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能源与环境系统工程(能源与环境系统工程前景如何)

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  • 2022-10-27
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能源与环境系统工程(能源与环境系统工程前景如何)

 

​窗户贴上玻璃贴膜隔热省电防紫外线玻璃贴膜在国外已经相当普及,而在中国,建筑使用率还很低,做为一种新型节能型建材,玻璃贴膜有着七大优势:1、隔热、保温;2、安全防

草原上的火电厂

(二)火电行业

本文中的火电行业,主要指煤电。

1、 全国发电装机总量与发电量构成分析

2021年末全国发电装机容量达23.8亿千瓦,比上年末增长7.9%。全国全口径火电装机容量13.0亿千瓦,其中,煤电11.1亿千瓦,同比增长2.8%,占总发电装机容量的比重为46.7%,同比降低2.3个百分点。煤电在全国发电装机总量中的比例已低于50%,但煤电对全国发电量的贡献仍然是最大的,达到60%。

2021年,全国全口径发电量8.38万亿千瓦时,同比增长9.8%。由于风电与光伏发电利用小时数低,2021年我国非化石能源发电量2.90万亿千瓦时,占总发电量的比重为34.5%,化石能源发电占总发电量的比重仍高达65.5%。煤电发电量5.03万亿千瓦时,同比增长8.6%,占总发电量的比重为60.0%。未来十几年,煤电在我国发电行业中主导地位不会改变,但占比将会持续下降。

2021年,全国发电设备利用小时数为3817小时,同比提高60小时。其中,火电设备利用小时4448小时,煤电为4586小时,气电为2814小时。水电设备利用小时3622小时。并网风电利用小时2232小时,并网太阳能发电利用小时1281小时。

全国用电量保持平稳增长同时,电力消费结构正日益优化。第二产业用电比重逐步收缩,第一产业、第三产业比重略微扩大。用电结构将进一步向第一产业和第三产业倾斜。

2018-2021年各行业用电量变化

2、2021年全国新增发电装机情况

2021年,全国新增发电装机容量17629万千瓦。其中,新增火电装机4628万千瓦,并网水电2349万千瓦、风电4757万千瓦。新增可再生能源装机1.34亿千瓦,占全国新增发电装机的76.1%。

中国新增发电装机总规模连续九年超过一亿千瓦。2021年新增火电装机4628万千瓦,较上一年同期减少1032万千瓦。重点工程包括:国内最大在建项目—国家能源集团国电电力上海庙公司百万千万超超临界1号机组投产发电、华能集团自主研发的世界参数最高和容量最大超临界二氧化碳循环发电试验机组投运、国家优质工程金质奖上海漕泾电厂改造完成并网、安徽省首个厨余垃圾沼气发电项目并网、四川省首台超超临界百万千瓦机组投运、福建罗源湾港储电一体化电厂工程1号机组投运、获得世界最高冷却塔吉尼斯世界记录的国能胜利电厂一期工程全面建成投产等。

3、超低排放改造稳步推进,污染物排放下降明显

截至2020年底,全国煤电总装机容量的89%已实现超低排放。据中电联统计,2020年,全国电力烟尘排放总量约为15.5万吨,同比降低15.1%。二氧化硫排放量约为78万吨,同比降低12.7%。氮氧化物排放量约为87.4万吨,同比下降6.3%。

近十年来,我国火电污染物排放下降明显。烟尘排放总量由2011年的155万吨下降到2020年的15.5万吨,单位火电发电量的烟尘排放量由每千瓦时0.4克下降到0.032克;二氧化硫排放总量由2011年的913万吨下降到2020年的78万吨,单位火电发电量的二氧化硫排放量由每千瓦时2.3克下降到0.16克;氮氧化物排放总量由2012年的948万吨下降到2020年的87.4万吨,单位火电发电量的氮氧化物排放量由2012年每千瓦时2.4克下降到2020年的0.179克。

从上述数据可以看出,过去十年中我国的发电总量在翻倍,烟尘排放物却下降了80%左右,这一方面源于发电主机技术的进步,另一方面源于工业节能技术、余能回收利用技术、烟尘治理技术的进步,以及国家推行的十大节能工程。

4、火电行业发展趋势

未来几年,我国火电行业新增装机将持续下降, 2040年以前国家将出台政策原则上不再建设火电机组。

(三)新能源行业

水电、风电与太阳能发电是我国发展最快的三大新能源。水电早已成为仅次于火电的第二大电能。

2021年,我国水电、风电、光伏发电装机均突破3亿千瓦,水电装机容量3.9亿千瓦(常规水电3.5亿千瓦,抽水蓄能3639万千瓦);风电3.3亿千瓦(陆上3.0亿千瓦,海上2639万千瓦);太阳能发电装机3.1亿千瓦(集中光伏式2.0亿千瓦,分布式光伏1.1亿千瓦,光热57万千瓦)。风电并网装机容量已连续12年稳居全球第一,光伏发电并网装机容量连续7年稳居全球第一,海上风电装机跃居世界第一。

