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面对目前社会资源能源匮乏的环境,可再生能源作为关键的核心替代性能源,亟需开发和发展可再生能源市场,以应对全球变暖以及能源匮乏等问题,实现电力能源的可持续发展。可再生能源实现商业化开发和广泛应用的关键环节是科学发电的技术手段,现阶段上网电价工作系统是制约可再生能源发展的重要因素之一,尽快改进该系统不仅有助于提高电力企业的竞争优势,还有利于完善电力企业的市场营销模式。
一、电力营销可再生能源市场的概况
在电力营销模式中用于发电的可再生能源主要有太阳能、风能、沼气及潮汐能等,在将其转变为电能的过程中,省去了煤石油及天然气的使用,从而也就减轻了对环境的污染,从而有利于和谐社会的构建以及实现城市的绿色化。我国政府对电力能源的可持续发展也提供了大力支持,引进资金制定优惠政策,引进及补助科研技术人才,以此促进电力可再生能源市场的稳定快速发展。但是还存在一些不尽人意的地方,电力企业尚未形成一套科学合理的市场化的电力营销机制,另外制定的电力价格也不够合理,以及由此带来的再生能源再缺乏以与传统电力竞争各具优劣,难分胜负等问题都阻碍了可再生电力能源营销市场的发展。
二、阻碍电力营销可再生能源市场发展的问题
(一)电力营销市场可再生能源分布不均
利用风能、太阳能等发电的过程中明显减少了有害物质的排放,这些可再生能源是环境友好型二次能源,但由于其分布不均,直接影响对其进行开发利用并直接阻碍了其市场营销。通过研究发现,我国蕴藏的可再生能源十分丰富,但分布却相当不均,尤其在经济相对不发达的例如、甘肃及内蒙古等地区蕴藏丰富,但是这些地区因市场需求小,开发能力落后再加上交通不发达等问题,致使可再生能源的开发利用率低下。
(二)可再生电力能源营销价格存在劣势
目前可再生电力能源的价格与传统电力能源的价格相比相对较高,因而其在市场竞争中优势不足。同时电力市场作为一个垄断性市场,它的竞争机制并不完善,针对这一问题,国家政府虽已出台了一些优惠政策来保护可再生发电能源的市场营销,但这些政策并不能在本质上解决不完善的竞争市场问题。例如,利用太阳能发电比利用煤发电的价格高很多,但是煤电的优惠政策却更多,其执行效果也就更好,这严重阻碍了太阳能发电的开发与利用。然而在一些发达国家,对于煤电等非再生能源发电矿物需征收相应的能源生态税,这在一定程度上制约了不可再生能源的过度使用,但我国尚未建立该项政策鼓励可再生能源的开发。我国可再生能源的市场营销起步较晚,尚未形成规模效应,只是建立了一些小规模的可再生能源的电厂,其成本较高,技术及设备也都是进口的,这在一定程度上增加了成本费用,使得购网、上网及销售的用电价格较高,从而制约了电力营销市场的发展。
(三)政府对可再生电力能源的开发及市场营销的支持力度不足
国外可再生电力能源之所以能够迅速发展并取得较好效果,与政府的大力扶植及国家倡导是分不开的,我国政府虽然也提倡利用可再生能源发电,减少环境污染,但制定的优惠政策不足同时又缺乏可行性,实际操作能力不强,尚未形成具有一定规模的电力可再生能源市场机制,因此未能从本质上推动我国可再生电力能源的开发及其市场化营销。
三、电力营销可再生能源市场的发展动力研究
(一)合理开发与利用可再生电力能源
我国政府尤其是相关电力部门要根据可再生电力能源在各省市的具体分布,结合市场需求,积极调整对可再生电力能源开发发展的工作思路,改进并规范市场营销策略,制定切实可行的发展规划,不断优化电力产业结构,使风能、太阳能及潮汐能等友好型二次能源得到科学开发、合理利用,使其社会环境及经济效益最大化。
(二)合理制定可再生能源发电价格
1、固价电价系统
固定电价系统应明确规定可再生电力能源的发电价格,是由政府根据相应的发电成本,而不考虑其他传统电力能源发电的价格而直接制定市场中各种发电能源的市场价格的,同时相应的电网企业应该依据既定价格支付利用可再生能源发电的企业必要的费用。
2、溢价电价系统
构建溢价电价系统一方面可保障可再生能源的发电工程的基本电价,另一方面又有利于解决电力市场转型过程中的关键性问题。采用溢价电价系统的优势是既能考虑到利用可再生能源发电的工程运转的实际成本,又与电力市场中的电力竞价过程相接轨,其运转的原则主要是以传统电力的销售价格为电力市场的参考系,从而制定相对科学合理的电价比例,通常会出现可再生能源的发电价格会受传统电力市场波动的影响,另一种主要原则是依据不稳定且相互竞争的电价市场结合政府制定的固定电价奖励机制共同作为制定可再生能源发电价格的参考系。通过对国外的可再生电力能源的市场营销模式及国家政策的比较分析,可发现固定电价及溢价体系的操作流程比较简单,并且效果显著,因此我国应积极借鉴并结合我国具体能源分布及市场需求完善并实施这两套发电价格定制体系,以健全我国电力市场营销制度。
(三)完善可再生能源电力市场竞争体系
建立完善的符合我国可再生能源开发的电力市场竞争体系是电力市场营销及企业发展的优先成本战略的总核心,针对我国电力市场不完善的竞争机制,首先应制定标歧立异的发展战略,其次需电力企业内部管理层集聚力量制定发展目标战略方案。其中在发展战略上标歧立异是指旨在将电力企业所提出的电力产品或电力相关服务做到标歧立异,这样有利于确保在一定的产业区域内企业能够提出独特的电力产品;目标集聚是主攻该企业中的某个产品的顾客群体。总之这两种方式有助于满足相应产品的对应顾客群体的具体需求或者达到降低成本的市场期待,最终有助于电力市场营销机制的建立健全。
(四)完善可再生能源营销的制度与法规
目前我国可再生电力能源资源丰富但开发现状并不理想,并且对利用可再生能源发电的政策机制尚不完善,基于现状,我国政府应在政策上给予可持续电力企业大力支持,充分发挥政府职能,运用多种手段为可再生能源的发电筹集资金,并引进技术人才,以推动可再生能源的电力市场营销的长效发展。在推动其市场营销的过程中,政府必须尽到其规划协调及后期监督服务等具体职能,制定开发能源及电力发展的战略规划,优化电力产业结构,为可再生电力能源的发展提供保障,并运用政府宏观调控职能调定可再生能源发电的价格,提高其在电力市场的比重。
四、结束语
面对我国可再生电力能源的开发状况及市场营销比例的现状,我国政府及新型电力企业积极制定市场营销机制,规划发展战略,尽快实现电力营销市场的转型,将可再生能源作为其核心力量是关乎国计民生的重要举措。从我国现阶段的电力能源发展来看,溢价机制和固价系统由于易于操作且效果明显,对于政府和可再生电力能源企业具有重要的借鉴意义。
作者:陈澍 单位:北京华电北燃能源有限公司
参考文献:
[1]陶曾鲁,何芳.大型风电液力机械传动装置的理论分析[J].液压气动与密封,2011
1 海洋波浪能开发前景
中国是一个人口众多的发展中国家,在改革开放政策的推动下,中国经济取得了令人瞩目的快速发展。在经济快速发展的背后是能源的巨大消耗,中国已经成为继美国、日本之后的第三大能源进口国,发展无污染的清洁能源成为迫切需求。
目前我国近海岛屿的经济来源主要在海产养殖和海洋旅游两方面,由于电力、淡水资源缺乏的原因,近海岛屿的经济发展受到很大的影响,而海洋可再生能源开发利用技术是一种改善岛屿供电、供水情况的有效途径。可以预见,随着示范工程的运行,海岛生活环境将会得到改善,制约旅游业发展的瓶颈问题将会得到一定程度解决,这势必会促进海岛旅游经济的发展。
利用海岛自身所具备的自然资源来解决海岛用电问题,可以从根本上改善岛屿居民用电、用水情况,提高居民生活条件,降低海岛对大陆输入能源的依赖度;既能解决居民用电问题,又无环境污染。
(1)伴随常规能源的日益紧张以及节能减排的迫切要求,新能源技术获得了长足的进步,大力发展海岛可再生能源可以减少海岛对传统能源的依赖度。
(2)海岛的资源有限,生态环境十分脆弱,有效地利用海岛可再生能源可以最大限度地降低人为污染和破坏,保护海岛当地环境。
(3)相比较于海底电缆输电的高成本和柴油发电的高噪声、高污染,有效地利用和开发海岛可再生能源,可以节约成本、改善环境。
(4)大力发展大陆近海海岛独立能源系统的建设,形成海岛可再生能源设备的规模化应用格局,带动相关产业的发展。
(5)远离大陆的西沙、南沙群岛、深海钻井平台的深入开发需要有充足的能源供给,海岛可再生能源发电可以为其提供完善的解决方案。
2 波浪能开发利用现状
国内外对波浪能利用的研究已有相当长时间,经历了不少艰难和曲折,英国、日本、挪威等国从20世纪70年代就开始了波浪能发电的研究。目前国内外波浪能发电装置主要分为沿岸固定式装置和离岸漂浮式装置两大类,而从目前波浪能所采用的转换原理上看大致可分为聚波蓄能式(水库式)、振荡水(浮子)柱式、摆式和筏式等。虽然世界上对波浪能发电装置的研究开发历史不短,也研制了不少试验发电装置(电站),有的容量还相当大,但是目前整个行业尚未达到高度商业化的阶段。
