新能源回收商业模式研究论文

我国新能源的发展历程及现状 自1973年发生的石油危机以来，西方国家为减少对世界不稳定地区石油供应的过分依赖和出于环境保护的要求，都把提高能源系统的效率、节约能源作为其能源战略的重要目标和措施。在这一过程中，信息通信技术始终作为一个重要的辅助手段被应用于节能的方方面面。为了避免污染，同时为了避免未来的能源危机，人们开始寻找更清洁、可再生的能源。国家在“十一五”期间将把新能源作为重点产业加以发展，中共中央在《十一五规划建议》中明确提出：“加快发展风能、太阳能、生物质能等可再生能源。”80年代起步阶段新能源的发展从国家的支持来讲，是从我国的“六五”计划期间，也就是上世纪80年代初期，新型可再生能源技术开始列入国家重点科技攻关计划，由中央政府拨给资金。这是在国家科委组织的能源战略研究中第一次把新能源、可再生能源作为未来国家发展的一个战略组成部分。虽然中国也把新能源作为我国的一个能源发展战略，但是由于中国当时的煤炭等整个的资源和能源相对来讲还比较丰富，再加上当时新能源的开发还处在研究开发的起步阶段，技术还不成熟，成本也比较高，无法实现大规模应用。在当时还很难对经济和社会产生重要影响，主要处在研究开发和应用示范的阶段。当时我们提出要“近有实效、远有前景”，所谓“近有实效”主要是指发展农村的小沼气、小水电，特别是生物质能。这对解决当时我国农村的好多地区，特别是缺少商品能源供应的地区起到了很大作用。当时新能源的发展规模，由于财力有限而没有发展大型项目。国家“六五”计划的第一个攻关项目，仅拨给新能源部300万人民币。由于经费有限，技术力量薄弱，所以风电主要是发展小型风力发电机，目标是解决内蒙流动的蒙古包的用电问题，围绕这个组织攻关。而当时国际上已经开发了相当大的风电设备。生物质能方面主要是开发沼气，进一步提高它的商品化程度，提高产气率。当时也开发了一些像沼气发电这样的技术，以及后来的沼气汽化技术。当时太阳能电池厂全国只有两家，分别位于开封和宁波，这两家的生产能力加在一起还不到一个兆。这是很低的生产水平，而且当时也没有什么应用，其原料就是用半导体厂的废旧单晶硅来做。热用当时与德国政府开展了国际合作，在北京大兴区建立了中国第一个新能源村，在这项中德科技合作计划里，第一个合作的项目就是建立新能源示范村，就是把德国的技术综合地拿到这个村，做了新能源的示范点，通过这个村让人们了解新能源具体能发挥什么样的作用、怎么来应用。可持续发展阶段随着我国科技的不断进步和经济实力的不断增强，进入九十年代，国家在这方面的投入力度也越来越大。这个阶段的显著标志是在1992年召开的联合国环境与发展大会上，第一次提出了可持续发展的问题，提出了环境与发展二者的关系问题是人类面临的一个重要挑战，而要解决可持续发展就要改变能源的结构，并再次提出发展清洁能源、发展可再生能源。由于第一次提出后国际上石油危机得到缓解，油价很低，所以人们就不可能再去搞高成本的可再生能源，而只停留在研究阶段。到了1992年第二次提出是从可持续发展的角度，不仅是解决当前的能源问题，还要实现人类的可持续发展，解决由能源和发展带来的环境问题。可再生能源是清洁的、没有污染的能源，因此各个国家都在加大发展力度。特别在1997年旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》通过后，欧美等发达国家由于承担了减排的义务，因此，他们必须把发展可再生能源作为常规能源的替代品，这样除了在减排上就起到了明显的效果，同时这样做也在客观上推动了西方国家的再生能源技术发展。在此期间，我国通过国内研发、组织国际合作等方式积极发展可再生能源，与美国、欧洲等很多国家合作，在中国建立了再生能源试验项目，如内蒙的风能、太阳能等做了很多研究，也引进了一些国外先进技术，包括我国在与欧盟委员在浙江大陈岛成功建成的风能、太阳能、潮汐能和生物质能的综合性可再生能源示范基地。