新能源发展趋势研究论文参考.doc

1、毕业设计（论文）UNDERGRADUATE PROJECT (THESIS)题 目: 新能源发展趋势研究学 院 专 业 工商管理学 号 学生姓名 指导教师 起讫日期 I目 录摘 要IIAbstractIII第一章 绪论1第一节 研究背景与意义1第二节 国内外新能源产业发展现状及趋势2第三节 研究内容5第二章 能源结构6第一节 能源与能源结构6第二节 世界一次能源消费情况及未来走势7第三节 中国能源结构及现状9第四节 中国能源结构存在的问题10第三章 新能源的发展现状和利用价值12第一节 生物质能的发展现状和利用价值12第二节 氢能的发展现状和利用价值15第四章 结论20致谢21参考文献2223

2、新能源发展趋势研究摘 要能源是人类生存与发展的重要基础，经济的发展依赖于能源的发展。随着能源需求的不断增加，地球上不可再生能源的资源将进一步的减少直至枯竭。为了社会的发展和人类的进步，在提高能源的使用效率，节约能源的同时还必须要开发和利用绿色环保并可再生的新能源。随着传统能源日益紧缺，新能源的开发与利用得到世界各国的广泛关注，越来越多的国家采取鼓励新能源发展的政策和措施，新能源的生产规模和使用范围正在不断扩大。中国作为能源消耗大国,也不得不考虑改变能源结构，走可持续发展道路，保证能源的可持续供给。本文通过介绍新能源的定义以及能源结构，并且介绍了当前国际上各种新能源的利用情况和发展趋势。从我国能

3、源消耗的特点着眼，详细阐叙了生物质能和氢能的发展现状和利用价值。通过收集数据、图表等资料，最后指出了发展新能源在未来的能源发展趋势上的重大意义及广阔前景。关键词：新能源、能源结构、生物质能、氢能AbstractEnergy is the human survival and development of the important basis, and the development of economy depends on the development of energy. With the increase of energy demand, and the earth shall n

4、ot renewable energy resources will further reduce or even to dry up. In order to the development of the society and human progress in improving energy efficiency, energy saving also have to develop and use of green environmental protection and renewable new energy.Along with the traditional energy i

5、ncreasingly scarce, new energy development and utilization of the get worldwide attention, more and more countries to encourage the development of new energy policy and measures, new energy production scale and scope of use is growing. China, as a big energy consumption, also have to consider change

6、 the energy structure and sustainable development, ensure the sustainable energy supply.The article introduces the definition of new energy and energy structure, and introduces the current international on all kinds of new energy utilization and development trend. From our country energy consumption

7、 characteristics in mind, detailed Syria on the biomass energy and hydrogen energy development present situation and use value. Through collecting the data, diagrams and so on material, finally points out that the development of new energy in the energy source of the future development trend of the

8、major significance and broad prospects.Keywords: the new energy, energy structure, biological energy, hydrogen新能源发展趋势研究第一章 绪论第一节 研究背景与意义能源是人类社会发展的重要基础资源，没有能源就没有幸福的现代化生活。但由于世界能源资源产地与能源消费中心相距较远，特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致对能源资源的争夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。经济发展过程中，我国作为世界上人口最多的发展中国家，能源消耗量不

9、断增加，传统化石能源无以为继，面临的能源开发利用的资源约束越来越多，环境压力也越来越大1。从国家层面来讲，中国节能减排目标承诺：到2020年，中国非化石能源占一次能源比重将达到15%。考虑到中国发展速度对能源的迫切需求，从目前的非化石能源占一次能源比重的8.3% 到承诺的15%是有一定难度的。从经济层面上来讲，市场煤、计划电、计划热限制了煤电的盈利空间，煤炭行业整合会逐步推高煤炭价格，煤电行业的盈利和发展也成了一个不容忽视的问题。煤电需要掺烧新能源才能盈利，而且掺烧所需要的技术改造成本远远低于建设新机组所需成本。目前，能源危机就在眼前。专家预测，以目前的开采速度，石油储量将于2050年枯竭，煤

