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城市的新能源、可再生能源利用剖析
摘要：我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加，常规的化石能源供应不足的矛盾日益突出。在此情况下更需要科学评估新能源和可再生能源资源潜力新能源和可再生能源包括水能、太阳能、风能、生物能、地热能、海洋能、核能、工业废弃物和城市生活垃圾（也有人将其后两项含在生物能源中）等。 关键词：城市；可再生能源；新能源利用
（一）前言
我国经济的迅速发展使得对能源的需求增加，常规的化石能源供应不足的矛盾日益突出。能源安全成为我国必须解决的战略问题。发展新能源和可再生能源十分紧迫，也是世界各发达国家竞相研究的热点课题之一。新能源与可再生能源不仅有利于解决和补充我国化石能源供应不足的问题，而且有利于我国改善能源结构，保障能源安全，保护环境，走可持续发展之路。在此，主要介绍一下新能源的发展现状及对城市新能源的利用的一些建议。
（二）新能源的发展趋势及国内外新能源最新进展
表1 可再生能源转换技术的分类 技术 生物质能 燃烧<家用规模> 燃烧<工业规模> 气化/动力生产 气化/燃料生产 水解和发酵 热解/生产液体燃料 热解/生产固体燃料 消化 风能 电池充电 陆上风力透平 运动，动力 发电
小型风力机，广泛应用 商业广泛应用 沼气 商业应用 焦炭 广泛应用 热能<烹调、室内供热> 过程加热、蒸汽、发电 发电/供热，热电联供 甲醇，氢 乙醇 生物油 广泛应用，改进技术的可采性 广泛应用，有改进的潜力 示范阶段 研制阶段 对糖和淀粉已商业应用，用材生产在研制中 中试阶段 能源产出 应用和技术状况 第 2 页 共 10 页 海上风力透平 太阳能 光伏发电 太阳能热动力发电 低温太阳能利用 太阳能 被动式太阳能利用 太阳能光合成 水力发电 地热能 H2或副氢燃料 动力 加热，蒸汽，发电 基础和应用研究 商业应用 商业应用 加热，制冷，照明，通风 示范和应用 加热和制冷 太阳能集热器商业应用，干燥器示范阶段 发电 加热，蒸汽，发电 广泛应用，价格昂贵，需要进一步改进 示范阶段，需要进一步改进 发电 研制和示范阶段
部分可再生能源利用技术已经取得长足的发展，并在世界各地形成了一定规模。表1为可再生能源转换技术的分类。目前生物质能，太阳能，风能以及水力发电，地热能等的利用技术已经得到利用。
2001世界一次能源消费总量为Mtoe，其中石油占35%，煤炭占23.4%，天然气占21.2%，可再生能源占13.5%(其中生物质能占10.4%，水力占2.214%，太阳能等占0.0886%)，核能占6.9%，2000年世界电力生产中可再生能源的贡献率占19%，仅次于煤炭，其中水力发电占17%，生物质占5%，太阳能等不到3%。
表2为2001年世界主要地区可再生能源的消费情况。可以看出，在发达国家，生物质能占总的一次性能源的3%左右，而发展中国家生物质能占总的一次能源大约35%，而且主要是用于炊事。这反映出不同国家和地区的科技水平的差别。1971~2000年30年间可再生能源的平均增长率和总的一次能源平均增长率相当。其中地热能，太阳能，风能和海洋能的发展速度最快，年均增长率达到9.4%，风能和太阳的增长率高达52.1%、32.6%，表明他们在快速发展。
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表2 2001年世界主要各地区可再生能源的消费情况 区域 非洲 南美洲 亚洲 中国 非OECD国家 前苏联 中东 OECD 世界总量 总的一次 总的可再 能源供给 生能源 /Mtoe /Mtoe 514.3 449.9 1152.2 1155.6 9902 944.6 389.6 5332.8 10038.3 257.5 125.3 384.1 239.8 8.8 29.6 3.1 303.7 1351.9 总的可再生能源占 总一次能源的比例 /% 50.1 27.9 33.3 20.8 8.9 3.1 0.8 5.7 13.5 主要燃料类型占可再生能源的比例 水力 /% 2.6 35.4 3.9 9.9 46.5 69.0 44.0 34.8 16.4 地热、太阳能 /% 0.2 1.5 3.0 0.0 0.7 0.3 22.3 11.6 3.7 生物质 /% 97.2 63.0 93.1 90.1 52.8 30.7 33.7 53.6 79.9 表2的数据表明，在2001年我国的可再生能源站总的一次能源的20.8%，然而其中大部分是燃烧型的生物质能，小部分是水电，而太阳能、地热能、风能等能源的利用率几乎为零。我国的能源统计年鉴等都没有对可再生能源的生产、消费等情况进行统计，表明这些有较高技术含量的可再生能源在我国正处于研究开发之中的起步阶段，利用率还比较低，利用规模和水平与国际相比差距很大。
