時間:2023-06-13 16:18:45
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關(guān)鍵詞:
汽車新能源;汽車節(jié)能;節(jié)能技術(shù)
1我國新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國經(jīng)濟不斷的發(fā)展進步,汽車行業(yè)也得到了大力發(fā)展,成為人們?nèi)粘3鲂兄械闹匾煌üぞ撸瑫r也增大了能源的損耗,油品燃燒所產(chǎn)生的廢氣被直接排放到空氣中,增大了空氣污染的速度。采用新能源代替油品消耗,能夠節(jié)省大量的石油資源,同時在汽車的尾氣排放治理中也取得了理想的成績。因此新能源汽車應(yīng)用得到了高度重視,各大汽車生產(chǎn)企業(yè)在對產(chǎn)品進行設(shè)計時,也會重點考慮在使用中新能源是否能夠得到充分的燃燒,為汽車行駛提供動能。其中應(yīng)用最廣泛的是壓縮混合氣體,配合汽油使用后能夠為汽車行駛提供充足的能量,同時也減少了汽油的損耗量,混合氣體在壓力作用下進入到燃燒裝置中,被點燃后所釋放出的能量可供汽車行駛運行,并且這樣的環(huán)境下所進行的動力傳輸形式更合理,不會造成使用隱患問題。檢測汽車排放尾氣中的成分,可以發(fā)現(xiàn)僅僅有少部分氮氧化合物,排放量在環(huán)保部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。新能源汽車是采用混合能源供應(yīng)形勢來實現(xiàn)動能轉(zhuǎn)換的,由國外傳入到我國,今年來發(fā)展迅速,已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主研究,在國內(nèi)大型汽車生產(chǎn)廠家都得到了很好的應(yīng)用。由于汽車的供能形式發(fā)生轉(zhuǎn)變,在燃燒技術(shù)上自然也有明顯的變化,充分運用HCCI模式,能夠在基層中形成穩(wěn)定的傳輸體系,在燃燒氣體被傳輸前,就已經(jīng)進行了壓縮,提升混合氣體的濃度,這樣在啟動的瞬間動力能夠達到甚至超過單一油品功能標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)燃機中的傳輸流程有所增加,但燃燒以及動能傳輸?shù)臅r間卻并沒有增加,這是新能源汽車中獨有的優(yōu)勢。
2新能源汽車的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用
2.1混合動力汽車
電能作為新型清潔能源在汽車設(shè)計生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到了大力應(yīng)用,處于清潔自然能源,混合動力是新能源汽車中常見的能源供應(yīng)形式。通常情況下是將多種能源混合應(yīng)用,汽油、天然氣以及電能。這樣的功能形式下將汽車不同區(qū)域的能源需求詳細區(qū)分,雖然是混合動力,但燃料仍然是獨立存儲的,同時功能達到汽車的形式能量需求,在這樣的供能形式下汽車得到了穩(wěn)定的動力,能夠滿足各類行駛需求。燃燒油品不但行駛成本增大,同時也會造成排放尾氣中污染物質(zhì)含量超標(biāo)。新能源汽車行駛中只燃燒少量油品,結(jié)合電能共同使用,這樣在總的能量輸出上是不會發(fā)生變化的,同時也節(jié)省了大量的石油資源。電能存儲需要蓄電池的參與,設(shè)計階段對蓄電池的使用年限進行了嚴格的檢驗,避免汽車更換的廢品造成環(huán)境污染。汽車駕駛?cè)藛T可以自由的切換供能形式,在電能與油品方面,人群基數(shù)較大的市區(qū)內(nèi)應(yīng)用電能,這樣就不會排放出尾氣,在路面狀況比較復(fù)雜的野外區(qū)域應(yīng)用汽油供能形式,能夠節(jié)省行駛時間。
2.2電動汽車
風(fēng)力發(fā)電以及太陽能發(fā)電技術(shù)逐漸的完善,使得電能成為新能源汽車設(shè)計階段首要考慮的,電能汽車產(chǎn)品也逐漸增多。以電能為消耗能源來實現(xiàn)汽車行駛供能需要對車載蓄電池進行設(shè)計,盡量在滿足蓄電需求的前提下減小體積,這樣汽車的外觀設(shè)計也有更大的發(fā)展空間。在系統(tǒng)內(nèi)部電能被轉(zhuǎn)換成為動能,帶動發(fā)動機設(shè)備運轉(zhuǎn),汽車達到了行駛的能源供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),進而驅(qū)動行駛。隨著新能源汽車生產(chǎn)以及使用數(shù)量不斷的增大,城市內(nèi)也建立了大量的充電站,可以為汽車的蓄電池補充電能。電動汽車可以做到零污染零排放,這一點是柴油以及汽油汽車所不能實現(xiàn)的,所補充的電能也由清潔環(huán)保的方法所生產(chǎn)出來,符合能源可持續(xù)發(fā)展理念。目前的設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)能夠達到合理的充電間隔時間,并且動能也完全能夠達到行駛需求標(biāo)準(zhǔn)。不過電能汽車也存在一些需要改進的缺點,蓄電池部分的體積大重量大都會影響到汽車行駛速率,并且蓄電池的使用壽命是有限的,反復(fù)充電一段時間后,需要更換新的電池裝置,增大了使用階段的成本投入,相信在未來的技術(shù)發(fā)展中上述問題都能夠得到更合理的解決。
2.3燃料電池汽車
燃料電池是通過氣體燃燒反應(yīng)來為汽車行駛提供能量的,與傳統(tǒng)的功能形式不同,在使用階段會將預(yù)存的氫氣與空氣中的氧氣相互結(jié)合。這兩種氣體混合后得到的氣體具有可燃性,被點燃后所釋放出的能源補充給電池,使電能永遠更持續(xù)長久的能量,解決運行使用解讀所遇到的不合理問題。這種功能方式中所產(chǎn)生的尾氣排放僅僅是水分,并不會產(chǎn)生污染物質(zhì),符合汽車節(jié)能設(shè)計理念。采用該種供能模式的汽車需要安裝蓄電池,氫氣存儲裝置,運行使用的成本較低,但這些基礎(chǔ)設(shè)施的安全所占有的體積比較大,限制了對汽車外形的美觀設(shè)計,該技術(shù)目前正在全面研究中,僅僅在小范圍內(nèi)投入使用,完全研究成功后,必然能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)功能模式,成為新能源汽車的未來發(fā)展方向。
3新能源汽車技術(shù)發(fā)展中的建議
面對新能源汽車對我國發(fā)展帶來的好處,政府需要在新能源汽車的發(fā)展道路中起到主導(dǎo)作用,通過宏觀調(diào)控來整合國內(nèi)有限的資源,從而高效的發(fā)展我國新能源技術(shù)。從新能源汽車節(jié)能方面進行突破,避免在傳統(tǒng)汽車發(fā)展過程中所走過的彎路。同時在我國自主研發(fā)的基礎(chǔ)上,鼓勵國外投資者對國內(nèi)的汽車企業(yè)進行投資,增強與國際一流新能源汽車廠商的技術(shù)交流,提升世界影響力。
4結(jié)語
新能源汽車的研發(fā)對我國的汽車工業(yè)發(fā)展來說是一個非常好的機會。通過大力發(fā)展新能源汽車,可以大幅度縮小我國汽車行業(yè)與世界汽車行業(yè)之間的差距。隨著國家政策對新能源汽車的支持不斷加大,我們應(yīng)積極響應(yīng),通過自主研發(fā)與整合資源,切實促進我國新能源汽車健康、快速的發(fā)展。
作者:范志強 杜闖 董天宇 單位:沈陽理工大學(xué)汽車與交通學(xué)院
目前,全球升溫的情況越來越嚴重,世界各地的環(huán)境也在急劇惡化,導(dǎo)致這種情況的其中一個重要原因就是人們使用汽車出行的頻率越來越高。汽車尾氣的排放以及燃油的消耗,對世界的環(huán)境污染問題和能源不足問題產(chǎn)生著重要的影響。如果要解決問題,則需要從汽車的新能源以及節(jié)能技術(shù)方面下手,來減輕汽車出行對環(huán)境方面帶來的污染,以及找到新的能源來替代原有的燃料。
1現(xiàn)有汽車能源環(huán)境污染分析
傳統(tǒng)的汽車燃料主要包括:汽油、柴油等。這些燃料燃燒后帶來的污染物主要有一氧化碳、二氧化碳和醛類等。其中,甲醛會對人體造成十分大的傷害。甲醛屬于刺激性氣體,對呼吸道、眼睛都會產(chǎn)生刺激性作用,在甲醛濃度較高的地方,人還會出現(xiàn)頭暈、惡心、嘔吐、胸痛和咳嗽等癥狀。丙烯醛也屬于刺激性氣體,會給支氣管細胞、眼睛、呼吸道等帶來刺激和損害。而一氧化碳和二氧化碳帶來的危害則主要是環(huán)境危害。
2節(jié)能技術(shù)研究
隨著人們出行使用汽車的頻率越來越高,人們對燃料的消耗也越來越多,地球上的能源已經(jīng)漸漸不能滿足我們的需求?,F(xiàn)在市面上的大部分汽車節(jié)能技術(shù)不到位,需要耗費大量的能源,要解決這一問題,需研究出更先進、更易用的節(jié)能技術(shù)。
2.1汽車混合動力技術(shù)
混合動力技術(shù)是目前較為先進的節(jié)能技術(shù),是指發(fā)動機和電動機的組合,目前可以分為三類。一是增程式混合動力技術(shù),發(fā)動機只發(fā)電不驅(qū)動,電動機直接驅(qū)動的驅(qū)動方式;二是并聯(lián)式混合動力,發(fā)動機既發(fā)電也驅(qū)動,電動機直接驅(qū)動的驅(qū)動方式;三是混聯(lián)式混合動力,發(fā)動機既驅(qū)動也發(fā)電,由兩個電動機驅(qū)動的驅(qū)動方式。
2.1.1增程式混合動力技術(shù)
增程式混合動力技術(shù)也稱串聯(lián)式混合動力技術(shù),其代表車型是雪佛蘭-沃藍達。這種動力技術(shù)的優(yōu)點有三個:一是只要有燃料就可以行駛,不用擔(dān)心電池的電量不足;二是汽車的電池可以直接充電;三是發(fā)動機能夠在最舒適的轉(zhuǎn)速區(qū)間工作,以保證較低的油耗。但這種動力技術(shù)的缺點也十分明顯,一是由于能源經(jīng)過兩次的轉(zhuǎn)換,其效率偏低;二是由于只有電動機驅(qū)動車輛,所以電動機功率較大,同時為了保證電動機的續(xù)航,對發(fā)動機的功率和電池的容量都有一定的要求。
2.1.2并聯(lián)式混合動力技術(shù)
并聯(lián)式混合動力技術(shù)的代表車型是比亞迪-秦,這款車體內(nèi)有一個發(fā)動機和一個電動機,而且車體內(nèi)的電動機和發(fā)動機都可直接驅(qū)動車輪。這種動力技術(shù)的優(yōu)點有兩點,一是這種動力技術(shù)的成本是最低的,只需要在車內(nèi)安裝電動機和電池;二是其起步扭矩大,會產(chǎn)生較為強烈的推背感。而這種車的缺點也有兩個,一是兩者同時工作的時間不長,不能保持太久的高功率高扭矩;二是在正常的行駛情況下,只有發(fā)動機工作,與其他汽車相比沒有節(jié)省太多的油耗。
2.1.3混聯(lián)式混合動力技術(shù)
混聯(lián)式混合動力技術(shù)的代表車型是凱美瑞尊瑞。混聯(lián)式混合動力技術(shù)更有效地結(jié)合了上面兩種動力技術(shù),在這種技術(shù)中,發(fā)動機的動力由動力分割機進行分割,一部分直接對車輪進行驅(qū)動,而另一部分則被用于發(fā)電,所產(chǎn)生的電能用來驅(qū)動電動機,電動機的使用比例比并聯(lián)式中電動機的使用比例更大。這種動力技術(shù)的優(yōu)點也有兩種:一是擺脫了充電樁的限制;二是能真正實現(xiàn)電動機與發(fā)動機長時間同時工作。其缺點也有兩點,一是結(jié)構(gòu)復(fù)雜而且成本最高;二是汽車的車身重量會有所增加。
2.2汽車壓燃技術(shù)
目前汽車傳統(tǒng)點火方式有兩種,分別是火花塞點火和活塞壓燃點火,活塞壓燃點火的壓縮比更高,而火花塞點火則使發(fā)動機的噪音和工作震動更小。汽車壓燃技術(shù)是將傳統(tǒng)的火花塞點火方式和活塞壓燃點火方式進行結(jié)合,通過提高發(fā)動機的壓縮比,使燃料可以在同一時間內(nèi)燃燒,從而達到提高燃油使用率的目的。采用壓燃技術(shù)能使發(fā)動機的燃燒溫度降低,減少輻射熱傳遞,而且燃燒周期更短,從而達到節(jié)能的目的。
2.3汽車可變排量技術(shù)
可變排量,也稱為切缸工作循環(huán),最早在20世紀80年代被通用汽車公司運用于凱迪拉克汽車上。目前在中國已經(jīng)研究出通過控制發(fā)動機的進氣溫度來控制排量的技術(shù)。這項技術(shù)是根據(jù)空氣冷縮熱脹的原理,在汽車剎車或者怠速時,汽車的熱氣管道會向發(fā)動機輸入熱空氣供內(nèi)燃機燃燒,空氣密度的降低使得在保證理想空燃比的前提下,能夠降低噴油量,而同時因為進氣密度的降低,壓縮進程時壓縮空氣所需的能量也隨之而降低。因此,我們可以在發(fā)動機體積不變的前提下,使汽車在剎車和怠速時降低發(fā)動機的功率,減少噴油,降低排放。
