科技创新与节能减排

科技创新与节能减排

节能减排是应对资源短缺，保护生态环境，实现可持续发展的重要举措。

节能减排，科技先行。近年来，市政建设行业不断推广新技术应用，如垃圾焚烧发电、污水再生利用、冷热电三联供、太阳能综合利用等等，发挥了科技在节能减排中的支撑和引领作用。

污水再生利用

目前，我国有600多个城市，400个城市属于常年供水不足，其中有100个城市严重缺水，据预测，到2010年，供需缺口近1000亿立方米，随着城市化进程的加快，城市缺水问题将更加突出。而污水是水量稳定、供给可靠的水源。对污水进行适当处理，达到目标用途要求的水质标准，使之成为多种用途的水资源，可在很大程度上缓解水资源的紧缺状况。当今，污水的再生利用已经成为世界各国解决水危机的主要策略，是国际公认的“城市第二水源”。

再生水是城市稳定的淡水资源，污水的再生利用减少了城市对自然水需求，减轻了对水环境的污染负荷，减弱了对水自然循环的干扰，是维持健康水循环的不可缺少的措施。在缺水地区和干旱年份，再生水的应用更是解决水荒的有力可行之策，是保护水资源、使水资源“增值”的有效途径。

据资料记载，我国对城市污水处理与利用的研究，早在1958年就开始列入国家科研课题，20世纪60年代关于污水灌溉的研究已达到一定的水平，20世纪70年代中期进行了以回用为目的的城市污水深度处理小试，20世纪80年代初在青岛、大连、太原、北京、天津、西安等缺水城市相继展开了污水回用的试验研究。

近几年，再生水回用工作日益受到重视，国内许多城市都建设了再生水回用工程，北京市再生水回用工作在国内处于领先水平。北京市再生水回用从规模上分建筑再生水和市政再生水，2007年北京市运行的建筑再生水设施约400座。北京的5座市政再生水生产厂，生产能力为57万立方米/天，市政再生水管线达到470公里，主要用于河湖补水、城市绿化、喷洒道路和热电厂冷却用水。据了解，到2010年，北京市区14座污水处理厂将全部建成运营，污水处理率达到95%，再生水利用率50%。到2010年，北京市年产再生水量可达到7亿立方米以上，再生水利用量增加到6亿立方米。

城市污水回用不仅能节约优质饮用水资源，而且能减少排入水体的污染物，经过多年的研究与发展，我国污水回用的技术问题已基本解决，但污水回用项目的运行管理还不够成熟，这也是影响我国污水回用事业进程的重要因素。要充分利用地方立法优势，参照北京等地的经验和做法，积极开展把再生水利用作为发展循环经济的重要环节，使再生水成为主要的“环保水源”。应建立相应的配套政策和法规，使回用水项目的建设、管理有法可依、有章可循。鼓励企事业单位使用再生水，开展工程示范工作，把水资源的利用率纳入单位的经济核算体系中，以推动污水资源化利用的有效实施。

雨水资源化

随着城市面积的不断扩张，土地表层不断硬质化，导致天然降水不能迅速下渗和蒸发，地表雨水径流量越来越大，导致城市洪涝。据资料记载，在中国

部分城市出现了一方面严重缺水、地下水位逐年下降、花巨资长距离甚至跨流域调水；另一方面又大量地排放雨水、污水，并带来城市水涝、城市水体污染和生态环境恶化等一系列严重的环境问题。

从20世纪80年代开始，世界各国就开始探索雨水资源化利用。目前，世界上很多国家已经认识到雨水的利用价值，采用各种技术、设备和措施对雨水进行收集、利用、控制和管理。德国、日本、美国、意大利、法国、加拿大、比利时、荷兰、澳大利亚、丹麦、瑞典、挪威、芬兰等五大洲约40多个国家和地区已经开展了不同规模的雨水利用与管理的研究和应用。

雨水利用在我国已有很长的历史，自20世纪80年代末，甘肃省实施了“121雨水集流工程”、内蒙古实施了“集雨节水灌溉工程”、宁夏实施了“小水窖工程”、陕西实施了“甘露工程”等。总体看，80年代雨水利用主要是在缺水地区的农业和乡村。

