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关键词:海洋可再生能源;产业现状;解决策略
一、引言
海洋资源以其可再生性、环保性、总量大等特点相比其他不可再生资源更具有发展潜力,我国大部分海洋可再生能源分布在东部沿海地区,长期以来其经济增长有很大一部分是以高投入、高消耗和高污染的以牺牲生态的粗放型的方式实现的,这样的经济增长方式势必存在巨大风险,发展海洋可再生能源有助于改变这种经济发展模式,向环境友好型的集约经济模式转变。
二、我国海洋可再生能源产业的发展现状
海洋可再生能源具有储量大、种类丰富、可再生等优势,我国海洋可再生能源储量比较丰富,大大有助于我国当前改善能源结构和能源开发。下文将重点介绍我国部分海洋能源的发展现状。
(一)潮汐能
潮汐能是海洋可再生能源利用率最高的一项能源,中国潮汐能资源(不含台湾)总蕴藏量约190GW,可开发装机容量200KW以上,潮汐能源的总装机量为21.8GW左右。我国共建成潮汐发电站76座,但只剩浙江温岭的江厦站、浙江玉环海山站和山东乳山白沙口站3座,其中浙江温岭的江厦站成为世界第三大潮汐电站。虽然在潮汐能的开发利用上,我国相对比较先进,较为成熟,但目前我国潮汐能开发资源占比非常低,还不足1%,属于新能源尚未开发的领域,开发力度远远不够。
(二)波浪能
波浪能是海洋可再生能源中发展第二快的能源。我国对波浪能的开发利用已初步实现商业化,可以说开发潜力巨大,国家也在积极启动相关项目,准备研建装机容量在500KW以上的多功能互补独立示范电站,以实现稳定持续的电力供应。
(三)温差能
温差能,是由于海水的温差而产生的能量。我国南海和东海的部分海域,能达到20摄氏度以上的温差,所以其蕴含能量十分可观。虽然我国在掌握海洋温差发电技术的时间要落后于美国和日本,但在技术上却并不落后,甚至赶超,美国朗肯循环的发电效率为3%,日本上原循环发电效率为4.9%,而我国研究的国海循环发电效率为5.1%,但仍需进一步发展。
(四)盐差能
目前国际上对盐差能的利用技术还处于探索发展阶段,实用性的盐差能发电站还未真正建立和应用。由于盐差能发电相关技术效率较低,成本高昂,并且我国盐差能资源地理分布不均,受季节变化和年际变化影响较大,所以盐差能的利用还仍处于探索发展阶段。
(五)潮流能
我国在定海摘箬山岛建了一座长25米,宽20米,吃水深度1.2米的海流能发电实验平台,是目前国内累计发电量最大,也是唯一长时间高效发电的海流能机组,且不需要建坝,大大缩短了建设周期,不会产生建坝所带来的淤泥影响鱼类洄游等问题,属于生态友好型发电。
综上,我国的海洋可再生资源开发技术已经取得了一定成果,虽然技术水平总体比较低,效率也有待提升,但相信海洋可再生能源必然能为我国的能源短缺和经济可持续发展之间的协调开辟新道路。
三、我国海洋可再生能源产业存在问题
由于我国海洋可再生能源开发起步晚,法律法规不健全,技术研发人员匮乏,加之我国海洋能自身的一些特点,我国的海洋能产业至今未形成一条完整的产业链。具体而言,我国海洋可再生资源的发展主要存在以下障碍:
(一)体制障碍
我国现行的经济体制仍存在繁杂的审批工作,既易产生腐败,出现寻租,使资源难以实现最优化配置;又存在时滞,降低经济活动的效率。而我国的海洋能存在多头管理、跨部门监管,对海洋能的研发管理、项目审批、电价制定等分属于不同的职能部门,这种分散式的管理势必会引来权责不明、政监混淆等后果。
(二)技术障碍
我国对海洋能的研发力量非常单一,主要集中在少数几所高等院校,且相对分散,创新性不足,且由于海洋能自身特点而形成并网障碍。我国海洋能资源分布相对分散,且由于技术不成熟等各方面原因,使大规模发电并网非常困难。
(三)融资障碍
海洋可再生能源的开发复杂且投资周期达到10年甚至15年,长期投资加上风险较大导致海洋能产业吸引风投资金融资困难。再者,海洋可再生能源开发和利用属高新的技术产业,在技术人才资源的培养上的投入资金也不足。
(四)市场障碍
海洋能的市场障碍主要在于价格偏高,使其与其他常规能源相比竞争力较差。我国火力发电和水力发电成本一般在0.3―0.5元每千瓦时,但波浪能发电平准化电力成本0.28―1.04美元每千瓦时,潮汐能发电平准化电力成本0.26―0.84美元每千瓦时,且就目前来看,除了潮汐能利用技术基本成熟能够实现商业化之外,波浪能、潮流能还处于小型示范的起步阶段,温差能还在试验探究阶段,都未真正实现商业化。
(五)地域发展不平衡
我国海洋能地域差异非常大,潮汐能福建和浙江两省的分布占全国总储量的80%以上;潮流能资源主要分布在浙江,占全国的70%以上;波浪能主要分布在浙江、福建、海南;盐差能主要分布在上海、广东、福建。从空间上来看,我国的海洋能资源主要分布在南部沿海地区,而在北部沿海不论是在海洋能的储量上还是开发利用程度上都要低于南部地区,在地区分布上存在不平衡性。
四、解决对策
在海洋可再生能源纲要(2013――2016年)中政府明确提出了海洋能产业发展的基本原则和发展目标以及整体规划,可以说为海洋能产业未来的发展指明了方向。
(一)制定科学合理的整体战略规划,协调管理
海洋能涉及部门众多,存在交叉管理,立足于本国国情,应建立垂直管理机构,且应该对该机构的行政管理有所倾斜,以消除政策障碍,此外,要减少行政审批,提高办事效率,缩小权利寻租,为跨越式发展提供体制保障。
(二)建立海洋创新体系,加快人才培养步伐
我国海洋能产业的创新需要政府部门、科研机构以及新能源企业共同作用相互配合。可借鉴英国的经验,建立科研机构、企业、高校三位一体联合开发体制,科研机构负责研发,企业确保投入,加速商业化,高校负责人才培养,政府则进行协调和监督。
(三)拓宽融资渠道,多元融资
由于海洋能产业自身的一些特点,融资渠道一般是通过银行与非银行金融机构的间接融资、融资租赁以及上市融资等。此外,还有PPP筹资、政府担保等新型融资方式,也可通过资源互换、入股、优惠政策等吸引国外资金注入我国海洋能产业中。
(四)完善市场,深化电力体制改革
我国应积极借鉴英国经验,促进财力雄厚的大企业与创新型小企业的优势合作,同时也重视与其他国家和地区的多边合作,促进海洋能产业的发展、创新和成熟的同时有利于竞争性能源市场的建设。除完善市场,建设合理的市场结构外,要深化电力体制改革,比如实行配额制和强制上网电价政策,且海洋能的配额制可以和绿色证书交易系统结合。
(五)统筹发展,健全公众参与机制
对跨区域的能源实行垂直管理,并制定和我国海洋能产业的发展规划,高度重视空间布局,避免重复投资、产业结构相同造成的恶性竞争、浪费资源或破坏环境等后果,才能使海洋能的开发和利用有序和有效进行,才能既开发了资源又不破坏生态。
尽管海洋能产业优势无可比拟,但我们不能因为发展而不惜向生态借贷,不能忽视其对海洋环境产生的影响。我们必须重视海洋能开发的生态影响,对项目的审批必须经过严格的审查,增加透明度,让技术学者、沿海居民以及社会公众共同参与。(作者单位:天津财经大学)
参考文献:
[1] 刘富铀,王传,杨字联.我国海洋可再生能源资源状况[C].第二届中国海洋可再生能源发展年会暨论坛论文集[A],642-653.