2.4汽車結(jié)構(gòu)節(jié)能技術(shù)分析
汽車的結(jié)構(gòu)和部件的設(shè)計,都對汽車的油耗高低產(chǎn)生著一定的影響。例如更貼近流線型的車身,受到的空氣阻力會更小,也更能節(jié)省能量。下面我們將從汽車的結(jié)構(gòu)方面對汽車的節(jié)能技術(shù)進行分析。
2.4.1車身設(shè)計節(jié)能分析
由于汽車的行駛過程是在空氣中運動的,而空氣自身無時無刻都在運動,因此,汽車與空氣的相對運動會給汽車的行駛帶來阻力。汽車與空氣間的相對運動速度越高,則給汽車行駛帶來的阻力就越大;汽車與空氣間的相對運動速度越低,則給汽車行駛帶來的阻力就越小。想要減小空氣阻力,我們可以從兩個方面入手,分別是減小汽車的空氣阻力系數(shù)以及減小汽車的迎風(fēng)面積。
2.4.2車輛自重節(jié)能分析
相同車輛的油耗一般會隨著車身重量的升高而升高。因此,減輕汽車自身的重量,也會對降低油耗有很大的幫助。應(yīng)用鎂合金、鋁合金等材料來制造汽車,能夠更加有效地降低汽車的車身重量。
3新能源技術(shù)
除了對節(jié)能技術(shù)進行研究,盡快找到更加環(huán)保的新能源也是我們需要關(guān)注的方向之一。
3.1混合動力技術(shù)
目前我們所指的混合動力汽車,一般指使用發(fā)動機和電動機同時作為動力來源的汽車,即油電混合汽車。汽車的行駛功率可以根據(jù)實際的需要由電動機或發(fā)動機單獨提供,也可以由兩者同時提供。相比起傳統(tǒng)的汽車,這種汽車的油耗非常低而且燃料燃燒充分,在當(dāng)前的市場條件下,這種技術(shù)將會得到越來越多的應(yīng)用。
3.2氫動力技術(shù)
氫動力技術(shù)主要應(yīng)用于氫動力汽車。與傳統(tǒng)的動力汽車相比,氫動力汽車不排放尾氣而排放純凈水,從真正意義上實現(xiàn)了零排放,而且可以儲存更多的能源,是一種非常好的技術(shù)。但與此同時,應(yīng)用這種技術(shù)的車輛與傳統(tǒng)車輛相比,成本高于20%。作為未來汽車發(fā)展的一個重要方向,氫動力技術(shù)有很多的優(yōu)點。一是能源轉(zhuǎn)化效率高,氫動力技術(shù)的能源轉(zhuǎn)化效率為60%~80%,是傳統(tǒng)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)化效率的2~3倍。而且氫動力電池本身不參加化學(xué)反應(yīng),沒有損耗,燃料電池在工作的時候沒有噪音和震動,因此,這種技術(shù)已經(jīng)成為目前新能源研究的一個重要方向。
3.3燃料電池技術(shù)
燃料電池汽車也可以看作電動汽車的一種,但與電動汽車不同的是,燃料電池汽車不需要充電,在汽車沒有電的時候,只需要給電池裝滿燃料就可以了。和普通的電池相比,燃料電池的特點在于可以自行補充燃料,而不需要反復(fù)充電。這種技術(shù)的原理是,氫在燃料電池中與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng),以此產(chǎn)生出電能,來推動電動機工作。燃料電池具有以下優(yōu)點:一是不排放廢氣,直接減少了溫室氣體的排放;二是提高發(fā)動機的燃燒效率;三是沒有噪音、運行平穩(wěn),減少了噪音污染;四是提高了燃料的經(jīng)濟性;五是減少了汽車的機油或者汽油泄露帶來的對水資源的污染。燃料電池的技術(shù)核心主要包括控制器技術(shù)、電機技術(shù)與電池技術(shù)。
4汽車節(jié)能技術(shù)應(yīng)用——以卡羅拉雙擎為例
下面我們對卡羅拉雙擎進行分析??_拉雙擎是豐田旗下的一款油電混合動力汽車,這款汽車的動力由發(fā)動機和電動機共同提供,卡羅拉雙擎在啟動時只用電動機進行啟動,這時的發(fā)電機不工作,而在加速時,則由發(fā)動機和電動機共同提供動力,以提供更強的加速性能,同時在減速和制動時可以回收能量,給電池充電。從節(jié)油方面來看,卡羅拉雙擎的發(fā)動機燃燒效率達到38%,比目前市面上大部分汽車的燃燒效率都高。因為汽車的熱燃燒效率直接影響著發(fā)動機的輸出功率,因此燃燒效率越高,汽車的節(jié)油性能也就越好。與傳統(tǒng)汽車相比,這款汽車可以智能控制發(fā)動機,從而達到有效延長發(fā)動機壽命的目的,而且其日常維護方式跟普通汽車差不多,對于車主而言也十分方便。
5結(jié)語
根據(jù)上面的分析我們可以知道,目前市面上已經(jīng)有著很多的節(jié)能方法。隨著人們對環(huán)境的日益重視,這一方面在將來也一定會有更大的提高。我們也需要持續(xù)關(guān)注這一方面的發(fā)展,只有生活質(zhì)量和環(huán)境質(zhì)量共同提高,我們的社會才會有更好的發(fā)展。
作者:臧秀源 單位:中山市中等專業(yè)學(xué)校
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2016.13.054
1 我國新能源汽車的發(fā)展現(xiàn)狀
隨著我國經(jīng)濟不斷的發(fā)展進步,汽車行業(yè)也得到了大力發(fā)展,成為人們?nèi)粘3鲂兄械闹匾煌üぞ?,但同時也增大了能源的損耗,油品燃燒所產(chǎn)生的廢氣被直接排放到空氣中,增大了空氣污染的速度。采用新能源代替油品消耗,能夠節(jié)省大量的石油資源,同時在汽車的尾氣排放治理中也取得了理想的成績。因此新能源汽車應(yīng)用得到了高度重視,各大汽車生產(chǎn)企業(yè)在對產(chǎn)品進行設(shè)計時,也會重點考慮在使用中新能源是否能夠得到充分的燃燒,為汽車行駛提供動能。其中應(yīng)用最廣泛的是壓縮混合氣體,配合汽油使用后能夠為汽車行駛提供充足的能量,同時也減少了汽油的損耗量,混合氣體在壓力作用下進入到燃燒裝置中,被點燃后所釋放出的能量可供汽車行駛運行,并且這樣的環(huán)境下所進行的動力傳輸形式更合理,不會造成使用隱患問題。檢測汽車排放尾氣中的成分,可以發(fā)現(xiàn)僅僅有少部分氮氧化合物,排放量在環(huán)保部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)。新能源汽車是采用混合能源供應(yīng)形勢來實現(xiàn)動能轉(zhuǎn)換的,由國外傳入到我國,今年來發(fā)展迅速,已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)自主研究,在國內(nèi)大型汽車生產(chǎn)廠家都得到了很好的應(yīng)用。由于汽車的供能形式發(fā)生轉(zhuǎn)變,在燃燒技術(shù)上自然也有明顯的變化,充分運用HCCI模式,能夠在基層中形成穩(wěn)定的傳輸體系,在燃燒氣體被傳輸前,就已經(jīng)進行了壓縮,提升混合氣體的濃度,這樣在啟動的瞬間動力能夠達到甚至超過單一油品功能標(biāo)準(zhǔn),內(nèi)燃機中的傳輸流程有所增加,但燃燒以及動能傳輸?shù)臅r間卻并沒有增加,這是新能源汽車中獨有的優(yōu)勢。
2 新能源汽車的節(jié)能技術(shù)應(yīng)用
2.1 混合動力汽車
電能作為新型清潔能源在汽車設(shè)計生產(chǎn)環(huán)節(jié)得到了大力應(yīng)用,處于清潔自然能源,混合動力是新能源汽車中常見的能源供應(yīng)形式。通常情況下是將多種能源混合應(yīng)用,汽油、天然氣以及電能。這樣的功能形式下將汽車不同區(qū)域的能源需求詳細區(qū)分,雖然是混合動力,但燃料仍然是獨立存儲的,同時功能達到汽車的形式能量需求,在這樣的供能形式下汽車得到了穩(wěn)定的動力,能夠滿足各類行駛需求。燃燒油品不但行駛成本增大,同時也會造成排放尾氣中污染物質(zhì)含量超標(biāo)。新能源汽車行駛中只燃燒少量油品,結(jié)合電能共同使用,這樣在總的能量輸出上是不會發(fā)生變化的,同時也節(jié)省了大量的石油資源。電能存儲需要蓄電池的參與,設(shè)計階段對蓄電池的使用年限進行了嚴格的檢驗,避免汽車更換的廢品造成環(huán)境污染。汽車駕駛?cè)藛T可以自由的切換供能形式,在電能與油品方面,人群基數(shù)較大的市區(qū)內(nèi)應(yīng)用電能,這樣就不會排放出尾氣,在路面狀況比較復(fù)雜的野外區(qū)域應(yīng)用汽油供能形式,能夠節(jié)省行駛時間。
2.2 電動汽車
風(fēng)力發(fā)電以及太陽能發(fā)電技術(shù)逐漸的完善,使得電能成為新能源汽車設(shè)計階段首要考慮的,電能汽車產(chǎn)品也逐漸增多。以電能為消耗能源來實現(xiàn)汽車行駛供能需要對車載蓄電池進行設(shè)計,盡量在滿足蓄電需求的前提下減小體積,這樣汽車的外觀設(shè)計也有更大的發(fā)展空間。在系統(tǒng)內(nèi)部電能被轉(zhuǎn)換成為動能,帶動發(fā)動機設(shè)備運轉(zhuǎn),汽車達到了行駛的能源供應(yīng)標(biāo)準(zhǔn),進而驅(qū)動行駛。隨著新能源汽車生產(chǎn)以及使用數(shù)量不斷的增大,城市內(nèi)也建立了大量的充電站,可以為汽車的蓄電池補充電能。電動汽車可以做到零污染零排放,這一點是柴油以及汽油汽車所不能實現(xiàn)的,所補充的電能也由清潔環(huán)保的方法所生產(chǎn)出來,符合能源可持續(xù)發(fā)展理念。目前的設(shè)計生產(chǎn)技術(shù)能夠達到合理的充電間隔時間,并且動能也完全能夠達到行駛需求標(biāo)準(zhǔn)。不過電能汽車也存在一些需要改進的缺點,蓄電池部分的體積大重量大都會影響到汽車行駛速率,并且蓄電池的使用壽命是有限的,反復(fù)充電一段時間后,需要更換新的電池裝置,增大了使用階段的成本投入,相信在未來的技術(shù)發(fā)展中上述問題都能夠得到更合理的解決。
2.3 燃料電池汽車
燃料電池是通過氣體燃燒反應(yīng)來為汽車行駛提供能量的,與傳統(tǒng)的功能形式不同,在使用階段會將預(yù)存的氫氣與空氣中的氧氣相互結(jié)合。這兩種氣體混合后得到的氣體具有可燃性,被點燃后所釋放出的能源補充給電池,使電能永遠更持續(xù)長久的能量,解決運行使用解讀所遇到的不合理問題。這種功能方式中所產(chǎn)生的尾氣排放僅僅是水分,并不會產(chǎn)生污染物質(zhì),符合汽車節(jié)能設(shè)計理念。采用該種供能模式的汽車需要安裝蓄電池,氫氣存儲裝置,運行使用的成本較低,但這些基礎(chǔ)設(shè)施的安全所占有的體積比較大,限制了對汽車外形的美觀設(shè)計,該技術(shù)目前正在全面研究中,僅僅在小范圍內(nèi)投入使用,完全研究成功后,必然能夠代替?zhèn)鹘y(tǒng)功能模式,成為新能源汽車的未來發(fā)展方向。
3 新能源汽車技術(shù)發(fā)展中的建議
面對新能源汽車對我國發(fā)展帶來的好處,政府需要在新能源汽車的發(fā)展道路中起到主導(dǎo)作用,通過宏觀調(diào)控來整合國內(nèi)有限的資源,從而高效的發(fā)展我國新能源技術(shù)。從新能源汽車節(jié)能方面進行突破,避免在傳統(tǒng)汽車發(fā)展過程中所走過的彎路。同時在我國自主研發(fā)的基礎(chǔ)上,鼓勵國外投資者對國內(nèi)的汽車企業(yè)進行投資,增強與國際一流新能源汽車廠商的技術(shù)交流,提升世界影響力。
4 結(jié)語
新能源汽車的研發(fā)對我國的汽車工業(yè)發(fā)展來說是一個非常好的機會。通過大力發(fā)展新能源汽車,可以大幅度縮小我國汽車行業(yè)與世界汽車行業(yè)之間的差距。隨著國家政策對新能源汽車的支持不斷加大,我們應(yīng)積極響應(yīng),通過自主研發(fā)與整合資源,切實促進我國新能源汽車健康、快速的發(fā)展。
參考文獻:
1引言
我國是一個人口大國,隨著經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展,對電力的需求不斷增加,為了追求經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展,實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo),我國開發(fā)了電力新能源,研究了電氣節(jié)能的技術(shù)措施,有效的降低了電能的耗損,以下就對電氣節(jié)能技術(shù)的措施分析以及電力新能源的開發(fā)進行簡單的分析.
