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自从工业革命以来,城市发展的产业结构就收到了强烈的冲击,第一产业比重逐年降低,而工业的比重却逐年上升,其中基于资源开发和研究的能源产业的发展十分迅速。科技作为第一生产力的时代特征,为生产、生活都带来了前所未有的便捷和效率。在当今社会,能源的消耗总量和利用效率同经济发展和环境保护的关系十分密切,在经济发展的背后,我国能耗、碳排放都表现为持续增长的状况。节能减排成为了能源与动力工程研究的重点,并且也是今后长期需要坚持的工作。
关键词:
能源与动力工程;环境污染;驱动因素;节能减排
一、引言
无论是汽车开动、轮船离港和飞机起飞等等机器的运转,还是信件的邮寄、电话的通讯和网络的传输等等我们日常生活所常见的现象都需要由能源作为支撑和动力。能源为我们所处的城市提供了源源不断的能量流,有了能源我们的城市才能充满生机与活力,才能不断地向前发展。我国目前正处在城市化快速发展的关键时期,是能源消耗大国。能源的大量消耗带来了环境的污染,能源供需矛盾显而易见,成为了我国当下以及今后长期发展的重点所在,节能减排工作必须落到实处,节能技术的研究刻不容缓。节能减排是我国面对环境问题和能源的消耗而提出的政策方针,是通过不同的手段和措施,降低工业生产和居民生活过程中的能源投入以及污染物的排放,实现城市化进程不断提升和城市经济社会的永续发展的目标。但是由于我国的人口、经济增长方式和经济规模、产业结构和节能技术等因素的影响,能源浪费和排放超标的问题越来越严重,节能减排的工作效果甚微,加剧了能源消耗和保护环境的矛盾,导致了我国经济发展带的瓶颈,带来了强大的制约作用。因此,本文试图从能源和动力工程的角度入手,对我国能源问题和动力工程进行解析,明确能源消耗居高不下的内在原因,进而对节能减排从能源消耗因素和动力工程节能技术等角度出发,分析节能减排的具体方法和策略。
二、能源问题和动力工程
能源是人类活动的物质基础和动力源泉,在一定程度上来说,人类的发展离不开能源的开发和利用。能源发展、环境可持续已经成为当下全球性的议题。能源的种类繁多,且因为新技术的发展,许多新能源逐渐出现在人们的视野当中,并有逐渐成为发展主流的趋势。根据不同学者的研究和总结,能源有八种分类方法,但是人们对于能源的关注点在于它是否能够可再生,是否能带来严重的污染,是否能在现有技术的支撑下进行安全的利用等等,这些对于能源的关注也从侧面反映出现今能源发展所遇到的问题。传统化石能源的枯竭、新能源的开发实用技术不足、能源紧张导致的经济和社会发展的一系列问题成为了当今能源问题的主要方面,统称为能源危机。我国是世界上产能和耗能的大国,能源的产量仅次于美、俄,处在世界第三位的位次,但是能源消耗更大,位居世界第二。同时,我国的能源结构、能源利用技术、节能减排技术却并不理想。能源危机成为我国面临的重大挑战之一,煤炭、电力、石油和天然气等能源成为能源危机中的主要角色,尤其是石油的短缺以及由其引起的结构性矛盾成为我国经济发展的最大难题。动力工程主要是致力于煤、石油等传统能源的高效利用和新能源的创新开发。动力方面则包括内燃机、锅炉、航空发动机、制冷及相关测试技术1。动力工程作为目前能源研发的主要领域,需要在能源转换与热力环境保护等方面具有较高水平的专业人才,同时也需要同自然科学、人文和社会科学等学科领域形成良好的学科交流局面,共同促进我国能源的可持续发展。
三、节能减排分析
节能减排的首要任务在于节能,节约生产和生活等方方面的能源使用以及提升能源的利用率,从源头上治理能源问题。在节能的基础上,严格控制污染物的排放,大力发展污染治理以及回收再利用的技术,实现能源使用终端的零排放或者少排放。首先,明确能源消耗的内在因素,对症下药2。能源的消耗是多方面因素的综合作用,经济快速的增长、经济规模的不断扩、产业结构的失衡、节能技术的落后,共同导致了能源的大量投入。因此,对症下药,根据不同的问题提出不同的针对性的解决方法,优化能源投入结构,达到节能目的。其次,从动力工程的角度出发,从内燃机、锅炉、航空发动机、制冷等生产和生活的能源利用核心出发,发展核心环节的能源利用技术,提升能源利用效率。而动力工程技术的研发对于不同的能源类型又有不同的要求。对于煤来说我们需要提升其使用率和终端污染处理技术。对于石油来说,我们应该寻找替代能源以及替代能源的提炼方法。对于新能源来说,现有的太阳能、风能等能源的使用技术需要进一步的优化和普及,更多的新能源还需要专业人才去测试和研发。
四、结语
综上所述,能源能够决定一个城市甚至一个国家的发展,其中石油等战略性资源的重要性更加突出。能源危机的出现对我们是一种警醒,更是一种促进,在能源危机的压力下,不论是从国家的宏观统筹还是从个体企业的技术优化都表现出积极的应对。在能源与动力工程领域,相关技术人处于起步阶段,需要不同行业专家、不同专业学科等的共同努力,以科学发展观和建立资源节约型和环境友好型的城市为指导,打破传统能源制约,利用新技术和新工具,实现我国能源的高效、合理应用最终消除我国经济发展的能源制约,为国家综合国力的提升和国际话语权的改善等提供坚实的能源支撑。
参考文献:
[1]徐祥博.浅谈能源与动力工程的节能技术[J].黑龙江科技信息,2013,(36).