10、炭储量也仅够开采150年。面对新形势，新能源作为一种可再生、无污染的替代能源，将能促进经济的可持续发展，极大地缓解日趋增加的能源压力。新能源又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，太阳能、地热能、风能、海洋能、氢能、生物质能和核能等刚开始开发、利用或正在被积极研究的能源都是新能源。对于可再生能源，可以在新技术基础上进行系统开发利用。第二节 国内外新能源产业发展现状及趋势随着全球性的能源短缺、环境污染和气候变暖问题日益突出，积极推进能源革命，大力发展可再生能源，加快新能源推广应用，已成为各国各地区培育新的经济增长点和建设资源节约型、环境友好型社会的重大战略选择。可以预见的是，新能源产业的

11、发展和竞争，将成为新一轮科技竞争和产业竞争的重要“战场”。而中国作为经济大国和能源消费大国，必然要参与这一轮新能源产业的竞争。一、国外新能源产业发展现状及趋势金融危机爆发以来，世界各国都把新能源发展提升到了前所未有的高度。发展新能源一方面是为了促使经济摆脱危机困境，另一方面可以增强能源供给安全，提高自身在未来低碳经济时代的国际竞争力。据国际能源署不完全统计，目前已有50多个国家和地区制定了激励可再生能源发展的政策2。美国：风能首当其冲美国不惜投入1500亿美元发展新能源，计划用3年时间使美国新能源产量增加1倍，到2012年将新能源发电占总能源发电的比例提高到10%，2025年 这一比例将增至2

12、5%。美国风电协会(AWEA)日前披露，全球风力能源在2008年激增28.8%。2008年美国新建了8.35GW的风力发电产能，为原有产能的50%，总产能如今已达25.1GW，占全球风力发电的五分之一，并已超越德国的23.9GW，成为世界风力发电的首强。日本：太阳能铺就新能源路日本作为世界第二大经济体，是世界上主要能源消耗大国之一，其能源严重依赖进口。但是日本及时充分利用全球气候变暖这一趋势，凭借其新能源开发技术优势，加快步伐争夺新能源开发的主导权。资源短缺的日本多年来一直积极开发太阳能、风能、核能等新能源，利用生物发电、垃圾发电、地热发电以及制作燃料电池作为新能源，特别是对太阳能的开发利用寄

13、予厚望。日本经济产业省制定最新计划，到2030年，风力、太阳能、水力、生物质能和地热等的发电量将占日本总用电量的20%。英国：风能核能并举英国把北海当成了“未来之湾”，大力发展风能。2008年，英国成为世界上海上风能利用力度最大的国家，拥有数量最多的风力发电站，总装机容量也首屈一指。英国第一个海上风力发电站2000年12月获 准建设，经过近10年的发展，英国已成为全球拥有海上风力发电站最多、总装机容量最大的国家。除此之外，核能也是英国非常重要的一种新能源。根据英国最近公布的2009英国能源统计，虽然核发电在英国总电力供应中的比重有所下降，但是2008 年核电站的发电量占总电量的比例仍高达12%

14、。英国现在有10个用于发电的核反应堆，年发电100亿兆瓦，在未来15年内，其中14个的使用寿命都将到 期。芬兰：生物能源独辟蹊径芬兰被誉为全球最环保的国家之一。芬兰的成功与其合理的能源利用结构息息相关，目前可再生能源已经占芬兰整体能源利用的25%，是欧盟可再生能源利用率最高的国家之一。冰岛:利用地热不再依赖石油紧邻北极圈的冰岛，在2007年成为“全球最适合居住的国家”，在不少人看来，这简直是难以想象的事情，冰岛气候恶劣，变化无常，冬季几乎不见天日。但正是这样一个国家，充分利用大自然所赋予一种清洁的新能源地热，成为全世界最干净的国家。据勘探，冰岛全国共有800多处热田，是世界上热田最多的国家之一