[关键词]暖通空调;可再生能源;应用;环保节能
中图分类号:P754 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)24-0398-02
引言
伴随着我国经济的飞速发展,环境污染、能源紧张问题日益突出,开始影响人们正常的生活和工作,严重制约了国家经济发展和进步。在这种背景下,可再生能源得到广泛的推广和应用。作为一种清洁型能源,对环境的污染小,资源可再生,可以说是真正意义上的取之不竭用之不尽,如:太阳能、风能等,对于缓解当前能源紧张具有十分重要的意义。空调是一种耗能严重的设备,特别是一些老旧的空调耗能更严重,面对日益紧张的能源问题,在暖通空调中加强节能技术的应用研究,将可再生能源应用与暖通空调中,缓解了社会能源紧张问题,对于建设可持续发展社会和经济、环保、绿色、健康、和谐的社会都具有十分重要的意义。
一、可再生能源在暖通空调系统中的应用形式
(一)太阳能的应用
太阳能在暖风空调系统应用中技能采暖又能制冷。
第一,太阳能采暖系统形式多样,利用太阳能集热器,实现主动性太阳能采暖系统的利用,具有工作温度高、承压能力大等有点。
第二,太阳能制冷。太阳能制冷又分为太阳能压缩式制冷、太阳能吸收式制冷和太阳能吸附式制冷。
1、太阳能压缩式制冷,主要方式是将太阳能转换为电能,再由电能去驱动压缩式制冷系统。但太阳能压缩式制冷,成本高,不适应现在市场化的需要。
2、太阳能吸收式制冷。利用太阳能热能,驱动溴化锂―水溶液或氨―水溶液的吸收式制冷系统。操作简单,工艺要求低,应用范围广。
3、太阳能吸附式制冷。具有地热流密度、易波动等特点,是太阳能在制冷方面,应用情景最为广阔的一种。
(二)自然风的应用
风是可再生能源应用最为广泛的一种能源之一,在暖风空调制冷应用中自然风作为其重要的组成部分,发挥着重要的作用。在室外温度低于室内温度的条件下时,能够利用室外风满足空调的负荷需要。风作为一种清洁型资源,不仅能够有效的节约资源,减少对环境的污染,同时能够有效的提高室内空气质量。
(三)地下水的应用
水资源本身就是温度低的一种资源,特别是地下水资源,受气温的影响小,能够直接作为一种冷源应用在暖风空调中,同样它也是热泵良好的地位热源。但是地下水的利用要根据实际情况,因为它不是一种绝对的可再生资源,如果使用量超负荷,将会造成地下水枯竭,给地区生态环境造成巨大的影响。
(四)土壤能的应用
土壤能只要是指地热能。利用地下浅层地热资源作为冷热源进行能量转换,应用在暖风空调中。我国的地热能起步晚,但是在技术和设备上仍然取得了很大的成效,应用范围也在不断的拓展,满足对可再生能源的需求。
(五)海洋能的应用
海洋蕴藏着巨大的资源,包括一些清洁型、可再生资源如:潮汐能、海流能、温差能、盐差能等和一些不可再生资源,如:石油、煤、天然气等,是一个巨大的资源宝库。海洋能可再生能源利用的主体是利用海洋能发电。海洋以其独特的优势,作为一个天然容量巨大的地位冷热源,为人类制冷供热提供了条件。海水热泵技术应用不断深入,技术日趋完善。
二、暖通空调系统中的节能途径
(一)提高人们的节能意识
提高人们的节能意识,不仅是提高广大人民群众的节能意识,同时要提高暖通空调设计人员的节能意识,使他们在设计过程中能够有效的将节能意识应用在设计理念中,对暖风空调各个部分的设计都要符合标准,了解各个空调的使用规模和使用用途等一些列相关的情况,具体的考虑各自的空调系统,如:对于个别的使用时间与整体其它房间使用时间不同时,可以设立自带冷漠空调机等。避免因为个别情况造成整体上能源的消耗。
(二)暖风空调系统中的部分负荷运作
暖风空调系统大部分的时间内都在负荷运作的情况下,在制冷选择时,在多台冰机组中,可以选择一台冷冰机组将其设置为变频机组,以用于系统在部分负荷运行是,调节空调负荷,从而降低能源损耗,达到节能的目的。
(三)采用节能型的围护结构
在设计中要体现出节能意识,将节能环保意识具体的贯彻落实到实际操作中,采用节能型的围护结构,从节能的角度降低能源消耗,减低空调系统的负荷,从而减少建筑本身冷热量对空调耗能造成影响。暖风空调系统设计者要将自己的节能设计理念与建筑设计师的设计目标相结合,采取合理的设计构造,尽可能的降低能源的消耗。
(四)利用可再生能源
冷热源能耗是整个空调系统能耗最多的一个部门,提高空调的节能性,关键就是在冷热源的选择上。暖风空调的冷热源的选择要结合地区实际情况,开发新的能源资源,如:在水资源丰富的地方,利用水资源;在潮汐能丰富的地区,利用潮汐能等。合理的利用能源,降低空调的能源消耗量。
三、暖风空调节能方面存在的主要问题
(一)施工管理不严格
暖风空调设计、施工、管理各个部门之间没有有效的联系在一起,在管理上更是缺少统一的认识,不能全面的落实和贯彻暖风空调节能性。对节能意识不够重视,片面的依靠以往的操作经验,造成空调系统出现不合理的地方,影响空调系统正常的运行和管理,更谈不上节能的应用。
(二)后期使用管理存在漏洞
暖风空调系统节能工作并不是一步就成的,而是需要不断的完善和改进,加强高新技术的不断应用和推广,但是在实际中,对于暖风空调系统的节能只体现在前期的设计和施工中,后期管理缺少有效的应用。存在着一些不合理的地方。
(三)缺乏对节能方面的科学评判方法
高科技的进步,带动了经济的发展,同时也促进了节能技术和手段的提高,但是伴随着不同的节能方案的出现,暖风空调设计人员在节能方案的选择上,缺少专业性的认识和科学的节能评判方法,使节能方案的选择具有盲目性,影响暖风空调人员的节能设计和方案的应用。