3.1 国外现状
在国外,波能转换技术始于20世纪60年代中期,日本的益田善雄首先开发成功航标灯用微型波力发电装置。在世界石油危机的冲击下,许多沿海工业化国家陆续开始波浪能开发研究,各类波浪发电装置波浪能转换装置的设计实验层出不穷,以英、日、挪为代表的各国专家在对众多波能转换装置进行了大量的实验室研究后,筛选出几种有前途的转换方案,各国相继建成了约20个波浪能转换装置或电站,逐步形成了小规模、商业化的运用开发。本世纪初以来,开发发电成本低、生存能力强的商业化波浪发电装置,成为当前海洋波浪能发电技术的发展方向。其中,最成功的当属爱丁堡的Pelamis Wave Powe公司研制的“Pelamis”波浪发电机。目前,在葡萄牙、苏格兰等地分别有该装置的试验基地,其中,在葡萄牙建成了世界上第一座“Pelamis”商用海浪发电站。
3.2 国内现状
中国是世界上主要的波能研究开发国家之一,波浪发电技术研究始于70年代,从80年代初开始主要对固定式和漂浮式振荡水柱波能装置以及摆式波能装置等进行研究,且获得较快发展,微型波浪发电技术已经成熟,小型岸式波浪发电技术已进入世界先进行列。但我国波浪能开发的规模远小于挪威和英国,小型波浪发电距实用化尚有一定的距离。
总结来讲,国内现有的波能转换装置通常采用岸线式或近岸式布置方式,它们对装置使用地点的要求十分苛刻,既要求该地区的近岸波浪能足够大,又要求沿岸地形适合相关土木工程建设,另外,此类装置多为固定式装置,存在抗恶劣天气能力差的缺点。这些因素也是导致我国波浪能转换装置从上世纪80年展至今,但仍未实现规模化、商业化应用的主要原因之一。综合来看,我国的波能转换装置的研制水平与国外先进水平相差较大,尚未形成可规模化、商业化应用的产品。
4 波浪能综合开发利用思路
多元化和综合利用是目前波能开发利用发展的新动向。在海岸工程领域.关于波浪能开发利用的研究和探索正在逐渐成为备受关注的课题,结合防波堤等海工和港工设施建造波力电站,可为波能利用开创了新途径,是目前波浪发电行业研究的热点之一。由于电站的土建可以结合工程进行,波浪发电的成本大为降低。电站的吸收波浪能的作用,还可减轻作用在海工建筑上的波浪冲击载荷,提高建设费效比,增加工程可靠性。对于重点发展旅游业,需要建设客滚船和游艇码头的沿海岛屿,为保护停靠船艇的安全,必须建设防波设施,研究比较把防波堤建设与组合波浪能发电系统建设,综合性策划、设计,结合起来建设,可以功能互补、减少重复、节约成本,具有多方面的重要意义。
无论是海岛的开发建设,还是海岛居民的日常生活,都需要稳定可靠的能源动力作为保障,因此,解决能源问题对于开发与发展海岛至关重要。由于其孤立的地理位置,海洋岛屿无法实现电网覆盖,岛上军民的用电紧张问题较为突出。目前,我国海岛能源利用方式以大陆供给常规能源为主,具体分为海底电缆铺设直接供电及柴油发电两种方式。
海底电缆铺设直接供电普遍应用于距离大陆较近的海岛。离大陆较远的海岛无法铺设电缆,同时海底铺设电缆还会对海底植被和生态造成一定破坏,而且建设和维护成本较高。
柴油发电适用于具有一定电力条件(输变电设备等),因距离较远等因素无法通过电缆直接供电的海岛,需要用电只好采用柴油发电的方式,但是柴油发电存在运行维护成本高、燃料运输困难、噪声和尾气排放影响当地军民生活的问题。当内燃机出现故障时,往往得不到及时维修,给当地居民生产、生活带来了极大的不便。
由于地理、气候、成本、技术等多方面因素,常规能源得不到持续供应,全国多数海岛仍处于缺电、缺水的境况,尤其是在台风频发的东南沿海。近年来,随着国家对海洋资源开发以及可再生能源利用的重视,相关学者提出了采用可再生能源作为解决海岛能源问题的方案。利用波浪能解决海岛、沿海的部分能源问题具有很强的社会和经济效益:
(1)伴随常规能源的日益紧张以及节能减排的迫切要求,新能源技术获得了长足的进步,大力发展海岛可再生能源可以减少对远程网电和海岛柴油发电对传统能源的依赖度。
海岛的资源有限,生态环境十分脆弱,有效地利用海岛可再生能源可以最大限度地降低人为污染和破坏,保护海岛当地环境。
(2)相比较于海底电缆输电的高成本和柴油发电的高噪声、高污染,有效地利用和开发海岛可再生能源,可以节约成本、改善环境。
(3)大力发展大陆近海海岛独立自然能源系统的建设,形成海岛可再生能源设备的规模化应用格局,带动相关产业的发展。
(4)远离大陆的西沙、南沙群岛的深入开发需要有充足的能源供给,海岛从可再生能源发电、海水淡化、植物培植等入手,形成独立的自然循环经济结构,可以为海岛人类生存、长期生活、支撑发展、维护权益提供完善的解决方案。
在经济效益上,目前近海岛屿的经济来源主要在海产养殖和海洋旅游两方面,由于电力、淡水资源缺乏的原因,近海岛屿的经济发展受到很大的影响,而海洋波浪能开发利用技术是一种改善岛屿供电、供水情况的有效途径。可以预见,随着示范工程的运行,海岛生活环境将会得到改善,制约旅游业发展的瓶颈问题将会得到一定程度解决,这势必会促进海岛旅游经济的发展。同时将这部分能源开发与海水淡化、海洋资源开发、海洋养殖、海岛建设、海上旅游结合起来具有重要意义。
在社会效益上,利用海岛自身所具备的自然资源来解决海岛用电问题,可以从根本上改善岛屿居民用电、用水情况,提高居民生活条件,提高当地人气,降低海岛对大陆输入能源的依赖度;既能解决居民用电问题,又无环境污染;示范工程将为解决近海岛屿供电、供水问题提供大量的实验数据,积累丰富的管理经验,为进一步推动海洋可再生能源开发利用技术的发展及其大范围推广打下坚实的基础。
作者简介:张昊春(1977-),男,河北万全人,哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,讲师;王洪杰(1962-),男,山东掖县人,哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150001)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)05-0052-02
一、欧美教学体系中的全球气候变化及节能减排教学
工业革命带来的现代经济增长,使人类的物质财富以史无前例的速度扩张。但是,由于这种经济社会发展模式是以使用化石燃料为基础,化石能源生产和消费排放的大量温室气体导致全球气候变化,引发了气候变暖、极端天气、气象灾难、海平面上升,危及整个人类的生存和发展。为遏制全球气候变化,人类必须大幅减少化石燃料的使用,减少温室气体排放。未来的经济社会发展模式必须建立在低碳基础之上,通过低碳发展,研发和推广低碳能源技术、增加碳汇、发展碳吸收技术,以及节能减排、产业升级、消费模式更新和制度创新,大幅提高单位碳排放的生产效率,推动应对气候变化取得新的重大进展。这种变化代表着一种新发展模式的出现,必将深刻地改变人类的生产和生活方式。
应对全球气候变化,加强节能减排事业是国家基本国策,也是当代高等工程教育中必然要深入和强化的教学内容。但是,目前没有将其全面而系统纳入现有的高等教育培养体系中,在教材、课堂教学和素质培养过程中并没有占有相应的重要地位,如何在现有的教学体系中整合这部分内容成为教育者共同关注的问题。
2007年,受美国自然科学基金会的资助,美国Connecticut大学举办了名为“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education:Energy Systems,Biological Systems,Security,Information Technology and Nanotechnology(传输现象研究和教育前沿:能源系统、生态系统、国家安全、信息技术和纳米技术)”的研讨会。国际工程热力学领域著名学者,美国内华达大学机械工程系的Yunus Cengel教授做了题为“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change(工程中引入绿色实践及挑战气候变化的非工程教育)”的特邀报告,加拿大皇后大学的Patrick Osthuizen教授做了题为“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program(在工科本科生教学计划中讲授可再生能源的一些考虑因素)”的报告,旨在改进现有的工程教学体系,从而保证发达国家在可再生能源领域的全球领导力[1]。
