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關鍵詞:汽車新能源;油;發展
中圖分類號:TE626.32 文獻標識碼:A
0 引言
統計資料顯示,2003年我國石油消費量達到2.5億t,凈進口量達到0.9億t,進口原油占國內原油消費量的比重達到36%。2004年我國原油消費量2.9億t,石油凈進口達到1.4億t,石油對外依存度接近45%,已成為僅次于美國的世界第二大石油消費國。到2010年我國的石油總需求量已突破3.5億t,石油進口規模已達到2億t,進口依存度也隨之突破50%。預計到2020年石油的對外依存度有可能接近60%。有關專家認為,一旦石油對外依存度超過60%,整個國家的石油安全、經濟安全、國家安全都面臨很大的挑戰。為緩解汽車數量的快速增長與石油資源的日趨緊張這一矛盾,替代燃料及新動力的研究備受關注。替代燃料有壓縮天然氣(CNG)、液化石油氣(LPG)及醇燃料等,并已得到推廣使用,同時也應對燃料的變化推出了燃氣發動機油和乙醇汽油發動機油等。煤制油技術與生物柴油制備技術的研究也異常活躍,部分國家已開始推廣使用,我國因煤炭資源豐富,已開始建立煤制油項目工程。電動車輛及混合動力車輛目前也異軍突起,在有限的區域內開始使用。本文著重介紹替代燃料、電動及混合動力的發展現狀及前景,并對油應如何應對燃料及動力變化展開討論。
1 替代燃料的發展現狀
汽車一直以燃油動力為驅動力,其他動力目前還無法完全替代,面對石油資源的日趨緊張,發展替代燃料是較為可行的。已投入運行的替代燃料是液化石油氣、壓縮天然氣和甲醇、乙醇類,正在開發的有煤制油和生物柴油等。
1.1車用液化石油氣(LPG)
與民用液化氣相比,車用LPG對其組成特別是丙烷所占比例、烯烴和硫含量均有嚴格要求。與車用汽油相比,LPG的特點是:①辛烷值高,適用于高壓縮比汽油發動機;②燃燒性好,燃燒比較完全,尾氣中一氧化碳含量比無鉛汽油減少80%,碳氫含量也大幅度降低減少,發動機運行平穩;③蒸發性好,冷啟動和暖機性能好;④不會稀釋和污染發動機油,可延長發動機油的使用壽命,也不易產生火花塞結焦現象;⑤行駛里程短,約為同體積汽油的65%。LPG來自石油煉廠的常壓蒸餾及催化裂化,產量有限,盡管已經在車輛上使用,但不是氣體燃料的主流,而且石油氣是重要化工原料,經催化疊合反應可以制備優質汽油與溶劑油,在其他領域也有更多的用途。
1.2車用壓縮天然氣(CNG)
因LPG產量有限,CNG已成為氣體燃料的主流,在許多大中城市都有車輛使用。CNG是繼LPG后的另一種清潔替代燃料,而且來源更加豐富。但車用天然氣比民用天然氣的質量要求更嚴,尤其是對硫、硫化氫含量有嚴格的控制。表1列出了車用CNG的主要物化性能,表2列出了車用CNG的國家標準GB18047-2000。CNG具有以下特點:①辛烷值比LPG高,適用于高壓縮比汽油發動機;②蒸氣壓大,蒸發性比LPG好;③燃燒排放比LPG更清潔,特別適用于大中城市車輛;④國內資源充足,使用有保障;⑤發動機不做相應調整,直接使用CNG會使功率下降10%左右;⑥CNG的行駛里程比同體積LPG短,約為同體積LPG的1/3左右。
CNG是經高壓壓縮的,容器耐壓要高達10MPa以上,CNG加氣站的建設需要管網設施及加壓設備,投資費用較高,受行駛里程及管網設施的限制,CNG主要集中在大中城市用于公交車及出租車,不適宜在行駛里程較長的車輛上使用。
1.3醇燃料
目前的醇燃料即為甲醇和乙醇。甲醇的工業制備方法是用一氧化碳與氫反應制得,甲醇也是化肥和制藥、煤炭等行業生產的副產品。乙醇一般用淀粉發酵法和乙烯直接水化法制得,但作為車用燃料,為減輕對石油的依賴,則采用農作物淀粉發酵法制得。與汽油相比,醇燃料熱值較低,完全使用醇燃料則發動機必須改造才行。若與汽油混合使用,且其含量較少,發動機則無須改造而直接使用,因此目前使用的是醇與汽油的混合燃料。
甲醇汽油,甲醇摻入量一般為5%~20%。以摻入15%者為最多,稱M15甲醇汽油。其特點是①抗爆性能好,辛烷值可達90~97;②使用方便,無需改動裝置;③與乙醇汽油相比,成本低、原料來源廣泛易得;④生產不受季節和規模限制;⑤適用于一切燃燒汽油的車輛。但甲醇有一定的毒性,使用不慎,易造成人身傷害。甲醇燃燒后的排放物含有甲醛等有害物,所以環保性有待確認。
乙醇汽油是用90%的普通汽油與10%的燃料乙醇調合而成,可以有效改善油品的性能和質量,降低一氧化碳、碳氫化合物等主要污染物排放,而且不影響汽車的行駛性能。乙醇汽油作為一種新型清潔燃料,是目前世界上可再生能源的發展重點,符合我國能源替代戰略和可再生能源發展方向。但缺點是使用者感覺它比普通汽油動力下降,油耗增加,天熱時還易于氣阻熄火。
1.4生物柴油
生物柴油是指以油料作物、野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及動物油脂、餐飲垃圾油等為原料通過酯交換工藝制成,是可代替石化柴油的再生性柴油燃料。
生物柴油的特點是:①含水率較高,最大可達30%~45%,水分有利于降低油的黏度、提高穩定性,但降低了燃油的熱值,并使冰點升高;②pH值低,故貯存裝置最好是抗酸腐蝕的材料;③具有“老化”傾向,加熱不宜超過80℃,宜避光、避免與空氣接觸保存;④優良的環保特性:硫含量低,二氧化硫和硫化物的排放低、生物柴油的生物降解性高達98%,降解速率是普通柴油的2倍,可大大減輕意外泄漏時對環境的污染;⑤較好的低溫發動機啟動性能;⑥較好的安全性能,閃點高,運輸、儲存、使用方面安全;⑦十六烷值高,燃燒性能好于柴油;⑧無須改動柴油機,可直接添加使用,同時無需另添設加油設備;⑨制備方法簡便,成本低。
1.5煤制油
煤制油是以煤為原料,經過化學加工,生產柴油、汽油、航空煤油等油品和石油化工產品,是煤炭的潔凈利用技術。發展煤制油技術,用煤作原料來生產合成汽油、柴油,不僅可以逐步減少我國對國際市場石油的依賴、緩解我國未來石油資源短缺,確保國家能源安全,而且也能大大減輕煤直接燃燒對環境的嚴重污染。因此,煤制油已成為我國解決石油安全問題的戰略選擇,也是我國能源戰略調整的重大決策。
2 電動汽車
電動汽車是指以車載電源為動力,用電機驅動車輪行駛,符合道路交通、安全法規各項要求的車輛。電動汽車的組成包括:電力驅動及控制系統、驅動力傳動等機械系統、完成既定任務的工作裝置等。電力驅動及控制系統是電動汽車的核心,也是區別于內燃機汽車的最大不同點。電力驅動及控制系統由驅動電動機、電源和電動機的調速控制裝置等組成,其他裝置基本與內燃機汽車相同。
電源為電動汽車的驅動電動機提供電能,目前正在發展的電源主要有鈉硫電池、鎳鎘電池、鋰電池、燃料電池、飛輪電池等,這些新型電源的應用,為電動汽車的發展開辟了廣闊的前景。我國磷酸鐵鋰電池研究工作已經取得突破,磷酸鐵鋰電池由于安全性更高、壽命更長,將成為未來鋰電池發展的重要方向,為北京奧運會提供的客車用鋰電池就是自主研發的磷酸鐵鋰電池。
電動汽車采用電動輪驅動,傳動裝置的多數部件常常可以忽略。因電動機可以帶負載啟動,所以電動汽車上無需傳統內燃機汽車的離合器。驅動電機的旋向可以通過電路控制實現變換,所以電動汽車也無需內燃機汽車變速器中的倒擋。當采用電動機無級調速控制時,電動汽車可以忽略傳統汽車的變速器。
電動汽車的制動裝置同其他汽車一樣,是為汽車減速或停車而設置的,通常由制動器及其操縱裝置組成。在電動汽車上,一般還有電磁制動裝置,它可以利用驅動電動機的控制電路實現電動機的發電運行,使減速制動時的能量轉換成對蓄電池充電的電流,從而得到再生利用。
3 混合動力汽車
混合動力汽車,亦稱復合動力汽車,就是在純電動汽車上加裝一套內燃機,其目的是減少汽車的污染,提高純電動汽車的行駛里程。
復合動力汽車的優點是:①采用復合動力后可按平均需用的功率來確定內燃機的最大功率,此時處于油耗低、污染少的最優工況下工作。需要大功率內燃機功率不足時,由電池來補充;負荷少時,富余的功率可發電給電池充電,由于內燃機可持續工作,電池又可以不斷得到充電,故其行程和普通汽車一樣。②因為有了電池,可以十分方便地回收制動時、下坡時、怠速時的能量。③在繁華市區,可關停內燃機,由電池單獨驅動,實現“零”排放。④有了內燃機可以十分方便地解決耗能大的空調、取暖、除霜等純電動汽車遇到的難題。⑤可以利用現有的加油站加油,不必再投資。⑥可讓電池保持在良好的工作狀態,不發生過充、過放,延長其使用壽命,降低成本。
復合動力驅動汽車的缺點是:有兩套動力,再加上兩套動力的管理控制系統,結構復雜,技術較難,價格較高。
目前,《混合動力電動汽車標準》的研究與制定,已經由中國汽車技術研究中心協助整理完畢,并通過了科技部的驗收,上報主要負責國家度量衡體系的全國標準管理委員會等待批準,即將擇日出臺。
4 新能源汽車油的發展
油的發展主要在于發動機油,體現在燃料的變化方面,而其他部位如齒輪、制動和底盤等,所用油脂均與燃油車輛相同。
醇類燃料的特點是辛烷值高、蒸發潛熱大,因此允許發動機在較高的壓縮比條件下使用,其結果是改善發動機的熱效率和輸出功率。另一方面,醇類燃料易于與水分混合,容易與油形成乳化液,比汽油更容易到達氣缸壁而影響。因此,醇類燃料油抗磨性能,特別是對氣缸壁、活塞環的磨損以及乙醛排放、燃料進氣系統沉積物的控制成為研究的重點。
燃氣發動機油與燃油發動機油的最主要的區別在于對硫酸鹽灰分有嚴格的要求。研究表明,硫酸鹽灰分在1%以上的油竄于燃氣發動機燃燒室后,能在燃燒室內形成極為堅硬的沉積物(特別是使用含鈣清凈劑),無法清洗,形成潛在的發火點,因為燃氣發動機采用的是電子點火,所以在運行中就有可能導致發動機提前點火、爆燃等現象的發生,并且污染火花塞,使發動機不能平衡操作,影響發動機(汽車)正常運行,因而為了消除這種潛在的危險,一般燃氣發動機制造商要求使用硫酸灰分小于1.0%的高品質油。目前已有完全不含金屬鹽添加劑的全無灰內燃機油面市,雖然其在高溫抗氧、清凈分散等方面亦可達到發動機的基本要求,但在高功率增壓發動機上使用其磨損率遠遠高于灰分含量為0.5%~1%左右的油,另外氣體不具備液體對閥座的作用,而油中一定的灰分可防止閥座的磨損。因此燃氣發動機油的硫酸鹽灰分一般均要求控制在0.5%~1%之間。