四、暖风空调的节能技术
(一)排风余热回收技术
利用交换器,将室内温度与室外温度分别通过各自的通道流通,热回收装置对室外的新风和室内的排风进行交换处理,从而降低室外的新风,减少空调使用过程中的负荷,排风余热回收技术有效的降低了空调能源的消耗,并且通过室内外空气的交换,净化了室内空气,提高了空气的质量。
(二)使用热泵技术
热泵技术主要是利用资源中的热源,通过压缩机操作,将热源提炼吸取其中的热能,然后将稍微提高的热能传递给高温热源。如:地热能、太阳能、海洋能等自然资源和环境。有效的降低了能源的损耗,科学、合理的利用可再生资源,应用范围广泛,所使用的能源资源丰富,为热泵技术的发展和壮大提高了基本。
(三)建筑的热电冷三联供技术
这种技术主要是加强能源的循环利用,利用天然气进行发电,再利用发电过程中产生的余热进行供热和制冷,提高能源的使用率,加大能源的回收利用和循环使用,节能效果明显。
(四)蓄能空调技术
在我国能源利用和发展过程中,蓄电技术是应用最为广泛和发展时间最长的一种技术之一,蓄能空调技术并不是直接进行节能的,而是通过能源的协调分配,配合好各个时段的使用情况,如:将高峰电负荷进行转移,转移到低谷,提高能源的使用率,降低能源浪费。
结语
伴随着经济的发展和科技的进步,环境污染和能源紧张问题以成为了影响社会发展和进步的一个重要的因素,近年来,为了有效的缓解资源紧张压力,建设节能、可持续化发展的新型社会,在能源的使用上,积极的开发研制新型的可再生资源,提高能源使用的节能性和清洁性。在暖通空调系统中,引入可再生能源暖通空调新技术和技能技术,改变以往空调高消耗现象,减少能源的消耗,提高能源的使用效益。既节能又环保,对于社会经济的提高和能源资源的合理使用,实现可持续化发展具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 敖永安,王书文,马志泓;用热泵作被动式太阳房辅助热源的研究[J];农村能源;1995年06期.
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[4] 旷玉辉,王如竹;太阳能热利用技术在我国建筑节能中的应用与展望[J];制冷与空调;2001年04期.
论文关键词:涉海企业;工程类专业;人才;互动平台
一、国内外海洋产业的发展状况
海洋产业是人类利用海洋资源和空间所进行的种类生产和服务活动。按三次产业法分类,海洋产业分为海洋第一产业(海洋农、林、渔业)、海洋第二产业(海洋油气业、海滨矿砂业、海洋盐业、水产加工业、海洋化工业、海洋生物医药业、海洋电力和海水利用业、海洋船舶工业、海洋工程建筑业等)和海洋第三产业(海洋交通运输业、滨海旅游业、海洋科学研究、教育、社会服务业等)。“涉海企业中的工程类专业”一般指海洋船舶工业、海洋工程建筑业、海洋油气业等行业。
1.国外海洋产业发展迅速
美国海洋经济与海岸经济息息相关。海洋经济和海岸经济并不是完全一样的,海洋经济是整个国家经济的一个小部分,但是它是一个非常重要的基础。而海岸经济则是更为人们所认知的一个领域。美国的经济中,80%的GDP受到了海岸地区的驱动,40%以上的GDP受到了海岸线的驱动,只有8%来自于陆地领域的驱动。海岸经济和海洋经济对于美国整体经济来说都是非常重要的,分别占到就业率的75%和GDP的51%。
1998年,加拿大海洋产业增加值达到104亿美元,占加拿大国民生产总值1.4%,为社会提供了12万个就业机会。
近年日本海洋经济跨入新的成长期。其发展有三个主要特点:第一,海洋经济区域业已形成。所谓海洋经济区域,是指以沿海陆地为依托,向海洋延伸的陆海部分,它是以沿海港口城市为经济中心,以广阔海域为重要经济腹地的经济区域。第二,海洋开发纵深发展。海洋开发一般应包括两个方面:一是海洋经济开发;二是海洋技术开发。通常所说的海洋开发多指对海洋能源和海洋空间资源等自然资源的开发利用。近年日本的海洋开发正在向经济社会的各领域全方位推进,已形成近20种海洋产业,构筑起新型的海洋产业体系。如沿海旅游业、港口及运输业、海洋渔业、海洋油气业,这四种海洋产业已占日本海洋经济总产值的70%左右。第三,海洋相关经济活动急剧扩大。近年日本随着海洋产业的发展,海洋相关经济活动也在急剧扩大,正在形成包括科技、教育、环保、公共服务等的海洋经济发展支撑体系。
2.国内海洋产业发展也很快
2009年中国海洋生产总值31964亿元。海洋生产总值占国内生产总值的比重为9.53%,占沿海地区生产总值的比重为15.5%。海洋产业增加值18742亿元,海洋相关产业增加值13222亿元。海洋第一产业增加值1879亿元,海洋第二产业增加值15062亿元,海洋第三产业增加值15023亿元。2009年全国涉海就业人员3270万人,其中新增就业52万人。
浙江省是海洋大省,海域面积26万平方公里,是陆地面积的2.5倍:海岸线长达6486公里,占全国总长度的20.3%,居全国第1位;面积500平方米以上的海岛3061个,占全国海岛总数的2/5;全省11个地级以上城市有7个连接海洋,沿海或海岛县(市、区)有37个。浙江省发展海洋经济具有得天独厚的“渔、港、景、油、涂”资源组合优势与经济区位优势。到2005年止,浙江海洋经济的状况是:海洋经济增加值占GDP比重上升,效益高于全省平均水平,2005年浙江省海洋经济总产出为3123.34亿元,占全社会总产出的6.8%;海洋渔业在结构调整中稳定发展;海洋经济第二产业稳健发展,2005年全省海洋经济第二产业增加值为409.74亿元,按当年价格计算,比上年增长15%,占全部海洋经济增加值的38%。
