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可再生资源的优缺点范文1
该指南包括以下五个步骤:
步骤一:理解可持续能源问题及其对社会、经济和环境的影响
该步骤旨在帮助审计人员构建可持续能源问题的基本分析框架,识别可持续能源问题及其对所在国家环境、经济和社会的影响,包括可持续能源相关概念,常用的能源的种类及其优缺点,能源消耗、储备以及使用效率的相关问题,进而帮助最高审计机关与审计人员识别并理解各国可持续能源方面存在的问题及其对社会、经济和环境的影响。
可持续能源审计的最终目的是促进经济、高效地使用可持续能源,这一目的的实现面临诸多问题,例如:国家立法或政策不当;开发、生产和安装可再生资源的技术成本高昂;国家的补贴开发和支持可持续能源的制度执行效果不佳;国家对可再生能源的使用情况的关注力度不够;可再生资源产业竞争不充分;潜在投资者持怀疑态度等。
各国应该采取措施提高可再生能源在整个能源供给中的比例,提高可再生能源的利用效率。广泛应用可再生能源,可以促进采用现代科技的新兴部门的发展;降低国家对进口能源的依赖,应对环境变化和大气污染,创造新的工作岗位。可再生能源产业的开发,通常需要借助于国家投资、政策扶持等优势资源,因此,有必要监督审计可再生能源工作的开展情况。在开展可再生能源审计的过程中,最高审计机关的审计人员有必要理解所在国可持续能源的总体形势。包括:
(1)了解所在国使用的能源种类及其优缺点。
(2)所在国能源配给的状况。能源产出是可持续能源框架问题之一,能源从产出到终端用户的传输也是至关重要的,能源配给网络的有效性限制能源的使用效率,尤其是对于那些能源生产地距能源消耗地较远的情况。扩展可持续能源的供应渠道、降低可持续能源传输损耗就成为了可持续能源工作中的重要部分。
(3)能源耗用、能源节约及能源效率方面的基本信息。能源耗用通常有电能、热能、运输用直接燃料三种基本形式,能源节约及能源效率是能源耗用过程中所需考虑的主要问题,能源节约关注能使能源耗用降至最低必要值的技术和程序,能源效率关注提高耗用既定能源所能获得的产品及服务。
步骤二:理解政府对可持续能源问题的态度、政策和措施
此步骤用于帮助审计人员寻找可适用的审计标准,提供政府管理和规范能源部门的政策信息。可持续能源审计的标准,可借鉴各国政府对可持续能源问题的态度、政策和措施,包括缔约国参加的有强制约束力的国际协定或协议、可持续能源政策及直接资助、刺激投资等政策工具。
下图概括地描述了能源框架及影响因素,其中的概念框架就是政府的一系列的针对能源框架中开采、配给、耗用制定实施的政策、规定及手段,这一系列的政策、法规、措施等都可以作为可持续能源审计标准的参考。
具体来讲,审计标准可能包括:
(1)国际协定;(2)国家立法;(3)各国的能源政策以及评估能源政策执行状况实施管理的政策工具;(4)所在国应对能源开采对环境影响的工具;(5)相关的政府采购方面的文件;(6)被审计单位内部的组织职能和规章制度,对应的会计制度及相关会计资料。
步骤三:审计主题的选择方法
选择适当的审计主体是各国最高审计机关实施可持续能源审计时的重要议题。经过第一二步骤,审计人员已经对可持续能源的状况有了初步的评估,确定出可持续能源发展受到哪些国际协定或国内法律法规约束。基于对能源管理的政策工具的了解,审计人员可以识别出需要审计的主题,并提出适当的审计方法,包括评估审计风险和重要性水平。审计的主题包括:能源部门导向型,即把审计能源开采部门、供应部门以及消耗部门的问题作为审计的主题:事项导向型,即把审计主题确定为可再生能源的推广,能源节约等;措施导向型,即审计提高能源可持续性的政策和方案等。
对应不同的审计主题,审计人员应确定不同的关注点。另外,确定审计主题时审计人员有必要识别出审计风险要素,包括能源政策的本质、复杂性、国家能源政策目标的复杂性、模糊性和不连续性等外部风险,以及缺乏特定领域知识或经验、审计成本过高等内部风险,并制定合理的风险应对措施,风险的应对状况直接影响审计结果的成败及效率。
步骤四:制定可持续能源的审计计划
可持续能源领域的审计实际是一种针对问题的环境审计,可持续能源审计可以包括不同形式的审计,具体形式取决于所在国的具体情况以及最高审计机关的环境审计经验。现今各国对可持续能源审计经验甚少,许多最高审计机关还没有开展这种审计,因此《可持续能源审计指南》只提出基于通用原则的建议,总结部分最高审计机关的审计经验。《指南》本身无意于将这些建议当做严格的指导,但希望可以激发各国最高审计机关根据国情和立法开展可持续能源审计。
制定计划是为了确定是否实施可持续能源审计以及如何确定具体的审计程序。审计程序要具体写明如何对所有类型的被审计单位进行审计。当产生可持续能源审计的需求或事实需要,就可以进入审计计划阶段。这种审计需求可能是最高审计机关监督、跟踪和评价重要活动时延伸产生的,或者是源于政府、国会、相关团体或者公众的要求,或是应国际协定的要求等。
审计准备阶段始于最高审计机关已经直接获取被审计单位的文件、数据和信息。最高审计机关对可持续能源的绩效审计可以运用审计逻辑矩阵,将其作为制定审计计划、确定审计程序的辅助工具。
审计计划及其编制的关键领域包括:
(1)评估最高审计机关实施可持续能源审计的权限;最高审计机关要确定是否依法享有实施可持续能源审计的权限,这直接影响审计的形式和范围;(2)确定需审计的可持续能源问题;(3)确定审计目标和审计对象;(4)确定审计范围、审计期间、审计形式――是最高审计机关独自进行,还是与其他最高审计机关平行审计或联合审计,或外部专家辅助进行审计,还需确定审计的类型一财务审计或绩效审计;(5)估计审计效果,确定审计的具体领域;(6)熟悉审计环境和审计内容;(7)确定被审计单位;如部委、政府组织、基金、非政府组织、受益人等;(8)选择合规性审计的标准;(9)选择绩效审计评估的主要标准;这些标准应客观公正、不偏不倚、充分、可实现,并且可以清晰阐释;(10)选择需审计的问题,选择适合实际情况的方法。
审计计划阶段最终要编制出计划文档,并经最高审计机关或相关部门批准。
步骤五:实施审计业务和报告审计结果
确定了审计计划后,就应当按照确定的审计范围、审计目标和审计程序来实施审计业务。审计的关键领域包括:
(1)审核国家能源政策目标的存在性;(2)审核对被审查领域初步了解的完整性和准确性;(3)审核能源政策的管理系统和执行情况;(4)审核用于评价能源政策实施效果系统的可操作性;(5)对于政府补助的受益人,审核其对政策或项目规则、条款等的遵守情况;审核既定指标的实现情况。
在审计实施完毕后,最高审计机关应总结审计发现,指出所审计的可持续能源领域内最严重的问题,并提出必要的关于改进措施的建议。审计报告应该列示:
可再生资源的优缺点范文2
摘要:
在各种可再生能源利用中,风能是使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一,是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。通过对风力发电产业现状进行梳理、归纳和分析,总结了风电机组未来发展趋势。并对风电机组当前典型风电机组(华锐双馈和金风直驱)的优缺点进行对比,分析那种机型更好利于风电的投资。并把两年来风电机组运行存在的一些问题做以归纳,以便于风电场更好稳定、经济的运行。
引言:
大量不可再生能源的消耗,以及随之而来的气候变暖、生态破坏和大气污染等一系列环境问题,使世界能源和环境问题日趋严峻,因而对于可再生能源的开发和利用变得尤为急切。风能是使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一,亦是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。根据世界风能协会产业报告数据,2011年全世界新增风电装机容量4200万千瓦,风电装机总量达到23900万千瓦,较2010年增长了4%。2011年我国风电装机量新增1800万千瓦,装机总容量超过6200万千瓦,继2010年后继续保持全球第一。由此可见,风能已从一种可有可无的补充能源,转变为解决世界能源问题不可或缺的重要能源。风电机组运行环境恶劣,机组部件难免出现破坏性事故 。随着全球风能快速发展,风电机组运行数量不断增加,各类风电机组事故也不断出现 风电机组一些故障.甚至事故产生的原因无法得到合理的解释,给风电场风电机组和电网安全可靠运行留下了极大的隐患,对风电技术的健康发展带来了不良影响,迫切要求对风电技术理论进行深入研究。在瓜州公司在2010年12月30号并网以来,已近运行两年多的时间里,对机组也有了一个全面的认识,特别是对金风和华锐两种机型运行的过程中,了解到一些机组的不同点和相同点,并且了解到机组的的一些常见问题。
一、现代大型风电机组发展趋势。
1、水平轴式风电机组为主流
按风轮轴方向不同,风电机组包括水平轴风电机组和垂直轴式风电机组。水平轴式风电组风能转换效率高、传动轴距短、经济性好,是目前国内外研制最多、技术最成熟、使用最为广泛一种风电机组(包括上风向与下风向两种),在个风电市场中占到95%以上。垂直轴式风电组可分为两个主要类型:一类是利用气动阻力功的阻力型风电机组,如萨渥纽斯型和涡轮型;一类是利用翼型升力做功的升力型风电机组,达里厄型。与水平轴式风电机组相比,垂直式风电机组可以接收任何方向的来风,无需迎装置,因此系统整体结构简洁,便于维护,成本低。但由于在空气动力学以及结构构造力学等面的技术积累不足,与水平轴式风电机组相比,垂直轴式风电机组的研发滞后许多。因此在未来相当长一段时间内,水平轴式风电机组将是主流。
2.多种大容量机型并存
在20世纪90年代,国际上风电机组主流为600千瓦级;2001年以后,基本上以兆瓦级以上风电机组为主流。2004年,德国 Repower公司生产了5兆瓦风电机组,2008年世界上运行的风电机组单机容量最大为6兆瓦(风轮直径达到127m)。目前,8-10兆瓦风电机组的设计和制造也已经开始。我国风电机组主流机型在2005年为600-1000千瓦,2008年为750-1500千瓦,2009年为850-2000千瓦,2010国内单机容量为2兆瓦的机组也开始批量生产和安装,2.5兆瓦、3兆瓦等机型也在个别风场开始安装。2011年5月,中国首台6兆瓦风电机组在江苏盐城正式出产。虽然风电机组单机容量不断扩大,甚至向10兆瓦及以上级别巨型风电机组发展,但2-3兆瓦及以下单机容量的机组技术成熟,必将长期存在,也就是说,多种大容量机型长期并存,以满足市场的多样化需求。
3、变桨距风电机组替代定桨距风电机组
与定桨距风电机组相比,变桨距风电机组叶片安装角可以根据风速的变化而改变,气流攻角在风速变化时可以保持在一定的合理范围,在相同的额定功率点,额定风速比定桨距风电机组要低,在额定功率点有更高的功率系数。事实上,在现代风电机组研制初期,设计人员就认识到通过改变桨距角来调整空气动力转矩的重要性,将风电机组设计成全桨叶变距型,但由于技术积累不够,灾难性事故时有发生,限制了变桨距风电机组的商业化运行。经过多年的发展,变桨距技术已较为成熟,在多种机型中得到应用。2009年以后,世界上新安装的风电机组中有95%以上采用了变桨距方式。
4、变速运行取代恒速运行
在风电机组与电网并网时,要求风电机组输出电频率与电网频率一致,即保持频率恒定。风力发电机保持转速不变得到恒频电能,称为恒速恒频运行;风电机组转速随风速变化,通过其他控制方式来得到恒频电能,称为变速恒频运行。变速运行风电机组可以通过调节发电机转速跟随风速变化,使叶尖速比保持在最佳值,从而最大限度利用风能,提高运行效率。现有的失速型恒速运行风电机组一般采用双绕组结构(4极/6极)的异步发电机双速运行。在高风速段,发电机运行在较高转速上,4极(大容量)电机工作;在低风速段,发电机运行较低转速上,6极(小容量)电机工作。双速运行的优点是控制简单,可靠性好;缺点是由于转速基本恒定,风电机组经常工作在风能利用系数较低的点上,风能得不到充分利用,即使通过变桨距系统改变桨叶的攻角以调整输出功率,也只能使异步发电机在两个风速下具有较佳的输出系数,无法有效地利用不同风速时的风能变速风电机组一般采用双馈异步发电机或多极同步发电机。双馈电机的转子侧通过小容量能量双向流动功率变换器连接到电网;多极同步发电机的定子侧通过全功率变换器连接到电网。在新增风电机组中,绝大多数都采用了变速运行方式,可以预计变速运行全面代替恒速运行将成为趋势。
5、异步双馈、直驱和半直驱多种形式并存。
风力发电机组按结构形式可以分为异步电机双馈式机组、永磁同步电机直接驱动式机组以及半直驱型(中传动比齿轮箱)机组。双馈风电机组风轮将风能转变为机械转动的能量,经过齿轮箱增速驱动异步发电机,应用励磁变流器励磁而将发电机的定子电能输入电网,在这种机型里,保证齿轮箱可靠性至关重要。直驱式风电机组采用多极永磁发电机直接连接风轮,可以避免增速箱的不利影响,但发电机体积和重量庞大。半直驱式风电机组多采用增速比适当的(双馈型机组的1/10左右)一级齿轮传动,配以类似直驱式风电机组的多级永磁同步发电机,发电机体积比直驱形式的有了较大的缩小,质量明显减轻。近年来,在新增风电机组中,双馈风电机组虽然占据主导地位,直驱式风电机组得到快速发展,半直驱式风电机组开始出现。
二、金风风机与华锐风机的一些对比。
1、金风科技风力发电机组。