一般情况下,电厂在夜间用电时间相对较长,如果采用电压运作的方式来解决夜晚电厂的照明问题,这在很大的程度上会减少电力损耗,是一个很好的节电措施。积极响应国家的节能减耗的号召和出于企业运作成本的考虑,节能理念在这几年已经深入到企业管理的方方面面。作为高耗能照明的一种替代选择,荧光灯等节能灯具的大规模应用是一个必然的趋势。在一定程度上,节能灯对于节约能源的基本国策也有很大的推进作用,自然得到政府和政策支持。电力产业可以大力宣传和普及节能灯具,是一种以实际为导向,从毫末处践行节能降耗的表现。
2合理规划空载运行变压器的数量
火电厂在没有负荷的情况下,由于运行的需要,也必须保证运行一定数量的变压器。由于电力系统电阻的大量存在,在无任何负载的情况下的电力系统依然会消耗大量的电能。如果电力设备的可靠性能够得到保障,然后使用低电压的工厂布线可以用暗备用功率中心的方式替代能源中心的运行方式,这样可以达到良好的节能效果。
3高效实用电机标准
高效电机与其他电机系列相比,占消费的比重只有80豫。在将来的很长的时间里,将取代低效电机,将是节省能源效率的主要方式。与低效电机不同,高效率电机制造过程中,采用高品质、低损耗的磁性材料,利用先进的制造技术和工艺。因此最终制造出来的电动机各种运行参数高,性能好,可以高效的利用电能,最大程度的较少电能的无效损耗。故在电气节能上,结合实际情况选用电动机是一个有效的措施。电气产业大力实施节能措施最主要是为了解决我国当下的电力能源供需矛盾,然而实施节能措施,只是解决了“节流”问题,要解决“开源”问题,还需要在新能源开发利用方面进行深入的探讨。我国的能源危机是实际存在的,但我国拥有广大的能源资源,特别是在新能源的开发上,有很大的发展潜力。这就需要我国一方面要大力发展新能源的技术,加速新能源的开拓进程。新能源一般都具备清洁、可持续的特点,新能源的开发和利用具有巨大的发展前景,多种新能源广泛分布于全国。各省可以根据不同的经济区域,以某种新型的能源,进行相应的研发,基础设施建设和政策支持。特别是要注意基于不同地区的特色,开发新能源要与环境保护结合起来。
4促进我国风电技术应用水平提升风电产业
目前尚处于起步阶段,需要国家的政策支持,同时市场培育也是不可或缺,国内风电设备制造企业和科研院所以科技创新为支撑,包括改进的风力涡轮机的整体设计能力,解决转换器和控制系统及其他关键部件的设计制造问题,推动风电设备国产化。随着我国风电研发水平的提升,风电设备国产化的速度和规模也将快速增长,风电产业的发展成本将逐渐降低,并逐步建立具有国际竞争力的风电产业体系。
4.1统筹开发地热资源
目前已探明地热储量超过2500滚烫的温泉所具有的能量,有超过270个地热田,天然的热量是1.1伊102J/年。高温地热田主要集中在,云南和台湾省,是开展地热研究的重点。中国90豫以上的地热资源是20多度低温地热资源,这同时也是种植业和孵化基地的理想场所,这些地热能源对于农业的发展也是极其有利的。高温地热资源是开发电能的重点,是地热资源中战略意义较高的资源
4.2加强核能新技术的开发研究
【关键词】节能环保;汽车新能源;节能技术;应用研究
0.引言
在经济和科技高速发展的同时,能源危机和环境污染正成为影响人类生存和发展的重要问题,节能与环保正成为21世纪人类社会和谐发展的主题。汽车燃油消耗和废气排放,已经成为能源危机和环境污染的主要诱因,为了人类社会的可持续发展,急需在汽车工业中应用新能源与节能技术,以降低能源消耗和环境污染。研究汽车新能源与节能技术已经成为汽车发展的重要方向,汔车动力正从汽油向清洁柴油、混合动力、燃料电池等方向过渡。本文就当前汽车新能源与节能技术的发展和应用进行了简要的探讨。
1.汽车节能技术
1.1汽车混合动力技术
汽车混合动力技术是当前汽车新能源与节能技术中发展较为成熟的一项技术,也是人们较为熟悉的技术。在汽车混合动力技术方面,丰田作为先行者凭借混合动力的环保理念取得了极好的成级。目前所采用的汽车混合动力技术,有汽油机与电动机混合、柴油机与电动机混合两种。实际上,混合动力技术主要是应用电动机和发动机相配合,以获得加速成和爬坡等工况下所需要的爆发力,而在汽车高速巡航状态时,则减少发动机出力,从而减少发动机的油耗。此外,混合动力技术还有能量回收技术的应用,在汽车制动情况下,可以将制动所产生的热量进行转变,提供给电动机作为能量。
通常情况下,混合动力汽车可以选择单独使用电动机驱动。从电机输出功率在整个混合动力系统功率中所占的比重来看,可分为混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统。第一种混合动力系统所采用的混合动力,是在内燃机上增加启动电机的方是所获取的,所采用的启动电机是发电启动一体式电动机,以此为基础控制发动机启动和停止。轻混合动力系统则采用集成启动电机,这一第汽车减速成和制动时,能够吸收部分能量,而在汽车行驶过程中发动机则等速运转。中混合动力系统采用高电压电机,当汽车在加入或大负荷状态时,电机辅助驱动以补充发动机自身功率的不足。完全混合动力系统采用高压启动电机,其混合程度可达50%以上,是当前混合动力技术发展的主要方向。
1.2蓝驱技术
蓝驱技术是在原发动机和车型基础上进行优化,以降低汽车燃油消耗的节能技术。相较于普通车型,应用蓝驱技术的车型调整了变速箱3挡到5挡的传动比,使汽车在高速成巡航状态下能够更省油。同巅,蓝驱技术还从空气动力学原理出发,对车身设计进行了优化,如底盘高度、风阻系数、胎压、滚动阻力等。
1.3汽车压燃技术
目前汽车所采用的往复式内燃机,所采用的燃料主要为汽油和柴油,汽油采用火花塞点火,柴油采用活塞压燃方式点火,点火方式的不同使得紫油机压缩比比汽油机更高,燃油效率相对较高,但汽油机所采用的火花塞点火方式,使其发动机工作震动小,噪音小。汽车压燃技术则是将两种技术进行融合所产生的新技术,采用汽车压燃技术的发动机,其技术结构相较于普通发动机更为复杂,其压缩比更高,燃料能在同一时间燃烧,从而提高了燃油使用率,同时由于采用了稀薄的混合气压缩点燃,能有直接通过调节喷油量来调节扭矩而不用节气门。此外,由于采用压燃技术,发动机燃烧温度极低,能有效减少辐射热传递,且燃烧周期短,其燃烧过程更多是化学反应,在目前污车节能技术中发展相对成熟。
2.汽车新能源
2.1氢动力技术
