发布时间:2023-09-26 08:32:23
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中图分类号:F426.2;F424.3 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)05-0253-01
1 导言
工业革命的出现推动了社会生产力的发展,对人类社会经济、政治、文化、军事、科技等方面产生了巨大的影响,提高了人们的生活水平。但是在工业化发展的过程中,人们过度开发利用煤、石油等化石能源,导致能源需求量不断增大,环境污染问题加剧,使人类的生存环境受到了巨大的影响。气候作为人类赖以生存的自然环境的一个重要组成部分,它的任何变化都会对自然生态系统以及社会经济系统产生影响。随着我国社会经济的快速发展和人口数量不断的增长,政府开始重视能源问题对经济发展的影响,开始探索新的经济发展模式,主动调整发展战略,倡导发展循环经济和低碳经济,大力发展新能源产业,加大新能源技术应用研究,从而降低能源消耗、减少温室气体的排放量、减轻工业化发展对生态环境的影响。新能源技术作为低碳经济中的关键支点,对于发展低碳经济有着十分重要的作用。在低碳经济环境下要不断发展新能源技术,不断提高新能源技术水平,才能更好地为发展低碳经济服务。
2 新能源技术发展与应用现状
2.1 生态能源
主要的生态能源共有三种,这三种转换形式分别是直接燃烧的生物质气化、热化学转换的生物质液化以及生物学转换层面上的生物质发酵,这三种生态能源是我国传统能源的重要补充,也是发展新能源技术的重要实践,生物质能源在欧洲的一些发达国家已经得到了充分的利用,在我国生物质能源依然处于起步阶段,还有很大的发展空间,需要向德国、英国等生物质能源大国进行借鉴学习。
2.2 地热能
利用地热能发电是我国节能环保的重要途径,地热能可以储存在发电装置内,也可以直接利用,进行采暖、洗浴、温湿等应用。地热能具有低成本、可再生等优点,同时能源的转换效率较高,但在20世纪,因为开采的难度性较大,我国一直搁置了地热能的利用。目前我国多个地方已经开始进行地热能的商业化,地热能领域还有巨大的潜力与商业前景。
2.3 太阳能
由于太阳能的收集简单与低廉性的特点,深受我国新能源公司的青睐。在发达国家太阳能也是主要的发电能源之一,美国、西班牙、日本相继建立了太阳能运行装置,促进了太阳能从自然能源走向商业化能源的进程。
2.4 风能
风能的应用作为能源主要有两种形式,第一是风能发电,第二是直接利用风能作为能源,第二种通常的应用为带动水泵提水,利用风能带动各种机械装置。
2.5 海洋能
海洋能是指依附在海水中的能源,通过各种转换方式进行能源的利用。海洋能主要由波浪能、抄袭流与洋流,潮汐水坝、海洋能转换、盐分梯度渗能。波浪能主要指在海浪的运动中产生的能源,可以用特殊的机械设备进行收集,如今波浪能的应用已经开发了几个1MW以下的示范项目和少数的大型项目,工业界的目标是开发出商业化技术。潮汐流和洋流的能源利用建于1967年的法国潮汐能大坝,以及建于20世纪80年代的加拿大电厂都属于潮汐能与洋流的能源应用。
3 新能源技术的特征
3.1 新能源技术具有低碳的特征
由于现阶段使用的煤炭、石油等化石能源产生的二氧化碳等其他排放物较高,所以称之为高碳技术。新能源低碳技术主要是指利用一些低碳或者无碳的自然能源进行生产生活,例如太阳能、水能、风能、生物能等。新能源低碳技术与高碳技术相比较所产生的二氧化碳和其他排放物较低甚至没有。新能源低碳技术的应用有助于减轻温室气体的排放,改变现有的生存环境。
3.2 新能源技术具有战略性
随着社会经济的不断发展,特别是工业化的发展,人们对于煤炭、石油等化石能源的依赖越来越强,但是这些能源都属于不可再生能源,终有一天会枯竭。与传统化石能源不同的是,太阳能、水能、风能和生物能这些都属于是可再生的能源,而且储量是非常多的,不会出现枯竭,可以保证能源使用的安全。随着国家大力倡导发展循环经济和低碳经济,新能源技术产业将会成为社会经济发展的重点产业,对于国家社会经济的发展有着重大的影响作用,是国家可持续发展战略中一项主要的措施。同时,新能源技术具有绿色环保无污染的特点,符合国家建设节约型社会和环境友好型社会的要求,有助于促进社会的协调发展。
3.3 新能源技术具有不确定性
目前我国对于新能源技术的应用还处于初级阶段,在发展和应用过程中有着诸多的不确定性因素。由于新能源技术是一项新兴的技术,人们对于新能源技术市场又不够了解,因此新能源技术的投资具有高风险。但是正是因为新能源市场中有着诸多的不确定性因素,所以新能源技术又具有高回报的特征。
4 低碳经济下我国新能源企业发展对策
4.1 建立层次结构先进合理的新能源产业体系
依靠我国微观与宏观调控的手段,进行合理的资源分配,争取建立以传统能源为主、新能源技术为必要补充的能源市场,增加风力发电、水力发电、太阳能在我国能源消耗中的比重,由于对这些清洁能源大力使用,能够有效地对我国的环境进行改善,建立第二代生物质能源的应用。
4.2 培育拉动性强的领头企业,大力宣传新能源
依靠我国经济政策对能源市场进行调整,协调传统能源企业与新能源企业的关系,并大力扶持新能源龙头企业,为后续的跟进企业开辟市场。进行新能源技术的前期研发,以及基础设施的建设都是龙头企业应该负起的责任。同时龙头企业也瓜分了新能源企业的大半块的市场,能够有新的资金用于高科技新能源技术的研发、新能源广告的宣传、新能源宣传市场的完善。鼓励新能源龙头企业建立产业基地,鼓励新能源企业就地取材,减少运输量和成本的消耗。
4.3 完善科学技术创新体系,提高低碳经济下新能源利用率
新能源企业相比于传统的能源企业的优势在于,新能源企业具有巨大的发展前景与市场潜力。因此完善新能源企业的理论体系,研发更先进的新能源技术是如今发展的一个重要环节。同时改革新能源的O备,使新能源设备现代化,并且改善新能源企业之中格格不入的部分。大力的招商引资,为我国的新能源的发展提供资金上的保障,同时大力宣传新能源的环保性能与实用性,减少市场与新能源技术的隔阂,给银行贷款给新能源提供一条有效的沟通渠道。完善新能源的产业政策,给新能源企业的发展创造有利条件,减少我国资源浪费,提高能源的利用率。
结束语
随着传统化新能源的日益枯竭和环境污染问题的日益严重,新能源的开发和应用将会成为社会发展过程中最主要的清洁能源。在可持续发展的理念下,节能减排势在必行,发展低碳经济已经逐渐成为社会发展的必然趋势。新能源技术未来将会成为社会经济发展的新支点和新产业,在低碳经济环境下不能只单单停留在某个产品开发和环节应用中,要把新能源技术发展成为一个有效的产业链,使其成为一个有竞争力的产业。在新能源技术发展的过程中,要不断强化新能源技术的创新意识和知识产权保护意识,加大新能源技术专业人员的培养力度,加强地区和机构间的合作只有通过不断的提升新能源技术,减少对传统化石能源的利用率,降低二氧化碳及相关排放物的排放量,才能真正实现低碳经济的良性发展。
参考文献
[1] 乔梅,李时黎.中国新能源产业发展障碍与对策研究[J].长春大学学报,2016,(09):6-11.