15、。德国：新能源产业人才超过汽车领域人才德国政府近日表示，由于国家日益重视新能源产业的开发和发展，在不久的将来其国内的新能源领域就业人数要超过汽车领域就业人数。二、国内新能源产业发展现状及趋势3（一）风电产业将进入调整期2009年以来，我国风电产业实现历史上最大幅度发展。据相关机构统计，目前，风电整机制造企业累计近80家，总生产规模达到3500万千瓦。但是，也出现了上网难的问题，部分建在戈壁荒漠的风电场没办法实现发电上网，形成空转，而且这样的电厂还不在少数。所以，目前风电发展的任务不在于提高装机容量，而在于想办法使现有风电场实现全部上网，防止资源浪费和无效投入。（二）光伏产业势不可挡我国开工建设

16、多晶硅项目26个，总产能6万吨，实际投产16个项目，形成产能2万吨，生产多晶硅产量16000吨左右，增幅近200%；共生产太阳能光伏电池 4100兆瓦，增长39.02%，占世界太阳能电池总产量的40%，产量稳居世界第一；全年装机容量近160兆瓦，累计装机容量超过300兆瓦。（三）核电规模不断扩大据中国电力企业联合会统计，截至2009年底，我国核电装机容量为908万千瓦，共11台机组，仅占全国发电装机总量的1.04%，没有新机组建成投产。核电的发电量为700亿千瓦时，同比增长1.13%，占全国发电总量的1.95%。随着我国国民经济的发展，对能源的消费需求将越来越 大。在现有火力发电已到极限的情况

17、下，发展核电的趋势势不可挡，随着我国核电技术的日趋成熟，核电的规模将不断扩大。（四）太阳能热发电是一种新趋势太阳能热发电技术近年来热议的一项技术，具有相当的优点，其产业环节没有光伏复杂，在制造过程中的能耗和环境污染也没有光伏发电高，维护费用也比较低，是一种好的发展方向。随着国内兆瓦级太阳能光热电站建设开始，可以预见未来太阳能热发电是一种新趋势。（五）新能源汽车道路越走越广截至2009年，全国产新能源汽车产销量分别为5294辆和5209辆，同比120.95%和113.75%。新能源商用车产销量分别为5034辆和4890辆，在整个新能源汽车市场中占比分别高达95.09%和93.88%。随着国家对新

18、能源汽车支持政策进一步明朗，加上充电技术和储能技术等配套技术的快速发展，新能源汽车道路将越走越广。第三节 研究内容本文通过介绍新能源的定义以及能源结构，从我国能源消耗的特点着眼，结合新能源产业“十二五”规划发展，详细阐叙了氢能、生物质能和核能的这三种新能源的发展现状和利用价值。通过收集数据、图表等资料，最后指出了发展新能源在未来的能源发展趋势上的重大意义及广阔前景。 本文的研究内容主要分为六个部分：1、绪论；2、能源结构；3、“十二五”期间新能源的开发和利用；4、三种新能源的发展现状和利用价值；5、结论与展望。第一章介绍了本课题的选题背景和研究意义,阐述了国内外新能源产业发展的现状与趋势,进而

19、提出了本文的研究内容与方法。这一部分是正文的铺垫。第二章介绍了能源结构的相关概念。包括能源以及能源结构的具体含义及种类。结合目前世界一次能源消费情况及未来走势，以及我国能源结构的现状，提出我国能源结构存在的问题。期望能对能源结构有一个全面而系统的认识,为后面的深入研究埋下伏笔。第三章介绍了氢能、生物质能这两种新能源的发展现状和利用价值。通过大量的数据、图表等资料，指出了发展新能源在未来能源发展趋势上的重大意义。第四章是本文的主要结论以及对新能源在未来合理运用的展望。第二章 能源结构第一节 能源与能源结构能源也称为能量资源或能源资源,是指可产生各种能量(如热量、电能、光能和机械能等)或可作功的物

