新時代背景下新能源技術(shù)應(yīng)用及發(fā)展策略

郭紀(jì)垣(北京化工大學(xué)，北京 102202)

0 引言

隨著國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國國民對石油、天然氣等傳統(tǒng)能源的需求日益增加，傳統(tǒng)化石能源供給日趨緊張，而國際能源貿(mào)易也會隨著國際政治經(jīng)濟(jì)局勢的變化而產(chǎn)生較大的不確定性，因而依賴于進(jìn)口化石能源解決國內(nèi)能源需求問題的路徑顯然是不可持續(xù)的，也是不安全和不可取的。只有大力發(fā)展生物質(zhì)能、風(fēng)能、太陽能等可再生能源，才會從根本上解決國家發(fā)展能源緊缺問題，滿足人民日益增長的能源需求和自我發(fā)展需求，實現(xiàn)國家復(fù)興的宏偉目標(biāo)。國家“十三五”規(guī)劃明確提出“節(jié)約、安全、清潔”的綠色發(fā)展方針，有序?qū)嵤皠?chuàng)新驅(qū)動、節(jié)能優(yōu)先、立足國內(nèi)、綠色低碳”新能源戰(zhàn)略，為新能源可持續(xù)發(fā)展指明了前進(jìn)的方向。

1 新能源的涵義及特征

新能源通常是指以新技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)，對太陽能、風(fēng)能、海洋能等可再生能源加以開發(fā)和轉(zhuǎn)換，使之成為便于人類生活和工作運(yùn)用，推動社會進(jìn)步的新型能源型式。其核心內(nèi)涵就是以能源新技術(shù)完成對當(dāng)前地球上可再生能源的開發(fā)和利用，推動人類可持續(xù)向前發(fā)展和進(jìn)步[1]。新能源的特征主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 新能源具有永續(xù)利用價值

風(fēng)能、太陽能、潮汐能等新能源普遍具有可再生的特性，因而人類可通過循環(huán)開發(fā)實現(xiàn)永續(xù)利用的可持續(xù)發(fā)展目的。例如太陽能主要來自于太陽運(yùn)轉(zhuǎn)過程中發(fā)光發(fā)熱所產(chǎn)生和傳導(dǎo)的能量，而太陽這種發(fā)光發(fā)熱運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象在宇宙天體里是永續(xù)存在的，因而對太陽能的采集攫取也是可以永續(xù)進(jìn)行的，因而充分體現(xiàn)了新能源的永續(xù)利用價值。人類可以通過對太陽能的轉(zhuǎn)化利用，不斷服務(wù)于人類社會的發(fā)展進(jìn)步[2]。

1.2 應(yīng)用的低密度性

風(fēng)能、波浪能、地?zé)崮艿瓤稍偕茉吹默F(xiàn)有空間巨大，再生速度迅捷，而基于現(xiàn)有技術(shù)與戰(zhàn)略認(rèn)知忽略，人類對其開發(fā)利用的密度往往很低，使其具有應(yīng)用的低密度性特點。例如風(fēng)能在太陽照射條件下所蘊(yùn)藏的能量是巨大而永不枯竭的，目前估計每年生成的能級達(dá)到253 GW，而2020年開發(fā)利用量也僅為20 GW左右，其余能級均隨風(fēng)消逝。因而加快風(fēng)能利用新技術(shù)革新，進(jìn)而提高風(fēng)能利用效率是很有必要的。

1.3 清潔環(huán)保性

核能、氫能、洋流能等可再生能源往往為非碳能源或極低碳能源，在綠色新能源生產(chǎn)過程中不需要碳鏈物質(zhì)化合反應(yīng)，因而不會產(chǎn)生化合污染物，不會對自然環(huán)境造成污染和破壞，清潔無污染，因而具有鮮明的清潔環(huán)保性[3]。例如氫能源在空氣中不會聚集，無味無毒，轉(zhuǎn)化反應(yīng)終產(chǎn)物只有水，無其他任何污染物，從而有效地保證了氫能源使用的安全性和清潔性。

1.4 分布廣泛性

新能源種類繁多，分布廣泛，不同地域的人們可以根據(jù)自身技術(shù)優(yōu)勢和資源稟賦優(yōu)勢進(jìn)行差別化攫取利用和適應(yīng)性分散利用。例如海洋能廣泛分布于黃海、渤海、東海、南海等毗海城市，風(fēng)能廣泛分布于華北、東北、西北等多風(fēng)干旱省份地區(qū)，而太陽能則廣泛分布于日照充足的全國各地。各地區(qū)因地制宜地對綠色新能源進(jìn)行綜合性開發(fā)利用是國家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級的必然選擇。

