生物質能源方案范文
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篇1
關鍵詞:中國,生物質能政策,政策效果
生物質能是指直接或間接地通過綠色植物的光合作用,把太陽能轉化為化學能后蘊藏在生物質內部的能量,是以生物質為載體的能量,是可再生的綠色能源[1]。中國是能源消耗大國,開發利用可再生清潔能源可以改善能源生產和消費方式,對我國可持續發展有重要意義。論文格式。本文參考國內相關學者對我國生物質能政策及其問題的研究,分別從以下幾個方面論述。
1生物質能的利用情況1.1 生物質能分類按來源,生物質能可分為五類:(1)林業資源,是指森林生長和林業生產過程提供的生物質能源;(2)農業資源,是指農業作物、農業生產過程中的廢棄物和農業加工業的廢棄物;(3)生活污水和工業有機廢水,生活污水主要由城鎮居民生活、商業和服務業的各種排水組成。論文格式。工業有機廢水主要是釀酒、制糖等行業生產過程中排出的廢水等,其中都富含有機物;(4)城市固體廢物,主要是由城鎮居民生活垃圾,商業、服務業垃圾和少量建筑業垃圾等固體廢物構成。(5)畜禽糞便,是畜禽排泄物的總稱,它是其他形態生物質的轉化形式[2]。
1.2 生物質能在我國利用情況我國是農業大國,生物質能豐富,主要有農作物秸稈、樹木枝椏、畜禽糞便、能源作物、工業有機廢水、城市生活污水和垃圾等[7]。目前,我國生物質資源可轉換為能源的潛力約5億t標準煤,今后隨著造林面積的擴大和經濟社會的發展,生物質資源轉換為能源的潛力可達10億t標準煤[3]。
但是,我國生物質利用效率低,浪費嚴重。每年有2 億t秸稈露地燃燒,25 億t畜禽糞便污染環境,2 億多萬t林地廢棄物白白遺棄,1 億多hm2土地被拋荒,如能利用現有資源的一半,生物質產業年產值就可達2萬億元,這將為農業增效和農民增收開辟出一個新的途徑[4]。
2我國生物質能政策 由于生物質能在我國的巨大產量和重要意義,國家頒布了一系列政策法規,以促進其發展,表1匯總了2005年至2008國家頒布的涉及促進生物質能發展的政策法規。
表1我國主要生物質能政策一覽表2005-2008[3,5,6]
篇2
關鍵詞:合同能源管理;林木生物質;融資;節能
作者簡介:張彩虹,北京林業大學經濟管理學院統計系學科負責人,教授,博士生導師。
中圖分類號:F326.2;DF4 文獻標識碼:A doi:10.3969/j.issn.1672-3309(x).2013.02.10 文章編號:1672-3309(2013)02-23-03
一、合同能源管理的定義
合同能源管理,在國外簡稱EPC(Energy Performance Contracting),在國內廣泛地被稱為EMC(Energy Management Contracting),是20世紀70年代,起源于西方發達國家的一種全新節能模式。
它是指能源服務公司與用能單位以契約形式約定節能目標,能源服務公司提供節能服務,用能單位以節能效益支付能源服務公司投入及其合理利潤。其基本框架是用能單位將本單位的節能工作外包給能源服務公司,不需要事先支付改造和服務費用,并通過減少的能源費用支出償付能源服務公司,并在項目結束后獲得節能資產的所有權;能源服務公司依靠自己的專業優勢,有效降低客戶能源消耗,分享節能收益并獲得利潤收益。合同能源管理實現了能源服務公司、用能單位和社會三方共贏,并逐步發展形成了以合同能源管理機制為商務模式的新興節能服務產業(賈曉燕 2012)。
它的實質是一種以減少的能源費用來支付節能項目全部成本的節能投資方式。這種節能投資方式允許用戶使用未來的節能收益為用能單位和能耗設備升級,以及降低目前的運行成本。節能服務合同在實施節能項目的企業(用戶)與專門的盈利性能源管理公司之間簽訂,它有助于推動節能項目的開展。
二、合同能源管理的服務模式
目前,合同能源管理的服務模式主要有:節能效益分享模式、節能量擔保模式、能源管理外包模式、設備租賃模式、創新工程施工模式、BOOT 模式等。
王一(2011)對各種模式做了研究,指出節能效益分享模式,是在合同約定的年限內,節能服務公司負責融資并為用戶提供技術服務,根據服務后的節能效益預算或根據實際運行的效益分析,與用戶按照約定的比例分享項目實施后節省的費用。
節能量擔保模式,是指在節能服務公司向客戶承諾最低節能指標,保證其項目在改造后的節能收益。
能源管理外包模式,是指節能服務公司將用能單位所有的能源費用進行托管,由節能公司支付項目改造所需要的費用,并獨自享受通過節約所得的能源效益。
設備租賃模式是指節能服務公司在采用租賃方式購買設備租賃期內,設備所有權歸節能服務公司所有,當其收回投資及利息后,設備歸用戶所有。
創新工程施工模式,是指客戶會委托節能服務公司做能源審計、節能方案設計、節能改造工程施工,并提前支付工程的預付款、在工程結束后支付竣工款。
BOOT模式源于自然資源開發和基礎設施建設項目,屬于BOT(建設―經營―移交)結構。新能源等分散能源供應建設項目和熱點聯產項目,類似于自然資源開發和基礎設施建設項目,(建設―擁有―經營―移交)模式應用較多。
趙靜蕊(2011)則研究了各種模式在目前的合同能源管理項目里面所占的比例,分別是節能分享模式占約32%,節能量擔保模式處于主導地位,達到約57%,能源管理外包模式占約8%,設備租賃模式占約3%。
盧志堅、孫元欣等(2012)分析了在各種模式下,節能服務公司需要承擔的工作以及對于雙方的風險和收益等。
在以上這些模式中,節能效益分享和節能擔保模式應用最廣,它們分別注重了能源節約達到的水平和節約的相關費用。
三、合同能源管理的融資模式
合同能源管理起步較早的國家包括美國、德國、法國、日本和巴西等,目前,這些國家已經形成了比較成熟的融資模式。比較有代表性的模式有:保證節能量結構融資模式、共享節能量結構融資模式,又以前者的應用較多。巴西則建立了獨特的保證基金融資模式, 即Super ESCO 模式以及SPE融資模式(丁友衛 2012)。
孫碧(2011)指出,合同能源管理的融資模式主要有:債券融資、股權融資、證券化融資、設立專項能源基金融資等,結合債權和股權融資,可推得可轉換債券融資,而債券融資的主要債務形式又包括商業銀行信貸、債券融資、租賃融資等。
李玉靜、胡振一(2009)指出,在借鑒巴西的經驗時,我國在拓展合同能源管理融資模式時,可以選擇引入多機構、多方位的融資模式。巴西的保證基金模式、Super EMCo 及特殊目的公司模式,我國都是可以嘗試的。但絕不可以照搬照抄,要能夠針對具體的節能市場需要,可以考慮運用Super EMCo模式;保證基金融資模式更具有借鑒意義,因為根據我國國情,引入擔保可以使我國EMC突破銀行惜貸的束縛;特殊目的公司模式,我國并沒有應用。
葉倩、吳晶瑋、鐘奕等(2012)也強調,成功的融資離不開政府的引導和支持。政府可在對ESCO公司進行備案的基礎上建立信用評級制度;進一步建立健全針對合同能源管理項目的財稅政策和法律監管體系,對合同能源管理項目減免稅收,明確補貼額度,明確各利益方的法律責任,推動合同能源管理行業健康有序發展。同時為培育合同能源管理市場,政府還可成立專項基金,為合同能源管理項目融資進行擔保,提供穩健的融資保證,從而免除投融資機構的后顧之憂。
四、林木生物質能源介紹
(一)林木生物質能源
“中國林木生物質資源潛力與開發機制研究”課題組在其研究報告(2006)中指出,林木生物質能源資源是指將太陽能轉化的生物量經林業的經營活動產生的可以成為能源的物質,它是林木總生物資源量的組成部分。王連茂(2009)在其研究中提出林木生物質是指以木本、草木植物為主的生物質,把來自森林的能源界定為“林業生物質能源”,指出“林業生物質能源是指林木生物質本身所固定和貯藏的化學能,這種化學能由太陽能轉化而形成”。劉剛和沈鐳(2007)認為林木生物質能源是指可用于能源或薪柴的森林及其他木質資源。
林木生物質能源資源一般指沒有加工利用價值從而形成直接增值效益的林產品原料。可用于發展成為生物質能源的林木生物質資源主要有薪炭林生物質資源、灌木林生物質資源,以及林業生產和更新剩余物生物質資源。
(二)林木生物質能源資源潛力
呂文等(2005)根據調查研究,初步測算出我國森林生物量約180億噸,每年可獲得的資源量約9億噸,可用于能源開發的資源量近3億噸。洪浩等(2011)研究指出,“十二五”期間,全國共有1.04億公頃(15.6億畝)林地要進行清林撫育,按照每畝林地至少產生500KG清林撫育剩余物計算,全國將產生7.8億噸林業剩余物。
另根據有關部門統計,全國木材加工企業年加工能力9379.85萬m3,產出剩余物約0.418億噸;木材制品拋棄物約0.60億噸。另外,我國薪炭林生物質總量是0.66億噸,灌木林的生物量約為2.15億噸。
綜上可見,林木生物質能源資源潛力巨大,有待于開發和利用。
五、生物質能源在合同能源管理中的應用前景構想
張燕、馬越、陳勝(2012)指出,發展生物質能源是當今世界各國改變能源消耗、控制環境污染的主要途徑,傳統發展模式的單一性使得各國迫切需要尋求發展生物質能源的新路徑。合同能源管理作為一種先進的能源管理模式和市場化運作的節能新機制,其獨特的市場主體結構、多元的融資渠道和規范的監管體制都將為解決生物質能源發展中出現的相關問題提供契機。
蔣建林(2010)也指出,合同能源管理中利用生物質燃料替代化石能源,負責從生物質燃料生產到使用的一整套管理實施并承擔所有費用,按照低于客戶原運行成本5%~20%的蒸汽或熱水價格跟客戶結算,合作期滿后將鍋爐贈送給客戶,免除了客戶的投資風險、技術風險和管理風險。該模式在客戶無需投資的情況下,實實在在地降低客戶的生產能耗,讓客戶樹立依靠可再生清潔能源替代高污染的化石能源的綠色企業形象。
以東莞市為例,據《東莞日報》報道,根據東莞市2011年初定下方案,兩年內全市逐步淘汰改造全市小工業鍋爐1200 臺,即4 蒸噸/小時以下,使用8 年以上10 蒸噸/小時以下的燃煤鍋爐。
為抓住鍋爐改造中出現的商機,近來市場上出現一種全新的鍋爐能源改造模式:能源生產企業以合同能源管理(EMC)的方式集中供氣,企業用戶只需繳納使用費,接入管道就可以使用蒸汽。
雖然目前這樣的方式還不是很成熟,尚在試驗階段,但是相信隨著合同能源管理模式的推進和生物質能源的廣泛應用,兩者的結合會帶來更多的益處。
這樣的事例目前不勝枚舉。然而根據生物質能源和合同能源管理模式的特點,兩者的結合還會產生一些新的問題。比如,具體的組織模式、運行機制等,合同能源管理應用到林木生物質能源領域帶來的環境效益的評價標準等,還有需要什么樣的政策性支持等,都有非常高的理論和實踐意義。
因此,本文提出了合同能源管理在林木生物質能源領域的應用研究,以期通過研究,可以分析合同能源管理在林木生物質能源領域應用的運作模式和相關的政策性建議。
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篇3
生物質能是蘊藏在生物質體內的能量,通過綠色植物的光合作用形成,是天然的可再生清潔能源。受政策利好推動,迪森股份(300335.SZ)、富春環保(002479.SZ)等相關行業股票表現活躍。
生物質能資源廣泛,主要蘊藏在農林剩余物、畜禽養殖剩余物、有機廢水中。一直以來,由于分布比較分散,季節性強,大規模收集造成原料運輸和儲存成本高。因而生物質能相關行業股票看起來很美,但僅停留在炒概念階段。
主營生物質電廠的凱迪電力(000959.SZ)固然有先發優勢,但公司毛利低下,債臺高筑;因生物酒精而聲名鵲起的豐原生化已經轉投中糧集團,完全仰仗政府補貼過活。
生物質能領域不能僅僅止于概念炒作。行業方興未艾,可拓展空間巨大,需要做實業績,生成市場化的盈利模式。
由于商業模式清晰,迪森股份和富春環保分別在生物質工業燃料和造紙污泥循環利用領域取得成功,過去幾年表現出了很高的業績成長性。生物質能產業正逐漸走出懵懂,步入成熟。
迪森股份:生物燃料先行者
2012年7月,迪森股份在深圳創業板掛牌,募集資金4.87億元。根據招股資料,迪森股份表現出了極高的成長性:2009~2011年,主營業務收入從3417萬元增長到3.6億元,扣除非經常性損益后,歸屬于母公司股東的凈利潤從50萬元增長到4091萬元,分別增長9.5倍和81倍。
迪森股份具有典型的初創期公司特征,雖然成立于1999年,但直到2008年才轉型開展生物質燃料等新型清潔能源業務。其收入和利潤呈幾何級數增長,證明該行業尚處于藍海。
迪森股份為客戶提供熱能服務,服務對象是工業鍋爐、窯爐用戶。迪森股份收購林業三剩物、農業廢棄物,進行壓縮和固化成型,生成生物質成型燃料?(BMF)。
