人类所面临的能源问题及可行性方案研究_能源项目可行性研究

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人类所面临的能源问题及可行性方案研究

摘要:石油危矣！天然气危矣！常规能源危矣！与日俱增的能源需求与能源迅速减少产生巨大的矛盾，世界经济动荡，并且引发了掠夺石油能源的战争，硝烟四起。以石油为代表的常规能源将近枯竭，而新能源大规模替代常规能源的技术尚未成熟，我们该何去何从，去获得我们懒以生存的能源，延续我们人类的文明呢？

关键词：能源危机

太阳能

可行性 一．选题意义及背景

（1）选题的背景

在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心问题，也是我国社会经济发展的重要问题。能源危机是指因为能源供应短缺或是价格上涨而影响经济。这通常涉及到石油、电力或其他自然资源的短缺。能源危机通常会造成经济衰退。经济又与政治文化有着紧密的联系，可见，能源危机是全球性的关键问题，假设地球真的面临了能源危机，那么地球就必然会自我毁灭，因为人们根本无法生存。克服能源危机的出路：大力发展可再生能源。用可再生能源和原料全面取代生化资源，进行一场新的工业革命，不仅是出于生存的原因；与之相连的是世界经济的可持续发展。然而其它的可再生能源例如风能、水能等都具有地域性的特点，无法再全世界范围大规模利用其发电。因此本文对这些问题进行了分析，在一次能源耗尽而核聚变又不能开发情况下的过渡时期的解决方案。（2）选题的意义

面对飞速发展的经济，必须要有一个强有力的能源供应来保证现代化建设。因此我国现阶段能源中存在的问题，要加快研发低能耗或者无污染的新能源的同时大力节能，减少能源的损耗，合理控制污染能源的使用量，增加绿色能源的使用。通过对比各种可再生能源之后，在一次能源耗尽而核聚变不能实现的情况下，太阳能能很好的伴我们度过这个过渡时期。虽然具有许多局限性，但是其具有不可比拟的优点，可行性高。二．当前人类所面临的能源问题

自从第三次科技革命以来，能源成了国家经济的命脉，而能源是有限的，特别是常规能源。于是在各个大国之间引发了一些与石油有关或者纯粹为了石油的战争。从刚过不久的利比亚战争到早些时候的伊拉克战争和中东战争都与石油脱不了关系，尤其是利比亚战争和伊拉克战争都是美国为了控制石油而发起的赤裸裸的侵略，还美名其曰实行人道主义。美国从这些国家的石油中获得了丰厚的利益，也引起了石油价格的新一轮上涨，石油问题凸显。

然而像石油一样的常规能源是有限的，而且是不可再生的。据1993年世界能源委员会对石油的综合估计，可支配的化石能源的极限，大约为1180—1510亿吨。以1995年世界石油的开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050年左右宣告枯竭。天然气储备估计在13100—152900兆立方米，年开采量维持在2300兆立方米，将在57—65年内枯竭，煤的储量约为5600亿吨，1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年。这些数据无不表明能源危机时代已经到来。虽然这些数据可能会因为新发现的矿藏而有所改变，但是我们必须意识到，我们现在的能源消耗规模也变得越来越大。仅以我们国家为例：我国从1993年到2003年这十年期间，石油从140.5百万吨增长到275.2百万吨，煤从570.3百万吨油当量到799.7百万吨油当量，而且呈不断上涨之势。能源供求关系势必越来越严峻。

虽然能源问题已经凸显，但是人们在能源利用过程中的粗放利用却得不到解决，加速了本来就稀缺的自然资源走向枯竭。因为能源供应短缺和价格上涨而影响经济的能源危机在世界各国普遍存在。与此同时各国也加紧了应对能源短缺问题，如建立战略石油储备与开发新能源，但事情总没有我们想像的简单，利用各种新能源代替常规能源最理想的估算，也只能取代约50%的常规能源，如果要达到100%的取代，还需100年的研发努力，这就决定了应付能源危机的极度急迫性。

三．可替代常规能源的新能源

目前我们能利用的新能源有核能，风能，生物能和太阳能等。目前实际运行中应该以核能最受人瞩目，日本在第一次石油危机中吸取了教训，进行了大规模的产业调整，并利用能源科学增加了节能设备的利用，提升了核电发电量，在第二次石油危机中经济保持了33.5%的增长率。另一利用核能成功的典范是法国，据法国工业部能源与原材料总司（DGEMP），以及法国工业部能源观察研究所（Observatoire de l`Energie au Ministere de l`Industrie）提供的法国2006年度电力生产统计数据显示，目前，核电占法国电力产量的比重超过78%。但日本福岛核事故沉重打击了全球核能产业，对世界各国的核电政策造成了不同的影响，虽然人类不可能放弃核能，但人们重拾信心需要一段时间。丹麦则是利用风能的典范，在过去的25年里,丹麦经济增长了75%,而能源消耗总量却基本不变,这个北欧小国创造的奇迹让全世界为之动容,因此获得了“全球气候领跑者”的赞誉。这就是丹麦利用风能发电所创造的奇迹！

生物能是现在很多国家进行试验的可再生能源项目，巴西从1975年开始实施“酒精替代计划”目前每年生产约四十亿加仑乙醇，已使温室气体排放减少了百分之二十，替代了相当一部分常规能源。美国于1992年开始鼓励使用乙醇作为新配方汽油的充氧剂，大大促进了美国燃料乙醇的发展；日本也从1983开始实施燃料乙醇的开发计划，重点开发利用农、林废物等未利用资源直接发酵生产乙醇的技术。中国政府也非常重视开发乙醇汽油，将生产燃料乙醇列入了国家“十五”示范工程重大项目。“十一五”中国全面推广使用“车用乙醇汽油”并且已颁布了“变性燃料乙醇”和“车用乙醇汽油”两项产品的国家标准。

