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关键词:能源结构;可再生能源;开发途径;利用前景
中图分类号: P754.1 文献标识码: A 文章编号:
能源问题在国民经济中占主导地位,在经济高度发达的社会中能源问题又十分的复杂和敏感。20世纪70年代以来,面对常规矿物能源的日益枯竭和环境的逐渐恶化,世界许多国家将目光逐渐转移到了具备可再生、环保、可转化等优点的生物质能源上。提高对发展生物质能源重要性的认识,为顺利开展生物质能源的开发利用创造有利环境。
一、我国能源结构的特点
我国所探明的一次能源中煤炭占93.44%,石油占3.65%,天然气占2.91%,由此可见,我国一次能源的结构特点是“富煤、贫油、少气”,我国的能源结构具有以煤为主的显著特点。我国的煤炭产量从1895年的7.67亿吨增加到2009年的30亿吨,煤炭消费占一次能源的70%,远高于全球平均水平的30%,电煤消耗占煤炭产量的50%以上。预计到2010年底,全国发电装机容量将达到9.3亿千瓦,其中火电占73.7%,水电占22.5%,核电、风电等新能源占3.8%。
到2020年底,全国发电装机规划容量为15亿千瓦,其中火电约占66%,水电占22.7%,核电、风电等新能源约占11.3%,火电比重随着核电、可再生能源的比重增加而减少。到2020年前,我国以火电为主的电源结构不会发生根本改变,火电将在相当长的时期内占主导地位。我国火电发展存在着电源结构不合理,能耗水平高,环境污染物排放大的突出矛盾。火力发电厂二氧化硫的排放量达到1200万吨,占全国二氧化硫排放总量近一半,二氧化碳排放约30亿吨,占全社会总排放量的一半,占世界排放总量的十分之一以上。
火力发电的当务之急就是积极调整优化电源结构,关停高能耗小火电、推广各项节能技术、洁净煤燃烧技术和热电联产、推进煤电基地的建设、提高机组参数由亚临界参数向超临界和超超临界参数转变。
无论怎样提高燃煤机组的各种效率,但是仍然消耗的是不可再生能源,顶多在有限的时空内,缓解一下资源、环境和温室气体排放的巨大压力,从长远计,必须寻求更好的可持续发展的能源发展之路。
二、开发可再生能源的重大意义
能源危机是当今世界面临的巨大挑战。根据国际能源机构的统计,若按目前的水平开采世界已探明的能源,人类使用的主要能源—石油、天然气和煤炭供人类开采的年限分别只有40年、50年和240年[1]。
鉴于化石能源逐步开始耗竭,大量使用化石能源引起的环境污染和气候变化问题日趋严重,自21世纪开始,全世界向可持续能源系统过渡的进程已经起步。21世纪上半叶,我国能源战略必须走减小化石能源用量、增大核能与可再生能源份额的发展路径,积极构建能源可持续发展体系。而以太阳能、生物质能、风能为代表的可再生能源基础科学问题的研究,以及相应的技术问题探讨,使得这些可再生能源逐渐走向市场,正向人们展示美好的能源永续利用和可持续发展前景。
三、可再生能源的开发途径
目前,生物质能技术的研究与开发已成为世界重大热门课题之一,受到世界各国政府与科学家的关注。美国2000年通过了《生物质研发法案》,2002年制订了《生物质技术路线图》,计划2020年使生物质能源和生物质基产品较2000年增加10倍,达到全国能源总消费量的25%(2050年达到50%),每年减少碳排放量1亿吨。欧盟提出,到2020年,运输燃料的20%将用燃料乙醇等生物燃料替代[2]。世界经合组织(OCED)在2004年9月的研究报告中指出:“各国政府应大力支持和鼓励生物质能源领域的技术创新,减小它与传统原油及天然气产品的价格差距,以最终达到替代的结果。
根据中国中长期能源规划,2020年之前,中国基本上可以依赖常规能源满足国民经济发展和人民生活水平提高的能源需要,到2020年,可再生能源的战略地位将日益突出,届时需要可再生能源提供数亿吨乃至十多亿吨标准煤的能源。因此,中国发展可再生能源的战略目的将是:最大限度地提高能源供给能力,改善能源结构,实现能源多样化,切实保障能源供应的安全。
四、可再生能源的发展状况
在目前的能源消耗中,生物质能耗占世界总能耗的14%,仅次于石油、煤炭和天然气,位居第4位。而在发展中国家,生物质能耗占有较大比重达到50%以上[3]。
可再生能源目前在我国取得突破性进展的是风力发电。我国的风力资源主要集中在内蒙、新疆以及山东沿海,近两年投运的的风电机组存在着诸多的问题,首先是分布在内蒙、新疆风场中的机组,由于风沙大,气候条件恶劣,经常造成机组的故障,检修维护困难,位于沿海附近的风电机组由于空气中盐雾的腐蚀,也会经常处于不正常状态。风电机组最大的问题是对电网的冲击。
太阳能发电,在我国近年也有较快的发展,单晶硅、多晶硅的发电效率有望在较短的时间内,把发电效率提高到百分之二十以上。但目前来说,尽管太阳能电池板价格下降得比较快,它发电的成本竟然是火电的五倍多,投入商业运营还有漫长的路要走。
另外是沼气发电,这方面的技术研发在我国早已起步。利用细菌发酵产生沼气,燃烧后推动燃气轮机,发电效率较高。但是造价不菲,光一个发酵容器就需要很大的投资。并且发酵效率就不是那么高了,最好用半发酵的原料,比如用牛粪。国内有一些养殖场建有小型的发电厂,但是技术也主要是引进的,光菌种的使用专利,就是不小的费用。沼气发电最大的问题就是沼气转化效率十分低下,成本高昂。
生物质直燃发电方兴未艾,主要是直接燃烧生物质,例如秸秆发电,目前我国有很多小热电机组投产,效益不错。它的发电方式和常规火电差不多,使用的是链条炉排和振动炉排,燃烧技术日渐成熟。
五、生物质能源的利用前景
5.1 生物质资源丰富
中国生物质资源开发利用潜力大,现有森林、草原和耕地面积41.4亿公顷,理论上年产生物质资源可达650亿吨以上(在每平方公里土地上,植物经过光合作用而产生的有机碳量,每年约为158吨)。以平均热值为15000kJ/kg计算,折合理论资源量为33亿标准煤,相当于中国目前年总能耗的3倍以上。目前实际可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾和有机废渣废水等。据调查,目前中国秸秆资源量已超过7.2亿吨,折合约3.6亿吨标准煤,除约1.2亿吨作为饲料、造纸、纺织和建材等用途外,其余6亿吨均可作为能源被利用。薪柴的来源主要为林业采伐、育林修剪和薪炭林,一项调查表明:中国年均薪柴产量约为1.27亿吨,折合标准煤约0.74亿吨;禽畜粪便资源约折合1.3亿吨标准煤;城市垃圾资源可折合标准煤1.2亿吨左右,并以每年8%~10%的速度增加。这些都是中国发展生物质产业的稳定资源。
5.2 解决“三农”问题的良好途径
“三农”问题是中国经济发展的根本性问题,对它解决的质量将直接影响着中国经济社会发展的全局,全国上下都给予了足够的重视。生物质产业利用中国丰富的农林废弃物和非农田为原料和基地,生产出市场前景广阔、环境友好和高附加值的能源及生物化工产品,既帮助解决中国部分农村剩余劳动力的就业问题,又能够实现农业和农民增收,是解决“三农”问题的一条有效途径。据推算,只要利用中国50%的低质地,生产能源作物,发展生物质能源,就可以实现年产值约1万亿元,加上秸秆、畜禽粪便等,生物质产业就可以催生1000个生物质能源企业,带动500万农户,促进5000万农业劳动力转移,实现农民增收400亿元[4]。同时,生物质能源如沼气等还能为农民提供价廉、清洁的燃料,使4000万农户生活用能效率提高2~3倍。除此之外,发展生物质产业还能有效降低秸秆露地燃烧、畜禽粪便污染、石油基地膜等对环境的污染。
六、结论
综上所述,可再生能源发电的最大缺点是在电力系统中无法做主力机组,不能满足电力的大量使用,并且稳定性差。比如风力发电,尽管我国的风力资源很丰富,但是由于风力发电的不稳定性,它的电量经过潮流计算,大约只能占到总发电量的百分之十,如果机组过多,就会影响整个电网的稳定运行,因为风力是不可控的。太阳能发电和沼气发电成本很高,入不敷出。目前,生物质发电最为成熟可靠,但要因地制宜。
【参考文献】
[1] 王道金,姚建林.安徽应积极发展林木生物质能源产业[J].安徽林业.2006,1.