2電氣節(jié)能技術(shù)與措施分析
電氣節(jié)能技術(shù)與措施主要是從兩個大的方面進行的:①研究新型的電氣節(jié)能技術(shù)從而降低電能的消耗與損耗;②通過對原有的電氣設(shè)備進行改造,從而降低電能損耗,實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)。
2.1研究新型的電氣節(jié)能技術(shù)降低電能的消耗與損耗
新型的電氣節(jié)能技術(shù)主要為分布式的電力供給,這種供電方式是基于節(jié)能環(huán)保技術(shù)運行的,在使用的過程中,主要是對電力集中的供給,在運行的過程中,主要是在電力用戶的周圍安裝發(fā)電系統(tǒng),從而采用分布式的方法統(tǒng)一集中的進行電力的輸送與供給,采用此種供電方式可以有效的降低電能的消耗,與傳統(tǒng)供電方式相比,具有良好的能源節(jié)約作用,并且采用分布式的電氣節(jié)能技術(shù)可以循環(huán)利用可再生的資源進行電力的輸送,實現(xiàn)能源節(jié)約,環(huán)境保護的目標(biāo)。研究對發(fā)電、儲存能量的電氣節(jié)能技術(shù)的研究,具有較高的實踐價值,通過對熱水器的蓄能與蓄熱技術(shù),空調(diào)的蓄冷技術(shù)措施等的應(yīng)用,可以實現(xiàn)電能的有效轉(zhuǎn)化,以其他能源形式儲存起來,以便在需要工作的時候再轉(zhuǎn)化為電能,實現(xiàn)電能的合理分配與利用,降低了電能的損耗,提高了電能的利用率與使用率,具有較高的節(jié)能環(huán)保效果。
2.2通過對原有的電氣設(shè)備進行改造,降低電能損耗,實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo)
現(xiàn)今,電氣設(shè)備不僅會消耗巨大的能源,還會在使用的過程中,造成一定的能源損耗,所以研究電氣節(jié)能技術(shù),通過對電氣設(shè)備進行改造,調(diào)整原先不合理的地方,從而提高電能的使用率,降低電能的損耗,對電氣設(shè)備進行改進措施主要表現(xiàn)在以下幾個方面:
2.2.1對變壓器設(shè)備進行節(jié)能技術(shù)的改進
在整個電網(wǎng)運行輸送系統(tǒng)中,變壓器是最重要的組成,將節(jié)能技術(shù)應(yīng)用在變壓器設(shè)備的改進上,可以調(diào)節(jié)電壓,實現(xiàn)電能的安全輸送,降低電能的損耗,而對變壓器設(shè)備進行節(jié)能技術(shù)的改進,就是要使變壓器改進為低損耗的設(shè)備。不同的用戶對電力的需求不同,因此不同用戶的電力輸送的電壓也存在著較大的不同,采用變壓器調(diào)節(jié)電壓時,就會造成一定電能的損失,所以研究低損耗的變壓器,對節(jié)約電能具有重要作用,采用非晶合金鐵心構(gòu)成的變壓器具有良好的節(jié)能環(huán)保作用,不僅可以降低電能的損耗,還可以降低成本的支出,具有良好的推廣使用價值。調(diào)整變壓器的參數(shù)可以有效的降低電能的消耗,實現(xiàn)節(jié)能目標(biāo),在電能輸送的過程中,我們要對電力負載進行調(diào)整,改變其運行的方式,降低電能在輸送過程中的損耗。變壓器在運行的過程中們需要加強對各個方面的管理,通過對變壓器進行調(diào)整,可以提高節(jié)能的效果,降低變壓器中的功率損失與消耗,提高電能的利用效率,從而實現(xiàn)節(jié)能環(huán)保的目標(biāo)。
2.2.2對電網(wǎng)運行的配置進行節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用與優(yōu)化
對電網(wǎng)運行的配置進行優(yōu)化與設(shè)置也可以降低電能的損耗,因為在電網(wǎng)運行時,往往會出現(xiàn)無功的電流導(dǎo)致的電能損耗,而對電網(wǎng)運行的優(yōu)化配置就是無功補償,采用節(jié)能技術(shù)措施降低電能的損耗,還可以對電網(wǎng)的功率進行合理的配置與分配,保證變壓器電壓的穩(wěn)定狀態(tài),降低電能損耗。
2.2.3采用節(jié)能技術(shù)減少線路的電力損耗
發(fā)電站是通過輸電線路進行電路的輸送的,很多時候發(fā)電站與電力用戶的距離非常遠,在運輸?shù)倪^程中就會造成線路的電能損耗,輸電線路越長,電力負載就越大,造成的電能耗損也就更大,降低線路的電阻值,可以提高電網(wǎng)系統(tǒng)的功率因數(shù)。在供電營業(yè)區(qū)域內(nèi),要結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展,做好規(guī)劃與布點方面的工作,如負荷密集地變電站電壓等級應(yīng)選110kV及以上為宜,偏遠山區(qū),負荷較輕的地方可采用35kV及以下變電站。線路規(guī)劃要堅持最短距離的原則,減少線路的長度距離,在選擇導(dǎo)線時,要注意規(guī)格的選擇,包括截面積等,選擇截面積較大的導(dǎo)線在某種程度上也能降低能源消耗。在進行輸電線路的架設(shè)時,要對整個區(qū)域進行綜合了解,選用最短路徑的方法降線路電能的損耗。
2.2.4采用節(jié)能技術(shù)實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的環(huán)保與節(jié)能
一般在建筑內(nèi)都是通過空調(diào)系統(tǒng)來實現(xiàn)室內(nèi)溫度的改變與調(diào)節(jié),但是空調(diào)系統(tǒng)會造成極大的能源損耗,所以如何提高空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保就成為電氣技能技術(shù)研究的重要內(nèi)容,要對空調(diào)系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)置,要對空調(diào)系統(tǒng)進行參數(shù)的設(shè)定,選用節(jié)能環(huán)保型的空調(diào),實現(xiàn)節(jié)能控制的目標(biāo)。冰蓄冷技術(shù)是利用夜間電網(wǎng)低谷時間風(fēng)能,利用低價電制冰蓄冷將冷量儲存起來,白天用電高峰時溶水,與冷凍機組共同供冷,而在白天空調(diào)高峰負荷時,將所蓄冰冷量釋放滿足空調(diào)高峰負荷需要的成套技術(shù)。從能源合理分配角度出發(fā)可知,冰蓄冷技術(shù)有效的節(jié)約了能源,節(jié)省了空調(diào)設(shè)備費用,減少制冷主機的裝機容量和功率,利用峰谷分時電價,大量減少運行費用,也降低了總電力負荷,減少電力需求,緩解建設(shè)新電廠(機組)的壓力。此外,冰蓄冷技術(shù)還能節(jié)省用戶對空調(diào)系統(tǒng)的投資、改造、運行維護等費用,降低用戶空調(diào)系統(tǒng)的運行費用冰蓄冷技術(shù)具有良好的節(jié)能減排作用。
3電力新能源的開發(fā)與發(fā)展應(yīng)用
除了電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,還可以開發(fā)電力新能源,實現(xiàn)電能的節(jié)能環(huán)保作用?,F(xiàn)今隨著經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展與進步,我國對電能的需求逐漸升高,但是能源使用比較緊張,如何開發(fā)電力新能源就成為現(xiàn)今能源利用的最重要課題,開發(fā)電力新能源可以緩解能源緊張的現(xiàn)狀,促進經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。近些年來我國對電力新能源的開發(fā)研究力度不斷的加大,也取得了一些進展,開發(fā)使用的新能源有效的緩解了能源緊張的局面,節(jié)約了能源,現(xiàn)今我國電力新能源的開發(fā)與發(fā)展是在機遇與挑戰(zhàn)中并存,以下就對有良好實踐效果的電力新能源進行介紹分析。
3.1風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的應(yīng)用
風(fēng)能作為電力新能源具有良好的節(jié)能效果,對紓解現(xiàn)今能源緊張的現(xiàn)狀提供了積極的作用,利用風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,有效的提高了電能的利用率,現(xiàn)今可以有較多的新能源應(yīng)用在電力能源的開發(fā)與使用中,風(fēng)能的應(yīng)用具有良好的節(jié)能效果。圖4~5是與美國風(fēng)電利用小時數(shù)與發(fā)電量的對比,雖然與美國還存在一定距離,但是也在不斷的進步中。
3.2太陽能轉(zhuǎn)化為電能的應(yīng)用
我國最常見的電力新能源就是太陽能的發(fā)電,主要是采用分布式的太陽能發(fā)電形式,可以滿足用戶對電力的需求,除此之外,還可以將太陽能轉(zhuǎn)化的多余電能傳送到電力系統(tǒng)中,采用太陽能的分布式發(fā)電具有較高的優(yōu)勢價值,不僅可以高效的轉(zhuǎn)化為電能,還可以就地附近進行使用。采用光伏的太陽能發(fā)電,適合分布式的特點,不僅可以為當(dāng)?shù)氐挠脩籼峁┗A(chǔ)的電力能源,還具有良好的節(jié)能環(huán)保作用。電力新能源的開發(fā)與應(yīng)用具有良好的發(fā)展前景,可以促進經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展,通過對電力新能源的不斷開發(fā)與研究,可以減少對資源的過度利用,實現(xiàn)資源節(jié)約與環(huán)境保護的目標(biāo),新能源與傳統(tǒng)的能源相比具有較高的實用價值與推廣價值,污染小,還可以節(jié)約電能,對新能源進行開發(fā)與研究是時代所趨,也是構(gòu)件和諧社會的重要手段。
4結(jié)束語
總之,我國對電力的需求不斷的增加,研究電氣節(jié)能技術(shù)與電力新能源可以舒緩能源緊張的現(xiàn)狀,解決電能的損耗以及資源浪費的問題,具有良好的節(jié)能環(huán)保作用,我們要繼續(xù)研究電氣節(jié)能的技術(shù),加大對電力新能源的開發(fā)與研究,從而促進經(jīng)濟建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。
作者:劉耀華 單位:國網(wǎng)江西省電力公司宜春市袁州區(qū)供電分公司
參考文獻:
[1]郭鑫.電氣節(jié)能技術(shù)與電力新能源的發(fā)展應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù),2014,12(1):22~28.
