氢能源的开发利用情景展望
数理与信息工程学院物理091班陈孝章09180120
【摘要】随着化石燃料等不可再生资源的日益紧缺和环境污染日益加重，人们迫切需要寻找替代能源。氢能作为可持续、清洁的能源而被广泛研究，是未来人类的理想能源之一，对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。氢能被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能应用自200年前就产生了兴趣，到20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能研究。本文主要介绍氢能源的特点，开发利用的情景展望和中国氢能源行业的发展分析。
【关键词】氢能源环境开发利用行业无污染
【正文】
一．氢能源的特点
无污染热值高可循环
氢能源汽车当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是目前所用的能源如石油、天然气、煤，均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。
氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：
1）除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。
2）燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。
3）无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。
4）利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。
5）可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
6）可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。
二．氢能源的开发与利用
1）氢是清洁的车用原料
氢可以做汽车燃料。用氢气作燃料油许多优点，首先是干净卫生氢气燃烧后的产物是水，不会污染环境，非常有利于环境的保护。其次是氢气在燃烧时比汽油的发热量高。一般的内燃机，通常以柴油或汽油作燃料，氢气车则改为使用气体氢。燃料电池和电动氢会取代一般的引擎。把氢输入燃料电池中，氢原子的电子被质子交换膜阻隔，通过外电路从负极传导到正极，成为电能驱动电动机；质子却可以通过质子交换膜与氧化和为纯净的水雾排出。氢能汽车行车路程远，使用寿命长。
近年来，国际上以氢为燃料的“燃料电池发动机”技术取得重大突破，美国、德国、法国等采用氢化金属储氢，而日本则采用液氢燃料组装的燃料电池应用在汽车上，已经行了上百万千米的道路运行试验，其经济性、适用性和安全性均较好。氢气可以从电解水、煤的气化中大量制取，而且不需要对汽车发动机进行大的改装，因此氢能汽车具有广阔的应用前景。
2）燃料氢气发电
可以通过燃料氢气能发电。目前各种大型电站，无论是水电、火电或核电，都是把发出的电送往电网，再由电网输送给用户。但是，因为终端用电户的负荷不同，电网有时是高峰，有时是低谷。用电高峰期经常闹“电荒”，电力供不应求；在低谷时期，发出的电还有富余。
为了调节峰荷，电网中常需要启动快和比较灵活的发电站，氢能发电最适合扮演这个角色。利用氢气和氧气燃烧，组成氢氧发电机组。这种机组是火箭型内燃发动机配发电机，他不需要复杂的蒸汽锅炉系统，因此结构简单，维修方便，启动迅速，要开即开，要停即停。在电网低负荷时，还可以吸收多余的电来进行电解水，生产氢和氧，以备高峰是发电用。这种调节作用对于电网运行是极其有利的。
另外，氢和氧还可直接改变常规火力发电机组的运行状况，提高电站的发电能力。例如，氢氧燃烧组成磁流体发电。利用液氢冷却发电装置，进而提高机组功率等。更新的氢能发电方式是氢燃料电池。这是利用氢和氧（成空气）直接经过电化学反应而产生电能的装置。换言之，也是水电解槽产生氢和氧的逆反应。
这种新型的发电方式已经引起世界关注。20世纪70年代以来，日本、美国等加紧研究各种燃料电池，现已进入商业性开发，日本已建立万千瓦级燃料电池发电站，美国有30多家厂商在开发燃料电池。德国、英国、法国、荷兰、丹麦、意大利和奥地利等国也有20多家公司投入了燃料电池的研究。
燃料电池理想的燃料是氢气，因为它是电解制氢的逆反应。燃料电池的主要用途除建立电站外，特别适合做移动电源和车船的动力，因此也是今后氢能利用的孪生兄弟。
3）氢能在日常生产生活中的应用
氢能在日常生产生活中具有广泛的用途。氢气在氧气中燃烧放出大量的热，其火焰-氢氧焰的温度高达3000℃，可用来焊接或切割金属。氢气还在冶金、化学工业等方面有着广泛的应用。
氢能在民用生活中具有广泛的应用。除了在汽车行业外，燃料电池发电系统在民用方面的应用主要有氢能发电、氢介质储能与输送，以及氢能空调、氢能冰箱等，有的已经得到实际应用，有的正在开发，有的尚在探索中。目前，美国、日本和德国已近有少量的家庭用质子交换膜燃料电池提供电源。居民家庭应用的燃料电池一般都在50千瓦以下，目前的燃料电池技术完全能够满足居民家庭能源提供的需要。氢能进入家庭后，可以作为取暖的材料。这主要是因为氢能的热值高，远高于其他材料。它燃烧后可以放出更多的热，是理想的供热材料。寒冷的冬天来了之后，我国各地，特别是北方，基本都依靠燃烧煤炭来供暖。大规模燃烧煤炭会造成空气中的二氧化硫含量骤增，造成环境污染，危害人体健康。此外，二氧化硫与水结合还可能形成酸雨。使用氢能取暖后，氢气燃烧的产物只有水，是清洁燃料。人们就可以拜托二氧化硫对大气的污染了，用氢能取暖会保护环境。
氢能除了能用于家庭取暖外，也可以作为做饭的燃料。目前城市居民主要用天然气做饭，虽说天然气是一种较好的能源，但是天然气的主要成分是甲烷，甲烷燃烧后也会生成温室气体二氧化碳。使用氢气作为燃料，就能减少温室气体的排放量。
氢能进入家庭后，还可以解决生活污水的处理问题。我们洗衣服、洗手等废水经过对某些离子的处理，也可以作为制氢气的燃料。不仅节约了水资源，也可以减少了这些水排出后的污染。将来人们可以完全在家中制取氢气。人们只需要打开自来水开关，水流通过专门的机器，分解后就可以制成氢气。人们可以随时使用到清洁的氢能。氢气在制取、燃烧、处理等多个环节都不会对环境产生影响，因此是真正的清洁燃料。