[2] 吴创之,马隆龙.生物质能现代化利用技术[M].北京:化学工业出版社.2003,5.
【关键词】 新能源 开发利用 临沧市
一、新能源的界定
“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为:以新技术和新材料为基础,使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用,用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源,重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能。《2013—2017年中国新能源产业调研与投资方向研究报告》提出:新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气等能源,称为常规能源。云南省临沧市水能资源丰富,但水能资源开发率已经接近90%,风能、太阳能、生物质能和地热能资源条件较好,煤炭资源匮乏,尚未发现油气资源,文中所述新能源主要指太阳能、风能、生物质能。
二、临沧市新能源资源条件和开发利用现状
临沧市新能源资源丰富,近年来,临沧新能源开发利用仍处于起步阶段,风能、太阳能和生物质能项目前期工作的推进初见成效,但目前还没有投产的项目。
1、风能资源条件和开发利用现状
临沧市全年平均风速为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、不同的海拔高度风能资源相差较大。目前已有中国三峡新能源公司、华能云南新能源公司、中广核风力发电有限公司等9家知名企业与临沧市签订风能开发合作协议,在全市范围内开展风力测试数据收集、资源情况调查和预可研编制等相关前期工作。现已建成44座测风塔,规划建设风电场24座,总装机容量233.75万千瓦,估算总投资234亿元,其中6个风电场已列入云南省级规划。
2、太阳能资源条件和开发利用现状
临沧市全年日照时数为1878—2247小时,太阳能辐射总量为每年每平方米5239—5702兆焦,相当于每平方米日辐射量3.98—4.33千瓦时,每一平方米土地一年可获取的太阳能相当于1450—1580度电所产生的能量,属全国的三类太阳能资源中等类型地区。另外,临沧市拥有丰富的硅矿资源,目前已形成一定规模的硅产业链,今后将会成为太阳能光伏发电材料、产品和设备生产的重要基地。临沧市农村太阳能热水器利用约10万平方米,同时还积极推广使用太阳能节能路灯和太阳能干燥技术在农业生产中的运用。目前尚无太阳能光伏发电项目,但已与中国三峡新能源公司、特变电工新疆新能源股份有限公司签订了合作开发太阳能光伏发电项目的合作协议,“十二五”期间,将重点在云县和双江县各建设一个万千瓦级的太阳能光伏发电站。在光伏材料生产方面,云县三奇光电科技有限公司单晶硅系列产品开发项目已经投产,双江西地公司建设5.26万吨工业硅和年产1000吨高纯硅项目,新上两台12500千伏安工业硅生产线和配套的电站建设项目正在开展前期工作。
3、生物质能资源条件和开发利用现状
(1)生物柴油原料——膏桐、地沟油。临沧市现已种植膏桐46.6万亩,预计到2020年种植膏桐的林地面积将达到80万亩,膏桐初加工能力达到10万吨。临沧市2012年餐饮单位约3600家,产生的泔水油(含煎炸废油)101吨/天(3.7万吨/年)。按照现有生产技术,每生产1000吨生物柴油,能同时处理1200吨泔水油、地沟油原料。由于生物柴油开发政策性强,目前临沧尚无生物柴油生产企业和合法的地沟油收集加工企业。
(2)燃料乙醇原料——木薯。临沧市现已种植木薯6.15万亩,干薯片产量达到1.6万吨。临沧市与缅甸接壤,预计2015年以前境内可用于种植木薯的面积约40万亩,可通过境外农业合作和替代种植扩大种植规模。目前尚无国家核准的燃料乙醇项目。
(3)沼气资源。临沧市年平均气温17.2℃,各县区年平均气温都在16℃以上,非常适合沼气池建设。蔗糖产业是临沧的支柱产业,糖厂生产残留的含有大量糖分的甘蔗渣以及排出的高浓度有机废水,都是较好的沼气发酵原料,产气潜力非常大。目前尚无工业沼气项目,主要是传统的沼气利用,已建成农村沼气池15.84万口。
(4)生物质发电燃料资源。临沧市常用耕地面积362万亩,农作物秸秆的理论资源量为124万吨,可收集资源量为102.7万吨。在不考虑运输半径的情况下,利用量可达44.4万吨,可支撑6万千瓦的生物质发电项目。临沧市森林覆盖率60.56%,共有林地面积1944.3万亩,森林蓄积量达8437.5万立方米,林业生物质总量超过5000万吨,其中可利用的林业生物质能资源总量约50万吨/年。按照煤与林木生物质燃料热量换算,2吨林木生物质可替代1吨标准煤,可开发的林业生物质能源总量可达到每年25万吨标准煤,相当于每年7亿千瓦时(相当于火电14万千瓦)的发电量。目前尚无生物质发电项目。
三、临沧市新能源开发利用中存在的主要问题
1、资源评估不足
资源评估不足,缺乏实证性的资源数据是新能源发展存在的普遍问题。由于资源量不清,特别是近期的经济技术可开发量不清,对各类新能源发展规模存在争议。目前临沧市政府和多家企业已初步签订了开发利用风电的框架协议,总装机容量达到233.75万千瓦,但考虑到各种因素,预计2015年可能投产的装机容量约10万千瓦。太阳能资源评估只是依据现有的气象站点观察得出的资源理论总量和分布数据。可用于种植生物质原料的土地面积评估不足,大面积种植对生物多样性的影响缺乏实证性验证。
2、新能源发展刚刚起步,在全省的竞争力不强
“十一五”时期是云南省新能源的起步时期,其中大理州依托丰富的风能资源,其风电开发走在全省前列;昆明市依托经济技术优势,太阳能、生物质发电走在全省前列;楚雄州、普洱市依托丰富的生物资源,生物质燃料开发走在全省前列。与上述州市相比,临沧市新能源开发的步伐滞后,风电测风和太阳能选址在“十一五”末期才起步,目前尚无开工建设项目。此外,临沧市与滇西南、滇东南其他州市自然资源禀赋差异不大,能源产业结构趋同,因此对项目、资金的争取竞争激烈,在生物质能方面尤为突出。
3、电网接入和消纳对风电、太阳能发展有一定制约作用
按照国家能源局的总体布局,在2015年以前,全国各省(区)风电、太阳能发电主要在本地区消纳,云南作为全国水电资源富集区,汛期水电富余问题十分突出,相比技术成熟、价格低廉的水电,市场对风电和太阳能光电的接纳程度有限。特别是临沧作为全省水电富集区,风电和太阳能的开发也面临着电网接入与市场消纳的制约问题。
4、生物质能面临较大的政策市场风险
“十一五”期间,全国和云南省的新能源蓬勃发展,风电、太阳能光伏发电均超量数倍完成规划目标,唯有生物质能没能如期完成规划目标。这主要是因为生物柴油、燃料乙醇生产成本目前还远高于石化能源,而且生产成本中75%为原料成本。若要降低生物质能的生产成本,首先需要降低原料成本,这将打击山区群众的积极性。从现阶段的资源勘察情况来看,临沧较有优势的资源是生物质能和太阳能光伏产业(包括光伏发电和光伏产品制造)。但生物柴油、燃料乙醇等由于国家定价不明确,价格敏感,抗风险能力弱。另外,目前国家收紧了风电和燃料乙醇项目的审批,新能源发展困难较多。