0.引言
新能源汽車是指采用非常規(guī)的車用燃料作為動力來源,或者是使用常規(guī)的車用燃料采用新型車載動力裝置,綜合車輛的動力控制和驅(qū)動方面的先進技術(shù),形成的技術(shù)原理先進、具有新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)的汽車。新能源汽車包括混合動力汽車、純電動汽車(BEV,包括太陽能汽車)、燃料電池電動汽車(FCEV)、氫發(fā)動機汽車、其他新能源(如高效儲能器)汽車等。
在能源緊缺、環(huán)境污染越來越嚴重的今天,新能源汽車已成為汽車產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的趨勢。我國政府也高度重視,發(fā)展新能源汽車已上升至國家戰(zhàn)略高度。
1.我國新能源汽車發(fā)展現(xiàn)狀
我國汽車工業(yè)走節(jié)能環(huán)保發(fā)展道路,降低汽車排放污染、擺脫對石油依賴,保障國家能源安全、培育后金融危機時代新經(jīng)濟增長點和新型產(chǎn)業(yè)共同決定了發(fā)展新能源汽車的必要性和意義。
我國新能源汽車技術(shù)的發(fā)展歷史可追溯到上世紀90年代初。2001年,我國啟動了“863”計劃電動汽車重大專項,涉及的電動汽車包括3類:純電動、混合動力和燃料電池汽車,并以這3類電動汽車為“三縱”,多能源動力總成控制、驅(qū)動電機、動力蓄電池為“三橫”,建立“三縱三橫”的開局?;靖狭巳虻牟椒?,大體與世界站在同一“起跑線”。
目前,我國已具備發(fā)展新能源汽車的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。經(jīng)過多年的開發(fā),新能源汽車研發(fā)能力由弱變強,3類新能源汽車分別完成了功能樣車、性能樣車和產(chǎn)品樣車試制。在新能源汽車用動力蓄電池、驅(qū)動電機、燃料電池發(fā)動機等關(guān)鍵零部件技術(shù)、電子控制技術(shù)和系統(tǒng)集成技術(shù)上取得了較大進展,已初步形成新能源汽車關(guān)鍵零部件配套產(chǎn)業(yè)鏈。
同時,國家和地方兩層面的政策共同促進新能源汽車發(fā)展;主要整車企業(yè)也逐步重視電動汽車的發(fā)展,不斷加快電動汽車研制開發(fā),將電動汽車納入企業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃,積極著手進行產(chǎn)業(yè)化布局和能力建設(shè);相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)、管理體系已初步建立,為產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ);公眾對新能源汽車的認知度也顯著提升。這使得我國具備了相對好的新能源汽車政策環(huán)境。
2.汽車節(jié)能技術(shù)
2.1汽車混合動力技術(shù)
汽車混合動力技術(shù)是當(dāng)前汽車新能源與節(jié)能技術(shù)中發(fā)展較為成熟的一項技術(shù),也是人們較為熟悉的技術(shù)。在汽車混合動力技術(shù)方面,豐田作為先行者憑借混合動力的環(huán)保理念取得了極好的成級。目前所采用的汽車混合動力技術(shù),有汽油機與電動機混合、柴油機與電動機混合兩種。實際上,混合動力技術(shù)主要是應(yīng)用電動機和發(fā)動機相配合,以獲得加速成和爬坡等工況下所需要的爆發(fā)力,而在汽車高速巡航狀態(tài)時,則減少發(fā)動機出力,從而減少發(fā)動機的油耗。此外,混合動力技術(shù)還有能量回收技術(shù)的應(yīng)用,在汽車制動情況下,可以將制動所產(chǎn)生的熱量進行轉(zhuǎn)變,提供給電動機作為能量。通常情況下,混合動力汽車可以選擇單獨使用電動機驅(qū)動。從電機輸出功率在整個混合動力系統(tǒng)功率中所占的比重來看,可分為混合動力系統(tǒng)、輕混合動力系統(tǒng)、中混合動力系統(tǒng)、完全混合動力系統(tǒng)。第一種混合動力系統(tǒng)所采用的混合動力,是在內(nèi)燃機上增加啟動電機的方是所獲取的,所采用的啟動電機是發(fā)電啟動一體式電動機,以此為基礎(chǔ)控制發(fā)動機啟動和停止。輕混合動力系統(tǒng)則采用集成啟動電機,這一第汽車減速成和制動時,能夠吸收部分能量,而在汽車行駛過程中發(fā)動機則等速運轉(zhuǎn)。中混合動力系統(tǒng)采用高電壓電機,當(dāng)汽車在加入或大負荷狀態(tài)時,電機輔助驅(qū)動以補充發(fā)動機自身功率的不足。完全混合動力系統(tǒng)采用高壓啟動電機,其混合程度可達50%以上,是當(dāng)前混合動力技術(shù)發(fā)展的主要方向。
2.2藍驅(qū)技術(shù)
藍驅(qū)技術(shù)是在原發(fā)動機和車型基礎(chǔ)上進行優(yōu)化,以降低汽車燃油消耗的節(jié)能技術(shù)。相較于普通車型,應(yīng)用藍驅(qū)技術(shù)的車型調(diào)整了變速箱3 擋到5 擋的傳動比,使汽車在高速成巡航狀態(tài)下能夠更省油。同巔,藍驅(qū)技術(shù)還從空氣動力學(xué)原理出發(fā),對車身設(shè)計進行了優(yōu)化,如底盤高度、風(fēng)阻系數(shù)、胎壓、滾動阻力等。
2.3汽車壓燃技術(shù)
目前汽車所采用的往復(fù)式內(nèi)燃機,所采用的燃料主要為汽油和柴油,汽油采用火花塞點火,柴油采用活塞壓燃方式點火,點火方式的不同使得紫油機壓縮比比汽油機更高,燃油效率相對較高,但汽油機所采用的火花塞點火方式,使其發(fā)動機工作震動小,噪音小。汽車壓燃技術(shù)則是將兩種技術(shù)進行融合所產(chǎn)生的新技術(shù),采用汽車壓燃技術(shù)的發(fā)動機,其技術(shù)結(jié)構(gòu)相較于普通發(fā)動機更為復(fù)雜,其壓縮比更高,燃料能在同一時間燃燒,從而提高了燃油使用率,同時由于采用了稀薄的混合氣壓縮點燃, 能有直接通過調(diào)節(jié)噴油量來調(diào)節(jié)扭矩而不用節(jié)氣門。此外,由于采用壓燃技術(shù),發(fā)動機燃燒溫度極低,能有效減少輻射熱傳遞,且燃燒周期短,其燃燒過程更多是化學(xué)反應(yīng),在目前污車節(jié)能技術(shù)中發(fā)展相對成熟。
新能源汽車發(fā)展建議
3.新能源汽車技術(shù)發(fā)展所遇問題的建議
3.1 繼續(xù)加強對傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品的開發(fā)、改進工作
我國在傳統(tǒng)汽車,特別是關(guān)鍵零部件總成方面的開發(fā)、制造等方面還遠落后于歐美日等汽車強國。新能源汽車主要是對傳統(tǒng)汽車的動力系統(tǒng)進行更新改進,傳統(tǒng)汽車搞不好,將來新能源汽車產(chǎn)品也會落后于汽車發(fā)達國家。因此,中國汽車工業(yè)還需繼續(xù)加強對傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品的開發(fā)、改進工作,真正理解汽車的理念。應(yīng)實行推廣新能源汽車和改造傳統(tǒng)汽車產(chǎn)品“兩手抓”的政策,共同促進我國汽車工業(yè)的進步。
3.2 鼓勵并加強國內(nèi)自主研發(fā)、自主創(chuàng)新,掌握核心技術(shù)
發(fā)展新能源汽車產(chǎn)業(yè),投資巨大且短期內(nèi)難以收到回報,單個企業(yè)難以承受沉重負擔(dān),需要國家的支持。面對發(fā)展新能源汽車的巨大投入以及未來的不確定性,政府要起到主導(dǎo)作用,貫徹產(chǎn)、學(xué)、研聯(lián)合攻關(guān)的方針,通過整合國內(nèi)科技、資金和人力資源,集中有限的資金和科研人員,利益共享、風(fēng)險共擔(dān),直接投入資金鼓勵研發(fā)新能源汽車關(guān)鍵的零部件、動力總成,如電池、電動機等,形成標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化[1-3]。一定要在汽車節(jié)能、環(huán)保技術(shù)上面取得突破,掌握核心技術(shù),避免步傳統(tǒng)汽車發(fā)展被動老路:引進-落后-再引進-再落后。
同時,要加大知識產(chǎn)權(quán)保護力度,在堅持自主創(chuàng)新的前提下,鼓勵企業(yè)到海外注冊專利和購買專利,增強產(chǎn)品的技術(shù)創(chuàng)新和競爭力。政府還應(yīng)重視新能源汽車基礎(chǔ)科研投入,因為基礎(chǔ)科研能力強的國家,即使起步晚,發(fā)展也可能后來居上。
4.結(jié)語
發(fā)展新能源汽車對于我國汽車工業(yè)來說是千載難逢的機遇,讓我國汽車工業(yè)可通過對全新領(lǐng)域的探索,跨越傳統(tǒng)汽車領(lǐng)域技術(shù)壁壘,而與世界汽車強國站在同一起跑線上。應(yīng)充分調(diào)動社會各方面的力量,發(fā)揮政策和市場的雙重推動作用,優(yōu)化新能源汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化資源配置,從而促進新能源汽車技術(shù)水平和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展水平的提高,朝新能源汽車強國邁進。
【參考文獻】
中圖分類號:TU984 文獻標(biāo)識碼:A 文章編號:
我們現(xiàn)在應(yīng)用的能源主要是以煤炭、石油、天然氣為主的不可再生能源。這些能源在使用過程中會排放大量的有害物質(zhì)(二氧化碳、硫、氮氧化合物等),是造成大氣污染和生態(tài)環(huán)境破壞的重要原因。因此提倡建筑節(jié)能,減少污染物的排放也是改善生存環(huán)境,提高生活質(zhì)量的一種有效的方法。隨著現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展和人民生活水平的不斷提高,人們追求更加舒適的建筑生活環(huán)境。冬季采暖,夏季空調(diào)都需要能源的供應(yīng)。而在當(dāng)前能源十分緊張的狀況下,節(jié)約建筑能耗就顯得尤為重要了。
1 住宅小區(qū)實施生態(tài)建筑節(jié)能技術(shù)的必要性
為了規(guī)范和指導(dǎo)綠色生態(tài)住宅小區(qū)的建設(shè),建設(shè)部頒布了《綠色生態(tài)住宅小區(qū)建設(shè)要點與技術(shù)導(dǎo)則》,要點與技術(shù)導(dǎo)則,要求綠色生態(tài)住宅在能源和水、氣、聲、光、熱環(huán)境以及綠化等方面符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。可見生態(tài)節(jié)能住宅小區(qū)建設(shè)已經(jīng)成為當(dāng)前我國住區(qū)建設(shè)的重點,而生態(tài)節(jié)能技術(shù)在小區(qū)中的合理應(yīng)用則成為建設(shè)生態(tài)住宅小區(qū)的重中之重。我國建筑耗能高,能源利用效率很低,單位建筑能耗比同等氣候條件下發(fā)達國家高出 2-3倍。我國現(xiàn)階段大力推進建筑節(jié)能處在關(guān)鍵時機,而早在20世紀70年代,建筑節(jié)能概念就被正式提出。建筑節(jié)能的中心就是減少建筑耗能 ,提高建筑中的能源利用效率。
2 住宅小區(qū)實施生態(tài)建筑節(jié)能技術(shù)的具體方式
2.1 圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計
外墻采用保溫隔熱技術(shù),可大幅度提高外墻保溫隔熱性能。即滿足隔熱保溫要求,又便于施工,節(jié)約能源開支。屋面保濕隔熱采用SBS卷材、聚苯乙烯保溫隔熱板技術(shù),施工簡便,質(zhì)量輕,強度高,隔熱效果好,質(zhì)量易保證,保溫隔熱性能長久,維護費用低。 門窗節(jié)能采用優(yōu)質(zhì)斷橋鋁門窗+三玻兩中空玻璃,具有難燃、強度高、耐腐蝕、防潮、防蛀、質(zhì)輕美觀等特點。
2.2 供熱系統(tǒng)設(shè)計
采暖熱源來自城市熱電聯(lián)網(wǎng)集中供熱管網(wǎng),供熱外網(wǎng)采用無溝式直埋敷設(shè)方式,按枝裝布置,設(shè)計按彈性理論。樓內(nèi)采暖采用低溫輻射地板采暖,每戶設(shè)有分戶計量熱表,并通過溫控閥進行調(diào)節(jié)。室內(nèi)采暖系統(tǒng)采用共用立管的分戶獨立系統(tǒng),立管采用同程式。
2.3 電氣設(shè)備節(jié)能
建筑物內(nèi)公共照明采用聲光控延時開關(guān)和節(jié)能燈具,室外照明采用管理中心集中控制,在夜晚不同時段開啟不同數(shù)量的照明燈具,并注意選擇太陽節(jié)能燈。節(jié)約能源,降低能耗,統(tǒng)一管理,提高工效。 小區(qū)應(yīng)采用太陽能路燈和有源電兩用草坪燈,在太陽能充足時不需供電,節(jié)約能源,為綠色環(huán)保產(chǎn)品。其特點為直接利用太陽能照明,節(jié)約能源,節(jié)省費用。
2.4 分體式太陽能熱水器在建筑節(jié)能的應(yīng)用
為了使太陽能與建筑能夠更好的結(jié)合,使太陽能利用與建筑物有機的成為一體。由此產(chǎn)生了“太陽能與建筑一體化設(shè)計”的概念,即從太陽能應(yīng)用技術(shù)和建筑環(huán)境美觀兩方面入手,在開始建筑規(guī)劃設(shè)計時就考慮到太陽能的利用,將其列入涉及內(nèi)容中,使其成為整個建筑的一個有機的組成部分,統(tǒng)一設(shè)計,施工,調(diào)試、驗收后交用戶使用。采用熱管型真空管式太陽能集熱器。如果陰雨天氣或夜間需要使用熱水,則自動或手動啟動電加熱器進行輔助加熱。本系統(tǒng)采用熱水箱與自來水管網(wǎng)對接,頂水使用,利用自來水壓將熱水輸送至衛(wèi)生間、廚房等熱水用水點。與冷水通過混水閥調(diào)至所需溫度。每戶一套系統(tǒng),用水和用電分戶計量,住戶可隨住隨用,無計費糾紛,便于物業(yè)管理。
2.5 節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用