但是从长远看，利用核能发电的原材料是铀，目前铀的年开采量为6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期，核聚变到2050年还没有实现的希望。虽然核能发电具有不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。发电过程不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定等优点。但按世界能源委员会的估计也不能维持很久，毕竟人类发展不可能只剩下一两百年。所以可再生能源才是我们所追求解决问题的所在。虽然目前我们的技术未达到大规模开发的程度，但是我们必须大力研发。

四．新能源替代常规能源的可行性方案

每个国家都有不同的地理环境，这也就决定了各个国家要因地制宜地选择自己可行的能源替代方案。在风能丰富的地方进行大规模的风能发电，在生物资源和温度适合的地方大力发展生物能发电，有条件的国家利用核能和太阳能发电。但在开发新能源的同时不能顾此失彼，要充分发挥水能发电的技术成熟来减轻新能源的压力。

我认为我们人类长远解决能源问题还必须依赖给予我们一切的太阳，只有太阳才能满足我们对能源的巨大需求。最重要的一点是它相对于我们来说几乎接近永恒！据天文物理学家的计算表明，太阳系还能存在45亿年，每年太阳提供的能量是世界人口商品消费量的1.5万倍。光伏电力的应用如在德国每平方米每年的平均日照量为1100千瓦时。电力的总需求约为5000千瓦时的电力，光伏技术的年平均功率约为太阳辐射量的10%，依光伏设备生产5000亿千瓦时的电力，需要5000平方公里的光伏转化模板面积，明智的做法是是用相关的设备安装在建筑物的表面，在德国，这一做法意味着只需不到10%的建筑物顶部。可见太阳能替代常规能源具有巨大的优越性。太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件也不消耗燃料，并且不排放包括温室气体在内的任何物质，具有无噪声、无污染的特点；太阳能资源没有地域限制，分布广泛且取之不尽，用之不竭。因此，与其它新型发电技术(风力发电与生物质能发电等)相比，太阳能光伏发电是一种具可持续发展理想特征(最丰富的资源和最洁净的发电过各)的可再生能源发电技术，其主要优点有以下几点：

1、太阳能资源取之不尽，用之不竭，照射到地球上的太阳能要比人类目前消耗的能量大6000倍。而且太阳能在地球上分布广泛，只要有光照的地方就可以使用光伏发电系统，不受地域、海拔等因素的限制。

2、太阳能资源随处可得，可就近供电。不必长距离输送，避免了长距离输电线路所造成的电能损失，同时也节省了输电成本。这同时也为家用太阳能发电系统在输电不便的西部大规模使用提供了条件。

3、太阳能光伏发电的能量转换过程简单，是直接从光子到电子的转换，没有中间过程(如热能转换为机械能，机械能转换为电磁能等)和机械运动，不存在机械磨损。根据热力学分析，光伏发电具有很高的理论发电效率，可达80%以上，技术开发潜力巨大。

4、太阳能光伏发电本身不使用燃料，不排放包括温室气体和其他废气在内的任何物质，不污染空气，不产生噪声，对环境友好，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定而造成的冲击，是真正绿色环保的新型可再生能源。

5、太阳能光伏发电过程不需要冷却水，可以安装在没有水的荒漠戈壁上。光伏发电还可以很方便地与建筑物结合，构成光伏建筑一体化发电系统，不需要单独占地，可节省宝贵的土地资源。

6、太阳能光伏发电无机械传动部件，操作、维护简单，运行稳定可靠。一套光伏发电系统只要有太阳能电池组件就能发电，加之自动控制技术的广泛采用，基本上可实现无人值守，维护成本低。

7、太阳能光伏发电工作性能稳定可靠，使用寿命(30年以上)。晶体硅太阳能电池寿命可达20~35年。在光伏发电系统中，只要设计合理、造型适当，蓄电池的寿命也可长达10~15年。

8、太阳能电池组件结构简单，体积小，重量轻，便于运输和安装。光伏发电系统建设周期短，而用根据用电负荷容量可大可小，方便灵活，极易组合、扩容。

不可忽视，太阳能技术大规模应用在现在技术水平来说并不现实，而且缺乏完整的激励政策和投入力度的不够，但是它具有的优越性是无法比拟的，在开发利用中我们还需做到：（1）提高太阳能应用的地位

（2）加大投入，加快太阳能的应用步伐（3）制定一系列优惠政策，促进产业发展（4）扩大国际交流，开展国际合作

（5）制定长远规划，上升到国家发展战略规划，综合开发利用

太阳能近期虽不可能大规模开发，但随着能源危机的加剧，我想就目前人类文明来说，这是不二的选择，月球上的资源更不可能大规模利用。

五．结束语

能源问题是一个长久问题，需要我们人与人之间、国与国之间共同努力。常规能源枯竭几乎已成定局，在新能源的开发利用中，我们要有长远目光，逐步推进太阳能的利用，促进经济社会的发展。我们希望在常规能源枯竭之前能够掌握好核聚变发电的技术，但是我们也必须做好最坏的准备，只有事前做好准备，才不至于到时候面对这样无以为继的局面手忙脚乱。

姓名：马笑笑

学号：5801412042