关键词:矿业经济;可持续发展;分析;矿产资源
0引言
我国是矿产资源丰富的国家,矿业经济与整体经济实力的加强和提升息息相关,为了协调城市建设和矿业经济可持续发展关系,政府也出台了一系列措施,力争促进经济水平的稳定提升。但是随着生态环境的变化和矿产资源开发需求提升,矿业经济可持续发展中出现了一些矛盾,再加上大部分人缺乏资源保护意识,因此导致严重的浪费现象,矿产资源利用率得不到很好提升。这些问题的发生,不仅会制约可持续发展观的进一步落实,还会为矿产企业造成利益损失。如何加强矿业发展现代化管理,促进其可持续发展,亟待研究落实。
1我国矿业经济可持续发展研究背景
相对国外研究来说,我国在这方面的研究起步较晚一些,但却也小有成就,逐渐迈上发展正轨。经过大量研究分析后,明确矿产资源分布特点,以便为我国矿业经济可持续发展提供真实有效的战略信息。这不仅是支持我国经济规划政策的重要途径,也是进行矿业经济可持续发展整体框架搭建的有效手段,对非持续和强弱持续经济发展态势精细划分。此外,部分专家进一步探究后得知,矿产企业的经营指标、内部结构,以及设置原则等,都与矿业经济发展有直接关系,特别是筛选方法和指标要注意同时进行,充分提高工作效率。另一方面,深度分析地区性矿业经济发展,能够印证经济、人文社会和自然三个层次,以及人口、资源和环境三个要素,在经济发展建设中的价值。为经济可持续发展提供理论基础,同时提高我国矿产资源的综合利用率,加强矿产开采勘测力度,尽快建立起循环型矿业发展模式,推动矿业经济可持续发展的更高层次升华。总体看来,我国矿业经济可持续发展研究主要集中在资源配比上,而专门针对经济金融问题的研究却少之又少,转型工作被搁置。再加上现阶段,我国重点研究目标放在了环境治理和保护方面,导致矿业经济可持续发展进程严重落后。[1]这样一来,矿业经济可持续发展研究分析难度在不断加大,矿区研究过分挤占整体战略部署发展范围,导致这一部分研究工作失去精准性。所以在实际建设中,我们要坚持可持续发展道路,确保人与社会、生态自然的和谐发展。
2矿业经济可持续发展的研究方法
对矿业经济持续发展研究,有很多方法,需要通过查阅资料书籍、实地考察等途径,收集真实有效的数据信息反馈。同时还要有一定的学术知识支撑,以及政府制度和金融市场共同参与,进行深刻全面的分析。矿产企业管理层人员要具备高度的可持续发展意识,能够积极自主的完善矿产资源开发机制,健全生态补偿机制。并且,应及时发现政府统筹管理过程中的不足,针对性进行补充纠正,从而打造一个矿业经济可持续发展的良好环境。首先,研究人员务必亲自查阅相关资料和书籍,熟练掌握一手资料,便于日后的深入分析。结合国内外对矿业经济可持续发展的研究进展,探寻更先进的发展理念,帮助相关工作人员拓宽思维和视野,为矿业经济可持续发展奠定理论综述基础。其次,为了加强矿产资源开发真实可靠性,实地调查必不可少,可以为专题研究报告提供关键依据,包括数据信息,研究背景以及矿业经济发展现状和前景等方面内容。[2]还能指导地方政府完善管理机制,避免更多隐患问题的发生,充分发挥自身职能价值。接下来,对研究事物进行定量分析,用真实数据对地方矿业经济可持续发展问题进行统一管理,从而使矿产资源市场精准化,拓宽地方经济发展前景。此外,定量分析可以帮助政府优化管理环境,为解决实际问题奠定理论基础,为研究报告中的数据加强真实性证明。最后,与定量分析不同的是定性分析法,能够更好的诠释研究对象,总结研究文献基础,制定全新的发展研究概念。[3]方便地方政府制定完善的矿业经济可持续发展管理方案,也因此更具完整系统性和科学合理性。
3我国矿产资源的主要特点
矿产资源是附在地表或地壳上的物质,经过自然地质作用所形成的,主要包括的液态、固态和气态,具有很大经济价值。如果依据矿产资源的用途进行分类,可以分为原料和能源两种矿产。[4]其中,原料矿产又分为金属矿产和非金属矿产,金属矿产涵盖铁、铬、锰等黑色金属矿产,以及钢、铅、锌等有色金属矿产;而石棉和云母等建筑材料,磷和硫铁矿等化工原料,白云石和心灰石等其他材料,都隶属于非金属矿产。能源矿产中主要包括石油、煤和天然气等常见能源。并且这些矿产资源具备以下特点:
3.1供给不足
虽然我国矿产资源丰富,总量可观,但是人口也是不可忽视的重要问题,也就是说矿产资源实际人均占有量远远不足。如果按照矿产总量算,我国矿产资源价值可以挤进世界前三,但是如果按照人均占有量算的话,只能勉强排到52%,因此这么算下来我国矿产资源具有明显的供给不足问题。
3.2产出天然
矿产资源的基本特征就是天然,因此铝、锌、铜等矿产都会含有一定伴生元素,单一矿产较少。[5]此外,像是稀土、钨、锡等小金属占比较大,而最常用的铝、铜、铅等大金属矿产相对稀缺,属于我国稀有矿产资源。在很大程度上造就了矿产资源的不可再生性,导致矿业经济可持续发展受到限制,对整体经济水平提升具有很直接的影响。
3.3效用基础
矿产资源与我们实际生活息息相关,同时也是生产建设活动中最核心的动力所在,即便是时代在发展,科技在进步,但所有生产活动,都不可能脱离矿产资源而独立运作。作为基础效用,矿产资源我们的重要性已经不言而喻。3.4分布广泛矿产资源的形成,需要得非常严格的地质条件,因此不同地域分布的特色矿产资源也有所差异,分布范围很广。但是各省市之间不均衡现象也很明显,像铜矿资源一般产自西北地区和赣东北地区,铅矿和锌矿资源主要产自西部和华南地区,铝矿资源通常集中在河南、山西、贵州和广西等地。稀土主要分布在江西、内蒙和四川等地,锡锑都产自云南和湖南等地。
4矿产经济可持续发展中的问题
4.1矿产资源后续储备不足
随着我国经济水平的快速发展,各行业生产建设也在不断扩充规模,直接导致矿产资源消耗过度,后续储备量明显跟不上消耗需求。再加上新开采的矿产资源无法满足全年使用量,所以无法储备多余矿产资源,导致整个矿产资源市场出现储备不足的情况,矿业经济难以实现可持续发展。这种矿产企业发展趋势下,矿产资源对实际生活贡献价值就会下降,经过调查统计分析,我国生产建设中所需的四十五种矿产,已经有十余种开始欠缺,无法充分满足国家建设需求,到2022年预估只能保证六种供应生产建设活动。[6]
4.2乱采滥挖导致地质恶化
正是由于大部分企业生产建设活动,对矿产资源需求不断加快,再加上部分企业为了创造更高经济效益,所以开始不节制的乱采滥挖。久而久之,导致我国很多区域地质开始恶化,不仅增了塌陷风险,严重的甚至会发生地震,还会造成资源严重浪费,破坏生态环境和稳固体系。会在很大程度上影响人们基本利益,甚至是威胁人类生命,要想加强矿业经济可持续发展,首先就要解决这一问题。
4.3矿产资源被严重浪费
虽然我国矿产资源丰富,但是回收率却很低。根据实践调查显示,我国矿产资源开发采选回收率远远低于50%,开发所需资金损失却超过780亿元,矿产资源被严重浪费。而且,我国伴生资源的利用率在逐渐缩水,开采率只占到三分之一,再加上矿产资源受到“三废”排放超标的影响,利用率也在不断降低。这些因既会造成矿产资源整体浪费,还会制约矿业经济可持续发展进程,背离矿业预期发展目标。
4.4矿业经济发展管理混乱
结合我国现阶段矿业经济可持续发展实际情况,工作人员整体素质水平偏低,不仅缺乏一定管理意识,而且难以及时更新完善矿产资源信息,以及经济可持续发展制度。[7]再加上矿业经济发展趋势,没有得到专业的分析预测,明确性的宏观把控,因此导致很大有效信息失去价值,非法开采矿产资源和发证现象比比皆是。此外,大部分矿产资源开采人员,文化水平都集中在中小学,技能全靠长年累月的积累摸索,严重缺乏理论知识做支撑,导致矿业经济发展管理水平受到直接限制,无法实现可持续发展。
4.5日常监管力度不到位
地方政府作为矿产资源开发利用安全的重要保障,既享有经济发展规划建议权,也有监督执法,确保矿产开采工作的顺利进行。一旦监察部门发现矿业经济发展过程中,发现安全隐患问题,特别是涉及到地方政府和有关部门,更应积极发表自身意见,并向上级详细禀报。再或者矿产企业在运营过程中,没有自觉配合监察部门工作,不服从相关处罚,从而增加矿产开采的安全问题风险,也要及时上报。但是在实际工作中,很多企业巨不接受监察部门的执法权利,致使监管工作失去有效性,缺乏强行执法的态度,不能彻底根除影响矿业经济可持续发展的毒瘤。此外,矿产企业监管人员专业水平不高,经费也严重不足,因此导致监管力量不到位,无法全面发挥监管部门的工作价值。而且,在矿业经济可持续发展中,长效机制还不能完善健全,法律约束力度和整体把控能力不足。不追求永恒利益基础,也要维护好自然生态环境,协调矿产资源开和土地使用关系从而实现矿业经济的可持续发展。
4.6经济可持续发展理念不强
我国矿业经济发展经营过程中,严重缺乏坚定不移实施矿业经济可持续发展的理念,所以才会出现盲目跟从经济效应,突出工业化建设的重要地位,开采矿产资源的同时,保护区域环境。[8]如果政府没有加强自身环保意识,首先是无法完成政府自身的职能,导致矿业经济发展活动得不到正确指导,相关法律法规也不健全,因此将矿产资源开采至于重度污染的工业环境中,矿业经济发展无法顺利转型。这也就意味着,只有政府和人们共同强化矿业经济可持续发展理念,严格遵循其中规则,才能有效加强矿业经济可持续发展的综合价值。
4.7矿业经济发展中结构不合理
在矿产资源开采过程中,不断提高对伴生矿产的合理使用率,一方面可以防止环境污染的继续恶化,资源的进一步浪费,另一方面还能够推动矿业经济的稳定提升。为此,采富弃贫、采易弃难等手段,会直接造成环境生态污染,甚至破坏正常的矿业经济发展结构。[9]我国工业加工方式,多以开采挖掘为主,矿业经济占比更是高达90%,原生矿物质无法进行良好的加工,得到更好的技术支持。从而导致我国制造业、电力和建材业等产业链很短,矿产资源利用率得不到有效提升。轻工业和工业发展规模小,进度慢,所以产品也就相对低级,产品价值不高,无法有效带动区域经济的进一步发展。
5实现矿业经济可持续发展的策略
5.1开展矿业循环经济
顾名思义,循环经济也就是利用生态环境发展规律约束人们的经济行为,从而使矿业经济发展能够与自然生态和谐共处,高效实现矿业经济可持续发展。倡导以矿产资源利用率最大化为核心,循环利用为指导观念,尽快落实低能减排、循环利用的矿产资源再生产模式。[10]最大程度上确保用最小的环境代价,换取矿业经济可持续发展利益更深入推进,打造生态环境建设与矿业经济发展的供应模式。争取将矿业经济活动转变为,矿产资源开采———产品生产———循环再利用的模式,确保提高矿产资源利用率的同时,做到保护环境,减少污染的效果。这样一来,既可以达到资源的合理使用,又能将工业生产对环境的损害降到最低,为矿业经济可持续发展,提供源源不断的鲜活动力,以及理论概念支持。此外,实现矿业循环经济,能够有效缓解我国资源短缺的局面,减少矿产资源利用的负面影响,为国民经济的提高奠定夯实基础。
5.2寻找开发新型能源
毕竟大部分矿产资源具有不可再生的特性,面对资源的逐渐枯竭,要想稳定矿业经济可持续发展态势,寻找开发可代替的新型能源势在必行。矿业单位和研发部门,可以借助新技术和工艺,不断加强对新能源的勘测,以及对矿物质组成的深入研究,尽可能研发出新的发展能源,为我国建设做出更多贡献。特别是一些风能和水能等资源,能够在大自然中取之不尽用之不竭,然后再回馈给生态环境,进而实现矿业经济的可持续发展。[11]
5.3采取合适的金融机制
利用金融机制,对矿业经济可持续发展管理,加以风险保护,能够充分发挥金融机制对矿业经济的重要意义,像是并购和资产重组等手段整合企业资源,促使其协调发展。同时,能够加快股票和债券等金融体制在运作中的进一步改革,强化矿业经济活动对市场风险变化的灵活应对能力。这一部分内容,需要相关人员做好预测,并制定完善有效的解决方案,加强对实际经济运转情况的监督,确保矿业经济安全稳定的持续提高。
5.4健全执法监管体系
针对矿业经济可持续发展中的问题,及时发现并上报,然后采取对应有效措施加以改善,是健全执法监管体系的重要组成内容,各部门之间务必加强配合。首先,创建矿产资源综合监管系统,尽快完成矿业经济机制建设,争取将责任落实到个人,以便充分提高监管工作的有效性。[12]其次,完善监管制度和流程,确保得到的信息和数据真实可靠,日常监管和后期督察需要联合执法,进一步强化工作人员的整体素质水平。
【关键词】再生骨料混凝土;力学性能;耐久性;和易性
【Abstract】ThisthesissummarizesthethefreaturesoftheRecycledaggregateconcrete:withbasicmechanicalproperties,durability,workability,andproposesthemethodsforimprovingthesecharacteristics.ByanalyzingtheapplicationstatusofnationalandinternationalRecycledconcrete,togetherwiththeprogressandresultofitsresearch.
