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能源問題是指由于能源生產無法滿足快速增長的能源需求導致能源價格過快上升從而對世界經濟造成嚴重影響的問題。2004年以來石油價格迅速上升,2008年7月11日紐約商品交易所的原油期貨價格曾創下每桶147.27美元的歷史最高紀錄,此后石油價格雖然有所下降,但目前又向高位回升。由于以石油為主的化石能源受資源量限制增產有限,而同時非化石能源又難以彌補能源供需缺口,因此,總的來看,廉價能源時代結束,能源價格保持在高水平是對未來能源形勢的基本判斷。
當前世界各國都在關注金融危機,部分人認為金融危機與能源問題是毫不相關的兩個問題,在制定應對金融危機的措施時不需要考慮能源問題。筆者認為這兩個問題是相互交織在一起的,不能夠把它們截然分開,如果只關注金融危機而不考慮能源問題那么金融危機也是難以解決的,本文就對二者的關系作一探討。
能源問題與金融危機的成因
對于金融危機的成因,通常認為包括以下幾點:房價的下降、利率上升、抵押貸款條件過于寬松、貸款者的過度借貸以及監管不力等。在所有這些因素中,貸款者的還款能力超出自己的收入水平是個最基本的原因,而貸款者還款額超出自己能力的原因除了還款數目過高外,能源價格上漲造成的貸款者支出擴大也是個重要原因,因而能源問題與金融危機的爆發也存在一定的聯系。
最近幾年能源價格總體大幅上漲,而隨著能源價格上漲,能源消費在總的消費中所占比例大幅上升,2002年美國個人消費總支出為73507億美元,其中能源商品與服務支出占4.51%,2007年這一數字升至6.03%,能源消費的增幅為76.8%,而消費總支出的增長比例只有32.1%。能源消費因而成為美國人一個沉重的負擔,如果再考慮到能源價格上漲是這些年物價上漲的主要原因,那么能源問題對消費者收入的銷蝕作用就更大,能源問題成為除過高的房貸負擔外,又一個造成貸款人無力還貸的主要原因。
美聯儲提高利率被認為是金融危機的導火線,這也表明能源問題與金融危機具有內在的聯系性。自2004年以來,隨著能源價格大幅上漲,通貨膨脹壓力加大,這導致美聯儲在2004年6月到2006年6月間連續加息,聯邦基金利率從1%提高至5.25%。同時由于大部分次級抵押貸款采取可調整利率的形式,隨著利率提高,貸款人還款數額也大幅增加,最終導致貸款人無力還貸。制止能源危機的政策卻導致了金融危機,這表明二者具有某種內在聯系并且在政策上也是互相關聯的。
能源問題與金融危機的解決措施及其效果
盡管從2007年下半年以來,美國政府陸續出臺多個應對金融危機的措施,然而金融危機仍然不斷惡化。這固然是由于金融危機的發展需要一個過程,政策的效果也需要一個較長的時間才能顯現出來,而2008年以來能源價格暴漲也是金融危機惡化、政策難以奏效的一個重要原因。
進入2008年以來,能源價格暴漲,德克薩斯中質原油從2008年1月份的每桶92.97美元升至6月份的133.88美元,所有等級汽油零售價(含稅)2008年1月份為每加侖309分,6月份升至411分,居民用天然氣由每千立方英尺12.12美元增至7月份19.83美元,居民用電由1月份每千瓦時10.2分增至8月份11.9分。能源消費在總的消費中所占比例繼續上升,2007年第四季度美國能源商品和服務占個人消費總支出的比例為6.33%,2008年第二季度這一數字升至6.69%,多支出517億美元,由于食品價格上漲在很大程度上是由能源價格上漲造成的,如果把食品也計算在內,則能源和食品消費支出在這半年內增加了1082億美元;對于所有商品和服務而言,通過計算可得2007年第四季度到2008年第二季度的CPI上升了大約3.36%,即在2008年第二季度僅要維持2007年第四季度的消費水平就要多支出3300多億美元。與此相對,2007年全年的CPI漲幅只比2006年上升了2.85%,物價的過快上漲導致更多人收入縮水及無力還貸,惡化了宏觀經濟形勢并在相當程度上抵消了美國救市計劃本應具有的作用,因而金融危機的惡化和油價暴漲幾乎同時發生決不是偶然的。