中图分类号:TE08 文献标识码:A 文章编号:
前言
能源的应用在当前社会中是一个极为严重的问题,而且随着科技经济的迅猛发展,人们生活质量水平的不断提高,建筑用能量也急速攀升。据统计,建造和使用建筑直接、间接消耗的能源已经占到全社会总能耗的46.7%,且呈现上升趋势。其中民用建筑的采暖、照明和空调三项能源消耗就占到建筑总消耗的50%——70%。近年来,我国为节能减排,建造绿色建筑而开始大量应用一些新能源技术,下文就对新兴的绿色能源(如太阳能、地热能以及风能等)及其使用技术在民用建筑应用中所存在的问题提出一些思考,探讨如何更好地使用新能源技术。
一 新能源在民用建筑中的应用现状
1 太阳能
太阳能指的是太阳光的辐射能量,是一种绿色且可再生能源,其具有资源丰富、清洁无害和地域限制少等诸多的优点,因而其相关产品及应用技术与建筑的结合成为实现民用建筑节能的有效途径之一。
太阳能在民用建筑上的应用包括以下两个大的方面:
(1)太阳能的直接热能应用。主要是采用平板或真空管太阳能集热器来实现热能的回收。通常平板太阳能集热器可使热水达到70℃——90℃,而真空管太阳能集热器可使热水达110℃的高温,这就为利用热能取暖,生活热水以至空调制冷等应用提供了可能性。但是由于太阳能容易受天气的影响而具有不稳定性,因此需要利用电炉或燃气炉进行必要的能量补给。
(2)太阳能间接电能应用。主要是利用硅晶片的光电效应来产生电能,这个完全可以满足民用建筑的通风能耗需求。
目前多数建筑对太阳能的光热利用还普遍停留在“生产生活热水”这样低水平的应用层面上,再加上产品成本较高,价格恶性竞争等原因,使得一些产品粗制滥造,质量低劣,导致消费者产生了信任危机,从而使太阳能技术和产品在民用建筑中的应用推广面临着严峻的考验。 2 地热能
地热能是贮存于地球内部的一种巨大的洁净能源。地热资源的利用可分为地表地热和深层地热,在民用建筑中多为地表地热的应用。我国拥有丰富的地热资源,利用地表浅层地热的地源热泵技术近年来得到了长足的发展。地源热泵技术是利用地下的土壤、地表水、地下水温相对稳定的特性,通过消耗电能,在低温天气把低位热源中的热量转移到需要供热或加温的地方,在高温天气还可以将室内的余热转移到低位热源中,从而达到供热或制冷的目的。与此同时,它还可以供应生活用水,可谓一举三得,是一种有效利用能源的方式。
地源热泵包括三种不同的系统:
(1)以利用土壤作为冷热源的土壤源热泵;
(2)以利用地下水为冷热源的地下水热泵系统;
(3)以利用地表水为冷热源的地表水热泵系统。
其最大的技术特点就是只需消耗少量的高品位能源,便能将蕴藏在浅层地下的低品位能源开发利用,以此来满足建筑物的供暖、空调和热水供应需求,这样达到了节能减排和保护环境的双重目的。因此利用热泵技术开发利用浅层地热能是目前最受欢迎的一项新技术。但是我国的热泵技术还处于初级阶段,与发达国家还存在着一定的差距。造成这一现状的主要因素是由于目前我国各地对岩土地质材料的性质缺乏全面系统的测试和统计分析,因而该技术仍处于按经验设计实施的阶段,导致时常发生热泵系统运行效果与设计要求偏离过大的现象,造成了地热资源的无谓浪费。 3 风能
风能就是地球表面大量空气流动所产生的动能,是一种由太阳辐射热引起的自然现象。风能利用的主要形式有风力发电和风能动力两种,其中又以风力发电这一形式为主。在民用建筑中大多选用微型或者是小型的风力式发电机,这类相关产品在我国已具备了较为成熟的技术。
我国风能资源丰富,主要分布在东南沿海及附近岛屿,内蒙古、新疆和甘肃河西走廊以及东北、西北、华北和青藏高原的部分地区。目前在风电技术和设备制造方面我国已具有领先的优势,但当务之急是应当加快探索我国沿海岛屿、城镇乡村的建筑领域,尤其是在城市高层建筑上因地制宜地发展直接利用风能资源的先进技术。
二 新能源技术在推广应用中存在的问题及改进方法 在民用建筑领域,新能源技术推广应用存在的主要问题是成本问题。譬如,目前风力发电系统和太阳能光伏发电系统在民用建筑中使用时,由于造价过高,不能产生规模效应,出现电能效益与其系统造价严重脱节的现象,从而陷入了无法收回投资成本的尴尬境地。在大力开发新能源的今天,建筑领域在有效开发利用可再生资源的同时,还需考虑如何合理降低开发和转化利用的成本,摆脱低质低价的恶性循环,步入良性发展的健康轨道。这已然成为当前新能源开发中急需解决的重要课题,应该从以下几个方面做好相关工作:
1应根据不同地方的气候和环境特点,制定出相应的适合各地区新能源开发利用的中长期发展规划,并按照规划分步实施。与此同时,需进一步加强财政、税收等经济激励政策方面的探讨工作,适时出台一些鼓励性的政策措施。另外,在加大政策扶持和资金投入的基础上,国家应尽快完善与之相适应的配套法律法规,并从建设规划、设计、监理和工程竣工验收以及运行效果等各关键环节强化监督管理,尤其应重点加强对新能源技术在民用建筑应用中的能效考评工作,使新能源绿色建筑的规范化、标准化、法制化的建设环境得以逐步形成。
2应打破目前该行业中各自为阵的分散局面,加强行业或部门之间的相互交流与合作,并在此基础上,大力开展新能源产品与建筑产品的集成化技术研究工作,使太阳能、风能和地热能等相关设施与建筑进行有机的结合,并满足与建筑主体同时设计、同步施工和具备相同使用周期的要求,以最大限度地利用新能源解决民用建筑供暖、空调、照明和生活热水等日常用度需求,使建筑产品在逐渐降低对常规能源消耗的同时,还能逐步实现绿色环保和低能耗的建设目标。
3应该在太阳能的转化技术方面突破低温利用的制约瓶颈,着力开发中高温太阳能光热利用的核心技术产品,特别应在新型高效中高温太阳能集热器的研究开发上狠下功夫,在提高太阳能装置转换效率的基础上拓宽太阳能技术产品的应用领域。
4为了充分利用和保护地热能这一宝贵的清洁能源, 应加强基础资料的测试研究和统计分析工作,并引进和学习发达国家的先进技术及宝贵经验。严格制定地热资源开发的审批制度,在统一规划指导下,逐步推动地热开发利用向着规范化、规模化、商业化的方向发展。同时,还需避免造成地热资源的浪费或地下水质资源污染,使我国的地源热泵应用技术早日步入可持续的科学发展轨道。
结束语 总而言之,在民用建筑行业风生水起的现状下,开源节流是降低能耗的关键。民用建筑新能源开发和利用是顺应当前社会可持续发展以及环境保护大趋势的有效举措。这不仅是确保我国中长期能源供需平衡、减少环境污染的先决条件,还是提高能效、达到中等发达国家能源利用水平和实现经济持续增长的有效措施。需要从根本上克服各种阻力,将全社会利于新能源发展的要素有机的结合起来,全力推进民用建筑领域新能源技术的开发利用工作,从而保障社会经济和生态环境的可持续健康发展。 参考文献
[1] 谷海玲,彭宏艳,佟晓鹏,等.民用建筑节能影响因素分析[J].节能,2008(6)
中图分类号:TE09 文献标识码:A
0.引言
在社会经济快速发展的当下,人们过度地开发利用煤、石油等化石能源,使得环境问题越来越严重,人们赖以生存的环境受到了巨大的威胁,而环境问题日益严峻的形势下,人们迫切需要寻找新能源来取代这些能耗高、污染重的能源,走低碳经济发展道路。而低碳经济的发展离不开技术,要想真正地实现低碳经济,就必须加大新能源技术的研究,以技术为核心,来降低能源消耗,减少温室气体的排放,从而实现经济与环境的协调发展。
1.低碳经济的概述
所谓低碳经济就是在可持续发展理念指导下,通过各种手段,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗、减少卫视气体排放,从而达到经济与环境协调发展的一种经济发展形态。这种经济发展形态是在全球气候变暖和环境污染问题日益严重的背景下提出来的。在现代社会里,社会发展速度的加快使得高碳能源的消耗不断加剧,而高碳能源消耗的加剧不仅会引起温室效应,同时还会恶化环境。由于全球气候变暖、环境问题日渐严重,人们赖以生存的环境受到了威胁,不利于社会经济的可持续发展,在这样的环境下,发展低碳经济具有紧迫性。低碳经济符合了我国可持续发展战略要求,发展低碳经济有助于解决能源短缺问题,减少高碳能源的消耗,降低二氧化碳的排放量,从而缓解温室效应的恶化,推动我国社会经济的可持续发展。
2.低碳经济环境下新能源技术的特征
2.1 低碳
在低碳经济环境下,新能源技术最突出的特征就是低碳。新能源技术主要是利用一些低碳或者无碳的自然能源作为人类生产的能源,如太阳能、风能、谁能等,在使用这些能源的过程中,所排放的二氧化碳非常少甚至是没有,有利于温室效应的控制,改善环境质量。
2.2 战略性
S着工业的发展,对能源的消耗也越来越大,而石油、煤炭等资源属于不可再生资源,这些资源越用越少,同时在石油、煤炭等资源消耗过程中也会排放大量的二氧化碳,引起温室效应,在这样环境下,低碳经济已经迫在眉睫。在低碳经济要求下,新能源技术符合了我国可持续发展战略要求,具有显著的战略性特征,加快新能源技术的研究和应用有助于社会的可持续发展。
2.3 不确定性
目前来看,我国对新能源技术的应用还处于初级阶段,在新能源技术的应用过程中存在着许多的不确定性因素,这些不确定性因素的存在给新能源技术带来了很大的不确定性。同时新能源技术是一项科研成果,还需要进行实践来证明其效果,由于不确定性因素的存在,使得新能源技术投资存在一定的风险。
3.低碳经济环境下新能源技术发展现状
在低碳经济环境下,大力开发利用新能源已成为必然,在这种环境下,新能源技术也取得了较快的发展,如光伏发电技术、海洋能技术、地热能技术等,这些新能源技术的发展为新能源的开发利用提供了技术保障。
3.1 光伏发电技术
光伏发电技术是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。这种技术不仅安全、可靠,同时还无噪音、污染少,无需消耗燃料和架设输电线路即可就地发电供电。另外,光伏发电技术不受资源分布地域的限制,可利用建筑屋面的优势,如无电地区、地形复杂的地区等。
3.2 海洋能技术
海洋能技术就是开发利用海洋能的一种技术,而海洋能是指依附在海水中的可再生能源,海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量,这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。中国实海况海浪发电研制商产设备。技术人员可以对各种海浪发电机进行测试,并可将海浪发电机产生的电能通过液流运送到岸上,出售给消费者。
3.3 地热能技术
地热能作为由地壳抽取的天然热能,这种能源来自于地球内部的容颜,并以热力形式存在,地热能不仅属于一种可靠的再生能源,同时也是一种较为理想的清洁能源。加大地热能的开发利用也是发展低碳经济的内在要求。而地热能技术是针对地热能开发利用的一种技术,这种技术主要还有待于深入地研究,尤其是对开采点的准确勘测以及对地热蕴藏量的预测。
3.4 风能技术
所谓风能技术就是运用风能来满足生产需要的一种新能源技术。风能作为一种有地球表面大量空气流动而产生的一种能量,风能量比较丰富,而且广泛分布,利用风能取代那些高碳能源,能有效地缓和温室效应。当前,风能的利用主要以发电为主,针对这种新能源技术,还需深入研究,推广风能应用范围。
4.新能源技术的发展建议
4.1 加大新能源技术研究的投入
在低碳经济环境系,加大新能源技术的应用已成为必然,但是我国新能源技术应用整体还处于初级阶段,新能源技术还不够成熟,从而造成新能源的利用率不高。为了推动低碳经济的发展,国家就必须加大新能源技术的投入,为新能源技术研究提供保障。一方面,国家要给新能源技术的发展提供政策保障,要鼓励新能源企业和科研人员积极参与到新能源技术研究工作中去,从而不断提高我国新能源技术研发水平;另一方面,要加大创新,提升新能源设备的研发技术,建立有效的新能源市场竞争机制,根据我国发展需要完善相关机制,从而为实现低碳经济的发展提供保障。
4.2 加强国际合作
新能源技术作为低碳经济发展的保障,伴随着低碳经济的发展,加快新能源技术的研发也越来越重要。但是就我国新能源技术而言,与国外那些发达国家相比还存在着一定的差距,因此,在发展新能源技术的过程中,应当积极加强与国际合作,学习国外先进的技术理念,就新能源技术领域展开合作,从而不断促进我国新能源技术的发展。
结语
综上所述,在能源、环境问题日益突出的环境下,发展低碳经济已成为必然。低碳经济是我国可持续发展战略的内在要求,实现低碳经济的发展对我国社会的可持续发展有着积极的作用。在低碳经济发展过程中,新能源的开发和利用将成为社会发展过程中最主要的清洁能源,新能源技术也必将成为社会经济发展的新产业。为了推动低碳经济的发展,就必须加大新能源技术的研究,要加大创新,将新能源技术发展成为一个有效的产业链,使其成为一个有竞争力的产业,同时,要强化国际合作,学习国外先进的技术理念,不断提高我国新能源技术水平,以先进的技术为依托,真正地实现节能减排,推动低碳经济的良性发展。
参考文献
[1]吴辉.低碳经济环境下的新能源技术发展研究[D].合肥工业大学,2012.