四、临沧市新能源开发利用效益分析
1、经济效益分析
新能源因其环境效益和社会效益而成为战略性产业,但其实际推广却很难一步到位,主要是因为现阶段新能源开发成本较高,经济效益低。但随着新能源规模化发展、成本降低和产业政策扶持,预计到2020年新能源电力将实现“平价上网”,生物质液体燃料市场竞争力也将进一步增强。预计到2015年,临沧市风电装机容量约10万千瓦,发电量2.2亿千瓦时,产值将达1.3亿元;太阳能光伏发电装机容量达10万千瓦,发电量1.2亿千瓦时,产值将达1.2亿元;膏桐种植面积将发展到50万亩,年平均产值将达3.5亿元;生产燃料乙醇约10万吨,产值将达16亿元;建成农户用沼气池23万口,将为农民增收节支3.45亿元;生物质发电新增装机容量约3万千瓦,年发电量1.8亿千瓦时,产值将达1.35亿元。
2、生态效益分析
与传统能源相比,风能、太阳能、生物质能等新能源具有环境影响小、污染少、可再生等优势,生态效益明显。临沧具有风能开发价值的场地多集中在海拔较高的山地上,这些山地多为未利用地,土地贫瘠、植被覆盖较差,而且避开了环境敏感区域。到2015年,预计风电装机容量达10万千瓦,发电量2.2亿千瓦时,相当于节约标煤7.3万吨,减少CO2排放量18.25万吨;全市农村太阳能热水器安装面积将达40万平方米,相当于节约标煤4.8万吨,减少CO2排放量12.48万吨;生物柴油和燃料乙醇产量可达15万吨,相当于节约标煤16.5万吨,减少CO2排放量41万吨;农村户用沼气池达23万口,相当于节约标煤6.3万吨,减少CO2排放量15.8万吨。生物质能是CO2零排放的能源,生物质燃烧所排放的CO2和生物质植物生长过程中吸收的CO2可以相互循环、抵消。
3、社会效益分析
发展新能源有利于改善能源结构,减少对石化燃料的依赖,保障能源安全,促进经济社会的可持续发展。发展风能、太阳能等新能源产业是新科技和绿色社会价值观的体现,有利于提高企业的自主创新能力、培育新的经济增长点。临沧丰富的生物质资源都在农村,发展生物质能,能够有效地为农民开辟新的就业和增收渠道。膏桐等油料林种植按每个劳动力种植管护10—15亩计算,2015年种植面积约50万亩,可以使3—5万农民获得新的增收渠道。木薯等燃料乙醇原料种植按每个劳动力种植管护5亩计算,“十二五”期间种植约34万亩,则可以使6万多农民得到新的增收渠道。生物质发电的农业秸秆和林业废弃物较为分散、廉价易得。总之,生物质能源既能增加农民收入,又能提供清洁能源,繁荣农村经济(运输、加工),是实现工业反哺农业、城市支持农村,提高贫困地区农民生活水平,加快农村小康社会建设的一条有效途径。
五、加快临沧市新能源开发利用的对策建议
1、确立率先发展新能源的战略
新能源的开发利用,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。必须从战略高度充分认识新能源产业在国民经济和社会发展中的重要作用。各级政府都要把大力发展新能源作为转变经济发展方式,促进可持续发展的重要举措,为新能源的发展提供政策、制度、资金和组织保障。要进一步加大宣传力度,提出一批宣传口号,建立一批科普基地,认定一批应用新能源的典型,使大力发展新能源尽快成为全民共识。
2、加大对新能源的资源调查
尽快组织相关部门和企业,对以风能、太阳能和生物质能为主的新能源资源进行基础性、系统性的调查和评价,掌握各类新能源资源状况,获得县(区)一级可开发资源量数据,预测资源发现趋势,建立市级新资源管理数据库和评价系统,为各级政府制定能源战略和发展规划提供科学依据。在摸清资源家底的基础上,加快新能源开发。
3、加大对新能源发展的政策扶持力度
政府在政策上要为新能源的开发利用创造条件,加大对新能源发展的政策支持力度。在税收、信贷、投资、价格、补贴等方面,积极给予支持。建立和扩展新能源财政和专项基金,利用低息贷款、债券、新产品研发和展示费用补贴等多种形式支持新能源企业;借鉴市场经济发达国家的经验,为了鼓励消费新能源产品,应对消费者进行一定补贴。在税收方面,政府要进一步完善新能源的税收政策,减免新能源产业各个环节的税费。
4、争取优势项目列入国家和省级规划
“十二五”期间,国家和各省都将加强新能源开发建设的管理工作,将按照规划有序开发新能源,临沧市要认真做好备选项目的论证和分析工作。采取专家论证和银行介入等方法,交叉论证,努力把好项目选择关,提高备选项目质量。储备一批较成熟的项目,编入后续项目序列。新上项目要符合国家新能源产业发展政策和投资导向,要按照临沧市国民经济和社会发展总体规划和能源专项规划,建立和完善新能源项目库,加强新能源项目前期工作。为避免风电开发与电网接入的矛盾进一步加大,国家在“十二五”期间将严格按照风电开发规划和年度开发方案进行风电项目核准,云南省也将执行国家政策严格风电管理。为确保项目能够核准,必须加快风电测风、选址、资源评估等项目前期工作,争取优势项目列入国家和省级规划。
5、加强科技人才支撑
制定相关政策,积极从外引进人才,充实临沧市新能源方面的工程设计、市场开发等方面的高级人才队伍。组建若干个新能源重点发展领域的专家队伍,以全国乃至全球的视野,把脉临沧市的新能源规划、评估和考核,为政府决策发挥智囊作用。鼓励新能源企业与科研机构、高校联合建立新能源技术人才培养基地,按照对口送学的原则,采用订单培养、定向招生、委托培训等方式,重点培养一批新能源产业发展急需的技术人才、管理人才和高素质产业工人。鼓励新能源企业公开向国内外招聘技术负责人,完善技术参股等产权激励机制。
6、做好环境评价和环境保护
临沧市环境敏感区分布较广,数量较多,因此新能源开发利用项目应避开环境敏感区域。要发挥规划的引导和约束作用,加强项目开发的环境影响评价,强化项目运行监督管理,突出政府职能,严格执行环境影响评价“三同时”制度。风电和太阳能项目重点要做好选址,选址应避开人口密集的城区和近郊,工程建设应遵循尽量少破坏地表植被的原则,风电工程建成后要开展鸟类监测工作。对太阳能硅产业的发展要高起点、成规模,严格执行行业有关标准,提高装备水平,降低能源和资源消耗,重点做好烟气净化和烟尘治理。对生物质能发展要坚持“不与人争粮,不与粮争地,不与传统行业争利”的原则。
【参考文献】
[1] 白生菊:青海省新能源和可再生能源开发利用浅析[J].青海科技,2005(5).
[2] 曾晓安:中国能源财政政策研究[M].北京:中国财政经济出版社,2006.
[3] 周白石:新“点水成油”面临头尾瓶颈[N].天津每日新报,2010-12-03.
[4] 刘高峡:可再生能源的技术创新障碍与激励政策建议[J].科技进步与对策,2009(1).
