核聚变?其实原因也很简单,核裂变电站的核污染太大了,每年产生的乏燃料棒根本来不及处理,只是在衰变热散失到一定程度时候将其埋入地下!
世界核电站分布
早期苏联还曾发生过乏燃料加热冷却水形成蒸汽爆炸,这就是鲜为人知的克什特姆城核事故,还有后来著名的反应堆失控的切尔诺贝利事故,以及311大地震后福岛核事故,当然还有大大小小数百起各种各样的核泄漏事故,一直就是悬在人类头顶的达摩克里斯之剑。
深埋处理
而核污染则来自重核裂变以及衰变过程中产生的各种不同半衰期的放射性同位素,其会释放出阿尔法射线、贝塔射线以及伽马射线,而后者伽马射线危害尤其大。
核聚变为什么那么难?
核聚变和裂变刚好相反,科学家现在正在努力的是氘氚核聚变,这两种都是氢的同位素,两者结合形成氦4,其过程中会产生质量亏损,通过质能等价公式E=MC^2可以计算出将会产生巨大的能量。
选择氘氚是它们的比结合能比较低,这是人类最容易实现聚变的两种聚变材料,而现在各国拼命在突破的也是氘氚核聚变!
最容易突破的核聚变,条件十分变态
都说氘氚最容易聚变,但其环境要求极其变态,比如它要求上亿度的高温,或者太阳内部的1300万K的温度和2500亿个大气压,当然地球上无法实现几千亿个大气压,所以只能想尽办法实现超高温度。
另外这么高的温度下,根本就没有任何材料可以去包容它,不过好在参与聚变的氘氚都已经被剥去了电子形成了等离子体,也就是说它是导电的,注入电流后可以在磁场的控制下约束在真空中聚变。但问题又来了,超高温等离子体极不稳定,约束时间不够久就达不到商业化聚变堆的要求。大致上难点在如下几个方面:
1、等离子体的性质研究不够透彻,这团等离子体部分电离,但整体又是电中性,有点像流体,又能与磁场相互作用,高温高密度(聚变要求)下等离子体的特性更加不可控,各种不稳定性、反常输运、高能粒子...一句话,无法稳定约束等离子体。
2、加热,如何对等离子体有效加热也是一个问题,等离子体开始时可以用欧姆加热,即电流通过导电物体产生热量,之后则可以用压缩波加热,还有荷电粒子束注入加热,湍流加热等,但没有一种不破坏约束,效率又高的加热方式。
3、电源,极向场的电流功率相位变化极大,需要提供击穿、维持等离子体运行的伏安数,堆状态下的电源必须超级耐操,但现在总是无法满足要求。
4、材料,第一壁材料热负荷极大,而且要承受中子的轰击(中子不受磁场控制,轰击会导致金属材料变性,变成其它元素,还可能有放射性),还要承受等离子体破裂时的破坏以及兆安级别的电流带来的磁场下作用力。
5、还有燃料问题,氘很容易获取,而氚则很难,而且有半衰期,成本据说要2000万美元以上一千克,不过可以用中子轰击锂-6产生,但前提是要实现聚变,因为氘氚聚变会产生一个中子,刚好可以用来生产氚,只是效率要特别高才行,因为一个氘原子和一个氚原子反应才有一个中子,而中子不受控制飞向四面八方,锂-6是不是要铺满聚变堆内部?
以上是磁约束核聚变的问题,还有惯性约束核聚变堆,原理很简单,氘氚燃料小球用激光轰击,然后高温导致两者发生聚变即可,听起来超级简单,但上百个聚焦的激光器会让人疯掉,另外燃料球加热的效率低到令人发指,所以通向罗马的道路没有一条是坦途。
聚变的进阶之路
氘氚聚变还是存在中子无法处理,更进阶的聚变是氘和氦三聚变,当然最理想的还是氦三和氦三聚变,没有中子辐射,简直堪称完美!
只是八字都还没一撇,核聚变道路,任重而道远!
万一无法实现核聚变,人类的能源中没解决?
核聚变堆难度极高,所以才会有人认为这就是人类在科学道路上遭遇的最大一个陷阱,由于它的前景十分诱人,因此科学家才可能掉进去却爬不上来!假如核聚变一直都无法实现,我们有替代能源出现吗?