舟山市是全国唯一的海岛市,海洋产业突飞猛进。全市临港工业发展强劲,特别是依托舟山港口及区位优势迅速发展起来的船舶修造业发展亮点最为突出。2006年全市船舶工业总产值达到43.4亿元,同比增长97.1%,发展速度为全市工业行业之最,高出全市平均72个百分点。在船舶修造业发展带动下,海洋运输业发展迅速,海运运力进一步增加,全市现有航运企业159家,运输船舶1546艘,海运运力达到210.26万载重吨,居浙江省第一位,海运大市地位进一步确立。在运力不断扩大的同时,运力结构也加快了调整步伐,船舶大型化、多样化、专业化趋势明显。海洋经济发展保持旺盛势头,资源和区位优势进一步突出。2009年舟山市临港工业总产值763.89亿元,增长24.3%,对全市工业总产值增长的贡献率达86.0%,占全部工业比重为75.9%,比上年提高2.1个百分点。
二、涉海企业需要具备什么素质的人才
海洋产业的发展促进专业人才的需求。“什么样的大学生,最受涉海企业欢迎呢?”据浙海院机电学院学工办日前对舟山40多家与海洋产业有关的国有企事业单位、民营及高新技术企业、三资企业人力资源部门的调查问卷显示:70%的企业挑选大学生的首要条件是不求企业地域限制(涉海企业如船舶修造企业往往在岛屿上),具有吃苦耐劳精神,不苛求名校出身,对企业忠诚,有团队归属感。其次才是有较好的专业技术能力、沟通能力和团队协作能力。
三、涉海工程类专业人才培养中存在的问题
近年来随着高等教育的快速发展,招生规模不断扩大,教师的教学、科研任务越来越重,学生的素质也有降低的趋势,特别是工程类专业学生培养过程中尤为突出。
1.教师素质有待提高
近年来随着扩招学生人数的增加,教师的工作量增加,许多普通高校大量接收应届硕士、博士研究生补充进入教师队伍,一方面优化了教师队伍的年龄结构和学历结构,另一方面普遍存在着青年教师教学经验不足,特别是实践经验不足的问题。这些硕士、博士大都是从学校到学校,没有真正在企业生产一线锻炼过或锻炼时间少,分配到学校就马上担任繁重的教学任务,有的一学期教好几门课,根本没有时间接触生产实际,缺乏足够的实践经验,所想的问题与实际有一定的差距。有的教师虽然从教多年,但由于教学任务繁重,根本没时间经常下基层、下车间,长期脱离生产实际,不能跟上科学技术日新月异的发展要求。笔者所在的学校是海洋类高等学校,具有明显的海洋特色,由于师资缺乏,有些教师根本没有海洋背景。
2.培养目标宣贯不力
有些学校重视招生,但不重视后期的教育,特别是始业教育,有相关调查表明,约有70%的同学在大一进校时对大学的学习、专业、生活都感到迷茫,不知怎么学,[4]学哪些知识,怎样安排自己的大学生活,怎么锻炼能力等等。学生缺乏对专业的了解及对就业情况的了解,只是按培养方案及课程教学大纲盲目学习,虽设置多个培养方向,但每个方向培养什么、提高哪些能力不清楚。笔者所在的学校是海洋类高等学校,具有明显的海洋特色,近几年大量引进师资,有些教师没有海洋教育背景,对涉海企业的特点了解不够,导致毕业生很难适应涉海企业的需求。
3.教学内容与企业需求不符
工程类专业实践性较强是区别于其他专业的一个显著特点。涉海企业更具有自己的特点,但受扩招和购买设备经费的限制,实践教学时数的比例越来越少,教学的内容脱离生产实际。另外,我国不少企业缺乏社会责任感,企业家缺乏战略眼光和大局意识,企业对工学结合的需求动力不强,学生到企业去实习的操作能力比正式职工差,生产效率和所生产产品的合格率比较低,企业往往必须花费时间与金钱进行培训,学生给企业迅速创造利润的可能性很小,不愿意接受学生去企业实习,学生很少有机会参与具体工程的管理,动手能较差,解决实际问题的能力不足。 转贴于 4.学生综合素质不高,定位不准
目前涉海工程类专业学生的学习时间越来越多地被其他类课程挤占,但人文素质尤其是海洋人文素质不高。现在的大学毕业生都是“80后”、“90后”,对于新一代劳动者,由于受过高等教育,他们的择业观念除谋求获得高薪外,更加注重对就业环境的选择,许多涉海企业(如船舶修造企业)普遍分布在悬水岛屿或偏僻地区,交通不便、文化娱乐设施相对滞后,船舶企业普遍存在“招工难”、“留人难”的问题,跳槽人次与频率越来越高,眼高手低,还缺乏人际交往和组织协调能力等。
5.与企业联系不够
在与企业联系实习的过程中,学校是“主办方”,企业是“协办方”,学生去企业会增加企业的管理成本,降低企业的效益和利润等,企业的积极性不高,甚至直接拒绝,高校教师也碍于面子,与企业联系不够,办学效益较低,利用社会教育资源做得不够,学生的视野不够宽阔,创新能力不强。
四、互动平台构建
1.改革内容
(1)理论教学体系改革。根据工程类专业应用型人才的能力结构和要求,改革传统的大众化知识系统培养为目标的课程体系和教学内容,以增强涉海专门知识为原则,确定富有海洋特色的工程类应用型人才培养的课程体系和教学内容。
(2)实验教学体系改革。在对涉海企业进行广泛调研的基础上,结合企业需求,改革以知识验证为主的实验教学体系,建立以综合性、设计性实验为主,以开放实验为辅的围绕学生能力培养的实验教学体系。在此基础上实现实践教学由操作型向实物制作型转变。