而我国真正意义上的城市雨水利用的研究与应用于90年代发展起来。但总的来说，技术还较落后，缺乏系统性，更缺少法律、法规保障体系。我国大中城市的雨水利用基本处于探索与研究阶段，北京、上海、大连、哈尔滨、西安等许多城市相继开展研究，已显示出良好的发展势头。目前，只有北京、深圳几个城市，将雨水收集利用装置列入法律规定范围，但是大部分城市还缺乏对雨水利用推广的立法考虑和政策保护。

城市雨水利用是解决城市水资源短缺、减少城市洪灾的有效途径，也是改善城市生态环境的重要组成部分。若能将雨水利用与雨水径流污染控制、城市防洪、生态环境的改善相组合，坚持技术和非技术措施并重，因地制宜，择优选用，兼顾经济效益、环境效益和社会效益，标本兼治，雨水利用则会产生很好的效益，并能极大地促进城市可持续发展。例如：2008年奥运村主要场馆和设施、奥林匹克森林公园已采用雨水利用，雨水平均利用率可达85%。其中“鸟巢”雨洪利用工程的面积相当于6个足球场，年回收利用总量约67万立方米，设计日净产水量为2000立方米。经净化处理后的“雨水”可用于场馆绿化、赛场用水、空调冷却、道路和汽车清洗，以及洗手间冲洗等。

垃圾焚烧发电

全球人口的不断增长和城市规模的不断扩大，垃圾处理已经成为当前全球城市共同面临的问题。如何合理利用这些垃圾，将其变废为宝，垃圾焚烧发电是一个很好的选择。

垃圾焚烧发电能节约土地资源，减量化、无害化程度高，已成为我国环保技术政策大力支持推广的一种垃圾处理方式。垃圾经过干燥、燃烧和燃尽三个阶段，垃圾在850～1100摄氏度的高温下充分燃烧，通过集散控制系统和自动燃烧控制系统，能够即时监控和调整炉内垃圾的燃烧工况，及时调节炉排运行速度和燃烧空气量。焚烧垃圾产生的高温烟气在余热锅炉中进行热交换，产生过热蒸汽，推动汽轮发电机组产生电能。电能通过电网，输送到各地，实现了垃圾处理的资源化。

城市生活垃圾发电是近30年发展起来的新技术，特别是20世纪70年代以来，由于资源和能源危机的影响，垃圾发电站在发达国家迅猛发展。最先利用垃圾发电的是德国和美国，1965年，西德就已建有垃圾焚烧炉7台，垃圾焚烧量每年达7.8105吨，垃圾发电受益人口为245万；到1985年，垃圾焚烧炉已增至46台，垃圾年焚烧量为8106吨，可向2120万人供电，受益人口占总人口

的34.3%。美国自80年代起投资70亿美元，兴建90座垃圾焚烧厂，年处理垃圾总能力达到3000万吨。在国土资源相对紧张的瑞士、法国和新加坡等国，垃圾焚烧的比例也都接近或超过填埋。目前，垃圾焚烧发电技术应用现状以日本和欧美等发达国家最具代表性。

发达国家在处理城市生活垃圾的历史过程中，基本上是依据科学技术水平的发展和本国自然资源的状况，逐步加大垃圾焚烧发电处理方式的比例，使用或组合使用这些处理技术，减少填埋处理的比例。在利用垃圾焚烧发电技术的同时，非常重视防治二次污染，为了达到合格的排放标准，还增设了昂贵的烟气处理系统以去除烟气中的有害物质，因此，现代的垃圾焚烧发电厂具有较高的可靠性和相对低的环境污染。