本机组采用水平轴、三叶片、变桨距调节、直接驱动、永磁同步发电机并网的总体设计方案,功率控制方式采用变桨距控制,但风速超过额定风速时,通过调整叶片的桨距角,使风机的输出功率限制在1500KW左右。从而防止发电机和变频器过载。发电机为外转子结构的多级永磁同步发电机,叶轮直接与发电机连接。变速恒频系统采用AC-DC-AC变频方式,将发电机发出的低频交流电经过整流变为脉冲直流电,输出为稳定的直流电压,在经过DC/AC逆变为与电网同频率的同相的交流电,最后经变压器并入电网。机组自动偏航系统能根据风向标提供的信号自动确定风力发电机组的方向,当风向发生变化时,控制系统根据风向标信号,通过偏航电机驱动偏航减速器使风机自动对风,偏航系统在自动对风时带有阻尼控制,使机组偏航旋转更加平稳。液压系统有液压泵站、电气电磁元件、蓄能器、刹车装置、连接管路等组成,为偏航刹车系统及转子刹车系统提供动力源。针对不同的形式,自动系统包括偏航、发电机轴承和变桨轴承集中。各系统主要有泵、油分配器、管路等组成。整机制动系统采用叶片顺浆实现气动刹车,降低叶轮转速。机舱设计采用了人性化设计方案,工作空间较大,方便运行人员检查维修,同时还设计了电动提升装置,方便工具及备件的提升。整个机组有PLC控制,数据自动采集处理,自动运行并可以远程控制。
2、华锐科技风力发电机组。
本机组采用水平轴、三叶片、变桨距调节、风机把旋转的机械能转换为电能,在风机中采用了双馈异步发电机的形式。双馈异步发电机是指将定、转子三相绕组分别接入独立的三相对称电源,定子绕组直接和电网连接,转子绕组和频率、幅值、相位都可以按照要求进行调节的变频器相连。变频器采用交-直-交的形式与电网连接,控制电机在亚同步和超同步转速下都保持发电状态并随着风速的变化调节发电机的转速,进行能量交换。风机具有有效的偏航系统,主要根据风向风速检测装置反馈信号来实现机舱的对风功能。它采用一台变频器同时驱动四台变频电机的驱动方式。在变频器的输出端接入输出电抗器。变频器配有制动单元和制动电阻。齿轮箱是紧凑的,具有高的过载能力。为了调制变桨,使叶片能够达到顺桨位置、工作位置,变频器和变桨电机瞬时超载,大约以2倍的额定转矩驱动齿轮箱,这种情况一天中可能会发生几次。设置电池系统的目的是保证变桨系统在外部电源中断时可以安全操作。电池是整流桥通过DC母线给变频器供电,在外部电源中断时由电池供应电力保证变桨系统的安全工作。
3、金风风机和华锐风机的一些优缺点。
华锐优点:
1、双馈异步发电机只处理转差能量就可以控制电机的力矩和无功功率,变频器的最大容量仅为总机组容量的1/3左右,降低了变频器的造价。 在最大输出功率时,转子和定子共发出1.5MW的电能。降低控制系统成本、减少系统损耗,提高效率。
2、功率因数可调,发电机组具有无功功率控制能力,功率因数可恒为1。根据需要,在额定电压下,功率因数在容性0.95,感性0.90可调。
3、低风速时能够根据风速变化,在运行中保持最佳叶尖速比以获得最大风能;高风速时储存或释放风能量,提高传动系统的柔性,使功率输出更加平稳。
4、先进的双PWM变频器,实现四象限运行。速恒频技术大幅延长了核心部件的使用寿命,同时显著提高发电量。
华锐缺点:
1、采用了齿轮箱传动和发电机集电环,后期维护工作量较高,维护成本高。
2、机械部件相对较多,随着在后期的机组运行中,机械部件老化或损耗,机械部件故障率高。
3、低电压穿越能力相对较弱。
金风优点:
1、直驱式风力发电机组没有齿轮箱,减少了传动损耗,提高了发电效率,尤其在低风速环境下,效果更佳显著。
2、齿轮箱是风力发电机组运行出现故障频率较高的部件,直驱技术省去了齿轮箱及其附件,简化了传动结构,提高了机组的可靠性。同时,机组在低转速下运行,旋转部件少,可靠性更高。
3、采用无齿轮直驱技术和减少了集电环等风力发电机零部件数量,避免了定期更换齿轮油和集电环碳刷,降低了运营成本。
4、直驱风力发电机组的低电压穿越使得电网并网点电压跌落时,风力发电机组能够在一定的电压跌落范围内不间断并网运行,从而维持电网的稳定运行。
金风缺点:
1、由于采用全功率变频技术,变频器造价大,发电机采用永磁技术,稀土价格不断上涨,机组价格相对较高。
2、电气部件相对较多,后期运行中,电气部件故障率高。
三、风电场运营过程中的一些机组的质量问题。
1、机组自身的缺陷。
在对机组两年的运行中发现机组存在一定的自身的一些缺陷,相对不是很多,但是也是不容忽视的问题。如华锐风机的碳刷反馈信号问题。华锐风机的发电机碳刷在磨损到一定程度的时候,底部底座上的弹簧就会迫使底部开关触发,使得发电机碳刷产生反馈信号,PLC模块接收到反馈信号后报出发电机碳刷故障,检修人员看到故障后进行及时消缺。而我厂华锐风机的碳刷在磨损快完毕后并未报出故障。导致风机集电环损坏,检查发现是现场人员接线不正确导致错误的发生。还有就是金风机组液压站压力继电器问题。金风风机偏航刹车分为两部分。一为与偏航电机轴直接相连的电磁刹车,另一为液压闸,在偏航刹车时,由液压系统提供约140~160bar的压力,使与刹车闸液压缸相连的刹车片紧压在刹车盘上,提供制动力。偏航时,液压站释放压力但保持20~40bar的余压,这样,偏航过程中始终保持一定的阻尼力矩,大大减少风机在偏航过程中的冲击载荷使齿轮破坏。而压力继电器的损坏,使得液压系统压力为零,机组在正常运行时(即不偏航的状态)刹车闸液压缸相连的刹车片并未紧压在刹车盘上,只靠偏航电机轴直接相连的电磁刹车起作用。压力继电器是利用液体的压力来启闭电气触点的液压电气转换元件。当系统压力达到压力继电器的调定值时,发出电信号,使电气元件(如电磁铁、电机、时间继电器、电磁离合器等)动作,使油路卸压、换向、打压,执行元件实现顺序动作。当压力继电器损坏时应及时检测出问题,使得机组正常停机,检修人员及时消缺。而现场人员在巡检时发现液压站无压力而机组并未报出故障,而且还在正常运行。后面咨询金风风机厂家,告知现版程序确实存在这方面的缺陷。以上都在在这两年来机组运行中发现的一些机组自身的缺陷,我们只有及时消除,才能确保机组的稳定良好运行。
2、零部件的质量问题。
机组在两年的运行当中,除了一些机组自身缺陷,主要的机组问题就是机组的零部件质量的问题。对于一些更换频繁,数量较大的零部件,我们及时协调厂家及时技改(就是更换质量过硬的零部件)。并且该零部件质保从更换之日起重新计算。金风在两年多的运行中技改的项目有:电缆护圈的更换、主控柜加热器的升级(更换为大功率)、现在正在技改的有:滤波电容的更换、UPS电源的更换。华锐技改的项目有:定子断路器的更换,齿轮箱高速轴回油管的更换,现在协调的有:油泵电机、滑环等部件,以上部件在运行两年来频繁报出问题,维护费用不断增大。
四、切实提高机组质量,降低机组运营成本。
风能是使用最为广泛和发展最快的可再生能源之一,是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。本文对风力发电产业现状进行了梳理、归纳和分析,总结了风电机组未来发展趋势:水平轴式风电机组为主流;多种大容量机型并存;变桨距风电机组替代定桨距风电机组;变速运行取代恒速运行;异步双馈、直驱(半直驱)多种形式并存等。而且由于需求的增大,机组生产量的增加,使得机组质量有所降低,风机发电机组碳刷的价格只需要几百元钱,而机组由于缺陷,在碳刷磨损完后并未报出故障,使得机组集电环损坏,更换集电环这个成本就会在上千或上万元以上。机组压力继电器的损坏,使得机组长期运行在不稳定状态下,也会对机组偏航系统有一定的损坏,产生大的经济损失。机组零部件频繁的出现问题,使得运行成本也在无形的增加。所以我们风电场在机组一或两年的运行的过程中,就得及时发现机组存在的问题和缺陷,协调厂家及时解决和整改。使得机组可利用率有一个明显的提升,降低风力发电场风电机组的运维成本。