另外,解決金融危機需要擴張性的財政、金融政策,而解決能源價格上漲則需要實行緊縮政策,處理不好,則可能在解決一個問題的同時引發或加重另一個問題。事實正是如此,金融危機從某種程度上可以說是美國實行緊縮政策的結果,而2008年以來的油價暴漲從某種程度上也是美國為應對2007年金融危機的發生而實行擴張性政策的結果。目前,美國仍在實行擴張性的經濟政策,但擴張性政策會導致流動性增加,可以預見,如果美國經濟狀況得以改善,大量資金將涌入石油期貨市場從而推動油價迅速上升,反過來又導致經濟的衰退。由此可見,能源問題的存在加大了解決金融危機的難度,如果在解決金融危機與能源問題二者之間無法取得平衡,美國經濟有可能陷入復蘇—油價上漲—衰退這樣的惡性循環。能源問題與金融危機的未來走向
隨著陷入金融危機,美國許多經濟指標都在惡化。在私人國內投資總量中,除了住宅建設大幅下降外,固定資產投資也連續出現下滑,非住宅建設增幅出現下降,使2008年第二季度私人國內投資總量下降達11.5%;制造業勞動生產率出現大幅下降,2008年第二季度降幅達2.2%,是2006年第一季度以來的首次下降,并且是1989年第二季度以來的最大降幅;與此同時,制造業的單位勞動力成本卻大幅上升,2008年第二季度增幅達6.2%,每小時實際收入自2008年以來連續下降;制造業國民收入自2007年第二季度以來一直在下降,到2008的第二季度降幅達7.89%;物價持續上漲,2008年上半年美國城市消費者CPI增幅為4.24%,遠高于2007年同期1.02%的增幅,2008年8月份制成品的PPI同比上升9.69%,而2007年8月同比只上升了2.34%;失業率也不斷上升,2008年8、9兩個月的失業率均高達6.1%,2008年9月份美國共損失15萬9千份工作,是5年多來就業機會減少最多的一個月,也是2001年9•11恐怖襲擊以來就業市場的第二大單月降幅。
當前金融危機已蔓延到實體經濟,其解決尚需時日。這些指標還表明,能源問題對經濟的影響也在日益加深,比如在各產業GDP的變化中,汽車生產從2007年第四季度以來連續下降達25.7%、14.2%和33.8%,成為拉動GDP增幅下降乃至負增長的主要因素;2008年上半年與2007年上半年相比,除食品和能源外的其他商品CPI增幅只有2.35%,這表明食品和能源對CPI上升的貢獻達45%,而2008年8月能源類制成品的PPI同比漲幅高達27.4%,遠遠高于制成品的平均漲幅。目前油價已回歸到一個相對合理的水平,從而使油價對美國經濟的負面影響有所削弱,同時,隨著美國政府承擔起更多的維護金融市場穩定的責任,金融體系將重新獲得穩定,金融機構也將得以正常運轉,由金融危機導致的美國金融體系混亂局面將逐漸結束。
然而由于金融危機已蔓延至實體經濟,金融體系的穩定并不表明金融危機的結束。由于金融危機的影響將會持續存在,市場信心難以在短期內恢復,美國政府的巨額財政赤字也阻礙著經濟的復蘇,美國經濟困難局面將持續很長一段時間。同時能源問題持續存在,并且由于美國經濟的任何復蘇跡象都可能帶來油價的迅速上漲從而使美國經濟重返困境,能源問題將因此成為阻礙經濟發展的首要因素,如果不能有效解決能源問題,金融危機最終將會轉化為能源危機。
結論及啟示
筆者在研究中發現,在金融危機與能源問題二者中,金融危機只是一個偶然性和暫時性的歷史事件,能源問題則更具有長期性和根本性,從某種程度上可以說是能源問題引起了金融危機,并影響和制約著金融危機的發展變化,就象能源問題引起糧食危機那樣。這是因為能源是世界經濟的基礎,能源領域的變化是根本性的變化,必然要求對世界經濟進行調整以適應這種變化,如果人類不主動進行調整,經濟自身就要進行調整,在當前就表現為糧食危機和金融危機。目前調整仍在進行之中,未來世界經濟還將遇到各種各樣的挑戰。因而必須高度重視能源問題并采取措施應對,如果認識不到這一點,世界經濟困難局面將會持續更長時間,過程更曲折,代價也更昂貴。
金融危機對中國有一定影響,但相比之下,能源問題對中國經濟的影響更全面、更深刻、更具有根本性。因此在應對金融危機對中國消極影響的同時,更需要關注能源問題,并采取諸如嚴格厲行節約、轉變經濟增長方式、降低能源利用強度、積極開發新能源等措施積極應對這一挑戰,從而使中國經濟能夠持續、健康地向前發展。