2 新能源開發(fā)的作用及意義

不斷加大綠色新能源開發(fā)研究，加快新能源技術(shù)轉(zhuǎn)化利用，不僅對提高可再生能源利用效率，促進(jìn)社會動能轉(zhuǎn)換革命有重要推動作用，而且對提高人類社會可持續(xù)發(fā)展的安全性，解決不可再生資源日趨枯竭的矛盾性問題具有重大的促進(jìn)作用，成為國家戰(zhàn)略安全的重要內(nèi)容。

2.1 新能源發(fā)展戰(zhàn)略占據(jù)世界能源戰(zhàn)略主流地位

化石能源的使用日益向枯竭化方向發(fā)展，當(dāng)前世界各國普遍認(rèn)識到搶奪新能源技術(shù)制高點的重要性，紛紛制定出臺本國的新能源發(fā)展規(guī)劃和發(fā)展戰(zhàn)略，如：美國規(guī)劃到2035年實現(xiàn)85%的電力供應(yīng)采用清潔能源供應(yīng)，目前美國風(fēng)電裝機(jī)量累計6 516萬千瓦位于世界榜首；英國核能利用效率達(dá)到世界首位，其規(guī)劃2050年碳排放量較上世紀(jì)末降低80%，從而實現(xiàn)安全低碳的能源結(jié)構(gòu)目標(biāo)；日本、德國均將新能源戰(zhàn)略上升為國家發(fā)展的首要戰(zhàn)略政策。由此可見，大力發(fā)展我國新能源戰(zhàn)略具有與時俱進(jìn)的重要意義。

2.2 新能源發(fā)展戰(zhàn)略是保障國家安全的可靠支撐

我國人多、地大、物薄，人均資源賦存量少，依靠傳統(tǒng)化石能源開發(fā)來發(fā)展無疑會陷入資源枯竭、不可持續(xù)的危險境地，國家安全將失去能源保證。只有不斷開發(fā)可再生的綠色新能源，將風(fēng)、太陽、海洋波浪、潮汐等自然可再生的資源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化開發(fā)，生產(chǎn)出可為人類應(yīng)用的綠色新能源，才會使國家發(fā)展所需的能源取之不盡，用之不竭，大力推動新時代各項事業(yè)發(fā)展，滿足國家繁榮復(fù)興的綠色能源需求，避免國家遭受國際能源瓶頸的限制和約束現(xiàn)象發(fā)生，為國家發(fā)展提供能源安全保障。

2.3 新能源發(fā)展戰(zhàn)略是結(jié)構(gòu)優(yōu)化、綠色發(fā)展的重要舉措

新時代我國正在進(jìn)行供給側(cè)改革，綠色發(fā)展國策要求我們必須摒棄“消耗化石能源，透支子孫資源”的不可持續(xù)的舊模式和舊能源結(jié)構(gòu)，取而代之以“發(fā)展綠色新能源，開啟清潔新風(fēng)尚”的新能源戰(zhàn)略時代。我國當(dāng)前能源布局在漸進(jìn)降低煤電比重，不斷布局風(fēng)電并網(wǎng)傳輸、核電研發(fā)利用、垃圾焚燒發(fā)電等新能源比例，使綠色能源結(jié)構(gòu)比例不斷優(yōu)化，綠色能源發(fā)展前景靚麗而可觀。

2.4 新能源發(fā)展戰(zhàn)略助推新時代經(jīng)濟(jì)發(fā)展

新時代的典型特征就是我國由高速重復(fù)性發(fā)展進(jìn)入到中高速高質(zhì)量發(fā)展階段。此時以犧牲資源換取發(fā)展高速度的舊模式不能再適應(yīng)新時代高質(zhì)量發(fā)展的本質(zhì)要求，因而發(fā)展模式必須轉(zhuǎn)型為“新能源推動經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展”的新型模式。生物質(zhì)能、地?zé)崮艿刃履茉瓷a(chǎn)均會帶動上下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的服務(wù)需求和生產(chǎn)供給量增長，從而成為拉動新時代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新興骨干產(chǎn)業(yè)。此外，秸稈、廢舊林木材、牲畜排泄物等農(nóng)村廢物資源的發(fā)電轉(zhuǎn)換利用既可以生成新型綠色能源，又可以改善村居環(huán)境，提高農(nóng)村百姓生活品質(zhì)，成為新時代新農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的靚麗之作。上述分析表明，新能源戰(zhàn)略發(fā)展大大推進(jìn)了新時代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的高質(zhì)量高品位進(jìn)程。

3 新能源前沿技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及近期規(guī)劃分析

結(jié)合我國當(dāng)前的能源供需現(xiàn)狀及未來發(fā)展要求，我國為綠色新能源制定了科學(xué)的戰(zhàn)略規(guī)劃，并就新能源開發(fā)利用工作開展了卓有成效的工作。我國新能源技術(shù)開發(fā)應(yīng)用的成就及科學(xué)規(guī)劃主要體現(xiàn)在如下方面。

