niweidou的个人博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/niweidou 倪维斗,清华大学教授,博士生导师,中国工程院院士。

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全生命周期看能源问题 精选

已有 4468 次阅读 2009-12-27 11:45 |个人分类:未分类|系统分类:观点评述


 动态发展过程中整体系统能源成本最低

动态发展过程中,提高单个技术效率只是“狭义”节能,只能解决一小部分问题

过去我国的节能工作中,片面强调提高单个技术的效率。而实际上,从整个能源系统看,依靠技术进步提高的单个技术的效率只是整个庞大产业链中某一个或几个环节的效率,是“狭义”上的效率。

虽然进一步降低单位产品能耗仍有潜力,但实际上一些单项技术的效率已经到了一定的极限,在此基础上提高1个百分点已经相当困难,且单项技术效率的提高其实只能解决节能的一小部分问题。在动态发展的过程中,一些建设的所谓“高效率”的产能和设施是不是都是全生命周期内所真正需要的才是大问题。目前出现的“重复建设”、“产能过剩”、很多利益集团都以“自我扩张”为第一要务……这类现象才是真正需要反思的,会导致巨大能源浪费的问题。


从整个能源系统看,系统集成和调度运行存在诸多不合理之处

不合理现象一:先进技术低效使用,“大马拉小车”

以发电行业最先进的超临界和超超临界机组为例,其满负荷运行时的发电效率一般在42%-45%,远高于目前的平均水平36%-37%。然而,我国很多大型机组(300-600MW),包括超临界和超超临界机组,经常处于部分负荷状态运行,导致技术效率的优势难以发挥。

近年来实施的“上大压小”政策固然提高了发电行业的平均效率。但随着电力需求的变化,电网负荷的峰谷差越来越大,原本可由小机组承担的“调峰”工作则更依赖于大型机组进行,导致了“大马拉小车”的现象。

不合理现象二:高品位能源低品位利用,低品位能源高品位利用

化石燃料热值品位较高,可以产生1400℃高温。但根据室内空调运行需求,冬天将室温提高20℃,夏天降低5-10℃(相对于外界温度)。大量高品位的化石燃料通过燃烧、传热、发电、远距离输送,只剩下一小部分能源成为终端空调使用的电力,然后用于5-20℃的温度调节。

又如秸秆发电。秸秆高度分散性和运输困难,适宜分布式就地利用。且这类电站单位容量投资大(常规电站一倍以上),热效率偏低(30%以下),而产生的电量也有限。相反,农民不得不将煤用于采暖和炊事,带来较低的效率和严重的污染。特别是面对我国人均耕地面积小(人均1/15公顷)的基本国情,秸秆应首先满足广大农民采暖和炊事的需求,以及中小城镇的工业锅炉。

不合理现象三:某些先进技术比旧技术更耗能

在建筑能耗方面任何一种新技术的推广应用,必须进行全生命周期分析,有不少例子,似乎是新技术,但最终结果是耗能更大!如现代化办公大楼的中央空调和分体式空调的使用。中央空调可以采用最先进、最高性能的空调系统,然而它实行的是全时间、全空间的运行模式。实际上,楼内各房间的使用时间是间歇性的、在空间上是局部的,从整栋大楼的建筑能耗总量来看,中央空调反而比分体式空调耗能高得多。

不合理现象四:可再生能源并不真正“可再生”

近年来争论比较多的发展粮食乙醇,对其要从全生命周期能量转换(与此相关的是全生命周期CO2排放)、土地利用(单位土地的产出)、水的利用等多角度来衡量是否是真正的可再生能源,不是原料可再生就是真正的可再生能源。譬如说用玉米做乙醇,翻地、施肥、收割、运输、加热、发酵、脱水……都需要外来能量的输入,因此,就必须把玉米从种植、运输、加工等环节的耗能都考虑到全生命周期的能耗中去。

不合理现象五:量大面广、分散式的终端设备能效长期不受重视

以汽车为例,车身轻量化、柴油化、电力化等能够显著提高能效的技术措施长期受到关注不足,而有些被炒作的技术却受到国外的误导,耗费了大量的人力、物力和财力。

从基础设施建设看,都是各自局部优化,而不是整体最优

由于行业分割和缺乏统筹管理,目前我国快速、大规模基础设施建设中存在诸多不合理现象。以交通部门为例,铁路、公路、民航,俗称“铁公机”,都是各自快速扩张,局部优化。例如,公路部门的高速公路网越扩越大,车道越来越多;铁路部门则大规模建设高速铁路、子弹列车,片面追求其实不必要的“高速”;机场则越修越豪华,规格越来越高。

而实际上,从整个交通的可持续发展看,问题最严重的其实是城市化所带来的日常通勤。首要的问题是城市化模式和城市规划,利用现代化通讯设施,减少不必要的出行需求;其次,地铁等大容量公共交通系统应该优先得到发展;其次是如何提高铁路的运力和通达性的问题,而不是片面追求速度;再次才是耗能大的公路运输,以及耗能更高的航空运输。国情决定:13多亿的人口流动,人们不能动辄坐飞机,否则资源环境都无法承受。


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