對于使用LPG或CNG與汽油或柴油兩用燃料發動機的車輛,如汽油/壓縮天然氣兩用燃料汽車、汽油/液化石油氣兩用燃料汽車等,其發動機具有兩套相互獨立的燃料供給系統,一套供給天然氣或液化石油氣,另一套供給汽油或柴油,兩套燃料供給系統可分別但不可同時向氣缸供給燃料,是兩種燃料交替使用,因此其既要具備汽油機油及柴油機油的性能,又要兼顧到使用LPG和CNG的特點。
還有一種發動機是雙燃料發動機,這種發動機具有兩套燃料供給系統,一套供給天然氣或液化石油氣,另一套供給汽油或柴油,兩套燃料供給系統按預定的配比向氣缸供給燃料,在缸內混合燃燒,如柴油一壓縮天然氣雙燃料汽車,柴油一液化石油氣雙燃料汽車等。由于是兩種燃料在氣缸內共同燃燒,比純氣體燃料燃燒要產生較多的積炭和灰分,因此發動機油應具備一定的清凈性能,宜使用中灰分燃氣發動機油。
中國石油油公司已開發出燃氣、燃氣/汽油發動機油,轎車燃氣發動機油,公交車專用燃氣發動機油以及乙醇汽油發動機油等昆侖天籟系列產品,產品的用途、質量級別及質量標準代號如表3所示。目前中國石油蘭州油研發中心又開發出甲醇汽油發動機油。
5 展望未來
目前新能源所占比例雖然較小,但發展勢頭很猛。對于替代能源而言,乙醇和生物柴油可以通過農林作物獲取,屬于可再生能源,但我國耕地較少,如果少占耕地而依托林業,就可以起到植樹造林和獲取燃料一舉兩得的作用。我國煤炭資源豐富,發展煤制油很有前途。煤制油的發展已成為我國的能源戰略。2004年8月25日,由我國最大的煤炭能源企業神華集團承擔的我國第一個煤炭直接液化項目在內蒙古鄂爾多斯正式開工建設,目前該項目年產量500萬t。
我國天然氣資源也較為豐富,周邊國家如俄羅斯、哈塞克斯坦等國都有豐富的儲量,進口也有保障,因此天然氣是繼汽油與柴油之后又一重要車用燃料。但由于壓縮天然氣CNG因高壓安全問題、管網覆蓋面有限、車輛攜帶量少、行駛里程短等種種原因,液化天然氣LNG的發展受到重視。液化天然氣體積約為同量氣態天然氣體積的1/600,為20MPa的CNG的2/5,重量約為同體積水的45%或同體積燃油的50%,可以像燃料油那樣灌裝儲運,供氣效率也比CNG高。因此近年來,世界各國積極研究天然氣的液化。
燃料多樣化已成為今后的發展趨勢,由于燃料的多樣化,需要今后車輛能使用多種燃料。汽油機車輛能夠任意使用普通汽油、甲醇汽油、乙醇汽油和煤制油汽油;柴油機車輛能夠任意使用普通柴油、生物柴油和煤制油柴油;燃氣發動機以使用LNG為主,并能夠使用LPG。兩用燃料車輛是考慮到加氣站不夠普及、不能充分保障供氣而發展的,屬于過渡型車輛,其發動機也是在汽油機或柴油機基礎上改裝的,成本較高,尤其是柴油機屬壓燃式發動機,使用氣體燃料還需要配備點火設施,改裝成本更高。燃氣發動機則是根據燃氣的特點而設計,能夠充分發揮動力,提高效率,克服了兩用燃料車使用氣體燃料時動力下降的問題。如果大部分加油站能夠提供LPG,就應以發展純燃氣發動機車輛為主。燃料的多樣化必然對發動機油提出更多的性能要求,要求發動機油能夠適應多種燃料的需求。
發展電動汽車已成為今后汽車工業的一大發展趨勢a電動車輛經電源技術的不斷改進,充電速度、充電量、動力及行駛里程在不斷提高。業內人士認為,電動汽車的發展離不開社會支持,需要完善的充電設施,而充電設施可以在加油站、停車場及汽修店等一切車輛服務場合安裝,比建加油站更容易,因此極有發展潛力。混合動力車是考慮到充電不能及時保障而發展的,成本較高,屬于過渡型車輛,但其結合了電動車輛與燃油車輛的優勢,可以提高熱機效率而節省燃料,減少排放,值得今后燃油車輛發展借鑒。
未來在城市內的公交、出租以及行駛線路和工作區域固定的車輛應大力推廣電動車輛,對于長途運輸車輛應力推混合動力車輛,而且盡可能多使用替代燃料,同時加大基礎設施建設,形成完善的服務網絡。
參考文獻:
安全環保項目好 省心省力又省錢
為了了解這個項目,記者撥通了山西生物研究院威旺生物醇油開發中心辦公室的電話,找到了負責人楊貴增經理,他向記者詳細介紹了生物醇油這個項目的具體情況:“我們生物醇油研發成功的時間不長,之前一直在太原地區進行推廣,因為效果十分不錯,技術難度不大,操作簡單。所以今年開始,我們準備在全國范圍內進行推廣。現在我們每個月的銷量都能達到20噸以上,而且客戶越來越多。我們現在的主要客戶是飯店,太原地區如有已有十幾家飯店在使用我們的產品,反饋普遍都很好。
我們產品有很多的優勢,所以市場潛力很大。首先,我們產品的最大優勢就是安全性高。去年,光山西省內就發生了好幾起飯店煤氣爆炸事故,不僅飯店老板的心血付之一炬,還有一些顧客的傷亡,跟雙方都造成了很大的損失和傷害,類似的案子在全國各地每年都會發生很多起,所以飯店使用煤氣和天然氣的危險性很高,稍有不慎就可能發生事故,而我們的產品就可以讓老板們免除這方面的顧慮,我們研發的生物醇油易燃但不易爆,即使泄露了接觸明火也不會爆炸,如果燃燒起來,一瓢水就能搞定。
其次,就是節約成本。使用生物醇油作為飯店燃料,10桌左右規模的飯店一個月的用量大約是4噸,比同等用量的柴油、煤氣等成本可以節省30%左右,因而在節省成本方面也得到了客戶們的認可。成本的降低就意味著利潤點的增高,再加上高效、安全等特點,我們的利潤空間還是十分大的。”
聽完了楊經理的介紹后,記者提出了希望采訪客戶的想法,楊經理十分爽快的答應了記者的要求,很快就將其中一位客戶灰太狼湘菜店郎老板的電話發給了記者,隨即,記者撥通了這位郎老板的電話。當記者問起他使用生物醇油的經歷時,他告訴記者:“大概是去年9月份左右接觸到生物醇油這個項目的,當時我開個一個麻辣香鍋的火鍋店,他們的銷售人員主動找到我們店里來介紹這個項目。說實話,一開始是不相信的,這么多年開店用的一直都是柴油的和煤氣,從來沒聽過有這個東西。后來他們主動提出讓我試用一段時間,我也是抱著試一試的心態就同意了,他們主動給我的店里換了灶芯,還安裝了管道,不久之后我就發現了用生物醇油的好處,我們飯店里的廚師們都說,以前使用柴油,用不了多久鍋底、煙道全是污垢,半個月就要清洗一次,又臟又麻煩,而且煙塵大了附近住戶意見也很大。現在用了生物醇油,兩三個月都沒有清洗過煙道了,也不黑鍋底了。所以后來我新開的飯店用的都是這種生物醇油。”
郎老板還告訴記者:“這東西安全系數特別高,管道都是裝在房頂上的,儲存的罐子裝在廚房外,所以特別的安全,之前我們這的廚師因為操作的失誤也著過一次火,當時我就給他們打電話問怎么辦,他們告訴我往上澆水就行,然后我就澆了一瓢水就OK了,十分簡單。還有就是省錢,我現在每個月的成本和以前比能省到35%--40%。現在做餐飲的,菜也貴、肉也貴、員工的工資也貴,能省錢當然最好了。我還介紹了周圍的很多同行朋友使用他們的產品,大家都覺得挺好的,十分劃算。”
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生物醇油成救星 老板廚師都說好
2012年5月,威望生物醇油的楊經理一開始推廣就鎖定了飯店這個潛力巨大的消費群體,如其他的新興項目一樣,開始的道路崎嶇而坎坷。楊經理說:“一開始推廣很困難,大家不認這個東西,但逐漸用的飯店多起來了。飯店的廚師大多相互認識,這家飯店用上了覺得好,和別家飯店的廚師一說,這樣一個傳一個,用的飯店慢慢就多了。”目前太原市使用他的生物醇油的飯店已有10多家,每月銷售甲醇燃料20多噸。
太原一家小有名氣的麻辣香鍋店的石經理告訴記者,“這么多年,天然氣、液化氣、柴油,我們都用過。去年我和幾個朋友投資開這個飯店的時候,從安全性、性價比、再加上后廚的大小,仔細權衡,最后選擇了生物醇油。我們店一般十天一次燃料,每次3大桶,一噸多點。相對罐裝液化氣來說,生物醇油的油箱不占地方,可放在室外或室內高處,節省空間。安裝天然氣或液化氣管道動輒就得十幾萬元,犯不上。以前用液化氣罐,危險性高,必須給它設一個單獨的房間。而且冬天長途運輸過來,鋼瓶會凍住。瓶底特別涼的時候,火苗根本上不去。另外液化氣爆炸多厲害,生物醇油如果著火的話,水一澆就滅了。廚房到處都是水,很容易處理。用液化氣,剛開始氣兒滿的時候,火力大,但用到一半火苗就小了。飯店炒菜要求火力均勻,不能忽大忽小。生物醇油始終是一個火力。”
而位于太原市小店區的“灰太狼面一莊”飯店的一位李姓廚師說:“我們店使用生物醇油已經1年多了。以前使用液化氣灶的時候,夏天活兒一忙,我穿的白衣服需一天一洗。而且嗓子特別痛,晚上吐的痰都是黑的。現在用生物醇油,我穿的白衣服都干凈了,三四天洗一次就可以了。”
“我們馬上要開一家分店,還要用生物醇油。”店面有二百多平方米的香香米菜館廚師長張軍說,飯店用生物醇油1年多了,“生物醇油比柴油和液化氣要省錢。柴油灶太臟,廚房被熏得黑乎乎的,地板也滑得很,早晚得淘汰。過去用液化氣罐,重達100千克,送到飯店時常常把店里的地磚給砸壞,于是后來換成了生物醇油。經過比較,我們發現用生物醇油比用液化氣在費用上要省15%。省錢還不是最重要的,我最看重的是它的安全性。我認為液體比氣體要安全。液體看得見,摸得著,而氣體看不見。將來我自己開飯店,肯定也用生物醇油。”張軍還帶著記者到廚房參觀了醇油燃料灶具,它的外觀和柴油灶、液化氣灶幾乎沒有區別。張軍把生物醇油點燃后,火一下子從灶眼里竄出來,火苗直往上沖,火勢與柴油、液化氣基本不相上下。記者在現場也沒聞到燃燒時有任何異味。最后張軍還總結了一句:“生物醇油不用不知道,用上才知道好。”
綠色清潔還環保 省時省力又省錢
專家介紹,生物醇油的主要成分甲醇,本身就含有50%的氧,燃燒后的廢氣排放比柴油和液化氣少,具有燃燒充分的優勢,因此被視為是清潔燃料。目前在全國許多省份,如山西、內蒙古、山東、河南、湖南、廣東、天津等省和直轄市生物醇油在飯店、賓館的普及率都很高。對此,生物燃料研究專家分析,主要得益于這樣幾個原因:一是甲醇燃料本身性能好,二是使用方便、安全,三是經濟實惠。
楊經理說:“現在北方地區甲醇燃料零售價大都在3500元/噸。而液化氣的零售價是6000元/噸,柴油8000元/噸,相比之下生物醇油的經濟性是十分明顯的。而且該燃料在常溫常壓下儲存、運輸和使用,無需高壓鋼瓶,用普通塑料桶封口儲存即可,使用方便。萬一失火,用水即可撲滅,沒有引發爆炸的危險,也不會因漏氣而引發煤氣中毒事件。”目前為餐飲業提供生物醇油的,基本上都是中小民營甲醇生產企業。這是什么原因呢?
