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生物質能的優(yōu)缺點范文第1篇

[關鍵詞] 汽車新能源產業(yè)技術體系變革發(fā)展戰(zhàn)略電動汽車

一、引言

汽車作為現(xiàn)代重化工業(yè)技術體系的代表產品,不僅是不可再生石油資源的主要消耗者,而且也是造成城市空氣污染的主要禍首。汽車所排放的尾氣中含有大量NOX(氮氧化物)、CO(一氧化碳)、PM(顆粒物)和HC(碳氫化合物)等有害物質,對城市大氣環(huán)境造成了嚴重的污染和破壞。解決汽車的環(huán)境污染和石油的短缺問題需要尋找可替代石油燃料的潔凈能源或改變傳統(tǒng)的內燃機技術。然而,由于方法眾多,每一種方法都存在各自的優(yōu)缺點,眾說紛紜,爭執(zhí)不下。究竟哪一種新能源適合我國汽車未來能源的發(fā)展方向呢?

我們認為,內燃機技術以及汽車產業(yè)在產業(yè)技術體系中占有核心地位,從整個產業(yè)技術體系的發(fā)展戰(zhàn)略角度出發(fā),分析現(xiàn)有的汽車各種替代能源的優(yōu)缺點,分階段實施汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略,對于我國實現(xiàn)產業(yè)技術的跨越發(fā)展具有十分重要的現(xiàn)實意義。

二、汽車代用能源的分類及特點

目前,可代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽油和柴油的汽車代用能源有許多種,可將其歸納為三類:第一類是不可再生能源,包括液化石油氣、天然氣、煤基液體燃料、甲醇;第二類是可再生能源,包括乙醇、生物柴油、太陽能;第三類是性質不確定能源,其性質的歸屬取決于生產該能源的原料,包括燃料電池、電能和氫能。

1.不可再生能源

(1)液化石油氣(LPG)。LPG分為石油煉制過程中的副產品和油田伴生氣兩種。

LPG的優(yōu)點:①能效高。與汽油相比,LPG辛烷值較高;②減少污染。LPG可降低CO2排放25%、CH80%、SO270.5%、SO99.99%、Pb100%、CO89.72%、顆粒物41.67%、噪音40%;不需改變內燃機;石油廢棄物利用,有一定的經(jīng)濟價值。

LPG的缺點:能量密度低;車用LPG的質量要求較高,需要提純處理;存在一定的爆燃危險性,安全性較差;仍然以石油資源為依托,屬于不可再生資源。

(2)天然氣(NG)。汽車使用的天然氣按儲存方式主要分:壓縮天然氣(CNG )、液化天然氣(LNG)和吸附天然氣(ANG)三種。

①壓縮天然氣(CNG)。CNG是將常態(tài)下的天然氣以20MPa以上壓力壓縮在高壓罐內供汽車使用。

CNG的優(yōu)點:污染排放低。天然氣汽車尾氣中NOX及CO2排放量很低,且無PM固體微粒排放;工藝簡單。供汽車使用的CNG是用壓縮機將天然氣壓縮儲存,燃燒時通過減壓裝置減壓釋放,工藝比較簡單;天然氣儲量相對豐富。我國目前天然氣資源量約為54萬億立方米,探明的天然氣地質儲量為3.9萬億立方米,資源探明率為7.2%。并且,天然氣的勘探潛力很大,儲量較石油豐富。

CNG的缺點:存儲體積較大,能量密度低;汽車充氣時間較長,一次行駛里程短;儲氣鋼瓶因壓力大,有一定的危險性;車用充氣源受天然氣管網(wǎng)限制;屬不可再生資源。

②液化天然氣(LNG)。LNG是將天然氣在-161℃的低溫下液化,并進行凈化處理而成。

LNG的優(yōu)點:更潔凈環(huán)保。LNG燃盡后無灰渣和焦油,主要排放物是二氧化碳和水蒸氣,NO2、CO2等有害物質的含量極少;能量密度大。LNG液化后的體積僅是原氣態(tài)體積的1/625,能量密度高于CNG三倍多;安全性能好。LNG無需高壓,不易自燃自爆,安全性能好;車用充氣源不受天然氣管網(wǎng)限制;具有循環(huán)利用能源效應。LNG在汽化至常態(tài)過程中將釋放出大量的冷能,可回收用于汽車空調或汽車冷藏。

LNG的缺點:生產與運輸成本較高。LNG是在低溫下液化、縮小體后裝入特殊運輸設備運送到目的地,并再次氣化后方可使用。因此,LNG在中短途運輸方面成本過高。屬不可再生資源。

③吸附天然氣(ANG)。吸附儲氣的原理是在儲氣容器中以特殊方法裝填超級活性炭作為吸附劑。利用吸附劑表面分子與氣體之間的作用力吸附氣體分子。

ANG的優(yōu)點:儲存壓力低。ANG的壓力一般只有4~6MPa,有利于安全;不必使用笨重的鋼瓶,減少儲氣設備重量。

ANG缺點:能量密度低;ANG技術難度較大,目前還處于研究階段。

(3)煤基液體燃料。煤基液體燃料是將煤炭通過直接或間接方法液化成液體燃料油,俗稱“煤變油”。

煤基液體燃料的優(yōu)點:我國富煤少油,利用煤變油技術可緩解石油緊張。

煤基液體燃料的缺點:煤變成液態(tài)燃料單位成本高;煤轉化成液態(tài)燃料的生產過程中要消耗大量的能源;煤變油技術僅是將一種不可再生能源轉化為另一種形式,不符合能源發(fā)展方向;煤變成液體燃料只是將煤炭轉變?yōu)槠汀⒉裼?依然不能降低環(huán)境污染。

(4)甲醇。甲醇是一種含氧化合物,溶解性強,可與汽油、柴油溶解混合為新型燃料。甲醇可從煤、天然氣和油頁巖中制取。

甲醇的優(yōu)點:甲醇作為燃料具有辛烷值高、汽化潛熱大、熱值較低等特點;作為車用燃料,甲醇的CO、HC和NOx排放較汽油和柴油低,幾乎無碳煙排放;溶解性好,可與汽油、柴油混合使用。

甲醇的缺點:對環(huán)境即有正面影響也有負面影響。甲醇汽油可以減少尾氣中CO、CH、NOx排放,但尾氣中總醛排放增加;甲醇具有毒性。人攝入5～10毫升就會發(fā)生急性中毒,30毫升即可致死;甲醇對金屬有腐蝕作用,對橡膠皮革有溶脹作用;制取甲醇要消耗不可再生資源。

2.可再生能源

(1)乙醇。乙醇是玉米、小麥、薯類、高粱、甘蔗、甜菜等經(jīng)發(fā)酵、蒸餾、脫水后再在其中加入變性劑而成。車用乙醇汽油是將燃料乙醇和組分汽油按一定比例混配而成。

乙醇的優(yōu)點:減少污染。使用乙醇汽油的汽車尾氣中CO降低30%,NOX減少10%,苯系物質、氮氧化物、酮類等污染物濃度明顯降低;屬可再生能源。

乙醇的缺點:乙醇需要與汽油混合使用,不能成為汽油的完全替代品;燃燒乙醇會產生懸浮顆粒,不是完全的綠色燃料;消耗大量土地資源。

(2)生物柴油。生物柴油是采用動物或植物油脂與甲醇(或乙醇)經(jīng)酯交換反應而得到的脂肪酸甲(乙)酯,是一種可以替代石油柴油的可再生清潔燃料。

生物柴油的優(yōu)點:環(huán)保特性優(yōu)良。根據(jù)美國科學家的研究結果,使用生物柴油可降低90%的空氣毒性,二氧化碳排放要比柴油減少60%;車輛成本低。使用生物柴油的汽車與普通柴油車相同,車輛無須任何修改;安全性好。生物柴油的閃火點較高,毒性較低;是一種環(huán)境友好的可再生燃料。

生物柴油的缺點:燃燒效果差。生物柴油的粘度約為#2石化柴油的12倍,影響噴射時程,導致噴射效果不佳。由于生物柴油的低揮發(fā)性,造成燃燒不完全,影響汽車燃燒效率;制取生物柴油的成本較高;消耗大量耕地資源。

(3)太陽能。太陽能資源豐富,隨處可得,無需運輸,對環(huán)境無任何污染,是未來汽車能源的發(fā)展方向。

目前,制約太陽能汽車發(fā)展的主要障礙:一是汽車的動力常受時間、地點、季節(jié)、氣候影響;二是太陽能的采集與轉換效率難以滿足汽車高速行駛所需要的足夠動力;三是太陽能電池板造價昂貴。

3.性質不確定能源

(1)燃料電池。燃料電池是直接將儲存在燃料和氧化劑中的化學能轉化為電能的一種裝置。燃料電池常用的燃料有氫、天然氣、甲醇等,常用的氧化劑有氧氣、空氣。

燃料電池的優(yōu)點:潔凈、污染低。純氫和氧結合的燃料電池,可實現(xiàn)零放排。以甲醇、天然氣為燃料的燃料電池汽車造成的大氣污染僅為內燃機汽車的5%;燃料電池能量轉換效率較高;噪音低。燃料電池屬于靜態(tài)能量轉換裝置,除了空氣壓縮機和冷卻系統(tǒng)以外無其他運動部件,噪音小;燃料多樣化。燃料電池所使用的燃料可以是氫、甲醇、天然氣,也可以是丙烷、汽油、柴油、煤以及可再生能源;利用生物制氫、水制氫的燃料電池可實現(xiàn)能源再生化。

燃料電池的缺點:成本高。質子交換膜電池中的膜材料和催化劑均十分昂貴;燃料的質量不過關。質子交換膜燃料電池必須使用沒污染的氫燃料,而目前純凈氫的制取技術還存在困難。

(2)電能。以電能為動力的汽車分為三種:純電動汽車(BEV)、燃料電池電動汽車(FCV)和混合動力電動汽車(HEV)。純電動汽車是指以車載蓄電池為電源,用電動機驅動的車(本文中的電動汽車指的是純電動汽車)。

電能是一種潔凈能源,電動汽車完全可以實現(xiàn)零排放、無污染,但是,目前的電能還不屬于可再生能源,主要是因為電能還有相當一部分是通過煤炭、石油等化石類能源轉換而來。

電動汽車的優(yōu)點:潔凈無污染。目前,只有電動汽車完全符合零排放,而且電動汽車噪音很低;電能是取之不盡、用之不竭的能源。如果用再生能源(太陽能、水能、風能、生物質能、潮汐)發(fā)電,電能可永續(xù)使用;電能的利用技術成熟。人類利用電能已有很長一段歷史,遍布全國的電網(wǎng)可為電動汽車的充電帶來極大的方便;電動汽車結構簡單,維修方便。