实际上,长期以来,与气候变化、能源高效利用、可再生能源开发与利用相关的教学和素质拓展内容在欧美的《工程热力学》教材与教学体系中一直得到很好的整合,涉及现实中与能源相关的经济、设计及国家安全问题,既学以致用,又帮助学生提高对工程实践及安全的意识,还提高了学生的环境保护意识,代表了当前国际领域内工程热力学教学的最高水平。如美国内达华大学(里诺校区)Yunus A. Cengel教授和北卡罗来纳州立大学教授Michael Boles合著的《Thermodynamics:An Engineering Approach》一书[2],是全球范围内最为畅销的工程热力学教材,迄今为止已更新至第7版,其中关于能源与环境、气候变化及能源有效利用的非传统经典内容在书中所占的比重越来越大,彰显了在前言中作者谈到的著书宗旨:talks directly to tomorrow's engineers in a simple yet precise manner,that encourages creative thinking,and is read by the students with interest and enthusiasm(直接与未来的工程师以一种简单而精确的方式对话,鼓励创新性思维,让学生读起来感兴趣并有热情)。另一个例子是国际工程热物理界著名学者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik(工程热力学)》教材[3],包含了温室效应及核能、太阳能、风能、生物能等可再生能源在德国的实际应用案例。
二、教学内容的重新分配与系统整合
工程热力学是研究热能和机械能相互转换规律及热能有效利用的科学。“工程热力学”课程是热工、市政、航空航天等多个工程类专业的重要技术基础课之一,课程的教学目的和主要任务是使学生掌握能量转换的基本规律,并能正确运用这些规律进行热工过程和热力循环的分析计算[4]。本课程的学习不仅为学生学习专业课程提供必要的基础理论知识,而且为学生毕业后解决生产实际问题和参加科学研究工作打下一定的理论基础。以提高能源转换效率为核心内容的“工程热力学”课程与该主题有着天然的紧密联系,可以在传统的教学内容中纳入现代元素,课程教学内容的重新分配与系统整合如表1所示。
三、实践性环节
在实践性环节中,[5]结合工程专业的科技创新活动,通过课程设计和课程论文,让学生自己查阅资料,自己动手分析和解决问题,从而培养创造性思维能力和独立研究能力,论文题目有中国可再生能源利用现状调研、日常生活节能方案、教室照明用电浪费情况调查、航天系统能源设备调研等。
表2给出了一位2006年本科生完成的《个人节能计划与实践》的主要内容。
四、总结
应对全球气候变化,节能减排是当代高等工程教育中必然要深入和强化的教学内容,但是目前尚未在教材、课堂教学和素质培养过程中占据相应的地位,在现有的教学体系中全面而有效整合这部分内容,业已成为国际工程教育界所共同关注的问题。欧美大学《工程热力学》的教学体系中有效整合了气候变化、能源高效利用、可再生能源开发与利用的内容,代表了当前国际领域内工程热力学教学的最高水平。
笔者在宽专业和多学时“工程热力学”教学实践中,将与应对全球气候变化与节能减排密切相关的国家政策、全球能源利用与环境污染现状、能源的高效利用和新能源技术与工程热力学各教学章节环节相整合,并指导学生开展实践活动,取得了良好的教学效果,为“工程热力学”课程教学与气候变化与节能减排的整合进行了有效的探索和实践。
参考文献:
[1]杨玉顺,张昊春,贺志宏.工程热力学[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]张昊春,王洪杰,窦亚茹.高等工科《工程热力学》创新教学模式研究和实践[J],黑龙江教育,2010,(3):153-155.
Abstract:This paper presents the elements and the characteristic of the Ocean Energy Generation Technology,and recommend the actuality of the Ocean Energy Generation Equipment.
Key word:Ocean Energy;Ocean Energy Generation Technology;reproducible Energy
1.引言
2008年全球一次能源消费量为143851TWh,其中81.2%来自化石燃料。随着矿物燃料的日趋枯竭,世界主要海洋国家纷纷将目标转向蕴藏丰富能源的海洋,不断加大科技和资金投入,以期在海洋可再生能源开发利用的“争夺战”中抢得先机。海洋能主要指波浪能、潮流能(海流能)、潮汐能、温差能和盐差能等可再生能源。海洋能总量是巨大的,据估计与全球一次能源消费能源的50%相当,其中,全球海浪发电的理论储量为29500TWh/年左右,全球潮汐(含潮流)发电的理论储量为7800TWh/年左右,全球海洋热发电转换的理论储量为44000TWh/年左右,全球盐差能的理论储量估计为1650TWh/年左右。虽然海洋能源分布不均匀,但在每一个海岸,往往不止一种形式可以供应当地的电力需求。我国重视海洋可再生能源的开发利用,将包括海洋能在内的新能源产业视为引领我国未来经济社会可持续发展的七大新兴战略性产业之一。近年来,我国先后设立了“908专项(我国近海海洋可再生能源调查与研究项目)”和“海洋可再生能源专项资金”支持计划等,支持海洋能的海岛独立发电系统与并网示范工程、关键技术产业化、新技术研究试验以及公共支撑服务体系建设等,并拟在海洋能资源丰富地区建设海洋能示范电站,开展万千瓦级潮汐电站建设工作。
2.国外海洋能发电技术现状
2.1 波浪能发电技术
现阶段,波浪能发电技术的基本原理是:利用物体在波浪作用下的升沉和摇摆运动将波浪能转换为机械能,或利用波浪的爬升将波浪能转换成水的势能。波浪能转换系统一般包括三级能量转换机构:一级能量转换机构将波浪能转换成某个载体的机械能;二级能量转换机构将一级能量转换所得到的能量转换成旋转机械的机械能;三级能量转换通过发电机将旋转机械的机械能转换成电能。根据一级能源转换系统的原理,波能发电技术可分为振荡水柱技术、筏式技术、收缩波道技术、点吸收(振荡浮子)技术和鸭式技术等。振荡水柱技术是利用空气作为转换介质的,其优点是转动机构不与海水接触,防腐性能好,安全可靠,维护方便;其缺点是二级能量转换效率较低。目前,国外建成的振荡水柱发电装置有英国的LIMPET电站(500kW固定式)、葡萄牙的400kW固定式电站和澳大利亚的500kW漂浮式装置。应用筏式技术的发电装置主要由铰接的筏体和液压系统组成,其优点是设备抗浪性能较好,缺点是设备成本高。目前,国外建成的筏式发电装置有英国Cork大学和女王大学研究的McCabe波浪泵波力装置和苏格兰Ocean Power Delivery公司的Pelamis(海蛇)波能装置。
应用收缩波道技术的发电装置主要由收缩波道、高位水库、水轮机和发电机组成,其优点是一级转换没有活动部件,可靠性好,维护费用低,在大浪时系统出力稳定;不足之处是小浪下的系统转换效率低。目前,国外建成的收缩波道发电装置有挪威350kW的固定式收缩波道装置以及丹麦的WaveDragon。
应用点吸收技术的发电装置主要由相对运动的浮体、锚链、液压或发电装置组成,其主要特点是点吸收式发电装置的尺度与波浪尺度相比很小。目前建成的点吸收式发电装置有英国的AquaBuOY装置、阿基米德波浪摆、PowerBuoy以及波浪骑士装置。
应用鸭式发电技术的发电装置的横截面成鸭蛋形,发电效率很高,在短波时的一级转换效率接近于100%,但抗风浪能力有待提高。
2.2 潮流能(海流能)发电技术
潮汐是一种周期性海水自然涨落现象。在太阳和月球引力作用下,海水作周期性的运动,它包括海面周期性的垂直升降和海水周期性的水平流动。垂直升降部分为潮汐的位能,被称为潮差能;水平流动部分为潮汐的动能,被称为潮流能。潮流能的主要特点是:
①较强的规律性和可预测性;
②功率密度大,能量稳定;
③潮流能的利用形式通常是开放式的,不会对海洋环境造成大的影响。
一般说来,最大流速在2m/s以上的水道,其潮流能均有实际开发的价值。
新型潮流能发电装置作为一种开放式的海洋能量捕获装置,无需巨额的前期投资;利用该装置发电时,由于叶轮转速慢,不产生大的噪声,不影响人们的视觉环境,各种海洋生物仍可以在叶轮附近流动,因此可保持良好的地域生态环境。潮流能发电装置根据其透平机械的轴线与水流方向的空间关系可分成水平轴式和垂直轴式2种结构。垂直轴式发电装置研究起步较早,目前国外主要的设备样机有加拿大Blue Energy公司的Davis四叶片垂直轴涡轮机、意大利Ponte di Archimede International SpA公司和Naples大学航空工程系合作研发的Kobold涡轮垂直轴水轮机(130kW)、美国GCK Technology公司的螺旋形叶片的垂直轴水轮机和日本Nihon大学的垂直轴式Darrieus型水轮机。水平轴式发电装置是近10多年才兴起的,与垂直轴式结构相比,水平轴式潮流能发电装置具有效率高、自启动性能好的特点。目前国外主要的设备样机有英国Marine Current Turbine公司的1.2MW双叶轮结构的“Seagen”样机、挪威Hammerfest Strom公司的300 kW并网型潮流能发电原型样机。