表3 2000~2030年世界电力供需平衡 项 目 煤炭 石油 天然气 氢燃料电池 核电 水电 其他可再生能源 自用和损耗量/Mtoe 总消费量/Mtoe 工业 民用 服务业 其他（运输、农业等） 2000年 5989 1241 2676 0 2586 2650 249 235 1088 458 305 256 68 2010年 20037 7143 1348 4947 0 2889 3188 521 304 1419 581 408 341 89 2020年 25578 9075 1371 7696 15 2758 3800 863 388 1812 729 532 440 111 2030年 31524 11590 1326 9923 349 2697 4259 1381 476 2235 879 674 548 133 2000~2030年年平均增长率/% 2.4 2.2 0.2 4.5 — 0.1 1.6 5.9 2.4 2.4 2.2 2.7 2.6 2.3 总发电量/（TW。H） 15391 国际能源署（IEA）对2000~2030年国际电力的需求进行了研究，如表3所示。其中来自可再生能源的发电量平均增长最快。IEA的研究认为，在未来30年内非水
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力的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度接近6%，在2000~2030年间其总量发电将增加5倍，到2030年买它将提供世界总电力的4.4%，其中风能和生物质能将占其中的80%。
目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等。据IEA的预测研究，在未来30年可再生能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关，因而有关成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。
我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的“十一五”规划，并制定颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用，地热能利用等领域已经取得了很大的进展。
（三）体城市的新能源利用情况（以长沙市为例） 长沙市新能源、可再生能源的利用、发展、研究情况：
2009年长沙市新能源与节能环保产业总产值约252.8亿元，占全年GDP的6.74%，其中新能源117亿元，节能68.1亿元，资源循环利用36.3亿元，环境治理31.4亿元，在新能源和节能环保领域现有产值过10亿元的企业5家，过5亿元的企业4家，过亿元的企业26家。我市太阳能电池装备制造技术、兆瓦级直驱永磁发电装备制造技术、能量计量及智能电网设备制造技术等居国内领先。2009年，长沙光伏产业产值规模达到50亿元，太阳能光伏装备产品占国产设备80%的市场份额，成为我国太阳能制造装备龙头供应商，主要核心企业中电四十八所先后成功开发了扩散炉、刻
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蚀机、高低温烧结炉、单晶炉、多晶炉、清洗机等光伏装备。我市居国内先进的机械制造业支撑了节能环保设备制造产业的发展，机械制造龙头集团企业开始涉入节能环保领域，如长沙中联重科下属的环卫机械分公司是我国最大的环卫环保装备制造企业，主营城市污泥资源化处置成套装备，09年产值超15亿元，已连续12年稳居全国第一位；湖南永清集团下辖的湖南永清机械制造公司，是国内拥有烟气脱硝技术及设备制造的大型环保龙头企业；还形成了一批大型专业化设备制造公司，如湖南互创集团，主要制造高低速混合流速循环流化床锅炉、组装式循环流化床和复合燃烧机，年产值过10亿元。此外，远大住工为国内第一家以“住宅工业”行业类别核准成立的新型住宅制造工业企业，形成了国内唯一完整的住宅工业化体系。拥有国防科技大学、中南大学、湖南大学、长沙理工大学和湖南农业大学、长沙矿冶研究院、湖南省环境保护科学研究院等大批具有从事新能源和节能环保领域研发能力的科研院所；拥有国家级技术中心8家，占全省的46%，省级技术中心41家，占全省的43%，另有市级技术中心101家；拥有2个国家级重点实验室、5个省部级重点实验室，1个国家级工程技术研究中心、4个省部级工程技术研究中心。
长沙市新能源发展中的不足：
目前新能源利用还没有形成规模，在能源消费中份额很小，产业竞争力有待提高，产业发展亟需统一规划。从市场的角度来看，本市新能源产品大多销往市外，而市内需求不足，没有形成产销两旺的良好局面，不利于新能源产业持续发展，如太阳能光伏产业业中国电子科技集团公司第48研究所光伏电池产能已居全国第6位，但在长沙本地的市场份额不大。其次，从技术的角度来看，新能源产业创新能力不足，核心技术掌握程度不高，产品成本偏高，影响新能源产业的推广应用。此外，国家缺少太阳能发电并网政策，目前财政部出台的政策只限于对太阳能光电建筑物补贴，尚未直接补贴光伏上网电价。