此外,迪森股份在商業模式上進行了創新,化身為供熱解決方案提供商,與客戶簽訂熱能供應長期協議,提供熱能運營管理服務。公司在客戶現場購建熱能運行裝置,為客戶承擔采用新型清潔燃料的轉換成本,贏得了8~10年的長期合同。
從賣產品到賣供熱解決方案,迪森股份收獲了更高的附加值和客戶黏性,客戶基數的增加也為其產能擴張提供了出路,形成供應端和需求端互相促進的局面。
根據招股資料,截至2011年12月31日,公司已簽約熱能服務合同101個,合同約定年消耗BMF保底量約42萬噸。由于公司年產能只有31萬噸,還需要通過外購BMF來彌補自身產能不足。與其業績的跨越式增長相匹配,2009~2011年,公司BMF銷量從1.5萬噸增長到28.3萬噸。
由于是新上市公司,投資者可以合理懷疑上市前超高的業績增長有沖業績的成分。筆者也對其在客戶現場購建熱能運行裝置心存疑竇,擔憂公司資本開支過大。
根據招股資料,2009~2011年,在BMF銷量從1.5萬噸增長到28.3萬噸的過程中,固定資產分錄下的熱能運行裝置從近似為零增加到1.8億元。考慮到公司合同量過百,單套裝置的價格似乎并沒有預想得那么高昂。
此外,熱能運行裝置2011年計提折舊2143萬元;公司披露的會計政策是按照工作量法計提折舊,折算出的折舊年限也大體與8~10年的合同期限相符。公司其他會計政策也不存在明顯的不審慎之處。
從投資學的角度來看,迪森股份具有一定的投資價值。首先,客戶規模和合同量具有累積效應,同時具備跨區域發展的外延擴張能力。招股書披露,太倉生物質成型燃料產業化工程建設項目是募投項目。公司目前收入全部由“珠三角”地區貢獻,借此將擴張至“長三角”。
迪森股份還具有一定的護城河效應。由于毛利不高,貨物倉儲工作量大,在原材料采購和熱能裝置運行所需BMF配送上都必須采用就近原則,經濟運輸半徑形成護城河保護效應。無論在采購端和需求端,迪森股份還具有規模經濟效應。
《生物質能發展“十二五”規劃》的目標是,到2015年,BMF產量達到1000萬噸。2011年年末,迪森股份31萬噸產能只占3%的比例,有進一步拓展的空間。
富春環保:用污泥發電
2009年9月,富春環保在深交所中小板掛牌,融資13.9億元。公司地處中國白紙板基地浙江富陽,主要承擔富春江江南造紙工業區的供熱和垃圾發電業務。
污泥焚燒資源綜合利用工程是募集資金投資項目,已經完全達產。富春環保的商業模式是熱點聯產。這是一種循環經濟生產方式,焚燒造紙工業園產生的富含有機質的污泥,推動汽輪機發電,低溫低壓蒸汽再利用。熱電聯產項目總熱效率能提升到80%,在實現節能的同時提高了經濟效益。
富春環保的核心競爭力是地域優勢。依托富陽造紙工業區,具有燃燒熱值較高的垃圾資源以及眾多下游蒸汽用戶。園區內幾乎所有企業都是公司的蒸汽用戶,占富陽造紙產能的1/3。公司現已成長為浙江最大的環保公用型污泥發電及熱電聯產企業。
公司所處的污泥發電為戰略新興行業,享有較多的政策支持。在享受0.575/千瓦時的上網電價的同時,享受增值稅減免,焚燒處理的垃圾還按照55元/噸收取補助。
同時,富春環保也具有外延擴張的能力。2012年中報顯示,公司業務已經拓展到江蘇、安徽、山東和上海等省、市。2013年1月8日,公司披露擬以2.66億元收購常州新港熱電70%的股權。
2009~2011年,富春環保收入從7億元增長到11.7億元,增長67%;歸屬母公司所有者的凈利潤從9179萬元增長到1.9億元,增長107%,成長性突出。
公司存在的一大瑕疵是,公司使用超募資金中的2.45億元收購了控股股東——浙江富春江通信集團有限公司冷軋薄板項目資產,并于2011年3月完成收購。這宗資產盈利能力低下,有上市公司向控股股東利益輸送之嫌。
行業方興未艾
《生物質能發展“十二五”規劃》的目標是,到2015年,生物質能年利用量超過5000萬噸標準煤。其中,生物質發電裝機容量1300萬千瓦、年發電量780億千瓦時,生物質年供氣220億立方米,生物質成型燃料1000萬噸,生物液體燃料500萬噸。建成一批生物質能綜合利用新技術產業化示范項目。
篇4
關鍵詞:生物質能源;競爭手段;農產品貿易保護;糧食安全
中圖分類號:F303.4文獻標識碼:A文章編號:1001-6260(2009)03-0053-08
一、引言
20世紀90年代以來,不可再生能源的枯竭問題開始真正顯現,世界經濟,尤其是發達國家的經濟發展面臨“缺血”威脅。為應對這一挑戰,美歐等能源消費大國和巴西等農產品貿易大國開始大力發展新型的可再生能源――生物質能源。6①由于美歐及巴西等國的第一代生物質能源發展是建立在對農業資源大量占用和農產品大量消耗的基礎之上,能源與農業及農產品因此被直接聯系在一起。2003年以來,隨著糧價的快速上漲,各界普遍認為生物質能源的快速、大規模發展是高糧價的“罪魁禍首”,生物質能源生產大國的美國更是成了眾矢之的。多數國家都出于國內供給安全考慮,對農產品貿易,特別是糧食貿易采取了限制性政策,新一輪農產品貿易保護主義也因此抬頭,這給農產品貿易自由化和缺糧國的社會穩定蒙上了一層新的陰影(SDC,2008; Schmidhuber,2007; FAO,2008),也引發了各界對生物質能源發展動機的質疑(Jull,et al, 2007; Berndes,et al, 2007; Thomas,et al, 2008)。
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生物質能源發展與糧食安全的矛盾或沖突的凸現,需要我們對美歐及巴西等國發展生物質能源的真正動機及誘因進行科學評價,認清其本質及其對世界糧食安全的影響,為中國積極介入未來生物質能源及與此相關的農產品貿易規則的制定和掌握決策的主動權提供依據。
二、生物質能源的發展動機與支持和保護措施評價
(一)發展動機
應對原油價格上漲,降低能源進口依賴固然是發展生物質能源的一個“合理”動機,但各國的動機絕不僅僅于此,而且這也不一定是最主要的動機。從實踐看,不同國家面臨的內外部環境不同,其發展生物質能源的優先動機或核心目的也存在較大差異。OECD秘書處在2007年和2008年分別對其30個成員國和印度、巴西、印尼和馬來西亞等發展中國家的調查表明,發展生物質能源的優先動機集中于四個方面。
1.減少溫室氣體排放,改善生態環境
美歐等發達國家提出發展生物質能源的一個最重要理由就是履行《京都議定書》,減少溫室氣體(Green House Gases,GHG)排放,改善生態環境。客觀地說,通過大量種植能源作物發展生物質能源固然能減少溫室氣體的排放和改善生態環境,但據權威測算,它所減少的僅僅是CO2排放量,所減少的CO2排放量占總溫室氣體排放量比例還不到1%。而溫室氣體除了CO2外,還包括因工業發展直接或間接排放的甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物、六氟化硫等。從對生態環境的破壞看,后者的危害性可能更大。另外,雖然生物質能源的使用能減少溫室氣體排放量,但因目前第一代生物質能源技術的制約,生物質原料轉化center過程同樣會產生大量溫室氣體(OECD,2008a)。考慮到這一點,發展生物質能源的環境改善效應將會縮水。不僅如此,生物質能源發展誘發的土地用途改變和過度經營還會導致土壤營養徑流量流失,生物多樣性也會受到一定影響,因而生態系統自身的修復能力會不斷下降(Braun, 2007;Marland, et al, 2008)。所以,發達國家提出的“減少溫室氣體排放,改善生態環境”的優先目標的可靠性就很值得懷疑。這樣,合理解釋就應該是這些國家以一個“合理”的借口,轉移其所承擔的國際義務,而不是保護國際環境資源。其實,經濟實力雄厚的發達國家完全可以選擇“花錢換減排”的“京都模式”來免除自己承擔的義務ZW(“京都模式”是《京都議定書》中規定的一種獨特的貿易,即如果一國的排放量低于條約規定的標準,則可將剩余額度賣給完不成規定義務的國家,以沖抵后者的減排義務。ZW),但很少有國家采取這一獨特貿易來轉嫁自己的義務。特別值得一提的是,作為世界上最大的溫室氣體排放國和最大生物質能源生產國的美國在2001年宣布退出《京都議定書》,這更加彰顯了其真正的動機。
2.降低能源進口依賴,保障能源供給安全
能源短缺問題是全球面臨的共同問題,但不同國家受之影響的程度存在較大的差異。對于廣大的發展中國家而言,由于其工業化程度低,經濟發展對能源的依賴性相對較小。但對美歐和日本等工業化發達國家而言,情況則全然不同。所以就這點看,發達國家發展生物質能源具有一定的合理性,但這一合理性并不能掩蓋其真正的目的。其實,目前世界能源危機的根本原因不是原油本身,而是國際政治舊秩序復蘇的結果。美歐等國為了維護自己的世界經濟和政治霸主地位,從經濟、政治和軍事上對中東和拉美主要產油國進行制裁、軍事打擊和軍事威脅,影響了原油的可持續性供給。特別值得指出的是,布什執政以來的中東政策和國內的原油戰略儲備政策攪亂了世界原油市場,造成原油價格上漲和能源危機的提前到來。
從更深層面看,能源短缺問題的實質就是經濟增長方式的科學性問題。如果我們從不可再生能源的消耗量和可持續利用世界能源角度對各國經濟增長方式進行重新劃分,那么發達國家的經濟增長是一種典型的粗放式增長,而且這種粗放式增長模式決定了他們必須要能始終控制能源市場。以原油消費和進口為例,2006年30個OECD國家原油消費占世界總量的58.1%,美國、EU和日本三大經濟體原2油進口量占世界總進口的64.4%,而廣受指責的中國人均石油消費僅為美國的8.7%、新加坡的2.8%ZW(環球能源網:“2006年世界石油儲量、產量和消費量統計評論”,tp://oilgas.省略/。
3.刺激經濟發展,增加就業
由于生物質原料的種植、加工和轉化具有勞動密集型特征,對增加就業具有一定作用,因而對20世紀90年代以來就業壓力凸顯的發達國家具有一種政治上的吸引力和輿論上的支持率(Markandya,et al, 2008)。其實,發達國家經濟與就業問題的根本原因不是原油價格,而是其產業結構調整和發展中國家競爭力提高。隨著發展中國家總體競爭力的提升,發達國家為了維持其競爭力,將多數“夕陽產業”以直接投資方式“恩惠”于發展中國家。由于轉移出來的多是就業貢獻較大的價值鏈低端部分,這樣其國內的就業壓力必然出現。不僅如此,由于轉移出來的多是價值鏈中污染程度較高環節,因而發展中國家的環境問題、溫室氣體問題也開始顯現,這就為發達國家要求發展中國家履行《京都議定書》找到了最好的理由,也為其自己不履行減排義務找到了一個“公平”的托辭。
4.培育新的農產品市場,促進農村發展
這一目標是巴西等少數熱帶發展中國國家提出的發展生物質能源的優先目標。從表面上看,由于生物質能源的發展建立在農業原料和農產品的基礎之上,在國際農產品貿易自由化受阻的情況下,生物質能源發展的確能為其過剩的農產品提供新的出路。另外,能源作物的大規模種植和相適應的農產品加工業的發展對于協調國內區域發展差異、推動農村發展也具有一定的推動作用。但從深層次看,由于這些國家多為農產品出口大國,農業資源豐裕,因而它們的選擇實際上成為變農產品出口為新型生物質能源出口,改變與發達國家斗爭的一種新形式。
與具備技術或資源條件國家不同的是,大多數發展中國家由于缺乏發展生物質能源的技術和大規模的資本投資,因而高成本的生物質能源是其經濟發展的一種“奢侈品”,其經濟的增長只能寄希望于價格日益高漲的化石能源。雖然這種發展的中短期成本相對較低,但這一被動抉擇的長期成本將是高昂的。因為從長期看,化石能源的枯竭是一種必然的趨勢,其價格超過生物質能源價格只是時間問題。最后的結果就是發展中國家的經濟發展將由對化石能源的依賴轉向對生物質能源的依賴,這種依賴實質上就是對少數生物質能源大國的依賴。所以,土地資源的制約使得未來能源供給的唯一希望就是生物質能源技術能發生“跳躍性”的進步,否則發展中國家經濟發展將會面臨“斷血”的困境。應對“斷血”的唯一選擇就是用原料換能源,即發展中國家將會淪為發達國家生物質能源的原料產地,新一輪的經濟“殖民化”可能會出現。
綜上所述,對于美歐等發達國家而言,發展生物質能源的核心動機不像是應對能源危機,而更像是搶占未來可再生能源市場。對于巴西等熱帶發展中國家而言,發展生物質能源的核心動機是規避農產品貿易保護,改變與發達國家的斗爭形式和斗爭領域。
(二)支持與保護措施
目前生物質能源的生產成本普遍高于化石能源,還難以與化石能源展開競爭。Tyner等(2008)在綜合考慮美國可再生燃料生產授權、稅收減免和貿易壁壘等因素的情況下,研究了原油價格和玉米乙醇生產的補貼情況。結果表明:在目前的技術水平下,美國生產玉米乙醇的每蒲式耳玉米的補貼值是1.60美元左右(Tyner,et al, 2008)。在農產品價格高位運行的情況下,各國為了鼓勵生物質能源發展,采取了一系列的政策和措施。這些措施涉及生物質原料進出口和生物質能源的生產、國內銷售、消費等各個環節。