2.3 潮汐能发电技术
潮汐能发电与水力发电的原理、组成基本相同,也是利用水的能量使水轮发电机发电。潮汐能发电技术研究始于欧洲,早期的潮汐能电站有德国(1912年)的布苏姆潮汐电站和法国(1966年)的朗斯河口潮汐电站,其中朗斯电站的建成及其近40年的成功运行证实了潮汐电站技术的可行性,它使潮汐电站进入了实用阶段。目前,在英、加、俄、印、韩等13个国家运行、在建及拟建的潮汐电站达139座,进行规划设计的10余座潮汐电站均为100MW~1000MW级。据资料显示,韩国正在建设世界上最大的潮汐电站――Shihwa湖大型潮汐电站。
2.4 温差能发电技术
热带海洋表层与千米深处存在着基本恒定的20℃~25℃的温差,这就提供了一个量大且稳定的能源。海洋温差能是利用海洋表面的温海水(26℃~28℃)加热某工作介质并使之汽化,驱动汽轮机获取动力;同时,利用从海底提取的冷海水(4℃~6℃)将做功后的乏气冷凝,使之重新变为液体。按照工作介质及流程的不同可分为开式循环、闭式循环、混合式循环。开式循环的工作介质是表层温海水,其优点在于产生电力的同时可进行海水淡化,缺点是设备尺寸大,机械能损耗高,单位功率的材料占用大,施工困难。闭式循环的工作介质是氨等低沸点物质,其优点是设备尺寸小、机械耗能低、系统转换效率高,缺点是不能进行海水淡化。混合式循环同时包括开式循环和闭式循环,其特点是效率高、设备造价低,且可实现海水淡化。目前,温差能发电技术和装备尚处于示范试验阶段,国外主要有美国奎尔哈公司的开式循环OTEC温差能电站、印度海洋技术国家研究所的陆基温差能电站和日本佐贺大学的混合温差能电站。
3.国内海洋能发电技术现状
3.1 波浪能发电技术
我国波浪能发电技术研究已有30多年的历史,先后研建了100千瓦振荡水柱式和30千瓦摆式波浪能发电试验电站,利用波浪能发电原理研制的海上导航灯标已商业化并出口。目前,国内处于试验阶段的设备主要有:国家海洋技术中心开发的浮力摆波浪能发电系统、广州能源研究所开发的鸭式波浪能发电装置(10kW)和点吸收式波浪能发电装置(10kW)、华南理工大学开发的摆式振荡浮子式波浪能发电系统和七一研究所开发的筏式波浪能发电系统。
3.2 潮流能(海流能)发电技术
“八五”和“九五”期间,我国研建了70千瓦和40千瓦的潮流实验电站。在 “十一五”科技支撑计划和海洋能专项资金支持下,我国启动了一项百千瓦级垂直轴潮流能示范试验电站、一项小型水平轴潮流能示范电站和多项潮流能示范工程建设。
目前,国内处于试验阶段的设备主要有:浙江大学的25kW水平轴潮流发电装置、哈尔滨工程大学的万向系列垂直轴潮流发电装置(70kW和40kW)和东北师范大学的5kW模块化潮流能发电装置。
3.3 潮汐能发电技术
我国大陆海岸线长(达18000km),海湾、河口多(近200个),可开发潮汐能年总发电量大(约60TW・h),装机总容量可达20GW。近五十年来,中国在有关潮汐电站的研究、开发方案及设计方面做了许多工作,但建成投运的潮汐电站数量很少,目前正常运行或具备恢复运行条件的电站有8座,总装机容量不及可开发总量的1%,开发潜力巨大。
3.4 温差能发电技术
2004~2005年,天津大学完成了对混合式海洋温差能利用系统的理论研究课题,并就小型化试验用200 W氨饱和蒸汽透平进行了研究开发。在“十一五”科技支撑计划支持下,国家海洋局第一研究所和华电青岛发电有限公司正开展15千瓦闭式温差能电站研建工作。
4.结束语
海洋温能作为一种清洁、可再生的能源,具有很好的发展前景。其开发、利用对我国经济的可持续发展和人民生活水平的提高具有重要的现实意义。对海洋能发电技术及其装备的研究,是一项可持续能源需求的高技术投资项目,关系国家能源结构优化和可持续发展战略的实施,经济前景广阔,现实意义重大。
参考文献
[1]游亚戈等.海洋能发电技术的发展现状与前景[J].电力系统自动化,2010,34(14).
[2]夏登文.海洋能开发利用国际现状.国家海洋技术中心,2011.
[3]罗续页.我国海洋可再生能源开发利用现状.国家海洋技术中心,2011.
[4]邓隐北等.海洋能的开发与利用[J].可再生能源,2014,3.
1、农村清洁可再生能源利用不断取得新进展
我市积极推广太阳能、沼气等清洁可再生能源,努力改变农村能源主要依靠电、煤、薪柴的状况。近年来,我市通过清洁可再生能源利用示范项目的带动,全市已建设清洁可再生能源利用示范乡镇20个,累计推广太阳能光热用户22.6万户,采光面积45.2万m2,相当于年开发标煤5.43万吨。已建设户用沼气池1.44万只,相当于年开发标煤0.45万吨。2012年全市农村清洁能源利用率已达到77%。
2、农林牧废弃物资源化开发利用不断取得新突破
我市围绕省“811”环境污染整治行动,以规模化畜禽养殖场排泄物治理和资源化利用为重点,按照“资源化、无害化、减量化”的治理原则,积极推广“能源生态型”、“能源环保型”、“综合利用型”等不同模式的沼气工程和“三沼”综合利用技术,全市累计推广沼气工程742处,沼气池容积11.19万m2,形成年处理养殖污水456.41万吨,年产沼气873.78万m3,折合标煤0.63万吨。同时,以低碳农村试点乡镇建设为载体,积极探索农林业生产加工废弃物资源化利用,在相关科研机构和企业的共同努力下,完成了农林废弃物致密成型、碳化、气化等工艺研究,并进行了产业化生产,产品深受市场欢迎。
3、农村生活污水和垃圾减量化处理不断取得新实效
近几年,我市注重农村生活污水及垃圾处理,努力改善农村环境。
一是完善生活污水处理模式。根据我市农村经济、地理、生活习性等不同情况,先后形成了适用不同建造条件,不同出水要求的“无动力厌氧生物处理”、“微动力厌氧+好氧生物处理”、“人工湿地处理”、“氧化塘+阿科蔓生态基处理”和“户用生活污水净化器”等五种技术模式,这些模式在“美丽乡村”等项目建设中被广泛应用。据统计,全市已累计建污水净化池总容积达34.2万m3,形成了年处理农村生产生活污水4185.27万吨的能力,直接受益农户22.59万户。
二是积极探索农村生活垃圾处理新模式。我们先后在富阳市洞桥镇等“六镇一乡”建设了农村生活垃圾无害化、减量化处理工程,建立了生活垃圾运输、分拣、处理、综合利用体系,使项目地区农村生活垃圾基本实现了无害化、减量化处理,项目生产的有机垃圾肥符合《城镇垃圾农用控制标准》,可以用于农业生产。
4、农村能源实用技术研发不断取得新成果
近年来,我们加快研究农村能源开发新技术,大力推广实用新工艺、新模式,走资源化、能源化、肥料化发展之路,推动了全市农村能源生态建设上档次、增实效。
一是开展技术研究。我们先后承担了多项省市科研项目,如浙江省科技厅《农作物秸秆生物气化利用技术研究与示范》及杭州市科技局《农村生活垃圾无害化、减量化、资源化处理技术的研究与示范》等课题,在全国性学术刊物上发表数十篇论文,获得国家专利5项,技术水平达到省内领先水平。
二是创新推广模式。我们结合现代农业园区建设,积极推广沼肥,形成了种植业(饲料)-养殖业(粪便)-沼气池(沼气、沼肥)-种养业(优质农产品)循环模式。我们不断完善大中型沼气工程处理工艺,提出了从治理为主向资源化利用转变的多种技术路线。
三是拓展应用领域。近几年,我们不断拓宽农村能源生态建设内容,在水产养殖、养猪、鸡场育苗、花卉苗木上应用推广了地源热泵、太阳能集中供热系统;在太阳能杀虫灯、太阳能路灯、庭院灯、草坪灯基础上,试点推广了太阳能光伏瓦发电,大大拓展了传统的农村能源利用范围。
二、农村能源生态建设对新农村建设的促进作用
农村能源生态建设不仅能够增加能源供给、减少环境污染,而且在促进农业循环经济发展、加快生态文明建设等方面发挥着重要作用。
1、有效促进了农村经济可持续发展
我市农村有着较为丰富的太阳能、地热能、生物质能等可再生能源资源和农林废弃物等资源。农村能源生态建设就是通过合理开发可再生资源和农林废弃物资源,以清洁能源等形式源源不断应用于农民生产和生活中,有效增强了农村经济发展的可持续性。
2、有效促进了农村生态环境改善
农林牧生产加工废弃物乱堆、乱放、乱烧,不仅污染水质和空气,而且还存在安全隐患。通过农村能源生态建设的手段,实现了农林牧业废弃物能源化、肥料化,可以减少对环境的污染。另外,通过推广农村生活污水净化沼气技术,促进了农村卫生处理设施改造,有效改善了农村生态环境。