地球上繁衍生息的能源
地球是人类文明的依托,所以在地球上混当然要仰仗地球的照顾,其实在地球上能源种类还是很多的,比如你所熟悉的可再生能源如太阳能、潮汐、风能与地热和水力资源等,甚至植物产出的油脂等生物能源,而且基本也能满足当前发展需要,只是在电能的储备上要再上1个数量级,电就能完全代替燃油了!
除了这些常规能源以外,核能还是可以考虑,尽管裂变堆有核污染和泄漏的风险,但在能源面前这些都可以克服,比如核泄漏,现在的第三代核电站这方面风险就小多了,而且增殖堆的出现,也可以让U-238这些无法使用的废物变成核燃料,成百倍的增加核燃料储备,当然也减少了核废料处理的数量。
宇宙航行所需的能源
即使无法突破核聚变,人类也要走向星辰大海,但在能源上就必须要选择一些,常规能源需要携带燃料和氧化剂,而且能量密度低,火星轨道范围内还可以勉强考虑,之外就鞭长莫及了!
太阳能也同样存在问题,土星轨道范围内,太阳能电池还能勉强凑合事,但其实到了火星轨道时单位面积能量就几乎减半了,离地球越远,收集的效率越差,所以太阳能也不靠谱。
国际空间站巨大的太阳能电池
最后只剩下了不太受待见的核裂变能,而且还必须开采小行星带的核燃料,否则人类大规模星际殖民时代,光靠地球上的核燃料可不行,而且发射过程中万一发生事故,凌空爆炸,估计发射场就被核污染报废了。
不过我们要说明一下的是核裂变无法在太空中“加油”,无法补给燃料,核燃料必须提纯,难度极大,所以飞行范围是比较有限的!而聚变燃料则比较容易获取,甚至有冲压聚变发动机,可以一路收集太空中的质子(氢原子核)以供自身燃料消耗,几乎没有飞行距离限制!
如果无法实现核聚变,人类的星辰大海事业可能会被困死在太阳系,而且还是狭义上的柯伊伯带以内,也许这就是太阳系牢笼说法的由来!
全世界都在发展可再生资源的原因是:
首先,资源不是取之不尽,用之不竭的,我们目前依赖的很多能源,根据科学家的估算,只能再使用不到一百年,有些甚至几十年后即将耗尽!
其次,可再生能源采取了资源的循环利用,对于环境的破坏要比传统能源减少很多,有利于维护自然环境和人类的和谐发展。
最后,可再生能源要从研发到全面推广还需一段时间,当普罗大众都可以使用可再生资源时,价格也会下降很多,性价比高的能源会是大众的首选。
我国传统能源面临的紧缺危机越来越凸显,煤炭和石油都是不可再生的能源,所以能源危机会逐渐显现,新能源将缓解能源危机,并且对于我国的节能减排具有现实性的重大意义。世界上各个国家都在角逐新能源,为自身寻找可持续发展的能源战略,加快满足经济发展中必需的能源。再者气候变化要求我们开发清洁能源,传统能源对环境的污染不容质疑,气候变化问题已经敲醒了警钟,是全世界人民的问题。这里让你看一些新能源的资料, cusdn/xcpxjs/html/?170583 从中可以学到很多新能源的知识,帮助你了解我国开发新能源的重大意义。
为什么要开发新能源
原因一:常规能源基本以非可再生能源为主,比如煤炭 、石油、天然气,这些能源越用越少,将来必然有枯竭的一天,所以要提前打算,开发新能源来代替这些常规能源。
原因二:随着世界经济的快速发展,能源的需求量也越来越大,现有能源供给会越来越紧张,这也要求我们要开发新能源。
原因三:新能源大部分都是清洁能源,代替一部分常规能源可以减少环境污染。
为什么要开发新能源
因为旧能源,类似石油煤炭准备消耗殆尽…且污染严重!为此开发新能源,静洁环保…利用率高!无污染!