1.生物質原料的生產支持
為了降低農業能源作物和其它生物質原料的生產成本,一些國家采用直接補貼形式。最具有代表性的就是歐盟(EU)2003年共同農業政策(CAP)改革方案中的能源作物援助計劃(ECA)。根據該計劃,EU根據2003年的產出水平建立了一個分離支持給付系統,該系統將已經存在的多種給付形式合并為一種單一農場給付形式(SFP),要求其各成員方按照45歐元/公頃的標準對農業生物質原料和林木生物質原料生產者提供直接補貼(OECD, 2008b)。除此之外,對那些不適合種植食用農產品的土地,由政府提供機械,鼓勵農民種植能源作物。
2.生物質原料的轉化支持
由于生物質原料轉化的初始投資成本高于化石能源,而其收益具有不確定性,因而許多企業不愿投資生物質原料的轉化。為解決這一問題,不少國家采用資本撥付的形式,由政府直接承擔轉化設備或其它固定資產的一部分投資,或為企業提供無需備案的信貸擔保,以刺激生產者的積極性。這種支持最典型的國家就是美國。美國1980年的能源法案中就建立了乙醇燃料的生產轉化支持系統。根據該系統,聯邦政府通過免稅、許可證和有條件選擇投標人等辦法對生產者提供支持,鼓勵企業提高轉化效率。近年來,美國一方面借鑒EU的模式,對達到質量要求的能源按產量單位提供直接補貼,另一方面要求企業轉化的原料中必須有一定比例的農業原料(即原料定額計劃),對達到要求的企業給予額外支持。由于生物質原料的轉化實際上是農產品加工的一種形式,因而這種直接對企業投資的支持與O的 “黃箱補貼”并沒有本質上的區別。
3.生物質能源的價格支持
為了保證生物質能源生產企業的利潤,美國、EU和巴西等國均對生物質能源提供了最低價格保護,要求經銷商對生產者支付的價格不得低于最低價格。這種價格有兩種形式:一是不變的季度最低價格,這種價格一般多個季度保持不變,目的是為了降低生產者的不確定性;二是可調整的最低價格,該價格可以經常性調整,以防止不可測因素引致的生產成本變化。在多數情況下,對因不可測因素引起的成本增加和批發價銷售造成的損失,政府通過環境改善獎勵和綠色獎勵的形式進行追加補償。這種價格支持與O明確禁止的“黃箱補貼”并沒有本質上的不同,但因其適用對象是綠色的可再生能源,因而游離于O框架之外,成為一種“合法”的措施。
4.生物燃料銷售與消費支持
為了鼓勵生物質能源產業部門的發展,美歐等國還在銷售和消費方面制定了一系列的強制性政策措施,以為本國生物質能源產業的發展提供市場支持。從銷售環節看,美國的銷售最具有代表性。根據聯邦政府的規定,所有汽油銷售企業必須銷售一定比例的乙醇汽油或直接要求這些企業按照一定比例將乙醇汽油和傳統汽油混合后銷售(比例一般為5%),同時對銷售者征收燃料特許稅。被征稅的企業接下來就可以以銷售混合燃料為由,獲得政府的稅收信貸支持。對于那些完全享受稅收信貸支持的企業,政府還為之提供所得稅抵免。從消費環節看,為了刺激消費,多數國家一方面以強制消費的方式,要求公共運輸部門和消費者必須購買一定數量的生物燃料,并對購買者免征燃料消費稅。另一方面,在挪威、瑞典和丹麥三國,政府對購買生物燃料的普通消費者和企業免征CO2排放稅,并提供所得稅方面的優惠。
5.生物質原料和生物質能源的進出口限制
進出口限制也是各國扶持生物質能源產業發展的一個重要措施。其中EU的最為典型。2007年EU各國對加入甲醇的成品乙醇進口每百升征收10.2歐元進口稅,沒有加入甲醇的成品乙醇每百升征收19.2歐元的進口稅,生物柴油進口每百升征收6.5歐元的進口稅。除了成品燃料進口稅外,為保障國內生物質原料,尤其是農業原料的生產,鼓勵地方生產企業使用國內原料,EU各國對農業原料和農產品(主要是小麥、糖類、玉米、油菜籽)進口也廣泛征收進口稅。特別值得指出的是,EU還專門制訂了限制生物質能源及其原料進口的非關稅壁壘,這就是2007年出臺的燃料品質標準(FQS)。FQS指的是液態燃料中可再生燃料與不可再生燃料的混合比例,這一比例不是固定不變的,而是根據EU生物燃料的生產成本和生產技術變化經常調整。 ZW)由于目前各國乙醇汽油和生物柴油的主要原料是玉米、小麥、糖類和油菜籽(菜籽油),因而這種貿易限制實質上就是農產品貿易保護。
6.生物質技術R&D支持
未來生物質能源的市場前景取決于其競爭力的高低。為了降低生產成本,增強生物燃料的價格競爭力,許多國家都制訂了龐大的R&D支持計劃。計劃的主要目標是改進現有的生物質能源生產技術和開發以農業秸稈和其它有機廢物為原料的第二代生物質能源技術。例如,2008年美國能源部提供了3.85億美元的研發補貼,用于纖維素生物質能源技術的開發。加拿大2008年也為生物質能源的發展提供了22億美元的巨額支持,其中很大一部分用于第二代生物質能源技術的商業化推廣。
綜上可見,這些支持與保護政策措施除了直接補貼和研發補貼類似于O的“綠箱政策”規定外,其它的政策措施均屬于O明確禁止和嚴格限制的范疇,因而必然會扭曲生產和消費。其實,這些措施的出臺決非偶然,而是發展中國家、凱恩斯集團、美歐和日本這些利益集團農產品貿易保護與反保護博弈的結果。所以,從這個意義上看,與生物質能源相關的直接或間接支持和保護措施均是農產品支持與保護措施的一種特殊形式,是新一輪農產品貿易保護主義抬頭的表現。只是由于其與綠色能源的生產密切相關,因而披上了“綠色”的外衣(Steenblik,2007)。
三、生物質能源發展對世界糧食供求的影響
目前各國發展的是第一代生物質能源,其使用的原料主要是玉米、小麥、糖類和油料ZW(美國的主要原料是玉米和大豆油,EU的主要原料是玉米、小麥、大麥、菜籽油和大豆油,巴西的主要原料是甘蔗和大豆油,加拿大的主要原料是小麥和玉米,中國和印度的主要原料是玉米,馬來西亞、印尼的主要原料是棕櫚油。2003年以來,全球生物質能源發展規模急劇增長。2007年全球液態生物燃料的產量達到3600萬噸,其中乙醇汽油2857萬噸,生物柴油7.56萬噸。在所有生產國中,美國和巴西的產量分別占世界總產量的43.73%和29.37%。
由于美國是世界最大的糧食生產和出口國,而其生物質能源的主要原料又是與小麥、稻谷兩大主要糧食存在直接資源競爭關系的玉米,因而其生物質能源戰略成為了世界的焦點,國際社會普遍關注美國的玉米乙醇戰略對國際糧食供求的影響。統計資料顯示,因大規模發展生物質能源,美國三大糧食作物的種植結構發生了較為明顯的變化。與2003年相比,2007年美國三大作物的總種植面積下降了1.51%,其中小麥的種植面積下降了3.87%,稻谷下降了8.33%,但玉米的種植面積卻上升了21.99%。種植結構的改變導致其三大糧食出口全面下降,其中玉米下降28.17%,小麥下降9.13%,稻谷下降4.29%,總量達到1661.50萬噸ZW(根據美國農業部生產、供給和分配數據庫(USDA-PSD)資料整理得到(tp://fas.usda.gov/psdonline)。
從邏輯上看,生物質能源的發展對糧食安全的影響包括三個方面:一是總量效應。2003年以來世界小麥、玉米和大米的產量仍然在增長,但因生物質能源的發展耗費了大量的玉米、小麥和粗糧,世界食用糧供給下降。其中,最大糧食出口國的美國,其2003年的三大糧食出口占世界總出口的比重是38.97%,而2006年則降至34.54%。二是結構競爭效應。以美國為例,由于目前美國生物質原料以玉米為主,高度的保護、支持和進出口限制導致玉米種植面積大幅增加,產量增長明顯,而與玉米“直接爭地”的小麥和其它糧食作物的種植受到了明顯的影響。三是示范效應。美歐和巴西等國生物質能源的大規模發展對其它國家產生了嚴重的影響。出于對未來能源市場不確定性的擔憂,印度、馬來西亞等發展中國家已經開始發展生物質能源,農業資源極度稀缺的日本和韓國也制訂了龐大的生物質能源發展計劃。
綜上可見,生物質能源的大規模發展已經給世界糧食安全造成較嚴重影響,但未來的影響會更大。根據2007年美國新能源法案,到2020年美國生物乙醇產量將達到360億加侖,這大約要耗費1442.91萬噸玉米(相當于2007年美國玉米產量的41.2 %)(消耗量根據2007年的數據估算得到。按照美國2007年的玉米單產計算,玉米種植面積要增加152.17萬公頃。耕地資源的有限性和用途的競爭性使得小麥和稻米的種植面積必然會下降。由此可以推斷,未來世界的糧食供求形式將會進一步惡化,糧食安全這一人類最基本的權利將會受到前所未有的挑戰。而挑戰者卻是少數國家,尤其是美、歐和巴西等農產品貿易大國。所以從道義上看,生物質能源的發展是少數國家把國家利益置于人類生存權之上的一種表現。
四、結論及其對中國的啟示
能源是經濟發展的動力,化石能源的枯竭趨勢和科學技術的進步催生了生物質能源的發展。但通過對現行國際生物質能源的發展格局和國際農產品貿易格局的比較發現,目前各生物質能源大國發展生物質能源的核心動機似乎不僅僅于此,搶占未來可再生能源市場和規避農產品貿易保護則更像是其真正的目的。原油價格的高漲和大幅波動以及發展生物質能源的多重效應更為這些國家大規模發展生物質能源找到了最佳的借口,也為這些國家推行農業支持和農產品貿易保護提供了“合法”的理由。由于現行的生物質能源發展模式是一種典型的農業原料導向模式,因而其大規模發展必然對世界的糧食供求和農產品貿易自由化產生深遠的影響,進一步惡化廣大發展中國家的經濟發展環境。
作為一個發展中國家,中國同樣面臨著能源安全和糧食安全的雙重壓力。發展生物質能源固然是中國應對國際能源危機的一個選擇,但因生物質能源的開發和利用與糧食生產存在明顯的資源競爭關系,這樣中國就面臨著一個兩難境地。從實際情況看,雖然中國已經掌握了開發利用生物質能源的技術,而且大量的研究也表明中國生物質能源的開發潛力巨大。但是所有這些條件和潛力在糧食價格日益高漲后都不能成為中國目前大規模發展生物質能源的理由,只能是一種戰略規劃。因為目前中國的生物質能源開發除利用玉米、油料作為原料外,利用其它原料的成本遠高于傳統的化石能源。這樣,生物質能源的開發必然會影響國內的糧食生產與供給。因此,中國必須處理好生物質能源發展與糧食安全的關系,要堅持發展能源農業必須始終將糧食安全擺在重要位置,對以糧食為原料的生物質能源發展要嚴格控制(Li, et al, 2001)。
但是嚴格控制不等于中國應該放棄生物質能源的開發權利。對中國而言,生物質能源的發展必須立足于技術路線,以第二代生物質能源的開發為重點ZW(第二代生物質能源主要是以非糧農作物、木本油料植物、秸稈與農林廢棄物為原料。對于玉米乙醇項目,一定要在不影響糧食安全的前提下繼續抓好試點工作,并就其對糧食安全的影響進行科學評估。同時,對生物質能源領域和農產品貿易領域可能出現的一些新問題要積極研究,為參與未來相關國際規則的制定奠定基礎。
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A View on its Motivation, Support Measures and Impacts on World′s Food Security
YAN Fengzhu1,2QIAO Juan1
(1.College of Economics & Management, China Agricultural University, Beijing 100083;
2. Department of Economics & Management, West Anhui University, Lu'an 237010)
篇5
【關鍵詞】生物質;直燃發電;大容量;電化聯產
1.背景
能源是人類經濟社會存在和發展的基礎,同時也是影響社會發展的主要因素。隨著經濟社會的發展,人類使用的能源特別是化石能源所占的比例越來越多,能源對經濟社會發展的制約日益突出,對賴以生存的自然環境的影響也越來越大。隨著化石能源不斷消耗造成的能源緊缺以及環境惡化等問題逐漸被人們所認識,世界各國越來越重視清潔能源技術的開發,其產業化利用比例也越來越大。在這其中,生物質能是除化石能源之外的第四大能源,具有清潔環保、可再生、資源總量大且分布廣泛易獲取的特點,且與化石能源一樣可儲存、可運輸,可以轉變為多種產品滿足多種利用形式,是清潔能源的重要組成部分。當前,生物質直燃發電是生物質能規模化利用的主要方式,具有良好的社會效益和經濟效益,已受到世界各國政府的高度重視。
2.發展生物質發電產業意義重大
目前,世界能源發展已進入新一輪戰略調整期,各發達國家和新興國家紛紛制定能源發展戰略,大力開發生物質能,作為替代化石能源、保障國家能源安全和節能、減排的重要戰略措施。作為當前生物質能規模化利用的主要方式,生物質發電產業的意義也越來越被人們所重視。