三．中国氢能源行业的发展分析
氢燃料电池技术，一直被认为是利用氢能，解决未来人类能源危机的终极方案。上海一直是中国氢燃料电池研发和应用的重要基地，包括上汽、上海神力、同济大学等企业、高校，也一直在从事研发氢燃料电池和氢能车辆。随着中国经济的快速发展，汽车工业已经成为中国的支柱产业之一。2007年中国已成为世界第三大汽车生产国和第二大汽车市场。与此同时，汽车燃油消耗也达到8000万吨，约占中国石油总需求量的1/4。在能源供应日益紧张的今天，发展新能源汽车已迫在眉睫。用氢能作为汽车的燃料无疑是最佳选择。
虽然燃料电池发动机的关键技术基本已经被突破，但是还需要更进一步对燃料电池产业化技术进行改进、提升，使产业化技术成熟。这个阶段需要政府加大研发力度的投入，以保证中国在燃料电池发动机关键技术方面的水平和领先优势。这包括对掌握燃料电池关键技术的企业在资金、融资能力等方面予以支持。除此之外，国家还应加快对燃料电池关键原材料、零部件国产化、批量化生产的支持，不断整合燃料电池各方面优势，带动燃料电池产业链的延伸。同时政府还应给予相关的示范应用配套设施，并且支持对燃料电池相关产业链予以培育等，以加快燃料电池车示范运营相关的法规、标准的制定和加氢站等配套设施的建设，推动燃料电池汽车的载客示范运营。有政府的大力支持，氢能汽车一定能成为朝阳产业。
【参考文献】
1）毛宗强关注氢能源-----21世纪最具发展潜力的能源
2）菜大兴氢能源的开发和利用中南大学
3）王卫兵氢能的开发现状和应用前景
4）惠晶方光辉新能源转换与控制技术
中国能源结构现状及发展趋势 摘要：我国目前的能源消费结构仍以煤炭为主，对进口石油依存度过高，能源安全和环保问题日益严峻。本文通过对各种可再生性能源的利用状况进行比较，认为我国发展生物质资源产能潜力巨大，如麻风树、油桐等陆生植物制备的生物柴油在近期会有较大的发展，特别以微藻为主的水生植物制备生物柴油，将有可能成为最有竞争力的替代性能源，在我国未来能源结构中占有举足轻重的比重。 关键词：能源安全；温室气体；可再生性能源；微藻；生物柴油1. 中国能源构成的现状 随着经济的飞速发展，中国的能源消费总量连续多年都位居世界前列。统计数据表明2001～2006年间，我国每年一次性能源的消费比重均在90%以上（见表1），而风能，太阳能，生物质能等新能源的利用率仍然很低。我国能源消费构成的特点：（1）煤炭的生产和消费比重偏高。近五年来煤炭年产量占能源总产量的比重呈逐年递增趋势，2006年这一比重上升至76.7%。（2）石油的生产量低，消费量高，供需缺口需依赖进口石油满足。与煤炭资源相反，石油在能源总产量的比重逐年递减，2006年仅为11.9%，而其消费量的比重五年来均超过20%。（3）新能源利用率低，发展潜力大。目前对新能源的利用率不足10%，而我国地域辽阔，太阳能，风能，生物质等能源蕴藏丰富，开发潜力巨大。 2. 能源消费结构存在的主要问题 2.1 石油短缺与能源安全
我国石油储量占世界总量的2%，人均占有量仅为世界平均水平的十分之一，自1993年成为原油净进口国以来，到2002年已经成为世界第二大石油消费国、第七大石油进口国。中国统计年鉴数据显示（见表2），1995之后的十年间，随着经济飞速发展，中国对进口石油的依存度也基本呈逐年递增趋势，2006年，全国48.2%的石油消耗量需从国外进口。而2008年4月中国社科院发布的《中国能源发展报告（2008）》蓝皮书预计，2010年和2020年中国石油消费量将达4.07亿吨和5.63亿吨，分别比2006年提高17.42%和62.47%。BP世界能源统计（2008）的数据表明，全球石油探明储量约1.24万亿桶，以目前的开采速度仅够开采40多年。 石油资源的日益匮乏和中国对进口石油的过度依赖使我们不得不面 对能源安全问题，特别是全球已进入高油价时代，能源安全更成为一个关系到国计民生和影响到中国整体经济可持续增长的关键性问题。 2.2 煤炭消耗与环境恶化 中国是世界第一产煤大国，煤炭产量占全世界的37%。作为中国的主要能源，在1995～2006十年间，煤炭在全国能源消费总量中所占比例均在65%以上，并且在未来相当长的时期内，中国能源消费结构仍将保持煤炭占据主导地位的状况。大量煤炭的燃烧导致二氧化碳、氮氧化物、粉尘等环境污染物的排放量逐年增大。据美国EIA（Energy Information Administration）统计，1990年世界二氧化碳的排放量约为215.6亿吨，预计2010年将为277.2亿吨，2025年达到371.2亿吨，年均增长1.85%。目前，我国二氧化碳的排放总量仅次于美国
中国新能源的发展现状与展望 资源与环境学院自地1501 朱楷20152125041 摘要：随着中国经济的快速发展，过分依赖不可再生的化石能源的传统能源结构已经不能完全适应发展的需要。为促进我国经济与能源产业的健康发展和实现可持续发展，寻找和开发清洁高效的可再生新能源已是当务之急，是解决未来能源问题的主要出路。关键词：新能源；可再生能源；可持续发展；现状；展望。引言：本篇文献综述是为了探讨中国在新的发展时期面对的新能源的发展现状与展望。新能源的开发问题已早早引起中国和国际上的关注，关于此类主题的文献在国内外已有较多发表，在未来仍将呈现上升的趋势。 新能源（NE）,又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能等。国家通过科技攻关计划，863 计划，973 计划和产业化计划等，使先进的技术和政策支持风力发电、光伏发电、太阳能光热利用、氢能和燃料电池研发的产业化。值得注意的是，中国风电产业链的上游和下游不匹配，上游的生产能力和在世界上的研究和发展水平处于一个较低的水平，而下游的风电建设的发展速度是世界上最高的国家之一。[1] 主体部分 1 国际新能源发展现状 1.1 新能源的发展背景 20 世纪先后爆发了三次石油危机，油价不断上涨，人们开始意识到化石能源供应的不可持续性。同时，以伦敦雾事件为代表的环境公害事件频发，也引发了对化石能源产生的环境污染的担心。化石燃料排放大量温室气体，加速全球变暖，由此促成了《京都议定书》的签订。资源短缺和环境污染造成的双重压力凸显了新能源发展的必要性和紧迫性，最终促成了世界新能源产业的兴起。