氢动力目前主要应用于宝马和本田两个汽车品牌之中。在宝马汽车中,应用了一套绝热能力极佳的储气系统,该系统采用多层复合金属材质,采用3mm中空设计,可以有效的将槽内温度保持在-250℃,用以储存气动力技术所采用氢气燃料,能有效的将氢气维持在液态情况下。虽然这个储气系统体积庞大,但能够省却安装冷却机构的空间,因此可以不增加体积和生产成本,同时不用增加机械结构。不过氢动力技术最初设计的目的,并不是纯粹氢燃料动力,而是采用汽油/氢气双燃料,真正使用氢单一燃料的车型在首批产品中仅有5辆。
采用氢气作为燃料,其烧烧特性同汽油并不相同,在采用汽油/氢气双燃料时,很难将燃烧效果最佳化,既便达到了,在进行汽油和氢气燃料切换时,汽车动力也会产生明显的落差。为此,在实际应用中,对两种燃料的动力曲线进行了限制,使得汽车动车受到部分限制,以使乘客感受不到切换时动力上产生的落差。
2.2电力驱动技术
电力驱动是将汽车汽油发动机和柴油发动机替换为电动机,采用电能作为能源,为汽车行驶提供动力。这种技术所采用的燃料清潮,同时输出扭矩大,应用在汽车中有较好的经济效益。但是,采用电力驱动技术,其难点在于动力充电的问题,以及充电后汽车续航能力的问题,虽然目前应用电动力技术的汽车已经开始量产,但这两个问题依然没能得到良好的解决。实际上,电池技术是新能源汽车研究的关键性技术之一,目前主要集中在电池安全性、可靠性、轻量化等方面,需要重点支持驱动电机系统、电动空调、电动转向、电动制动等能力。根据规划,我国2015年,纯电动乘用车、插电式混合动力乘用车最高车速成不低于100公里/小时,驱动能力与成本都将进一步得到改善。
2.3燃料电池技术
燃料电池技术,是采用氢气、甲醇等作为燃料,经过化学反应产生电流驱动汽车的一种新能源技术。燃料电池的能量是由氢气与氧气发生化学作用所产生的,而不是经过燃烧产生的。这一过程是直接将氢气、甲醇等转变为电能,整个过程不会产生有害物,同时能量转换效率比内燃机更高,是一种理想的节能环保技术。但在实际应用中,单个燃料电池所提供的动力极为有限,通常需要结合成燃料电池组,以获得足够的动力。目前,燃料电池技术已经被广泛应用于福特、丰田、通用等汽转公司,具有极高的价值。
3.结束语
当前全球都面临着能源问题,主要表现为能源储量不足、能源利用效率低、现有能源结构污染严重等方向。需要积极研究新能源作为替代,开发新的节能技术,从而降低汽车的能源消耗与环境污染,促进人类社会的持续发展。 [科]
【参考文献】
[1]史永基,高雅利,王宇炎.新能源汽车节能减排技术研究进展[J].传感器世界,2011(07).
[2]李志达,望义熙,周世权.太阳能车机电控制系统的研究[J].汽车电器,2010(11).
教学目的( 一) 知识与能力1.知道什么是能源。
2.知道什么是一次能源、二次能源。
知道哪些能源是常规能源、哪些能源是新能源。
3.知道解决能源问题的重要性和主要出路。
(二)过程与方法
1.通过举例、列举数据的方法了解能源的种类及发展趋势。
2.阅读、讨论、讲授配合进行。
(三)情感态度与价值观
1.初步认识能源对人类具有巨大的促进作用。
2.培养学生的求知欲,使学生乐于探索,并初步具有解决问题的能力,提高学习物理的兴趣。
教学过程
(一)引入新课
提问:同学们每天要吃饭、喝水,用什么来煮饭、烧水呢?(煤,煤气,柴禾、天然气……)教师:同学们说得都对,把生米做成熟饭,把生水烧开都需要能量。煤、煤气、柴禾、天然气等等在燃烧时都能提供能量。
那么要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢?(汽油或者柴油)提问:对,汽油、柴油燃烧时也能提供能量。同学们再想想,江河里的水流能不能提供能量呢?学生回答:能。轮船能在江、河里能顺流而下,水流可以运送木料做功。水流还可推动水轮机做功,使磨转动,水轮机还能带动发电机转动发出电来。
……
教师小结:同样,流动的空气——风也有能量,风能推动风车做功。像煤、天然气、汽油、水流、风等等能够提供能量的物质资源,我们把它们都叫做能源。人们的生活、生产、科研都离不开能源。那么能源包括哪些种,我们应该怎样来开发和有效地利用它们呢?今天开始我们就来学习这方面的知识。
(二)进行新课 (1) 什么叫能源?板书:〈第十六章 能源的开发和利用第一节 能源〉教师:什么叫能源呢?板书:〈像煤、石油、天然气、水流等等,凡是可以提供能量的物质资源都叫做能源。〉(2) 一次能源和二次能源教师:同学们知道吗?汽油、柴油都是从石油提炼出来的。那么煤、石油、天然气等等又是从哪里来的呢?从地下开采出来的。地下的这些东西又是从哪里来的呢?煤、石油、天然气都是由古代的动物、植物经过长时间的地质变迁中形成的,我们把它们统称为化石燃料。
板书:〈化石燃料、水能、风能、太阳能等等都是由自然界提供的能源叫做一次能源〉教师:一次能源是自然界直接提供的能源。教室里点灯,家里开收音机、电视机,工厂里开动机器都要用电能,电能是哪里来的呢?学生:电能是由发电厂供给的;电能可由电池提供;电能还可由太阳能转化而来——太阳能电池。
教师:同学们说得都对。火电厂把煤、石油等化石燃料转化成电能;水电站把水流能转化成电能;干电池、蓄电池把化学能转化成电能;太阳能电池把太阳能转化成电能,……电能是由化石燃料、水能、风能、太阳能等等自然界直接提供的能源转化而来的,所以叫做二次能源。
板书:〈由自然界提供的能源转化而来的能源是二次能源〉(3) 世界能源消耗量迅速增长教师:现在我们大量使用二次能源——电能,但实际消耗的还是转化成电能的一次能源——目前我国主要还是消耗化石燃料。随着科学技术的发展和进步,特别是近三、四十年以来,随着工、农业生产和科学技术的现代化,人们的生活也渐趋现代化,使能量消耗的增长趋势十分明显,为了便于比较,我们把各种能源的消耗量都折合成燃烧值为2.93×107 焦/千克的标准煤计算(看课本图16—1),在1950年是26 亿吨,1987 年就是110 多亿吨,估计到2000 年要超过200 亿吨。我们国家的能源消耗量也在迅速增加,1953 年全国能源消耗仅为0.54 亿吨标准煤,到1992年已达到10.89 亿吨标准煤,增加了近20倍,预计到2000 年将增加到14 ~ 17 亿吨标准煤,几乎接近20 世纪初全世界1 年能源消耗的总量。能源消耗的迅速增长,会不会引起“能源危机”呢?人类能不能解决这个问题呢?学生:煤和石油越采越少,人类可能要出现能源危机。
学生:人们可以寻找新的能源。
(4) 常规能源和新能源