可再生资源的优缺点范文3
【关键词】风力发电 新能源 特点
根据国际煤炭会议的资料介绍,我们可以看出,煤炭在世界上的储量还是比较丰富的,根据当前的开采速度来计算,还可以开采大约200年左右,石油的开采量大约还能维持30多年,天然气也是社会经济发展中的重要能源,但是也是相对有限的,大约还可以开采60年左右,这些能源都会给空气带来严重的污染。全球变暖等多种气候反常的现象都与此有关。风能是一种清洁而安全的能源之一,在自然界中可以源源不断的生成,也会有规律的补充,因此,其开发潜力是非常大的。
一、我国风能储备现状
对于风能这种资源来说,可以利用的风能主要是跟风能的密度和可以利用的风能年累计的小时数。我国的疆域相对比较辽阔,可以利用的风力能源巨大,其中可以利用的风能储备量大约为2.50亿千瓦,全部断下来大约有10亿左右的风能储备量。这种资源受到地势的影响比较大,世界上的风能资源很多都在沿海跟大陆比较开阔的收缩地带储存。在我国,新疆、内蒙古以及东南沿海地带的风能储存相对比较丰富,在东南沿海地带以及周围的岛屿,其风能密度大约可以达到每平方米300瓦以上,风速每秒3—20米,年累计超过6000小时以上。我国风能资源最好的内陆地带就是新疆到内蒙古这一代,风能的的密度在每平方米200瓦到300瓦之间,这些地区都都比较适合进行风力发电。
二、风力发电的原理
在风力发电的装置中,包含很多结构,有风轮,也有发电机。风力发电机的组成部分包括机头、转体、尾翼叶片。风力发电的基本原理就是利用风能设备,把因为温差产生的空气流动不断的向电能转化。实际上就是利用空气中的动能,也就是“风能”来带动风车设备的叶片的旋转,之后把叶子的转轴连接到增速机器上提高旋转的速度,从而把机械的动能向机械能转化,之后通过转轴带动发电机起到发电的作用。其中叶片是用来接受风力的,可以通过机头把风能转化为电能,尾翼可以使叶片能够始终对着风吹来的方向,这样能获取比较大的风能。转体是为了更灵活的转动从而实现尾翼方向的调整,机头的转子是一个永磁体,能够切割力线从而产生电能。利用风能发电的形式主要有两种,一种是独立运行的形式,另一种是风力并网发电技术。就小型独立风力发电系统来说,一般都不采用并网发电,要进行独立的使用,单台装机的容量大约是100瓦到5000瓦之间,一般情况下不会超过10千瓦。小型风力发电机器的输出的主要是13V到25V变化的交流电,需要经过充电器的整流,之后在对蓄电瓶进行充电,这样才能使得风力发电机的电能向化学能转变。之后用户逆变电源,把电瓶里的化学能变化为交流220V的市电,这样才能保证使用的稳定性。
三、风力发电的特点和优缺点
(一)风力发电的特点
首先,风能取之不尽,用之不竭,属于清洁高效的新能源。在进行风力发电的时候,要让不会产生任何废气和废水,没有其他污染,属于一项可再生能源,用风力发电是一个非常有利的事情。跟其他发电方式进行比较,风力发电不需要购买燃料,也不需要对材料的运费负责,更不需要对发电遗留的残渣进行处理。
其次,风力发电具有地域性,不是每一个地域都可以修建风力发电站。风力发电站必须要要建立在风能资源丰富的区域,风速比较大,持续的时间也是相当长的,风力资源跟地势和地貌有着比较大的关系。
再次,风力发电具有比较强的季节性,这个特点就决定了风力发电只能在整个发电系统中处于一个配角的位置,风力发电的使用方式主要有两种:一种是能源利用:风力发电机群并网进行,没有风就不发电;另一种是没有电网的高山、牧区和海岛,主要是风力发电机跟柴油发电机联合运行,有风力的时候进行风力发电,没有风力的时候用柴油机进行发电。
(二)风力发电的优缺点
优点:清洁,具有比较好的环境效益;属于可再生资源,不会枯竭;建设周期比较短,投资也不大;装机的规模比较灵活。
缺点:有噪声和视觉方面的污染;占用的土地面积比较大;稳定性不好,不可控;当前的应用成本比较高。
四、风力发电的展望
当前我国风力发电产业的发展比较迅猛,但是也存在一系列问题:主要是我国没有完全掌握风力发电机组的核心设计和制造方面的技术,而且一些零部件的产品跟国外比较会存在一定的差距;加上我国风力发电规划跟电网规划不是特别协调,风电的技术标准有待完善。因此,我国未来风力发电产业的噶站,需要加大自主研发力度,尽可能的掌握关键技术,加大风力电网的坚实力度,实现风电开发的规范性,还要加大政策资金的扶持力度,尽快建立完善的风电标准。相信通过这些努力,未来我国的风电产业将会获得更大的发展。
五、结论
总之,风力发电开启了新能源时代,我们要认真研究风力发电的特点,不断完善风力发电技术,争取让大自然赐给人类的这份礼物得到充分的利用。
参考文献:
[1]韩永奇,韩晨曦.中国风电产业的发展与前景[J].新材料产业,2010,(12).
[2]迟永宁,刘燕华,王伟胜,陈默子,戴慧珠.风电接入对电力系统的影响[J].电网技术, 2007,(03)
可再生资源的优缺点范文4
关键词:地源热泵、建筑节能、发展趋势
中图分类号:TM08 文献标识码:A 文章编号:
一、前言
由于当前社会的不断进步,各种高层建筑及住宅的急剧增加使得我国的能源消耗问题成为我国政府和公众关注的焦点。地源热泵技术是一种利用浅层常温土壤中的能量作为新型空调技术。浅层地下能源是一个巨大的太阳能集热器,这个储温层储存了取之不尽、用之不竭的低温可再生能源。地源热泵正是能够将大地中的低品位热上升到高品位热的特殊装置,这种以消耗少量高品位能源的装置在城市建设中已经成为人们改善大气污染和节约能源的一种新的途径,是我国进行能源消耗研究的一个新的发展方向。基于此,文中笔者就地源热泵的原理、现状及地源热泵在建筑节能中的应用进行了阐述,进而对地源热泵系统的优势及地源热泵所显现出来的经济效益进行了分析,希望能够籍此促进与广大同行间的学术交流,以供参考。
二、地源热泵在建筑节能中的意义
我国是一个发展中大国,同样也是一个建筑大国,新建房屋面积每年高达17-18亿平方米,比所有发达国家每年建成建筑面积的总和都多。随着我国全面建设小康社会的逐步推进,建设事业迅猛发展,建筑能耗迅速增长。建筑能耗指建筑使用能耗包括采暖、空调、热水供应、照明、炊事、家用电器、电梯等多方面的能耗。其中采暖、空调能耗约占其中的60%~70%。我国共有的近400亿平方米建筑,只有1%为节能建筑,不论是从建筑围护结构还是采暖空调系统来衡量,其余的均属于高耗能建筑。单位面积采暖所耗能源相当于相近的发达国家的2~3倍。这是主要是因为我国的建筑围护结构保温隔热性能差,采暖用能的2/3白白浪费了。而每年的新建建筑中真正称得上“节能建筑”的还不够1亿平方米,建筑耗能总量在我国能源消费总量中的份额已超过27%,逐渐接近三成因此被称为二十一世纪“绿色空调技术”的地源热泵对于建筑节能有着深远的意义。
三、地源热泵系统的制冷制热原理