3、有效促进了现代农业发展
太阳能杀虫灯和沼肥在现代农业中的广泛运用,有利于减少化肥、农药使用量,提高了农产品质量和安全水平。以沼气为纽带的“猪-沼-菜”、“猪-沼-果”模式,将种植业与养殖业有机联结,实现了向资源循环利用型的生态农业转变。农林废弃物致密成型技术实现了废弃物的资源化利用,拉长了农业产业链,实现了农业资源的再生增值。
4、有效促进了农民增收节支
通过推广生物质能、太阳能等可再生能源,能有效降低农民生活能源支出。通过开展农业废弃物资源化利用,推广“猪、沼、作物”等农村能源生态模式,能有效降低化肥、农药、能源等生产成本支出。通过推广农村生活污水和垃圾处理技术,改善了农村生态环境,能有效控制由于污水、垃圾、烟尘等传播的疾病,减少了农民就医支出。
5、有效促进了新型农民培育
农村能源生态建设涉及能源、环境、生物、农业等多个专业领域,技术含量较高。通过农村能源生态建设项目的培训和指导,能使广大农民群众掌握一些基本知识,激发和培养农民学文化、学技能、学管理的兴趣,有助于培育“有技能、懂管理、会经营”的新型农民。
三、加快农村能源生态建设的几点建议
我市应紧紧围绕生态文明和新农村建设,积极推广农村能源生态新技术,大力发展生态循环农业,促进农业生产、农民生活和农村生态有机融合。
1、强化科技研发,提高农村能源生态技术自主创新能力
我市应加强与在杭科研院所和民营企业的合作,加大对沼肥综合利用、生物质固化、太阳能光电热等前沿技术攻关力度,增强农村能源生态技术自主创新能力。同时,要继续引进和吸收国内外农村能源开发利用最新技术、最新产品,并结合杭州实际,加以推广和示范。
2、依靠政策引导,促进农林牧废弃物资源化开发利用产业化发展
农林牧废弃物的开发利用前景良好,但也存在着收集成本高、生产企业的分布不合理等问题。我市应加强调研,摸清农林牧废弃物资源分布情况,提出合理的布局建议,引导民营企业有序开发,避免盲目投入。同时,要出台扶持政策,加大对废弃物开发利用产业化的补助力度,提高民营企业开发利用废弃物资源的积极性,并鼓励农民收集废弃物,改善农村环境,增加农民收入。
3、拓展运用领域,发挥太阳能、地热能在现代农业发展中的促进作用
随着农村能源技术的进步和现代农业的发展,农村能源建设与农业产业的结合越来越紧密。我市应加强农村能源新技术在现代农业发展中的应用,在现代农业园区和粮食功能区大力推广太阳能集中供热、太阳能杀虫灯、地源热泵等新产品,提高太阳能、地热能的利用水平,减少农业生产中的能耗成本,进一步促进现代农业发展。建议出台相关的财政补助政策,引导和鼓励农业企业开发利用可再生清洁能源。
4、加强部门合作,推进光伏等绿色能源在农村的广泛应用
0引言
能源是现在社会赖以生存和发展的基础,随着社会的发展,能源危机已成为当今世界面临的巨大挑战[1,2]。据估计,按目前的水平开采世界已探明的能源,煤炭资源尚可开采100年,天然气可开采50~60年,石油也将在30~40年后被耗尽,且石化全球能源消耗量在未来20年内还将以每年平均2%的速度增长(任春洁,2010)。因此,随着煤、石油、天然气等化石能源消耗量的不断增加,全球环境不断恶化,使人类必须重新调整化石能源的发展战略[3]。目前热值,可再生的生物质能源已成为人类21世纪能源战略的焦点[4~6]。能源植物是可再生能源开发的重要资源对象,是最有前景的生物质能源之一。到目前为止,全世界已经发现40多种能源植物,如续随子、绿玉树、橡胶树、西蒙德木、甜菜、甘蔗、木薯、苦配巴树、油棕榈树、南洋油桐树、澳大利亚的阔叶木、黄连木等[7]。本文系统研究新疆6个常见乔木树种的热值及含碳率,为生物质能源和资源的选择、开发、利用和保护,利用科学的方法,筛选出新疆克拉玛依地区的高效固碳能源树种。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
本试验采样地点位于克拉玛依市农业综合开发区,距克拉玛依市区20km,地理坐标为E84°50′~85°20′,N45°22′~45°40′,属典型的温带大陆性干旱荒漠气候。该地区冬季严寒,年极端最低温度可达-35.9℃,最大冻土深度达1.5~2.0m;夏季高温炎热,年极端最高气温可达42.9℃;年降水量多年平均为105.3mm,从年内分布看,6~8月份稍多,冬季无稳定积雪,造成土壤冻蚀严重。全年潜在蒸发量达3545mm,约为年降水量的34倍,无霜期180~220d。光热资源丰富,日照率高且太阳辐射强度较大论文格式范文。春季多风,全年≥5级风的日数为119.7d,≥8级风的日数为45.6d,最大风速可达25.1m/s热值,主风向西北,是准噶尔盆地的风区之一,风沙危害严重。
1.2 材料
2009年4月,在克拉玛依市农业综合开发区,选取一块生长良好无病虫害的白榆、沙枣、胡杨、俄罗斯杨、新疆杨、银×新杨人工林,基本情况见表1。样地内,每木检尺,每个树种共调查200株树,根据林分平均胸径和树高,选取平均木1株。样木伐倒后,将主干部分按1m分段,计算其干和枝的干物质生物量。另外在每段原条底部取一块厚2cm的圆盘,圆盘编号从树干底部往上依次为0、1、2…,装入密封袋,带回实验室,测量热值、含碳率。
表1 6个样地基本情况表
树种
样地情况
标准木
样地规格
(m)
株行距
(m)
调查数目
(株)
年龄
(a)
胸径
(cm)
树高
(m)
圆盘数
(个)
白榆
30×40
2×3
200
6
13.6
8.6
9
沙枣
30×40
2×3
200
7
14.5
7.5
8
胡杨
30×40
2×3
200
8
14.2
9.7
10
俄罗斯杨
30×40
2×3
200
9
14.5
13.8
14
新疆杨
30×40
2×3
200
9
16.2
13.5
14
银×新杨
30×40
2×3
200
8
风力发电
目前,我国已超过美国,成为全球风电装机容量最大的国家,同时也成为风能设备最大的生产国。随着国内风电产业链日臻完善、研究规模不断扩大,成本下降非常显著,竞争力也逐渐增强,但是在产业链最上游的新型材料及半导体器件(控制芯片、电力电子器件等)研究方面仍较落后,主要研究工作集中在中下游的风电整机制造、关键零部件配套(发电机、电控、传动系统等)以及并网技术领域。
沈阳工业大学在风电整机制造方面具有很强的实力,是我国最早从事风力发电技术研究的少数高校之一,设置有风能技术研究所,师资力量完善,先后承担过多项大型横、纵向课题,成果显著。其设计的具有自主知识产权的1.5MW风电机组实现了产业化,占据一定的市场地位,产学研结合能力很强。
华北电力大学作为教育部直属高校中唯一的以电力为学科特色的大学,成立了国内首家“可再生能源学院”,下设风能与动力工程专业,未来还将筹备生物质发电和太阳能利用专业。研究内容以大容量风力发电接入,对电力系统安全、稳定运行的影响为主,主要研究包括:风电场建模与仿真、风能资源测量与评估、风力发电机组状态监测与故障诊断、风力发电机组只能控制与优化运行、低速风能利用策略与先进风力发电理论,充分发挥了其在电力系统方面的优势。
重庆大学机械传动国家重点实验室,借助其在机械传动领域的优势,在风电机组齿轮箱设计、动态特性研究、工作模态测量及制造工艺方面有深入的研究,并且产学研结合。
汕头大学新能源研究所在大型风电机组空气动力学、结构强度及结构动力学研究方面颇有作为,自行开发了大型风力机优化设计系列软件。
浙江大学流体传动及控制国家重点实验室对风力发电系统中的液压技术有深入研究,包括风机制动系统、定桨距控制和变桨距控制等。
同济大学机械工程学院在风电机组叶片动力学分析、结构优化设计、刚柔耦合系统模型分析方面经验丰富。
东南大学在风力发电机研究、设计方面走在前列。近期又集合学校优势学科,建立了风力发电研究中心,致力于以风力发电为核心的可再生能源发电及应用技术的基础研究。
电控方面,清华大学、北京交通大学、中科院电工所都有很强的实力。清华大学电机工程与应用电子技术系原名电机工程系,历史悠悠,师资力量雄厚,在风电接入对电力系统影响、风电机组建模仿真、风电变流器设计及控制等方面有深入研究。北京交通大学电气工程学院早期隶属于铁道部,主要服务于我国轨道交通电传动装备产业,在大功率电力电子技术领域积累了丰富经验,研究实力在国内高校处于领先地位。新能源研究所成立后从事大功率风电机组(直驱或双馈)并网变流器、中大功率光伏发电逆变器、风电机组仿真及主控系统、微网技术研究,产学研结合能力很强。中科院电工所新能源发电技术研究组是国内最早研究风力发电、太阳光伏发电的单位之一,其大型并网风电机组控制及变流技术、变桨距控制技术以及风电场集中和远程监控技术等较成熟,还有一些特色研究工作包括:风/光互补、风/柴系统及其控制逆变技术、控制逆变技术等。