電動汽車的不足:電池性能還無法滿足電動汽車產業(yè)化的要求。目前,電動汽車的蓄電池主要有:鉛酸蓄電池、鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池等。鉛酸蓄電池比能量低,質量和體積太大,一次充電行駛里程較短,且壽命短,污染嚴重;鎳鎘蓄電池中的重金屬鎘對環(huán)境有污染;鎳氫蓄電池有高溫使用電荷量急劇下降的缺點;鋰離子的問題是安全性和穩(wěn)定性,此外,大功率鋰電池存在技術難度;價格昂貴。蓄電池的價格是目前制約電動汽車產業(yè)化的障礙;電池充電時間長,蓄電能力有限;動力性差;電能還沒有解決完全可再生和無污染問題。電能的生產還大量依賴煤炭、石油等不可再生資源,此外,汽車廢棄蓄電池還有污染問題。

(3)氫能。氫是自然界存在最普遍的元素,在自然界中多以化合物形態(tài)出現(xiàn),主要貯存于水,特別是海水中富含大量的氫,石油、天然氣、煤炭、動植物體也含氫。氫的發(fā)熱值是所有燃料中最高的,而且燃點高,燃燒速度快,是十分優(yōu)質的二次能源。以氫氣為能源驅動汽車,主要有三種方法:汽車攜帶貯氫罐,以氫氣在發(fā)動機中直接燃燒產生動力;汽車電池放電電解出氫作燃料;以氫作燃料電池的燃料,用電力驅動汽車。

氫能的優(yōu)點:氫是潔凈能源。氫燃燒非常清潔,除生成水和少量氮化氫外不會產生其他對環(huán)境有害的污染物質;氫是高效燃料。每公斤氫燃燒產生的能量為33.6kW?h,是汽油的2.8倍;不需要對現(xiàn)有的技術裝備作重大的改造?，F(xiàn)在的內燃機稍加改裝即可使用氫。

氫能的缺點:廉價的制氫方法是氫能利用的一大障礙。目前,氫的制取需要大量能量,而且制氫效率很低;氫的安全性能差。氫氣是一種無色無臭的氣體,而且著火界限寬、著火能低、燃燒速度快,容易引發(fā)火災及爆炸。此外,氫特別容易泄漏,加油站、管道和純化工廠很難完全消除泄漏隱患。

三、發(fā)展我國汽車新能源的思路

汽車產業(yè)在整個工業(yè)體系中占有核心地位,汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略不僅關系到汽車產業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,而且對于整個工業(yè)的發(fā)展方向具有舉足輕重的作用,因此,我們還需要從產業(yè)技術體系角度考慮汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略。

產業(yè)技術體系是指在工業(yè)生產部門各個產業(yè)領域所使用的各種產業(yè)技術,因其生產過程中的必然聯(lián)系而構成的統(tǒng)一的有機整體。產業(yè)技術體系中的產業(yè)技術因其在生產部門生產過程中的影響范圍和程度不同而分為源技術、主干技術、旁支技術三個層次。其中,源技術是最核心的、最具影響力的技術,它決定整個工業(yè)部門產業(yè)技術體系的性質和本質特征,決定了工業(yè)部門內部其他產業(yè)部門核心技術的產生、變革和地位。而主干技術是在源技術之下,直接與源技術配套的工業(yè)部門內部各產業(yè)技術,它們只是對一個或幾個工業(yè)部門有重大作用。而旁支技術則是為主干技術服務的、處于次要地位的各產業(yè)技術。

人類歷史上的歷次產業(yè)技術革命都因產業(yè)技術體系中的源技術發(fā)生重大變革,推動產業(yè)技術體系中各層次的產業(yè)技術逐步改變,最終導致整個產業(yè)技術體系發(fā)生變革。第一次工業(yè)技術革命正是因蒸汽機的出現(xiàn),導致人類生產的重心從農業(yè)轉向工業(yè);第二次工業(yè)技術革命由于內燃機和電力技術的發(fā)明,使人類生產走上了重化工業(yè)道路,也導致今天的資源危機和環(huán)境惡化;以微電子、新材料、新能源、生物工程、航天技術、海洋技術等為代表的第三次工業(yè)技術革命,并沒有改變第二次工業(yè)技術革命所奠定的重化工業(yè)技術體系性質,卻使消耗不可再生資源、污染環(huán)境的重化工業(yè)技術體系加速發(fā)展。今天,人類經(jīng)濟社會面臨的生存危機,在本質上是產業(yè)技術體系性質造成的,是迄今為止歷次產業(yè)技術革命都在產業(yè)技術開發(fā)與應用上忽視了人與自然的關系,從而導致產業(yè)技術體系各層次的產業(yè)技術都消耗不可再生資源、排放污染環(huán)境的廢棄物造成的。

當前的產業(yè)技術體系還屬于重化工業(yè)技術體系。重化工業(yè)技術體系中的源技術――電力技術和內燃機具有消耗不可再生資源、破壞環(huán)境的性質,帶動了汽車、鋼鐵、能源、化工、機械加工等主干技術以及旁支技術也具有同樣的性質。因此,要實現(xiàn)人與自然和諧相處,必須從根本上針對重化工業(yè)技術體系的源技術――電力技術和內燃機進行革命。

傳統(tǒng)的內燃機是直接建立在石油、天然氣等不可再生能源結構上的工業(yè)動力,是現(xiàn)代大工業(yè)各種產品生產的母機。汽車發(fā)動機是內燃機最突出的代表。汽車不僅是不可再生資源主要消耗者,也是城市環(huán)境惡化的主要元兇,此外,汽車產業(yè)更是在整個產業(yè)技術體系中關聯(lián)最多的產業(yè)。因此,汽車潔凈能源的開發(fā)應朝著改變傳統(tǒng)的內燃機技術,使其由消耗不可再生資源、污染環(huán)境向使用可再生資源、對環(huán)境無害的方向發(fā)展,以推動整個產業(yè)技術體系向生態(tài)化變革,從而實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標。因此,未來汽車的新能源應具備如下條件:

第一,新能源必須是可再生資源。不可再生資源終究會枯竭,用較豐富資源替代緊張資源只能作為短期權宜之計。

第二,新能源必須是潔凈的。新能源不應對環(huán)境產生任何污染,應完全實現(xiàn)零排放。

第三,新能源有利于變革傳統(tǒng)的內燃機技術。變革傳統(tǒng)的消耗不可再生資源的內燃機技術不僅對于汽車產業(yè)發(fā)展有利,也會推動整個產業(yè)技術體系向可持續(xù)發(fā)展的方向努力。

四、我國汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略

綜上所述,我們認為電能是汽車未來最佳的能源。但是,用電動機取代目前廣為使用的傳統(tǒng)內燃機不是一蹴而就的事情,因此,汽車新能源的發(fā)展戰(zhàn)略還需要分階段實施。

1.用電動機取代使用化石類能源的傳統(tǒng)內燃機可作為遠期終極目標

選擇電能作為汽車未來能源的理由是:第一,電能是完全潔凈的能源,電動汽車完全可以實現(xiàn)零排放;第二,電能完全有可能轉變?yōu)榭稍偕茉?。盡管目前電能還不是可再生能源,但是隨著太陽能發(fā)電、風能發(fā)電、生物質能發(fā)電、潮汐發(fā)電等的普及,電能會迅速轉變成可再生能源;第三,有利于產業(yè)技術體系變革。傳統(tǒng)內燃機被電動機取代,將導致化工、石油、煤炭等行業(yè)逐步萎縮,而太陽能發(fā)電、風力發(fā)電、生物質能發(fā)電以及潮汐發(fā)電等產業(yè)將得到大力發(fā)展。層層推進,可推動整體產業(yè)技術體系發(fā)生變革,有望改變重化工業(yè)技術體系消耗不可再生資源、污染環(huán)境的本質。

2.發(fā)展燃料電池汽車是中期目標

將燃料電池汽車作為中期發(fā)展目標的理由是:第一,燃料電池汽車技術已相當成熟,極有可能先于電動汽車進入市場。近幾年,世界各大汽車公司都紛紛推出以氫或甲醇為燃料的燃料電池汽車;第二,燃料電池汽車有利于環(huán)境保護和節(jié)省能源。氫燃料電池可實現(xiàn)零排放,即使使用其他燃料(如甲醇)的燃料電池汽車也是常規(guī)汽車排放的30%。另外,燃料電池能效高有利于節(jié)省能源;第三,燃料電池完全可能實現(xiàn)由不可再生能源向可再生能源的轉化。水解氫燃料電池可以實現(xiàn)資源的循環(huán)使用,因為氫與氧的燃燒產物就是水,水可以循環(huán)使用,取之不盡,用之不竭。另外,可利用太陽能、風能、潮汐能等可再生能源制氫,實現(xiàn)能源可再生化。目前,制約燃料電池成為可再生能源的是水解氫的制取技術,但是,甲醇等燃料電池技術的使用與推廣,可為氫燃料電池的發(fā)展奠定良好的基礎。第四,燃料電池汽車發(fā)動機是傳統(tǒng)內燃機的變革,可為電動機最終取代傳統(tǒng)內燃機提供經(jīng)驗。

盡管,目前的甲醇燃料電池、通過煤或天然氣制取氫的燃料電池與我們所倡導的能源的可再生化發(fā)展方向違背。但是,只要太陽能、風能、潮汐能發(fā)電技術、水解氫技術一旦成熟,燃料電池實現(xiàn)可再生能源的目標就十分容易。因此,我們將燃料電池作為中期發(fā)展目標。

3.液化天然氣汽車可作為短期發(fā)展目標

液化天然氣(LNG)屬不可再生資源,不符合能源的發(fā)展方向,也與我們的倡導的終極目標相悖。我們將其作為短期發(fā)展目標的理由是:第一,液化天然氣有助于解決汽車尾氣的嚴重污染問題。液化天然氣與汽油、柴油相比,更潔凈環(huán)保;第二,液化天然氣有助于解決目前的石油緊張問題。我國的天然氣儲量較石油豐富,而且天然氣的探明儲量在不斷增加。此外,使用液化天然氣不受天然氣管網(wǎng)限制,可充分利用世界天然氣資源,這對于我國的能源安全有利;第三,液化天然氣使用技術與現(xiàn)存的內燃機技術銜接較好。

但是,天然氣資源是不可再生資源,長期過量開發(fā)與使用將會導致與石油資源一樣的命運。因此,發(fā)展液化天然氣汽車只可作為短期發(fā)展戰(zhàn)略。