①从古到今,人类使用的能源都是由太阳能转化来的。
教师:同学们知道煤、石油、天然气等化石燃料是古代生长的动、植物经过长时间的地质变迁而形成的,那么这些动、植物又是怎么能生长壮大的呢?植物生长靠太阳把各种养分进行光合作用变成植物生长的养料,动物生长靠吃植物或者其他的小动物,所以化石燃料从根本上来说,来源于太阳能。那么水能和风能又是从哪里来的呢?学生:太阳照到地球上,使空气变热上升,冷空气就下降形成风。
②新能源的利用
教师:同学们说得很好,化石燃料、水流能、风能等都来源于太阳光的辐射,即太阳能。课本上的图16—2 就画出了太阳能的转化情况。近年来发明的太阳灶、太阳能热水器、太阳能电池等对太阳能的直接利用还刚刚开始。这里还有很大的潜力可挖。此外自然界还存在大量的潮汐能和地热能,我国和有的国家已试验用潮汐能和地热能来发电,由于有些技术问题还没有解决,使造价过高,因此还没有被广泛采用。另外本世纪初还发现了原子核能(原子能),原子能已经做为核潜艇、航空母舰和破冰船的核动力,也广泛地用于核电站。
【关键词】:新能源发电技术;现状;最新进展
1、导言
在我国现代化建设当中,积极发展新能源建设,优化产业结构,这是为了实现可持续发展实行的重大举措,这会促进经济和社会双重的可持续发展,但是在新能源发展的过程当中也出现了一系列的问题,因此我们在面对问题的时候应当给予重视,采取相关措施有效解决,促进新能源发电更好的发展,才能给我们带来良好的生态环境,给社会创造更多的福利。
2、新能源发电面临的形势
2.1能源供给难以满足对于能源的需求
中国当前还处于发展中国家,人均能源需求量比较小。但是随着中国人民生活水平不断提高,工业化发展不断加快,能源需求势必会快速增加。所以积极研发新能源发电,节约和代替部分化石能源,对于优化中国的能源供给结构,转变经济发展形式、保护生态环境以及可持续发展有着重要的帮助作用。
2.2产业发展有待加强
由于我国新能源发电的发展,产业基础环节较为薄弱,主要存在以下几个方面:评估工作稍微滞后,因此遇到的一些问题已经不是原有的记载的问题了,因此国家需要根据气象不及时了解当地的动态,及时给予回应,这样才能够保证新能源发电的持续顺畅的发展。我国对新能源发电提出的标准也较为不全面和滞后,这就无形中影响了新能源发电的发展,而且目前,我国新能源发电的技术水平和发达国家相比,还比较落后,存在一定的差距,因此在这些方面,需要我们多加学习国外的先进技术,更好的运用到我国新能源发电当中去。
2.3生态环境问题比较严重
当前,中国发电主要以使用煤炭为主,这种能源消费结构对于生态环境造成了很大的压力。所以,导致当前能源环境问题非常严重。一方面,煤炭燃烧产生了大量的二氧化硫,引发了酸雨,严重影响了人们的正常生活;另一方面,煤炭燃烧产生出大量的二氧化碳,引发全球变暖。所以,积极研发新能源,走绿色可持续发展的道路成为了中国电力工业发展的必然选择。也只有这样,才能够保证人与生态的共同可持续发展。
3、新能源发电技术的最新进展及相关措施分析
3.1科学利用开发风能发电
再利用风能发电的时候,应该保证风能的多元化利用。首先,可以建设几个大级别的风电基地,用于利用风能发电。然后,充分利用内陆分散风能资源。对于内陆的丘陵和河谷等风能资源充足的地方,应该根据实地情况建设风电项目,这样能够使电网接入条件好的优势充分发挥,电力的负荷相对来说也比较近。条件允许的地方,还可以利用海上风能发电。在对海上风能进行有效的考察和评价之后,建立示范基地,采用先进的技术和设备构建海上风电建设平台。利用风能发电,能够有效提高风电水平,促进风电产业的发展。
3.2太阳能发电技术
目前世界储备量最多的自然资源就属太阳能了,当电力、煤炭、石油等资源存储量耗尽时,太阳能发电将成为解决能源危机的最佳方法。在地球外层空间建立太阳能发电基地是太阳能技术的基本构想,产生的电能将通过微波传输到地面上太阳能接受装置里。然后在经过相应的处理把太阳能从液态变为气态,用于汽轮发电机发电。其中太阳能发电形式包括:光伏发电和光热发电:光伏发电光伏技术随着科学技术的发展而不断得到更新,这不仅提升了电能产生的效率,同时各种能源的转化运用也得到了加快。由于光伏发电领域在国内起步比较早,所以经过长期的研究发展在太阳能电池组件的生产能力等方面取得了诸多成就,对于缓解国内能源危机提供了很有效的方式。太阳能电池把太阳能转变成电能的部件主要运用了光伏效应。太阳光的光子在电池里激发出点子空穴对,电子和空穴则会移动到了电池的两端,如果外部存在通路就会有电流的出现,最终生成电能;光热发电技术是指将自然界中所有的光能聚集在一起,然后结合聚光器汇集太阳能。由于受技术的限制,国家在研究光热发电方面进展迟缓,对光热发电能源尽管进行了全力研究但还是没有取得很突出的成绩。
3.3因地制宜开发生物质能发电
在中国许多农村地区,秸秆等资源比较丰富,锁着在这些地区可以利用秸秆燃烧进行发电。在一些林区,可以在结合林业生态建设的基础上,实行林业生物质直燃的方式进行发电。在甘蔗种植地区,可以利用蔗渣进行直燃发电。在一些人口密度比较大,土地资源比较紧张的地区,可以发展利用垃圾焚烧进行发电,既解决了发电问题,同时又解决了垃圾处理问题。在一些拥有大型养殖项目的地区,可以利用建立牲畜废弃物沼气池建设,利用沼气进行发电。既改善其周围地区环境,又能够实现新能源发电。总而言之,各个地区可以充分利用其丰富的生物质能来进行发电,实现经济环保发电,有效解决传统能源发电问题
3.4加快电网建设,提高电力系统对于新能源的消纳能力
为了避免因为新能源的大规模接入导致的电量输送和消纳的问题,应该加强建设大型的新能源基地输送通道,搭建起坚实的高压电网,使资源的配置范围大大拓展。同时,应该采取有效的措施来解决风电等新能源使用带来的调峰问题。研究出新型有效的储能技术对于提高电力系统对于新能源的消纳能力有着重要的帮助作用。使新能源出力的波动变得更加平稳,最大限度地提高电力系统的稳定性,保证新能源提供的电能质量。同时,很好地保证了新能源发电的经济性,可以促进中国新能源又好又快地发展。
结论
总之,我国是人口众多的发展中国家,所以对能源的吸取量巨大,如何开发新能源电力技术是摆在人们面前很现实而又迫切解决的一项重要任务。随着能源发电技术的不断发展,技术的不断成熟,开发新能源电力技术成为了我国电力建设不可缺少的一部分。
参考文献:
[1]赵异波,何湘宁,周永忠.新能源发电技术的最新进展[J].电工技术杂志,2012,02:1-4.