【Keywords】Recycledaggregateconcrete;Mechanicalproperties;Durability;Workability
0引言
建筑业是我国国民经济的支柱产业,它可以带动建材、化工、冶金、机械、运输等行业的发展,近年来得到突飞猛进的发展,建筑更新速度越来越快,但是随之产生的建筑废弃物也越来越多,因此,开展以建筑废料生产再生骨料制备再生混凝土的新技术,具有巨大的社会效益,环境效益和经济效益,其发展前景非常可观。再生骨料混凝土是指利用废弃混凝土破碎加工而成的再生骨料,部分或全部的取代天然骨料制备而成的新混凝土,近年来国内外再生混凝土技术的研究与开发得到很大的发展。
1再生混凝土的工程应用现状
欧美及日本等国家和地区对再生混凝土的研究应用起步比较早,20世纪50年代一些国家就对再生混凝土的处理及应用进行研究,并取得了显著的成效,有些国家甚至还采用立法的形式来保证此项目应用研究的发展[1-2]。
欧美国家中德国、英国、苏联、荷兰、丹麦、美国等国家对再生混凝土的研究比较早并制定了关于再生混凝土的一些标准。荷兰由于自然资源相对匮乏的原因,对建筑废弃物的再生利用十分重视,是最早开展再生骨料混凝土研究和应用的国家之一,自1997年起,规定禁止对建筑废弃物进行掩埋处理,建筑废弃物的再利用率几乎达到了100%。同时荷兰制定了本国的再生骨料国家标准,其中规定再生骨料取代天然骨料率按质量计为20%。德国目前生产的再生混凝土主要用于公路路面,该国的钢筋混凝土委员会于1998年8月提出了“在混凝土中采用再生集料的应用指南”,要求采用再生集料配制的混凝土必须完全符合普通混凝土的国家标准。德国的再生骨料技术标准,将再生粗骨料分为4个等级,并对再生骨料的最小密度、矿物成分、沥青含量、最大吸水率等做了详细规定。英国将再生粗骨料分为3个等级,并指出再生粗骨料中掺加天然骨料会改善再生骨料的性能。丹麦是建筑废弃物有效利用技术比较成熟的国家,1989年10月,丹麦混凝土协会制定了再生骨料技术标准,将再生粗骨料分为2个等级,并对再生骨料的饱和面干表观密度、轻骨料含量、杂质含量以及粒度分布等做了详细规定。
亚洲国家中日本和韩国对再生混凝土的研究应用比较早。日本十分重视废旧混凝土的再生资源化和有效利用,对再生混凝土的研究始于20世纪70年代,并于2005年制定了《混凝土用再生骨料H》(高品质)的国家标准(JISA5021)、于2006年制定了《使用再生骨料L的混凝土》(低品质)的国家标准(JISA5023)、于2007年制定了《使用再生骨料M的混凝土》(中品质)的国家标准(JISA5022),为再生骨料的推广应用提供了必要的技术支持和技术保障。
我国再生混凝土应用研究起步较晚,国内再生骨料的应用还处于试验、谨慎使用阶段,技术应用上缺乏较完善的再生混凝土技术规程。目前,国内数十家大学和研究机构都开展了再生混凝土的研究工作并已逐渐深入。同济大学等高校开展了将混凝土废弃物用于道路工程基层、面层、土基及防护工程的研究,并在河南、湖北等地的旧路改造中进行了现场试验研究,在同济大学校内用水泥混凝土废弃物加工料建设了一条道路,昆明理工大学在新校区的建设中利用废弃混凝土铺设道路[3]。
2再生混凝土的性能
2.1再生混凝土的基本力学性能
由于制备再生骨料的原始混凝土在使用过程中在荷载、温度、环境等得作用下,其内部结构发生变化,同时再生骨料在加工过程中收到碾压,使得再生骨料的内部结构较天然骨料更加复杂,因此,普通混凝土和再生骨料混凝土的物理力学性能有很大的差别。国内外对再生混凝土基本力学性能的做了较多研究,但是由于不同的研究者用于制备再生骨料的旧混凝土强度等级、使用环境、碳化程度不一致,而且再生骨料的加工工艺也存在着差别,导致得出来的结论大部分有一定的差别。
2.1.1抗压性能
肖建庄[4]、Buck[5]等均发现再生混凝土的抗压强度随龄期的发展规律与普通混凝土类似。其中肖建庄[4]还指出再生混凝土在早期抗压强度增长较多,其原因可能是再生骨料在拌合过程中吸收的一部分拌合水会随着水泥水化的进行释放出来,保证再生混凝土在较长时间内保持一定的湿度。再生混凝土抗压强度低于同配合比的普通混凝土,同时再生骨料的取代率对再生混凝土的抗压强度影响也很大,再生混凝土的抗压强度随再生骨料的取代率的增加而降低,马彦飞等[6]的试验发现当再生骨料的取代率从25%增加到100%时,再生混凝土的28d抗压强度较同配合比的普通混凝土降低15%~30%。适量掺量的粉煤灰可提高再生混凝土的抗压强度,王武祥等[7]研究表明粉煤灰在一定范围内可以提高再生混凝土的抗压强度,不同组成不同配合比再生混凝土存在各自适宜的粉煤灰掺量。水灰比对再生混凝土的强度影响很明显,随着水灰比的增加,再生混凝土的抗压强度降低。
2.1.2抗拉性能
再生混凝土的抗拉强度较同配合比的普通混凝土低,而且随取代率的增加而减少。Ravindrarajah等[8]发现再生混凝土的抗拉强度较同配合比的普通混凝土低10%。周辉等[9]发现再生混凝土的劈裂抗拉强度随再生粗骨料取代率的增长而降低,且混凝土结构设计中规程中的劈裂抗拉强度关系式不适合再生混凝土。
2.1.3抗折性能
同配合比的再生混凝土的抗折强度低于普通混凝土的抗折强度。肖建庄等[10]从再生骨料取代率分别为0、30%、50%、70%、100%时的再生混凝土棱柱体试块的抗折试验中得出与普通混凝土相比,再生混凝土的抗折强度低很多。Mandal等[11]的试验结果表明,再生混凝土各龄期的抗折强度均低于普通混凝土,平均低12%。
2.2再生混凝土的耐久性
2.2.1抗冻性
再生集料很容易吸水饱和,10分钟可达饱和程度的85%以上,30分钟可达饱和程度的95%左右,因而再生粗集料容易先于新水泥基体发生冻融破坏,成为再生混凝土抗冻性能的薄弱环节导致再生混凝土的抗冻性能明显低于普通混凝土。再生混凝土受冻前的养护条件和养护龄期对抗冻性影响很大,再生混凝土在受冻前需要养护较长时间才能使后期强度不受影响,覃银辉等[12]对再生混凝土的抗冻性能研究表明预养龄期对再生混凝土的受冻有利,即预养护龄期越长,后期强度越高。掺加引气剂改善再生混凝土的性能有明显的效果。降低水灰比,掺加掺合料以细化混凝土内部的孔结构,减少再生粗集料最大粒径及再生集料的强化,均能提高再生混凝土的抗冻性能。
2.2.2抗渗性
再生集料在破碎过程中产生的裂缝及其表面老水泥砂浆的孔隙大大增加了再生混凝土的孔隙率,从而增大其渗透能力,所以再生混凝土的抗渗性能低于同配比的普通混凝土,而且再生混凝土的抗渗性能随着再生集料的取代率的增大而降低。混凝土的抗渗透性能与其孔隙率或密实度直接相关,因而提高混凝土密实度的方法均可以起到改善其抗渗性的效果。张李黎等[13]通过试验研究发现再生混凝土的抗渗性能随着水灰比的增大而降低,随强度的增大而增大。掺加适量的矿物掺合料及外加剂(减水剂、引气剂等)对再生集料进行改性处理均可以提高再生混凝土的抗渗性能。
2.2.3抗碳化性
再生混凝土的抗碳化性能跟抗渗性有相关性,特别是抗气渗性,随着再生骨料的取代率的增加,再生混凝土的抗渗性能降低,再生混凝土的碳化深度增大,主要原因是再生骨料的表面较为粗糙,孔隙较多,密度较天然骨料低,随着再生骨料取代率的增加,再生混凝土的密实度降低,抗气渗性下降,CO2扩散速度加快,碳化深度也就越大。同理,再生混凝土的抗碳化性随水灰比增大而增加。孙浩[14]研究发现掺加矿渣粉,钢渣粉可以减少碳化深度,但掺量不宜过大(矿渣粉掺量不大于30%,钢渣粉的掺量不大于10%)。
2.3再生混凝土的工作性能
混凝土的工作性能用和易性来表征,和易性直接影响到混凝土搅拌、运输、浇注、捣实等施工作业,关系到能否获得质量均匀和密实的混凝土。和易性为一综合技术性能,包含流动性、黏聚性、保水性三方面的含义。再生骨料比天然骨料吸水率大、孔隙多、表面较为粗糙,而且再生骨料含有大量的旧的水泥砂浆导致再生混凝土中砂浆含量多,从而导致再生混凝土的流动性较同配合比的普通混凝土差,保水性和黏聚性比同配合比的普通混凝土好。马静[15]通过对不同取代率再生骨料混凝土的和易性的研究中发现随着再生骨料取代率增大,新拌混凝土的流动性变得越来越差,而此时的混凝土的黏聚性变得越来越好;适量的减水剂可以增强混凝土的流动性。
3再生混凝土的发展趋势
混凝土的生产消耗大量的资源和能源,未经处理的废弃混凝土还会对环境造成污染、影响市容。随着资源、能源、环境问题的日益严峻,对废弃混凝土进行有效、合理的利用是环境保护和可持续发展的迫切需要,这样会加速人们对再生混凝土的研究开发利用。随着对再生混凝土性能的进一步试验研究,其各项性能必将得到大幅改善,并大量应用于工程中,再生粗骨料也将应用于商品混凝土,提高废弃混凝土循环再利用的效率。充分利用工业废料和外加剂开发高强、高性能再生混凝土,是再生混凝土的发展趋势。
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关键词:可再生能源;热泵;联合应用;能耗控制;环境保护
StudyontheJointApplicationofRenewableEnergyandHeatPumpSystem
一、引言
近年来,随着化石资源的消耗和自然环境的破坏,促使人们从提高现有能源利用率和开发利用可再生能源两个方面应对临近的能源危机和环境问题[1]。进入21世纪后,随着我国城市化进程的快速发展,人们对城市人居环境提出的要求不断提高,促使国内节能环保产业的迅速发展[2]。其中,热泵技术是一项利用小部分高品位能量,来实现能量从低位向高位转化的新兴技术,该技术的不断创新应用对提高能源利用效率和保护环境等方面都具有重要意义。
1.热泵系统工作原理
目前,常用的热泵系统采用电动机或内燃机驱动的压缩机作为能量的驱动来源。用压缩机抽吸工质蒸汽并压缩到冷凝压力的过程,称为压缩过程,其相应的热泵称为压缩式热泵。蒸汽压缩式热泵是目前应用最普遍的装置,主要由蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀4部分组成,压缩式热泵系统工作原理如图1所示。
图1-1压缩式热泵系统工作原理
压缩机通过电动机产生驱动能量,使工质在反复相变循中不断提高能量品质,并通过阀门的切换使机组实现制热(或制冷)功能。在此过程中,蒸发器从低温热源吸收低品位能量,通过工质循环从冷凝器输出高品位能量,得到的能量在数量上是其所消耗的小部分高位电能和所吸收的低位热能的总和。
二、可再生能源与热泵系统联合应用方案
2.1多源热泵系统
多源热泵系统与单一源热泵系统相比有诸多优点。单一源热泵往往受气候、水源、地理和环境等条件限制,在很多情况下不能稳定持久供暖或供冷,而多源热泵则以两个或多个低位热能作为主要的低温热源,弥补了单一源热泵不灵活性的缺点,提高了系统的能效比,又充分利用了可再生能源,减少了对环境污染,是一种绿色环保且具有很大灵活性的供热制冷系统。
2.2多源热泵系统联合应用方案
热泵是通过循环工质在蒸发器中气化从环境中取热的,低温热源状态的不同决定了能量采集方式的差别。载热介质一般采用空气、水和以水为主要成份的防冻液。按照低温热源的不同组合,可再生能源与热泵联合应用系统主要包括为太阳能-土壤源热泵系统、太阳能-水源热泵系统和海水-污水源热泵系统等。
2.2.1太阳能-土壤源热泵系统
太阳能土壤源热泵系统如图2-1所示。热泵装置优先用于空调系统,在夏季热泵系统的制冷功能可以满足室内活动人群对舒适程度的要求;太阳能热水器的具体功能是提供生活热水,若太阳能集热器在正常工作条件下无法满足使用者对生活热水的需求,则热泵系统辅助其满足生活热水的制备需求。在冬季热泵系统的主要功能为供热,在室内热负荷大,室外温度低的条件下,太阳集热器可辅助土壤源热泵系统进行供热,实现联合供热的工作模式,以达到室内人群对舒适性的具体要求;在过渡季节,太阳能集热器在提供生活热水的前提条件下,可在地下储存多余的热量,同时会使地下的土壤温度提高[3]。
图2-1太阳能耦合土壤源热泵系统工作原理
2.2.2太阳能-水源热泵系统
太阳能耦合水源热泵系统原理如图2-2所示。根据热水负荷、空调负荷、及日照条件等因素的变化,系统以不同运行方式相适应,从而实现系统灵活多变的运行工况,如热水由太阳能集热系统、水源热泵系统的直接供应及太阳能水源热泵联合供应,夏季空调系统运行,冬季蓄热等。太阳能集热系统与水源热泵系统运行工况及组合不同导致系统流程不同,通过阀门的开关可实现系统流程的切换[4]。
图2-2太阳能耦合水源热泵系统原理图
1-太阳能集热器;2-蓄热水箱;3-水泵;4-冷凝器;5-压缩机;6-蒸发器;7-节流阀;8-蓄冷用板式换热器;9-蓄冷水箱;10-释冷用板式换热器;11-室外水池;12-控制阀门
2.2.3海水-污水源热泵系统
海水污水源双源热泵系统如图2-3所示。该系统进行区域集中供暖供冷,包括海水源热运行模式、污水源运行模式和海水污水双源运行三种模式。当单元系统独立运行时,一旦出现不能满足负荷的情况,另一冷热源可及时投入运行,作为辅助冷热源,使系统的应用更加灵活。一般夏季优先使用直接式海水源运行模式,冬季则优先使用间接式污水源运行模式,当单一源满足不了负荷需求时,再附加使用另一冷热源。
图2-3海水耦合污水源热泵系统工作原理
三、多源热泵系统对能耗控制和环境保护的积极作用
多源热泵系统不仅能把无价值的大气及土壤中的太阳潜能以及地下水、地表水的低位热能或工业污水废热去替代商品能源,稳定可靠地长时间实现舒适性空调的供暖与供冷,更为重要的是它消除锅炉供暖中烟气对环境的污染,保护和净化人类赖以生存的自然环境[5]。
目前生产和生活中存在大量对热能品位要求较低的用能环节,以燃烧高品位化石燃料的常规方式供热,存在巨大的可用能损失,致使一次能源利用率低下,并加剧了环境污染和由于CO2过量排放造成的温室效应。如果采用多源热泵系统提升自然能源用于供热,一方面,系统受地域限制大为减小,稳定性和灵活性高,可长时间稳定供热;另一方面,能质比较匹配,高效清洁,减少常规化石燃料的消耗和浪费,提高现有能源利用效率,扩大了可再生能源利用范围。
四、结论
可再生能源与热泵联合应用系统弥补了单源热泵单独供热制冷的缺点,提高了热泵系统的灵活性和可靠性,也大大提高了可再生能源的利用率,是一种绿色环保的供热制冷系统。可再生能源将是热泵系统的重要来源,热泵供热制冷也将是可再生能源的重要利用方式,可再生能源与热泵系统的联合应用则是今后热泵的主要发展方向。该联合系统的应用对我国调整能源结构、建设环境友好型社会都具有重大意义。各个地方应结合自身地域气候特点,选择能效比最高的联合应用系统,充分发挥该多源系统的优势,创造最大的环境效益和节能效益。
参考文献
[1]孙峙峰,任和,王选,等.可再生能源建筑应用系统检测与评价研究[J].建筑科学,2014,30(4):110-114.