參考文獻:
科學技術的進步,極大地提高了人類的生存質量,工業革命以來,全球人口有了飛速的發展,人類活動的規模也越來越大。隨著溫室氣體的排放量不斷增加,導致大氣的組成發生變化。大氣質量受到影響,氣候有逐漸變暖的趨勢。
全球氣候變暖,將會對全球生物造成各種不同的影響,較高的溫度可使極地冰川融化,海平面每10年將升高6厘米,因而將使一些海岸地區被淹沒。全球變暖也可能影響到降雨和大氣環流的變化,使氣候反常,易造成旱澇災害,這些都可能導致生態系統發生變化和破壞,全球氣候變化將對人類生活產生一系列重大影響。
臭氧層受到耗損與破壞
科學技術的濫用,導致地球大氣層的構成發生變化,其中最為突出的是臭氧層的耗損與破壞。而臭氧層一旦遭到破壞,引發的后果非常惡劣。將使地面受到紫外線輻射的強度增加,給地球上的生命帶來很大的危害。研究表明,紫外線輻射能破壞生物蛋白質和基因物質脫氧核糖核酸,造成細胞死亡,使人類皮膚癌發病率增高,傷害眼睛,導致白內障而使眼睛失明,抑制植物如大豆、瓜類、蔬菜等的生長,并穿透10米深的水層,殺死浮游生物和微生物,從而危及水中生物的食物鏈和自由氧的來源,影響生態平衡和水體的自凈能力。
物種在滅絕
物種的形成與滅絕是一種自然過程,但是人類活動很大程度上改變了這個自然進程。早期由于人類對生物多樣性對人類的重要性認識不夠,同時又過多地重視經濟發展,而對生物多樣性保護意識淡薄,從而導致生態破壞時有發生,對生物資源開發過度,有些甚至是掠奪式的開發;環境污染嚴重,對外來物種入侵問題重視不夠以及制度的不健全,這都成為導致生物多樣性減少的主要原因。
據有關統計,世界上每年至少有5萬種生物物種滅絕,平均每天滅絕的物種達140個。在中國,由于人口增長和經濟發展的壓力,對生物資源的不合理利用和破壞,生物多樣性所遭受的損失也非常嚴重,大約已有200個物種已經滅絕,估計約有5000種植物在近年內已處于瀕危狀態,這些約占中國高等植物總數的20%;大約還有398種脊椎動物也處在瀕危狀態,約占中國脊椎動物總數的7.7%左右。在這個過程中,很多時候科學技術充當了極不光彩的角色。
對日本最近發生的核泄漏,人們關注最多的是與生活和生產直接相關的影響,事實上,對于生存在周邊的生態環境而言,破壞的后果可能更為嚴重。因此,保護和拯救生物賴以生存的生活條件,在核泄漏后也應該是當務之急。
酸雨蔓延
據普查統計,中國有22個省、自治區、直轄市遭遇了酸雨,遭遇酸雨的面積占國土面積的6.8%。酸雨使這些地方的水稻、小麥死苗,土壤酸化肥力減退,土壤中有害重金屬活力增加,對森林和作物危害極大。當然,不獨是中國受酸雨影響,有報道指出,由于美國工業污染造成的酸雨不時“侵入”近鄰加拿大的領空,降落到加拿大的國土上,使加拿大的幾百個湖泊因為酸化而毀滅,還有幾千個湖泊瀕臨死亡,并使這些湖泊中的水生生物難逃覆滅的危運。此外,酸雨對人類環境的影響是多方面的。酸雨降落到河流、湖泊中,會妨礙水中魚、蝦的成長,以致魚蝦減少或滅絕,酸雨還導致土壤酸化,破壞土壤的營養,使土壤貧脊化,危害植物的生長,造成作物減絕,危害森林的生長。
酸雨是人類活動造成的。煤和石油燃燒、金屬冶煉被認為是酸雨大量形成的重要原因。現代技術主導下的工業生產,在促進經濟社會發展的同時,排放了數量驚人的二氧化硫、氮氧化物等酸性氧化物,而這些工業污染物是酸雨之源,工業生產中排放的酸性氧化物和云中的水作用,就演變為酸雨降落地面。
森林銳減
1984年,羅馬俱樂部的科學家們強烈呼吁:“要拯救地球上的生態環境,首先要拯救地球上的森林。”森林是陸地生態系統的主體,對維持陸地生態平衡起著決定性的作用。但是,最近100多年來,人類對森林的破壞達到了十分驚人的程度,人類文明初期地球陸地的2/3被森林所覆蓋,約為76億公頃;19世紀中期減少到56億公頃;20世紀末期銳減到34.4億公頃,森林覆蓋率下降到27%。地球表面覆蓋的原始森林80%遭到破壞。在今天的地球上,我們的綠色屏障正以平均每年4000平方公里的速度消失。
目前,森林銳減導致的一系列生態危機,已經構成了對人類的嚴重威脅,國際社會對此給予了前所未有的關注。聯合國糧農組織原總干事薩烏馬指出:“森林即人類之前途,地球之平衡。”1992年,世界環發大會《關于森林問題的原則聲明》稱:“在本次世界最高級會議要解決的問題中,沒有任何問題比林業更重要了。”