中水利用。中水處理系統(tǒng)主要將小區(qū)所有的生活廢水送入中水站處理,達到《城市污水再生利用 城市雜用水水質(zhì)》(GB/T 18920-2002)標(biāo)準(zhǔn)后回用于沖廁、綠化、道路清掃、洗車。即節(jié)約了用水,又為居民節(jié)省了開支(中水的費用大約是自來水費用的一半)。雨水收集利用。雨水是一種重要的淡水資源,現(xiàn)代國內(nèi)大部分的城市住區(qū)地面為不透水鋪面覆蓋,遇到暴雨形成洪澇災(zāi)害,如果將這些雨水,通過滲水與透水鋪面材料加以收集利用,可以形成數(shù)量可觀的水資源。如對于年將水為600mm的地區(qū),1km2年降水量為60萬m3。城市雨水利用是將雨水通過相關(guān)的技術(shù)加以收集,貯留、利用或滲入地下,增加水資源以涵養(yǎng)地下水,從而有效的防止城市暴雨徑流,恢復(fù)生物多樣性。城市雨水的利用主要為直接利用和間接利用,直接利用主要是通過收集、駐留屋面、路面的雨水、并對不同用途的雨水進行分級處理加以利用。雨水的間接利用主要是通過利用各種滲透性好的材料,使降落到地面的雨水滲入地下,從而改善城市水環(huán)境,使產(chǎn)生良性的水循環(huán)。雨水收集利用綠化為收集道路及住宅屋面雨水到地下水池儲存,經(jīng)過過濾,然后噴灑花草,節(jié)約水資源。 雨水直接滲透綠化為合理調(diào)整道路與綠化和草坪磚的標(biāo)高,使雨水可直接滲透解決部分綠化用水,提高雨水的自用率。
人工濕地污水處理系統(tǒng)是有一些適合污染環(huán)境下生存的以大型水生植物為主的高、低等的生物和處于飽和狀態(tài)的基質(zhì)組成的人工復(fù)合體。其工作原理是讓污、廢水、雨水流經(jīng)濕地,通過水生生物的“新陳代謝”進行分解、吸收,轉(zhuǎn)化、利用,從而達到去除和降低污染物的目的。人工濕地系統(tǒng)是人類通過模仿自然實濕地凈化原理,人為的加強濕地對于污染物的處理功能,從而為人類服務(wù)。
3 新能源的開發(fā)和利用
3.1 新能源的含義和分類
新能源和可再生能源的概念是1981年聯(lián)合國在肯尼亞首都內(nèi)羅畢召開的能源會議上確定的。它不同于目前使用的傳統(tǒng)能源,具有豐富的來源,幾乎是取之不盡,用之不竭,并且對環(huán)境的污染很小,是一種與生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的清潔能源。聯(lián)合國開發(fā)計劃署(UNDP)目前將新能源分為三類:1、大中型水電。2、新可再生能源,包括小水電、太陽能、風(fēng)能、現(xiàn)代生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能?、傳統(tǒng)生物質(zhì)能。
3.2 開發(fā)利用新能源的重要意義
隨著能源需求的不斷增加,地球上不可再生能源的資源將進一步的減少直至枯竭。為了社會的發(fā)展和人類的進步,在提高能源的使用效率,節(jié)約能源的同時還必須要開發(fā)和利用綠色環(huán)保并可再生的新能源。根據(jù)專家預(yù)測,到2060年,全球可再生能源的用量將發(fā)展到能源總用量的50%以上,成為未來能源結(jié)構(gòu)的主要部分。采用新能源是保護生態(tài)環(huán)境,走可持續(xù)發(fā)展道路的重要措施。
3.3 將新能源技術(shù)應(yīng)用于建筑的意義和未來展望
建筑消耗大量能源,當(dāng)前我國建筑業(yè)發(fā)展迅猛,把節(jié)能、綠色環(huán)保、生態(tài)技術(shù)應(yīng)用于工程是建筑發(fā)展的必然趨勢。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿刃滦湍茉丛诮ㄖ系挠行?yīng)用,不僅可以代替資源有限的傳統(tǒng)能源,而且可以減少污染物的排放,保護生態(tài)環(huán)境,它的開發(fā)和利用具有廣闊的前景和深遠的意義。
3 結(jié)束語
以上對建筑節(jié)能和新能源的開發(fā)利用方面作了簡單的分析和研究,建筑節(jié)能和新能源的利用是緩解能源危機、減輕環(huán)境污染、改善生活工作條件、促進經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展的一項根本措施。作為當(dāng)代建筑師,不應(yīng)該只追求建筑造型上的新穎獨特而忽視了能源的浪費。我們應(yīng)建立生態(tài)建筑思想,尊重自然環(huán)境,用科學(xué)技術(shù)、經(jīng)濟效益和社會效益相統(tǒng)一的方法進行規(guī)劃和設(shè)計,將節(jié)能意識貫穿于設(shè)計的每一個環(huán)節(jié),設(shè)計出更多符合時代要求的、高效低能耗的建筑作品,使建筑設(shè)計理念上升到新的高度。
1 電氣節(jié)能措施
1.1 運用新型節(jié)能技術(shù)減少電能消耗
1.1.1 分布式供電技術(shù)
分布式供電是相對于集中式供電而言的,是指將發(fā)電系統(tǒng)以小規(guī)模(數(shù)千瓦至50MW的小型模塊式)、分散式的方式布置在用戶附近.可獨立地輸出電、熱或(和)冷能的系統(tǒng)。較傳統(tǒng)的集中供電,分布式供電沒有或者很低的輸電損耗;另外分布式供電可以利用可再生能源發(fā)電,既節(jié)能又環(huán)保。
1.1.2 電力蓄能節(jié)能技術(shù)
電力蓄能節(jié)能技術(shù)是電力需求側(cè)管理中的一項重要內(nèi)容,通過對以中央空調(diào)蓄冷技術(shù)、中央空調(diào)余熱回收蓄熱技術(shù)、空氣源熱水熱泵蓄熱技術(shù)和電爐鍋蓄熱技術(shù)為代表的蓄能節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用,把電轉(zhuǎn)換為其他能量儲存起來,供需要的時候使用。電力蓄能節(jié)能技術(shù),可把用電低谷時的電能轉(zhuǎn)換成其他能量儲存起來。在用電高峰時釋放使用,有效解決資源浪費問題.提高發(fā)電設(shè)備利用率。
1.2 通過改造電氣設(shè)備減少電能消耗
1.2.1 變壓器的改造
推廣使用低耗損變壓器。在整個電網(wǎng)當(dāng)中,為了適用不同用戶對電力的需求,必須要用電壓器將電壓分級輸入,大量的變壓器的使用,必然造成總功率的損耗。因此將變壓器的損耗降到最低是實現(xiàn)供電系統(tǒng)的節(jié)能措施之一。采用非晶合金鐵芯的變壓器。噪音低、損耗低,空載損耗是常規(guī)變壓器的20%,而且維護簡單,運行費用低,因此推廣適用低耗損變壓器可是有效降低總功損耗。
變壓器參數(shù)優(yōu)化。在傳輸電量相同的條件下,通過擇優(yōu)選取最佳運行方式和調(diào)整負載,是降低變壓器電能損失的有效途徑之一。在變壓器運行過程中,加強供、用電科學(xué)管理。即可達到節(jié)電和提高功率因數(shù)的目的。每臺變壓器其容量、電壓等級、鐵芯材質(zhì)不同,所以有功功率的空載損失和短路損失,無功功率的空載消耗和額定負載消耗的參數(shù)各不相同。因此選擇變壓器的參數(shù)和優(yōu)化變壓器運行方式可以從分析變壓器有功功率損失和損失率的負載特性入手。選擇參數(shù)好的變壓器和最佳組合參數(shù)的變壓器運行,可以降低能耗損失,達到節(jié)能目的。
1.2.2 優(yōu)化電網(wǎng)配置
在電網(wǎng)中通常會有大量無功電流,這直接導(dǎo)致線路損耗增大,變壓器利用率降低,用戶電壓不穩(wěn)定。無功補償是利用技術(shù)措施降低線路損耗的重要措施之一。在有功功率合理分配的同時,做到無功功率的合理分布。無功補償優(yōu)化是通過凋整電網(wǎng)中無功電流的分布,從而達到降低網(wǎng)絡(luò)的有功功率損耗,并使電壓水平保持最好的目的。隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,在高壓無功補償技術(shù)方面,開發(fā)出的新型低壓和高壓無功動態(tài)補償裝置,已經(jīng)研制成功并應(yīng)用到大中小型變電所。新型動態(tài)補償裝置,計算機系統(tǒng)控制,實現(xiàn)了無接點化.不產(chǎn)生諧波,無合閘同流;同時有效減小電壓閃變和防止系統(tǒng)振蕩。并可分相補償.從而達到減少電網(wǎng)能量消耗,提高供電質(zhì)量的效果。
1.2.3 降低線路損耗
當(dāng)電能傳輸時,在電路網(wǎng)絡(luò)中就產(chǎn)生功率損耗,一般來說,其與線路的長度和負載的大小相關(guān)聯(lián)。因此,應(yīng)當(dāng)盡量提高系統(tǒng)的功率因數(shù)、減少導(dǎo)線的電阻,從而降低其損耗。其措施主要有以下幾種:①線路路徑的選擇要合理。為減小導(dǎo)線長度,線路盡可能不走彎路,盡量走直線:②合理選擇導(dǎo)線截面積:導(dǎo)線的截面積大小的確定應(yīng)根據(jù)電流指標(biāo)與經(jīng)濟條件來確定。對于線路較長的電路,在滿足電流以及電壓降要求的情況下,可使導(dǎo)線的截面積加大1~2級:③合理確定電氣用房所在的位置。其遵守的基本原理就是盡量減小供電路徑。
1.2.4 空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能
公共建筑暖通空調(diào)系統(tǒng)的能耗至少占建筑總能耗的50%以上,系統(tǒng)節(jié)能潛力巨大。具體應(yīng)遵循一下原則:機電設(shè)備啟停優(yōu)化控制;變風(fēng)量、變流量系統(tǒng)最優(yōu)控制:冬夏季部分負荷時水泵分設(shè)控制:與冰蓄冷相結(jié)合的低溫送風(fēng)系統(tǒng)控制:參數(shù)設(shè)定節(jié)能控制,包括溫度標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定、焓值控制、利用室內(nèi)C02濃度控制新風(fēng)量等。
2 電力新能源的開發(fā)
面對當(dāng)今國際社會嚴峻的能源形勢,中國政府高度重視新能源的開發(fā)利用,把加快發(fā)展可再生能源作為“十一五”時期能源發(fā)展的一項重要任務(wù)。我國新能源產(chǎn)業(yè)目前呈現(xiàn)良好的發(fā)展前景,預(yù)計到2015年所規(guī)劃的新能源提供的電力、熱水和燃氣終端能源產(chǎn)品的總量將達到4300萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,并將直接拉動相關(guān)行業(yè)的發(fā)展,帶來明顯的環(huán)境效益。新能源的發(fā)展現(xiàn)狀有機遇更有挑戰(zhàn),技術(shù)與經(jīng)濟問題并存。
2.1 風(fēng)能
就風(fēng)電而言,我國規(guī)劃的風(fēng)電基地所在地區(qū)電網(wǎng)規(guī)模偏小,需要依托更高電壓等級、大規(guī)模遠距離輸送因而由此帶來了復(fù)雜的電網(wǎng)技術(shù)和經(jīng)濟問題。大規(guī)模發(fā)展風(fēng)力發(fā)電,使我們不得不面對系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻問題。目前,我國平均峰谷差約為30%,部分地區(qū)達40%,未來還有可能進一步加大:而系統(tǒng)調(diào)峰主要依靠煤電。新能源的大規(guī)模開發(fā),將使得系統(tǒng)調(diào)峰面臨更加嚴峻的考驗。
2.2 太陽能
太陽能發(fā)電技術(shù)的發(fā)展也亟待社會的支持。以天和家園太陽能試點工程為例,若要收回投資成本,則每千瓦時上網(wǎng)電價應(yīng)高于3元,遠遠高于煤電的上網(wǎng)電價:如按現(xiàn)行居民用電價計算,收回投資成本需100年以上。雖然我國光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品組裝能力躋身世界前三,但晶體硅提純、鑄錠切片、逆變控制等核心技術(shù)卻被國外壟斷。中國的光伏產(chǎn)業(yè)“兩頭在外”知識產(chǎn)權(quán)掌握度不高,實質(zhì)上是受制于國外研發(fā)企業(yè)為其“代工”。雖然我國新能源的發(fā)展形勢總體上良好,但其事業(yè)起步晚、發(fā)展快,相關(guān)政策法規(guī)不夠完善,標(biāo)準(zhǔn)體系不夠健全,與電網(wǎng)及其他電源的發(fā)展不夠協(xié)調(diào)。
2.3 大力發(fā)展新能源有助于共建和諧社會
(1)大力發(fā)展新能源可以解決能源危機、緩解運輸緊張局面。即使新能源短期內(nèi)難以占據(jù)能源市場的主要份額,但卻可以很大程度減輕用電壓力,也可以很大程度上減輕電煤緊張的局面,不會出現(xiàn)為了搶運電煤中斷其他貨物的運輸造成的運輸緊張。
(2)大力發(fā)展新能源有利于節(jié)能減排,保護環(huán)境。新能源的迅速崛起將使人們對化石能源需求一定程度上減少,小煤窯的開采就會減少,對周邊環(huán)境的影響也會降低。火力發(fā)電對大氣的污染也會減輕。
(3)大力發(fā)展新能源可以減低通貨膨脹。新能源作為能源的重要提供者后,對傳統(tǒng)能源如煤、石油的需求就會大幅降低,煤和石油的緊缺情況會得到改善:一旦煤的價格下降,電力的價格就會下降,工業(yè)產(chǎn)品價格就會下降。隨之許多生產(chǎn)資料和生活資料價格也可能下降。
3 結(jié)語
我國目前主要還是火電和水力發(fā)電為主,消耗的電能很大,而且也存在著一定的環(huán)保問題,這就要求電氣產(chǎn)業(yè)做好節(jié)能降耗工作,就要考慮降各種主流電能開發(fā)方式的效益,采取一系列實用措施來降低能耗。在進行電氣節(jié)能的同時,前提還是要保證能源的供應(yīng)能夠滿足實際需要,不能單純地追求降低能源損耗而損害了集體利益。作為電氣產(chǎn)業(yè)的工作人員,需要認真研究電氣節(jié)能的新技術(shù)、(下轉(zhuǎn)第61頁)(上接第88頁)新方法,努力為我國電氣節(jié)能和新能源開發(fā)貢獻自己的力量。
【參考文獻】
Abstract: High-rise building electrical system comprises the power supply and distribution system, lighting system, elevator system, elevator system, also includes HVAC system and solar energy, wind energy and other new energy power generation system. The HVAC system in cold cogeneration and " ice " new air conditioning and electrical energy-saving technology, as well as the solar energy and wind energy new energy saving technology for detailed analysis research.