为什么要开发利用太阳能等新能源
传统能源不可再生,总有用尽的一天,所以要开发风能、潮汐能、太阳能等新能源。
人类为什么要开发利用新能源
传统能源不可再生,总有用尽的一天,所以要开发风能、潮汐能、太阳能等新能源。
科学:说说开发新能源的必要性
1、新能源和可再生能源是人类社会未来能源的基石,是化石能源的替代能源 。
2、新能源和可再生能源清洁干净、污染物排放很少。是与人类赖以生存的地球生态环境相协调的清洁能源
3、新能源和可再生能源是世界不发达国家的20多亿无电人口和特殊用途解决供电问题的现实能源
4、世界上不可再生能源越来越少,最终一天没用完,在这个过程中,这些我们正在使用的能源的价格也会越来越越贵,所以只有开发新能源才是未来发展的重要保障,人无远虑必有近忧,就是这个道理。
开发新能源有什么意义
开发新能源和可再生能源是能源可持续发展的应有之义。我国的能源供应结构里,煤炭、石油与天然气等不可再生能源占绝大部分,新能源和可再生能源开发不足,这不仅造成环境污染等一系列问题,也严重制约能源发展,必须下大力气加快发展新能源和可再生能源,优化能源结构,增强能源供给能力,缓解压力。
我国的核电装机容量不到发电装机容量的2%,远低于世界17%的平均水平,应当采取有效的措施,解决技术路线、投资体制、燃料保障等问题,使我国核电发展的步子迈得更大一些。同时,我国的风电资源量在10亿千瓦左右,目前仅开发几百万千瓦,应当对风电发展进行正确引导,促进用电健康可持续发展。
走能源可持续发展之路,从大的能源结构来讲,还是要加快发展核电。最近一两年,从中央到国务院,都坚定了加快发展核电的信心,今年以来核电的工作力度也在加大。在今后一个时期,在优化能源结构方面,核电的比重、速度要保持相对快速的增长,规模要在短期内有比较大的提升。不光是沿海,还要逐步向中部地区发展。
节能减排是能源可持续发展的必由之路。侯云春表示,我国能源需求结构不合理突出表现在能源利用消耗高、浪费大、污染严重,缓解能源供需矛盾问题,从根本上就是大力节约和合理使用,提高其利用效率,严格控制钢铁、有色、化工、电力等高耗能产业发展,进一步淘汰落后的生产能力。同时,还要大力发展回圈棱济、积极开展清洁生产,全面推进管理节能,大力推广节能市场机制,促进节能发展,广泛开展全民节能活动。
举个例子,目前国内新能源补贴政策最高一档是160Wh/kg。2018年特斯拉宣布与松下联合研发的21700电池系统能量密度达300Wh/kg。可以看出,在高密度锂电池方面,目前技术仍有很大前进空间。
但另一方面,锂电也有它的局限性,比如充电速度和电池重量,决定了电动车不可能像汽油车那么方便加油即走。无论是提升电池密度还是提升快充技术,都有局限性,比如快充,按蔚来ES8的电池容量84KW来算,如果要半小时充满,充电桩的功率要达到160KW/H级别,这在民用项目算是比较大的,不太适合普及。
所以,锂电这个路线,可能并不能完全的取代汽油车,新能源,也不会仅限于锂电。目前可以看到比较合适的是氢燃料电池,从补贴政策的变化就可以看到,从今年开始氢燃料电池补贴进入相当于前几年锂电池补贴的阶段。
首先,自2009年,我国新能源 汽车 补贴政策推出至今,我国动力锂电池产业已经过了近10个年头。近年来,动力锂电池产业及相关产业链都进入了快速发展阶段。随着技术、工艺的不断突破,到2017年我国动力锂电池的基本全部生产环节已经实现了国产化,并且伴随着研发体系、经营管理的不断完善,产品质量、生产效率也在不断优化。举两个例子,2018年8月23日,重庆市与比亚迪就动力电池年产20GWh产业项目签订投资合作协议,100亿人民币加码动力电池;2018年7月17日,南京市江宁滨江开发区与韩国LG化学签订20亿美元的化学动力电池项目。
其次,锂电行业未来的发展方向主要集中在规模生产和降低成本。比如新能源 汽车 带动锂电池包增长、储能技术规模化、产业规模稳步增长、新技术加速应用出现颠覆性产品等等。