(3)实践教学体系改革。构建有海洋特色的学生认识实习、课程设计与实践、专业综合实践、课外科技活动、学科竞赛、毕业实习、毕业设计、专业技能认证等实践教学体系,建立企业—高校互动的学生能力培养的实践教学平台,完善实践教学的组织和过程管理,实现学科教学改革、创新精神培养、实践能力训练有机结合。
(4)校企合作体系改革。学生素质提升的关键是要提升教师素质。第一,定期选派青年教师到企业挂职锻炼,提高青年教师的工程设计能力,加强双师型教师的培养。第二,建立企业专家到学校讲座或兼课制度,开阔学生的视野。第三,构建企业—高校专家的研究型教学团队,使教学与科研相互促进,取长补短。第四,成立由涉海企业为主、高校专家组成的教学改革委员会和教材编写委员会,建立符合现代企业要求的教学体系与教材体系。
(5)教学方法和教学手段改革。改革以知识讲授为主的课程教学模式,引入项目教学、案例教学、现场教学等教学方法,将封闭型的课堂教学引入企业中,实施现场教学,让企业参与课堂教学,既让学生熟悉企业又拓展课堂教学空间。
(6)毕业设计模式的改革。学生的毕业设计由单一的高校命题转换为企业-高校联合命题。根据企业需要,对于到企业实习的学生,为了尽快适应企业需要,学生的毕业设计题目主要由企业提供,解决企业的实际问题,高校监督考核,有利于教学研究工作的开展和学生能力的系统化培养。
2.平台构建
(1)构建主要由涉海企业—高校共同管理的实践实训互动平台。[5]创建面向企业需求的人才培养模式互动机制。改革单一的实践手段与实践内容,使实践手段与实践内容紧紧与企业需求结合起来,提高人才应对企业发展需求的能力。
(2)成立主要由涉海企业—高校专家组成的教学改革委员会指导平台。教学改革委员会负责工程类专业的专业结构、课程体系以及培养模式的研究,使改革调整后的课程体系符合现代企业特别是涉海企业的要求,使培养出来的工程类学生具有综合素质高、适应能力强、特色与优势明显、很快能为企业创造效益的人才。
(3)成立由企业-高校专家组成的教材编写委员会的教材平台。工程类专业涉海课程的可选教材数量较少,版本陈旧,特色不明显,无法满足大量学生面向涉海企业发展的要求,但单纯由高校教师编写的教材往往存在理论性太强、缺乏实践操作性等问题,成立由企业与高校专家组成的教材编写与审定委员会是当务之急。
(4)构建以企业为主体的毕业设计模式的平台。加强与企业的联系和沟通,学生在第七学期就与企业联系,毕业设计由单一的高校命题转换为企业-高校联合命题,缩短企业培训的时间,最后由企业决定要不要学生,企业只会得到利益。实践证明,企业非常欢迎这样的模式,学生的积极性也得到充分发挥。
五、实施方法
根据企业需求,确定涉海工程类人才专业工作能力要求。成立由企业-高校专家组成的教学改革委员会,建立符合现代企业要求的教学体系与教材体系。在基本培养计划实施的基础上,着重根据涉海企业特点及企业的要求,在涉海工程制图能力、工程计算能力、工程设计能力、工艺和工装设计能力以及在特定专业领域的实际工作能力(如船舶及配套产品设计与建造)等进行强化培训。
构建由企业-高校共同管理的人才培养互动机制。第一,根据企业需求,提出对涉海工程类专业的实习与实践内容,完善相关实践手段,建立实验、实习、实训等实践教学体系,延伸课堂教学空间,提升学生素质。第二,定期选派青年教师到涉海企业挂职锻炼,提高青年教师的海洋工程设计能力,教师、企业技术人员、学生共同参与企业技术攻关,进一步加强双师型教师的培养。第三,建立企业专家到学校讲座或兼课制度,开阔学生的视野。第四,构建研究型教学团队,使教学与科研相互促进,相互见长。
改革毕业设计方法,创新毕业设计模式。根据企业需要,在毕业实习阶段,通过各种方式让学生到企业特别是涉海类企业实习,为了尽快适应企业需要,这类学生的毕业设计题目由企业提供,高校监督考核,实施双导师制,有利于学生尽快适应工作岗位。这种方式能大大缩短学生适应企业的实习时间,企业也非常喜欢这种模式。
论文摘要:农村作为社会的结构,总是随着农村社会经济,农业生产和人们生活的需要,以能源为动力作为物质基础的。因此,开展以农村为主的农村能源综合建设,特别是把农村节能工作列入到规划中,加强节能管理和提高能源的利用率,使万元产值能耗达到同行业的先进水平,是一项非常重要的工作。农村能源的综合建设,一定要全面贯彻落实国家的能源建设方针:“因地制宜,多能互补,综合利用,讲求效益”、“开发与节约并重”。充分依靠科技进步,把农村能源产业发展和服务体系建设作为重要的工作内容。特别是对新能源的开发利用抓紧抓实,因为它是一项功在当代,利在千秋的大事。具有十分重要的生态效益、经济效益和社会效益。因此,农村能源建设是一项伟大的事业,具有光辉的发展前景。
搞好农村能源综合建设:一是建立建全组织机构;二是加强对农村能源综合建设的领导;三是加大对农村能源建设的资金投入;四是充分依靠科技进步;五是加强农村能源产业和服务体系建设,适应市场经济的需求;六是加大对科技、管理和服务人才的培训;七是不断地深化改革,端正指导思想,加强法制建设方向;八是抓点带面不断开拓新领域,使新能源和农村能源的建设工作向高层次发展。
1 农村能源环境保护与农村能源建设
