傳統(tǒng)能源與新能源之間的優(yōu)劣.doc

文章編號：傳統(tǒng)能源與新能源之間的優(yōu)劣王鵬程山東科技大學(xué) 電子通信與物理學(xué)院 山東 青島 266590摘 要：能源是推動(dòng)社會發(fā)展的動(dòng)力，沒有能源，社會這個(gè)龐大的機(jī)器將會停止不前。然而，追溯歷史發(fā)展，我們發(fā)現(xiàn)：在十九世紀(jì)產(chǎn)業(yè)革命之前，人類消耗能源增長的相當(dāng)緩慢。而產(chǎn)業(yè)革命以來，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源耗量也迅速增漲。這樣，我們就不得不面臨兩個(gè)問題，一是大量燃燒有機(jī)燃料給生態(tài)環(huán)境和人類生存帶來了令人憂慮的環(huán)境問題；二是伴隨這些非可再生的化石燃料消耗的巨大增長，人類的能源供應(yīng)面臨巨大危險(xiǎn)。所以，人們將目光轉(zhuǎn)向新的、可再生的、清潔的能源，并不是追求時(shí)尚，也不是要故作神圣，而是為了自己的生存不得不做出的選擇。關(guān)鍵詞：傳統(tǒng)能源；化石能源；新能源The Pros and Cons between Traditional Energy and New EnergyWANG Peng-chengCollege of Electronic,Communication and Physics,SDUST,Qingdao,266590,ChinaAbstract:Energy is the driving force of social development, if there is no energy, society, the huge machine, will stop. However, we have found that before the industrial revolution in 19th Century, human consumption of energy increased quite slowly. Since the industrial revolution, because of the economic development, energy consumption is also increasing rapidly. So we have to face two problems, the first is massive burning of organic fuels brought worrying environmental problems to the ecological environment and human survival; the second is humans energy supply faces huge risk coming with the huge growth in non renewable fossil fuel consumption. So people had to make a decision,for our survival rather than pursuit of fashion or pretend to be divine,to look forward to the new, renewable and clean energy.Key words:Traditional energy; fossil energy; new energy1.傳統(tǒng)能源的優(yōu)缺點(diǎn)1.1傳統(tǒng)能源的優(yōu)點(diǎn)煤炭、石油、天然氣，水電和核電，這些被統(tǒng)稱為傳統(tǒng)能源。但在第一次工業(yè)革命的時(shí)候，煤炭是作為新能源取代木柴這個(gè)傳統(tǒng)能源的。所以，當(dāng)一種新能源取得大規(guī)模應(yīng)用并經(jīng)過足夠長的時(shí)間，就成了傳統(tǒng)能源。目前，石油、天然氣和煤炭這三種能源占據(jù)著全球80%以上的能源份額。這三種能源又被稱為“化石能源”，因?yàn)槠涑梢蚴怯捎谶h(yuǎn)古時(shí)代的植物或動(dòng)物在地下演變而來的?，F(xiàn)有的這幾種能源能夠得到廣泛應(yīng)用從而成為“傳統(tǒng)”，是因?yàn)槠溆兄?dú)特的優(yōu)點(diǎn)：第一，是其有比較高的能量密度。能量密度可以按照單位重量或單位體積所產(chǎn)生的能量來計(jì)算，按質(zhì)量計(jì)算，天然氣的能量密度最高，石油次之，煤炭再次之。但如果按照體積計(jì)算，則石油最高，煤炭次之，天然氣又次之。所以，才有了LNG，將天然氣液化，在這種情況下，天然氣才能夠保持最高的能量密度。第二，是它們便于開采、運(yùn)輸和儲存。無論是固態(tài)的煤、液態(tài)的油還是氣態(tài)的天然氣，都能夠方便地進(jìn)行儲運(yùn)其實(shí)，這三種傳統(tǒng)能源的開采、儲運(yùn)都是十分復(fù)雜的，人類為了運(yùn)輸和儲運(yùn)這些能源花費(fèi)了無數(shù)的資金建立起了一個(gè)龐大的儲運(yùn)系統(tǒng)。