光伏发电
光伏发电具有系统简单以及维护方便等特点,应用面较广,现在全球装机总容量已经开始追赶传统风力发电。太阳能发电主要分为并网电源系统和离网电源系统,目前大规模使用的主要是并网系统,一般包括光伏电池组件、光伏逆变器、配电柜、监控系统等。其中光伏电池组件将太阳能转化成电能,光伏逆变器与风能变流器类似,可以将光伏电池组件产生的不稳定电能变成稳定的电能并入电网。
我国光伏业正处在爆发式增长期,中国大陆和台湾的光伏电池厂商占全球总电池产量59%的份额。与风电产业链类似,除了最上游的化合物、硅片提纯、加工外,我国已形成了较完整的光伏产业链,包括晶体硅、薄膜电池片及组件加工、光伏逆变器、系统集成、能源投资商等。
国内高校对于光伏系统研究主要集中于工程应用方面,合肥工业大学教育部光伏系统工程研究中心是我国迄今为止唯一的专门从事光伏系统技术研究的国家重要的科学研究基地,挂靠合肥工业大学电气与自动化工程学院,主要从事光伏组件建模及仿真、光伏逆变器设计及控制、工程化应用等研究工作,产学研结合较好,承担多个大型光伏电站设计工作。
海外院校
由于新能源行业涉及领域多、范围广,以及我国新能源行业开始起步,人才的缺乏已经成为极为突出的问题,国家、社会、高校、企业都在积极努力培养这方面的人才,学生的择校就业也因此变得十分灵活。同时,也因为刚刚起步,目前面临的多是工程应用技术类问题,因此我们的相关研究工作主要分布在中下游,从前面的介绍也可以看出,在新能源上游高端领域,由于技术壁垒很高,国内的研究工作相对较少,但是可以选择留学欧美高校,得到更进一步的提高。
澳大利亚新南威尔士大学光伏研究中心,由有着“太阳能之父”之称的马丁·格林教授领导,专注光伏电池的研究,自上世纪80年代起,30年间毕业于新南威尔士大学光伏中心的中国留学生已经撑起了中国光伏产业的半壁江山。如今,在屈指可数的几大领头光伏企业中——尚德、中电光伏、英利、赛维LDK都有新南威尔士大学毕业生的身影,其科研实力可见一斑。
在欧洲,各国都十分重视新能源的开发利用。作为生态村理念的首创国,丹麦是能源问题解决得最好的国家之一。早在2006年,我国就与丹麦签署了“可再生能源”合作项目,国内许多高校分别与丹麦高校开展联系。丹麦奥尔堡大学能源技术学院在风力发电、分布式发电、电力系统、电力电子及控制技术等领域有深入研究经验,并且与许多国家和组织开展合作,产学研实力很强。特别是在风力发电领域优势突出,核心研究领域包括:风力发电机组及风电场的控制与监测、仿真、设计、优化。
随着新能源技术发展以及各项政策效应的逐步显现,开发利用新能源的成本将明显下降,为人类清洁能源利用和产业结构升级带来历史性机遇,新能源终将成为今后世界上的主要能源之一。
Tips:新能源材料与器件专业优势院校
文/南京航空航天大学 郭栋梁
该专业重点是研究与开发新一代高性能绿色能源材料、技术和器件(如通讯、汽车、医疗领域的动力电源),发展“新能源材料”(新型锂离子电池材料、新型燃料电池材料和新型太阳能电池材料)的学术研究方向。
新能源材料与器件专业设置,主要依托化学化工学院,跨能源科学、材料科学、化学等多个学科,拟培养能掌握新能源材料专业基本理论、基本知识和工程技术技能,掌握新能源材料组成、结构、性能的测试技术与分析方法,了解新能源材料科学的发展方向,具备开发新能源材料、研究新工艺、提高和改善材料性能的基本能力的新能源材料专门人才。毕业生可在化学能源、太阳能及储能材料等新能源材料领域从事科学研究与教学、技术开发、工艺设计等方面工作,也可继续攻读新能源材料及相关学科高层次专业学位。
新能源技术是21世纪世界经济发展中最具有决定性影响的五个技术领域之一,新能源材料与器件是实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术的关键。新能源材料与器件本科专业是适应我国新能源、新材料、新能源汽车、节能环保、高端装备制造等国家战略性新兴产业发展需要而设立的,是由材料、物理、化学、电子、机械等多学科交叉,以能量转换与存储材料及其器件设计、制备工程技术为培养特色的战略性新兴专业。
高校特色:
华东理工大学
以半导体材料技术、化学电源技术、太阳电池技术等为特色。未来就业集中在光伏太阳能、新能源开发和利用以及半导体材料器件的设计、化学电池开发等。
东南大学
依托电子科学与技术大类专业背景,专业内容侧重光电子材料及其应用方面,主要针对太阳能材料制备、检测和应用,可以拓展到生物能等其他新能源。
四川大学
一、碳金融发展现状
碳金融又称碳融资,泛指所有服务于限制温室气体排放的金融活动,包括直接投融资、碳指标交易和银行贷款等。《京都议定书》(以下简称“议定书”)建立了三种实现减排目标的国际合作机制,其中CDM是议定书中唯一涉及发展中国家的一种机制,其有两种操作方式:一是发达国家提供资金和技术,与发展中国家开展项目合作,通过与发展中国家项目合作所实现的经核证的减排量(CERs),用于发达国家缔约方完成议定书所规定的减少本国温室气体排放的承诺;二是发展中国家的企业或组织申请加入清洁发展机制,通过各种措施降低二氧化碳排放,获得经核证的减排量(CERs),并把这个减排量指标出售给发达国家。目前,我国的碳交易主要是基于CDM的交易,碳金融也主要是依托于CDM的金融活动。
近几年,碳交易规模显著增长,2010年全球碳排放权交易成交额同比增长了5%,达到1 200亿美元。彭博新能源财经(BNEF)分析认为,2011年全球碳市场将达到 1 360亿美元的交易额,比2010年增长了15%。作为发展中国家,中国已经被许多国家看作最具潜力的减排市场。目前中国在CDM项目及核证减排量(CERs)供应量方面已占领先地位。根据联合国清洁发展机制审核理事会数据,截止到2011年8月15日,我国共有1 522个项目注册成功,占全部注册成功项目总数的45.37%,这些项目的预期年减排量将达到320 871 334吨二氧化碳当量,占全部注册CDM项目预期年减排总量的63.82%。
随着CDM项目的发展,中国的碳金融市场在不断完善,已经具备了较好的人力、物力、组织和制度基础,对碳排量的计算、检测及实施积累了相当的经验。目前国内比较知名的排放权交易所主要有北京环境交易所、天津排放权交易所、上海环境能源交易所等,它们通过与国外合作,引进战略投资方,学习借鉴国外做法经验等多种方式,有效地推动了我国碳交易市场的发展。同时,我国的企业也积极参与到节能减排工作中,并在能源监测统计、汇报审计等方面建立了技术、设备和人才的基础。相关部委和各地方也在能源统计、审核监控方面有了一定的基础和经验,建立了能源消耗统计审核等制度。
二、科技型中小企业碳融资的意义
从2003―2008年我国科技型中小企业技术创新基金项目上报数(表1)可以看出,资源与环境、新能源与高效节能的低碳项目的上报数在逐年上升,二者在上报项目总数中的比重在2008年达到了15.27%,这从侧面说明我国科技型中小企业中从事新能源与可再生能源开发的企业数量较多。从国家发改委已经批准的CDM项目来看,减排的项目类别主要集中在电力行业,减排类型主要集中在新能源和可再生能源、节能和提高能效、甲烷回收利用等方面。从中还可以看出,我国已有科技型中小企业作为项目业主参与到CDM项目中,其中部分通过与国外合作(双边模式)共同开发,也有部分是以单边模式(主要指项目业主自己承担前期开发成本和风险,将项目注册成功后再寻找买家)独立开发。
由以上分析可知,作为技术创新的主要力量,我国科技型中小企业碳融资的潜力较大,加之科技型中小企业能为我国节能减排事业提供强大的技术支持,鉴于此,对科技型中小企业碳融资进行研究具有重大的意义:一方面,可以促进我国科技型中小企业快速发展;另一方面,可以推动我国低碳经济的可持续发展。本文中所提及的科技型中小企业主要指从事资源与环境、新能源与高效节能等低碳技术领域的企业。
三、碳金融对科技型中小企业的助推作用
(一)为科技型中小企业开辟了新的融资渠道
由于科技型中小企业自身具有高风险的经营特征,加之我国金融市场体系不健全,企业缺少必要的信用担保体系,使得不少科技型中小企业陷入融资难的困境。碳金融的发展,可以使科技型中小企业通过CDM项目,获得国际资金和技术的支持,同时科技型中小企业在运营过程减少的碳排量还可以通过碳交易市场向发达国家出售,获得收益。此外,我国商业银行在碳金融市场也为CDM项目提供融资、担保以及设计各种碳金融理财产品等服务,这在很大程度上缓解了以绿色技术创新的科技型中小企业融资难的问题。
(二)推动科技型中小企业技术创新
