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面对目前社会资源能源匮乏的环境,可再生能源作为关键的核心替代性能源,亟需开发和发展可再生能源市场,以应对全球变暖以及能源匮乏等问题,实现电力能源的可持续发展。可再生能源实现商业化开发和广泛应用的关键环节是科学发电的技术手段,现阶段上网电价工作系统是制约可再生能源发展的重要因素之一,尽快改进该系统不仅有助于提高电力企业的竞争优势,还有利于完善电力企业的市场营销模式。
一、电力营销可再生能源市场的概况
在电力营销模式中用于发电的可再生能源主要有太阳能、风能、沼气及潮汐能等,在将其转变为电能的过程中,省去了煤石油及天然气的使用,从而也就减轻了对环境的污染,从而有利于和谐社会的构建以及实现城市的绿色化。我国政府对电力能源的可持续发展也提供了大力支持,引进资金制定优惠政策,引进及补助科研技术人才,以此促进电力可再生能源市场的稳定快速发展。但是还存在一些不尽人意的地方,电力企业尚未形成一套科学合理的市场化的电力营销机制,另外制定的电力价格也不够合理,以及由此带来的再生能源再缺乏以与传统电力竞争各具优劣,难分胜负等问题都阻碍了可再生电力能源营销市场的发展。
二、阻碍电力营销可再生能源市场发展的问题
(一)电力营销市场可再生能源分布不均
利用风能、太阳能等发电的过程中明显减少了有害物质的排放,这些可再生能源是环境友好型二次能源,但由于其分布不均,直接影响对其进行开发利用并直接阻碍了其市场营销。通过研究发现,我国蕴藏的可再生能源十分丰富,但分布却相当不均,尤其在经济相对不发达的例如、甘肃及内蒙古等地区蕴藏丰富,但是这些地区因市场需求小,开发能力落后再加上交通不发达等问题,致使可再生能源的开发利用率低下。
(二)可再生电力能源营销价格存在劣势
目前可再生电力能源的价格与传统电力能源的价格相比相对较高,因而其在市场竞争中优势不足。同时电力市场作为一个垄断性市场,它的竞争机制并不完善,针对这一问题,国家政府虽已出台了一些优惠政策来保护可再生发电能源的市场营销,但这些政策并不能在本质上解决不完善的竞争市场问题。例如,利用太阳能发电比利用煤发电的价格高很多,但是煤电的优惠政策却更多,其执行效果也就更好,这严重阻碍了太阳能发电的开发与利用。然而在一些发达国家,对于煤电等非再生能源发电矿物需征收相应的能源生态税,这在一定程度上制约了不可再生能源的过度使用,但我国尚未建立该项政策鼓励可再生能源的开发。我国可再生能源的市场营销起步较晚,尚未形成规模效应,只是建立了一些小规模的可再生能源的电厂,其成本较高,技术及设备也都是进口的,这在一定程度上增加了成本费用,使得购网、上网及销售的用电价格较高,从而制约了电力营销市场的发展。
(三)政府对可再生电力能源的开发及市场营销的支持力度不足
国外可再生电力能源之所以能够迅速发展并取得较好效果,与政府的大力扶植及国家倡导是分不开的,我国政府虽然也提倡利用可再生能源发电,减少环境污染,但制定的优惠政策不足同时又缺乏可行性,实际操作能力不强,尚未形成具有一定规模的电力可再生能源市场机制,因此未能从本质上推动我国可再生电力能源的开发及其市场化营销。
三、电力营销可再生能源市场的发展动力研究
(一)合理开发与利用可再生电力能源
我国政府尤其是相关电力部门要根据可再生电力能源在各省市的具体分布,结合市场需求,积极调整对可再生电力能源开发发展的工作思路,改进并规范市场营销策略,制定切实可行的发展规划,不断优化电力产业结构,使风能、太阳能及潮汐能等友好型二次能源得到科学开发、合理利用,使其社会环境及经济效益最大化。
(二)合理制定可再生能源发电价格
1、固价电价系统
固定电价系统应明确规定可再生电力能源的发电价格,是由政府根据相应的发电成本,而不考虑其他传统电力能源发电的价格而直接制定市场中各种发电能源的市场价格的,同时相应的电网企业应该依据既定价格支付利用可再生能源发电的企业必要的费用。
2、溢价电价系统
构建溢价电价系统一方面可保障可再生能源的发电工程的基本电价,另一方面又有利于解决电力市场转型过程中的关键性问题。采用溢价电价系统的优势是既能考虑到利用可再生能源发电的工程运转的实际成本,又与电力市场中的电力竞价过程相接轨,其运转的原则主要是以传统电力的销售价格为电力市场的参考系,从而制定相对科学合理的电价比例,通常会出现可再生能源的发电价格会受传统电力市场波动的影响,另一种主要原则是依据不稳定且相互竞争的电价市场结合政府制定的固定电价奖励机制共同作为制定可再生能源发电价格的参考系。通过对国外的可再生电力能源的市场营销模式及国家政策的比较分析,可发现固定电价及溢价体系的操作流程比较简单,并且效果显著,因此我国应积极借鉴并结合我国具体能源分布及市场需求完善并实施这两套发电价格定制体系,以健全我国电力市场营销制度。
(三)完善可再生能源电力市场竞争体系
建立完善的符合我国可再生能源开发的电力市场竞争体系是电力市场营销及企业发展的优先成本战略的总核心,针对我国电力市场不完善的竞争机制,首先应制定标歧立异的发展战略,其次需电力企业内部管理层集聚力量制定发展目标战略方案。其中在发展战略上标歧立异是指旨在将电力企业所提出的电力产品或电力相关服务做到标歧立异,这样有利于确保在一定的产业区域内企业能够提出独特的电力产品;目标集聚是主攻该企业中的某个产品的顾客群体。总之这两种方式有助于满足相应产品的对应顾客群体的具体需求或者达到降低成本的市场期待,最终有助于电力市场营销机制的建立健全。
(四)完善可再生能源营销的制度与法规
目前我国可再生电力能源资源丰富但开发现状并不理想,并且对利用可再生能源发电的政策机制尚不完善,基于现状,我国政府应在政策上给予可持续电力企业大力支持,充分发挥政府职能,运用多种手段为可再生能源的发电筹集资金,并引进技术人才,以推动可再生能源的电力市场营销的长效发展。在推动其市场营销的过程中,政府必须尽到其规划协调及后期监督服务等具体职能,制定开发能源及电力发展的战略规划,优化电力产业结构,为可再生电力能源的发展提供保障,并运用政府宏观调控职能调定可再生能源发电的价格,提高其在电力市场的比重。
四、结束语
面对我国可再生电力能源的开发状况及市场营销比例的现状,我国政府及新型电力企业积极制定市场营销机制,规划发展战略,尽快实现电力营销市场的转型,将可再生能源作为其核心力量是关乎国计民生的重要举措。从我国现阶段的电力能源发展来看,溢价机制和固价系统由于易于操作且效果明显,对于政府和可再生电力能源企业具有重要的借鉴意义。
参考文献:
[1]陶曾鲁,何芳.大型风电液力机械传动装置的理论分析[J].液压气动与密封,2011
作者简介:张昊春(1977-),男,河北万全人,哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,讲师;王洪杰(1962-),男,山东掖县人,哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,教授。(黑龙江 哈尔滨 150001)
中图分类号:G642.0 文献标识码:A 文章编号:1007-0079(2012)05-0052-02
一、欧美教学体系中的全球气候变化及节能减排教学
工业革命带来的现代经济增长,使人类的物质财富以史无前例的速度扩张。但是,由于这种经济社会发展模式是以使用化石燃料为基础,化石能源生产和消费排放的大量温室气体导致全球气候变化,引发了气候变暖、极端天气、气象灾难、海平面上升,危及整个人类的生存和发展。为遏制全球气候变化,人类必须大幅减少化石燃料的使用,减少温室气体排放。未来的经济社会发展模式必须建立在低碳基础之上,通过低碳发展,研发和推广低碳能源技术、增加碳汇、发展碳吸收技术,以及节能减排、产业升级、消费模式更新和制度创新,大幅提高单位碳排放的生产效率,推动应对气候变化取得新的重大进展。这种变化代表着一种新发展模式的出现,必将深刻地改变人类的生产和生活方式。
应对全球气候变化,加强节能减排事业是国家基本国策,也是当代高等工程教育中必然要深入和强化的教学内容。但是,目前没有将其全面而系统纳入现有的高等教育培养体系中,在教材、课堂教学和素质培养过程中并没有占有相应的重要地位,如何在现有的教学体系中整合这部分内容成为教育者共同关注的问题。
2007年,受美国自然科学基金会的资助,美国Connecticut大学举办了名为“Frontiers in Transport Phenomena Research and Education:Energy Systems,Biological Systems,Security,Information Technology and Nanotechnology(传输现象研究和教育前沿:能源系统、生态系统、国家安全、信息技术和纳米技术)”的研讨会。国际工程热力学领域著名学者,美国内华达大学机械工程系的Yunus Cengel教授做了题为“Green Practices into Engineering and Non-Engineering Education to Combat Climate Change(工程中引入绿色实践及挑战气候变化的非工程教育)”的特邀报告,加拿大皇后大学的Patrick Osthuizen教授做了题为“Some Factors to Consider in Teaching Renewable Energy in an Undergraduate Engineering Program(在工科本科生教学计划中讲授可再生能源的一些考虑因素)”的报告,旨在改进现有的工程教学体系,从而保证发达国家在可再生能源领域的全球领导力[1]。
实际上,长期以来,与气候变化、能源高效利用、可再生能源开发与利用相关的教学和素质拓展内容在欧美的《工程热力学》教材与教学体系中一直得到很好的整合,涉及现实中与能源相关的经济、设计及国家安全问题,既学以致用,又帮助学生提高对工程实践及安全的意识,还提高了学生的环境保护意识,代表了当前国际领域内工程热力学教学的最高水平。如美国内达华大学(里诺校区)Yunus A. Cengel教授和北卡罗来纳州立大学教授Michael Boles合著的《Thermodynamics:An Engineering Approach》一书[2],是全球范围内最为畅销的工程热力学教材,迄今为止已更新至第7版,其中关于能源与环境、气候变化及能源有效利用的非传统经典内容在书中所占的比重越来越大,彰显了在前言中作者谈到的著书宗旨:talks directly to tomorrow's engineers in a simple yet precise manner,that encourages creative thinking,and is read by the students with interest and enthusiasm(直接与未来的工程师以一种简单而精确的方式对话,鼓励创新性思维,让学生读起来感兴趣并有热情)。另一个例子是国际工程热物理界著名学者Heniz Herwig教授所著的《Technische Thermodynamik(工程热力学)》教材[3],包含了温室效应及核能、太阳能、风能、生物能等可再生能源在德国的实际应用案例。
二、教学内容的重新分配与系统整合
工程热力学是研究热能和机械能相互转换规律及热能有效利用的科学。“工程热力学”课程是热工、市政、航空航天等多个工程类专业的重要技术基础课之一,课程的教学目的和主要任务是使学生掌握能量转换的基本规律,并能正确运用这些规律进行热工过程和热力循环的分析计算[4]。本课程的学习不仅为学生学习专业课程提供必要的基础理论知识,而且为学生毕业后解决生产实际问题和参加科学研究工作打下一定的理论基础。以提高能源转换效率为核心内容的“工程热力学”课程与该主题有着天然的紧密联系,可以在传统的教学内容中纳入现代元素,课程教学内容的重新分配与系统整合如表1所示。
三、实践性环节
在实践性环节中,[5]结合工程专业的科技创新活动,通过课程设计和课程论文,让学生自己查阅资料,自己动手分析和解决问题,从而培养创造性思维能力和独立研究能力,论文题目有中国可再生能源利用现状调研、日常生活节能方案、教室照明用电浪费情况调查、航天系统能源设备调研等。
表2给出了一位2006年本科生完成的《个人节能计划与实践》的主要内容。
四、总结
应对全球气候变化,节能减排是当代高等工程教育中必然要深入和强化的教学内容,但是目前尚未在教材、课堂教学和素质培养过程中占据相应的地位,在现有的教学体系中全面而有效整合这部分内容,业已成为国际工程教育界所共同关注的问题。欧美大学《工程热力学》的教学体系中有效整合了气候变化、能源高效利用、可再生能源开发与利用的内容,代表了当前国际领域内工程热力学教学的最高水平。
笔者在宽专业和多学时“工程热力学”教学实践中,将与应对全球气候变化与节能减排密切相关的国家政策、全球能源利用与环境污染现状、能源的高效利用和新能源技术与工程热力学各教学章节环节相整合,并指导学生开展实践活动,取得了良好的教学效果,为“工程热力学”课程教学与气候变化与节能减排的整合进行了有效的探索和实践。
参考文献:
[1]杨玉顺,张昊春,贺志宏.工程热力学[M].北京:机械工业出版社,2009.
