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美国可再生能源技术发展趋势 |
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| http://cn.newmaker.com
11/24/2005 11:53:00 AM
佳工机电网
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从20世纪70年代开始，尤其是近年来，可再生能源，作为常规化石燃料的一种替代能源，由于其清洁、无污染、可再生，符合可持续发展的要求而受到世界许多国家的青睐，将其作为能源发展战略的重要组成部分。美国政府更是加倍重视，通过国家政策与投资扶持，激励企业发展可再生能源技术，占领大多数可再生能源技术的制高点，确保了美国在可再生能源领域的领先地位。
太阳能
世界著名太阳能专家施密特教授指出，“太阳能将在21世纪取代原子能作为世界性能源，唯一的问题是在2030年实现，
还是在2050年实现？”
太阳能是指太阳所负载的能量，它一般以阳光照射到地面的辐射总量(包括太阳的直接辐射和天空散射辐射的总和)进行计量。美国是世界上太阳能发电技术开发较早的国家，太阳能槽式发电系统已积累了10多年联网营运的经验，1104kW塔式和5—25kW盘式太阳能发电系统正处于示范阶段。最新的数据显示，美国太阳能电零售价为每度19美分，预计再过5年将会降至15美分。
技术研发：目前太阳能利用技术主要有太阳能热电技术、太阳能热水技术、太阳能光伏技术三大技术。其中，太阳能光伏技术是近年来发展最快、最有活力的研发领域。针对太阳能发电业的瓶颈技术之一———太阳能电池，目前主要研究工作集中在新材料、新工艺、新设计等方面，目的是为了提高电池转换效率和降低电池制造成本。当前的研究热点是制作太阳电池的材料，包括非晶硅属直接转换型半导体，以及非晶硅和多晶硅混合薄膜材料。
展望：在太阳能开发中，太阳能电池是世界增长速度最高和最稳定的领域之一，估计今后10年将以每年20%—30%，甚至更高的递增速度发展，其作用也将逐步由作为农村和边远地区的补充能源，向全社会的替代能源过渡。其中，太阳能薄膜技术将获得突破，电池成本将不断下降，太阳能集成建筑将快速发展，并网技术将普遍推广应用。太阳能利用的另一个发展方向是空间太阳能技术。美国等国已提出，要在地球外层空间（卫星、月球等）建立太阳能发电基地，然后通过微波将产生的电能传输到地面上的太阳能接收装置。
风能
有专家预计，“一个世界范围内的风力发电高潮已经到来。预计到2020年，风力发电将可提供世界电力需求的10%。”
风能是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。风力发电是当今新能源开发利用中技术成熟、最具备开发条件、发展前景良好的项目。
风力发电经历了从独立系统到并网系统的发展过程，大规模风力田的建设已成为发达国家风电发展的主要形式。世界上最大的风力田位于美国加利福尼亚州，年发电约221108千瓦小时。随着风机单机容量的增加和电站建设成本的下降，风力田建设投资已降至1000美元/千瓦，低于核电投资且建设时间可少于一年，其成本与煤电成本接近。最新的数据显示，美国风能电价已经降到每度电3—5美分。
技术研发方向：大型风力发电机组是风电系统的关键设备，也是研究的热点。很多国家为此进行了大量投资，就风轮机的材料、结构、发电机控制技术、功率容量以及可靠性等展开研究，并取得了长足的技术进步。风电机组的发展方向是超大容量、智能化、高稳定性和可靠性。
展望：自20世纪90年代以来，风电的年增长率一直保持了两位数的百分比水平。尽管目前美国只有0.6%的能源是由风能发电产生，但据美国风能协会预测，截至2020年，美国风能发电量将占本国发电总额的6%左右。有专家预计，“一个世界范围内的风力发电高潮已经到来。预计到2020年，风力发电将可提供世界电力需求的10%。”
生物质能
有关专家估计，生物质能到本世纪中叶，采用新技术生产的各种替代燃料将占全球总能耗的40%以上。
