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能源问题是指由于能源生产无法满足快速增长的能源需求导致能源价格过快上升从而对世界经济造成严重影响的问题。2004年以来石油价格迅速上升,2008年7月11日纽约商品交易所的原油期货价格曾创下每桶147.27美元的历史最高纪录,此后石油价格虽然有所下降,但目前又向高位回升。由于以石油为主的化石能源受资源量限制增产有限,而同时非化石能源又难以弥补能源供需缺口,因此,总的来看,廉价能源时代结束,能源价格保持在高水平是对未来能源形势的基本判断。
当前世界各国都在关注金融危机,部分人认为金融危机与能源问题是毫不相关的两个问题,在制定应对金融危机的措施时不需要考虑能源问题。笔者认为这两个问题是相互交织在一起的,不能够把它们截然分开,如果只关注金融危机而不考虑能源问题那么金融危机也是难以解决的,本文就对二者的关系作一探讨。
能源问题与金融危机的成因
对于金融危机的成因,通常认为包括以下几点:房价的下降、利率上升、抵押贷款条件过于宽松、贷款者的过度借贷以及监管不力等。在所有这些因素中,贷款者的还款能力超出自己的收入水平是个最基本的原因,而贷款者还款额超出自己能力的原因除了还款数目过高外,能源价格上涨造成的贷款者支出扩大也是个重要原因,因而能源问题与金融危机的爆发也存在一定的联系。
最近几年能源价格总体大幅上涨,而随着能源价格上涨,能源消费在总的消费中所占比例大幅上升,2002年美国个人消费总支出为73507亿美元,其中能源商品与服务支出占4.51%,2007年这一数字升至6.03%,能源消费的增幅为76.8%,而消费总支出的增长比例只有32.1%。能源消费因而成为美国人一个沉重的负担,如果再考虑到能源价格上涨是这些年物价上涨的主要原因,那么能源问题对消费者收入的销蚀作用就更大,能源问题成为除过高的房贷负担外,又一个造成贷款人无力还贷的主要原因。
美联储提高利率被认为是金融危机的导火线,这也表明能源问题与金融危机具有内在的联系性。自2004年以来,随着能源价格大幅上涨,通货膨胀压力加大,这导致美联储在2004年6月到2006年6月间连续加息,联邦基金利率从1%提高至5.25%。同时由于大部分次级抵押贷款采取可调整利率的形式,随着利率提高,贷款人还款数额也大幅增加,最终导致贷款人无力还贷。制止能源危机的政策却导致了金融危机,这表明二者具有某种内在联系并且在政策上也是互相关联的。
能源问题与金融危机的解决措施及其效果
尽管从2007年下半年以来,美国政府陆续出台多个应对金融危机的措施,然而金融危机仍然不断恶化。这固然是由于金融危机的发展需要一个过程,政策的效果也需要一个较长的时间才能显现出来,而2008年以来能源价格暴涨也是金融危机恶化、政策难以奏效的一个重要原因。
进入2008年以来,能源价格暴涨,德克萨斯中质原油从2008年1月份的每桶92.97美元升至6月份的133.88美元,所有等级汽油零售价(含税)2008年1月份为每加仑309分,6月份升至411分,居民用天然气由每千立方英尺12.12美元增至7月份19.83美元,居民用电由1月份每千瓦时10.2分增至8月份11.9分。能源消费在总的消费中所占比例继续上升,2007年第四季度美国能源商品和服务占个人消费总支出的比例为6.33%,2008年第二季度这一数字升至6.69%,多支出517亿美元,由于食品价格上涨在很大程度上是由能源价格上涨造成的,如果把食品也计算在内,则能源和食品消费支出在这半年内增加了1082亿美元;对于所有商品和服务而言,通过计算可得2007年第四季度到2008年第二季度的CPI上升了大约3.36%,即在2008年第二季度仅要维持2007年第四季度的消费水平就要多支出3300多亿美元。与此相对,2007年全年的CPI涨幅只比2006年上升了2.85%,物价的过快上涨导致更多人收入缩水及无力还贷,恶化了宏观经济形势并在相当程度上抵消了美国救市计划本应具有的作用,因而金融危机的恶化和油价暴涨几乎同时发生决不是偶然的。