制作生物醇油的技術非常簡單,生產方法基本是調配法。通常的做法是采用聯醇生產的粗甲醇為原料,同時為了提高甲醇的熱值和穩定性,再加入幾種微量的添加劑,工藝簡單,設備投資少。一個月調配50噸生物醇油的工廠,只需投入10萬元左右就能投產運營。個體小規模生產,投資一兩萬元即可投產運營。適合于中小民營甲醇生產企業。
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關鍵詞:新能源汽車 電力汽車 發展
1、新能源汽車的研究背景
起初各個國家開始嘗試發展新能源汽車的主要原因是因為石油價格持續飆升造成能源緊缺,次要原因是石油價格與日俱增,環境污染日趨嚴重“人、車、自然”之間的矛盾愈加突出,人們不得不把目光重新放在節能與新能源汽車上。繼而提出了新能源汽車這個概念,并且嘗試電動汽車,太陽能汽車,燃料電池汽車,混合動力汽車、等等。不過經過了幾年的探索之后,人們發現這些模式都沒法從根本上解決問題,只有純電動汽車才能夠滿足代替石油消耗的根本目標。面對全球越來越嚴峻的能源形勢和環保壓力,世界上主要的汽車生產國都開始把新能源汽車產業化發展作為保持社會經濟的可持續發展,提高產業競爭力、創造力的重大戰略舉措。全球碳排放標準的推出強化了主要國家推動純電動汽車產業普及的動力的欲望,由于汽車排放的尾氣和工業進程所帶來的污染給地球的生存環境帶來了日益嚴重的破壞,人類務必在未來三十年內盡可能的將碳排放量的指標降到合理水平,而減低碳排放量保護生態環境很顯然比賺錢來的更為迫切更為緊急。推廣和普及純電動汽車是非常有效手段而且也是降低碳排放量,減緩人與自然矛盾的重點方向。
近年來,曾支撐20世紀人類文明高速發展的以煤炭、石油、太陽能和天然氣為主的能源出現了前所未有的危機,除了因為它們的儲藏量不斷減少以外,更加嚴重的是經過科學家仔細科研發現,這些能源在使用后所產生的二氧化碳氣體是溫室效應的罪魁禍首,作為溫室效應氣體排放到大氣中后,人為的導致了全球變暖,引發了人類對未來社會發展來源的廣泛關注和思考。
2、新能源汽車的發展現狀
世界上最早的一輛可供人們實用的電動汽車誕生于19世紀后半葉的1873年的英國,發明者是英國人羅伯特?戴維森。這比卡爾本茨(Karl Benz)和戴姆勒發明以汽油作為動力的汽車還早了至少10年以上。戴維森發明的電動汽車是一輛最為搭載貨物的貨車,只是用于日常生活運送貨物需要,使用的技術是運用化學原理將鋅、鐵、汞合金與硫酸進行反應成為一次電池。然后再從一次電池發展成二次電池,這樣看起來視乎稀松平常,并沒有什么很高的技術含量,但在當時,這對于當時的汽車行業來講是一次重大的技術變革,為后來的電動汽車以及其他新能源汽車的發展產生了深刻的歷史意義。
進入20世紀以后,隨著科技水平的不斷提高,內燃機技術的不斷進步,美國福特公司在1908年推出了T型車,而T型車的問世代表著以流水線這樣的工廠式的發展方式大規模的批量生產汽車致使汽油機汽車大量普及,這樣一來在技術上存在著技術問題和經濟性能上的不足,使得電動汽車一直處于萎縮態勢。即便如此,發展新能源汽車逐步代替汽油汽車依然是各國爭相研究突破的課題。
發達國家得益于其雄厚的財力和科學技術水平還有政府給予高度的重視和支持,出臺了一系列鼓勵研發,批量化生產的支持,優惠,補貼,減免的扶持政策,使得一些發達國家已經初步建立了一些純電動汽車系統,并且正在進行實用化運行和試運營。
3、我國的新能源汽車發展現狀
自從我國實行改革開放以來,隨著我國國力的不斷增強,國際地位的不斷提高,人民的生活水平和購買能力的不斷提高,國民對汽車的需求急劇增長,達到了可以用爆炸式的詞語來形容的程度,汽車現階段燒掉了石油的75%左右,這還不算未來擁有汽車的人越來越多還可能形成的新的需求。 現在中國石油短缺,很大程度上都需要依靠進口,來彌補國內市場石油短缺的人,但進口石油價格高漲昂貴不談,其來源還沒有保障。從長遠來看,中國的汽車必須要找到石油的替品。而這么一來,對燒油的汽車車來說純電動車在未來就很有可能就會代替石油。并且如果純電力汽車普及了勢必會引起一場新的技術革命,并且會成為未來汽車的發展趨勢。
我國的新能源汽車-純電動汽車的研究起步較發達國家來說起步較晚,開始于20世紀60年代,在90年代時掀起了一股電動汽車熱,國內的一些汽車研究所和部分高校,還有一些汽車生產企業聯合開發純電力汽車,并且取得了一些成。而在過去的十年里,中國已經取得了純電力摩托車全球老大的位置,但在汽車工業里卻始終都落后于發達國家。不過在電力汽車的技術開發上,我國與發達國家的差距并不明顯,甚至可以說是處于同一起跑線上,有不少的國內專家預測,我國的電力汽車研發水平同發達國家的水平最大的差距也不會超過六年,并且在未來很有可能會超越這些國家,達到世界領先水平。
4、新能源汽車的原理與分類
新能源汽車包括電動汽車、生物燃料汽車、氫燃料、氣體燃料汽車。新能源汽車是指除汽油、柴油發動機之外所有其它能源汽車。電動車是以電能作為原始動力、由電動機驅動的機動車輛。一般采用高效率的充電電池或者燃料電池來作為電動汽車的動力源。電能一般來說是二次能源,是通過一次能源轉化而來,它可以來源于自然界風能、水能、熱能、太陽能等多種方式。在其形態上,電動汽車與傳統的汽車并沒有明顯的區別,它們主要的區別也就在于動力和驅動系統,其他部分無異。
同電動汽車不同的地方是,傳統以燃燒汽油作為動力來源的汽車是以液態的汽油或柴油為燃料,以燃油發動機為驅動系統。而生物燃料汽車是指燃用摻有生物燃料之燃油抑或是燃用生物燃料的汽車。氫燃料汽車是指以氫為主要能量驅動的汽車。氣體燃料汽車則是利用可以燃燒的氣體作能源驅動的汽車。汽車上的氣體代用燃料種類有很多,最為常見的是液化石油氣和天然氣。而氣體燃料汽車分為雙燃料汽車和兩用燃料汽車、專用氣體燃料汽車。除此以外,還有利用太陽能、原子能等其它能量形式驅動的汽車。多種多樣的新能源汽車究竟哪一種會成為21世紀新能源汽車的主流大勢,就目前還看,還不明顯。
新能源汽車的發展面臨的許多問題,技術問題,市場環境問題,配套設施問題,消費觀念問題,環保問題,這一系列得以妥善的解決,新能源汽車才會又好又快的發展。
農耕時代--鐵器的出現,提高了農業耕種效率,農產品供應的增加帶來了人類的農耕文明,為人口的不斷增加,社會的進一步分工,城市的出現奠定了基礎;
工業時代--動力機的出現,將人類帶入的工業文明,使各個生產環節的效率都得到了大幅度地提高;
信息時代--今天,以因特網為標志的信息時代的到來,它將如何提高我們生產率的效率?如何改變我們未來的生活?
其實,人類的各個文明階段盡管是以工具為標志,但深層的原因卻與能源有著極其深刻的因果關系。如果原始人類沒有發現經火燒烤過的肉更加合口和易于消化,人類為什么要去狩獵?如果沒有狩獵的需求,就很難說會有石器時代的出現;如果沒有發現木炭可以達到更高的燃燒溫度,以至能夠進行金屬的冶煉,就不可能有大量廉價的鐵器為我們創造農耕文明;蒸汽機本身就是一個能源轉換工具,它是基于人類對化石能源的利用,同時它的發明也是人類對能源利用認識的不斷深入。那么信息時代與能源將有何種關聯?將為我們的能源行業帶來什么樣的變化?
那斯達克網絡股的全軍敗北,所謂"新經濟泡沫"的破滅并非說明信息時代是一個泡沫,它正是人類進入信息時代在認識上的一次升級。那些由計算機和網絡通訊專家們創造的所謂"信息文明"的"新經濟",似乎要建立一個全新的時代,甚至提出"一切歸零"的幼稚理念,正由于這種對傳統生產系統和模式的認識匱乏,使他們只能停留在"虛擬"現實之中,他們創造的泡沫的破滅也就成為必然,但這并不意味著信息文明本身將會向他們的泡沫一樣破滅。盡管人類的文明是以工具為標志的,但每個偉大的發明的出現,首先是提高原先生產方式和生產形態的效率,隨后才能在原有基礎上創造新的生產工具、方式和形態。如果它是憑空創造出來的,就必然成為泡沫。在石器時代之前,人類并非沒有狩獵行為,僅僅是效率低下而已。鐵器出現之前,人類也在耕種,在我國不是發現過石鏟之類的農業耕種工具嗎?美洲的瑪雅人也曾創造過一個沒有鐵器的"玉米文明"。蒸汽機代替的是馬車、牛犁、水利磨房和帆船等,也僅僅是提高了傳統生產方式的效率,隨后才出現飛機、潛水艇、電力、原子能、信息技術等新的生產工具、方式和形態。那么,在信息時代也應毫無例外,在其出現之初所有核心技術的作用將是提高傳統工業、農業、商業等生產方式的效率,何況信息本身就是一種輔的生產工具。從能源的角度看,信息時代將如何提高其效率?
現行能源系統的問題
要搞清信息時代將如何提高能源系統的生產效率,能源將如何解釋信息時代,就必須首先研究我們目前的能源系統的問題。
能源如果能夠被稱之為一個"系統",應該說還是從工業時代來臨之后逐步建立起的。能源作為一個系統,它包含的范圍極為廣泛,但系統的核心主要是一次能源與二次能源與市場需求之間的結合部的關系,例如;煤炭--電力--用電設備和油氣資源--動力燃料--動力設備等。
現有的能源系統主要是以化石燃料構成的,核心是煤、石油和少量的天然氣、以及核能。
煤炭:目前,人類是將最好的煤炭資源作為能源的燃料,不僅需要質量好,還需要儲量必須上規模。這種既有規模,又有質量的煤,對于中國而言,僅僅還能維持90余年,而那些"沒有開采價值"的薄煤層資源,小煤礦資源,以及開采后廢棄礦井中的煤炭、煤泥、煤矸石資源在中國卻是一個巨大的有待利用的資源。煤炭生產的污染是巨大的,開采和加工煤炭還會浪費大量水資源,礦區地址塌陷和洗煤、選煤后的廢棄物,造成土地的浪費和環境生態的惡化。
石油:我國的人均石油資源非常匱乏,不到世界平均水平的一半,僅夠維持20 余年。我國不得不從中東和北非大量進口原油,國家最基本的能源安全都難以保障,所以美國軍方資助的蘭德公司稱:中國的能源安全是由美國保衛的。這嚴重制肘了中國的持續發展,也增加了與發達國家和其它發展中國家的利益摩擦。
水電:大型水電設施的建設,對生態環境的干擾和破壞是巨大的,同時還帶來了一系列的安全隱患。
燃氣:與中國的煤炭資源情況十分相似,成規模的大型工業化天然氣田資源極為有限,那些小型的、分散的,被認為是"不具備工業開采價值"的資源卻很多。此外,煤層氣資源、礦井瓦斯資源卻極為豐富,不僅沒有得到利用,而且基本放空,成為溫室氣體。同時在采煤生產中,不斷造成瓦斯爆炸,平均每年造千余名礦工喪命井下。
運輸:為了使大型工業化的煤礦能夠得以利用,不得不投入巨額資金建設相應的鐵路、公路、港口、運輸船隊、車隊和運河等設施。它占用了大量土地資源、浪費了許多寶貴的液體燃料。
電源:由于工業時代“規模效益”的規則,電力系統提高生產效率就必須建設大型火力發電廠,采用300MW、600MW或者更大的機組。這些電源點不僅因為過于集中排放,導致嚴重污染了大氣環境,同時浪費了大量土地、淡水等資源。
輸變電:大型火電廠由于排放污染和資源配置的限制,必須遠離城市和用電負荷中心,面臨的直接問題就是如何將這樣大量的電能加以利用。輸變電需要建設大型升壓站,遠程超高壓輸電線路,再從500kVA、220kVA、110kVA、35kVA、10kVA、1kVA、380V直到220V層層降壓進入用戶。占用了大量土地建設輸電走廊和變電站,同時造成電磁污染,還存在著嚴重的安全問題和大量電能損耗。
調峰問題:為解決電力的大型工業化生產與用戶實際需求的不協調,必須建設大型抽水蓄能電站和燃氣輪機調峰電廠,由于這些設備利用周期極短,導致電價成本的攀升。燃氣也是同樣,為調節燃氣的季節性不均衡,需要建設大型地下儲氣庫,需要用戶承擔地下的浪費和脫硫、脫水、脫塵等再處理的成本,使用氣成本不斷攀升。
熱力:作為城市的功能設施或工業生產的工藝需要,為減少環境污染和資源代價,需要建設大型集中鍋爐房或熱電廠。同時需要建設大型蒸汽或高溫熱水輸熱管道,多級蒸汽--熱水或熱水--熱水交換站。投資大、熱損失也大。
制冷:隨著城市化進程和人民生活品質的提高,對制冷的需求迅速增加。但目前的方式是普遍采用了相對孤立的制冷系統,電空調或直燃機、蒸汽溴化鋰制冷機等。特別是大量使用的電空調,不僅存在冷媒--沸里昂對臭氧層的破壞,同時不穩定的用電方式,對電網的安全運行和電力設施經濟運行構成了極大的壓力。
生活熱水:目前絕大多數家庭是采用另一孤立能源系統解決生活熱水的供應,主要采用的方式為燃氣或電力熱水器,只有少數家庭在有限的季節采用太陽能熱水器。
炊事能源:在中國的城市里,大量用戶采用了天然氣、人工煤氣和液化石油氣作為炊事能源。
交通能源:以液體燃料為主的交通能源,造成了嚴重的環境問題。
這么多相對孤立的能源利用方式夠成了我們今天的能源系統,這個系統不僅能源轉換效率低下,效能單一,而且資源、環境和資金代價巨大,此外還帶來了能源安全、環境污染和生態失衡、能源成本不斷攀升等一系列嚴重的問題。