最后未来能源方向,小白感觉核能是最有希望和最切实的方向。
四川省锂电产业已经初步形成了集锂矿采选、锂盐、正负极材料、锂电池及应用、锂电池回收利用等锂电全产业链。
四川雅能达新材料 科技 有限公司年产2万吨磷酸铁锂项目环境影响评价公众参与第一次公示。
建设地址:雅安市经济开发区永兴片区永兴大道
建设内容:在已建厂房内布设磷酸铁锂生产线及其他配套设施。主要为主车间(砂磨系统,焙烧系统,粉碎系统等)、成品库、原材料库、动力站、污水处理站、办公楼、实验楼、员工宿舍、食堂及相关配套设施等。
项目总投资:59000万元。
雅安锂盛新能企业管理中心雅安锂盛新能5万吨磷酸铁锂项目环境影响评价公众参与第一次公示。
雅安市经济开发区永兴片区永兴大道
建设性质:新建
建设内容:主要新建厂房(轻钢结构)及其他配套设施。安装建设砂磨系统、,焙烧系统、粉碎系统等,采用磨制、焙烧、气碎等工艺生产磷酸铁锂产品,产品
主要用于锂电池电极材料生产。建成后,年产5万吨磷酸铁锂。
项目总投资:15亿元
阿坝州人民政府与四川发展(控股)有限责任公司于2021年11月3日在马尔康签订战略合作框架协议。根据协议,双方将在矿业开发、清洁能源、可再生能源创新发展、基础设施建设、生态环保等领域开展全面战略合作。
在矿业开发方面,该公司将充分发挥优势,在阿坝州开展锂辉石矿资源开发。以市场化配置方式推进锂辉石矿资源的获取,并进行绿色开发,以“飞地园区”等模式共同推广较为完善的锂产业链集群和配套设施,形成上下游完整产业链,共同推动阿坝州锂辉石矿资源整合,加速资源开发利用。
在可再生能源创新发展方面,将按照市场化原则参与阿坝州光伏、风电等可再生能源的规划和开发建设,包括“1+N”开发、风光水互补开发等,带动当地产业发展、乡村振兴等,推动阿坝州可再生能源创新发展。
在基础设施建设方面,将与阿坝州共同加强重大政策研究落实,在城市基础设施建设、产业园区建设、土地整理开发等领域大力合作。
在生态环保方面,将按市场化原则参与阿坝州黄河流域高质量发展国家重点项目建设,共同推动阿坝州生态环境保护建设及黄河流域高质量发展,积极推进阿坝州域内生态修复、水生态保护、湿地保护与恢复综合治理等项目。
在其它领域方面,将本着互利互惠、合作共赢的合作宗旨,与阿坝州在清洁能源、新材料、医药 健康 、高端制造、现代农业等领域开展全面合作。
一是科研支撑有力。
四川锂电产业拥有上述一大批创新型企业外,特别是华鼎国联是国家动力电池创新中心的技术成果转化平台,还拥有在四川大学、电子科大、西南石油大学、成都理工、西南科大、四川轻化工、方大炭素研究院等高校及科研院所,为产业后续发展力量和技术创新资源支撑。
二是重点企业积极参与。近年来随着新能源 汽车 产业的加快发展,参与我省锂电产业发展的企业越来越多,知名企业如天齐锂业、盛屯集团、雅化集团、融杰股份等,四川省内重点国有企业四川能投、四川铁投也纷纷进入,国内知名锂电池企业宁德时代、巴莫 科技 、华鼎国联等企业也在川布局规划锂电池产业项目。
目前,四川省内锂电池产能约5GWH,在建产能约30GWH,预计2022年全省锂电池产能有望达到100GWH。
三是产业集聚规模初现。全省锂电产业主要集中在成都、遂宁、宜宾、阿坝、眉山、德阳等市州。
成都锂电产业主要集中在邛崃市的天府新区新能源新材料产业功能区、金堂县的淮州新城成阿工业园区和青白江区的欧洲产业城。
其中天府新能源新材料功能区和成阿园区,重点布局的是锂原材料及锂电池材料及锂电池项目。遂宁锂电产业主要集中在射洪锂电产业园和安居锂电产业园,
重点布局锂辉石加工、锂化合物和锂电池材料、锂电池组件等项目。
阿坝州锂电产业主要集中在州内各主要锂辉石矿山和四川阿坝工业园区的汶川漩口镇。
宜宾依托传统化工企业天原集团的产业转型和引入全球锂电池巨头宁德时代的战略投资布局,有望成为全省锂电产业发展重要支撑。