在CDM机制下,中国企业或组织参与CDM国际经济合作能够得到的主要是减排设备以及设备的维护和运行技术,而并不是减排设备的制造技术,因此,要实现可持续发展,最主要的还是发展自身的低碳技术,这是我国向低碳经济转型的关键。科技型中小企业作为技术创新的源头和技术成果转化的直接载体,应该积极响应政府关于节能减排的政策规定,以环境和能源技术为中心,加快节能技术、生物能源技术等低碳技术的开发,掌握具有自主知识产权的低碳技术。例如提高能源效率的技术、新能源和可再生能源技术、温室气体回收利用技术如煤矿甲烷回收技术等。表2为国家发改委批准的CDM项目数及估计年减排量情况,可以看出,有关新能源和可再生能源、节能和提高能效减排项目类型在我国CDM项目总数中占有很大的比重,估计其年减排量也占到了总减排量的67%左右。
(三)有助于科技型中小企业履行环境保护责任
气候变化是当前人类共同面临的环境问题,中国政府在2009年哥本哈根气候大会上提出了2020年我国单位GDP的二氧化碳排放量比2005年下降40%~50%的目标,并将其作为约束性指标纳入国民经济和社会发展的中长期规划中。科技型中小企业作为经济发展的重要支撑力量,在取得企业可持续发展的同时,也应该履行社会环境保护责任。对其而言,除了提供低碳技术和产品、进行碳交易外,还应该将碳管理纳入企业的管理与运营中,以降低整个企业经营过程中的碳排放水平。2011年6月26日,国内首个以温室气体自愿减排量为主要衡量指标的企业排行榜――中国企业自愿减排2010年度排行榜(表3)在北京,共有41家机构入选,其中有数家科技型中小企业名列榜中。这些机构通过购买自愿碳减排指标(VERs)的方式来抵消自身在运营企业或者组织活动过程中所产生的温室气体排放,减少温室气体排放量约21万吨。
万信达(广州)科技制品有限公司作为入选的科技型中小企业,名列11,率先完成广东省首个资源碳中和(碳补偿)项目。该碳中和项目是由万信达公司委托广州东润环境资源有限公司完成的。东润在检测、计算万信达2009年生产和商务运营过程中产生的温室气体排放量基础上,通过在北京环境交易所购买5 000吨资源减排量来抵消万信达2009年所产生的碳排放。万信达公司作为IT及媒介产品包装行业的领军者和环境友好型企业,在获得企业可持续发展的同时,履行了企业环境保护责任。
四、科技型中小企业碳融资的相关建议
科技型中小企参与CDM项目,离不开有效的碳金融市场,而碳金融市场的发展和完善,需要政府政策、金融机构资金以及企业技术等要素的支持。以下主要从政府和企业两个层面提出科技型中小企业碳融资的相关建议。
(一)政府层面
1.加大财政支持力度,鼓励科技型中小企业参与到CDM项目中
节能减排技术的研发或新能源的开发都需要投入较多的前期费用,因此建议政府制定专门针对科技型中小企业CDM项目的扶持政策。例如在税收、财政补贴等方面提供比一般企业更多的优惠,鼓励科技型中小企业致力于新能源和可再生能源技术等方面的研发和创新,引导其发展低碳经济。英国在2009年财政预算案宣布了4.05亿英镑的资金计划,用以支持其发展世界领先的低碳能源产业和绿色制造业。这笔资金的主要目的,就是支持开发和部署低碳技术,如风能、海洋能,并帮助吸引和保护英国低碳产业供应链上的投资。
2.建立科技型中小企业CDM项目咨询服务中介机构
大型的CDM项目及CERs交易审批程序复杂,并且需要经历很长的周期。我国申请CDM项目首先需向国家发改委审批;然后通过国际认证机构(DOE)的认证;最后由CDM执行理事会(EB)注册和签发。目前我国的科技型中小企业对CDM项目还缺乏认知,也没有意识到碳排放权给企业带来的商机。鉴于此,建议相关政府部门建立专业的科技型中小企业CDM 项目咨询服务中介机构,为科技型中小企业CDM项目提供咨询和指导,以辅助其完成审批和交易过程。
3.为科技型中小企业设立信贷绿色通道
为了应对气候变化,履行节能减排政策,近年来我国金融机构也参与到了碳交易市场中,为能源节约、能效提高和新能源开发等CDM项目提供“绿色信贷”等服务。截至2010年年末,我国兴业银行累计发放的节能减排贷款超过了1 000笔,金额近500亿元,可以实现年节约标准煤1 870多万吨,年减排二氧化碳5 000多万吨,年减排化学需氧量70多万吨。但是我国银行等金融机构在提供绿色信贷的同时,也制定了严格的审批程序和规则。因此建议银行等金融机构对申请CDM项目的科技型中小企业设立相应的信贷绿色通道,简化审批程序,满足科技型中小企业的融资需求,扶持科技型中小企业发展壮大。
通过以上分析,可以构建出一个科技型中小企业CDM项目(双边模式)各参与方的运作模式图(图1),包括科技型中小企业、国外投资方、政府、金融机构和咨询机构。
(二)科技型中小企业层面
1.小型CDM项目的捆绑交易
大型CDM项目的申请程序复杂,且存在较高的交易成本,而小型CDM项目的申请程序和规则比较简单,能够以较快的速度得到批准和建设,但由于小型项目所产生的认证减排量在规模上往往难以吸引购买者,因此建议科技型中小企业实施小型CDM项目的捆绑交易,捆绑项目所得的CERs可作为一个总体来销售,增加了其对潜在购买者的吸引力。同时,对小型项目进行捆绑,还可进一步降低小型CDM项目的交易成本。小型CDM项目主要包括以下三类:一是最大规模不大于15兆瓦的可再生能源项目;二是每年节能量不大于150亿瓦时的提高能源效率项目;三是每年直接排放低于1.5万吨二氧化碳当量的其他项目,此类项目可以包括能源项目、燃料转换、工序以及废物管理等。
2.合理控制CDM项目风险
CDM项目的开发涉及风险因素较多,主要有政策风险、项目风险、CDM风险等。政策风险来自国际减排政策的变化,如2012年后中国是否承担温室气体减排义务,决定了2012年后合同的有效性;项目风险主要是工程建设风险,如项目是否按期建成投产、资源能否按预期产生等。在项目运行阶段,还存在检测或核实风险问题,项目收入因此存在不确定性,也会影响金融机构的金融服务等。科技型中小企业由于自身规模等原因,抗风险能力弱,一旦风险演变成最终的损失,将给企业经营带来巨大的影响。因此,科技型中小企业应根据自身的实际条件及成本大小选择CDM项目,并在项目运行过程中合理预测风险并加以控制。
3.建立科技型中小企业联盟,共享碳交易信息
科技型中小企业要想保持核心竞争力,快速发展,就必须与相关企业结成广泛的联盟,以分享碳交易信息和先进的低碳技术。通过建立企业联盟,可以使科技型中小企业在了解自身低碳技术水平和潜在优势的同时,分享全球碳金融市场的交易信息,了解国际碳金融市场的走向,还可以分享其他科技型中小企业CDM项目成功的经验;通过联合行动,与各级政府部门建立互动机制,争取更多的政策支持。
五、结语
当前,我国的发展方式面临着由“高投入、高消耗、高排放”的粗放增长转向主要由技术进步和创新推动经济增长的迫切任务。作为一种金融创新机制,碳金融正在吸引越来越多的参与者加入到应对气候变化和发展低碳经济的领域中来,以获取低碳经济带来的商机。科技型中小企业也应该利用这一机遇,加快低碳技术的创新,为企业融得资金,并实现企业经济效益与环境效益的双赢。
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摘要总结了科技英文期刊和中文期刊英文摘要中的词汇冗余问题,包括名词、动词和修饰的冗余。通过实例分析这些中式英语的问题所在,并给出编辑修改建议,以唤起向科技英文期刊投稿的作者和编辑同行的关注,尤其是要注意中英文两种语言在思维方式和文化上的差异。关键词科技英文写作冗余词汇语言差异文化差异笔者在编辑《电力系统通信》英文摘要和负责英文期刊ELECTRICITY的管理工作过程中,不断遇到中英文两种语言差异的困扰,这种差异本质上是两种文化、两种思维方式的差异。本文仅就编辑工作中遇到的语言差异的一个方面———英语科技论文写作中的冗余问题予以总结,通过实例说明编辑的处理方法,以期唤起从事科技英文摘要和英文论文写作的作者和期刊编辑同行的注意。下文所有实例中,A为问题句,问题部分以下划线突出;B为编辑修改后的句子。
名词的冗余
较易识别的名词冗余在科技英文摘要、论文投稿或译稿中,有些名词明显多余,因为它们的意思已经包括或隐含在句子的其他元素中。有些不必要的名词并不单独出现,而是与冠词和介词结合成短语的形式出现,在这种情况下,去掉名词时要同时删去冠词和介词。例1中国东西部发电资源分布的不均衡促使电网互联加快了步伐。A:Unbalance of power resources distributed in east and westChina stimulates to accelerate the pace of grid interconnection.B:Unbalance of power resources distributed in east andwest China stimulates to accelerate grid interconnection.例1的A中下划线部分可删去,因为“to accelerate”;=“to increase the pace of”;。例2我国未来经济的发展在很大程度上将受制于能源的供给。A:The development of China's economy in the future will,to a large extent,depend on power supply.B:The development of China's economy will,to a largeextent,depend on power supply.例2的A中,动词的将来时已经足以表达“未来”;,而且“development”;也含“未来”;之意,所以“in the future”;可删去。