另外,解决金融危机需要扩张性的财政、金融政策,而解决能源价格上涨则需要实行紧缩政策,处理不好,则可能在解决一个问题的同时引发或加重另一个问题。事实正是如此,金融危机从某种程度上可以说是美国实行紧缩政策的结果,而2008年以来的油价暴涨从某种程度上也是美国为应对2007年金融危机的发生而实行扩张性政策的结果。目前,美国仍在实行扩张性的经济政策,但扩张性政策会导致流动性增加,可以预见,如果美国经济状况得以改善,大量资金将涌入石油期货市场从而推动油价迅速上升,反过来又导致经济的衰退。由此可见,能源问题的存在加大了解决金融危机的难度,如果在解决金融危机与能源问题二者之间无法取得平衡,美国经济有可能陷入复苏—油价上涨—衰退这样的恶性循环。能源问题与金融危机的未来走向
随着陷入金融危机,美国许多经济指标都在恶化。在私人国内投资总量中,除了住宅建设大幅下降外,固定资产投资也连续出现下滑,非住宅建设增幅出现下降,使2008年第二季度私人国内投资总量下降达11.5%;制造业劳动生产率出现大幅下降,2008年第二季度降幅达2.2%,是2006年第一季度以来的首次下降,并且是1989年第二季度以来的最大降幅;与此同时,制造业的单位劳动力成本却大幅上升,2008年第二季度增幅达6.2%,每小时实际收入自2008年以来连续下降;制造业国民收入自2007年第二季度以来一直在下降,到2008的第二季度降幅达7.89%;物价持续上涨,2008年上半年美国城市消费者CPI增幅为4.24%,远高于2007年同期1.02%的增幅,2008年8月份制成品的PPI同比上升9.69%,而2007年8月同比只上升了2.34%;失业率也不断上升,2008年8、9两个月的失业率均高达6.1%,2008年9月份美国共损失15万9千份工作,是5年多来就业机会减少最多的一个月,也是2001年9•11恐怖袭击以来就业市场的第二大单月降幅。
当前金融危机已蔓延到实体经济,其解决尚需时日。这些指标还表明,能源问题对经济的影响也在日益加深,比如在各产业GDP的变化中,汽车生产从2007年第四季度以来连续下降达25.7%、14.2%和33.8%,成为拉动GDP增幅下降乃至负增长的主要因素;2008年上半年与2007年上半年相比,除食品和能源外的其他商品CPI增幅只有2.35%,这表明食品和能源对CPI上升的贡献达45%,而2008年8月能源类制成品的PPI同比涨幅高达27.4%,远远高于制成品的平均涨幅。目前油价已回归到一个相对合理的水平,从而使油价对美国经济的负面影响有所削弱,同时,随着美国政府承担起更多的维护金融市场稳定的责任,金融体系将重新获得稳定,金融机构也将得以正常运转,由金融危机导致的美国金融体系混乱局面将逐渐结束。
然而由于金融危机已蔓延至实体经济,金融体系的稳定并不表明金融危机的结束。由于金融危机的影响将会持续存在,市场信心难以在短期内恢复,美国政府的巨额财政赤字也阻碍着经济的复苏,美国经济困难局面将持续很长一段时间。同时能源问题持续存在,并且由于美国经济的任何复苏迹象都可能带来油价的迅速上涨从而使美国经济重返困境,能源问题将因此成为阻碍经济发展的首要因素,如果不能有效解决能源问题,金融危机最终将会转化为能源危机。
结论及启示
笔者在研究中发现,在金融危机与能源问题二者中,金融危机只是一个偶然性和暂时性的历史事件,能源问题则更具有长期性和根本性,从某种程度上可以说是能源问题引起了金融危机,并影响和制约着金融危机的发展变化,就象能源问题引起粮食危机那样。这是因为能源是世界经济的基础,能源领域的变化是根本性的变化,必然要求对世界经济进行调整以适应这种变化,如果人类不主动进行调整,经济自身就要进行调整,在当前就表现为粮食危机和金融危机。目前调整仍在进行之中,未来世界经济还将遇到各种各样的挑战。因而必须高度重视能源问题并采取措施应对,如果认识不到这一点,世界经济困难局面将会持续更长时间,过程更曲折,代价也更昂贵。
金融危机对中国有一定影响,但相比之下,能源问题对中国经济的影响更全面、更深刻、更具有根本性。因此在应对金融危机对中国消极影响的同时,更需要关注能源问题,并采取诸如严格厉行节约、转变经济增长方式、降低能源利用强度、积极开发新能源等措施积极应对这一挑战,从而使中国经济能够持续、健康地向前发展。