造成這一問題的主要原因是工業時代自身的局限性。由于對最終用戶各種能源需求信息收集處理能力的局限和技術進步階段性的限制,人們不得不以產品來劃分行業。為保持能源的轉換效率和經濟性,在同一產品條件下優化,其結果就是通過不斷擴大生產規模,追求工業化的"規模效益"。這種優化的結果,必然形成壟斷經營和行業壁壘,造成新一輪的社會不公。
第二代能源系統--信息技術革命整合傳統能源系統
信息時代最大的突破,是我們對信息采集和處理能力的大大提高。我們不僅能夠知道最終用戶的各種需求,而且能夠根據需求,實現跨行業、跨產品、跨觀念的統一優化生產和供應。這就是我們所說的:整合能力。
由于信息革命加強了整合能力,最終將打破傳統工業化的行業分工,首先將要挑戰的是工業文明的法則--"規模效益"。由于信息技術的發展,開闊了人們的眼界,使我們從傳統的行業壁壘中走出。我們將在一個更大的范圍、更加全面的視角和更高的道德標準下優化我們的能源體系。 我們所追求的效益將不僅僅是直接的利潤,還有環境效益、資源效益和社會效益的平衡。信息文明將出現一個全新的法則--"效益規模"。根據實際的需求內容和范圍,以及資源供應結構、環境容量空間和資金承受能力來確定我們的適度的綜合性的生產規模。
根據新法則,人類將逐步建設一個全新的能源系統。對于這一系統,人們根據自己各自不同認識和理解冠以不同的名稱,例如:分布式電源、分散能源系統、能源互連網、能源島系統、新能源系統、樓宇/區域/企業熱電冷系統,中國有專家稱其為"愛能島"等等,但都僅在一個層面解釋了問題。因此,一些國際、國內專家將其成為:"第二代能源系統"更為貼切。
效益規模的法則將使能源設施不可避免地出現小型化、微型化的趨勢,這將對傳統能源行業產生毀滅性的沖擊,這是不以人們意志為轉移的進步趨勢。在工業時代,人們對"小"充滿蔑視和憎恨,小火電、小煤窯、小煉鋼、小煉焦等等,均屬淘汰之列。認為"小"就一定效率低,污染大、經濟效益差。當然在單一產品優化時,小的系統難敵大的,但在多產品優化時,情況就未必了。例如:小型熱電廠的發電煤耗往往高于大型火電廠,大型熱電廠由于供熱半徑的局限,用戶端的綜合熱效率有大大低于小熱電。特別是燃氣輪機的出現,25kW燃氣輪機熱電聯產幾乎與350MW機組的能源轉換熱效率沒有區別,如果在用戶端計算,小機組幾乎可以全能量、全資源利用,而大型機組僅能源輸送損耗確是一個驚人數字,根本無法與小型系統匹敵。
第二代能源系統是技術進步的產物
新的能源系統是基于一系列能源技術進步和能源結構調整的產物,是不同領域新技術革命的整合。
一、一次能源的形態轉變:
首先是一次能源從固體到氣體的轉變,這是第二代能源的基石。過去的能源系統主要是基于煤炭,將最優質的煤炭用于轉換二次能源--發電。今后人類將更多使用天然氣和其他氣體資源作為燃料,我國也不例外。
我國和周遍國家的陸上天然氣資源比較豐富,除了目前供應京津地區的陜甘寧氣田、四川氣田、南海氣田、東海氣田、渤海--大港氣田外,還有西氣東輸的塔里木氣田和最新發現的準葛爾氣田,以及周遍的俄羅斯、哈薩克斯坦、土庫曼斯坦等國均有豐富資源可供中國。
我國的煤層氣儲量與天然氣儲量不相上下。
我國是世界上煤炭生產量最大的國家,礦井瓦斯資源也是非常豐富。同時,我國還是世界上焦碳生產大國,煉焦時產生的煤制氣資源也十分豐富。
可燃冰--天然氣水化物的發現,為人類的燃料供應提供了源源不斷的資源,預計可以支持人類文明超過百年。可燃冰是以固體形狀蘊藏在深海中的天然氣和水的化合物,在我國南海和東海均有發現,預計黃海水域也有資源蘊藏。
而未來的另一個重要趨勢是利用一切可以利用的劣質資源或廢棄資源用于熱電冷一體化能源供應,例如:將那些無法開采的劣質薄煤層和廢棄礦井中殘存的煤炭資源進行低下氣化;將生活垃圾和麥節稻桿等有機資源熱解氣化制氣,利用人類和動物排泄物、垃圾填埋和污水處理中產生的沼氣加以利用等。將一切可以利用的資源成分利用起來。只有這樣才能解決13億人的現代化問題。
氣體燃料的優勢在于輸送環節中的損耗極小,運行成本較低,不占用大量的土地資源,相對比較安全。氣體能源不僅要代替固體能源,也將在相當程度上替換液體能源。
二、二次能源轉換技術的發展:
第二代能源的另一技術基石是小型、微型氣體能源轉換裝置的技術進步,它所包含了一系列能源裝置:小型燃氣輪機、微型燃氣輪機、燃氣內燃機、燃氣外燃機和燃料電池等技術的進步和日臻完善。
煙氣回熱燃燒技術將小型燃氣輪機的效率提高,它是利用燃氣輪機的煙氣余熱燃氣,將燃氣作為載體回收余熱中的能量,并提高燃氣的燃燒效率。例如:美國索拉公司的4MW水星燃機采用這一技術,發電效率高達41%,超過了各類大型工業燃氣輪機的發電效率,熱電聯產的綜合熱效率達到75%;美國聯合技術公司采用回熱工藝的400kW ST5燃氣輪機的發電效率為34.5%,與采用最新技術的大型燃氣輪機差不多,熱電聯產效率74%。
微型燃氣輪機不僅采用了可調節煙氣回熱燃燒技術,還采用了空氣軸承、永磁發電機、晶體管變頻技術、智能化程序控制技術等。例如:英國寶曼公司的80kW微型燃機,在發電的同時,供熱能力可以在150kW-420kW之間任意調節,可以根據用戶的需求調節供熱制冷和供應生活熱水。
內燃機也在積極適應市場需求,不斷進行改進,不僅可以燃燒氣體燃料,還可以熱電聯產,在價格上也始終保持了競爭力。
最近還有廠家推出了基于斯特林發電機原理的燃氣外燃機,向比之下,它的發電效率更高,噪音更小。
燃料電池發展速度比人們預先估計的要快的多,將在今后的10-15年后成為人類能源的主宰。燃料電池利用氫和氧的化學反應產生電子和熱的原理,由于沒有轉動機件,本身不消耗能量,沒有噪音、沒有排放污染,質子交換膜燃料電池發電效率達到40%,熱電聯產效率80%(含制氫余熱回收),固體氧化物燃料電池的發電效率就可以接近70%。不僅是轉換效率高,供熱的一部分熱水是其化學反應得到的,而且運行既無噪音,又無震動,北京富源公司生產的一個30kW機組只有90x46x19(cm),重量120 kg。燃料電池另一個優勢是將發電用電,變成用水一樣簡單,由于是化學反應發電,所以可以實現"用它就有,不用則停", 這是其它能源設施根本無法比擬的。由于煤制氣和地下氣化氣的燃燒熱值雖低,但含氫高達60%-70%,非常適合燃料電池使用。燃料電池不僅可以應用于熱電聯產,還可以應用于汽車等各種交通工具,以及手機、航天、武器等各個領域。人類的下一個目標是解決水制氫的問題,一旦問題得到解決,人類將會進入氫能時代,燃料電池無疑將成為主要能源轉換工具。
三、技術的交差整合:
由于信息技術的發展,人們已經逐步走出了行業壁壘和單一產品或單一技術的制約,人類的想象力空前地活躍,它帶來了各種技術的交差。最近在能源技術領域的一系列新技術成果,使我們更加深刻地意識到信息時代的整合能力對人類未來的巨大影響。
在此我們舉一些例子:
1、 燃氣輪機(微燃機)--溴化鋰制冷機聯合循環:溴化鋰制冷機傳統上是采用直接燃燒、蒸汽或熱水交換來制冷(供熱),最近遠大公司將其于微型燃氣輪機實現對接,利用燃機的煙氣余熱制冷、供暖和生活熱水,將兩個成熟的技術進行了一次成功的整合,減少了傳統利用方式上的鍋爐、熱交換器、化學水系統等,大大降低了造價、運行成本和維護難度。遠大已經向美國能源部發運了兩臺樣機供馬里蘭大學和加州進行技術評測,遠大正在與美國最大的小型燃氣輪機生產企業索拉公司進行技術合作,準備開發5000kW以下燃機的配套余熱溴化鋰空調機。
2、 燃氣輪機(微燃機)--熱泵聯合循環:熱泵是一種新型無污染的高效能源裝置,但熱泵由于供熱溫度低,制約了它在大項目上的應用。如果將熱泵和燃氣輪機結合,不僅可以利用燃氣輪機的動力驅動熱泵,還可以將余熱用于提升熱媒的溫度,大大提高全系統的效率,減少系統的投資。中科院工程熱物理所的王應時教授正在積極推廣這一工藝技術。
3、 燃氣輪機--太陽能輔助循環:小型燃氣輪機電冷聯產,采用太陽能技術補充,可以將系統規模進一步縮小,降低工程造價,利用太陽的能量來補充高日照條件下用戶對制冷需求的增加。
4、 太陽能(風能)--燃料電池聯合循環:利用廉價的太陽能、風能來分解水中的氫和氧,并將其儲存,在需要時利用氫氧還原反應,取得電能,并回收水反復使用。
5、 燃料電池--微燃機聯合循環:將燃料電池在制氫余氣和反應不完全的氫、一氧化碳等可燃氣體供給微燃機燃燒,利用微燃機的余熱提升燃料電池余熱溫度以擴大利用途徑(只有較高品位的熱才能用于制冷),同時利用微燃機的進氣系統,幫助提高燃料電池從空氣中提取氧氣的交換反應的效率。
6、 小型燃氣輪機(微燃機)熱電冷系統--植物大棚(工廠)聯合循環:利用燃氣動力裝置排放的二氧化碳、水蒸汽、少量氮氧化物和余熱,促進植物的生長,達到零排放和全能量利用的效果。荷蘭已經積極推廣了這一技術,收到了較好的積極效益。
7、 信息與智能化控制技術與能源裝置的技術交差:過去小型化裝置的最大問題是不易于管理和控制,使用人去管理運行,成本過高,也不可靠。信息化技術和智能化技術的發展,已經使我們根本不必去采用傳統手段去管理它們,目前的技術手段足以使這些微型自動化能源裝置和通過網絡技術進行的智能化的優化能力比人聰明的多、也可靠的多。
第二代能源系統特征與形態
通過以上的論述,我們可以對所謂"第二代能源系統"的輪廓得出一個比較明晰的認識。 第二代能源系統將具有以下特征:
1、 氣態燃料為主,可再生能源為附,利用一切可以利用的資源;
2、 多種技術,因地制宜的小型、微型熱電冷(植)全能量多元系統的組合;
3、 從綜合利用,到零排放的環境、資源目標;
4、 在低壓電網實現就近聯網,并通過冷熱水管道實現就近的能源互助支援,是能源系統的互連網;
5、 智能計算機與互連網通訊系統的自動化管理、運行、調度系統;
6、 與智能信息家電的進一步優化協調,解決各種能源的峰谷差,降低能源代價;
7、 在電力、熱力、燃氣、制冷、環境、交通等多系統中整合優化。
8、 能源企業從生產型轉向服務型。
第二代能源系統的形態:
根據用戶用能性質、資源配置等不同情況,由燃氣管網將天然氣、煤層氣、地下氣化氣、生物沼氣等一切可以利用的資源就近送達用戶。由無數小型燃機、微燃機、內燃機、外燃機、燃料電池等各種傳統的和新型技術裝置,與太陽能、地源和水源熱泵、風電、水電和核能等裝置組成的能源互連網系統。
關鍵詞:新能源;發展前景;市場預測
中圖分類號: TU241 文獻標識碼: A
引言
隨著世界汽車保有量的增多,對石油的消耗量也越來越大。為了降低汽車尾氣排放,各國政府出臺了很多政策,加大了對新能源汽車的鼓勵和支持力度。在節能環保的時代主題下,國家出臺了對節能汽車和新能源汽車的支持與鼓勵政策,因此節能汽車和新能源汽車將獲得更大的發展。
1、各類新能源汽車的分類和特點
像燃料電池汽車、混合動力汽車、氫能源動力汽車和太陽能汽車等,這些新能源汽車除了使用汽油、柴油發動機、采用新型車載動力裝置及新型能源,從我國車輛的動力裝置和驅動方面來看,我國目前正在開發創新的新型能源汽車概括的來說有以下六大類:氣動汽車、純電動汽車、二甲醚汽車、氫汽汽車、燃氣汽車、醇類汽車以及以拿生物質能作為燃料的車類等。氫燃燒熱值高,且燃燒產物是無污染的水,這不僅有利于燃料開發。然而推廣氫能汽車就必須解決廉價氫氣問題、氫氣的研制高效性、便宜氫氣供給發動機等問題。
2、新能源汽車的發展前景
2.1、新能源汽車的發展的現狀
隨著國家“863”計劃的開展,我國新能源汽車產業發展起來,經過多年研發,我國的新能源汽車技術已經由弱變強,特別是關鍵零部件技術、系統集成技術等實現了重大突破。新能源汽車產業的發展初具規模,已經形成的產業聯盟主要分為三類,一類是區域內聯盟,一類是國家組織成立的聯盟,另一類是國內外企業合資成立的國際聯盟。國內很多汽車企業也都積極參與到新能源汽車的開發中來,并形成了產業化基地,實現了規模化發展。
2.1.1、管理部門之間銜接協調不夠
新能源汽車系統龐雜,涉及能源、工信、科技、交通、地方政府、市政部門、電網、汽車制造、電池制造、商住物業等眾多領域和部門,且各環節都直接影響新能源汽車最終推廣效果。國家已出臺一系列關于新能源汽車的扶持政策,其重點主要集中在發展目標制定、財政補貼及研發投入上,政策信號明確,但并未有效整合全部利益相關方。目前,個別城市為實現新能源汽車推廣目標,批量購入新能源汽車,但因充電基礎設施建設不足而閑置;部分城市在郊區興建大型充換電站卻因當地新能源汽車保有量不足而不能充分利用;一些城市有明確的新能源汽車推廣目標和配套基礎設施建設指導方案,但消費者在實際使用電動汽車時仍受到來自市政、物業、消防等部門阻力。
2.1.2、技術標準有待完善
就當前我國新能源汽車產業出臺的標準來看,側重于性能和安全領域的比較多,而有關技術方面的標準還不完善,比如相關技術的考核、評定標準遲遲未出現。缺乏統一的標準也會制約技術的進一步研發,技術研發滯后直接導致的就是企業資金的投入,產業缺乏穩定的資金支持,也就難以運作發展,最終導致新能源汽車產業發展受阻,根本問題還在技術標準的完善。