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生物質能的優(yōu)缺點范文第2篇

作者簡介：徐禮德， 博士生， 主要研究方向為技術創(chuàng)新與可持續(xù)發(fā)展。

基金項目：國家自然科學基金項目（編號：70721017001）。

（1.清華大學經(jīng)濟管理學院 北京100084；2.清華大學綠色跨越研究中心 北京100084）

摘要 本文從我國農村地區(qū)發(fā)展清潔能源對于保護環(huán)境和促進農村社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實意義入手，首先描述了當前階段我國農村地區(qū)的能源消費結構和生產方式，分析了清潔能源在我國城市和農村地區(qū)發(fā)展不平衡的問題，進一步闡述了農村地區(qū)發(fā)展清潔能源在改變能源消費結構，合理利用能源，促進節(jié)能減排，改善農村生產生活條件，促進社會和諧發(fā)展等方面的重要性。隨后介紹了現(xiàn)階段我國農村清潔能源發(fā)展的基礎設施和政策法規(guī)環(huán)境以及適合不同地區(qū)的清潔能源技術和發(fā)展情況。本文認為農村清潔能源可以分為三種主要發(fā)展模式，即自給自足的分散模式、可規(guī)模化生產的集中模式和與生態(tài)經(jīng)濟結合的循環(huán)模式，并從不同模式的表現(xiàn)形式、技術特點、地域特征、用能環(huán)境、基礎設施、能源性質、發(fā)展階段、投資規(guī)模、服務要求、創(chuàng)新側重點等方面進行了比較分析。文章最后就當前農村地區(qū)清潔能源發(fā)展所面臨的問題提出了有針對性的政策建議，并指出農村要基于當?shù)禺斍吧a生活條件，因地制宜地選取適合的清潔能源發(fā)展模式。

關鍵詞 農村；清潔能源；發(fā)展模式；

中圖分類號 F062.6文獻標識碼 A文章編號 1002-2104（2011）07-0020-08doi:10.3969/j.issn.1002-2104.2011.07.004

隨著人類社會發(fā)展對環(huán)境污染問題的日益重視以及日益臨近的化石能源枯竭的潛在威脅，清潔能源的發(fā)展受到世界各國的普遍重視。確切地說，清潔能源并不是嚴格意義上的一種能源分類，而是指利用清潔技術通過清潔生產的方式，在生產和消費過程中對環(huán)境產生較小污染甚至不產生污染的一類能源或能源技術［1］。近年來，潔凈煤技術，燃料汽車技術，第三代核能技術甚至氫能技術都得到了迅速發(fā)展和應用，可以說清潔能源代表了未來能源發(fā)展的方向。

由于我國發(fā)展清潔能源起步較晚，清潔生產技術水平還相對落后，清潔能源在城市和農村地區(qū)的發(fā)展極不平衡。比如生活用能，城市居民基本上實現(xiàn)了用電或天然氣進行炊事、照明、洗浴或取暖，而在廣大農村地區(qū)，特別是中西部落后地區(qū)，絕大部分居民的日常炊事還是依靠直接燃燒薪柴、秸稈、牲畜糞便等來解決。這種落后的用能方式，不僅造成大量能源浪費，對生活環(huán)境產生污染，而且會給人們的健康帶來直接的危害，對農村婦女和兒童的危害尤為嚴重。不難想象，生火做飯的婦女和圍繞在媽媽身邊的孩子在面對灶前的煙熏火燎時，他們所感受到的絕不是詩人眼中的炊煙裊裊那種浪漫。因此，在中國農村地區(qū)加快發(fā)展清潔能源顯得愈發(fā)重要。

目前適合我國農村地區(qū)發(fā)展的清潔能源主要有太陽能、風能、沼氣、秸稈氣化、水電等。其中太陽能既可以通過光電轉換技術（光伏）轉變成電能應用，也可以直接（光熱）用于日常生活，比如用太陽能熱水器洗浴，用太陽灶做飯，建造太陽房取暖等。風能在農村的應用主要通過風機發(fā)電將其轉變成電能。在大規(guī)模風能實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電之前，農村特別是農牧區(qū)小型分布式風機發(fā)電的優(yōu)勢十分明顯。沼氣和秸稈氣化本質上都屬于生物質能，是目前生物質能的兩種主要清潔利用方式。

針對我國城鄉(xiāng)清潔能源發(fā)展不平衡的事實和在農村地區(qū)發(fā)展清潔能源的重要性，本文接下來的幾部分將分別闡述在我國農村地區(qū)發(fā)展清潔能源的現(xiàn)實意義；描述當前我國農村地區(qū)清潔能源的發(fā)展現(xiàn)狀，主要包括政策法律環(huán)境和基礎設施等；同時，分析我國農村地區(qū)目前清潔能源發(fā)展的三種主要模式（分散式、集中式和循環(huán)式）。文章最后就當前我國農村地區(qū)清潔能源的發(fā)展提出可行的政策建議。

1 農村清潔能源發(fā)展的現(xiàn)實意義

能源是制約一個國家社會、經(jīng)濟發(fā)展的重要因素。能源消費結構和發(fā)展模式直接關乎國家經(jīng)濟安全，并會影響到社會、經(jīng)濟、環(huán)境三者的和諧發(fā)展。盡管近年來我國城市化發(fā)展迅速，但統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：截至2008年，我國農村人口占全國總人口的比例仍高達54.32%［2］，有一半以上的人口仍然生活在農村地區(qū)。在我國總體能源消費結構中，雖然農村地區(qū)的人均能源消費量還不到城市人均能源消費量的一半，但由于我國農村人口基數(shù)較大，2004年全國農村能源消費總量已達到8.5億t標準煤，占全國能源消費總量的42.7%。預計到2015年，我國農村能源消費總量將占到全國能源消費總量的一半以上［3］。因此，農村地區(qū)的能源消費結構和發(fā)展模式將會影響到我國能源發(fā)展的總體規(guī)劃和布局。農村能源的合理利用以及能源消費結構的改變是我國未來一段時間能源工作中的重點內容。我國將綠色發(fā)展納入了正在制定中的“十二五”發(fā)展規(guī)劃， 并且要求通過技術進步來推動綠色發(fā)展， 以逐步調整我國的能源結構， 提高清潔能源在能源消費中所占的比重。

農村地區(qū)能源短缺和消費結構畸形發(fā)展，導致農村地區(qū)環(huán)境污染日益嚴重，農村污染問題越來越突出［4］。尤其是在工業(yè)化和城鎮(zhèn)化程度較高的東部發(fā)達地區(qū)， 農村環(huán)境質量下降與經(jīng)濟社會發(fā)展已形成了強烈的反差。這里面的原因有很多：一方面，農村地區(qū)人們缺乏環(huán)保意識，生產生活方式相對落后導致農藥、化肥的不正確使用和垃圾等隨意堆放， 使得大氣、地下水、土壤等受到了嚴重污染， 加之砍伐、植被破壞等對環(huán)境造成重大破壞［5-6］；另一方面，隨著城市工業(yè)的快速發(fā)展大量工業(yè)污染向鄉(xiāng)村轉移也造成農村環(huán)境污染日益加重，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)粗放型生產經(jīng)營方式也是農村環(huán)境污染的主要污染源點；除此之外，農村地區(qū)不合理的能源消費結構和落后的發(fā)展方式已經(jīng)無法適應經(jīng)濟的快速發(fā)展所導致的用能污染也是造成農村環(huán)境污染加劇的一個重要的原因。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國60%左右農村人口仍然靠傳統(tǒng)的秸稈和薪柴等解決能源問題［7］。2004年，我國農村生活用能中煤炭占34%，生物質能（薪柴、秸稈）占56%，沼氣僅占1%；在農村生產用能中，煤炭占53%，電力占16%［3］。如果農村環(huán)境污染問題得不到根本解決， 建設以和諧發(fā)展為主旨的社會主義新農村就不能順利進行。

發(fā)展清潔能源可以改變農村能源消費結構，做好農村能源節(jié)約，改變農民傳統(tǒng)生活能源發(fā)展模式，減少環(huán)境污染，改善農村生產生活條件，促進農村社會和諧發(fā)展。農村清潔能源主要包括太陽能、沼氣、風力發(fā)電、微型水電、生物質能等，均屬于潔凈、無污染、可再生的能源，具有廣闊的應用前景。我國可再生能源資源豐富：有關部門的統(tǒng)計顯示，我國農業(yè)和林業(yè)剩余物（農作物秸稈、果樹剪枝和薪柴等）每年可以提供的固體能源資源約有6億 t-7億 t，所含能量相當于3億 t至3.5億 t標準煤［8］。另外，在我國廣大農村還存在著豐富的太陽能、風能和水能等可再生能源均可以作為清潔能源來加以利用。如果我國農村地區(qū)能夠立足所擁有的能源條件，充分利用豐富的可再生能源資源，讓農民成為清潔能源的生產者，利用新型清潔生產技術，大力發(fā)展農村清潔能源，減少煤炭等常規(guī)化石能源的消耗，不僅有利于節(jié)約農民的生活用能開支，提高生活質量，實現(xiàn)農業(yè)資源的再生增值，引導農民致富，還有利于農村環(huán)境乃至整個生態(tài)環(huán)境的改善，帶動農村經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。發(fā)展農村清潔能源不僅能解決農村能源問題，而且將農民的生產、生活有機地結合起來，是建設中國特色社會主義新農村的可持續(xù)發(fā)展之路。因此，發(fā)展清潔能源對我國農村社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展具有重大的現(xiàn)實意義。

2 農村清潔能源發(fā)展現(xiàn)狀

我國清潔能源城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡，與城市相比農村地區(qū)清潔能源的發(fā)展水平還相對落后。但隨著國家對“三農”問題的重視和社會主義新農村建設的開展，我國農村地區(qū)清潔能源最近幾年得到了快速發(fā)展。一系列與發(fā)展清潔能源相關的法律法規(guī)頒布并實施，國家各級政府和部門制定出臺了相關的發(fā)展規(guī)劃和建設方案。農村地區(qū)基礎設施有了很大發(fā)展，為進一步發(fā)展清潔能源、改善能源發(fā)展模式和消費結構提供了基礎。

2.1 與清潔能源發(fā)展相關的政策、法規(guī)

由于發(fā)展起步較晚，我國清潔能源相關的配套法律規(guī)范還不完善。目前清潔能源的發(fā)展主要依靠政府行政政策、部門發(fā)展規(guī)劃以及可再生能源領域、環(huán)境氣候保護領域的法律法規(guī)等來調整。與清潔能源相關的政策、規(guī)定大多散見于可再生能源或者新能源有關的政策規(guī)范中。參照大氣污染防治、環(huán)境保護、可再生能源等領域的法律法規(guī)，國家各個部門分別制定、了與清潔能源發(fā)展相關的規(guī)劃和政策辦法，地方政府分別就清潔能源發(fā)展的不同領域制定了清潔生產實施方案（見表1）［9-10］。