参考文献:
科学技术的进步,极大地提高了人类的生存质量,工业革命以来,全球人口有了飞速的发展,人类活动的规模也越来越大。随着温室气体的排放量不断增加,导致大气的组成发生变化。大气质量受到影响,气候有逐渐变暖的趋势。
全球气候变暖,将会对全球生物造成各种不同的影响,较高的温度可使极地冰川融化,海平面每10年将升高6厘米,因而将使一些海岸地区被淹没。全球变暖也可能影响到降雨和大气环流的变化,使气候反常,易造成旱涝灾害,这些都可能导致生态系统发生变化和破坏,全球气候变化将对人类生活产生一系列重大影响。
臭氧层受到耗损与破坏
科学技术的滥用,导致地球大气层的构成发生变化,其中最为突出的是臭氧层的耗损与破坏。而臭氧层一旦遭到破坏,引发的后果非常恶劣。将使地面受到紫外线辐射的强度增加,给地球上的生命带来很大的危害。研究表明,紫外线辐射能破坏生物蛋白质和基因物质脱氧核糖核酸,造成细胞死亡,使人类皮肤癌发病率增高,伤害眼睛,导致白内障而使眼睛失明,抑制植物如大豆、瓜类、蔬菜等的生长,并穿透10米深的水层,杀死浮游生物和微生物,从而危及水中生物的食物链和自由氧的来源,影响生态平衡和水体的自净能力。
物种在灭绝
物种的形成与灭绝是一种自然过程,但是人类活动很大程度上改变了这个自然进程。早期由于人类对生物多样性对人类的重要性认识不够,同时又过多地重视经济发展,而对生物多样性保护意识淡薄,从而导致生态破坏时有发生,对生物资源开发过度,有些甚至是掠夺式的开发;环境污染严重,对外来物种入侵问题重视不够以及制度的不健全,这都成为导致生物多样性减少的主要原因。
据有关统计,世界上每年至少有5万种生物物种灭绝,平均每天灭绝的物种达140个。在中国,由于人口增长和经济发展的压力,对生物资源的不合理利用和破坏,生物多样性所遭受的损失也非常严重,大约已有200个物种已经灭绝,估计约有5000种植物在近年内已处于濒危状态,这些约占中国高等植物总数的20%;大约还有398种脊椎动物也处在濒危状态,约占中国脊椎动物总数的7.7%左右。在这个过程中,很多时候科学技术充当了极不光彩的角色。
对日本最近发生的核泄漏,人们关注最多的是与生活和生产直接相关的影响,事实上,对于生存在周边的生态环境而言,破坏的后果可能更为严重。因此,保护和拯救生物赖以生存的生活条件,在核泄漏后也应该是当务之急。
酸雨蔓延
据普查统计,中国有22个省、自治区、直辖市遭遇了酸雨,遭遇酸雨的面积占国土面积的6.8%。酸雨使这些地方的水稻、小麦死苗,土壤酸化肥力减退,土壤中有害重金属活力增加,对森林和作物危害极大。当然,不独是中国受酸雨影响,有报道指出,由于美国工业污染造成的酸雨不时“侵入”近邻加拿大的领空,降落到加拿大的国土上,使加拿大的几百个湖泊因为酸化而毁灭,还有几千个湖泊濒临死亡,并使这些湖泊中的水生生物难逃覆灭的危运。此外,酸雨对人类环境的影响是多方面的。酸雨降落到河流、湖泊中,会妨碍水中鱼、虾的成长,以致鱼虾减少或灭绝,酸雨还导致土壤酸化,破坏土壤的营养,使土壤贫脊化,危害植物的生长,造成作物减绝,危害森林的生长。
酸雨是人类活动造成的。煤和石油燃烧、金属冶炼被认为是酸雨大量形成的重要原因。现代技术主导下的工业生产,在促进经济社会发展的同时,排放了数量惊人的二氧化硫、氮氧化物等酸性氧化物,而这些工业污染物是酸雨之源,工业生产中排放的酸性氧化物和云中的水作用,就演变为酸雨降落地面。
森林锐减
1984年,罗马俱乐部的科学家们强烈呼吁:“要拯救地球上的生态环境,首先要拯救地球上的森林。”森林是陆地生态系统的主体,对维持陆地生态平衡起着决定性的作用。但是,最近100多年来,人类对森林的破坏达到了十分惊人的程度,人类文明初期地球陆地的2/3被森林所覆盖,约为76亿公顷;19世纪中期减少到56亿公顷;20世纪末期锐减到34.4亿公顷,森林覆盖率下降到27%。地球表面覆盖的原始森林80%遭到破坏。在今天的地球上,我们的绿色屏障正以平均每年4000平方公里的速度消失。