[2] 1.2 国际新能源发展现状 1.2.1 日本 自身能源缺乏的日本是最早重视发展新能源的国家之一。1973年第一次石油危机后，日本就实施“新能源技术开发计划” （也被称为“阳光计划” ）, 其核心是大力推进太阳能的开发利用。1993年,日本政府将“新能源技术开发计划” （阳光计划）、“节能技术开发计划” （月光计划）和“环境保护技术开发计划”合并成规模庞大的“新阳光计划”，目标是实现经济增长、能源供应和环境保护之间的合理平衡。 根据2008 年 3 月修订的《京都目标实现计划》,日本新能源发展的中长期目标是：到2020 年, 可再生能源占比为7 %,水电之外的新能源占比为 4 .3%;到2030 年, 日本的可再 生能源占比大约为11%, 其中, 新能源为7 %, 大约为 3 200 万千升原油当量。[3] 1.2.2 欧美 美国、欧盟等西方发达国家和地区最先开始新能源的大规模开发。美国《2009年美国经济复苏和再投资法》中，明确要求到2020年所有电力公司的电力供应中要有15%来自风能、太阳能等可再生资源。[4] 欧盟于2007年通过“能源和气候变化一揽子计划”，承诺到2020年将可再生能源比例提高20%，温室气体排放减少20%。[5] 到2010年，风电已经满足了欧盟 5.3%的电力消费，其中在丹麦，这一比例已经达到20%。[6] 2 国内新能源发展现状 2.1 国内新能源发展条件及方向 2.1.1 非常规油气资源 （1）油页岩资源丰富 我国油页岩资源丰富,探明资源量315 X 10 8 t ,预测资源量4520 X 10 8 t , 其
浅谈影响我国新能源发展的主要因素 摘要：我国的新能源资源十分丰富，但目前开发利用的程度十分有限，具有很大上升空间。本文通过详细的分析，指出目前影响我国新能源发展的六个因素：新能源的成本、利用的难易程度、环境问题、能源供应安全的需要、技术问题以及国家政策。最后提出了一些有利于新能源发展的合理建议。 新能源是在新技术基础上，系统地开发利用的可再生能源，如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、潮汐能等。我国新能源资源丰富，主要铀矿有5个，已探明的铀储量居世界9大产铀国(储量超过10万吨)之列；每年我国陆地接收的太阳辐射总量相当于24 000亿吨标准煤；可供开发利用的风能资源总量为2．54亿kW；生物能资源丰富，包括农作物秸秆、薪柴和各种有机废物，可供发展沼气电力；已探明的地热储量相当于4 626亿t标准煤，现已开发利用的仅为10万分之一；可开发的潮汐能也在2 000万kW以上。因此，我国新能源的发展还有很大的上升空间，但目前受到了以下六个因素的制约： 一新能源的成本 近年来新能源的成本在不断降低，而传统能源的成本在不断升高，这正是新能源的发展的一个基本动力。然而，就目前而言，新能源的成本同常规能源相比明显偏高。新能源的主要利用方式是转化为电能使用，我们可以比对一下目前各类能源的发电上网价格[1]（单位元/kWh）：水电0.266，火电0.355，核电0.449，风电0.542，太阳能发电约1.5。新能源发电的成本明显高于传统的水电和火电，太阳能发电的成本更是高出三倍左右。高成本的现状，严重制约了我国新能源的发展。近年来，关于新能源发电的投资上涨很快，但其中很大程度上与政府的大力补贴在一定程度上降低了新能源发电的成本有关，以目前新能源的发展速度看，这种大力补贴无法持续太久，一旦补贴减少，成本问题将会再次浮出水面。 二利用的难易程度 同常规能源相比，新能源的利用要困难许多。利用核电[2]必须建立复杂的核反应堆，并做好严密的安全措施，同时必须妥善处理各种核废料；太阳能[3]和风能[4]发电往往具有间歇性、随机性、低同时率(60％左右)、低发电小时数(2000以下)等特性，给电力并网带来一系列的技术难题，这使得太阳能和风能发电只能作为传统发电方式的补充，另外，太阳能和风能主要集中在西部地区，而能源需求则主要在东部，太阳能和风能发电的电力输送也存在很大的难题，以致出现了发出的电由于无法输送出去而白白浪费的局面。生物能[5]技术并不成熟，目前比较普及的是制沼气，且仅限于农村地区使用，利用生物能制备各种燃料供人类利用还存在许多技术难题，有待进一步发展。地热能[6]利用受到热水分布区域的限制，因为地热蒸汽与热水难以远距离输送，另外，地热发电也存在电力无法输送出去的窘况。潮汐能[7]的利用首先必须具备较好的地质条件，可以建立水库，发电机结构也必须适应低水头、大流量的特点，这一切都给其利用带来了很大问题。新能源利用较传统能源更难是肯定的，如何解决新能源利用难的问题，将是新能源得以发展的关键所在。 三环境问题 作为一种名义上的清洁能源，新能源的利用依旧会带来多种环境问题。核能作为一种极富潜力的能源，其最大的诟病就是放射性污染，尽管核电站有极为严密的安全措施，但前苏联切诺贝利，美国三里岛，日本福岛核电站还是发生了核泄漏，造成的环境污染
中国能源现状与展望 从类别上来讲，能源分成常规能源与新能源。已能大规模生产和广泛利 用的一次能源。又称传统能源。如煤炭、石油、天然气、水，是促进社会进步 和文明的主要能源。在讨论能源问题时，主要指的是常规能源。新能源是在新 技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等。常 规能源与新能源的划分是相对的。以核裂变能为例，20世纪50年代初开始把 它用来生产电力和作为动力使用时,被认为是一种新能源。到80年代世界上不 少国家已把它列为常规能源。太阳能和风能被利用的历史比核裂变能要早许多 世纪,由于还需要通过系统研究和开发才能提高利用效率，扩大使用范围,所以 还是把它们列入新能源，常规能源的储藏是有限的. 2016 年全部类型发电中，火电、水电、风电、核电占比分别为 74。4%、17.8％、4.1%、3.6%。火电同比增速由 2011 年 13。9%下降至 2016 年 2。6%,同比增速放缓。水电受天气因素影响波动较大。2012、2014 年来水较好，水 电发电量同比增长超过 20％。2015、2016 年来水较少，水电发电量同比分别 同降 6.4％、同增 5.6％.2016 年风电、核电同比增速分别为 30.1％、24。4％且近几年都保持两位数增长.由于国家鼓励清洁能源、限制火电发展,因此在四种发电类型中火电增速最为缓慢，火电在总发电量中占比呈下降趋势。 