我国垃圾焚烧发电虽说起步较晚，但近年来发展迅速，特别是2002年以来，国家和有关部门陆续出台和实施了市政公用事业的开放政策、特许经营政策、投资体制改革政策、鼓励非公经济政策等一系列相关的改革政策，加快了市政公用行业的改革开放和市场化经济的发展。作为最传统的市政公用事业，垃圾处理领域也改变了政府单一的投融资渠道，而走向了投资主体多元化和融资渠道多样化的发展道路。自1988年我国第一座垃圾焚烧厂—深圳市市政环卫综合处理厂建成投产后，“十五”期间，国家已经在上海、天津、广州、杭州、哈尔滨等大城市建成垃圾焚烧发电厂近30座；按照国家“十一五”规划要求，拟建和在建的垃圾焚烧发电厂还将有近60座。各省垃圾焚烧发电厂的建设步伐也在加快，仅在福建省，将在未来3年中再建设20座垃圾焚烧发电厂，垃圾焚烧发电无害化处理率将达到世界发达国家水平。

目前，国家针对垃圾发电还采取了多项优惠政策予以保护：一是发电量全部收购；二是免除了增值税的征收，并在所得税上享受减免政策；三是国家以垃圾处理补贴的方式向企业支付服务费，即所谓的垃圾处置费。

基于以上政策的大力支持，有理由相信，我国垃圾焚烧处理比例将继续稳步提高，2010年有望达到18%。结合市场目前的发展态势，接下来一段时期，采用BOT等方式建设焚烧发电厂将逐步占据主导，2010～2020年将迎来我国焚烧发电产业发展的黄金期。

太阳能综合利用

太阳的光辐射可以说是取之不尽、用之不竭的能源。太阳能利用技术主要包括光热、光伏和光化学利用等技术。目前太阳能的利用主要分为两个方面：其一是利用光热效应，即把太阳光的辐射能转换为热能，太阳能热水器和太阳灶就是典型的例子。另一方面是利用光伏效应，将太阳光的辐射能直接转变为电能，太阳能电池就是具有这种性能的半导体器件。

用太阳能集热装置收集并吸收太阳辐射能，将其转换为热能，可用于生活热水、家庭炊事、建筑物取暖、空调、工业用热、高温冶金炉、农产品干燥和温室栽培等方面。在日常生活中，最常见的太阳能利用就是太阳能热水利用。据有关资料统计，每使用一平方米的真空管太阳能热水产品，每年可节约优质煤300公斤，节约电能850千瓦时，节约液化气100公斤。

太阳能供热的主要特点是：可再生能源不受区域限制（任何地点都可得到），无味且不会产生噪音污染，最主要的是不会产生CO2污染，有利于保护环境。另外，随着油价的不断上涨，利用太阳能作为区域供热热源开始变得越来越具有投资价值。

太阳能供热水技术是我国技术最成熟、产业化发展最快、市场份额最大的太阳能热利用技术，而太阳能热水器由于其经济性、清洁性而受青睐。

我国在太阳能的热能利用方面，自20世纪70年代以来已有了一定基础。在光热利用方面已有了太阳灶、太阳能热水器、太阳房、太阳能干燥器等。太阳能热水器行业发展尤其迅速。截至2000年年底，我国太阳能热水器拥有量已达2600万平方米，年替代常规能源400万吨标准煤，生产量和使用量均居世界第一。全国太阳能热水器厂家已经超过1000家，用户达3000多万人，总产值60亿元。近几年来，太阳能热水器以每年20%至30%的速度增长。据统计，2005年，我国太阳能热水器的年产量已经达到1500万平方米，累计保有量达到7500万平方米，年产值150余亿元。预计到2015年，我国家庭太阳能热水器普及率可达20%～30%，拥有量3.2亿平方米。我国自主开发的全玻璃真空管太阳能热水器在世界上处于领先水平，并出口日本、美国等发达国家。

太阳能电池可以将光能直接转变为电能，应用也十分方便。利用太阳能电池发电不需要消耗燃料和其他物质，不会污染环境。太阳能电池只要有日光照射就能发电，所以在世界绝大多数地方都能使用。特别是在日照强烈、下雨天数少的高原和沙漠地区，如我国的西藏、新疆、青海、甘肃、内蒙古等地，太阳能电池的利用率更高。另外，太阳能电池发电装置的规模可大可小，小的可以是数瓦或数十瓦，作为庭院灯、路灯或农牧民家用电器的电源，大的可以是数兆瓦或数十兆瓦的大型发电站。特别是近年来小型半导体逆变器的出现，使太阳能电池发电系统很容易和电网连接，应用就更加方便了。

