发布时间:2023-09-20 17:50:43
序言:作为思想的载体和知识的探索者,写作是一种独特的艺术,我们为您准备了不同风格的14篇新能源技术,期待它们能激发您的灵感。
关键词:风能发电;电压波动;系统影响;风电规划;风电问题
引言
纵观世界范围,能源形势不容乐观,煤炭资源日渐匮乏,以目前的消耗速度来看支撑不到2050年;石油资源价格不断飙升,世界范围内的是有争夺愈来愈烈;环境污染问题又不容忽视成为了全球各国普遍关注的问题。电能作为一种清洁可再生的二次能源受到了普遍的青睐,但是电能的产生对一次能源的消耗量相当巨大,因此寻找一种清洁的一次能源来发电就逐渐受到了普遍的关注。风能发电也就应运而生。但是风能发电也存在这一些难以解决的问题,如风电并网对系统的影响以及风力发电的规划是摆在眼前的现实问题。
1973年的石油危机之前,风力发电技术仍处于科学研究阶段,主要在高校和科研单位开发研究,政府从技术储备的角度提供少量科研费。1973年以后,风力发电作为能源多样化措施之一,列入能源规划,一些国家对风力发电以工业化试点应用给予政策扶持,以减税、抵税和价格补贴等经济手段给予激励,推进了风力发电工业化的发展。
近年,世界风力发电如雨后春笋,逐年以二位数速度迅猛增长,截至1998年,全球装机9689MW。装机容量前10名的国家是:德国2874MW、美国1890MW、丹麦1400MW、印度968MW、西班牙834MW、荷兰364MW、英国331MW、中国223MW、意大利180MW和瑞典174MW。
我国风力发电起步于八十年代末,集中在沿海和新疆、内蒙风能带。1986~1994年试点,1994年新疆达坂城二号风场首次突破装机10MW(当年全国装机25MW),四年后,全国装机223MW,增长9倍,占全球风力发电装机的23%。
1.风能发电优势突出
1.1 风能发电对于环保贡献巨大
风能资源量大质优,风力发电优势突出,世界性范围内风电发展迅速。到达地球2%的太阳能可转化成风能,以此来计,风能总量比水能更大,有人算过,只需地面风力的1%,就能满足全球发电能量需要。对于由发电而引起的温室气体排放问题来说,燃煤火电最严重,燃油火电次之,核电较少,风电最少。核电虽然和风电的温室气体排风量差不多,相比火电小了两个数量级,但是核电的污染问题目前还没办法解决,因此风力发电有着得天独厚的优势。
1.2 风力发电在世界范围发展迅速
由于意识到风力发电的巨大优势,世界各国都开始竞相发展风力发电。世界性的风电发展以前所未有的速度进行着,全世界的风电在1999年已经达到了10000MW,而更值得惊奇的是这个数字在2000年的时候就已经翻了一番达到了20000MW以上,2005年的时候又超过了30000MW。风电发展主要以欧洲为主,占到了风电总量的2/3,北美占到了1/5,亚洲是1/8。我国的风电事业发展也较为迅速,已从1997年排列在世界第十位而跃居到现在的第八位,预计今后还将有更大的进步。我国的风力资源相当丰富,居世界首位,因此发展潜力十分巨大。目前开发还很不足,主要在内蒙、新疆和沿海一些地区,但是还没有形成真正的规模,有待于进一步的开发和探索。
1.3 中国风力发电的资源配置
2004年5月15日,一份由中国资源综合利用协会可再生能源专门委员会、绿色和平组织和欧洲风能协会联合的 研究 报告《风力12》的中文版在北京。报告认为,到2020年,全球风力发电装机容量将达到12亿千瓦,年发电量3万亿千瓦时,能够满足世界电力需求总量的12%。按照规划,届时中国的风力发电装机容量将达到2000万千瓦,占全球风电总量的17%。
中国气象科学研究院生态与农业气象研究所的朱瑞兆教授告诉《了望东方周刊》,中国的风能资源主要集中在两个带状地区,一条是“三北(东北、华北、西北)地区丰富带”,其风能功率密度在200瓦/平方米~300瓦/平方米以上,有的可达500瓦/平方米以上,如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等,这些地区每年可利用风能的小时数在5000小时以上,有的可达7000小时以上。“从新疆到东北,面积大、交通 方便、地势平,风速随高度增加很快, 三北地区风能在上百万千瓦的场地有四五个,这是欧洲没法比的。”朱瑞兆教授说:“而这个地带的缺点是建网少,发出的电上不了网。”
另一条是“沿海及其岛屿地丰富带”,其风能功率密度线平行于海岸线。沿海岛屿风能功率密度在500瓦/平方米以上,如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南澳、马祖、马公、东沙等岛屿,这些地区每年可利用风能的小时数约在7000-8000小时,年有效风能功率密度在200瓦/平方米以上。“沿海岛屿的风能是全国最好的,这个地带的优点是建网好,电价高,缺点是地形复杂,且容易受台风 影响。”朱瑞兆教授以10米高处的风能, 计算 出 中国 陆地风能资源 理论 储量为3226亿千瓦,经过风力机间的湍流和叶片面积修正,得出中国陆地实际可开发的风能约为253亿千瓦,而据估计,中国近海风能资源约为陆地的3倍,所以,中国可开发风能资源总量约为10亿千瓦
2.1 风力发电并网
风力发电并网后会对系统产生不小的影响,会影响到系统的电压波动和电能质量,还会造成谐波污染。其中由风电并网所引起的电压波动和闪变是风电并网的主要负面影响。电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化,闪变是人对灯光照度波动的主观视感。虽然现在风力发电机组大都采用软并网方式,但是启动时仍会产生较大的冲击电流,使得风电机组输出的功率不稳定,进而会导致电压的波动和闪变。电压的波动和闪变会使电灯闪烁,电视机画面不稳定,电动机转速变化严重影响到工业产品的质量,在某些特殊行业电压不稳会使一些精密的仪器出现测量错误,严重时还会引发重大事故。
2.2 风电对电网功率和暂态稳定性的影响
风力发电由于风速变化莫测,使得风电上网功率也随之不断振荡,当风电的扰动频率接近系统固有的振荡频率时,就会引起大幅度的功率振荡,并且振荡的幅度会随着扰动的幅度而变化。扰动幅度不仅与风电扰动有关,也与系统本身的参数有关,因此可考虑从两方面着手减少扰动对电网的强迫功率振荡。总之如果并网的风电份额较高而系统较脆弱时,并网产生的负面影响是十分巨大的。
3.电池储能的应用
风能作为清洁能源大力发展以来,风电的问题也越来越受到电力工作人员的关注。但是风能作为一种间歇性能源,加之风能资源的预测准确度并不能完全符合电力系统对电能质量的要求,寻求新途径新思路解决风电对系统的影响也自然成了许多电力行业工作人员的目标。采用电池储能系统可以较好的解决这一问题,及可以保证上网电压的稳定,又可以补偿有功功率,不会对系统产生不利的影响。可以选择由蓄电池组、整流装置和逆变装置组成的柔流输电系统作为储能系统。
4.结束语
风能作为一种清洁的能源,在二十一世纪资源匮乏,环境问题突出的今天有着相当大的吸引力,世界大范围内发展风力发电技术来取代传统的燃煤和燃油火电。在风电发展方面比较先进的是德国和丹麦等国家,我国的风电虽然较之前有了较大的发展,但是和世界先进水平还有较大的差距。在风电发展方面,除了看到其优点以外,缺点也不容忽视,对于电力系统电压和功率的影响都值得去深入的探索和研究。目前可以通过电池储能技术解决较少风电对系统的影响,要使风电大面积发展所要做的工作还有很多。(作者单位:西南交通大学希望学院)
参考文献:
[1] 周春平,孙瑶廷,白旭.当今世界风力发电最新动向[J].发电设备,2001,(3).
