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    2021年全球發電系列報告【引言】

    中國電力網發布時間:2021-06-16 10:05:06  作者:龐名立

      目前人類使用各種方式獲取能源,但這些能源都是來自太陽的核聚變(Fusion)。核聚變是在極高溫度和壓力下,將兩個輕原子核(氘和氚)聚合成一個較重的原子核,并釋放出巨大的能量和放射線的過程。只有太陽上每時每刻都在發生聚變反應。在太陽等恒星內部,因為溫度極高,輕核才有足夠動能克服排斥力,而發生持續的聚變。

      太陽以電磁波的形式放射出的能量。在行星際空間,太陽輻射強度與離太陽中心距離的平方成反比。太陽輻射中約有一半的能量分布在可見光區(0.4~0.76µm),其余一半多在近紅外區,少量在紫外區。太陽輻射能量的絕大部分(99.9%以上)在0.15~4µm波段之間。輻射最強的波長為0.475µm。相對于地球輻射,太陽輻射的波長較短,故習慣上稱為“短波輻射”。

      太陽每秒鐘釋放出來的能量高達3.826×1026 J,相當于每秒鐘燃燒1.28×108t標準煤所放出的能量。

      太陽輻射到達地球陸地表面的能量約為17.4×1012kW,僅占到達地球大氣外層表面總輻射量的10%。即使這樣,它也相當于目前全世界一年內能源總消耗量的3.5萬倍。

      太陽輻射能流 (Energy Flows of Solar Radiation)指太陽輻射穿過大氣層到地球環境,其能量的分布狀況。太陽輻射是人類利用得最早的、也是最基本的能源。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一,但地球所截獲的太陽總能流達5450000EJ/ yr。即太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當于500萬噸煤。

      太陽輻射在通過大氣的途中一部分被散射,一部分被吸收,而進入地球的太陽輻射能流又被分成五部分:

     ?、?約30%的能量(1640000EJ/ yr),即短波輻射,直接反射到空間離開地球;打卡報到就跑了。

     ?、?約47%的能量(2550000 EJ/ yr)在空氣、陸地和海洋中直接轉換成熱流;

     ?、?約23%的能量(1260000 EJ/ yr)供水循環(蒸發和降雨),形成水能(水力發電);

     ?、?風能約占1000 EJ/a,僅為地球所截獲的太陽總能流的0.02%;

     ?、?植物的光合作用僅占1260EJ/ yr,僅為地球所截獲的太陽總能流的0.023%。

      太陽輻射5.4百萬EJ/年

      太陽直接照射在空氣、地表和海洋吸收47%(2.55百萬EJ/年)熱量

      短波輻射直接反射到空間30%(1.64百萬EJ/年)


    太陽輻射能流圖

      最初人類享受到的太陽的恩惠僅為地球所截獲的太陽總能流的0.023%,少得可憐。由太陽能的光合作用生成動物和植物等生物質,其遺體再經過數億萬年的地下埋藏而生成煤、石油和天然氣等不可再生能源?,F代人類依靠太陽輻射獲得的生物質生存,此外開采生物質遺骸埋藏在地下的化石燃料獲取能源。

      目前應用最廣泛的能源是化石燃料:煤、石油、天然氣?;剂献罱K還是來自太陽能的核聚變,太陽光照射地球,植物利用陽光合成葉綠素并經過千萬年的積累和地球的物理作用埋藏在地下形成原煤、原油和天然氣等。太陽能促進著地球上的植物生長,在復雜地質環境的作用下形成了化石燃料。

      在地球形成的過程中,地熱能來自于地球內部巖石圈中的熱量,核能來自于地球中的放射性元素礦產,潮汐能來自于天體之間,主要是月球的萬有引力。都跟太陽能有關。

      社會經濟發展離不開電力,任何能源都可以發電,但電力要進入電力市場,其價格必須為人們所接受,因此人類總是不斷地探索電力的來源,力圖增加發電量并且探索新能源發電,電力顯然發展得很快。

      電力來自一次能源。一次能源按照可否再生,可以分為兩大類:

     ?、?非再生能源。指不能重復產生的天然能源,它隨人類的利用而越來越少,如化石能源(如煤、石油、天然氣)和核燃料(如鈾、釷等)。

     ?、?可再生能源。指能夠重復產生的天然能源,即不會隨它本身的轉化或人類的利用而日益減少,如太陽能、水能、風能、地熱能、海洋能、生物質能、潮汐能等。

      人類使用能源發展可以分為四個階段:

      1.柴薪階段:以原始的自然能源為主如木柴,秸稈;

      2.原煤階段:在歐洲工業革命時期,蒸汽機都是靠燃燒煤炭;

      3.石油時代:以石油和天然氣為主,這時候電氣革命,內燃機發明;