21世纪发展现状到了二十一世纪，我们面临的能源问题更加凸显，也就是能源环境问题已成为制约未来经济发展的一个重大因素。在这种情况下，国家就更加把再生能源放在一个战略地位。2006年中国通过并实施了《可再生能源法》，通过立法形式确立了可再生能源在未来中国经济发展、可持续发展和能源发展的战略地位，也确定了它发展的重点和配套的相应的政策法规。在此之后，发改委和相关政府部门也陆续制定了一些配套政策，来完善和实施这项法律。另外，在2007年国家也制定了相应的《可再生能源中长期发展规划》，规定了我国可再生能源发展的目标，即力争到2010年使可再生能源消费量占到能源消费总量的10%，2020年提高到15%。具体目标包括到2020年建成水电3亿千瓦、风电3000万千瓦、生物质发电3000万千瓦、太阳能发电180万千瓦。在节能减排及应对全球环境变化方面，我国也把发展可再生能源作为一项重点任务，比如我们的节能工程，其实质就是通过节能来实现减少化石能源的消耗。特别是党的十七大报告中提出的2020年全面小康社会目标，其中一条就是要建设生态文明。建设生态文明的一个具体内容就是显著提高可再生能源的比重，进一步大力发展可再生能源。在节能减排方面也明确了要积极利用可再生能源，所以十七大报告也在事实上再次确立了可再生能源的地位。在这些政策前提下，从党中央国务院到发改委、财政部和地方各部门都相应制定了很多政策，包括财政部建立了可再生能源发展基金，确定一些基金的管理使用办法，来鼓励企业、地方政府和各方面更多地利用可再生能源。发改委也在大的产业项目上减免税收等。因此这几年我国的新能源产业发展很快，我们现在风能的发电装机到目前已超过600万千瓦，到今年年底有可能达到一千万千瓦，提前实现“十一五”计划的目标。在太阳能方面，中国目前是世界上生产真空管太阳能热水器最多的国家，我们一年大概生产能力超过一千八百万平方米。在太阳能发电方面，我国已成为世界上最大生产光伏电池的国家。生物质能方面，我国提出“不与人争粮，不与粮争地”的方针。在这个基础上，进一步开发生物燃料。通过发展非粮作物和植物发展生物燃料，做到不占用粮田，不影响粮食安全。以上大体是我国目前可再生能源的现状：我们确定了中长期发展计划和相应的正在完善中的政策，并形成了一些科技成果，但总体来讲，创新能力还不足，许多核心技术仍没有掌握，还走在发达国家后头。另外各项具体新能源的政策体系还不健全、很多大型设备还需要进口、人才缺乏，教育还没有为再生能源的发展提供强有力的支撑。综上，我们在政策、培养人才、国际合作和组织好示范这些方面应该加强。新能源产业化离不开信息技术在信息技术的应用方面，虽然信息化技术已经在规模较大的企业中应用，但目前整体上在可再生能源产业的应用还相对滞后于其他成熟的产业。从长远来讲，可再生能源的发展离不开信息技术，如风力发电。因为现在大部分的风力发电都是无人值守自动运行的，它怎么并网与电网更好地匹配，就需要采用控制技术和网络管理技术。在太阳能光电方面，特别是进入电缆的数据采集、整理、分析都需要采用IT手段。另外，太阳能电池制造过程中也需要设计开发的系统软件。新能源产业化，离不开IT技术，离不开信息化手段。“智能电网”是目前电力企业说得比较多的词。它的意义并不限于优化电力公司的管理那么简单。事实上，它还对“清洁科技”有着重要的作用。由于各国政府对于环境的日益重视，以及能源紧缺的压力，通过“清洁科技”生产的可再生的“清洁能源”有着广阔的发展前景，如风能、太阳能、燃料电池等等。而有了各种各样的清洁能源，原来的电网要和这些能源有机地结合，就需要电网网络更加智能化，使得能源从生产、传送到最后使用的过程受到集中监控和管理。如果能通过成本核算进行更好的定价，清洁能源就能从中获益，从而更快地发展。而要进行更好的定价，就得依赖于更多的数据收集和更好的数据分析处理，这里智能技术就有了用武之地。