煤炭一直作为我们的主要利用资源，与生活息息相关，而丰富的煤炭资 源也正好提供了我们的开发利用，所以我们直到现在，无论多少新型能源的开发，也离不开煤炭对我们的帮助,在今后相当长的一段时间内,科学技术的飞速 发展，煤炭仍旧是人类生产生活中的必不可少的能源。 中国煤炭资源丰富，除上海以外其它各省区均有分布,但分布极不均衡。在中国北方的大兴安岭—太行山、贺兰山之间的地区，地理范围包括煤炭资源 量大于1000亿吨以上的内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃、河南6省区的全部或大部，是中国煤炭资源集中分布的地区，其资源量占全国煤炭资源量的50％ 左右，占中国北方地区煤炭资源量的55%以上。在中国南方，煤炭资源量主要 集中于贵州、云南、四川三省，这三省煤炭资源量之和为3525.74亿吨,占中国南方煤炭资源量的91。47%;探明保有资源量也占中国南方探明保有资源量的90%以上.我国煤炭从储量相当丰富，仅次于俄罗斯、美国，所以在能源结构中以煤为主将持续很长一段时间。 中国也蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。目前，我国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家 和重要的太阳能光伏电池生产国。我国比较成熟太阳能产品有两项：太阳能光 伏发电系统和太阳能热水系统.不过光伏发电占中国发电量的占比并不高。 水力发电始终是中国的强项，其占总发电比也比较高。三峡大坝，葛洲 坝我想无人不知。在水电的开发,设备，施工方面,中国与其他国家相比起步并 不算早，但巨大的开发市场与倾向性较强的招标模式，使得中国与水电相关的 企业短短几十年的时间内积累了大量宝贵的经验.在全世界前十五大水电站中，中国占了七个，前十大水电站中占了四个，如果算上即将开工投产的乌东德和
中国新能源的发展现状与未来趋势The Current Development Situation and the Future Trend of Chinese New Energy 新能源发展趋势、前景 从新能源行业发展总体情况来看,大部分新能源利用方式始于20世纪70年底,并在90年代开始普及应用,虽然部分技术趋向成熟,但无论从市场扩张速度还是成长前景看,新能源行业仍然处于生命发展周期中的成长期,并将在3年左右的时间内陆续进入成熟期。 由于技术的限制,短期内电力行业没有替代品,电力行业生命周期的问题主要研究对象是各种具体的电源类型,比较的是这些电源类型之间的替代和生命周期。新能源由于具有清洁、可持续的特性,因此新能源行业的成熟期持续时间将较长,即使到了行业的饱和衰退期,其衰退速度也将很慢。 具体来看,水电行业历史悠久,技术已经比较成熟,可以看作是步入成熟期的行业;风电产业在20世纪70年代末起始西欧国家,风电设备行业克服了“能量不稳定”、“转换效率低”等弱点,在丹麦、德国、西班牙、荷兰、美国、日本、印度等国家得 到广泛应用,风电设备产业在部分国家开始饱和,逐步向外技术输出。从这些特征可以确定,风电设备产业在先发国家已经进入了成熟期,但在中国、印度等新兴国家,风电产业仍处于快速成长期;太阳能发电行业目前在技术研发、试点应用等方面取得了显著成效,已经脱离了幼稚期,但由于成本仍然过高,限制了技术的推广应用,可以看作刚刚进入成长期的朝阳产业。 新能源行业目前投资成本仍然较高,尤其是大型风电基地、核电站的投资规模要求很高,行业存在一定风险,但短期来看,国家新能源发电优先上网的政策对新能源行业盈利水平提供了基本的保障。虽然风电设备、多晶硅等部分潜在产能过剩或存在低水平重复建设的行业竞争趋向激烈,部分企业发展面临困难。但在2020年前,在国家节能减排及能源结构调整的大背景下,新能源行业均将保持在景气区间,行业盈利水平有望持续提高。一、中国能源行业发展历史
庆祝BP世界能源统计问世六十年
BP 2030 世 界 能 源 展 望
2011年1月 伦敦
免责声明
本演示文件中包含前瞻性陈述，特别是关于全球经济增长、人口增长、能 源消费、可再生能源的政策支持和能源供应类型等方面的陈述。前瞻性陈述涉 及风险和不确定性，因为它们会受到未来会出现或可能出现的事件和局势之影 响。实际结果可能由于多种因素的作用而有所不同，这些因素包括产品供应、 需求和定价；政治稳定性；整体经济状况；法律和法规；新技术可用性；自然 灾害和恶劣天气条件；战争和恐怖活动或破坏活动；以及本演示文件其他篇幅 讨论到的其他要素。
Energy Outlook 2030Energy Outlook 2030 2 ? BP 2011
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页 导言 全球能源趋势 石油(及其他液体燃料) 天然气、电力和煤 哪些因素会改变趋势？ 关键议题 数据来源 4 7 25 45 63 75 80
Energy Outlook 2030Energy Outlook 2030
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? BP 2011
欢迎走进《BP2030世界能源展望》
全球能源展望不仅关系到能源企业，它是每个人都面临的问题。在世界范围内，一 场活跃而重要的讨论正在展开，它的议题涉及到大家面临的选择-消费者、生产者、投 资者和政策制定者。我们希望通过共享这份《能源展望》，推动这场讨论。 我们参与这场辩论始于BP的《世界能源统计年鉴》工作，今年是《世界能源统计年 鉴》诞生60周年。这份记录能源生产和使用趋势的统计文件起初仅为BP内部文件，直到 1956年才首次公开发表。 与此类似，这份包含我们对未来能源趋势预测的《能源展望》，迄今为止只在内部 使用。然而我们感到，为公共辩论提供重要信息和分析是企业的责任所在。 更何况， 讨论的内容是对大家至关重要的能源问题，它一方面关系到经济发展，另一方面又影响 着气候变化。 在这份展望中，我们希望确定能源长期发展趋势，并提出对世界经济、政策和技术 演变的观点，从而形成对2030年世界能源市场的预测。这只是预测，而非提议，了解这 种区别很重要。
Energy Outlook 2030Energy Outlook 2030 4 ? BP 2011