2021年,我国可再生能源发电量达到2.48万亿千瓦时,占全社会用电量的比重达到29.8%。其中,水电、风电、光伏发电发电量分别占全社会用电量的16.1%、7.9%、3.9%。水电发电量比风电、光伏与生物质发电总和还多。

2021年全国风电平均利用率96.9%,同比提升0.4个百分点;全国光伏发电利用率98%,与上年基本持平。北京、上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、重庆、四川、广东、广西、海南等14个省(区、市)为光伏100%消纳。蒙西(96.5%)、青海(86.2%)、西藏(80.2%)三个地区光伏利用率低于全国平均水平。由于利用小时数偏低,新能源发电量在全国发电总量中的占比仍然较低,但呈增长趋势。下面,我们对三个行业进行简要介绍:

三峡大坝

新疆太阳能电场

1、 水电

水电是我国第二大电能。我国拥有60余年的水电设计与开发经验,水电技术成熟,并拥有世界一流的水电力发电设备设计与制造企业,在水坝筑造技术方面,我国也达到了世界先进水平。

我国水资源丰富,根据2003年的水力资源调查报告,我国水电蕴藏量在一万千瓦以上的河流有3886条。根据国家能源所王仲颖等人编著的《中国非化石能源之路》一书,我国水电可开发潜力5.4亿千瓦以上,目前还有一亿多千瓦的开发空间。

2021年,全国新增水电并网容量为十三五以来年投产容量最多,全年新增水电装机2349万千瓦,白鹤滩水电站已有8台机组投产发电;雅砻江两河口水电站5台机组与乌东德水电站12台85万千瓦机组投产发电。

目前水电是我国第二大电力,这一地位将保持20年左右,未来十几年,我国还将有近亿千瓦的水电新增装机需求。

2、 风电

风电是我国继火电、水电之后的第三大电能。

加强生产设备的管理,做到修旧利废,挖潜增效。2.持续抓好修旧利废工作,对能够重复利用的电器、仪表、设备、办公物品等,要不报废,不舍弃,构成“节俭光荣,浪费可耻”的良好风气。3.合理调度公务用车,降低油耗低碳出行,不利用公车办私事,不一样部门公务出行时尽可能共用车辆。

我国风能资源丰富,也是利用风能最早的国家。早在秦汉时期,中国人就学会了利用风能进行提水灌溉、舂米等工作。我国风电市场起步相对较晚。

上世纪八九十年代,我国利用丹麦、德国等国家政府贷款建设了一些小型风电项目,风电市场进行培育时期。九十年代以来,我国政府陆续出台多项优惠政策,鼓励风电设备制造与发电项目投资运营,风电市场进入成长阶段。在设备制造领域,我国涌现金风科技、华锐风电、运达风电等多家风电设备专业设计、制造企业,东电集团与重庆通用集团等国企也加入风电设备制造行业。风电运营更是受到大唐电力、华能集团等诸多电力巨头的青睐,从而推动了我国风电市场持续快速发展。

从2005年开始,中国风电装机容量连续5年翻番增长。截止到2010年底,中国新增风电装机1800万千瓦,装机总容量达到4200万千瓦,跃居全球第一,并且持续至今保持总装机容量世界第一。

十二五与十三五期间,我国风电行业继续保持高增长势头,风电装机容量实现翻三翻(接近)。2021年,全国风电新增并网装机4757万千瓦,装机容量达到3.3亿千瓦,同比增长16.6%。

根据国家能源所王仲颖等人编著的《中国非化石能源之路》一书,我国风电可开发资源量为7-12(亿千瓦),目前装机总量3.3亿千瓦,未来十年或二十年,我国风电装机还有翻番的空间。

3、太阳能发电

太阳能发电可分为光伏发电与热发电两种。

2010年年底,中国的光伏发电装机仅86万千瓦,到2015年年底增长到4318万千瓦,跃居全球首位。2021年,全国太阳能发电新增装机5493万千瓦,累计装机容量超过3亿千瓦,其中太阳能热发电装机仅为57万千瓦,其余均为光伏发电。

2016年12月,国家能源局印发了《太阳能发展十三五规划》。《规划》确定了太阳能产业发展目标,到2020年底,太阳能发电装机达到1.1亿千瓦以上,其中,光伏发电装机达到1.05亿千瓦以上,光热发电装机达到500万千瓦。十三五期间,我国光伏产业翻倍实现了国家十三五计划目标,光热发电仅完成国家计划的十分之一略多一些。

