在未来国家能源的战略布局中,新能源将占据越来越重要的位置。长三角、环渤海地区主要承担着新能源产业研发、高端制造功能,是我国新能源产业发展的高地;中部地区承担着核心材料研发制造功能;西部地区依托丰富的自然资源,是新能源发电项目承载地。
目前,国内规模化应用的新能源产业包括太阳能、风能、核能等,这些细分领域具有不同的集聚特征。
核能
核电站几乎都在沿海地区
在“碳达峰”和“碳中和”目标下,中国能源系统将向着多元清洁方向发展。核能作为典型低碳能源品种,可在未来能源体系中超脱出仅仅提供电力的角色,助力能源清洁低碳转型,实现高质量发展。
中国大陆的核电从秦山起步,1991年秦山核电站的建成,标志着中国核工业的发展上了一个新台阶。2015年我国自己研发“华龙一号”,标志中国核电发展迈入自主研制的第三代核电技术,以此跻身世界前列。
中国自主三代核电技术“华龙一号”吊装穹顶 图源:视觉中国/中新社
全球有32个国家在使用核能发电,截至2021年12月31日,中国大陆运行核电机组共53台,2021年全国累计发电量为81121.8亿千瓦时,运行核电机组累计发电量为4071.41亿千瓦时,占全国累计发电量的5.02%
中国的核电站主要分布在广东、浙江、山东、江苏、辽宁、福建、广西等沿海省份。不过各地方政府和核电企业对内陆核电的积极筹备行动并未停止,有规划议程的核电站项目涉及湖北、湖南、江西、四川、河南、安徽、河北等地。
中国核电站分布示意图(截至2020年9月)
图源:中国核能行业协会
核电站选址的安全要求十分严格。核电站选址要考虑厂址区域内各种极端的外部事件影响,包括地震、地质、气象、洪水以及化学品爆炸等因素产生的影响;要考虑核电站对厂址周围环境的影响,包括饮用水、种植和养殖业以及生态保护区等。
核电站在运行过程中要产生巨大热量,所以核电站的选址必须靠近水源,这也是大型核电站都建在海边的一个重要原因,并且靠海还可以解决大件设备运输问题。但是建在海边有利的同时也多出一个风险,就是海啸或者台风带来大浪的可能。
我国第一座装机容量百万千瓦的大亚湾核电站
大型核电厂是迄今为止人类设计的最复杂的高效率能源系统之一,与其他能源相比,若大型核电厂发生事故,造成的影响更为深远和广泛。全球在运营的核电厂经过多年不断改进和完善,大型轻水堆核电技术已经日趋完善。
但从长远发展来看,仍然面临着安全性与可靠性、经济性、可持续性、乏燃料后处理和高放废物安全处置等重大问题的挑战。尤其是日本福岛核事故之后,全球核电运行的安全性面临着社会公众的空前关注。
风能
海滨地区和三北地区抢“C位”
中国自20世纪50年代末,就开始对风力发电进行探索研究。1986年,我国第一座风电场——马兰风电场在山东荣成并网发电。从此,在我国很多地区的山头,风电机组如雨后春笋般冒了出来。1994年在新疆达坂城,建成了第一个装机容量达万千瓦级的风电场。
新疆达坂城风电场
跟火电和水电一样,西部的风能和太阳能电力,也面临往东部输送的难题。风电的发展,逐渐由陆地转移到了海上。
中国大部地区的季风气候极为明显——冬季盛行偏北风,夏季盛行偏南风。沿海一带还有一种特殊的风——海陆风。由季风、海陆风以及热带气旋等综合组成的风系,给我国沿海地区带来了丰富的风能资源。