目前,森林锐减导致的一系列生态危机,已经构成了对人类的严重威胁,国际社会对此给予了前所未有的关注。联合国粮农组织原总干事萨乌马指出:“森林即人类之前途,地球之平衡。”1992年,世界环发大会《关于森林问题的原则声明》称:“在本次世界最高级会议要解决的问题中,没有任何问题比林业更重要了。”
土地荒漠化
根据有关报道,全球陆地面积占60%,其中沙漠和沙漠化面积29%。每年有600万公顷的土地变成沙漠。经济损失每年423亿美元。全球共有干旱、半干旱土地50亿公顷,其中33亿遭到荒漠化威胁。致使每年有600万公顷的农田、900万公顷的牧区失去生产力。人类文明的摇篮底格里斯河、幼发拉底河流域,由沃土变成荒漠。中国的黄河,水土流失亦十分严重。造成荒漠的原因很多,主要是气候等自然原因,如全球变暖、北半球日益严重的干旱半干旱化趋势等。但是人类活动,如对大自然的过度开发、破坏森林植被等,也是不可忽视的重要原因。在这个过程中,人类的科技活动同样担当了不光彩的角色。
此外,大气污染、水污染、海洋污染、危险性废物越境转移等也是影响人类生存的重大生态危机表现。烟尘污染会造成提前死亡和慢性喉炎。水是生命之源,如今也成了危险品。海洋污染导致赤潮频繁发生,破坏了红树林、珊瑚礁、海草,使近海鱼虾锐减,渔业损失惨重。危险性废物越境转移并没有消除危险物质对人类的巨大威胁。
一、我国能源现状
1、能源总量丰富,人均拥有量较低。我国是个能源生产大国,2006年能源生产总量为221,056万吨标准煤,与上年相比增长7.37%。其中原煤生产总量占76.7%,仍居主导地位,水电、核电、风电所占比重与2005年相比都有一定程度的提高。虽然能源总量丰富,但人均能源拥有量较低,煤炭和水力资源的人均拥有量只有世界平均水平的50%,而石油、天然气人均拥有量仅为世界平均水平的1/15左右。
2、能源分布地域差异明显。我国的煤炭资源主要分布在华北、西北地区,水力资源主要分布在西南地区,石油、天然气资源则主要分布在东、中、西部地区和海域,而我国的能源消费却主要集中在东部的沿海经济发达地区。能源分布与消费的地区差异严重影响能源的合理配置和有效利用。为此,大规模、远距离的西气东输、西电东送、南水北调成为能源运输的基本格局。
3、能源结构有待进一步调整。改革开放以来,经过几十年的不懈努力,我国的能源结构得到一定程度的优化,形成了以煤炭为主体、电力为中心、石油天、然气和可再生能源全面发展的能源供应格局,建成了较为完善的能源供应体系。而要真正满足国家经济可持续发展的需要,还需进一步优化能源结构,如何实现这一目标是经济发展中亟待解决的问题。
4、能源与资源、环境和社会发展的矛盾日益突出。随着我国经济发展水平的提高,能源的可持续发展问题受到政府和社会各界的普遍关注。在有关政策指导下,我国在实施能源可持续发展方面取得了显著的成绩。但与世界发达国家相比较,还存在许多问题:由于人口众多,即使能源总量较大,人均拥有量与世界发达国家相比也还存在很大差距;能源浪费严重,公众节能减排意识不强;能源开发利用技术不高、能源生产安全形势严峻等。
二、我国能源面临的挑战
1、能源的可持续供应存在巨大压力。随着我国经济的不断发展,能源的消耗将不断加大。从经济发展趋势来看,我国工业已进入重化阶段,按世界各国发展的历史规律来看,重化工业阶段的形成主要是因为居民消费水平提高、消费结构升级、城镇化进程加快、基础设施建设加剧等中长期因素。重工业化的快速发展将使能源消耗迅速增长的阶段不可逾越。据预测,到2020年我国的城市化率将由目前的不到45%提升到60%左右的水平,即城镇化水平每年提高一个百分点,每年将增加至少1,300万城镇人口。当前,城镇人口年均能源消耗量是农村人口的3.5倍,随着城镇人口的不断增加以及人均能源消费的增加,对能源的供给产生巨大压力。
2、经济发展对能源依赖度较大,提高能源利用效率的任务十分艰巨。改革开放以来,由于国家大力加强能源的利用效率,减少能源的过度浪费,我国的单位GDP能耗总体呈现下降趋势。但是,我国的经济增长大部分依靠重工业的快速发展,虽然单位能耗下降,但消耗总量依然巨大,与国际先进水平相比,还存在很大差距。据统计,我国的工业部门每年多用能源约2.3亿吨标准煤。如何提高能源利用效率、缓解能源供给的紧张局面,是实现经济可持续发展中所要解决的首要问题。