[2]李兰珍.新能源发电技术的最新进展[A]..山东电机工程学会第十一届优秀学术论文集[J].:,2008:3.
关键词:建筑;智能化;节能设计;问题;对策
近年来,能源危机对中国经济的发展影响很大,改善生存环境,降低能源消耗成为世界各国发展的首要问题。因此,对建筑物进行智能化与节能的设计,需要从多方面着手。
1 建筑智能化与节能设计的现状
(一)建筑智能化的发展现状
建筑智能化是信息产业发展的一种体现与应用,建筑的智能化设计与多个领域的知识有关,是一个综合的系统,实现建筑的智能化,前期的设计过程占据十分重要的作用。
而智能化的设计原则应该囊括建筑设备的先进性,建筑配套的合理性以及安全可靠性和经济性。但我国的建筑智能化设计还存在以下问题。
1、主观设计倾向浓重
在建筑的设计过程中,设计的或多或少会加入一些主观的倾向于想法,这很容易导致建筑设计偏离原始的智能化预期标准。常见的主观设计倾向主要有四种。
第一,简单化。在建筑设计中,能尽量采用简单的设计准则,比如,为保证楼宇的自动化系统恒湿,但设计中并没有采用必要的湿度调整设备。第二,形式化。即在建筑的设计过程中没有任何条件的区分,只是将各种技术知识堆砌而成。第三,概念化。设计的概念化主要表现在综合布线设计方面,建筑的水平线缆一律采用非屏蔽双绞线,有时甚至对所有的语音点都采用6类线缆。第四,理想化。即在设计的过程中没有考虑动态发展,一味将设计过程静态化,忽视外界环境以及系统的多变性。
2、缺乏设计的整体把握
建筑物是为人而用的,因此,在设计的过程中应该“以人为本”。建筑的智能化设计应该以建筑功能为导线,优化各种配置的组织。然而,在实际的设计过程中,为了得到更多经济利益,很多设计者把“最好”以及“最先进”的设备堆砌到设计中,有的设计者只考虑局部问题,没有考虑设计的整体性以及与环境的结合性。有的设计者却以充分的准备为借口,一味增加设备的数量,却并无实用等,众多原因导致建筑的智能化缺乏整体规划。
3、全面掌握建筑智能化设计较难
不同的建筑物,因为用户不同,环境不同等因素,都应该有不同的设备以及运行要求。针对不同的设计要进行量体裁衣,以实际情况为依据进行相应的设计。要考虑现在,也要规划将来,切忌盲目追寻国外或者其他建筑。
在实际的设计过程中,设计人员对智能设计的方法把握不准,或者由于业主提出过高的要求,导致不能进行合理的设计。有时候存在硬件上的不足,有时候注重了硬件却忽视了软件的不足,都会导致设计的总体规划与思路存在缺陷,最终导致设计的不稳定以及不能达到预期的标准。
另外,建筑设计过程中科技发展的跟进力度不够,各个子系统之间缺乏相应的协调机制等,都会导致整体的设计过程存在问题。
(二)建筑节能设计的现状
我国的建筑物普遍对能源的利用效率低,相比于同等气候条件下的其他国家,我国的单位建筑能耗要高出2~3倍。建筑耗能、工业耗能、交通耗能已经成为我国三大“耗能大户”。要想引导房地产行业从能耗较大的粗放型向能源集约型发展,节能设计是必经之路。但我国的建筑节能,还存在很多问题。
1、我国建筑普遍能耗高。高能耗的建筑会极大地阻碍经济发展,我国的建筑能耗大约占据社会总能耗的三分之一,并且能耗的总量逐年都在上升,上世纪70年代末,建筑能耗只占社会总能耗的10%,而今年已经上升到30%,这个数字还只是在建造和使用建筑物的过程中能源消耗的比例,如果再加上生产过程中建材耗掉的能源以及和建筑相关其他能耗,建筑物的总能耗将占据社会总能耗的46.7%。如此巨大的能耗量,对社会发展带去极大的影响。
2、高耗能建筑比例大。自然界中很多能源都是不可再生的,而建筑设计则需要用到很多不可再生的能源,因此,大比例的高能耗建筑会加剧能源危机。我国每年大约要新建房屋20亿平方米,其中99%以上都是高能耗建筑,单位建筑面积的采暖能耗大约是发达国家建筑的3倍以上。
3、建筑节能的技术和状况落后。从上世纪70年代开始,很多发达国家就在建筑节能技术方面做相应的研究,而我国对这方面的重视程度不够,导致建筑节能比较落后。比如,我国建筑的外墙的传热系数是发达国家的3至5倍,外窗传热系数是发达国家的2至3倍等。
2 我国建筑的智能化与节能设计
(一)我国建筑的智能化设计
针对我国建筑智能化设计存在的问题,可以采取以下措施进行解决。
1、掌握智能设计的原则和目标
进行设计之前,设计人员要了解建筑智能化的标准以及目标。智能化建筑是为了创造舒适的工作生活环境,因此,智能化建筑的温度、光线、空气、计算机网络、办公家具、休息空间、外部环境等,要经过巧妙的构思。比如,智能化设计时尽量不要采用大进深的平面布局,对于进深大概控制在10米左右,同时要保证办公区有充足的光线以及室外景观。对于外墙的设计,可以将其布置成凹凸状,设置带有自然风味的休息角落,避免做固定扇的外窗等等。