能源概论能源的意义能源［Source of energy］是人类藉以克服困难，维持生存的原动力，譬如太阳给我们光热，风吹动风车可以发电，燃烧汽油可用以推动汽车，使用瓦斯可以烹调、取暖，凡此种种如太阳、风、汽油、瓦斯等都是能源。至於能源存在於自然界中，不需经过转换处理，直接可用的称为「初级能源」［Primary Energy］，例如太阳能、水力等，但凡必须经过转换才可提供使用的能源，称之为「次级能源」［Secondary Energy］，例如：汽油、电能等。【各类能源转换系统图】能源的种类众多，近年来，无论核分裂(fission)、核融合(fusion)和太阳能的研究发展，均呈现出一片蓬勃景象，但目前依赖最重，使用最多的还是化石性燃料［Fossil fuel］，如煤、石油和天然气等，占有90％以上的今日能源供应市场由於这类燃料其蕴藏量有限且日益枯竭、分布不均，使用时又污染严重，鉴於目前已经投置的生产设备和应用技术，预计化石燃料尚可以维持在能源主流的地位直至本世纪之末，因此人类当务之急便是寻求更好用的燃料，并加紧改良现有能源的利用技术。由於人口增加，每人耗费的能源用量也不断升高，但自然界的能源蕴藏并非无穷，於传统能源逐渐枯竭之际，［目前的估计是煤大约可再维持100年左右，石油、天然气亦只有数十年的存量］，对各种形式再生能源的开发研究正被各国重视，现今社会人类终於体悟到能源不容我们的任意挥霍，因此除了积极开发新能源、改善能源利用的效率外，也应研究如何在不降低生活水准、不减缓工业发进步及经济成长的前题下，努力节约能源。--------------------------------------------------------------------------------地球的能源一、 地球上可取用的能源： 1. 人类在地球上可取用的能源，绝大部分来自太阳能，如化石燃料(包括石油、煤、天然气)、水 力、风力、生质能。 2. 小部分来自於核能，这是源自於宇宙的演化过程，在地球形成时就已存在的放射性元素，例如铀。 3. 余下的小量来自於地热(地球内部的热量)和月球运动引致的潮汐作用。 二、 能源分类： 地球能源若依起源来分类，可区分成自有能源和外来能源(来自外太空)两种。自有能源主要包括地热和核燃料；外来能源主要包括月球能(月球对地球之万有引力作用而产生潮汐能)和太阳能等。若依使用结果来分类，可分为： 1. 再生能源（非耗竭能源）：太阳能、水力、风力、生质能、潮汐、地热、海浪能、海洋热能转换、核融合能等能源，在短期内能自行补充，能反覆使用持续供应者 ，称之。 2. 非再生能源（耗竭能源）：煤、石油、天然气、废热、铀等能源，用过即无的，必须另外设法开发转换采取，无法自行补充者，称之。 --------------------------------------------------------------------------------能源的开发与应用：一、 太阳： 1. 每年照射到地球表面的太阳能，估计为1.78×1017瓦-年，约为目前全世界每年所需能量的一万多倍。 2. 其中有30%之太阳能被反射回太空。 3. 约有50%为地球表面吸收后，再重新辐射出去，因此得以维持地球表面的温度。 4. 约20%的太阳能将地表的水蒸发成水蒸气，形成云、雨及空气的流动(水力和风力的由来)，同时也造成海洋表面和底层的温差。 5. 只有很小的比例(约0.06%)用於进行植物生长所需的光合作用，太阳能被转化储存在植物体内碳氢化合物的化学能。 6. 太阳能可经由太阳电池直接转换为电能，或是利用反射镜，将太阳光焦聚直接转换为热能。直接取用的太阳能，没有造成任何污染，是非常乾净的能源。(但成本高，经济价值不高，仅适合在沙漠或偏远地带)。 