目录 摘要 (2) 第一章对能源的认识 (3) 1.1能源的定义 (3) 1.2能源的源头 (3) 1.3能源的种类 (4) 第二章新能源的发展趋势 (5) 2.1 多元化 (5) 2.2 清洁化 (5) 2.3 高效化 (5) 2.4 全球化 (6) 2.5 市场化 (6) 第三章启示与建议 (7)
摘要 我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：物质、能量和信息。组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。 能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子部的能量。 未来对能源的要求有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。未来对能源的需求未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。 除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。 关键字：能源利用可持续发展环境污染
新能源发展展望 赵新一 （中国国电集团公司，北京 100034） 0 前言 新能源是指传统能源之外的各种能源形式，又称非常规能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核能等。一般来讲，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中型水电都是常规能源，而太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等为新能源。相对于常规能源而言，在不同历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当前，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能等。 新能源包括各种可再生能源和核能。相对于常规能源，新能源普遍具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源（特别是化石能源）枯竭问题具有重要意义。 新能源在第一次石油危机发生后就开始受到重视，不过，其快速发展还是这一两年的事情，主要是能源安全和环境保护推动的。新能源技术被广泛认为是继蒸汽机化、电气化、信息化之后改变全球发展的第四次技术革命。 1 新能源发展动因 工业革命以来，全球能源消费不断增加。1971~2006年，全球GDP 年均增长率为3.1%，能源消费弹性系数为0.74，在35年里全球能源消费量增长了1.2倍。2007年全球能源消费量高达158亿吨标准煤，在2006年的基础上增长了2.4%。 1.1 全球能源安全危机 随着能源消费量的不断增加，全球能源消费结构也在经历不断变革，第一次工业革命时期煤炭替代传统生物质能木材；上世纪60年代石油替代煤炭；目前
2009.10 第? 10?期 是化石能源为主多种新能源互补。2007年全球能源消费结构中，石油占35.6%，天然气占25.6%，煤炭占28.6%，核能占5.6%，水力占6.4%。由此可见，全球能源消费结构当中90%左右仍然是不可再生的石油、天然气和煤炭。 据统计，全世界发电量80%以上同样来自不可再生能源，其中燃煤发电占40.8%，燃气发电占20.0%，燃油发电占5.8%，核电占14.7%，可再生能源发电当中除了水电占16.4%以外，太阳能发电、风电、生物质发电等总共还不到3%。 由于全球能源需求总量大、增长快，而且过分依赖于传统的化石能源，这给不可再生能源的勘探开采提出了严峻的挑战。虽然世界能源矿产已探明的储量巨大，石油已探明储量为1700亿吨，天然气探明储量为175万亿立方米，煤探明储量为9400亿吨，铀生产成本小于40美元/kg 的探明储量为2.8亿吨。但根据2005年的生产水平，石油、天然气、煤、铀分别只可以开采42年、65年、168年和68~115年。虽然探明储量仍然在增加，但消费量增长更快，国外多个预测表明，整个化石燃料平均开采峰值将在本世纪中叶到来。以目前对经济影响最大的石油为例，1990~2007年世界石油消费年增长率为2.6%，最近几年呈加速增长趋势，2000~2007年增长率达到4.2%。 世界能源矿产虽然在未来50年内不会出现枯竭，但是局部性能源短缺现象将不可避免，传统能源的价格必将节节攀升。人类能源结构在本世纪前半期必须进行重大变革，以保证能源安全供应。 1.2 全球环境加速恶化 化石能源释放的温室气体被认为是气候变暖的罪魁祸首。IEA 指出，全球与能源有关的CO 2排放量占全球温室气体排放的61%。工业革命以来，全球主要温室气体浓度不断增加，温室气体过量排放已经导致全球变暖，联合国政府间气候变化专业委员会(IPCC)的第四次评估报告指出，过去100年（1906～2005）地球表面的平均温度已经上升了0.74±0.18℃。 如果不采取有效应对措施，全球气候变化将使人类面临严峻的生存危机。根据IEA 的预测，如果在现有政策框架体系下不采取更为严厉的碳减排措施的话，全球与能源有关的二氧化碳排放量将从2006年的280亿吨增长到2030年的410亿吨，涨幅45％。到本世纪末，温室气体排放的增长将使这些气体在大气中的浓度增加一倍，这最终将导致全球的平均温度上升６℃。届时，农牧业、森林及其他自然生态系统、水资源、海岸带、社会经济及其他领域将会遭受极端冲击，人类生存面临严峻挑战。由此表明，当前全球面临着非常严峻的节能减排形势，控制温室气体排放将气候变化控制在合理范围内已迫在眉睫。当前，大部分发达国家在《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的全球气候变化政策体制下已经开始承受温室气体减排压力。2012年后的最新的全球气候变化政策将会在2009年的哥本哈根会议基础上建立。能源行业将是讨论的核心，特别是将温室气体浓度控制在什么目标，及如何达到这一目标。稳定温室气体排放浓度的长期目标将决定全球能源体系转型的步伐。 1. 我国面临的形势 改革开放30年来，我国经济高速发展，经济规模已跃居世界前列。2007年我国GDP 总量达到32508亿美元，占世界6.0%，对世界经济增长的贡献率达17.1%。