[关键词]低碳经济;新能源;技术发展
中图分类号:F426.2;F424.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)05-0253-01
1 导言
工业革命的出现推动了社会生产力的发展,对人类社会经济、政治、文化、军事、科技等方面产生了巨大的影响,提高了人们的生活水平。但是在工业化发展的过程中,人们过度开发利用煤、石油等化石能源,导致能源需求量不断增大,环境污染问题加剧,使人类的生存环境受到了巨大的影响。气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分,它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济系统产生影响。随着我国社会经济的快速发展和人口数量不断的增长,政府开始重视能源问题对经济发展的影响,开始探索新的经济发展模式,主动调整发展战略,倡导发展循环经济和低碳经济,大力发展新能源产业,加大新能源技术应用研究,从而降低能源消耗、减少温室气体的排放量、减轻工业化发展对生态环境的影响。新能源技术作为低碳经济中的关键支点,对于发展低碳经济有着十分重要的作用。在低碳经济环境下要不断发展新能源技术,不断提高新能源技术水平,才能更好地为发展低碳经济服务。
2 新能源技术发展与应用现状
2.1 生态能源
主要的生态能源共有三种,这三种转换形式分别是直接燃烧的生物质气化、热化学转换的生物质液化以及生物学转换层面上的生物质发酵,这三种生态能源是我国传统能源的重要补充,也是发展新能源技术的重要实践,生物质能源在欧洲的一些发达国家已经得到了充分的利用,在我国生物质能源依然处于起步阶段,还有很大的发展空间,需要向德国、英国等生物质能源大国进行借鉴学习。
2.2 地热能
利用地热能发电是我国节能环保的重要途径,地热能可以储存在发电装置内,也可以直接利用,进行采暖、洗浴、温湿等应用。地热能具有低成本、可再生等优点,同时能源的转换效率较高,但在20世纪,因为开采的难度性较大,我国一直搁置了地热能的利用。目前我国多个地方已经开始进行地热能的商业化,地热能领域还有巨大的潜力与商业前景。
2.3 太阳能
由于太阳能的收集简单与低廉性的特点,深受我国新能源公司的青睐。在发达国家太阳能也是主要的发电能源之一,美国、西班牙、日本相继建立了太阳能运行装置,促进了太阳能从自然能源走向商业化能源的进程。
2.4 风能
风能的应用作为能源主要有两种形式,第一是风能发电,第二是直接利用风能作为能源,第二种通常的应用为带动水泵提水,利用风能带动各种机械装置。
2.5 海洋能
海洋能是指依附在海水中的能源,通过各种转换方式进行能源的利用。海洋能主要由波浪能、抄袭流与洋流,潮汐水坝、海洋能转换、盐分梯度渗能。波浪能主要指在海浪的运动中产生的能源,可以用特殊的机械设备进行收集,如今波浪能的应用已经开发了几个1MW以下的示范项目和少数的大型项目,工业界的目标是开发出商业化技术。潮汐流和洋流的能源利用建于1967年的法国潮汐能大坝,以及建于20世纪80年代的加拿大电厂都属于潮汐能与洋流的能源应用。
3 新能源技术的特征
3.1 新能源技术具有低碳的特征
由于现阶段使用的煤炭、石油等化石能源产生的二氧化碳等其他排放物较高,所以称之为高碳技术。新能源低碳技术主要是指利用一些低碳或者无碳的自然能源进行生产生活,例如太阳能、水能、风能、生物能等。新能源低碳技术与高碳技术相比较所产生的二氧化碳和其他排放物较低甚至没有。新能源低碳技术的应用有助于减轻温室气体的排放,改变现有的生存环境。
3.2 新能源技术具有战略性
随着社会经济的不断发展,特别是工业化的发展,人们对于煤炭、石油等化石能源的依赖越来越强,但是这些能源都属于不可再生能源,终有一天会枯竭。与传统化石能源不同的是,太阳能、水能、风能和生物能这些都属于是可再生的能源,而且储量是非常多的,不会出现枯竭,可以保证能源使用的安全。随着国家大力倡导发展循环经济和低碳经济,新能源技术产业将会成为社会经济发展的重点产业,对于国家社会经济的发展有着重大的影响作用,是国家可持续发展战略中一项主要的措施。同时,新能源技术具有绿色环保无污染的特点,符合国家建设节约型社会和环境友好型社会的要求,有助于促进社会的协调发展。
3.3 新能源技术具有不确定性
目前我国对于新能源技术的应用还处于初级阶段,在发展和应用过程中有着诸多的不确定性因素。由于新能源技术是一项新兴的技术,人们对于新能源技术市场又不够了解,因此新能源技术的投资具有高风险。但是正是因为新能源市场中有着诸多的不确定性因素,所以新能源技术又具有高回报的特征。
4 低碳经济下我国新能源企业发展对策
4.1 建立层次结构先进合理的新能源产业体系
依靠我国微观与宏观调控的手段,进行合理的资源分配,争取建立以传统能源为主、新能源技术为必要补充的能源市场,增加风力发电、水力发电、太阳能在我国能源消耗中的比重,由于对这些清洁能源大力使用,能够有效地对我国的环境进行改善,建立第二代生物质能源的应用。
4.2 培育拉动性强的领头企业,大力宣传新能源
依靠我国经济政策对能源市场进行调整,协调传统能源企业与新能源企业的关系,并大力扶持新能源龙头企业,为后续的跟进企业开辟市场。进行新能源技术的前期研发,以及基础设施的建设都是龙头企业应该负起的责任。同时龙头企业也瓜分了新能源企业的大半块的市场,能够有新的资金用于高科技新能源技术的研发、新能源广告的宣传、新能源宣传市场的完善。鼓励新能源龙头企业建立产业基地,鼓励新能源企业就地取材,减少运输量和成本的消耗。
4.3 完善科学技术创新体系,提高低碳经济下新能源利用率
新能源企业相比于传统的能源企业的优势在于,新能源企业具有巨大的发展前景与市场潜力。因此完善新能源企业的理论体系,研发更先进的新能源技术是如今发展的一个重要环节。同时改革新能源的O备,使新能源设备现代化,并且改善新能源企业之中格格不入的部分。大力的招商引资,为我国的新能源的发展提供资金上的保障,同时大力宣传新能源的环保性能与实用性,减少市场与新能源技术的隔阂,给银行贷款给新能源提供一条有效的沟通渠道。完善新能源的产业政策,给新能源企业的发展创造有利条件,减少我国资源浪费,提高能源的利用率。
结束语
随着传统化新能源的日益枯竭和环境污染问题的日益严重,新能源的开发和应用将会成为社会发展过程中最主要的清洁能源。在可持续发展的理念下,节能减排势在必行,发展低碳经济已经逐渐成为社会发展的必然趋势。新能源技术未来将会成为社会经济发展的新支点和新产业,在低碳经济环境下不能只单单停留在某个产品开发和环节应用中,要把新能源技术发展成为一个有效的产业链,使其成为一个有竞争力的产业。在新能源技术发展的过程中,要不断强化新能源技术的创新意识和知识产权保护意识,加大新能源技术专业人员的培养力度,加强地区和机构间的合作只有通过不断的提升新能源技术,减少对传统化石能源的利用率,降低二氧化碳及相关排放物的排放量,才能真正实现低碳经济的良性发展。
参考文献
[1] 乔梅,李时黎.中国新能源产业发展障碍与对策研究[J].长春大学学报,2016,(09):6-11.
[2] 王黎明.浅析低碳经济环境下的新能源技术发展[J].企业导报,2016,(13):78.
【关键词】:新能源技术;绿色建筑;应用
1、导言
建筑产业是全球土地、环境资源的开发使用者,对于能源方面消耗也十分巨大。因此,房地产开发商们在建设房屋时,除了将房屋建造的宜人以外,也要思考关于可持续发展和利用的相关问题,因此新能源应运而生。所熟知的太阳能、风能、生物质能和地热能都是可再生的新能源。对于这些新能源的研究、使用与开发,会从某种程度上减少对环境的破坏;另外,物美价廉、安全可靠又是一个重要的因素。若加强对新能源的利用,就会减少对煤、碳、石油的开采,稳定生态系统,更加强可持续发展战略。
2、绿色建筑与新能源
2.1绿色建筑
在《绿色建筑评价标准》中,有关绿色建筑的概念界定是这样的:绿色建筑是指在建筑的整个寿命周期内,通过最大限度地从节能、节地、节水、节材等方面节约资源,从而达到保护环境、减少污染的目的,促进自然和谐共生,为人类提供一个健康、适用和高效的使用空间。也就是说,绿色建筑是一种最高效率地利用能源、最低限度地影响环境的建筑物,它为人类提供一个健康、舒适的工作、居住、活动的空间,具有全寿命期、绿色化、以人为本、因地制宜、整体设计等特点,实现了“以人为本”与“人―建筑―自然”三者的和谐统一,促进了我国经济社会在21世纪的可持续发展。
2.2新能源
对比新能源和传统能源可以发现,新能源具有丰富的来源,且新能源具有用不完的特征,同时在利用新能源的过程中也很少会产生环境污染问题,具有良好的生态性、清洁性。目前我国新能源主要分为传统的生物质能、太阳能和可再生能源等、大中型水电三类。而一次能源(如核电站外的地热能、风能、太阳能等)、大中型水电站、常规的化石能源是目前我国开发利用的主要的新能源。这些资源的优势在于干净清洁、可再生、具有丰富的资源,将其作为替代性能源发展具有良好的发展前景、发展潜力。
3、新能源技术在绿色建筑中的应用
3.1地源热泵节能技术
地源热泵技术可以有效地控制室内温度,并持续的减少建筑所需要的能源消耗。在应用到绿色节能技术的过程中,我们还需要根据地理进行建设和理性的选择自然环境的特点,特别是在大温差的地区,其中重要的是我们要保障施工的合理性。在使用地源热泵的成果上,夏天时,它可以对建筑内部进行有效的吸收多余的热量,在冬天时又会对室内产生大量的热量,以最合理的方式稳定的调整着温度。在所有绿色的节能建筑中,墙地源热泵技术就是一种非常有效的能够应用到实际的节能技术,当前我国的技术与世界领先的水平还有着不小的差距,那么这就需要我们对绿色的节能技术加强研究和推广,这样才会更好地实现高效、绿色节能建筑的节能。
3.2太阳能技术
3.2.1太阳能建筑
现在传统的太阳能建筑主要分为主动式和被动式。主动式太阳能建筑因为设计步骤太为复杂、地理原因产生的成本过高,因此不易建造,基本没有出现在现实的住宅产业中。被动式的太阳能建筑由于整个过程中不主动使用能源,因而相对会比较简约,容易设计和操作,也是现行住宅中使用的比较多的形式。被动式太阳能住宅主要使用栏杆等围护结构来实现自我的放热吸热,不依靠任何外界的辅助手段,广受人们的喜爱。如使房间朝向南边,阳光直射过来;在房屋的顶部建造一个水池,也可以聚集热量。
3.2.2太阳能发电与发热
将太阳能转化为电能,就是太阳能发电技术;将太阳能转化为热能,就是太阳能发热技术。太阳能热水器、太阳能供暖和利用太阳能发电都是常用的方式。现在许多住宅小区中,随处可见有太阳能热水器和太阳能电池板,其被广泛的使用于楼道、路灯和草坪灯等多处照明设备。值得一提的是,太阳能热水器已成为使用范围最广、技术最成熟的一个家用产品。用户在顶楼上放置一个太阳能真空集热管,收集太阳能将水进行加热,然后连通管道到住户,就可以坐在家中使用热水,这项开发给业主带来方便。如何将太阳能充分吸收和有效的进行采集,是建造房屋保温工艺需要解决的两大问题。我国北方广泛采用的是被动式的太阳能建筑系统,设计者采用特殊的建筑部件,使建造出来房屋的屋顶、墙壁以及地面都带有一定的保温效果。防止外界的高温进入室内,需要隔热墙的防护。冬天的时候可以收集大量的太阳的热能,从而使房间的温度升高;夏天的时候能对热量产生一个特定的通路,加快气体的流动,从而使房间的温度下降。另外,储热墙还有一个功能,防止外界的气体进入,同时也阻止内部的气体散发,通俗来讲,即里面的东西出不去,外面的东西进不来。利用太阳能还能制冷,主要有两种方式:一需要用到机械装置,太阳能让机械装置开始工作,机械装置自行制冷;二需要吸收式制冷机,太阳能让吸收式制冷剂工作,然后制冷机制冷。
3.3可再生能源利用
所谓的使用可再生能源像现在常见的太阳能与风能等,我们就可以利用可再生能源,这样就可以减少日常所需补充建筑物的能源消耗、能源消费的问题。目前,太阳能、风能是大多数使用较为熟练应用的节能技术。利用常见的太阳能,大部分是通过对建筑物的外墙安置太阳能电池板产生的可利用的太阳能光电、在其他建筑物中经常会用到的就是电力和热水,这些节能方式大部分是使用风能的设施,在我们常见的风力发电技术中一般会使用简单明了的建筑设计,从而减少了建筑物、工作内部线路节能建筑。
结论
总之,新能源在建筑的应用可有效减低环境污染,缓解能源危机,提供居民生活条件,促进经济社会的可持续发展。绿色建筑作为一种建筑发展方向,立足于人与自然的和谐,充分融合自然环境、科学技术与经济社会的发展关系,必定成为未来建筑的发展走向,被越来越多的人所接受和青睐。
【参考文献】:
[1]常慧.可再生能源技术在绿色建筑中的应用[J].建筑节能,2013,04:39-41.