2.1 生物質發電產業對“新四化”中“城鎮化”和“農業現代化”建設有促進作用
我國是農業大國,擁有豐富的生物質能資源,而最大量的生物質資源集中在農村。目前,生物質直燃發電項目一般都建設在糧食主產區如東北、華北、華中等地區,以充分利用當地的農作物秸稈的生物質資源。以裝機容量為2.5萬千瓦的生物質發電廠為例,年發電量可達1.5-2億千瓦時,新增產值超億元,同時,每年消耗各類農作物秸稈約20-25萬噸,按照250元/噸計算,可為當地農民增加收入達5000-6000萬元以上。另外,在農作物秸稈的收、加、儲、運過程中,還為當地農民增加了各類就業機會。近幾年,隨著生物質發電產業的不斷完善、穩定,各類農作物秸稈的需求量越來越大,也間接推動了農業機械裝備的發展,從而進一步促進農業與農村的發展。
2.2 生物質發電產業是替代化石能源和節能減排的有效載體
與常規火力發電項目相比,生物質直燃發電項目普遍裝機容量較小,但是,生物質直燃發電項目僅有不到10年的發展時間,從目前的現狀和長期的發展趨勢來看,隨著生物質原料收集體系的不斷成熟完善、人們清潔能源意識的不斷提高,生物質發電產業具有很大的替代化石能源的潛力,更重要的是,發展生物質發電項目,能夠有效處理原來被廢棄的各類生物質原料,變無序處理為有效利用,在減少溫室氣體排放,降低城鄉因秸稈焚燒引起的大氣污染,改善環境方面等效果明顯,據測算,一臺裝機2.5萬千瓦的生物質直燃發電機組,與同類型火電機組相比,每年可減少二氧化碳排放約10-15萬噸,且實現二氧化碳閉路循環,氮氧化物、硫氧化物以及粉塵的排放分別是化石燃料電廠排放標準的1/5、1/10 和1/28,節能減排效果突出。
3.生物質直燃發電技術簡介
生物質能是太陽能以化學能形式儲存在各類生物質原料中的能量,生物質直燃發電技術是將生物質能源轉化為電能的一種技術。
生物質直燃發電項目的生產系統主要由生物質加工處理系統、輸送系統、鍋爐系統、汽輪機系統、發電機系統、化學水處理系統及除灰、除渣系統等各部分組成,主要生產過程是將生物質原料從附近各個收購站點運送至生物質電廠,經破碎、分選等加工處理后存放到原料倉庫,然后由原料輸送裝置將其送入生物質鍋爐燃燒,通過鍋爐換熱將生物質燃燒后的熱能轉化為高溫、高壓蒸汽,推動蒸汽輪機做功,最后帶動發電機生產電能。生物質原料燃燒后的灰渣落入除灰裝置,由輸灰機送到灰坑,進行灰渣處理。煙氣經過煙氣處理系統后由煙囪排放入大氣環境中。
生物質直燃發電與常規火電廠相比,原理上是相同的,但是,在原料供給體系和鍋爐等方面存在一些差異。
4.生物質直燃發電項目發展現狀和趨勢
2006年12月1日投產的國能單縣1X30兆瓦生物質直燃發電項目是我國第一個生物質直燃發電項目,拉開了國內生物質發電產業發展的序幕,由此,我國的生物質直燃發電項目開始進入了高速發展階段。國家電網公司、華能集團、大唐集團、華電集團、國電集團、中電投集團、中節能公司等企業紛紛參與生物質直燃發電項目的投資、建設、運營,國內民營企業及外資企業也紛紛進入該領域,截至到2013年底,我國已成功投產運營生物質直燃發電項目的約162個,裝機容量4070兆瓦。在我國的可再生能源發展“十二五”規劃中,農林生物質發電利用規模將達到800萬千瓦,可以預見,生物質直燃發電項目發展空間仍然巨大。國家發改委、國家能源局、國家環保部聯合下發的《能源行業加強大氣污染防治工作方案》(發改能源(2014)506號)中提出:“促進生物質發電調整轉型,重點推動生物質熱電聯產、醇電聯產綜合利用,加快生物質能供熱應用,繼續推動非糧燃料乙醇試點、生物柴油和航空渦輪生物燃料產業化示范。2017年,實現生物質發電裝機1100萬千瓦”,可以看出,生物質發電項目作為國家調整能源結構,緩解能源開發利用與生態環境保護矛盾的重要手段,越來越受到重視。
5.發展生物質直燃發電項目的建議
從近幾年的實踐來看,我國生物質直燃發電項目單個裝機規模普遍為12MW-30MW,裝機規模小、受原料限制大、抗風險能力弱,能量利用率不高,從長期來看,生物質直燃發電項目除去在現有裝機規模下發展生物質熱電聯產外,還可以發展大容量生物質直燃發電機組和電化聯產等模式。
5.1 發展大容量生物質直燃發電機組
隨著生物質直燃發電技術特別是生物質鍋爐技術的不斷進步以及世界范圍生物質原料收、加、儲、運體系的不斷完善,發展建設大容量生物質直燃發電機組的條件逐漸成熟,大容量生物質發電機組在能量利用率、機組穩定性、經濟性和節能減排方面的優勢將會逐漸被認識。
5.2 電化聯產
電化聯產指的是生物質發電與生物質綜合利用相結合一種生產模式,生物質發電系統提供各類能源,生物質綜合利用系統提供各類深加工產品,二者有機結合,是生物質直燃發電產業調整轉型的一個方向。如醇電聯產生產方式就是通過纖維素乙醇系統和生物質發電系統將農林生物質資源的物質轉化和能量轉化結合起來進行耦合生產,可以進一步提高生物質原料的利用效率,較大程度實現生物質的能源化利用,實現了物質和能量的“分級轉化-梯級利用”。
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篇6
2009年3月底,發改委宣布將汽、柴油價格每噸分別提高290元和180元。這是自今年1月15日成品油定價機制改革以來,根據“原油成本定價法”實施的首次油價調整。對此,國家發改委給出的解釋是:油價調整鑒于近期國際油價持續上漲。
盡管金融危機爆發以后,全球原油價格不斷下跌,但是石化能源消耗的不可持續性是不可能改變的,人們早就把眼光投向了生物質能源領域。生物質能源是地球上最普遍的一種可再生能源,它是通過植物光合作用,將太陽能以化學能的形式貯存在生物體內的一種能量形式,被稱為綠色能源。但是如果用玉米、高粱等糧食來制作乙醇等生物質能源,將威脅全球的糧食安全。因此,對于生物質能源的原料,人們的目光一直集中在傳統的陳化糧、木質素、動物油脂等領域,然而對于生物質能源的重要來源、開發前景同樣廣闊、屬水生植物的藻類卻認識不足。
作為一種重要的可再生資源,藻類具有分布廣泛、生物量大、光合作用效率高、環境適應能力強、生長周期短、產量高等突出特點。而藻類中的微藻,更是遍布全球的浮游植物,它在海洋、淡水湖泊等水域或是潮濕的土壤、樹干處,在任何有光照且潮濕的地方都能生存。而每年由微藻光合作用固定的二氧化碳,竟達全球二氧化碳固定量的40%以上。微型藻生物技術的開發,將為我國提供新的能源途徑。
陽光和水的結晶
微藻,其細胞中含有獨特的初級或次級代謝產物,化學成分復雜,太陽能轉化效率可達到3.5%,因而作為能源原料的潛力十分巨大。從微藻中得到的脂肪酸可轉化成脂肪酸甲酯,即生物柴油。與柴油相比,生物柴油除了具有較好的燃料性能、性能和安全性能以外,還具有有害氣體排放低的環保特性。在沸石催化劑的作用下,微藻通過熱化學轉化可以生產出汽油型燃料;生長在海水中的綠藻,能積累大量游離的甘油以平衡環境中的鹽濃度,其甘油的含量可占自身干重的85%。
山東省科技廳副廳長、青島國家海洋科學中心主任李乃勝說,通過微型藻類生產能源有很多優勢一一微藻幾乎能適應各種生長環境,不管是海水、淡水、室內、室外,還是一些荒蕪的灘涂鹽堿地、廢棄的沼澤、魚塘、鹽池等都可以實現種植;微藻產量非常高,一般陸地能源植物一年只能收獲一到兩季,而微藻幾天就可收獲一代,而且不因收獲而破壞生態系統,就單位面積產量來說比玉米高幾十倍;不占用可耕地,藻類可以種植在海洋或露天的池塘,因而可利用不同類型的水土資源,具有不與傳統農業爭地的優勢;產油率極高,微藻含有很高的脂類(20%~70%)、可溶性多糖等,1公頃土地的年油脂產量是油菜籽的80倍;微藻加工工藝相對簡單,微藻沒有葉、莖、根,不產生無用生物量,易于被粉碎和干燥,預處理成本比較低微;微藻熱解所得生物質燃油熱值高,平均高達33MJ/kg(兆焦爾/千克),是木材或農作物秸稈的1.6倍,最后,有利于環境保護,藻類植物能捕獲空氣中的二氧化碳,有助于控制溫室氣體排放。
微藻種植可與二氧化碳這樣的溫室氣體地處理和減排相結合,據統計,占地1平方公里的養藻場可年處理5萬噸二氧化碳,而且微藻不含硫,燃燒時不排放有毒有害氣體,整個產油過程非常清潔。
據估算,我國鹽堿地面積達1.5億畝,假如用14%的鹽堿地培養種植微藻,在技術成熟的條件下,生產的柴油量可滿足全國50%的用油需求。
此外,太湖區域藍藻的大面積爆發,也使科研人員開始思考藍藻的治理和利用問題,而將藻類轉化成燃料油或許是太湖藍藻變害為寶的良方。但要使這種“變化”成為經濟可行的能源生產方式,還有很多問題要解決。譬如,藻細胞的收獲、藻細胞中水分的脫除、灰分的降低等。
高成本的門檻
我國的內海域按自然疆界可達473萬平方公里,向外海延伸至國際公共海域,面積更為廣大。可以說,以微藻生產生物質能源,蘊含著海量的潛能。既然如此,為什么目前科研人員沒有大規模地用藻類來生產生物質能源呢?
中國科學院水生生物所徐旭東研究員認為,高成本是目前的主要障礙。因為利用高等植物和微藻生產生物質能源,其能量都來自于太陽光。地球上單位面積、單位時間內接受到的太陽光能是在限定范圍內的,要生產大量的生物燃料,必須依賴于大規模的植物或微藻生產面積。此外還要把這些微藻從廣大面積上收集起來,再進行工業加工。因此,生產、收集和運輸所耗費的能量與其可產出的能量之間的比例,是決定生物能源產業發展的關鍵。也就是說,微藻只有在單位面積上高密度產出,才是相對于其他高等植物產油的優勢關鍵所在。
但以目前的技術水平,微藻培養也存在單位面積生產能耗大、投入成本高的問題,因此,要使微藻生物柴油成為真正的替代能源,降低微藻的生產能耗和成本至關重要。
徐旭東說,微藻的大規模培養主要有開放池和密閉反應器兩類方式。開放池培養成本相對較低,但是藻類生長所達到的細胞密度較低,某些情況下容易被當地其他微藻侵染,水蒸發量大;密閉培養可達到較高的藻細胞密度,不易被雜藻侵染,水蒸發量小,但反應器造價和運轉成本較高。因此,前途是需要發展出集二者優點,而回避各自缺點的新型培養方式。此外,微藻培養液中細胞只占很小一部分,絕大部分是水,還需要發展出低能耗的收集細胞,并循環使用培養液的技術。
盡管利用微藻生產生物質能源困難重重,但是我國科學家在此研究領域還是取得了重大突破。新奧集團副總裁、首席科學家甘中學說,新奧集團的微藻生物能源技術完全模擬生態環境運作――利用微藻的光合作用,讓微藻在生長中吸收煤化工生產中排放的工業廢氣,再從培育出的微藻中提煉生物柴油以及其他高附加值產品。
微藻是一種單細胞高生長率的生物,每4小時可繁殖一代。甘中學說,“我們不但結合了微藻轉基因工程改造、高通量篩選等技術,獲取生長速度快、油脂含量高、適合工業生產的優良藻種;而且采用高密度立體養殖技術和高效低成本光生物反應器技術,提高光利用效率及二氧化碳吸收效率;還運用含氮、磷較高的工業廢水回收技術和工業廢熱利用技術,提高養殖效率,降低養殖成本,實現微藻生物能源的產業化。”此外,微藻生物能源技術還將結合非燃燒催化氣化技術、地下氣化采煤技術、低成本制氫技術、甲烷化和發電技術等,實現煤基能源生產的“零”排放和“系統能效”最大化。
據悉,新奧集團目前已經完成實驗室和中試規模的工藝技術路線,完成了研發中心試驗平臺建設與中試示范化工程。在此基礎之上,新奧集團將于2012至2013年實現微藻生物能源的產業化和盈利,形成可復制的產業化單元技術,實現生物能源產品和高附加值產品的生產。
據統計,我國有大量低品位褐煤不易開采和利用。同時,傳統煤礦的開采率只有40%至50%,以至于全國大約有370億噸廢棄煤。“這項技術可以對褐煤及廢棄煤進行氣化開采,利用率可達73%左右”,甘中學說。新奧集團在內蒙古烏蘭察布建立了試驗區,已經成功運行了9個月,目前是我國唯一掌握該技術的單位。
全球熱潮
目前,微藻生物質能源已經在世界各國掀起了一股研究和開發熱潮,很多發達國家在微藻生物質能源項目上投入了大量資金,這些資金不僅來自政府投入,還有相當大一部分來自實力雄厚的企業。
世界上以發展生物質能源產業為目的,并進行較大規模的微藻產油研究始于20世紀70年代末。1978年,美國能源部啟動了一項利用微藻生產生物柴油的水生生物種計劃,研究人員經過10多年的努力,從美國西部、西北、西南部和夏威夷采集并分離到了3000株微藻,篩選出其中300余株具備潛力的產油藻種。該研究計劃還對其中生長速度快、油含量高的微藻采用開放池系統進行室外培養試驗。
從1990年到2000年,日本國際貿易和工業部曾資助了一項名為“地球研究更新技術計劃”的項目。該項目利用微藻來固定二氧化碳,再從這些微藻中提煉出生物質能源。該項計劃共有大約20多家私人公司和政府的研究機構參與,10年間共投資約25億美元,篩選出多株高品質藻種,建立起了光生物反應器的技術平臺,以及微藻生物質能源開發的技術方案。