截至目前,全省共有锂电全产业链上下游企业约90户,已形成锂精矿产能约10万吨、锂盐产能约12万吨、正极材料产能8万吨、锂电池产能5GWH,2020年全省锂电产业实现营业收入超过800亿元。
一、强化顶层布局,加大政策支持力度。完善顶层设计和规划,加强 科技 支撑,完善相关体系标准规范,加强能力建设,实现战略协同发展。将锂电产业纳入全省重点产业规划布局和特色优势产业指引目录,纳入四川省“十四五”国民经济和 社会 发展规划或相关省级重点专项规划。制定出台《关于推动锂电特色优势产业加快发展的实施意见》,优先支持重大项目,强化龙头企业引领作用;重点支持甘孜、阿坝建成锂矿资源开发基地;支持成都建成锂电材料和新能源 汽车 基地;支持遂宁培育锂电中下游全产业链、建成锂业之都;
锂电本质上说是材料,锂电的发展,一定是基于锂电材料技术的不断升级迭代,不断提升性能。这是大方向。
体现到电池上面,首先是能量密度的不断提升。其次是单位成本的不断下降。然后是耐高温耐低温的增强,安全性的增强。这是大家都在致力追求的方向。未来很可能会发生根本形态上的进化,比如固态化,或者有新的更好的材料出现,完全替代锂电池,都是有可能的。
本质上说,锂电池只是新能源的中间体,其本身并不是新能源,但这个中间体很重要,因为未来的新能源,不管是什么能源会成为主流,一定是要通过电能进行转换,最终应用到各种使用终端上面,而车载动力电池,就属于不可或缺的载体。
至于未来什么样的能源会成为主流能源,从世界能源发展的大局看,很大可能是可控核聚变,当然,可控核聚变现在还面临很多的技术难点需要去突破,但可控核聚变的优势众所周知,这是人类未来走向太空,进入更高阶文明的必由之路。一旦可控核聚变真正能进入到产业化应用的阶段,相信材料技术也已经发展到难以想象的程度了,让我们拭目以待吧,这或许需要几代人甚至很长时间的不懈努力。
锂电要向高密度发展,这是锂电的唯一缺点。未来电动 汽车 的电池应该是氢电池的天下了。锂电也要战战兢兢了。
锂电行业没有未来,以后人类生存能源来之于月球能源――错、铭、钛等未发现能源。
新能源 汽车 开发不能局限在电动 汽车 的本身。应该开发可再生能源发电蓄电快速充电系统全国范围内所有道路上开发利用太阳能风能水电资源开发可再生能源发电蓄电快速充电系统开发高效轨道交通的新能源技术零能耗零污染淘汰燃油燃气 汽车 淘汰燃油私家车。开发抽水蓄能电站利用电网低谷电能为电网调峰。赚取价差降低成本提高竞争能力淘汰燃油 汽车 。
太阳能和核能始终是能源来源,现在还看不到会有其它能源。
锂电主要是轻巧,短途使用,长途未来主要方向是氢能甚至核能源。
时隔25年,比尔•盖茨再次出手,他的新书《如何避免一场气候灾难》问世。在这个恰逢新冠病毒肆虐、全球升温、美国刚刚经历了暴雪灾难之时,该书的出版也似乎带着些使命感。
盖茨表示,二十年前,他绝不会料到有一天会公开谈论气候变化,甚至是写一本关于气候变化的书。但气候问题已经不是孤立的存在,也不再是各国政府机构单方面的责任,全世界每一个人都应为阻止气候变化而付出努力。
当下,碳减排已经成为全球的共同目标,为此,盖茨在书中给出了一个新概念——“绿色溢价”。
书中指出,“绿色溢价”是指产生碳排放的产品与不产生碳排放的替代品之间的成本差异。例如,目前航空燃料的平均价格为2.22美元/加仑(约4元人民币/升)。如果一家航空公司想将其替换为零碳的高级生物燃料替代品,那么使用者需要支付的价格是5.35美元/加仑(约9.6元人民币/升),涨幅高达140%。这个价格差别就是汽油的“绿色溢价”。
一件产品的“绿色溢价”越高,消除该产品碳排放的成本就越高,碳减排实现起来就越困难。所以,要么降低“绿色溢价”,要么找出突破口,实现零碳排放。
先来看降低“绿色溢价”。