关键词:绿色建筑;新能源;应用
中图分类号:TU198 文献标识码: A
引言
近年来,我国建筑行业得到迅速的发展,成为国民经济中重要的组成部分,对提高人们生活水平有着重要的意义,而伴随建筑行业发展而来的是建筑材料的高消耗。建筑材料的高消耗,易造成大气污染等多种环境问题,不符合可持续发展观。在这样的背景下,绿色建筑理念应运而生,绿色建筑充分运用了新型的节能技术,不仅有效节约建筑能源,而且大大提高了房屋建筑的性能,为人们提供舒适、健康的居住环境。
1.绿色建筑概念
绿色建筑指在建筑的全寿命周期内,最大限度地节约资源(节能、节地、节水、节材)、保护环境和减少污染,为人们提供健康、适用和高效的使用空间,与自然和谐共生的建筑。绿色建筑又称为生态建筑,其要求在建筑施工过程中,尽可能地节约各种资源,包括水资源、能源资源、材料资源以及土地资源等,减少建筑施工对生态环境造成的不良影响,达到保护环境的目的,使建筑能够与自然和谐发展,为人们提高舒适、健康的居住环境。绿色建筑评价指标体系由节地与室外环境、节能与能源利用、节水与水资源利用、节材与材料资源利用、室内环境质量和运营管理六类指标组成。依据绿色建筑的评价标准,绿色建筑需满足以下三个方面的要求:①运用新型的节能技术。在建筑施工中充分运用多种新型的节能技术,有效减少能源消耗。②保护生态环境。绿色建筑采用的是新型的节能技术,其可降低能源的消耗,降低建筑施工对生态环境的影响,减少施工中二氧化碳的排放量,达到有效保护生态环境的作用。③满足人们多方面的需求。绿色建筑不仅要满足人们的健康需求,而且要满足人们舒适及高效的需求,为人们提供健康、舒适、高效的居住环境。
2.太阳能利用技术
太阳能热利用技术在我国已历经二十多年的发展沿革。利用太阳能可节省大量电力、煤炭等能源。太阳能资源一般以全年总辐射量和全年日照总时数表示。我国、青海、新疆、甘肃等地的总辐射量和日照时数均为全国最高,属太阳能资源丰富地区。
1) 太阳能热水器作为太阳能热水系统较为低端的产品,在国内发展成熟,普及率高,最具代表性,按结构可分为闷晒式、管板式、聚光式、真空管式、热管式等,已经进入寻常百姓家,可提供日常生活用热水,节约用电,具有良好的经济性。
2) 太阳能空调系统是利用太阳能进行光热转换,以热能制冷,方法有多种,如压缩式制冷、蒸汽喷射式制冷、吸收式制冷等。
3) 太阳房是利用太阳能采暖、降温的设计方法,使房屋内活动主体空间与外界环境之间形成温度缓冲区实现采暖、降温需求。无需安装特殊动力设备的被动式太阳房应用最为广泛,尤其在气候寒冷或炎热的地区。我国被动太阳房采暖可节能60% ~ 70% ,平均每平方米建筑面积每年可节约标煤 20 ~40kg,发挥着良好的经济和社会效益,但在技术水平上与国外相比仍有较大差距。
4) 太阳能光伏发电系统是利用半导体器件的光伏效应原理将太阳辐射能转换成电能。目前,我国太阳能与建筑一体化的发展呈现良好态势。政府主管部门在相应太阳能推广政策中明确提出了应大力推广“太阳能建筑一体化”的模式,优先支持一体化项目,在济南、烟台等地出台了建筑强制安装太阳能利用设备的政策规定,为太阳能与建筑一体化的发展奠定了政策基础。
3.地热利用技术
1) 地热发电是地热利用的最重要方式。地热发电的过程是: 首先将地下热能转变为机械能,再将机械能转变为电能。通过“载热体”把地下的热能带到地面上来进行利用,目前能够被地热电站利用的载热体主要为地下天然蒸汽、热水。
2) 地热供暖是通过换热将地热能直接用于采暖、供热和供热水,是仅次于地热发电的利用方式。其利用方式简单、经济性好。
4.风能利用技术
风能资源取决于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能的利用主要以风力发电为主。我国风力资源丰富,可开发利用的风能储量约为10 亿 kW。对于我国沿海岛屿、交通不便的边远山区、地广人稀的草原牧场及远离电网的农村、边疆,利用风能可解决生产、生活能源需求。风能资源受地形的影响较大,我国东南沿海、内蒙古、新疆、甘肃一带风能资源很丰富,这些地区适于发展风力发电。但是,风能利用技术也会因风速不稳定、风能利用受地理位置限制严重、风能的转换效率低、相应设备不成熟等因素制约。
5.绿色建筑能源利用技术的评价
绿色建筑能源利用技术的评价大致可以从以下四个方面来对生态建筑能源利用技术进行评价。
1)建筑节能状况
重点应放在围护结构的保温、隔热及其相应的自动控制上,使建筑节能满足国家现行的有关标准,具体实施与评价严格按照建设部的《民用建筑节能管理规定》(建设部第76号令)执行。节能指标对于北方采暖地区为50%,其它节能措施要达到节能5%。
2)常规能源系统的优化
在使用常规能源时,应对能源系统进行优化,应合理地选择确定整个系统中各设备系统的能源供应方案,优化设备系统的设计与运行,避免因多种能源结构形式的重复建设而造成浪费,在满足功能与健康要求的基础上,减少对常规能源的需求量和因使用常规能源对环境造成污染。
3)新能源的利用
新能源的利用程度是绿色建筑能源利用技术评价中的一项重要参考指标,是绿色建筑是否符合“绿色”原则的直接体现与标志。其重点应放在太阳能、地热能、风能、废热资源等绿色能源的开发与利用上。新能源的利用要因地制宜,宜选择适合本地特点、性能价格比优良的技术与产品。
4)环境效益
环境效益作为绿色建筑最重要的目标之一,是其是否生态的直接体现,是评判建筑是否生态的主要指标,而能源利用技术在很大程度上决定了其对环境的影响。因此,绿色建筑中应尽量使用绿色能源,减少环境污染。
6.新能源技术应用的思考
目前,在大力倡导应用新能源技术的同时,更应重视当前基础、常规的建筑技术。例如,不可忽视围护结构保温技术,而一味追求通过新能源实现采暖需求。有人将围护结构保温比喻为建筑物的外衣,把新能源视为建筑节能的“补药”,那么我们必须避免不给建筑穿外衣就开始大力补充新能源,不可“吃着补药裸奔”。对此,清华大学的张寅平教授曾表示“新能源的应用是趋势,但高新技术在某些清况下未必是适宜技术。所谓可再生能源及高新技术的应用一定不要用概念说话,一定要用科学数据说话。技术是否适宜一定要以应用中的实测数据来佐证,实践是检验真理的唯一标准。”以太阳能电池为例,生产太阳能电池的材料制备过程需要用能,如果太阳能电池的总体产能低于其生产期间耗能,那么其大规模应用必须慎重。此外,虽然太阳能属于清洁能源,且使用时不污染环境,但是制造太阳能电池的过程会污染环境。在寻求绿色建筑发展的道路上,一定要做到因地制宜,合理使用新能源、新技术、新材料,不可盲目跟风。我国正处于城镇化进程中,面临着建筑能耗与环境压力。城市是一个复杂庞大的有机系统,建设低碳城市规划设计先行。规划设计在节能减排和低碳城市建设中具有重要意义,可从源头控制建筑能耗、降低碳排放。
7.结语
当前,我国建筑节能的重点领域为北方地区城镇供热计量的改造、新建建筑节能标准的实行、大型公共建筑的节能改造、住宅全装修和装配式施工的推广、可再生能源在建筑中的应用、绿色建筑的示范等。建筑行业从业人员,应从全寿命周期视角下对建筑能耗进行综合考虑,构建绿色建筑、人与自然和谐发展的梦想。
参考文献
[1]李志锋,胡朝昱.浅析绿色建筑设计及其在我国的发展[J].广西城镇建设,2009,10(06).
[关键词]汽车 排放 新能源
中图分类号:U469.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)09-0358-01
一、汽车排放污染物对人体的伤害
汽车排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等,这些物质对人类和整个生态环境危害极大。
一氧化碳(CO)与人体血液中的血红素有很强的亲和力,使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中CO的浓度超过100?pm(100×10-6)时,人体就会产生头晕、乏力等不适感;随着CO浓度的增加,会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状;当CO浓度超过600?pm
时,短期内会引起窒息死亡。汽车废气中排出多种氮氧化物(NOx),其中一氧化氮(NO)与人体血液中血红素的亲和力比CO还强,两者结合后会产生与CO相似的症状,一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害,严重时至人于死地。碳氢化合物(HC)为燃油未经完全燃烧后排出的气体,具有一定的毒性和易燃易爆的特性,其中的苯类物质又具有致癌作用。HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应,形成以臭氧(O3)和以醛类为主的光化学烟雾。当O3达到一定浓度时,会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡;醛类有机物带有毒性,对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用,严生的会导致中毒死亡。二氧化硫(SO2)为燃油中的硫燃烧后的生成物,人体吸入SO2后,即产生咳嗽、咽喉肿痛呼吸困难、胸闷、四肢乏力,进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等,严重的会导致人畜死亡。SO2还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾,达到一定积聚量后便形成酸雨,使水土酸化,破坏林木、植物的。故此,应尽量减少燃油中的含硫量。铅(Pb)为一种有毒的金属,它由燃油中的铅化物添加剂(如四乙铅)经高温燃烧后还原而成的铅微粒。铅与血液中的血红素结合后,使血红素产生异变。当血液中的铅含量达到一定的程度时,会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中,严重地破坏人体的神经系统和造血功能。碳微粒和其他杂质粉尘是柴油机的主要排放物,由于其粒径极小,约为0.01~0.2um,能长期悬浮于空气中,易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内,极具致癌作用。
二、新能源汽车对汽车排放的影响
新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源(或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器)汽车等。在能源紧缺,环境污染越来越严重的今天,新能源汽车已成为汽车产业未来发展的趋势。
1.混合动力汽车
混合动力是指那些采用传统燃料的,同时配以电动机发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同,主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。国内市场上,混合动力车辆的主流都是汽油混合动力,而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。
优点:(1)采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。
(2)因为有了电池,可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。
(3)在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。
(4)有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。
(5)可以利用现有的加油站加油,不必再投资。
(6)可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。
缺点:长距离高速行驶基本不能省油。
2.纯电动汽车
电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车,大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有关研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量,正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。有专家认为,对于电动车而言,最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程,与混合动力相比,电动车更需要基础设施的配套,而这不是一家企业能解决的,需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设,才会有大规模推广的机会。
优点:技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。
缺点:蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵,至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
结论
目前环境污染带来的问题日渐严重,城市空气质量的恶化,全球大气变暖,这些与我们密切相关的环境状况使我们忧虑,经济发展与生活环境恶化之间的矛盾日渐突出。目前减少汽车排放污染的主要手段是提高燃油的质量和对尾气排放进行控制,推行汽油无铅化和使用代用燃料。但仅仅这些还是不够的,还应制订适合我国国情的汽车排放标准,建立完善的汽车排放控制管理系统,对汽车排气污染进行深入全面的控制,同时广泛地对汽车尾气污染的危害进行宣传,督促车主对车辆实行妥善的维修和保养,改善车辆的使用状况,以达到减少尾气排放的目的。拥有一个清洁舒适安全的自然环境,是全人类共同的心愿。采取有效的措施对汽车排放进行控制,减少汽车排放对大气造成的污染,需要大家共同的努力。
参考文献
[1]鲍卫宁等.汽车排放污染物控制技术的现状及发展[J].自然科学报,2004,32(3).
