新能源发展的技术瓶颈
彭官明，吴朝阳
(昆明工业职业技术学院，昆明 650302)
能源是人类进步和社会发展的基础，是衡量社会生产力和物质文明的重要标志，并且关系着社会可持续发展和文明建设，在当今社会，科学技术发展、国民经济繁荣、国防建设和社会水平进步都必须以能源供应为基础[1-3]。
能源是现代生产的动力来源，现代工业和现代农业发展都离不开能源的供应，在所有生产活动进行的过程中都离不开能源的消耗。一个国家能源开采水平也直接反应人类生活水平的变化，在人类生活中，衣食住行都离不开能源的支持。为了人类文明和社会的可持续发展，应该进一步开展新能源的研究与应用，为保障社会进步与各项生产活动的进行提供源源不断的能源供应。但是目前，关于新能源技术的开采与利用各个国家的研究水平参差不齐[4]。
针对以上问题，本研究以新能源发展概述为切入点，系统论述了目前常见新能源类型及应用技术发展现状，针对目前我国新能源技术发展中存在的问题提出未来我国新能源技术发展方向与研究重点，研究结果以期为全面提升我国新能源技术的应用与发展提供参考。
1.1 新能源的分类
能源主要是指向人类提供各种能量和动力的物质能源。目前，常见的能源主要包括水力能、风能、太阳能、地热能、燃料、石油等。能源主要从以下几个方面进行分类[5]。
1)按照能源的来源可以分为3类。一是地球本身蕴含的能源，如核能、地热能等；
二是地球以外的能量，如太阳能及由太阳能转化而来的风能、水力能和化石能源(煤炭、石油、天然气)等；
三是来自月球和太阳对地球的引力作用，如潮汐能。
2)按照开发是否存在污染可以分为清洁能源和非清洁能源，清洁能源目前主要包括太阳能、风能和水力能等，对环境污染较大的能源主要包括煤炭、石油和天然气等。
1.2 国内外能源发展现状
在世界经济高速发展的今天，能源相关应用技术已上升到国家战略高度，直接关系到国家的发展与世界安宁。世界部分国家能源应用情况如下。
1.2.1 国外能源发展现状
美国是世界上主要的能源生产国和消费国，石油是美国战略的核心能源，以美国为主的七大石油公司逐渐控制了世界石油生产、输送和销售的各个环节。美国通过进一步建立国际能源合作机制扩大石油供应，通过发达的期货市场基本实现了对石油的掌握和控制，在石油储备和应对石油危机等方面发挥了重要作用。俄罗斯在未来能源战略中指出，计划在2035年将把向亚洲出口的石油销量翻倍，俄罗斯天然气工业股份公司将在30年内每年向中国石油天然气集团供应约380亿m3天然气，相当于我国天然气消费量的23%左右。日本是能源匮乏国，同时也是世界上最大的能源消费国和进口国，经济发展所需的能源主要依赖于进口，85%的煤炭资源需要进口，同时也需要进口大量的天然气，这种情况决定了日本发展将会面临较多的能源安全问题，但是日本在节能技术和能源管理技术等方面较为先进。
1.2.2 国内能源发展现状
我国是世界上最大的发展中国家，随着人均GDP的生长，中国逐渐成为了能源生产大国和消费大国。我国主要以煤炭资源为主要能源，煤炭在我国能源消费中占据主要地位，石油和天然气资源相对不足。煤炭资源的大量应用也带来了一系列的环境污染与发展问题，用天然气代替煤炭应用是发展的重要举措。
2.1 太阳能及其应用
太阳是距离地球最近的恒星，也是太阳系的中心，太阳可以给地球带来光和热，形成了人类赖以生存的条件和环境。据目前太阳产生的能量估算，氢储量可以维持约600亿年，太阳能可以被认为是取之不尽用之不竭的能源之一，太阳能资源的开采和利用技术直接关系人类以后的生存与发展。
2.1.1 概念
狭义的太阳能主要是指太阳辐射到地球表面的能量，广义的太阳能资源不仅包含太阳直接辐射到地球的能量，还包括太阳能产生的间接资源，如风能、海洋能和潮汐能。
2.1.2 太阳能应用特点
与常规能源相比，太阳能具有数量巨大、时间长久、应用普遍和情节安全的应用优势，太阳能不需要相关开采和运输，也不会存在“垄断”现象，且没有污染，使用较为安全。但是太阳能的应用也存在一些缺点，具有一定的分散性、间断性和不稳定性，使用效率低且开发成本较高。目前，世界各国对太阳能应用的主要方向也是降低成本和提高效率，提升自身国家经济竞争实力。我国太阳能资源系统划分如表1所示。
表1 我国太阳能资源区划系统及分布特征
2.2 风能及其应用
风能为清洁能源，风能设施大多数为立体化设施，可以保护生态环境，但是风力发电会产生一定的噪声，干扰鸟类。风力发电是将风的动能转化为机械能，再将机械能转化为电能的装置，其主要工作原理如图1所示。
图1 风能应用原理
2.3 生物质能及其应用
2.3.1 概念与特点
生物质能主要是利用光合作用而形成的各类有机体，主要包括所有动植物和微生物。生物质能主要是以将太阳能转化为化学能的形式储存在生物之中，以生物为载体储存能量，进而转化为相关燃料。其演化过程与应用原理如图2所示。生物质能具有清洁、充足和可循环的应用特点。
图2 生物质能生成和演化过程
2.3.2 生物质能利用技术
生物质能转换技术如图3所示，主要包括物理转换、化学转换和生物转换。
图3 生物质能利用技术
3.1 新能源政策和法律法规不完善
我国在2005年出台了《可再生能源法》，颁布了一系列新能源和可再生资源相关的法律政策，促进了我国新能源技术的进一步发展。但是，我国新能源产业进展较为缓慢，在技术创新方面，在原料供应、技术创新、设备购买与维护等方面普遍面临亏损。因此，现有的新能源政策与相关法律法规不能满足新能源产业的创新发展需求。如缺乏相应的政策取向、奖惩措施和相应的资源规划与评价基础等。
3.2 新能源发电成本较高
新能源技术应用过程中，“成本”是衡量新能源技术的重要评价标准之一。目前，我国利用可再生资源发电的主要组成结构如图4所示。在我国，目前关于海洋能、核能等由于资源不丰富，转化成本较高，因此应用较少。目前，我国主要以风能、电能和太阳能作为主要发电资源。但是由于风能资源的建设条件与管理水平相对较为落后，因此，发电成本较高。从地区来看，东部沿海地区电力成本显著高于内地用电成本，长此以往，将会增加各地区的用电负担，降低新能源技术的应用价值性。
图4 新能源发电组成结构
能源是世界各个国家的发展技术与必备条件，本研究通过系统论述常见的新能源技术的概念、特点与应用现状，提出目前新能源技术发展的瓶颈，并总结出未来新能源技术应该建立多元化新能源技术供应体系，立足多元供应安全，大力推动新能源技术的应用，以绿色低碳为导向，将其他高新技术与新能源应用技术相结合，将新能源技术的应用与开采带动各个产业的发展。另一方面，加强国际合作，实现开放条件下的能源共享，在能源生产和消费中加强国家合作，有效利用世界新能源。
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