20、质的统称。简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源，是能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源4。能源的种类繁多，总体可划分为两类：一类是比较集中且较容易转化的含能物质，称为燃料能源，如煤炭、石油、天然气、沼气、氢气等；另一类是可以利用的能量过程，称为非燃料能源，如太阳能、风能、水能、潮汐能等。另外，还可以从不同角度对能源进一步分类：按能源的利用方式可以分为一次能源和二次能源5。一次能源是指自然界天然存在的、未经加工和转化

21、的能源；二次能源是指由一次能源加工、转化而成的能源产品；按再生性又可以分为可再生能源和不可再生能源，可再生能源是指消耗之后可以从自然界比较容易获得补充的能源，不可再生能源是指人类开发利用后在现阶段不能再生的能源物质，它是一个相对的概念；按能源和环境的关系可分为清洁能源和非清洁能源；按利用的历史状况可分为常规能源和新能源。（表2.1、2.2）表2.1 能源的分类一次能源二次能源常规能源燃料能源煤炭、石油、天然气、煤层气、油砂、油页岩、生物质能煤气、焦炭、洁净煤、汽油、柴油、甲烷、酒精、沼气非燃料能源水能电力、热水、蒸汽新能源燃料能源煤层气、核燃料氢气非燃料能源风能、太阳能、地热能、海洋能风电、核

22、电、太阳能电池等表2.2 一次能源的分类可再生能源不可再生能源水能、风能、太阳能、生物质能、海洋能、地热能煤炭、石油、天然气、油页岩、油砂、核燃料 第二节 世界一次能源消费情况及未来走势世界一次能源消费在2009年走低后，2010年出现增长2010年，全球一次能源消费总量同比增长5.6%（2009年下降1.4%），一次能源消费总量为120.02亿吨油当量（见图1）。非OECD国家一次能源消费量所占比重过半，2008年首超OECD国家，2010年占全球的比例达到53.6%，而OECD国家所占的比例逐步下降。2010年中国一次能源消费量达24.32亿吨油当量，居世界第一位，占全球总量的比例增加到2

23、0.3%，比2000年提高10个百分点。亚太其他国家（17.8%）及中东（5.8%）在全球一次能源消费中的比例也显著提高。北美、欧洲、前苏联、拉美、非洲分别为23.1%、16.4%、8.3%、5.1%、3.1%。2010年，中国一次能源消费增长11.2%；美国一次能源消费增长3.7%，是自2008年以来首次恢复增长。化石燃料占一次能源的86%，仍是目前能源消费的主体，但石油所占比重连续11年下降2010年，在世界一次能源消费结构中，石油占33.6%，天然气占23.8%，煤炭占29.6%，核能占5.2%，水电占6.5%，可再生能源占1.3%。石油仍是最主要的能源，所占比重连续11年下降，天然气的

24、比重显著提高。能源消费结构与各国的资源状况密切相关。俄罗斯由于天然气资源丰富，其天然气消费占一次能源消费比例高达57%；中国的煤炭消费比例最高，达70%左右；巴西的水电消费占一次能源的比例达到39%。发达国家油气消费仍然较高。除法国外，OECD国家石油天然气占一次能源消费的比例超过60%，法国的石油天然气占一次能源消费的51%，核能比例高达39%6（见图2）。第三节 中国能源结构及现状 在过去，中国的能源需求主要依靠自给自足，能源消费量也很低。改革开放以来，中国的经济特别是重工业的飞速发展刺激了能源的大量消费，在不到30年的时间里，中国已经成为世界第二大能源消费国，在全球能源市场中扮演着举足轻

25、重的角色。煤炭在中国能源体系中一直居主导地位，需要满足中国60%以上的一次能源需求，包括家庭和工商业所消费的大量终端能源以及发电站使用的大部分燃料。同时，中国近80%的发电量来自燃煤发电，由于对电力的需求高涨，近年来煤炭在整体燃料构成中的重要性在不断提高。石油需求也在快速增长，2007年它在一次能源需求中的比重高达19.7%。但是其他能源如天然气和中国众多的水电站工程分别只占2%，核电占一次能源的比重不到1%，生物质能在一次能源需求中的比重仅为20年前的一半7。尽管其他可再生能源的增长十分迅速，但其所占的比重仍然较小。日益增长的化石燃料消费加剧了环境的污染，加速了化石能源的枯竭，并导致温室气体