地源热泵的原理是水源热泵的一种形式,它是利用水与地能(地下水、土壤或地表水)进行冷热交换来作为水源热泵的冷热源,冬季利用地下水(水的比热熔高)把热量利用起来,供给室内取暖,这时地能为“热源”;夏季室内温度较高,对这一特点加以利用提取室内热量,释放到地下水、土壤或地表水中,这时地能为“冷源”。
1、制冷机理
在制冷状态下,冷媒受地源热泵机组内的压缩机做功,让其进行汽-液转化的循环。使室内空气所产生的热量利用空气热交换器吸收到冷媒中。在冷媒循环的这一条件下‘通过冷媒/水热交换器内冷媒的冷凝,冷媒所产生的热量由水循环吸收,最后再转移到地下水或者土壤里。在这一准换的过程中,通过冷媒-空气热交换器,以十三度以下的冷风作为房供冷的标准。
2、制热原理
在制热状态下,地源热泵机组内的压缩机对冷媒做功,并通过四通阀将冷媒流动方向换向。地下水或土壤中的热量由地下的水路循环吸收,通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发,水路循环中的热量被吸收至冷媒中,在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝,冷媒所携带的热量由空气循环被吸收。在地下的热量不断转移至室内的过程中,会以35℃以上热风形式向室内供暖。
四、地源热泵空调的优缺点
1、使用寿命长
地源热泵空调系统的寿命一般都比较长,如在对地源热泵的地下埋管时,通常选择聚丙烯或者聚乙烯塑料管,其使用寿命可长达50年之久。这要比一般空调高出35年使用寿命。
2、日常维护费用较低
由于地源热泵系统中运动部件比常规系统的运动部件要少,因而可以减少维护费用,又由于系统通常安装在室内,不是暴露在风雨中,可以避免遭损坏,延长寿命,更加可靠。
3、高效节能,稳定可靠
地能或地表浅层地热资源的温度一年四季是相对稳定,一般17度是土壤与空气的温差,冬季比环境空气温度高,夏季比环境空气温度低,是很好的热泵热源和空调冷源,这种温度特性使得地源热泵比传统空调系统运行效率要高40%~60%,所以要节能和节省运行费用大约40%-50%。通常地源热泵消耗1KW的能量,用户就可以得到5KW以上的热量或4KW以上冷量,所以我们将其称为节能型空调系统。
4、不抽取地下水,不破坏地下水资源;没有环境污染
在污染排放问题上,地源热泵与空与电供暖相比较,相当于减少70%以上,与气源热泵相比,相当于减少40%以上,真正的实现了节能减排。
5、一机多用
地源热泵系统不仅可以供暖、制冷,而且可以供生活热水,一机多用,一套系统可以替换原来的锅炉加空调的两套装置或系统。
6、地源热泵缺点
当然,凡事总有两面性,地源热泵也不是没有缺点的,比如说其应用会受到地区、用户及国家能源政策、燃料价格的影响;一次性投资及运行费用会随着用户的不同而有所改变。
总之,地源热泵系统的能量是大自然给予的,它不会排放废气污染、废水污染及一些废渣污染,是大自然中一种非常理想化的“环保空调”,而且,地源热泵系统在酷严寒地区和热带地区均可正常使用,被大多数学者公认为是对大自然最友好且最有效的供冷、供热系统。
五、地源热泵技术在中国的发展趋势
1、建造地源热泵工程的便捷性
随着经济的高速发展,人们生活水平的提高,人们开始将视线投入到舒适生活的追求上来,思想上的升华使得地源热泵这一项特殊装置在我国未来具有很大的市场潜力,我国绝大多数省份都建立了地源热泵工程,应用范围覆盖了我国所有省市。
2、提升城市环境质量
如果全国每年在1亿m2建筑中推广应用地源热泵系统供暖空调,则每个采暖季可替代37 4万吨左右标煤.或25亿砰左右天然气削减约6.4万吨氮氧化物、93万吨二氧化碳、约16万吨颗粒物的排放。目前我国的能源结构中有一个最为不利的因素就是长期以来在能源的生产和消费中煤炭的比例约占70%。为了能彻底整治环境,减少温室气体排放,我国政府正在规划改变以煤为主的能源结构,以实现可持续发展战略,提高对可再生资源的利用程度。
3、缓解能源紧张问题
能源利用率低下是我国一直以来存在的矛盾,由于生产力的飞速发展,人们对地球资源和能源的认知也在逐步提升。我国是一个人口大国,能源短缺在我国是一个不争的事实,因此,解决能源利用率低的问题急不可待。而我国能源利用率仅仅达到30%左右,这与发达国家相比起来,仅仅是发达国家50年代的水平。我国建筑能耗占能源消耗总量的四分之一,而仅供热采暖装置就占据了一半,这样的发展趋势使得我国的能源价格已经非常接近发达国家的水平。因此,加强空调和采暖配置的能源消耗问题可以有效改善我国能源紧张的现状,
4、国家政府机构的大力扶持
为了减少我国由于冬季采暖所造成的大气污染,减低国内现有制冷空调的能源消耗,寻求新的低能耗、无污染的供暖制冷空调技术,国家科技部与美国能源部分别代表两国政府签署了中美两国政府地源热泵合作协议,引进和推广美国先进的地源热泵技术。这对地源热泵技术在中国的推广起到巨大的推动作用。自我国实施《民用建筑节能设计标准》后,提高了建筑隔热保温性能,降低了建筑采暖能耗,大幅度降低了地源热泵的年运行费用,增加了地源热泵与集中供热采暖方式的竞争能力。
六、结语
综上所述,地源热泵不但能减少空调能耗,而且能降低建筑能耗,充分缓解我国能源紧张的现状,提高能源利用率。为了响应国家大力发展可再生资源的号召,政府部门应同技术研究部门、工程设计与安装、设备制造商携手,使得地源热泵在建筑中的应用得以健康发展,开发地源热泵与其他节约型能源相互补充的体系,拓宽其发展方向。
参考文献:
可再生资源的优缺点范文5
中图分类号 Q149;X22 文献标识码 A 文章编号 1002-2104(2008)04-0178-06
自从1987年可持续发展的概念明确提出以来,可持续发展作为人类理想的发展理念和发 展模 式在世界范围内迅速传播。可持续发展的定量测度和评价是可持续发展从一个抽象的理念进 入可操作实践阶段的关键环节之一。William和Wackernagel提出的生态足迹成为应用最广泛 的可持续发展定量评价方法之一。本文简要评述生态足迹的研究现状,着重对基于净初级生 产力的生态足迹计算方法(EF-NPP)进行介绍,并与常规的基于全球农业生态区的生态足迹方 法(EF-GAEZ)进行对比。
1 生态足迹
1.1 理论基础
随着研究的不断深入,科学家和学者逐渐认识到可持续发展的实现依赖于自然资本的维持[1],自然资本的利用和管理是可持续发展的核心问题,而自然资本的有效管理则 依赖于自然 资本的可靠度量[2]。生态系统功能的发挥大多数都是在光合作用的发生场所―― 地球表面 进行的,自然资本又总是与一定的地球表面相联系[3],因此生态足迹模型用生物 生产性土 地来衡量自然资本。生态足迹模型的所有指标都是基于生物生产性土地这一概念而定义的[4]。
为了能够定量描述可再生资源,生态足迹进行了一定的理论假设,包括可以追踪每年消耗的 资源及产生的废弃物、资源流和废弃物流可以转换为生物生产性土地面积、统一采用标准化 的面积度量单位、各类生物生产性土地空间互斥、需求和供给可以直接对比、需求可以超过 供给六个方面[3]。
1.2 计算结果的涵义