不易识别的名词冗余有些冗余的名词可能不太容易一眼看出,但稍加思考,可以发现它们对句子的意思没有任何帮助,如果删去之,会使句子简洁明了。例3那时,中国的电力市场并未真正形成,交易情况并不规范。A:At that time,power market in China was not formedcompletely,and the situation of trading was not normalized.B:At that time,power market in China was not formedcompletely,and its trading was not normalized.“situation”;是一个很容易多余的名词,常可删去。例4当前需重点解决的问题是要为可再生能源开发建立健康的投融资市场。A:The key to the solution lies in establishing a healthyinvestment and financing market for renewable energydevelopment[1].B:The solution is to establish a healthy investment andfinancing market for renewable energy development.“key”;有时是有用的,但也常可以删去,它还会带来更多不必要的词汇,如本句中的“lies in”;。
20世纪四五十年代以来,日本从西方国家引进技术再经过吸收和改良,节约了开发成本,缩短了开发时间,利用后发优势很快发展成为经济科技强国。但进入21世纪后,“模仿”空间几乎饱和,“重技术,轻科学”的发展模式已经不再适用。战后日本逐渐实施的“贸易立国”、“技术立国”战略已经无法给日本经济带来新的增长,甚至无法使日本摆脱长期的低迷。而新古典增长模型增长认为旨在通过增加积累提高长期经济增长率是无效的,内生增长理论也开始关注技术进步对经济增长的影响,足以见得“创新”已经成为经济增长的重要因素。此时日本政府认识到,必须进行独创性研究与开发,从“模仿”走向“创新”,增强产业国际竞争力, 摆脱其经济长期低迷的困境。1995年日本政府提出了“科学技术创新立国”战略,2002年将“知识产权立国”确定为国家战略,向“创新型经济”转型。
二、内生增长理论及国家竞争优势
内生增长模型认为增长的关键因素更集中于创新、技术进步、人力资本等对经济增长的影响。罗默(1990)将创意与经济增长的关系公式化,并认为长期经济增长率由社会中的总人力资本、研发部门人力资本配置以及市场利率共同决定;阿吉翁和霍伊特(2004)认为经济产出取决于中间投入的数量和质量,不同先进程度的中间产品体现了质量的改进,并且劳动力会逐渐从制造部门转向研发部分。迈克尔?波特的“国家竞争优势理论”也认为一国的贸易优势更多地依赖于知识的创造和吸收,一国的产业创新和升级的能力成为竞争优势的主要来源。
对于日本而言,突破内生增长理论和竞争优势理论的因素首先在于克服资源环境对于经济增长的束缚,其次是知识的正外部性问题以及人力资本的提升。在资源环境的硬性约束下,日本需要依靠“产官学”合作、科技基础提升、人才战略以及知识产权保护等竞争优势来是实现经济的增长和可持续发展,把资源环境的约束和国内市场竞争的压力转化为竞争优势升级的动力。
三、构建创新型经济的政策措施
(一)能源战略:内外联合确保能源安全
2006年开始,能源已成为日本的国家战略,并逐步建立了一套完整的能源政策,确保能源稳定供应,并积极推进节能和新能源开发。
1、发展新能源,能源结构多样化
1997年《促进新能源利用特别措施法》鼓励发展新能源与可再生能源; 2004年《新能源产业化远景规划》目标在2030 年前把太阳能、风能发电等新能源产业打造为支柱产业。日本还推出绿色电能批发交易机制,2009年开始实行《太阳能发电剩余回购计划》。据IEA2000年的数据,日本能源采用量世界第三,仅次于美国和法国。石油供给比率计划从1990年的58.3%下降到2030年的37.2%;天然气的份额预计上升7.7个百分点;核能、潮汐、地热、新能源等也呈上升趋势。
2、确保传统能源安全
石油储备是日本的一项基本国策,21世纪以来日本大幅增加国家石油储备,截止2007年底,日本石油储备量仅次于美国。另一方面,通过进口地域多元化,进口能源结构多样化进行风险分散。
3、提高能效,构建节能低碳模式
首先,调整产业结构。20世纪90年代以来日本逐渐转向知识密集产业,预计2020年服务业比重达到61.3%;其次,提高新能源与可再生能源的比重;再次,通过税收和补助金制度鼓励企业、家庭节能;最后,在法律层面对高耗能产品制定严格标准。从2000年到2007年世界主要经济体的GDP单位能源消耗来看,日本保持了较高水平,远超过美国等国家。在财政税收方面,日本对传统能源也进行了税率调整:
(二)“产官学”联合:促进研究成果向产业转化
在法律和政策钟茌方面,日本1998年通过了《大学技术转让促进法》;1999年制定了《产业活力再生特别措施法》;2000年制定了《强化产业技术力量法》;2001年提出3年内创立1000家大学风险企业;2003年“国立大学法人化”改革使国立大学拥有更大自,知识产权归属得以明确,“产学"合作创新成为大学发展的重要内容,激活了科研成果与产业需求对接互动的多重机制。政府还着力建设“产官学”中介机构,资金支持方面,政府也给予很大支持。
(三)知识产权立国:重视基础研究
1995年日本提出“科学技术创新立国”战略,1999年制定《科学技术基本法》,并从1996年开始制定每五年期的《科学技术基本计划》。为创建以发展知识产权为核心的国家创新体系,2002年将“知识产权立国”确定为国家战略并通过了《知识产权基本法》,开始重视基础研究并强调创新。
首先,研究开发投资上升,基础研究项目、重点领域预算显著增加。世界银行数据显示,第二期《科学技术基本计划》(2001―2006)开始后,日本R&D投入后上升至3.40%,超过了英美等国。其次,改善大学和研究机构设施,加强世界顶尖级国家基础技术研究。更加关注自然科学方面的诺贝尔奖获奖人数,在国际获得高度评价的基础研究论文比例,及申请国际专利的数量。第三,注重科学研究人员培养及其可持续发展,给予年轻研究人员充分发展空间。 目前日本科研人员已经达相当规模,2006年每百万人口中有5568.35人从事R&D研究,比OECD成员国平均人数高出2126.5人,在OECD国家中仅次于芬兰、冰岛等国。第四,重视数理基础学科教育,推进研究生教育改革。日本开始关注基础人才的教育和培养,教育重点转向数理基础学科。2006年文部科学省出台《研究生教育振兴施策要纲》,充分培养研究生知识技术创新能力。“21 世纪 COE工程”选择 50 所大学,113个尖端项目进行重点研究旨在培养世界最高水平的科研基地。最后,重视知识产权保护,完善专利制度。2003年3月 ,日本国会批准了《知识产权基本法》,成立了知识产权战略本部;从2003年起制定每年度的《知识产权推进计划》。
四、评述及对我国的启示
从日本向“创新驱动型经济”转型的轨迹来看,政府发挥了重要作用。第一,通过国家战略的设立确定一段时期内发展的主题和方向,每一个国家战略都基于当时日本经济发展不同阶段的特点和问题。第二,在法律层面给予有力的支持,从立法角度为政策的顺利实施提供有力的依据。第三,政府在财政补贴、税收方面给予新能源开发、“产官学”联合以及基础研究等支持。第四,政府充分发挥了宣传作用,对民众进行了指导和教育。日本在转型中取得了显著的成果,中日两国发展价值观均含有民本思想,也有着相近的发展路径,许多经验和教训都值得学习和吸取。对中国实行创新型经济有以下启示:
首先,政府可以从政策与法律、技术、金融三方面进行间接支持和引导,将市场作用与政府职能区分,以制度上的引导替代行政措施,给予企业和研究部门自由的创新环境。