农村环境问题,是当今农村发展面临的重大问题,环境质量的恶化,对农业生物、农业生产和农村居民构成了严重的威胁。环境问题可分为生态破坏和环境污染两大类,农村地区能源的开发利用与这两类环境问题都有密切的关系。能源不但给农村提供了动力,而且带来了生活的文明和社会的进步,但也影响了农村的环境。如新柴的消耗量方面,19世纪以前,由于需求量不大,砍伐情况并不严重,保持了生态的平衡,没有产生污染现象。而在最近的百多年来,由于人口的急剧增加,使得生物质能源供不应求,使生态和污染方面都出现了问题。由于矿物能源的大量开发和使用,也为农村带来了严重的能源环境问题。由于能源废弃物的大量排放,对农村和能源经济的发展以及人们的健康等都造成严重的危害和重大的损失。
2 矿物能源的开发利用对农村环境的重要影响
矿物能源的开发,包含了开采、贮运、加工、转换到消费。在这全过程中,都会对环境造成污染和危害。如煤在开采过程中,首先是开采占地,它破坏了地表的生态系统,影响了农业生产。另外井工开采易造成地表的沉降或裂缝并改变水体形态及渗漏而影响农田灌溉,同时也破坏了地下水资源。另一方面开采时的排污以液体、气体、固体同时存在,如酸性矿井水、泥浆、瓦斯、煤矸石等。在运输和贮存过程中,特别经数次堆放,会造成自燃、流失等大气污染,在煤炭的燃烧利用过程中,又会排放大量的二氧化碳、二氧化硫、粉尘和灰渣,造成了严重的环境污染等。又如水陆石油的开发会造成海水域的严重污染,影响水产业的发展和造成农田的污染。石油在燃烧时也会排放大量的有害气体,对环境造成一定的影响。
3 可再生能源的开发利用对环境造成的影响
(1)生物质能源开发利用对环境的影响是:采伐对环境的影响,如导致资源的枯竭,植被破坏,水土流失和破坏生态平衡;秸杆等大量燃烧,导致土壤肥力减退、农业减产等。如木柴在燃烧时会排出一氧化碳、二氧化碳,不充分时会排放大量尘烟和颗粒造成严重的大气污染。
(2)自然能源开发利用对环境的影响是:自然能源如水能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、海洋能等。由于不同的能源各自的物理化学性质开发利用的方式不同,也会造成不同程度的环境影响,如水能在开发利用发电时造成的河川自然环境和生态系统变化的影响。库区大面积淹没及周围生态、自然环境、地表、土质、农业生物等影响。地热能的开发利用,在用地热发电时,由于开发利用过程中废热污染和排放的硫化氢、二氧化碳、甲烷、汞等。特别是其中的硫化氢在高浓度时会致人死亡。利用潮汐能发电时会造成海域的污染等。在太阳能大规模集中开发利用的地区,可能会造成太阳能的回流,影响局部环境的变化,如气候变化和生态失衡。太阳能电池在生产过程中,需要采用大量的有毒和可燃性气体,如三氢四磷、四硫化硅等。会对居民带来危害。开发利用风能发电时,会造成噪声的危害等。
因此,在开发利用自然能源时,必须充分考虑对局部环境的危害,并制订出预防措施。
4 几个重要的能源环境问题
(1)气候变化。近百年来,地球气候已发生明显变化,主要是全球变暖,其原因就是温室效应。而二氧化碳是引起温室效应的主要气体。温室效应带来的对环境的影响主要是极地冰雪的部分融化、海水变暖和膨胀,海平面上升使沿海居民的安全受到危协。另外带来的是干旱和沙漠化的扩大、旱涝频率上升和虫害增加等。
(2)酸雨的出现。
(3)主要是大气中的二氧化硫和氮氧化合物造成的。酸雨的出现,造成土壤酸化,肥力减退,农作物减产,森林衰亡,植被枯死,水体酸化和水产的影响等。
(4)臭氧层破坏。主要原因是氟里昂的大量使用,矿物能源的消费和生产化肥产生的氧化氮造成的可导致过量辐射的影响。
(5)烟雾。烟雾是燃烧含碳量高的燃料造成的烟雾污染,主要是煤的矿物能源消费排放的影响污染物占百分之八十,烟雾能反射和吸收太阳辐射,严重时会影响农作物的生长造成减产,也直接危害人的身体健康。
参考文献:
【论文摘要】:改革开放以来,沿海地区因为便利的水上交通和丰富的海洋资源,使得经济飞速发展。但在经济发展的同时,我们也应该看到,海洋正在遭受着前所未有的破坏,如何在促进海洋经济发展的同时,让海洋的生态环境得到应有的保护,已成为全世界共同关心的话题。文章就针对海洋经济和海洋环境的相互作用,谈一谈自己的看法。
随着沿海经济的迅猛发展,近海海域遭到越来越严重的污染,使海域环境质量明显下降,生态环境日趋恶化,并对生物资源和人体健康产生有害影响。近海水域的污染已成为世界各国,特别是象我国这样具有相当长的海岸线和众多海湾的国家所共同关心的环境问题。海洋经济的发展还面临严酷的海洋自然环境,海洋灾害直接影响着海洋经济的发展规模、速度和效益,精确预报海洋灾害的发生、发展和应该采取何种防灾、抗灾和减灾工程措施,也成为严重关注的环境问题。为了开发海洋中的空间、矿产、渔业、能源等物质资源,需要在海上进行各类工程建设,在目前科技日益发展的情况下,工程建设的规模日益巨大,这些大规模的工程建设和海洋环境之间的相互作用也将是开发海洋中的一个应引起特别关注的重要问题。为了适应我国海洋经济的快速发展,海洋环境的日益恶化,海洋灾害的频发和海洋工程向大型化发展,近海石油气田的开发,以及海岸带开发过程中的后效问题的研究需要,针对我国重大海洋环境与保护问题开展研究是十分必要和迫切的。
在这方面,重点需要开展的研究课题大体上有三类。第一类课题是海洋环境特征对各类污染物作用的机理和规律研究,第二类课题是海洋工程设施防灾、抗灾和减灾研究,第三类课题是海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用吸防治措施与对策。
一、海洋环境特征