[2]郝翔.低碳经济环境下的新能源技术研究[J].中国高新技术企业,2016(34):106-107.
[3]吴辉.低碳经济背景下的新能源技术经济范式研究[J].四川理工学院学报(社会科学版),2011(3):101-105.
中图分类号:U469.7 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)09-0358-01
一、汽车排放污染物对人体的伤害
汽车排放污染物中含有大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等,这些物质对人类和整个生态环境危害极大。
一氧化碳(CO)与人体血液中的血红素有很强的亲和力,使血液丧失对氧的输送能力而产生缺氧中毒。当环境中CO的浓度超过100?pm(100×10-6)时,人体就会产生头晕、乏力等不适感;随着CO浓度的增加,会进一步产生头痛、呕吐、昏迷等症状;当CO浓度超过600?pm
时,短期内会引起窒息死亡。汽车废气中排出多种氮氧化物(NOx),其中一氧化氮(NO)与人体血液中血红素的亲和力比CO还强,两者结合后会产生与CO相似的症状,一般情况下对人体的眼睛、鼻子、咽喉、支气管和肺部等会带来更大的损害,严重时至人于死地。碳氢化合物(HC)为燃油未经完全燃烧后排出的气体,具有一定的毒性和易燃易爆的特性,其中的苯类物质又具有致癌作用。HC与NOx在阳光下极易发生光化学反应,形成以臭氧(O3)和以醛类为主的光化学烟雾。当O3达到一定浓度时,会令生物在短期内发生高温氧化而脱水死亡;醛类有机物带有毒性,对眼睛和呼吸系统有强烈的刺激作用,严生的会导致中毒死亡。二氧化硫(SO2)为燃油中的硫燃烧后的生成物,人体吸入SO2后,即产生咳嗽、咽喉肿痛呼吸困难、胸闷、四肢乏力,进一步会引起支气管炎、肺炎和心脏病等,严重的会导致人畜死亡。SO2还极易与大气中的水蒸气结合生成亚硫酸烟雾,达到一定积聚量后便形成酸雨,使水土酸化,破坏林木、植物的。故此,应尽量减少燃油中的含硫量。铅(Pb)为一种有毒的金属,它由燃油中的铅化物添加剂(如四乙铅)经高温燃烧后还原而成的铅微粒。铅与血液中的血红素结合后,使血红素产生异变。当血液中的铅含量达到一定的程度时,会积聚于肝、肾、大脑和脊髓中,严重地破坏人体的神经系统和造血功能。碳微粒和其他杂质粉尘是柴油机的主要排放物,由于其粒径极小,约为0.01~0.2um,能长期悬浮于空气中,易于通过呼吸系统而沉积于肺泡内,极具致癌作用。
二、新能源汽车对汽车排放的影响
新能源汽车是指采用非常规车用燃料作为动力来源(或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置),综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车包括混合动力汽车、纯电动汽车(BEV,包括太阳能汽车)、燃料电池电动汽车(FCEV)、氢发动机汽车、其他新能源(如高效储能器)汽车等。在能源紧缺,环境污染越来越严重的今天,新能源汽车已成为汽车产业未来发展的趋势。
1.混合动力汽车
混合动力是指那些采用传统燃料的,同时配以电动机发动机来改善低速动力输出和燃油消耗的车型。按照燃料种类的不同,主要又可以分为汽油混合动力和柴油混合动力两种。国内市场上,混合动力车辆的主流都是汽油混合动力,而国际市场上柴油混合动力车型发展也很快。
优点:(1)采用混合动力后可按平均需用的功率来确定内燃机的最大功率,此时处于油耗低、污染少的最优工况下工作。需要大功率内燃机功率不足时,由电池来补充;负荷少时,富余的功率可发电给电池充电,由于内燃机可持续工作,电池又可以不断得到充电,故其行程和普通汽车一样。
(2)因为有了电池,可以十分方便地回收制动时、下坡时、怠速时的能量。
(3)在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放。
(4)有了内燃机可以十分方便地解决耗能大的空调、取暖、除霜等纯电动汽车遇到的难题。
(5)可以利用现有的加油站加油,不必再投资。
(6)可让电池保持在良好的工作状态,不发生过充、过放,延长其使用寿命,降低成本。
缺点:长距离高速行驶基本不能省油。
2.纯电动汽车
电动汽车顾名思义就是主要采用电力驱动的汽车,大部分车辆直接采用电机驱动,有一部分车辆把电动机装在发动机舱内,也有一部分直接以车轮作为四台电动机的转子,其难点在于电力储存技术。由于电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力、风力、光、热等,解除人们对石油资源日见枯竭的担心。电动汽车还可以充分利用晚间用电低谷时富余的电力充电,使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有关研究表明,同样的原油经过粗炼,送至电厂发电,经充入电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量,正是这些优点,使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。有专家认为,对于电动车而言,最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程,与混合动力相比,电动车更需要基础设施的配套,而这不是一家企业能解决的,需要各企业联合起来与当地政府部门一起建设,才会有大规模推广的机会。
优点:技术相对简单成熟,只要有电力供应的地方都能够充电。
缺点:蓄电池单位重量储存的能量太少,还因电动车的电池较贵,又没形成经济规模,故购买价格较贵,至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的1/3,这主要取决于电池的寿命及当地的油、电价格。
结论
目前环境污染带来的问题日渐严重,城市空气质量的恶化,全球大气变暖,这些与我们密切相关的环境状况使我们忧虑,经济发展与生活环境恶化之间的矛盾日渐突出。目前减少汽车排放污染的主要手段是提高燃油的质量和对尾气排放进行控制,推行汽油无铅化和使用代用燃料。但仅仅这些还是不够的,还应制订适合我国国情的汽车排放标准,建立完善的汽车排放控制管理系统,对汽车排气污染进行深入全面的控制,同时广泛地对汽车尾气污染的危害进行宣传,督促车主对车辆实行妥善的维修和保养,改善车辆的使用状况,以达到减少尾气排放的目的。拥有一个清洁舒适安全的自然环境,是全人类共同的心愿。采取有效的措施对汽车排放进行控制,减少汽车排放对大气造成的污染,需要大家共同的努力。
参考文献
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.11.139
目前,全球济和科技已经发展到了一定的阶段,人们生活水平较之以往有了非常大的提升,电能作为人民生活和工业生产的重要能源,其需求量在日益增长。在这种形势下,基于新能源的分布式电源在电网中的应用可以增强电力企业在市场中的竞争优势,使其在电网系统中的地位愈发凸显。
1 分布式发电技术的基本概念
分布式发电是在集中式发电方式的基础上提出的一种相对技术,一般指的是发电功率大约为50kW,分散布置在用户周围的一种发电技术,该技术具有小型模块化、可靠性高、运行效率高等特点。从广义上来讲,分布式电源是指安装在电力用户周边的一种小型发电设备,与传统的电厂相比,该技术拥有着更加强大的任意性与自主性。
2 分布式电源在电网中的实际应用以及其特征分析
2.1 实际应用
基于新能源技术的分布式电源主要包括下面几种发电类型:内燃机、燃气轮机、光伏发电设备、生物发电设备以及风力发电设备等。这些技术产生电能使用的都不是传统的煤炭等能源,也不是应用核能,而是采用新技术和新能源来实现电能的转化,具有优良的环保性能,与现代环保理念非常契合。
(1)燃料电池发电技术。该技术的基本工作原理为:在电能转化的过程中,使用天然气以及甲醛等氢元素含量比较高的燃料,这些燃料在在与氧气相互作用的过程中可以生成H2O。在氢氧元素转化成水的过程中,氢氧离子会发生定向转移,从而形成电流。与传统的氢元素燃烧生成水相比,该技术的燃料中的氢元素在不进行燃烧的状况下,发生电化学反应,进而使得燃料中的化学能直接转化成了电能。目前,随着新技术以及新材料的发展,燃料电池发电技术正在日益成熟,其应用的燃料种类正变得愈来愈丰富。比如固体磷酸型燃料电池、电解质燃料电池、碱性燃料电池等。
(2)风力发电技术。该技术的能量转化原理为:在风力的作用下,风力发电机的扇叶发生转动,进而驱动发电机的轮毂发生同步转动,在此过程中齿轮箱的高速轴、联轴器、刹车盘和异步发电机转子进行运转,将机械能转化为电能,完成电能的转化。
(3)微型燃气轮机技术。就单独的微型燃气轮机发电来讲,该技术并不成熟,不适合在实际生活中进行推广,因为该技术将化学能转化为电能的效率仅仅为百分之三十,远远低于同类型发电技术。然而在实际生产中假如可以采用热电联产的方式将其联结,那么微型燃气轮机的发电效率就能够上升到百分之七十五,远高于同类型技术,且其还具备体积小、质量轻、操作简便等优点。从本质上来讲,微型燃气轮机仍然是汽轮机的一种,它使用的燃料主要为天然气、甲烷以及石油。目前,该技术已经比较成熟,具有一定的商业应用潜力。