2000年修訂的《中華人民共和國大氣污染防治法》就推廣清潔能源應用領域做出了規(guī)定，其中可以查找到我國鼓勵、支持清潔能源發(fā)展最早的法律條文。2005年，我國頒布了《可再生能源法》為可再生能源的發(fā)展利用提供了原則性的指導。2006年，國家發(fā)改委在《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》中提出到2020年建成500個綠色能源縣。2007年，國家科技部制定了《節(jié)能減排全民科技行動方案》，對攻克可再生能源與非化石能源技術難關，大力發(fā)展農村循環(huán)經(jīng)濟技術等做出了相應的規(guī)劃安排。同年農業(yè)部在《農業(yè)部關于加強農業(yè)和農村節(jié)能減排工作的意見》

表1 與清潔能源發(fā)展有關的法律、

法規(guī)、政策及規(guī)劃

Tab.1 Clean energy development-related laws，

regulations， policies and planning

中提出將大力開發(fā)農村可再生能源作為農業(yè)農村節(jié)能減排工作重點領域。此外，農業(yè)部2007年的《全國農村沼氣工程建設規(guī)劃（2006-2010）》中還明確提出 “十一五”期間國家將加快建設農村沼氣的步伐。2008年12月，國務院辦公廳《關于搞活流通擴大消費的意見》，提出全面推進家電下鄉(xiāng)工作，2009年太陽能熱水器被補充到家電下鄉(xiāng)政策補貼范圍，當年2月起開始我國對太陽能下鄉(xiāng)給予財政補貼，對太陽能下鄉(xiāng)的補貼政策將使得太陽能這一清潔能源快速走進農村，并帶來一場能源利用的升級。

2.2 農村清潔能源發(fā)展情況

農村能源主要包括秸稈、薪柴、太陽能（光熱）、微型電源（小型風力發(fā)電、微水電、光伏電源）、其他生物質能等可再生能源以及煤炭、燃料油、液化石油氣和傳統(tǒng)電力等。生活用能在農村能源消費結構中占據(jù)很大比例， 2007年的統(tǒng)計數(shù)字顯示，在中國農村居民生活用能結構中，秸稈占比為49%，薪柴占比為28%，煤炭占14%，電力占5%（此處電力指傳統(tǒng)電力，不包括光伏、風電等清潔電力），清潔能源僅占3%不到（見圖1）。

近年來農村居民生活用能有較大改變，使用天然氣和液化石油氣的農戶越來越多，輔助能源以電為主。但對于中部和西部經(jīng)濟欠發(fā)達地區(qū)，大多數(shù)農村居民仍以薪柴、秸稈等為主要生活用能源。我國農村地區(qū)地域性差異較大，經(jīng)濟發(fā)展水平不均衡，不同區(qū)域的農村居民在能源消費水平和結構方面也存在著較大的差異。農區(qū)主要使用秸稈，牧區(qū)主要使用牲畜糞便，山地和林區(qū)主要使用薪柴。表2顯示了我國不同地區(qū)農村沼氣和太陽能（光熱）的建設情況。

2.2.1 太陽能（光熱）

太陽能可以直接利用，成本低，無污染，是理想的清潔能源。目前太陽能利用主要有光熱轉換和光伏發(fā)電兩種

表2 全國分地區(qū)農村沼氣和太陽能光熱能源建設情況

Tab.2 Sub-regional rural biogas and solar

thermal energy building

資料來源:中國稅務雜志社和國家稅務總局計劃統(tǒng)計司，2007。

形式。太陽能光熱轉換是對太陽能的直接利用，比如太陽能熱水器、太陽灶、太陽房等。我國太陽能熱水器從上個世紀末開始迅速發(fā)展，其主產量由2001年的820萬m2增長到2007年2 300萬m2，年均增長20%以上［11］。

2.2.2 沼氣

沼氣是一種可再生無污染的清潔能源，是有機物在厭氧條件下經(jīng)微生物的發(fā)酵作用而生成的一種可燃性氣體，其主要成分是甲烷和二氧化碳。表3顯示了自2000年以來我國農村戶用沼氣的發(fā)展情況（注：2005年前養(yǎng)殖場沼氣工程統(tǒng)計數(shù)為大中型沼氣工程）。

2.2.3 生物質能

生物質能是通過生物質轉化技術將植物蓄存的光能與物質資源深度開發(fā)和循環(huán)利用?？梢哉f生物質能是農村地區(qū)應用最為廣泛，歷史最為悠久的能源。目前在我國農村發(fā)展的主要有秸稈氣化、生物質氣化及發(fā)電、生物燃料乙醇、生物柴油、生物質裂解與干餾等。

秸稈氣化是近年來發(fā)展起來的一種清潔能源技術，使得秸稈清潔利用成為可能。通過高溫裂解使得秸稈、柴草在爐內氣化成可染氣體，用來取暖和炊事。秸稈作為農業(yè)生產的副產品，一直以來都充當著農村生活用能和牲畜養(yǎng)殖飼料的主要角色。秸稈作為農村生活用能傳統(tǒng)上采用直接燃燒的方式，產能效率很低，衛(wèi)生條件很差。秸稈能源具有一定季節(jié)性，往往在農作物剛剛收獲的季節(jié)，秸稈富裕，一時剩余的秸稈便會被直接在田地間焚燒掉，而在冬春季節(jié)秸稈又相對短缺。秸稈的直接燃燒會造成環(huán)境污染、損害人體健康、引發(fā)安全事故。秸稈氣化在一定程度上可解決這些問題，實現(xiàn)秸稈的清潔利用。隨著農村生活水平的提高，和對生活衛(wèi)生條件的追求，節(jié)能爐具和清潔爐具受到農村居民的青睞。農村居民通過購置秸稈氣化爐取代傳統(tǒng)的土灶臺、土爐具。焦油問題一直是困擾秸稈氣化的關鍵，目前這一技術基本上還停留在實驗室階段。實際應用中的秸稈氣化爐普遍都存在焦油問題，以及由此產生的二次污染?；谀壳艾F(xiàn)實情況來看，秸稈氣化作為清潔能源分散式發(fā)展重要方向還存在很多問題亟需解決。

生物質氣化及發(fā)電最近幾年來發(fā)展較為迅速，根據(jù)2009年《中國能源發(fā)展報告》統(tǒng)計結果，“十一五”期間國家“863計劃” 支持建設了6Mw規(guī)模的生物質氣化發(fā)電示范工程。2006年年底全國生物質能發(fā)電累計裝機容量220萬kW，當年核準生物質能直燃發(fā)電項目39個，合計裝機容量128.4萬kW，完成5.4萬kW［11］。

2.2.4 微型分布式電源

（1）小型風力發(fā)電。我國小型風力發(fā)電機組的年生產能力達8萬臺，2006年生產20 kW以下小型風力發(fā)電機組50 052臺，總裝機容量5 740.8 kW，比2005年增長了50.5%［11］。

（2）微水電。微水電即微型水輪發(fā)電機組，是將小溪、小河流水的力量轉換成符合民用用電要求的成套設備。我國所定義的微型水電是指100 kW以下的水力發(fā)電機組，簡稱微水電。微水電分為三個等級：1 kW及以下的為戶用型微水電；1-10 kW以下的為村用型微水電；10-100 kW以下的為鄉(xiāng)用型微水電。近年來，我國微水電的開發(fā)推廣工作取得了新的進展和成績。微水電作為分散的、清潔的可再生能源，將在農村能源發(fā)展中起著越來越重要的作用。

（3）光伏電源。光伏發(fā)電是通過光電轉換裝置實現(xiàn)太陽能到電能的轉換，是目前間接利用太陽能的一種主要方式。近幾年我國太陽能（光伏）產業(yè)發(fā)展迅速，產業(yè)規(guī)模和技術水平都有相應提高。在眾多的新能源技術中，光伏發(fā)電具有明顯的技術優(yōu)勢，非常適合于偏遠地區(qū)使用，迄今農村和偏遠地區(qū)系統(tǒng)裝置擁有量估計在50萬套以上［12］。

表3 農村戶用沼氣發(fā)展情況

Tab.3 Development of rural household biogas

資料來源：《全國農村可再生能源統(tǒng)計2001-2008》。

隨著農村地區(qū)經(jīng)濟條件的改善，消費能力的提高，近年來農村地區(qū)居民對于能源的消費需求有所改變。除了追求較低的生活成本之外，對于能源的便捷性、衛(wèi)生性、安全性等方面的需求也日益提高。我國幅員遼闊，各地區(qū)農村受限于所處地區(qū)的地理、氣候和經(jīng)濟發(fā)展水平差異，以及生活習慣和住宅類型，農村清潔能源發(fā)展情況差異很大。從現(xiàn)實情況看我國農村地區(qū)清潔能源基本上遵循了因地制宜、因材發(fā)展的發(fā)展路徑。

3 農村清潔能源發(fā)展的主要模式

能源的生產消費過程主要包括能量的生產、供應、消費和廢棄物處理四個環(huán)節(jié)。清潔能源要求在能量傳遞過程所涉及的前三個環(huán)節(jié)都要盡可能少污染或無污染并對廢棄物進行回收或者清潔處理。不同的能源發(fā)展模式對這四個環(huán)節(jié)的側重點有所不同。從這個角度來歸納，我國農村地區(qū)的清潔能源發(fā)展模式主要可以分為三種：分散式、集中式和循環(huán)式。

3.1 分散模式：自給自足

分散式的發(fā)展模式是我國農村地區(qū)普遍采用的傳統(tǒng)的能源發(fā)展方式。相對城市而言，多數(shù)農村地區(qū)經(jīng)濟基礎比較薄弱，人口居住分散，基礎設施落后，公共事業(yè)缺失，資源也相對貧乏。農村居民往往居住在平房小院，有專門的柴房用來存放柴草，或者可以將薪柴、秸稈直接堆放在房前屋后。日常炊事用的秸稈、薪柴占據(jù)了農村居民生活用能的主要部分。這種傳統(tǒng)的分散式用能模式，符合農村的生活習慣，除了適應農村居民的居住條件，成本也比較低［13］。

可以采取分散形式發(fā)展的清潔能源主要以太陽能（光熱、光伏）、沼氣、秸稈氣化為主。農村地區(qū)在安放太陽能灶或太陽能熱水器，建造小型戶用沼氣池方面有先天的便利條件。如果在城市樓房安裝太陽能熱水器，要么只能安放在整幢樓的樓頂，要么是安放在專門為太陽能熱水器設計的陽臺上，安裝過程比較復雜，施工成本也相對較高，而且隨便安裝太陽能設施還可能遭到物業(yè)管理的限制。

