清潔能源知多少

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清潔能源知多少地熱地熱能是蘊藏在地球內部的熱能，是一種清潔低碳、分布廣泛、資源豐富、安全優(yōu)質的可再生能源，通常分為淺層地熱能、水熱型地熱能、干熱巖型地熱能。地熱能開發(fā)利用具有供能持續(xù)穩(wěn)定、高效循環(huán)利用、可再生的特點，可減少溫室氣體排放，改善生態(tài)環(huán)境，在未來清潔能源發(fā)展中占有重要地位。地熱能的用途包括發(fā)電、建筑物供暖、洗浴療養(yǎng)、種植養(yǎng)殖、烘焙等。其中150℃以上的高溫地熱主要用于發(fā)電，發(fā)電后排出的熱水可進行梯級利用；90℃~150℃的中溫和25℃~90℃的低溫地熱以直接利用為主，多用于工業(yè)、種植、養(yǎng)殖、供暖制冷、旅游療養(yǎng)等方面；25℃以下的淺層地溫，可利用地源和水源熱泵供暖、制冷。目前，我國地熱能利用呈現(xiàn)出淺層地熱能利用快速發(fā)展、水熱型地熱能利用持續(xù)增長、地熱能勘探開發(fā)利用裝備較快發(fā)展的趨勢。值得注意的是，我國的干熱巖型地熱能資源勘查開發(fā)尚處于起步階段。干熱巖地熱能是未來地熱能發(fā)展的重要領域。海洋能海洋能是一種蘊藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪引起的機械能和熱能。海洋能同時也涉及一個更廣的范疇，包括海面上空的風能、海水表面的太陽能和海里的生物質能。我國擁有18000公里的海岸線和總面積達6700平方公里的6960座島嶼。這些島嶼大多遠離陸地，因而缺少能源供應。因此要實現(xiàn)我國海岸和海島經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，必須大力發(fā)展我國的海洋能資源。潮汐能指在漲潮和落潮過程中產(chǎn)生的勢能。潮汐能的強度和潮頭數(shù)量和落差有關。通常潮頭落差大于3米的潮汐就具有產(chǎn)能利用價值。潮汐能主要用于發(fā)電。浪能指蘊藏在海面波浪中的動能和勢能。浪能主要用于發(fā)電，同時也可以用于輸送和抽運水、供暖、海水脫鹽和制造氫氣。海洋熱能指由于海洋表層水體和深層水體溫度差引起的熱能。除了發(fā)電，海洋熱能還可以用于海水脫鹽等。5

1煤層氣煤層氣，俗稱“瓦斯”、煤層甲烷，指儲存在煤層中以甲烷為主要成分、以吸附在煤基質顆粒表面為主、部分游離于煤孔隙中或溶解于煤層水中的烴類氣體，是煤的伴生礦產(chǎn)資源。加快煤層氣（煤礦瓦斯）開發(fā)利用，對保障煤礦安全生產(chǎn)、增加清潔能源供應、減少溫室氣體排放具有重要意義。通常，煤礦瓦斯抽采濃度高于8%的瓦斯，可用于發(fā)電、民用或工業(yè)生產(chǎn)。煤層氣熱值是通用煤的2-5倍，1立方米純煤層氣的熱值相當于1.13千克汽油、1.21千克標準煤，其熱值與天然氣相當，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何廢氣，是很好的化工原料、發(fā)電和居民生活燃料。從世界范圍來看，全球埋深淺于2000米的煤層氣資源約為240萬億立方米。據(jù)統(tǒng)計，我國煤層氣地質資源量位居世界第三，居于俄羅斯、美國之后，占世界煤層氣總量的12%。當前，煤層氣清潔高效利用的形式比較多，但常見的有瓦斯發(fā)電、工業(yè)用氣、集中供熱、機械動力、汽車動力、家庭炊事等。簡而言之，凡是用天然氣的地方，都可以用煤層氣作為替代。太陽能太陽能一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能、化學能、水的勢能等等。在幾十億年內，太陽能是取之不及、用之不竭的理想能源。太陽能的優(yōu)點包括：(1)普遍，太陽光普照大地，沒有地域的限制，無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且無須開采和運輸。(2)無害，開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。(3)巨大，每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。(4)長久，根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。頁巖氣頁巖氣是賦存于富有機質泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，與煤層氣、致密氣同屬一類。頁巖氣燃燒后產(chǎn)生的污染更少，被認為是未來主要的清潔能源之一。5

2頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。與常規(guī)天然氣相比，頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點。頁巖氣很早就已經(jīng)被人們所認知，但采集比傳統(tǒng)天然氣困難。隨著資源能源日益匱乏，作為傳統(tǒng)天然氣的有益補充，人們逐漸意識到頁巖氣的重要性。我國頁巖氣資源類型多樣、分布廣泛，從元古代到第四紀，形成了海相、海陸交互相和陸相三種沉積環(huán)境下的多套富有機質頁巖層系，具有較大資源潛力。頁巖氣跟天然氣一樣，用途很廣，主要用于化肥、化工、發(fā)電、陶瓷、玻璃、機械、輕工、冶金制造及民用燃料等工業(yè)生產(chǎn)和生活領域。生物質能生物質能，是指太陽能以化學能形式儲存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。生物質能直接或間接地替代綠色植物的光合作用，可以轉化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，是一種取之不盡、用之不竭的可再生能源，同時也是唯一一類可再生的碳源。所以從廣義上說，生物質能是太陽能的一種表現(xiàn)形式。生物質能作為一種重要的新能源，其技術成熟，應用廣泛，在應對全球氣候變化、緩解能源供需矛盾、保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮著重要作用，是全球繼石油、煤炭、天然氣之后的第四大能源，成為國際能源轉型的重要力量。根據(jù)來源的不同，可以將適合于能源利用的生物質分為林業(yè)資源，農業(yè)資源，生活污水和工業(yè)有機廢水，城市固體廢物和畜禽糞便等5大類。國家能源局發(fā)布的《生物質能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》顯示，全國可作為能源利用的農作物秸稈及農產(chǎn)品加工剩余物、林業(yè)剩余物和能源作物、生活垃圾與有機廢棄物等生物質資源總量每年約4.6億噸標準煤。天然氣水合物天然氣水合物又叫“可燃冰”，是氣體分子和水分子在低溫高壓下形成的結晶物質，分解為氣體后，甲烷含量一般在80%以上，最高可達99.9%。1立方米的可燃冰可釋放出164立方米的甲烷氣和0.8立方米的水。可燃冰燃燒后僅會生成少量的二氧化碳和水，不會像煤炭和石油產(chǎn)品燃燒時釋放出粉塵、硫化物、氮氧化物等環(huán)境污染物，所以被譽為21世紀最理想的清潔能源。5

3可燃冰的形成需要大量的烴類氣體，這些烴類氣體有的來自于微生物的分解，也有一些來自于深部油氣田的熱降解，當然也有兩者混合形成的。以此可以將可燃冰分為三種類型，分別是微生物氣型、熱解氣型、混合氣型。在海域發(fā)現(xiàn)的可燃冰絕大多數(shù)為微生物氣型，我國南海北部海域發(fā)現(xiàn)的主要屬于這一類型。在陸域發(fā)現(xiàn)的可燃冰以混合氣型、熱解氣型為主，如我國祁連山凍土區(qū)發(fā)現(xiàn)的可燃冰。一般來說，可以利用碳同位素的比例關系，來判斷可燃冰的氣體來源。可燃冰具有燃燒值高、污染小、儲量大等特點，被各國視為未來石油、天然氣的戰(zhàn)略性替代能源。水能水能是指天然水流蘊藏的能量，主要是指水的勢能和動能。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐能、波浪能、海流和潮流能等，潮汐能、波浪能等常被稱作新能源；狹義的水能資源是指河流水能。常規(guī)的水力發(fā)電是指對陸地水系的能源利用，其基本原理是，利用河川、湖泊等位于高處的水體所具有的勢能，當水流降落至低處時，帶動水輪機，從而將水中的勢能轉換成動能，再通過水輪機推動發(fā)電機產(chǎn)生電能。典型的水電站由三部分組成：蓄水的水庫、控制水流的大壩和產(chǎn)生電力的發(fā)電機。水電站具有發(fā)電成本低、高效靈活的優(yōu)點，同時還可以與防洪、灌溉、航運、養(yǎng)殖、旅游等多個方面組成水資源綜合利用體系。水能在轉換為電能的過程中不發(fā)生化學變化，不排出有害物質，對空氣和水體本身不產(chǎn)生污染，因此是一種取之不盡、用之不竭的清潔能源。核能核能是用鈾制成的核燃料在“反應堆”的設備內發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，再用處于高壓力下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動汽輪機帶動發(fā)電機一起旋轉而發(fā)電，并通過電網(wǎng)輸送給消費者。與火力發(fā)電相比，核電有以下特點：⑴核能發(fā)電是清潔能源。核電站不排放有害物質，不會造成“溫室效應”。⑵核能發(fā)電是經(jīng)濟的能源。雖然核電站的投資高于燃煤電廠，但由于核燃料的成本低于燃煤成本以及核燃料是長期起作用等因素，所以目前核電站的總發(fā)電成本低于燃煤電站。⑶5

4核能是可持續(xù)發(fā)展的能源。世界上已探明的鈾儲量約490萬噸，釷儲量約275萬噸。這些裂變燃料足夠使用到聚變能時代。風能風能是空氣流動所產(chǎn)生的動能，是太陽能的一種轉化形式。由于太陽輻射造成地球表面各部分受熱不均勻，引起大氣層中壓力分布不平衡，在水平氣壓梯度的作用下，空氣沿水平方向運動形成風。風能資源的總儲量非常巨大，一年中技術可開發(fā)的能量約5.3×1013千瓦時。風能是可再生的清潔能源，儲量大、分布廣，但它的能量密度低（只有水能的1/800），并且不穩(wěn)定。在一定的技術條件下，風能可作為一種重要的能源得到開發(fā)利用。風能利用是綜合性的工程技術，通過風力機將風的動能轉化成機械能、電能和熱能等。據(jù)估計，到達地球的太陽能中雖然只有大約2%轉化為風能，但其總量仍是十分可觀的。全球的風能約為1300億千瓦，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。5