关键词:新农村;新能源技术;建议
1.处理农村新民居冬季取暖用能问题的方法
1.1更新供热模式
新的供热模式多数指秸秆半气化多功能水暖炉具供暖,主要集中在以下两方面:(1)独立供热。若对于能耗条件没有过于特别的要求,则常常要使用直燃式秸秆半气化多功能水暖炉采暖、墙体保温与地盘管独立供热模式。由于供热形式的独立性较强,在各类建筑结构以及外墙美观和房顶方面的运用较多。(2)集中供热。若用户条件允许,则尽可能建设锅炉房,使用秸秆压块专用供暖锅炉能相对集中起来供热模式。这类模式与普通的供暖形式一样,但最大的特点在于此锅炉燃烧的是秸秆压块,要配备相应的机械设备。
1.2运用水源热泵
与其它供热方式不同的是,水源热泵是依赖于地下水或者地表水的温度当成能源的基础,以此对建筑物实现制冷、制热效果的一项综合技术。水源热泵供冷、供热具有良好的节能作用,对外界几乎不会造成污染,使得该技术在现代化城市建设中的运用更加广泛。水源热泵供暖供冷技术对于经济发达、电力充足的农村居民用户也较为实用,在集中供暖供冷的各类平房、楼房里运用效果也很好。尽管这种技术一次性投资较大,但是后期管理可采取无人坚守的状态运行,设备用电要比空调节省60%,并且发挥出来的供热效果也十分理想。
1.3多能补充供暖
(1)发挥技术优势。充分运用太阳能技术互相补足,可将供暖技术的集成优势发挥出来,从而发挥出多能互补的作用,且在冬季取暖时起到节能减排作用。太阳能多能补充供暖技术常用在农村新民居的平房和2层小楼的供暖,根据建筑面积的大小需要投资的成本也不一样。建设时需要包含的方面有太阳能热水供暖系统、被动式太阳能集热墙热风供暖系统、秸秆半气化炊事等不同部分。
(2)分散单项技术。表面上看太阳能多能互补技术集合了多项不同方面的技术,但对该综合性的技术全面解剖之后,划分出来的单项技术也能发挥出非同一般的作用。如:在处理楼房的取暖问题时,我们需对被动式太阳能集热墙热风供暖系统、秸秆半气化多功能水暖炉供暖、墙体保温及地盘管供热等三大结构组合起来,这样可以保证5层楼房的取暖状况得到改善。
2.对于农村新民居炊事用能的推广
2.1沼气
从所有不同的方案中进行对比后,发现选择沼气处理农村用能问题获得的效果十分满意。技术改造过程中若能够全面执行技术指标,则基本上能保证一年四季一日三餐的炊事用能状况显著改善,此外还可以全面协调好居民用户的环境问题,处理好生活污水遇到的各种困难。利用平房小院和独家小楼建造全新的住宅区域,就可以在院内地下建设沼气池来满足日常能量需要。对于农村搞养殖的农户,我们可采取建立小型沼气工程,实施联户供沼气的模式。沼气能源的成本投资较低,整体创造出来的能源效率较为理想。
2.2秸秆
农作物成熟丰收后会获得大量的秸秆,将这些秸秆运用起来同样可以创造出理想的能源。压块燃料能源化技术对于农村百姓的炊事用能可起到很好的作用,从实际能源效率情况看,选择当前常用的两大模式较为适合。(1)秸秆燃料块以及专用炉具。直燃式秸秆半气化炉是专用炉具的全称,该种形式的新型炉具有着很大的优点,如:燃烧火旺、封火时间长、可以柴煤两用等,与常规的节煤炉具相比能节约的煤燃料达50%。此外,在安全性能方面,这种技术不会出现爆炸等严重的问题。(2)建设大型秸秆气化站管道供气入户。如果农村区域已经建立了居民小区,为了达到楼层建筑的使用需要,我们应该建立大型秸秆气化站完成管道供气入户模式。虽然这种模式成本消耗较大,但正式运行之后可处理上千户居民的供气问题,如:气化站建设、供气管道及料场建设等等。
3.处理农村民居污水问题的方法
社会调查显示,我国农村居民的人口数量在不断增加,这些使得新居民建设带来的生活污水量增大。对生活污水的有效处理也是现实生活需要面临的一大难题,而选择适当的沼气净化池对生活污水实施处理,能够让农村用水情况得以改善。生活污水沼气净化池是一项多级处理体系,其涉及到水压式沼气池、厌氧滤器、生物过滤沉淀、好氧处理等许多方面的操作。对于粪便污水、生活污水等应该通过厌氧消化前的处理操作,对污水里存在的不同有机物质进行净化处理,然后将其通过液化酸化气化降解反应,促进有机物质变为甲烷和二氧化碳,这样就可以消除污水里存在的不同病菌物质。为了保证生活污水中干物质含量、COD浓度、BOD浓度减小到环境规定的标准值范围内,可以利用过滤沉淀、好氧分解等方式加以处理,通常被处理的水都需要满足国家Ⅱ类水标准才能排放。生活污水得到有效处理之后,则一般都直接用在农作物灌溉里。有的生活污水指标符合要求则能排放到江河里,这样能维持良好的水资源环境。生活污水沼气净化池的使用无需过多的管理,只要保持净化池运行正常既能获得新能源。
4.结语
综上所言,社会主义现代化建设中对于新型农村给予了厚望,农业经济发展在国民经济中占据的比例也在不断增大。努力提升农民生活质量、优化农村环境,不仅是“三个代表”重要思想的体现,也是科学发展观可持续发展的要求。
参考文献:
[1]孙振锋,贾海燕.农村新能源技术推广体系建设的思考[J].农业科技管理,2009,28(1):68-70.
[2]法忠勇.推进我国农村新能源推广应采取的措施[J].甘肃农业,2007(9):49-51.
【关键词】新能源;太阳能;绿色建筑;经济性
中图分类号: TK511 文献标识码: A
纵观人类历史,每逢新型通信技术与新能源体系交汇之际,都昭示着经济转型时代的来临。在化石能源经济日渐衰退之时,互联网技术的方兴未艾,与可再生能源相互融合,为第三次工业革命奠定一个坚实的基础。基础设施实际上是通信技术和能源的有机结合体,承载着这种具有空前活力的经济体系。在这一体系中,通信技术充当中枢神经,对经济有机体进行监管协调和处理;与之呼应的是,能源起到血液的作用,为将自然馈赠转化为商品和服务过程提供养料,从而维持经济的持续运行和繁荣。
一、我国绿色建筑试点情况
一个城市的绿色建筑项目总数量与城市宏观经济条件和房地产市场状况有极其密切的关系。而在不同的驱动因素中,又以城市的GDP、商品房竣工面积和商品房售价因素最为主要,特别是城市GDP水平。而6000亿GDP是一个临界值,该临界值以上城市GDP可以成熟的支撑绿色建筑项目在市场上的需求。2011年统计年鉴排列的城市GDP水平,指出目前绿色建筑潜在市场规模比较大的16个城市是:上海、北京、广州、天津、深圳、苏州、重庆、杭州、无锡、成都、佛山、青岛、武汉、南京、大连、宁波。
根据住建部科技发展促进中心绿色建筑评价标识管理办公室55个已获得绿建标识的项目情况,涵盖的绿色建筑单项技术措施应用包括:
节能与能源利用:通风日照采光优化、提高围护结构热工性能、高效照明系统、高效能设备和系统、分户设置冷热量计量表、太阳能热水系统、设置外遮阳设施、排风热回收处理新风、高效风冷或蒸发冷却机、地热利用、高效能水冷机组、太阳能光伏发电、太阳能路灯草坪灯、 风力发电、地泵热源、燃气内燃机热电冷联技术。以低于40%应用率划分,低应用率技术措施包括:设置外遮阳设施、排风热回收处理新风、高效风冷或蒸发冷却机、地热利用、高效能水冷机组、太阳能光伏发电、太阳能路灯或草坪灯、中水系统、光电控制或感应开关、内燃机热电冷联供技术、风力发电。应用率比较低的个别技术集中在“节能和能源利用”和“节水和水资源利用”。这些技术需要相对较多的增量成本。
二、以太阳能应用为首的新能源技术主要应用方向及成本效益分析
在对绿色建筑技术应用成本效益做分析时,需要运用到增量成本的概念。增量成本是绿色建筑成本与基准建筑成本间的差价。基准建筑成本是为满足国家或地区法定强制性节能要求的项目成本;而绿色建筑成本是指我国《绿色建筑评价标准》(GB/50378-2006)中各项要求的项目成本。
一)节能与能源利用技术增量成本源于“建筑节能”和“可再生能源利用”两方面,尤以建筑节能技术为决定因素。
最主要的节能与能源利用技术增量成本源于“建筑节能”和“可再生能源利用”两方面。绿色建筑的市场经济效率主要由这两方面的技术应用效率决定。
从技术角度看, 最主要的增量成本源于要满足“节能与能源利用”的指标要求,其中尤以建筑节能技术为决定成本的最主要原因。可再生能源利用技术的增量成本偏低是因为大部分项目只应用成本明显低的技术(如太阳能热水技术),其他可再生能源技术应用还不普遍。
在节能和能源利用技术中,高效照明已经成为比较普遍采用的节能技术措施,增量成本趋于0,节能效率最高;太阳能热水系统应用比较普遍,节能效率较高;对于公共建筑项目,高能效空调机组效率最高。其他的,如太阳能路灯及草坪灯、太阳能光伏发电、蓄能设施、地源热泵技术等,相对效率较低。
(二)可再生能源光热技术具有应用的经济性,光伏技术尚不具备良好经济性
可再生能源利用技术目前应用最广的是太阳能和浅层地热能。其中,太阳能利用技术主要有光热和光伏应用两个方向。
(1)光热技术:国内主要是以中低温热水系统为主,平板型集热器及分离式光热系统应用尚不普遍;中高温家庭供暖制冷技术开始普及。由前面成本效益分析可知,太阳能热水系统的节电效率最高,使用最经济,具有大力推广价值。目前部分省份地区如武汉市已出台强制性应用太阳能热水系统的措施。
(2)光伏技术:我国是世界上最大的多晶硅光伏板的生产大国,生产的光伏板几乎都销往海外。但多晶硅提纯技术仍然掌握在美日德等国手中,多晶硅浇注炉技术依靠进口。金太阳示范和屋顶计划等投资侧安装补贴政策一定程度上刺激了投资方的积极性,拉动国内市场。但在电网收购政策方面没有有效的激励政策,电网企业对光伏电并网不积极。例如武汉市的居民用电购买价为0.55元/kwh。而一般10兆瓦规模的光伏电厂,电力成本为0.90元/kwh以上,建筑物光伏发电的发电成本远高于这个价格。这些经济及技术因素都导致光电难以并网。目前,在试点的光伏发电项目中,设计采用储能系统运用于地下车库照明系统或用电梯运行用电等。光伏发电技术目前在绿色建筑应用方面不具备良好经济性。
住建部科技发展促进中心绿色建筑评价标识管理办公室和北京大学城市环境学院合作,共同对9个绿建项目深入调研,通过成本效益分析得出以下结论:
1.节能经济效益为单位增量成本每1元节省电费幅度在0.20~0.35元;单位增量成本节省电费的静态回收期为3~5年。
2. 节水经济效益为单位增量成本每1元节省水费幅度在0.15~0.48元。单位增量成本节省电费的静态回收期为2~7年。