      4.無碳時代:以再生能源如太陽能、風能、地熱能、海洋能等和核能為主,此時碳排放基本為零。

      目前人類處于從石油時代過渡到無碳時代的時期,或稱“碳中和(Carbon Neutrality)時期”。

      碳中和是指實現二氧化碳凈零排放。這可以通過平衡二氧化碳的排放與其去除(通常通過碳抵消)或消除社會排放(向“后碳經濟”的過渡)來實現。它用于與運輸、能源生產、農業和工業相關的二氧化碳釋放過程。

      碳中和狀態可以通過兩種方式實現,盡管最有可能需要將兩者結合起來:

      1、碳抵消。平衡二氧化碳排放與碳補償,即減少或避免溫室氣體排放或從大氣中去除二氧化碳以彌補其他地方排放的過程。如果排放的溫室氣體總量等于避免或去除的總量,則這兩種效應相互抵消,凈排放量是“中性”的。

      2、減少排放。減少碳排放可以通過轉向產生更少溫室氣體的能源和工業過程來實現,從而過渡到低碳經濟。轉向使用可再生能源,如水力、風能、地熱能和太陽能以及核能減少了溫室氣體排放。盡管可再生能源和不可再生能源生產都會以某種形式產生碳排放,但可再生能源產生的碳排放幾乎可以忽略不計,幾乎為零。向低碳經濟轉型還意味著改變當前的工業和農業過程以減少碳排放,例如,改變家畜(如牛)的飲食可能會減少 40% 的甲烷產量。碳項目和排放交易通常用于減少碳排放,有時甚至可以完全阻止二氧化碳進入大氣(例如通過碳洗滌)。

      2030年碳達峰、2060年碳中和已是當下中國最熱門的話題。這是一項關乎人類文明存續的中國攻堅事業,也是顛覆中國現代化以來形成空間格局、產業結構、生產方式、生活方式的一場文明革命。在保證能源安全與經濟發展的前提下順利實現雙碳目標。推動文明進步的革命,難免會有妨礙前進的難度與阻力。事實上,2030年碳達峰、2060年碳中和在中國的實現,遠遠要比其他發達國家碳達峰、碳中和的難度與阻力更大,中國政府需要投入與付出的也遠比其他國家多。從能源轉型的角度看,中國面臨著高效調整與持續低碳的雙重要求。

      世界能源發展到什么地步?目前中國能源處于什么狀況?本系列報告只用數據闡述。伴隨電力發展的數據也隨之更新,說句實在話,2021年的電力數據一登臺,過去的電力數據都被打入歷史了,俗話說“洗白了”。

      本系列報告有:

      2021年世界各國電力生產、消費及結構報告

      2021年全球最大的發電站報告

      2021年各種能源發電的最大發電站

      2021年全球燃煤發電報告

      2021年中國燃煤發電報告

      2021年全球燃油發電報告

      2021年中國天然氣報告

      2021年中國天然氣儲量、產量與消費報告

      2021年中國天然氣進口報告

      2021年中國天然氣LNG運輸船與接收站報告

      2021年中國燃氣發電報告

      2021年全球核能發電報告

      2021年中國核能發電報告

      2021年全球生物質發電報告

      2021年全球地熱發電報告

      2021年全球水力發電報告

      2021年中國水力發電報告

      2021年全球海洋能發電報告

      2021年陸上風電場報告

      2021年中國海上風電場報告

      2021年全球海上風電場報告

      2021年全球太陽能發電報告

      2021年太陽能聚焦熱電站報告

      2021年中國的超高壓輸電報告

      本系列報告有增有減,不按順序出現。報告文中夾雜有英語,這是供讀者查閱用的。

      一篇短短的網絡文章不足以描述全球電力狀況,因此除了每組數據標注了數據來源以外,另外在每個中文名稱后面標注了原文。沒有標準的中文譯名,可以通過原文特別是英文查到更多信息。

      值得關注的網絡

      聯合國統計Undata Energy Statistics〖https://unstats.un.org/unsd/energystats〗

      聯合國數據庫Undata-A World of information〖http://data.un.org〗

      世界銀行數據〖http://data.worldbank.org.cn〗

      BP公司〖http://www.bp.com 其中《Statistical Review of World Energy》尤為關注〗

      國際能源署〖http://www.iea.org〗

      世界能源理事會〖http://www.worldenergy.org〗

      美國中央情報局〖https://www.cia.gov〗

      美國能源情報署〖http://www.eia.gov〗

      國際區域性能源協會International District Energy Association〖http://www.districtenergy.org〗

      國際能源經濟協會 International Association for Energy Economics〖http://www.iaee.org〗

      東南亞國家聯盟能源中心ASEAN Centre for Energy〖http://aseanenergy.org〗

      拉丁美洲能源組織Latin American Energy Organization〖http://www.olade.org〗

      電力工業生產建設網 Website for Power Industry〖http://www.power-technology.com〗

      中華人民共和國國家統計局〖http://www.stats.gov.cn〗

      歐洲共同體統計局〖https://ec.europa.eu/eurostat〗

      歐盟能源統計〖http://ec.europa.eu/eurostat/web/energy/data/database〗

      日本統計〖http://www.stat.go.jp〗

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