关键词:石油现状 发展趋势 非常规能源 开发
引言
石油是我国重要的战略资源,目前国内的能源生产已经远远不能满足高速经济增长,能源进口量持续增加,能源对外依存度在7%左右,其中石油对外依存度在43%左右。一方面,加大对常规油气和非常规油气的开采力度,也要大力发展可再生能源以作为石油的替代品;另一方面,要将油气的供应多元化,以减少可能遇到的风险。
一.石油工业的近期展望
1.石油的现状
世界正在走向后石油时代。
从1859年在美国打出世界上第一口油井以来,世界对石油的渴求和使用已走过了近一个半世纪的历程。
历经100多年不间断地开采和无节制地使用,目前石油供应安全面临三大挑战,一是石油需求不断增长使现有资源产量难以满足;二是矿物能源迟早要枯竭,目前没有替代能源能担当石油的角色;三是无节制地使用石油已对环境造成巨大的压力。
据美国能源研究机构估计,石油企业每年可找到120亿-150亿桶石油储量,而全球每年消费量为300亿桶,在未来的一段时间,仅靠常规能源是不可能满足消费需求的。
2.未来我国石油的发展方向
2.1常规油气
(1) 高含硫化氢﹑高含CO2的酸性气田
四川宣汉发现的普光气田,其已探明天然气储量达3500亿立方米,是迄今为止国内规模最大、丰度最高的整装海相气田。普光气田硫化氢平均含量15.2 %,CO2平均含量8.3% 。未来5年,中石化、中石油两大集团规划在达州投入近千亿元,揭开了开发酸性气藏的新篇章。在开发普光气田中不断获得技术进展,这对四川盆地乃至全国酸性气藏开发都会是一个有益的借鉴。
表1 我国主要的含硫气田
气田名称 产层 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷 CO2 H2S
海南涯13-1气田 83.87 3.83 1.47 0.78 7.65 7.07
塔里木克拉2气田 97.93 0.71 0.04 0.02 / 0.56
川西北中坝2气田 雷三 84.84 2.05 0.47 0.28 4.13 6.32
重庆气矿卧龙河 嘉四3 64.91 0.35 0.09 0.09 1.65 31.95
重庆气矿开县梁平 飞仙关 84.68 0.07 0.03 / 5.44 8.77
建南气田 长二段 85.89 0.15 / / 9.30 4.05
(2) 超低渗气藏
鄂尔多斯盆地苏里格气田、大牛地气田。苏里格气田位于内蒙古境内的毛乌素沙漠,已探明储量5336亿立方米,属于非均质性极强致密岩性气田,呈现出典型的“低渗、渗压、低丰度、低产”特征。
鄂尔多斯天然气属于世界性难题的低压、低渗储层,单井产量低,稳产难度大。国内类似的天然气储量资源巨大,苏里格﹑大牛地气田的成功开发将积极推动这类天然气资源的开发利用,意义十分重大。
由于我国近期主要发现的是几个大气田,再加上考虑环保因素,未来将是天然气工业迅速发展的时期。
2.2非常规油气
我国政府在“十一五”发展规划中,明确提出将大力开展油页岩、油砂、天然气水合物等非常规油气资源的勘探开发。
(1) 煤层气
目前中石油在山西沁水盆地开发煤层气,但获得的工业气量并不理想,需要进行大规模的增产改造,才可能获得经济效益。美国自上世纪70年代后期就成功地开始了煤层气开发,现已成为占全美国天然气年总量10%的重要能源产业。现在,美国开发煤层气的技术已趋于成熟,而中国尚处于起步阶段。
(2) 重油
专家们估计,在全球约10万亿桶的剩余石油资源中,70%以上是重油。目前,我国已探明重油地质储量为20.6亿吨,已动用地质储量13.59亿吨,剩余未动用地质储量7.01亿吨。2005年中国重油年产量达到2386万吨,占石油年产量的13.2%。在常规稀油储量日益减少的大背景下,重油在石油工业中的地位和作用将变得越来越重要。
(3) 天然气水合物
迄今为止,全球已探明的天然气水合物储量已相当于全球传统化石能源(煤、石油、天然气、油页岩等)储量的两倍以上。
由于天然气水合物是在低温﹑高压下形成的,被高度压缩,一旦减压便会迅速分解,极易造成井喷。且天然气水合物矿藏哪怕受到极小的破坏,都足以导致甲烷气的大量散失,甚至还可能引发地质灾害。
因此,对“天然气水合物”,目前还处于理论摸索和勘探调查阶段。对天然气水合物钻采方法的研究工作将是一项十分艰巨的任务,向石油行业提出了新的技术挑战。
2.3节能
我国是人均石油拥有量十分匮乏的国家,也是世界上石油利用效率最低的国家之一。据测算,我国石油资源的采收率每提高一个百分点,就等于增加2亿多吨的可采储量。
节能降耗、污染治理等技术的应用不广泛,采出程度较低,一些重大能源技术装备自主设计制水平还不高,这些已成为提高我国石油产量的重要制约因素。应强化石油资源节约和高效利用的政策导向,从管理、技术和结构三个角度,在改进能效方面做出更加积极的努力。
在节能方向上,我国还有很长的路要走。
3.石油供应多元化
目前中国90%以上进口的石油需要从海上船运,且船运任务多由外轮承担,一旦遇到突况,将处于极为被动的局面。从国家战略的角度考虑,建立石油战略储备基地,力求原油供给途径多元化,对维护石油资源是十分必要的;而加大可再生能源的研发力度,以作为石油类燃料的替代品,也是必要手段。
(1)石油战略储备基地
目前已建成国家石油战略储备四大基地 ( 镇海、乔山、大连、黄岛 ), 未来可能陆续在中部地区也建立石油储备基地。建立石油战略储备也能大大减小由油价波动所导致的经济方面的影响。
(2)中俄和中哈陆路原油运输通道
已建成的中哈石油管道由哈萨克斯坦阿塔苏通向新山子,是我国建设的第一条跨境输油管道,设计年输油能力2000万吨。中哈还将建第二条石油管道。
中俄泰纳线已经动工,泰纳石油管线一期工程将修建斯科沃罗季诺-大庆的支线,年输油能力为2000万吨,可以大大降低我国原油进口的压力和风险。同时,在俄罗斯彻底完成铁路现代化改造后,对我国原油运量可提高到3000万吨。
目前,中俄哈三国已经成为能源战略合作伙伴,正在进行很好的合作。
二﹑能源发展的趋势
由多国科学家组成的国际研究小组2004年在英国《自然》杂志上发表研究报告称,全球变暖将导致世界上四分之一的陆地动植物在未来50年内灭绝。
从全球的角度考虑,无论是出于对传统化石能源储量日益减少的担忧,还是为避免全球气候变暖的可怕后果,开发可再生能源已是必然趋势。
1.可再生能源
可再生能源指的是:太阳能﹑风能﹑生物质能﹑水能﹑海洋能等。
其中,太阳能光热利用、生物质能利用、风能利用在未来5~10年,将是国内的重点研究方向。
国家发改委能源研究所专家已于近日表示,2020年,生物质液体燃料将替代1000万吨中国成品油消费。届时,可再生能源将占中国能源消耗比重的10%。
未来几年,可能会掀起一股开发生物质能的热潮,这就会导致一些潜在的不利因素:
(1)粮食
生物能源分为二类:一是从甘蔗、玉米和薯类作物中提炼燃料酒精(乙醇),二是从向日葵、油棕榈和蓖麻等油料作物中精炼成生物柴油。过度开发会导致油粮价格上涨,威胁到人类生存的问题。我国日前已经限制使用玉米等可食用谷物作为生物燃料的原料,鼓励生物燃料产业“坚持非粮为主”,保证生物燃料的发展既不能影响人们的粮食消费,也不能同粮食争夺耕地。由中德合作的秸秆变柴油项目已落户山东淄博,这对中国乃至世界的再生能源发展领域都有着重要意义。
(2)水
若要大力发展生物质能,则需大量粮食,这意味着需要大量的水。而我国水
资源并不丰富,甚至很多地区都存在水资源贫乏,这是一个严重制约。
2.从环保的角度的建议
(1) 从煤和有机废料中提取甲醇
可从煤炭、木头甚至有机废料中提取甲醇,直接添加到汽油中作为清洁的汽车燃料,可有效减少汽车尾气排放造成的污染。
(2) 开采垃圾气
全球每年产生 有机废料,通常人们把它们作为垃圾进行焚烧,这会对环境造成极大的负面影响。而在缺氧条件下经生物降解,垃圾能大量产生甲烷气。全球每年可利用的垃圾气约为 ,对这种气体进行开采不仅可降低垃圾污染和温室气体的排放,并有助于降低世界能源的供应负担。
三﹑总结