以煤炭為例，煤礦、燃煤電廠（相關(guān)的鍋爐、汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)、脫硫、冷卻等），為了運(yùn)輸所建立的鐵路、公路和龐大的貨運(yùn)工具，這些為了煤炭能夠發(fā)電而形成的系統(tǒng)本身已經(jīng)成為一個(gè)龐大的產(chǎn)業(yè)，甚至龐大到了難以清除的地步。石油的煉油則更為復(fù)雜了。第三，就是他們一度有著很大的儲量，成本也足夠低，甚至一度被認(rèn)為是用之不竭的。這三個(gè)原因不僅使得這些能源在第一次、第二次工業(yè)革命得到廣泛的應(yīng)用，而且，也使得它們在今后相當(dāng)長一段時(shí)間依然會占據(jù)人類經(jīng)濟(jì)社會的很重要的份額。當(dāng)然，這里所說的成本低，自然沒有包括資源破壞、環(huán)境破壞對人們的健康影響。1.2傳統(tǒng)能源的缺點(diǎn)但是，隨著人類生活和工業(yè)、商業(yè)活動(dòng)對于能源的需求越來越大，傳統(tǒng)能源的開采難度越來越大，易開采的煤礦、油田不斷枯竭，有限的儲量現(xiàn)在開始變得可見，不少能源的儲量年限只剩下幾十年。人們開始對于化石能源的儲量產(chǎn)生了憂慮。人們認(rèn)識到這些化石能源的儲量不是無限的，即便有足夠的儲量，在枯竭之前，這些能源的開采成本也將越來越高。這就是所謂的能源枯竭問題。隨著近期新興經(jīng)濟(jì)體國家的發(fā)展，能源消耗越來越大。何況，當(dāng)能源真的枯竭，那么，對社會的影響就不是成本的問題了，而是人類的經(jīng)濟(jì)社會能否延續(xù)的問題。同時(shí)，這些能源在使用時(shí)有二氧化碳排放，而這不僅會造成氣候變暖，而且，很難避免地產(chǎn)生粉塵、酸雨等污染，尤其是今年，在許多發(fā)展中國家崛起后，能源消耗量大幅上升，污染的情形不再像過去那樣遙遠(yuǎn)，而是已經(jīng)影響到了每個(gè)人的生活甚至生命。盡管水力發(fā)電和核電在正常情況下沒有碳排放核粉塵污染，因此，可以被稱為清潔能源。但水電站對自然條件的要求和對生態(tài)的影響，其實(shí)可安裝的容量是十分有限的，尤其是大型水電站。而核電的燃料鈾礦石，儲量更加有限，而且，自從切爾諾貝利和福島核事故后，人們認(rèn)識到，在事故狀態(tài)下的核污染，是非常難以預(yù)測和控制的。而二氧化碳的排放導(dǎo)致的溫室效應(yīng)和氣候極端變化使得人類的生態(tài)變得越來越脆弱，霧霾和酸雨直接威脅著人類的生存。所有的人都認(rèn)識到，如果能源體系不進(jìn)行變革，酸雨、霧霾將變得越來越頻繁，地球?qū)⒂捎谖廴静粌H會變得不適宜居住，而且會給人類帶來災(zāi)難性的影響。如果將能源枯竭和環(huán)境污染的因素考慮進(jìn)去，則傳統(tǒng)的能源的成本，會比光伏的成本還高。再把各國政府因?yàn)槲廴径冻龅尼t(yī)療成本計(jì)算進(jìn)去，成本更加高得可怕。 所以，人們將目光轉(zhuǎn)向新的、可再生的、清潔的能源，并不是追求時(shí)尚，也不是要故作神圣，而是為了自己的生存不得不做出的選擇。2.新能源的優(yōu)缺點(diǎn)新近才被人類開發(fā)利用、有待于進(jìn)一步研究發(fā)展的能量資源稱為新能源。相對于常規(guī)能源而言，在不同的歷史時(shí)期和科技水平情況下，新能源有不同的內(nèi)容。新能源按類別可分為：太陽能、風(fēng)力發(fā)電、生物質(zhì)能、生物柴油、燃料乙醇、新能源汽車、燃料電池、氫能、垃圾發(fā)電、建筑節(jié)能、地?zé)崮堋⒍酌?、可燃冰等?.1新能源的優(yōu)點(diǎn)新能源分類很多，不同產(chǎn)業(yè)特點(diǎn)不同，優(yōu)點(diǎn)自然也不同。新能源的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內(nèi)部伸出所產(chǎn)生的熱能。包括了太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑司圩兡?、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出來的生物燃料和氫所產(chǎn)生的能量。也可以說，新能源包括各種可再生能源和核能。相對于傳統(tǒng)能源，新能源普遍具有污染少、儲量大的特點(diǎn)，對于解決當(dāng)今世界嚴(yán)重的環(huán)境污染問題和資源（特別是化石能源）枯竭問題具有重要意義。同時(shí)，由于很多新能源分布均勻，對于解決由能源引發(fā)的戰(zhàn)爭也有著重要意義。而對于中國來說，中國能源需求的急劇增長打破了中國長期以來自給自足的能源供應(yīng)格局，自1993年起中國國成為石油凈進(jìn)口國，且石油進(jìn)口量逐年增加，使得中國接入世界能源市場的競爭。由于中國化石能源尤其是石油和天然氣生產(chǎn)量的相對不足，未來中國能源供給對國際市場的依賴程度將越來越高。國際貿(mào)易存在著很多的不確定因素，國際能源價(jià)格有可能隨著國際和平環(huán)境的改善而趨于穩(wěn)定，但也有可能隨著國際局勢的動(dòng)蕩而波動(dòng)。