由于没有障碍物的阻挡,在同样高度,海上风速要明显高于陆地。可供利用的海洋风能资源,也要高出陆地3倍以上。
图源:《中国国家地理》2020年12期
传统的风车通常有4片大立式帆,帆带动中轴旋转——调整帆与风的角度,风推动帆,带动中轴上的一系列齿轮旋转。现代的风力发电机与古代的风车使用的原理完全一样,只是利用“电磁感应”的物理学原理,把旋转的动能转化成电力。
风机结构示意图,图源:《博物》2005年07期
风能区划根据3个指标(风能密度与利用小时数、风能季节变化、极限风速),将全国划分为风能丰富区、风能较丰富区、风能可利用区、风能欠缺区等4个区,30个小区。
中国风能区划,图源:《中国国家地理》2020年12期
我国风能资源最丰富的地区,沿海一带主要分布在辽宁、山东、浙江、福建、海南和台湾等地区,陆上主要分布在内蒙古北部、松花江下游等地区。概括起来说,我国风能资源最丰富的区域,主要就集中在两大区域,沿海及岛屿地区和三北地区。
中国不同类型风能资源分布图
图源:《中国国家地理》2013年08期
足够大的风力,是风电场选址时的要义,海岸、山脊、草原、戈壁在这些地形开阔、了无遮挡的环境里,我们常常能遇见风车的身影。风车,给人带来的不仅是浪漫的景色,更是实实在在的、巨大的清洁能源。
福建海上风电场
江西高山风电场
内蒙古草原风电场
环渤海区域是国内外知名风电装备制造企业的聚集地,长三角区域也培育了一批风电装备制造企业,而西北区域是风电场建设的集中区。
太阳能
东部制造,西部发电
太阳能作为新能源的一种,通过光伏技术能够完成太阳能向电能的转化,发电过程中基本不产生有毒、有害气体和废渣。伴随着效率的不断提升和成本迅速降低,特别是21世纪以来,光伏电站如雨后春笋,在全球迅速发展起来。
太阳能光伏发电示意图
中国疆域辽阔,特别是地广人稀的西部地区拥有非常丰富的太阳能资源,不少地方年日照时间数达到3000-3600小时,有巨大的开发潜能。其中太阳能发电便是国家战略中的一枚重要棋子。
太阳能光伏产业形成了以长三角为电池组件制造基地、中西部为原材料供应基地的产业分布格局。
图源:《中国国家地理》2019年06期
中国是世界光伏产业发展增速最快的国家,截至2020年我国光伏市场累计装机量为253GW,2020年我国光伏发电量为2605亿千瓦时,占总发电量 3.5%。从新增装机布局看,装机占比较高的区域为华北、华东和华中地区,分别占全国新增装机的39%、19%和15%。
2021我国太阳能发电量为3270亿千瓦时,利用小时数较高的地区为东北地区1471小时,华北地区1229小时,其中利用率最高的省份为内蒙1558小时、吉林1536小时和四川1529小时。
甘肃敦煌光热发电基地
中国地面大型电站主要分布在西北地区的荒漠戈壁,东部人口密集,多为分布式光伏的领地。
中国大江南北到处都能看到太阳能电站的身影——它们是西北荒漠戈壁的“磅礴军团”、是卫星图片上的神秘几何符号、是绵延覆盖在东部山区丘陵、粼粼水面上的“乌金铠甲”。
福建南平光伏发电站
近年来,低碳绿色发展日益成为全球共识,新能源已经成为未来生活的重要能源。太阳能已经逐渐走入我们寻常的生活,风力发电偶尔可以看到,核电站的消息总是出现在新闻上,新能源以后的发展究竟会是怎样的格局?这些问题将是我们在今后很长时间里需要探索的。