(4)光伏发电技术。光伏发电技术的原理为通过光伏电池或者光伏设备将太阳能转化成人们生活和实际生产可以直接运用的电能。和传统的一些发电技术比较,光伏发电技术的发展已经较为成熟,其在电网中的应用正在逐渐增多,并且由于光伏发电技术使用的是环保、零污染以及取之不尽用之不竭的太阳能,因此其应用前景非常良好。
2.2 基于新能源技术的分布式电源在电网中的应用特点
与传统的发电技术相比,分布式电源具有高效率、高环保性、能源来源广泛以及节能等优点,因此,在电力需求不断增长,电网系统承受压力不断增大的情况下,分布式电源受到了人们极大的关注。当电力系统由于某些突发的原因产生故障影响其正常运行后,使用分布式电源,可以确保用户对电力的正常使用,还可以有效避免故障的进一步扩大,增强了电力系统运行的机动性与稳定性,可以为电力用户提供更优质的供电服务。另外,基于新能源技术的分布式电源的应用,还可以有效的降低配电站的建设成本以及输电成本,有效减少输电过程中对电能造成的消耗。
3 基于新能源技术的分布式电源在电网中应用的影响分析
分布式电源在电网中应用之后,使得传统的电网系统由辐射状转变成了高度交叉联结状态的电源网络系统,该系统实现了与用户之间的高度互联,对电力系统拥有十分重要的影响。
(1)明确分布式电源的具置以及电源容量是组建分布式电源系统的必要前提,在结合客户终端的具体容量要求以及所处的地理位置的基础上,综合分析所有的衡量指标,从而明确分布式电源采取何种发电方式。其分布式电源采取灰色并联、小波分析以及神经网络等技术,其发电容量要求是以满足负荷正常运作情况下所需具体能量为主,同时还能够承受突发事件,构建负荷模型。
(2)分布式电源在电网中应用之后,会引发一些电能质量以及输送问题。在应用分布式电源的过程中,配电系统潮流单向模式发生了改变,无法维持电压,造成有载调压变压器以及开关电容器等配电网电压调整设备出现了异常反应,进而影响到电能质量以及系统的稳定运行。所以在将来对分布式电源的研究过程中,要增强对电能质量以及电网运行问题的研究。
4 结束
基于新能源技术的分布式电源拥有环保性好、灵活度高、安全节能等优点,并且可以很好的满足电力系统以及用户的需求,因此,在将来,分布式电源在电力系统中的应用与推广是一种必然的趋势,对其进行研究具有十分重要的意义。
参考文献:
2007年7月,以江苏省宏观经济研究院顾为东院长为首的团队,申报我国重点基础研究发展计划(“973”计划)能源领域“大规模非并网风电系统的基础研究”项目,获得科技部立项(编号:2007CB210300),这是我国 “973”计划能源领域第一个风电项目。
项目主要研究风电不并网、经过改造,使之应用于能够适应风电波动的高耗能产业。这是首席科学家顾为东1980年开始研究,并建立模型,1984年连续,历经30多年不懈研究完善,上升为国家“973”计划重点研究项目。
项目组经过7年研究及产业化工作,基础理论取得重要突破,揭示了风电应用于海水淡化、油田抽油、电解铝等生产过程运行规律,把握了内部机理以及新能源与高耗能产业之间的耦合关系,拥有完整的自主知识产权,并建立了示范工程。如在江苏大丰建成非并网风电日产百吨和万吨海水淡化示范项目;在辽河油田、大庆油田建成非并网风电抽油示范项目;风电电解铝方面,通过实验室小试和中试,模拟新疆达坂城风电炼出第一块铝锭,目前正在着手建设年产1000吨铝的风电电解铝示范工程,为年产40―60万吨/年风电铝一体化项目奠定基础;风电制氢方面,在江苏沿海成功以风电直接制氢,进行氢燃料电池和氢内燃机汽车运行。
二、项目的战略意义
项目构建的非并网风电-高耗能产业集成系统,将风电与海水淡化、电解铝、制氢、煤制天然气等相结合,是一次全新的探索和尝试,在世界范围内属于技术首创。如非并网风电应用于海水淡化,既能解决风电上网、脱网、弃风等难题,又能将绿色能源直接应用于电解铝、制氢、煤制天然气等高耗能产业,可以减少网电所用燃煤消耗,减少温室气体排放量,不但具有可观的经济效益、而且具有良好社会和环境效益,特别适用于孤岛等缺水、缺电地区,可有效解决海岛、沙漠等偏远地区的能源和淡水供应问题,可以说在全球能源及淡水资源双紧缺的情况下,具有十分重要的战略意义。
此外,随着非并网风电技术不断升华,项目组认为,风电能够适应高耗能产业波动,就能适应电网波动。提出对电网调峰的新思路,即建立能源互联网产业体系,将大规模高耗能产业技术改造、转变功能,为我国大电网配套。
以燃气发电和抽水蓄能电站进行调峰,被国外称为智能发电系统。而我国受天然气缺乏、水源和选址困难制约,难以大规模发展燃气发电和抽水蓄能电站调峰。项目组将大规模高耗能产业功能转变,使之具有为我国大电网调峰功能,电网刚性转为柔性,利用率由30%提高到55%,达到世界先进水平。如果协调的更好,这个比例可以进一步提高,同时煤电厂发电量可以增加30%以上,高耗能产业经济效益增加2―4倍,不仅将高耗能产业转型升级为高载能产业,还将我国风电和太阳能做到高效、低成本全部上网。项目通过产业化可以为国家形成2―4个万亿(元)级的国家战略性新兴产业。
三、项目的核心技术
大丰市日产万吨非并网风电淡化海水示范项目的核心技术为自主研发并应用了世界首台套大规模风电直接提供负载的非并网风电运行控制系统,即在没有任何网电支撑的情况下,由1台2.5兆瓦的永磁直驱风电发电机组向海水淡化装置提供稳定的电能。海水淡化装置由3套系统并联组成,可根据风电机组的供电情况逐套切入或切除。
向绿色能源经济的转型需要更大的动力和对经济结构的彻底转变。尽管在一些领域有了进展,现有的政策和战略仍然不足以解决绿色能源经济面临的世界性问题。这些问题说明人类社会产生了过多无用的绿色能源政策和低碳科技,但同时也加强了我们对绿色能源经济转变相关政策的效果、用途、复杂性的理解。
总的来说,我们需要更强的领导力、更积极的政治环境、缜密的评估、有效的多层管理、国内国外合作、经济与能源系统整合等来应对向绿色能源经济转型遇到的众多难题。本文研究的目的是总结绿色能源技术的最新进展,为国家绿色能源经济和可持续发展转型提供最新的技术支持。
2纳米技术在能量储存方面的应用
能量储存无疑是21世纪最大的挑战之一。为了应对现代社会的需要和日益突出的生态问题,对于新型的、低廉的、环保的能量转换和储存设备需求紧迫,促使了这个领域研究发展迅速。这些设备的性能与其本身使用材料的性质密切相关。而近几年,纳米结构的材料因其非同寻常的机械、电学、光学性质而备受瞩目。认识到纳米材料在能量转换和储存中的优缺点,以及如何控制它们的性质和合成同样至关重要。锂离子电池是当今材料电化学的一大成功。然而,依靠现有的电极和电解质材料,电池的性能已经达到极限。为了突破这个极限,其中一条可行的思路就是运用纳米材料。
使用纳米级的传统阴极材料有很多缺点,但是阴极依然有进步的空间。一种有关硅纳米柱的方法已经在阴极材料中运用;另一种由五氧化二钒或者LiMn2O4形成的微纤维纳米结构也有上述硅材料的优点:兼顾体积改变并允许高的反应速度。再者,二级纳米阳极材料与二级纳米阴极材料的研究工作也在同时进行。传统观念认为,为了使可充电锂离子电池中可以快速而可逆地充上电,必须在电极上使用嵌入化合物,并且嵌入过程必须是单相的。但是现在出现了很多反例:即使反应中有相转变,锂离子的嵌入反应仍然很快。除此之外,LiFePO4的例子也表明了纳米电极材料的优势。纳米结构扩展了阴极材料的范围。
锂离子电池的进步也同样依赖于电解质的发展。固体聚合物电解质是目前最有前景的材料,因为它们生产过程简单、形状和大小可控、能量密度高,并且可以实现电池全固态。然而其在室温下很低的离子电导性依然是技术的瓶颈。晶化的聚合物电解质以前被认为是绝缘体,但是最近的研究表明有些复合物有显著增加的导电性。现有材料的电导性还不足以达到实际应用的水平,但是这些材料为进一步的提高开拓了新思路。
总的来说,把材料从正常大小变为纳米级会显著改变它们的性质,自然也就会改变它们作为能量储存和转换设备材料的性能。有时唯一的影响就是简单改变粒子大小而产生;而对于具有特殊结构的纳米材料,情况可能更为复杂。由粒子更小引起的空间限制和表面积改变会影响材料的很多性质,这使我们更迫切地需要发展新的理论或者改进现有体相材料的理论。这是材料化学和表面科学的交叉学科,这两个学科对于研究纳米材料都很重要。
3高效太阳能电池的商业化前景
利用太阳能来生产电能是解决世界能源问题最好的办法之一。然而,为了与传统能源竞争,太阳能电池本身必须足够可靠和价格相对低廉。有几种类型的太阳能电池被广泛研究,包括晶圆、薄膜、有机太阳能电池,并在太阳能电池的可靠性、成本效益方面取得了巨大成功。成本效益可以理解为更少的材料和更高的转化效率。
图12014年光伏产业各材料占比情况
在光伏产业中,薄膜电池公司发展迅速;2001~2009年,100家公司进入了此领域,能量产值从14MW上升到2141MW。在长期发展中,如果薄膜光伏技术的效率和可靠性够高,它被预测会超过晶体硅技术。然而与之相对的情况是,投资者担心晶体硅的发展会压制薄膜技术(如图1所示)。薄膜技术在2009年开始衰落,因为它比晶体硅更贵,效率和可靠性更低。在其市场占额减小的情况下,一个不争的事实是:目前薄膜技术没有成功替代晶体硅,但是它在炎热的阳光地带仍然有很大的优势。具有更好温度系数和合适转化效率的薄膜电池在一些极端环境下确实好于晶体硅电池。
4生物能和废物处理系统
由于全球性的污染和人为活动,水在某些地区非常稀缺。对清洁水源的需求和人们对环境的重视导致了循环水的使用量增加。因此,混合废水处理系统等先进有效的处理技术在近些年得到了广泛关注。由于对全球的环境和能源问题的持续关注,可持续和环保的新型废水处理技术都得到了发展。因此,很多机构的工作重心都放在了研究高效节能的混合处理系统上。某些先进的混合技术,例如微生物燃料电池,甚至可以从废水中生产能量。
