解決目前能源危機(jī)的探索和若干設(shè)想

郭傳志

山西省電力公司運(yùn)城供電公司 043600

引言

人類發(fā)展過程中，產(chǎn)生了諸多問題，甚至威脅到人類賴以生存的家園。人類目前利用的大部分能源歸根結(jié)底都來自于質(zhì)能轉(zhuǎn)換。太陽和地球質(zhì)量巨大，只要人類合理利用質(zhì)能轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的能量，由愛因斯坦質(zhì)能轉(zhuǎn)換公式E=mc2可知，星體極少的一部分質(zhì)量消耗產(chǎn)生的能量，足以滿足人類的能量需求，而且對人類而言是“取之不盡，用之不竭”的。

1 增加能量來源

增加能量來源主要有以下兩個(gè)途徑：

第一：合理利用宇宙中存在的能量，將非常規(guī)能源通過生物質(zhì)能發(fā)電站、潮汐發(fā)電站、太陽能發(fā)電站、水利發(fā)電站、風(fēng)力發(fā)電站等轉(zhuǎn)化成電能利用是較為理想的利用方式。

第二：利用核反應(yīng)堆通過質(zhì)能轉(zhuǎn)換將地球上的物質(zhì)轉(zhuǎn)換成能量利用，或者將地球本身蘊(yùn)含的能量有效利用。

2 減少能量損耗

減少能量利用中的損耗可從以下方面入手：

第一：高效的利用能源。我國對能源和其它礦產(chǎn)資源的利用形式極為粗放，如上文所述，能源并不稀缺，只是現(xiàn)有的技術(shù)水平尚無法充分利用，傳統(tǒng)的能源消費(fèi)方式把稀缺的不可再生礦產(chǎn)資源作為能源白白消耗。例如煤炭和石油等不可再生資源有著目前尚未發(fā)現(xiàn)的各種效益更大的利用方式，現(xiàn)已知的就有化工、制藥、食品添加劑等。但現(xiàn)在煤炭、石油等礦產(chǎn)資源絕大部分通過粗放的燃燒、發(fā)電等形式轉(zhuǎn)化成能源利用，少部分在化工上使用，主要原因是這些資源的利用成本十分低廉，經(jīng)濟(jì)效益很好，而現(xiàn)有的技術(shù)水平來說，新能源的利用成本極為高昂。在新能源尚無力開發(fā)，能量供應(yīng)主要依靠不可再生的常規(guī)化石燃料的今天，淘汰“高污染”，“低效率”，“高耗能”的企業(yè)就顯得尤為重要。

第二：加快推進(jìn)智能電網(wǎng)建設(shè)。大電網(wǎng)，大運(yùn)行能極大的改善電能質(zhì)量，減少電壓和頻率波動，提高供電可靠性，減少停電造成的損失，靈活的電網(wǎng)運(yùn)行方式能極大的提高能源的利用效率，減少能源的損耗。

第三 ：發(fā)展特高壓輸電。由于我國人口分布不平衡，經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平不平衡導(dǎo)致能源資源分布和能源消費(fèi)極不平衡。西部人煙稀少，資源豐富，能源消費(fèi)極少。能源主要通過以下方式傳輸?shù)街袞|部主要能源消費(fèi)地區(qū)：（1）：原煤、石油運(yùn)輸。（2）：通過天然氣管道“西氣東輸”。（3）能源資源就地發(fā)電后通過高壓、特高壓“電能高速公路”傳輸?shù)街袞|部主要能源消費(fèi)地區(qū)。特高壓輸電對導(dǎo)線截面積要求少，節(jié)省導(dǎo)體材料，電流小，傳輸過程中電能損耗小，是一種經(jīng)濟(jì)效益極高的能量輸送方式。上述三種方式中，第三種方式最高效快捷和環(huán)保。

第四：大力推進(jìn)建筑節(jié)能。建筑能耗已經(jīng)占我國社會總能耗的30%。因此，推進(jìn)建筑節(jié)能將能大幅改善能源供應(yīng)不足。建筑節(jié)能應(yīng)當(dāng)作為我國節(jié)能工作的重點(diǎn)。加強(qiáng)建筑節(jié)能方面人才的培養(yǎng)，促進(jìn)新型墻體材料的研制，引導(dǎo)建筑節(jié)能投資，提高外墻的保溫性能、改善外窗的保溫性和氣密性，減少能量耗散是目前建筑節(jié)能的切入點(diǎn)。如采用塑料門窗，中空玻璃，墻體保溫層等。除此之外，還可仿效發(fā)達(dá)國家，在建筑物頂部安裝光伏發(fā)電裝置。歐洲21世紀(jì)智能電網(wǎng)發(fā)展的趨勢是構(gòu)建一個(gè)分散電網(wǎng)。這個(gè)分散電網(wǎng)的特征是分布式發(fā)電與交互式供電。它主要關(guān)注配電網(wǎng)與用戶的雙向互動、雙向潮流和信息流。它的配電網(wǎng)既是主動的，又是集分散發(fā)電于一體的。鑒于當(dāng)前中國的基本國情和能源消費(fèi)現(xiàn)狀，中國電網(wǎng)的發(fā)展方向則是大容量和超高壓。中國適宜建立統(tǒng)一或聯(lián)合的特高壓電網(wǎng)，統(tǒng)一或協(xié)調(diào)規(guī)劃建設(shè)、統(tǒng)一調(diào)度和運(yùn)行。