2.2、相關建議措施
2.2.1、建立新能源汽車相關部門間協調機制
目前新能源汽車推廣仍處在局部示范階段,示范城市應整合國內外資源,加強政府各部門、行業組織和企業之間的合作,設立新能源汽車領導小組,并設立日常工作協調機構和機制,研究和推進新能源汽車重大規劃、重大投資、技術攻關、示范項目、市場推廣等重要事項,充分調動社會各界發展新能源汽車的積極性。
2.2.2、尋求技術創新,搭建技術研發平臺
增強新能源汽車技術研發實力是產業發展的首選行為,我國的新能源汽車產業發展應當從自身發展的實際出發,考慮自身技術能力,可以從選擇合作伙伴入手,利用開放的組織形式發展自身,尋求技術創新。就新能源汽車技術的創新來說,包括了兩方面的內容,既激進技術和增量技術的創新。把握好兩者的區別,既要重視激進技術的突破,又要重視增量技術帶來的實際效益,選擇適合產業未來的技術發展路線。
2.3、進一步完善新能源汽車
技術標準我國早在2007年就針對新能源汽車發展出臺過相關的管理規則,但就目前我國新能源汽車領域內的一些政策和財政支持狀況來看,這一規則并未得到很好的落實,原因何在?這要歸結于我國新能源汽車技術標準的缺失。沒有出臺國家統一的技術標準,市場秩序就會很難掌控,企業生產也無從下手,因此明確新能源汽車技術發展的方向和趨勢,形成規范的行業標準,就顯得迫在眉睫了。
3、新能源汽車市場預測
專家們預測可能到2020年,我國的插電式混合動力車、LNG汽車和其他新能源車用于乘用車輛可達到10%~20%。因此純電動汽車、插電式混合動力車和其他新能源車的發展趨勢是不可估量的。
3.1、混合動力汽車行業情況
目前市場上的多家汽車廠商都在進行混合動力汽車的研發與生產,中國混合動力汽車的知名企業主要有比亞迪汽車有限公司、上海汽車集團股份有限公司、中國第一汽車集團公司、重慶長安汽車股份有限公司、東風電動車輛股份有限公司、鄭州宇通客車股份有限公司、北汽福田汽車股份有限公司等。但相對來說生產規模都不大,競爭并不激烈。
我國混合動力汽車主要集中在華東地區、華北地區和華中地區,以2012年我國混合動力汽車區域結構上三個地區的混合動力汽車占到了全國的65.1%,特別是華東地區的混合動力汽車占到全國的27.3%,其中安徽、浙江、福建省政府紛紛出臺對混合動力汽車的補貼政策,促進了華東地區混合動力汽車的發展。華中和華南地區混合動力汽車別占到了22.9%和14.9%,西部地區由于經濟發展比較落后,因此混合動力汽車行業在此發展比較緩慢,但是隨著國家對西部地區的重視,不斷出臺相關政策加快西部地區的經濟發展,未來混合動力汽車在西部地區也將有很好的發展空間。
油電混合動力以及純電動車是比亞迪公司研發的新型能源汽車。DM雙模式混合動力系統不言而喻就應用到F3DM和6DM雙模式混合動力車了,純電動和混合動力之間具備的優點就是用戶可以通過按鍵自由切換。其開發的e6純電動汽車和同平臺生產的F6,電池充電在15min左右可達電池容量80%,當其車e6和F6續駛里程都在60km等速的時候達到400km,e6可謂是世界上目前續駛里程最長的純電動轎車。比亞迪e6純電動出租車在2010年3月已被在我國深圳進行試運行。e6比亞迪自主研發的鐵電池,是全球首款采用鐵電池為動力的純電動汽車。動力能源轉化率高達90%,遠高于傳統燃油車。動力強勁,最大功率為90kW,最大扭矩為450N.m。百公里能耗僅19.5度電,費用僅為燃油車1/4。鐵電池使用壽命長,循環充電4000次后,仍有80%容量。汽車的混合度和動力系統結構是近年來國外混合動車技術展現出的一大亮點。電池的研發技術不斷成熟,混合力已經不斷的向著電氣化轉變。前期是混合動力為主,發動機和電機集成,后期偏向純電力動力,傳動系和電機集成為主。最終向純電動化轉型。
3.2、液化天然氣汽車
儲供系統氣壓力大大低于CNG,具有更高的安全性能;發動機怠速穩定,具有良好的起步、加速和爬坡性能,與原柴油機相當;100%替代了柴油,經濟效益明顯;發動機噪音低,尾氣排放可達到歐環保標準以上;氣瓶自重輕,在同等裝載能力下,重量只有CNG氣瓶的1/4。
液化天然氣汽車的缺點是1.LNG汽車安全性相對低;2.我國目前天然氣發動機的研究主要以汽、柴油機為原機進行改造,改造后效果不盡理想;3.LNG的加注方式和LNG加氣站的設備技術也需完善;LNG在氣化時產生大量的冷能(860―883kJ/kg);
LNG需要在低溫下(-162℃)儲存,氣化后進入發動機燃燒(發動機與CNG發動機一樣);滾騰現象會嚴重損害車體;目前關于LNG行業相關的法律法規還很缺少,需要完善;我國在LNG的生產方面發展比較晚,但這幾年石油天然氣部門正在給予規劃。
3.3、整車續航里程改進
電池包數量層面,華騏LDev1開發之初,為從安全角度考慮,將電池包布局在整車底部。由于空間有限,所放電池包數量相對較少,致使整車一次性最大行駛里程欠佳。未來,在能保證安全的前提下,重新考慮整車電池布局結構,盡可能的提升電池包數量短板。電池性能層面,因鋰電池最佳工作溫度是25度左右,電池包在快充或者持續工作一段時間之后,電池溫度會上升,當溫度達到50度以上后,BMS會進行限功率保護,從而影響電池包性能。未來,為保證電池包使用性能的一致性,公司會要求供應商開發電池包降溫技術,在電池包內部設計風道,進行風冷,或者水道進行水冷。
4、結語
業內人士指出,我國的新能源汽車,過去主要還是以公交車為主,但近年來私人對于新能源汽車的購買量逐漸增多,將刺激新能源汽車產業化進入快車道。
參考文獻
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[2]孫浩然.日本新能源汽車產業發展分析[D].吉林大學,2011.
關鍵詞:南充市;綠色發展;綠色文化;綠色環境;綠色產業;綠色技術
中圖分類號:F713文獻標識碼:A文章編號:1674-9944(2012)12-0099-03
1引言
南充市位于四川盆地東北部,幅員面積1.25萬km2,轄區內多為丘陵和低山;轄9個縣市區,人口750萬人。南充在歷史上是一個農業大市,目前正處于工業化和城鎮化的加速發展期。黨的“十”要求全面進行“五位一體”建設,切實轉變經濟發展方式,這就要求南充從基礎抓起,進一步推進綠色發展。
2綠色文化引領發展
綠色文化是以廣義生態文明為導向的文化,包括綠色政務意識、綠色生產意識和綠色消費意識。按照建成長江上游綠色生態屏障的要求,南充市必須推行綠色發展。為此,須以綠色文化來引領發展方向和提供智力支持。
2.1樹立綠色政務意識,建立綠色政務機制
以科學發展觀為指導,切實樹立綠色政務意識。我國社會主義建設是“五位一體”建設,生態文明建設極為重要。需樹立如下正確的環境價值觀念和綠色生態意識:自然環境和人文環境都是生態環境,都是賴以生存和發展的基礎;只能在自然界生態涵養功能發展和人民群眾自身有所發展的基礎上,才能獲得經濟社會又好又快的發展;同時做到與自然和諧相處、與人民群眾和衷共濟,我們的經濟社會才會文明發展。
以綠色文化為引導,建設政府綠色政務。制定綠色產業規劃,扶持綠色產業發展,資助綠色產品開發;指定綠色認證和綠色標志管理單位,實行綠色檢疫;協調社會各界加強對綠色生產和綠色消費各種問題的研究;組織開發或引進系列綠色產業生產技術,督促推廣這些綠色技術;加強輿論宣傳,促使企業生產綠色產品,引導大眾的綠色生活消費;制定綠色行政法規,塑造南充市生態品牌和綠色公共服務形象。
2.2樹立綠色生產意識,開發和生產綠色環保產品
和綠色有機農產品城市各類企業和農村各合作社,都要增強環境價值觀念和環境成本意識,并以此來約束生產經營行為;要自覺保護城鄉環境,以無公害生產技術為社會提供環保工業產品和綠色有機農產品。
(1)在城市構建生態工業系統。在技術設備和生產工藝上,必須考慮工廠安全和危險防護;對產品儲藏運輸時,需加強管理;在企業產品開發、商標品牌等方面,進行綠色生態文化形象設計。
(2)在農村構建生態農業系統。把鄉鎮企業向園區集中,建設生態農業園區,生產綠色有機農產品;要著手生態家園建設,開展庭院綠化凈化美化活動;要在發展鄉村旅游中,切實做好“農家樂”的綠色環保形象宣傳。
2.3樹立綠色消費意識,做到健康消費、節約消費、
環保消費綠色消費是指符合生態文明性質的消費。人們的生活消費既要滿足于人的生存需要,也要滿足于資源再生的需要。因此,人們要有綠色消費意識。
(1)健康消費。飲食消費上,選擇無污染、無公害的綠色農產品;住房消費中,積極參與生態環保住宅的建設和居住;在日化品消費上,自覺抵制含磷洗滌劑。如果都做到健康消費,則可以節省下來治療疾病和治理環境的社會資源。
(2)節約消費。居家生活要自覺做到節水節電,選用節水節電家具用品;倡導住房適度消費;外出聚餐要自覺抵制鋪張浪費,自覺使用循環利用餐具。
(3)環保消費。自覺做到分揀生活固體垃圾,自覺維護公共衛生;抵制買賣、食用、穿著國家保護野生動物及其制品,從而減少對生態系統其它成員的損害,保護生態系統的完整性和生物多樣性。
3 綠色環境保障發展
南充市9縣市區中,6縣市區被批準為省級生態建設示范縣區。南部、閬中、順慶已成為國家級生態建設示范縣市區。南部縣已被評為全國綠化先進縣。“十二五”的今后幾年,南充仍需抓緊生態環境建設,提高市域環境對經濟社會發展的承載能力,從而保障經濟社會發展。
3.1治理污染源頭而努力改善和凈化城鄉環境
治理城鄉污染源頭,改善和凈化城鄉面貌,這可以提高城鄉人民的生活質量,還可以為環境質量要求高的電子產品生產和綠色有機食品的加工,提供一個提高產品合格率的必備環境條件,從而保障綠色發展。
(1)加快城鎮污水處理中心的建設。各縣市區應在兩、三年內完成污水處理廠的建設和完善,全市污水集中處理率要達到70%以上。城市工業園區要改進工業用水循環系統,加強對企業冷卻水和低污染水的循環利用,以減少廢水排放量。在鄉鎮村民聚居點,利用生物凈水技術處理居民生活排放污水。積極推廣嘉陵區大通鎮修建8畝人工濕地系統去處理場鎮生活廢水的做法。
(2)加快城市固體廢物利用處理中心的建設。建好8個固體廢物處理中心。一方面,堅決控制工業固體廢物,減少其總量;另方面,還要求對固體廢物進行有效處理,綜合利用。例如推廣清潔燃料以減少爐渣產出量;用生活垃圾燃燒發電。要建設危險廢物處理中心,對工業危險廢物進行處理。南充有煉油企業,要扶持這些企業對廢油渣、廢油泥進行綜合利用,以循環工業方式再生良好的環境。
3.2擴大林地面積而努力綠化城鄉環境
樹林、森林具有極強的環境凈化和生態修復功能。抓好城鄉林地建設,提高城鄉森林覆蓋率,即可增加“生態產品”,增強城鄉生態系統于經濟社會建設的服務功能,從而保障經濟社會發展。
(1)努力提高城鄉森林覆蓋率。堅持以生態建設為中心,擴大速生豐產林的栽植面積,使全市城鄉森林覆蓋率達到42%以上。在此基礎上,一方面,抓好退耕還林、墾荒植林和嘉陵江流域生態造林的養護,使水源涵養、水土保持功能得到提高;另方面,要抓好天然林保護工程建設,強化林地林木管理,搞好森林病蟲害預測、預報和防治工作,依靠科技提高天然林的生態屏障能力。
(2)抓好重點綠化工程和生態濕地保護。在綠化工程上,高速公路和國省道公路以及鐵路沿線、嘉陵江沿江岸線,這些地方是重點。抓好其綠化,可以對行車、行船安全起一定保護作用。而在濕地保護上,閬中的構溪河、蓬安的日月島和古城外的漫灘濕地,順慶城區嘉陵江的上中壩,這些地方是重點。抓好其保護網絡體系的建設,可以提升當地環境質量。
(3)強化城鎮綠地建設。南充主城區周邊有山有水,嘉陵江穿城而過,所以要建設好山水田園城市。抓好主城8個公園和風景園的綠化工作,加寬嘉陵江東西兩岸沿江綠化帶。加強城鎮和中心村的綠地建設。在建設規劃中增加項目綠化面積,保證建設好社區居住綠地、企業內的綠地和風景林地。這方面的綠地建設可以改善人居環境,對人們提高健康水平、提升工作效率起到一定保障作用。
4綠色產業融合發展
南充正處在工業化加速發展期,高速發展工業的同時,應注意工業帶動一、三產業發展;今后3年,三次產業的目標結構是15∶57∶28。在此調整過程中,要堅持發展綠色產業,并且促進這些綠色產業融合發展。
4.1在三次產業調整中堅持發展綠色產業
南充市的產業及其結構調整,大體過程是調穩第一產業,調強第二產業,調優第三產業,并在其中堅持發展綠色產業。
(1)在第一產業調整中,發展現代綠色有機農業。對順慶、高坪、嘉陵這三區和西充這一縣,其23個鄉鎮,300km2的現代農業示范園區,要加快建設進度。在其發展模式上,主要是發展有機農業、高科技無土栽培的設施農業,以及特色觀光農業。在全市各縣區,要堅持發展綠色產業:如發展林業、桑蠶種養業、柑橘水果業,以及竹林和中藥材等特色產業。