能源问题
1、我国能源利用的现状:以煤炭为主,利用石油、天然气,积极发展水电,稳妥发展核电,因地制宜发展太阳能、风能、沼气、地热能、海洋能等。
2、我国能源消费利用变化特点:煤炭比例下降,石油、天然气、水电、核电比例上升。
3、我国主要的核电站:广东-大亚湾、岭澳;浙江-秦山;江苏-田湾等。建设原因:常规能源分布少;人口集中,工农业发达,能源需求大。
4、目前能源利用紧张原因:我国经济发展速度快,能源需求量大;我国耗能大的工业发展快,加剧了能源紧张;能源利用率低,浪费严重;能源勘探、开采跟不上国民经济需求;国际石油价格上涨;我国缺少石油储备体系。
5、调整措施:采取多元化战略,进口石油;建立石油储备体系;加大能源勘探、采取,增加能源产量;加快西电东送、西气东输工程建设;稳妥发展核电;因地制宜地发展沼气、太阳能、水能、风能、海洋能等;加大技术革新,提高能源利用率;加强宣传,提高公民节约能源的意识;实现产业升级,适当限制耗能大工业发展;利用乙醇汽油。
6、中哈输油管道的建设是两国双赢的结果原因:哈萨克斯坦可以将石油资源优势转化为经济优势;促进哈萨克斯坦沿线的基础设施的建设;拉动相关产业的发展,增加就业机会。对中国而言可以减少中国对中东石油的依赖;增加石油进口的多元化;中国将获得一个长期稳定的陆路石油来源;管道处于亚洲内陆,输油线路安全;就近可以节省运输费用。
7、去年我国西南部能源输出省却出现能源紧张原因:降水减少,河流径流量变小,水力发电受到限制;经济发展快,能源需求增加。
8、西气东输、西电东送工程对东、西部地区影响:有利于改善能源生产、消费结构和能源地域分布;有利于缓解东部地区能源供应紧张的矛盾;有利于改善能源消费结构,保护环境;有利于改善经济结构,刺激相关产业的发展;带动基础设施的建设,拉动国民经济持续发展;缓解农村生态压力。
问题及其影响:管道途径地区地貌类型复杂、植被稀少、生态脆弱;工程建设可能会产生新的水土流失,工程难度大,要注意环境保护。
⑴ 我国能源利用主要存在的问题与发展方向:
A. 存在的问题
① 能源地区分布不均,能源生产与能源消费地区不匹配,
② 人均能源消耗量低,能量利用率低,单位产值能耗大,
③ 能源消费构成不尽合理,
④ 广大农村仍大量用木材和秸杆等作为燃料。
B. 我国能源利用的发展方向:
以煤炭为主,利用石油、天然气,积极发展水电,稳妥发展核电,因地制宜发展太阳能、风能、沼气、地热能、海洋能等。
1、我国能源利用的现状:①以煤炭为主,利用石油、天然气,积极发展水电,稳妥发展核电,因地制宜发展太阳能、风能、沼气、地热能、海洋能等。②能源利用存在问题:煤炭过多、水电少
(2)我国能源消费利用变化特点:
煤炭比例下降,石油、天然气、水电、核电比例上升。
例1:以煤炭为主的能源消费结构,产生的环境问题是什么?
① 排出SO2等有害气体,形成酸雨、酸雾;
② 排放大量CO2气体,使温室效加强,全球变暖;
③ 产生废渣,污染环境;④ 废弃物污染水源。
例2:以薪柴(秸秆)为主的能源构成引发的环境问题:
① 破坏植被(砍伐森林),(破坏生态结构)引起水土流失、土地荒漠化等
② 秸杆不能还田,减少耕地有机肥的供应,导致土壤肥力的下降
③ 使畜饲料减少,不利于农业生态良性循环.