生态足迹代表研究区域居民消费对生态系统的基本需求。生物承载力是指现有的各类型土地 和水体所能提供的生物生产力之和。生态盈亏是指生物承载力与生态足迹之差。若一个地区 的生物承载力大于生态足迹,出现生态盈余;反之则呈现生态赤字。
生态赤字的解决方案有进口和耗竭资源两种,某种意义上这两种方法都是不可持续的:从理 论上讲,进口相当于占用了研究区以外的生态供给,不符合可持续发展代内公平、地域公平 的原则;掠夺式过度开发资源,将造成某些不可再生资源的渐趋消亡,剥夺了后代人平等拥 有、使用该种资源的能力,违反了可持续发展代际公平的原则。
生态足迹的假设条件比较保守,多半高估了生物承载力,低估了生态足迹,导致判断生态盈 余的可靠性降低[5]。
2 EF-GAEZ国内外研究进展
2000年起,世界自然基金会(WWF)、环球足迹网络(GFN)联合其他国际组织,在每两年发 布一次的《生命行星报告》中,用大量篇幅介绍生态足迹的研究成果;2005年,GFN开展了 “Ten-in-Ten”计划,即10年内至少有十个重要国家将生态足迹指标制度化,使其像GDP一 样得到广泛应用。瑞士和日本已经在2006年完成了国家生态足迹账户的检查,将生态足迹作 为国家环境或可持续发展规划的重要指标,还有近30个国家表示对此感兴趣[6]。
随着主要工业国家考虑把生态足迹纳入官方指标体系,其经验也在逐步向发展中国家推广[7]。国内对生态足迹的研究非常丰富,通过关键词搜索,截止2006年年底,仅CNKI 全文期刊 数据库收录的有关生态足迹的相关论文已超过500篇。根据对CNKI学位论文全文数据库的检 索,以生态足迹为题的学位论文的数量也在逐年增加。
杜加强等:生态足迹研究现状及基于净初级生产力的计算方法初探中国人口•资源与环境 2008年 第4期2.1 研究进展
2.1.1 不同空间尺度研究现状
根据《生命行星报告2006》[8],2003年全球生态足迹为2.2ghm2/人,生物承载 力为1.8ghm2 /人,生态赤字为0.4ghm2/人。国家尺度上,《生命行星报告2006》对150多个国家的 生态足 迹进行了计算。国外学者对荷兰、奥地利、瑞典、澳大利亚、韩国等国家也进行了研究 [9~11],我国学者则从各个角度对我国的生态足迹进行了详细计算[5,12,13 ]。
除上述全球和国家尺度外,地区、城市、特殊行业及更小尺度上的研究也比较丰富。研究的 尺度也在逐渐缩小,对校园、家庭等小尺度的生态足迹也进行了研究[14~16]。RP 等网站推出了个人生态足迹的测试软件。
2.1.2 时间序列研究现状
《生命行星报告2006》显示,40多年间,人类的生态足迹呈现持续增长,生态盈亏从1961年 的生态盈余变为2003年的生态赤字,从仅需要0.5个地球到使用着1.2个地球。Wackernagel 等专门分析了进行时间序列生态足迹计算时遇到的概念上和方法上的挑战,给出了解决方案 [2],并分别应用了全球公顷和“实际公顷”,动态的均衡因子和产量因子等不 同方法进行 对比[9];国内许多学者都开展了我国生态足迹的时间序列研究这里不再一一赘述 。
2.1.3 消费分类研究现状
生态足迹考虑的消费项目从最初的食物、消费性能源,发展到木材、日用品等越来越多的类 别[8]。土地利用类型也增加了水电用地、核电用地等新的用地类型。Hong X. Ngy yen等提 出运用热力学方法将重金属等不可再生资源纳入到生态足迹的消费项目中,并进行了实例研 究[17]。
2.1.4 全球产量、区域产量和不变产量研究现状
研究表明,采用不同类型的产量数据计算得到的生态足迹结果相差较大[11];Wack ernagel 认为使用三种产量分别回答不同的问题。全球产量回答了给定区域占用了多少全球生物圈再 生能力,需求和供给相对于全球需求和供给占有的份额等问题。区域产量回答了给定人口的 经济活动占用了多少实际的土地面积,土地的配置以及哪种土地利用类型对生态系统的压力 最大等问题。不变产量主要为了固定均衡因子和产量因子,用以辨识人口、消费和资源利用 效益等因素对生态足迹的贡献[2]。
2.1.5 计算方法标准化研究现状
随着生态足迹应用案例的增多,相同以及不同空间尺度生态足迹的计算方法出现了较大分歧 ,降低了计算结果的可比性。为此,GFN于2005年成立了生态足迹标准委员会,旨在建立科 学一致的生态足迹方法和应用标准[18]。2006年6月GFN标准委员会了第一套有 关生态足 迹模型的标准――《生态足迹标准2006》[19],对于研究区域生态足迹具有重要指 导意义。
2.1.6 其他方面的改进
Bicknell以新西兰为例,将投入产出分析引入生态足迹计算[20];Thomas等综合前 人的研究 ,在分解消费种类和扩展应用家庭消费数据时用投入产出分析法重新分配已有的生态足迹帐 户[21];徐中民等将生态足迹与信息熵相结合,提出“生态足迹多样性”的概念[12];尤飞 等用幂指数模型建立了GDP和生态足迹的函数关系[22];赵卫等通过构建预测模型 ,结合情景分析法对吉林省生态足迹进行了预测[23]。
2.2 EF-GAEZ的优缺点
生态足迹提出后,有关生态足迹的优缺点得到了广泛的讨论和质疑,国际生态经济学会会刊 Ecological Economics 在2000年第3期还以专刊形式集中讨论了生态足迹 研究的理论基础和应用价值,促进了生态足迹模型的不断完善与改进。
EF-GAEZ的主要优点包括概念的形象性[24,25]、方法的可行性[7]和结果 具有一定的政策含 义[7,12],主要不足表现在生态足迹作为可持续发展的评价指标具有生态 偏向性[4,7,24,26,27]、生态盈亏判断可持续发展具有尺度性[5,12,13,28]、没有把生态系统提供的产品与功 能描述完全[13,26,27]以及均衡因子、产量因子和能源计算过程中计 算因子取值争议较大[9,26,27,29]等几个方面。
3 基于净初级生产力的生态足迹计算
RP的Jason和John及其团队在2004-2005年对生态足迹的理论和方法进行了较大幅度的修改, 首次提出了基于净初级生产力的生态足迹计算方法[30,31]。
净初级生产力(NPP)是指绿色植物在太阳能光合作用下生物物质的年生产量。NPP是地球上 所有消费者和分解者生存、生长、繁殖的基础。人类通过消费活动占用NPP,同时这些活动 反过来影响NPP,因此NPP与可持续发展显著相关。生态足迹侧重于评价人类社会对生物生产 性土地的利用,而人类的净初级生产力占用(HANPP)侧重于测量人类对生态系统压力的强 度,两种方法都有一定的局限性[18,32]。目前常用的生态足迹计算方法 包括Wackernagel提 出的经典方法和利用投入产出分析的方法,这两种方法都是基于全球农业生态区(GAEZ)的 。而EF-NPP方法则是刚刚提出的,对于促进生态足迹方法的完善与改进具有重要意义,国内 尚未见到较详细的介绍。
3.1 EF-NPP对EF-GAEZ的主要改动
EF-NPP主要对从EF-GAEZ受到批评较多的四个方面进行了修改。
3.1.1 在生物承载力计算中包括了整个地球表面