一个混合能源系统通常有两个或两个以上的能量源一起使用来节省燃料和提高系统效率。而在混合废水处理系统中,大多数可以被概括为两种或两种以上单元的组合:生物处理单元、化学处理单元、物理处理单元。选择何种混合系统取决于废水中的成分。生物处理经常用于清除有机物、氮化物和磷化物;物理处理通常用于除去悬浮物一类的物质;化学处理一般处理金属离子。大多数废水含有多种物质,因此需要用混合系统来彻底的净化。
(1)物理-生物混合系统可以在含有悬浮物、油污、有机和无机杂质的废水中运用。最常见的例子包括膜生物反应器(MBR):一种结合生物降解法和膜过滤法的反应器。这种反应器可以降低化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)、氨氮含量(NH3-N)。MBR的優势有:可以处理有机物含量大的废水,提高净水效率,延长固体停留时间使硝化反应更完全。
(2)物理-化学混合系统用于富含悬浮物、油污、浑浊、有害离子的污水中。常见的物理-化学混合系统包括:
1)化学凝聚和沉降——用药品来使废水中的微小颗粒凝聚为大颗粒,然后用物理方法除去。
2)吸附——大比表面积的活性炭可以吸附很多物质。例如,吸附-絮凝-溶气气浮混合法可以除去水中大部分的油污。
3)臭氧化——种常见的用臭氧来杀菌和氧化有机物的方法。例如,将臭氧化-吸附混合系统加入自养除氮步骤中可以显著提高除氮效率。
4)混合除盐法——它将可逆电渗析(RED)和可逆渗透法(RO)结合在一起。在除盐过程中,RED利用盐浓度梯度发电,两者的结合可以大大减少能量消耗。
(3)化学-生物系统通常用于除去氮、磷、难处理的毒性有机物等。带有氧化功能的混合系统可以在短时间内降低废水毒性,并且增加其生物可降解性。而微生物燃料电池可以把有机废物转化为电能,在处理系统中使用它可以增加净水效率并降低处理成本。
(4)当废水中的污染物种类很多时,就要用到物理-化学-生物混合系统。例如,薄膜-絮凝-吸附-生物反应器(MCABR)可以有效除去有机物。其中有四种机理:膜过滤、微生物降解、聚氯化铝沉降、活性炭吸附。
5结语
总的来说,绿色能源技术已经得到长足发展,但仍有很大提高空间。固氧燃料电池是一种较成熟的能源轉换技术,其转换效率比热机高并且污染小。出于对成本和运行环境的考虑,某些情况下的固氧燃料电池需要相对低的运行温度。在不懈的研究工作下,某些电池的运行温度已经可以达到600℃以下,而且通过改进加工工艺和研究新的电解质材料可以进一步降低运行温度,从而达到400℃~500℃的更低温。未来几年内,低温固氧燃料电池及其材料仍会备受瞩目,并且其商业化的趋势会更显著。
除了能量转换,研究低廉环保的能量储存装置也是绿色能源的一大重点。锂离子电池是一大成功,然而为了突破现有性能的瓶颈,人们开始关注纳米材料。纳米材料具有非同寻常的性质,它在某些情况下被证明可以提高电池性能,而且扩展了可用材料的范围。然而人们对纳米反应动力学机理的了解还是很少,这个领域仍然有很多工作要做。为了实现更大的发展,我们需要发展新的材料和反应理论。
从长远来看,解决能源危机的最好方案之一是使用太阳能。对于薄膜太阳能电池,其中的CIGS和碲化镉电池都已经达到了很好的转化效率,然而相关元素低产量仍然限制了大规模商业化。有关新型薄膜光伏电池的研究也在进行中。尽管薄膜太阳能电池可能在市场配额上可能无法超过晶体硅电池,但是在特殊环境下薄膜太阳能电池有着无与伦比的优势。
中图分类号:F272.3 文献标识码:A 文章编号:1007-2101(2016)05-0068-07
粗放的发展方式和以化石能源为主的能源发展模式使我国能源安全问题和环境问题相继出现,经济社会的发展面临不平衡、不协调和不可持续的危机[1]。《巴黎气候协定》的达成,更强调了我国在节能减排、减缓气候变化进程中担负的艰巨任务。新能源的使用是缓解能源危机、减少碳排放的有效途径,而技术创新是新能源产业发展的关键。
与发达国家相比,我国的新能源产业仍处于起步阶段,需求市场不够成熟,实质性技术创新能力并不强(王元地、史晓辉,2014)。国外成熟的新能源技术决定了世界新能源产业的分工格局,限制了我国新能源产业核心技术水平的提高(解树江、魏秋利、王磊等,2012)。为把握新能源领域技术创新的影响因素,促进新能源产业技术创新水平的提高,国内外学者作了一定的探究:Brunnermeier(2003)[2]认为,支持环保政策可以促进新能源技术创新;Reiche和Bechberger(2004)[3]认为,自然资源基础和国家扶持政策均是新能源成功发展的必要因素;苏竣和张汉威(2012)[4]基于技术生命周期和技术创新过程的视角,认为新能源技术创新包括研究、开发、示范和推广,并论述了后两个阶段的技术创新特点;王群伟等(2013)[5]基于技术创新过程和生命周期视角,从技术创新投入、技术创新管理、技术创新示范和推广、技术创新产出四个维度系统分析了新能源企业技术创新的制约因素及其交互关系,认为相关的研发经费投入对新能源技术创新影响度最大。以上这些研究较少考虑创新主体的市场表现和约束,对决策者在技术创新投入的决策行为特征重视不够,这使得基于决策行为视角挖掘制约新能源产业技术创新水平提高的原因、展开对新能源产业技术创新投入机理的研究尤为必要。
一、理论与假设
(一)绩效比较
1963年Cyert和March提出企业行为理论,将企业视为一个通过绩效感知信息并以目标为决策导向的信息处理和决策反馈系统,强调企业评价绩效好坏、问题探索及决策的过程。由于大多数人在面对收益时规避风险,面对损失时偏好风险(Kahneman和Tversky,1979),那么,当企业绩效高于基准时,决策者将感到满意并倾向于维持现状,甚至不再追加投资(Cyert和March,1963);而当绩效低于基准时,决策者将搜寻企业可能存在的问题,寻找潜在解决方案,降低短期回报目标,寻求长远生存及发展[6] [7]。众多学者利用这一决策过程解释企业的创新行为或资源配置行为,如Gaba和Joseph(2013)[8]发现,当单个部门的绩效低于预期水平时,该部门对提升改良本部门绩效的动机增加,对新产品的开发行为也随之增加;Arrfelt、Wiseman和Hult(2013)[9]发现绩效反馈会影响资本在企业内各部门的分配行为,当某个经济单元的绩效低于该单元的历史预期水平或同行业预期水平时,容易造成对该经济单元的投资过度,而当某个经济单元的绩效高于该单元的历史预期水平或同行业预期水平时,容易造成对该经济单元的投资不足。
技术创新活动成本高、风险大,尽管技术创新能提高本企业竞争力和其他企业的进入壁垒,但是会降低企业生存机遇[10]。Greve(2003)认为,企业行为理论能够解释企业在不同时期技术创新程度不尽相同的原因,即通过比较,决策者在认为企业绩效较好、优势能够保持的情况下规避风险,减少技术创新尝试;而在认为企业绩效较差的情况下倾向于实施潜在解决方案承担风险,提高后期研发投入或进入新的研究领域。
结合有限理性假说,Greve(2003)认为决策者在制定绩效评价基准时参考企业的历史绩效和同行业竞争企业的相同时期绩效信息。由于在不同的预期模型和信息处理能力设定下,决策者形成的预期不同,对解决方案的设计也不同(钟春平、田敏,2015),为使问题简化,笔者以同业企业同期绩效和企业历史绩效(March和Simon,1958;Cyert和March,1963;Fiegenbaum和Thomas,1988)作为我国新能源企业决策者评价绩效好坏的基准,企业绩效与同行业竞争企业同时期绩效和本企业历史绩效的差值分别为同业企业同期绩效比较和企业历史绩效比较[9],反映企业的行业地位和发展趋势。
提出假设1和假设2:
假设1(H1):同业企业同期绩效比较对新能源企业后期技术创新投入有负向影响,即比较值大于0时抑制技术创新投入,比较值小于0时促进技术创新投入;
假设2(H2):企业历史绩效比较对新能源企业后期技术创新投入有负向影响,即比较值大于0时抑制技术创新投入,比较值小于0时促进技术创新投入。
(二)探索式/开发式创新
March在1991年发表的文章Exploration and Exploitation in Organization Learning中首次提出了探索(Exploration)和开发(Exploitation)的概念[11]。此后多位学者在此基础上强调,开发是对当前已知事物的利用与发展,是依托现有知识基础进行改良和提升;而探索是对新知识的创造,如设计新产品、开辟新市场、拓展新渠道和服务新群体(Tushman和O’Reilly,1996;Danneels,2002;Benner和Tushman,2003;Jansen et al.,2006)。
[7]Singh J V.Performance,Slack,and Risk Taking in Organizational Decision Making[J].Academy of Management Journal,1986,(3):562-585.
[8]Gaba V,Joseph J.Corporate Structure and Performance Feedback Aspirations and Adaptation in M-Form Firms [J].Organization Science,2013,(4):1102-1119.