其实,降低“绿色溢价”的本质并不陌生,目前,全球的风能、太阳能、天然气等可再生能源一直在 探索 更先进的发电技术,部分国家的发电成本也已经达到了可以和化石能源竞争的程度。
国际可再生能源署(IRENA)在2020年发布的最新报告显示,过去10年间可再生能源发电成本急剧下降。2019年IRENA从17000个项目中收集的成本数据显示,自2010年以来太阳能光伏发电、聚光太阳能热发电、陆上风电和海上风电的成本分别下降了82%、47%、39%和29%。2019年,在所有新近投产并网的可再生能源发电容量中,有56%的成本都低于最便宜的化石燃料发电。
再来看零碳排放。
自《巴黎协定》以来,零碳排放成为全球最终的发展目标,但这可能也仅仅是一个理想化状态,毕竟零碳排放之前,我们还要经历碳达峰和碳中和,仅做到这两点就不是件容易的事。
2006年,盖茨曾带着这样的问题拜访了不少美国的气候专家,希望探寻温室气体排放与气候变化之间的关系。但结果却令他难以接受。
“我知道温室气体正在使温度上升,但我曾经以为一些周期性的变化或其他因素会自然地阻止一场真正的气候灾难。但专家告诉我,只要人类不停排放温室气体,不论量大量小,气温都会持续上升。”
随后,微软开始了零碳排放尝试。
早在2012年,微软就在美国怀俄明州建立了一个用沼气驱动的绿色数据中心。据了解,数据中心以集装箱的形态被部署在靠近怀俄明州夏延的一个废水处理厂旁边。数据中心内部的服务器由燃料电池利用水处理厂产生的生物沼气所发的电能驱动。而工厂采用电化学反应,产生电和热。整个过程零碳排放,没有任何污染物的排放。每个燃料电池可以产生约300千瓦的可再生能源,其中数据中心使用的电量为200千瓦左右。该数据中心不仅可以独立于电网运行,还利用了废气,还将环境污染物转变为有用的电能驱动。
截至目前,比尔•盖茨已经在气候变化创新方面投资了大约20亿美元。
其实不仅仅是微软,亚马逊的首席执行官杰夫•贝佐斯在2020年为气候行动创建了一个100亿美元的基金,旨在应对气候变化。此外,埃隆·马斯克也在推特上表示,他将捐出1亿美元用于“最佳碳捕获技术”奖。
不过也有人质疑,这些钱到底是 科技 大佬的慷慨解囊,还是对其所犯错误的补偿,毕竟, 科技 公司尤其是其数据中心产生的碳排放在全球碳排放中贡献了很大一部分。
不过不管怎样,有总比没有要强,至少有了这些真金白银,各项有助于气候变化的研究才能真正动起来。
那么,2019年,中国的能源领域正在发生着哪些故事呢?
电力体制改革加快跨省电力交易扩大
2018年12月25日,国家电网公司召开发布会,明确下一步将着力抓好10项重点工作,不断把全面深化改革向纵深推进。
次日,国家发改委、国家能源局发布《关于请报送第四批增量配电业务改革试点项目的通知》,明确为加快向 社会 资本放开配售电业务,将继续组织开展第四批增量配电业务改革试点。
2018年12月27日,甘肃、山西电力现货市场试运行启动,由此拉开2019年我国的电力体制改革序幕。随着今年电力体制改革的推进,电力现货市场建设正进一步加快,跨省区电力交易规模正持续扩大。可以说,2019年我国电力体制改革取得标志性成果。有望取得关键突破。
油气体制改革加速管网独立取得突破
2018年,关于“油气管网独立、国家管道公司将成立”的消息频频传出。从国家对能源体制改革基本思路“管住中间,放开两头”来看,管网分离是油气体制改革的必由之路,此举有利于油气公司进一步深化混合所有制改革。要真正有效打破油气领域垄断,推动油气领域纵向产业链的市场化、专业化分工,首先要实现真正的油气与管网的分离,2019年是关键一年。
新能源车逆势上行氢能源是大势所趋
2018年经济下行压力较大,导致 汽车 销量一路走低,但新能源车却保持产销量持续高速增长。氢燃料电池 汽车 因其具有良好的环境相容性、能量转换效率高、噪音小、续航里程长、加注燃料时间短、无需充电等特点,被视为很有前景的清洁能源 汽车 。目前,国内用于示范的氢燃料电池 汽车 已达200余辆,累计运行里程10余万公里。2019年氢能源 汽车 产值将迎来高速发展期。到2030年我国氢能 汽车 产业产值有望突破万亿元大关。