9个项目的节能与能源利用平均增量成本节电效率如下表。
由图可见太阳能热水系统节电效率最高(单位增量成本节电效率的平均值为1.70kwh/元.a);同时也可以看到,太阳能光伏发电和太阳能路灯的效率最低(单位增量成本节电效率的平均值为0.03kwh/元.a)。
三、我国的产业政策及新能源应用趋势
我国于1999年加入《京都议定书》,参与全球碳排放指标管制和交易计划。2010年4月该计划开始实行。该计划通过成员国的碳排放剩余索取权产权交易系统控制各国的碳排放量。
为实现京都议定书的碳减排目标,抓住新经济发展的的历史机遇,我国政府循序渐进的适时出台节能减排的政策和法规,以政策引导和经济刺激两种手段引导企业降低能源消耗,减少污染排放,实现资源的节约有效利用。
2011年12月1日印发了《关于落实的实施方案》。节能减排涉及四个政策领域,分别是是建筑、能源供应、交通、产业结构。
该综合性工作方案明确了建筑节能主要的两个方向是:
1.全面推进绿色建筑的发展;
2.加大绿色建筑评价标识实施力度。方案提到规范和引导科研院所、相关行业协会和服务机构开展绿色建筑技术研发、前期咨询、后期检测等方面专业服务。
我国建筑节能减排的政策体系见图。
1980~2012年建筑节能减排主要政策文件主要的政策手段都在2006年到2010年间颁布,在十一五期间共颁布了36项政策。
《中国建筑节能经济激励政策研究》(武涌、刘长滨)概括了1980~2020年间建筑节能工作目标,具体目标包括:
(1)建立健全建筑节能标准体系;(2)新建建筑实施节能效率65%标准;(3)非节能建筑改造达到大中城市基本完成, 小城市达50%标准;(4)城镇供热体制改革在采暖地区全面完成,按实际耗热量计量收费;(5)可再生能源在建筑中广泛应用,包括太阳能建筑1.5亿平米(光伏发电500万平米),其他可再生能源建筑2000万平米;(6)到2020年建筑节能累计减排55.4亿吨二氧化碳(新建建筑40.2亿吨,既有建筑15.2亿吨)
住建部2012年5月公布了《“十二五”建筑节能专项规划》。文中提到规划目标包括:
(一)、把市场经济考虑包括为重要考虑之一;(二)、提出6项经济激励政策(加大建筑节能和绿色建筑领域投入、加大既有居住建筑节能改造支持力度、加大公共建筑节能监管体系建设和改造支持力度、加大可再生能源建筑应用推广支持力度、加大绿色建筑规模化推广应用的支持力度、建立多元化资金筹措机制。
各省市如河北、河南、陕西、广州、湖北等纷纷出台实施行动方案。湖北省2013年底出台《湖北省绿色建筑行动实施方案》以确保2015年末全省城镇新建建筑20%以上达到标准,还规定年内完成200栋公共建筑能耗分项计量装置。2014年底前出台强制推广太阳能光热建筑一体化应用规定。
结束语
本文从能源和互联网技术变革着眼,回顾了我国节能减排政策在建筑节能和绿色建筑领域的政策体系和规划。从绿色建筑在不同城市的发展和技术应用情况,介绍了 绿色建筑的应用趋势,阐明节能与能源利用技术增量成本主要源于“建筑节能”和“可再生能源利用”。重点关注绿色建筑中的太阳能技术应用,指出光热技术使用最经济有大力推广价值,而光伏技术还存在并网困难和发电成本过高的问题。
参考文献:
[1]《第三次工业革命――新经济模式如何改变世界》 杰里米.里夫金 中信出版社 2012-6-1
[2]《绿色建筑系列--绿色建筑节能技术与实例》白润波,孙勇化学工业出版社 2012-6-1
[3]《低碳绿色建筑:从政策到经济成本效益分析》叶祖达中国建筑工业出版社 2013-1-1
自从2008经济危机以来,绿色经济和可持续发展战略得到了空前的关注。绿色经济能够保证自然环境和资源的可持续性,同时保证经济增长和发展。当前流行的凯恩斯主义和相关刺激经济的方案可以实现经济的绿色增长,这些方案依赖于低碳科技的发展。很多国家以此为契机调整国家战略及相关的政策,从而实现向低碳经济的转型,同时以绿色经济为手段来解决环境、经济、社会等各方面的挑战。然而,在技术发展层面之外,政策上的努力和期望依然不清晰。协调绿色经济、能源系统、社会制度依然是当前的主要挑战。如何评价绿色经济的政策效果依然存在争议。
向绿色能源经济的转型需要更大的动力和对经济结构的彻底转变。尽管在一些领域有了进展,现有的政策和战略仍然不足以解决绿色能源经济面临的世界性问题。这些问题说明人类社会产生了过多无用的绿色能源政策和低碳科技,但同时也加强了我们对绿色能源经济转变相关政策的效果、用途、复杂性的理解。
总的来说,我们需要更强的领导力、更积极的政治环境、缜密的评估、有效的多层管理、国内国外合作、经济与能源系统整合等来应对向绿色能源经济转型遇到的众多难题。本文研究的目的是总结绿色能源技术的最新进展,为国家绿色能源经济和可持续发展转型提供最新的技术支持。
2纳米技术在能量储存方面的应用
能量储存无疑是21世纪最大的挑战之一。为了应对现代社会的需要和日益突出的生态问题,对于新型的、低廉的、环保的能量转换和储存设备需求紧迫,促使了这个领域研究发展迅速。这些设备的性能与其本身使用材料的性质密切相关。而近几年,纳米结构的材料因其非同寻常的机械、电学、光学性质而备受瞩目。认识到纳米材料在能量转换和储存中的优缺点,以及如何控制它们的性质和合成同样至关重要。锂离子电池是当今材料电化学的一大成功。然而,依靠现有的电极和电解质材料,电池的性能已经达到极限。为了突破这个极限,其中一条可行的思路就是运用纳米材料。
使用纳米级的传统阴极材料有很多缺点,但是阴极依然有进步的空间。一种有关硅纳米柱的方法已经在阴极材料中运用;另一种由五氧化二钒或者LiMn2O4形成的微纤维纳米结构也有上述硅材料的优点:兼顾体积改变并允许高的反应速度。再者,二级纳米阳极材料与二级纳米阴极材料的研究工作也在同时进行。传统观念认为,为了使可充电锂离子电池中可以快速而可逆地充上电,必须在电极上使用嵌入化合物,并且嵌入过程必须是单相的。但是现在出现了很多反例:即使反应中有相转变,锂离子的嵌入反应仍然很快。除此之外,LiFePO4的例子也表明了纳米电极材料的优势。纳米结构扩展了阴极材料的范围。
锂离子电池的进步也同样依赖于电解质的发展。固体聚合物电解质是目前最有前景的材料,因为它们生产过程简单、形状和大小可控、能量密度高,并且可以实现电池全固态。然而其在室温下很低的离子电导性依然是技术的瓶颈。晶化的聚合物电解质以前被认为是绝缘体,但是最近的研究表明有些复合物有显著增加的导电性。现有材料的电导性还不足以达到实际应用的水平,但是这些材料为进一步的提高开拓了新思路。
总的来说,把材料从正常大小变为纳米级会显著改变它们的性质,自然也就会改变它们作为能量储存和转换设备材料的性能。有时唯一的影响就是简单改变粒子大小而产生;而对于具有特殊结构的纳米材料,情况可能更为复杂。由粒子更小引起的空间限制和表面积改变会影响材料的很多性质,这使我们更迫切地需要发展新的理论或者改进现有体相材料的理论。这是材料化学和表面科学的交叉学科,这两个学科对于研究纳米材料都很重要。
3高效太阳能电池的商业化前景
利用太阳能来生产电能是解决世界能源问题最好的办法之一。然而,为了与传统能源竞争,太阳能电池本身必须足够可靠和价格相对低廉。有几种类型的太阳能电池被广泛研究,包括晶圆、薄膜、有机太阳能电池,并在太阳能电池的可靠性、成本效益方面取得了巨大成功。成本效益可以理解为更少的材料和更高的转化效率。
图12014年光伏产业各材料占比情况
在光伏产业中,薄膜电池公司发展迅速;2001~2009年,100家公司进入了此领域,能量产值从14MW上升到2141MW。在长期发展中,如果薄膜光伏技术的效率和可靠性够高,它被预测会超过晶体硅技术。然而与之相对的情况是,投资者担心晶体硅的发展会压制薄膜技术(如图1所示)。薄膜技术在2009年开始衰落,因为它比晶体硅更贵,效率和可靠性更低。在其市场占额减小的情况下,一个不争的事实是:目前薄膜技术没有成功替代晶体硅,但是它在炎热的阳光地带仍然有很大的优势。具有更好温度系数和合适转化效率的薄膜电池在一些极端环境下确实好于晶体硅电池。
4生物能和废物处理系统
由于全球性的污染和人为活动,水在某些地区非常稀缺。对清洁水源的需求和人们对环境的重视导致了循环水的使用量增加。因此,混合废水处理系统等先进有效的处理技术在近些年得到了广泛关注。由于对全球的环境和能源问题的持续关注,可持续和环保的新型废水处理技术都得到了发展。因此,很多机构的工作重心都放在了研究高效节能的混合处理系统上。某些先进的混合技术,例如微生物燃料电池,甚至可以从废水中生产能量。
一个混合能源系统通常有两个或两个以上的能量源一起使用来节省燃料和提高系统效率。而在混合废水处理系统中,大多数可以被概括为两种或两种以上单元的组合:生物处理单元、化学处理单元、物理处理单元。选择何种混合系统取决于废水中的成分。生物处理经常用于清除有机物、氮化物和磷化物;物理处理通常用于除去悬浮物一类的物质;化学处理一般处理金属离子。大多数废水含有多种物质,因此需要用混合系统来彻底的净化。
(1)物理-生物混合系统可以在含有悬浮物、油污、有机和无机杂质的废水中运用。最常见的例子包括膜生物反应器(MBR):一种结合生物降解法和膜过滤法的反应器。这种反应器可以降低化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮含量(NH3-N)。MBR的優势有:可以处理有机物含量大的废水,提高净水效率,延长固体停留时间使硝化反应更完全。
(2)物理-化学混合系统用于富含悬浮物、油污、浑浊、有害离子的污水中。常见的物理-化学混合系统包括:
1)化学凝聚和沉降——用药品来使废水中的微小颗粒凝聚为大颗粒,然后用物理方法除去。
2)吸附——大比表面积的活性炭可以吸附很多物质。例如,吸附-絮凝-溶气气浮混合法可以除去水中大部分的油污。
3)臭氧化——种常见的用臭氧来杀菌和氧化有机物的方法。例如,将臭氧化-吸附混合系统加入自养除氮步骤中可以显著提高除氮效率。
4)混合除盐法——它将可逆电渗析(RED)和可逆渗透法(RO)结合在一起。在除盐过程中,RED利用盐浓度梯度发电,两者的结合可以大大减少能量消耗。