[2]张昊春,王洪杰,窦亚茹.高等工科《工程热力学》创新教学模式研究和实践[J],黑龙江教育,2010,(3):153-155.
论文关键词:能源利用率;能源结构;环境代价;可再生能源;节能
能源是经济增长的根本动力,是人类生存和发展的基础,在人类社会高度文明的今天,人们在享受经济发展、科技进步成果的同时,也不得不面对能源短缺以及过度使用能源造成的环境污染等问题。两次石油危机后能源问题已成为全球性问题,能源安全直接关系到国家安全。我国是能源生产和消费大国,能源问题尤为突出。
一、我国高速增长的经济与能源供给的矛盾
改革开放以来我国经济持续高速发展,与此同时,能源消耗急剧上升,能源与经济发展在总量与结构上的矛盾日益突出。近20年来国内生产总值翻了两番,但能源消耗也增加了一倍。“十五”期间,我国能源消耗速度超过了同期国内生产总值的增长速度。目前我国能源消耗大约占世界能源总消耗的15%左右,已成为第二大能源消费国,但我国能源资源不足以支撑如此巨大的消耗。我国能源以煤为主,水能资源和煤炭探明储量分别居世界第一、二位,但除以人口总数,二者均为世界平均水平的一半上下,我国是贫油国家,天然气的人均储量也很低。连续无节制地开采使我国的能源储备下降迅速,有资料估计,我国煤炭剩余储量可供开采不足百年,石油仅剩可供开采10几年的储量,天然气仅剩可供开采30几年的储量,我国能源安全问题面临严峻挑战。
我国是最大的发展中国家,正处于工业化、城镇化快速发展的阶段,在相当长一段时期内我国的主要任务是发展经济,摆脱贫困。随着我国经济的发展和13亿人口生活水平的提高,对能源的需求还将不可避免的增加,能源短缺将成为困扰经济发展的重大问题,能源问题若得不到很好地解决,将成为制约经济发展的瓶颈,我国经济能否实现可持续发展,在很大程度上取决于能源产业的可持续发展。
二、我国能源生产消费中的主要问题
1.能源利用率低下
目前,我国的能源利用效率仅仅有三成,比发达国家落后几十年,我国增长1万美金GDP消耗的能源是美国的4倍,日本的14倍,我国单位产值能耗是世界上最高的国家之一。冶金、建材、化工、交通运输、发电等行业是耗能大户,单位产品能耗平均高于同行业国际先进水平两成甚至更多。粗放式发展,无节制地消耗造成我国能源短缺,同时带来了大气、土壤、水资源污染等环境问题,与发达国家相比我国有相当大的节能空间。
2.能源结构不合理
由于我国煤炭资源相对丰富,我国能源消费结构很不合理,煤炭占比过大,以2006年为例,我国能源消费中煤炭占近70%,石油、天然气、水电、核电和风电共占30%,这种能源消费结构的负作用是能源利用率低,环境污染严重。而且随着经济的发展和人民生活水平的提高,我国能源需求的结构与生产结构的矛盾也在不断加大,石油在消费总量中的比重逐年提高,而生产总量受资源的限制始终未能有效地提高,石油产量的增长幅度已连续十几年低于消费需求的增长幅度,进口依赖度越来越大,2011年上半年我国原油需求量的一半以上需要靠从国外进口,这使得我国的能源安全存在很大隐患。我国要解决能源和环境问题,优化结构,大力开发清洁能源,努力提高清洁能源在中国能源结构中的比重势在必行。
3.环境代价巨大
环境问题和能源问题是一个问题的两个方面,环境问题很大程度上源于能源的过度开采和消耗。我国在经济高速增长的同时也付出了沉重的环境代价。我国以煤为主的能源消费结构在短期内很难改变,由此导致污染物排放问题也将长期困扰着我们。据统计,全国烟尘排放量的70%、二氧化硫排放量的90%、氮氧化物的67%、二氧化碳的70%都来自于燃煤。我国酸雨区面积居世界首位,我国一半城市上空的空气质量不合格,很多地区的土壤污染、地表水污染严重,生态环境遭破坏。治理这些污染所需要的成本或可抵消这些年发展的成果,而有些环境的破坏甚至是不可逆的。
三、解决我国能源问题的路径选择
1.大力发展可再生能源
能源和环境问题是当前世界面临的两大挑战,发展低碳、高效的能源是应对挑战的唯一出路。发达国家都在积极推进各项激励政策促进可再生能源产业的发展,降低化石燃料的比重。我国水能可开发装机容量居世界之首,风能、太阳能、生物质能资源也相当丰富,发展可再生能源不仅可解决能源短缺问题和优化能源结构,还有助于建设环境友好型社会。目前我国可再生能源发展迅速,但要使我国可再生能源产业健康、可持续发展,还必须解决好以下问题。
(1)高投入、高成本的问题。可再生能源虽然社会效益、环境效益显著,但与现有常规能源相比经济效益较低,建设初期投入大,成本是可再生能源发展的经济瓶颈,只有降低成本才能使之在与常规能源的竞争中取得优势,从而得到快速发展。
(2)我国可再生能源同样存在技术瓶颈,目前生产中的很多核心技术掌握在发达国家手中,例如我国的风电设备就主要依赖进口。不掌握核心技术我们发展可再生能源就会受到制约,因此,要组织科研力量突破可再生能源开发中的技术壁垒,实现核心技术国有化,为我国可再生能源畅通无阻地发展提供技术保障。
(3)发展可再生能源需要政策支持。我国虽然已颁布了可再生能源法,以法律法规的形式规定了支持可再生能源的原则内容,但缺乏相应的配套政策措施,可操作性不强,实施起来有很大难度。我国应制定相应的财政补贴、减免税收和低息贷款等政策,运用经济杠杆鼓励投资者开发可再生能源。
(4)我国部分可再生能源产业出现重复建设,产能过剩。我国经济建设中不乏这样的现象:要发展就一拥而上,产能过剩了再一刀砍下。这种现象在可再生能源领域又不幸重演了,风电门槛低,收益大,各地争相从国外高价引进风电设备,一时间风电产能过剩。多晶硅产能过剩现象更加严重,目前我国多晶硅产能是全球多晶硅年需求量的两倍。要解决这一问题就必须建立系统协调的决策机制,规范行业秩序,严格准入制度。还应健全可再生能源的国家标准,对再生能源实现标准化、规范化管理。
2.节能是零污染的绿色能源
节约能源、提高能源效率是最廉价的、零污染的绿色能源。目前,世界各国纷纷制定节能法规政策鼓励或强制产业节能,并通过倡导改变生活方式等手段实现全社会节能。日本是一个能源和资源都很稀缺的国家,但其经济发展很迅速,这得益于对新能源的开发和对现有能源的节约。节约能源同样是我国解决能源问题的主要途径之一,转变经济发展模式,降低单位GDP能耗,提高能源利用效率,与此同时提高全民的节能环保意识,建设“节约型社会”,是我国经济可持续发展的必然选择。
(1)转变观点是前提。首先必须充分认识到我国能源短缺和环境问题的严重性,认识到过去那种高能耗、高污染、低产出的经济增长方式对我国社会与经济的危害。我国作为世界上最大的发展中国家、能源消费大国,人口众多,人均能源占有率低下,只有有效地提高能源的利用效率,才能保证我国经济持续较快地增长。要提高全民的节能环保意识,使全社会都认识到节约能源是关乎社会与经济发展和国家能源安全的大事,要高度重视,大力倡导绿色消费理念,养成低碳的生活方式,创建“节约型社会”。
当前,世界能源结构中,人类主要是对石油、天然气、煤炭等化石能源的利用,但其不可再生,将面临枯竭的危机。但化石能源的开采和利用也是造成环境污染的直接来源,人类为了将来的生存与发展,必须寻找一种清洁能源。随着世界经济的发展,人类对能源的需求越来越大,进而随之而来的能源短缺,环境破坏已经成为社会发展面临的重大问题。
新世纪,能源需求成为一个急需解决的全球性问题,各国对能源的争夺也愈加激烈。需要寻找一种替代能源来缓解目前的形势,走“节能减排”,发展低碳经济的可持续发展的道路。利用“节能减排”只能缓解能源短缺的局面,但是不能从根本上解决能源短缺的趋势,因此必须调整能源结构,利用可再生能源逐步取代传统化石能源,因此可再生能源发展问题成为世界关注的焦点。
一、光伏发电的国内外发展现状
20世纪70年代,在全球石油危机的背景下,西方发达国家将寻找新能源的方向转向了丰富的太阳能,并高度重视光伏发电技术。
德国是大规模发展光伏事业最早的国家,其由政府制定的《可再生能源电力供应法》,很大力度的促进了光伏发电的市场,为本国光伏事业的发展提供了强制的政策保障。美国是继德国之后的发展光伏发电的国家,在1997的联合国环境与发展大会上提出了一个伟大的百万太阳能屋顶计划。这一计划在美国新一届总统奥巴马的支持下得到了更大的推广,奥巴马政府对新能源开发政策给美国的光伏乃至全球的光伏发电市场注入了新的更大活力。日本也是太阳电池的生产大国,其在1997年提出了“7万光伏屋顶计划”,到2010年光伏电池的安装总量达7600MW。
最近几年,各国新的可再生能源法的出台,更是掀起了一轮政策热潮,新的补贴法案促进可全球光伏市场的高速发展。正是欧洲、美国和日本的强有力支持,全球光伏逆变器市场呈现出一片欣欣向荣的景象。
我国的光伏并网技术从20世纪开始起步,到现在的稳步发展的阶段,国家也出台了《可再生能源长期发展规划》的政策,来激励和促进我国的光伏事业的快速发展。我国国内对光伏逆变器的应用比欧洲国家晚很多,我国目前最好的光伏企业合肥阳光电源比德国的SMA要晚上市9年。我国是继德国、美国和日本之后的世界第四大光伏组件制造国。光伏发电未来的发展必定是建设大规模的并网光伏发电系统。随着我国经济的不断发展,国家制定的“十二五”规划,为我国光伏制定了确切的发展目标,即到“十二五”末期,国内光伏发电装机容量达到 5GW。要实现这一宏伟的目标,前路依旧是漫长和艰辛。
二、光伏并网发电系统
光伏并网发电系统是相对独立式光伏发电系统而言的,两者的区别就是发电系统与电力系统连接与否。光伏发电并网系统与电力系统的电网相连接,成为电力系统的一部分,便可为电力系统提供有功功率和无功电能。光伏并网系统通常由三部分组成:光伏阵列、逆变器和电网。
光伏发电系统追求的是输出功率的最大,系统连接方式对输出功率有着明显的影响。其中,影响发电功率的两个重要的方面是光伏阵列的分布方式和逆变器的结构,其分布方式和结构不同发电功率也不一样。
三、光伏并网发电系统的关键技术
(一)最大功率跟踪
在光伏发电系统中,光伏阵列电池输出功率的利用率不仅与其内部结构有关,还受外界环境(如光照度、温度和负载等因素)的影响。在周围的外界不同的条件下,光伏阵列的输出功率可达到不同的且唯一的最大功率点(MPP),对于利用光来发电的系统说,应当使光伏电池工作在最优的状态,达到最大地将光能转换为电能的转化率,采用适当的控制使其运行在最大功率输出称为最大功率跟踪(MPPT)。经查阅资料,在许多文献上提出了多种控制算法,有恒定电压法、扰动观察法和增量电导法等。
(二)并网控制技术
光伏逆变器的控制器的控制策略是光伏系统并网控制的关键。光伏并网发电系统在诸如单级式、双级式以及单相、三相等多种拓扑结构中都不能缺少网侧的DC-AC变换,即并网逆变单元。并网逆变器实现直流到交流的能量变换,要控制并网电流相位和频率,甚至需根据指令进行电网的无功功率的调节。可见,网侧逆变器的有效控制是光伏并网发电系统的核心部分。
参考文献:
[1]赵争鸣 《太阳能光伏发电及其应用》,北京:科学出版社,2005.
