1.2　可再生能源

    可再生能源是人类能源的希望。可再生能源, 是指风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能等非化石能源。这类能源有可再生、用之不竭、潜力巨大和利于环保等特点。正是基于这些特点, 各能源消费大国政府均把这类能源的开发利用放在越来越重要的地位, 纷纷投入巨资进行研发, 并已取得了显著成效。随着技术进步和规模扩大, 可再生能源开发利用的成本将会逐步降低, 对煤炭、石油等传统能源的替代会越来越大。2004年6月, 国际可再生能源大会形成了包含197个具体行动方案的《国际行动计划如果计划能够具体落实, 到2015年全球使用可再生能源的人口将达到10亿。举两个国家的例子加以说明。

    日本: 日本是矿产资源非常贫乏的国家, 其国内煤炭、石油储量很少。其能源消费量居世界第4 位,占世界消费总量的5.2%, 石油进口占世界的11.6% , 天然气占12.7%, 居世界第三位[ 1 ]。但日本坚持能源来源多样化和能源利用节约化的路子, 大力实施石油替代战略, 其石油对外依存度由20世纪70年代的77%降低到2001年的48%。1975年日本56%的电力来自石油, 2002 年为19% , 今后的目标是2012年降到16%。据2001年度统计, 日本太阳能发电的总装机容量已达45万kW, 2003年又上升到88.7万kW。在过去10年里, 太阳能发电的单位成本下降了90%。新能源被日本视为“国产能源”, 主要包括: 核能、太阳能、水力、废弃物发电、海洋热能、生物发电、绿色能源汽车、燃料电池等。1980年, 日本推出《石油替代能源法》, 设立了新能源综合开发机构(NEDO) , 开始大规模推进石油替代能源的综合技术开发。日本2005年能源白皮书显示, 2004年日本共投入1.7 亿日元用于太阳能发电的开发和研究, 投入1 346 万日元用于风力发电的开发和研究,投入7 190万日元用于生物能源研究。日本政府制定的目标是要求到2010年可再生能源供应量和常规能源的节能量要占能源供应总量的10% , 2030年分别达到34%。目前日本风力发电量居世界第三位, 到2010年将达到200万kW。2004年6月新出台的《基本能源政策》强调, 为了更大程度保障能源供应安全, 将进一步寻求能源多样化, 核心是依靠核电, 鼓励使用天然气, 减少石油比重, 到2010年将石油的消费比重降低到46% , 天然气提高到15%。在日本,新能源也逐渐进入百姓生活中。安装了发电装置的新型路灯逐渐普及, 它白天吸收太阳能, 晚上自动照明。日本政府还对购买太阳能发电装置的家庭补贴50%安装费用。如果家庭太阳能发出的电白天不用的话, 还可以卖给电力公司或者政府[ 1 - 2 ]。

    德国: 德国是能源相对匮乏的国家, 能源消费量占世界的3.2% , 居第6位, 石油进口量占世界进口量的5.5% , 天然气占13.0% , 居世界第二位。但10年来, 能源消费平均增长率几乎为零[ 2 ]。2004年8月新的《可再生能源法》生效, 保证20年内为可再生能源电力给予一定补偿, 明确提出到2020年使可再生能源发电量占总发电量的20% , 能源长期的目标是到2050年一次能源的总消费量中可再生能源至少要供应50%。德国出台用优惠贷款及补贴等方式扶助可再生能源进入市场, 曾制定促进可再生能源开发的《未来投资计划》, 政府每年投入6 000多万欧元用于开发可再生能源。2004年可再生能源发电量突破全国电力供应量的10%, 年销售额达100亿欧元, 每年减少二氧化碳排放约6 000万t。2004年太阳能装置增加50% , 达到300 MW。德国风力发电占可再生能源发电量的54%, 满足全国4%的用电需求, 是全世界风能发电量的1 /3。德国还在计划加大开发海上风能发电力度, 到2010年达到风能发电3 000MW。

    另据了解, 欧盟到2010年可再生能源发电比例将达到22%; 北欧国家提出利用可再生能源发电逐步替代核电。法国到2010年将达到22%; 英国到2010年将达到10% , 2020年达到20%; 丹麦目前风能发电比例达到18%, 而且还在继续发展。澳大利亚到2010年可再生能源发电比例将达到12.5%; 美国到2020年风力发电将从现在的1%增加到5%。