对各类污染物的作用机理和规律研究以海洋流体动力对各类污染物迁移、扩散、转化规律的研究为基础,考虑各种自然环境因素(浪、流、风、光、温度、湿度)、物理因素(扩散、挥发、沉降、吸附、释放)、化学因素、生物因素的作用,揭示污染物在海洋复杂条件下的运动及演变规律,并建立海洋水质预测预报模型。此外,近年来,在我国沿海海域,赤潮频发严重。因此,除了加强赤潮的监测和预报外,也应加强在建立赤潮生长机理和发展规律方面的研究工作。
此项研究应通过现场观测、物理模型实验和数学模拟研究相结合的方法来进行。由于现场观测工作耗资巨大,且受到许多客观条件的限制,所获得的数据往往有许多综合因素的共同作用,很难将其中的单因素影响分离出来,因此,往往只能用它来作为对某一水质预测预报模型进行检验其可行性和精度的一个实例。
用数学模拟方法来建立海洋水质预测预报模型是一个较为有效的方法。目前,在这方面国内外已有不少水质预测预报模型,这些水质预测预报模型大体上都基于以下几方面的模型:水流数学模型;波浪数学模型;液流相互作用模型;近海海域污染物迁移转化数学模型。
在水流数学模型研究方面,对于较大范围的海域,通常可采用深度平均的潮流教学模型,对于紊动影响不显著的海域,可不考虑湍流影响,而对于湍流效应显著的区域,如排污口近区,则应考虑湍流效应。此外,采用坐标变换,可建立一种能够考虑复杂地形和套流效应的三维潮流数学模型,这样才能够较好地重现实际海域的三维潮流特征。在较小范围的水域,水流数学模型可以以N-S方程和通用的k-单流体数学模型。也可以基于多流体模型的基本概念,分别对两相本身的湍流输运规律以及相间相互作用规律进行模拟,建立两相湍浮力分层流的双流体数学模型。
在波浪数学模型研究方面,可应用BI—CGSTAB法求解由椭圆型缓坡方程离散得到的代数方程组,以提高求解效率。从水波发展方程出发,可导出一种用于大区域波浪变形问题的数学模型。通过引入弱非线性波色散关系,可使双曲型缓坡方程能够有效地考虑波浪的非线性效应。对高阶Boussinesq方程的进一步研究,可使方程的色激性从入水到深水都达到很高精度,并提高方程的非线性精度,可以更精确的计算较深水域波浪的非线性特征。
针对带自由表面的波浪场问题,通过把能有效模拟自由面形态的N— S方程和波能平衡方程的结合,可导出一个能考虑破波能量损失的抛物型缓坡疗程,用这个方程可模拟规则波和不规则波破碎引起的波高变化。建立沿岸流数学模型,可模拟海岸上波高变化和破碎波波高、波浪增减水和沿岸流。
在波流相互作用模型的研究方面,对于弱流情形,可采用一种考虑流影响的修正的合流缓坡模型;对于强流情形,可采用在Botssinesq方程中考虑流影响的模型。可以将辐射应力的计算公式与抛物型缓坡方程中的待求变量联系起来,建立一种辐射应力计算的新方法,用该方法可对较大区域均匀斜坡地形上的波浪辐射应力进行数值模拟。
在近海海域污染物迁移转化数学模型研究方面,基于N一S方程所建立的深度平均的二维应力一通量代数全场模型,可对非对称潮流作用下的侧向岸边排放问题过分数值模拟。以研究近海海域污染物迁移转化的三维预报系统作为目标,在分析近海环境中各种物理、化学和生物现象的基础上,针对近海海域水污染的特点,从三维湍流模型出发,在动量方程中引入表面风应力、底部切应力以及柯氏力的作用;在输运方程中引入反映物理、化学、生物等作用的源、汇项,可建立一个统一考虑物理、化学和生物等过程综合作用的近海海域污染物迁移转化的三维预报模型,它可为环境评价、水质规划、污染控制以及水域排污工程设计等提供重要的科学依据;同时对确定水域环境容量,从而制定水域环境保护策略,也具有十分重要的理论价值和应用前景。
应该指出,在海洋水质预测预报模型研究方面,数学模拟无疑是一种十分有效的手段,但不论是何种数学模型,其模型中所需的必要参数和边界条件的处理是研究水质模型的技术关键,直接影响到水质模型的科学性和预测能力。而这些必要的数据是无法从数学模型本身来取得的,有些可以通过现场观测来得到,但其中一些最基本的卷数是要通过基本机理的研究才能得到,在这方面物理模型实验研究将是一个有效的手段。
能模拟海洋动力因素的先进实验设备,现代化的量测仪器和测试系统是开展物理模型实验研究的必备条件。进一步完善PIV和LIF的浓度场、速度场同步测量系统,可研究非破碎波浪、破碎波浪及波流相互作用下水流的垂直结构,获得流场中水质点速度的空间分布和时间过程;并同步获得波浪及波流相互作用下浓度场的空间及时间变化过程,可用以分析定量污染物团在波浪及波流相互作用下扩散的基本特征和扩散系数。
二、海洋灾害的精确预报及海洋工程设施防灾、抗灾和减灾的研究
海洋灾害主要包括风暴潮、海浪、海冰、海啸、赤潮及海岸侵蚀等。
90年代以来,我国海洋灾害所造成的损失每年达上百亿元人民币,是世界上海洋灾害最严重的国家之一。海洋工程结构的投资费用很高,一旦发生破坏,将会造成重大的人员伤亡和巨额财产损失。当前我国海洋能源开发与海洋空间利用的绝大部分活动是在近海和极浅海海域。为了保证在这些海域所建造的工程设施能够安全服役免遭破坏,面临的首要问题是弄清这一海域中严酷和复杂多变的环境因素。我国东临西北太平洋,每年出现的台风数目占全球的38%,其中对我国可能造成灾害的台风每年有7—8个。每当台风在我国登陆或接近我国沿海通过时,都会在沿岸局部地区产生风暴潮,形成风暴潮灾害。