26、排放量上升，这让我们不得不质疑中国能源发展模式的可持续性。 中国能源消费结构(表2.3)中,石油所占比例由2001年的22.9%下降到2009年的17.9%，天然气所占比例由2001年的2.6%上升至2009年的3.9%，但是石油和天然气的比例仍低于世界平均水平和主要能源消费国的一般水平，可以调整的空间非常大。长期以来，煤炭一直占据我国能源消费量的主导地位，由于环境压力和多种条件的约束，以煤为主的能源消费格局必须要改变，在加强清洁煤技术的同时，势必要大力发展其它清洁能源和可再生能源。表2.3 我国历年能源消费总量及构成年份能源消耗总量（万吨标准煤）占能源消费总量的比重（%）煤炭石油天然气水电、

27、核电、风电19909870376.216.62.15.1199110378376.117.12.04.819921091700075.717.51.94.9199311599374.718.21.95.2199412273775.017.41.95.7199513117674.617.51.86.1199613894874.718.01.85.5199713779871.720.41.76.2199813221469.621.52.26.7199913383169.122.62.16.2200013855367.823.22.46.7200114319966.722.92.67.9200215

28、179766.323.42.67.7200317499068.422.22.66.8200420322768.022.32.67.1200522468269.121.02.87.1200624627069.420.43.07.2200726558369,519.73.57.3200829144870.318.33.77.7200930664770.417.93.97.8第四节 中国能源结构存在的问题 中国能源结构的基本现状是以煤为主,石油!天然气和水电等优质能源比重较低,新能源和可再生能源的发展还处在起步阶段与世界平均水平及部分国家的一般水平相比,我国能源结构非常不合理(表2.4),可以概括为

29、以下几个方面：表2.5 2008年全球及部分国家能源消费结构(%)国家石油天然气煤炭核能水电世界35.723.928.55.66.3中国18.33.770.31.26.5美国39.925.124.48.32.3日本44.315.624.112.43.6印度 31.89.351.41.16.4一、以煤为主,结构单一 由于资源享赋条件，多年来煤炭一直是中国能源消费的主体，比例一般维持在70%左右，远高于世界平均水平。而煤炭消费的50%用于发电，电力结构也呈现以煤为主的特征，约80%的电力装机为煤电。同时，由于煤炭资源的地域分布不均衡，总体呈现“北煤南运”的格局，加大了铁路运输的压力。多年来,我国煤

30、炭资源开发消耗大、利用效率低、储量减少、后备资源僵乏，更为严峻的是，煤炭的大量开采和消耗带来了严重的生态环境破坏和水资源污染问题，导致温室气体排放量上升，这些都不符合能源结构多元化的发展要求，严重影响我国能源的可持续发展。 二、新能源作用有限 新能源主要包括风能、氢能、核能、生物质能、海洋能、地热能等，具有取之不尽、清洁环保、可永续利用的特点，是实实在在的绿色能源。目前世界各国日益重视新能源的发展，从长远看，新能源的快速发展对于构建中国能源的可持续发展体系，解决中国能源安全问题，缓解环境污染问题等都具有重要的意义。但是目前来看，中国新能源产业还处于起步阶段，开发技术不够成熟，所以新能源目前的作

31、用有限。 第三章 新能源的发展现状和利用价值第一节 生物质能的发展现状和利用价值一、我国生物质能产业现状生物质能是继煤炭、石油、天然气之后的全球第四大能源。目前中国的生物质能产业发展初具规模，积累了一些成熟的经验，但不同的应用领域技术的成熟程度不尽相同。少数生物质能转化利用技术初步实现了产业化应用，如农村户用沼气、养殖场沼气工程和秸秆发电技术；生物质发电、生物质致密成型燃料、生物质液体燃料等正进入商业化早期发展阶段；还有许多新兴生物质能技术尚处于研究阶段。二、生物质能利用价值目前人类对生物质能的利用，包括直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等8