土地荒漠化
根據有關報道,全球陸地面積占60%,其中沙漠和沙漠化面積29%。每年有600萬公頃的土地變成沙漠。經濟損失每年423億美元。全球共有干旱、半干旱土地50億公頃,其中33億遭到荒漠化威脅。致使每年有600萬公頃的農田、900萬公頃的牧區失去生產力。人類文明的搖籃底格里斯河、幼發拉底河流域,由沃土變成荒漠。中國的黃河,水土流失亦十分嚴重。造成荒漠的原因很多,主要是氣候等自然原因,如全球變暖、北半球日益嚴重的干旱半干旱化趨勢等。但是人類活動,如對大自然的過度開發、破壞森林植被等,也是不可忽視的重要原因。在這個過程中,人類的科技活動同樣擔當了不光彩的角色。
此外,大氣污染、水污染、海洋污染、危險性廢物越境轉移等也是影響人類生存的重大生態危機表現。煙塵污染會造成提前死亡和慢性喉炎。水是生命之源,如今也成了危險品。海洋污染導致赤潮頻繁發生,破壞了紅樹林、珊瑚礁、海草,使近海魚蝦銳減,漁業損失慘重。危險性廢物越境轉移并沒有消除危險物質對人類的巨大威脅。
一、我國能源現狀
1、能源總量豐富,人均擁有量較低。我國是個能源生產大國,2006年能源生產總量為221,056萬噸標準煤,與上年相比增長7.37%。其中原煤生產總量占76.7%,仍居主導地位,水電、核電、風電所占比重與2005年相比都有一定程度的提高。雖然能源總量豐富,但人均能源擁有量較低,煤炭和水力資源的人均擁有量只有世界平均水平的50%,而石油、天然氣人均擁有量僅為世界平均水平的1/15左右。
2、能源分布地域差異明顯。我國的煤炭資源主要分布在華北、西北地區,水力資源主要分布在西南地區,石油、天然氣資源則主要分布在東、中、西部地區和海域,而我國的能源消費卻主要集中在東部的沿海經濟發達地區。能源分布與消費的地區差異嚴重影響能源的合理配置和有效利用。為此,大規模、遠距離的西氣東輸、西電東送、南水北調成為能源運輸的基本格局。
3、能源結構有待進一步調整。改革開放以來,經過幾十年的不懈努力,我國的能源結構得到一定程度的優化,形成了以煤炭為主體、電力為中心、石油天、然氣和可再生能源全面發展的能源供應格局,建成了較為完善的能源供應體系。而要真正滿足國家經濟可持續發展的需要,還需進一步優化能源結構,如何實現這一目標是經濟發展中亟待解決的問題。
4、能源與資源、環境和社會發展的矛盾日益突出。隨著我國經濟發展水平的提高,能源的可持續發展問題受到政府和社會各界的普遍關注。在有關政策指導下,我國在實施能源可持續發展方面取得了顯著的成績。但與世界發達國家相比較,還存在許多問題:由于人口眾多,即使能源總量較大,人均擁有量與世界發達國家相比也還存在很大差距;能源浪費嚴重,公眾節能減排意識不強;能源開發利用技術不高、能源生產安全形勢嚴峻等。
二、我國能源面臨的挑戰
1、能源的可持續供應存在巨大壓力。隨著我國經濟的不斷發展,能源的消耗將不斷加大。從經濟發展趨勢來看,我國工業已進入重化階段,按世界各國發展的歷史規律來看,重化工業階段的形成主要是因為居民消費水平提高、消費結構升級、城鎮化進程加快、基礎設施建設加劇等中長期因素。重工業化的快速發展將使能源消耗迅速增長的階段不可逾越。據預測,到2020年我國的城市化率將由目前的不到45%提升到60%左右的水平,即城鎮化水平每年提高一個百分點,每年將增加至少1,300萬城鎮人口。當前,城鎮人口年均能源消耗量是農村人口的3.5倍,隨著城鎮人口的不斷增加以及人均能源消費的增加,對能源的供給產生巨大壓力。
2、經濟發展對能源依賴度較大,提高能源利用效率的任務十分艱巨。改革開放以來,由于國家大力加強能源的利用效率,減少能源的過度浪費,我國的單位GDP能耗總體呈現下降趨勢。但是,我國的經濟增長大部分依靠重工業的快速發展,雖然單位能耗下降,但消耗總量依然巨大,與國際先進水平相比,還存在很大差距。據統計,我國的工業部門每年多用能源約2.3億噸標準煤。如何提高能源利用效率、緩解能源供給的緊張局面,是實現經濟可持續發展中所要解決的首要問題。