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如果我国的能源需求保持近几年平均8.9%的增速,则2020年我国能源消耗将达79亿吨标煤,占目前世界能源消耗总量的一半;即使能持续实现每五年GDP单耗下降20%,但继续保持9%的年经济增长,2020年我国能耗也将占目前世界能耗的三成。显然,未来我国经济增长将受到能源资源的严重制约。因此,应当从现在以粗放的供给满足增长过快需求的模式,逐步转变为以科学的供给满足合理需求的模式,并在此新模式下,实现可持续的供需平衡,以支撑科学发展。
十提出,2020年我国GDP和人均收入要比2010年翻一番。从人均GDP 5000美元到1万美元的阶段, 各个发达国家都走过,研究各个国家在这个历史阶段的能源消耗,人均能耗的增长率,增长最多的美国也仅为12%,日本基本上没增长,而我国即使完成了“十二五”能源总量控制目标,到2015年能源消耗量也将达到41亿吨标准煤,增长率高达26%。我国当前的这个发展阶段,能源消耗还要增长,我们也可以接受适当的增长,但是不能增长过快。
发展替代能源
2050年前是我国能源体系的转型期,从粗放、低效、污染、欠安全的能源体系逐步转变成为节约、高效、洁净、多元、安全的现代化能源体系,能源的结构、“颜色”、质量都将发生革命性的变化。
2050年后,我们将拥有中国特色的能源新体系,进入绿色、低碳能源发展阶段。在能源结构中,洁净能源将占一半以上,并呈继续增加势头,为下半个世纪的发展打下坚实基础。
今后的20年,是我国能源体系转型过程中最困难的时期,其间,要花大力气形成节能提效机制、实现新型能源的突破、化石能源的洁净生产和利用、实现污染排放和温室气体排放的控制。今后几年,特别是“十二五”期间,是我国能源转型攻坚任务能否完成的关键期,也是全面转向科学发展轨道的机遇期。“十二五”期间,经济转型应实现重大调整,能源消费增长结构将有显著变化,节能、提效、减排取得新的明显成效,逐步实现能源供需模式的转变。为支撑经济社会的科学发展,必须对化石能源消费提出必要的总量控制目标,统筹发展的速度、产业结构和消费模式。
未来几十年,煤炭依然是我国的主要能源。
在煤炭方面,学界提出了一个科学产能的概念。煤炭的科学产能是指在持续发展的储量条件下,在环境和生态能够承受的条件下,生产人员安全的情况下,资源的最大限度高效采出的能力,也就是指在安全、高效、洁净、环境友好的条件下生产煤炭的能力。现在我国煤炭每年产能达30亿吨,只有不到一半符合科学产能的标准,因此我们不得不容忍一定的非科学产能。转型就是要提高科学产能的比例,降低非科学产能的比例,一部分通过技改和投入使其达到科学产能的标准,对于地质条件、技术等限制根本无法实现科学产能标准的,应逐步予以淘汰。
我国的第二大能源是石油。目前我国石油年产量是2亿吨,而消耗达到4.5亿吨,对外依存度达到56%。一定程度的对外进口是必须的,但是进口来的石油被浪费,那就太可惜了。如何减少浪费,非常关键。我们国内汽油浪费是非常严重的,仅仅交通拥堵这一问题导致每年我国浪费的汽油量就相当惊人。减少石油的浪费,应该研究如何改进提高车辆的效率,降低公里数的油耗,包括提倡轻型车,减少摩擦损失,提高运行效率。
我们国内企业还缺乏提高车辆使用效率这个概念,汽车企业还在推概念、看产量,甚至攀比豪华车阶段,美国和日本比我们富有,他们人均GDP是我们的10倍多,但是他们都在发展小排量车、轻型动力车。在车辆的材料、结构上进行深入研究。石油行业的转型升级,应该研究如何减少浪费,提高利用率。
天然气是洁净的化石能源,天然气现在在我国能源消耗的占比只有3%。天然气及现在炒得很热的页岩气、非常规天然气,这些都是未来的发展方向,在能源消耗中所占比例要不断提高。
未来我国能源使用主要依靠天然气、核能、可再生能源,通过这三类替代能源,可以逐渐实现对传统能源的替代。但是要看到,这三类替代能源不是有一个另外两个就不要了,而是三个共同协作来替代高碳能源。天然气大力发展,可再生能源也要全力突破,风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋也要一并发展。
技术突破是重点
传统能源主要涉及一个转型升级问题,而新能源则主要面对的是技术突破。
一种新能源要能够得到广泛的应用需要满足两个条件,即技术可行性和经济可行性。不仅要突破技术,还要进行经济性的突破,要做到在技术上可行、经济上划算,有竞争力。在新能源技术方面,世界各国基本处于同一起跑线,谁都没有取得大的突破。理论和实验研究在世界主要国家走向成熟,而经济瓶颈则是普遍面临的问题。谁能率先突破,就能引领这个产业的未来,就能占领新能源这个战略制高点。
新能源过去一年面临一些问题,比如光伏的“双反”,这是逼着我们转型,必须面向国内市场。很多企业不能满产,因为产业两头在外,原材料成本太高,解决这些问题,必须依靠技术进步,通过技术升级,降低成本实现新能源平价上网。新能源发展开始依靠补贴,但是必须走向市场化才有竞争力,这是一个技术进步的过程。现在风能发展快一些,但也存在并网困难等问题,这有赖于技术进步和管理进步来解决。
在发展新能源方面,国家应该重视对新材料、新技术、新工艺、新概念的基础研究,要给予企业支持, 鼓励政、产、学、研结合,立足于自主创新,重视国际合作。
除了可再生能源外,核能在中国也是不能放弃的。
核能的发展首先要保证安全。目前核电在我国电力供应总量中的比例大约是1%多一点,由于核能运行效率比太阳能和风能更高,预计它还有很大的发展空间。我国核能发展的技术路线很明确,但是需要重视全产业链的发展,比如金属铀原料、核燃料的循环,核电站的建立、核废料的处理等上下游行业。如果把超过10%叫做能源多元结构的开始,往后非化石能源的比例会越来越大,可再生能源、核能、天然气在能源中的占比逐步增加,温室气体、污染物的排放等环境问题才能够从根源上逐步解决。
0.引言
在经济和科技高速发展的同时,能源危机和环境污染正成为影响人类生存和发展的重要问题,节能与环保正成为21世纪人类社会和谐发展的主题。汽车燃油消耗和废气排放,已经成为能源危机和环境污染的主要诱因,为了人类社会的可持续发展,急需在汽车工业中应用新能源与节能技术,以降低能源消耗和环境污染。研究汽车新能源与节能技术已经成为汽车发展的重要方向,汔车动力正从汽油向清洁柴油、混合动力、燃料电池等方向过渡。本文就当前汽车新能源与节能技术的发展和应用进行了简要的探讨。
1.汽车节能技术
1.1汽车混合动力技术
汽车混合动力技术是当前汽车新能源与节能技术中发展较为成熟的一项技术,也是人们较为熟悉的技术。在汽车混合动力技术方面,丰田作为先行者凭借混合动力的环保理念取得了极好的成级。目前所采用的汽车混合动力技术,有汽油机与电动机混合、柴油机与电动机混合两种。实际上,混合动力技术主要是应用电动机和发动机相配合,以获得加速成和爬坡等工况下所需要的爆发力,而在汽车高速巡航状态时,则减少发动机出力,从而减少发动机的油耗。此外,混合动力技术还有能量回收技术的应用,在汽车制动情况下,可以将制动所产生的热量进行转变,提供给电动机作为能量。
通常情况下,混合动力汽车可以选择单独使用电动机驱动。从电机输出功率在整个混合动力系统功率中所占的比重来看,可分为混合动力系统、轻混合动力系统、中混合动力系统、完全混合动力系统。第一种混合动力系统所采用的混合动力,是在内燃机上增加启动电机的方是所获取的,所采用的启动电机是发电启动一体式电动机,以此为基础控制发动机启动和停止。轻混合动力系统则采用集成启动电机,这一第汽车减速成和制动时,能够吸收部分能量,而在汽车行驶过程中发动机则等速运转。中混合动力系统采用高电压电机,当汽车在加入或大负荷状态时,电机辅助驱动以补充发动机自身功率的不足。完全混合动力系统采用高压启动电机,其混合程度可达50%以上,是当前混合动力技术发展的主要方向。
1.2蓝驱技术
蓝驱技术是在原发动机和车型基础上进行优化,以降低汽车燃油消耗的节能技术。相较于普通车型,应用蓝驱技术的车型调整了变速箱3挡到5挡的传动比,使汽车在高速成巡航状态下能够更省油。同巅,蓝驱技术还从空气动力学原理出发,对车身设计进行了优化,如底盘高度、风阻系数、胎压、滚动阻力等。
1.3汽车压燃技术
目前汽车所采用的往复式内燃机,所采用的燃料主要为汽油和柴油,汽油采用火花塞点火,柴油采用活塞压燃方式点火,点火方式的不同使得紫油机压缩比比汽油机更高,燃油效率相对较高,但汽油机所采用的火花塞点火方式,使其发动机工作震动小,噪音小。汽车压燃技术则是将两种技术进行融合所产生的新技术,采用汽车压燃技术的发动机,其技术结构相较于普通发动机更为复杂,其压缩比更高,燃料能在同一时间燃烧,从而提高了燃油使用率,同时由于采用了稀薄的混合气压缩点燃,能有直接通过调节喷油量来调节扭矩而不用节气门。此外,由于采用压燃技术,发动机燃烧温度极低,能有效减少辐射热传递,且燃烧周期短,其燃烧过程更多是化学反应,在目前污车节能技术中发展相对成熟。
2.汽车新能源
2.1氢动力技术
氢动力目前主要应用于宝马和本田两个汽车品牌之中。在宝马汽车中,应用了一套绝热能力极佳的储气系统,该系统采用多层复合金属材质,采用3mm中空设计,可以有效的将槽内温度保持在-250℃,用以储存气动力技术所采用氢气燃料,能有效的将氢气维持在液态情况下。虽然这个储气系统体积庞大,但能够省却安装冷却机构的空间,因此可以不增加体积和生产成本,同时不用增加机械结构。不过氢动力技术最初设计的目的,并不是纯粹氢燃料动力,而是采用汽油/氢气双燃料,真正使用氢单一燃料的车型在首批产品中仅有5辆。
采用氢气作为燃料,其烧烧特性同汽油并不相同,在采用汽油/氢气双燃料时,很难将燃烧效果最佳化,既便达到了,在进行汽油和氢气燃料切换时,汽车动力也会产生明显的落差。为此,在实际应用中,对两种燃料的动力曲线进行了限制,使得汽车动车受到部分限制,以使乘客感受不到切换时动力上产生的落差。
2.2电力驱动技术
电力驱动是将汽车汽油发动机和柴油发动机替换为电动机,采用电能作为能源,为汽车行驶提供动力。这种技术所采用的燃料清潮,同时输出扭矩大,应用在汽车中有较好的经济效益。但是,采用电力驱动技术,其难点在于动力充电的问题,以及充电后汽车续航能力的问题,虽然目前应用电动力技术的汽车已经开始量产,但这两个问题依然没能得到良好的解决。实际上,电池技术是新能源汽车研究的关键性技术之一,目前主要集中在电池安全性、可靠性、轻量化等方面,需要重点支持驱动电机系统、电动空调、电动转向、电动制动等能力。根据规划,我国2015年,纯电动乘用车、插电式混合动力乘用车最高车速成不低于100公里/小时,驱动能力与成本都将进一步得到改善。
2.3燃料电池技术
燃料电池技术,是采用氢气、甲醇等作为燃料,经过化学反应产生电流驱动汽车的一种新能源技术。燃料电池的能量是由氢气与氧气发生化学作用所产生的,而不是经过燃烧产生的。这一过程是直接将氢气、甲醇等转变为电能,整个过程不会产生有害物,同时能量转换效率比内燃机更高,是一种理想的节能环保技术。但在实际应用中,单个燃料电池所提供的动力极为有限,通常需要结合成燃料电池组,以获得足够的动力。目前,燃料电池技术已经被广泛应用于福特、丰田、通用等汽转公司,具有极高的价值。
3.结束语
当前全球都面临着能源问题,主要表现为能源储量不足、能源利用效率低、现有能源结构污染严重等方向。需要积极研究新能源作为替代,开发新的节能技术,从而降低汽车的能源消耗与环境污染,促进人类社会的持续发展。 [科]
【参考文献】
[1]史永基,高雅利,王宇炎.新能源汽车节能减排技术研究进展[J].传感器世界,2011(07).