不过，我国目前仍然处于工业化和城镇化阶段，工业仍然是我国经济增长的主要动力（工业产值约占GDP 的50%），高耗能产业在工业中所占的比重非常高，我国是全球最大的钢铁、水泥和氨制品等原材料商品的生产国和消费国。我国目前由高能耗而引发的能源以及环境问题已越来越突出。 我国一次能源消费总量2008年达到了28.5亿吨标准煤，位居全球第二。自1990年以来，我国消耗了全球50%以上的新增能源、70%以上的新增煤炭以及40%的新增石油。庞大的能源消费需求导致了能源供应的全面紧张，能源安全问题日益突出。 我国的能源消费结构很不合理，2008年煤炭消费量在一次能源消费中占了68.7%，远高于世界28.6%的水平；相对清洁的天然气只占了3.8%，远低于世界25.6%的水平；而更加清洁的水电、核电、风电消费量之和只占了8.9%，同样低于世界12%的水平。 因此，我国因为能源消费而导致的环境恶化问题更加严重。这主要体现在大气污染与温室气体排放两
Global Energy Perspective 2021 January 2021
Editor’s note We publish this long-term energy outlook at the start of 2021, after a year that has brought extraordinary challenges. Economies worldwide have experienced profound effects of the global health crisis, triggered by widespread public-health responses aiming to control the virus. Energy markets have reflected the uncertainty and shown exceptional movements. At the beginning of the crisis, plunging fuel demand in many key markets was reflected by prices: by the end of March 2020, the price of gas hit a 30-year low, whereas the price of oil, also affected by supply shocks, showed the largest single-day decline in the past 22 years. As economies have reopened, energy commodities have shown a partial rebound: for example, by the end of third quarter 2020, oil demand in China was back at pre-COVID-19 levels, and 50 percent of the decline was recovered in Europe and North America. In this volatile environment, long-term scenarios are more important than ever. To address the various pathways for the energy transition, our Global Energy Perspective presents four energy scenarios, which are based on contributions from hundreds of McKinsey expert practitioners worldwide. ? The Reference Case is a forward-leaning “continuation of existing trends” outlook. This scenario reflects our expectations of how current technologies will evolve and incorporates current policies and an extrapolation of key policy trends. ? The Accelerated Transition case assesses ten conceivable shifts that could happen at an accelerated pace. ? The McKinsey 1.5°C Pathway offers a view on the shifts required to limit global warming to 1.5°C in hopes of stabilizing the climate. ? The Delayed Transition case mirrors the Accelerated Transition case and assumes that at a global scale, COVID-19 recovery measures fail to go hand in hand with green policies to stimulate the energy transition. The introductory chapter describes these four energy scenarios in further detail. In addition, we detail two economic scenarios that reflect the uncertainty of economic recovery. We use these scenario outlooks—and the underlying models—to support hundreds of clients around the world and across a broad range of sectors, helping leaders navigate the