(3)化学-生物系统通常用于除去氮、磷、难处理的毒性有机物等。带有氧化功能的混合系统可以在短时间内降低废水毒性,并且增加其生物可降解性。而微生物燃料电池可以把有机废物转化为电能,在处理系统中使用它可以增加净水效率并降低处理成本。
(4)当废水中的污染物种类很多时,就要用到物理-化学-生物混合系统。例如,薄膜-絮凝-吸附-生物反应器(MCABR)可以有效除去有机物。其中有四种机理:膜过滤、微生物降解、聚氯化铝沉降、活性炭吸附。
5结语
总的来说,绿色能源技术已经得到长足发展,但仍有很大提高空间。固氧燃料电池是一种较成熟的能源轉换技术,其转换效率比热机高并且污染小。出于对成本和运行环境的考虑,某些情况下的固氧燃料电池需要相对低的运行温度。在不懈的研究工作下,某些电池的运行温度已经可以达到600℃以下,而且通过改进加工工艺和研究新的电解质材料可以进一步降低运行温度,从而达到400℃~500℃的更低温。未来几年内,低温固氧燃料电池及其材料仍会备受瞩目,并且其商业化的趋势会更显著。
除了能量转换,研究低廉环保的能量储存装置也是绿色能源的一大重点。锂离子电池是一大成功,然而为了突破现有性能的瓶颈,人们开始关注纳米材料。纳米材料具有非同寻常的性质,它在某些情况下被证明可以提高电池性能,而且扩展了可用材料的范围。然而人们对纳米反应动力学机理的了解还是很少,这个领域仍然有很多工作要做。为了实现更大的发展,我们需要发展新的材料和反应理论。
从长远来看,解决能源危机的最好方案之一是使用太阳能。对于薄膜太阳能电池,其中的CIGS和碲化镉电池都已经达到了很好的转化效率,然而相关元素低产量仍然限制了大规模商业化。有关新型薄膜光伏电池的研究也在进行中。尽管薄膜太阳能电池可能在市场配额上可能无法超过晶体硅电池,但是在特殊环境下薄膜太阳能电池有着无与伦比的优势。
出于对水资源稀缺的考虑,节能高效的混合污水处理技术近年来得到了广泛关注。由于成本和能源问题,未来的混合系统趋势将是从废水中提取生物能或者通过盐梯发电,因此我们需要在微生物燃料电池与RED研究方面付出更大努力。
通过各学校一段时期的使用,有些教师和学生反馈,本课程使用的教材存在以下不足:
1.1综述较多,技术方面知识相对较少
其中核能及新型化学电源方面介绍不尽详细。例如,燃料电池中的“质子交换膜燃料电池(PEMFC)”,只是简单地介绍了这种电池的结构、原理及新的应用,而对于电池的材料、性能及电极制备工艺、PEMFC的应用和发展没有做详细的列举,工作原理也只是以“氢离子通过电解质渗透到阴极,而电子通过外部网路流动,提供电力。同时,以空气形式存在的氧供应到阴极,与电子和氢离子结合形成水”这样一句话带过。
1.2在材料制造和工艺计算方面有所欠缺
例如太阳能集热器,只介绍其结构、特点、原理,没有进行相关的分析计算。高职院校化工技术类专业的学生,已经学过《化工原理》及《物理化学》课程,具有工艺计算及设计计算的能力,如果能将太阳能集热器的原理和工艺计算结合起来讲解,收效会更好。
1.3理论与应用结合不够紧密
教材中第四章核能,只讲了核能的发展简史、核资源的分布、发电概述等,对于没有实践经验的同学们来说,他们没有机会接触核能,所以只通过理论学习并不能了解核能在实际应用当中的重要性。
2《新能源技术》课程使用教材的改进方法
2.1增加技术层面的知识
例如可以从技术角度详细介绍燃料(含氢、富氧)如何到达质子交换膜,在膜的阳极、阴极发生了怎样的反应而产生了电能,PEMFC从结构性能方面又分为单电池及电池组,以及它们的工作原理和特点。
2.2加强工艺计算
如可以对太阳能集热器传热进行分析计算,其效率方程为:fiajcTTttqAHABH其中Ac——太阳能集热器的面积,m2;A,B——与太阳能集热器类型和型号有关的常数;tfi——太阳能集热器入口流体温度,℃;ta——周围环境温度,℃;qj——热量;HT——热焓。由此可以看出,太阳能集热器的集热量一方面来自辐射,另一方面来自与周围环境交换的热量,而且与太阳辐射强度成正比,与外界空气温度成反比。
2.3理论与实际应用相结合
增加对核能在军事、民用、供热及核动力等方面的介绍,尤其是核电技术层面,可以分别就核裂变反应堆和核聚变装置,阐述电站装置结构、工作原理、分类,以及其安全性、核废物处理等发展。如核裂变反应堆235U,其合理结构:核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置,由核燃料、慢化核和冷却剂三种材料的不同组合,产生出各种堆型,有轻水反应堆、重水反应堆、高温气冷堆和快中子反应堆。核聚变反应方式有四个氢核聚合成一个氮核,由氘到氘,由氘到氚,根据反应特点,分析其实现的可能性。
3结语
关键词:汽车新能源;汽车节能;节能技术
1我国新能源汽车的发展现状
随着我国经济不断的发展进步,汽车行业也得到了大力发展,成为人们日常出行中的重要交通工具,但同时也增大了能源的损耗,油品燃烧所产生的废气被直接排放到空气中,增大了空气污染的速度。采用新能源代替油品消耗,能够节省大量的石油资源,同时在汽车的尾气排放治理中也取得了理想的成绩。因此新能源汽车应用得到了高度重视,各大汽车生产企业在对产品进行设计时,也会重点考虑在使用中新能源是否能够得到充分的燃烧,为汽车行驶提供动能。其中应用最广泛的是压缩混合气体,配合汽油使用后能够为汽车行驶提供充足的能量,同时也减少了汽油的损耗量,混合气体在压力作用下进入到燃烧装置中,被点燃后所释放出的能量可供汽车行驶运行,并且这样的环境下所进行的动力传输形式更合理,不会造成使用隐患问题。检测汽车排放尾气中的成分,可以发现仅仅有少部分氮氧化合物,排放量在环保部门规定的标准范围内。新能源汽车是采用混合能源供应形势来实现动能转换的,由国外传入到我国,今年来发展迅速,已经能够实现自主研究,在国内大型汽车生产厂家都得到了很好的应用。由于汽车的供能形式发生转变,在燃烧技术上自然也有明显的变化,充分运用HCCI模式,能够在基层中形成稳定的传输体系,在燃烧气体被传输前,就已经进行了压缩,提升混合气体的浓度,这样在启动的瞬间动力能够达到甚至超过单一油品功能标准,内燃机中的传输流程有所增加,但燃烧以及动能传输的时间却并没有增加,这是新能源汽车中独有的优势。
2新能源汽车的节能技术应用
2.1混合动力汽车
电能作为新型清洁能源在汽车设计生产环节得到了大力应用,处于清洁自然能源,混合动力是新能源汽车中常见的能源供应形式。通常情况下是将多种能源混合应用,汽油、天然气以及电能。这样的功能形式下将汽车不同区域的能源需求详细区分,虽然是混合动力,但燃料仍然是独立存储的,同时功能达到汽车的形式能量需求,在这样的供能形式下汽车得到了稳定的动力,能够满足各类行驶需求。燃烧油品不但行驶成本增大,同时也会造成排放尾气中污染物质含量超标。新能源汽车行驶中只燃烧少量油品,结合电能共同使用,这样在总的能量输出上是不会发生变化的,同时也节省了大量的石油资源。电能存储需要蓄电池的参与,设计阶段对蓄电池的使用年限进行了严格的检验,避免汽车更换的废品造成环境污染。汽车驾驶人员可以自由的切换供能形式,在电能与油品方面,人群基数较大的市区内应用电能,这样就不会排放出尾气,在路面状况比较复杂的野外区域应用汽油供能形式,能够节省行驶时间。
2.2电动汽车
风力发电以及太阳能发电技术逐渐的完善,使得电能成为新能源汽车设计阶段首要考虑的,电能汽车产品也逐渐增多。以电能为消耗能源来实现汽车行驶供能需要对车载蓄电池进行设计,尽量在满足蓄电需求的前提下减小体积,这样汽车的外观设计也有更大的发展空间。在系统内部电能被转换成为动能,带动发动机设备运转,汽车达到了行驶的能源供应标准,进而驱动行驶。随着新能源汽车生产以及使用数量不断的增大,城市内也建立了大量的充电站,可以为汽车的蓄电池补充电能。电动汽车可以做到零污染零排放,这一点是柴油以及汽油汽车所不能实现的,所补充的电能也由清洁环保的方法所生产出来,符合能源可持续发展理念。目前的设计生产技术能够达到合理的充电间隔时间,并且动能也完全能够达到行驶需求标准。不过电能汽车也存在一些需要改进的缺点,蓄电池部分的体积大重量大都会影响到汽车行驶速率,并且蓄电池的使用寿命是有限的,反复充电一段时间后,需要更换新的电池装置,增大了使用阶段的成本投入,相信在未来的技术发展中上述问题都能够得到更合理的解决。
2.3燃料电池汽车
燃料电池是通过气体燃烧反应来为汽车行驶提供能量的,与传统的功能形式不同,在使用阶段会将预存的氢气与空气中的氧气相互结合。这两种气体混合后得到的气体具有可燃性,被点燃后所释放出的能源补充给电池,使电能永远更持续长久的能量,解决运行使用解读所遇到的不合理问题。这种功能方式中所产生的尾气排放仅仅是水分,并不会产生污染物质,符合汽车节能设计理念。采用该种供能模式的汽车需要安装蓄电池,氢气存储装置,运行使用的成本较低,但这些基础设施的安全所占有的体积比较大,限制了对汽车外形的美观设计,该技术目前正在全面研究中,仅仅在小范围内投入使用,完全研究成功后,必然能够代替传统功能模式,成为新能源汽车的未来发展方向。
3新能源汽车技术发展中的建议
面对新能源汽车对我国发展带来的好处,政府需要在新能源汽车的发展道路中起到主导作用,通过宏观调控来整合国内有限的资源,从而高效的发展我国新能源技术。从新能源汽车节能方面进行突破,避免在传统汽车发展过程中所走过的弯路。同时在我国自主研发的基础上,鼓励国外投资者对国内的汽车企业进行投资,增强与国际一流新能源汽车厂商的技术交流,提升世界影响力。
4结语
新能源汽车的研发对我国的汽车工业发展来说是一个非常好的机会。通过大力发展新能源汽车,可以大幅度缩小我国汽车行业与世界汽车行业之间的差距。随着国家政策对新能源汽车的支持不断加大,我们应积极响应,通过自主研发与整合资源,切实促进我国新能源汽车健康、快速的发展。
作者:范志强 杜 闯 董天宇 单位:沈阳理工大学汽车与交通学院
参考文献:
【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】
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[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).