3、能源結構不夠合理。我國能源供給中,產量較多的是煤炭資源,石油供給嚴重不足。一方面隨著國家城鎮化進程的加快,居民人均汽車擁有量呈現增長趨勢,加之城鎮居民生活消耗能量遠高于農村居民,必將擴大石油等能源及相關產品的供給;另一方面石油資源匱乏,增產、增儲難度加大,這種趨勢要求高度重視國內石油供應保障的安全性,以免由于國際市場石油價格的異常波動而嚴重影響國家經濟安全問題。
4、環境承載能力面臨嚴峻的挑戰。以煤炭為主的能源結構導致了我國大氣污染物,如煙塵、二氧化硫、二氧化碳的巨大排放量。部分企業為減少成本支出,隨意排放污染物,或對污染物沒有進行嚴格的處理。嚴重的環境污染,不但造成了高昂的經濟成本和環境成本,還對居民的健康產生了巨大的威脅和明顯的損害。工廠生產環境惡劣,員工患職業病的現象屢見不鮮。國內外有關研究機構的研究成果顯示,大氣污染造成的經濟損失占GDP的3%~7%。從國際經驗及我國的經濟發展潛力來看,在保持經濟增長和能源發展的同時,明顯減少環境污染,滿足小康社會對環境質量的要求,不是不可能,但面臨著十分嚴峻的挑戰。
5、能源開發技術亟須加強。我國的發電技術遠落后于世界先進水平,與食品產業不同,能源開發技術不易被復制,而且一種能源成為主流能源之后,它的生命力至少有幾十年、上百年。能源研發的特殊性及其供需的不平衡性對能源開發技術提出了更新、更高的要求。
三、能源危機的應對措施
1、完善節能法律法規,實施節能激勵機制,強化能源危機意識。出臺相關政策懲罰有法不依、執法不嚴行為,努力營造共同節能的良好環境。在財稅政策上加大對節能制造、節能設備研制開發的支持力度,建立有效的節能激勵機制。與此同時,主動宣傳我國能源使用現狀及面臨的嚴峻形勢,強化全社會的能源危機意識,動員各行業和國民關注能源問題,為節能減排貢獻自己的力量。
2、推進產業結構調整,努力提高能源利用效率。我國能源利用效率低下的主要原因是能源結構的不合理、裝備及開發技術落后、能源管理水平較低以及粗放型的經濟增長方式。因此,國家應加快產業結構的優化升級,大力發展高新技術產業和服務業,嚴格限制高耗能、高耗材、高耗水產業發展,淘汰落后產能,促進經濟發展方式的根本性轉變,加快構建節能型產業體系。調整產業結構,全面提高能源效率,是解決能源發展主要矛盾的根本性舉措,是貫徹科學發展觀、構建和諧社會的內在要求。
3、加大研發投入,尋求可再生能源和新能源,減少由于石油供需矛盾引發的安全隱患。石油是戰略資源,當一個國家不斷增大石油進口規模時,不但面臨經濟發展問題,而且涉及到政治及國家的安全問題。在當今國際市場環境中,國家間的石油爭奪戰愈演愈烈,最大限度地儲備石油資源是許多國家和地區的戰略目標。當前世界政治格局復雜,各種勢力之間存在很多不確定性,石油問題很可能會成為引起突發事件的導火線,我國必須加大石油儲備量,同時加大核電和可再生能源開發力度,避免產生石油短缺威脅。
[關鍵詞] 清潔能源;城市電網;對接
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2015 . 17. 082
[中圖分類號] F426 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673 - 0194(2015)17- 0159- 03
1 我國清潔能源發電的利用
1.1 水電
現階段,我國電力發電的主要類型之一仍然是水力發電。但是我國水資源分布不均勻,且質量不高,水力發電會受到季節性豐水期、枯水期的影響,穩定性不高,調節能力較差,因此我國利用水力發電的程度不高。在我國,三峽水電站有效地緩解了我國電力供應緊張的問題。從水力發電來看,水力發電無污染、無能源消耗,且具有可循環利用的特點,因此值得進一步開發利用。
1.2 太陽能發電
據不完全統計,我國太陽能資源十分豐富,我國能接收到的太陽能輻射總量約為930~2 330(KW?h)/(m2?a)。現階段,我國太陽能發電技術取得了相當大的成就,而且光伏發電技術已經具有了一定的規模,我國許多城市已經建立起太陽能電池的專業生產廠家,其中在7個沒有水、沒有電的縣域內已經全部建立起光伏電站。
l.3 風能發電