[2]赵玉文 《21世纪我国光伏产业发展战略思考》,合肥工业大学讲座.2002.
[3] ICF. Intonation. American Recovery and Reinvestment Act of 2009: A Guido Renewable Energy Efficiency OPP or unities for Lowland Tribal Governrnents. 2009.
[4]陈雷 《光伏并网发电系统的实现》[学位论文],华北电力大学,2008.
0引言
能源是现在社会赖以生存和发展的基础,随着社会的发展,能源危机已成为当今世界面临的巨大挑战[1,2]。据估计,按目前的水平开采世界已探明的能源,煤炭资源尚可开采100年,天然气可开采50~60年,石油也将在30~40年后被耗尽,且石化全球能源消耗量在未来20年内还将以每年平均2%的速度增长(任春洁,2010)。因此,随着煤、石油、天然气等化石能源消耗量的不断增加,全球环境不断恶化,使人类必须重新调整化石能源的发展战略[3]。目前热值,可再生的生物质能源已成为人类21世纪能源战略的焦点[4~6]。能源植物是可再生能源开发的重要资源对象,是最有前景的生物质能源之一。到目前为止,全世界已经发现40多种能源植物,如续随子、绿玉树、橡胶树、西蒙德木、甜菜、甘蔗、木薯、苦配巴树、油棕榈树、南洋油桐树、澳大利亚的阔叶木、黄连木等[7]。本文系统研究新疆6个常见乔木树种的热值及含碳率,为生物质能源和资源的选择、开发、利用和保护,利用科学的方法,筛选出新疆克拉玛依地区的高效固碳能源树种。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
本试验采样地点位于克拉玛依市农业综合开发区,距克拉玛依市区20km,地理坐标为E84°50′~85°20′,N45°22′~45°40′,属典型的温带大陆性干旱荒漠气候。该地区冬季严寒,年极端最低温度可达-35.9℃,最大冻土深度达1.5~2.0m;夏季高温炎热,年极端最高气温可达42.9℃;年降水量多年平均为105.3mm,从年内分布看,6~8月份稍多,冬季无稳定积雪,造成土壤冻蚀严重。全年潜在蒸发量达3545mm,约为年降水量的34倍,无霜期180~220d。光热资源丰富,日照率高且太阳辐射强度较大论文格式范文。春季多风,全年≥5级风的日数为119.7d,≥8级风的日数为45.6d,最大风速可达25.1m/s热值,主风向西北,是准噶尔盆地的风区之一,风沙危害严重。
1.2 材料
2009年4月,在克拉玛依市农业综合开发区,选取一块生长良好无病虫害的白榆、沙枣、胡杨、俄罗斯杨、新疆杨、银×新杨人工林,基本情况见表1。样地内,每木检尺,每个树种共调查200株树,根据林分平均胸径和树高,选取平均木1株。样木伐倒后,将主干部分按1m分段,计算其干和枝的干物质生物量。另外在每段原条底部取一块厚2cm的圆盘,圆盘编号从树干底部往上依次为0、1、2…,装入密封袋,带回实验室,测量热值、含碳率。
表1 6个样地基本情况表
树种
样地情况
标准木
样地规格
(m)
株行距
(m)
调查数目
(株)
年龄
(a)
胸径
(cm)
树高
(m)
圆盘数
(个)
白榆
30×40
2×3
200
6
13.6
8.6
9
沙枣
30×40
2×3
200
7
14.5
7.5
8
胡杨
30×40
2×3
200
8
14.2
9.7
10
俄罗斯杨
30×40
2×3
200
9
14.5
13.8
14
新疆杨
30×40
2×3
200
9
16.2
13.5
14
银×新杨
30×40
2×3
200
8
清洁技术产业发展现状及广阔前景
清洁技术泛指能够降低现有能源和资源消耗,减少对环境的负面影响,高效使用自然资源的某类产品、工艺和服务,主要包括新能源、高效节能、环境保护与清洁生产四个方面。清洁技术产业是环保产业的高级阶段,相对于传统的环保产业而言,清洁技术产业不仅限于末端治理,更侧重于污染的源头削减及过程控制。随着节能环保问题日益受到世界各国的高度重视,清洁技术产业逐渐成为全球具有广阔市场前景的战略产业之一。
(一)清洁技术产业成为引领发达国家经济发展的新增长点
进入21世纪,全球大规模能源消耗导致传统能源供给日趋紧张,世界经济增长和城市化进程带来了巨大的环境压力,更重要的是新材料、生物技术、信息技术等高科技的进步及相互融合促进了清洁技术的逐步成熟,这些因素共同推动了清洁技术产业的快速发展。
据统计,北美清洁技术产业投资从1995年的70亿美元迅速增长到2006年的630亿美元,其中风险投资由2005年的16亿美元增加到2006年的29亿美元,年增长率高达81%。2005年,世界环保与新能源产业年产值超过了6000亿美元。目前,清洁技术产业在发达国家国民经济中占据越来越重要的份量,占其国民经济总量的比重高达8%-10%,已成为发达国家国民经济的重要支柱产业之一。
(二)新能源产业投资活跃且太阳能等产业呈高速增长态势
在清洁技术产业众多发展领域中,新能源产业投资异常活跃。尤其是自2002年以来,清洁技术产业中可再生能源的风险投资一直占到总的清洁技术产业风险投资的60%左右,是清洁技术产业接受风险投资最多的领域。摩根士丹利2007年发表的研究报告预计,风能、太阳能、地热和生物燃料等清洁能源的全球销售额在2020年可能达到5050亿美元,约相当于2005年收入的近9倍;2005年太阳能发电在整个发电市场所占份额几乎微不足道,而到2030年时可能猛增至11.2%,而同期风能的份额也将从0.9% 涨到9.6%。
(三)清洁技术产业发展进入技术成熟期且市场规模不断扩大
随着新材料技术、信息技术、生物技术等相关高科技技术的发展,发达国家清洁技术产业已经进入技术成熟期,产业发展重点已由最初的末端治理转为源头削减。目前,我国的清洁技术产业相对更多侧重于“清洁”,即大气、水、固体废弃物等的污染治理,属于传统的末端治理阶段;而发达国家则较多的侧重于“技术”,传统的环保产业和技术已经成熟,清洁技术产业发展重点集中在新能源、新材料及其技术的突破,属于源头削减阶段。
联合国工业发展组织统计,2007年清洁技术的市场总份额达到773亿美元,到2017年,其市场份额可增至2550亿美元。据英国环境、食品和农村事务部(DEFRA)估计,到2012年全球环保市场价值将达到7000亿美元,低碳市场价值5000亿美元;英国金融时报估计到2010年全球碳交易市场价值将达682亿美元。
(四)产业融合成为清洁技术产业发展的趋势
发达国家节能技术和节能产品已经渗透到工业生产、交通运输、住宅建筑、商用和民用产品等领域。同时,在许多节能技术和节能产品的研发中均涉及新能源的利用,节能与新能源的相互促进是清洁技术产业发展趋势之一。而且可再生能源本身即为清洁能源,节能与新能源的开发和利用不仅有助于能源问题的缓解,也是在源头控制环境污染的重要措施。发达国家的环境治理市场也更多的综合了环保、节能与可再生能源利用等特点,比如混合动力汽车的研究开发,不仅有助于能源节约,促进可再生能源的利用,更有利于减少污染物排放和环境保护。高效节能、可再生能源与环保产业的融合正成为清洁技术产业发展的重要趋势,充分显示出清洁技术产业未来庞大的市场规模容量和良好的市场前景。
美国推动清洁技术产业发展的经验
(一)完善的环境保护、节能与促进新能源发展的法律法规体系
加强对可再生能源利用比例的法律规定。为了促进可再生能源产业的发展和美国能源消费的独立,美国联邦政府和21个州政府都制定了强制性的全社会清洁能源利用比例,即RPS计划。比如纽约州政府2004年规定,到2013年之前,纽约州可再生能源消费占全部能源消费的比例要达到25%,并且规定现有建筑能源利用效率2010年前相对于1990年能源消费水平实现节能35%。
制订行业节能法案。美国联邦政府和各州政府基本上都制定了明确的行业节能标准,包括设备能效标准、建筑节能法案、公共建筑节能法案等。如在建筑节能领域,美国能源部通过实施建筑能源法令项目和建筑法令辅助计划规定新建项目能效标准,来促进全美建筑节能计划的实施。联邦和各州的建筑节能法案还对联邦政府以及州政府所有的公共建筑的能效标准作了特别的规定。
加强对产业标准化问题、行业规定与认证、信息公开问题等的法律规定。2005年5月,美国联邦能源管理委员会制订了太阳能光伏发电、风力发电等小规模发电装置的互连标准。同时,联邦政府和大部分的州政府还实施了信息公开制度,规定能源生产企业等必须提供每一单位能源供给中可再生能源的利用比例和造成的空气、水以及固体废弃物的污染情况,以方便消费者和全社会节能以及环境保护。
(二)全方位实施支持清洁技术产业发展的经济刺激政策
通过绿色收费筹集清洁技术产业发展资金。1998年,美国加利福尼亚州、纽约州等十四个州共同参与制订了SBC(System-Benefits Charge)计划,即对能源消费者征收额外费用来支持本州可再生能源产业的发展。到2007年底,该计划共征集了20亿美元的资金,预计到2012年之前,将征集到15亿美元的资金。基金的利用主要包括对清洁技术企业的贷款、企业技术研发支持、企业清洁项目建设和清洁技术产品的市场推广等。
大力支持清洁技术研究。美国各级政府都投入大量的财力支持公共部门和企业的清洁技术研究工作。比如加利福尼亚州通过PIER即“公共利益能源研究项目”,每年都拿出6200万美元资助企业和社会研究机构进行清洁技术领域的研究。纽约州政府通过“高级机动车辆研发计划”、“清洁能源研发税收激励计划”等一系列的经济刺激方案来促进清洁技术的研发。其中,“高级机动车辆研发计划”通过成立一个500万美元的基金会,向在纽约州从事下一代机动车电池、动力系统和轻质车身研发的公司提供资助。
以各种方式和措施促进清洁技术企业的发展。政府通过税收抵扣、税收减免、财政资助、直接贷款等多种经济刺激方式支持清洁技术产业各个领域的发展。2007年,纽约州政府仅仅支持清洁技术企业的项目就包括高级清洁煤能源工程、生物质能生产税减免、纤维乙醇试点工程等多个经济刺激计划。其中,高级清洁煤能源工程通过成立一个5000万美元的清洁煤技术发展基金推动煤燃烧过程中二氧化碳吸收的研究和应用,同时还有10亿美元的税收减免额度来促进清洁煤能源工程的开展。