[2]毕夏,史长东,程竹,等.低碳背景下我国新能源行业利用现状及发展前景分析[J].东北电力大学学报,2012,35(5):86-90.
[3]刘智梅,楚广明,于涛.太阳能-土壤源热泵供热系统的研究[J].建筑节能,2012,40(253):11-13.
【关键词】既有建筑;节能改造;可再生能源;太阳能;地热能
【中图分类号】TU635【文献标识码】【文章编号】1674-3954(2011)03-0297-02
一、引言
建筑是满足人类物质和精神生活需要的重要人工环境。能源是人类生存和发展的重要物质基础。近年来,能源环境问题已经成为世界各国最为关注的热点。
建筑节能概念起源于西方发达国家,主要是指将节能型的技术、工艺、设备、材料和产品等,综合运用于建筑物的规划、设计、新建、改造和使用的过程中,并执行节能标准,将可再生能源及时利用,以提高保温隔热性能和采暖供热、空调制冷制热系统效率等方式,加强建筑物用能系统的运行管理。在室内热环境质量拥有基础保障的前提下,减少包括供热、空调制冷制热、照明、热水供应等在内的建筑物使用能耗[1]。
既有建筑节能的对象是已经投入使用的建筑物,在使用者拥有稳定舒适的生活和工作环境的基础上,对使用能耗进行降低,使其符合国家节能标准。既有建筑节能改造是指对不符合民用建筑节能强制性标准的既有建筑进行围护结构、供热系统、采暖制冷系统、热水供应设施和照明设备等实施节能改造,在不降低系统服务质量的前提下,应用高新节能技术及产品,提高运行管理水平,使用可再生能源等途径,提高建筑的能源使用率,减少能源浪费,节约用能费用。
二、可再生能源利用
可再生能源是指可以再生的能源总称,包括生物质能源、太阳能、光能、沼气等。生物质能源主要是指雅津甜高粱等,泛指多种取之不竭的能源,严格来说,是人类历史时期内都不会耗尽的能源[2]。
为了实现建筑为人类提供健康、舒适工作和生活环境的功能,又减少对传统能源的使用,减轻对能源的依赖和环境的污染,可以在有条件的改造区设计安装专门的系统利用太阳能、地热能等可再生能源来取代传统能源。
1、太阳能利用
太阳能是资源潜力最大的可再生能源,可利用的技术包括制热、发电、采光和制冷等。其利用方式可以分为被动式和主动式两种。由于采暖和空调能耗占建筑能耗的65%以上,本文将重点研究利用太阳能采暖和通风措施。在利用过程中,冬季增加太阳辐射得热和夏季减少太阳辐射得热是重要目标[3]。
(1)被动式太阳房采暖和通风降温
被动式太阳房采暖是指不依靠任何机构动力通过建筑围护结构本身来实现吸热、蓄热、放热的过程,从而达到房屋利用太阳能采暖的目的。其过程一般是让阳光直射入窗户进入采暖房间,或者先照射在集热器部件上,然后通过空气循环将太阳能送入室内。被动式太阳房按照结构的不同可以分为直接受益式、集热墙式、附加阳光间式、卵石床蓄热式和屋顶池式几种类型。本文着重介绍直接受益式、集热墙式和附加阳光间式。
①直接受益式。如图3.1所示,一般在房屋的南立面设置较大面积的玻璃,太阳光直接照射作为集热储热体的屋内地面、墙体,地面和墙体白天吸收阳光辐射热并储存起来,夜晚将白天吸收的热量释放出来维持室温。这种方式使用方便且结构简单,但是其不足之处在于窗户面积较大可能造成夏季较大的冷负荷,在白天光线过强的情况下容易引起眩光,导致室内温度波动较大。
②集热墙式。如图3.2所示,集热墙式是在直接受益式基础上增加集热手段,让在室内太阳辐射获得量增强,并且能有效避免太阳光直接射入室内。在墙体的表面设有吸收率高的涂层,墙体上下开口,夹层空气就会受到热压的驱动,冷空气从下部开口流入,热空气从上部开口流出,形成了一个气流循环。墙体表面吸收的太阳辐射热,主要由夹层空气带入室内。墙体外表面颜色深浅、墙体与玻璃之间夹层热阻的大小,都会影响系统集热效率的高低。为防止夜间热量散失,玻璃外侧应设置保温窗帘和保温板。
③附加阳光间式。如图3.3所示,一般在房间的南侧有一玻璃罩着的阳光间,阳光间与主体房间由墙或窗隔开,主要用于养花或栽培,又称温室式太阳房。其原理与集热墙式太阳房类似,热量通过隔墙上的开口,由空气带入主体房间。
太阳能被动式通风降温技术主要通过太阳房的温室效应和烟囱效应来实现,具体应用形式有太阳烟囱、太阳能屋顶集热器、特布隆墙等。特布隆墙既可用于夏季降温,也可用于冬季采暖。用于夏季降温时,室内空气从底部进入,经蓄热器加热后,在浮力作用下上升,从风道顶部流出。冬季调整开口位置,按相反方向流动,如图3.4所示。
图3.1直接受益式的基本形式图3.2集热墙式
图3.3附加阳光间基本形式图3.4被动式通风降温技术特布隆墙
(2)主动式太阳能采暖
主动式设计是以太阳能集热器作为建筑采暖的热源,通常以空气或水为工质。从主动系统供暖示意图(图3.5)可以看出,主要由集热器、管道、储热物质及散热器等组成主动供暖系统。在工质为水的情况下,循环动力常由水泵提供;工质为空气时,循环动力常由风机提供。与被动式系统相比,主动式系统造价较高且结构较为复杂,其优势在于不容易受外界环境限制干扰,能够节约传统能源[4]。
①空气集热式
空气集热式是以空气为工质的主动式太阳能采暖系统。其主要形式有集热屋面、窗户集热板系统两种,集热屋面是把集热器放在坡屋面、用混凝土地板作为蓄热体的系统;窗户集热板系统(图3.6)适用于昼夜温差大、太阳辐射强度高的地区多层居住建筑。
图3.5主动式太阳能采暖系统图图3.6窗户集热板系统示意图
②液体集热式
如图3.7所示,以液体作为工质的主动太阳能采暖系统。既可以用水做工质,也可以用高沸点的油或防冻剂作工质。一般在建筑顶层设置太阳能集热器。该系统具有采暖和降温的双重作用,该方式已经作为供应生活热水系统普遍推广。
③太阳能热泵
如图3.8所示,是太阳能系统与热泵系统的结合,通过压缩机,借助热量交换,把地面、土壤、水池中的低温热能收集、输送到建筑物内使用,也可以与常规平板集热器结合形成太阳能热泵系统。
在太阳能采暖的各种方式中,用空气作工质的系统因其技术简单成熟、运行安全、造价低廉等优点而得到广泛应用。
3.7液体集热器系统图图3.8太阳能热泵系统图
2、地热能利用
地源热泵是一个广义的术语,它包括了使用土壤、地下水和地表水作为热源和冷源的系统。地源热泵技术是一项值得大面积推广的建筑供能技术。地源热泵是将浅层和深层的大地能量(土壤、地下水、地表水等天然能源)进行综合利用来作为冬季热源和夏季冷源,然后再由热泵机组向建筑物供冷供热的系统,是一种利用可再生能源的既可供暖又可制冷的新型中央空调系统[5]。
(1)地源热泵的特点
第一,地源热泵是可再生能源利用。锅炉一次能源利用率只有0.8~0.95,而热泵(以地热源热泵为例)输入1kW电能可得4kW热能或5kW冷量。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器,收集了47%的太阳所散发到地球上的能量,比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制,真正是量大面广、无处不在,几乎取之不尽,类似于无限的可再生能源。据估算,其经济可开发资源总量约为5亿吨标准煤。与常规能源相比,低温地热在供暖及生活热水供应方面具有明显优势。
第二,经济有效,运行稳定。总体而言,在一年中地能或地表浅层地热资源的温度都相对稳定,冬季相对环境空气温度稍高一些,夏季温度稍低一些,这就是很好的冷热源,地源热泵也因为这种温度的特性运行起来稳定可靠,比传统空调系统运行效率要高40%,因此,这种方式不仅使得舒适程度较高,还可以节省费用。
第三,环境效益显著。地源热泵相对空气源热泵可减少40%以上的污染物排放,相对电供暖可减少排放70%以上的污染物。
第四,一机多用,应用范围广泛。地源热泵系统可广泛应用于供暖、制冷以及提供生活热水等等,功能非常强大。
(2)地源热泵的种类
①土壤热交换器地源热泵。这种源热泵包括一个土壤耦合地热交换器,它有水平安装在地沟中的方式,也有以U形管状垂直安装在竖井之中。如图3.9。
②地下水地源热泵。分为开式系统和闭式系统,开式系统是将地下水直接供应到每台热泵机组,之后将井水回灌地下。开式系统在适当的地下水条件和建筑物参数下是一个有吸引力的选择方式,但必须谨慎。闭式系统中,一般包括带潜水泵的取水井和回灌井,用板式换热器将地下水和建筑内循环水分开。
③地表水地源热泵。这种地源热泵中有一个地下水热交换器,是由多重并联的塑料管组成,塑料管潜在水面以下,和土壤热交换地源热泵一样被连接到建筑物中。
图3.9土壤热交换器地源热泵
(3)注意的问题
地热供暖有其独特性,在某些方面不能套用常规锅炉供暖或市政集中供热的成熟做法,在设计应用时应特别注意处理好热能梯度利用和防腐两个问题。从井中抽出的地热水经供暖系统后就排放掉了,如果排水温度偏高,就会造成资源浪费,影响地热供暖系统的经济效率和节能水平。因此,要采取措施梯度利用地热水的热能,使供暖排水时地热水的温度尽可能低,以提高地热利用率。另外,深井地热水不同于常规供暖用的循环水,地热水矿化度高,常富含腐蚀性的CL-离子等和微量气体(如H2S),对设备、管路、阀门及仪器仪表等的防腐性很强,需要采取不同于常规的防腐措施,以保证地热供暖系统的正常运行和合理寿命。
鉴于现在的情况,既有居住建筑节能技术改造可分阶段进行。可以先对建筑物维护结构中能耗比较高的部位,采用简单又经济的方法进行改造,实现先期节能。如给门窗加装密封条、窗户玻璃加贴隔热膜、外墙保温改造等。
三、结论
既有建筑节能改造是降低社会总能耗、减轻环境污染的有效途径,事关经济社会的可持续发展,意义非常重大。本文分析指出,太阳能和地热能是最重要的新能源,也是未来建筑节能的方向。
参考文献
[1]何永清.现代住宅建筑节能与应用[M].北京:化学工业出版社,2010.6.
[2]郭建.既有住宅建筑节能改造技术与模式浅析[J].大众科技,2009,11:74-75.
[3]V.Garcia-Hansen,A.Pattini,Passivesolarsystemsforheatingandventilationforroomswithoutanequator-facingfaçade,RenewableEnergy2002,26:91-111.