3.1 風(fēng)能發(fā)電技術(shù)應(yīng)用

我國風(fēng)能資源陸地可開采轉(zhuǎn)化為電力資源的產(chǎn)量為26.8億千瓦，距海岸20千米區(qū)域的近?？砷_發(fā)轉(zhuǎn)化為電力的產(chǎn)量為1.5億千瓦，風(fēng)能資源相當(dāng)可觀且可再生不枯竭。截止2019年底，我國風(fēng)電裝機(jī)容量累計可達(dá)21 005萬千瓦，風(fēng)能 利用率僅為8%，開發(fā)空間及前景廣闊。2020年上半年新增風(fēng)電裝機(jī)容量632萬千瓦，其中陸上新增526萬千瓦，海上新增106萬千瓦，“十四五”風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃目標(biāo)為裝機(jī)總?cè)萘坷塾嬤_(dá)到3.5億千瓦，其中海上裝機(jī)總?cè)萘坷塾嬤_(dá)到0.2億千瓦，風(fēng)電開發(fā)任重而道遠(yuǎn)。

3.2 波浪、潮汐等海洋能源利用

我國擁有3.2萬千米海岸線，5 000多座島嶼，管轄海域面積達(dá)到300多萬平方千米，廣袤的海洋疆域蘊(yùn)藏了豐富的海洋能源。其中潮汐儲能量可達(dá)1.9億千瓦，近海波浪儲能可達(dá)1.5億千瓦，利用其生產(chǎn)綠色動能每年可發(fā)電2 750億千瓦時，新能源生產(chǎn)空間巨大。截至2020年我國海洋能發(fā)電總裝機(jī)容量可達(dá)50 000千瓦時以上，并實現(xiàn)了核心技術(shù)的穩(wěn)定發(fā)電，產(chǎn)生了良好的綠色能源效益。規(guī)劃2030年實現(xiàn)海洋能溫差發(fā)電技術(shù)應(yīng)用，2050年實現(xiàn)海洋能發(fā)電的商業(yè)化應(yīng)用。

3.3 生物質(zhì)能源有效利用

我國生物質(zhì)能源儲量每年可達(dá)5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中農(nóng)作物秸稈產(chǎn)量約1.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，工業(yè)廢水和畜禽養(yǎng)殖廢水轉(zhuǎn)化的沼氣發(fā)電產(chǎn)能約為0.57億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，林木加工肥料資源產(chǎn)能約為3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。生物質(zhì)產(chǎn)能利用空間巨大。截至2020年上半年，我國生物質(zhì)發(fā)電總裝機(jī)容量已達(dá)2520萬千瓦，新增擴(kuò)容量指標(biāo)為151萬千瓦。其中生活垃圾焚燒發(fā)電新增指標(biāo)86萬千瓦，總量指標(biāo)達(dá)到1 300萬千瓦；農(nóng)作物發(fā)電新增指標(biāo)57萬千瓦，總量指標(biāo)達(dá)到1 138萬千瓦；沼氣發(fā)電新增裝機(jī)容量指標(biāo)8萬千瓦，總量指標(biāo)達(dá)到83萬千瓦?！笆奈濉币?guī)劃生物質(zhì)能源年利用量達(dá)到0.4億噸，其中垃圾焚燒發(fā)電在生物質(zhì)能源轉(zhuǎn)化總量中居于主導(dǎo)地位。

3.4 太陽能有效開發(fā)利用

我國目前的太陽能利用技術(shù)正在日趨成熟完善，目前太陽能光伏板、太陽能電池產(chǎn)品已經(jīng)占領(lǐng)30%以上國際市場。目前國家掌握并應(yīng)用的太陽能技術(shù)主要包括光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換三大系列。截至2019年全國太陽能裝機(jī)發(fā)電總?cè)萘靠蛇_(dá)20 430萬千瓦，2020年新增太陽能發(fā)電裝機(jī)容量指標(biāo)45 GW。規(guī)劃目標(biāo)為提高太陽能利用技術(shù)高端產(chǎn)業(yè)鏈，更好服務(wù)于國家核心發(fā)展的創(chuàng)造力、競爭力提升。

4 新能源可持續(xù)發(fā)展策略

國家新能源發(fā)展是強(qiáng)國之基，只有沿著可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略出發(fā)，科學(xué)制定新能源產(chǎn)業(yè)政策，才會使新能源在綠色發(fā)展道路上為國家復(fù)興作出卓越貢獻(xiàn)。結(jié)合新時代發(fā)展要求和國情實際需要，新能源發(fā)展主要通過以下策略來推進(jìn)實施。