生物质能包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废物、农作物秸、城市有机垃圾、工农业有机废水和其它野生植物等。生物质能是仅次于化石能而居于世界能源消费总量第四位的能源，其消费总量位居六大可再生能源之首，极有可能成为未来可持续能源系统的重要组成部分。
目前，生物质能技术的研发已成为世界重大热门课题之一。包括沼气技术、生物质热裂解气化、生物质液体燃料等主要技术项目均受到世界各国政府与科学家的关注。美国为此制定了“能源农场”开发研究计划，同时推进生物质能技术和装置的商业化应用，实现了规模化产业经营。在美国，生物质能转化为高品位能源利用已具有相当可观的规模，占该国一次能源消耗量的4%。美国还设立了世界上最大的日处理垃圾4000吨的垃圾发电厂，以及建立了l兆瓦、年产酒精2500吨的稻壳发电示范工程。
地热能
研究表明，地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能的1.7亿倍，可供人类消耗几百亿年。
地热能是贮存在地下岩石和流体中的热能，它可以用来发电，也可以为建筑物供热和制冷。根据测算，全球在地热资源总量相当于每年493亿吨标准煤。
地热发电的相关技术已经基本成熟，进入了商业化应用阶段。目前全世界地热发电站约有300座，总装机容量接近1104MW，分布在20多个国家，其中美国占40%。美国拥有世界上最大的盖塞斯地热发电站，装机容量达2080MW。
当前营运的地热电站主要采用水蒸汽发电或双循环发电方式，全流发电和干热岩体发电等形式正在研究开发中。地热发电设备的主要发展趋势，一是便于安装和移动的3~5MW小功率积木式机组，二是为了利用量大面广的85~130℃的地热水而开发的低沸点有机工质朗肯循环机组。此外，热泵技术、防腐技术、去垢技术及其相关材料，也正处于积极开发和完善阶段。
海洋能
有专家指出，21世纪是海洋的世纪。2020年后，全球海洋能源的利用率将是目前的数百倍。海洋被称为未来的“能量之源”。
海洋能是一种蕴藏量极大的可再生能源，包括潮汐能、波浪能、温差能和盐差能等多种形式。潮汐能是指涨潮和落潮之间所负载的能量；潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波浪能；太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。
美国把促进可再生能源的发展作为国家能源政策的基石，其中尤为重视海洋发电技术的研究。1979年在夏威夷岛西部沿岸海域建成了一座称为MINI－OTCE的温差发电装置，其额定功率50千瓦，凈出力18﹒5千瓦，这是世界上首次从海洋温差能获得具有实用意义的电力。
水力发电
美国国家水力发电协会指出：水电是21世纪之后一种与人共处的、自然的、低成本的、有效的、有利于环境的电力资源。
水电是指通过捕获水流动的能量发电。根据有关组织的统计，至今为止，世界上有24个国家的90%电力来自水电，有1/3的国家的水电比重超过一半。近年来，鉴于担心水电对环境的影响，小水电开始受到广泛重视。
目前，美国实际水电发电量占总发电量的8%，发电能力占总发电能力的11%。在美国可再生能源中，水电占85%，目前水力发电在实际利用的可再生能源中占75%。美国95%的水电生产由私有和公有电力部门所有。由于担心水电对鱼类和河流的影响，美国水电开发很长时间处于停顿状态。但近年来，由于能源的需求和水电环保技术的改进，美国有不少人正在建议政府适度修改水电政策，鼓励把新的对环境有益的水电作为资源组合的一部分。
美国科学家认为：小水电能解决偏僻地区能源问题，利用小河流发展小型水电能使美国小水电装机翻一番。这一观点也已得到政府支持。2005财政年度，用于水电研发的联邦预算占整个能源效益的1.6%。美国国家水力发电协会有关报告认为，在今后16年里，美国无需建设新的水坝，就可新增水电装机2.1万兆瓦。这些电力足以供应8个西雅图大小的城市，足以向690万户家庭提供电力。水电如果与其它可再生资源结合起来，就可以显著地减少未来美国对矿物燃料的需要。
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