[关键词]
新能源汽车;技术经济;发展趋势;经济对策
所谓新能源汽车,实际上就是除了汽油、柴油为燃料的传统动力汽车以外的车辆,车辆的实际排放量低或者是几乎没有。传统燃料使用造成的大量排放污染成为汽车产业化发展的制约因素,而新能源汽车的发展面临着非常大的困难。因此,新能源汽车的发展需要更加注重技术经济方面的创新,选取更加合适的技术,注重产品实用性与经济性的平衡,转变传统市场开发形式,降低市场化成本。
1新能源汽车技术发展趋势
1.1电动化发展趋势从目前新能源汽车发展情况来看,主要体现是电动化发展趋势,存在着对电机、电池及其电控技术的依赖度不断提高的现象。插电式的混合动力车大多采用外部充电的方式,车上装备有一台发动机,同时配备一套电池电机动力驱动系统。燃料电池汽车算是电动汽车,氢是其主要的燃料,但实际上氢制取大多采用电能转化,也就是说燃料电池汽车实际上仍然是利用电力转换。作为电动化的重要代表,纯电动汽车主要是将燃料电池转化为各种类型的蓄电池。从技术经济角度来看,电厂发电直接充入到汽车蓄电池中,通过电机驱动汽车,有效避免能源转换造成的损失。新能源汽车行业所要做的是,更加注重电池转换效率。科学技术的日渐进步也使得电池转换效率不断地提高,为纯电动汽车的推广提供重要的技术经济保障。
1.2电力易获取性从全球电力发展角度来看,降低汽车二氧化碳实际排放量是一个长期性的发展目标,但是实际的汽油车、混合动力车辆改进并没有满足降低二氧化碳排放量要求,这就需要注重燃料电池汽车、电动汽车普及率。由于电力来源较为广泛,诸如,风能、核能、生物质能等等,实际应用过程不应该仅仅依赖某种能源,实现无污染的发电。国家需要根据国情发展需要来选择适应性更强的清洁能源,提升汽车应用性能。工业产业化、规模化发展促使汽车销售实现了量产,实际用电范围日渐普遍。由于我国煤炭以及发电成本较低,实际的污染非常严重,虽然正在积极进行改进,但是仍然存在着非常大的隐患,这就需要更加注重提升清洁、环保电力能源质量,发达国家实际的清洁性更强。从产业发展角度来看,电动车实际的普及范围日渐扩展使得市场普及率日渐增高。汽车企业在实际发展过程中更加专注降低排放量以及降低实际能耗,通过电能使用来提升汽车发展进程。
2新能源汽车发展的技术经济对策分析
2.1降低传统动力的油耗我国处于社会主义经济发展初级阶段,属于社会主义发展中国家,特别是汽车行业,实际发展并不是非常理想。中国企业在实际发展过程中,在注重新能源汽车开发的同时,还需要更加注重传统汽车改造,尽可能降低传统动力汽车油耗。企业在实际发展过程中需要了解汽车发展理念,充分考虑消费者实际需求,设计出更加符合消费者发展需求的车辆,既注重经济性,又注重汽车质量。汽车企业在实际发展过程中,需要充分考虑传统动力汽车巨大的市场规模,寿命周期相对较长,这就需要考虑到传统动力汽车巨大市场,尽可能降低平均油耗,避免汽车企业市场局限。
2.2针对关键零部件形成新能源产业链从我国新能源汽车发展角度来看,企业需要更加注重关键零部件的加工,形成科学、先进产业链。以电动车建设角度来看,电动车主要有三个方面的关键环节,即电控、电池和电机。从电池角度来看,我国已经形成了较为完整的产业链,其中最具有代表的就是磷酸铁锂含量的电池,并且锂离子电池在电动车中相关技术与西方国家相比,差距较小。相对于电池,我国的电控以及电机技术较为落后。作为汽车驱动重要部分,电机对汽车驱动具有至关重要的作用,从目前汽车企业来看,纯电动异步电机以及插电式异步电机仍然处于研发阶段,永磁同步性质电机实际性能仍然存在着一定的差距。从电控发展角度来看,我国电动技术起步相对较晚,关于电池系统的管理仍然处于研究阶段,直流转换器并不适合应用于电动车。从另外一个角度来看,汽车企业不应该将资金、精力浪费在研发能源路线上,实际的研发风险比较大,应该更加注重交际技术的建设上,诸如,电磁兼容、车用电机以太阳能电池板,等等,需要更加的注重标准化。实际上,新能源汽车发展并不只是企业产业发展问题,实际上是一个规模非常大的系统性工程,这就需要投入精力在新能源汽车自主研发上。
2.3注重新能源上游下游企业投资从近些年发展来看,汽车行业发展更加注重细分产业分工以及发展外包生产模式,实际的汽车企业分工日渐明晰。汽车企业在实际发展过程中,如果并没有实现技术上突破,那么则容易影响实际的企业发展效率。企业需要更加注重汽车主要技术的研发,之后加大对其他企业研发技术的资金投入,通过上游企业与下游企业之间的结合来提升技术开发效率。例如,汽车企业可以借助较为先进的方式,诸如,入股或者是风险投资的方式来进行资金方面的投入,特别是新能源电池企业、稀土原料企业等等。新能源电池企业、稀土原料企业以及电动机企业在实际的发展过程中需要发挥其新能源汽车发展中的主导作用,汽车企业在实际发展中获得更多收益。
2.4政府充分发挥其中的作用在新能源发展过程中,政府需要认识到自身所肩负的重要责任,发挥指导作用。在新能源发展过程中,国家不应该过于明确实际的发展方向,充分发挥市场竞争的重要作用,坚持发展方向符合市场发展需求。虽然政府对于大型技术都具有相应投入,特别需要更加注重通用技术领域,诸如,燃料电池、电机等等,实现关键技术的重点投资,实现技术方向模糊性。政府还需要保证国内相关法律完善性以及统一性,也就是从汽车实际排放标准、能耗标准等角度进行有效引导,积极引导国内汽车企业参与到新能源汽车发展标准中。中国需要积极参与到新能源汽车标准制定上,实现新能源汽车发展标准的统一性。实际上,中国具有非常大的汽车发展市场,政府需要从电源、充电设备以及连接器等方面为电动车制定出统一化的产业标准。政府需要充分发挥自身的调控作用,鼓励国内厂商参与到零部件企业建设过程中,通过国外相关标准、专利零部件投资来间接获得使用权益。政府还需要发挥自身调控作用,通过节能环保补贴来提升国内汽车企业发展效率。政府需要针对先进产品排放标准以及能耗标准等角度进行产品补贴,符合该标准产品可以获得补贴以及返税,有效鼓励消费者购买低能耗产品,提升新能源汽车发展效率。
3结语
从我国目前发展来看,新能源开发对我国汽车产业发展具有至关重要的作用,汽车企业需要把握发展机遇,注重自主品牌的探索,实现新领域的企业研发以及探索,转变技术方面的限制,不断拉近国内汽车其与国际企业发展之间的距离。与国际汽车行业发展来看,我国汽车企业并不是落后于技术,而是更多的缺乏实际管理理念。汽车企业管理工作人员需要更加注重设计以及管理理念的学习以及领悟,更加注重技术上的突破,实现企业产业巨大进步。在进行科学发展过程中,需要坚持踏实肯干的原则,集中精力于汽车制造,避免出现汽车产业落后的情形。
[参考文献]
[1]阮娴静.新能源汽车技术经济综合评价及其发展策略研究[D].武汉:武汉理工大学,2010.