在農村太陽能熱水器可以直接放置在平房的屋脊上，安裝過程比較簡便，費用也較低，安裝過程一般也不會受到鄰居或其他利益相關方的干涉。戶用沼氣池在城市居住環(huán)境下基本上是無法實現(xiàn)的，而農村的沼氣池一般是單獨一家農戶建造一個，一般容積約為8-10 m3左右大小，可供一戶炊事、照明之用［14］。分散式戶用沼氣池往往會結合農戶自家的養(yǎng)殖生產條件，建成微循環(huán)的形式：農作物秸稈、牲畜家禽等糞便作為生產沼氣的原料，將生成的沼氣用來做飯照明，提供生活用能，而沼液、沼渣可用于田間施肥或者用于喂豬、喂魚、飼養(yǎng)家禽等［15］。

分散式能源發(fā)展的最大特點是，農戶單獨安置產能設備，比如太陽能熱水器、秸稈氣化爐、沼氣池。產能設備重在維護，減緩設備老化，防止事故發(fā)生而造成二次污染。如何防治二次污染是清潔能源分散式發(fā)展模式中的難點。比如秸稈氣化是一種清潔能源，秸稈氣化的分散式發(fā)展中的核心環(huán)節(jié)是氣化爐，氣化爐的技術、性能表現(xiàn)和價格水平直接影響秸稈氣化作為清潔能源的分散式發(fā)展模式的成敗。秸稈氣化過程中產生的煤灰和焦油的處理，是分散式遇到的最大問題。沼氣池的沼液和廢水的處理在一定程度上對農村環(huán)境也會造成二次污染。薪柴、秸稈的堆放往往條件簡陋，甚至露天堆放，這種情況下造成很大的能源浪費。對農民的技術要求也很高，無法自行維修，造成潛在危險。

隨著新農村建設的開展，全國各地許多地方已經(jīng)開始進行村莊改社區(qū)，集中居住，居住條件由過去的平房搬遷樓房，造成傳統(tǒng)的分散式發(fā)展模式受到挑戰(zhàn)，分散式能源模式只能適合于過渡階段。

3.2 集中模式：規(guī)模化生產

集中式發(fā)展模式是指產能中心與用戶之間通過傳輸網(wǎng)絡連接起來，能源生產與消費在空間上相分離。這種模式中生產與供應環(huán)節(jié)相對獨立，其中生產環(huán)節(jié)通常采用現(xiàn)代化大工廠的組織方式實現(xiàn)能源的集中生產，獲得能源生產的規(guī)模效益和管理優(yōu)勢。清潔能源用戶不需要考慮能源的產生和維護。集中式能源發(fā)展模式，可以實現(xiàn)能源的生產、服務的規(guī)模經(jīng)濟。比如通過大型養(yǎng)殖場實現(xiàn)沼氣集中供氣模式，新農村社區(qū)的中心村可以運營大規(guī)模集中式秸稈氣化站等。

農村清潔能源的集中化表現(xiàn)在對能源的現(xiàn)代大工業(yè)化生產方式的利用上，即集中化、技術化和裝備化［16］。集中化就是將農村清潔能源集中到一起，集中處理、加工、轉換、傳輸和使用；技術化就是農村清潔能源利用不再是順手用材、靠天吃飯，而是借助一定的物理、化學和生物技術，實現(xiàn)可清潔能源的有效轉化和貯存;裝備化就是農村清潔能源的轉化、貯存、傳輸和使用往往需要一定裝備和工具。農村清潔能源集中化、技術化和裝備化需要新型農民和新型農村的生產生活方式。

這一模式運行過程中的難點是產能調控。受到農村清潔能源原材料來源限制，在原料旺季，比如農作物收割季節(jié)，原料容易保證，但在枯草季節(jié)，由于原材料存儲問題，在一定程度上會導致原料不足，產能下降，在用能高峰時會出現(xiàn)無法用能的問題。集中式發(fā)展模式，實現(xiàn)多種能源配套較為困難。在分散式情況下，能源的調配是各家各戶自行調配的。集中模式中能量輸送網(wǎng)絡建設本較高，一旦發(fā)展起來，會造成單一能源的過度依賴。

3.3 循環(huán)模式：生態(tài)經(jīng)濟

當前在農村適宜采用循環(huán)式發(fā)展模式的清潔能源主要是沼氣和秸稈氣化，這兩種清潔能源本質上都屬于生物質能，可以采用循環(huán)式發(fā)展模式的重要原因在于原料本身的自然屬性。生物質能的本質是太陽能通過光合作用在植物內的蓄存，生物質能的產能過程需要一系列物理和化學的變化，最后實現(xiàn)能量和殘余物質的分離。在這一過程中的殘余物質，比如產生沼氣后的沼液、沼渣，秸稈氣化后的灰燼等都是可以通過循環(huán)途徑重新進入生物質生產鏈，作為飼料或者肥料參與到生物質重新固化太陽能的生物化學過程。

生物質能的循環(huán)發(fā)展模式，涉及能源的生產、供應和消費全鏈條。該模式的能源生產端即可以采用分散式又可以采用集中式。與庭院經(jīng)濟相配套的戶用沼氣池的推廣應用可以看做是分散模式與循環(huán)模式結合的典型，是目前農村生物質能利用最成功的模式，這是一種最小的農村自給自足的循環(huán)利用模式， 適合于目前農村仍然是以個體農戶經(jīng)營為主， 種植養(yǎng)殖都有的農作方式［15］。但是相對而言，集中式比分散式在廢料收集方面有更大優(yōu)勢，規(guī)模化的循環(huán)模式都是與集中模式配套的，實現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟。 例如，有“中國第一生態(tài)村”之稱的北京大興區(qū)長子營鎮(zhèn)留民營村，以沼氣為中心，發(fā)展農業(yè)循環(huán)經(jīng)濟，用種植業(yè)提供飼料發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，禽畜糞便為生產沼氣提供原料。

3.4 三種主要發(fā)展模式的比較

分散、集中和循環(huán)這三種主要模式分別側重于能量清潔傳遞的不同環(huán)節(jié)。分散式的發(fā)展模式側重的是清潔能源的消費環(huán)節(jié)，集中式發(fā)展模式側重的是清潔能源的生產和供應環(huán)節(jié)而循環(huán)式發(fā)展模式則是側重清潔能源傳遞的全部環(huán)節(jié)?？傮w上說，農村地區(qū)清潔能源發(fā)展的三種主要模式各有優(yōu)缺點，不同的能源發(fā)展模式適應性受到地域特征、用能環(huán)境、配套設施和能源性質等因素影響。同一種能源在不同的地域，不同的發(fā)展階段可能會采用不同的發(fā)展模式。分散式模式適合于居住分散、基礎設施落后地區(qū)，具體適用能源種類有太陽能、沼氣和秸稈氣化等；集中式模式適合于經(jīng)過舊村改造，特別是進行集中居住的新農村建設發(fā)展較快的地區(qū)，這些地區(qū)基礎設施、服務體系完善，適合的能源種類有風能、小水電、秸稈氣化以及沼氣等；而循環(huán)式發(fā)展模式則適用于經(jīng)濟相對發(fā)達、城鎮(zhèn)化程度較高的農村地區(qū)，這種發(fā)展模式對于資金和管理要求相對較高。三種清潔能源發(fā)展模式從基礎設施要求、投資規(guī)模、服務要求、創(chuàng)新側重點和能源性質等方面都有所不同（見表4）。

一種能源的發(fā)展具體采用什么樣的發(fā)展模式取決于當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展水平、消費能力、居住環(huán)境、生活習慣以及基礎設施配套情況等多種因素的共同作用?；A設施屬于公共品的范疇，一般來說需要較大投資，并受到當?shù)亟?jīng)濟水平發(fā)展限制。當?shù)剞r村的經(jīng)濟發(fā)展水平比較高，農民可以有足夠的消費能力支付相對昂貴的能源，比如炊事采用液化氣或電能而替代燃燒薪柴。在經(jīng)濟水平發(fā)展比較高的農村地區(qū)，基礎設施配套相對完善，生活環(huán)境適合于集中式的能源發(fā)展模式。相反，經(jīng)濟發(fā)展水平比較低的地區(qū)，無論生活環(huán)境還是基礎設施往往都不適合于集中式能

表4 清潔能源發(fā)展模式比較

Tab.4 Comparison of clean energy development modes

源發(fā)展，只能采用各戶獨立的分散式發(fā)展。循環(huán)式發(fā)展往往對以上因素要求更為苛刻，很大程度上還需要政策的指引和補貼行為?；A設施條件是影響能源發(fā)展模式的首要因素。比如，農村地區(qū)因為缺乏燃氣管網(wǎng)，同樣要消費燃氣能源的話，就只能采用煤氣罐分散到戶。更為明顯的一個例子是沼氣，沼氣的生產是可以通過大規(guī)模沼氣池集中生產也可以單戶建立沼氣池自給自足。很顯然如果缺乏輸送沼氣的管道，農民只能采用分散的方式自行挖建沼氣池。在農牧地區(qū)對家用風機發(fā)電和小電源有著分散式發(fā)展的獨特需求，小型風電、微水電受到自然條件、技術和投資門檻的制約很少被農戶單獨采用。

4 針對農村清潔能源發(fā)展的建議

農村清潔能源的發(fā)展既要考慮到新農村的發(fā)展要求，又要照顧到清潔能源發(fā)展的自身規(guī)律。清潔能源發(fā)展的難題是如何保證能源與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。清潔能源領域雖然有《可再生能源法》及陸續(xù)出臺相應的一系列政策法規(guī)可供遵循，但具體到農村清潔能源發(fā)展的實際情況，是還需要一系列更為具體的政策、標準和法規(guī)才具有可操作性，在此提出清潔能源政策建議如下:

清潔能源的集中化建設必須納入規(guī)劃。太陽能、微型風電、微水電、沼氣和秸稈氣化等清潔能源的集中化建設必須納入國家綠色能源的建設規(guī)劃，并報請國家主管部門批準，避免無序建設和盲目發(fā)展。避免出現(xiàn)清潔能源發(fā)展過程中的環(huán)境破壞和能源利用過程中的二次污染。