在可以预见的将来,能源问题将进一步成为制约世界经济发展的瓶颈,人类对能源的渴望会成为影响世界安全和稳定最重要的因素之一。这一切要求我们要清醒地了解能源的发展趋势,重新认识未来的能源格局,走能源、环境和经济发展良性循环的路子。
只有降低长期处于主导地位的传统能源的竞争力,将核能和太阳能、风能、生物质能等可再生能源逐渐居于主导,这样人类才能携手共建一个美好的未来。
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Study on Recycling of Cigarette Butts
An Jing1,Liu Xuezhi2,Yu Yonhchang1
(1.College of Mmechanical and Engineering,Hnnan Agricultural University,
Zhengzhou,450002;2.College of Tobacco Science,Hnnan Agricultural University,
Zhengzhou,450002)
另外,减少排气污染、净化环境已成为车用燃料发展的大方向。以欧盟为例,欧盟15国制定的“汽车-油料发展规划”,要求1995~2020年间,道路运输排放的7种主要污染物(CO、NOX、VOC、苯、柴油颗粒物质PM、CO2、SO2等)要大大降低,除CO2外,其他各种污染物要由1995年相对值为100降低到2010年平均相对值为25、2020年平均相对值为10。
我国汽车保有量现在已超过3000万辆,主要集中在经济发达地区或中心城市,汽车废气排放已成为城市大气污染的主要来源;同时,我国的石油资源严重不足,在未来30年内,我国汽车还将大量增加,大气环境污染、能源短缺问题将更为严重。
目前石油替代产品主要包括四大类:气体燃料(天然气、液化气、氢气)、合成燃料(煤制油、天然气合成油)、醇醚类燃料(甲醇、二甲醚、乙醇)、生物质产品(生物质气化、生物柴油)。以上各种代用燃料均处于不同的应用和发展阶段。
生物柴油是清洁的可再生能源,是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料油通过酯交换工艺制成的可代替石化柴油的再生性柴油燃料。生物柴油是典型“绿色能源”,大力发展生物柴油对经济可持续发展,推进能源替代,减轻环境压力,控制城市大气污染具有重要的战略意义。
生物柴油的优良性能使得采用生物柴油的发动机废气排放指标不仅满足目前的欧洲II号标准,甚至满足随后即将在欧洲颁布实施的更加严格的欧洲Ⅲ号排放标准。而且由于生物柴油燃烧时排放的二氧化碳远低于该植物生长过程中所吸收的二氧化碳,从而改善由于二氧化碳的排放而导致的全球变暖这一有害于人类的重大环境问题。因而生物柴油是一种真正的绿色柴油。
生物柴油的特点在于:1.具有优良的环保特性。主要表现在由于生物柴油中硫含量低,使得二氧化硫和硫化物的排放低,可减少约30%(有催化剂时为70%); 2.具有较好的低温发动机启动性能。3.具有较好的性能。4.具有较好的安全性能。由于闪点高,生物柴油不属于危险品。5.具有良好的燃料性能。6.具有可再生性能。作为可再生能源,与石油储量不同,其通过农业和生物科学家的努力,可供应量不会枯竭。 7.无须改动柴油机,可直接添加使用,同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练。
1、国外发展现状
欧洲和北美利用过剩的菜籽油和豆油为原料生产生物柴油已获得推广应用。推动欧洲生物燃料市场发展的主要动力来自于欧盟推动生物燃料应用的努力和哥本哈根联合国环境大会的要求。欧盟最新指令要求至2020年生物燃料要占全欧洲的运输能源的10%。欧洲地区2009年生物柴油和生物乙醇消耗量各为710万吨和700万吨,按哥本哈根大会的要求,至2020年,这两个数字有望达到2270万吨和1800万吨,分别增长220%和157%。据分析指出,生物柴油排放的二氧化碳比矿物柴油要少约50%。与常规柴油相比,生物柴油价格要贵一倍以上,全球知名增长咨询公司Frost&Sullivan近期发表研究报告,认为至2020年前,欧洲市场生物燃料市场将保持发展活力。 为此,指令要求欧盟各国降低生物柴油税率,对生物柴油的税率征收仅为石油柴油税率的0―4.6%,并对生物柴油在欧洲汽车燃料中的销售比例作出规定。
美国历来是个相当重视能源战略的国家,积极发展可替代能源是美国能源战略中的重要部分,生物柴油在美国已经发展了相当长的时间。1980年美国制定了国家能源政策,明确提出以生物柴油替代石化柴油战略。1992年的能源政策措施(Energy Policy Act) 规定,到2010年止,计划以非石油的替代燃料替代总进口石油燃料的10%。2003年布什政府迫于国际和国内的压力真正起动了美国的生物柴油发展程序,特别是在2004年美国能源法确定了意在鼓励生物燃油的政府补助方案(即生物柴油厂每生产出1加仑生物柴油政府补贴0.5美金到1美金),美国的生物柴油由此进入了高速发展阶段。与此同时许多州也纷纷立法规定当地所销售的柴油里的生物柴油的含量。美国的生物柴油产量7年内增加了1000倍,但就其产量还远远达不到国内的需求。
2、生物技术及进展
目前生物柴油主要用化学法生产,采用植物和动物油脂与甲醇或乙醇等低碳醇在酸或碱性催化剂和230-250℃下进行酯化反应,生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯生物柴油。
现在,国外开发了一些主产生物柴油新工艺和利用下脚料原料生产生物柴油技术。加拿大BIOX公司生产和销售的生物柴油采用多伦多大学开发的工艺,该工艺将回收的植物油、农业种子油或废弃的动物脂肪、油脂转化为生物柴油。Biox工艺使用较多甲醇增加混合物极性,经保持催化剂离子化,使用单相酸催化步骤转化脂肪酸,循环甲醇和共溶剂,利用冷凝的潜热加热进入的原料等方法,改变了生物柴油生产的经济性。
3、我国的发展机遇
近年来,我国几大国营石油集团如中石油、中石化、中海油和中粮集团都设立了专门的机构研究生物柴油。中石油与国家林业局、云南省及山东省政府签订发展生物质能源的战略合作协议,在云南地区种植麻风树发展生物柴油产业,还在四川南充市建立了研发基地,并建立了生物柴油的中试装置。同时,中海油还在海南种植了面积达数十万亩的麻风树,待原料基地建成并形成规模后,炼油厂原料将转换为麻风树。
除了利用植物制造生物柴油,由“地沟油”炼制生物柴油将是另一个发展方向。我国由于饮食习惯,决定了中国地沟油产量巨大,这些地沟油不能得到相关部门的有利监管,极易为不法份子利用重新回流到千家万户的餐桌。
2011年6月22日,荷兰皇家航空公司宣布,从9月开始,在200架阿姆斯特丹-巴黎航线上使用“地沟油”燃料,形成一条“绿色飞行通道”。根据荷航的声明,航空公司无需对飞机引擎做任何改动,就可以使用“地沟油”燃料。
从地沟油到生物柴油要通过酯化和蒸馏两个步骤,在苏州洁净,其转化率在95%左右,其中,酯化就是将地沟油全部变成脂肪酸甲酯,这就是我们通常所说的生物柴油;蒸馏的作用是去除脂肪酸甲酯中的色素、胶质以及没有被转化的油脂。”
但是,这种生物柴油还不能直接当成航空燃料来使用。荷兰皇家航空公司采用了“加氢可再生飞行燃料”技术。先将生物柴油进行脱氧处理,然后通过一系列的有机化学过程,关键一步是进行加氢裂化,在持续的氢气压力作用下,分子间碳键被破坏,生成较小的碳氢化合物,其产物就是不饱和烃,此时就已经很接近燃料了,然后再进行“异构化”,即将化学物质的自身组成结构进行改变,真正成为所需要的“可再生飞行燃料”。
可再生包装领域已经进入投资者的视野。
一位PE人士告诉笔者,2013年VC/PE投资的主要领域依然是互联网,但新材料领域所蕴藏的潜力也让人不可小觑。“快消品对包装变革的需求带来了可再生包装市场巨大的商机,而以往这一领域在技术、投资等方面都有很多空白,恰恰是PE进入的好时机。”