天然气供需仍处紧平衡
中国已于2017年超过韩国成为世界第二大液化天然气(LNG)进口国,超越排名首位的日本已隐约在望。
2019年,国家层面为天然气保供做足了准备。天然气产量和供应量再创新高,储气能力建设进展明显,预计全年天然气增产100多亿方、增供300多亿方,冬季取暖期供应量与去年同期相比,日均增加约1亿方。预计2019年全年,天然气供应量将继续稳步增加,但随着治理大气污染、“煤改气”的继续推进,天然气供需仍将处于“紧平衡”状态。
光伏步入平价时代光储一体渐成趋势
在经历了前两年的突飞猛进后,维持新能源装机的可再生能源基金不堪重负,补贴缺口巨大。光伏的未来取决于是否能平价上网,降成本能力成为该行业核心竞争力。
2019年已经开始“以点带面”,开启光伏平价时代。随着储能技术的快速提升和成本的不断下降,“光伏+储能”将在未来能源领域扮演重要的角色,2019年有更多企业布局这一领域。
风电产业全年回暖海上装机稳步向前
2018年风电行业加快推动海上风电和分布式风电发展步伐,在此前连续两年装机量下滑的态势下,实现了局面的扭转。海上风电曾是行业发展的短板,经过3年多的发展,无论是在可开发资源量上,还是技术政策层面上,我国海上风电目前已基本具备大规模开发条件。目前,风电企业经历两轮周期洗礼,龙头企业的竞争优势十分明显。预计2019年风电装机规模将呈现全年回暖的状态,达到30GW左右的水平。
配额制艰难出台鼓励新能源发展
2018年末,国家能源局再次下发征求《关于实行可再生能源电力配额制的通知》意见函,这是继2018年3月、9月以来,配额制第三次征求意见。可以说,艰难出台的配额制将为新能源发展增添一大驱动力,从地方政府、电网公司的角度,形成新能源发电量、输电量的考核压力,从而鼓励新能源的发展。预计,2019年度配额指标将于上半年发布。
国网混改再提速特高压迎建设高峰
2018年9月,国家能源局下发《关于加快推进一批输变电重点工程规划建设工作的通知》。通知提到,将在2018年、2019年两年间核准9个重点输变电线路,共涉及“七交五直”12条特高压线路,这是继2012年大规模规划建设特高压之后的又一个建设高峰。2018年末,国家电网公司召开新闻发布会,宣布在前期增量配电、交易机构和抽水蓄能电站等混合所有制改革 探索 的基础上,继续加大“混改”范围和力度,推出向 社会 资本首次开放特高压建设投资等一系列举措。
值得注意的是,除国内市场打开外,特高压海外市场前景也十分广阔。一般而言,特高压建设周期在2年—3年左右时间,这意味着2019年会成为交货大年,2020年设备厂商或将迎来业绩高峰。
“三弃”问题有缓解新能源高质量发展
据国家能源局数据显示,2018年前三季度,可再生能源发电消纳情况持续好转,弃电量和弃电率保持下降趋势。预计2019年,全国可再生能源发电利用率进一步提升,弃电量和弃电率保持在合理水平,到2020年基本解决弃水弃风弃光问题。
促关联产业发展
煤化工市场重回快车道
在2018年12月召开的全国能源工作会议上,有关领导强调,科学有序推进煤制油、煤制气等示范项目。在国家能源安全和油价缓慢回升的形势下,煤化工市场正在重回快车道。目前,我国煤制油、煤制天然气等现代煤化工技术尚属新行业,煤化工项目投入和产出规模大,对带动关联产业发展和促进地方经济活力影响深远。同时,由于煤化工项目涉及水资源消耗、土地占用、环境污染,以及产品质量标准、定价、市场准入等问题,我国现代煤化工产业发展面临着产业政策不完善、重视不足等问题,一些核心技术、设备也受制于人。
但作为国家支持的能源行业发展方向,预计2019年,煤制油、煤制气产业政策将逐步完善。