2006~2008年,石油價格一度大幅上揚,大大刺激了微藻生物質能源產業化技術的開發,美國等發達國家的政府和企業在該領域紛紛投入巨資,在國際上掀起了一股勢不可擋的熱潮。
2006年11月30日,美國兩家公司在亞利桑那州建立了可與1040兆瓦電廠煙道氣相聯接的商業化系統,成功地利用煙道氣的二氧化碳,大規模“光自養”培養微藻,并將微藻轉化為生物燃料。同時由美國著名實驗室和科學家組成的國家聯盟,宣布了由國家能源局支持的“微型曼哈頓計劃”,計劃在2010年實現微藻制備生物柴油的工業化。
新西蘭某生物經濟公司針對微藻生產的生物柴油,進行了世界首次概念驗證。2006年12月,新西蘭能源部長以生物柴油作為動力,駕駛一部未經改裝的標準豪華休旅車,沿著威靈頓高速公路奔馳,這是生物柴油的光榮之路。
2007年末,國際能源公司宣布開發以微藻為原料生產可再生柴油和噴氣燃料,稍后,美國公司投資70億美元開展微藻生物柴油技術的研究,并在夏威夷建立了一個試驗工廠通過利用海洋藻類的植物油生產生物柴油。接著,美國第二大石油公司宣布與美國能源部可再生能源實驗室(NREL)協作開發微藻生物柴油技術,用作噴氣式發動機等交通工具的燃油。
2008年3月10日,PetroSun公司宣布其位于美國得克薩斯州的微藻養殖場于2008年4月1日投入商業化運作,這是該公司初期的商業化微藻制生物燃料裝置投產。現有的微藻養殖場的海水槽占地1100英畝,共包含94個5英畝和63個10英畝的海水池塘。
位于美國加州的Live Fuels公司正在資助一個由國家實驗室(美國能源部的一個研究部門)領導的科學團隊,從事一系列研究利用邊際土地,在淡水或咸水環境中培養微藻,并且利用微藻生產油脂。該公司樂觀地估計,2000~4000萬英畝的邊際土地生產出來的微藻油可以替代整個美國每年進口的石油,并且可以保留下整個美國4.5億英畝的肥沃土地來種植糧食作物。
美國國防部于2008年底宣布投入2000萬美元基金進行微藻生物柴油研究工作,主要目的在于在2010年前證實并使基于海藻的生物質燃料能夠實現商業化并成為JP-8噴氣燃料的替代品,該項目由遍布美國的各個機構共同實施,包括美國加州理工大學圣地亞哥分校的Scripps海洋研究所、夏威夷生物能源研究所(Hawaii Bio Energy in Honolulu)以及北達科他大學能源環境研究中心(University of North Dakotds Energy and Environmental research center)等。華盛頓州立大學的陳樹林教授與波音公司合作,研究利用微藻開發戰斗機用油。
除美國、日本、新西蘭、荷蘭等國以外,英國也不甘落后。據英國《衛報》消息,英國日前啟動一項藻類生物燃料公共資助項目,計劃將耗資2600萬英鎊,于2020年前實現利用藻類生產運輸燃料以代替傳統的化石燃料。
中國微藻能源的開發
在國際大環境之下,中國對微藻生物質能源的研究也處于領先水平。
2003年初,中國工程科學院組織各領域專家在北京召開了“生物柴油植物原料發展研討會”。會上專家認為,藻類的生物量巨大,一旦高產油藻開發成功并實現產業化,我國生物柴油產業規模將達到數千萬噸。
2006年底,在中國工程院主辦的“2006中國生物質能源發展戰略論壇”上,我國確定了自己的生物能源發展方針――“中國生物能源將以非糧作物為主,國家將采取各種優惠的財稅政策,推進中國生物質能源的快速發展。”
2008年5月,中科院高技術研究與發展局、中國科學院生命科學與生物技術局與中石化石油化工科學研究院聯合組織召開了“微藻生物柴油技術研討會”。目前,浙江省也在積極籌劃立項支持微藻生物柴油技術開發工作,擬建立微藻生物能源研究基地,利用其沿海優勢開展海洋微藻生物能源方面的研究工作。
2009年3底,國家科技基礎性工作專項重點項目“非糧柴油能源植物與相關微生物資源的調查、收集與保存”項目在廣州啟動實施。該項目擬在全國范圍內開展非糧柴油能源植物和相關微生物資源的全面的科學考察、野外實地調查、相關數據資料的采集,摸清我國非糧柴油能源植物和相關微生物資源的家底,掌握能源植物和相關微生物資料的種類、分布、貯藏量、化學成分等科學資料和相關信息,提出重點開發的種類,為能源植物與微生物的研究和生物柴油產業的可持續發展提供支撐。
由于目前世界上絕大多數國家在微藻生物能源的研究開發上時間并不長,大部分的工作都是在最近幾年剛剛開始。因而,“在微藻生物柴油開發方面,我國與發達國家相比差距并不明顯,甚至處于領先地位。如何抓住當前的有利時機,整合優勢資源,開發我國自己的微藻生物柴油技術,從而使我國在世界可再生能源研究領域占有一席之地,是我國政府、科研工作者和企業亟待思考和解決的問題,”甘中學這樣說。
篇7
【關鍵詞】 新能源 開發利用 臨滄市
一、新能源的界定
“聯合國新能源和可再生能源會議”對新能源的定義為:以新技術和新材料為基礎,使傳統的可再生能源得到現代化的開發和利用,用取之不盡、周而復始的可再生能源取代資源有限、對環境有污染的化石能源,重點開發太陽能、風能、生物質能、潮汐能、地熱能、氫能和核能。《2013—2017年中國新能源產業調研與投資方向研究報告》提出:新能源一般是指在新技術基礎上加以開發利用的可再生能源,包括太陽能、生物質能、水能、風能、地熱能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面與深層之間的熱循環等;此外,還有氫能、沼氣、酒精、甲醇等,而已經廣泛利用的煤炭、石油、天然氣等能源,稱為常規能源。云南省臨滄市水能資源豐富,但水能資源開發率已經接近90%,風能、太陽能、生物質能和地熱能資源條件較好,煤炭資源匱乏,尚未發現油氣資源,文中所述新能源主要指太陽能、風能、生物質能。
二、臨滄市新能源資源條件和開發利用現狀
臨滄市新能源資源豐富,近年來,臨滄新能源開發利用仍處于起步階段,風能、太陽能和生物質能項目前期工作的推進初見成效,但目前還沒有投產的項目。
1、風能資源條件和開發利用現狀
臨滄市全年平均風速為0.7—2.2米/秒,其中春季1.0—3.0米/秒,夏季0.9—2.0米/秒,秋季0.5—1.5米/秒,冬季0.5—2.6米/秒。不同的地理位置、不同的海拔高度風能資源相差較大。目前已有中國三峽新能源公司、華能云南新能源公司、中廣核風力發電有限公司等9家知名企業與臨滄市簽訂風能開發合作協議,在全市范圍內開展風力測試數據收集、資源情況調查和預可研編制等相關前期工作。現已建成44座測風塔,規劃建設風電場24座,總裝機容量233.75萬千瓦,估算總投資234億元,其中6個風電場已列入云南省級規劃。
2、太陽能資源條件和開發利用現狀
臨滄市全年日照時數為1878—2247小時,太陽能輻射總量為每年每平方米5239—5702兆焦,相當于每平方米日輻射量3.98—4.33千瓦時,每一平方米土地一年可獲取的太陽能相當于1450—1580度電所產生的能量,屬全國的三類太陽能資源中等類型地區。另外,臨滄市擁有豐富的硅礦資源,目前已形成一定規模的硅產業鏈,今后將會成為太陽能光伏發電材料、產品和設備生產的重要基地。臨滄市農村太陽能熱水器利用約10萬平方米,同時還積極推廣使用太陽能節能路燈和太陽能干燥技術在農業生產中的運用。目前尚無太陽能光伏發電項目,但已與中國三峽新能源公司、特變電工新疆新能源股份有限公司簽訂了合作開發太陽能光伏發電項目的合作協議,“十二五”期間,將重點在云縣和雙江縣各建設一個萬千瓦級的太陽能光伏發電站。在光伏材料生產方面,云縣三奇光電科技有限公司單晶硅系列產品開發項目已經投產,雙江西地公司建設5.26萬噸工業硅和年產1000噸高純硅項目,新上兩臺12500千伏安工業硅生產線和配套的電站建設項目正在開展前期工作。
3、生物質能資源條件和開發利用現狀
(1)生物柴油原料——膏桐、地溝油。臨滄市現已種植膏桐46.6萬畝,預計到2020年種植膏桐的林地面積將達到80萬畝,膏桐初加工能力達到10萬噸。臨滄市2012年餐飲單位約3600家,產生的泔水油(含煎炸廢油)101噸/天(3.7萬噸/年)。按照現有生產技術,每生產1000噸生物柴油,能同時處理1200噸泔水油、地溝油原料。由于生物柴油開發政策性強,目前臨滄尚無生物柴油生產企業和合法的地溝油收集加工企業。
(2)燃料乙醇原料——木薯。臨滄市現已種植木薯6.15萬畝,干薯片產量達到1.6萬噸。臨滄市與緬甸接壤,預計2015年以前境內可用于種植木薯的面積約40萬畝,可通過境外農業合作和替代種植擴大種植規模。目前尚無國家核準的燃料乙醇項目。
(3)沼氣資源。臨滄市年平均氣溫17.2℃,各縣區年平均氣溫都在16℃以上,非常適合沼氣池建設。蔗糖產業是臨滄的支柱產業,糖廠生產殘留的含有大量糖分的甘蔗渣以及排出的高濃度有機廢水,都是較好的沼氣發酵原料,產氣潛力非常大。目前尚無工業沼氣項目,主要是傳統的沼氣利用,已建成農村沼氣池15.84萬口。
(4)生物質發電燃料資源。臨滄市常用耕地面積362萬畝,農作物秸稈的理論資源量為124萬噸,可收集資源量為102.7萬噸。在不考慮運輸半徑的情況下,利用量可達44.4萬噸,可支撐6萬千瓦的生物質發電項目。臨滄市森林覆蓋率60.56%,共有林地面積1944.3萬畝,森林蓄積量達8437.5萬立方米,林業生物質總量超過5000萬噸,其中可利用的林業生物質能資源總量約50萬噸/年。按照煤與林木生物質燃料熱量換算,2噸林木生物質可替代1噸標準煤,可開發的林業生物質能源總量可達到每年25萬噸標準煤,相當于每年7億千瓦時(相當于火電14萬千瓦)的發電量。目前尚無生物質發電項目。
三、臨滄市新能源開發利用中存在的主要問題
1、資源評估不足
資源評估不足,缺乏實證性的資源數據是新能源發展存在的普遍問題。由于資源量不清,特別是近期的經濟技術可開發量不清,對各類新能源發展規模存在爭議。目前臨滄市政府和多家企業已初步簽訂了開發利用風電的框架協議,總裝機容量達到233.75萬千瓦,但考慮到各種因素,預計2015年可能投產的裝機容量約10萬千瓦。太陽能資源評估只是依據現有的氣象站點觀察得出的資源理論總量和分布數據。可用于種植生物質原料的土地面積評估不足,大面積種植對生物多樣性的影響缺乏實證性驗證。
2、新能源發展剛剛起步,在全省的競爭力不強
“十一五”時期是云南省新能源的起步時期,其中大理州依托豐富的風能資源,其風電開發走在全省前列;昆明市依托經濟技術優勢,太陽能、生物質發電走在全省前列;楚雄州、普洱市依托豐富的生物資源,生物質燃料開發走在全省前列。與上述州市相比,臨滄市新能源開發的步伐滯后,風電測風和太陽能選址在“十一五”末期才起步,目前尚無開工建設項目。此外,臨滄市與滇西南、滇東南其他州市自然資源稟賦差異不大,能源產業結構趨同,因此對項目、資金的爭取競爭激烈,在生物質能方面尤為突出。
3、電網接入和消納對風電、太陽能發展有一定制約作用
按照國家能源局的總體布局,在2015年以前,全國各省(區)風電、太陽能發電主要在本地區消納,云南作為全國水電資源富集區,汛期水電富余問題十分突出,相比技術成熟、價格低廉的水電,市場對風電和太陽能光電的接納程度有限。特別是臨滄作為全省水電富集區,風電和太陽能的開發也面臨著電網接入與市場消納的制約問題。
4、生物質能面臨較大的政策市場風險
“十一五”期間,全國和云南省的新能源蓬勃發展,風電、太陽能光伏發電均超量數倍完成規劃目標,唯有生物質能沒能如期完成規劃目標。這主要是因為生物柴油、燃料乙醇生產成本目前還遠高于石化能源,而且生產成本中75%為原料成本。若要降低生物質能的生產成本,首先需要降低原料成本,這將打擊山區群眾的積極性。從現階段的資源勘察情況來看,臨滄較有優勢的資源是生物質能和太陽能光伏產業(包括光伏發電和光伏產品制造)。但生物柴油、燃料乙醇等由于國家定價不明確,價格敏感,抗風險能力弱。另外,目前國家收緊了風電和燃料乙醇項目的審批,新能源發展困難較多。
四、臨滄市新能源開發利用效益分析
1、經濟效益分析
新能源因其環境效益和社會效益而成為戰略性產業,但其實際推廣卻很難一步到位,主要是因為現階段新能源開發成本較高,經濟效益低。但隨著新能源規模化發展、成本降低和產業政策扶持,預計到2020年新能源電力將實現“平價上網”,生物質液體燃料市場競爭力也將進一步增強。預計到2015年,臨滄市風電裝機容量約10萬千瓦,發電量2.2億千瓦時,產值將達1.3億元;太陽能光伏發電裝機容量達10萬千瓦,發電量1.2億千瓦時,產值將達1.2億元;膏桐種植面積將發展到50萬畝,年平均產值將達3.5億元;生產燃料乙醇約10萬噸,產值將達16億元;建成農戶用沼氣池23萬口,將為農民增收節支3.45億元;生物質發電新增裝機容量約3萬千瓦,年發電量1.8億千瓦時,產值將達1.35億元。