伴随着国际上低碳经济的呼声越来越高,我国新能源产业近两年获得了快速的膨胀,但由于扩张的速度太快,使得新能源产业的发展陷入无序的状态,特别是近两年快速扩张的风电、多晶硅等新兴产业出现明显的重复建设倾向,新能源产业这种“虚热”的状态,不得不引起我们高度的重视。
①风电产业——失衡的产业链。中国风电产业在2005年《可再生能源法》实施之后,连续4年实现新增装机容量翻番,2008年中国风电装机1221万kW,已占全球总装机的10%,已成为亚洲第一、世界第四的风电大国,仅排在美国、德国、西班牙之后。但是,在竞相上马的风电项目背后,却是微不足道的经济效益,风电产业陷入产能过剩的尴尬境遇。截至2008年底,风电装机容量只占到全国电力总装机容量的1.13%,而发电量更是只占区区0.37%。同时,内蒙古约有三分之一的风电并网项目处于闲置状态;甘肃酒泉已经投运的46万kW风电装机最大发电出力只能达到65%左右。国内风电产业面临的主要问题主要集中在产能过剩、成本过高、机组质量和电网模式制约等方面。
而从风电产业的产业链上来讲,严重失衡。今年上的风电项目都集中在风机制造一端,这是因为我国目前风电场建设的高歌猛进,催生了风电设备的巨大需求,使得风机制造项目一哄而上,造成了风电产业链的结构性失衡,所以我们说风电过热过剩其实指的是风电产业的这种结构性过剩。国内风电整机生产企业超70家,超过全球其他地区风电设备厂商总和。目前,不仅在整机市场上存在着过多企业涌入的状况,在叶片市场也出现了一哄而上的现象。尽管风电大小企业如雨后春笋般成立,在核心技术和关键零部件等方面,生产企业走的却是清一色的引进路线。
②光伏产业——国外环保事业的打工仔。国际上新技术的发展与应用,促使太阳能发电成本大大降低,美国工业体系大约在0.21美元左右,这一数值已经相当接近于火电价格的成本。而且成本还将进一步的下降,可以预期不远的将来光伏产业将会迎来一个爆发的增长期。我国光伏产的发展也是随着国外的需求而近年来得到了快速发展,最近5年的年平均增长率在40%以上,其扩展主要在海外市场。按照国家制定的发展计划,至2010年,中国光伏发电的累计安装量将不会超过300MW,因此目前光伏产业的主要市场仍将在海外。
目前国内光伏产业上游多晶硅产业扩张迅猛,价格回落预期强烈,多晶硅行业的暴利时代将逐渐走结束。而且由于金融危机影响了下游光伏需求,许多曾出台庞大扩产计划的多晶硅制造商必将推迟或取消其部分后期项目,近几年将发生无情的洗牌。下游太阳能电池制造业将摆脱多晶硅原料产能瓶颈,行业毛利率将会有所回升。
但是,中国的太阳能电池生产最主要的原料晶体硅,我国矿产储存很少,因此不得不从欧洲和日本高价进口。加工制成太阳能电池后,再返销回当地,这种发展模式无疑等同于担任着国外环保事业“打工仔”的角色。
③其他产业的发展。在新能产业领域,我国太阳能热水器产业近几年发展迅速,产品推广很快,目前国内太阳能热水器安装总量达到13284万m3,占全球安装总量的70%以上,产业形态也逐步走向成熟。在国际生物燃料产业化风潮的促进下,我国生物燃料产业近年发展很快,2008年中国燃料乙醇产量达到190万t,受粮食产量制约,我国近期不再扩大以粮食为原料的燃料乙醇生产。为了扩大生物燃料来源,我国已自主开发了以甜高粱茎秆为原料生产燃料乙醇的技术(称为甜高梁乙醇),并开展了甜高梁的种植及燃料乙醇生产试点。另外,我国也在开展纤维素制取燃料乙醇的技术研究开发,如果农林废弃物纤维素制取燃料乙醇或合成柴油的技术实现突破,生物燃料年产量可达到上亿吨,从理论上讲,我国生物燃料的发展潜力还是很大的,但目前还处于起步阶段,其产业化的进程还很缓慢。总体来讲部分新能源细分产业在国内市场仍未完全启动,虽然目前发展态势来看还不错,但是如果不加快新能源产业领域核心技术的研发与应用,以及加强行业的规范与引导,新能源产业泡沫无疑将会发展成为中国经济将来发展的又一隐患。
2我国新能源产业发展的技术瓶颈
我国新能源企业的大多规模小,核心技术对外依存度高,关键设备和零部件主要靠引进,企业自主研发能力薄弱。有数据显示我国新能源技术的专利集中在高校和科研院所,这一方面说明我国对于新能源技术研发的投资重点在高校和科研院所,同时又从另一个方面说明我国新能源企业自主研发能力低下,从而制约了我国新能源技术产业化转化的效率和能力。当前我国新能源产业发展的技术瓶颈主要有以下几方面:
①战略产品缺乏核心技术大幅缩减了产业的利润空间。总体来说我国新能源产品的技术水平偏低,而且核心技术多依赖国外。比较有代表性的是光伏产业,目前太阳能的利用的效率主要依赖于电池的性能,而我国太阳能电池生产的上游产品最重要的专用原材料单晶硅基本都靠进口,由于前期生产过快的扩大,竞争变得异常激烈,因为缺乏核心技术,使得我国这些企业的利润大幅下降,后期的发展不容乐观。
②设备与制造技术落后使得新能源产业发展缺乏后劲。这个问题在风电、核电等产业都很突出。风电机组制造技术是风电发展的核心,而目前我国风电整机总体设计和关键零部件设计制造仍是制约我国风电产业发展的瓶颈。目前我国风电建设远远落后于世界发展,其主要原因是,没有加大力度依靠国内雄厚的机电制造业基础,吸收引进国外先进技术对风电成套设备进行自主开发。随着世界风力发电设备制造水平提高,更大的单机容量已经是全球风能技术发展的趋势。据了解,国外风电机组目前已达到兆瓦级,如美国主流1.5MV,丹麦主流2.0~3.0MV,在2004年的汉诺威工业博会上4.5MV的风电机组也已面世。而迄今为止,我国在这一技术上处于落后位置,尚不具备自行开发制造大型风电机组的能力,且在机组总体设计技术,特别是桨叶和控制系统及总装等关键性技术上落后于欧美发达国家,且机组质量普遍不高,易出现故障,这就使国产设备的竞争力面临严峻的考验。
③新能源并网应用技术滞后形成了新能源的消费瓶颈。我国风电、光伏电站一般处于偏远地带后,电网负荷小,不能满足大规模风电接人的要求,特别是近几年随着新能源发电装机容量的大幅提升必然对电网提出更高的建设要求。典型的例子便是,西北、东北和华北本是我国风电资源相对丰富的地区,但这些地区大部分处于电网产业的末梢,电网基础设施建设较为薄弱,因而难以对当地的风电资源进行充分有效利用。就全国来看,如业内人士所言,我国风电装机容量虽然在2008年底已突破1200万kW,但其中仅有800万kW的装机容量入网发电。将来新能源的发展迫切需要在电网的系统接入、并网技术标准、并网管理等方面开展突破性工作。
3对策思路
①做好新能源产业发展战略规划,进行超前布局。新能源是一个新兴的产业,我们应该做好超前布局和规划,为新能源产业的发展建立良好的政策环境。政府应该提前进行新能源产业发展的关键技术、共性技术进行攻关从战略上提前布局,只有这样我们的新能源产业才能克服当前发展的核心技术不足的软肋,迎头赶上甚至超越发达国家。
②建立起行业标准,引导规范新能源产业的发展。逐步建立和完善新能源产品的标准体系,以及质量控制体系,选择有特色的创新能力较强的地区,发展新能源产业基地,构建比较完善的产业链,促进新能源产业的积聚式发展。
新能源汽车技术研究主要从汽车的生产制造和使用方面,考虑其动能使用类型和驱动效率。城市化建设和交通建设促进了汽车的生产和使用,现代经济发展科学可持续的理念突出了新能源在汽车行业的应用地位。新能源汽车技术研究应用对现代交通业和工业制造业发展具有重要意义。
1新能源汽车技术内容及要点
传统型汽车使用的动力能源为石油、汽油等,车用燃料能耗大,且为不可再生能源;新能源汽车主要的动力来源是非常规燃料,并且采用新型动力装置提高汽车的驱动和制动能力,总统性能稳定、反应快,实际应用意义强。从动力燃料使用划分,新能源汽车包括混合动力汽车、增程式电动汽车、燃料电池电动汽车、纯电动汽车和其他新能源汽车,其主要特点是汽车结构新、技术新和设计原理新。与传统型汽车相比,新能源汽车使用简单、安全,动力能源获取方便,同时价格低廉,使用成本低;同时新能源汽车多使用清洁可再生能源,极大程度上缓解了能源危机,促进h境保护。我国作为人口大国,汽车使用率高,新能源汽车技术的研究与应用有利于我国自然资源的节约,环境效益高,同时对我国汽车新技术研发具有激励作用,有利于中国汽车市场的开辟。
2新能源汽车技术应用
2.1电动汽车
电动汽车主要的动力源是电。相较于传统汽车类型,使用燃油或汽油助力,通过柴油、汽油的燃烧发动发动机,为汽车提供驱动动力,这一过程产生的能耗巨大,尤其是对于大中型汽车,使用成本高,同时燃油发动机由于荷载压力大,容易故障,修理难度大。并且柴油等燃烧过程中会产生大量的气体污染物,如二氧化碳、二氧化硫等,大气污染严重。而替代使用电动汽车,改变了传统汽车驱动组成结构和能源使用类型,采用纯电力驱动,将充电器、发动机、动力电池和其他制动等系统结合形成新的动力系统。电动汽车使用电能环境污染小,不会产生大气污染物造成温室效用等问题,同时电能获取方便,续航能力强,且电能价格便宜,使用效益高。新能源汽车技术中的电能使用主要需要保证蓄电池的性能和功用,电动机装置利用传动机构驱使汽车,因而扭矩输入在低速区需要扩大,增加汽车爬坡、加速性能,稳定制动指标。在电动汽车技术使用中可配合控制单元IGBT,突出电动机的机械优势。
2.2电池燃料汽车
电池燃料汽车是新能源汽车主要类型之一,燃料电池汽车的排放极低,总体排放近似于零,并且使用燃料电池不会出现机油泄露问题,气体废弃物排放量低,不会出现水污染和温室效应等问题。相较于传统类型汽车,燃油电池的动能转化率高达60%及以上,整体经济效益高,并且汽车在使用运行中噪声小、颠簸少。燃料电池汽车主要是将电池内的氢气和空气中的氧气结合,在电池组中促进化学反应,反应产生的电能推动电动机运转。利用大气中的氧气与氢气反应,产生的物质仅含有氢元素和氧元素,两者经汽车尾气排放后生成水蒸气,污染小、热量低,对大气质量控制具有明显效用。燃料电池主要使用蓄电池、电池反应堆和氢气罐等,整个过程零排放、零污染,动能供应效率高,是现代新能源汽车应用宝技术的一大突破。但是电池燃料汽车电机设计应用技术相对复杂,氢气制取难度大,因而车辆里程续航存在一定局限性。
2.3混合动力汽车
混合动力汽车内燃机平均功率大,但是发动机整体构造小、污染小、油耗低,并且内燃机和动力机持续工作能力强,行程续航有保障,是新能源汽车技术革新和进步的表现。传统能源汽车以及电动汽车、燃料电池汽车多使用一种燃料,但是混合动力汽车使用能源类型超过一种以上,混合度高,综合利用率和动能供应率高,电力与汽油是主要的能源供应方。混合使用电力和汽油,电能与燃油相互支撑,降低能耗和污染排放,环境效益高。电池电能使用对中小型汽车长途运行来说,容易存在动能不足的问题,而综合利用燃油,能够补充强劲的动能,弥补电能使用的不足。混合动力汽车在开发、利用新能源技术的同时可以采用插电式混合动力,综合纯电动与混合电动效用,补充专用汽车充电设备,提高电池容量,满足电力动力需求。混合电动汽车在使用中,电量充足则可使用电能,电量耗尽,可继续转换使用燃油动能,并补充辅助电池充电。
2.4其他新能源汽车
其他新能源汽车类型还包括氢发动机汽车、燃气汽车、风能汽车、生物乙醇汽车和太阳能汽车等。氢发动机汽车利用氢气为动力源驱动汽车,排放物为纯净水或水蒸气,污染小,且氢气储量丰富。燃气汽车利用液化天然气、液化石油气和压缩天然气为燃料,这种能源汽车使用成本小,排放性能好;风能汽车利用风能发电给汽车充电,因为汽车行驶带动汽车内部风力发电机运动,风速达到一定程度即可完成风力发电、充电;生物乙醇汽车利用乙醇代替其他燃料活动,满足汽车驱动需求,乙醇即酒精,其应用技术成熟、使用广泛,能够有效缓解石油能源压力,推动新能源汽车多元化发展;太阳能汽车是比较常见的一种新能源汽车,主要是利用太阳能给电池板充电,满足汽车动能需求,但一般在太阳光充足、光线强烈的地区使用效率比较高。
3新能源汽车技术应用要求及发展前景