3、能源结构不够合理。我国能源供给中,产量较多的是煤炭资源,石油供给严重不足。一方面随着国家城镇化进程的加快,居民人均汽车拥有量呈现增长趋势,加之城镇居民生活消耗能量远高于农村居民,必将扩大石油等能源及相关产品的供给;另一方面石油资源匮乏,增产、增储难度加大,这种趋势要求高度重视国内石油供应保障的安全性,以免由于国际市场石油价格的异常波动而严重影响国家经济安全问题。
4、环境承载能力面临严峻的挑战。以煤炭为主的能源结构导致了我国大气污染物,如烟尘、二氧化硫、二氧化碳的巨大排放量。部分企业为减少成本支出,随意排放污染物,或对污染物没有进行严格的处理。严重的环境污染,不但造成了高昂的经济成本和环境成本,还对居民的健康产生了巨大的威胁和明显的损害。工厂生产环境恶劣,员工患职业病的现象屡见不鲜。国内外有关研究机构的研究成果显示,大气污染造成的经济损失占GDP的3%~7%。从国际经验及我国的经济发展潜力来看,在保持经济增长和能源发展的同时,明显减少环境污染,满足小康社会对环境质量的要求,不是不可能,但面临着十分严峻的挑战。
5、能源开发技术亟须加强。我国的发电技术远落后于世界先进水平,与食品产业不同,能源开发技术不易被复制,而且一种能源成为主流能源之后,它的生命力至少有几十年、上百年。能源研发的特殊性及其供需的不平衡性对能源开发技术提出了更新、更高的要求。
三、能源危机的应对措施
1、完善节能法律法规,实施节能激励机制,强化能源危机意识。出台相关政策惩罚有法不依、执法不严行为,努力营造共同节能的良好环境。在财税政策上加大对节能制造、节能设备研制开发的支持力度,建立有效的节能激励机制。与此同时,主动宣传我国能源使用现状及面临的严峻形势,强化全社会的能源危机意识,动员各行业和国民关注能源问题,为节能减排贡献自己的力量。
2、推进产业结构调整,努力提高能源利用效率。我国能源利用效率低下的主要原因是能源结构的不合理、装备及开发技术落后、能源管理水平较低以及粗放型的经济增长方式。因此,国家应加快产业结构的优化升级,大力发展高新技术产业和服务业,严格限制高耗能、高耗材、高耗水产业发展,淘汰落后产能,促进经济发展方式的根本性转变,加快构建节能型产业体系。调整产业结构,全面提高能源效率,是解决能源发展主要矛盾的根本性举措,是贯彻科学发展观、构建和谐社会的内在要求。
3、加大研发投入,寻求可再生能源和新能源,减少由于石油供需矛盾引发的安全隐患。石油是战略资源,当一个国家不断增大石油进口规模时,不但面临经济发展问题,而且涉及到政治及国家的安全问题。在当今国际市场环境中,国家间的石油争夺战愈演愈烈,最大限度地储备石油资源是许多国家和地区的战略目标。当前世界政治格局复杂,各种势力之间存在很多不确定性,石油问题很可能会成为引起突发事件的导火线,我国必须加大石油储备量,同时加大核电和可再生能源开发力度,避免产生石油短缺威胁。
[关键词] 清洁能源;城市电网;对接
doi : 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2015 . 17. 082
[中图分类号] F426 [文献标识码] A [文章编号] 1673 - 0194(2015)17- 0159- 03
1 我国清洁能源发电的利用
1.1 水电
现阶段,我国电力发电的主要类型之一仍然是水力发电。但是我国水资源分布不均匀,且质量不高,水力发电会受到季节性丰水期、枯水期的影响,稳定性不高,调节能力较差,因此我国利用水力发电的程度不高。在我国,三峡水电站有效地缓解了我国电力供应紧张的问题。从水力发电来看,水力发电无污染、无能源消耗,且具有可循环利用的特点,因此值得进一步开发利用。
1.2 太阳能发电
据不完全统计,我国太阳能资源十分丰富,我国能接收到的太阳能辐射总量约为930~2 330(KW・h)/(m2・a)。现阶段,我国太阳能发电技术取得了相当大的成就,而且光伏发电技术已经具有了一定的规模,我国许多城市已经建立起太阳能电池的专业生产厂家,其中在7个没有水、没有电的县域内已经全部建立起光伏电站。
l.3 风能发电
