生态学视野下的新能源开发利用与环境保护

2019-03-20熊盈盈

产业与科技论坛 2019年15期

□熊盈盈

自20世纪中叶以来，世界工业现代化进程导致了地球原始生态和人类精神生态的巨大危机。温室效应、全球变暖、生物物种减少、土壤荒漠化、药物过量喷洒和不可再生资源面临挑战。人与自然的矛盾是人与人之间的矛盾和危机，包括种族冲突、地区冲突、经济冲突、宗教冲突和文化冲突。为了维护自然生态，人们必须实现可持续发展。在这种背景下，生态学创造的生态思想已广泛应用于生态哲学、生态人类学、生态心理学和生态环境等学科。人们开始醒悟并反思人类文明的发展模式，并深刻认识到人类迫切需要重建生态文明。生态学是一门综合性学科，不仅在自然地理环境中，而且在社会和人类环境中研究环境。在研究生物与环境之间的关系时，生态学主要阐明生态因素(如阳光、空气、水、土壤、温度、地形、地质、营养、元素、开垦、收获、栽培等)生物学、种群、社区和生态系统的影响以及生物体对环境的适应和转化。本文以广阔的生态愿景和重要的科学方法为基础，探讨了新能源开发利用与环境保护的关系。

一、中国能源与环境现状

自1978年改革开放以来，能源在清洁方面取得了巨大成功，同时实现了人们经济和社会的持续快速发展。到2020年，非化石能源消费的比例将增加15%，而2010年的8.6%在2015年增加到12%[2]。

人与自然社会的生存与发展离不开能源，随着能源消耗的不断增加，全球能源消费结构也在发生变化。2016年，中国煤炭总能耗为43.6亿吨，比2015年增长1.4%；煤炭消费下降4.7%，原油消费量增加5.5%，天然气消费量增加8%，电力消耗增加5%，煤炭消耗占能源消费总量的62%，比2015年下降2%；水电，风电，核电和天然气等清洁能源的消耗占能源消耗总量的19.7%[3]。自1990年以来，中国消耗了世界50%以上的新能源、超过70%的煤炭能源和40%的新石油。能源消耗的巨大需求导致其供应完全短缺，此种供不应求的结果使环境进一步恶化。

这主要反映在空气的污染与温室气体的排放上。中国城市空气环境中悬浮颗粒物浓度大大超标，二氧化硫污染仍然很严重，汽车尾气排放增加；氮氧化物污染日益严重，中国许多地区形成酸雨区，中部地区酸雨区最为严重。中国的能源消耗温室气体排放强度比世界平均水平高30%以上，主要是由于单位热量和热量燃煤产生的温室气体(CO2)排放量分别比石油和天然气高36%和61%，这远远高于低碳或无碳新能源和可再生能源温室气体排放。

二、新能源的种类及其使用特性

新能源主要包括可再生能源和核能，如太阳能、风能、生物质能、地热能和水电[4]。同时，与传统能源相比，新能源的污染性很低，种类和储备量充足，有利于缓解全球重度环境污染和资源短缺，以下介绍几种典型新能源的使用特性。

(一)太阳能。太阳能是现在一种十分时兴又经济的能源，它既清洁又环保，污染率为零，使用价值极高，能源消耗上为零。目前使用太阳能的方法主要有：通过光电转换将太阳能转换为电能的太阳能电池；太阳能热水器，利用阳光加热水，用热水发电;太阳能路灯利用太阳的热量为街灯充电并照亮路灯。许多公司开始使用太阳能研发产品，如太阳能烤箱、太阳能炊具反光膜。在诸如太阳能汽车流行的新能源车中，非常规车燃料被用作动力源，先进技术与汽车动力控制和驱动相结合，可生产先进技术和创新的汽车技术结构。

(二)核能。核能目前也有被利用，但是存在许多问题，比如：资源利用率低，污染环境，反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，如危害人类健康和致癌，最终的治疗技术尚未完全解决。核能投资的风险度很高，因此需要进一步考虑核能的开发和利用[5]。

(三)风能。风能由太阳辐射流形成。目前，其形式中使用最为普遍的是风力发电。风力发电目前有两种思路：横轴风扇发电和垂直轴风扇发电，其中水平轴风扇发电被广泛用作风力发电的主流模型[6]。

(四)生物质能。生物质能源来自生物质，也是一种能量形式，其中太阳能作为化学能存储在生物体中。生物质能储存太阳能，是唯一可以转化为传统固体、液体或气体燃料的可再生资源。地球每年产生1,730亿吨纯光合能，占世界能源消耗的10～20倍，但目前的利用率不到3%[7]。

