可再生能源,是指自然环境中可不断再生、永续利用的能源,其产生和使用具有持续不断或循环往复的自然特征。
可再生能源包括风能、太阳能、水能、生物质能、地热能、海洋能。生物质能资源包括农林剩余物、城市生活垃圾、禽畜养殖场粪便、能源作物。地热能资源包括地热水资源和周边热能,周边热能又分为土壤热能、水体热能、空气热能。
可再生能源的统计范畴是主动生产的可再生能源。不包括:①通过低效率炉灶直接燃烧方式利用秸秆、薪柴、粪便等;②被动活动产生的能源,例如被动太阳能房、温室大棚;③直接利用的动能,例如风车、水车;④不做能源用途的活动或产品,例如食物自然干燥、植物种植。
目前水能的能源利用方式只有水力发电。水力发电简称“水电”,指利用水位落差,配合水轮发电机产生电力的一种发电方式。也就是将水的势能转为水轮机的机械能,再以机械能推动发电机产生电能。水力发电可分为大中型水电站、小水电和抽水蓄能电站三类。
(1)大中型水电站:装机容量大于5万千瓦。
(2)小水电:装机容量小于5万千瓦。
(3)抽水蓄能电站:利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。
目前风能的能源利用方式只有风力发电。风力发电简称“风电”,指经由风力发电机组,将自然风的动能转变成机械能,再把机械能转化为电能的发电方式。风力发电可分为风电场和分布式风电两类。
(1)风电场:大型、集中的风力发电场,装机容量大,所产生的电力并入电网。
(2)分布式风电:小规模的风力发电系统,装机容量小,位于用电负荷中心附近,所产生的电力以本地消纳为主,余量并入当地配电网。
太阳能技术包括光伏发电、太阳能热发电、太阳能供热以及太阳灶等其他应用。
光伏发电,指利用太阳能光伏电池,将太阳光能转化成电能的发电方式。光伏发电的规模可大可小,既可以是万千瓦、十万千瓦级的大型光伏电站,也可以是千瓦级至几百千瓦级的屋顶光伏发电系统,还可是几十瓦级的便携光伏电源系统。根据光伏发电项目的规模及其并网的电压等级,我国光伏发电可分为光伏电站和分布式光伏发电两大类。
(1)光伏电站:接入中高压电网、所发电力全部并入电网的光伏发电项目。
(2)分布式光伏发电:以10千伏及以下电压等级接入电网,且单个并网点总装机容量不超过6兆瓦的光伏发电项目。
光伏产品包括光伏路灯、光伏照明、光伏充电等离网的光伏电池产品。
太阳能热发电,也称聚焦型太阳能热发电(Concentrating Solar Power,CSP),指通过大量反射镜以聚焦的方式收集太阳直射光的热能,通过换热装置提供蒸汽,以蒸汽驱动汽轮机发电的方式。根据太阳能采集反射镜的种类,太阳能热发电可分为槽式、塔式、菲涅尔式、碟式四大类。
太阳能供热系统,指利用太阳能集热装备吸收太阳辐射,加热工质,产生中低温的热水或热介质,为民用热水、工业热水、建筑供暖、制冷机/空调提供热源的供热装置。
按照集热系统的种类,可分为平板集热系统、真空管集热系统、聚焦型集热系统。采用平板集热器、真空管集热器的太阳能热水系统的热水温度多为中低温(<100℃),多用于民用热水、工业热水、建筑供暖。采用槽式、菲涅尔式等聚焦集热器的太阳能热水系统的热水温度可达150℃以上,可用于空调制冷。
按照供热系统的规模,可分为户用太阳能热水器、集中热水系统。
按照供热系统的用途,可分为太阳能热水系统、太阳能供暖系统、太阳能空调制冷系统。
太阳灶,指通过集热、聚光装置获取太阳辐射能,用以加热、烹饪食物的装置。
按照能源品种分类,生物质利用技术可分为生物质固体燃料、生物质气体燃料和生物液体燃料。其中固体燃料是一次能源,气体燃料和液体燃料都是二次能源。