据其透露,目前他与拥有可再生包装技术的两家公司正在接触,而PE大佬鼎晖等公司也瞄准了这一领域。而据全球行业分析公司预计,2015年全球可再生软包装市场的需求将达到1878万吨,届时将形成一个价值相当于700亿美元(约4200亿人民币)的市场。
外资布局
越来越多的企业也嗅到了这个行业的商机。
近日,世界领先的林纸企业斯道拉恩索集团宣布,其在广西建立的纸浆和纸板一体化项目在发改委获批,这项目由其可再生包装事业部负责的总额达16亿欧元的工业投资项目,是北欧企业迄今为止在海外最大规模的单项投资。
这被认为是斯道拉恩索实现战略转型的大动作之一,即从一家欧洲浆纸生产公司转型为全球性可再生材料公司。
据悉,自2008年以来斯道拉恩索在欧洲印刷媒体的市场已经萎缩超过20%,集团于是采取了一系列结构性调整。2012年斯道拉恩索将公司收入的0.7%(8100万欧元)投资到研发中,并于2013年调整事业部,将可再生包装事业部和生物质材料事业部作为业务重点。
随着消费意识的不断改变以及经济结构需求的改善,可再生、绿色环保包装成为未来发展方向。值得注意的是,近期,三星、小米等手机品牌推出的新产品,均纷纷采用环保可再生材料包装盒,戴尔公司目前已有半数以上的包装采用可再生的材料,并宣布将建立完全零废弃的包装流程。
“在中国投资建立一个民用纸板厂正是支持了我们转型战略。”斯道拉恩索集团中国区总裁宋望球表示,广西项目计划是生产基于纤维的包装纸板,包括液体包装纸板、食品用途纸板以及其他民用消费品包装纸板,计划于2016年年初投入运营。第一阶段的资本开支预计为7.6亿欧元左右,其中5.9亿欧元将用于工业项目投资,1.7亿欧元将用于原料林基地业务。
在其看来,未来基于纤维的民用纸板需求在亚洲正强势增长,而在中国需要对市场进行高质量的细分,以可再生材料为原料的包装产品还有很大的发展空间。
“在未来的十年内,预计中国市场中对此类产品的需求将以每年10%的速度递增。”宋望球表示,斯道拉恩索的策略是在中国投资设厂,以液态食品、消费电子等重点行业为突破口,通过延伸可再生包装上下游的产业链条来提品和服务。
市场需求上升
毫无疑问,可再生材料现已成为产品包装领域的一大亮点,看到了中国市场巨大的增长潜力,外资巨头正在通过各种方式快速渗透市场。
“在成长型市场中,特定的包装细分市场将以每年15%~20%的速度增长,到2020年全球会新增15亿消费者,对消费类包装产品的需求也逐日上升。”宋望球分析。
据了解,斯道拉恩索2011年就收购了位于河北迁安的民营包装企业正元国际包装集团,为消费类电子提供微瓦楞包装盒。而此次广西北海林浆纸一体化项目的巨额投资,更表明了外资巨头对于中国包装市场的青睐。
利乐也同样在发力这一市场,并在2013年新增了生物质塑料采购计划,计划从2014年开始采用生物质低密度聚乙烯用以生产利乐包装,届时包装原材料中可再生资源的比率将高达82%。
来自Frost & Sullivan一份研究报告指出,随着应用技术的开发、技术成本的降低以及顾客认知的提升,亚太地区生物可再生材料市场预计将以超过每年19%的速度持续增长,生物可再生材料有望在众多包装应用方面取代一般塑胶,迎来加倍成长机会。
据业内人士透露,可口可乐目前正在跟不同的上游企业联络,在全球范围内推动可再生植物为原料制作PET瓶的技术研发应用。此前可口可乐提出,到2020年其全球所有PET塑料瓶饮料都将采用植物环保瓶包装。
业内人士认为,这一年产数以千亿计的饮料厂家对可再生材料包装应用的关注,无疑将形成巨大市场需求。
对此,诺维信亚洲生物质能高级研发经理吴桂芳表示,以纤维素等生物质材料生产化学品,从而实现对石油基化学品替代,是一个十分有意义的方向。从2009年开始,诺维信就已与巴西最大的石化公司Braskem合作研究开发生物塑料瓶原料,计划于2014年年底使该技术实现实用化。
同时,包括台湾的远东集团、意大利的M&G集团以及长春大成集团等生产企业,都在这一技术领域加大研发投入。
技术、成本难关待解
不过,目前的可再生包装市场也并不如看起来那么美好。
以牛奶和饮料为例,液体食品的灌装生产线运行速度非常快,对包装材料的印刷、封口、折叠、成型等要求都很严格。在整个生产过程中,可再生包装材料不能出现任何纰漏。
“这要求企业必须投入大量研发力量,在生产质量和制造工艺上不断追求创新和改善。”目前斯道拉恩索正在研发微纤化纤维素,可减轻包装重量,而且用于包装以外的产品,如体育用品、游艇外壳等。不过这类研发通常需要10年时间。宋望球认为,斯道拉恩索在全球拥有1100项专利,正是因为其侧重对产品技术和质量要求比较高的领域。
而以可再生原料制作PET塑料材质方面,还面临着技术和成本上的双重挑战。由于技术工艺还处在研发示范阶段,又缺乏具有规模化产能的工厂连续成功运行的经验,该项技术在经济性上是否能与传统石化路径抗衡,目前尚是一个未知数。
“除非有下游厂商像可口可乐一样愿意为这类产品提供溢价,否则对生产厂商而言,这类产品在成本上无法与传统石化路径产品相比,很难有大规模的资金投入。”上述业内人士如是说。
在中投顾问轻工业研究员熊晓坤看来,可再生材料在包装行业的应用市场非常大,原材料成本低廉又环保,与目前的经济发展趋势相一致,目前在日本、美国等国家应用已经十分广泛,前景明朗。但是与海外企业的热情相比,中国企业在可再生包装上还略显落后。
据介绍,目前我国可再生材料包装正处于萌芽期,主流投资者还未将目光聚集在这一领域,行业内资金量较少,包装企业投入的研发规模较小,技术和产品没有较大突破。
目前,山东省发电装机总量约为5500万千瓦,但其中99%以上为火电机组,靠燃烧贫瘦煤来发电,因省内贫瘦煤少,每年全省需要从省外购进一半以上的贫瘦煤,“口粮”问题每时每刻都在困扰着全省电力。2008年夏天,电煤不足的山东第一次面临大范围限电,电力缺口一度接近三分之一。青岛、烟台、威海等沿海城市是山东省的工业大市,半岛蓝色经济区、黄河三角洲高效生态经济区、胶东半岛高端产业聚集区、日照钢铁精品基地以及全省确定的5个重点区域带动战略中有4个集中在东部,因此,电力短缺将直接制约山东半岛经济的腾飞。
山东同时面对的还有节能减排的巨大压力。“十一五”期间,山东省确定的节能减排目标为22%左右,随着产业结构的不断调整,越往后完成任务的难度越大,山东急需核电这样的清洁能源。“能源结构单一,就难免处处被动。太阳能、风能、生物质能等新能源是有益的补充,但都难以形成很大的规模。对山东来说,改善电力结构,推进节能减排,就必须发展核电。”
其实,山东省将眼光瞄向核电的时间并不晚。早在1983年,山东省就成立了核电工程领导小组,并开展了厂址普选工作。1993年初,国家正式部署山东第一个核电厂――海阳冷家庄核电厂的初步可行性研究。1996年,山东省正式启动核电项目可行性研究工作。2003年8月,国家核电专家组对山东第一核电厂可行性研究报告进行复查,同年底给予确认。2007年4月,国家发展和改革委员会批准同意海阳核电站一、二号机组开展前期工作;2007年7月,中国第三代核电自主化依托项目合同签署;2008年7月,海阳核电站一期工程核岛启动负挖工程。2009年12月,海阳核电项目正式开工,山东人的核电工业如期起步。
按照山东省的“十一五规划”,建设核电项目成为山东省改善能源结构的重要举措。“十一五”期间,山东将力争海阳核电站早日开工建设,启动乳山核电站、荣成高温气冷堆项目和沿海第三核电站的前期工作。根据国家发展核能源的规划,到2020年,全国新增核能发电量共3000万千瓦。目前山东半岛在不到120公里的海岸线上,将布局3座核电站,总装机规模达到了全国规划新增核电量的一半。
同时,山东省以海阳核电为突破口,已经确定加快推进核电装备基地建设,努力培育具有自主知识产权的核电装备品牌,着力打造烟台、威海两个核电设备制造业基地,为国内三代技术核电站规模化建设提供配套装备。根据规划,到2012年,全省核电装备制造业产值达到200亿元以上。
关于核电站的安全性,据专家介绍,山东拟建设的3个核电站中,乳山和海阳市用的都是第三代压水堆技术,荣成则是用具有中国自主知识产权、被世界核电界称为第四代技术的高温气冷堆,比第三代技术更安全、更可靠。根据国家发改委公布的《核电中长期发展规划》,海阳核电站已经定址开工,而其后的乳山等核电站则需进一步选址。这使得山东既高兴又有所期盼:山东第一座核电站――海阳核电站已步入建设的快车道,而设想中的沿海密集核电站群之梦也将变为现实。