從1996年開始,我國建立的風電場出現跨越式發展。據不完全統計,我國風能資源可開發利用量為253GW,其中在內蒙古、新疆以及東南沿海一些地區,有效的風能密度通常大于200W/m2,有效的風力時間均超過了70%。據統計,截至2004年底,我國14個省、市、自治區已經建立起43座風電場,累計運行風力發電機組1 291臺。而江蘇如東100MW風電場、如東150MW第二風電場、東臺1 000MW風電場在2015年將全部投入運行。
1.4 海洋能發電
我國海洋能資源豐富,其中大陸的海岸線長達1.8萬千米。根據全國沿海普查資料,全國可開發的潮汐能裝機容量為21.73GW,年發電量為61.9TW?h;浙閩兩省為差區,可開發裝機容量19.24GW,年發電量55TW?h;全國沿海波浪能資源理論平均功率為12.85GW,潮流能14GW。此外,我國還有豐富的溫差能和鹽差能資源,理論發電裝機量近1.5TW。目前,我國在運行發電的潮汐電站有7座,總裝機容量5 930kW,年發電量10 210MW?h。最早的沙山潮汐電站于1961年建成發電,裝機量40kW,最大的浙江江廈潮汐電站于1980年開始發電,裝機量3 200kW,年發電量約60GW?h。
1.5 生物質能發電
農業結構以及生產是生物質能資源的基礎,而我國恰恰是農林業大國,因此生物質能資源豐富,薪材、稻殼、秸稈以及城市有機廢物能源等都是大量可用于發電的生物質能資源,除此之外,還有大量的工業廢水、垃圾以及城市生活污水。但是在現階段,我國的生物質能發電開發利用的規模還很小。據不完全統計,在20世紀70年代我國開始試驗稻殼等作物發電以來,總的發電量大約為5MW,其中發展出140個左右的小型發電裝置,容量約為2MW。現階段,國外的城市垃圾發電技術發展迅速,我國與國際接軌,也引進了先進發電設備,建設出發電裝機容量為4MW的垃圾發電站。
2 清潔能源接入對城市電網的影響
2.1 清潔能源對饋線穩態電壓的影響
在電力系統中,電壓的調節通常是將通過電容器投切或者將有載調壓變壓器的分接頭調壓改變來實現的,而其他的動態無功調節設備就很少配置。如果在城市電網中接入清潔能源的比例較大,那么電網電路的負荷潮流容易受到清潔能源發電站功率波動的影響產生較大的波動,這樣就加大了調正電網正常運行電壓的難度。如此一來,在原有調壓方案不變的情況下,新能源發電站接入以后的城市電網的電壓要求就難以得到滿足。當城市電網中沒有接入清潔能源的時候,配電饋線的節點電壓都在正常限制的范圍內,而當清潔能源接入城市電網低壓側時,因為變壓器功率減少,饋線后端節點的電壓就會越限。如果按照城市電網原有的調壓方案就可能降低使用戶側電壓水平,因此在清潔能源接入城市電網之后的調壓方案必須要進行改革。
當清潔能源發電站與主變電站距離較遠的時候,饋線電壓會上升很高。由于在最小運行方式下,新能源發電站容量相對于負荷的比例大,使得電站上游輸送的功率減小甚至出現逆流,從而使得最小運行方式下,新能源發電站不同位置并網的饋線電壓分布,與最大運行方式相比饋線電壓有著較大的上升。可見接入位置分散時的電壓曲線比電源集中時電壓曲線要平滑,布置越分散則饋線末端節點的電壓也被抬得越高。
清潔能源的輸電線路阻抗、發電穿透功率以及接入電網短路容量等3方面因素,共同決定了清潔能源發電站與城市電網公共連接點的電壓穩態變化。以某地區50MW風電場公共連接點電壓為研究對象,可以從其輸出功率波動的實測曲線中看出來,城市電網在一定程度上受到風電場功率輸出的支撐,且城市電網的電壓支撐強度會隨著風電場的有功輸出變大而變大。據調查,該風電場的無功輸出基本上是在0.5~1.0Mvar范圍內,城市電網電壓的穩態也會受此影響。
2.2 清潔能源對電網電壓波動和閃變的影響
清潔能源接入城市電網之后,其機組的開機停機、補償電容器投切以及能源波動變化,都會造成城市電網電壓的波動以及閃變。由此可以看出來,城市電網電壓的波動以及閃變主要是由于受到清潔能源發電站輸出功率波動而引起的。在風力發電過程中,風速的變化是造成風電場輸出功率波動的主要原因,換句話說,城市電網電壓的波動以及閃變與風速的變化呈正比的關系。