32、，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。（图3.1）图3.1 碳循环图生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达14401800亿吨( 干重 )，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的38倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。（图3.2、3.3）图3.2 生物质能发电图3.3 生物质酒精加工生物质能的利用主要有

33、直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等3种途径。生物质的直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前改造热效率仅为10%左右的传统烧柴灶，推广效率可达20%-30%的节柴灶这种技术简单、易于推广、效益明显的节能措施，被国家列为农村新能源建设的重点任务之一9。生物质的热化学转换是指在一定的温度和条件下，使生物质汽化、炭化、热解和催化液化，以生产气态燃料、液态燃料和化学物质的技术。生物质的生物化学转换包括有生物质-沼气转换和生物质-乙醇转换等。沼气转化是有机物质在厌氧环境中，通过微生物发酵产生一种以甲烷为主要成分的可燃性混合气体即沼气、乙醇转换是利用糖质、淀粉和纤维素等原料经发

34、酵制成乙醇。（图3.4）图3.4 生物质气化集中供气系统工艺流程第二节 氢能的发展现状和利用价值一、我国氢能产业现状氢是一种能源载体。人们可以大规模利用储藏在氢中的能量。我国对氢能的研究与发展可以追溯到60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产10，燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，是70年代的事。氢能也可应用于电子工业中，例如在集成电路、电子管、显像管等制作过程中都是用氢作为保护气的；炼油工业中可用氢进行加氢精制；冶金工业中可用作还原剂将金属氧化物还原出来；在精细有机合成工业中氢气也是重要的合成原料之一；合成氨中氢

35、气也是重要的合成燃料之一。现阶段氢在诸多方面都有广泛的应用。所以开发使用氢能源是现在许多科学家致力于努力的方向。在我国，尽管多年来，氢能领域的专家和科学工作者在国家经费支持不多的困难条件下，仍然在制氢、储氢和氢能利用等方面取得了不少进展和成绩。制氢技术：目前，我国工业制氢方法主要是以天然气、石油和煤为原料，在高温下使之与水蒸气反应而制得，也可以用部分氧化法制得。这些制氢方法在工艺上都比较成熟，但是由化石能源和电力来换取氢能，在经济上和资源利用上并不合适。现有的工业制氢主要是维持目前化工、炼油、冶金及电子等部门的需要。水电解制氢和生物质气化制氢等方法，现已形成规模。其中，低价电解水制氢方法是当前

36、氢能规模制备的主要方法，但目前电耗过高，亟待改进。此外，由中科院山西煤炭化学研究所开发的“甲醇重整制氢技术”已投入生产实际应用，目前最大规模为360 Nm3 H2/h，并实现系列化、批量化生产。中科院大连化学物理所在国家“九五”科技攻关项目“燃料电池技术”中，承担了燃料电池电动车用“甲醇重整制氢装置”的研制，目前，已形成概念样机。储氢技术：目前，氢的储存方法主要有以下几种：常压储氢，高压储氢，液氢储氢，金属氢化物储氢及吸附储氢等11。液氢储氢是一种较好的储氢方法，此法储氢密度高。但是，制备1升液氢约需消耗电能3 kWh，在储存过程中液氢还有自然挥发，因此能耗较高。金属氢化物的出现为氢的储存、运

37、输及利用开辟一条新的途径。通过科学家们的努力攻关，我国氢能利用和燃料电池技术正在不断发展。继德国、美国、日本之后，我国自主开发出燃料电池系统及燃料电池轿车和城市客车，其关键技术指标与国际先进水平相当。王贺武表示，在科技部“电动汽车重大科技专项”和氢能源燃料电池领域项目支持下，清华大学汽车安全与节能国家实验室已经自主研发5辆燃料电池城市客车，它们的关键技术指标优于国际主流车型，而造价只有国外平均水平的1/4，累计运行里程已超5万公里，引起了国内外的广泛关注。他说：“这5辆采用氢能燃料电池的公共汽车”。以研发燃料电池轿车为主的上海同济大学，自主研发出的“超越3号”燃料电池轿车去年6月在第8届必比登