(2)在第二產業調整中,發展特色工業中的循環工業。南充市的特色工業主要是石油化工、汽車汽配、絲綢服裝、食品輕工業。要在這四大產業中建成若干循環經濟的示范園區和示范企業。還要在工業結構調整中發展生態工業產品。如發展2萬臺天然氣汽車發動機,并培育天然氣汽車產業鏈。發展多功能蠶絲環保纖維及其高檔服飾制品,并開拓非洲市場。發展以保健醋為代表的“綠色食品”,并提高其附加值。要發展新型能源產業,完成6萬t生物柴油、10萬t燃料乙醇、140萬kW·h天然氣發電,并且促進嘉陵江航電全面發揮效益。進而努力建成全省新能源發展基地,國家生物質能示范基地。
(3)在第三產業調整中,大力發展鄉村低碳旅游示范區,打造水上綠色旅游帶。鄉鎮低碳旅游,如發展鄉村度假休閑游、農業勞作體驗游、特色農業觀光游。水上旅游發展主要在于推進閬中古城及嘉陵第一江山、蓬安縣城嘉陵第一桑梓、高坪靑居嘉陵第一曲流等核心旅游區的提檔升級,并把它與培育沿江生態結合起來,發展綠色旅游。
4.2一、二、三產中的綠色產業融合發展
南充市的一、二、三產中的綠色產業,有一些是關聯性很強的產業。這些綠色產業應該融合發展,以取得更好的生態效益或循環經濟效益。
在產業結構調整中,應把絲綢服裝工業調整為主導產業。例如發展蠶絲纖維與其它纖維混紡的紡織工業。對現已研發出的“記憶絹綢”這一高科技綠色產品,要盡快形成批量生產,用它推動外貿發展。應高度重視絲綢工業對桑蠶種養業的回顧效應,為桑蠶專合組織和蠶農提供栽桑養蠶的技術指導和資金支持,以提高蠶繭質量。還要重視絲綢工業對第三產業中的絲綢文化旅游業的促進效應,充分利用“中國綢都”這一名片,做大嘉陵區旅游業。要抓好絲綢服裝外貿出口,努力開拓非洲市場,走出一條新的“絲綢之路”。以絲綢服裝工業為主導的一、二、三綠色產業融合發展,這是南充最具特色的綠色發展方式。
調強新型能源工業這個最具潛力的支柱產業。南充市300km嘉陵江上的9個水電站,這本身就是綠色電力能源產業。綠色電力能源的另一個發展方向,是利用秸稈和沼氣作燃料去生產電力。為此,要著手生物質能源生產的基礎建設,即根據南充的實際情況,要求抓好相關的林業和種植業。林業方面是栽種小籽桐,種植業方面是發展葛薯栽培。其小籽桐和硬質葛薯片是生物質燃料的主要原料。如此,則可以把新型能源工業和第一產業融合起來發展。嘉陵江上的水電能源工業,還可以與旅游業相融合。若把小籽桐林業布局在嘉陵江沿岸,這就形成了以新能源工業為主導的一、二、三產業融合發展,這是南充最具潛力的綠色發展方式。
5綠色技術支撐發展
南充市最具特色的桑蠶繭絲綢和服裝及其外貿的綠色產業鏈,以及最具潛力的生物質能源、天然氣發電、水電后續開發的綠色產業群,都需要相應的綠色技術支撐其發展。
(1)支撐桑蠶繭絲綢系列產業發展,還需要建立完善四類綠色技術體系。南充的桑蠶繭絲綢這一龐大的產業鏈,有雄厚的傳統技術基礎。但在新時期,整個產業鏈都需采用新型綠色技術支撐其又好又快發展。
開發絲綢產品生態加工技術體系。近年來建起的“現代絲綢國家工程實驗室南充分中心”,要在蘇州大學的指導下用現代技術去改造傳統絲綢產業,要在絲綢新技術、新材料、新品種的研發上取得重大突破。特別要突出“絲綢產品生態加工技術”體系的開發。
開發“記憶絹綢”的批量生產技術體系。“記憶絹綢”是南充依格爾公司與蘇州大學合作的科研成果,它有良好的防皺、防縮水功能。此成果需盡快開發出批量生產技術體系,以推動絲綢業快速高效發展。
推廣于蠶農比較效益高的養蠶技術體系。一是在有條件的地方推廣疊式蠶臺電氣化控溫小蠶共育技術。小蠶共育可以提高飼養質量和降低飼養成本。二是推廣大蠶大棚飼養和省力化飼養技術。省力化飼養技術是最受蠶農歡迎的實用技術。在南充,不宜推廣機械化養蠶技術,因為盡管它也使人省力,但它的投資較大,比較效益低。
完善縣鄉兩級政府部門及其工作人員對于桑蠶種養業的管理技術體系。南充在5個縣市區分布有優質蠶繭生產基地鄉鎮,每個基地鄉鎮有5000畝以上的桑園,有106萬戶蠶農在養蠶。這么大規模的種養業,需要政府部門強有力的管理技術來支撐。政府蠶桑部門及鄉鎮蠶桑站要為蠶農提供綠色服務,既要為蠶農提供系列生產管理技術服務,又要提高避免蠶農栽桑養蠶積極性大起大落的管理技術水平,以保證桑蠶種養業平穩向前發展。
(2)支撐新型能源產業發展,還需要建立兩類綠色技術體系。南充市目前正在推進新型能源生產的基礎設施建設。與此相應,應該做好綠色技術體系的建立。建立“林油一體化”技術體系。新能源的林業生產技術中,生物柴油的油桐籽生產有技術基礎;而燃料乙醇所需的林業原產品,如棕櫚樹、光皮樹、文冠木的生產卻沒有相應的技術基礎。發展這些林木,就需要引進相應林業技術。乙醇的生產在引進企業時引進技術。如此,可以建立起“林油一體化”技術體系。這區別于山東的“藻油”技術體系。
建立秸稈沼氣發電技術體系。南充有803萬畝耕地,秸稈資源豐富。轉化秸稈生物質能為清潔電能,有兩條技術路線可走:一是秸稈粉碎壓縮作燃料去發電,二是建沼氣池處理秸稈和養豬場廢物,用沼氣發電。一個中型以上養豬場的沼氣池,其廢料產氣可以供300kW的沼氣發電機組發電,因此,最好建立秸稈沼氣發電技術體系。
(3)支撐食品加工業發展,還需要建立兩類綠色技術體系。南充市的食品加工業,一是名聲在外的閬中釀醋工業,二是興起不久的桑葉系列飲料工業。它們都需要建立新的綠色技術體系支撐其發展。
改進和開發釀醋新型綠色技術。閬中保寧醋與山西清徐老陳醋、與江蘇鎮江香醋、與福建永春老醋相比,其工藝獨特性在于發酵期長,為60d。這限制了保寧醋產量擴張。而山西清徐老陳醋的發酵期為20d。如此一比較,閬中醋的發酵工藝應該有潛力可挖。所以要改進其發酵技術和工藝。閬中醋的品種除調味醋外,還有保健醋、美容醋和養身醋。而湖南、山東不產名醋,卻有系列果汁醋。為保證閬中醋的市場占有份額,應該開發生產果汁醋的系列綠色技術。
開發以桑樹產品為原料的食品工業新技術。桑樹栽植業在南充歷史上是絲綢工業的前置產業。桑樹產品的其它利用就只是冬桑葉和桑螵蛸入藥了。南充有上百萬畝的桑林,應該開發桑樹產品綜合利用的新技術,做大種桑栽桑這一綠色產業。目前,應該在桑果酒和桑葉茶的新產品的基礎上,把桑果、桑葉和桑皮開發這一“星火計劃”綠色技術扎實向前推進一大步。
種桑業和釀醋業還可以聯姻,研制和推廣桑葚醋生產技術。如此,則可以支撐南充這兩大綠色產業融合發展。
參考文獻:
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關鍵詞:醇基燃料;灶具;開發研究;應用
收稿日期:20130516
作者簡介:周思安(1977—),男,湖南安鄉人,主要從事甲醇燃料及灶具開發生產與管理工作。
通訊作者:程功煌(1965—),男,江西都昌人,高級工程師,主要從事生物柴油方面的研究工作。中圖分類號:TK16 文獻標識碼:A
文章編號:16749944(2013)07029402
1 引言
我國在19世紀前后被列強入侵,資源被探甚多,但國外對我國的勘探結果是:中國是個貧油國。后來我國大慶油田的開發證明了中國生產石油的能力。但隨著我國改革開放進一步深入,對石油的需求也不斷增加,目前仍需要大量進口石油。能源對產業的限制和居高不下的油價對經濟的發展產生了不可逾越的障礙。如果對外依存度不斷提高,我國能源安全的形勢將更為嚴峻。因此發展節能技術和開發新的清潔能源對我國經濟的發展具有重要意義。替代能源的開發應用勢在必行。本公司就是在這種情況下進行新能源開發研究的探索。我們國家煤的儲量豐富,而除石油外煤和天然氣是甲醇的主要來源。所以開發利用醇基燃料部分替代石油能源產業是我國的一大優勢[1,2]。
2 項目立項
目前我國能源安全的形勢十分嚴峻,因此發展節能技術和開發新的清潔能源對我國經濟的發展具有重要意義。替代能源的開發應用勢在必行。廈門鑫燁盛能源科技有限公司就是在這種情況下進行了新能源開發研究的探索。這一背景下,該公司申請了廈門市高新技術開發區創新基金項目:M90醇化油廚用燃料及其配套燃燒設備。
M90醇化油是新型節能、環保產品,適用于各餐飲企業和大型食堂,并可應用于鍋爐的燃燒。其配套燃具具有燃燒充分、不冒煙等優點,深受用戶歡迎。
項目的關鍵技術已申請專利保護,其性能通過權威部門的檢測,生產所需原料、配件國內均有銷售,已有小批量產品在餐飲用戶試用,用戶評價高。
該項目以“潔凈醇基燃料+高效汽化燃燒”技術研發和產品生產為核心,面向燃燒系統提供一套完整的替代能源解決方案,切實推進實施“節約和替代石油工程”、“工業鍋爐(窯爐)改造工程”。即是該公司對目標市場進行細分,采取差異化的市場策略,將為商用大灶(非家用)——如餐飲業、生活鍋爐和工業鍋爐、工業窯爐、空調等提供高效汽化燃燒裝置和潔凈醇基燃料。
該項目申請了6項專利,技術處于國內領先水平。項目產品通過了權威部門的檢測,并且在廈門鯉魚門食府、漁楓酒家、金寶舒心酒店、技師學院等示范性用戶的應用中顯示良好的節能效果。
3 產品特性
M90醇基燃料的主要成份-甲醇的生產工藝成熟,成本低,同時其熱值也很低,燃燒后的火焰是透明火焰,傳熱方式以傳導為主,高溫時的傳熱能力差,經過對燃料甲醇理化性能和燃燒特性研究,并通過產品的長期應用,調制了適合酒店廚房應用的M90醇基燃料,其閃點、熱值得到了提高,燃燒時的火焰還具有較強的輻射能力,增強了高溫火焰的傳熱能力,火焰特性得到顯著改善,火焰傳熱效率大幅度提高;配制的醇基液體燃料氣味還得到明顯改變,使之不至于被誤食,增強了產品的安全性;使得燃料甲醇熱值低、火焰特性差和燃料存在安全隱患問題得到解決,完全可替代現有商業大灶、工業鍋爐、窯爐用柴油,并且通過提高燃燒效率達到節能效果。
醇基燃料一般采用霧化燃燒技術,通過提高燃料壓強和改變噴嘴形狀,減小霧化顆粒大小,提高霧化水平。本項目采用多級汽化技術,將醇基液體燃料汽化后與空氣混合燃燒,是霧化燃燒方式的一次飛躍,實現了醇基燃料的高效低污染燃燒,在節能和環保領域取得了較大突破,燃料燃燒效率大幅度提高,降低煙氣有害物濃度顯著降低。使得以醇基燃料為代表的低熱值清潔燃料得到高效燃燒后,比較柴油、液化氣更加經濟和環保,可以滿足生產和生活的廣泛需要。該產品的性能指標見表1。
項目主要達到的效果如下:①采用阻斷隔離、改性等原理,提高醇化油的閃點和燃燒熱值;其燃燒火焰為輻射火焰,其火焰的高溫傳熱性能強,能量利用效率高。②區別于其他的霧化或汽霧混合燃燒技術,使得燃燒器功率得到大幅度提高。③醇基燃料和燃燒器之間的各項參數相互匹配,采用高效汽化燃燒技術,燃料汽化溫度高,實現了醇基燃料的裂解燃燒,燃燒效率大于99%,熱效率在61%以上;煙氣中的NOX的生成濃度為4×10-6,僅為國家標準允許排放標準的1%,產品可替代工業、民用柴油消費,節約能耗費用20%~30%。
4 研究過程
公司依托廈門大學、中南大學為技術后盾,專業從事醇基燃料、醇基燃料添加劑、可燃新能源的清潔利用及其相關設備的研究、生產、銷售、服務。在2009年開展醇基燃料的研究與開發,最后在2011年形成M90醇化油這一特色產品。成功開發出這一產品后我們即向市場推廣。
5 結語
該項成果主要存在的問題是M90醇化油的火力還是偏小,并不太適合于工業鍋爐使用,再者大型食店有時候就很著急。目前正在對此進行改進:經過技術研究發現醇化油的C鏈比較小所以燃燒時熱值有點偏低,經研究出對此問題的解決方案:利用地溝油的添加可以增加C鏈因而增大熱值,且可以解決地溝油重回餐桌的問題。
參考文獻:
構成物質的分子都在做無規則運動,因而它們具有動能,物體內大量分子做無規則運動所具有的能量稱為分子動能;由于分子之間具有一定的距離,也具有一定的作用力,因而分子具有勢能,稱做分子勢能;物體內所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和,叫做物體的內能.
需要注意的是:①整個物體的機械運動與內部分子的無規則運動是兩回事,不能混淆.例如,“物體運動速度越大,分子動能越大,因此內能越大”就犯了宏觀、微觀混為一談的錯誤;②既然一切物體中的分子都在永不停息地做無規則運動,則任何物體在任何情況下都具有內能,也就是說,任何情況下,物體的內能都不可能等于零.所以說,“內能跟溫度有關,所以0℃的冰沒有內能”這種說法是錯誤的.
二、影響內能大小的基本因素
初中階段的內能學習,同學們要注意,影響物體內能大小的因素主要有三:一是質量,同種物質質量的大小決定著分子數量的多少;二是溫度,溫度的高低決定著分子無規則運動的劇烈程度;三是物態,不同物態下分子之間作用力的強弱以及分子間距離是不同的,分子勢能也是不一樣的,同溫度的等量物質,氣態的分子勢能大于液態的分子勢能,液態的分子勢能大于固態的分子勢能.