改变这种状况的途径:谭老师地理工作室综合整理
① 因地制宜开发利用多种类型的能源;② 大力建设薪炭林;
③ 提高能源利用率。
(3)我国主要的核电站:广东-大亚湾、岭澳;浙江-秦山;江苏-田湾等。
建设原因:① 常规能源分布少;② 人口集中,工农业发达,能源需求大;④核电站运输量小,地区适应性强。
(4)目前能源利用紧张原因:
① 我国经济发展速度快,能源需求量大;
② 我国耗能大的工业发展快,加剧了能源紧张;
③ 能源利用率低,浪费严重;
④ 能源勘探、开采跟不上国民经济需求;
⑤ 国际石油价格上涨;⑥ 我国缺少石油储备体系。
(5)调整措施:
① 采取多元化战略,进口石油; ② 建立石油储备体系;
③ 加大能源勘探、采取,增加能源产量;
④ 加快西电东送、西气东输工程建设;⑤ 稳妥发展核电;
⑥ 因地制宜地发展沼气、太阳能、水能、风能、海洋能等;
⑦ 加大技术革新,提高能源的利用率;
⑧ 加强宣传,提高公民节约能源的意识;
⑨ 实现产业升级,适当限制耗能大的工业发展;
⑩ 利用乙醇汽油。
(6) 中哈输油管道的建设是两国双赢的结果原因:
① 哈萨克斯坦可以将石油资源优势转化为经济优势;促进哈萨克斯坦沿线的基础设施的建设;拉动相关产业的发展增加就业机会。
② 中国可以减少中国对中东石油的依赖;增加石油进口的多元化;中国将获得一个长期稳定的陆路石油来源;管道处于亚洲内陆,输油线路安全;就近可以节省运输费用。
(7)(某年)我国西南部能源输出省却出现能源紧张原因:
① 降水减少,河流径流量变小,水力发电受到限制;
② 经济发展快,能源需求增加。
⑻ 重要的能源工程:
三峡工程
1.意义:①防洪( 提高荆江河段防洪标准; 缓解洪水对武汉市的威胁;减轻洞庭湖淤积;大幅度减少分蓄洪造成的损失)
②发电(缓解华中、华东地区能源紧张状况;变输煤为输电,减轻铁路运输的压力;水电代替火电,环境效益十分显著);
① 航运; 水和灌溉南水北调、水产养殖、旅游。
对长江三角洲影响:
不利影响:①长江三角洲长速减慢;②长江口海岸侵蚀,海水倒灌;③长江河口生态环境改变,影响水生生物的生长;④影响南水北调东线工程调水。
有利影响:①河口淤泥减少,提高了河口的通航能力;②有利于改善长江水情(泥沙减少,枯水期)
2.生态效益:有利主要表现在中下游不利主要表现在库区。
有利方面:①有效减轻洪水对长江中下游地区生态环境的破坏,改善中下游平原湖区人民的生存环境;
②有利于中下游地区血吸虫病的防治;
③减轻洞庭湖的萎缩和泥沙淤积;
④增加中下游枯水期流量,改善枯水期水质;⑤减轻环境污染及酸雨的危害
不利方面:
① 水库蓄水淹没土地、耕地和部分文物古迹;
② 移民、城市迁建可能造成新的水土流失和环境污染;
③ 水库蓄水可能诱发地震,使库区滑坡的可能性增强;
④ 库区、库尾泥沙淤积加重;
⑤ 三峡地区的自然景观受到一定的影响;
⑥ 对水中生物中的珍稀物种的生存环境产生一定影响;
⑦ 水库蓄水可能加剧蚊虫孽生,影响人群健康
3.社会经济效益:
①有利于将资源优势转化为经济优势;
②有利于带动相关产业的发展,调整产业结构;
③有利于扩大就业;④有利于加强基础设施的建设;
⑤有利于提高长江上游的通航能力;
⑥有利于该地区脱贫致富,促进经济发展;
⑦有利于西部大开发的实施。
南水北调工程
原则:“先节水后调水,先治污后通水,先环保后用水”;南水北调过程中注意防止水体污染节约用水,促进水资源的可持续利用。调水的原因:一方面:南方降水丰富,水资源充足;另一方面,北方缺水
调水路线 东线 中线 西线
可调水量: 大 较大 较小
源地水质:较差 较好 最好
东线:从长江下游扬州江都抽引长江水,利用京杭大运河及与其平行的河道为输水主干线和分干线逐级提水北进,通过隧道穿过黄河后可以自流到华北。
中线:近期规划从长江中游丹江口(汉江)水库引水,沿豫西山地和太行山东麓到达华北,以解决北京、天津、石家庄等沿线20多座大中城市的缺水问题,并兼顾沿线生态环境和农业用水。
西线:从长江上游大渡河、雅砻江、通天河上筑坝建水库,提高水位,采用隧道穿过巴颜喀拉山,向黄河上游补水。