transitions in energy systems. Reflecting on the work for our Global Energy Perspective and discussions with many experts, we identified some common themes that stand out in this year’s edition: A As the world rapidly exhausts its carbon budget, there is growing momentum toward decarbonization of the global economy. Policy makers, business leaders, investors, and consumers are showing increasing levels of ambition to reshape energy systems. Yet the CO2 emissions projected in our Reference Case and even in our Accelerated Transition case remain far from the 1.5°C Pathway. This shows that to further reduce emissions, significant additional action is needed, and more ambitious initiatives and policy measures must be specified and implemented. B Fundamental trends shaping the energy transition in the coming decade remain in place and appear resilient to the COVID-19 crisis. Renewable resources continue to decline in cost. When combined with battery technology, they become cost competitive with fossil-fuel-based power generation in many parts of the world. Similarly, electric vehicles (EVs) are likely to become the most economic choice in the next five years in many parts of the world. In the case of hydrogen, a further acceleration in ramp-up plans and commitments is likely. C Fossil fuels continue to play an important role in the energy system in our Reference Case. Fossil fuels will remain relevant despite a peak in oil demand in the late 2020s and a peak in gas demand in the mid-2030s. Yet even if oil and gas demand returns to pre-COVID-19 levels in a few years, it will not return to its pre-COVID-19 growth path. D This year’s report includes several new elements and deep dives. Specifically, we have dedicated full chapters to hydrogen, the demand outlook for coal and its role in the power sector, a perspective on the 1.5°C Pathway, and an outlook for energy investments and value pools. This report is structured into five parts: Part one provides a perspective on the development of fundamental drivers for the global energy system. Part two provides an outlook for power systems, addressing the development of power demand as well as the evolution of power supply. Part three presents outlooks per energy type and carrier, including natural gas, oil, coal, and hydrogen. Part four discusses carbon emissions and offers a detailed perspective on the McKinsey 1.5°C Pathway. And the final part reflects on implications for business leaders and policy makers, including a view on value pools and an energy-investment outlook. We hope this report is an interesting read that helps shape your thinking on the energy transition.