Key words: building electrical air conditioning system; new energy; new technology
1.冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)
冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)原理,是在電力負荷較低的夜間,利用“低谷”區(qū)的電能資源采用制冷機進行制冷,將電能轉(zhuǎn)換為冷量,然后利用冰的潛熱特性,利用相應(yīng)儲存容量將冷量儲存起來。而在電力負荷較高的白天電能需求高峰期,把冰中所儲存的冷量有機釋放出來,以滿足建筑物制冷空調(diào)系統(tǒng)或其它制冷生產(chǎn)工藝的需求,從而達到添補高峰電能供應(yīng)不足、利用峰谷電價差節(jié)省電費、以及降低空調(diào)設(shè)備容量等目的。高層樓宇建筑中廣泛采用冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng),主要是利用水-冰-水轉(zhuǎn)換變成中伴隨著熱量遷移的功能特性,盡可能利用夜間電力負荷低谷區(qū)的廉價電能資源,讓制冷機在最優(yōu)工況條件下運轉(zhuǎn)制冰,將樓宇制冷空調(diào)系統(tǒng)所需全部或部分冷源以潛熱形式儲存于固態(tài)或結(jié)晶狀冰體中,這樣當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)出現(xiàn)過負荷工況時,冰就會自動吸收相應(yīng)熱量融化,以低溫能量水提供空調(diào)系統(tǒng)運轉(zhuǎn)所需的冷源,從而實現(xiàn)將低谷電能資源向高峰電能資源轉(zhuǎn)換的目的,達到電能能源的充分利用,提高空調(diào)制冷設(shè)備的綜合利用率。在現(xiàn)代分時電價的廣泛實施過程中,有效將低谷廉價電能資源轉(zhuǎn)換到高峰時利用,將會取得非常顯著的節(jié)約電費的經(jīng)濟效益。冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)主要包括以下優(yōu)點:
(1)有利于電網(wǎng)峰谷電力負荷調(diào)節(jié),減緩電廠和供配電設(shè)施的供電壓力;
(2)利用冰蓄能技術(shù),在空調(diào)過負荷期間,將冷量水提供給制冷主機,從而減少了制冷主機容量,同時減少空調(diào)系統(tǒng)相應(yīng)的配套系統(tǒng)增容費用,減少了空調(diào)系統(tǒng)綜合投資;
(3)將低谷期的電能資源有效儲存起來,利用電網(wǎng)峰谷荷電價差額,降低空調(diào)系統(tǒng)在高峰期的電能消耗,減少了高層樓宇建筑的空調(diào)運行費用;
(4)冷凍水溫度可以降到1-4℃,從而實現(xiàn)了高層樓宇大溫差、低溫送風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)的構(gòu)造,同時節(jié)省了水、風(fēng)輸送系統(tǒng)的綜合投資和系統(tǒng)能耗;
(5)冰蓄冷空調(diào)相對濕度較低,空調(diào)制冷品質(zhì)得到有效提高,可有效防止常規(guī)中央空調(diào)綜合癥,增強空調(diào)系統(tǒng)的人性化服務(wù)水平;
(6)冰蓄冷空調(diào)系統(tǒng)為高層樓宇空調(diào)系統(tǒng)提供了一個應(yīng)急冷源,從而提高了空調(diào)系統(tǒng)的運行可靠性;
(7)冰蓄冷空調(diào)冷量全年均按一對一配置,系統(tǒng)電能資源綜合利用率較高,節(jié)約空調(diào)系統(tǒng)綜合能耗經(jīng)濟效益十分明顯。
冰蓄冷空調(diào)電氣節(jié)能技術(shù)是高層樓宇建筑削峰填谷、緩解供配電系統(tǒng)電能供應(yīng)壓力和新增用電點矛盾的有效解決節(jié)能降耗解決途徑,在建筑電氣節(jié)能領(lǐng)域具有非常廣泛的應(yīng)用前景,有效推動著建筑節(jié)能工作的順利開展。
2.冷熱電聯(lián)產(chǎn)電氣節(jié)能技術(shù)
冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)(BCHP)技術(shù)是一種建立在能源梯級綜合利用理念的基礎(chǔ)上,集制冷、供熱(建筑物采暖與供熱水)、以及發(fā)電三個過程為一體的多聯(lián)產(chǎn)能量綜合分配利用高效系統(tǒng),與遠程單獨送電工程相比,使能源資源利用效率得到了大大提高。據(jù)大量文獻資料和實際工作經(jīng)驗可知,大型發(fā)電廠的能源綜合利用發(fā)電效率僅有30%~55%,扣除廠用電和電能輸送線損率,到達終端的能源利用效率大約只有35%~47%,而BCHP三聯(lián)產(chǎn)技術(shù)其能源綜合利用效率大約可達80%~90%,且由于三聯(lián)產(chǎn)工程耗能用戶通常較近,幾乎沒有任何電能輸送損耗。對于熱電聯(lián)供系統(tǒng)而言,如果向系統(tǒng)輸入100個單位的能量,則一般可以獲得30個單位的電能輸出,也就是發(fā)電效率為30%;但同時還可以收獲50單位的熱量資源,即獲得50%的熱量,這樣整個系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化率可以高達80%,總能量的損失率大約只有20%。對于常規(guī)獨立能量供應(yīng)系統(tǒng)而言,如果需要30個單位的電能輸出,如果按照能量轉(zhuǎn)換效率為35%計算,則需要85個單位的能量輸入,總損失能量為55個單位;同理如果要獲得50個單位熱量,按照鍋爐能量轉(zhuǎn)換效率為90%計算,則需要大概56個單位的能量輸入,熱轉(zhuǎn)換損失能量約為6個單位。這樣同樣獲得30個單位電能和50個單位熱量,熱電聯(lián)產(chǎn)需要100個單位熱量,而獨立供應(yīng)系統(tǒng)則需要141個熱量,比熱電聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)多消耗41個單位的能童,總的能源利用效率也只有57%,比起熱電產(chǎn)系統(tǒng)的80%要低23個百分點。冷熱電三聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)系統(tǒng)與大型熱電聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)系統(tǒng)相比,熱電聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換效率也沒有冷熱電三聯(lián)產(chǎn)能源轉(zhuǎn)換率高,而且大型熱電聯(lián)產(chǎn)能源供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)還存在輸電線路和供熱管網(wǎng)等能量損失,而冷熱電三聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng)由于能源采用能源就地使用原則,可以減大大減少電能輸配電系統(tǒng)和熱能供熱管網(wǎng)的投資及相應(yīng)能源傳輸損耗,無論從減少綜合投資成本還是從節(jié)能環(huán)保等方面來講,冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)均是十分有利的。有關(guān)專家對冷熱電三聯(lián)產(chǎn)作了一些節(jié)能估算,如果我國從2000年起每年有4%的樓宇建筑的供電、供暖、以及供冷采用BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)供應(yīng)系統(tǒng),從2005年起有25%的新建樓宇建筑到2050年起有50%的新建建筑采用冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)進行能量供應(yīng)的話,則到2020年我國二氧化碳的總排放量將減少19%,若將現(xiàn)有建筑實施冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的比例從4%提高到8%的話,則我國到2020年二氧化碳的總排放量將減少30%,也就是說冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)不僅節(jié)能效果十分明顯,而且其在環(huán)境保護方面的應(yīng)用效果也十分明顯。
對用于高層樓宇建筑物的BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)而言,由于冷暖空調(diào)系統(tǒng)的負荷變動較大,系統(tǒng)不可避免會有相當(dāng)大比例的時間內(nèi)運行在較低負荷工況區(qū),因此在進行BCHP冷熱電三聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計或改造時,應(yīng)采取一些必要的措施(例如增加蓄熱裝置或適當(dāng)蒸汽回注等技術(shù)措施),無論從系統(tǒng)節(jié)能還是經(jīng)濟運行角度均十分必要。BCHP尤其適應(yīng)于一幢樓宇或一個小區(qū)的集中冷熱電聯(lián)供,因此,對于高層樓宇建筑而言具有非常強大的節(jié)能經(jīng)濟效益。上海中心大廈也采用了2.2MW的熱、電、冷三聯(lián)供系統(tǒng),其詳細分析見第五章。
3.風(fēng)能太陽能新能源電氣節(jié)能技術(shù)
在進行新能源電氣節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計時,需要注意風(fēng)能太陽能等新能源與建筑功能結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計。
3.1太陽能電氣節(jié)能技術(shù)
太陽能熱水和采暖電氣節(jié)能技術(shù)目前在建筑中已經(jīng)得到廣泛推廣使用,并獲得較大的節(jié)能效果。由于高層樓宇建筑中光熱利用對太陽能集熱器的安裝角度、采集面積、以及周圍的遮擋物等因素有十分嚴格要求,因此在進行太陽能熱水和采暖系統(tǒng)設(shè)計時,應(yīng)考慮采用太陽能建筑一體化設(shè)計方案,實現(xiàn)太陽能集熱系統(tǒng)與建筑功能結(jié)構(gòu)間完美結(jié)合。根據(jù)工程項目的實際情況,太陽能熱水和采暖系統(tǒng)的光熱采集裝置可以考慮安裝在建筑物坡屋面上,利用樓宇建筑屋頂面積可以解決整個樓宇一部分熱水供應(yīng)需求。
3.2風(fēng)力發(fā)電電氣節(jié)能技術(shù)
開發(fā)可再生綠色能源是建筑節(jié)能工作開展的重要組成部分,風(fēng)能作為一種新型可再生能源,已稱為建筑電氣節(jié)能研究的一個重要課題。在建筑環(huán)境中利用風(fēng)能不僅具有免于輸送的優(yōu)點,所產(chǎn)生的風(fēng)力電能資源可以直接用于高層樓宇建筑本身,而且其具有節(jié)能環(huán)保等特性,有望成為一個城市的節(jié)能環(huán)保工作開展的標(biāo)志性景觀,有效增強市民節(jié)能保護意識。
參考文獻:
“泛能網(wǎng)”構(gòu)建生態(tài)園區(qū)
近年來,關(guān)于生態(tài)園區(qū)、能源生態(tài)城的說法不絕于耳,但很多人并不清楚真正意義上的生態(tài)園區(qū)。這種新型的能源生態(tài)城概念不僅強調(diào)環(huán)境的生態(tài),更關(guān)注能源的生態(tài)。也就是說,更多考慮的是能源的循環(huán),對能量實現(xiàn)梯級利用、余能最大回收,對能源全生命周期進行智能化管理,實現(xiàn)“能源的綜合利用”,并最終將能源全部“榨干吃凈”。
舉個例子,用煤發(fā)電的有效溫度在1000~1300℃之間,如果繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的利用方式,1000℃之下和1300℃以上的煤炭能量就被白白浪費了。這導(dǎo)致能源利用效率低下,同時還會產(chǎn)生極大的環(huán)境污染。
“過去,能源是單一的生產(chǎn),造成效率低下的本質(zhì)是能源、資源和職能的過度浪費,未被開發(fā)的資源錯位。對此,我們提出了一個概念,就是泛能網(wǎng)技術(shù)。它是實現(xiàn)能量流、信息流和非能源物質(zhì)流相互耦合的智能協(xié)同網(wǎng)絡(luò)化技術(shù),關(guān)注能源生產(chǎn)、應(yīng)用、儲運和再生的全過程。”新奧集團首席技術(shù)官甘中學(xué)博士表示,新奧志在建立真正的新能源體系,打造“能源新常態(tài)”。
根據(jù)甘中學(xué)的描述,基于泛能網(wǎng)技術(shù),我們可以看到生態(tài)園區(qū)的內(nèi)能源將呈現(xiàn)一種“智慧”狀態(tài):在園區(qū)內(nèi)天然氣、太陽能、氣電聯(lián)產(chǎn)、煤氣化生產(chǎn)、微藻生物能源、地?zé)岬榷喾N能源生產(chǎn)方式并存,以最佳方式保障整個城市的能源穩(wěn)定供應(yīng)。城市中的泛能站,則將天然氣、電能轉(zhuǎn)化為汽、電、熱等能量,并根據(jù)不同消費載體的能源用量、時間段、使用形式等,實現(xiàn)能源的優(yōu)化補給和調(diào)度。而這些調(diào)度、優(yōu)化、傳輸、使用、流轉(zhuǎn)等環(huán)節(jié),都能在泛能服務(wù)平臺上一覽無余。
這樣的畫面,未來將會在中德生態(tài)園中真實上演。中德生態(tài)園控制性能源詳細規(guī)劃由新奧集團編制,它是利用泛能網(wǎng)技術(shù)將能源、資源和信息耦合在一起,實現(xiàn)區(qū)域內(nèi)的節(jié)能減排和可持續(xù)發(fā)展。在中德生態(tài)園的泛能網(wǎng)規(guī)劃中,我們將建設(shè)一個大型的能源供應(yīng)站,在各個小區(qū)再建一些小型的泛能站,實現(xiàn)1拖N的整體能源供應(yīng)系統(tǒng),保證整個能源系統(tǒng)的穩(wěn)定。
新奧泛能技術(shù)中心技術(shù)人員以辦公和居民用電系統(tǒng)舉例說明:居民用電系統(tǒng)晚上負荷高,白天負荷則接近于零;而辦公用電恰與之相反。原有的居民區(qū)與辦公區(qū)需要分別建設(shè)1個100萬千瓦時的配電設(shè)施才能滿足用電需要,而利用泛能網(wǎng)技術(shù),完全可以各建一個50萬千瓦時的配電設(shè)施,根據(jù)白天居民區(qū)用電少而辦公區(qū)用電多的特點,可以把居民區(qū)盈余能量傳送到辦公區(qū),夜晚則做反向傳送,將辦公區(qū)盈余能量傳回到居民區(qū),如此可以在降低能源設(shè)施建設(shè)成本的前提下,滿足兩個不同區(qū)域的用能需求,從而在總體上減少能源浪費。
技術(shù)創(chuàng)新“制造”能源
在化石能源面臨枯竭的警鐘下,如何利用技術(shù)創(chuàng)新“制造”能源,成為所有政府和能源企業(yè)必須思考的問題。
事實上,能顯著達到節(jié)能減排效果的“能效改進”本身即是一種新的能源。來自國際能源署的報告顯示,工業(yè)部門消耗了世界1/3的能源,而工業(yè)部門中高達1/4的能耗可以通過應(yīng)用節(jié)能技術(shù)和行為優(yōu)化來加以避免。以新奧泛能網(wǎng)技術(shù)為代表的能效改進工程,在應(yīng)用端解決了能源的高效利用問題,在一定意義上等于“增加了”能源。這些被稱為沒有“剪彩”的能效改進工程,雖然不是一種直接性的可再生能源,但是它的意義卻絲毫不亞于新能源的開發(fā)。
