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清洁能源的利用与发展

发布时间:2021年03月26日
来源:中国矿业报网(2021-03-26)作者:王朋飞

摘要:清洁能源具有低碳排放特征,其广泛利用是我国能源结构调整必经之路,就目前来说也是唯一的路。我国要实现“碳中和”和“能源结构调整”,就应该从排放端考虑工业和电力的清洁能源使用效率。

中国确定了“二氧化碳排放力争2030年前达到峰值,力争2060年前实现碳中和”的目标,非化石能源到2030年在一次能源消费中的比重将达到25%左右。这对加快我国能源的转型提出了非常高的要求。习近平总书记主持召开的中央财经委员会第九次会议,再次强调把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。清洁能源在能源结构中的地位已经成为国际能源转型的风向标。

一、清洁能源的内涵、分类

清洁能源即绿色能源,传统意义上是指不排放污染物、能够直接用于生产和生活的能源,包括核能和可再生能源。随着科技、经济与能源转型的需求,清洁能源的内涵发生了很大变化。美国能源部对清洁能源的最新定义是对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系,主要体现在三个方面:第一,清洁能源是指能源利用的技术体系;第二,清洁能源指的是符合一定的排放标准;第三,清洁能源必须具备经济性。按照他们的最新分类,清洁能源包括太阳能、风能、水能、地热能、生物质能和核能。

二、清洁能源利用现状

世界发达国家均已利用清洁能源,并取得了极其可观的社会效益和经济效益。目前,美国国内最大的太阳能光伏发电站Solar Star光伏电站,装机容量为579兆瓦。Ivanpah太阳能发电厂是美国最大的集中式太阳能热电厂,位于加利福尼亚州的Mojave沙漠,装机容量为392兆瓦。西班牙已建立了Planta Solar 10和Planta Solar 20太阳能热电厂,装机容量分别为11兆瓦和20兆瓦。美国沿海水域上空的风力所蕴藏的潜在资源足以提供超过每年4000兆瓦的电力。目前,美国已经能够利用海岸线附近的强风产生电力,而且产生的电力能够并入美国国家电网。

我国在宁夏建立了世界上最大的单体光伏发电站——宁夏盐池新能源综合示范区电站,装机容量达2000兆瓦;在甘肃酒泉建立了世界上最大的风力发电基地,装机容量达到10000兆瓦,但面临着风电无法有效并入国家电网等问题。

关于水力发电,欧美发达国家不仅可以建造胡佛大坝(美国)、大古力水电站(美国)、萨杨-舒申斯克水电站(俄罗斯),而且还能够利用市政供水设施或灌溉沟渠的水流来发电。美国等一些发达国家甚至可以通过改道城市径流设施,在城市内河流重新汇入主干河流之前,引导部分河流通过一个小型城市发电站来进行发电。如除了特拉华州和密西西比州以外,美国所有州都在使用市政供水设施进行水力发电,而华盛顿州74%的电力来自水力发电。

美国能源部主推的地热能Forge计划,目的是对地热能系统进行尖端的研究、钻井和技术测试。目前,该计划已使增强型地热能系统(EGS)在美国西部地区得到了大力推广,所发电量占据美国总用电量的10%。位于加利福尼亚州的Geysers地热田是目前世界上最大的地热能资源供应商,其开采对象是美国地质调查局估算的美国西部3万兆瓦的地热能资源,具有非常大的资源潜力及商业价值。

生物质是一种有机可再生能源,包括农业和森林残留物、能源作物和藻类等材料。美国能源部、国家实验室以及欧盟清洁能源委员会等机构正在寻找新的、更有效的方法将生物质转化为生物燃料,以取代汽油、柴油和航空燃料等传统燃料。同时,美国能源部的生物能源技术办公室(BETO)正在加速推进利用非粮食来源的生物质能和废弃物资源来发电的突破性技术。

三、清洁能源在碳中和能源结构调整中的重要性

清洁能源具有低碳排放特征,其广泛利用是我国能源结构调整必经之路,就目前来说也是唯一的路。我国要实现“碳中和”和“能源结构调整”,就应该从排放端考虑工业和电力的清洁能源使用效率。今年政府工作报告明确要求,2021年要实现北方地区清洁取暖率达到70%。如,大力推进城市地热取暖供电系统以及市政供水发电系统,在降低碳排放的同时缓解我国北方城市冬季燃煤取暖成本高、造成环境污染等问题,而且还能缓解夏季用电高峰造成的供电紧张。

清洁能源不仅在碳中和以及能源结构调整中起着重要作用,而且对促进社会和谐发展、经济平稳运行具有重要意义。如,建立大型太阳能光伏电站、太阳能热电站、水电站以及风能发电站来代替广泛使用的火力发电厂,不仅能消除煤炭燃烧后剩下的煤渣对环境造成的污染,还可以降低火力发电厂CO2排放量;在农村大力推广生物质能源,不仅能缓解农村的用电、用气(沼气)问题,助力乡村振兴,而且对加快建设农村清洁能源供给体系、缓解能源产物二次污染及降低碳排放均有促进作用。

四、地质工作与清洁能源

地质工作与清洁能源有着紧密的关联。首先,现在主流推广的地热能资源就需要地质工作者进行大力勘查与开发,自然资源部中国地质调查局在推进干热岩发电方面取得了重要突破。其次,太阳能光伏电站、风力发电站的选址同样需要地质工作。在保证光伏电站正常运行所需的基本光照条件、风力涡轮机运行所需的基础风力及地形地貌等因素外,还应尽量避免大型地质构造断裂带所分布的地区;对制造太阳能电池板、日光反射装置等所需的特殊材料,如锂、砷及镓等战略性稀有金属矿产,需要加大调查评价和勘查力度;核能的利用与开发需要地质工作者针对铀矿进行勘查,确保核能发电站所需的基本原料的供应充足等。

[责任编辑:kyb]

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