从1996年开始,我国建立的风电场出现跨越式发展。据不完全统计,我国风能资源可开发利用量为253GW,其中在内蒙古、新疆以及东南沿海一些地区,有效的风能密度通常大于200W/m2,有效的风力时间均超过了70%。据统计,截至2004年底,我国14个省、市、自治区已经建立起43座风电场,累计运行风力发电机组1 291台。而江苏如东100MW风电场、如东150MW第二风电场、东台1 000MW风电场在2015年将全部投入运行。
1.4 海洋能发电
我国海洋能资源丰富,其中大陆的海岸线长达1.8万千米。根据全国沿海普查资料,全国可开发的潮汐能装机容量为21.73GW,年发电量为61.9TW・h;浙闽两省为差区,可开发装机容量19.24GW,年发电量55TW・h;全国沿海波浪能资源理论平均功率为12.85GW,潮流能14GW。此外,我国还有丰富的温差能和盐差能资源,理论发电装机量近1.5TW。目前,我国在运行发电的潮汐电站有7座,总装机容量5 930kW,年发电量10 210MW・h。最早的沙山潮汐电站于1961年建成发电,装机量40kW,最大的浙江江厦潮汐电站于1980年开始发电,装机量3 200kW,年发电量约60GW・h。
1.5 生物质能发电
农业结构以及生产是生物质能资源的基础,而我国恰恰是农林业大国,因此生物质能资源丰富,薪材、稻壳、秸秆以及城市有机废物能源等都是大量可用于发电的生物质能资源,除此之外,还有大量的工业废水、垃圾以及城市生活污水。但是在现阶段,我国的生物质能发电开发利用的规模还很小。据不完全统计,在20世纪70年代我国开始试验稻壳等作物发电以来,总的发电量大约为5MW,其中发展出140个左右的小型发电装置,容量约为2MW。现阶段,国外的城市垃圾发电技术发展迅速,我国与国际接轨,也引进了先进发电设备,建设出发电装机容量为4MW的垃圾发电站。
2 清洁能源接入对城市电网的影响
2.1 清洁能源对馈线稳态电压的影响
在电力系统中,电压的调节通常是将通过电容器投切或者将有载调压变压器的分接头调压改变来实现的,而其他的动态无功调节设备就很少配置。如果在城市电网中接入清洁能源的比例较大,那么电网电路的负荷潮流容易受到清洁能源发电站功率波动的影响产生较大的波动,这样就加大了调正电网正常运行电压的难度。如此一来,在原有调压方案不变的情况下,新能源发电站接入以后的城市电网的电压要求就难以得到满足。当城市电网中没有接入清洁能源的时候,配电馈线的节点电压都在正常限制的范围内,而当清洁能源接入城市电网低压侧时,因为变压器功率减少,馈线后端节点的电压就会越限。如果按照城市电网原有的调压方案就可能降低使用户侧电压水平,因此在清洁能源接入城市电网之后的调压方案必须要进行改革。
当清洁能源发电站与主变电站距离较远的时候,馈线电压会上升很高。由于在最小运行方式下,新能源发电站容量相对于负荷的比例大,使得电站上游输送的功率减小甚至出现逆流,从而使得最小运行方式下,新能源发电站不同位置并网的馈线电压分布,与最大运行方式相比馈线电压有着较大的上升。可见接入位置分散时的电压曲线比电源集中时电压曲线要平滑,布置越分散则馈线末端节点的电压也被抬得越高。
清洁能源的输电线路阻抗、发电穿透功率以及接入电网短路容量等3方面因素,共同决定了清洁能源发电站与城市电网公共连接点的电压稳态变化。以某地区50MW风电场公共连接点电压为研究对象,可以从其输出功率波动的实测曲线中看出来,城市电网在一定程度上受到风电场功率输出的支撑,且城市电网的电压支撑强度会随着风电场的有功输出变大而变大。据调查,该风电场的无功输出基本上是在0.5~1.0Mvar范围内,城市电网电压的稳态也会受此影响。
2.2 清洁能源对电网电压波动和闪变的影响
清洁能源接入城市电网之后,其机组的开机停机、补偿电容器投切以及能源波动变化,都会造成城市电网电压的波动以及闪变。由此可以看出来,城市电网电压的波动以及闪变主要是由于受到清洁能源发电站输出功率波动而引起的。在风力发电过程中,风速的变化是造成风电场输出功率波动的主要原因,换句话说,城市电网电压的波动以及闪变与风速的变化呈正比的关系。