    中国情况从目前技术水平和企业经济效益看, 可再生能源利用前期投资大, 成本高。但站在国家角度, 把环境因素考虑进来, 煤炭等矿物能源的利用成本至少增加一倍。再以历史发展的眼光看, 可再生能源最终将替代矿物能源, 成为能源利用的主力军。因此, 中国政府必须高度重视可再生能源开发利用的研究和应用, 争取在该领域与发达国家保持同步。

    中国可再生能源资源丰富。据测算在今后20—30年内, 具备开发利用条件的可再生能源预计每年可达8亿t标准煤。对于风力, 国家气象局提供的比较可靠的资料是, 中国陆地10 m高度可供利用的风能资源为2.53亿kW。陆上50 m高度可利用的风力资源为5亿多kW。现在, 大型风机的高度可达100 m, 这个高度可利用的风能更大。世界上公认, 海上的风力资源是陆地上的3～5倍, 即使按1倍计算, 中国海上风力资源也超过5亿kW。所以, 中国的风力资源远远超过可利用的水能资源。研究表明, 地球地热能的蕴藏量相当于煤炭储量热能的1.7亿倍, 可供人类消耗几百亿年。中国地热资源丰富, 仅已发现的地热露头点就有3 200 余处, 全年天然放热资源量折合35.6亿t标准煤。另外, 中国还有比较丰富的生物质能(乙醇、沼气) 、海洋能等。

    虽经多年的开发利用, 中国对可再生能源利用水平依然很低, 在发展速度和水平上还远低于大多数发达国家, 也落后于印度、巴西等发展中国家。胡锦涛同志在国际可再生能源大会上十分形象地阐述了可再生能源“既有这么多本事为什么不使出来呢?”的原因, 一是“人们认识所限, 有眼不识金镶玉, 轻慢了它, 它当然就不出力”。二是“人们的固执, 明知可用就是不用, 甚至不许别人用”。例如保定天威英利新能源有限公司, 本是原国家计委太阳能产业化示范项目, 1999年投产, 原计划年产6 MW, 但投产后供不应求, 2005年利用外国资金以补偿贸易方式投资4亿元扩展到年产70MW, 总规模已居世界第3位, 仍供不应求, 但90%以上产品出口欧美, 这并不是中国不需要太阳能, 而是国外有扶持可再生能源法律和实行可再生能源优惠上网电价以及全社会分摊费用, 从而促进了当地可再生能源市场需求。

    中国将于2006年1月1日正式实施的《可再生能源法》, 明确了政府、企业和用户在可再生能源开发利用中的责任和义务, 提出了包括总量目标制度、发电并网制度、价格管理制度、费用分摊制度、专项资金制度、税收优惠制度等一系列政策和措施。相信在未来若干年内, 中国可再生能源利用将会取得快速发展。

    1.3　天然气水合物

    天然气水合物也称甲烷水合物, 可燃冰, 是近20年来在海底和冻土带发现的新型洁净能源, 是甲烷分子和水分子在一定的温度和压力条件下相互作用所形成的冰状可以燃烧的固体。据估算, 世界上天然气水合物所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气的2倍。1995—2000年, 日本对甲烷水合物资源进行了基础性研究, 根据超声波勘探结果推测,其周边海底埋藏着约7万亿m3 的甲烷水合物, 相当于日本100 年的天然气使用量。日本政府制定了自2001—2016年的“甲烷水合物开发计划”, 2004年在日本近海开始试验性开采。

    甲烷开采面临的问题, 一是效益问题, 开采的经济价值; 二是技术问题, 甲烷也是一种导致地球环境变暖的物质, 如果在空气中扩散, 将造成严重环境污染。

    中国海洋物探创始人之一, 中国工程院院士金庆焕说: “天然气水合物是未来人类最理想的替代能源之一, 它将改变世界地缘政治”。中国从1999年开始对天然气水合物开展实质性的调查和研究, 5年来已在南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等发现其存在的证据, 据预测, 前景十分广阔。