2、生態效益分析
與傳統能源相比,風能、太陽能、生物質能等新能源具有環境影響小、污染少、可再生等優勢,生態效益明顯。臨滄具有風能開發價值的場地多集中在海拔較高的山地上,這些山地多為未利用地,土地貧瘠、植被覆蓋較差,而且避開了環境敏感區域。到2015年,預計風電裝機容量達10萬千瓦,發電量2.2億千瓦時,相當于節約標煤7.3萬噸,減少CO2排放量18.25萬噸;全市農村太陽能熱水器安裝面積將達40萬平方米,相當于節約標煤4.8萬噸,減少CO2排放量12.48萬噸;生物柴油和燃料乙醇產量可達15萬噸,相當于節約標煤16.5萬噸,減少CO2排放量41萬噸;農村戶用沼氣池達23萬口,相當于節約標煤6.3萬噸,減少CO2排放量15.8萬噸。生物質能是CO2零排放的能源,生物質燃燒所排放的CO2和生物質植物生長過程中吸收的CO2可以相互循環、抵消。
3、社會效益分析
發展新能源有利于改善能源結構,減少對石化燃料的依賴,保障能源安全,促進經濟社會的可持續發展。發展風能、太陽能等新能源產業是新科技和綠色社會價值觀的體現,有利于提高企業的自主創新能力、培育新的經濟增長點。臨滄豐富的生物質資源都在農村,發展生物質能,能夠有效地為農民開辟新的就業和增收渠道。膏桐等油料林種植按每個勞動力種植管護10—15畝計算,2015年種植面積約50萬畝,可以使3—5萬農民獲得新的增收渠道。木薯等燃料乙醇原料種植按每個勞動力種植管護5畝計算,“十二五”期間種植約34萬畝,則可以使6萬多農民得到新的增收渠道。生物質發電的農業秸稈和林業廢棄物較為分散、廉價易得。總之,生物質能源既能增加農民收入,又能提供清潔能源,繁榮農村經濟(運輸、加工),是實現工業反哺農業、城市支持農村,提高貧困地區農民生活水平,加快農村小康社會建設的一條有效途徑。
五、加快臨滄市新能源開發利用的對策建議
1、確立率先發展新能源的戰略
新能源的開發利用,對增加能源供給、改善能源結構、促進環境保護具有重要作用,是解決能源供需矛盾和實現可持續發展的戰略選擇。必須從戰略高度充分認識新能源產業在國民經濟和社會發展中的重要作用。各級政府都要把大力發展新能源作為轉變經濟發展方式,促進可持續發展的重要舉措,為新能源的發展提供政策、制度、資金和組織保障。要進一步加大宣傳力度,提出一批宣傳口號,建立一批科普基地,認定一批應用新能源的典型,使大力發展新能源盡快成為全民共識。
2、加大對新能源的資源調查
盡快組織相關部門和企業,對以風能、太陽能和生物質能為主的新能源資源進行基礎性、系統性的調查和評價,掌握各類新能源資源狀況,獲得縣(區)一級可開發資源量數據,預測資源發現趨勢,建立市級新資源管理數據庫和評價系統,為各級政府制定能源戰略和發展規劃提供科學依據。在摸清資源家底的基礎上,加快新能源開發。
3、加大對新能源發展的政策扶持力度
政府在政策上要為新能源的開發利用創造條件,加大對新能源發展的政策支持力度。在稅收、信貸、投資、價格、補貼等方面,積極給予支持。建立和擴展新能源財政和專項基金,利用低息貸款、債券、新產品研發和展示費用補貼等多種形式支持新能源企業;借鑒市場經濟發達國家的經驗,為了鼓勵消費新能源產品,應對消費者進行一定補貼。在稅收方面,政府要進一步完善新能源的稅收政策,減免新能源產業各個環節的稅費。
4、爭取優勢項目列入國家和省級規劃
“十二五”期間,國家和各省都將加強新能源開發建設的管理工作,將按照規劃有序開發新能源,臨滄市要認真做好備選項目的論證和分析工作。采取專家論證和銀行介入等方法,交叉論證,努力把好項目選擇關,提高備選項目質量。儲備一批較成熟的項目,編入后續項目序列。新上項目要符合國家新能源產業發展政策和投資導向,要按照臨滄市國民經濟和社會發展總體規劃和能源專項規劃,建立和完善新能源項目庫,加強新能源項目前期工作。為避免風電開發與電網接入的矛盾進一步加大,國家在“十二五”期間將嚴格按照風電開發規劃和年度開發方案進行風電項目核準,云南省也將執行國家政策嚴格風電管理。為確保項目能夠核準,必須加快風電測風、選址、資源評估等項目前期工作,爭取優勢項目列入國家和省級規劃。
5、加強科技人才支撐
制定相關政策,積極從外引進人才,充實臨滄市新能源方面的工程設計、市場開發等方面的高級人才隊伍。組建若干個新能源重點發展領域的專家隊伍,以全國乃至全球的視野,把脈臨滄市的新能源規劃、評估和考核,為政府決策發揮智囊作用。鼓勵新能源企業與科研機構、高校聯合建立新能源技術人才培養基地,按照對口送學的原則,采用訂單培養、定向招生、委托培訓等方式,重點培養一批新能源產業發展急需的技術人才、管理人才和高素質產業工人。鼓勵新能源企業公開向國內外招聘技術負責人,完善技術參股等產權激勵機制。
6、做好環境評價和環境保護
臨滄市環境敏感區分布較廣,數量較多,因此新能源開發利用項目應避開環境敏感區域。要發揮規劃的引導和約束作用,加強項目開發的環境影響評價,強化項目運行監督管理,突出政府職能,嚴格執行環境影響評價“三同時”制度。風電和太陽能項目重點要做好選址,選址應避開人口密集的城區和近郊,工程建設應遵循盡量少破壞地表植被的原則,風電工程建成后要開展鳥類監測工作。對太陽能硅產業的發展要高起點、成規模,嚴格執行行業有關標準,提高裝備水平,降低能源和資源消耗,重點做好煙氣凈化和煙塵治理。對生物質能發展要堅持“不與人爭糧,不與糧爭地,不與傳統行業爭利”的原則。
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篇8
關鍵詞:可再生能源建筑;可再生能源;太陽能;綠色建筑
一般說來,可再生能源包括:太陽能、風能、生物質能、地熱能、水能、海洋能及潮汐能等能源。近年來,高度重視可再生能源應用工作,并將此作為調整建筑應用能結構和經濟社會綠色轉型的重要抓手,全力推進,走出了一條從無到有,從單體建筑到規模化、多元化應用的跨越式發展道路,初步形成了污水源、淺層水原、土壤源及太陽能光電、光熱與建筑一體化的可再生能源綜合利用格局,將多種可再生能源有機地結合起來,彼此取長補短,為綠色建筑的實現和進一步發展提供一個新的思路。
1可再生能源建筑應用技術發展的現狀
1.1太陽能建筑應用技術
從目前來看,太陽能在建筑領域的應用主要有光熱利用,光電利用兩種形式,具體包括太陽能熱水制備技術,太陽能供暖/供冷技術,太陽能綠色照明技術、與建筑一體化相關的太陽能發電技術,太陽能與其他能源組合供能技術等等。光-電技術所解決的是化石能源發電勢必面臨的世界動力源缺失問題。而光-熱技術解決的是節能建筑中的能源消耗問題。這兩個技術領域,所針對的兩大問題是能源總體問題的不同層面,對傳統能源的替代是根本性的戰略選擇,而節約不可再生能源應是人類重要的責任。發展太陽能發電技術包含兩個層面的內容,一是太陽能發電能力的提升,包括太陽能電池的材料革新技術;其二是由實驗室轉化為現實應用的場域轉換推進技術,如何以技術創新為突破口,開發高效,低成本的新型太陽能電池,將是開發光一電技術的基礎與核心。而太陽能發電網絡的基礎框架整合技術,即區域性或全局性的太陽能發電網絡建設技術,涉及到社會現實層面運用的深度和廣度,必須引起廣泛重視。
1.2熱泵建筑應用技術
(1)由商住區域向生產生活過程推進,將來的地源熱泵系統不僅用于一般住宅,辦公用戶的供熱和制冷,更趨向于將供熱的廢棄能量(冷能)和制冷的廢棄能量(熱能)綜合利用。
(2)采熱與傳熱技術一體化趨勢。隨著新材料和新工藝的開發,將來的地源熱泵系統可能將熱泵的轉換系統與地上散熱系統一體化,使采熱和傳熱的效率更高。
(3)基礎設施化的趨勢。在未來,充分利用建筑物的空間和周邊的自然環境和自然能源,因地制宜地設計,制造和配套安裝相應的地源熱泵系統,使地源熱泵系統成為基礎設施之一,也將成為一種趨勢。
1.3生物質能建筑應用技術
雖然目前生物質能領域在研發和應用方面相對于熱泵、太陽能領域較為薄弱,但具有很大發展空間和潛力。生物質能是以有機廢棄物和利用邊際土地種植的能源植物為主要原料生產出的一種新興能源,而且是一種唯一可再生的碳源。按照其特點及轉化方式可分為固體生物質燃料,液體生物質燃料、氣體生物質燃料。生物質能分布廣泛,在我國主要包括農業廢棄物,薪柴、人畜糞便,城市生活有機廢水及生活垃圾和農產品加工業排放的高濃度有機廢水。使用生物質能的顯著優點是污染小,可利用氣化和液化技術將生物質轉化成高品位的燃料氣和燃料液。目前世界很多國家都非常重視生物質能的開發,相繼制定系列重大計劃,實施重大工程項目,而我國對這一能源的利用也極為重視,已連續在四個五年計劃中將生物質能利用技術的研究與應用列為重點科技攻關項目,開展了生物質能利用技術的研究與開發,如戶用沼氣池,節柴炕灶,大中型沼氣工程,生物質壓塊成型,氣化與氣化發電、生物質液體燃料等,取得了多項優秀成果。
2可再生能源建筑的未來發展方向
2.1太陽能建筑應用。太陽能建筑應用今后的發展方向主要是:開發太陽能集熱器與建筑結合的構配件。開發生產和太陽能集熱器配套,使集熱器可與建筑圍護結構一體化結合安裝的系列構配件;這些構配件既可以用于集熱器之間的安裝連接,構成不同尺寸,組合的集熱器模塊,也可用于集熱器和建筑圍護結構之間的結合安裝;構配件根據企業產品的材質、形狀,尺寸、重量等自身特點設計,與集熱器本體一起組合成為一套完整的可與建筑結合的產品體系,從而保證了結合安裝的質量,給工程設計人員帶來便利。
2.2促進平板型太陽能集熱器的技術進步。開發生產高性能平板型太陽能集熱器;包括開發具有自主知識產權的選擇性涂料,可在金屬表面噴涂,并有較長時間的工作壽命,性能不退化;以及金屬表面選擇性涂層的制作,噴涂工藝。開發高透射率,高強度的蓋板材料,蓋板的密封技術,以及蓋板,吸熱板間層空間的真空技術和工藝。
2.3推進太陽能供熱采暖工程的規模化應用。增加與建筑結合太陽能熱水、供熱,采暖的市場份額,推廣試點工程經驗,提高與建筑結合和系統的整體設計技術水平;使建筑設計院,建筑設備安裝企業成為設計,施工安裝主體。加強對相關國家標準、設計手冊、標準圖集的宣貫,培訓力度;編制太陽能供熱采暖設備,系統的工程概預算定額,列入地方的工程概預算定額本。
2.4在適宜地區進行太陽能,地熱能綜合利用的試點示范。季節蓄熱太陽能供熱,采暖系統與地埋管地源熱泵系統的綜合利用,在寒冷地區季節供暖負荷大于夏季制冷空調負荷的地區,以及冬季供暖負荷大與夏季制冷空調負荷的建筑物比較適用;與單純土壤季節蓄熱太陽能供熱,采暖系統相比,太陽能。土埋管地源熱泵綜合利用系統可降低投資,提高系統的性價比,選擇適宜項目,積極試點。
3 可再生能源應用中需要注意的問題
3.1在太陽能強化自然通風,開發新型的蓄能材料和提高蓄能效率,更加充分地利用太陽能,提高自然通風的驅動力是關鍵;在強化自然通風設計中,要注意與建筑的配合,和諧為美,打造生態建筑的典范。
3.2在太陽能與地熱復合利用,由于太陽能集熱器的傳熱性能和集熱效率對整個系統的性能及經濟性影響很大,因此有必要進一步研究各種新型高效的集熱器,以適應不同地區不同的太陽能資源的分布。同時,要深化埋地換熱器與土壤間的熱濕傳遞以及土壤本身的蓄能機理研究,以優化設計換熱器。
3.3在自然風與蒸發冷卻技術結合的復合空調系統研究中,首先需要進一步通過模擬或實驗證實該系統的節能性和舒適性,進而確定該復合系統的區域適用性,該系統在哪些地區使用具有較廣闊的前景,然后需探討各個子系統在供冷期的優化運行模式,從而制定出較為可行的控制方案,開發出成套的設備產品。
3.4要積極尋求新的可再生能源的復合應用方式(包括潮汐能、生物能等)及其可行性,探索其產業化的道路。
4 結束語
今天,人們越來越強調建筑的“綠色”性,可再生能源的利用符合了建筑系統的“綠色”要求。但由于可再生能源地理上的分配不均及不穩定的特點,單一的能源還不能完全、可靠的應用,可再生能源的復合利用方式,希望為綠色建筑的進一步發展提供一些新的思路。
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篇9
1 資源短缺
我國人均擁有的能源資源只有世界平均值的40%,石油可采儲量僅占世界石油可采儲量的3%左右。人均能源資源占有量僅為世界平均水平的13%和8%。2006年一年能源產量為22.1億噸,消費為24.6億噸。其中石油對外依存度已達49.27%。
2 效率問題
我國總能源效率為33%,約低于世界平均水平10個百分點,單位GDP能源消耗是美國的3.5倍、歐盟的5.9倍、日本的9.7倍,世界平均水平的3.4倍。
3 環境問題
我國是世界上少數幾個以煤為主要能源供應的國家,能源消費構成中煤炭占67%。我國二氧化硫排放總量的90%、煙塵排放的70%,是由燃煤造成的。這種大氣環境污染不僅造成土壤酸化、糧食減產和植被破壞,而且引發大量呼吸道疾病,直接威脅人民身體健康。