將風電機組中的恒速定槳距與變槳距在切換過程中產生的電壓波動以及閃變進行分析,并研究了電壓波動以及閃變在持續運行過程中的狀態,結果發現電壓波動以及閃變在切換過程中比持續運行過程中要大,而在恒速變槳距的風電機組之間得出的結論卻是與此相反的。
因此,在清潔能源接入城市電網之后,其電壓波動以及閃變都可以通過變速恒頻風電機組的平滑功率,來減小由于功率波動而造成的影響。不同的控制方式適用于不同的風速區域,在風電機組連續運行過程中,由于不同的風速具有不同的特點,城市電網電壓的閃變也可能在低風速區域逐漸變大,因此在高風速區與低風速區要采取不同的控制方式。
在光伏發電站中,光照的強度以及溫度都會引起輸出功率的變化。通常情況下,城市配電網絡越堅強,清潔能源發電站所能夠接入的容量就越大,而由于清潔能源發電站的功率波動、開機停機造成的城市電網電壓波動以及閃變就越小。如果城市的電網較為薄弱,那么在接入清潔能源的時候,需要在設計時,將并網點以及電壓等級進行合理地選擇。
為了分析新能源發電站的功率波動所引起的電網電壓波動,需要區分新能源發電站和電網其他部分產生的電壓波動,其中可以通過對接入電網的風電場進行電流源等效,將實際測量的風電場的輸出電流分解為有限數量正弦波形,建立計算全電網電壓波動的頻域分析方法。
2.3 新能源發電對電網頻率的影響
在電力系統的運行中,很少會出現頻率異常的狀況。在光伏發電并入城市電網之后,在光伏發電容量較小時,即便是多臺機組進行投切,也并不會出現城市電網頻率越限的情況。但是,隨著城市電網中并入的清潔能源發電站容量增大之后,城市電網的頻率會受到清潔能源機組出力時隨機性的影響而出現波動,這無論是對于用戶還是城市電網本身都會產生不良影響。將城市電網受到風電場功率波動的影響轉變為一個等效傳遞函數,也就是風電場輸出功率波動以及火電組轉速變化的傳遞函數,以此為依據將系統頻率受到風電功率波動影響的評估模型建立起來,由此得出城市電網在火電機組的自動發電控制系統功率為0.01~1.0Hz時所受到的影響最大。因此,在大量的清潔能源接入城市電網的時候,要對清潔能源發電時產生的波動性以及間歇性進行充分地考慮,并將清潔能源發電的功率預測以及電網運行的調度相互結合起來。
3 結束語
面對不斷枯竭的傳統能源,人類生存發展對于能源的需求卻仍然在不斷地增長。電力資源作為現今能源的最大使用者,其能源消耗是十分巨大的,因此新能源革命已經在全球范圍內開始倡導。清潔能源包括風能、太陽能、海洋能、生物能,這些能源不但沒有污染,而且是取之不盡、用之不竭的。人們對于電力的需求已經導致能源巨大地消耗以及負荷,因此在智能電網中接入清潔能源是現如今電力行業可持續發展的方向。但是,當前清潔能源接入城市電網過程中還存在著許多的問題,清潔能源的接入缺乏可靠性地保障,因此需要對其進行更為深層地研究。能源是人類賴以生存的物質基礎,加大對清潔能源的開發利用,是人類社會發展的必然趨勢。
主要參考文獻
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隨著全球能源危機的加劇,節約能源已成為全球關注的焦點。我國是耗能大國,現在國家大力推廣建筑節能和系統節能,降低能源消耗,倡導建設節能型社會,走可持續發展的道路。為了建立節約型企業,深入挖掘公司的內部潛力,進一步提高能源利用水平是當務之急。
供熱系統作為一種城市基礎設施直接服務于社會,造福于人民。供熱系統一方面應最大限度地滿足需求,提高生活質量和水平;另一方面供熱系統企業作為能源的經營商,又必須采取系統優化的技術措施,以降低供熱成本,提高企業經濟效益。由于在供熱企業運營成本中能源消耗(熱、電)占總成本的75%以上,所以供熱企業要發展就必須節能降耗。
1 供熱系統消耗能量的環節
供熱系統以集中供熱系統為主,它由熱源、管網、熱用戶組成,一般都要經過熱制備、轉換、輸送和用熱幾個環節。集中供熱制備主要通過區域鍋爐房或城市熱電廠而獲得。區域鍋爐房的主要耗能設備是鍋爐、燃料輸送及灰渣清除機械、鼓(引)風機、水處理和輸配系統的水泵(循環水泵、補水泵和加壓泵),它們耗用的能源是燃料、電、水和熱。熱網承擔熱能輸送。供熱管網由管道、管道設備及附件組成,其敷設方式有架空、管溝和直埋。管網的能量損失是沿途散熱的熱損失和泄漏的水、熱。熱力站是二級網的熱源,主要耗能設備是熱交換器、系統循環水泵和補水泵。熱用戶一般是通過采暖散熱器把熱傳給房間以保持舒適的室內溫度。其能量損失一方面取決于散熱器的性能,另一方面取決于建筑圍護結構保溫性能、室內溫度的要求和外界環境的溫度。近年來,以地熱等其他能源利用為熱源的供熱系統得到了很快發展,為供熱節能開辟了新的領域。