国防经济学的研究始于20世纪初,赫斯特(1914)的《战争的政治经济学》和庇古(1921)的《战争经济学》被认定为最早的国防经济学著作,而后者更多地被认为是国防经济学形成的标志。其后,经过近百年的发展研究,国防经济学领域产生了大量著名的研究成果。在我国,仅1987—2002年间就产生了100多部国防经济学相关著作。
在研究成果的形式上,国防经济学的专著和教材多是以专题归纳的形式呈现。尤其是西方国家的国防经济学,学者主要是运用经济学工具对国防的相关问题展开专题性的研究,研究成果主要采用分篇归纳的方式,而并不追求理论体系的逻辑性。无论是国外的国防经济学原著还是我国学者对国外国防经济学理论体系的引入无不印证了这一事实。
近年来,我国国防经济学学者已经开始了对国防经济学的理论体系问题的研究,主要有两种观点。其一认为,国防经济学是研究国防资源配置问题的学科,因此,国防经济学的理论体系应围绕国防资源配置问题展开。当前,以“国防经济资源配置”“国防资源配置”等为主题的研究大量涌现。
其二认为,国防经济学是研究战争与经济的关系、国防与经济的关系、国防经济活动以及国防资源配置问题的学科。从逻辑学的角度讲,这两种观点对国防经济学的界定方法是不同的,前者是内涵式的界定,后者是外延式的界定。对比这两种观点,可以看到后者包含了前者。
事实上,基于这两种观点构建国防经济学的理论体系都存在缺陷。对于前者来说,如果国防经济学只研究国防资源配置问题,那么作为国防经济学基础理论的战争与经济的关系、国防与经济的关系等问题则被排除在学科的大门之外,这显然是不合适的。对于后者来说,由于没有建立起各部分内容之间的内在联系,基于这种外延式的界定方法建立的国防经济学理论体系便很难形成一个一以贯之的逻辑体系,其结果必然导致国防经济学走上专题性研究的道路,于理论体系逻辑架构的建立不利。
针对这一问题,有学者指出,国防经济学是研究“与国防相关的资源配置的”学科。从逻辑上讲,这种存乎于上述两种观点之间的界定仍不足以涵盖第二种观点所容纳的全部外延。但是,这种观点却表现出了建立国防经济学与“资源配置”范畴之间关系的倾向。
资源配置是现代经济学的一个核心范畴。无论是马克思主义政治经济学还是西方经济学,也无论是理论经济学还是应用经济学,都将资源配置问题作为重要的研究内容。然而,关于资源配置与国防经济学之间的关系问题,目前尚不甚明了。从“国防资源配置”相关研究所表现出的集中性来看,这一主题已经形成了一个稳定的方向,前述国防经济学理论体系的第一种观点甚至直接认为国防经济学就是研究国防资源的配置问题的学科;但从认同度更高的第二种观点来看,国防经济学领域的学者更多地认为国防资源配置只是国防经济学的研究内容之一,而不是全部。
那么,资源配置范畴与国防经济学理论体系之间究竟是否存在着某种必然的联系?除国防资源配置问题外,国防经济学所关注的战争与经济的关系问题、国防与经济的关系问题、国防建设与经济建设的协调发展等问题是否也属于资源配置问题?从经济学研究资源配置问题这一角度出发,能否认为国防经济学也是以资源配置问题为研究对象的学科?能否运用资源配置逻辑,科学构建国防经济学理论体系的逻辑架构?从这一想法出发,本文尝试通过建立资源配置的一般逻辑,进而建立资源配置的层次体系,并将二者与国防经济学的研究内容进行对应分析,对国防经济学理论体系的逻辑架构进行探索性的演绎。
二、资源配置的一般逻辑
资源配置是经济学中广泛使用的一个概念。也许正是因为这一概念在应用上的广泛性,国防经济学和研究国防资源配置问题的学者们很少对其做出专门的解释。然而,要以这一概念作为国防经济学的逻辑基础,则必须对其进行明确的界定,并在此基础上建立资源配置的一般逻辑。
资源配置是发展经济学的一个基础概念。《现代西方经济学辞典》对资源配置的界定是:资源在不同用途和不同使用者之间的分配。资源配置的起点在于资源的多用途性。由于每一种资源往往具有多种用途,选择合理的用途是资源配置的首要任务。除了强调资源的用途属性之外,这一定义还强调了资源在“不同使用者之间”的分配。在使用这一概念的过程中,后者往往会被忽略,而仅仅认为资源配置是在不同用途之间的分配。而这种片面的理解在国防经济学和国防资源配置研究领域并不少见,由此必然带来对国防资源配置和国防经济学中的资源配置问题的片面理解。
从上述定义可以看到,资源配置是一种有目的的人类活动。因此,这一概念必然是一个包含着资源的用途、资源配置主体、资源配置目标、资源配置方式、资源配置结果等范畴的逻辑过程。
(一)资源的用途
用途既是资源的自然属性,也是资源的社会属性。资源本身的禀赋决定了其可能具有的用途的质和量,表现为资源的自然属性;社会和人的需要则决定了资源用途的实现程度,表现为资源的社会属性。从唯物论的意义上讲,正是因为资源具有用途,才造成有限资源对无限需求的稀缺性,进而带来资源的配置问题。
(二)资源配置的目标
从本体意义上讲,资源配置并不必然具有目标性。但从现实意义上讲,资源配置往往与“最大化”这一概念紧密联系在一起。可以认为,主体效用的最大化是主体资源配置所追求的目标。资源配置目标的差别主要是由主体效用的差别引起的。
(三)资源配置的主体
资源配置的主体是资源配置逻辑中的一个基础范畴。主体不同,资源的用途、资源配置的目标以及配置资源的可能手段和方式都会存在差别。从资源配置定义可以看出,资源配置的主体既可以是实体的人和国家,也可以是虚拟的社会或群体。主体的不同决定了资源配置范围的不同,从而使得资源配置具有层次性。
(四)资源配置的方式
资源配置的方式是资源配置所采用的方法和手段。计划配置和市场配置是经济学研究中提到的最多的两种资源配置方式。从更为一般的意义上讲,资源配置方式主要可以分为直接配置和间接配置,而计划配置和市场配置分别是这两种一般方式在现代经济中的两个主要的表现形式。
(五)资源配置的结果
资源配置的结果是资源配置逻辑的终点。与结果相关的是效率范畴。资源配置的结果可以表现为高效率、低效率或无效率。西方经济学理论认为,资源最优配置的标志在于任何资源无论其投入于那种用途,边际产量相等。以上是本文建立的资源配置的一般逻辑过程。
资源的用途、资源配置主体、资源配置目标、资源配置方式、资源配置结果,是资源配置逻辑过程中的5个基本范畴,且分别包含着多种构成。五个基本范畴之构成的不同组合形成了不同的特定资源配置逻辑。由于资源配置主体之间可能存在包含关系或交互作用,特定的资源配置逻辑之间也可能存在包含关系或相互交叉关系。这一点决定了不同的特定资源配置逻辑能够形成一个具有层次性的逻辑体系。
三、国防经济学的理论构成与资源配置的关系
我国国防经济学的研究经历了一个从马克思主义国防经济学到现代西方国防经济学及二者融合的发展过程。一般认为,马克思主义国防经济学是传统的国防经济学,主要研究战争与经济的关系、国防的本质以及国防与经济的关系等认知问题,而现代西方国防经济学则主要研究国防资源的配置等应用问题。这些内容都是我国国防经济学的理论构成。因此,国防经济学主要研究战争与经济的关系、国防与经济的关系、国防经济活动及其发展规律以及国防资源配置效率问题。从这一界定的描述方式来看,这些研究内容之间是相互独立的,各个组成部分之间是并列的关系,并不存在逻辑上的联系。然而,从本文建立的资源配置的一般逻辑来看,国防经济学的上述研究内容事实上与资源配置范畴之间都存在着内在的联系。
首先,战争与经济的关系问题与资源配置的关系。“战争的经济本源”被定义为国防经济学的逻辑起点。经济是战争的本源,也是战争的条件,还是战争灭亡的前提。从这一论述来看,战争是人类社会经济发展历史中某一个阶段存在的一种特殊的人类活动。经济发展过程就是社会再生产资源配置的过程。战争作为人类社会经济发展历史中的一个环节,必然与资源配置之间存在某种联系。在资源配置方式的一般研究中,有学者提出了“争夺配置”的概念。基于这种理解,战争实质上是人类社会再生产资源配置的一种方式。只是这种人类社会再生产超越了国家实体的范畴,是两国、多国甚至全球范围内的再生产。对战争与经济之间关系的研究实际上就是围绕战争配置资源的效率展开的,就是研究战争这一资源配置方式的经济本质、效率及其与其经济支撑之间的关系。战争与资源配置问题之间的联系并不仅仅提出战争与经济的关系这一纯理论问题;从某种意义上讲,裁军经济理论等应用问题也正是由于战争这一资源配置方式在人类经济再生产资源配置过程中表现的无效性带来的。
其次,国防与经济的关系问题与资源配置的关系。马克思主义经典作家已经指出,国防是社会再生产过程中的一种扣除。一国国民经济的运行过程,或者说社会再生产过程本身就是一个资源配置的过程。国防与经济关系问题研究的起点是社会再生产资源用途的多样性。国防是社会再生产资源的多种用途之一,满足国家和人民的安全需要。研究国防与经济的关系,探索国防建设与经济建设协调发展的规律,实质上就是为社会再生产资源配置于国防用途的规模和结构的确定,尤其是国防资源规模的确定提供理论依据。但这一问题的研究还不属于国防资源配置的范畴,而是属于社会再生产,或国民经济再生产中的资源配置范畴。
再次,国防资源的配置问题是现代国防经济学的主体理论内容。毋庸赘言,这部分内容本身就是资源配置问题,是国民经济配置于国防用途的资源如何进行再配置的问题。需要说明的是,国防资源的配置是一个由多个层次构成的资源配置层次体系。从国防生产的角度讲,包括国防工业布局、资源在国防工业行业内部的分配以及国防工业企业内部的资源配置;从国防消费的角度讲,包括国防资源在不同用途之间的配置、不同的用途所获得的国防资源的二次、三次配置等,直到国防资源的最终消耗之前的配置环节。此外,在国防生产与国防消费之间还存在一个资源在供需系统之间的配置问题。
上面的分析充分说明,国防经济学三个方面的主要理论构成与资源配置范畴之间都存在着密切的联系,都是某一特定资源配置逻辑的一部分。资源配置与国防经济学的关系不仅仅表现为国防资源配置理论是国防经济学理论体系的内容之一。战争与经济的关系问题、国防与经济的关系问题等都是不同层次的资源配置问题。
建立国防经济学的理论构成与资源配置范畴之间关系的意义在于,一方面能够将各部分内容归纳到一个统一的逻辑框架中;另一方面有利于基于对“国防经济学是研究与国防有关的资源配置问题的学科”说法的补充和完善,更加科学地界定国防经济学的内涵。本文尝试性地提出一个粗浅的定义:国防经济学是研究战争和国防的资源配置属性以及国防资源配置问题的学科。这一定义与传统定义的区别在于,强调不仅与国防相关的资源配置问题是国防经济学的研究内容,战争和国防的资源配置属性也是国防经济学的研究内容,从而将国防经济学3个方面的研究内容都统一到了资源配置这一主线上来。
与国防经济学的理论构成相联系的资源配置问题形成了一个多层次构成的资源配置体系。国防经济学的理论构成就存在于这一体系的各个环节当中。
四、国防经济学理论体系的资源配置逻辑推演
通过上述对国防经济学的主体理论构成与资源配置范畴之间关系的分析可以看到,国防经济学的主体理论都属于资源配置的范畴。因此,完全可以按照资源配置的逻辑建立国防经济学的理论体系。在上文建立的资源配置一般逻辑和资源配置层次体系的基础上,下面对各个层次和各个特定资源配置逻辑中的国防经济学理论点进行演绎,并对不同层次资源配置中的国防经济学理论内容的逻辑关系进行分析,推演国防经济学的理论体系。
(一)各层次资源配置与国防经济学的理论点的对应分析
从大的范围上讲,国防经济学理论相关的资源配置体系可以分为三个大的层次:全球经济再生产中的资源配置层次、国民经济再生产中的资源配置层次和国防资源配置层次。其中,“全球经济再生产”是本文提出的一个概念,目的在于说明战争本身就是一种资源配置方式,是人类社会再生产过程在国家间配置资源的一种争夺式的配置方式。基于资源配置的层次性,下面对国防经济学的主要理论点和各层次的资源配置进行对应分析。
在全球经济再生产中的资源配置层次,资源配置的主体是不同国家组成的系统。国与国之间资源配置的方式有很多,国际贸易、政治或道义援助等本质上都是资源在国家间的配置手段。战争就是这些不同的资源配置方式之一。一方面,战争毕竟需要消耗资源,需要资源的保障,因此它又是对参战国再生产中经济资源的扣除。尽管如此,战争在人类社会发展某个阶段的必然性仍无法消除。由于这一矛盾性,战争与经济的关系问题就成为国防经济学研究的一个基础问题,由这一问题还衍生出了裁军经济问题。另一方面,战争还带来了军事联盟问题,联盟内部的资源配置方式既可以是联盟政府间的计划配置,也可以是联盟成员经济主体间的市场配置。这些具体的资源配置逻辑构成了军事联盟经济理论的内容。此外,军品国际贸易问题、军备竞赛问题也属于这一层次资源配置问题。
在国民经济再生产中的资源配置层次,资源的配置主体是国家和社会,国家安全是其资源配置的目标之一,配置资源的方式主要包括政府的财政计划配置和社会经济主体的市场配置两种。国家在将资源配置到国防用途的过程中,一个不可回避的基础性问题就是国防与经济的关系问题,对这一问题的回答决定了国家是否将资源配置到国防用途以及配置多少资源到国防用途上。由此问题还衍生出了现实中的国防建设与经济建设协调发展理论、国防支出理论等。
在国防资源配置层次,主要分化为国防生产系统和国防消费系统两个系统的资源配置问题。其中,国防生产系统的资源配置是国防工业部门系统及其管理主体,出于国家安全和自身经济利益的目标,运用计划和市场的双重手段配置资源的过程,对这一过程中相关问题的研究产生了国防工业的结构理论、国防工业规制理论、国防生产企业管理理论等。上述理论存在层次上的差别,这是因为这一层次的资源配置问题又进一步细化为更低的层次,直至国防最终产品的形成。国防消费系统的资源配置则是军事部门为了实现军事经济效益的目标,采用计划方式进行的资源配置。对这一资源配置过程的研究产生了军费理论、军事人力理论、国防采办理论等不同层次的理论。这一层次的资源配置也是一个由多个层次组成的资源配置体系。在国防生产系统与国防消费系统之间,也存在着资源配置问题,对这一问题的研究产生了诸如国防市场理论、国防产品价格理论、国防科技理论等理论。