将风电机组中的恒速定桨距与变桨距在切换过程中产生的电压波动以及闪变进行分析,并研究了电压波动以及闪变在持续运行过程中的状态,结果发现电压波动以及闪变在切换过程中比持续运行过程中要大,而在恒速变桨距的风电机组之间得出的结论却是与此相反的。
因此,在清洁能源接入城市电网之后,其电压波动以及闪变都可以通过变速恒频风电机组的平滑功率,来减小由于功率波动而造成的影响。不同的控制方式适用于不同的风速区域,在风电机组连续运行过程中,由于不同的风速具有不同的特点,城市电网电压的闪变也可能在低风速区域逐渐变大,因此在高风速区与低风速区要采取不同的控制方式。
在光伏发电站中,光照的强度以及温度都会引起输出功率的变化。通常情况下,城市配电网络越坚强,清洁能源发电站所能够接入的容量就越大,而由于清洁能源发电站的功率波动、开机停机造成的城市电网电压波动以及闪变就越小。如果城市的电网较为薄弱,那么在接入清洁能源的时候,需要在设计时,将并网点以及电压等级进行合理地选择。
为了分析新能源发电站的功率波动所引起的电网电压波动,需要区分新能源发电站和电网其他部分产生的电压波动,其中可以通过对接入电网的风电场进行电流源等效,将实际测量的风电场的输出电流分解为有限数量正弦波形,建立计算全电网电压波动的频域分析方法。
2.3 新能源发电对电网频率的影响
在电力系统的运行中,很少会出现频率异常的状况。在光伏发电并入城市电网之后,在光伏发电容量较小时,即便是多台机组进行投切,也并不会出现城市电网频率越限的情况。但是,随着城市电网中并入的清洁能源发电站容量增大之后,城市电网的频率会受到清洁能源机组出力时随机性的影响而出现波动,这无论是对于用户还是城市电网本身都会产生不良影响。将城市电网受到风电场功率波动的影响转变为一个等效传递函数,也就是风电场输出功率波动以及火电组转速变化的传递函数,以此为依据将系统频率受到风电功率波动影响的评估模型建立起来,由此得出城市电网在火电机组的自动发电控制系统功率为0.01~1.0Hz时所受到的影响最大。因此,在大量的清洁能源接入城市电网的时候,要对清洁能源发电时产生的波动性以及间歇性进行充分地考虑,并将清洁能源发电的功率预测以及电网运行的调度相互结合起来。
3 结束语
面对不断枯竭的传统能源,人类生存发展对于能源的需求却仍然在不断地增长。电力资源作为现今能源的最大使用者,其能源消耗是十分巨大的,因此新能源革命已经在全球范围内开始倡导。清洁能源包括风能、太阳能、海洋能、生物能,这些能源不但没有污染,而且是取之不尽、用之不竭的。人们对于电力的需求已经导致能源巨大地消耗以及负荷,因此在智能电网中接入清洁能源是现如今电力行业可持续发展的方向。但是,当前清洁能源接入城市电网过程中还存在着许多的问题,清洁能源的接入缺乏可靠性地保障,因此需要对其进行更为深层地研究。能源是人类赖以生存的物质基础,加大对清洁能源的开发利用,是人类社会发展的必然趋势。
主要参考文献
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随着全球能源危机的加剧,节约能源已成为全球关注的焦点。我国是耗能大国,现在国家大力推广建筑节能和系统节能,降低能源消耗,倡导建设节能型社会,走可持续发展的道路。为了建立节约型企业,深入挖掘公司的内部潜力,进一步提高能源利用水平是当务之急。
供热系统作为一种城市基础设施直接服务于社会,造福于人民。供热系统一方面应最大限度地满足需求,提高生活质量和水平;另一方面供热系统企业作为能源的经营商,又必须采取系统优化的技术措施,以降低供热成本,提高企业经济效益。由于在供热企业运营成本中能源消耗(热、电)占总成本的75%以上,所以供热企业要发展就必须节能降耗。
1 供热系统消耗能量的环节
供热系统以集中供热系统为主,它由热源、管网、热用户组成,一般都要经过热制备、转换、输送和用热几个环节。集中供热制备主要通过区域锅炉房或城市热电厂而获得。区域锅炉房的主要耗能设备是锅炉、燃料输送及灰渣清除机械、鼓(引)风机、水处理和输配系统的水泵(循环水泵、补水泵和加压泵),它们耗用的能源是燃料、电、水和热。热网承担热能输送。供热管网由管道、管道设备及附件组成,其敷设方式有架空、管沟和直埋。管网的能量损失是沿途散热的热损失和泄漏的水、热。热力站是二级网的热源,主要耗能设备是热交换器、系统循环水泵和补水泵。热用户一般是通过采暖散热器把热传给房间以保持舒适的室内温度。其能量损失一方面取决于散热器的性能,另一方面取决于建筑围护结构保温性能、室内温度的要求和外界环境的温度。近年来,以地热等其他能源利用为热源的供热系统得到了很快发展,为供热节能开辟了新的领域。