调水路线
东线
中线
西线
可调水量
较大
较小
源地水质
较差
较好
最好
地形、地势对
调水线路的影
(扬州江都)
黄河以南需要
提水,过黄河
顺流而下
地形较复杂,
但水基本自流
到华北(三峡、
郑州、石家庄、
北京等)
地形复杂,工
程艰巨(过巴
颜喀拉山、从
通天河、雅砻
江、大渡河到
西北)
现有可利用的配套设施
京杭运河及其
沿线湖泊(跨
长江、淮河、
黄河、海河)
三峡、丹江口
水库
西电东送
南线:将贵州乌江、云南澜沧江和广西、云南、贵州三省交界处
南盘江、北盘江、红水河的水电资源及云南贵州的火电开发调往
广东。 中线:将三峡、金沙江干流水电送往华北地区和东部沿海工业发达地区。 北线:黄河上游水电和山西、内蒙坑口火电送往京津唐和华北地区。
“西气东输”管道建设的区位因素分析
(1)建设“西气东输”管道的主要目的,是把西部塔里木盆地及沿线地区的天然气输送到能源紧缺的东部沿海地区,最终到达上海市。 (2)沿线选点的主要区位因素:沿线油、气田的分布(西段)以及人口和城市的分布。沿线穿越多座大山,三跨黄河并穿越多条河流。
A.西气东输、西电东送工程对东、西部地区影响:
a. 对西部的意义:
①可以将西部地区能源优势转化为经济优势,带动相关产业发展,调整产业结构;
②推动西部电力工业以及相关产业的发展,
③优化西部地区生态环境建设;有利于退耕还林和水土保持
④增加就业机会;有利于加强基础设施的建设。
⑤改变西部的能源消费结构,促进西部地区生态环境建设
b. 对东部地区:
① 改善东部地区以煤炭为主的能源结构,提高清洁能源比例,改善大气环境,提高人民的生活质量;
② 缓解东部地区能源紧张的压力;
③ 促进能源生产、轻重工业的结构调整;改善能源消费结构,保护环境 ④ 推动东部城镇的基础设施建设,改善城市环境,促进经济稳步发展。
问题及其影响:管道途径地区地貌类型复杂、植被稀少、生态脆弱;工程建设可能会产生新的水土流失或荒漠化,工程难度大,要注意环境保护。
B. “晋煤外运”工程:
① 大力修建运煤铁路线(大秦线、焦作-兖州-日照线、神骅线等),增加煤炭的外运量;
② 因地制宜在煤矿附近建坑口电站,将煤炭转化为电能输出。
(9)简述区域(武夷山)发展小水电建设的有利条件及环境效益。
有利条件: ① 位于湿润地区,降水丰富,河流流量大;
② 低山丘陵地形,河流落差大,水能丰富;
③ 工农业生产发达,能源需求量大。
环境效益: ① 水电为清洁能源,发展水电可以减少大气污染;
② 解决农村能源不足,谭老师地理工作室综合整理减少对植被的破坏,有利保持水土;
③ 有利于防止或减轻洪涝灾害。
(10) 简要分析珠江流域水能开发的有利条件,以及水能开发对流域内经济发展的影响。
有利条件:① 流量大,落差大,峡谷多,水能资源丰富。
② 离经济发达的广东省距离较近。
影响:珠江流域的水能主要分布在西江中上游,水能的开发:
① 能有效缓解珠江三角洲地区能源紧张的状况,促进经济的发
展。② 可以将西部地区资源优势变为经济优势。
③ 水能开发的大量投资,将推动西部地区基础设施建设,增加就业机会,并拉动相关产业
④ 能有效地改善大气环境,保护生态环境,提高人民的生活质量。
(11)有人建议立即上马修建雅鲁藏布江大峡谷水坝,蓄水发电,试从社会、经济、工程技术、生态环境诸多方面考虑是否可行?为开发利用大峡谷,当务之急的工作是什么?
A.从社会经济条件看:
雅鲁藏布江位于我国边陲,周边地区人口稀少,沿途没有发达的工农业,能源需求并不迫切。
B. 从工程技术看:该地区地质条件复杂,地壳活动频繁,加上交通闭塞,工程技术难度大,
C. 从生态角度看:
这里地质灾害频繁,加上这里是巨大的水汽通道,水热因素活跃,因而生态环境脆弱,若建立巨型水库,有可能使生态环境恶化,同时引发严重的地质灾害。
D. 当务之急的工作:
是保护原有生态环境的基础上,广泛的对峡谷进行科学考察研究,逐步制订合理保护和利用的规划。
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