支持清洁技术产品消费。除了支持清洁技术研究和直接促进清洁技术产业发展之外,美国联邦和各州政府还非常重视对社会各个方面的清洁技术产品消费的支持。如积极采用税收减免、税收抵扣、财政补贴等各种方式,促进政府、家庭、企业和行业进行清洁能源消费。以加利福尼亚州柴油机减排计划为例,该计划由加州大气资源委员会于2000年制定,希望通过一系列刺激措施帮助加州所有的柴油机于2010年以前降低75%的固体废弃物排放和有害气体排放,2020年前降低85%。
(三)通过政策引导市场力量推动清洁技术产业发展
美国政府促进清洁技术产业发展的各项政策和措施的一个很重要的特点就是注重政策措施的市场引导,充分利用市场的力量来促进产业发展。比如,加利福尼亚州通过“绿色行动倡议”鼓励社会基金投资于清洁技术产业,截止到2007年以前,加利福尼亚公共雇员退休基金(CalPERS)和加利福尼亚教师退休基金(CalSTRS)已经投资了超过10亿美元的资金到清洁技术产业中去。此外,政府资金还与风险投资公司合伙成立风险投资基金或者注资于风司,通过实现投资的企业化运作来推动清洁技术产业的发展,同时也大大提高了政府资金的利用效率。美国政府还通过允许温室气体减低额交易的方式,来实现减排的经济效率。2005年美国东北部以纽约州为首的七个州签订协议,实施地区温室气体削减计划(RGGI),规定了能源生产企业的温室气体减排额度,但是允许减排额度在市场上的自由交易,同时允许企业通过垃圾处理、沼气处理与燃烧等方式来冲抵这一额度。
(四)通过政府采购和政府节能示范推动清洁产品消费
美国政府促进清洁技术产业发展,推动可再生能源消费和环境保护的另一个重要特点是加强政府部门的示范作用。联邦及各州政府基本上都明确规定了政府公共部门的节能目标、可再生能源利用目标和公共建筑节能目标,并实施公共建筑节能与环保、政府用车节能、政府节约用水、政府部门垃圾回收利用等一系列节能环保计划。如2005年能源政策法案和2007年能源独立与安全法案规定了美国联邦政府部门详细的节能目标。同时,联邦和州以及地方政府还加强对清洁技术产品的政府采购力度。如2002年纽约市交通部采购11600个节能路灯及交通指示灯,节能90%;2004年纽约房委会在公共房产中更换了180000个节能冰箱,节能20%。2007年,美国通过能源独立和安全法案,规定联邦政府日常采购要优先考虑通过“能源之星”标准认证或联邦能源管理项目指定的节能产品和清洁技术产品。
作为科技含量高、知识密集的高科技产业,清洁技术产业发展对资源的消耗低,造成的环境污染小。清洁技术产业的快速发展有助于加快北京经济发展方式的转变,推动北京产业结构优化升级,缓解首都经济发展的资源约束与环境压力,实现首都经济的可持续发展。加快清洁技术产业发展,北京应采取以下策略:
(一)完善清洁技术产业政策体系
完善清洁技术产业税收政策,制定税收优惠政策,对清洁技术企业予以所得税、设备销售税及财产税的相应减免、税收返还和价格补贴等政策。同时适当加强对企业、家庭以及各行业清洁技术产品和清洁能源消费的财政、税收等的政策支持,促进清洁产品和清洁能源消费。
(二)创新清洁技术企业融资渠道
借鉴国外经验,探索建立清洁技术产业专项基金制度,基金应主要源于财政专项拨款、电费附加、火电厂排污收费等,基金主要用于清洁技术产业项目开发、产品推广、清洁能源及清洁产品消费激励。针对我国清洁技术产业投资主要由政府投入或企业自筹的现状,加强与国内外清洁技术领域风险投资机构、私募基金的联系与合作,推动清洁技术企业进行跨国并购或境外上市,实现清洁技术产业投资主体的多元化。
(三)提升清洁技术产业创新研发能力
加大对公共部门清洁技术研究的支持,以大学、科研院所研发资源为基础,推动清洁技术产业领域关键技术和标准的研究,如高效燃烧和锅炉节能技术、建筑节能新材料、绿色照明、热泵技术等等。同时建立和完善一系列专业性较强的清洁技术研发共性技术平台、通用设备科研平台、信息服务平台等,主要为清洁技术产业发展提供直接或间接的公共技术服务。
另外,加强清洁技术产业相关标准化研究。加快可再生能源开发、储存及应用方面的技术标准和管理标准的研究;制订高耗能产品能耗限额强制性标准;制订高耗能企业、行业可再生能源利用和环境污染的信息公开制度。
中图分类号:TK89
文献标识码:A
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引言
在全球气候变化影响下,世界各国的减排意愿持续高涨,开发风电已成为全世界的共识,各国将发展风电产业作为应对自2008年以来全球经济低迷的有力举措。从2000年以来,全球风电保持了年均27.3%的高速增长,而美国和中国增速则达到了31.5%和62.6%,显著高于全球平均水平。从各国风电产业发展历程来看,政策激励在其中起到了关键性的作用,这在风电产业的研究、示范、商业化推广等诸环节都得到了充分体现。在近年来中国风电产业问题集中性爆发而政策制定亟待推进的背景下,总结和借鉴国外风电产业政策演进的特征、规律,显得尤为迫切和必要。美国风电产业与中国具有较大的类似性,这除了两国之国土面积、经济总量、能源消费等方面具有可比性外,还因两国风电产业发展过程和特征类似。因此,对美国风电产业政策的框架、演进历程、特征进行深入探究,无疑可为中国制定相关政策提供有益参考。
现阶段关于美国风电产业政策的研究成果主要集中在三个方面。一是侧重于对美国风电产业的整体性介绍和阐述,此类成果散布于对美国能源战略、新能源产业政策或气候变化政策的研究成果中;二是关注特定政策对美国风电产业的影响,如Lu等人则对生产税收优惠(Production Tax Credit)的政策效果进行了研究,Menz比较了美国各州采用的五种不同风电政策的有效性;三是开展美国与其余国家风电产业政策的比较分析,揭示其相似性和差别。Lewis等人和Saidur等人对美国和其余国家风电产业的政策支持机制进行了对比分析,认为税收减免(Feed-In-Tariff,FIT),可再生能源配额制(Renewable Portfolio Standard,RPS)和固定电价法律(Pricing law)等是其中比较有效的几种,曹碹玮等基于制度主义视角和创新理论,对丹麦、德国和美国风电产业发展中的政策进行了研究。但是,已有成果缺乏从动态演化角度刻画美国风电产业政策,尚未系统总结政策演进的特征和规律。由此,本文围绕美国风电产业政策演进这一主线,刻画和识别演进过程与特征,并探讨政策演进的影响因素,以期为中国风电产业有序健康发展提供有益借鉴,并藉此弥补现有研究的空缺和丰富产业政策分析的内涵。
2 美国风电产业发展现状与政策框架
2.1发展现状
近年来,美国风电产业已呈现良性增长态势,目前已出具体系。2010年美国风电产业新增装机容量511.5万kw,累计容量达4018万kw,位居世界第二。从美国风电装机的区域分布来看,目前已有38个州进行了风电开发,其中14个州的风电装机规模超过100万kw(见图1)。当前,美国风力发电量达94.760twh,占电力总需求量的2.3%左右。在一些州,风电所占比重更高,如爱荷华和北达科他州,这一比重高达15.4%和12.0%。美国在加快陆上风电开发的同时,也在积极进军海上风电。在2011年3月,美国能源部和内政部共同了《国家海上风电战略:创建美国海上风电产业》,提出2020年海上风电容量将至1000万kw,到2030年达到5400万kw。目前,美国政府对风电发展前景极为乐观,根据美国能源部预测,2030年美国电力总需求的20%将由风电提供,这之中4%来自海上风电。
随着美国风电的快速开发,美国风电价格明显下降,风机制造业快速扩张。近年来风机价格的下降和风电场运营成本的降低,使得美国风力发电成本降低至5~6美分/kw,已经具备与天然气发电竞争的能力。目前,美国已有400多家企业进入风机制造业,从业人员达85000人。一批知名风机制造企业快速成长起来,满足了美国国内风机市场50%的需求量。其中,美国国内最大风机制造企业——通用公司(General Energy)占据了41.3%的市场份额。目前,通用公司已成为一流的全球风机制造商,其2010年新增装机容量达3,796Mw,位居世界第三。
2.2政策框架
已有研究表明,政策激励是美国风电产业的快速发展的主要因素。这些政策既有为风电产业发展扫清政策和体制上障碍以开辟新的市场空间市场,如法律法规和约束性指标等强制型推动政策,也有侧重于支持风电产业化,调动各方投资和应用风电的引导型激励政策,如税收抵免、补贴、金融支持等。同时,还包括一些辅配套政策,支持风电产业研发、开展风能资源评估等。经过多年的发展,目前美国风电产业政策已形成较为完善的政策框架(见图2)。
美国风电产业政策主要通过各种法案的形式来颁布和实施,表1中详细列出了风电产业相关的各种方案的颁布时间和主要内容。由于美国是联邦制国家,除了联邦层面的法案之外,各州还会制定相应的政策,其政策内容和支持力度有所差别。目前,各州在使用风电政策激励工具时,通常会选择可再生能源配额(Renewable Portfolio Standard,RPS)、强制型绿色电力购买(Mandatory Green Power Option,MGPO)、公共效益资金(Public Benefit Funds,PBF)等并将之有效组织实施。
3 美国风电产业政策演进历程
美国是世界上最早开发利用风电的国家,但美国风电产业的真正起步却是在石油危机之后,相应地政策演进历程回顾亦从此开始。
3.1萌芽示范期的政策(1973~1986年)
(1)政策背景和目标
在1973年石油危机爆发之后,欧美石油消费大国开始重视优化能源结构、加大可再生能源开发和节能力度。美国风电产业也自此开始起步,进入萌芽示范期。这一时期政策目标侧重于促进风电技术研发和推广风电利用上。
(2)主要政策手段