在實際比較不同物體內能大小的過程中,需要綜合考慮各個相關因素.例如,4只相同規格的燒杯中裝有水,水量及其溫度如圖所示.關于4只燒杯中水的內能的大小,可以依次有序做出判斷.d燒杯中水的內能大于c燒杯中水的內能,這是由于溫度差異導致的;d燒杯中水的內能大于b燒杯中水的內能,這是由于質量差異導致的;b燒杯中水的內能大于a燒杯中水的內能,這是由于溫度差異導致的;c燒杯中水的內能大于a燒杯中水的內能,這是由于質量差異導致的.那么,b、c兩燒杯中水的內能誰大誰小呢?這就不得而知了,b燒杯中水的溫度高,c燒杯中水的質量(分子數量)大.
對于同一物體而言,影響其內能大小的就只剩下溫度與物態兩個因素了,需要指出的是:由物態變化引起分子勢能的變化需要引起同學們的注意.同一物體在沒有物態變化的前提下,物體的內能越大,溫度越高;物體的內能越小,溫度越低.但有物態變化時,情況就不同了,例如晶體熔化及液體的沸騰過程中,物體吸熱,內能增加,但溫度卻保持不變.例如,一塊0℃的冰熔化成0℃的水,由于冰塊吸收熱量導致其內能增加,雖然溫度沒有改變,但分子的勢能發生了變化.故同一物體,溫度升高,內能一定增加;反過來,內能增加,溫度不一定升高,有可能保持不變.
三、改變物體內能的兩種方法
改變物體內能大小的方法有兩種:做功和熱傳遞,如下表所示.
做功和熱傳遞這兩種方式雖然在改變物體內能上是等效的,但本質還是有所區別.“做功”使物體的機械能轉化為物體內無規則運動分子的內能,屬能量的轉化,做功使物體的內能改變有多種形式,如克服摩擦、壓縮氣體等.熱傳遞則是能量從高溫物體傳到低溫物體或者從同一物體的高溫部分傳到低溫部分的過程,屬能量的轉移,熱傳遞改變物體內能方式有傳導、對流和輻射.
四、明辨幾個相近概念
溫度、熱量、內能這三個概念是有本質區別的.①溫度是表示物體冷熱程度的物理量.溫度是狀態量,可以說溫度“是多少”,也可以說溫度“升高了多少”或“降低了多少”;②內能是物體內部所有分子做無規則運動的動能和分子勢能的總和.內能是狀態量,形容內能可以說“有”,也可以說“大”“小”“增大”“減小”;③熱量是熱傳遞過程中傳遞能量的多少.熱量是過程量,可以說“吸收多少”或“放出多少”熱量,但不能說“含有多少”熱量.所以“高溫物體與低溫物體接觸后,高溫物體把溫度傳遞給了低溫物體,所以高溫物體的溫度降低,低溫物體的溫度升高”這種說法是不成立的.
日常生活中說的“熱”,含義是廣泛的,在不同情況下,有的“熱”表示物體的溫度,有的“熱”表示物體的內能,有的“熱”表示在熱傳遞過程中吸收或放出的熱量.例如,“今天的天氣真熱”的“熱”,是表示物體的冷熱程度的,說明氣溫高,指溫度;“氣筒壁熱了”的“熱”,是由于打氣時,克服摩擦做功,同時壓縮氣體做功,機械能轉化為內能,因此,這個“熱”表示的是內能;“物體吸熱,溫度升高”,表示低溫物體吸收熱量,溫度升高,這個“熱”指的是“熱量”.
五、內能獲取及利用的歷史變遷
內能在人們的生產、生活中應用相當廣泛,內能的獲取以及利用的歷史,也是人類技術發展、社會進步的歷史.農耕文化,意味著人類獲取內能的方式主要是燃燒柴草,對內能的利用也很簡單,主要用于烤火取暖以及加熱熟食;工業革命,意味著人類獲取內能的方式聚焦在煤炭燃料的集中開采和使用,產生的內能主要用于通過蒸汽機以轉化成工業生產所需要的機械能;產業革命,意味著人類獲取內能的方式聚焦在石油燃料的集中開采和使用,產生的內能一是通過內燃機以轉化成驅動交通工具前進的機械能,二是通過內燃機帶動發電機產生電氣化生產、生活所需要的電能;現如今,人們把核能轉化為內能,并將內能轉化為機械能,進一步轉化為電能,這成為人類能源獲取與利用的新途徑.
六、內能的利用與溫室效應
關鍵詞:印度 政策 氣候變化
印度是世界上溫室氣體排放量位列第二的發展中國家,如果歐盟不作為整體進行排序,印度的排放量則是世界第三位。根據預測,發展中國家排放量占全球排放總量的比重將從2001年的44%上升到2025年的53%。而印度在全球排放總量中所占的比重也將從4%上升到6%,年均增長率2.9%。面對當前全球氣候變化的嚴峻現實和印度溫室氣體排放水平的激增,印度政府不得不在審慎判斷形勢的基礎上做出適當回應。
一、氣候變化對印度的影響
(一)氣候變化的直觀表現
氣候變化對印度的直接影響主要體現在五個方面。一是印度地表溫度明顯上升。根據印度最新的地區氣候模擬系統(RCM)預測,印度年均地表氣溫到本世紀末將升高3―5攝氏度(在A2預設條件下)或2.5-4攝氏度(在B2預設條件下),尤其在印度北方地區變暖趨勢更為明顯;而且高溫和低溫極值范圍顯著擴大,這種現象在西海岸和中西部地區將更為突出。二是季風變化明顯影響降水分布。印度西海岸、西北地區和安得拉邦北部的季風季節降水量較100年前增加了10%-12%,而東北地區、中央邦的東部、古吉拉特邦和喀拉拉邦部分地區在季風季節的降水量則同比減少了6%-8%。三是極端氣候現象逐漸增多,尤其是季風季節降水量的過度集中形成暴雨,常常引發嚴重的洪災。沿海熱帶風暴的發生頻率也在逐年增加,并且主要集中在西孟加拉邦和古吉拉特邦。近20年來,印度更加頻繁地遭受熱浪(極端高溫、高濕天氣)襲擊,以印度北部地區受到的影響最為嚴重。四是海平面上升。印度專家稱2004-2008年間,印度海平面高度累計上升了9毫米,上升速度幾乎達到每年2.5毫米,而且近年來海平面上升速度還在不斷加快。五是冰川的快速消融,威脅印度的淡水儲備資源。1999年,國際冰雪委員會(ICSI)喜馬拉雅冰川工作組在報告中指出:“喜馬拉雅冰川消融的速度快于世界上其他任何地方,如果以目前的速度繼續下去,這些冰川將在2035年徹底消失。”
(二)氣候變化的深層次影響
氣候變化使印度水資源面臨危機。印度科學家利用氣候模型對2041年到2060年的氣候進行了預測。結果顯示,印度境內的河流徑流量、土壤濕度和蒸散量都不同程度地受到了氣候變化的影響。在氣溫升高、降水分布發生改變、地表蒸散量提高的情況下,盡管境內一些主要河流流域的降水量有所增加,但有些河流的徑流量反而下降。
氣候變化使農業出現減產。印度農業研究所(IARI)的研究結果顯示,溫度每升高1攝氏度,印度糧食產量就會減少400萬-500萬噸。氣候變化問題專家克萊恩通過研究發現,如果對于氣候變化的預測在2080年變為現實,那么全球農業生產力將比現在降低3%-16%,而印度農業生產力將會降低29%-38%。氣溫和紫外線的變化也會影響農作物單產量,例如拉賈斯坦邦的高溫天氣常使水稻、小麥、高粱等糧食作物產量明顯下降,2007年襲擊印度北方的熱浪曾經使旁遮普邦的棉花大幅減產。
氣候變化對公眾健康的不利影響已經開始顯現。到目前為止,世界十大最致命的熱浪襲擊事件中有兩起發生在印度。1998年和2003年的這兩次高溫災害共致4441人喪生。氣候變化還影響了熱帶疾病的擴散趨勢、傳播范圍及其對公眾健康的威脅。攜帶熱帶病毒的昆蟲隨著氣溫升高,逐漸開始向高海拔山區和高緯度地區擴散,造成瘧疾等傳染病在更廣泛的地區肆虐。有研究顯示,如果氣溫升高3.8攝氏度,相對濕度提高7%,那么蚊蟲就可以全年在印度9個邦傳染熱帶疾病。
氣候變化導致自然災害頻發。根據聯合國1994年災害報告,印度是世界上災害發生密度最高的十個國家之一。印度沿海各邦,特別是東海岸的古吉拉特邦極易遭受風災;12%的國土易發生水災;28%的土地容易受旱。氣候變化使這些地區遭受自然災害侵襲的可能性進一步增加。例如,降水強度和降水量增加可能誘發更多洪水災害,聯合國政府間氣候變化專門委員會(IPCC)于2001年指出,南亞地區極端降水的強度可能會提高,而印度洋海水升溫則可能導致馬哈拉施特拉邦、卡納塔克邦、安得拉邦、奧里薩邦、古吉拉特邦和拉賈斯坦邦發生更多的旱災。
二、印度應對氣候變化的政策
目前,印度政府應對氣候變化的國家政策尚未系統化,相關的政策規定散見于中央和地方政府制定的某些法案和法規中,如《印度環境法》、《印度能源法》、《氣候變化國家行動計劃》等。這些法規和指導意見在把遏制和扭轉氣候變暖趨勢作為目標的同時,更加重視保障印度的社會公平、扶貧問題和經濟發展權利。在印度政府看來,唯有通過國民經濟高速發展和民眾生活水平的大幅提升,才能增強國家和民眾應對氣候變化的能力。因此,印度氣候變化政策是在經濟和環境壓力共同作用下的妥協產物。總的說來,印度對待氣候變化問題時傾向于從發展中國家的利益出發,強調責任的差異性和多樣性,反對以犧牲自身發展利益為代價達成有關國際協議。在此筆者歸納總結出印度關于氣候變化的十項基本政策,內容如下:
(一)印度在“共同但有區別的責任”原則下承擔相應的國家義務
氣候變化的根本原因不是發展中國家目前的排放水平所致,而是發達工業化國家的排放積累形成的歷史問題。因此,聯合國氣候公約規定發達國家必須大幅降低排放水平。依照“共同但有區別的責任”原則,《京都議定書》給附件B國家制定了不同的減排目標,即綜合減排目標是較其1990年水平降低5%。而且,針對發展中國家的這個減排目標本身沒有約束性。印度認為其應當承擔的義務應該包括兩個方面:一是溫室氣體減排問題,印度以發達國家作為參照和上限,只能保證其人均排放量不超過發達國家的水平;二是氣候變化的適應問題上,不能只把應對氣候變化行動的關注重點放在削減排放上,如何適應氣候變化帶來的影響同樣也是其確保印度國民福裕的主要義務。
(二)制定減排目標的基礎是遵循公平正義原則
盡管聯合國氣候公約強調了公平與正義,但是這還沒有對以后的談判和磋商結果產生重要影響。該原則涉及氣候權利的劃分和區別責任的承擔。但是印度政府認為,《京都議定書》簽訂后的國際磋商與談判偏離了公平正義的主線,僅僅是在糾纏短期減排目標、實施方案、指導原則和運行機制上。毫無疑問,制定減排目標具有相當的緊迫性和現實性,但是這個目標必須建立
在公平分擔的基礎上。而且印度政府還認為,國際社會在應對氣候變化的努力中必須跳出數字游戲的局限,把發展中國家的經濟和社會發展以及針對發達國家的約束性中期減排目標作為長期規劃的考量因素,這才能使公平正義原則得到真正的體現。
(三)不接受任何約束性減排目標
印度決不接受歐盟、日本和美國提出的發展中國家應承擔20%-30%約束性減排任務的要求。印度深信約束性減排目標將會傷害其經濟增長,削弱國家的扶貧能力。拒絕約束性減排目標并不意味著印度不做任何形式的減排努力,印度會根據自身國情和發展規劃確立適當的減排方案。印度環境部長在2009年9月明確表示,印度準備給自己設定一個非約束性的減排目標。事實上,印度目前對外公布的氣候變化國家行動計劃的確沒有任何法律約束力。需要指出的是,雖然在西方發達國家施加的巨大壓力以及中國宣布40%-45%的減排目標的雙重影響下,印度已經宣布到2020年將排放強度在2005年基礎上降低20%-25%,但是該聲明實質上并沒有撼動其非約束性排放目標的立場底線。印度將不惜一切代價保住這條底線。
(四)發達國家必須忠實并切實地履行氣候公約規定的相關責任
在應對氣候變化問題上,印度向來對發達國家承擔的書面義務和實際履行的責任都感到非常不滿。其理由主要來自兩個方面:一是《京都議定書》簽訂后許多發達國家不僅沒有兌現減排承諾,而且排放量不降反升,例如美國在1992。2007年間的溫室氣體排放增加了20%(美國未加入《京都議定書》),日本增加了11%,加拿大在1990-2004年間排放增加了27%,澳大利亞增加了25%。因此,印度在哥本哈根氣候峰會之前同中國、巴西和南非起草了一份聯合聲明草案,呼吁發達國家在2020年之前把溫室氣體排放量在1990年基礎上至少減少40%。二是發達國家至今未向發展中國家提供資金支持和技術轉讓。在印度看來,溫室氣體減排、氣候變化的適應措施、資金支持和技術轉讓是應對氣候變化努力的四個有機組成部分,而且彼此不可分離。所以,缺乏發達國家向發展中國家提供資金支持和技術轉讓的任何解決辦法都是片面而失衡的。印度對支持的提供方式也有進一步要求,即資金支持和技術轉讓應當是單純和額外的,既不能被當作援助加以對待,也不能采取市場機制的手段來實現。如果沒有滿足上述條件,印度便不會認可發達國家忠實并切實地履行了公約責任,自然印度也不存在做出更大讓步的空間。
(五)制定具有包容性和可持續性的發展戰略,避免貧窮者和弱勢群體成為氣候變化的受害者