关键词:新能源客车技术;方法;核心;科学;发展
分类号】:F426.471
新能源(new energy resources )又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
一、新能源客车技术发展的背景和现状
新能源客车的普及以及产业化来说是一条任重而道远且还是一个长期的工程。尽管产业化对于新能源客车来说是一个长期的工程,但随着零部件在核心位置上技术突破,让纯粹的电动客车的发展前景变得更加广阔。现阶段有关客车的企业会根据现有的新能源技术,对市场在商业上的需求进行结合,找寻到市场容纳此技术的契合点,使其能有所重大的突破。想要提高市场的需求量必须要在遵守国家政策的前提下多利用其加以引导,使国家政策可以对新能源客车技术达到一个扶持的作用,让对客车新能源的技术示范可以尽快的变为产业化,达到推动其发展的意义。
二、新能源客车技术发展的方法
我国在针对节能和推广新能源客车开启了一个名为“十城千辆”的工程,(十城千辆工程,全称为“十城千辆节能与新能源汽车示范推广应用工程”,是由科技部、财政部、发改委、工业和信息化部于2009年元月共同启动,主要内容是,通过提供财政补贴,计划用3年左右的时间,每年发展10个城市,每个城市推出1000辆新能源汽车开展示范运行,涉及这些大中城市的公交、出租、公务、市政、邮政等领域,力争使全国新能源汽车的运营规模到2012年占到汽车市场份额的10%。)开启“十城千辆”工程是目的是希望可以通过对财务政策的补贴来实现对新能源客车技术发展的拉动。可见国家在这方面还是给予了很慷慨的投入,但是国家的投入是要讲究成果的,如果只是一味的炒作而得不到实质性的成效,那么其效率将会大大降低,而在新能源实施国家政策的初期客车的受益非常靠前和明显。
(一)对核心的紧紧围绕
对于新能源客车不管是国家的政策还是地方的项目展开时都必须要紧紧围绕其核心,不然就会严重影响政策在实行上的效率和项目最后的成效。那么什么才能成为核心,前几年曾经有过一个标准:必须具有一定市场的基础(企业一年的销量必须要达到2000或者2000辆以上);在技术上必须具有一定的优势(技术中心必须在省级以上);在经济上必须具有一定的实力(一年的收入必须是10亿或者10亿以上)。而以上的标准在现如今的社会却显得过低了。之所以会产生对某些地区新能源客车技术投入不够的质疑,正是因为没有核心加以围绕,企业没有了核心,那么技术和资本也都没有了核心,成为了一个早就被架空了的架子,而像这样的空架子却不止一个。而有的企业在发展新能源客车技术时大量投资上达二十多亿,产业基础如此雄厚是其可以赖以生存的关键。当企业的销量达到一定数量时,营业收入也会随之增加。“宇通”企业就曾经斥资24.35亿用来发展新能源,这个数字至今都是新能源客车技术在此行业得到的最大一笔投入。新能源客车技术的发展正是要以此来作为希望。
(二)要注重对科学的讲究
发展新能源客车技术并不是一朝一夕就可以完成的事情,它是一项非常浩大并且持续时间非常久的工程。所以新能源客车技术这个项目并不适合渴望能在短时期内就能够盈利的企业投资。有的地区曾一年只生产了一辆客车,那么就算政府给每辆客车一千万上下的补贴也不能够良好地支撑其项目的运转。这样的情况与经济规律的发展是互相矛盾的。在上文中提到的“宇通”企业在发展新能源技术时就非常注重对科学的讲究。“宇通”的总投资可以生产一万辆上下的客车,其中新能源就占了百分之四十。从2006年到现在,“宇通”已经将六米和十三点七米的公交和客运产品全部覆盖。虽然国家对于新能源客车技术的发展投入了大量的精力,但因为此技术在很多方面还未完全成熟导致现如今其技术的发展还是比较缓慢。所以我们可以得出一个结论:市场规模在接下来的三到五年里并不会产生太大的突破。而“宇通”选择将百分之六十的产能规划给节能客车,百分之四十给新能源,这样既能为新能源技术的发展提供保障,又能针对其技术进行很好的研究。正是这种科学的发展方法让“宇通”能在新能源市场上遥遥领先。
(三)切忌急功求利
有的企业在发展新能源客车技术时不能持之以恒,最初得不到市场回应时便选择放弃,导致一开始投入的资本打了水漂,使整个项目变成了一块无人使用的荒地。而“宇通”企业却用了六年的时间循序渐进,最终得到了良好的发展。“宇通”在第一年的时间里完成了混合动力的第一款发展。第二年里将十二米低地板客车发展完成,在北奥会进行销售。第三年的时间里完成了新能源客车技术项目这个组织的组建工作,主要用来研发其技术的核心发展。第四年完成了使用并联式混合动力低地板客车技术的发展。第五年完成了产品部的组建,并从战略入手,开始进一步研发新能源客车技术。第六年“宇通”的驱动系统第一代纯电得以研发成功。可以看出“宇通”的发展并不只是一年两年就可以达到的,而是经过了一个漫长并且有秩序的过程。
三、新能源客车技术未来的发展
当新能源客车技术越来越得到重视后,我国开始对其产生研发的企业便越来越多,已经达到了三十五家左右。
(一)企业主要针对混合动力以及纯电动展开研究
大型客车是指车长大于等于6米或者核定载客人数大于等于20人的载客汽车,大型客车的运距多达数百公里,有的车厢内全部设座位;有的全部设铺位,所以俗称“卧铺车”,并有存放乘客随身行李的行李架或行李仓。
大型客车是这些企业进行研究的首要对象,也是他们对新能源这个领域在未来的发展开拓出的一个途径。除了小城市以外的市场都是其研发的主要目标。
(二)企业同时将大量的资金投入新能源的核心技术中
如系统的控制、服务的配套设施,电池原材料等等都是资金投入的对象。这将良好的促进新能源客车技术在未来的发展,而使其变得更加商业带来的作用是积极的,会让新能源客车技术更加产业化。这是其在未来能够得以良好发展的前提。
(三)新能源客车技术成为了以客车为主的大量企业在未来的发展目标
他们对其进行了很大的投入,有着宏大的发展目标。这样既可以对我国在产业上的政策起到迎合的作用又能以其技术的发展作为提高企业形象的途径之一,让新能源客车技术良好发展的同时也加快企业自身的发展。
参考文献:
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[3]王钦普,宋金香,范志先,王波. 新能源客车前景展望[J]. 山东交通科技,2010,05:59-62.