在促进风电技术研发上,根据1975年颁布的《能源政策与节约法案》,美国国家航空和航天局(NASA)和能源部(DOE)作为政府支持可再生能源研究和开发计划的重要实施机构,资助了大型风机研制。在1974~1981期间,NASA和DOE曾委托美国最大飞机制造商波音公司设计了13个实验性的大型水平轴风电机组,比较有代表性的包括MOD-0、MOD-2、MOD-5B等。该计划的目的是研究风机技术,然后将其交给私营的企业,以期推动美国风电产业的发展。
在推广风电利用上,以1978年颁布的《公用事业管理政策法案》和《能源税法案》最为重要。《公用事业管理政策法案》要求公司必须以“可避免成本价格”收购独立发电系统发出的电力,进而为风力发电上网提供了法律基础。在此之前,美国电力公司并无责任收购其余电力系统生产的电力。显然,该法案解决了风电比火电成本高以及风电并网的问题,大大激励了非水电的可再生能源发电发展。同年颁布的《能源税法案》提出了投资税收政策,规定凡购买风力发电机超过1万美元的居民,可通过免税方法在7年中退还机组售价的40%,同时还规定各电力公司以优惠价格收购风力发电机,即风力发电投资总额的15%可以从当年的联邦所得税中抵扣,同时对其形成的固定资产免交财产税。
(3)政策实施绩效评价
在上述政策的推动下,美国风电产业开始起步,其中加利福尼亚州发展最为迅速。20世纪80年代初,该州风能计划开始实施。通过采用小型、可批量生产和易于安装的风机,使风电投资成本大幅下降,风电经济性逐步显现出来,使得风能计划大获成功。1986年加利福尼亚风电装机达到120万kw,占当时全球的90%。遗憾的是,随着联邦政府对风电投资税收优惠(ITC)政策和州政府政策分别于1985年和1986年到期,使得美国风电产业的发展在1985年之后突然停顿了下来。
上述政策在推动美国风电产业快速成长的同时,也暴露出了一些问题。譬如,美国风电技术研发资助政策甚微。由于这一时期美国风机设计过于追求大容量大规模,且依赖航空设计的工程规范,而忽视了标准化生产和降低风机成本,使得美国风机质量参差不齐,常受公众和国会质疑。再加上80年代开始世界石油价格下跌,里根政府削减了可再生能源研究经费,到了80年代中期,在美国曾作为一种大型电力资源寄予关注的风电业,除加州少许风电场外几乎消失殆尽。美国投资税收优惠政策只针对风电开发商,而与风电场运行无关,故此政策激励下,风电场的产出效率很低,且设备可靠性也有限。1986年,投资税收优惠政策取消,进而驱使投资者开始关注风机的可靠性和效率。
3.2缓慢发展期的政策(1986~1998年)
(1)政策背景和目标
在风电投资税收优惠政策取消后,美国风电产业进入缓慢发展时期。全球天然气价格的下跌,以及美国电力公司非集约化经营改革政策的推行,更是阻碍了美国风电产业的发展。尽管产业发展缓慢,但风电产业政策仍有不少创新。这些政策的成效虽无法在当时迅速显现,但却为1998年后产业腾飞奠定了基础。在这一时期,如何降低风电成本,提高风电竞争力,并积极推动电力公司吸纳风电是美国风电产业政策的主要目标。
(2)主要政策手段
与降低风电成本相关的政策来源于1990年颁布的《太阳能、风能、废弃物和地热发电生产激励法案》和1992年的《能源政策法案》。1990年法案撤销了1978年《公共事业管理政策法案》中对可再生能源设施的规模限制。1992年《能源政策法案》提出了生产税收减免政策。这一政策对美国风电产业发展具有里程碑式的意义。该政策规定,政府在风电机组投入生产的最初10年内提供1.5美分/kwh的税收优惠,即从风电场投产之日起的10年内,风力发电电量每度电可以享受从当年的个人或企业所得税交1.5美分的方式对风力发电进行补贴。
在提升风电竞争力方面,美国采取了一系列政策举措。为了解决风能开发所遇到的诸多问题,并为电力部门评估风力资源,1994年美国成立了国家风能协调委员会。同时期,美国能源部还建立了一个风能技术中心,该中心拥有数量众多的风力发电试验样机和风力研究装置,通过各种实验和测试,可帮助设计人员设计出更有效更可靠同时也更经济的风电机组。同时,美国能源部为了加速风能产业的发展,提升风电产业的全球竞争力,制定了风电机组发展计划,内容包括小型风电机组计划、风电机组加工计划、近期风电机组计划、新一代风电机组开发计划等。
在积极推进电力公司吸纳风电方面,风电产业政策主要着眼于开放电力的输送和消费环节。在1992年《能源政策法案》中,要求各电力公司在1996年需向所有发电系统开放电力输送,即吸纳各种来源的发电量,进而解决了风电上网难的问题。电力消费市场的开放则首先从各州开始。1996年,美国加利福尼亚和罗德岛州通过法律允许零散用户选择其电力来源,即用户可以根据自身喜好选择使用各种来源的电力,如天然气发电、风电、煤电等。这一政策有效发挥了美国普通民众对于风电产业发展的影响力,促使电力公司开发和接纳风电,进而为风电产业增加了新的驱动力,部分弥补了风电与传统电力相比的成本劣势。
(3)政策实施绩效评价
尽管这一时期美国风电产业发展缓慢,但却依然有重要意义。一是形成了促进风电产业发展的有效激励政策——风电生产税收减免政策,尽管此政策在这一时期影响较小,但对1999年之后的美国风电产业产生了巨大影响。此后每当该政策快到期时,风电产业趋于低迷,而重新延期后,风电产业又重新抬头。二是显著提升了美国风电产业的质量。较之丹麦、德国,美国风电产业尽管在80年代曾获得爆发性增长,但产业基础十分薄弱。无论是风能资源评估、风机设计、风电机组制造,美国都明显落后于欧洲风电强国。在这一低迷时期,美国风电产业夯实了“内功”,形成了一批风机制造企业,为下一阶段风电产业的增长奠定了基础。
3.3快速增长期的政策(1999~2008年)
(1)政策背景和目标
以1999年德克萨斯州成功通过可再生能源配额制度(Renewable Portfolio Stan dards,RPS)为标志,美国风电产业进入了快速增长期。在这一时期,美国风电累计装机容量达到了29.3%的增长率,而新增装机增长率则达33.17%(见图3)。创新风电激励手段和提出前瞻性风电发展目标是这一时期美国风电产业政策的主要特征。
(2)主要政策手段
这一时期美国借鉴和创新了多种风电激励手段,如可再生能源配额RPS、强制型绿色电力购买(Manda tory
Green Power
Op——tion,MGPO)、公共效益资金(Public
Benefit Funds,PBF),其中以RPS成效最大。由于生产税收减免政策在1999年到期,美国一些致力于推动绿色能源发展的州,如德克萨斯(Texas)开始借鉴欧洲的可再生能源配额政策,将可再生能源发电配额制(RPS)列入电力重组方案,并立法实施。这一政策在州议会通过后,由公用事业委员会监管,电力可靠性委员会(ERCT)执行绿色政府交易和跟踪。可再生能源配额由参加电力竞争的45个电力零售商按期售电量比例承安配额义务。对于可再生能源电价高于市场价格部分,一部分由美国联邦政府规定的18美元/mwh的生产税抵扣,另一部分则强制电力零售商购买绿色证书解决。除了RP8外,在2005年的《能源政策法案》中,提出利用金融工具促进可再生能源产业发展。该法案首次引入了清洁可再生能源债券机制,为公共领域的可再生能源项目募集资金,并通过引入贷款担保机制,为可再生能源技术商业化提供资金支持。
此外,美国政府还设立了风电产业发展的前瞻性目标。在2005年《能源政策法案》中,提出在2007~2009期间可再生能源电力比例不得低于3%,2010~2012期间则不得低于5%,2013之后则不得低于7.5%。在2007年布什政府签署的《能源独立与安全法案》中,则预计到2030年风电在美国电力装机中所占比例可提高到20%。
(3)政策实施绩效评价
在有效的政策激励和目标指引下,美国风电产业快速增长。从2005开始,美国风电装机重新超过德国,位居世界第一。应指出的是,这一时期美国核心风电激励政策——生产税收减免政策波动频繁。在1999~2005这六年期间,由于PTC政策在1999、2001、2003年到期后没有获得继续延长,致使后续的2000、2002、2004年风电新增装机容量大幅下降。而在之后分别获得延长后,风电装机进一步快速上升。
3.4优化发展期的政策(2009至今)
(1)政策背景和目标
经过了1999~2008年的快速增长,美国风电产业已形成了较好的发展态势。在2008年奥巴马上台后,推动了美国风电产业获得了新一轮的发展。在这一时期,随着全球减排压力不断增长,美国应对气候变化意愿开始增强。欧洲在气候变化谈判和可再生能源领域的领导地位,也让美国重新审视风电发展对于美国全球霸主地位的意义。此外,2008年金融危机对美国经济增长和就业冲击巨大,通过发展绿色经济促进经济复苏和就业已成为美国决策层的共识。由此,美国摆脱了传统将新能源产业作为单一替代能源的简单认识,而是试图通过发展清洁能源作为关键筹码以保持其唯一世界超级大国的地位。相应地,这一时期美国风电产业政策力度更大也更为灵活,并将目标聚焦在创新激励手段、推动海上风电发展和增加就业上。
(2)主要政策手段
美国风电激励政策的创新主要体现在延长生产税收减免和提出投资税收减免政策。在2009年《美国复苏和再投资法案中》,将PTC政策顺延至2012年,同时还提出风电设施可利用投资税收减免以替代生产税收减免。在2009和2010年新建的风电场可从财政部获得相当于风电设备成本30%的基金支持。
此外,美国积极制定相关政策推动海上风电发展,主要通过制定发展战略、提供资金和技术支持等手段。在2011年3月,美国能源部和内政部共同了《国家海上风电战略:创建美国海上风电产业》,这是美国史上第一个关于海上风电的机构间合作规划。为支持上述战略工作规划,美国能源部长朱棣文和内政部长萨拉查于近日宣布了一系列重大举措,包括投入5050万美元资助海上风电项目和确定几个位于中大西洋的高优先级风能区域。
通过发展风电产业增加就业的政策安排,主要体现在《美国复苏和再投资法案》和同年颁布的《美国清洁能源与安全法案》中。目前,美国为了增加本国就业,积极鼓励美国本国风机制造业的发展,而对国外风机进口则持抵制态度,甚至通过贸易组织进行投诉。2010年12月,因不满中方对风电设备商的补贴政策,美国贸易代表办公室(下称“USTR”)正式向世界贸易组织(WTO)提起争端解决程序。
(3)政策实施绩效评价