2 供熱系統能耗的評價
2.1熱能:供熱系統由多個部分組成。熱力站、二級網和終端熱用戶組成二級網系統,熱力站熱交換器為該子系統的能量轉換點;熱電廠首站(或鍋爐房)、一級網和熱力站組成一級網系統,熱力站是該系統的熱用戶,首站熱交換器(或鍋爐受熱面)為能量的轉換設備,熱電廠(或鍋爐)是熱源。
2.2電能:供熱系統主要耗電設備有循環泵、補水泵、鼓風機和引風機等。
2.3系統的泄漏損失:系統泄漏損失導致水資源和熱能兩方面損失。失水造成的損失和成本分為直接損失和間接損失。直接損失主要是由于自來水成本、加熱水的燃煤損失和耗電損失、水處理成本和人工維修成本;間接損失主要是由于失水造成的系統失調、系統補水造成的供熱溫度降低對收費工作的影響、加速水泵等設備老化及對企業形象的影響。
3 供熱系統能源浪費的原因與節能潛力分析
3.1造成企業電能浪費的原因
3.1.1不合理的選型造成的電能浪費。一些設計人員“墨守成規”或生搬硬套,不加分析地按習慣做法搞設計,存在“寧大勿小”的心理,總是把用電設備選得很大,因而造成能源浪費嚴重。
3.1.2不合理的技改措施造成的電能浪費。一些企業的工程技術人員在供熱系統運行過程中出現問題而影響供熱質量時,不做認真的分析研究、找出問題的主要原因,而是憑經驗、憑感覺采取了更換用電設備或盲目增加用電設備的方法(如熱網水力失調,不去調網,卻增加循環水泵臺數或更換大泵)。雖然使問題有了一定程度的改善,卻進一步浪費了大量的電能。
3.1.3運行管理不善造成的電能浪費。如對供熱設備的使用條件認識不清或運行管理不到位,造成水循環阻力增加等,都可造成電能白白浪費掉,使企業一直處在高電耗的情況中。造成了運行成本過高,企業虧損嚴重。
3.2輸送過程能量損失大
3.2.1熱網熱效率是輸送過程保熱程度的指標,體現管道保溫結構的效果。一般熱網熱效率應大于90%-95%,直埋敷設管道能達到這一要求,而架空和管溝都達不到要求,其熱損失遠大于10%。如果地溝積水,管道泡水,保溫層遭破壞,其熱損失甚至大于裸管。
3.2.2熱網補水率可近似地認為(忽略水熱脹冷縮的補充)是輸送過程失水的指標。目前,熱網(特別是二級網)運行補水率差別很大,在0.5%~10%范圍內變化。正常情況下,應在2%左右;情況好的,補水率可在1%以下;差的,管道泄漏和用戶放(偷)水嚴重,補水率可達10%左右。系統泄漏丟失的是熱水,補充的是比回水溫度低得多的冷水(一般是10℃~l5℃),要把它加熱到供水溫度至少是循環水的3倍(二級網運行供水溫度一般是55℃-85℃,回水溫度40℃-60℃)。這就是說,系統補水不僅是水耗,而且熱耗是更大的問題。如:補水率1%,即相當于減少至少3%的供熱量;補水率10%,即相當于減少至少30%的供熱量。
4 供熱系統在其他方面的節能技術措施
4.1設置熱網和熱力站的微機監控系統,可實行最優化的運行調節和控制。實踐證明,該方法是目前實現運行節能的有效技術措施。通過遠程監控和傳輸技術,可以對熱力站內所有熱媒參數進行采集、監控及設定。通過這種方法,可以最大限度地降低供熱管網的耗熱量,避免不必要的熱量損失,同時節約了大量的人力、物力,更有利于整個供熱管網的水力平衡,避免了局部水力失調現象的發生,從而進一步提高了供熱質量。
4.2管理體制的完善是節能的有效保證:供熱單位管理水平;人員和技術管理;系統和設備的檢查、保養、維修和改造更新等顯著影響能耗。
總之,要進一步把節能潛力轉化為效益,就要充分利用科學技術成果,采取技術上可行、經濟上合理、優化系統和設備,提高熱力設備的熱效率,還應采取熱計量收費等措施。供熱系統不僅要節能降耗和提高供熱質量,更重要的是要加強供熱企業和用戶的節能意識。
參考文獻:
[1]《城市供熱管網工程施工及驗收規范》 CJJ28-2004 J372-2004.