Shandong’s Dream of Nuclear Power
随着人们对环境意识逐渐的重视,节能减排的观念已被各供暖企业摆在了首位,目前哈尔滨市已有60%以上的居民被纳入集中供热范围,并相继有大型集中供热公司成立,“天更蓝,云更白,百姓心中更温暖”已成为哈尔滨市冬季供暖的新目标。在集中供热规模扩张的同时,供热新技术、新材料、新设备、新工艺不断得到推广应用。目前我市先进换热站仍大部分采用进口换热机组,在未来,要加快科技成果的转化和应用,使供热系统工艺、设备、设计、施工和管理的技术水平有较大提高,研发出适合我国供暖的先进设备,缩小与供热发达国家的差距,为我国的环境保护和经济可持续发展作出贡献。
冬季供暖的首要目的是做到节能减排,要真正实现节能减排,关键在于做好以下几方面的工作:
一、节约燃料
现今煤在城市供暖能源中处于不可替代的首要位置,近几年,全国煤炭价格不断攀升,导致我市供暖企业运行成本的逐年提高。如何在保证供暖质量的同时节约燃料已成为供暖行业亟待解决的问题。针对此现象目前我市主要有两种解决方式:一是取缔小锅炉房,对道里、南岗区市中心位置建筑及其他区域供热建筑面积不足60万平方米的小型锅炉房需由附近的大型集中供热单位统一并网管理,大部分原有锅炉房均改建成无污染的供暖换热站,既减少了燃料的消耗量,又节省了人员开支。二是提高煤的燃烧热效率,众所周知,煤当中所含有的碳是煤燃烧时的主要发热物质,为了使煤中的碳在炉膛中得到充分燃烧,一些先进技术应运而生。例如我市一些新建成的供暖企业采用了循环流化床锅炉,该种锅炉的燃烧方式为我国国家“八五”攻关的一种新型燃烧技术,是对传统的层燃炉和煤粉炉的一个重大革新。它具有:燃烧效率高,炉渣综合利用率高,负荷调节性好,有害气体排放量低,能在燃烧过程中方便和廉价地进行脱硫,以及体积小等优点。该种燃烧方式可适用于任何煤种,是其他燃烧方式无法与其比拟的。
二、合理管理
现今集中供热企业已实现由粗放型经营到质量、效益型的转变,一些大型机组所占有的比重逐渐增高,一些200兆瓦以上的锅炉已在我市供暖企业中出现,同时锅炉、换热站自动控制、无人值守自动供热机组等也得到广泛应用、自动化控制水平的提高,不仅保证了供热的可靠性,而且提高了供热效率。在生产运行中,供热企业也积累大量先进、有效、合理的管理经验,使热网在供暖的范围内基本达到了热量均匀,减少了锅炉在运行时不正常停炉发生的次数,从而避免了大量多余燃料的浪费。
三、环境污染
我市过去的供热锅炉主要以中小燃煤锅炉为主,量大面广。由于中小锅炉烟气排放高度低,对城市环境空气的污染相对较大。经统一合并后虽然在数量上有所减少,但在烟气排放上仍存在大量污染环境的有害气体,如二氧化碳,各种硫化物等,因此控制燃煤锅炉造成的低空污染是改善城市环境空气质量的关键之一。因而应积极寻求脱硫效率高、运行费用低、除尘能力强、一次投资少的好技术项目。
四、热电联产
随着行业的发展,一些供暖企业在供暖的同时,利用多余热量进行热电联产,既补充了城市电力资源,也使这些企业的综合效益有了明显提高。
五、洁净燃料
随着人们生活水平的提高和环境意识的加强,以油、气、水煤浆等洁净的燃料代替煤炭而作为城市使用的主要一次能源已成为必然趋势。部分城市开始发展燃气――蒸汽联合循环发电热电厂,已达到高效、节能、减少污染、提高电网调峰能力的目的。
六、新型能源
地热能、垃圾焚烧、核能、热泵、生物质能等新能源的开发利用日益得到重视,促进了供热能源结构的调整,环保效益和经济效益十分明显。
⑴地热能。地球是一座天然的巨大能源库,它内部蕴藏着大量热能。地热能为地球上存储的全部煤燃烧时放出的热量的1.7亿倍。地热能取自“天然的地下锅炉”,不需要燃烧任何燃料,更省去了复杂庞大的燃料运输和燃烧系统,避免热因燃烧而产生的污染,因此是一种清洁、廉价的能源。我国的华北、东北、山东半岛、辽东半岛等地区蕴藏有地热资源,合理开发利用,将对改善供热能源结构、减少污染起巨大作用。
⑵垃圾燃烧等新热源。垃圾焚烧可实现垃圾的无害化、降量化及资源化,将垃圾焚烧产生的热能用于供热或发电,使城市垃圾成为新能源变为可能,这既有利于环境保护,又可获得较好的经济效益。丹麦首都哥本哈根安装有近十座垃圾焚烧炉,生产的热水用于集中供热。而哈尔滨市也已经有垃圾焚烧的成功经验,利用垃圾焚烧技术处理城市垃圾已被越来越多的城市所采纳。
⑶核能供热技术。核能是一种有广泛应用前景的新能源。核燃料的热值比煤高270万倍。核能过去主要用于发电,近几年已逐步应用于供热。由于供热反应堆比发电厂的动力反应对输出蒸汽或热水的压力和温度低得多,其安全性大大提高,故可靠近城市和热用户。另外投资费也大大降低,一般仅为动力的1/10,其经济性也可和燃气、燃油供热站相比较。清华大学核能研究院开发的5MW试验性供热堆已正式投入运行,沈阳热力公司2×200MW核能供热机组目前已完成可行性研究报告,核能供热正在走进百姓生活。
关键词:新农村社区;可持续发展;规划;生态
Abstract: in this paper, through the analysis of the current rural villages planning existing in the construction of the question and the reason, and puts forward the construction of new rural areas to popularize the sustainable development is the core of the connotation of ecological planning and design idea, is the new rural planning and construction for architects propose new topic is the only way of new rural construction.
Key words: the new rural community; Sustainable development; Planning; ecological
中图分类号:TU982.29文献标识码:A 文章编号:
近年来随着农民收入增长、生活水平的提高以及国家农村土地政策的调整,农村住宅已进入了更新换代的高峰时期,村镇住宅的能源消耗也同时发生着前所未有的变化[1]。因此倡导节约资源,建设资源节约型农村社区必将在全国范围内节约大量资源,可以大大促进我国建设节约型社会的进程,缩短与世界发达国家间的距离,实现可持续发展战略。在新农村建设中大力推广以可持续发展为核心内涵的规划设计理念,采取适当的技术措施,营造环境优美、功能完善、设施配套的社会主义新农村,是新农村规划与建设对建筑师提出的新课题。
1 目前我国农村村庄规划建设中存在的问题和原因
1.1 村庄规划建设中存在的问题
①土地资源严重浪费
我国农村居民点主要是以自然村的形式存在的,农村普遍人口规模偏小、布局分散,同时缺乏村庄规划设计的指导控制,大部分农村“建了新房不拆旧房”的现象十分普遍,致使旧房闲置增多,新房多占宅基地,村庄建设无序,占用大量的耕地,浪费土地严重。农村居住点分散的特征也使得农业难以形成适度规模经营,影响了土地的集约利用和农业现代化的实现。
②居住环境质量差
由于农村居民点经历了漫长的形成、发展过程,由于缺乏科学的规划指导,农村的建设普遍存在着很大的随意性,致使房屋排列无序、各年代建设的房屋并存,道路曲折不整,普遍缺乏公共绿地、公共活动场地,用地结构失衡。
③基础设施缺乏