(五)地热能。地热能是从地底提炼而出的原生态热能。经科学测量而知，地球里面的温度有7,000°C之高，但在地球里面80～100英里的地方，温度只有650°C～1,200°C之高。热量在地下水和熔岩流到离地面1～5公里的地方，可以传递到更靠近地面的位置。高温熔岩可以加热周围的地下水，最终渗出地面。应用地热能最简单且最节省成本的方法是直接吸收这些热源并提取能量。

(六)水电。水已经被中国大规模使用，其主要用途是发电。水电是一种利用水电资源的新兴方式，采取相关措施发展并将其转化为电力。这种类型的发电具有无污染、可再生、低成本、稳定性、可靠性和操作安全性的优点。但是，随着水电行业的不断发展，水电建设的现有资源不断减少，预先规划项目受到诸如审批程序复杂、移民、环境和社会问题以及水电站增加电力投资的影响。进展缓慢是中国水电行业面临的一个紧迫问题。

三、中国如何利用新能源从生态学角度保护环境

上述分析了新能源的种类以及它们各自的使用特性，面对现代社会新能源的迅猛发展，中国需要知道如何利用新能源从生态角度促进环境保护。生态学倡导人、自然和社会的协调共存。当今世界出现的能源危机问题就在于人们过度使用能源以致造成能源枯竭问题，严重的环境污染也是人们尽全力挖掘其潜能的杰作。按照生态学的要求，新能源的出现正解决了这些问题，能够很好地从能源节省和能源清洁上进行环境保护。中国应该懂得如何利用新能源来保护环境，建立“资源节约型和环境友好型”的社会。中国一贯重视清洁能源的发展，将节能环保作为国家的基本国策。中国清洁能源发展未来将关注以下几个方面。

(一)统筹做好相关规划。长久以来，人们只考虑了自己的生存与发展，为了不断改善自己和生活，从来没有出现过“自然生存”的问题，而往往以牺牲自然生存为代价来实现自身生存，因此存在当前的能源危机和环保压力。为了克服这个问题，有必要根据新能源的类型和特点来规划新能源和可再生能源的开发和保护。清洁和有效利用化石资源，同时注意非化石资源的使用，利用智能电网研发中的技术创新来进行产业发展，注重改善新能源汽车的能源供应设施。

(二)大力发展可再生电力能源。当人们与自然界存在矛盾时，人们必须做出某些让步，限制自己对自然的攻击，并将其限制在维持生态潜力的极限。这需要人们大力发展可再生电力能源，及时研究解决大型风电厂并网技术和运行管理的问题。此外，有必要加快海上风电的发展，努力在风电产业中培育新的增长点。从而实现这个战略性目标，即到2020年，风电装机容量将超过1亿千瓦，加快甘肃敦煌10MW光伏电站示范工程。这也需要采取规划和指导及电价支持政策，促进太阳能发电产业化，尽快培育和拓展国内光伏产品市场。

(三)有序开展核电建设。核电建设作为科技发展的一方面，需将生态与科技相统一，倡导“回归自然”和“绿色科技人生”，缔造合乎生态环保法则的美妙生活。为了达到核电建设的生态目标，就必须要有序开展核电建设。新修订的核电发展计划将尽快出台，以指导核电的有序建设，核电项目的初期事务和建设必须严格按照国家规划进行，尽可能避免核电利用的危害和隐患。

(四)积极推进水电开发。水已经可以被中国大规模使用，其主要用途是发电。水电是一种利用水电资源的新兴方式，而后采取相关措施发展并将其转化为电力。这种类型的发电具有无污染、可再生、低成本、稳定性、可靠性和操作安全性的优点。但是，随着水电行业的不断发展，水电建设的现有资源不断减少，预先规划项目受到诸多问题的影响，为解决这些问题，需要切实转变观念，先移民再工程。将水电开发利用与当地居民的充实相结合，注重水电开发利用中的环保工作，充分发挥水电能源永不枯竭的特点。

(五)加强生物质能利用技术的商品化。中国的生物质能资源丰富且廉价，生物质技术发展的经济环境和发展水平处于相对有利的阶段。因此，有必要加强生物质能源利用技术的商品化，规范市场活动，营造良好的市场环境，促进生物质技术的发展。

(六)进一步提高火力的有效清洁水平。实践证明，调整电源结构是清洁电能的有效措施。人们有必要继续深入开展这项工作，节约能源，减少火力排放。同时，要积极发展热电联产，提高综合能源利用效率，优先支持北方大中城市30万千瓦火电机组建设。