【太阳能板】 二、 水力与风力发电： 本质上都是太阳能的间接利用，发电过程不会产生污染性废物，是相当理想的清洁能源。(在开发中国家，水力发电资源已趋饱和。且造成对生态环境的影响广受争议，风力发电之风车叶片会产生很大的噪音，使人不安，且对自然景观有负面的影响。) 【风力发电】 三、 潮汐与地热发电： 潮汐发电以及地热发电都是善於利用地区和地形的特性，以产生乾净能源。 【潮汐发电】 四、 生质能的应用： 植物本身、农作物的残渣、动物牲畜的排泄物等，可经化学处理合成为液体燃料，或经微生物的发酵作用产生沼气，可用於燃烧产生热能，这种能量称为生质能。 利用甘蔗或玉米可制成酒精，是当今最主要的生质能能源。而生质能的供应需要依赖大面积种植，因此制作成本甚高，不适合地狭人稠的国家。尽管如此，生质能仍是一个值得选择的替代化石燃料的能源。酒精燃烧固然会产生二氧化碳，但因大量植物的种植，经由光合作用，可回收大气中的二氧化碳而达到平衡。 五、 核能反应发电： 核能和一般火力发电一样，从特定的燃料中，发出大量的能，利用核反应产生巨大的核能，制造高温高压的蒸气或气体，导入输机，驱动发电组发电。 核能所用的燃料，乃是可分裂或融合的放射性物质，例如铀235、钸239、铀233等 核能在近年来由於日本和法国研究发展快滋生核反应炉，利用快速中子撞击铀-238，使转化成可分裂的钸-239，作为核反应的燃料。使先前含量高达99.3%的铀-238，可充分的利用。 核分裂：核能的产生首先是以中子撞击可分裂物［如铀235］使分裂，变成钡及氪等原子，并发出能量以及快速中子，这些中子又会去撞击旁的铀原子核使分裂进行下去，称为连锁反应［或链反应］，为了有效控制反应速率，因此需要「缓和剂」［例如水、石磨、重水等］来吸收中子的能量，使之减速，以及「控制棒」［例如锆金属管中贮存石墨等可以吸收中子的物质］以使参与反应的中子数降低，直到反应以等速进行，反应时发出的能量是靠「冷却剂」来移走，常用的冷却剂有二氧化碳、水、氦、液态钠等，冷却剂流经「热交换器」把热量送出制造高温蒸气，送往汽机，产生动力。 核融合：目前人类只会应用融合时的巨大核能，当作杀伤武器［如氢弹］，由於核子融合［聚变］往往需要摄氏1亿度的高温因此欲将核融合发电，投入的能量比发出的多，迄今能停於研究阶段，但是核融合的生成物很安全，燃料又便宜［例如1m3的水电解所得的天然重氢，采融合反应所发的核能，就超过200吨石油的能量］，所以核融合发电仍是很有发展潜力。 核分裂式的反应器种类很多，例如： 1. 沸水反应器［BWR，Boiling Water Reactor］，以水为冷却剂及缓和剂，让水在炉心沸腾，所生蒸气亦可直接通往汽涡轮发电机。 2. 压水反应器［PWR，Pressurized Water Reactor］，以水为冷却剂及缓和剂，并加压不使水沸腾，极高温的水经热交换器把热量送出，以供制造蒸气，发往汽涡轮发电机发电。 3. 气冷反应器［GCR，Gas-Cooled Reactor］，以气体为冷却剂，以石墨为缓和剂，产生能量亦经热交换器送出。 4. 重水反应器［HWR，Heavy-Water Reactor］，以重水为缓和剂，又分「重水气冷式［HWGCR］」即气体冷却，「沸腾轻水式［HWLWR］」即重水缓和，一般水冷却及「加压重水式［PHWR］」即以重水为缓和剂及冷却剂并加压。 5. 高温反应器［HTR HTGR，High Temperature Reactor］，采用稀有气体为冷却剂，核心采用陶瓷材料，通常采用石墨为缓和剂，其冷却剂出口温度甚高。 6. 钠冷却反应器［Sodium-Cooled Reactor］，以液态钠为冷却剂。 7. 轻水反应器［LWR，Light-Wter Reactor］以天然纯水为冷却剂，分沸水式［SWR］及压水式［PWR］。 8. 