关键词:液压传动;潮流能;变速恒频控制;发电系统
中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)18-0139-02
1 液压传动介绍
液压传动的传动形式是以液体为传输媒介的,在对液体的控制和运动中形成能量。液压传动过程即是它的工作原理是将原动机的机械能转通过液压泵转换为增加液体压力的能量,它产生的能量是通过液体内部的压力能的变化,在各种控制阀和其他相关部分配合下,内部的机械才得以工作运转,同时也要在液压执行元件(缸或马达)的帮助下将液压能转化成可用的机械能去带动机械运转,在直线和回线两种方式上转换。进行液压传动系统各项工作正常运转的基础是掌握相关器械的各种原理,正常使用所需要的条件等。液压传动以其他传动方式无法比拟的优点,广泛用于机械机床、汽车结构、飞机飞行能量消耗的机械。
2 开发海洋资源的背景
近20多年来,石燃料能源的大量使用使得全球的能源危机大大加深,这也就促使了各国政府支持开发更多的新能源,人们就将目光转向了海洋。在技术的日渐成熟下,各国都加大了在海洋新能源研发的资金和支持力度,像潮汐能、潮流能就开始进入人们的视野。研究上的新进程就使得在生活中对海洋能有了更广泛的应用。应用上的优点更是提高了各国研究海洋能的动力,这样海洋能的开发利用成为一种产业就成为一件可能的事,更甚者将产业发展成为产业链也成为可能。当然,我国也在紧跟世界脚步,30年来也一直在不断地研究开发海洋能。
3 潮流能介绍
3.1 潮流能的形成
潮流能是一种超波运动,它的形成和太阳、月亮、地球之间的引力相联系。潮流能的开发相比潮汐能来说优势是很大的,投资小更是其中最大的优点,钱省下了就能研究改能源更多的作用。当然海洋也不是只有这两种能源还有波浪能,但波浪能性质不太稳定,难开发,成本也大,不是一项好的选择。因此,潮流能开发就成为了大家共同的选择。
3.2 潮流能分布
沿岸地区分布是潮流能帆布最为广泛的地方,尤其是群岛地区附近一些有地势的地方,像海峡、水道等地方。这些地方海水流动快,海水总量大,海岸线长,产生的能量就多。而在我国潮流能的最大分布地是在东海,此地的海岸线长,潮流能也就比其他地区丰富得多。3.0~4.0m/s是它可以达到的最大流速,而这种流速一般集中在舟山群岛附近。渤海沿岸的潮流能的流速是低于黄海的,当然与黄海的潮流能类型是不一样的,我国南海的流速是最小的,这和它的潮流能种类少是相关的。
4 发电系统设计
4.1 发电系统构成
我国研究此项能源的历史较长,所以在技术上可以有相关的经验可以借鉴,在有基础的前提下创建新的系统。整个发电系统最难的部分我认为是在潮流能和发电系统的衔接部分,这也是最要求技术的环节,要让这个连接环节做到稳定潮流能带来的能量,平稳地传到发电设备上,来产生我们日常生活所需要的电量。
4.2 工作原理
能量的转换和传递是液压器对潮流能最主要的工作,次能量转换过程是液压式潮流能工作的方法:运动潮流所具有的动能是通过潮流能使用中的透平装置来转换为机械能的;然后液压能的传输是通过液压传动系统将机械能转换为前提,此时的系统是取代了传统的齿轮箱。机械能的再次被转换是通过液压马达转换,是对液压能的转换在传送给发电机;最后由发电机将这些多次转换而成的能量变为电能统一被电控系统管理。
5 变速恒频运行控制原理
潮流能转换系统来一般说都采用透平作为捕能装置,因为这是一种省力的方式。在流速不变的前提下,流速的变化要和透平的转速相配合,其效果要通过系统的主动控制不能依靠自然形成,从潮流中捕获最大限度能量是要依靠接触潮流能的一线装置-透平,使透平的叶尖速比运行保持最佳水平即可使透平达到最大效果。系统的发电品质要通过保持发电机上输出的电能是恒频电频,而透平转速变化也是对此影响很大。
6 结语
整个机械系统的高度仿真试验发现,潮流能发电系统的调控原理集中在变速恒频恒压运行是在变化的流速下才能有实现的可能,这也是为什么要求此项系统的建立是要在潮流能丰富的地方。微分项的PID算法的使用能够使各项机械都能出现理想的控制效果,像透平的转速,系统的压力和电频的恒定。液压潮流发电系统可行的证明,为海洋能的开发提供了新的方向,也为能源危机的解决提供了新的方法。
参考文献
[1] 马舜,李伟,刘宏伟,林勇刚.基于液压传动的独立运行潮流能发电系统变速恒频控制[J].电力系统自动化,2011,(10).
[2] 吴百公.海洋表层潮流能发电系统研究[D].东北师范大学,2011.