當(dāng)然,能效改進并不能徹底解決能源枯竭的問題,如何在能源生產(chǎn)端找更好的新型能源和替代能源?新奧通過不斷創(chuàng)新和探索,形成了清潔能源循環(huán)生產(chǎn)技術(shù)。這是一系列以煤為基礎(chǔ)的清潔轉(zhuǎn)化技術(shù)總稱,主要包括地下氣化、煤催化氣化及微藻生物吸碳技術(shù)等。煤炭通過催化氣化和地下氣化兩種方式,被轉(zhuǎn)化為合成氣,這種合成氣可以直接用于發(fā)電,或轉(zhuǎn)化為甲烷(天然氣的主要成分)等產(chǎn)品,轉(zhuǎn)化過程中產(chǎn)生的二氧化碳、廢水等物質(zhì),通過微藻生物吸碳技術(shù)吸收利用,又可以轉(zhuǎn)化為生物柴油、化工原料及其他高附加值產(chǎn)品。
中圖分類號 F407.2 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1002-2104(2008)03-0108-06
改革開放以來,中國經(jīng)濟持續(xù)快速增長,與之相應(yīng)中國能源的需求也穩(wěn)步增加,從1985年的60 894萬t標(biāo)準(zhǔn)煤增加到2005年的223 319萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,增幅近3.7倍。隨著人口增加、工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程的加快,特別是重化工業(yè)和交通運輸業(yè)的快速發(fā)展,能源需求量大幅上升,經(jīng)濟發(fā)展面臨的能源制約和環(huán)境壓力將更加嚴峻。因此,從定量的角度研究經(jīng)濟增長與能源消費之間的關(guān)系具有重要的現(xiàn)實意義。
目前,學(xué)術(shù)界對經(jīng)濟增長與能源消費定量研究的重點是經(jīng)濟增長與能源消費的互動關(guān)系。Yang(臺灣,2000)、韓智勇等(中國、2004)、Lee(美國,2006)、Mahadevan和AsafuAdjaye(澳大利亞、日本、瑞典等,2007)[1~4]等的研究表明經(jīng)濟增長與能源消費之間存在雙向因果關(guān)系;Masih A.M.M.和 Masih R(馬來西亞、新加坡、菲律賓,1996)、Altinay 和 Karagol(土耳其,2004)[5~6]的研究則表明兩者沒有因果關(guān)系;林伯強等運用協(xié)整和誤差修正模型揭示中國能源消費與經(jīng)濟增長之間的長期均衡關(guān)系和短期波動關(guān)系[7~8]。國內(nèi)外學(xué)者進行的有益探索,已經(jīng)取得了一些很有價值的研究成果,但是在新的歷史階段,節(jié)能減排已經(jīng)被提到了新的高度,能源消費的研究還需要繼續(xù)深入,不僅要了 解經(jīng)濟增長與能源消費之間的因果關(guān)系,而且要分析經(jīng)濟發(fā)展與能源消費之間的內(nèi)在機理,為節(jié)能減排工作提供政策建議。
近年來,隨著我國進入重化工業(yè)加速發(fā)展階段,人們開始不斷深化經(jīng)濟發(fā)展和能源環(huán)境之間的認識。我國長期形成的經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不合理、經(jīng)濟增長質(zhì)量不高的問題依然存在,能源和資源短缺、環(huán)境污染、生態(tài)失衡成為國家工業(yè)化、現(xiàn)代化越來越嚴重的制約因素,所以轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式是貫徹科學(xué)發(fā)展觀的中心環(huán)節(jié),而產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整又是經(jīng)濟發(fā)展方式轉(zhuǎn)變的重點。通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整一方面可以降低高能耗產(chǎn)業(yè)比重,減少能源消費,減輕環(huán)境壓力;另一方面可以提高知識密集型產(chǎn)業(yè)比重,增強創(chuàng)新能力,提高能源效率。
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源消費影響研究的結(jié)果表明,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變化會直接影響能源的消費需求、改變能源的消費結(jié)構(gòu)[9~11],然而,在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、減少能源消費、提高能源效率的過程中,技術(shù)創(chuàng)新是關(guān)鍵因素。技術(shù)創(chuàng)新不僅能夠通過新的生產(chǎn)組合直接提高能源效率,影響能源消費,還會通過新技術(shù)發(fā)展新興產(chǎn)業(yè),改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)等方式間接影響能源消費。但是技術(shù)創(chuàng)新作為影響能源消費的重要因素,一直沒有得到學(xué)界的重視,未被納入到現(xiàn)有的分析框架中。本文試圖建立技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源消費影響的分析模型,通過實證分析中國技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源消費的影響。
1 技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與能源消費分析模型
中國經(jīng)濟的快速增長伴隨著能源消費的急劇增加,在經(jīng)濟增長的過程中,技術(shù)創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源消費將會產(chǎn)生怎樣的影響,是急需要解決的現(xiàn)實問題。本研究在經(jīng)濟增長與能源消費、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與能源消費模型的基礎(chǔ)上,引入技術(shù)創(chuàng)新因素,建立新的分析框架(見圖1)。
該分析框架中各要素之間的關(guān)系相對比較復(fù)雜,首先產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化是促進經(jīng)濟增長的重要途徑,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整一定程度上會影響綜合經(jīng)濟發(fā)展;其次新經(jīng)濟增長理論和知識經(jīng)濟的研究已經(jīng)達成共識,技術(shù)創(chuàng)新是促進經(jīng)濟增長的核心動力,所以技術(shù)創(chuàng)新也會影響經(jīng)濟發(fā)展;最后正如上文所言,技術(shù)創(chuàng)新也會促進產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化。此外,很多文獻已經(jīng)闡述了經(jīng)濟綜合發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整會影響能源消費,技術(shù)創(chuàng)新不僅直接影響能源消費,而且還間接通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟發(fā)展影響能源消費。為了清晰地反映各種因素對于能源消費的影響,這里首先將各種因素進行單獨分析,然后再考慮因素之間的協(xié)同作用?;谏鲜龇治鎏岢龌炯僭O(shè),進而建立技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與能源消費的基本模型。
H1:經(jīng)濟綜合發(fā)展促進能源消費。根據(jù)現(xiàn)有實證研究結(jié)果,經(jīng)濟增長是形成能源消費的重要原因[12~14] 。技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整協(xié)同作用的效果就是經(jīng)濟的綜合發(fā)展,所以這里假設(shè)經(jīng)濟綜合發(fā)展促進能源消費。經(jīng)濟發(fā)展對于能源消費的影響主要由經(jīng)濟發(fā)展模式所決定,以能源和資源消耗驅(qū)動的經(jīng)濟發(fā)展模型,能源消費和經(jīng)濟增長之間的相關(guān)性很高;以創(chuàng)新驅(qū)動的經(jīng)濟發(fā)展模型,能源消費就會和經(jīng)濟增長脫鉤。具體模型如式(1)所示,EC表示能源消費,GDP表示經(jīng)濟綜合發(fā)展。
H2:技術(shù)創(chuàng)新節(jié)約能源消費。1968年羅馬俱樂部提交的研究報告《增長的極限》認為,全球的增長將會因為糧食短缺、能源枯竭、環(huán)境破壞等原因達到極限,并且預(yù)測1992年石油將被消耗怠盡,而避免世界崩潰的最好方法是限制增長,即“零增長”的結(jié)論。實踐表明羅馬俱樂部的預(yù)言沒有實現(xiàn),其主要原因就是技術(shù)進步在改變能源消費結(jié)構(gòu)、提高能源效率等方面發(fā)揮了重要作用。能源消費的增加不僅是需求拉動的結(jié)果,還涉及到能源生產(chǎn)效率、能源消費效率、能源市場價格等多方面的原因。技術(shù)創(chuàng)新在轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式、能源生產(chǎn)方式和能源消費方式中發(fā)揮著無可替代的作用。技術(shù)創(chuàng)新可以通過改造傳統(tǒng)技術(shù)、引進新技術(shù),提高能源生產(chǎn)和消費效率,減少能源消費,還可以通過開發(fā)可再生新能源,替代傳統(tǒng)化石能源,影響能源市場價格和能源消費結(jié)構(gòu)。除此之外,通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的間接影響也很顯著,這里主要考慮直接影響。具體模型如式(2)所示,IN表示技術(shù)創(chuàng)新。
H3:產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級、優(yōu)化減少能源消費。由于不同的產(chǎn)業(yè)(或行業(yè))能源消費水平不同,在產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中,如果能源消費水平高的產(chǎn)業(yè)比重大,整個國民經(jīng)濟的能源消費量就會提高。反之,能源消耗的水平則會下降。中國過去幾次大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整使能源消費水平發(fā)生了很大波動。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化是經(jīng)濟增長方式轉(zhuǎn)變的重要表現(xiàn),同時也是減少能源消費的重要手段。但是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化不是自發(fā)行為,經(jīng)濟發(fā)展階段和技術(shù)創(chuàng)新水平是兩個重要影響因素。任何一個國家的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)都難以逾越其特定的經(jīng)濟發(fā)展階段,所以產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的升級自身就體現(xiàn)了經(jīng)濟發(fā)展,自然會影響到能源消費。具體模型如式(3)所示,IP表示產(chǎn)業(yè)發(fā)展,IP/GDP表示產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
[WTBX]EC=α+β3IP/GDP[WTBZ](3)
H4:經(jīng)濟增長、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整協(xié)同影響能源消費。在單因素分析的基礎(chǔ) 上,還要考慮各因素的協(xié)調(diào)效果。經(jīng)濟增長、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)機構(gòu)調(diào)整是整個經(jīng)濟系統(tǒng)運行的不同側(cè)面,三者存在一定程度的互動關(guān)系,其協(xié)同機理相對比較復(fù)雜,難以簡單判斷影響結(jié)果。從運行機理上看,經(jīng)濟增長從需求總量上對能源消費的影響比較模糊,技術(shù)創(chuàng)新從技術(shù)上節(jié)約能源消費,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化從需求結(jié)構(gòu)上減少能源消費。經(jīng)濟增長、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整三者協(xié)同影響能源消費,具體模型如式(4)所示。
[WTBX]EC=α+β1GDP+β2IN+β3IP/GDP[WTBZ](4)
2 模型指標(biāo)選擇和數(shù)據(jù)來源
對模型進行實證檢驗,需要確定模型中變量的具體指標(biāo)和數(shù)據(jù)來源,本研究選擇的具體指標(biāo)及其解釋如下:
能源消費指標(biāo):能源消費總量是指一定時期內(nèi)全國物質(zhì)生產(chǎn)部門、非物質(zhì)生產(chǎn)部門和生活消費的各種能源的總和,包括原煤和原油及其制品、天然氣、電力,不包括低熱值燃料、生物質(zhì)能和太陽能等的利用。這里的能源消費指標(biāo)不僅包括終端能源消費量,還包括能源加工轉(zhuǎn)換損失量和損失量二部分,也就是通常定量研究使用的指標(biāo)能源消費總量(萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤)(EC);
綜合經(jīng)濟指標(biāo):經(jīng)濟發(fā)展的直接體現(xiàn)就是產(chǎn)出的增加,但是從不同的角度也會有不同的衡量指標(biāo)。國家層面主要是采用國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)相關(guān)指標(biāo),產(chǎn)業(yè)(企業(yè))層面主要采用產(chǎn)業(yè)增加值、產(chǎn)業(yè)利潤率等相關(guān)指標(biāo),個人層面主要采用人均可支配收入、人均消費水平等相關(guān)指標(biāo)。這里主要選擇國家層面的指標(biāo),國內(nèi)生產(chǎn)總值(億元)(GDP)表示經(jīng)濟增長的總量規(guī)模、R&D經(jīng)費支出占國內(nèi)生產(chǎn)總值比重(%)(R&D/GDP)表示技術(shù)進步水平和經(jīng)濟增長質(zhì)量、人均國內(nèi)生產(chǎn)總值(元)(AGDP)表示經(jīng)濟增長的人均規(guī)模。
技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo):技術(shù)創(chuàng)新過程是一個知識創(chuàng)造、流動、應(yīng)用和擴散的過程,從具體時間而言很難進行測度。但是人們?yōu)榱烁玫亓私鈩?chuàng)新能力和創(chuàng)新績效,就采用黑箱的方法忽略創(chuàng)新過程,延續(xù)生產(chǎn)函數(shù)的傳統(tǒng),從創(chuàng)新的投入和產(chǎn)出兩端測量技術(shù)創(chuàng)新。技術(shù)創(chuàng)新投入的指標(biāo)包括R&D經(jīng)費支出和R&D活動人員投入;產(chǎn)出指標(biāo)包括論文、專利、技術(shù)市場成交額和新產(chǎn)品產(chǎn)值等,其中專利是核心指標(biāo),大量的經(jīng)驗研究表明論文、技術(shù)市場成交額等指標(biāo)與專利的相關(guān)性較高,所以通常采用專利作為技術(shù)創(chuàng)新的衡量指標(biāo),這里選擇專利授權(quán)量和發(fā)明專利授權(quán)量作為產(chǎn)出指標(biāo)。技術(shù)創(chuàng)新具體指標(biāo)包括R&D經(jīng)費支出(億元)(R&DC)、R&D活動人員全時當(dāng)量(萬人年)(R&DP)、專利授權(quán)量(件)(Pa)、發(fā)明專利授權(quán)量(件)(IPa)。