2 供热系统能耗的评价
2.1热能:供热系统由多个部分组成。热力站、二级网和终端热用户组成二级网系统,热力站热交换器为该子系统的能量转换点;热电厂首站(或锅炉房)、一级网和热力站组成一级网系统,热力站是该系统的热用户,首站热交换器(或锅炉受热面)为能量的转换设备,热电厂(或锅炉)是热源。
2.2电能:供热系统主要耗电设备有循环泵、补水泵、鼓风机和引风机等。
2.3系统的泄漏损失:系统泄漏损失导致水资源和热能两方面损失。失水造成的损失和成本分为直接损失和间接损失。直接损失主要是由于自来水成本、加热水的燃煤损失和耗电损失、水处理成本和人工维修成本;间接损失主要是由于失水造成的系统失调、系统补水造成的供热温度降低对收费工作的影响、加速水泵等设备老化及对企业形象的影响。
3 供热系统能源浪费的原因与节能潜力分析
3.1造成企业电能浪费的原因
3.1.1不合理的选型造成的电能浪费。一些设计人员“墨守成规”或生搬硬套,不加分析地按习惯做法搞设计,存在“宁大勿小”的心理,总是把用电设备选得很大,因而造成能源浪费严重。
3.1.2不合理的技改措施造成的电能浪费。一些企业的工程技术人员在供热系统运行过程中出现问题而影响供热质量时,不做认真的分析研究、找出问题的主要原因,而是凭经验、凭感觉采取了更换用电设备或盲目增加用电设备的方法(如热网水力失调,不去调网,却增加循环水泵台数或更换大泵)。虽然使问题有了一定程度的改善,却进一步浪费了大量的电能。
3.1.3运行管理不善造成的电能浪费。如对供热设备的使用条件认识不清或运行管理不到位,造成水循环阻力增加等,都可造成电能白白浪费掉,使企业一直处在高电耗的情况中。造成了运行成本过高,企业亏损严重。
3.2输送过程能量损失大
3.2.1热网热效率是输送过程保热程度的指标,体现管道保温结构的效果。一般热网热效率应大于90%-95%,直埋敷设管道能达到这一要求,而架空和管沟都达不到要求,其热损失远大于10%。如果地沟积水,管道泡水,保温层遭破坏,其热损失甚至大于裸管。
3.2.2热网补水率可近似地认为(忽略水热胀冷缩的补充)是输送过程失水的指标。目前,热网(特别是二级网)运行补水率差别很大,在0.5%~10%范围内变化。正常情况下,应在2%左右;情况好的,补水率可在1%以下;差的,管道泄漏和用户放(偷)水严重,补水率可达10%左右。系统泄漏丢失的是热水,补充的是比回水温度低得多的冷水(一般是10℃~l5℃),要把它加热到供水温度至少是循环水的3倍(二级网运行供水温度一般是55℃-85℃,回水温度40℃-60℃)。这就是说,系统补水不仅是水耗,而且热耗是更大的问题。如:补水率1%,即相当于减少至少3%的供热量;补水率10%,即相当于减少至少30%的供热量。
4 供热系统在其他方面的节能技术措施
4.1设置热网和热力站的微机监控系统,可实行最优化的运行调节和控制。实践证明,该方法是目前实现运行节能的有效技术措施。通过远程监控和传输技术,可以对热力站内所有热媒参数进行采集、监控及设定。通过这种方法,可以最大限度地降低供热管网的耗热量,避免不必要的热量损失,同时节约了大量的人力、物力,更有利于整个供热管网的水力平衡,避免了局部水力失调现象的发生,从而进一步提高了供热质量。
4.2管理体制的完善是节能的有效保证:供热单位管理水平;人员和技术管理;系统和设备的检查、保养、维修和改造更新等显著影响能耗。
总之,要进一步把节能潜力转化为效益,就要充分利用科学技术成果,采取技术上可行、经济上合理、优化系统和设备,提高热力设备的热效率,还应采取热计量收费等措施。供热系统不仅要节能降耗和提高供热质量,更重要的是要加强供热企业和用户的节能意识。
参考文献:
[1]《城市供热管网工程施工及验收规范》 CJJ28-2004 J372-2004.