光热发电系统相对复杂,涉及的设备种类多,投资成本高。虽然光热发电市场发展相对较慢,但我国在光热发电的设备研发、示范工业方面已经实现多个突破。十三五期间,首航节能投资的敦煌100MW熔盐塔式光热电站、青海鲁能海西州多能互补集成优化国家示范工程50兆瓦塔式熔盐太阳能热发电项目等多个大型项目顺利投产,中电哈密熔盐塔式5万千瓦光热发电项目已经开工。光热发电市场推广受阻主要原因在于项目的投资成本远高于光伏发电,未来光热发电的前景也远低于光伏发电。

根据国家能源所王仲颖等人编著的《中国非化石能源之路》一书,我国太阳能可利用的发电规模为22亿千瓦,目前装机总量仅为可开发量的七分之一左右,并且太阳能投资成本已大幅下降,虽然国家陆续减少对再生能源的补贴,可以预测,基于技术进步与成本降低因素影响,我国太阳能发电成长市场空间仍然巨大,并将陆续走进家庭市场。

五:本文小结

人类认识并利用能源的历史已有几十万年。但在电力发明前,人类利用的主要能源是一次能源中的生物质与煤炭。近一百年来,随着科技进步与工业化、城市化发展,人类对能源的需求呈几何式增长。这导致了煤炭、石油等传统能源危机,另一方面也加快了水电、太阳能、风能、核电等众多新能源的开发进程。只有新能源的快速发展,才是解决人类能源危机与环境污染问题的唯一手段。

对于中国而言,我们已经找到了多种新能源协调发展的有效技术方案。2022年1-5月份,全国可再生能源发电新增装机4349万千瓦,占全国发电新增装机的82.1%,可再生能源已成为我国发电新增装机的主体。可就在十年以前,当时我国新能源发电占比只有2.7%。一次能源发电新增装机占全国发电新增装机的比重已下降至20%以内,煤电装机占比的下降趋势不会改变。

1996年,老尹在哈尔滨第三发电厂(煤电发电厂)

使用替代能源,少石油多尽量使用替代能源,例如太阳能、风能与天然气等,帮助地球增加永续能源!

可以预测,2040年以后中国原则上不再新批化石能源单纯发电项目。中国化石能源发电新增装机占比趋零,并将加快在役煤电机组的退出工作。至2060年,全国在役发电机组80%以上为清洁能源发电。煤炭、石油、天然气将退出能源主导地位,变成真正的调峰电站、备用电站。

届时,今日之火电装备重点企业的火电业务板块将很难继续存在下去,汽轮发电机组、燃煤燃油锅炉如同今天的古代风箱、水车一样失去工作价值。当然,生物质发电与核电用的透平发电设备与锅炉压力容器还是要保留一些的。但生物质发电与核电在全社会发电总量中的占比微乎其微。或许,可燃冰与氢气都可能成为二十年以后的主要能源。

纵观今日中国主力电站设备集团,很多企业都已涉足非火电业务多年,比如水电、风电、光伏、氢能、电梯、海水淡化等等业务,这些非火电业务将逐渐成为传统电站设备制造集团的主导业务。

最后,我与大家分享毛主席创作的长调《贺新郎·读史》片断,本词是主席有感于人类社会变化越来越快的著名咏史篇章:

贺新郎·读史

人猿相揖别。

只几个石头磨过,小儿时节。铜铁炉中翻火焰,为问何时猜得?不过几千寒热

……

歌未竟,东方白。

从旧石器时代开始,猿人认识并学会使用天然火。经过几十万年的发展,人类才逐渐掌握了人工取火、利用能源为人类服务的各类技术。从此,人类社会进入快速发展时期,越发展越快。不觉间,中国进入了社会主义,歌未竟,东方白。

青铜时代持续了两千多年,那时主要依靠的是木炭生物质能源;铁器时代又持续了两千多年,煤炭替代了生物质能成为人类第一能源。19世纪中期以来,石油与天然气陆续进入工业生产与人民生活之中。20世纪以来,水电、风电、太阳能等新能源的发展速度远远超过了之前的任何能源的开发与利用速度。这一方面源于人们对能源危机的认识,更源于人们对环境危机、生态危机的认识。

我们有理由相信:以中国现有的可再生能源技术储备、以中国装备制造业设计与制造实力,中国在未来的能源革命中将发挥越来越重要的作用,从而促进人类社会变得更加美好!

备注:本文所引用数据均来自相关行业的材料数据,因统计口径不同,部分数据存在相互出入,但出入不大,一般在10%左右。

大美中国,锦绣中华

大美中国,锦绣中华

争做低碳环保、绿色出行的宣传者。低碳生活无处不在、无处不有。领导干部带头选择绿色出行,带头步行上下班、杜绝公车私用、按规定标准出差下乡,真正把自己的身影融进人民群众。学习掌握、宣传低碳知识,提高低碳意识,树立低碳理念,倡导低碳生活;向身边人宣传开展“低碳环保、绿色出行”的意义和方式,带动更多的人参与到行动中来。让我们的家园多一片蓝天,多一丝绿色,多一路畅通,多一些文明。

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