在国民经济再生产资源配置与国防资源配置之间也存在一些理论问题,包括国防经济的运行理论、国防产品的性质理论、国防工业的规模理论、国防工业的性质理论等。
通过以上的分析可以看到,国防经济学现有的理论点都存在于资源配置的层次体系当中。当然,上述探讨只是粗浅地分析了资源配置范畴层次体系中主要的国防经济理论问题,其中各个理论点的梳理及其与资源配置所在层次之间的关系在学术意义上尚不一定具有严格的准确性,但这种映射关系的基本思想足以证明,以资源配置范畴为逻辑主线,建立国防经济学的理论体系是可行的,国防经济学相对分散的研究专题内在地统一到资源配置这一一般逻辑上来。
(二)不同层次资源配置中国防经济学理论内容的逻辑联系
从资源配置层次体系的总体逻辑上讲,高层次的资源配置是低层次资源配置问题的根源:全球经济再生产中的资源配置导致了战争这一资源配置方式的产生;战争或战争的可能导致了国民经济再生产资源向国防用途配置的需要;国防经济再生产资源的配置提供了现实的国防资源,为国防资源在国防生产系统和消费系统各自内部以及两个系统之间的配置提供前提;在国防资源配置部分,生产系统和消费系统各自内部的资源配置也是一个由多个层次组成的体系,高层次的资源配置的结果是低层次资源配置的前提,低层次资源配置是高层次资源配置的延伸。按照这样的层次,国防资源配置活动一直延伸到国防资源最终消耗的终端环节,国防经济学的理论点都分布在各个层次的资源配置过程当中。逻辑层次越高,其理论内容越偏向于理论性,并最终归宿到战争的经济本源这一纯粹的理论问题;逻辑层次越低,其理论内容越偏向于应用性,并最终延伸到如何实现某类国防资源最终消耗过程中的有效配置这一纯粹的应用问题。
五、结论与展望
研究背景和意义
本文主要对我国风能发电行业的可选政策进行研究,根据我国现有的风电发展状态以及国情,在招标制、购电法和配额制这三种主要的政策工具中进行抉择。本节将介绍这篇文章的研究背景、问题以及研究意义。
研究背景
在人类文明的进程中,人们一直以来都是依赖不可再生的化石能源。随着经济的发展,越来越多的需求和依赖导致了化石燃料的急剧减少,化石能源的浪费以及造成的环境污染是导致目前全球气候变暖的主要原因。而中国作为一个正在蓬勃发展的国家,对能源的需求更是可观。可以想象,在未来的发展中,随着化石燃料的逐年减少,中国的发展将会陷入瓶颈。可再生能源是指在自然界中可以不断的再生,并且可以永远进行利用的资源,它具有取之不尽、用之不竭的主要特点。可再生能源的利用主要有太阳能、水能、风能、地热能、生物质能以及潮汝能等类型。这些可再生能源对环境造成的危害很小甚至为零,而且它们的资源分布十分广泛,相对于化石能源来说,具有很多优势。这使得可再生能源的利用正渐渐的被人们所关注和推崇。在本文中,主要以风能这种可再生能源为例进行我国可再生能源发电项目的政策选择研究。
自上个世纪90年代以来,可再生能源发电项目发展的促进政策在全世界范围内出现了多样化的发展局面。具体表现在不同国家有着不同的发展政策,甚至一个国家的不同地区也有着不同的发电行业支持政策。这使得那些目前正处于选择和调整发展政策的国家和地区陷入了选择困境。其次,近年来我国的风电发展行业所选择的政策也出现了混乱和争议,并且还引发了风电投资过热等一系列的问题,这种困境亟待解决。
以国家为单位的多样化的可再生能源的发电政策体现为:购电法、净计量电价、招投标过程、固定配额、绿色证书交易、绿色电力交换、绿色定价。这些政策工具的选择侧重于各种降低生产成本的诱因,如成本竞争力被考虑在内的对于可再生能源包含的放松管制、市场竞争力的主要推动力。以印度和美国为例,税收返还、减税、投资补贴是支持可再生能源发电的传统经济工具。而大多数的国家在上述常见的政策选择中都做出了多种选择,也就是运用这些工具进行组合决策。即使是不同的国家选择了同样的政策工具,它们的具体应用在细节方面也是有着很多的不同之处,例如,我国的风电特许权的招标与英国的NFFO招标有着很大的差异,西班牙的购电法与德国的购电法相比同样也是差异显著。
全世界范围内出现的这种政策工具选择的多样化,为那些正陷入选择和调整发展政策的国家和地区提出了一系列的问题。这些不同的政策工具的选择有着什么样的特性?不同工具的选择又是由于什么因素决定的?为什么会出现不同的国家甚至一个国家的不同地区出现不同的政策工具运用?相对于一种特定的可再生能源的发电技术如风能,其适合的政策工具是什么?对于一种特定的运用到特定国家或地区的可再生能源发电技术,适合它的政策工具又是什么?目前的相关研究文献已对上述的问题做出部分解释,但是对于最后一个问题,目前还没有研究人员给出明确的答复。
很多研究都是在静态的环境下,或者是给出很多的限制性条件而进行的政策工具的比较,所以在这方面的研究,目前来说还是比较缺乏的。
由于对可再生能源发展的诉求,我国在上个世纪的80年代开始对风电装机项目进行了大规模的研发和应用。我国在2019年之前,各地的主管部门依据不同项目的合理报酬订立不同的审批定价,在这一时期订立的电价是五花八门的,竞争性定价则是针对国外的援助项目,而在此期间购电法的收入仅仅只够维持风电场的运行。到2019年,我国政府则开始实施风电的特许权招标制度,以促进风电行业的发展。自此我国风电行业发展的政策工具选择就出现了混乱和争议。
而从2019年以来的争议和混乱中,我国政府一直在寻找风电发展的出路,在对招标制进行了两年多的研究论证之后,直到2019年我国的风电发展政策工具从投标制变为了购电法。当时,这一系列的政府行为在业内遭到了广泛的非议。很多机构和研究人员对此提出了不同的改进方法,有的建议政府将政策工具改为固定价格,有的则建议政府修改风电的特许招标制。在这个过程出现的混乱因素则是,主管部门在多个场合下曾表示中国未来将会实施配额制的政策,这又将业内人士的研究引入到对未来配额制实施的预期。而国家发展改革委员会又了《关于完善风力发电购电法政策的通知》,在全国范围内,根据风能的资源状况和工程建设的条件,将其分为四类风能资源区,并且相应的制定出购电法的价格。
记者了解到,八达岭经济开发区在充分利用延庆县资源优势的基础上,已明确提出建设“新能源产业园”的发展规划。新能源产业园位于延庆县西南部,规划面积2.5平方公里,可容纳入园企业60至80家。园区建成后,将成为延庆县经济快速发展、产业优化升级的推动器,并将成为北京市新能源产业和循环经济发展的重要基地。
机遇
2007年9月4日,国家发展改革委员会向全社会公布了《可再生能源中长期发展规划》。《规划》指出:“力争到2022年建立起完善的可再生能源技术和产业体系,可再生能源在我国能源消费总量的比例在2022年要达到15%左右,形成以自有知识产权为主的可再生能源装备研发与制造能力,满足可再生能源大规模开发利用的需要”。
中共十七大报告进一步指出,要开发和推广节约、替代、循环利用的先进适用技术,发展清洁能源和可再生能源,建设科学合理的能源资源利用体系。
由此可见,新能源在我国未来能源体系当中将占有越来越重要的地位。
对北京市来讲,“十一五”期间全市将通过重点扶持、政策配套等措施,大力开发、利用新能源,可再生能源利用比重将从1%上升到4%,地热能、太阳能、生物质能和风能将予以重点发展。新能源产业将作为北京市新兴产业迎来蓬勃发展的契机。
2006年,延庆县已被确定为北京市可再生能源示范区,按照可再生能源示范区建设规划,到2010年延庆可再生能源利用量在能源消费总量中的比重将从2005年的5%增加到15%。这为八达岭经济开发区建设新能源产业园,打造新能源产业提供了良好的政策环境和历史性机遇。新能源产业园的建立,一方面可实现产业与应用的互动,扩大了延庆县可再生能源示范区的发展内涵,另一方面通过引入大量生态友好型新能源项目,可逐步壮大延庆县工业实力。
着力打造新能源产业的明确定位,将使八达岭经济开发区逐步发展成为北京市不可或缺的产业功能区,在新能源产业化及循环经济等领域独树一帜。
优势
八达岭经济开发区发展新能源产业,具有丰富的自然资源优势、独特的区位及科技资源条件,并且已经初步形成了新能源产业的发展环境。
丰富的可再生能源、生态资源优势。八达岭经济开发区所在的延庆县平均海拔比北京市区高500米,拥有充足的太阳能、风能、地热能等特色能源,全年日照2600小时以上,是北京地区太阳能资源最丰富的地区。开发区西侧的康西地区,地势开阔,10米高平均风速5.8米/秒,70米高平均风速7.1米/秒,风能利用前景非常广阔。
独特的区位优势和科技资源条件。开发区地处京城西北门户,多条交通干线在这里纵横交错,成为连接西北能源通道的重要节点。与此同时,八达岭经济开发区处于中关村科技园区辐射区域,可以借助高科技平台,发展生态友好型工业、高新技术及高新技术转化产业。
初具规模的新能源产业环境。中国水利水电科学研究院、北京玻璃钢研究设计院是开发区发展新能源产业的研发支撑;中材科技股份有限公司、北京玻钢院复合材料有限公司、北京计科能源新技术开发公司是开发区发展新能源产业的企业、项目载体。另外,北京市首座大型风电场――北京官厅风电场坐落在开发区周边,将成为北京地区绿色能源利用的示范区域。目前,八达岭经济开发区完整的新能源产业研发、生产、应用体系框架已经形成。
设想
记者了解到,北京八达岭经济开发区将结合中国水利水电科学研究院、北京玻璃钢研究设计院及中材科技风机叶片项目,利用开发区现有土地,打造规模将近2.5平方公里的新能源产业园。
新能源产业园将分为南北两区,南区由中国水利水电科学研究院、北京玻璃钢研究设计院、中材科技风机叶片项目及规划中的综合发展区组成;北区由研发检测区、风电产业区、太阳能产业区、生产配套区、拓展功能区组成。目前,风电产业区土地手续齐全,可以作为最先发展区域;研发检测区、太阳能产业区、生产配套区和综合发展区一年之内可以启动;拓展功能区作为储备用地,将为新能源产业园后续发展预留空间。
规划中的新能源产业园将与开发区实现管网对接,实现区内道路、供水、排水、电力、通讯、蒸汽、有线电视、集中供热、信息宽带网和土地的“九通一平”.满足入区企业日常生产运营需要。
关键词:可再生能源;新疆;问题;对策和建议
中图分类号:P754.1文献标识码:A文章编号:1001-828X(2013)09-0-02
当今世界常规资源已成为制约世界经济和社会发展的瓶颈。在面临能源危机的时代,寻找和利用洁净的、巨大的、可再生的能源,是重要的能源发展战略。新疆是我国21世纪的能源基地,虽然有丰富的煤炭、石油和天然气资源,但其枯竭是不可避免的。新疆的可再生能源具有总量丰富,空间分布相对集中,地域分布相互匹配和开发条件相对优越等特点,值得大力开发和利用。为了维护国家能源安全和实现经济的可持续发展,必须加强可再生能源的发展和研究。
一、国内外可再生能源发展的比较分析
(一)传统可再生能源和新可再生能源
传统可再生能源主要包括大水电和直接燃烧的生物质能,新可再生能源主要指现代小水电、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和固体废弃物等,当今世界各国都在为获取充足的能源而拼搏,而且无不对解决能源问题的决策给予了极大重视,其中可再生能源的开发与利用尤为引人注目。
(二)国内外常规能源和可再生能源消费情况比较分析
随着化石能源的日趋枯竭,可再生能源终将成为化石能源的替代品。世界大部分国家能源供应不足,不能满足经济发展的需要。煤、石油等化石能源的利用会产生大量的温室效应和污染环境。我国作为能源消费大国,对石油进口的依赖,以及不可再生能源煤炭、石油、天然气供应有限。从长远来看,发展替代能源也成为我国必须重视的问题。
我国从2001-2010年之间的各种能源消费量图
资源来源:根据“BP世界能源统计年鉴2012”整理形成。石油消费量以百万吨为单位,其它能源以百万吨油当量为单位。备注:其它可再生能源包括风能、地热、太阳能、生物质能和垃圾发电等。
从图中可以看出,我国各种能源的消费情况都保持着上升的趋势,其中可再生能源的消费量远远少于其他能源的消费量。所以说,可再生能源产业的发展空间巨大,需大力开发和利用,以此为减少我国能量消费对常规能源的依赖开辟一条新的道路。
2011年各重要能源消费国能源消费情况表
资源来源:根据“BP世界能源统计年鉴2012”整理形成,以百万吨油当量为单位。
通过上面的各代表性国家能源消费情况表可以看出,我国可再生能源的消费量在总体能源消费中占的比例远远小于其他几个国家的可再生能源的消费量在总体能源消费中占的比例、这表明我国利用和开发可再生能源的程度依然很低,需采取措施大力开发和利用。
二、新疆可再生能源发展和利用现状
(1)太阳能
新疆水平表面太阳能总辐照度总量在5×109-6.5×109焦耳/平方米之间,年平均值为5.8×109焦耳/平方米。区域分布大致由东南向西北递减,东南部太阳能总辐照度在5.8×109焦耳/平方米/年以上,西北部大约在5.2×109焦耳/平方米/年左右。新疆全年日照时数为2300~3300小时,日照百分率为60%~80%,居全国第二位。这为开展太阳能的利用提供了得天独厚的自然条件。新疆己先后建成了23座大型的太阳能发电厂,72座中型的太阳能发电厂,以及为数众多的小型、微型发电机和供电设备等。已开发出太阳能采暖、太阳能热水器、太阳能温室和长寿太阳能电源等多个产品,建设了太阳能光伏示范村,推广太阳能光伏电源,解决了本区电网尚未达到的农牧区、高原兵站、野外流动作业等地的供电电源,为边远地区牧民的生产、生活用电以及电视、广播差转、无线遥测等不易用电网延伸解决用电的地方提供了很好的范例。