按照终端用能品种分类,生物质能利用可分为生物质发电、生物质供热、生物质交通燃料。生物质发电和供热均可采用多种生物质固体燃料和气体燃料,固体燃料包括农林剩余物、城市垃圾以及加工形成的生物质成型燃料(颗粒燃料、压块燃料、木炭),气体燃料包括沼气、生物质气、生物天然气等。
生物质固体燃料,指可直接燃烧的固体生物质资源,包括农作物剩余物、林业剩余物、城市生活垃圾等一次能源燃料,也包括加工处理产生的生物质颗粒燃料、生物质压块燃料、生物质木炭等二次能源燃料。
(1)农业剩余物:可直接燃烧发电、气化发电、供热。包括农作物秸秆以及农产品加工所产生的谷壳、玉米芯、甘蔗渣等加工剩余物。
(2)林业剩余物:可直接燃烧发电、气化发电、供热。包括林业采伐剩余物、加工剩余物、灌木林平茬剩余物等。
(3)城市生活垃圾:可直接燃烧/焚烧发电、供热,也可利用垃圾填埋后厌氧发酵产生的垃圾填埋气燃烧发电、供热。
(4)生物质颗粒燃料:指由秸秆、稻草、稻壳、花生壳、玉米芯、油茶壳、棉籽壳等农林剩余物经过加工产生的颗粒状固体燃料。颗粒燃料比重大、体积小,便于储存和运输,可用于发电、燃烧供热。
(5)生物质压块燃料:指生物质原料通过专用设备压制成的块状固体生物燃料。块状燃料比重大、体积小,便于储存和运输,可用于发电、燃烧供热。
(6)生物质木炭:指生物有机材料(生物质)在缺氧或绝氧环境中,经高温热裂解后生成的固态产物。既可作为高品质能源,也可作为土壤改良剂、还原剂、肥料缓释载体及二氧化碳封存剂等。
生物质气体燃料,指由生物质资源生产的可燃性气体燃料。包括沼气、垃圾填埋气、生物天然气、生物质燃气(热解气、气化气)等。生物质气体燃料,既可发电、供热,也可用作交通燃料。
(1)沼气:指以畜禽粪便、农作物秸秆、城镇生活垃圾、工业有机废水等有机物为原料,经厌氧发酵后产生的一种混合可燃性气体。其主要成分是甲烷(60%左右)和二氧化碳(40%左右)。
(2)垃圾填埋气:指生活垃圾填埋后,在填埋场内厌氧发酵后产生的一种混合可燃性气体。其主要成分是甲烷(30%~55%)和二氧化碳(30%~45%),是沼气的一种。
(3)生物天然气:指由生物质沼气、垃圾填埋气转化提纯,并达到城镇燃气质量标准的天然气。其主要成分是甲烷(90%以上)。
(4)生物质燃气:指以生物质资源为原料,在高温下热解或者气化分解产生的可燃性气体,包括热解气、气化气。其主要成分是氢气和一氧化碳。
生物液体燃料,指以生物质为原料生产的液体燃料,目前包括生物乙醇和生物柴油。
(1)生物乙醇:指以淀粉质、糖质为原料,经发酵、蒸馏制得乙醇,脱水后,再添加变性剂(车用无铅汽油)变性的燃料乙醇,也称为变性燃料乙醇。生物乙醇可替代汽油,或与常规汽油掺混使用。
(2)生物柴油:指以油料作物如大豆、油菜、棉、棕榈等,野生油料植物和工程微藻等水生植物油脂以及动物油脂、餐饮垃圾油等为原料,通过酯交换或热化学工艺制成的一种生物液体燃料,其成分是脂肪酸低碳烷基酯。生物柴油可代替常规柴油,或与常规柴油掺混使用。
生物质发电,指利用生物质燃料燃烧时产生的热能,通过火电动力装置转换成电能的发电方式。按照发电技术的种类,生物质发电可分为直燃发电和热电联产。
(1)生物质直燃发电:指利用生物质燃料燃烧时产生的热能,通过火电动力装置转换成电能的发电方式。
(2)生物质热电联产:指发电厂既生产电能,又利用汽轮发电机做过功的蒸汽对用户供热的生产方式,即同时生产电力和热力的工艺过程。以热电联产方式运行的火电厂称为热电厂。按照生物质燃料的品种,可分为农林剩余物发电、垃圾焚烧发电、生物质沼气发电、生物质气化发电。
1)农林剩余物发电:指利用农业和林业剩余物直接燃烧发电的方式。农业剩余物包括农作物秸秆以及农产品加工所产生的谷壳、玉米芯、甘蔗渣等加工剩余物。林业剩余物包括林业采伐剩余物、加工剩余物、灌木林平茬剩余物等。