第五：加快電力市場建設(shè)，優(yōu)化服務(wù)模式，創(chuàng)新電費(fèi)收繳模式，積極推廣階梯電價(jià)、分分時(shí)電價(jià)和探索建立電能期貨交易市場。用階梯電價(jià)促進(jìn)居民節(jié)省能源，在不影響正常生活的情況下合理減少用電量。分時(shí)電價(jià)根據(jù)用電高峰季節(jié)、高峰時(shí)段和用電低谷季節(jié)、低谷時(shí)段區(qū)別制定電價(jià)，通過價(jià)格激勵機(jī)制調(diào)節(jié)峰谷電量，減少峰谷電量差，減少火電廠啟停機(jī)的巨大能量損耗和高昂的啟停機(jī)成本，減少電能消費(fèi)旺季電氣設(shè)備過負(fù)荷的情況，減少變電設(shè)備因過負(fù)荷而損壞的維護(hù)成本和停電損失，使各種變電設(shè)備的容量得到合理利用，提高設(shè)備利用效率。探索建立有序的電能期貨交易市場，通過電能期貨市場了解未來的電能需求情況，有針對性的進(jìn)行電力投資，極大的減少電力投資風(fēng)險(xiǎn)，避免重復(fù)建設(shè)，降低設(shè)備的閑置率，使設(shè)備備用容量得到最高效的利用。

第六：智能節(jié)能產(chǎn)品的研發(fā)和推廣。我國節(jié)能產(chǎn)品的發(fā)展還不盡如人意，電動機(jī)啟動時(shí)，啟動電流約為額定電流的6～7倍，電機(jī)啟動損失較多能量，目前，節(jié)能產(chǎn)品大都是針對企業(yè)用戶，采用內(nèi)置無功補(bǔ)償裝置，提高功率因數(shù)，降低損耗。居民家庭用電的節(jié)能主要靠給予節(jié)能家電補(bǔ)貼的方式促進(jìn)。由于居民的節(jié)能意識較差，日常電器的不合理使用以及用戶沒有關(guān)閉家電后切斷電源的習(xí)慣，電器內(nèi)電氣元件充放電也浪費(fèi)較多能源。我國人口眾多，推廣定時(shí)自動斷電插座，將能節(jié)省出巨大的能量用于生產(chǎn)建設(shè)，我國以2010年11月1日零時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)時(shí)點(diǎn)進(jìn)行的第六次全國人口普查顯示：大陸31個(gè)省、自治區(qū)、直轄市共有家庭401517330個(gè)。假定每天每個(gè)家庭家用電器空載損耗僅為1kw·h，全國一天家用電器空載損耗就達(dá)4億kw·h，每年白白浪費(fèi)電能高達(dá)1.46千億kw·h。2011年晉城市地方129座煤礦原煤產(chǎn)量僅為5119.3萬噸，如果以煤耗率400g／（kw·h）計(jì)算，我國居民每年浪費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)煤5840萬噸！

第七：逐步建設(shè)電動汽車充換電站，滿足將來私家車的能源動力需求。貨運(yùn)量較大的長途運(yùn)輸路線建設(shè)以電能為主要動力的貨運(yùn)專用運(yùn)輸線路。人流量較大的城市線路建設(shè)和推廣空軌，減少交通運(yùn)輸對化石燃料的消耗。近年來，我國交通運(yùn)輸業(yè)能耗增長率總體上高于全社會能耗增長率，占全社會能耗比重基本維持在7.5%左右。隨著信息革命的推進(jìn)隨著國民受教育水平的提高，網(wǎng)購規(guī)模迅速擴(kuò)大。我國電子商務(wù)的迅猛發(fā)展，必將促進(jìn)物流行業(yè)大發(fā)展。汽車貨運(yùn)對燃油的消耗和對環(huán)境的污染也不容忽視，現(xiàn)有的蓄電池制造技術(shù)無法滿足貨運(yùn)汽車的動力和能量需求，電機(jī)制造技術(shù)也無法滿足電動貨運(yùn)汽車的要求。這就有必要建設(shè)專用電力貨運(yùn)通道。

3 結(jié)束語

總之，從根本上解決能源供需不平衡的問題應(yīng)從供給和需求兩方面入手。我國是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國，能源生產(chǎn)和消費(fèi)上微小的節(jié)能改進(jìn)，只要得到推廣使用，都能產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。此外，新能源開發(fā)利用方面，頁巖氣、人造龍卷風(fēng)，可燃冰，溫差發(fā)電，地球板塊運(yùn)動能量發(fā)電也需要進(jìn)一步深入的研究，有效利用這些新能源，不僅能解決人類發(fā)展過程中的能源危機(jī)，還能減少強(qiáng)烈自然災(zāi)害造成的巨大破壞。能源消費(fèi)方面，生物柴油發(fā)動機(jī)在混合動力汽車上的應(yīng)用，也是減少化石燃料消耗，實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)可持續(xù)發(fā)展，減少大氣污染物排放的有效途徑。

[1]宋永華.楊霞.以智能電網(wǎng)解決21世紀(jì)電力供應(yīng)面臨的挑戰(zhàn).北京:電力技術(shù)經(jīng)濟(jì),第21卷第6 期2009年12月