(2)风能
新疆地域辽阔且风力资源十分丰富。全区风能资源的总贮量为18910万千瓦,每年可发电8190亿度,相当于3439.8万吨标准煤。可见,如若将全区的风能资源都开发利用起来的话,长年可节约的煤能源将是一个令人吃惊的数字。新疆风能有利用价值的地区主要集中在六大风区,即:(1)额尔齐斯河谷西部风区,位于哈巴河、布尔津、吉木乃、黑山头等地;(2)准噶尔盆地西部风,位于和尔克赛尔至克拉玛依地段;(3)乌鲁木齐—达板城谷地风区,位于乌拉泊至达坂城山口,长约80km,宽约10~20km;(4)哈密南北戈壁风区;(5)吐鲁番地区;(6)百里风区,位于兰新铁道辽墩至十三间房铁路沿线。新疆除上述六大风区外,其实还有不少地区的风力资源也较丰富。新疆风能的利用主要集中在发电方面。因风电开发而著名的新疆达坂城风区位于准噶尔盆地和吐鲁番盆地的通风口,总面积为1600平方公里,一年中10个月以上有风,且风速稳定,年风能蕴藏量约为250亿千瓦时,可装机容量在2000兆瓦以上,被不少国内外专家称为中国风能资源条件最好、开发前景广阔的地区。
(3)水能
新疆水能资源理论蕴藏量在1万千瓦以上的河流有34条(包括干、支流),理论总蕴藏量3398万千瓦,占全国的5%,为我国北方内陆流域的90%。可开发装机1万千瓦以上的电站213处,占全国可开发资源的4%。340条河流中,南疆有160条,总蕴藏量为1773万千瓦,占全疆的52%。其中,水能理论蕴藏量最大的是伊犁流域,其次为南疆的叶尔羌河流域。新疆小型水能资源总装机量为198315万千瓦,年可发电量84611亿千瓦时。
(4)其它可再生能源
新疆地域辽阔,农田、山林、草场、渔场本身就是个庞大的生物能源库。然而将生物能作为可再生能源来加以开发利用,将它们转化为可燃性的液态或气态化合物,如制造甲醇、乙醇、沼气、甲烷合成气等可燃性燃料,目前新疆在这方面的开发还较少。如若各方面人士加以重视条件成熟,在生物能方面的开发与利用必将会节约大量的不可再生能源。对地热能的开发利用,新疆同样有些滞后。
三、新疆可再生能源发展存在的问题与不足
(一)对可再生能源的战略地位认识不足
主要表现在:一是对可再生能源可以减少或替代常规能源和实施可持续发展战略的意义认识不足;二是对常规能源在开发利用中对环境的影响缺乏足够的认识;三是对建设新疆多元化的能源结构认识不清,重煤炭、石油和天然气的开发利用,轻新能源和可再生能源的发展。
(二)缺乏全面、系统、科学的规划和发展目标
中国《可再生能源法》已于2006年1月1日正式实施,“十一五”规划也对可再生能源的发展作出了重要指示,新疆作为可再生能源富集地区,目前还没有对可再生能的发展作出全面、系统、科学的规划,发展目标也不明确。
(三)发展资金匮乏
大多数可再生能源技术都属于高投入低产出的项目,如光伏发电、风力发电和太阳能热水器等的单位投资高达6.5万元/千瓦、0.9万元/千瓦和0.08万元/平方米以上,而实际运行时间又很少,年均只有2000~3000多小时,从而导致产出低投入高。新疆地处西部,建国以来新疆交通、通讯等基础设施虽有了很大的发展,但远远不能满足经济建设的需要,从而使外商来新疆投资遇到较大阻碍。
(四)可再生能源产业结构不合理,发展不平衡
从新疆的能源资源状况来分析,可再生能源主要包括太阳能、风能、生物质能、水能(小水电)。从可再生能源的开发利用种类来看,目前主要集中在太阳能、风能和水能方面,而且企业规模不大,多数企业实力较弱,水平低、管理差,缺乏参与市场竞争的能力。可再生能源产业发展不平衡,可再生能源产品制造业和系统集成业发展较快,而可再生能源技术的研究开发,可再生能源利用系统的运行、管理、服务行业非常弱小,这种不完整的产业结构,影响和阻碍可再生能源利用技术的推广。
四、发展新疆可再生能源产业的对策与建议
(一)制定新疆可再生能源产业发展规划,引导可再生能源产业的发展可再生能源产业的发展关系到国家能源安全,全面建设小康社会目标的实现和国民经济可持续发展等重大战略问题。因此,把可再生能源产业发展纳入自治区国民经济发展规划,引导可再生能源产业的发展,逐步建立新疆多元化的能源结构体系,到本世纪中叶,实现可再生能源在总的能源消耗中达到30%的战略目标。
(二)建立可再生能源开发基金,加速可再生能源产业的发展建立可再生能源研究开发基金,支持研究和开发项目,引导企业加大可再生能源利用技术的研究和新产品的开发,加快科技成果的转化,加速可再生能源企业的发展。
(三)制定相关的政策、法规,支持可再生能源产业的发展。(1)为解决可再生能源开发企业运行成本较高问题,一方面通过技术进步,降低成本;另一方面制定措施,建立可再生能源开发利用补偿机制,推动可再生能源开发企业与矿物能源开发企业的均衡发展。(2)制定政策鼓励利用可再生能源,凡是利用可再生能源的企业或个人,给以适当的政策性补贴。(3)贯彻执行“可再生能源开发利用促进法”,依法支持可再生能源产业的发展。
(四)完善市场运行机制,规范可再生能源产业的发展。(1)制定新疆可再生能源利用技术标准,建立可再生能源设备与产品质量标准检测体系和质量监督管理体系,确保可再生能源市场健康有序发展。(2)建立规范的可再生能源重大工程招标投标机制,实行工程监理制,工程质量终身负责制,规范可再生能源企业的市场行为。
参考文献:
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“能源互联网”的需求推动力源于能源供需矛盾和新型可再生能源的出现。其追求的目标是充分利用新技术优势,对不同的供能环节进行整体优化,形成一体化的社会综合能源供用体系,即“能源互联”系统,通过对能源的产生、传输、分配、转换、存储、消费等环节进行整体协调控制,通过整体优化提高能源的利用效率,并通过不同能源间的“替代和转化”提高可再生能源应用比例。电能的方便传输和易于使用的特点使其在能源整体化应用中,将扮演纽带作用。能源互联网的需求推动作用可以归结为以下2个方面。(1)供需互动的需求。在电力系统中,分布式电源、三联供机组、电动汽车、储能装置、可控负荷、智能建筑大量出现,电网内将出现越来越多的“发用电联合体”(Prosumer)。它们的出现使能量的流动方向由单向向“双向互动、互联”转换,相对传统负荷它们具有更多的智能特性,不但可以受控,而且可以主动提供能量,在能源整体控制过程中可以作为局部的“虚拟发电厂”参与能源调度控制。信息化的进步和“智能负荷”以及“发用电联合体”的出现也给负荷主动参与提高能源整体使用效率提供了新手段,新型负荷的互动控制和主动供电能力,可以减小和补充系统备用,提高能源系统整体效率。(2)能源间的替代转化需求。社会对能源的需求是多样的,除用电需求外还有供热、制冷等需求,这些不同能源需求的变化会影响能源的供应平衡。各种新能源技术的发展,能源供应种类向多样性发展(电、天然气、风能、生物质能等绿色可再生能源)。“多种能源”在满足“不同能源需求”过程中,将会出现不同种类能源间的替代与转化需求。以风电为代表的可再生能源在国内发展迅速,但是,由于当前技术条件限制,风电在用电低谷及供暖季节存在较突出风电发用矛盾,弃风现象时有发生,一方面负荷需求旺盛,另一方面可再生能源却无处消纳。通过能源间的替代和转化可以实现不同种类能源负荷需求和供应间的联产、联供,从而使可再生能源如替换常规电能一样在其他能源供应领域发挥更大的作用,形成能源领域的“互联”和整体优化。这种能源互联系统可以综合考虑能源供给成本及其特性,在满足能源需求的前提下,优化能源供给,满足使用成本或者污染排放最低等优化目标。信息技术的进步,互联网改变了当代社会人们的生活方式。电力及能源领域信息化程度的提高,也为能源跨领域的集约化供给提供了契机。不同能源领域以及用户信息的互联互通,能够更加便捷地了解当前能源的供给与消费情况。发挥能源间互补优势、充分利用可控负荷资源,对能源供应与消费体系进行整体优化,可以改善能源供用结构、推进能源使用效率整体提高。
2能源互联网技术框架分析
2.1能源互联网构成
构建“能源互联网”的主要目的是优化能源结构(更多应用新能源)、提高能源效率(发挥不同能源优势和新型负荷的技术优势),从而改善用户体验。优化能源互联网资源,首先需要确认能源互联网构成要素,界定优化范围。根据文献[1]和[2]描述,结合智能电网研究成果,图1描述了能源互联网总体构成:电、供热及供冷等形式的能源输入通过与信息等支撑系统有机融合,构成协同工作的现代“综合能源供给系统”。该系统内多种能源(化石能源、可再生能源)通过电、冷、热和储能等形式之间的协调调度供给,达到能源高效利用、满足用户多种能源应用需求、提高社会供能可靠性和安全性等目的;同时,通过多种能源系统的整体协调,还有助于消除能源供应瓶颈,提高各能源设备利用效率。不同能源对环境的影响不同,传统能源供应体系中,特定能源已经形成了相对稳定的消费市场,比如石油主要用于交通、化工、发电等行业;天然气则主要于日常生活、供热、发电、交通等领域。可再生能源目前几乎全部用来发电。一次能源长期以来形成了自身的产业链条,不同种类能源间互相补充空间有限。但是,电能可以充当不同能源间的桥梁。目前可再生能源绝大部分转化为电能。如果通过电能用绿色可再生能源替换其他高污染一次能源,可以提高能源消费的整体环境友好程度。要实现这种能源的优化供给需要具备几个条件:①要具备不同种类能源间的(供求关系等)信息互通;②要具备能源输出互相替代的必要技术手段,即通过电能能够满足被替代能源消费主体的需求;③要能够给能源消费者清晰、及时的引导信号,吸引能源消费主体参与能源消费优化配置。具备以上条件,配合必要的技术手段,最终实现社会能源的整体优化利用。实现这一目标可以通过技术手段构建“能源互联网”。
2.2能源互联网技术框架
为了达到上述整体优化目标,在明确能源“互联”范围基础上,需要进一步研究合理的能源互联网技术框架,应用先进技术发挥多种能源与用户互联、互动的整体优势。这种能源互联网技术框架设计的唯一目的是发挥技术优势,从技术角度提高能源的使用效率。在不存在政策、市场和技术条件限制的前提下,设计满足上述条件的能源互联网技术框架模型,如图2所示。图2所示“能源互联网技术框架”包括“市场环境”、“能源供给、转化和消费”、“信息支持”以及“调度控制”4个部分。市场环境包括能源供给侧市场和能源需求侧市场。其中,能源供给侧市场负责不同种类能源的市场价格信号,调节市场能源供应结构(可以在这个环节使用价格信号或补贴鼓励使用清洁能源,减小环境污染);能源需求侧市场负责吸引可控负荷和具有反向送电(或其他能源形式)的“发用电联合体”参与需求侧调度控制的价格或其他激励信号,以鼓励负荷参与需求侧响应。能源供给、转化及消费是能源互联网中的能源流,也是整个技术框架的最终优化协调对象。多种能源发出的电、热、冷等能量形式通过输电电网、管网或者运输通道最终抵达用户侧,满足用户的用能需求。能源互联网框架在以上基础上,加强了对分布式电源和微电网的支持,同时应用各种储能以及电转化为气体等技术,结合信息共享和多种能源的成本对比,以电能为中心实现有目标(优化或降低污染、提高清洁能源比例等)的多种能源间的替代和转换。消费环节除了包括传统用户还增加了智能可控用户以及可以反向供能的发用电联合体等。信息共享支持是整个技术框架中的信息流。“高速、可靠和安全”的未来信息网络技术是实现能源互联网技术框架下大量数据采集、传输、分析再到优化计算的基础条件。在信息技术支持下,为保障整个能源框架的安全优化运行,需要设置必要的运营管理机构,对能源进行集中调度管理,这种调度管理可以采用与外部市场环境相适应的商业运营模式并根据能源管理范围进行分级设计。同时针对用户侧可控负荷和具有发电及其他供能(供热、制冷等)能力的“发用电联合体”在自愿的前提下可以直接参与或通过“负荷调度控制”,应用“虚拟发电厂”技术参与能源互联网的调度控制。这种基于信息共享的通过能源整体调度控制实现能源的整体优化利用是能源互联网技术框架的核心内容。
2.3能源互联网优化控制概念模型
在上述能源互联网技术框架内能源消费有如下特性。(1)能源供应能够“互联”。能源互联网技术框架下不同能源间可以相互支持以及一定程度上的替代转换。这种互联可以通过控制系统实现面向用户最终需求的“应用转化”,也可以直接通过能源间的转换与替代实现。(2)能源互联后不影响用户的使用。方便用户安全高效使用,原来互相割裂的能源供应“互联”后应提升用户体验,不影响用户的正常使用。(3)能源互联后能够优化。能源互联网技术框架下的能源供应应该比“互联”之前有更高的效率。可见,能源互联网是一个以对能源进行整体优化为目标的复杂能源供用系统,为了实现整体优化的目的,需要建立相应的优化模型。综上所述,不同种类能源消费行为的成本是变动的,同时,不同种类能源供应对环境的影响不同。再考虑到新型负荷的可控性,建立如下能源互联网优化模型。以上模型的物理意义是在满足能源总供给与需求之间平衡和能源与供给消费约束的前提下,追求能源供应总成本最低或者污染排放最小等优化目标。能源互联网的优化模型根据不同市场运营规则细节上将有所不同,这里讨论的优化模型是对能源互联网技术框架的一种目的性描述,求解该模型需要确定不同能源的成本函数和其他约束条件,这些约束条件与具体的能源互联网运营规则和物理环境密切相关。
3能源互联网研究现状