由于农村居民点布局分散、规模较小,且缺乏稳定的财政保障,无法维持诸如教育文化、卫生、道路网、绿化系统、污水处理等公共设施的运营,因此很难在每个村庄都做到配置适当的公共服务设施和市政基础设施,这就给农村居民的生产、生活带来种种的不便,严重阻碍了农民生活质量的改善。且由于传统的生活生产习惯,牲畜粪便及各类生活垃圾随处堆放,工副业废水随意流淌,而大多数工副业废水都对土壤有着副作用,甚至渗入地下,污染水源,直接影响到居民的身体健康。
④生态环境堪忧
村庄整体环境趋于恶化。生活垃圾、污水、乡镇及个体企业废弃物等缺乏处理,随处可见,严重污染了生活环境、水源和农田,破坏了生态系统,导致农村生态系统的单一化,增加了其脆弱性。
1.2 村庄规划建设存在问题的原因
①规划滞后,认识不到位
过去各级政府不够重视村庄建设,普遍存在“重城轻乡”的现象,且规划设计单位也局限于对城市的研究,对农村缺乏更为有效的理论指导。对贯彻国家提出的“城市支持农村”的战略决策尚未落实到村庄规划建设层面,缺乏实质性措施。村委会本身更缺乏对村庄规划重要性的认识。导致无序建设严重,往往既浪费土地,又破坏资源与环境。
推进村镇规划建设,可以开辟大量新耕地,改变农村脏、乱、差的面貌,改善农
民居住环境,可以大大降低公共设施建设成本,实现农村生活现代化。
②规划建设缺乏资金支持
自改革开放以来,上级政府对村庄规划缺少必要的政策和资金支持,多数村庄由于集体经济困难,造成无力拿钱或不愿拿钱做规划。地方政府对争取来的农业项目资金全部用于种、养、加工等产业的扶持,对改善农村人居环境,提高人民生活水平的村庄规划和基础设施、公共服务设施缺乏资金支持。资金问题是村镇建设的大问题。
③规划建设管理和设计队伍薄弱
村庄规划建设缺乏组织载体和专业队伍。多数地区在村镇建设方面长期以来实行以乡(镇)为主,以县(市)为辅的管理体制,县(市)级政府把主要精力都用在城市建设上,无力顾及点多面广的村庄建设。村镇的规划管理机构人员数量少,都是由村镇建设管理服务站的工作人员兼管,且技术力量薄弱;此外,由于县以下没有专职的规划监察执法队伍,规划审批与监察严重分离,执法主体多头,也使得对广大农村地区违法建设的监管处于“真空状态”;同时,由于村镇规划费用低,肯于从事村庄规划的设计队伍少,专业水平低。
④法律法规有待健全
由于国家缺乏完善的法律、法规,无论在规划编制、还是基础设施建设、资金支持、建设用地的合理使用等方面都难以进行有效的监控管理,基层组织处理违章现象也常常缺乏法律依据。
⑤缺乏长期投入机制
“十五”期间,各级政府加大了对农村建设的投入力度,农民生产和生活条件逐步得到改善,但农村基础设施建设由于长期缺乏投入,欠账太多,资金难以得到保障,地方政府明显“力不从心”。农村土地要素和资金要素流向城市制约了农村经济的发展,并造成了数千万的失地农民。资金成为农村极度稀缺的资源,这对于新农村建设来说是一个瓶颈。
2 新农村社区可持续性规划原则
2.1 尊重地域传承,空间布局合理
新农村规划应以不破坏原有自然纹理为基础,注重与周围环境的结合,挖掘、保留、继承历史文脉,顺应历史特征,同时要注重体现地域建筑特色,从传统民居中发现建筑地域特征,并将其运用在新村建筑设计中。在节约用地和兼顾居住建筑组合需要的前提下,要满足冬季能争取适量并具有一定质量的阳光射入室内,避免冷风吹袭;夏季避免过多的日照,并有利于自然通风的要求。从长期实践经验来看,南向是全国各地区都较为适宜的建筑朝向。但在规划设计时,建筑朝向受各方面条件的制约,不可能都采用南向,这就应结合各种设计条件,合理的确定建筑朝向,达到节约土地、雨水,节约能源的目的,同时满足生活需求。
2.2 因地制宜,有效利用土地
充分利用原有自然资源和文化条件,因地制宜,为村民创造出一个熟悉的人文环境,同时充分尊重当地住宅建筑文化,对历史性建筑加以保存修复,通过总体设计细部处理来发扬继承建筑特色。住宅设计应符合农民的生活习惯,充分考虑农民生产和生活方式的需要,提高土地的利用效率。对于仍以农业生产为主的农民,可以垂直分户的连排住宅为主,结合生活习惯和生产需要进行院落的布局设计;对于已从事第二、三产业的农户,其生产环境与居住环境已脱离,则用上楼的方式,适当增加平台等室外空间,既可使一些生活习惯得以保留,又能够有效的集约土地。
2.3建立完善的交通系统及配套设施规划
随着现代的生产方式、生活方式的渗透,汽车已作为农村的主要生产和生活工具逐步进入农村家庭。因此,规划应建立完善的机动车交通系统。车行道设计要简洁通畅,方便生活。对于体型大、噪声大的生产车辆宜集中停放于靠近生产用地的位置,便于生产活动,而家用小汽车,则采用就近停放的原则。另外,基础设施配套差是造成农村住宅舒适性差,环境恶劣的原因之一。依据人口规模,在合理位置布置托幼、中小学、农贸市场、储蓄所、邮电所、社区医院、文化活动场所等,丰富村民的物质和精神生活,改善村民居住生活生产条件[3]。
3 新农村社区可持续规划的具体措施
3.1 太阳能技术
太阳能是最清洁、最廉价、可用时间最长的自然能源。农宅的屋顶、院落较大,有足够的空间利用太阳能。当前常见可持续规划设计中常见三种方式:
(1)太阳能光电板
适用于太阳能资源较为丰富的地区,在社区建筑向阳面屋顶安装大量太阳能光电板,将太阳能直接转化为电能,直接并入电网或用蓄电池储存。此项技术科技含量较高,而且太阳能光电板价格高昂,短期内在我国乡村地区还不能广泛使用。
(2)被动式太阳能技术
通过对建筑朝向和周围环境的合理布置、内部空间与外部形体的巧妙处理以及建筑材料和结构的恰当选择,无须使用机械动力,利用太阳能是建筑物具有一定采暖功能的技术。目前这一技术,在我国农村已得到了较为广泛的应用。
(3)太阳能热水器
太阳能热水器在我国的利用已较为成熟,在农村中加快推广太阳能热水器的使用,能大幅环节由于热水消耗量的增加而引起的能源供应压力和环境压力。在今后的研究中,要更多的考虑建筑一体化的太阳能及热器,延长寿命,降低成本。
3.2沼气及生物质气化技术
将粪便、厨余垃圾等有机物投入池中发酵后产生可燃沼气,出料即为肥料。沼气与空气混合燃烧时温度可高达1200摄氏度,是优良的炊事、取暖燃料。以沼气为纽带由沼气池、除禽舍、三格式化粪池和日光温室组合而成的“四位一体”生态产业,是产气、积肥同步,种植、养殖并举,能流、物流良性循环功能的能源生态综合利用体系,非常适于在新农村社区建设中应用。
另外就地取材,将秸秆、稻壳、蒿草、薪柴、木材加工废料等,通过控制反应条件,使生物质在秸秆气化装置中发生热化学反应,进行能量转化,产生一氧化碳、氢气、甲烷等可燃气体。从而以低品位固体生物质能源产生高品位优质燃气,集中储存,再用管道输送至用户,用于炊事、取暖、发电等。
3.3农宅围护结构保温技术
现今农宅中大多数为砖混结构,屋面为钢筋混凝土板,冬冷夏热。如将屋面设计为种植屋面,加上玻璃或农膜成为屋顶温室,覆土后即能种植产生经济效益,又能起到保温隔热效果。若能和自然空调系统的进新风系统结合起来,冬季时期新风经过温室后再进入室内,不仅使冷空气得到加热,而且增加了新风的含氧量,改善了室内卫生条件,有益居住者健康[2]。改善农宅的围护结构保温性能是解决能耗高、舒适度差最有效的措施。在经济条件允许的地区,北方住宅外窗尽量选用质量较好的双层中空窗,经济条件较差的地区,可以在外窗挂窗帘,这是一个经济使用的保温方式。还可种植花、草、附墙藤类作物,附墙藤类作物可沿墙向上生长而绿化墙体,起到保护墙体和防西晒作用。既美化了环境,增加了造氧量,又起到了生态作用。
4结论
在城市化进程加速、整个社会经济快速发展的时期,由于村庄自身及其所处环境总是处在不断发展变化之中,任何观念、理论和方法都具有相对的局限性。因此,本文所做的探讨旨在发掘一些有意义的问题,也希望能有更多的人关注这一领域,并对本论文提出意见和建议,共同来促进城乡之间的协调发展、中国社会经济健康稳定的发展。
参考文献
[1] 清华大学建筑节能研究中心.中国建筑节能年度发展研究报告2008[M]. 中国建筑工业出版社,2008(03):33-34
[2] 呼延宇. 社会主义新农村建设中的生态规划理念与建筑技术措施[J].陕西建筑,2007(09):4-6
[3] 方明. 注重综合性思考 突出新农村特色[J].建筑学报,2006(05):19-22