在多种利好政策推动下,尽管依然面对生产税收抵免政策具有不确定性的挑战,但这一时期美国风电产业实现了优化发展。这不仅仅体现在装机容量的增长,还包括风机行业整体竞争力的提升,同时实现了陆上风电和海上风电齐头并进的态势。再者,美国风电产业对增加就业的效应逐步呈现出来,目前,美国已有400多家企业进入风机制造业,从业人员达85000人。同时,美国风电产业开始从风机进口向出口转变,其在全球风电产业中的竞争力也不断增强。
4 美国风电产业政策演进的特征
透视美国风电产业政策历程,可发现其呈现四大方面的特征。
4.1政策目标呈有序演替的态势
从上述美国风电产业政策演进可以看出,随着风电产业的发展,其相应的政策目标呈现不断演替的态势(见表2)。
在产业萌芽示范期,相关政策侧重于资助风电技术研发,并积极推动风电入网,进而解决风电的市场问题。在缓慢发展期,政策目标是提升风电产业质量,并通过各种激励手段,着力提高风电竞争力。在快速增长期,则将大力推动风电产业化为主要目标,出台了各种激励政策推进各州风电商业化开发。待风电产业进入优化发展期后,相关政策开始侧重于通过风电产业刺激美国经济复苏和增加就业,开始发挥风电产业的溢出效应。
4.2政策工具多元且兼容性较高
伴随政策目标的变迁,美国风电产业政策工具也趋于多元化。从经济激励手段来看,在萌芽示范期,主要采取投资税收优惠,而后则增加了生产税收优惠、加速折旧、债券和贷款担保等政策。在推进风电产业商业化进程中,各州采用了RPS、MGPO、PBF等多项政策工具。在推进政策工具多元化发展时,各工具之间的兼容性也得到了重视。例如,《2009美国复苏和再投资法案》允许纳税人对新建装置可在可再生电力生产税抵免、投资税抵免以及联邦基金之间任选其一。多元且兼容性较高的政策工具组合拓宽了投资者的选择空间,进而对风电产业发展产生了有效激励。
4.3政策的连续性和波动性并存
美国风电产业政策在三十余年的演进历程中,既保持了一定的连续性,同时也常有波动。由于早期风电开发成本较高,而美国在传统能源领域位居全球霸主地位,故美国国内对风电开发的态度常出现摇摆,进而使相应政策波动频繁。譬如,在石油危机后,美国曾一度加大对风电开发的支持力度,使风电产业出现蓬勃发展。但随着美国不断强化其在全球能源体系中的主导地位,美国石油和天然气供应得以充分保障,再加之风力发电成本过高,风电产业几近停滞。美国生产税收优惠政策在过去二十年中曾多次到期而后又延长,使得风电产业波动显著。事实上,风电政策波动过于频繁是导致美国风电产业落后于丹麦、德国的关键原因。
4.4区域政策引领国家政策演进
由于美国各州具有较大的自治权,再加之各州能源结构和政治倾向不一,故各州对风电开发的积极性和政策支持力度差别甚大。美国联邦政府风电推动力度常落后于一些州政府,州政府通常是美国风电产业发展的先行先试者。加利福尼亚、德克萨斯等都是美国风电产业发展的先行者,在这些州风电取得成功示范后,才积极带动其余州乃至全国风电产业发展。上世纪80年代加州风能计划的成功实施、1999年德克萨斯州可再生能源配额制在推动风电发展的有效执行,均引领着美国风电产业政策的走向。
5 美国风电产业政策演进的影响因素
美国风电产业政策的演进受到诸多方面因素的影响,包括国内和和国外的,政治层面和经济层面的,宏观尺度和微观尺度的,等等。在这些因素中,尤以美国宏观经济形势、能源和气候战略导向、风电产业发展阶段以及国外风电产业政策的影响最为显著。这些因素在风电产业发展各阶段以不同方式相互交织复合,左右着产业政策的演进。
5.1宏观经济形势
宏观经济形势的好坏常常会影响政府对风电产业的重视程度,进而影响风电产业政策走向。在风电产业发展起初,当美国经济增长较快和财政充裕时,通常会加大对风电产业的政策支持力度,而当经济下跌时,则会削减对风电的财政支持,风电政策也趋于保守。然而,这种局面随着风电产业蓬勃发展而产生增加就业和刺激经济增长效应而得以改变。例如,在2008年金融危机之后,尽管美国经济下滑,但依然出台了比较积极的产业政策,其目的就在于将风电产业作为经济复苏和降低失业率的重要手段。
5.2能源与气候变化战略
自石油危机以来,美国能源与气候变化战略发生了多次调整,导致风电产业政策产生波动。在上世纪70年代经历了石油价格暴涨的剧痛后,美国除控制国内能源消费、加快建立石油战略储备,还增加了对可再生能源的投入,故促使风电产业自此起步。进入80年代后期,随着石油价格的回跌,以及初期风电研发成效甚微,美国政府对风电支持力度大幅下降。在90年代,美国将大力开发利用天然气作为重要能源战略,且气候变化政策较为保守,故这一时期风电产业政策支持力度较小,产业发展速度也十分缓慢。在美国奥巴马政府上台之后,美国在面临巨大减排压力和经济疲软的双重压力之下,开始重视可再生能源发展,故在政策支持力度不断加大。
5.3风电产业阶段
摘要总结了科技英文期刊和中文期刊英文摘要中的词汇冗余问题,包括名词、动词和修饰的冗余。通过实例分析这些中式英语的问题所在,并给出编辑修改建议,以唤起向科技英文期刊投稿的作者和编辑同行的关注,尤其是要注意中英文两种语言在思维方式和文化上的差异。关键词科技英文写作冗余词汇语言差异文化差异笔者在编辑《电力系统通信》英文摘要和负责英文期刊ELECTRICITY的管理工作过程中,不断遇到中英文两种语言差异的困扰,这种差异本质上是两种文化、两种思维方式的差异。本文仅就编辑工作中遇到的语言差异的一个方面———英语科技论文写作中的冗余问题予以总结,通过实例说明编辑的处理方法,以期唤起从事科技英文摘要和英文论文写作的作者和期刊编辑同行的注意。下文所有实例中,A为问题句,问题部分以下划线突出;B为编辑修改后的句子。
名词的冗余
较易识别的名词冗余在科技英文摘要、论文投稿或译稿中,有些名词明显多余,因为它们的意思已经包括或隐含在句子的其他元素中。有些不必要的名词并不单独出现,而是与冠词和介词结合成短语的形式出现,在这种情况下,去掉名词时要同时删去冠词和介词。例1中国东西部发电资源分布的不均衡促使电网互联加快了步伐。A:Unbalance of power resources distributed in east and westChina stimulates to accelerate the pace of grid interconnection.B:Unbalance of power resources distributed in east andwest China stimulates to accelerate grid interconnection.例1的A中下划线部分可删去,因为“to accelerate”;=“to increase the pace of”;。例2我国未来经济的发展在很大程度上将受制于能源的供给。A:The development of China's economy in the future will,to a large extent,depend on power supply.B:The development of China's economy will,to a largeextent,depend on power supply.例2的A中,动词的将来时已经足以表达“未来”;,而且“development”;也含“未来”;之意,所以“in the future”;可删去。
不易识别的名词冗余有些冗余的名词可能不太容易一眼看出,但稍加思考,可以发现它们对句子的意思没有任何帮助,如果删去之,会使句子简洁明了。例3那时,中国的电力市场并未真正形成,交易情况并不规范。A:At that time,power market in China was not formedcompletely,and the situation of trading was not normalized.B:At that time,power market in China was not formedcompletely,and its trading was not normalized.“situation”;是一个很容易多余的名词,常可删去。例4当前需重点解决的问题是要为可再生能源开发建立健康的投融资市场。A:The key to the solution lies in establishing a healthyinvestment and financing market for renewable energydevelopment[1].B:The solution is to establish a healthy investment andfinancing market for renewable energy development.“key”;有时是有用的,但也常可以删去,它还会带来更多不必要的词汇,如本句中的“lies in”;。
一、引言
低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式。这种经济模式的实质是能源高效利用、清洁能源开发以及追求绿色GDP的问题。发展低碳经济的核心是实现具有我国特色的能源结构优化。近年来,技术进步及产业结构调整使我国能源结构日趋合理,但仍需进一步改善,特别是大规模的能源浪费现象和低效率利用造成我国产业投入与产出之间存在失衡。本文运用STATA11.0软件分析1978 -2015年我国能源结构对GDP的影响程度,并提出改善我国能源结构的建议。从发展低碳经济出发,优化我国能源结构,大力发展可再生能源,保证高效、清洁的能源利用,构建能源、经济与环境之间的和谐。
二、文献综述
能源与经济之间的关系一直是国内外学者关注的重点,而本文主要探究的是能源消费对经济发展水平的单向因果关系。在此基础上有很多学者对其进行了实证研究,其中,Asafu-Adjaye (2000)以及Soytas和Sari(2003)分别采用了误差修正模型分析亚洲四国和“七国集团”的能源消费与经济增长的相互关系。他们的协整分析结果表明,在这些工业化发达国家中能源消费对促进经济增长具有显著的影响。