加強宣傳、教育，開展農村清潔能源培訓。在開發(fā)利用農村清潔能源上，要協(xié)調經(jīng)濟增長和資源環(huán)境的和諧發(fā)展；協(xié)調農村清潔能源開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境建設，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。針對農村群眾對清潔能源建設缺乏認識、缺乏技能的現(xiàn)狀，應該加強媒體宣傳力度，將清潔能源利用的新產品、新成果信息深入到村、組、農戶，讓清潔用能思想深入人心，提高農民利用清潔能源的自覺性。農村清潔能源不僅技術含量較高，還需具備一定的安全知識。要有組織有計劃地開展農村清潔能源培訓工作，提高農民利用清潔能源的技能水平。

加強農村清潔能源服務體系的建設。我國農村清潔能源基礎設施落后，不同地區(qū)發(fā)展模式并不一致，甚至同一地區(qū)存在多種模式共存的現(xiàn)象，不同能源種類所采用的發(fā)展模式也因地而異。我國農村清潔能源在科研、技術推廣、產業(yè)開發(fā)、社會化服務等方面都沒有形成自己的發(fā)展體系。存在服務范圍窄，工作力度小的問題?？h級農村能源辦行政級別低，缺乏配套的鄉(xiāng)、鎮(zhèn)級服務站。建議農村清潔能源發(fā)展利用要與新農村建設相結合，加強農村新能源的科研和技術服務體系建設。

加強農村清潔能源基礎建設。目前我國農村許多地區(qū)都在進行以“集中居住”為主要形式的新農村建設，農村生活環(huán)境得到改造。加快發(fā)展農村清潔能源，應該借機新農村建設，加強農村清潔能源基礎設施建設，在有條件的農村地區(qū)開展生態(tài)循環(huán)模式的清潔能源工程，實現(xiàn)清潔能源由自給自足的分散模式跨越到以生態(tài)循環(huán)為特征的循環(huán)模式，促進生態(tài)保護、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟。

進一步增加農村清潔能源生產、消費補貼。可以通過財政稅收、金融等方面的優(yōu)惠政策，引導企業(yè)與農村、農民之間組織合作社或形成經(jīng)濟聯(lián)合體。這不僅能有效解決生清潔能源分散性與大工業(yè)生產集中性、連續(xù)性的矛盾，還能促進農村清潔能源產業(yè)發(fā)展，增加農民收入。2009年我國對太陽能下鄉(xiāng)實行財政補貼政策，效果顯著。建議國家設立專項資金，加大投入，擴大農村清潔能源消費補貼范圍，提高清潔能源普及程度。

5 結 語

我國是農業(yè)大國，農村人口在一定時期仍將占很大比重。農村地區(qū)生活條件和生活方式相對落后，居民環(huán)境保護意識較為淡薄。隨著農村城市化發(fā)展，農村居住條件得到了很大改善，許多地區(qū)的新農村建設使得農民改變了過去的平房小院的生活環(huán)境。城市化建設的發(fā)展為我國農村地區(qū)發(fā)展清潔能源提供了難得的歷史機遇。農村清潔能源的發(fā)展由小規(guī)模分散式向大規(guī)模工廠化生產的集中式發(fā)展模式以及最終實現(xiàn)生態(tài)經(jīng)濟的循環(huán)發(fā)展模式將是清潔能源可能的發(fā)展路徑。發(fā)展農村清潔能源不僅開發(fā)沼氣、太陽能、秸稈氣化等清潔能源，促進資源的循環(huán)利用，而且治理農村污染，改善和保護生態(tài)環(huán)境，是社會主義新農村建設的基礎性工程，具有較好的開發(fā)前景和發(fā)展?jié)摿?。國家及地方政府應通過組織實施示范工程，加大市場開拓力度，制定產業(yè)發(fā)展規(guī)劃，拓寬融資渠道，積極支持農村清潔能源的發(fā)展；應加快清潔能源立法，完善立法體系。同時，清潔能源的發(fā)展要結合農村地區(qū)實際情況，具體不同地區(qū)的能源發(fā)展模式有其特殊性，每一種發(fā)展模式又有其針對性，具體采用什么樣的發(fā)展模式要結合不同地區(qū)農村的實際情況，要因地制宜針對不同的能源種類采用適合于當?shù)剞r村當前生產生活條件的發(fā)展方式。

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Analysis of and Recommendations for Clean Energy

Development in Rural China

XU Li-de1 TONG Yun-huan1，2

（1. School of Economics and Management， Tsinghua University， Beijing 100084,China；

2. Center for Green Leap Research， Tsinghua University， Beijing 100084,China）

生物質能的優(yōu)缺點范文第3篇

關鍵詞：光伏支架；單立柱；雙立柱；結構設計；太陽能發(fā)電

中圖分類號： S611 文獻標識碼： A

1.太陽能發(fā)電產業(yè)的前景

太陽能由于其安全、無污染和資源無限等優(yōu)良屬性，成為人類發(fā)展所必需的清潔能源。盡管目前與風能、生物質能相比，太陽能開發(fā)利用的成本還很高，但太陽能的潛力巨大，前景非常廣闊，隨著其技術的不斷進步和成本降低，太陽能，尤其是光伏發(fā)電的競爭力開始顯現(xiàn)，使其成為繼風電和生物質發(fā)電之后，又一個可以大規(guī)模開發(fā)利用的可再生能源技術。從我國資源稟賦來看，就資源的可獲得性而言，與水電、核電和風電等技術相比，太陽能發(fā)電資源幾乎沒有限制。太陽能資源的利用與所用的技術、方式和面積有關。截至2010年年底，中國已有建筑面積約450億m2，屋頂和南立面至少有50億m2，20%的可利系統(tǒng)；中國有大約120萬km2的戈壁和荒漠面積，開發(fā)利用5%的荒漠可安裝超過50億kW（5 000 GW）太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)，年發(fā)電量可以達到6萬億kWh，是美國2010年發(fā)電量總和的1.5倍，相當于我國2015年預測的發(fā)電量總和?？梢姡柲馨l(fā)電將成為將來新能源發(fā)展的主流方向，在不斷進步的科學技術推動下，必將為人類社會能源問題解覺走出一條可持續(xù)發(fā)展的道路。

2.太陽能光伏組件支架系統(tǒng)概述

光伏支架系統(tǒng)產業(yè)，是太陽能電站的服務性產業(yè)，主要為太陽能電池板的安裝提供穩(wěn)定，可靠，滿足使用壽命并與項目地自然條件相關的一系列要求的支撐結構。隨著太陽能發(fā)電產業(yè)的發(fā)展，帶動了光伏支架行業(yè)的共同發(fā)展。為了提高太陽能電站發(fā)電的實際效率，節(jié)省電站投資成本，對光伏支架的設計提出了更高的要求，既要滿足結構上的要求，又要實現(xiàn)太陽能電池板實際發(fā)電效率的提升，光伏支架有固定支架、可調角度支架、跟蹤系統(tǒng)等形式。目前階段，國內光伏電站項目，還是以固定支架應用最為廣泛。由于太陽能電池板的規(guī)?；a技術水平提升很快，生產工藝逐漸成熟，其制造成本也在逐步下降，相比而言，使得光伏支架占太陽能電站總投資的比重在加大。為適應整個光伏發(fā)電行業(yè)的發(fā)展趨勢，光伏支架應在結構上不斷的進行優(yōu)化設計，控制成本，綜合考慮支架結構對設計整個電站建設施工過程的影響，因此，光伏組件支架設計者應該站在全局的高度來進行支架設計。

3.地面固定單、雙柱支架設計比較

地面固定光伏支架大體上分為兩種結構形式，雙柱支架系統(tǒng)和單柱支架系統(tǒng)。目前大多數(shù)的國內電站項目光伏支架均采用雙柱支架系統(tǒng)，少量采用單柱系統(tǒng)，因同條件下，單柱比雙柱系統(tǒng)用鋼量要大，所以單柱支撐系統(tǒng)的應用有一定的局限性。國外項目單柱系統(tǒng)則比較多見。本文主要對于兩種支架系統(tǒng)的特點進行客觀比較，以在實際應用中根據(jù)不同項目的特點進行最優(yōu)選擇。

為了直觀的進行單柱支架系統(tǒng)與雙柱支架系統(tǒng)的優(yōu)缺點對比，現(xiàn)舉例說明，以供讀者參考：

例：某太陽能光伏電站支架設計基本資料：

基本風壓：0.55KN/m2 基本雪壓：0.25KN/m2

組件安裝角度：30°組件規(guī)格尺寸：1640X992X45mm 方陣排布：2X20方陣支架單榀跨距：2800mm

方案一、采用雙柱結構設計支架，如圖（1）：

圖（1）

經(jīng)設計計算，選擇各構件參數(shù)如表（1）。

主要構件規(guī)格材料：

雙柱支架結構主要構件參數(shù)表表（1）

方案二：采用單柱結構設計方案，如圖（2）：

圖（2）

經(jīng)設計計算，選擇各構件參數(shù)如表（2）。

主要構件規(guī)格材料：

單柱支架結構主要構件參數(shù)表 表（2）

由于兩種結構中，次梁參數(shù)均相同，故不予比較

比較結果：單立柱結構單榀用鋼量高于雙立柱結構5.2kg/榀；

由PKPM軟件設計計算結果得出：

兩種結構支架對基礎反力對比：

單立柱結構：軸力N=13.9KN剪力V=5.8KN（取最不利點）

雙立柱結構：軸力N=10.3KN剪力V=4.3KN（取最不利點）

則單立柱支架系統(tǒng)同種條件下對于水泥基礎的設計要求高于雙立柱系統(tǒng)，因此水泥基礎設計會有一定差異，但基礎數(shù)量相應減少一倍。

單柱支撐系統(tǒng)有以下特點：

1.可減少基礎使用量，節(jié)省基礎材料成本和施工成本；

2.較容易控制基礎的精度，這對于支架安裝施工速度，基礎的施工質量控制，有積極的影響；

3.若基礎形式為混凝土澆筑形式，減少開挖量可最大限度的保護當?shù)氐孛玻瑴p少自然環(huán)境的破壞程度。

4.結構件和安裝節(jié)點相對較少，可加快支架構件生產和安裝速度，有利于保證工程進度，施工周期縮短；如有必要，可以進行工廠單榀支架預安裝，減少現(xiàn)場施工工作量的人工成本，對于國外歐美市場人力成本偏高的地域來說，更具有競爭優(yōu)勢。

5.支架用鋼量有一定程度的增加。

4.單立柱支架系統(tǒng)設計要點解析：

（1）立柱的水平位置設置：

現(xiàn)對兩種情況下，對支架受力狀態(tài)進行分析。

原結構，支架系統(tǒng)彎矩彎矩如圖（3）所示（單位KN.m），立柱最大彎矩為底部，彎矩-3.0KN.m，斜梁最大彎矩位于立柱頂部位置，為±1.1KN.m；

第二種結構，將立柱位置向前部移動一定距離（300mm），支架系統(tǒng)彎矩圖如圖（4）所示：立柱最大彎矩仍然在底部為-4.3KN.m；斜梁最大彎矩處位于立柱頂部位置，為±0.6KN.m；