EF-GAEZ方法在计算生物承载力时,未包括那些具有较低或没有潜在生产力的地球表面,比 如高山、沙漠、海洋、苔原带等,忽视了这些区域在生物承载力再生、为关键生态系统提供 服务等方面的功能。而EF-NPP方法认为地球整个表面都是互相联系的,全球的大部分表面都 参与了CO2的吸收与循环,因此方法上的第一个改动即在生物承载力计算中包含了所有的 水面和陆地,土地利用类型中增加了低生产力土地和远海。
3.1.2 为其他物种的生存预留了较大空间
EF-GAEZ在生物承载力计算中扣除12%的生物生产性土地面积来保护生物多样性,但12%这一 数值并非科学研究的结果,而是联合国考虑各国政府可以接受的水平所采纳的比例。EF-NPP 认为EF-GAEZ以人为中心的痕迹过重,未充分考虑其他生物。根据现有的生物多样性研究成 果,若13.4%的陆地面积得到有效保护,则55%的濒危物种得以存活。EF-NPP在计算生物承载 力时采用扣除保守的13.4%的方法用于生物多样性保护。
3.1.3 改变CO2的吸收速率的假设
EF-NPP在此方面主要做了两点改动:一是将仅由林地吸收CO2的假设扩展到整个地球表面 ; 二是改变了碳吸收的速率。EF-GAEZ有关一块土地只能提供一种功能的假设是学术界批评的 焦点之一,特别是在CO2吸收方面,用于提供木材的林地就没有吸收CO2的功能,而世界 各国 又均未留出用于吸收CO2的土地。EF-NPP根据碳循环是全球性的事实,认为全球表面都有 吸 收CO2的功能。因此,EF-NPP在生物承载力计算中考虑了地球表面的两种功能:第一位功 能和CO2吸收功能。
3.1.4 利用净初级生产力计算均衡因子
EF-NPP中均衡因子是用NPP方法测得的不同土地类型的生产力与平均水平之比,其1998年的 计算结果如表1所示。
与EF-GAEZ相比,EF-NPP的结果与各类土地生态价值的理解更接近,林地、草地和水域等生 物量较大且物种丰富的用地具有较高的均衡因子,而建筑用地具有较低的均衡因子。解决了 EF-GAEZ中建筑用地和耕地均衡因子相等,易造成两者对环境的影响相同的错觉的不足。
3.2 EF-GAEZ和EF-NPP计算结果对比
3.2.1 全球尺度静态结果对比
EF-GAEZ和EF-NPP方法计算得到的2001年全球生态足迹见表2。
两种方法的计算结果有较大差异。EF-GAEZ中,主要是能源用地呈现生态赤字,而EF-NP P所 计算的八类土地类型中,耕地、建筑、水产品和能源四种用地类型均呈现生态赤字。这是在 全球生态足迹分析中耕地、建筑用地和水产品用地三种用地类型首次出现生态赤字,修正了 EF-GAEZ在计算全球尺度的生态足迹时,上述三种用地不可能出现生态赤字的不足[ 30,33]。 均衡因子和保护生物多样性预留土地比例的变化可以解释这种差异。EF-NPP得到的能源消费 生态足迹是EF-GAEZ的17倍,这主要是由于EF-NPP在生物承载力计算中包括了整个地球表面 使得碳吸收速率由0.95tC/hm2减少到0.06tC/hm2的原因。根据EF-GAEZ的计算结果,200 1年 人类的消费需要同等生产力水平下1.18个地球,而EF-NPP的计算结果需要1.39个地球,情况 比EF-GAEZ更为严重。
3.2.2 全球尺度动态结果对比
两种方法计算结果显示,全球生物承载力总量在40年间没有明显变化,EF-GAEZ方法得出的 生物承载力约为1000亿ghm2,EF-NPP方法得出的生物承载力约为110亿ghm2左右。两种 方法 得到的全球生态足迹总量在40年间稳定上升,EF-NPP方法上升速度更快,上个世纪七十年代 后开始出现生态赤字。
3.2.3 区域和国家尺度静态计算结果对比
根据EF-NPP的计算结果,非洲、亚太地区、拉丁美洲和加勒比海地区呈现生态盈余状态,生 态盈余的数值大于EF-GAEZ的结果。中东地区、中亚、北美和欧洲地区均倾向于出现生态赤 字,且生态赤字较EF-GAEZ方法的结果更为严重。与EF-GAEZ相比,EF-NPP的计算结果中75个 国家的生态盈亏计算结果更大,63个国家更小。
EF-NPP计算结果显示,能源消耗相对较低、土地面积大,草地、林地和水产品用地所占份额 较大的区域或国家,很可能生态足迹较小,处于生态盈余的状态;而能源消耗相对较高、建 筑用地占据份额较大且土地面积较小的区域或国家,则有可能生态足迹较大,处于生态超载 状态。这主要是与EF-NPP对碳排放较敏感,更强调草地、林地和水产品用地的生态价值,而 降低建筑用地的生态价值等因素有关。
在138个国家中,24个国家两种方法得到的生态盈亏方向不同,其中有20个国家采用EF-GAEZ 时为生态赤字,而采用EF-NPP时为生态盈余,另外4个国家恰好相反。对两种方法得到的138 个国家的生态盈亏值进行相关分析可知,两者具有较高的相关性,相关系数达到了0.8 。由 此可知,尽管两种方法在理论、计算模型上不尽相同,但总体评价结果基本一致,能够反映 一定国家或地区的消费是否超过了资源再生能力。
3.3 EF-NPP方法的不足
EF-NPP是针对EF-GAEZ的不足建立的,改动之处即为EF-NPP与EF-GAEZ相比的优势之处。但EF -NPP方法也存在着明显的不足,主要表现在以下几个方面。
NPP的计算尚有不完善之处。EF-NPP方法是以NPP的计算为基础,而目前NPP的计算方法 和模型尚无统一标准,结果的准确性和可比性得不到保证。
远海和低生产力土地类型尚没有生态足迹计算公式。在目前的EF-NPP方法中,生态足 迹计算部分没有涉及到远海和低生产力土地类型,即这两种生物生产性土地仅提供生物承载 力而人类没有相应的消费,这显然不符合需求-供应的对应关系,尚需要从理论、方法上进 行完善。
水资源、其他温室气体和有毒物质的生态足迹没有包含在生态足迹计算之中。EF-NPP 与EF-GAEZ相同,没有把人类的消费描述完全。
没有合理解释不同土地利用类型之间不可替代的质疑。生态足迹和生物承载力计算中 将不同生物生产性土地面积直接相加,暗示着各类土地之间可以互相替换,没有反映各类土 地不可或缺的特点。
土地具有多重功能的特点未得到全面体现。尽管EF-NPP将土地面积加和两次,体现了 全球碳循环和土地的第一位功能,但土地的其它重要功能尚未得到有效体现。
3.4 小 结
综上可知,两种方法各有优劣。EF-GAEZ得到了较为广泛的认同和应用,EF-NPP则从理论和 方法上解决了EF-GAEZ中的某些缺陷,对完善生态足迹理论及方法具有重要意义。但EF-NPP 的新理论和新方法也带来了一些新的问题,且NPP的计算方法比较复杂,数据获取有一定难 度,增加了研究成本,因此EF-NPP方法广泛应用到实际工作中还需要更深入的研究。
4 研究展望
生态足迹尽管得到了大力发展和广泛应用,但由于理论与方法并不是十分成熟,因此尚有较 大研究空间。国外学者一般较关注理论基础、计算方法上的研究和改进,并积极研究如何逐 步建立标准化的生态足迹计算方法。国内研究偏重于应用,对理论、方法的研究不多,尚需 要进一步加强。