尹学惠,男,(1956―),云南马龙,马龙县第一中学高级教师,高中思想政治教育教师
摘 要:能源作为社会生产和生活的基本动力,是发展国民经济的必要生产要素,在国民经济发展过程中起着举足轻重的作用。然而,随着我国社会经济的高速发展,能源供需矛盾日益尖锐,已成为制约我国经济社会发展的重要瓶颈,严重影响到我国建设社会主义和谐社会的步伐,能源短缺已经危及我国能源安全,因此,我们需要充满活力,创新能源产业发展。
关键词:充满活力、和谐社会、新能源、常规能源、利用效率、“走出去”
充满活力作为和谐社会的六个基本特征之一,是和谐社会的发展动力。“充满活力就是能够使一切有利于社会进步的创造愿望得到尊重,创造活动得到支持,创造才能得到发挥,创造成果得到肯定。”我们正在努力构建的和谐社会就是一个充满活力的社会,它尊重的是劳动、知识、人才、创造的方针,它鼓励全体人民加入到创新发展和谐社会的队伍中来。同样,在与国家能源安全息息相关的能源产业领域,一样需要充满活力。能源是社会生产和生活的基本动力,同时能源是也是发展国民经济的必要生产要素,在国民经济发展过程中起着举足轻重的作用。目前,中国是世界上最大的发展中国家,随着我国经济社会的快速发展,能源需求量持续飙高,又使我国成为世界上第二大的能源消费国。但是我国能源供应却相对不足,使我国过度的依赖外来能源;同时,能源结构的不合理,使我国在能源短缺的同时又存在巨大的能源浪费。以上种种情形都反应了我国能源供需矛盾已成我制约我国经济社会发展的重要瓶颈,这些决定了我们必须创新能源产业发展,开发新能源,提高常规能源利用率,同时能够有效的利用海外能源。
一、 科技创新,积极发展新能源
有人曾说,21世纪是一个新能源的时代,这种说法随着全球能源危机的到来逐渐成为现实。各国能源的短缺,促使各国政府不断提高科学技术,积极发展新能源。在这场新能源发展浪潮中,中国也不能幸免。随着廉价能源时代的结束,伴随着中国经济快速持续发展而来的,是日益增长的能源需求与传统能源供应之间激烈矛盾。在这种严峻的能源安全危机环境下,中国不得不寻求新的能源来缓和传统能源短缺带来的种种社会矛盾。
新能源主要包括太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、海洋能等可再生能源和核能等清洁能源。与常规能源相比,新能源具有广阔的发展前景,它地域分布均衡且资源量大。而且,它有利于保护生态环境,优化能源消费结构,是保障我国能源安全的重要手段之一。
作为传统常规能源重要替代能源之一的新能源,是依靠技术的发展进步来获得自身发展的重要动力,但目前,由于种种原因,我国关于新能源开发和利用的大部分技术还不成熟。因此,我们必须要加大对新能源技术开发的投入。
首先,集中力量建立一批高质量的的从事新能源技术研究的机构,创造条件吸引国外高端的新能源研究人才,注重先进技术的引进利用并在此基础上进行创新发展,自主研发出适合我国新能源开发的先进技术。同时要加大知识产权的保护力度,营造良好的科研环境。
其次,加快形成支撑新能源产业发展的技术服务体系,如:新能源资源评级体系、技术标准、产品检测和认证等。同时增强新能源的技术转化能力,使研究成果能够在实践过程中得到有效运用。
最后,要进行合理的产业布局。为了能够有效集中的开发新能源,应构建较为完整的产业链和产业集群,逐步形成生产基地与产业园区互补的格局,增强新能源产业的市场竞争力,以此来促进新能源技术的研发。
二、 挖潜革新,提高能源利用率
与新能源相对应的,是常规能源,它是人类在生产生活中所发现的,并能够在当时的技术条件下被人类所开采使用的能源。它在相当长的历史时期占据着能源消费结构的主导地位,主要包括煤炭、石油、天然气、水力、电力等。长期以来,化石能源都占据着我国能源消费结构的主导地位,如煤炭在我国能源消费结构中的比例约在70%左右,这与重要的工业化国家以油气为主的能源结构(油气占60%至70 %)差异甚大。在我国,常规能源的分布不均衡,且由于我国的人数众多,导致人均占有量稀少,使化石能源开采难以满足社会发展和人民生活所需。
但是目前我国的现状是,在能源短缺的严峻形势下,相对应的却是能源利用效率和产出经济效益的普遍低下。据报道,我国现在生产的主要能源产品的单产品能源消耗比发达国家普遍高出25%以上,有些甚至高达90%,加权平均也高达40%左右。“我国每年因电效低下浪费的电量相当于2.3个三峡电站的发电量。”中国节能协会常务理事莫志禄接受记者采访时透露了这样一个数字。“因电能利用效率低下,我国每年共造成电力浪费约2000亿千瓦时,而这个数字相当于2.3个三峡电站的发电量。”这是一种巨大的能源浪费,因此,挖潜革新,提高常规能源的能源利用率,是维护我国能源安全的重要手段,解决能源危机的重要途径。
首先,加大技术投入,提高能源开采效率。如化学采煤,“现已着手研究的主要有三类,即:溶剂萃取法,美国试图将地面煤炭加氢液化新工艺――溶剂炼煤法应用于地下液化;化学破碎法,将醇类、液氮等经钻孔压入煤层,使煤破碎到0.5mm以下,再用空气或氮气压送到地面;微生物分解法,将微生物和营养物通过钻孔,注入煤层,使煤分解成低分子产品,用空气压送到地面。这些采煤技术,目前尚处于试验研究阶段和设想阶段,实际应用尚需解决一系列技术难题。”[1]
其次,提高能源加工转换效率,这就需要我们进一步“解放思想,创新思维,树立科学发展观,加快培养大型的能源企业,建设新型的能源基地,在能源的生产加工工程中,加大科技投入,对能源实施深加工和综合利用,提高能源利用率,减少对环境的污染和破坏;同时也要建立起现代企业制度,加强企业管理和开发,推动常规能源的经济增长方式的转变,走新型工业化的道路,大力发展循环经济。
最后,提高能源终端利用效率。这就需要淘汰日常生活和生产领域中陈旧的、高耗能的设备,采用高效省能的设备,同时采用先进的工艺和操作方法,降低单位产品的能耗。并且还要开展余能资源的回收利用,研究重复利用能源的技术,最大限度的减少能源在传递、转换使用过程中的损失。