上述“能源互联网”技术框架是对未来能源整体供用体系的概念性设想,关于未来的能源发展,国内外普遍开展了基于先进信息通信技术的包含能源互动思想(包含能源间的转化和替代)的相关研究。除了文献[1]中关于“能源互联网”的设想外,美国各大研究机构和高校都在进行相关研究。在用户互动方面,美国在需求侧响应方面已经进入实际应用阶段,电网中出现了专职的“调荷服务商”用于为电网提供负荷调度服务;能源的互联与转换方面,美国发电公司长期根据市场需要选择出售天然气与电力的比例。欧盟也在开展“智能能源的未来网络”(FINSENY)项目,研究将能源与信息的整合,汇集了能源和ICT(信息通信技术)行业的关键技术以确定智能能源系统对ICT的要求,从而提供创新性的能源解决方案以优化能源传输,改变人们的能源消费方式,减少CO2的排放,改善生活环境[3]。日本则在微网及分布式电源基础上致力于研究冠名为“电力路由器”的电能控制技术及相关装备[4]。在国内,关于未来能源供应技术的研究一直受到高度重视,国家电网公司明确“能源互联网”是未来的智能电网,智能电网是承载第三次工业革命的基础平台,对第三次工业革命具有全局性的推动作用。目前,国家电网公司已积极开展、部署相关研究工作。北京市科委组织了“第三次工业革命”和“能源互联网”专家研讨会,并启动了相关软课题研究,以期形成详细的能源互联网调研报告和路线图。中国能源发展目前面临总量供应(石油、天然气对外依存度高)、资源配置(能源与生产力分布不均衡)、能源效率(大量煤炭直接燃烧,整体能效偏低)、生态环境(土壤、水质、大气污染)四大问题。针对以上问题,可以采用增加清洁能源发电比例、提高能源效率的方法加以改善。本文所述能源互联网技术框架统一配置能源资源,从能源供给和使用2个方面进行整体优化,基于信息共享建立必要的市场调节机制,优化引导能源的开发和使用,最终实现增加清洁能源发电比例、提高能源效率,以电能为中心统一优化配置能源资源;使能源发展方式由消耗型向可持续、可再生和更环保的发展轨迹过渡;实现能源供应安全、清洁、环保与友好地发展[5-11]。
4结语
上世纪七十年代第一次石油(能源)危机的爆发,产生诸多棘手的能源实际问题,对能源问题的理论研究也高潮迭起,在能源改革和发展与结构优化方面的实践创新也空前高涨。新世纪国际安全框架的转变,国际恐怖主义的膨胀,能源产业戏剧性的变化,技术的进步,全球气候变化,能源市场自由化,能源公司大整合,引起各方的政策争论。国际上星海云布的能源研究相关理论成果和实践成效,可供借鉴。
能源综合规划与发展战略
国际上比较全面系统的成果是美国能源政策发展报告――《为美国未来提供可靠的、价格适宜的、环境友好的能源》。
报告论及8个方面的问题:①美国面临的能源挑战;②能源高价对家庭、团体和商业的影响;③保护美国的环境――维护公众健康与环境;④聪明地使用能源――提高能源储备和效率;⑤为了新世纪的能源――增加国内能源供应;⑥自然的动力――增加美国可再生能源和替代能源的使用;⑦美国能源基础设施――综合的传输发送系统;⑧加强全球联盟――加强国家能源安全和国际合作。
报告提出的国内战略包括:利用先进技术,加强国内石油天然气勘探和开发;继续加强煤炭在电力发展中的作用;加强发展核电的重要性;重视节约能源和提高能源效率;改善和新建能源基础设施;增加政府战略石油储备。国外战略包括:加强同加拿大、沙特阿拉伯、委内瑞拉和墨西哥等产油国的贸易关系;加强同海湾产油国的关系;加强开发里海和俄罗斯的石油资源;关注亚洲特别是中国的石油动向。
石油输出国组织Shahib-Eldin,Adnan在为国际能源论坛第八届三次会议“能源安全、环境问题与经济增长”所准备的背景论文中总结道,到2022年甚至更远,石油将继续成为能源需求增长特别是交通部门的主要来源;天然气将在发电中扮演增长的角色,且增长率成为所有能源需求之冠;洁净设备的成功应用,期望更加有效的技术能帮助煤炭保持其重要性。然而,对气候改变问题的广泛关注,将抑制化石燃料的增长,涉及像二氧化碳的收集、存储之类的技术措施;核能不太可能扮演全球能源的主角,除非诸如经济竞争性和公众接受力的基本障碍得以克服;挑战环保及可持续约束的更多可再生能源,其成本要求实质性降低,以具备竞争性。此外,虽然燃料电池有众多吸引人的特征,包括高效、低排甚至零泄漏,其诸多材料、制造上的问题,导致商业前景有限。所以,除非意想不到的充分理由使另外的东西出现,未来十年,洁净化石能源将继续支配能源部门及至众多其它部门。
中国在过去20年来制定了若干重大的国家能源发展战略和政策。例如在1982年首次将节能定位为解决中国能源和经济发展的长远战略。1986年制定“国家能源技术政策要点”。1995年原能源部的“中国能源战略研究(2000-2050)”,为国家长远规划提供了基础性工作。而1996-2000年的综合能源战略,对诸如经济增长速度的判断、电力是多了还是少了等重大问题争论不休,导致一系列政策和管理上的问题,造成宏观决策不当,增加了能源发展的不确定性和投资风险,最终造成全国严重缺电等不良局面。
在中国高级顾问委员会2002年建议下,美国能源基金会资助,世界自然基金会(WWF)、欧盟(EU)和德国发展技术合作(GTZ)以及国际顾问Thomas.Johansson和PeterBradford提供专家,支持中国国家能源政策研究。在国务院发展研究中心组织协调下,有关部委下属的11个研究单位开展中国国家能源政策研究。含有10个子课题的总报告陈述长期能源政策主要问题和战略,其中包括:①能源战略和政策的回顾与评估(1980年-2000年);②2000年-2022年能源需求情景分析;③能源供应的结构调整和优化;④油气资源分析和能源安全;⑤节能和提高能效;⑥能源环保和公众健康;⑦气候变化及对策;⑧能源部门宏观经济分析和市场改革;⑨开发可再生能源;⑩发展清洁煤技术。
国务院发展研究中心在2003年11月的高级顾问委员会上介绍国家能源战略和政策研究,并得到顾问委员会评论。收集、整理能源基金会资助的研究单位关于能效和可再生能源的政策建议,第一次提交给中央领导的内容包括以下几个方面:①燃料经济性标准,燃油质量和快速公交系统;②建筑能效标准和地方实施措施。③工业部门的目标和政府指令性激励政策;④新的全国综合能源战略和政策,强调外部成本内部化、能效和可再生能源;⑤设立区域或省级电力监管部门;⑥需求管理和可再生能源,建立公众利益基金和制定强制性市场份额,大量开发利用可再生能源。
能源消费预测
挪威经济和商务管理学院RognvaldurHannesson(2002)对20世纪后半部的经济增长和能源使用增长的关系考察研究表明,能源使用增长和GDP增长的关系在第一次石油危机之后变弱,但是在1986年后,其间关系在富裕国家似乎重新变强。且能源使用的增长趋向于比GDP的增长更慢。然而,贫穷国家的事实与之相反,反映出在国家达到一定富裕程度后GDP能源强度下降。令人迷惑不解的是中国例外。
为什么90年代中国工业部门能源强度下降?美国夏威夷东西方中心的ZhongxiangZhang(2003)对90年代中国工业行业29个部门能源消费的数据调查与解析,结果清楚表明工业部门能源使用的下降是实际能源强度的下降,是80年代能源强度以两位数水平下降的继续。即使降低增长率――这也符合中国GDP增长率可能估计过高的猜想,上述结论仍然成立。
亚洲开发银行BoQ.Lin(2003)运用宏观方法构造一个长期电力需求模型分析影响中国电力需求的主要因素。1978年改革后的变量之间的关系非常稳定而有意义,修正误差模型可以预测短期电力需求。1978年后GDP能源消费弹性系数为0.8,比改革前低。结果显示,虽然GDP仍然是电力需求的最重要因素,但电力与经济结构优化和能效改进负相关。意味着GDP高增长并非总带来电力高需求。1998年经济增长7.8%,而电力只增长2.8%。
渥太华大学PaulA.Steenh、中国煤炭研究院LiguangLiu(2003)在PaulA.Steenh教授的主页,综合分析中国电力系统发展,考虑了经济、环境等因素,多维透视电力增长。预计2010年电力需求2377TWh,要求增加149GW燃煤和26GW燃气电厂装机。届时CO2、SO2排放量分别为1,800和14百万吨(2000年实际分别为1,200和8百万吨),预计更远的2030年分别为3,450和24百万吨。
中国经济增长与能源消耗到底有何关系,又作何解释?中国社会科学院史丹(2002)研究认为,改革开放以来,中国能源消费增长速度减缓甚至于下降的根本原因是能源利用效率的改进(从能源弹性系数和能源消费强度反映)。无论是1960年前(1953-1959)对社会主义国家的开放时期,还是1978年以来对全世界的开放时期,能源利用效率均值都高于封闭时期(1960-1977)。她认为,能源利用效率与对外开放的关系并非巧合,而是反映了对外开放对提高中国能源利用效率的作用。史丹似乎另辟蹊径寻求到了一个创新的解释,在一定程度与以下观点相左:
ThomasG.Rawski(2001)通过比较近几十年来亚洲一些国家包括中国过去10年经济增长伴随着能源消费增长的经验后认为,中国自1998年以来经济增长数字是不准确的。1997-2000年GDP增长24.7%,而同期能源消费下降了12.8%。JonathanE.Sinton(2001)则认为,20世纪90年代中期以后中国的能源统计存在一些问题,主要出现在小煤矿产量的统计上。
XiaoluWang和LianMeng(2001)也认为,中国20世纪90年代经济增长速度存在高估的问题,主要原因是经济增长速度成为考核地方政府政绩的重要指标。20世纪80年代货物运输增长和电力消费增长与工业经济增长基本同步,可是,90年代工业增长速度大大超过电力消费增长速度。他们甚至提出“修正”之道:修正的工业经济增长速度,等于电力消费和货物运输的平均增长速度加上技术进步率。
中国最权威的预测当属国家发改委(原国家计委)。其“十五”计划提出电力需求年均增长4.5%-5%(假定GDP年增长7.5%-8%)。此值比实际保守,有可能缘于起初电力资源过剩的假象。
国家发改委能源研究所建立了2000―2022年时间段的中国碳排放目标和中国中长远能源政策选择的情景分析。三个情景都考虑了可持续能源发展的目标,但不同情景可持续发展的政策执行力度、能源技术选择不尽相同,能源需求和供应也有所差别。在20年年均GDP增长率7%的经济增长条件下,1998年到2022年期间中国的能源消费弹性系数在0.35到0.55之间,能源需求年均增长2.4%~3.8%(1978~1998年期间实际年均增长4.28%)。到2022年,一次能源需求约22~30亿吨标准煤,比2000年增加70~130%,人均1.5~2.0吨标准煤。电力需求的增长速度更快,2022年达4.2万亿千瓦时,发电装机容量达9亿千瓦。中国政府如进一步强化节能、提高能效和开发可再生能源,中国能源增长翻一番可以保证经济翻两番和其它社会发展的需要,而且碳排放的增长率会比能源消费的增长率更低,从而更趋向能耗低、排放少的优化经济结构。
可再生能源优先发展机制
根据联合国的定义,可再生能源分为传统的可再生能源和新的可再生能源。传统可再生能源主要包括大水电和用传统技术利用的生物质能;新的可再生能源主要指现代技术利用的小水电、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和固体废弃物等。推动可再生能源发展是21世纪能源发展和结构优化的基本选择,法规和政府政策是达到这一目标的核心。机制包括可再生能源配额标准(RPS)、上网法(FeedinLaw)、系统效益收费(SBC)、竞争性招标制度、公众效益基金(PBF)等。
2000年4月,在美国能源基金会(EF)的资助下,中国国家计委能源研究所可再生能源发展中心开始了可再生能源配额制政策可行性研究的课题。阶段性成果概括了可再生能源配额制政策的基本特征:其一,法律和法规保障较长时期市场需求;其二,市场竞争机制使可再生能源资源最有效地开发利用;其三,电价差价社会分摊体现环境和社会价值。
国家科技部主持《中国后续能源发展战略研究》结果显示,若采用生态驱动方案(ED方案),到2050年可再生能源将成为能源需求结构中的主角之一,占30.7%,其供应量可达到1100Mtce左右,而发电量将占一半。
威泽咨询公司RyanWiser、资源解答中心JanHamrin和MeredithWingate在2002年6月《中国可再生能源政策选择方案:可再生能源份额标准、购电法以及投标政策的比较》演讲中,提出在评价每种政策成功与否时采用了下列几个分析标准:
(1)成本最低化:最大程度地降低发电成本并最大程度地促进可再生能源产业内的竞争(也将有助于最大程度地降低成本)。
(2)价格最低化:最大程度地降低市场向可再生能源支付的价格。
(3)保持可再生能源的目标:确立并满足可再生能源最终确定的发展目标。
(4)销售由可再生能源设施生产的电力:形成并保持可持续购买可再生能源并建立新的可再生能源设施投资的市场。
(5)资源多样化:政策具有鼓励多种可再生能源开发的能力。
(6)政治上的可行性:政策能获得必要的政治支持。
(7)本地电力工业和制造业的发展:政策要具有促进本地可再生能源基础设施发展以及培育本地可再生能源制造业的能力,从而促进经济发展和就业。
(8)与电力工业和监管体系的兼容性:政策要与增强电力部门竞争兼容。
(9)政策的稳定性:政策要具有培育持续的可再生能源工业以及合理融资渠道的能力。
(10)竞争公平性:政策要具有在市场参与者中公平均匀地分摊可再生能源成本的能力。
(11)整合:政策要具有把可再生能源与电力系统相结合,以及减少可再生能源开发体制的障碍。
(12)简明:政策设计、管理和贯彻实施要简单明了。
没有一种可再生能源政策可以满足上述全部目标。各种形式的可再生能源政策孰优孰劣,要根据上述多种目标对每种政策的优点进行比较。
中国能源研究所、美国能源基金会在《中国可再生能源发展:潜力与挑战》研究中,分析了中国能源面临的诸多挑战,可再生能源产业现状,通向可持续发展能源的途径――政策工具,以及其它国家采纳的可再生能源政策(包括按比例或按定价强制性购买、公开招标和逆拍卖、特殊税费来源、经济激励措施、特殊电价等),提出了中国利用可再生能源建议:发展独立发电厂商和活跃电力批发市场;建立一个强大有力的政府部门,实行统一管理;制定法律,加强立法;输电/相互连网政策;激励政策/支持国内可再生能源产业;调整定价政策;资源再评估,加强研究和开发;可再生能源信用及认证系统;政府采购绿色能源。