近年来,我国关于能源结构的探讨逐步深入。陶冶等(2009)利用熵值法分析我国能源结构与产业结构协调性的演进规律,他指出技术进步与产业调整有助于降低能源污染,并且我国能源结构在逐步趋于合理。林琳(2010)认为我国能源约束明显,供需矛盾突出,能源利用效率低,结构性污染严重,战略资源进口依赖性较严重,能源安全存在隐患,并提出发展低碳经济、改变以煤炭为主的能源结构、大力开发可再生新能源等建议。邹璇(2010)认为能源消费与生态环境、经济增长与技术进步之间存在密切关系,以煤炭为主的能源结构已不适应我国经济发展,发展替代能源,实现传统能源与新能源之间的转换是缓解我国能源供需矛盾及环境压力的重要途径。徐东等(2011)认为我国能源结构发展不平衡,对煤炭依赖程度远大于石油、天然气,能源结构均衡性较差,不能抵抗未来原煤紧缺而带来的经济风险和能源问题。可见,适当减少煤炭资源使用量,开发新能源,提高能源利用率,将能源结构调整与产业结构调整、技术进步相结合,保证较充足的能源储备量是我国未来能源产业发展的重要目标。
三、我国能源结构现状及其存在的问题
能源是人类社会赖以存在的物质条件之一,是经济发展和社会进步的重要资源,能源影响着人类生产和生活的各个层面。能源已经成为我国经济发展的命脉,每一个国家经济实力的提升都有稳定充足的能源供应做基础。我国是世界最大的发展我国家,同时也是世界第二大能源消费国,但我国存在能源结构不合理、能源利用效率低下等问题。因此,“低碳经济”这种新经济发展模式已成为社会经济发展的必然趋势。
1.我国能源结构现状
在世界能源利用的主要常规能源中,我国拥有丰富的煤炭资源,但油、气资源相对短缺。正是这种“富煤、贫油、少气”的能源禀赋特点,决定了我国能源消费结构长期以煤为主。相比一些发达国家,我国能源结构层次低下,属于“低质型”能源结构。据中国统计年鉴2016统计,我国煤炭平均消费量占总能源的71.4%,天然气占19%,石油消费量占3%。由此可以看出我国对煤炭的依赖远远大于世界其他国家,并且在相当长的时期内难以改变。能源消费结构的不合理既不符合国家节能减排的政策要求,也不利于经济可持续发展。因此寻找可再生的新能源,优化能源结构,已经成为我国能源战略的重要落脚点。
2.我国能源发展存在问题
随着我国经济的快速发展,对于能源的消费需求也是越来越大,能源的供需矛盾日益尖锐。我国能源供应紧张使得供需缺口不断扩大,燃煤的大量使用使大气受到压重污染,保护生态刻不容缓。我国的能源发展主要表现为四大问题:一是能源约束明显,供需矛盾突出。我国虽然能源蕴藏量丰富,但人均能源可采储量远低于世界平均水平。二是能源利用效率低。目前,我国经济的快速发展在很大程度上是要靠大量地消耗资源与能源来实现,而现实的能源短缺,使开发利用新能源成为我国建立可持续能源体系、实现能源永续利用的根本出路。三是结构性污染问题。解决好能源问题,在注重供求平衡的同时,也要关注由此带来的生态环境问题,大量的煤炭使用造成了严重的大气污染。四是日益依赖进口石油,能源安全存在隐患。
四、能源消费结构对经济增长的计量分析
能源是我国经济发展的命脉,人类社会对能源的需求首先表现为经济发展对能源的需求。因此,经济发展对能源的需求可以通过经济增长对能源的需求来表示,而能源促进经济发展最终也是通过促进经济增长来实现的。本文在前人研究的基础上,通过建立多元回归模型,运用STATA软件探究我国煤、石油、天然气三大能源的消费结构对经济发展的单向因果关系。
1.模型构建
多元回归分析允许我们明确地控制其他许多同时也影响因变量的因素,所以它更适合于其他条件不变情况下的分析。一般的多元回归模型可以表示为:
Y=β0+β1X1+β2X2+β3X3+......βkXk+u (1)
(1)式中,βj(j=0,1,2…k)为模型参数,X1,X2,X3,…,Xk为解释变量,y为被解释变量,u为误差项。据此,令“历年的GDP值”为Y,“煤炭比重”为X1,“石油比重”为X2,“天然气比重”为X3,得到本文研究的模型:
Y=β0+β1X1+β2X2+β3X3 (2)
2.数据来源
本文研究的对象是能源消费结构与经济水平,因此,数据来源于2016中国统计年鉴1978-2015年我国GDP水平和能源消费水平。
3.回归分析
我国“富煤、贫油、少气”的资源禀赋特点决定了我国能源消费结构长期以煤为主,严重偏离了以油、气为主的世界能源消费结构的主流。近年来,伴随着经济的快速发展,我国能源需求也是迅速增长。但能源供需矛盾尖锐,使得能源面临严重安全威胁。我国积极转变产业结构,调整能源消费结构,顺应时代潮流,构建低碳经济,实现可持续的发展。图1,图2,图3分别给出了我国自改革开放以来,煤炭、石油、天然气的消费比重对经济发展水平的贡献。
对比以上三图可简单的得出结论,随着技术进步和产业结构的调整,我国煤炭消费和石油消费对GDP的贡献逐渐下降,而对天然气等新能源的消费逐渐成为带动经济增长的新趋势。下面将运用STATA11软件,在95%的置信水平下对各能源消费比重与GDP水平进行回归分析,得到方差分析结果和模型检验统计量,进一步验证该结论。
在@著性水平为0.05的情况下,根据图4的回归分析结果可得出以下结论:
(1)回归方程的F统计量通过显著性检验;
(2)根据P值和t值可以看出x1,x2,x3及常数项均通过了显著性检验;
(3)R-sqared=0.9849且Adj R-squared=0.9752,接近1,表示该回归结果有很好的拟合度。
根据回归结果也可以得到回归方程为:
Y=5058466-53780.611X1-58548.9X2+26206.48X3 (3)
4.多重共线性检验
多重共线性是指线性回归模型中的解释变量之间由于存在精确相关关系或高度相关关系而使模型估计失真或难以估计准确。一般来说,利用方差膨胀因子(VIF)可以对解释变量间的多重共线性进行检验,VIF越大,显示共线性越严重。根据经验判断,当0
根据检验结果显示,VIF=7.71
5.异方差检验
经典回归中的同方差是指随着样本观察点x的变化,线性回归模型中随机误差项的方差并不改变,保持为常数;如果的方差对不同的样本观察值各不相同,则称随机误差项具有异方差。异方差检验方法包括布罗施―帕甘异方差检验法和怀特检验法,这里采用怀特检验法对是否存在异方差情况进行检验。
根据图6显示,Prob>chi2=0.0826>0.05,因此证明原假设成立,原始数据不存在异方差情况,显著性检验有意义。
6.自相关检验
如果随机误差项的各期望值之间存在着相关关系,这时,称随机误差项之间存在自相关性或序列相关。这里采用德宾―沃森统计量对是否存在自相关性进行检验。
根据图7显示,在显著水平为0.05的情况下,当k=4,n=33时,DW=0.9414915,且参照DW检验表可得,dl=1.19,du=1.7,因此,DW
7.小结
通过以上计量分析可以整体评价出,由样本得出的回归方程基本符合上述检验,且不存在多重共线性和异方差性,总体解释能力较强。
从分析结果可以看出,当其他变量保持不变时,煤炭消费比重增加会导致GDP减少;同样,石油消费比重增加也会会导致GDP减少;而天然气消费比重增加会导致GDP的增加。
资源的有限性和需求的无限性使得我国亟需转变能源消费结构,开发天然气、太阳能、风能等新型能源,在一定程度上替代传统能源,这不仅能够减少对稀缺资源的浪费,也可以降低环境污染。从长远来看,开发天然气等新能源是我国未来重点研究方向。
五、调整我国能源结构的建议
我国的能源结构特征,决定了我国目前以煤炭为主的能源消费结构短期内不会改变,但从保护生态环境,促进社会经济可持续发展的角度来考虑,就必须发展“新型能源产业”,建设“低碳经济体”,调整产业结构,降低煤炭比重。
1.创建低碳经济体
创建“低碳经济体系”,体现在能源上就是发展“绿色能源体系”,提倡清洁生产。绿色能源可概述为清洁能源和再生能源。从高碳到低碳,最后实现无碳是能源发展转换的规律。目前,能源可持续发展已经成为我国经济发展的一个重要基本方针,为了落实节能减排、发展低碳经济,我国应大力发展可再生能源。同时,也应实现技术的创新,逐步改变以煤碳为主的能源结构,发展核能、风能、太阳能等新能源和可再生能源。
2.调整产业结构
当前,我国还未完全改变“高消耗、高排放、低产出”的粗放型经济增长方式,也未完全改变能源效率低、环境污染严重的局面。能耗高的第二产业在我国产业中所占比重最高,这是造成我国GDP能耗高的主要原因之一。因此,必须调整产业构,发展具有低碳特征的产业。这样就可以在根本上减少碳的使用,从而降低碳排放量,改善污染严重的局面,逐步实现低碳经济。
3.降低煤电比重,保护生态环境
在我国电力产业的发展中,降低煤电的比重是节能减排和保护生态环境的需要。我国电力产业结构的不合理主要表现在电源结构不合理和电源布局不合理这两个方面。因此,推进节能减排,发展我国电力产业,必须调整电源生产结构,优化电源布局结构。构建以优化发展煤电为重点,大力发展水电,积极发展核电,加快发展新能源,合理布局东、中、西部电源结构的电力产业发展模式。
综上所述,优化能源结构是我国能源与环境经济协调发展的客观需要和战略要求,是事关国家前途命运的大事。优化能源结构直接关系着我国社会经济的可持续发展。
因此,国家应从实际国情出发制定一系列相关策略,转变能源管理模式,推动能源节约发展、清洁发展和安全发展。要立足依靠化石能源并大力发展新能源,有计划有步骤地优化能源结构,从而保证经济发展的需要。
六、结论
通过构建经济计量模型,用stata11软件对数据的处理结果可以看出,清洁能源对我国的经济发展具有正向影响。我国作为发展中国家,能源结构不合理导致城乡空气污染不断加剧,严重影响了部分地区的经济发展。基础能源建设是生态环境系统的重要组成部分,对提升我国综合国力发挥着重要作用。未来我国应进一步重视能源结构规划,提高现有能源利用率,合理布局能源开发区域,将产业发展、技术创新与能源利用有效结合。致力于优化能源结构,完善能源系统,确保我国能源和经济安全,为社会经济发展提供良好的外部环境。
参考文献:
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研究[J].环境科学保护,2009(4):102-104.
