新能源技術的研究綜述

張 甲，席 靜，胡久平

(蘭州石化職業技術學院 應用化學工程學院，甘肅 蘭州 730000)

新能源又被稱為非常規能源，廣義上的新能源是包括太陽能、風能、生物質能、地熱能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出來的生物燃料和氫所產生的能量，還包括了對常規能源進行創新利用而產生的能源[1]。這些非常規能源資源豐富、可以再生、清潔干凈，是最有前景的替代能源。

1 我國主要開發利用的新能源種類

1.1 太陽能

太陽能直接來自于太陽輻射，是一種巨大且對環境無污染的能源。中國蘊藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊[2]。目前，中國太陽能產業規模已位居世界第一，是全球太陽能熱水器生產量和使用量最大的國家和重要的太陽能光伏。

1.2 風能

太陽輻射的能量到地球表面約有2%會轉化為風能，風能是地球上自然能源的一部分[3]。廣義上的風能是空氣的動能，指風所負載的能量，由太陽輻射提供能量，因冷熱不均產生氣壓差異，導致空氣水平運動形成風。風速和空氣的密度決定風能的大小。

1.3 水能

水能是由太陽輻射提供能量，使地球表面的水不斷蒸發，形成水蒸氣，水蒸氣在空中凝結后又以降水的形式降落在陸地上匯集成江河，江河水在重力的作用下，往低處流，勢能轉化為動能[4]。廣義的水能包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能指河流的水能資源。

1.4 生物質能

生物質能是以生物為載體將太陽能以化學能的形式儲存的一種能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用，其蘊藏量極大，僅地球的植物，每年生產量就相當于目前人類消耗礦物能的20倍。在各種可再生能源中，生物質是儲存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規的固態，液態，和氣態燃料[5]。

1.5 地熱能

地熱是來自地球內部的能量，以熱力形式存在，是引致火山爆發及地震的能量。因為地球處于壯年期，地球內部的溫度高達7000℃，而在80至100公英里的深度處，溫度會降至650至1200℃[6]。嚴格地說，地熱能不是一種"可再生的"資源，而是像石油一樣，可開采的能源，最終的可回采量將依賴于所采用的技術。

1.6 氫能

氫能被認為是人類最理想、最長遠的能源，是通過燃燒或者是燃料電池來獲得能量[7]。氫能是人類能夠從自然界獲取的儲量最豐富且高效的能源，作為能源，氫能具有無可比擬的潛在開發價值。

新能源的利用開發技術是體現國家戰略的新興技術產業，開發利用新能源有利于優化能源消費結構、保護生態環境、保障能源安全。

2 我國新能源技術研究現狀

2.1 太陽能開發利用技術

太陽能目前主要利用方式有：光-熱轉換、光-電轉換和光-化學轉換[2]。

太陽能熱利用是太陽輻射能量通過各種集熱部件轉變成熱能后被直接利用。太陽能熱發電技術是利用太陽能產生熱能，再轉換成機械能的發電過程。

太陽電池主要有晶體硅電池、非晶硅電池、硫化電池等。美國、德國、日本都將太陽能光電技術列為首位，目前此類技術發展需要攻克的技術難題就是如何降低光電池的成本[8]。

2.2 風能開發技術

我國是世界上最早利用風能的國家之一。公元前數世紀我國就利用風力提水、灌溉、用風帆推動船舶前進。風力發電是利用風力帶動風車葉片旋轉，再通過將旋轉的速度提升，來促使發電機發電。近些年我國小型風力發電技術開發應用發展比較快[3]，發電機機型已成系列，性能、結構工藝、制造質量和可靠性已接近國外先進水平。

2.3 水能開發利用技術

我國早在4000年前就開始興修水利，但我們現代直至1910年才開始在云南修建第一座水電站一石龍壩水電站，裝機472kW。水能利用技術建設工作周期長，投資大，目前資源普查、各項規劃、設計儲各和滾動開發機制都相對滯后[4]。

2.4 生物質能開發技術

現階段在我國生物質能的利用技術主要有直接燃燒、熱化學轉化和生物轉化等三種途徑[5]。其中生物質能的直接燃燒在今后相當長的時間內仍將是我國生物質能利用的主要方式。生物質的熱化學轉換是指在一定的溫度和條件下使生物質汽化、碳化、熱解、和催化液化，以生產氣燃料，液態燃料和化學物質的技術。生物質的生物化學轉換包括有生物質-沼氣轉換和生物質-乙醇轉換等。

2.5 地熱能開發技術

地熱能開發包括地熱發電技術和地熱直接利用技術。地熱能發電與火力發電大同小異，所有一切可以把熱能轉化成機械功再轉化為電能的最實用的方法只有通過熱力循環，用熱機來實現這種轉化[6]。利用不同的工質，或不同的熱力過程，可以組成各種不同的熱力循環。

2.6 氫能開發技術

作為氫氣載體的貯氫合金的研究開發及其產業化是世界性研究的熱點。貯氫合金是一種特種金屬功能材料，用貯氫合金制作的鎳氫電池是一種清潔、高效的綠色能源[7]。我國鎳和稀土儲量豐富，發展貯氫合金具有資源優勢，產業化發展前景樂觀。

3 我國新能源技術開發利用中存在的主要問題和發展展望

我國發展新能源產業大部分從引進技術開始，逐步消化吸收，部分實現了自主化。目前，我國的新能源門類較齊全，但與國際先進水平相比，技術及其應用存在較大差距。而且在開發研究過程中存在一些問題，比如：新能源技術的研究開發缺乏長期規劃和持續穩定的支持，缺乏技術儲備，不掌握核心技術，生產工藝落后等。

我國新能源技術研究開發產業雖然起步較晚，但在今后發展中，只要優化能源結構、吸收消化國外先進技術、制定一系列利好可再生能源發展政策等方面加大力度，并學習其他國家的一些先進的新能源研究開發技術，相信再過幾年我國一定會發展的更好。