2)垃圾焚烧发电:指把经过分类处理后燃烧值较高的垃圾进行高温焚烧,产生的热能通过发电动力装置转换成电能的发电方式。
3)生物质沼气发电:指燃烧生物质厌氧发酵产生的沼气,产生的热能通过发电动力装置转换成电能的发电方式。沼气包括禽畜粪便发酵产生的沼气、垃圾填埋产生的垃圾填埋气,以及沼气提纯后的生物天然气。
4)生物质气化发电:燃烧生物质原料气化后生成的生物质热解气,产生的热能通过发电动力装置转换成电能的发电方式。
按照生物质燃料在发电燃料中的构成比例,生物质发电可分为纯生物质发电和生物质混合燃烧发电。纯生物质发电,指发电燃料全部使用生物质能资源的直燃发电方式;生物质混合燃烧发电,也称生物质混燃发电,指生物质与其他燃料混合燃烧发电的方式。包括生物质/煤混合燃烧发电、生物质气体/燃气混合燃烧发电。
生物质供热,指利用生物质燃料,通过生物质锅炉、生物质热电联产、节能灶具等设备,提供民用热水、工业热水、建筑供暖等供热服务。有多种生物质能资源可作为生物质供热的原料,包括农作物秸秆、林业废弃物、生物质成型燃料、生物质气体燃料、城市生活垃圾等。可分为:生物质热电联产供热、生物质锅炉供热和生物质节能灶具供热。
(1)生物质热电联产供热:指利用以生物质为原料的热电联产装置,在发电的同时提供热力。
(2)生物质锅炉供热:指生物质燃料在锅炉中直接燃烧,加热水,可用于生产民用热水、工业热水以及建筑供暖等。按照锅炉的规模,可分为生物质户用锅炉、生物质工业锅炉。
(3)生物质节能灶具供热:指通过高效的生物质节能灶具,提供炊事、热水和供暖的供热方式。低效率、直接燃烧农作物秸秆的灶具不纳入统计。
生物质交通燃料,是指由生物质资源生产的、用作交通能源的生物液体燃料和生物质气体燃料。目前可用作交通能源的生物液体燃料有生物乙醇、生物柴油,可用作交通能源的生物质气体燃料有沼气(含垃圾填埋气)、生物质气(生物热解气、生物气化气)、生物天然气等。
环境能(土壤热能、水体热能和空气热能)与地热能有部分重叠,建议将环境能纳入地热能的统计范畴。建议定义如下:
地热能,指地壳中和地球周边环境中蕴藏的天然热能,包括地热水能和环境能,环境能包括土壤热能、水体热能和空气热能。按照终端能源用途,地热能可分为地热能发电和地热能供热。按照地热资源的类型,地热能供热可分为水热型地热能供热和环境能热泵供热。
地热能发电,指利用地下热能,通过换热装置提供蒸汽,蒸汽驱动汽轮机发电的方式。能够把地下热能带到地面,并用于发电的载热介质主要是天然蒸汽(干蒸汽和湿蒸汽)和地下热水。按照载热介质的温度,可以分为高温地热发电和中低温地热发电。
水热型地热能供热,指直接利用地下热水的热能,用于供暖、供热、供热水的方式。
环境能热泵供热,指通过热泵技术,利用周边环境(土壤、水体、空气)中蕴藏的低品位热能,提供建筑供热制冷服务的方式。
(1)环境能:指蕴藏在周边环境(土壤、水体、空气)中的低品位热能。周边热能包括地温热能、水热能、空气热能。
(2)地温热能:指蕴藏在地球的土壤、岩石中的低品位热能。
(3)水热能:指蕴藏在地表水中的低品位热能。
(4)空气热能:指蕴藏在周边大气环境中的低品位热能。
海洋能,指蕴藏在海洋中的能量,包括潮汐能、波浪能和温差能。
(1)潮汐能:指蕴藏在海洋潮汐中的动能和势能。
(2)波浪能:指蕴藏在海洋波浪中的动能和势能。
(3)温差能:指海洋表层海水和深层海水之间的温差储存的热能。
海洋能发电,指利用海洋中蕴藏的能量发电。潮汐能、波浪能、温差能均可用于发电。我国目前只有潮汐能发电形式。
潮汐能发电,指利用潮汐的动能和势能发电的方式。也就是在涨潮时将海水以势能的形式储存在水库内,在落潮时利用高、低潮位之间的落差放出海水,推动水轮机旋转带动发电机发电。