4 溫室氣體排放問題
溫室氣體排放的問題進一步突出,我國有可能在排放總量上超過美國,成為世界第一大溫室氣體排放國。如果不采取有效措施,我國將面臨越來越大的國際壓力。
二 我國的可再生能源
1 風力資源
據估算,全國陸地上可開發利用的風能約2.53億千瓦,海上可開發利用的風能約7.5億千瓦,共計約10億千瓦,約可發電20萬億千瓦時。
2 小水電資源
全國小水電資源技術可開發量為1.25億千瓦,而且分布廣泛,遍及全國30個省(區、市)的1600多個縣(市),65%集中在西部地區,西南地區的小水電資源占全國的50%以上。
3 太陽能資源
我國有十分豐富的太陽能資源。據估算,陸地表面每年接收的太陽輻射能約為5x1022J,約相當于17000億噸標準煤。
4 生物質能源資源
我國農作物秸稈年產量超過6億噸,可作為能源用途的秸稈折合約3億噸,相當于1.5億噸標準煤標準煤,農產品加工和畜牧業廢棄物理論上可以生產沼氣近800億m3。森林和林業剩余物的資源量相當于2億噸標準煤,同時隨著我國退耕還林和天然林保護政策的實施,森林和林業剩余物的能源利用量還將大幅度增加,估計到2020年資源量可達每年3億噸標準煤。
5 發展可再生能源的重要意義
是落實科學發展觀、實現可持續發展的要求:是全面建設小康社會的重要技術選擇:是有效調整能源結構的迫切要求:是環境保護和減少溫室氣體排放的需要:是開拓新的經濟增長領域的良好機遇:是能源安全的重要保障。因此,在法律層面確定可再生能源開發利用的地位是十分必要的,也是可行的。
6 為可再生能源立法
(1)目標和方向
有利于消除可再生能源發展的市場障礙:有利于建立可再生能源建設的資金保障體系:有利于營造可再生能源的市場發展空間:有利于建立完備的工業體系:有利于提高可再生能源的戰略地位:有利于建立促進可再生能源發展的文化氛圍。
(2)基本原則
應遵循國家責任和全民義務相結合的原則:政府推動和市場引導相結合的原則:現實需求和長遠發展相結合的原則:國內實踐和國際經驗相結合的原則。
(3)制度建設
總量目標制度,制定產業指導政策,進行總體規劃:強制上網制度,對電力、液體燃料實行市場準入;分類電價制度,營造市場發展空間,建立工業體系;費用分攤制度,把國家責任和全民義務相結合;專項資金制度,以政府推動和市場引導相結合。
三 可再生能源配套政策
1 《可再生能源產業發展指導目錄》
2 《可再生能源中長期發展規劃》
生物質能重點發展技術領域和規劃目標
3 《生物產業發展“十一五”規劃》
生物能源:要突出區域特色、技術創新和節能環保,加快培育我國生物能源產業。
能源植物:充分利用荒草地、鹽堿地等,培育木薯、甘薯、甜高粱、菊芋等能源專用作物新品種。以黃連木、麻瘋樹、油桐、文冠果、光皮樹、烏桕等為對象,選育新品種:培育與選育高含油率、高產的油脂植物新品種(系),建立原料林基地。
燃料乙醇:支持非糧原料生產燃料乙醇,加快農作物秸稈和木質素生產乙醇技術研發和產業化示范,實現原料供應的多元化;逐步擴大燃料乙醇生產規模和乙醇汽油推廣范圍。
生物柴油:支持以農林油料植物為原料生產生物柴油,加強清潔生產工藝開發,提高轉化效率,建立示范企業,提高產業化規模。開發餐飲業油脂等廢油利用的新技術、新工藝。加快制訂生物柴油技術標準。加速我國生物柴油產業化進程。
4 《農業生物質能產業發展規劃(2007~2015年)》
基本原則:堅持循環農業理念,推動農業廢棄物能源化利用:堅持不與人爭糧,不與糧爭地:堅持技術可行,強化自主創新;堅持因地制宜和產業協調推進。
5 生物質發電配套政策
(1)根據《可再生能源法》的規定,國務院有關部門制定了一系列與立法配套的政策,目前已經頒布的配套政策有:
《可再生能源發電管理辦法》,可再生能源發電的行政管理體制、項目管理和發電上網等作了進一步明確的規范。
《可再生能源上網電價及費用分攤管理試行辦法》,對法律規定的上網電價和費用分攤制度,作了相對比較具體的規定。
國家電力監管委員會了《電網企業全額收購可再生能源電量監管辦法》再次重申了電網企業全額收購可再生能源電量和優先上網的政策,并對相關事宜做出了詳細的規定。
國家發改委價格司了《可再生能源電價附加收入調配暫行辦法》,并與國家電監會公布了三批可再生能源電價補貼和配額交易方案,落實了從2006年1月到2008年6月可再生能源發電企業的電價補貼。
(2)具體內容
明確范圍:生物質發電為農林剩余物發電、垃圾發電、畜禽糞便發電、工業有機廢棄物與有機污水發電等。
收取可再生能源附加費:在電價中按0.002元/kWh的標準收取可再生能源附加費。(農用電和除外)
全額上網:明確電網企業需全額收購生物質發電企業的電量。
固定電價:明確生物質發電的電價為,本省帶脫硫燃煤發電機組標桿電價的基礎上加0.25元/kWh,自2007年10月起又增加0.1元/kWh的臨時補貼。
電網接入點:明確電網接入分界點為發電企業圍墻外第一個電桿(架),接網線路由電網企業建設。
接網費用:明確接網費用的標準按線路長度制定,50公里以內為每千瓦時1分錢,50~100公里為每千瓦時2分錢,100公里及以上為每千瓦時3分錢。
費用分攤:生物質發電高于本省標桿電價部分和接網費用從可再生能源附加中支付。
(6)《可再生能源發展專項資金管 理暫行辦法》
體現國家財政資金對發展可再生能源的扶持政策。
第二條發展專項資金是指由國務院財政部門依法設立的,用于支持可再生能源開發利用的專項資金。發展專項資金通過中央財政預算安排。
第三條發展專項資金用于資助以下活動:(一)可再生能源開發利用的科學技術研究、標準制定和示范工程;……(四)可再生能源的資源勘查、評價和相關信息系統建設;(五)促進可再生能源開發利用設備的本地化生產。
(7)關于執行資源綜合利用企業所得稅優惠目錄有關問題的通知(財稅[2008]47號)
企業自2008年1月1日起以《目錄》中所列資源為主要原材料,生產《目錄》內符合國家或行業相關標準的產品取得的收入,在計算應納稅所得額時,減按90%計入當年收入總額。享受上述稅收優惠時,《目錄》內所列資源占產品原料的比例應符合《目錄》規定的技術標準。
《目錄》第三、16中明確:綜合利用的資源為農作物秸稈及殼皮(包括良好死作物秸稈、農業經濟作物秸稈、糧食殼皮、玉米芯);生產的產品為代木產品、電力、熱力及燃氣;技術標準為產品原料70%以上來自所列資源。
四 重要政策解讀
1 《關于加快推進農作物秸稈綜合利用的意見》國務院辦公廳([2008]105號)
(1)指導思想
以科學發展觀為指導,認真落實資源節約和環境保護基本國策,把推進秸稈綜合利用與農業增效和農民增收結合起來,以技術創新為動力,以制度創新為保障,加大政策扶持力度,發揮市場機制作用,加快推進秸稈綜合利用,促進資源節約型、環境友好型社會建設。
(2)基本原則
統籌規劃,突出重點。根據秸稈的種類和分布,統籌編制秸稈綜合利用規劃,穩步推進,重點抓好秸稈禁燒及剩余秸稈綜合利用工作。
因地制宜,分類指導。結合各地生產條件和經濟發展狀況,進一步優化秸稈綜合利用結構和方式,分類指導,逐步提高秸稈綜合利用效益。
科技支撐,試點示范。充分發揮科技支撐作用,著力解決秸稈綜合利用中的共性和實用技術難題,努力提高秸稈綜合利用的技術、裝備和工藝水平,并積極開展試點示范。
政策扶持,公眾參與。加大政策引導和扶持力度,利用價格和稅收杠桿調動企業和農民的積極性,形成以政策為導向、企業為主體、農民廣泛參與的長效機制。
(3)主要目標
秸稈資源得到綜合利用,解決由于秸稈廢棄和違規焚燒帶來的資源浪費和環境污染問題。力爭到2015年,基本建立秸稈收集體系,基本形成布局合理、多元利用的秸稈綜合利用產業化格局,秸稈綜合利用率超過80%。
(4)推進產業化需要做的工作
加強規劃指導。開展秸稈資源調查,編制秸稈綜合利用中長期發展規劃。根據資源分布情況,統籌考慮綜合利用項目和產業布局。加快建設秸稈收集體系。建立以企業為龍頭,農戶參與,縣、鄉(鎮)人民政府監管,市場化推進的秸稈收集和物流體系。建設必要的秸稈儲存基地,建立和完善秸稈田間處理體系。加強技術與設備研發;開展技能培訓和技術推廣;實施技術示范和產業化項目;加大政策扶持力度。
利用方式。種(養)植業綜合利用秸稈;秸稈快速腐熟還田、過腹還田和機械化直接還田、生產優質飼料、食用菌生產。秸稈能源化利用;秸稈生物氣化(沼氣)、熱解氣化、固化成型、炭化、纖維素制燃料乙醇。以秸稈為原料的加工業:生產非木紙漿、人造板材、包裝材料、餐具等產品,以及秸稈飼料加工業和秸稈編織業。
(5)加大政策扶持力度
加大資金投入:研究制定政策引導、市場運作的產業發展機制,不斷加大資金投入力度。對秸稈發電、秸稈氣化、秸稈燃料乙醇制備技術以及秸稈收集貯運等關鍵技術和設備研發給予適當補助。將秸稈還田、青貯等相關機具納入農機購置補貼范圍。對秸稈還田、秸稈氣化技術應用和生產秸稈固化成型燃料等給予適當資金支持。對秸稈綜合利用企業和農機服務組織購置秸稈處理機械給予信貸支持。鼓勵和引導社會資本投入。
實施稅收和價格優惠政策:把秸稈綜合利用列入國家產業結構調整和資源綜合利用鼓勵與扶持的范圍,針對秸稈綜合利用的不同環節和不同用途,制定和完善相應的稅收優惠政策。完善秸稈發電等可再生能源價格政策。
(6)保障措施
落實地方政府責任。要把秸稈綜合利用和禁燒作為推進節能減排、發展循環經濟、促進農村生態文明建設的一項工作內容,實現秸稈綜合利用和禁燒目標。
加強部門分工協作。建立由發展改革部門會同農業部門牽頭、各有關部門參加的協調機制。發展改革委要會同農業部――規劃編制;農業部――秸稈資源調查;科技部要會同農業部――技術研發和推廣;財政部――財稅優惠政策;環境保護部――秸稈禁燒。
嚴格禁燒監管執法。明確秸稈禁燒范圍。加強對秸稈禁燒工作的督促檢查,加大實時監測和現場執法力度,依法查處違規焚燒行為。
廣泛開展宣傳教育。開展秸稈綜合利用和禁燒宣傳教育活動,充分發揮新聞媒體的輿論引導和監督作用,提高公眾對秸稈綜合利用和禁燒的認識水平與參與意識。
2 《秸稈能源化利用補助資金管理暫行辦法》財政部(財建[2008]735號)
(1)范圍
第二條:本辦法所指秸稈包括水稻、小麥、玉米、豆類、油料、棉花、薯類等農作物秸稈以及農產品初加工過程中產生的剩余物。第四條:支持對象為從事秸稈成型燃料、秸稈氣化、秸稈干餾等秸稈能源化生產的企業。對企業秸稈能源化利用項目中屬于并網發電的部分,按國家發展改革委《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》(發改價格[2006]7號)規定享受扶持政策,不再給予專項補助。
(2)支持條件
第六條:申請補助資金的企業應滿足以下條件:企業注冊資本金在1000萬元以上;企業秸稈能源化利用符合本地區秸稈綜合利用規劃;企業年消耗秸稈量在1萬噸以上(含1萬噸);企業秸稈能源產品已實現銷售并擁有穩定的用戶。
(3)申報所需提交的資料
第八條:企業在申報時,應按要求填報秸稈能源化利用財政補助資金申請報告及申請表(格式見附件),并提供以下材料:秸稈收購情況,包括:收購秸稈的品種、數量、價格及水分含量等有關憑證:秸稈能源產品產銷情況,包括:各類產品產量、銷量及銷售價格等,并提供銷售發票等憑證:秸稈能源產品質量及檢測報告:與用戶簽訂的秸稈能源產品長期供應協議:單位產品能耗、環保、安全等有關材料。
(4)項目申報渠道
第九條:申報企業按屬地原則將資金申請報告及相關材料報所在地財政部門,省級財政部門組織檢查、核實并匯總后,于每年3月31日前報財政部。
第十條:財政部組織相關專家對申報材料進行審查,核定補助金額,并按規定下達預算、撥付補助資金。
(5)補助資金力度
據可靠消息稱:補助資金按利用每噸秸稈補助100~150元。
五 未來產業總體發展趨勢
生物質能源規模化利用產業在很長一段時期內,將得國家層面的產業政策支持。而且支持的力度將越來越大、支持的范圍將越來越廣,支持的方式將越來越具體。政策將主要包括財政放寬市場準入、加強產業指導,提供財政資金、給予稅收優惠、拓展融資渠道等方面。
生物質能源化利用產業的市場化程度將越來越高,政府資金對建設項目的資本金支持將越來越少,資金將主要用于基礎理論研究、產業化技術及設備研發、標準制定等方面。項目建設將主要由商業投資完成,財稅優惠政策將主要體現在對項目建成后所銷售的產品或提供的服務給予補貼。
生物質能源化利用產業的技術將進一步多元化,將研發出眾多適用于不同原料、不同地區、不同條件的實用技術和裝備,更好地體現生物質能源化利用必須堅持“因地制宜”的基本原則。
生物質能源化利用的市場化程度將越來越高,生產的產品將越來越多地進入流通環節,徹底改變產品局限于農村就地使用局面。