[4]林琳.基于低碳经济视角的我国能源结构分析[J].开放导
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[9]赵丽霞,魏巍贤.能源与经济增长模型研究[J].预测,
2我国生态建筑的发展
2.1传统民居中的生态因子我国国土幅员辽阔,东西及南北地区气候差异很大,为了能更好的在当地的环境条件下生存下去,多年来各地的人们凭借自己的经验和智慧建造了形式结构多样的建筑。如北方的窑洞、福建的土楼、云贵川的吊脚楼和中原地区的天井民居等都是当地居民结合本地环境特点建造出来的特色原生态建筑,这些传统建筑均蕴含着丰富的生态因子。仅以窑洞为例,其生态因子至少包含以下几个方面,首先,其选址充分考虑人与自然和谐共生的理念,体现了中国古代”天人合一”的哲学思想;其次,施工非常方便,只需简单的工具由少量的人工即可开挖完成,经济成本低;再次,其建造选材非常环保,这种生土材料可以重复和循环使用,对环境造成的影响非常小;最后,窑洞在使用过程中具有很好节能性,在北方冬夏温差极大的情况下,具备冬暖夏凉的效果。2.2现代生态建筑的典型实践我国生态建筑实践从20世纪90年代开始,先后在北京、上海、广州、深圳、杭州、西安等城市广泛开展了大量的研究和实践,经过二十几年的探索,虽然与国外生态建筑的发展仍然存在差距,但是也积累了一些有益经验。其中,比较典型的有北京北潞春小区、上海生态建筑示范楼、广州汇景新城生态小区等。建成于1999年的北京北潞春小区因在能源节约、水处理及垃圾处理等方面的环保设计使其在建成后连续几年获得了国家生态住宅金牌奖。位于上海莘庄工业区的上海生态建筑示范楼是2003年上海市科委重大科技攻关项目的示范工程,项目实现了建筑理念创新、技术集成创新和研发模式创新,成为我国生态建筑技术产品后续研发实验平台和国内外合作交流平台。位于广州市天河区的广州汇景新城,充分利用其自然资源和人文资源,以整体生态理念创造宜人的人居环境,成为其重要的规划设计原则。正是这种生态设计理念,使小区自2000年建设以来获得了与生态相关的多个荣誉称号或奖项,其在小区规划设计、能源与环境、室内环境质量、小区水环境、材料与资源利用等方面均蕴藏和体现了生态建筑的因子。2.3相关规范与评估体系自生态建筑的概念被正式提出以来,生态建筑在世界各国都有了不同程度的发展,相继建立了一系列的评估评价体系或出台了相关的标准规范等。我国1994年审议通过了《中国21世纪议程》,该议程中专列一章对人类住区的可持续发展进行了详细规定,包括改善人类住区环境、促进建筑业可持续发展、建筑节能和提高住区能源利用效率等。2001年,作为我国生态建筑航标灯的《中国生态住宅技术评估手册》,并在3年里连续进行了三次完善、升级,分别从评估体系、评分标准和典型案列三个方面增强人们对生态建筑感性方面的认识,使生态住宅被越来越多的人熟知和认可。随后,又先后了《绿色建筑评价标准》、《中华人民共和国可再生能源法》、《民用建筑节能条列》、《“十二五”建筑节能专项规划》等多部与生态建筑相关的条例。虽然这一系列议程和条例的出台在一定程度上大大促进了我国生态建筑健康、规范的发展,但与英国、美国、日本、德国等生态建筑起步较早的国家相比较而言,都还有待进一步明确、细化和完善,有待加强可操作性。
3存在的主要问题
3.1生态建筑的概念认知不足虽然关于生态建筑、可持续发展建筑和绿色建筑的论文众多,但目前仍存在大量对这些概念缺乏全面认识的现象,这也限制了生态建筑快速健康的发展。当然,生态建筑本身是一新生事物,对这一概念国内外学术界亦存在着一些不同的表述,但其最核心的内容就是要尽量减少因建筑物的建造和日常运行而造成的对地球、对大自然的伤害。因此,生态建筑至少应涉及节地、节能、节约资源和原材料、减少废弃物、无毒、重复使用和循环使用等基本内容。当然要在一幢建筑物内完整、全面地达到上述目标是困难的,但至少应该向这些方面努力,这样才称得上生态建筑,否则只能成为一种赶时髦的招牌。冉茂宇在《现代汉语词典》关于生态建筑的解释基础上进行了进一步的完善,指出生态建筑是根据当地自然、社会和人文环境,借鉴生态学的原理和方法,同时结合建筑学及其相关学科的理论、技术和手段,规划、设计、建造、使用和管理的建筑,它与周围环境成为有机的整体,能够实现自然、建筑、人和社会的和谐统一,符合人类与自然环境共同持续发展的要求。3.2生态建筑的理论研究和实践不同步从20世纪90年代初,我国就开始了生态建筑的理论研究工作,相关著作和研究论文也陆续发表,这些对宣传可持续发展的生态思想及推进我国生态建筑项目的发展都起到了积极作用。但是,国内的生态实践项目虽开展了有些年,却主要还是集中在一些大城市或者依托一些重要事项进行建造,而且大多也仅作为示范项目,没有进行推广和普及,而在一些中等城市、小城市或者是农村除了一些传统民居外,很少看到现代生态建筑的影子。3.3生态建筑技术应用缺乏系统性采用高新技术建造的生态项目较多,生态建筑的实践也主要关注节能和技术集成方面,主要是一些新型材料和新技术的结合使用,缺乏与环境的统筹考虑,缺乏系统性的实践。关于生态建设的理论研究工作也以高技术和传统技术居多,缺乏适用技术方面的理论研究,这也是在实践过程中无法大面积开展生态建筑的原因之一。3.4生态建筑的制度和政策不够完善目前,我国并没有关于规范生态建筑的专门的法律和规范,已有的相关规定虽然在生态建筑发展的过程中都起到了一定的规范作用,但是因为都是针对某个具体领域进行的,而且这些法律规定除少数是专门针对建筑业规定外,其他都是在各领域的法律法规里进行的单列规定,不方便建筑专业人员进行参考。
1.前言
能源是人类社会赖以生存和发展的重要基础。世界能源以化石能源为主的结构特征,使得世界上的化石能源越来越少,甚至走向枯竭,而且化石能源应用过程中会产生比较多的污染,这些问题都一直困扰着人们。作为能源主体的化石能源如煤炭、石油、天然气等是不可再生能源,这就表明了终有一天这些能源会用光用尽的。这种状况更加剧了人们对不可再生能源走向枯竭的危机感。在这种情况下新能源的开发已经成为了迫在眉睫的事情。目前,人们已经找到了多种清洁能源,比如太阳能、风能、核能、潮汐能能等,其中太阳能以其清洁、限制性小、可再生等优点得到了人们的广泛的关注。太阳能的利用形式主要有光热利用、光伏发电利用和光化学转换三种形式,但光热和光化学转化具有很大的局限性,而太阳能光伏发电是以电能为最终输出形式的,在通用性和可存储性上的优势比较明显。
太阳能光伏发电在并网过程中存在着一定的问题,就是所谓的孤岛效应。在分布式光伏发电定义中,孤岛效应是指当电网的部分线路因故障或维修而停电时,停电线路所连的并网发电装置没能及时的检测到电网停电而继续向周围负载供电,这种情况下并网发电装置同周围负载构成一个自给供电的孤岛。孤岛效应会对电网负载、用户及工作人员造成不必要的伤害,所以我们要及时判断孤岛效应,减小孤岛效应的危害。
2.孤岛效应检测方法
在研究孤岛效应检测的过程中,主要有两种方法,一种是被动式孤岛效应检测法,一种是主动式孤岛效应检测法。被动式孤岛检测方法通过监控公共点电压等参数变化来识别孤岛效应的,实现方式简单,成本较低,但检测盲区较大。主动式孤岛检测方法对系统施加一定扰动,使孤岛状态能通过参数变化反应出来而得到辨识,大大减小了孤岛检测的盲区,但实现方式复杂,容易对电网电能质量产生不良影响。
2.1被动式孤岛效应检测
被动式孤岛检测方法可以分为过/欠电压检测法,过/欠频率检测法,电压相位突变法,电压谐波检测法,下面就对这些方法进行简单的介绍。
过/欠电压检测法和过/欠频率检测法是检测公共耦合点处的电压,如果其电压幅值或频率超出了正常工作范围,就立刻停止发电系统的工作。当分布式发电系统与电网处于运行状态时,负载消耗的功率是电网输出功率与分布式发电系统输出的功率之和,公共耦合点的电压由电网决定。当电网断开时,如果分布式系统的有功功率和负载的有功功率不匹配,公共耦合点的电压就会发生变化,当超出了正常的范围时,孤岛效应就会被检测出来。但是,当分布式系统的有功功率和负载的有功功率匹配时,电压的幅值和频率都不会又太大的波动,这时孤岛效应就没有办法检测出来了。
电压相位突变法是通过检测逆变器输出电流和分布式系统输出电压之间的相位差来检测孤岛效应的。通过并网发电系统和电网系统的工作原理我们知道,光伏发电系统可以通过调节逆变器使输出电压与电网一致,但当孤岛效应发生时,电网与负载断开,由于负载阻抗角的作用,会使分布式系统的相位发生突变,超过正常范围的时候,孤岛效应就可以被检测出来。但是,相位差不会导致错误动作的阈值很难确定,因为某些负载(尤其是电动机)启动时,经常引起瞬时相位突变,如果阈值选择过低,就会引起误动作,如果阈值选择过高,当负载的阻抗角较小时,检测就会失败。
电压谐波检测法是通过检测公共点处电压的总谐波失真程度来检测孤岛效应的。当系统处于正常运行状态时,逆变器产生的谐波电流流入的是一个低阻抗电网,这些小的谐波电流与低值的电网阻抗在耦合处的电压响应仅含有非常小的谐波。然而,当系统处于孤岛运行状态时,由于负载中存在非线性负载,这些非线性负荷的电压响应在电流谐波的激励下将会出现高度失真,通常为三次谐波,当谐波超过正常范围时,孤岛效应就被检测出来了。但是,同上种方法一样,这种方法的阈值也很难确定,错误的阈值选择会使孤岛效应的检测不够准确。
2.2主动式孤岛效应检测
主动式孤岛检测方法主要分为主动移频检测方法,主动移相检测方法,电压正反馈式孤岛效应检测方法。
主动移频检测法是通过不断在输出端加一个频率扰动,这个扰动不能太大,否则会引起电能质量的下降,当大电网没有断电时,这个小的扰动会由大电网纠正过来,对负载的供应的电能并没有太大的影响,但是一旦电网断电,频率扰动就会迅速积累,能够很快的超过阈值,孤岛效应就能被检测出来。对于纯阻性和感性负载,主动移频检测法是没有检测盲区的,但是对于容性负载,电压将与电流同频但滞后于电流一定相位角,对频率施加的扰动会被负载相位角抵消了一部分。如果两者正好相抵,则相邻周期间电压过零时间间隔不发生变化,频率不会偏移,孤岛检测失败。
主动移相式孤岛检测方法是一种高效的主动式孤岛检测方法,其原理是通过对输出电能相位施加一个小扰动,在与大电网没有断电时,电网能强制的将这个扰动纠正过来,使耦合点的电压不受扰动的影响,但是一旦与电网脱离,相位扰动就会迅速叠加,直至超过阈值范围,孤岛效应就被检测出来了。该类方法与移频法一样有实现简单、孤岛识别率高等优点,也有类似的弱点,即随着负载品质因数增加,孤岛检测的能力降低。
电压正反馈式孤岛检测技术的工作机理是动态地修改电流给定的幅值,一旦发现公共点电压偏离阈值,就对电流给定的幅值作同向修改,使电压的改变在原方向上进一步增强,直到超出正常范围而判断孤岛。电压正反馈式检测法通过检测电流的波动给定一个反馈系数,反馈系数的大小与负载阻抗的大小相关,与阻抗的性质无关,但是这种检测方法却只适用于小功率负载(及小容量逆变器),不能适用于大功率负载(及大功率逆变器)。
被动式孤岛检测方法通过被动地检测电压、电流等电量的异常变化来检测孤岛,是一种“环境友好型”孤岛检测方式,但有一定的检测盲区;主动式孤岛检测方法通过人为添加扰动并监测电压、频率等电量的变化来检测孤岛,检测更准确有效,但容易“污染”电网。
2.3展望
太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源,随着人们利用太阳能的技术的发展和成熟,太阳能必将成为解决人类能源问题的重要方法之一。我们有理由相信,在不久的将来,随着孤岛效应检测技术的进步,分布式并网光伏发电必将有更为广泛的应用。 [科]
【参考文献】
[1]刘芙蓉.并网型户用光伏系统的孤岛检测技术研究.华中科技大学博士论文,2008.
[2]李盛伟.微型电网故障分析及电能质量控制技术研究.天津大学硕士论文,2009.
[3]赵为.太阳能光伏并网发电系统的研究.合肥工业大学博士论文,2003.