今后國際石油市場的不穩(wěn)定以及油價(jià)波動(dòng)都將嚴(yán)重影響中國的石油供給，對經(jīng)濟(jì)社會造成很大的沖擊。大力發(fā)展可再生能源可相對減少中國能源需求中化石能源的比例和對進(jìn)口能源的以來程度，提高中國能源、經(jīng)濟(jì)安全。2.2新能源的缺點(diǎn)上面幾種新能源的缺點(diǎn)也很明顯。要想讓新能源順利發(fā)展，更重要的是分析其弱點(diǎn)。如果不對新能源的弱點(diǎn)加以重視并采取規(guī)避措施，必將阻礙新能源的推廣應(yīng)用。各類新能源的第一個(gè)缺點(diǎn)就是成本高，這也是導(dǎo)致早期新能源難以推廣的主要原因。其中，成本高的情形隨著用量和規(guī)模化將逐步降低，而石油煤炭等傳統(tǒng)能源隨著儲量減少，開采難度越來越大，成本將逐步升高；這將會形成剪刀差，最終使得新能源的成本會低于傳統(tǒng)能源。自從2006年風(fēng)電和光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展以來，各類新能源的成本都下降了很多。例如，光伏發(fā)電的裝機(jī)成本已經(jīng)從每峰瓦60元人民幣，下降到了現(xiàn)在的約8元人民幣。風(fēng)力發(fā)電從每MW1.2萬元人民幣下降到了6000元人民幣，裝機(jī)成本的下降必然導(dǎo)致發(fā)電成本的降低。目前，光伏發(fā)電的度電成本已經(jīng)降到了0.5-0.8元/度的區(qū)間，而風(fēng)力發(fā)電也降到了0.4-0.6元/度的空間，成本的下降也是導(dǎo)致近幾年光伏、風(fēng)力等新能源裝機(jī)容量的迅猛上升的主要?jiǎng)右?。新能源的第二個(gè)缺點(diǎn)，就是間歇性。新能源的間歇性并非是由于光伏發(fā)電器件或風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的不穩(wěn)定，而是源于天氣（如日照、風(fēng)力）的不穩(wěn)定。由于各種新能源最終都是被轉(zhuǎn)換為電力的形式被人們利用，而電力供應(yīng)最大的要求就是穩(wěn)定及可靠性。目前，采取發(fā)電側(cè)并網(wǎng)的地面電站，完全依賴主干電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，當(dāng)光伏發(fā)電的容量逐步增大時(shí)，瞬間的大容量波動(dòng)會給電網(wǎng)造成較大的沖擊。我國的電網(wǎng)設(shè)計(jì)容許的波動(dòng)，通常不超過15%，這也意味著如果某地新能源發(fā)電的容量在當(dāng)?shù)厮㈦娋W(wǎng)容量中所占的份額超過這個(gè)比例，那么，發(fā)電量的不穩(wěn)定有可能造成電網(wǎng)的崩潰。因此，風(fēng)電和光伏等與生俱來的間歇性，從電力供應(yīng)的角度來說，這是一個(gè)很大的弊端。隨著光伏和風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模的增加，弱點(diǎn)將越來越明顯，對光伏和風(fēng)力發(fā)電的阻礙和限制也越來越大。這是光伏風(fēng)力等新能源下一步再發(fā)展必須要考慮的問題。如果說成本問題隨著新能源應(yīng)用的規(guī)模不斷增加而得到不斷降低，因此，逐漸不再成為一個(gè)問題的話，那么，各種新能源的間歇性的問題則隨著新能源應(yīng)用規(guī)模的上升會變得越來越突出。因?yàn)?，電力供?yīng)最基本的要求就是穩(wěn)定，而間歇性則恰恰是不穩(wěn)定的來源。新能源如果想大規(guī)模應(yīng)用，必須要解決這個(gè)問題。新能源的第三個(gè)缺點(diǎn)，是光伏和風(fēng)力發(fā)電的能量密度較低。這是由于日照強(qiáng)度和風(fēng)能密度本身就不高的緣故。通常，每平方米的光伏組件的峰值功率上限目前大約在150瓦以下，大部分時(shí)間在100瓦左右。這會導(dǎo)致光伏發(fā)電的占地面積較大，因此，大型地面電站僅在荒漠和戈壁比較適宜，而在我國東部、特別是東南沿海，幾乎不可能建造大型地面電站。這就是為什么要鼓勵(lì)發(fā)展分布式光伏發(fā)電的原因，盡量利用建筑物的頂部而不占用土地進(jìn)行發(fā)電。但是，即便是在荒漠，雖然土地便宜，但大面積的電站的建設(shè)依然不是太可能?；痣姀S現(xiàn)在常見的120萬千瓦的機(jī)組，如果按照年發(fā)電量計(jì)算的話，由于發(fā)電時(shí)間方面，光伏遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能與火電相比，120萬千瓦的火電廠的年發(fā)電量相當(dāng)于7GW的光伏電站的年發(fā)電量，大約需要占地20萬畝的土地，也就是1.3萬公頃。這幾乎是不可能相比的。因此，如何解決新能源能量密度低的問題，也是需要新能源的推廣者們早日解決的問題。只有認(rèn)識到了新能源的缺點(diǎn)，才能夠解決這些缺點(diǎn)，才能夠使新能源的應(yīng)用更加順利。參考文獻(xiàn)：1左然，施明恒，王夢麟. 可再生能源概