圖（3）彎矩圖

圖（4）彎矩圖

原結構在風荷載作用下的簡圖如圖（5）所示，風荷載作用相對于立柱底部支點位置是平衡的；

第二種結構在風荷載作用下簡圖如圖（6）所示，相對于立柱底部支點位置，風荷載是不平衡的。

圖（5）

圖（6）

結論：一般以風荷載占主導的受力條件下，將立柱位置設置在風荷載對于立柱柱底彎矩平衡的位置，可增加系統(tǒng)的穩(wěn)定性，減小立柱規(guī)格。但就舉例案例來說，斜梁的部分節(jié)點的彎矩增大，材料規(guī)格可能會相應增加。所以要綜合考慮結構優(yōu)化的利弊。

（2）前支撐位置設置：

原結構中，前支撐下部節(jié)點設置在柱底支座處，由應力比簡圖如圖（7）所示，前支撐最大應力比為0.27，立柱最大應力比為0.73；斜梁最大應力比0.91；

另一種結構，前支撐下部節(jié)點上移一定距離（200mm），支撐位置在立柱上，由應力比簡圖如圖（8）所示，前支撐最大應力比0.91；立柱最大應力比已經(jīng)超限，達到1.14；斜梁最大應力比0.83；

圖（7）應力比圖

圖（8）應力比圖

結論：一般情況下前支撐下部節(jié)點應設置在柱底基礎支點上，這樣有利于改善前支撐于立柱的受力狀態(tài)，但斜梁的應力會有小幅度的增加。

（3）后支撐位置設置：

原結構中，后支撐下部節(jié)點設置在立柱的中部，由應力比簡圖如圖（7）所示，后支撐最大應力比為0.39，立柱最大應力比為0.73；斜梁最大應力比為0.91；

另一種結構，后支撐下部節(jié)點設置在立柱柱底，由應力比簡圖如圖（9）所示，后支撐最大應力比達到了0.72，立柱最大應力比0.72，斜梁最大應力比達到0.97。

結論：后支撐下部節(jié)點設置位置，對于立柱的受力狀態(tài)影響較小，因為計算長度的增加，使后支撐穩(wěn)定性愈加不利，斜梁也受到一定程度影響，因此，后支撐下部節(jié)點位置的選擇，以盡可能的減少其長度為宜。

圖（9）應力比圖

5.結束語:

太陽能電站光伏支架單柱系統(tǒng)的設計，需綜合考慮各個構件之間相互關聯(lián)的影響，以達到最佳的平衡點進行方案的優(yōu)化設計，使其有更好的經(jīng)濟性和實用性。單雙柱系統(tǒng)各有優(yōu)缺點，根據(jù)每個項目的實際不同情況，可以進行靈活的選擇設計，綜合各方面的因素總體考慮。

參考文獻：

生物質能的優(yōu)缺點范文第4篇

    紙,聯(lián)系工程實際做好施工計劃,并依據(jù)現(xiàn)行規(guī)范要求進行全過程管理控制。而暖通技術存在的問題包括:

    1.集中供熱目前正受到其他采暖能源和供應方式的有力競爭。

    2.氧化硫污染的問題。以前我國的供熱鍋爐主要以中小燃煤鍋爐為主,量大面廣。由于中小鍋爐煙氣排放高度低,對城市環(huán)境空氣的污染相對較大,控制中小燃煤鍋爐造成的低空污染是改善城市環(huán)境空氣質量的關鍵之一。因而應積極尋求脫硫效率高、運行費用低、一次投資少的好技術項目。

    3.在施工方面存在的問題。很多非專業(yè)人員從事暖通工作,在施工中遇到調整方案問題不能及時正確的處理,最終導致系統(tǒng)出現(xiàn)無法挽回的不良后果,給系統(tǒng)的運行、管理留下隱患。

    4.對節(jié)能方案的評價方法存在的問題。隨著對節(jié)能和環(huán)保要求的不斷提高,很多新技術和方案出現(xiàn),但每種技術方案都存在各自的優(yōu)缺點。面對如此眾多的方案,從不同的角度看問題,評價結構有很大差異,甚至完全不同。錯誤的評價方法將會起到誤導作用,勢必造成極其嚴重損失。

    3.運行管理中存在的問題。很多工程實施過程當中,在暖通技術施工完成之后就投入了運行,不注意對暖通技術操作人員的培訓,很多操作人員不具備必要的暖通技術基本理論常識,也不懂得根據(jù)室外參數(shù)的變化進行相應的調節(jié)。

    二.筑節(jié)能產業(yè)發(fā)展中暖通技術分析

    目前建筑節(jié)能實施主要對建筑規(guī)劃、建筑外墻、屋頂、門窗等圍護結構的保溫隔熱以及采暖、通風、空調系統(tǒng)等方面進行控制,建筑節(jié)能的發(fā)展帶來了新的建筑技術,這些技術實施不僅可以降低建筑物本身的能耗,同時也提高了室內居住的舒適性,大大提高了生活的品質。

    三.城市供熱技術未來發(fā)展展望

    預計今后十年,集中供熱企業(yè)將實現(xiàn)由粗放型經(jīng)營到質量、效益型的轉變,集中供熱效率的提高有賴于技術發(fā)展的創(chuàng)新與推廣,具體表現(xiàn)在以下幾個方面: 

    1.供熱自動化控制水平提高

    鍋爐自動控制、換熱站自動控制、無人值守自動供熱機組等將得到廣泛應用、自動化控制水平的提高,不僅保證了供熱的可靠性,而且提高了供熱效率。  

    2.城市熱、電、冷聯(lián)產快速發(fā)展

    隨著城市建設的發(fā)展,既需供熱又供冷的公用建筑大量增加,一些城市以熱電廠為熱源,實行熱、電、冷聯(lián)供。夏季熱負荷的增加,使熱電廠的綜合效益明顯提高。  

    3.開始使用潔凈燃料

    隨著人們生活水平的提高和環(huán)境意識的加強,以油、氣、水煤漿等潔凈的燃料代替煤炭而作為都市使用的主要一次能源已成為必然趨勢。部分城市開始發(fā)展燃氣一蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電熱電廠,已達到高效、節(jié)能、減少污染、提高電網(wǎng)調峰能力的目的。  

    4.供熱新能源開發(fā)方興未艾

    地熱能、核能、熱泵、垃圾焚燒、生物質能等新能源的開發(fā)利用日益得到重視,促進了供熱能源結構的調整,環(huán)保效益和經(jīng)濟效益十分明顯。

    能源為經(jīng)濟發(fā)展提供了動力,但是由于各種原因,能源的發(fā)展往往滯后于經(jīng)濟的發(fā)展。具有關分析,近幾年,中國的國民生產總值的增長率維持在約10%,但能源的增長率只有3%-4%。在我國的能源利用的能源率只30%左右。這樣的形勢要求我們必須節(jié)能。建筑節(jié)能是建筑發(fā)展的基本趨勢,也是當代建筑科學技術的一個新的增長點。

    四.改善措施

    1.注意綠化

    建筑旁邊的綠化不但有防風、隔聲、防塵和美化環(huán)境的作用,而且對于建筑節(jié)能也有重要作用。樹木可通過葉面蒸發(fā),從而降低空氣溫度;樹木有很好的遮陽作用,使建筑物直接受到的太陽輻射及從地面得到的輻射熱減少;樹木有引導風及擋風的作用。地面會反射太陽輻射,而且其本身溫度升高后又會成為新的熱輻射源。夏季由于太陽光照射,屋面溫度比氣溫高得多,最高達80℃以上;寒冷的冬季之夜,屋頂將大量的熱量散射到大氣中,因此它的溫度比氣溫低,最低可達-20℃。由此可見。全年屋頂?shù)臏夭罹涂蛇_100℃左右,給暖通空調系統(tǒng)產生了很大負荷。水分蒸發(fā)需要大量的熱量,所以夏季綠化屋頂表面的溫度僅有20-25℃。綠化屋頂上的大部分太陽熱量消耗在蒸發(fā)水分上,因此這部分熱量就不會使屋頂結構表面的溫度繼續(xù)升高,房屋內的溫度也不會上升很高。

    2.熱泵 技術 所謂熱泵,前是靠位能拖動,迫使熱量從低位熱源流向高位熱源的裝置。顧名思義。熱泵也就是像泵那樣,可以把不能直接利用的熱能(如空氣、土壤、水時熱以及太陽能、工業(yè)廢熱等)轉換為可利用的高位熱能,從而達到節(jié)約部分高位能(煤、石油、天然氣、電能等)的目的。因此,利用低位能的熱泵技術是一條極重要的

    節(jié)能途徑。

    3.使用熱回收裝置節(jié)能

    夏季氣候炎熱,空調排風溫度要比室外新風溫度低,室內的含濕量也比室外新風的含濕量低。這時可以采用熱回收裝置來實現(xiàn)新風與排風的熱交換,這樣能夠使新風的濕度和溫度有效降低。反之,由于冬季氣候寒冷,空調排風溫度比室外新風溫度高,排風的含濕量也比室外新風的含濕量高,這時可以利用熱回收裝置對新風進行加濕和預熱,使新風的濕度和溫度快速上升。在綠色生態(tài)建筑中利用熱回收裝置來實現(xiàn)節(jié)能的具體做法如下:將熱交換器安裝在排風出口處,這樣新風與排風就能通過各自的管道實現(xiàn)間接接觸換熱對新風進行預熱可以通過利用排風余熱來實現(xiàn),這樣排風余熱就得到了有效利用,從而達到了節(jié)能的最終目的。

    該產品不僅節(jié)能,而且還能對建筑物室內的空氣質量進行極大的改善,它可以在生態(tài)建筑的中央空調系統(tǒng)中使用,同時也能夠在使用家庭空調器的普通建筑中使用。  

    4.采用變流量技術節(jié)能

    采用變流量技術能夠有效實現(xiàn)綠色生態(tài)建筑的節(jié)能,在對空調暖通系統(tǒng)進行設計時,需按照當?shù)貧庀髼l件來設計,因此空調暖通系統(tǒng)在絕大部分時間里,它的設計負荷要比實際負荷大,并且實際負荷是時刻變化的。在最大限度節(jié)約能源,同時滿足時刻變化的負荷要求的前提下,能夠對空調暖通系統(tǒng)進行有效地動態(tài)控制是最近幾年空調暖通技術領域的重點研發(fā)方向。