浅谈中国新能源发展与新能源汽车的不足 电气工程学院电气1503 李子扬 15290173 摘要：本文结合中国能源利用与能源储备国情探讨中国新能源发电的发展现状，并对未来新能源发电的趋势进行分析和展望其发展，除此，浅谈了个人对电动汽车的看法。 关键词：新能源；发电；电动汽车 随着中国经济的持续发展和国际煤炭、石油等资源的紧缺，中国能源发展将面临供需缺口不断加大，石油后备资源不足，以煤炭为主的能源结构带来的严重环境污染等一系列问题。 据计算，为了保证GDP年增长7％以上，中国面临能源供应保持每年递增4％左右的压力。到2050年，中国能源年消耗量将达到标煤38 亿t，相当于2000 年的3 倍，成为世界第一能耗大国。 “挖动大半个地球”，展现了中国热火朝天搞建设、一心一意谋发展的一面，但是中国的土地、空气、河流必然无法承载大半个地球的污染物，“不谋万世者，不足谋一时”。中国正面对着环境污染严重、生态系统退化、资源约束趋紧的严峻形势，因此从长远看来，中国必将逐步过渡到以可再生新能源为主的可持续能源系统。新能源不仅是资源丰富的可再生能源，而且不产生或很少产生污染物，既是近期重要的补充能源，又是未来能源结构的基础，对能源的可持续发展起着重要的作用。 一、中国新能源发电发展现状 目前，在中国新能源和可再生能源一般是指除常规化石能源和大中型水力发电及核裂变发电之外的太阳能、风能、小水电、生物质能、地热能和海洋能等一次能源以及氢能、燃料电池等二次能源。这些能源不仅可循环再生，清洁无污染，而且在中国资源丰富，分布广泛，是最具有前景的替代能源，将成为未来世界能源的基石。 经过近10 年的艰苦努力，中国新能源发展已经走在了世界前列。2012 年风电累计并网容量位居全球第一，2013 年光伏发电累计并网容量位居世界第二，新能源开发利用水平与欧美等先进国家相当。2014年中国新能源发电发展势头
浅析新能源发电技术的现状及其展望 【摘要】能源与环境已经成为影响社会发展的重要问题。新能源比常规能源在环境保护，节能减排方面更具有优势，而新能源发电技术具有广阔的发展空间。详细阐述了太阳能发电，风力发电，地热发电，生物质能发电，海洋能发电等新能源发电技术。 【关键词】新能源发电技术能源开发 随着社会的不断进步，国际间的相互竞争日益加剧，由于日益突出的环境问题，以及能源危机问题，新能源的开发与利用已经成为各国发展的重中之重。虽然和发展成熟的煤，石油，天然气等常规能源相比，包括太阳能，风能，地热能等对于保护环境，节能减排，促进社会可持续发展方面有着积极的作用和意义。而新能源发电技术也必然存在着广阔的发展空间。 1 太阳能发电技术 石油，煤炭等常规能源的储量日益减少，作为目前世界上储量最多的清洁能源，太阳能发电无疑已经成为应对能源危机的重要途径。目前国内利用太阳能发电的方式主要有光热发电与光伏发电两种。 第一，光伏发电。利用光照造成了半导体和金属相结合部位火灾不均匀导体出现电位差的现象就是光伏效应。基于光伏效应从而把太阳能直接转换成电能的部件，当太阳能电池被太阳光照射时，在太阳能电池里经过太阳光光子的激发产生电子空穴对，电子空穴对与电子向电池的不同方向移动，当在外部形成通路时，此时就会产生电流，从而形成电能。目前，光伏发电应用最多的两种形式是并网型光伏发电系统与离网型光伏发电系统。并网型光伏发电系统是和电网相连的光伏发电系统；而将太阳能电池直流电直接利用的是离网型光伏发电系统，离网型光伏发电系统可以基于不同的需要利用逆变器实现将电流转变为直流电，满足了人们的需求。 第二，光热发电。把自然界中的光能进行汇聚，利用结合聚光器实现太阳能的汇集，通过处理后，太阳能实现了由液态向气态的转变，从而可以用来实现汽轮机的发电，这就是光热发电系统发电的原理。光热发电系统主要包括了以下三种形式，即槽式光热发电系统，蝶式光热发电系统，以及塔式光热发电系统。由于槽式光热发电系统的发电效率比较高，因此，是目前应用最广泛的光热发电形式。由于技术的限制，目前和光伏发电相比，光热发电进展比较缓慢。 2 风力发电技术 实际上风力发电是进行能量转化的过程，一般情况下，风力发电系统包括了发电机，桨叶，电力电子装置，机械传动装置和升压变压器等设备。风机桨叶捕获风的动能，并且将其转变成机械能，通过机械传动系统将由风能转变的机械能
《2050年世界与中国能源展望》(2017版) 中国石油经济技术研究院（ETRI）2017版《2050年世界与中国能源展望》发布会时间：2017年8月16日地址：北京报告指出 我国一次能源消费结构呈现清洁、低碳化特征，清洁能源(天然气和非化石能源）是2030年前新增能源主体，2030年后逐步替代煤炭，2045年前后占比超过50%。2050年煤炭、油气和非化石能源将呈三分天下的局面。
世界能源展望篇 核心提示 1 世界一次能源需求持续增长，2050年达到175亿吨油当量，较2015年增加27%；能源消费强度持续下降。 2 世界能源加快向多元化、清洁化、低碳化转型。展望期内能源需求增量的91%为清洁能源（包括天然气和非化石能源）；2050年全球清洁能源占比达到55%，其中非化石能源占比28%。 3 世界石油需求增速逐步放缓，2050年达到48.2亿吨，需求增量全部来自非OECD 国家；OPEC国家是展望后半期供应增量的主要提供者。 4 2050年世界天然气需求约为5.1万亿立方米，增幅约48%，是增速最快的化石能源；非OECD国家占增量的85%。 5 世界煤炭需求已进入下降通道，2050年较2015年减少22%。其中非OECD国家煤炭需求在2030年前后达峰。 6 世界电力需求持续增长，2050年约为2015年的1.88倍，其中火电增长44%，非化石能源发电增长160%，届时非化石能源发电占比将升至45%。 基准情景 ☆政治多极化、经济全球化、社会信息化是当今时代的趋势。 ☆世界能源已进入转型发展的新阶段，多元、低碳、清洁、高效、安全是必然的发展趋势。
☆世界能源格局正经历深刻调整，短期能源市场供需宽松的格局难以转变，可再生能源对化石能源的替代性不断提升，化石能源面临巨大挑战。 ☆美国能源独立和欧洲去核化给世界能源发展带来一定不确定性，政策、社会变化与能源的互联更为密切。 一次能源 世界一次能源需求在2050年达到175亿吨油当量，增长约27%，期间年均增长0.65%；2016~2030年为0.95%，2031~2050年为0.45%，增速逐渐放缓。展望期内可再生能源年均增长6%，天然气年均增长1.3%，石油年均增长0.3%，煤炭年均下降0.8%。 世界能源结构向低碳、清洁、高效、安全方向发展。