38、清洁能源汽车挑战赛上取得了优异成绩。在加紧氢能和燃料电池自主研发的同时，我国还积极参与国际合作。2003年11月，包括我国在内的15个国家和欧盟共同发起“氢能经济国际合作伙伴”计划，以协调和促进世界各国在氢能和燃料电池方面的研发工作。另外，在联合国发展计划署和全球环境基金的资助下，科技部、北京市和上海市政府联合实施“中国燃料电池公共汽车商业化示范项目”，采用全球招标方式购买了3辆燃料电池公共汽车，目前已在北京试运行。二、氢能利用价值氢能在燃料内燃机，燃料电池汽车以及核能-氢能系统方面都有很大的应用前景。而按氢能释放形式(化学能和电能) 12，可将氢的应用分为直接燃烧和燃料电池两类。（一） 氢的

39、直接燃烧利用 直接燃烧具体体现在内燃机方面。而现有市场对于利用内燃机的氢的直接燃烧方法要给予必要的重视和支持。液氢可作为火箭、导弹、汽车、飞机等的燃料。火箭推进器利用液氢和液氧在火箭发动机燃烧室内燃烧，产生30004000 K高温和几十大气压的蒸汽，以超音速通过火箭尾部喷管喷出，产生巨大推力。美国的阿波罗宇宙飞船、西欧的阿利亚娜火箭、日本的H1火箭及我国的“长征”运载火箭，均以液氢为燃料13。氢内燃机可作为燃氢汽车的动力装置。自20世纪70年代开始，德国宝马、奔驰，日本三菱，美国别林等公司均系统地研究开发了氢内燃机，其中，以德国宝马公司的研发成果最为卓著。美国福特公司于1998年开始研究氢内燃

40、机，其发动机热效率比汽油机约提高15%。氢能飞机的试验早在1956年就曾在美国的B57飞机上获得成功。1973年，NASA开始研究超、亚音速液氢飞机的设计方案，洛克希德公司也进行了系统研究，目前已提出对波音、A300、D10等类飞机改用液氢燃料的设计方案。（二）氢能在燃料电池中的应用氢燃料电池是使用氢能的最高级、最有效的方式。氢能发电有多种形式，以燃料电池最为重要。燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，能量转化效率高达80以上，远高于温差电池的10和太阳能电池的20的转化效率。燃料电池的这一独特优点使它被列为未来世界十大科技之首。作为“高效率、 无污染、高效率、适用广、无噪声、具有连续工

41、作和积木化”等优点的动力装置氢能燃料电池方面的发展尤为诱人。而以氢为燃烧的燃料电池替代靠热机原理工作的发电机，从根本上解决了汽车尾气对环境的污染问题。开发燃料电池电动汽车技术事在必行。而燃料电池有望成为航天、电动车辆和分散式供电的首选电源。在各种类型的燃料电池(分别以甲醇、天然气、煤气和氢气等为燃料)中，以氢气为燃料的质子交换膜燃料电池(PEMFC)最适合应用于电动汽车上。1962年，杜邦公司研制出全氟磺酸膜。20世纪80年代末，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的研究人员将质子交换膜的铂催化剂作了大量改进，铂的用量减少了90%，使燃料电池朝实用化方向迈进了一大步。2001年，处于全球领先地位的加拿大

42、巴拉德公司开发出了功率密度高达 l350 W/L的燃料电池组。美国能源部于l995年开始，实施PEMFC发展计划，开发用于电动汽车的PEMFC。在美国能源部支持Power公司于1996年研制出世界上第一辆以液氢为燃料的PEMFC电动汽车。目前，美国、日本、欧洲各国的著名汽车制造厂商皆已加入到燃料电池的研究开发行列。燃料电池的技术开发竞争激烈，呈现出多极化趋势。戴姆勒克莱斯勒公司、福特、马自达、沃尔沃等公司与燃料电池生产商巴拉德公司联手；丰田、五十铃、菲亚特等联合开发燃料电池技术。两者均宣布投资10亿美元，并准备于近期在市场上推出燃料电池汽车。此外，本田公司单独开发，雷诺与日产公司结伴开发，大众