貧困是導致部分民眾對氣候變化異常敏感的根本原因。由于他們缺乏必要的經濟和技術資源來應對氣候變化的影響,所以極端氣候現象、相關自然災害已經對其造成了極大的傷害。例如,近年來在印度高溫事件中喪生的大多數都是窮人和老人。氣候變化造成的影響一方面將包括窮人、農業人口、低種姓人群在內的社會弱勢群體進一步推向社會邊緣,另一方面也加重了印度政府的扶貧壓力,拖累了經濟發展和社會進步。因此在氣候變化的背景下,印度新的發展戰略必須充分考慮社會底層民眾,將提高其生活水平和適應氣候變化能力作為主要目標之一。
(六)加快利用可大規模減少溫室氣體排放的技術
不管是通過發展替代能源,還是減少使用化石燃料時的碳排放,技術都將成為降低排放的一種主要途徑。盡管先進技術應對氣候變化的重要性已經獲得公認,但基于可行性、經濟性和專利限制等方面的考慮,這些主要來自發達工業化國家的先進技術還無法在印度得到普遍應用。不過,印度政府于20世紀50年代就開始致力于替代能源,尤其是可再生能源技術的研究。在中央政府非常規能源部的組織下,印度風能、小水電、生物質能和熱電以及光伏技術的應用已經取得了顯著進展,甚至在風力發電方面超越了中國,裝機容量達8696兆瓦,居世界第四位。風電裝機容量到2012年將新增6000兆瓦,占印度全國裝機總容量的6%。按照印度政府的計劃,太陽能發電裝機容量到2013年將達到1000兆瓦。
(七)研發具備生態可持續性的高效率、低成本技術,減少溫室氣體排放
在向發達國家引進低碳技術遭遇種種障礙的情況下,印度政府格外重視本國的技術研發能力。這些技術不片面追求高精尖,重在實用、高效和低成本。在印度能源效率部和科技部的綜合協調下,諸如印度技術研究所、印度科學研究所在內的各研究機構、實驗室和大學紛紛建立和開展低碳技術的研發項目。節能照明設備、用于灌溉和發電的低速風輪機、電動汽車、摩托車和三輪車用四沖程發動機、生物燃料、垃圾發電、煤層氣以及煤變油的多級加氫等各項技術,都能達到高效、低成本實現溫室氣體減排目的,所以也成為印度科研部門當前的研究重點。
(八)建立新型市場機制,促進可持續發展
世界資源研究所最近的報告稱,按照目前的勢頭發展,到2030年印度的能源需求將翻番。如果在提高能效方面進行適當的投資,如100億美元,每年將可以節約1835億度電,印度經濟因此將獲益無窮。基于這樣的預測。印度的節能產業將形成巨大的市場潛力和商機,建立相應的市場機制以指導和規范投資成為必要。此外,《京都議定書》確立的清潔發展機制(CDM)實際上也是一種市場化運作形式,允許發達國家以向印度這樣的發展中國家投資以減少溫室氣體排放的方式來沖銷其排放配額。自從1996年碳市場建立以來,全世界碳市場的交易規模和市值迅速膨脹,到2007年已經達到64億美元。雖然印度反對以市場化機制實現資金援助和技術轉讓,但這并不妨礙其采取務實的做法。截至目前,印度在爭取到的全世界32.83%的CDM項目的同時,其碳市場的發展速度也快得驚人,增速甚至超過了IT行業,不僅吸引了6.5萬億盧比的投資,而且到2012年便可創造20億美元的收入。
(九)調動市民社會、地方政府、公私經濟在內的所有力量參與實施國家氣候變化政策
首先,印度政府采取措施引導社會進行低碳消費。如從2010年開始強制實施能效評級,先期對部分家電和照明設備的能耗進行標示認證,并在半年后將幾乎所有電氣設備納入評級管理。印度能效局(BEE)此舉的目的在于提醒、指導和調動包括消費者、企業、商業機構在內的全社會選擇更有利于降低溫室氣體排放的綠色設備,提高國家氣候變化政策的實施效果。其次,印度還通過立法方式強制某些機構和企業采取節能措施。例如2001年《節能法》規定,中央政府和邦政府須在某些情況下宣告某些機構和企業為高耗能單位,并可要求其委任專人負責節能管理、公布能耗信息及采取節能措施、遵守能耗標準等。此外,政府還有權禁止生產、銷售、購買和進口不符合節能標準的設備。再次,印度政府通過信息技術、教育、培訓的方式提升全社會積極應對氣候變化的意識。印度于1982年建立了公開的環境信息系統,向決策者、議員、工程技術人員、研究人員和普通公眾提供與氣候變化相關的各種信息資源。各個政府部門則組織相關的培訓和教育項目,如農業部負責向農民傳授合理處理人畜糞便以及如何借助簡易設備(如太陽灶)來利用清潔能
源的知識,以有效降低農業生產生活造成的溫室氣體排放。
(十)在聯合國氣候公約(UNFCCC)機制下保障發展中國家的權利。促進科技研發、資金支持、技術轉讓領域的國際合作
印度在氣候變化領域開展國際合作有兩個基本出發點:一是抵制發達國家向其強加約束性的減排要求,保護自身的可持續發展權利。聯合國氣候公約認為,氣候變化領域的合作必須首先承認“共同但有區別責任”原則。印度通過與廣大發展中國家的國際合作,增進交流和理解,強化上述共識,集體應對和處理發展中國家和發達國家在氣候變化問題上的矛盾和對立。2009年11月28日,中國、印度、巴西、南非與77國集團代表在哥本哈根氣候峰會前夕達成一致協議,反對由發達國家提出的針對發展中國家的約束性減排目標。二是積極敦促發達國家承擔資金支持和技術轉讓的公約義務。2002年第八次成員國會議的《德里宣言》再次重申了資金支持和技術轉讓對發展中國家的重要性。當然,CDM為技術轉讓和資金支持提供了市場化運作模式,但這與印度的期望值還有很遠的距離。通過項目合作與能力建設來實現直接的、不附加條件的技術轉讓和資金支持,才是印度與發達國家開展氣候領域合作的根本目的。
三、印度的氣候變化國家行動計劃
為推動應對氣候變化措施的落實,并確保經濟發展的促進措施能給氣候變化帶來正面影響,印度總理委員會于2007年制定了《氣候變化國家行動計劃》。該計劃是印度氣候變化政策中一份具有指導意義的綱領性文件,其重要性在于從國家層面將應對氣候變化與促進經濟發展兩項任務結合起來,以相容共生的態度處理發展與氣候變化之間的矛盾。不過,這項計劃具有明顯的片面性,主要反映在計劃本身只將重點放在可再生能源開發和環境保護上,而對減排目標這樣的實質性內容卻只字不提。
(一)選擇低碳化道路
《氣候變化國家行動計劃》在一定程度上反映了印度政府希望就氣候變化問題采取更加積極的姿態。該計劃確定的八項國家使命分別涉及太陽能利用、提高能效、可持續的人居環境、水資源、可持續的喜馬拉雅生態系統、綠色印度、可持續的農業以及有關氣候變化的戰略知識。完成這些使命可以看做是印度整個氣候變化政策所設定的中期目標,其實現不僅需要一個較長的過程,而且從本質上講還不是解決氣候變化問題的最終答案。值得注意的是,這些國家使命大致可劃分為積極應對措施和消極適應措施兩大類。前者包括太陽能、能源效率和可持續人居等三項,是國家行動計劃中反映印度選擇低碳化道路的主要內容,簡述如下。
1.太陽能利用:太陽能不單是作為可再生能源利用的一個子項,更被賦予了一定的擴展性,即促進并整合其他可再生能源技術的綜合利用,例如生物質能和風能。印度打算通過熱能發電和光伏發電兩種方式利用太陽能,并在第十一個和第十二個五年計劃期間逐漸形成規模,在城市、工業和商業設施的覆蓋率達到60%-80%。這項雄心勃勃的使命意在使印度用20-25年時間把太陽能發展成有相當競爭力的能源產業,商業效益要足以抗衡化石燃料的影響。
2.提高工業能效:工業是印度最大的能源用戶,占總消耗量的42%,同時它還是溫室氣體排放的第二大來源,占總排放的31%。2001年頒行的《節能法》為改進能效提供了法律依據,該法規定對九種高耗能產業實行定期考核,敦促其遵守相關能耗標準。政府也通過調整補貼的辦法來引導部分企業主動實施節能改造,如化肥行業等。此外,通過改用液化天然氣、技術升級換代的辦法也可提高能效。估計到2031年,工業生產的二氧化碳排放量將因此減少6.05億噸。
3.建立可持續的人居環境:交通運輸、商業以及住宅的溫室氣體排放量也相當驚人,成為印度第三大溫室氣體排放來源。因此,這項國家使命將通過在居家和商業機構推廣節能、處理固體廢物和鼓勵城市公共交通等方法來確保人居環境的可持續性,降低碳排放。一方面,政府要著力進行節能公共宣傳;另一方面,還要積極開發包括節能建筑、材料、設備、照明在內的各種產品。如果按照印度《節能建筑規范》的要求,建筑能效將可提高50%。對于城市固體垃圾,印度政府將進一步提高其回收利用率,這樣也能達到降低碳排放的效果。鼓勵城市公共交通是解決現代城市人口增長和經濟發展而導致出行量提高的最好途徑。此外,印度政府還打算采取擴大生物柴油、壓縮天然氣使用范圍、報廢老舊車輛、推行更嚴格的車輛排放標準等綜合措施。
4.其他措施:毫無疑問,上述三項國家使命將對減少溫室氣體排放、控制和逆轉氣候變化趨勢產生積極的影響。但它們涵蓋的范圍和所起的作用仍不夠全面,因為作為溫室氣體排放首要來源的電力行業必須被納入國家行動計劃。目前,印度發電行業所用能源中有66%是化石燃料,而且這其中又有55%是有效利用率極低的煤炭。在這種局面未來50年內可能都無法改觀的情況下,利用高新技術和替代能源改造電力行業顯然更切合實際。這些措施包括:推廣能提高煤炭燃燒效率的超臨界技術和煤氣化聯合循環技術;建設以天然氣為燃料的電廠;為核電項目開發快中子增殖和釷為燃料的熱核反應堆;降低輸變電損耗率;發展水電;開發其他可再生能源。
(二)提高氣候變化適應能力
適應性措施、策略和政策可以幫助減輕無法逆轉的氣候變化帶來的許多影響。據相關統計數據,印度目前用于提高氣候變化適應能力的開支超過GDP的2.6%,主要用于農業、水資源、衛生保健、海岸基礎設施和極端氣候現象等領域。國家行動計劃在選擇低碳化發展道路的同時,也對適應氣候變化的能力給予了極大的關注。該計劃確定了五項國家使命,分別為水資源利用、可持續的喜馬拉雅生態系統、綠色印度、可持續的農業以及有關氣候變化的戰略知識,均與提高印度國家和民眾適應氣候變化能力直接相關。具體而言,提高水資源管理能力能夠幫助印度抵御強降水和干旱造成的影響;維持喜馬拉雅生態系統、防止冰川過快融化、保護生物多樣性能為印度提供穩定的淡水資源和生物資源;提高森林覆蓋率、保護雨林的生物多樣性,逐漸改變人們把森林作為燃料來源的習慣;加大對旱地農業、風險管理、信息共享和生物技術的關注力度,提高農業生產對氣候變化的適應能力,保障糧食安全和經濟發展;加強氣候變化領域的科學研究和知識積累,建立和完善印度氣候數據信息庫,開發氣候模型,以便準確預測氣候變化趨勢和極端氣候現象。
印度政府為了提高氣候變化的適應能力,還針對極端氣候加強了災害應急管理措施。例如,在第十一個五年計劃中把災害應急管理的重點放在防災、減災和備災工作上。采取三項具體措施確保防災、減災和備災工作的實際效果,即在基礎設施建設的設計中提高抗災設計等級、加強災害應急通訊網絡的建設、強化中央和地方政府在災害應急管理中的責任分工。原本主要由政府承擔的災害應急管理職責現在已經分配給企業、媒體、非政府組織和民眾自治組織等社會力量。政府把災害教育提到戰略高度,大大提高了民眾的意識和抗災能力。此外,中央和地方政府還通過法制和能力建設來推進災
害應急管理水平的提升。
四、中國與印度在應對氣候變化領域開展雙邊合作的探討
中國與印度具備氣候合作的良好基礎。中國與印度同為發展中大國,而且代表了絕大多數發展中國家的一致利益。這決定了中國與印度在應對氣候變化上的根本立場是相同的。正如印度學者蘇迪爾?切拉?拉揚博士所說,印度完全支持77國集團和中國的立場:《京都議定書》附件一的國家應履行它們在《京都議定書》和《巴厘島行動計劃》中的承諾,提出進一步減少溫室氣體排放量的目標,同時向非附件一的國家提供技術和財務援助,幫助它們降低碳排放量。不僅如此,中印兩國在氣候變化中也面臨著許多共同的問題,包括國內經濟高速發展對能源需求旺盛、能源結構不合理、高度依賴石油進口以及煤炭等低品質能源所占比重偏高等。這種同命運、共患難的局面為兩國合作尋求解決辦法提供了前提和強大的動力。
中國與印度目前開展的氣候合作總體上積極而健康,而且取得了實際的成果,主要表現在兩個方面。一是中印在氣候公約框架內為匯聚發展中國家的力量做出了表率。中國、印度、巴西和南非四個主要發展中國家在哥本哈根峰會上共同提交了一份草案,反對發達國家提出的約束性減排目標。這種同呼吸、共進退的統一戰線是保護發展中國家利益的最好武器,同時也能幫助發達國家清醒地認識到在氣候問題上不存在發達國家主導的單邊格局。二是兩國在2009年10月就應對氣候變化問題的合作達成了廣泛協議,包括溫室氣體減排、技術轉讓、提高能效和可再生資源利用等。