改革开放以来中国国内生产总值基本上平均每十年翻一番,人民的生活水平得到前所未有的提升。但是辉煌的经济奇迹背后却是能源的大量消耗,相关研究表明中国单位GDP能耗(吨标准煤/万元)高于世界主要能源消费国家的平均水平,成为目前世界第二大CO2排放国,中国主要以能源拉动的经济增长呈现高耗能、高污染、高排放等特征[1]。当前中国提倡科学发展观是被实践证明的确实可行的可持续发展理念,纵观当今时代经济增长的主题是提倡生态经济,生态经济从某种意义上等同于低碳经济,是基于一国或地区的技术创新达到提高能源利用效率从而优化能源利用的结构,最终达到减少温室气体(CO2等)排放的经济增长模式。生态经济(低碳经济)的主要特点是低能耗、低排放、低污染,这是科学的经济增长观,使人们认识到经济增长可持续性的重要性。目前人类生存的空间状态主要表现之一是全球气候变暖的事实,这种变暖趋势的危害后果相当严重,直接关系到人类未来生存的环境空间,这在相当多的经济实验和经验研究中已经得到检验。经济哲学强调逻辑的一致性与理论应用的合理性,科学发展观实质就是这样一种科学的经济增长哲学,表明生态经济符合人类生态系统循环规律。科学发展观是生态伦理学的基本要求,也是生态哲学方法论在实践中的应用[2]。经济研究和经济增长的终极目标是让人类的生活变得更加美好,实质是经济长期的稳定和理性的增长,这种理性通过精神产品和物质产品的增长得到体现。
从经济增长的未来道路来说必然要从以人类自我欲望为中心的古典经济增长理论向以整体生态系统为中心的新经济增长理论转变。只有这样的增长才是科学的增长理念,因为科学的增长从经济哲学意义上说也是建立在生态科学技术创新、生态伦理学进步与经济低碳增长模式的和谐与统一之上。
2能源利用循环系统与经济可持续增长战略能源作为经济增长最重要的物质基础,被喻为经济增长的“血液”,其重要性不言而喻。从人类目前利用的能源分类来看,当前世界对能源的依赖主要还是石油和煤炭等不可再生能源。如果没有新技术开发新能源和提高能源的利用技术,那么这对世界经济可持续增长将是极大的挑战。目前中国能源利用效率低下与经济增长快速所表现的矛盾已经相当严峻。结构问题,还是结构所造成的后果更重要?为了分析这种后果,有学者以罗默的“增长阻力”作为分析框架利用中国的经验数据分析能源对中国东部、中部、西部三个经济区域的经济增长阻力效应,结果发现能源禀赋对三个不同经济区域的经济增长阻力各不相同[4],这种不同造成的后果主要有两个:一是区域经济增长的不平衡,而且这种差距将越来越大;二是由于这种阻力的存在影响能源的利用效率,不利于能源技术的创新与扩散,造成的后果将是能源资源的大量消耗和对生态系统的破坏。资源禀赋不同必然对宏观经济增长产生一种非行为性阻力,在考虑生态平衡与供需平衡的问题,从战略的高度引导能源技术创新与经济可持续增长的协同机制相当重要,这种协同机制可用相关的变量来衡量并得出相应的协同系数,作为能源战略实施的绩效评价,具体原理可参考图1的区域能源战略的协同机制作用路径[5]。3能源技术创新与经济理性增长的框架变量理论和实证的研究都是为了更好地应用到具体的社会实践中。本研究从可持续发展的经济理性增长视角提出能源消费、能源效率与经济增长的系统框架,创新能源经济增长的理念。构建的研究框架就是可持续发展概念模型,应用到能源技术创新中去就是能源经济理性增长的方向。
本文的研究意义在于理清能源经济增长系统框架内核心变量的作用机理,从而找寻相对应的制度设计与治理措施以利于能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾,具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验,但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构,通过减小煤炭比重,加大油、气比重,积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放,还可能造成更大的生态系统破坏,因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的,但并不符合科学的经济增长理念。这是否是最优的实现的经济增长路径也值得讨论。
中国能源生产利用结构长期以煤炭为主,能源产业固定资产投资指向受政府调控明显,煤炭产业为主的生产结构没有得到根本性改变[3],如果能源结构得不到根本改变,那么路径依赖一旦锁定,产生的马太效应将是加倍的后果。于是,我们要问,能源经济可持续增长问题是否仅仅是能源产业能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。图2研究框架与变量之间相互作用机理具体的概念框架与变量如图2所示,框架内的核心变量地区生产总值、单位GDP能耗和单位GDP电耗构成一个循环的系统,电力消费量作为基础变量影响地区生产总值和单位GDP电耗。为了使能源可持续增长系统能够良好运行,这些核心的内生变量必须存在协整的关系,如果这个循环的系统之间重要变量偏离了协整,必须加以修正,使之良好运行。同时,也要研究变量间的具体机制,找到它们之间的微观作用机理以利于系统的优化。84研究表明当前中国能源结构矛盾根本在于资源禀赋、生产方式和消费模式之间的矛盾,具体表现在资源禀赋约束下能耗在能源生产中的比重不断上升和经济增长对油、气的需求不断上升。这种矛盾所造成的结果已在近年来煤炭过剩开采所激化安全事故、油价的不断上升和全球气候加剧变暖的趋势中得到显示。尽管这种趋势造成的结果有待进一步的深化检验,但是科学界普遍认为这是一种非理性的增长方式。中国能源发展战略唯一出路是调整供给结构,通过减小煤炭比重,加大油、气比重,积极利用国际市场资源以达到实现能源供求平衡、最大限度地获取国际比较利益、保证国家经济安全的目标。但是能源替代效应实质并没有减少温室气体的排放,还可能造成更大的生态系统破坏,因此这种能源的替代所形成的能源结构调整对经济增长可能是有利的,但并不符合科学的经济增长理念。
这是否是最优的实现的经济增长路径也值得讨论。中国能源生产利用结构长期以煤炭为主,能源产业固定资产投资指向受政府调控明显,煤炭产业为主的生产结构没有得到根本性改变[3],如果能源结构得不到根本改变,那么路径依赖一旦锁定,产生的马太效应将是加倍的后果。于是,我们要问,能源经济可持续增长问题是否仅仅是能源产业能源经济增长的理性化。所以说构建的框架对促进能源产业的更好升级、能源技术的创新、实现能源产业发展与经济增长的良性循环、提高能源的利用效率、推动中国能源产业升级以至宏观经济的理性运行具有很好的现实意义。图2研究框架与变量之间相互作用机理具体的概念框架与变量如图2所示,框架内的核心变量地区生产总值、单位GDP能耗和单位GDP电耗构成一个循环的系统,电力消费量作为基础变量影响地区生产总值和单位GDP电耗。为了使能源可持续增长系统能够良好运行,这些核心的内生变量必须存在协整的关系,如果这个循环的系统之间重要变量偏离了协整,必须加以修正,使之良好运行。同时,也要研究变量间的具体机制,找到它们之间的微观作用机理以利于系统的优化。研究框架的主要目的有以下方面:一是找到能源消费、能源效率与经济增长的微观机理;二是检验它们在一定时期内相互之间是否存稳定的均衡或协整关系;三是能源经济增长的过程是不是符合能源产业可持续发展的一般规律,变量之间是否形成优化的能源经济系统;四是通过理清这些变量之间的作用机理,从而实施符合能源产业可持续增长的制度设计与治理政策。
关键词新能源汽车技术应用;方法;分析
新能源汽车技术研究主要从汽车的生产制造和使用方面,考虑其动能使用类型和驱动效率。城市化建设和交通建设促进了汽车的生产和使用,现代经济发展科学可持续的理念突出了新能源在汽车行业的应用地位。新能源汽车技术研究应用对现代交通业和工业制造业发展具有重要意义。
1新能源汽车技术内容及要点
传统型汽车使用的动力能源为石油、汽油等,车用燃料能耗大,且为不可再生能源;新能源汽车主要的动力来源是非常规燃料,并且采用新型动力装置提高汽车的驱动和制动能力,总统性能稳定、反应快,实际应用意义强。从动力燃料使用划分,新能源汽车包括混合动力汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车、纯电动汽车和其他新能源汽车,其主要特点是汽车结构新、技术新和设计原理新。与传统型汽车相比,新能源汽车使用简单、安全,动力能源获取方便,同时价格低廉,使用成本低;同时新能源汽车多使用清洁可再生能源,极大程度上缓解了能源危机,促进h境保护。我国作为人口大国,汽车使用率高,新能源汽车技术的研究与应用有利于我国自然资源的节约,环境效益高,同时对我国汽车新技术研发具有激励作用,有利于中国汽车市场的开辟。
2新能源汽车技术应用
2.1电动汽车
电动汽车主要的动力源是电。相较于传统汽车类型,使用燃油或汽油助力,通过柴油、汽油的燃烧发动发动机,为汽车提供驱动动力,这一过程产生的能耗巨大,尤其是对于大中型汽车,使用成本高,同时燃油发动机由于荷载压力大,容易故障,修理难度大。并且柴油等燃烧过程中会产生大量的气体污染物,如二氧化碳、二氧化硫等,大气污染严重。而替代使用电动汽车,改变了传统汽车驱动组成结构和能源使用类型,采用纯电力驱动,将充电器、发动机、动力电池和其他制动等系统结合形成新的动力系统。电动汽车使用电能环境污染小,不会产生大气污染物造成温室效用等问题,同时电能获取方便,续航能力强,且电能价格便宜,使用效益高。新能源汽车技术中的电能使用主要需要保证蓄电池的性能和功用,电动机装置利用传动机构驱使汽车,因而扭矩输入在低速区需要扩大,增加汽车爬坡、加速性能,稳定制动指标。在电动汽车技术使用中可配合控制单元IGBT,突出电动机的机械优势。
2.2电池燃料汽车
电池燃料汽车是新能源汽车主要类型之一,燃料电池汽车的排放极低,总体排放近似于零,并且使用燃料电池不会出现机油泄露问题,气体废弃物排放量低,不会出现水污染和温室效应等问题。相较于传统类型汽车,燃油电池的动能转化率高达60%及以上,整体经济效益高,并且汽车在使用运行中噪声小、颠簸少。燃料电池汽车主要是将电池内的氢气和空气中的氧气结合,在电池组中促进化学反应,反应产生的电能推动电动机运转。利用大气中的氧气与氢气反应,产生的物质仅含有氢元素和氧元素,两者经汽车尾气排放后生成水蒸气,污染小、热量低,对大气质量控制具有明显效用。燃料电池主要使用蓄电池、电池反应堆和氢气罐等,整个过程零排放、零污染,动能供应效率高,是现代新能源汽车应用宝技术的一大突破。但是电池燃料汽车电机设计应用技术相对复杂,氢气制取难度大,因而车辆里程续航存在一定局限性。
2.3混合动力汽车
混合动力汽车内燃机平均功率大,但是发动机整体构造小、污染小、油耗低,并且内燃机和动力机持续工作能力强,行程续航有保障,是新能源汽车技术革新和进步的表现。传统能源汽车以及电动汽车、燃料电池汽车多使用一种燃料,但是混合动力汽车使用能源类型超过一种以上,混合度高,综合利用率和动能供应率高,电力与汽油是主要的能源供应方。混合使用电力和汽油,电能与燃油相互支撑,降低能耗和污染排放,环境效益高。电池电能使用对中小型汽车长途运行来说,容易存在动能不足的问题,而综合利用燃油,能够补充强劲的动能,弥补电能使用的不足。混合动力汽车在开发、利用新能源技术的同时可以采用插电式混合动力,综合纯电动与混合电动效用,补充专用汽车充电设备,提高电池容量,满足电力动力需求。混合电动汽车在使用中,电量充足则可使用电能,电量耗尽,可继续转换使用燃油动能,并补充辅助电池充电。
2.4其他新能源汽车
其他新能源汽车类型还包括氢发动机汽车、燃气汽车、风能汽车、生物乙醇汽车和太阳能汽车等。氢发动机汽车利用氢气为动力源驱动汽车,排放物为纯净水或水蒸气,污染小,且氢气储量丰富。燃气汽车利用液化天然气、液化石油气和压缩天然气为燃料,这种能源汽车使用成本小,排放性能好;风能汽车利用风能发电给汽车充电,因为汽车行驶带动汽车内部风力发电机运动,风速达到一定程度即可完成风力发电、充电;生物乙醇汽车利用乙醇代替其他燃料活动,满足汽车驱动需求,乙醇即酒精,其应用技术成熟、使用广泛,能够有效缓解石油能源压力,推动新能源汽车多元化发展;太阳能汽车是比较常见的一种新能源汽车,主要是利用太阳能给电池板充电,满足汽车动能需求,但一般在太阳光充足、光线强烈的地区使用效率比较高。
3新能源汽车技术应用要求及发展前景
现代社会发展中,城市化水平不断提高,城市交通路网建设也不断完善,人们的出行离不开汽车,我国人口基数大、人口数量多,汽车作为重要的代步工具,未来市场需求大。但是汽车生产、制造、运行过程中需要消耗大量的能源资源,基于环境保护和能源资源节约的理念,需要不断创新技术,开发利用新能源,促进新能源汽车技术应用发展。从市场角度来说,我国汽车市场需求量大,且汽车制造技术研究、创新力强,新能源汽车将不断发展、进步,推动国内汽车市场发展;从社会角度来说,人们自然资源是有限的,人口增长是长久趋势,因而要满足人们日益增长的物质文化需求,需要积极开发、利用新能源,新能源汽车研发、设计是时展的需要,也是经济发展下环境保护的必然要求。新能源的使用改变了汽车驱动能源供应模式,扭转汽车大排放、高污染、高能耗的局面,符合现代经济发展需求,具有时代进步意义和历史文明意义。从人类社会长远发展来看,新能源汽车技术应用发展空间大、发展前景较好。