快孳生反应器［FBR，Fast Breeder Reactor］，能进行快速孳生［使铀包围钸经反应后，除发出能量，兼产生钸239，产生的可分裂放射性物多於所分裂的反应物］，以液态钠或钠钾为冷却剂，反应生成物仍可再利用。 国内核能发电厂有三，其中金山、国圣附近的核能一厂、二厂所采用的反应器是沸水式，垦丁附近的三厂采用的是压水式。这三个核能电厂发电机组之装机容量，分别为核一厂636MW，核二厂两部各985MW，核三厂两部各951MW。 核能发电成本较火力为低，以核一厂为例每度约4角，燃煤［以深澳、南部火力为例］约每度1元，燃油［以协和、大林火力为例］约每度1.5元。 六、 石油和天然气： 人类应用的最多，依赖得最重的能源，就是石油［又称原油］，由於石油和天然气往往相伴而生，又可互相转化或代用，是所有能源中最方便使用的燃料，它可视需要量的多寡而调节生产量，便於输送，也便於储藏，可直接燃烧用於发电或驱动引擎。因此通称之为「油气」，目前在估计石油之蕴藏及产量时，也往往将天然气，合并计算。(可惜地球的蕴藏量有限，人们开采使用石油的速率远远超过它形成的速率。) 石油和天然气不仅是优良的燃料，而且可供做化工生产之原料［如制造肥料等］。石油经沈淀、过滤、离心处理去除水份及固体，再送入蒸馏槽加温，可依次分馏出各种汽化气约200℃时，汽油已经完全分馏出，称为「分馏汽油」，然后再增高温度可分馏出灯油、轻油、机油、重油等，剩下沥青；轻油及重油在高温高压之下再予化学处理又可得汽油，称为「分解汽油」，总共自石油中可提炼日汽油量约30%。 汽油又是目前机械动力最主要的来源，交通工具［车、船、飞机等］大多以汽油为燃料，汽油含碳83~85%、氢14~15%，另含硫磺、抗燥剂等，在10℃遇火即燃，380℃时能自然，燃烧时空气与汽油之混合比为14.5：1，每燃烧1公斤汽油可发出热量约1万千卡。 天然气开发利用较晚，但蕴藏丰富，使用方便且污染较不严重，而且用途广泛，因此能源价值日益升高。天然气是自然界一切天然生成可燃性气体的统称，譬如火山、温泉、矿山、油田、煤田之气体以及地下腐败物质发酵生成之气体，主要成分可说是各类碳氢化合物［ 如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等］及硫化氢等。 天然气液化卸称为液化天然气［LNG］，液化是为了缩小体积以利运送及贮存，一般而言，液化天然气主要成分是甲烷。若将丙烷、丁烷液化则称为液化石油气［LPG］，俗称煤气，常用做城市住宅工商加热取暖之燃料。目前各国有大量采用天然气取代石油之趋势！ 七、 煤： 能源危机主要的是因为石油蕴藏日益短少之故，而煤和石油同样是开发使用历史悠久的燃料，更因为煤具有存量丰富、用途广泛之优点，因此在发电及工业加热应用上，也常用来取代石油，煤及古代植物，埋在地下经长时间作用碳化而成，煤可分无烟煤、烟煤、次烟煤、褐煤等，发热量每磅约可发6300~14000英热单位，比重在1.25~1.7之间，比热在351℉以下约1.32B.T.U./磅℉。 直接利用系采用各种燃烧器［煤炉］，转化利用是经液化或气化等手续，先把煤变成燃气或液化燃料［如乙炔、醇类、汽油等］再燃烧使用，加工处理是把煤研磨成煤粉，炼成焦煤，制成碳原料或制煤、油混合燃料，以供燃用。 煤燃烧所产生的污染比石油和天然气严重得多，不过近年来工业界已积极在研究如何将煤转化成便宜的、清洁的液体燃料，或转化为可燃气体，以提升煤的应用价值。 目前世界各留大多设法多用煤、天然气，核能及其他能源，以减轻对石油的依赖；我国在能源供应之长期规画中；亦预备将来提高煤、天然气、核能之供应，预定增加情形为煤11.6%，天然气5%，核能7.3%。 八、 化石燃料： 动植物死亡后，埋葬在地下，经过数百万年以上的地压、地热和细菌引致的化学变化后，累积形成煤、石油、天然气等化石燃料。目前全世界每年消耗的能量约有90%来自於化石能源，其余主要由核能和水力发电提供。 【化石能源形成过程】 参考.