我国风力资源远远超过可开发的水电资源量,有可能在21世纪内把风电总量发展到占全国用电量的50%(德国计划到2050年,丹麦规划到2030年达此比例)。但是由于缺乏对投入大、成本高的风能产业的足够政策支持,在电网中风电成本分摊困难使电网不愿购入风电,高成本给有限的消费者带来价格上升,以及其它体制方面的障碍等问题,风电产业的发展受到严重阻碍。
2004年,中国可再生能源发展中心协调广东和江苏两省风电特许权项目的实施,包括:(1)设计对国际和国内风电开发商都具吸引力的招标程序;(2)修订和完善购电协议和特许权协议;(3)招标要求,启动试点项目;(4)授予特许权,同时保证省电力公司履行义务;(5)对试点项目的实施进行案例研究,为在全国范围内实施做准备;(6)协助国家发改委制定风电特许权项目的技术指南和管理办法。广东和江苏风电特许权项目实行国际招标,结果广东省粤电集团有限公司和华睿投资集团有限公司分别中标。这两个风电场前30000利用小时电价分别为0.501元/千瓦时和0.436元/千瓦时。
[关键词]水资源循环经济再利用意义
1前言
水是重要的自然资源,是人类赖以生存和社会发展的必要资源。随着社会经济的发展,“水危机”日益显现,人们对于水资源的开发利用研究也经历了由低级向高级发展的过程。起初人们对水资源的研究仅仅局限于对水资源的开发利用,研究水资源的时空分布规律和运动规律,即着重于水资源自然属性的研究。随着社会的发展,特别是现代科技革命,使人们对水资源的研究产生了一个质的飞跃,逐步从水资源自然属性的研究过渡到水资源社会经济属性的研究,从社会经济系统的角度广泛开展水资源合理开发利用研究,这些研究领域包括水资源与经济发展关系的研究、水环境安全的研究、水权水价的研究、水资源管理体制的研究等。
2水循环经济的概念与特征
2.1水循环经济的概念
水循环经济首先是一种先进的水资源经济发展模式,它是建立在社会水循环系统分析的基础上,遵循循环经济的思想,按照水资源节约、水环境友好的原则,使人们在生产和生活过程中,在水资源开发利用的各个环节,始终贯穿“减量化、再利用、再循环”的原则,重视采用新技术、新材料、新工艺,并以完善的制度建设、管理体制、运行机制和法律体系为保障,提高水的利用效益和效率,最大限度地减轻和降低污染,从而实现社会发展的最终可持续性。
2.2水循环经济的特征
根据水循环经济的定义,通过传统水资源利用模式和水循环经济模式的对比分析可以得出,水循环经济作为一种先进的经济发展模式具有如下特征:
2.2.1发展目标上追求效率、效益和可持续的统一性
水循环经济模式在发展目标上追求水资源利用的效率、效益和可持续性三者的统一,要求水资源利用模式必须按这三大目标进行重新构建。
(1)效率特征要求水资源利用注重节水,在不降低人民生活质量和经济社会发展能力的前提下,采取综合措施减少用水过程中的损失、消耗和污染,高效利用水资源。
(2)效益特征表现在中观上水资源配置的高效益,要构建节水型经济系统和节水型社会系统。
(3)可持续性是指水资源利用充分考虑了对生态环境的保护,不以牺牲生态环境为代价,这是水循环经济模式追求的最高目标。
2.2.2管理环节上追求供水、用水和排水等环节的健康循环
发展水循环经济的最终目的是为人类提供健康的水资源生存环境,水循环经济要求水资源利用的各个环节和途径都应追求健康循环,且贯穿于整个水的社会循环过程中。水循环经济需要贯彻以下三个基本原则:
输入端的减量化原则(Reduce)。要求在供水环节,减少进入生产和消费流程的水资源量,即用较少的水资源投入满足既定的生产或消费需求,在经济活动的源头就做到节约水资源和减少污染。
过程控制的再利用原则(Reuse)。为了提高水资源的利用效率,要求从上一工序或过程排出的水资源能够直接为下一工序或过程所用,水资源在生产过程中尽量多次重复利用。
输出端的再循环原则(Recycle)。要求生产和消费过程中的污水重新变成可以利用的资源而不是无用的废水。
2.2.3利用手段上追求科学技术、经济与行政手段的一体化
先进的科学技术是循环经济的核心竞争力,如果没有先进技术的输入,水循环经济所追求的经济和环境多目标将难以从根本上实现。
有效的经济政策是水循环经济发展的重要推动力和必要保障。水循环经济发展模式要求应充分发挥市场机制对水资源配置的基础作用,充分利用价格、税收和财政等各种经济手段,实现符合水循环经济发展要求的3R原则。
法律和法规作为一种强制手段可以有效地推动水循环经济的发展,也是所有发达国家普遍采用的重要手段,是水循环经济发展模式在管理手段上的重要特点。
3水资源再利用模式
水资源再利用模式的选择体现在水循环体系的各个环节之中,包括供水、生产和生活用水、污水资源化、雨水利用等。其目的很清楚,一是节水,减少对自然水资源的索取;二是减少排放,减少对自然水生态的扰动。水资源再利用模式在人类实践中早有应用,如节水器具,节水的绿色建筑,还有各种中水的回用等。总体来看,对这些模式的研究和分析还不够深入,没有更好地提炼总结,尤其是从经济学角度的分析还有待加强。
3.1节约用水模式。长期以来我国农业采用大漫灌的灌溉方式,用水量大,利用率低,浪费严重。可见,我国农业节水潜力相当可观,应大力研究和分析农业节水模式,通过节水灌溉和节水农业相结合的办法实现农业节水。要加强对工业行业节水的经济学研究,通过产业布局的调整和产业结构的调整,达到水资源节约利用和水环境污染控制的目的。在城镇,要加强水的循环利用研究,控城镇生活的用水浪费,减少城市给水管网和用水器具漏水损失,充分发挥节水的潜力。要研究和分析各种节水模式的成本和效益,通过成本和效益的比较,选择最优的节约用水模式。
3.2清洁生产模式。近年来,世界上大力推广清洁生产,广泛采用循环利用经过处理的工业废水。由于采取这一措施,20年来,日本和德国的工业用水的数量没有增加。美国钢铁业在每吨钢需要的280t水中,只有14t是注入的新水,其余用的都是循环水。至2000年,我国工业废水的重复利用率已经达到70%以上,但与世界先进水平的90%~95%相比,还有不少的差距。根据我国目前的工业用水效率预计,2022年我国工业的年用水量将由现在的1100亿m3增加到2000亿m3,增加用水量约1倍。这就要求我们必须重视工业用水过程的研究,多角度地选择清洁生产模式,改进工艺和流程,进一步提高多次重复循环用水,提高用水的效率。
3.3污水资源化模式。工业废水资源化的观念是对传统工业废水末端治理的革命,是工业废水治理的努力方向;城市生活污水的处理可以考虑变集中处理为分散处理,分散处理的主要场所是居民住宅的屋顶。通过在城市建立中水系统,将生活、生产污水处理之后再次使用,从而节约大量的日常用水。经处理过的回用中水,主要可用于冲厕、体育场馆、高尔夫球场、浇灌花草树木、清洁道路、清洗车辆或基建施工、设备冷却、工业用水及其他可接受其水质标准的用水。我国90%以上的城市水域遭到污染,城市污水(包括生活污水和工业废水)以每年6.5%的速度增加,预计到2022年城市污水产生量将达到600亿t以上。因此,污水资源化应是我国21世纪城市水循环经济的着眼点,需要大力研究污水处理技术水平和污水资源化应用的方向。
3.4雨水资源化模式。由于自然和历史的原因,在我国北方地区,尤其是西北黄土高原的部分地区极度缺水。按可利用水资源统计,当地人均可利用水资源占用量只有110m3,是全国人均可利用水资源占有量(720m3)的15.3%,是世界人均可利用水资源占有量(2970m3)的3.7%。目前在我国的西部地区有近1000万人的饮用水极度困难。数百年来,西部地区居民积累了丰富的雨水汇集和利用的经验,使他们得以在这里生存。面对发展的需要,这种传统的集水方式受到了资金短缺的制约。为此,今后需要大力开展对西北地区雨水利用方式、雨水利用投融资方式等方面的研究。
3.5海水淡化模式。我国拥有1万8000多公里的海岸线和300多万平方公里的海洋管辖区,海水利用和淡化是解决淡水紧缺问题的有效途径。据测算,中国城市的用水中约80%是工业用水,工业用水中约80%是工业冷却用水。如果能够用海水替代现有工业冷却用淡水总用量的30%,就可以使沿海城市节约近20%的淡水资源,同时减少冷却水对环境的污染。我国的海水淡化起步于20世纪60年代,目前在技术上还不够成熟。今后,需要加强对海水淡化技术、海水对工业设备的腐蚀、海水淡化成本与效益、海水淡化产业化等方面的研究,使海水淡化利用成为我国解决缺水问题的重要选择之一。
4水资源再利用技术的创新
“节流”与“开源”是解决水资源短缺的两个主要途径,在水资源供应不断减少的今天,其核心在于水的循环利用,即通过污水资源化、雨水资源化、节约用水等措施,增加水资源的间接供应,尽量减少水的使用量,这样不仅可以减少无效需求,减轻供水压力,还可以相应减少污水排放和污水处理的负担,减少对环境的污染。为此,循环用水可以说是实现水资源可持续利用的重要战略措施。循环用水需要采取工程、技术、经济和管理等各项综合措施,特别需要不断更新的污水处理技术、节水技术与设备的支持。
技术创新是为了实现一定的系统目标,考虑系统内外客观因素的制约,对各种可能得到的技术手段进行分析比较,不断研究和寻找新的最佳方案。对水循环经济的技术创新研究,主要是从事技术科学的学者,要将水循环经济的理念与思路引入水的供应、输送、使用、排放、处理和回用等过程中,通过对循环过程中水资源消耗、水循环利用、污水处理、水污染排放的分析,提出减量化、再使用、再循环的工程流程或技术建议。
例如,在社会经济系统中,各用水部门与行业都存在节水技术与相关设备;在污水处理厂,要实现污水的资源化利用,必须不断更新处理设施和技术,以提高污水的处理水平;同样,要实现污水的循环利用,需要对饮用水、循环水的管道系统进行技术改造。从经济学的角度看,还需要考虑不同技术项目的成本与效益,如引入新的生产流程与工艺所需要的投入及预期产出。从企业和区域社会经济发展来看,还要对比分析采取水循环技术的长期成本和短期成本,从而确定水循环技术的可行性。这些工作,需要根据各地的水资源条件、经济社会发展状况、科学技术水平等因素,对各类循环水的技术和设备进行系统的分类,并提出相关的技术识别评价指标,为水循环经济的发展提供理论指导。
5水循环经济管理体制及经济机制
长期以来,我国实行水资源分部门管理的体制,水量与水质、地表水与地下水等分割管理,水资源的分割管理导致部门职能交叉、政出多门、推萎扯皮、管理效率低下等诸多弊端。随着社会经济近年来的快速发展,不少地区的水短缺和水污染等水问题日显严重,传统的水资源分割管理模式越来越成为制约水资源可持续利用的障碍。加强水循环经济管理体制和经济机制问题的研究是实践水循环经济工作的突破口,更是实现社会经济可持续发展目标的迫切要求。水循环经济管理体制和经济机制的研究包括循环水权制度的研究、循环水权交易市场的研究、循环水价的研究、水循环经济政府财政和税收的研究、有关循环水的法律法规的建立和完善研究等。
6结论
我国是一个水资源严重缺乏的国家,迫切需要在包括工业、农业等在内的各个领域引入水与资源可持续利用的概念与技术。通过水循环与资源的回收,不仅可以节约水和资源,减少对环境的依赖,还可以最大限度地减少废水排放,保护环境。因此,建立水循环经济与水资源再利用体系研究是非常有意义的。
参考文献:
[1]王晓昌,张荔,袁宠林,等.水资源利用与保护[M].北京:高等教育出版社,2008.
ElectricityProductionfromRenewablesEnergies
2012,310p
Hardcover
ISBN9781848213906
B.罗宾斯等著
21世纪伊始,由于能源与环境问题的挑战,利用可再生能源生产的电力显著增加。创建能源生产新的技术,并创建利用这些能源的新模式。本书介绍了将其他能源转换成电力所涉及的问题、能源来源及转换技术,并且介绍了相关的科学概念,用来理解它们的主要技术特性。
作者讲述了利用可再生能源生产电力的中小型系统(在100MW和200MW之间),并且向读者介绍为了了解这些能源转换的工作特性所必要的基本电力概念,讨论了将利用这些方法生产的电力并入电网所涉及的问题。书中提供了练习供读者进行自我检验。
本书共有6章:1.利用可再生能源的分布式电力生产,内容包括分布式生产、可再生能源、利用可再生能源生产电力;2.太阳光伏电能,主要资源的特性、光伏转换、电力的最大提取、电能转换器、有功功率及无功功率的调节、太阳能电站;3.风力电能,内容包括风能的特性、运力风能、风力涡轮机、由于功率系数变化引起的电力限制、在涡轮机与发电机之间的机工耦合、感应电转换和机械电转换概论、基于感应电机的固定速度风力涡轮机、可变速风力涡轮机、风力涡轮机农场;4.陆上和海上的水力电能:波浪与潮汐,内容包括利用河川天然动力的水力学、海洋的水力能源;5.热动力的生产,内容包括地热能源、热力学太阳能的生产、利用生物燃料的废热发电;6.将分布生产的电能并入电网,内容包括从集中式网络到分布式网络、连接电压、连接约束、穿透水平的限制、有关更好地并入电网的几个观点。
本书作者均来自法国里尔天主教大学的高级工程师学院(HEI)。第1作者BenoitRobyns是该学院的研究主任。自1998年起,他就担任里尔电工学和功率电子学实验室(L2EP)的研究员。目前他是电网和能源系统研究团队的负责人。
本书可供从事电力生产、电网运行和可再生能源利用的研究人员、工程师、研究生阅读借鉴。
胡光华,退休高工
(原中国科学院物理学研究所)