產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指標(biāo):產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整是一個動態(tài)過程,所以只能用產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)指標(biāo)進行描述。產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)是指各產(chǎn)業(yè)占所有產(chǎn)業(yè)的比重,通常衡量產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的指標(biāo)有產(chǎn)值、從業(yè)人員數(shù),從業(yè)人員數(shù)通常用來反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)對于就業(yè)和失業(yè)的影響,產(chǎn)值指標(biāo)主要反映經(jīng)濟結(jié)構(gòu)。所以這里采用各產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值占國內(nèi)生產(chǎn)總值的比重反映產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。第一產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(%)(PIP/GDP)、第二產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(%)(SIP/GDP)、第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重(%)(TIP/GDP)、工業(yè)產(chǎn)值比重(%)(In/GDP)、建筑業(yè)產(chǎn)值比重(%)(Co/GDP)、交通運輸倉儲和郵政業(yè)產(chǎn)值比重(%)(TSP/GDP)、批發(fā)與零售業(yè)(%)(WIT/GDP)。
數(shù)據(jù)來源:能源消費、經(jīng)濟綜合和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指標(biāo)數(shù)據(jù)來自《2006年中國統(tǒng)計年鑒》,技術(shù)創(chuàng)新指標(biāo)數(shù)據(jù)來自《2006年中國科技統(tǒng)計年鑒》。
3 模型計量結(jié)果分析
本研究采用1987-2005年中國能源消費、經(jīng)濟、技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的相關(guān)數(shù)據(jù),運用EVIEWS3.1軟件對模型進行了實證分析。在實證分析之前,考慮到原始數(shù)據(jù)的單位和量級存在較大的差異,為了避免數(shù)據(jù)中其他因素的干擾,保證數(shù)據(jù)的平穩(wěn)性,對原始數(shù)據(jù)進行取對數(shù)處理。模型實證具體結(jié)果如表1、表2、表3所示。
為了避免解釋變量之間的多重共線性,建立單變量回歸模型,具體結(jié)果見表1。從表1可以看出,所有的模型擬合度都比較好,F(xiàn)統(tǒng)計量也比較顯著。通過模型1,我們發(fā)現(xiàn)能源消費具有顯著的自相關(guān)性,前期能源消費量將會影響當(dāng)期消費量。從結(jié)果來看,能源消費量滯后一期和滯后二期對當(dāng)期的影響較大,但是一期系數(shù)為正,二期系數(shù)為負。這表明能源消費量的變化受外界的影響比較明顯,自我依賴程度較低,前期對后期的影響時間較短。能源消費不僅受到能源系統(tǒng)自身的影響,需求和供給的大幅度結(jié)構(gòu)性變化都會影響消費變化。
在三個綜合經(jīng)濟變量中,人均國內(nèi)生產(chǎn)總值的顯著性水平不高,說明中國的能源消費并沒有隨著人民生活水平的提高而顯著增加。國內(nèi)生產(chǎn)總值的彈性系數(shù)為0.103,大于R&D/GDP的彈性系數(shù),這一結(jié)果表明我國的經(jīng)濟規(guī)模總量越大、活躍程度越高,對能源的消費需求就越大,但是R&D對于能源消費的影響還比較小?;谏鲜鼋Y(jié)果我們可以看出,中國的經(jīng)濟增長方式主要屬于能源和資源推動型,經(jīng)濟結(jié)構(gòu)不合理的問題依然存在,經(jīng)濟規(guī)模的擴張一定程度上拉動能源消費量的增長,與此同時研發(fā)強度對于能源消費的影響很小,表明研發(fā)支出在推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和提高能源效率方面的貢獻還比較小。
表2為技術(shù)創(chuàng)新對能源消費影響模型的實證結(jié)果。從表2我們可以看出,所有的模型都沒有常數(shù)項,表現(xiàn)在彈性系數(shù)上,能源消費不能獨立于技術(shù)創(chuàng)新而存在。也就是說,能源消費自身是技術(shù)進步的產(chǎn)物,而能源消費節(jié)約也離不開技術(shù)創(chuàng)新活動,兩者關(guān)系非常緊密。從模型5可以看出,R&D經(jīng)費、人員投入和專利產(chǎn)出對能源消費彈性系數(shù)的顯著性水平都比較低,只有發(fā)明專利和能源消費水平呈正相關(guān)關(guān)系。從模型6、7、8、9我們可以得出類似的結(jié)論,發(fā)明專利與能源消費水平呈正相關(guān)關(guān)系。根據(jù)模型假設(shè),技術(shù)創(chuàng)新能力的提升能夠節(jié)約能源消費,但是實證結(jié)果表明發(fā)明專利數(shù)對能源消費影響的系數(shù)為正(雖然比較?。?,發(fā)明專利數(shù)與能源消費同向變動,也就是說技術(shù)創(chuàng)新能力提升并沒有節(jié)約能源消費。
上述分析表明如果直接考察技術(shù)創(chuàng)新與能源消費之間的關(guān)系,中國的技術(shù)創(chuàng)新對于能源消費的影響還比較小,并且處于技術(shù)創(chuàng)新與能源消費的同步上升期。中國在能源領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新力量還比較薄弱,能源領(lǐng)域技術(shù)進步比較緩慢,急需要加強。但是我們應(yīng)該看到技術(shù)創(chuàng)新一方面是直接作用于能源消費領(lǐng)域,提高能源效率,另一方面是通過對產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和經(jīng)濟增長的影響,間接影響能源消費。技術(shù)創(chuàng)新對于能源消費的間接影響還有待進一步考察。筆者認為隨著技術(shù)創(chuàng)新能力的增強,兩者之間的關(guān)系應(yīng)該有一個拐點,呈現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新與能源消費脫鉤的情況。
表3為產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源消費影響模型的實證結(jié)果。從模型10可以看出,第一產(chǎn)業(yè)和第二產(chǎn)業(yè)的彈性系數(shù)都不太顯著,第三產(chǎn)業(yè)比重和能源消費呈正相關(guān)關(guān)系。從模型11、12可以看出,在有滯后項的情況下,各產(chǎn)業(yè)與能源消費的彈性系數(shù)都不顯著;在沒有滯后項的情況下,只有交通運輸倉儲和郵政業(yè)對應(yīng)的彈性系數(shù)比較顯著。根據(jù)模型12,第一產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、批發(fā)與零售業(yè)的彈性系數(shù)為負,而工業(yè)的彈性系數(shù)為正,完全驗證了模型假設(shè)。第一產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、批發(fā)與零售業(yè)能源消耗相對較少,所以這些產(chǎn)業(yè)的比重上升將會減少能源消費;工業(yè)是國家能源消費的重點,工業(yè)產(chǎn)值比重對能源消費的彈性系數(shù)達到了4.213。這表明中國的工業(yè)發(fā)展還處于粗放型階段,工業(yè)產(chǎn)值增加主要依賴人力、資本和能源投入,知識和技術(shù)投入較少,工業(yè)整體技術(shù)創(chuàng)新能力較弱。
式(5)為模型13,模型的擬合度R2=0.993 ,DW檢驗值=2.16 ,F(xiàn)統(tǒng)計量顯著性水平=0.0000。從式(5)可以看出在多變量協(xié)同作用的情況下,各變量的彈性系數(shù)有較大變化,其中專利和第三產(chǎn)業(yè)的彈性系數(shù)為負,即專利授權(quán)量增加能夠節(jié)約能源消費,第三產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值比重的增加能夠減少能源消費。這表明技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整協(xié)同作用的情況,有利于減少能源消費,技術(shù)創(chuàng)新通過革新產(chǎn)業(yè)設(shè)備和改變產(chǎn)品工藝而節(jié)約能源,同時也說明中國的技術(shù)進步對能源消費間接影響比直接影響更顯著。技術(shù)創(chuàng)新在提供優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升產(chǎn)業(yè)競爭力的同時也節(jié)約了能源消費。
式(6)為模型14,擬合度R2=0.997,DW檢驗值=2.86,F(xiàn)統(tǒng)計量顯著性水平=0.0000。從式(6)可以看出,在三次產(chǎn)業(yè)進一步細化后的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整綜合模型中,交通運輸倉儲和郵政業(yè)對能源消費的彈性系數(shù)為負,而批發(fā)與零售業(yè)的彈性系數(shù)為正。其余變量雖然彈性系數(shù)有所變化,但是符號沒有改變。該結(jié)果和表3分析有所出入,技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)之間作用機理比較復(fù)雜,該結(jié)果的解釋有待進一步的深入探討。
4 簡要結(jié)論和政策建議
通過上述分析我們可以得出以下簡要結(jié)論:
(1)能源消費具有一定的自相關(guān)性,前期消費將會影響后期消費,但是影響時間較短。從能源系統(tǒng)自身來看,能源消費應(yīng)該存在一定的路徑依賴,具有顯著的自相關(guān)現(xiàn)象,但是就實證結(jié)果而言,目前的能源消費受到眾多系統(tǒng)外因素的沖擊。中國的能源消費不可再生化石能源占絕大多數(shù),可再生能源比例相對較小,這一能源消費結(jié)構(gòu)決定了能源消費量很大程度上依賴國家固有的資源稟賦和國際能源市場的變化,通過技術(shù)創(chuàng)新提高可再生能源消費結(jié)構(gòu)是提高能源消費系統(tǒng)穩(wěn)定性的基本路徑。
(2)經(jīng)濟增長是拉動能源需求、增加能源消費的重要因素。中國正處于重化工業(yè)發(fā)展階段,工業(yè)仍然是經(jīng)濟發(fā)展的主導(dǎo),并且仍然是粗放型的工業(yè)發(fā)展模式,所以經(jīng)濟規(guī)模的擴張,勢必會拉動能源需求、增加能源消費。正如前文所述,經(jīng)濟結(jié)構(gòu)是影響能源消費的重要因素,當(dāng)知識密集型產(chǎn)業(yè)成為經(jīng)濟的主導(dǎo)部門,經(jīng)濟增長將會和能源消費脫鉤,經(jīng)濟規(guī)模的擴展將不會出現(xiàn)能源約束和環(huán)境壓力。所以節(jié)約能源消費,根本上是要轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式,將知識作為社會生產(chǎn)的核心要素,建設(shè)創(chuàng)新驅(qū)動的國家發(fā)展模式。
(3)技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整對能源消費產(chǎn)生協(xié)同作用。技術(shù)創(chuàng)新能力提高(專利授權(quán)量增加)一定程度上能夠節(jié)約能源消費,第一產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)、批發(fā)與零售業(yè)產(chǎn)值比重的增加能夠減少能源消費,工業(yè)產(chǎn)值比重的增加對能源消費的影響較大。從實證結(jié)果來看,技術(shù)創(chuàng)新對于能源消費的直接影響并不顯著,但是與產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的協(xié)同作用比較顯著。這充分說明技術(shù)創(chuàng)新對于能源消費的影響不僅局限在提高能源效率,而且還體現(xiàn)在很多其他的方面,包括對于經(jīng)濟發(fā)展方式的改變、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的影響等。同時也表明,技術(shù)創(chuàng)新是經(jīng)濟增長、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整與能源消費關(guān)系分析的關(guān)鍵因素。
據(jù)此筆者認為,在中國經(jīng)濟高速增長的情況下,降低能耗、減少能源消費,使經(jīng)濟增長和能源消費脫鉤的重要途徑是基于技術(shù)創(chuàng)新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級和優(yōu)化,轉(zhuǎn)變經(jīng)濟增長方式。首先通過技術(shù)創(chuàng)新,把依賴人力、資本和能源投入的外延式發(fā)展,轉(zhuǎn)變?yōu)橐蕾囍R和技術(shù)的內(nèi)涵式發(fā)展,在工業(yè)領(lǐng)域積極倡導(dǎo)并幫助企業(yè)來自覺、合理、有效地使用能源,關(guān)閉那些嚴重浪費能源的企業(yè)和工廠;其次大力發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)、現(xiàn)代服務(wù)業(yè)等知識密集型產(chǎn)業(yè),通過高新技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè),促進產(chǎn)業(yè)升級和優(yōu)化;最后大力扶植和鼓勵節(jié)能型企業(yè),要加大和鼓勵對節(jié)能技術(shù)的投資,直接通過能源技術(shù)創(chuàng)新,提高能源使用效率,同時通過立法來監(jiān)督維護能源合理有序的開發(fā)利用。
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