生态足迹模型的理论假设是备受质疑的部分之一,应深入探讨假设的合理性及其与实际的差 距;进一步加强消费分类以及其他废弃物的吸收研究,尽可能地完善消费分类,使生态足迹 描述的生态功能尽量完全;细化消费分类的覆盖面和层次性,避免重复计算某些消费;明确 生态盈余和生态赤字所代表的含义,提供更丰富的政策内涵。
方法上,鉴于生态足迹作为单一指标意义有限,应深入探讨EF与NPP或HANPP、投入产出表以 及其他指标结合、组合使用的研究,使得EF不仅能够反映人类活动对生物生产性土地利用影 响的数量关系,而且能够反映影响的强度。生态足迹能够定量描述区域人类活动对生态系统 影响的特点,使得其在成为规划环境影响评价的有效方法、指标方面,具有明显的优势,特 别是城市土地利用规划、区域发展规划等边界与生态足迹法吻合的规划环评,生态足迹是对 规划方案进行检验的有效方法之一,开展生态足迹与现有的规划环评方法相结合的研究具有 重要价值。
长时间的序列研究以及区域产量、不变产量的应用,可以揭示人口、技术进步以及社会经济 发展对生态足迹的影响,为生态足迹的趋势预测提供理论基础。加强生态足迹的预测研究、 多情景的预测分析,延伸生态足迹的时间尺度,监测发展过程中的生态需求与生态供给的变 化,是值得今后进一步深入探讨的课题,以便为规划编制、政策制定等提供相关技术支持。 (编辑:温武军)
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可再生资源的优缺点范文6
关键词:建筑节能、新型吊炕、秸秆气化炉
0前言
目前我国农村居民对能源问题的严重性缺乏足够的认识,很少有人在意农村住宅建筑的节能问题,资源浪费严重。在我国北方农村地区拥有丰富的秸秆资源,而且“火炕文化”又是北方地区农宅的最大特点,是采暖的主要方式。本文主要探讨的是如何科学合理的采暖设计将秸秆资源与“火炕文化”有机的结合在一起,既可以充分利用可再生资源,减少能源浪费,又可以传承延续当地农宅的文化特点和民俗特色等问题。
1传统火炕存在的问题
火炕在北方农村居民的日常生活中不仅充当着睡眠、娱乐、会客等不同的功能,还有着采暖的作用,在北方民宅中有着重要的地位和作用。
农村地区传统的火炕都是落地式,烧柴后热量流动很快,很多热量随着烟囱流失,不能持久保持炕内温度。由于结构通风等设计不合理,使用时不仅浪费大量有效资源,还对人和环境都有严重的污染影响,炊事时间也得不到节省,仅能达到20%左右热能利用率,节能效果很差。
2新型吊炕技术
2.1吊炕概念
新型吊炕全称“高效预制组装架空炕连灶”,包括架空节能炕和节能灶两部分。新型吊炕遵循燃烧传热的科学原理对底部进行架空处理,在传统火炕的基础上,对炕灶的外部材料、内部结构、进、排烟道以及烟气通风等设计进行科学改造,并为使炕内余热得到更高的利用率而增设了保温隔热措施,进一步加大火炕的散热面积,大大节省了能源的消耗。但目前农村地区所使用的吊炕也存在不足之处,仍有改造进步的空间。
2.2存在的问题
吊炕的底部架空空间虽然增大了散热面积,但是该空间是一个只有一面开敞的袋形封闭空间,炕体下方空间高温空气层不易流动,导致向地面和侧墙面的热损失比较大,热量没有最大限度的散发出来。
2.3 新型吊炕技术
2.3.1炕不再紧贴墙布置,而是留出一定空间,从炕边沿架立并固定一块有透气孔的材料,从而使板材与墙壁之间形成一个空气层。
2.3.2炕表面要求平坦,便于人们使用,下表面倾斜一定角度,促进热气流上升到空气层。热气流在整个空间热环境的作用下,穿过根据传热需要给定的导流孔,流经炕表面上方人活动的区域,以抛物线形式下降并与沿窗的下降冷气流发生冲击,此时大部分冷气被迫爬升,暖气流在阻止下降冷气流“入侵”后顺势回到炕底下的架空层进行热量补充,从而使空间形成了冷暖气流循环。这样散热面得到有效适当的扩大,也避免了侧墙面的冷辐射。
2.3.3通过测量和计算炕底进风的大小和板面导流孔的位置大小,并根据人经常活动的范围来控制界面的大小和位置。既不会使炕表面温度骤然升高,同时也扩大了室内的热舒适空间的体积,为人们就餐和餐后活动提供了足够大的舒适空间。
2.3.4炕体表面温度升高时,房间内部气压差进一步增大,可使气流进一步加快。通过研究空间的合理布置和组合,经过计算测试实验,进而有效合理的控制热量的传送范围和大小,使炕供热更加有效节能。
2.3.5确保热烟气在炕体中的流动顺畅,防止出现倒烟现象,热烟气在炕体的流动过程中传递给炕的热量要充分均匀,根据进口热气温度远远高于出口热气温度的特点,结合炕体倾斜的情况对热气进行了三维空间上的回型倾斜设计,使热烟从进气口到出气口始终为缓慢倾斜向上的爬升流动,进气口温度较高距炕表面距离最远,出气口反之,从而使整个炕体表面能够获得基本均匀的传热(见图1)。
2.3.6在吊炕底板支柱墙处采用“石墨”等经过处理的蓄热材料进行保温砌筑,可以有效地吸收炕洞内的热量。当夜间停止供热时,能够释放部分余热,使农宅室内的热环境保持长久持续性,更加满足农宅的宜居性能。
3秸秆气化炉的应用
3.1秸秆气化炉的原理
目前一些农户已经开始采用新型的秸秆气化炉,无需添加化工原料,直接将秸秆等生物质转化成为可燃气体,高热量,具有很好的燃烧效果,并且可以做到无味、无烟、无废气、无积碳。减轻环境污染,使农业发展赖以生存的生态环境得以有效保护,
3.2秸秆气化炉与吊炕相结合采暖技术
采用秸秆气化炉替代原有吊炕中的节能灶,使气化炉产生的热量直接进入经过改进的新型吊炕中,不仅可以有效避免了直接烧柴造成的资源浪费和环境污染,还可大大提升室内的热环境质量。新型吊炕所采用的挡烟墙构造可使气流扩散面积更广,流经整个吊炕内部空间,使炕表面热量更加均匀,有效提高热效率。
秸秆气化炉不仅可与吊炕相连,还可将秸秆气化炉与热水器和暖器统一结合,从而形成有效的循环采暖模式,既清洁环保,又大大加强了农宅的采暖效果。
4应用前景
4.1经济分析
据统计,每铺吊炕平均可节省40%左右的秸秆资源,通过这个比例计算,在农村平均每户每年可节约1100—1500公斤的秸秆能源,相当于节约600—750公斤标准煤。一铺吊炕一次性投资需要600元左右,每台秸秆气化炉的一次性投资大概千元左右。所以两者结合的采暖技术建造投入小、回报快,很容易被农户所接受。
4.2市场分析
我国是农业大国,每年全国有稻草、麦秆等农作物秸秆约7亿吨。据统计,我国目前农村居民宅地面积将近1700万公顷, 比2000年规划用地1333.3万公顷的控制指标超出不少。预计到2015 年,我国农村住宅面积将新增85 亿m2,全国农村总住宅建筑面积将达到260 亿m2。所以在一定时期内,大多数农村居民依然会生活在农村。由此可见,利用这些可再生能源所进行的低造价采暖设计在北方农村地区具有很大的市场空间和发展潜力。
参考文献
[1]王丽颖,既有住宅节能改造技术应用[J].建设科技,2009(15):82-83
[2]黄枭, 郗登宝,安明哲,张永峰,活动组装节能吊炕连灶搭建技术[J].现代农业科技,2012(01):264-265.