生物質能的優(yōu)缺點范文第5篇

關鍵詞：園林景觀 覆蓋物 土壤

中圖分類號：K928.73 文獻標識碼：A 文章編號：

1 引言

隨著我國城市化進程的加快，城鄉(xiāng)綠化美化工作日益受到重視，但綠化覆蓋率和人均公共綠地面積遠遠落后于發(fā)達國家。受傳統(tǒng)思想的束縛，景觀設計師往往由于造價因素忽略園林綠地的裸土覆蓋，的園林綠地地表成為揚塵的主要來源，嚴重影響了人居環(huán)境，亟待采取有效措施解決。

在歐美發(fā)達國家，采用鋪設覆蓋物的方式解決園林綠地中露地揚塵問題已有幾十年歷史，美國農業(yè)部自然資源保護司早在1996年曾提出地表覆蓋物可保護土壤免受侵蝕、保持水分、大大減少澆水的頻率、維持相對平穩(wěn)的土壤溫度等[1]。目前，使用最多的地表覆蓋物主要分為兩種：一種是無機覆蓋物，如沙礫、卵石、煅燒陶粒等；另一種是有機覆蓋物，來源大多是農林廢棄物，如園林廢棄物、炭化樹皮、松針、草屑等。與無機覆蓋物相比，有機覆蓋物種類豐富，植物體的任何部分都可以用作覆蓋物的生產，如樹皮、樹枝、樹葉、樹根、果殼等。有機地表覆蓋物作為一種新興的覆蓋材料，能顯著的改善土壤功能、促進林木生長，同時有良好的環(huán)境美化效果，在城市綠化建設中得到越來越廣泛的應用[2]。

目前，我國大部分城市采取的措施是硬化鋪裝和種植地被植物，但是硬化鋪裝往往會對環(huán)境及土壤理化性質帶來負面影響，不利于樹木的生長發(fā)育；地被植物對土壤各方面條件有一定的要求，栽培耗時耗力，且后期養(yǎng)護管理較為繁瑣，而且，這兩種方法前期的投入都較大。所以以上兩種覆蓋方法往往不能滿足甲方及施工方的利益需求，在園林景觀設計中逐漸被淘汰。本文綜述了目前常見國內外覆蓋物的種類及其功能，分析景觀設計師選用覆蓋物應注意的問題，以其為覆蓋物在我國園林綠化建設中的推廣應用提供參考。

2 覆蓋物的常見種類

2.1有機覆蓋物

2.1.1 生態(tài)墊

“生態(tài)墊”是利用棕櫚樹的殘渣等加工制作成的可降解網(wǎng)狀草墊物。曾由北京與馬來西亞的生態(tài)墊防治沙塵合作研究項目引入我國，現(xiàn)已推廣用于困難立地造林、防風治沙和園林覆蓋等。作為再生環(huán)保產品，生態(tài)墊具有明顯的保持土壤水分、增加土壤肥力、抑制雜草和提高微生物活性的作用[3]，但加工生態(tài)墊不能就地取材，導致運費高，大面積鋪設成本過于昂貴，景觀設計時往往不敢考慮使用。

2.1.2農林廢棄物

隨著農業(yè)生產規(guī)模增大及園林綠地面積（如住宅小區(qū)綠地、市政公園和花園）的增加，農林廢棄物的數(shù)量越來越多，成為固體廢棄物的主要組成之一。長期以來，弄林廢棄物的處理方式通常是填埋或焚燒，這不僅增加了土地占用面積及垃圾處理成本，還浪費了寶貴的生物質能源。事實上，農林廢棄物含有一定量的營養(yǎng)元素、大量的木質素、纖維素及一些有機物質。有研究認為將枝葉或秸稈等各種農林廢棄物現(xiàn)場粉碎后可以直接用于城市綠地的覆蓋，可實現(xiàn)了農林產業(yè)鏈內廢棄物資源化利用的最大化[4]。另外，像松樹樹皮，主要是長白松、樟子松等的外皮，經(jīng)炭化處理殺滅病菌后，也可用于園林覆蓋。

2.1.3食品加工廢棄物

核鱗，即山核桃殼，長期以來作為食品加工廢料丟棄，帶來環(huán)境二次污染，現(xiàn)通過再加工清洗，作為園林覆蓋物應用，尖銳的外形可以幫助園林植物免受爬蟲類、寵物的破壞[5]。

2.2無機覆蓋物

無機覆蓋物，主要包括沙子、卵石、陶粒等，因其維護費用低，不易腐爛，往往受到甲方青睞。但其容重大，會使土壤通氣性變差，影響植物生長。

2.3硬質鋪裝

硬質鋪裝設計手法簡便，不需要考慮植物配置，工程實施中可以直接鋪裝，容易滿足甲方及施工方的利益需求，但往往對環(huán)境及土壤理化性質帶來負面影響，不利于植物生長發(fā)育。陳祥等[6]通過研究松樹皮、園林廢棄物、透水磚分別作為覆蓋材料對綠地土壤和雜草的影響，結果表明：3種覆蓋物對于綠地雜草均具有很好的抑制作用，但透水磚由于熱容較小、吸收熱量快，會導致土壤的溫度變化幅度最大、pH值和容重明顯增加，同時透水磚制作過程中使用的水泥和砂石含有堿性物質,淋洗到土壤中，會增加土壤pH值，使土壤由堿性土壤變?yōu)閺妷A性土壤，進而會影響植物可以吸收的土壤有效養(yǎng)分含量，而覆蓋樹皮和園林廢棄物對綠地土壤具有一定的調溫、保水、增肥的作用，且隨覆蓋厚度的增加，其改良效果也隨之增加。

3 覆蓋物的主要功能

3.1 改良土壤

地表覆蓋物的鋪設，可以有效避免人對土壤的直接踩踏，降低土壤容重，提高土壤透氣性。另外，郭城等利用園林廢棄物、海泡石絨、沸石作為復合濾鹽層覆蓋天安門油松土壤表層阻隔融雪劑下滲帶來的次生鹽害，對土壤起到了很好的保護作用。此外，覆蓋物還可以調節(jié)土壤溫度[7],減少土壤水分蒸發(fā)[8]，增強土壤保水能力，提高水分利用率,增加土壤微生物，促進土壤呼吸[9]，防止土壤板結。有機廢棄物半腐解材料進行地面覆蓋后可以明顯增加土壤中有機質和養(yǎng)分含量，可以減少化肥的使用量。

3.2防止水土流失

地表覆蓋物能夠減弱雨水和徑流對土壤的直接沖擊，增加雨水的下滲時間,研究指出地面徑流導致美國一年損失20億噸表土，而施用覆蓋物后土壤損失減少86%-99%，水分滲透增加125%。

3.3防治雜草，促進植物生長

覆蓋物的應用為雜草的防治提供了一種新型、有效途徑，高甲榮等人研究表面覆蓋物鋪設以后，可以有效地防止雜草的生長，有機廢棄物半腐解材料地面覆蓋抑制雜草效果非常理想，如果覆蓋厚度適宜，基本可以完全抑制雜草的生長[10]。

另外，覆蓋物通過增加土壤有機質和養(yǎng)分含量，增強土壤的保肥、保水、保溫性能，對植物生長會有很好的促進作用。

3.4對園林景觀的美化功能

采用覆蓋物鋪設在的地表，形成具有藝術表現(xiàn)力的特色園林景觀，能夠為公眾帶來視覺美感。目前，市場上還出現(xiàn)了染色加工后發(fā)熒光的有機覆蓋物，與園林小品、植物自然搭配后，有趣味、新穎的創(chuàng)意觀賞效果[2]，夜間還可減少由景觀照明帶來的電力資源消耗。

3.5拉動經(jīng)濟增長

覆蓋物的使用可以降低園林綠地管護成本，節(jié)約勞動力資源，縮減開支。有機覆蓋物，作為一種具有很好的美觀性和生態(tài)效益的地表覆蓋物，將成為地表覆蓋物的主力軍。其來源廣泛，生產工藝較為簡單，可以規(guī)?；a，帶動新興生態(tài)環(huán)保產業(yè)的興起，促進有林木資源優(yōu)勢的貧困地區(qū)脫貧致富。

4 結論與展望

覆蓋物在改善土壤性質、抑制雜草生長、美化園林景觀等方面都有很好的效果。景觀設計中對于覆蓋物的選擇有諸多問題需要引起景觀設計師的注意，設計時應根據(jù)不同覆蓋物類型施用不同覆蓋量，并注意與其他園林景觀要素的搭配優(yōu)化效果；盡量選用有機覆蓋材料，就地取材，降低材料成本等。

另外，有很多問題有待進一步研究，例如：（1）園林覆蓋物施工使用技術規(guī)程，即針對不同園林綠地類型及不同植被應采取的覆蓋措施、覆蓋厚度和覆蓋方式等；（2）園林覆蓋物種類、顏色、規(guī)格選擇；（3）覆蓋物與其他環(huán)境因素的交互作用；（4）覆蓋物的粒徑、鋪設密度等對土壤呼吸的影響等。

園林覆蓋物技術在我國起步較晚，應用及推廣力度不夠，尚未受到人們的廣泛認可，這對有機覆蓋物原料收集及建成后覆蓋物保護養(yǎng)護有一定的阻礙。有關部門應加大宣傳力度，開發(fā)多形式的有機覆蓋物，同時制定相關的覆蓋物選用及施工標準，形成園林覆蓋物利用的完整體系，以達到改善環(huán)境，美化家園的效果。

參考文獻：

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[2]陳祥.有機覆蓋物在園林綠化中的應用.南方農業(yè)(園林花卉版) [J].2008,2(12):59-61.

[3]韓向忠，孫向陽，胡劍非.生態(tài)墊對造林地土壤水分及養(yǎng)分的影響研究[J].華南熱帶農業(yè)大學學報,2006,12(2):23-26.

[4]呂子文,方海蘭.園林廢棄物的利用[J].園林,2008(5):23-26.

[5]黃釗.新型園林覆蓋材料——核鱗（硬殼型）[N]．中國花卉報,2007-05-12:004.

[6]陳祥,包兵,胡艷燕.不同覆蓋物對綠地土壤和雜草的影響[J].北方園藝，2012（13）：83-86.

[7]陳玉娟．有機覆蓋物對城市綠地土壤的影響[D]．北京：中國林業(yè)科學研究院，2009．

[8]王慧杰，馮瑞云，張志軍，等．不同有機覆蓋物對土壤水分蒸發(fā)的影響[J].山西農業(yè)科學．2009，37(6)：42-44,49．