43、、标致公司与意大利燃料电池商诺拉联手开发。作为氢能的最好的利用方式燃料电池技术，目前有了很大的发展。比如，在汽车方面的应用。目前全世界有大约200辆大大小小的燃料电池车在示范。2005年5月结束的欧洲燃料电池公共汽车的示范也取得很大的成功，30辆城市燃料电池公共汽车一共行驶76万公里，运送乘客300万人次。目前看来，燃料电池汽车的实用化还需1520年，也许还会长一些。其主要的制约是价格问题， 目前，燃料电池电动汽车的成本太高，为l000 $/kW以上，而普通汽车发动机的造价约为50 $/kW。美国能源部于2000年10月宣布，由它组织研制的电动汽车用PEMFC电池系统成本已降全150 $/kW

44、，其计划目标为50 $/kW。最近，美国政府又拨款17亿美元，开发氢燃料电池电动车，希望在20年内成功开发出具有经济竞争力的氢能车辆，取代目前的燃油汽车。最基本的目标是2020年实现500万辆氢燃料电池车上路14。我国国家科技部于1997年批准将燃料电池技术列为国家“九五”计划重大科技攻关项目之一，以大连化学物理研究所为牵头单位，在研制成功了30 kW PEMFC电动汽车。同时也有氢能基础设施的问题。2003年底成立的16个国家与地区的政府机构氢能经济国际合作伙伴(球髓)也将其商业化的时间表定在2020年之后(能否按期实现，还很难说)。有没有近期氢能就可以派上用场的地方昵？答案是肯定的，最现实

45、的就是刚才上面提到的内燃机的利用。（三）氢能在其它领域的应用无论是从能源需求还是从氢能特点考虑，氢能替代能源都具有现实性，除以上之外氢能在以下行业也都有着不可估量的发展潜力：（1）航天航空领域：利用氢和氧化剂发生反应放出的热能使航天事业看到了新的曙光。例如氢氧发动机，新型大功率运载火箭及动力装置的燃料都是这一应用的具体体现，而欧盟“CRYOPIANE”计划更是充分证明了液氢做为未来航空燃料的技术可行性。鉴于相同重量液氢的能量密度是煤油的2.8倍15，氢燃料对未来航空发展的影响可能是革命性的，此外还有以氢为燃料的燃料电池供电的电动飞机、火箭发动机、氢内燃机等。（2）军事领域：以氢为燃料的燃料电池

46、供电的潜艇，“攻击者”军用车，军用机车中、小规模供舰艇蓄电池充电的燃料电池电厂等16，都体现了氢能在军事方面优势。此外氢和氧化剂在催化剂作用下可从电化学反应过程中直接获取电能及利用氢的热核反应释放出核能。氢弹就是利用了氢的热核反应释放出的核能，是氢能的一种特殊应用。（3）能源领域：以氢为燃料的燃料电池，太阳能一氢能系统，生物质一氢能系统。（4）交通运输领域：燃料电池汽车、大巴、各种适用的运载工具包括高尔夫车、工程车、铲车、卡车、起重车、矿山机车、自行车、摩托等。（5）工业领域：近几年来燃料电池发展迅猛，燃料电池（ F6AG HAGG，FH）技术的诱人前景使我们看到了氢作为能源的可行性17，氢作为重要的化工原料，在冶金、半导体工业的还原，保护性气体，等离子体新工艺燃料供给以及新材料制备工艺改进等方面都体现了其使用性。第四章 结论大力发展新能源，不管是从节能减排，还是从发展低碳经济 改善我国现有能源结构以及保护生态环境 促进经济社会可持续发展等方面来讲，