在我国北方海域,冬季由于受寒潮影响,沿岸地区每年都有结冰现象,结冰严重的年份则出现冰害。若对这些海洋灾害估计不足将会带来巨大的损失。渤海重叠冰与堆积冰的形成,不但可给结构物以强大的冰压力,而且由于冰激引起的振动作用,也会给海洋平台的使用和安全带来巨大的损害。而冰区溢油的迁移规律及预防和清理技术,至今尚未进行过深入的研究。对近岸大面积冰排和海上浮冰,在波浪、潮汐作用下都会引起海冰的断裂,断裂后冰块的尺度直接影响其对结构物的作用。在渤海海域建造的海洋平台,为了抵抗冰害,往往建成正、倒锥体的结构型式,冰排对锥体结构的冰荷载及与其的动力相互作用,也是目前尚未解决的课题。在海冰力学的研究中,除进行理论分析和数值模拟外,实验研究也是一个重要的手段。在实验研究中,模型冰可采用冻结模型冰和非冻结模型冰来进行,它们各有其优缺点,发展这两种技术是海冰力学研究中的一个课题。
我国是一个多地震的国家,海域中时有地震发生。强烈的地震将有可能是海上工程设施的主要破坏荷载。如果一旦在地震中结构物发生破坏,除其直接经济损失极大外,其次生灾害——火灾、环境污染等的后果也不堪设想。 转贴于
近年环太平洋地区地震的频度和强度都在上升,造成重大灾害。大型海上工程在地震作用下的安全性,特别是抗震防灾的基本原理和减震技术措施需要认真研究。海域中的大型海上水工建筑物在地震作用下的响应和振动破坏机理更有待深入研究。日本阪神地震记录资料表明,地震及由此引发的巨浪共同作用对水中和岸边建筑物造成的破坏十分严重。水工建筑物的这类破坏机理,至今国内外对此都很少研究,且由于试验条件的限制,国内外对此方面的试验研究工作开展极少。这是海上水工建筑物抗震研究中的一个新领域。
海上水工建筑物在长期运行过程中健康状况逐渐恶化,其损伤主要来自两个方面:其一是结构的老化、疲劳、超载、内部损伤(裂缝)、地基沉降变形以及环境的物理化学损伤(低温、冻融、大气侵蚀)等;其二是设计不周或设计标准偏低,施工质量差,原材料不合格,管理维护不善等。大型海上水工建筑物的损伤和事故都将对国民经济的发展造成重大的影响。
因此,发展以下的一些技术和方法将是十分重要的。如在考虑海洋环境荷载在幅值。时间及方向上的随机性所导致结构安全的不确定性情况下,对现役海洋工程结构进行健康诊断和评估剩余可靠度的理论;结构健康状态及损伤检测的新技术和新方法;结构病害治理用的新材料、新技术和新方法;海洋工程结构在多种复杂海洋环境条件下(风、浪、流、冰、地震等)的可靠度和优化理论研究,设计与建造新型抗灾工程结构;研究和设计使海洋工程结构物在设计使用期限内有足够的安全度,而在退役之后又便于拆除的各种工程措施。
为了及时掌握海洋环境的风云变幻和灾害的可能来临,发展海洋环境及灾害的预报技术是非常必要的。为此需要建立以下一些系统,如建立由近海到远海的海洋环境及灾害观测网络、预报与预警系统、沿岸防灾准备和各类应急处理系统;以主要海域和海岸带区域经济发展为背景,进行重点研究,建立数字化的海洋环境信息系统模型与结构;以及建立海岸和近海工程设施防灾减灾数字信息系统,将海岸和近海工程与网络技术人算机技术、遥感技术、地理信息系统、全球定位系统相结合,建立数学物理模型,通过多媒体技术,形象化地描述灾害成因、发生机理、传播规律、模拟灾害破坏的过程,建成智能化的防灾、抗灾和减灾决策支持系统。
三、海洋工程及海洋环境工程与海洋环境的相互作用及防治措施
为了充分利用海洋空间,现代海洋空间利用除传统的港口和海洋运输外,正在向海上人造城市、发电站、海洋公园、海上机场、海底隧道和海底仓储的方向发展。
人们现已在建造或设计海上生产、工作、生活用的各种大型人工岛、超大型浮式海洋结构和海底工程,估计到21世纪,可能出现能容纳10万人的海上人造城市。我国澳门和日本已经在海上建成了人工岛海上机场。为缓解紧张的陆地资源及减少城市噪音等,日本已经于99年8月在东京湾用6块380米长,60米宽的矩形漂浮钢板拼装海上漂浮机场。
由此可见,随着海洋资源与空间的开发利用,各类海上工程建筑物数量不断增多、规模日益复杂和庞大,保证这些海上工程设施的安全运行及采取海洋工程防灾减灾措施将越来越重要。海岸带和近岸海域是各种动力因素最复杂的地区,但同时又是经济活动最为发达的地区,海上工程建设如果考虑不当将会在一定程度上引发环境灾害。工程设施可能破坏原有海岸带的动态平衡,影响岸滩的冲淤变化。海上回填和疏浚会改变海岸的形态,破坏某些海洋生物赖以生存的栖息地,若对含有污染物的疏浚污泥倾抛处理不当则会造成二次污染。海上石油生产中的溢油事故将对海洋环境造成极其严重的污染。日益增多的海上退役工程设施如果不及时处理也将会逐渐成为海上障碍物以致引起公害。海洋工程抗灾减灾的任务是一方面要保证最大限度地减少自然界海洋灾害带来的报失,另一方面又要避免人为造成的海洋环境灾害。
随着人类对海洋资源的不断开发和利用,海洋环境保护与人类生产实践活动协调发展日显重要。如港口开发中的环境问题,主要内容包括:航道、港池开挖、疏浚引起的泥沙输运及其疏浚物抛放对海洋环境的影响,深水港口水工建筑物、大型人工岛、超大型浮式结构的环境和生态影响;破波带及其附近水域沿岸流对物质输运扩散规律研究;大型海岸工程、岸滩保护和整治工程引起的海域环境的变迁和海岸演变;海岸演变、防护及开发利用新概念的原则与理论,如由于工程措施所引起的海岸动力学、生态学、社会经济学及与环境关系的综合分析与协调。
随着沿海大、中型城市经济建设的快速发展,城平建设中的污水深海排放技术,感潮水域污水多点排放漂移扩散研究,天然海湾、人工湖及人工运河的水质交换能力,人工沙滩的保护措施,滩涂围垦对水域环境的影响等,都将是需要认真解决的问题。