三、思路创新,“走出去”利用国际资源
能源是经济发展的动力。“20 世纪 90 年代以来,随着中国经济的快速增长,能源供应不足成了制约中国经济发展的瓶颈。从1992 年开始,中国成为能源净进口国,石油对外依存度从 1993年的 6.4%上升到 2002 年的 30%。据中国工信部近来披露数据显示,2011 年前 5 个月,中国原油对外依存度达 55.2%,已超过美国(53.5%)。有机构预测,2020 年中国石油对外依存度将超过 60%。”[2]
近年来,世界经济形势变得越来越复杂,也由此导致了能源价格的起伏不定,环境问题所带来的种种严重影响也不断被媒体报道出来。这些都预示着中国和世界已经陷入了双重危机之中:能源日趋短缺和环境日益恶化。国际社会越来越重视能源的可持续发展,同时这一问题也成为各国政府、能源企业所高度关注和力在研究解决的重要课题。在这一刻,为了实现能源的可持续发展,我们要怀抱合作、发展的精神,同时要秉持双赢的态度来解决目前的能源问题,通过积极的开发新能源和绿色能源,同时合理规划能源产业布局,提高能源利用效率,来实现看国家的能源安全稳定。
“一个国家的能源安全战略,如果不站在全球的视角去考虑,就不是一种切实可行的方案。因为现在所有国家都是整个全球能源市场的组成部分。”中国石油和化学工业协会的一位能源专家说,化解我国石油危机的重要策略一是要大力开发利用可再生能源,二是要让我国的石油企业“走出去”,以市场化手段积极架构国际化经营战略。随着我国能源安全问题的日益严峻,地缘政治的不稳定,促使我们创新思路,“走出去”利用国外的能源资源。
首先,我国经过多年积累和发展,已经具备了大规模投资海外的能力,如丰富的生产力、充足的资金、完备的工业体系,先进能源开发技术。因此,我们可以到资源国进行自主勘探开发或者参股以及并购海外的能源企业。
其次,国家政策的支持使我国能源企业“走出去”有了坚实的后盾。上世纪 90 年代开始,我国提出了利用“两个市场、两种资源”的构想。十五届五中全会通过的第十个五年计划的建议进一步指出,实施“走出去”战略,努力在利用国内外两种资源、两个市场方面有新的突破。
最后,随着世界多极化发展,中国在国际的影响力也越来越大,这为中国的能源企业拓展海外业务提供了政治上的支持。同时,技术的进步使非常规能源项目突破经济开采界限,开拓了更为广泛的国际合作空间。
随着经济社会的快速发展和能源需求的持续增加,中国已成为能源世界里面不可或缺的一个重要组成部分,在保障全球能源安全方面发挥着日益重要的作用。而在中国,能源的源源不断的供应是中国经济和社会快速发展的重要动力和重要保障,同时,世界能源市场想要得到更大的发展,获得更为广阔的晋升空间,又必须保证能源消费的不萎缩。于是,在经济全球化日益深化的国际大背景下,在世界能源开发和利用联系日益紧密的今天,鼓励和推动国内有条件的企业走出去,是解决我国能源对外依存度高的重要途径,也是维护国际能源安全的重要方法。(作者单位:1.西南石油大学;2.马龙县第一中学)
参考文献:
[1] 叶连松,靳新彬.新型工业化与能源工业发展[M].北京:中国经济出版社,2009(06).
一、联系日常生活,体会化学就在身边
实践证明,在化学教学中,紧密联系日常生活中的生动事例,帮助学生解决日常生活中的一些常见现象,是激发学生学习兴趣,吸引学生注意力的一条重要途径。
例如,在讲《燃烧和灭火》这节内容时,让学生讨论在火灾中如何逃生?如何救火?煤气泄漏,油锅起火,应采取什么措施?夏天的夜晚,野外的“鬼火”是怎么回事?打雷放电的时候,为什么会有“天火”?煤矿井下、加油站、酒厂、面粉厂为什么要严禁烟火?这些问题都会引起学生的热烈讨论,就连那些调皮生、学困生也都会踊跃发言。
类似的像厨房中的化学:菜刀生锈,铁锅补铁,蜂窝煤的燃烧,火柴中的化学,面团的发酵,食物的腐烂等;古诗中的化学:“粉身碎骨浑不怕,要留清白在人间”等。这些问题都会让学生感到身边处处皆化学,体现了化学在现实生活中的价值,极大地增强了学生学习化学的热情。
二、联系社会实践,体会化学的重要
要打动学生的心,就要让学生了解在社会实践中化学知识的重要性。
如在学习氢气性质时,我设计了如下题目:
1677年11月19日,在印度马德里斯海域,一阵飓风过后,海面燃起一片通天大火,使人们长期不解。请用学过的水、氢气的化学性质解释。
学生们兴趣高涨,积极、热烈讨论,在轻松愉快的气氛中将知识掌握、记牢。
类似的,在讲完氮气的性质时,讨论食品充气包装的原理,在讲二氧化碳的性质后,让学生讨论“死狗洞”的原理,在讲完酸碱盐后,讨论制作松花蛋时发生的几个主要化学反应。
通过这些题目的设计,寓教于乐,既激发了学生的学习兴趣又拓宽了学生的知识面。
三、结合社会热点,布置课外学习题目
学生在平时生活中读书、看报、看电视、听广播、甚至于干活聊天都有机会学习到化学知识,只要教师引导学生善于利用,都能调动学生兴趣,拓宽视野,增长知识。例如:针对天气预报中提出的“厄尔尼诺现象、暖冬效应”让学生讨论“什么是温室效应?其危害如何”?“二氧化碳的功过是非”等,针对当前的能源危机,讨论如何解决能源危机,有哪些新能源?针对环境污染问题,让学生讨论怎样消除“白色污染”?水污染的原因都有什么、怎样防止水体污染?这些问题只要学生在生活中稍加留意,就可以找到答案,不仅能丰富学生的知识,还培养了学生善于学习,生活中善于观察,善于思考的好习惯。
四、结合生活实际,进行家庭小实验、小制作
教学中要引导学生用化学知识。结合实验探索,去解决生活中遇到的问题,例如讲完水的硬度这部分知识后,让学生讨论如何除去烧水用的铝壶或热水瓶内胆中的水垢,学生通过讨论、查资料,请教家人做多种尝试,既带动学生思考、学习,又促使学生动手。
类似的作业:如何用化学方法区分常用的食盐和碱面?如何鉴别纯挣水和矿泉水?如何防止铁制品生锈?自制冰箱去味剂、防火剂、波尔多液、配制汽水、自制简易净水器、叶脉书签、酸碱指示剂、做氢气流吹肥皂泡等。通过实验,学以致用,是提高学生实践能力、创新能力的有效途径。