農民將越來越多地參與到生物質能源化利用產業,也將對生物質原料和產品實現“該買的買,該賣的賣”,而不是采取“自產自銷”的方式。
生物質能源化利用產業發展將越來越規范,各種相關標準將相繼制定并得到執行。
六 未來政策走向
進一步擴大對可再生能源支持的范圍,并加大對可再生能源利用的扶持力度,以提高可再生能源在能源消費結構中的比重,到2010年,使可再生能源消費占我國能源消費總量的10%,到2020年達16%左右。
進一步支持農村可再生能源利用,以解決偏遠地區無電人口的供電問題和農村生活燃料短缺問題。
篇10
關鍵詞:新能源;新能源科學與工程;培養方案;課程體系
作者簡介:韓新月(1982-),女,河南商丘人,江蘇大學能源與動力工程學院,講師;何志霞(1976-),女,甘肅涇川人,江蘇大學能源與動力工程學院,副教授。(江蘇 鎮江 212013)
基金項目:本文系江蘇大學教學改革項目(項目編號:JGZD2009025)、江蘇省高等教育教學改革研究重中之重課題(課題編號:2011JSJG006)的研究成果。
中圖分類號:G642 文獻標識碼:A 文章編號:1007-0079(2013)05-0009-03
一、我國高校設立新能源專業的必要性
能源問題與環境問題是21世紀人類面臨的兩大基本問題,發展新能源是解決這兩大問題的必由之路。新能源是相對于常規能源而言,以采用新技術和新材料而獲得,在新技術基礎上系統地開發利用的能源,如太陽能、風能、地熱能、海洋能等。由于新能源具有再生、清潔、低碳、可持續利用等優勢,所以越來越多的國家開始重視它。而且新能源可以作為促進人類發展和保護環境的重要途徑,所以這些國家在相關政策中都增加了新能源的元素。新能源產業的發展也是未來中國可持續發展的關鍵。但是,和發達國家相比,我國新能源產業化發展起步較晚,技術相對落后,總體產業化程度不高。不過,我國天然資源非常豐富,市場需求空間很大,在政府大力發展新能源及可再生能源政策的帶動下,新能源領域成為大型能源集團、民營企業、國際資本、風險投資等諸多投資者的投資熱點,技術利用水平正逐步提高,具有較大的發展空間。“十二五”期間將是我國新能源產業從起步階段進入大規模發展的關鍵轉折時期。我國新能源在這一時期的發展總目標是:建立初步適應大規模新能源發展的電網等重大基礎設施體系,推動新能源裝備制造業的壯大和升級,促進新能源市場的不斷擴大,爭取在2015年將非化石能源在能源消費中的比重提高到12%左右。[1]
盡管國家已經把發展新能源放在一個重要的戰略位置上,一場新的能源革命已在悄然進行,它必將帶來新的經濟繁榮、新的社會理念和新的生活方式。但是,我國新能源產業發展過程中的一大難題是缺少成熟先進的新能源技術。我國主要的新能源設備和技術完全依賴進口,新能源領域的科技創新能力明顯不足。而新能源產業化進程中的這些難題有待專業人士去破解。所以,培養新能源方面的專業和復合型人才是重中之重。[2]但是,新能源產業作為一個錯綜復雜的資源環境復合體,涉及物理學、化學、流體力學、傳熱學、電子電工學、材料科學、生物學、管理學、工業經濟學等學科內容,是一個典型的多學科交叉的新興產業。[3]因此,需要設立專門的新能源專業來滿足,新能源產業對新能源人才要有寬的知識面、自主的學習能力、豐富的想象力、敏銳的洞察力以及較強的溝通協調能力等要求,進而要求高校做好優化人才培養層次、改進人才培養方案等工作。
國外已有一些著名大學建立了新能源的本科專業,用于培養太陽能、風能、生物質能等方面的科技人才,如澳大利亞的新南威爾士大學設立了專門的光伏與可再生能源工程學院,并于2000年開設了光伏與太陽能本科專業,2003年又開設了可再生能源工程本科專業;澳大利亞國立大學依托其可持續能源系統中心也建立了四年制的可再生能源系統專業。此外,意大利的都靈理工大學和米蘭理工大學都開辦了四年制的可再生能源專業。美國的俄勒岡州科技學院于2005年也建立了可再生能源四年大學本科學位課程。隨著全球能源結構的變化,對于新能源方面的人才需求不斷增加,世界上將會有更多的高校開辦有關新能源的專業。
我國高校在新能源專業設置和新能源產業專業人才培養方面還落后于發達國家。為順應時代的發展,為國家培養新能源這一新興產業的專業人才,2010年7月經教育部審批,浙江大學、中南大學、江蘇大學等11所高校首次設立新能源科學與工程專業。其中江蘇大學的新能源科學與工程本科專業由能源與動力工程學院承擔開設任務,已分別于2011年9月和2012年9月招收第一批和第二批本科生。關于新能源科學與工程專業本科生的培養方案、培養模式和培養體系則處于不斷探索和完善中。
二、 新能源科學與工程專業的培養方案
在對國內外新能源相關專業人才培養充分調研的基礎上,分析國家社會和經濟發展要求,基于新能源產業特點及企業和社會對新能源專業人才知識結構和能力結構的要求,同時結合本校自身的學科特色和優勢,確定了新能源專業人才培養方案,主要包括專業培養目標的確立及科學、合理的課程體系的設置、可行的教學計劃的制訂等。
1.培養目標
專業的培養目標是專業建設和一切教學活動的基礎、依據,也是人才培養的最終目的。新能源科學與工程專業在國內甚至在世界上都是非常新的專業,目前處于初步形成和探索階段,因此,找準本校專業人才培養定位和確立該專業人才培養的長遠目標尤為重要。江蘇大學能源與動力工程學院結合自身實際情況,依托機械工程、電氣信息工程、材料科學與工程、化學化工、土木工程等學科專業的支持,并結合新能源產業的特點設立了新能源科學與工程專業,使培養出來的學生具有良好的綜合素質和創新意識,富有社會責任感,具有國際一流的視野,具備新能源科學與工程這一強交叉學科寬厚扎實的物理、化學及熱流體科學基礎理論,系統掌握新能源科學與工程應用專業知識及技能、新能源轉換與利用原理、新能源裝置及系統運行技術,能勝任新能源技術相關的科學研究、工程設計、技術開發及技術經濟管理等工作的高級專門人才。
2.課程體系的構建
盡管自2010年以來國內陸續已有許多高校正式獲批新能源科學與工程專業在本科階段的招生資格。但總體來看,我國系統培養新能源科學與工程本科生、研究生的工作才剛剛起步,對于相應課程體系的構建也處于探索階段。一個專業所設置的課程相互間的分工與配合構成課程體系。課程體系是否合理、課程內容是否先進直接關系到培養人才的質量。而且,一個專業要具有區別于其他專業的培養方向和業務范圍,就應有自己獨立的課程體系。[4]新能源科學與工程專業是一門內容豐富而又廣泛的科學與工程,屬交叉學科。它與數學、物理、化學、生物學等緊密相關,又強烈地依托于能源與動力工程、材料、機械、電氣、化工、自控和生物工程技術的發展。由于國內在這方面的研究幾乎為空白,因此,如何以這些學科為依托,形成內容先進、結構合理的課程體系是急需解決的一項重大課題。筆者根據孫根年有關課程體系優化的思路給出了系統思考下新能源科學與工程專業課程體系的總體結構,如圖1所示。[5]
由圖1可以看出,在層次上將新能源科學與工程課程劃分為通識教育平臺課程、學科專業基礎課程、專業(方向)課程、集中實踐環節和課外實踐環節五個方面。新能源科學與工程課程體系作為一個系統,不同的課程類別在培養目標和培養規格的指導下相互作用、相互影響,共同服務于新能源科學與工程專門人才培養這一特定的功能。
3.教學組織與實施
基于新能源科學與工程專業的培養目標及課程體系結構,考慮到本地區、本學校的實際情況,筆者制定的新能源科學與工程專業的指導性教學計劃如圖2所示。
由圖2可以看出,在教學組織上前五學期主要進行普通文化課和專業技術基礎課的教學,為后續專業課程的學習打下良好基礎。同時,在第二、三、四、五學期還安排了金工實習、專業認知實習、電工電子實習和機械設計課程設計,目的是增加學生在校期間的動手操作機會。第六、七學期組織專業(方向)課程的教學和實習實訓,核心課程均采用一體化教學方式。第八學期開展畢業設計環節,從而培養學生綜合運用所學知識、結合實際獨立完成課題的工作能力。
三、 新能源科學與工程專業培養計劃的特色
1.以厚基礎、寬平臺、交叉學科為理念,強調扎實的物理、化學和熱流體科學基礎理論
課程建設時,首先在物理、化學基礎理論方面增加了“大學化學”、“物理化學”、“能源與環境化學”和“半導體物理”課程。其次,根據新能源專業的特點,強調物理、化學基礎的同時,通過減少“工程圖學”、“工程力學”和“機械原理與設計”課程的學時數來弱化機械類課程。再次,為了充分發揮本校本學院學科優勢和特點,在熱流體理論方面除了開設“流體力學”、“工程熱力學”和“傳熱學”課程外,還開設了“熱流體數值計算基礎”和“新能源利用中的熱流體理論與技術”兩門專業特色課程。目的是提升專業內涵,強化特色,確保學生具備新能源領域相關的扎實的基礎理論,是學生今后在本專業及相關領域是否具備發展潛力的關鍵所在。
2.強調實踐教學及新能源工程訓練
首先,增加了“現代分析測試技術”課程。其次,增加了實習環節的學時數,把一般安排在第六學期的三周生產實習變為第四學期末的一周認知實習和第六學期的三周生產實習。目的是增加實踐教學,先認知實習,后生產實習,使實習環節更為科學和合理。再次,還增加了項目設計,把一般安排在第七學期的兩周課程設計修訂為第六學期末的兩周課程設計和第七學期末的兩周項目設計。目的是先開展某門課程的課程設計,后進行具體的項目設計,設置更為科學和合理。通過指導學生開展設計性、綜合性項目設計,培養學生發現問題、解決問題的創新能力。此外,還增加了新能源工程訓練環節,在此環節中學生和指導老師雙向選擇后,學生參與到老師的科研項目中。指導老師在與國內外新能源企業合作中,向學生提供不同類型的專業實踐機會。這個環節是在第七學期前完成,設置此環節的目的是培養學生實踐創新和工程應用能力。通過明確的學分要求保證學業導師制的落實。指導老師通過這樣一個環節對于特別優秀的學生可向學院推薦其保研,實現本研貫通培養,前后的培養具備一定的連續性。最后,為了充分利用學科資源及已有的實驗條件,培養學生實踐創新能力,更好地滿足新能源專業對學生實踐能力和新能源技術工程應用能力的高要求,在課內及集中實踐環節總學分要求基礎上還增加大于等于六個學分的課外實踐要求(社會實踐、競技活動)。
3.體現多學科交叉特點
在課程設置時,除開設“工程圖學”、“工程力學”、“電工電子學”、“機械原理”、“工程材料”等課程外,還增開了物理、化學方面的課以及“新能源材料”、“現代生物學導論”、“能源與環境”、“新能源系統自動控制原理”課程,這樣充分體現了新能源科學與工程專業和動力工程及工程熱物理、應用化學、材料物理、機械工程、化學工程與技術、環境科學與工程各學科的交叉。
4.重視形成寬闊的國際視野
首先,學校開設了全英文及雙語課程,比如全英文的“太陽能光伏技術”以及雙語的“熱流體數值計算基礎”、“熱泵原理與應用”、“生物質燃燒及混燃技術”課程。其次,借鑒國外新能源專業的課程設置增設了反映新能源領域前沿的“生命周期評價”課程。此外,還增設“新能源前沿及工程應用專題”必修課。這門課要求學生在第七學期結束前聽取學院安排的新能源前沿及工程應用專題講座7次以上。專題可以是合作企業、國內外知名專家的講座,也可以是本專業教師科研最新進展的講座,目的是讓學生了解本專業領域的最新研究進展及發展趨勢,拓寬視野,盡快適應社會發展要求,同時提高學生的專業興趣。
5.以太陽能為主,兼顧生物質能和風能,提供其他種類新能源的廣泛選擇的專業定位
首先,在太陽能方面,學校設置有“太陽能熱利用”和“太陽能光伏技術”專業課;在生物質能方面,開設有“現代生物學導論”和“生物質能轉化原理與技術”;而在風能方面,設置有“風力機空氣動力學”和“風力發電與控制技術”專業課。其次,還提供了廣泛的新能源相關選修課程來滿足學生對不同專業的需求,比如“氫能與新型能源動力系統”、“新能源發電并網技術”、“水力發電與水電站”、“燃料電池原理與技術”、“熱泵原理與應用”、“生物柴油制備及應用”、“生物質燃燒與混燃技術”、“能源工程管理”、和“能源經濟學概論”等課程。
四、結束語
新能源科學與工程專業的設置順應時代的發展,是我國可持續發展的需要。但是,由于新能源科學與工程專業是非常新的專業,與之配套的培養方案、課程安排等還處于起步探索階段。筆者考慮到本地區、本學校的實際情況,同時結合新能源產業對人才的要求提出了具有鮮明特色的新能源科學與工程專業的培養方案,以供參考。筆者相信江蘇大學有能力、有信心建設好該專業,為國家經濟的可持續健康發展輸送合格的人才。
參考文獻:
[1]任東明.中國新能源產業的發展和制度創新[J].中外能源,2011,
(1).
[2]王偉東,艾建軍,楊坤.新能源產業人才培養問題與對策[J].中國電力教育,2011,(12).
[3]張玨.新能源產業發展所需專業人才培養探討[J].中國人才,
2010,(8).