4.1 頂層布局科學(xué)規(guī)劃

新能源開發(fā)只有遵循客觀經(jīng)濟(jì)規(guī)律和社會發(fā)展規(guī)律，合理布局規(guī)劃才會滿足社會發(fā)展的供需均衡要求，實現(xiàn)能源邊際效益的最大化。國家產(chǎn)業(yè)部門必須綜合考慮國際國內(nèi)能源分布局勢及競爭條件，從國家安全的長遠(yuǎn)眼光和政治站位進(jìn)行規(guī)劃布局，才會使新能源在科學(xué)合理的范圍內(nèi)得到開發(fā)和有效利用，新能源產(chǎn)品的上下游產(chǎn)業(yè)鏈得以適度合理發(fā)展，人民在充分享受新能源產(chǎn)品福利的過程中不斷提升幸福感和公正感，使新能源的產(chǎn)學(xué)研、銷運(yùn)服等相關(guān)部門為國家繁榮發(fā)展作出最大的邊際貢獻(xiàn)[4]。

4.2 技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略導(dǎo)向

科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新是新能源可持續(xù)發(fā)展的驅(qū)動力量和領(lǐng)航引擎，只有先進(jìn)科學(xué)的技術(shù)創(chuàng)新才會使新能源的產(chǎn)品性能不斷得以提升，新能源的開發(fā)利用效率不斷得到提高。通過新能源發(fā)明專利的不斷研發(fā)創(chuàng)新，我們才會真正掌握新能源開發(fā)利用的主動權(quán)而不會受制于國際能源技術(shù)壟斷的掣肘。通過對能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、天然氣非常規(guī)開發(fā)技術(shù)的研發(fā)攻關(guān)，真正使國家掌握新能源自主知識產(chǎn)權(quán)，在國際能源競爭中提升核心競爭力和硬實力，為中國的新能源話語權(quán)提供核心技術(shù)支撐。

4.3 實施新能源人才培養(yǎng)戰(zhàn)略

新能源發(fā)展必須要有創(chuàng)新性人才努力奮斗才能實現(xiàn)，沒有人才的團(tuán)隊是無法完成新能源產(chǎn)品的研發(fā)和開拓的，人才是新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一源動力。新能源生產(chǎn)企業(yè)務(wù)必建立起“人才優(yōu)先全面發(fā)展機(jī)制”，為技術(shù)、管理、運(yùn)維、法律等各方面人才搭建起施展抱負(fù)的創(chuàng)業(yè)平臺，通過“績效獎勵、專業(yè)深造、教育培訓(xùn)”等多種方式提升團(tuán)隊的凝聚力和創(chuàng)造力，使各類人才盡展所長，在新能源研發(fā)開拓事業(yè)中不斷奮力前行，真正用人才的原創(chuàng)力和主動創(chuàng)造性為新能源事業(yè)發(fā)展做出最大的貢獻(xiàn)，使新能源產(chǎn)品在人才的研發(fā)奮斗中不斷創(chuàng)新進(jìn)步，更好地服務(wù)于國家復(fù)興的宏圖偉業(yè)。

4.4 發(fā)揮規(guī)制引導(dǎo)作用，推動新能源高效發(fā)展

政策規(guī)制是社會發(fā)展的引向標(biāo)和導(dǎo)向器，對新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展和人類運(yùn)用新能源行為的引導(dǎo)作用突出而顯著。國家能源產(chǎn)業(yè)部門通過不斷完善綠色新能源發(fā)展的各項規(guī)章制度，制定“綠色新能源優(yōu)先發(fā)展”的激勵性政策，真正在全社會范圍內(nèi)營造出“重視新能源、開發(fā)新能源、運(yùn)用新能源”的生活工作氛圍，使全體國民在新能源政策的引導(dǎo)下人人熟知綠色新能源理念，人人崇尚綠色新能源消費行為，真正為打造“節(jié)能綠色新能源社會”而努力工作，刻苦鉆研，開發(fā)出更多更好的新能源產(chǎn)品服務(wù)于社會發(fā)展，促進(jìn)低碳綠色新能源利用率的大幅提升。

5 結(jié)語

新能源發(fā)展關(guān)系著中華民族復(fù)興強(qiáng)國目標(biāo)的勝利實現(xiàn)，關(guān)系著華夏兒女永續(xù)發(fā)展的前途和命運(yùn)。我們必須清醒認(rèn)識其影響國運(yùn)走向的重大意義，砥力前行，努力鉆研，不斷以只爭朝夕、為國奉獻(xiàn)的奮斗精神開發(fā)出優(yōu)質(zhì)的綠色新能源，為新時代中國特色社會主義事業(yè)作出新的貢獻(xiàn)。