2002年，由国家发改委负责实施的“光明工程”送电到乡和即将实施的送电到村工程均采用了太阳能光伏发电技术；我国西部人口密度小，且人口居住分散，而西部地区又拥有丰富的太阳能资源，采用太阳能光伏发电是最适宜的，它是既廉价又清洁的能源方案。

据报道，石林大型太阳能光伏并网发电试验示范电站项目已经完成签约，总投资37亿元人民币。项目建成后，将成为总装机容量为6.6万千瓦的光伏并网电站。2008年4月，该项目已经被列为云南省2008年新开工建设重点项目，建设期计划为2008～2009年。2008年10月，该项目开工建设。该项目利用太阳能光伏发电，是对新能源开发利用，属国家鼓励发展项目、环保型高科技项目。该项目将利用云南海拔高、光照强的自然优势，建成后将成为中国最大、亚洲第一的太阳能电站。

太阳能在城市中的应用可以通过下列途径：

推进屋顶光伏发电计划。城市是居民住房、办公用房和公用建筑物集中的地方，所以非常适宜推广屋顶光伏发电。利用屋顶实施光伏发电，可有效利用屋顶面积；而且在屋顶装置太阳能电池和太阳能热水器，还可以减少屋顶吸收的太阳热辐射，从而降低城市内的气温，减少热岛效应。利用城市屋顶光伏并网发电，还可以调节电网的峰谷比，因为中午用电量最大的时候，也正是日照最强、太阳能电池发电效率最高的时候。目前，我国已经建设成功的最大光伏电站是位于深圳花卉博览园的1MW光伏电站。

推广太阳能热水器与建筑一体化工程。太阳能热水器在有些地区已经相当普及，但在城市中普及还不够。在城市中，高楼比较多，而且对房屋建筑的美观整齐要求比较高，现在广泛使用的一家一户式的太阳能热水器影响了建筑物的美观，所以不太适用。因此，应该推广与建筑一体化的平板式热水器，以保证建筑物的整齐美观。实践证明，太阳能热水器的使用效果在我国大部分地区

都非常好，应该大力推广使用，特别是在工厂、机关、学校、体育馆、养老院等集体事业单位应该首先推广。这样做，既可节约大量的燃料或电力，又可减少城市的热岛效应。

推广城市太阳能电池照明系统。太阳能电池照明系统的应用现在也越来越多，已经广泛应用于路灯、庭院灯、草坪灯、广告灯和体育场馆的照明系统。安装太阳能路灯虽然首次投资大一些，但由于节省了电费，又节约了铺设电缆的费用，长期来看并不比一般的路灯贵。在上海的南汇、奉贤、嘉定、崇明等区都已经进行了较大规模的试验应用。在北京，中国和日本还合作建造了一个120kW的路灯光伏供电系统，效果良好。在上海新江湾城，已经建成了50kW的非晶硅太阳能电池屋顶并网发电系统，可点亮500盏100W的电灯，基本解决了该体育中心的照明用电。高架道路两侧的隔音屏也可以用比较便宜的柔性非晶硅太阳能电池来制造，既可达到隔音效果，又可以用作路灯电源，这在国外有些地区已经被采用。

利用汽车顶部进行光伏发电。在汽车顶部安装太阳能电池，将太阳能电池发出的电储存在蓄电池中，作为电动汽车的电源，也是未来的发展方向。实际上，现在国内外都已经制造了各式各样的太阳能电动汽车，并且每年都有世界性的大型太阳能电池汽车比赛。目前汽车完全依靠太阳能电池为动力还有些困难，但作为电动汽车的辅助动力还是可以的。一般大客车的顶部可安装1000W 左右的太阳能电池，小客车的顶部也可安装300～600W左右的太阳能电池。虽然一辆汽车的发电量不是很大，但数百万辆汽车的总发电量就很可观了。例如，如果一辆汽车的太阳能电池发电功率以500W计算，100万辆汽车的发电功率可以达到50万kW，相当于一个大中型发电厂中国的太阳能资源非常丰富，特别是在西藏、新疆、青海、甘肃、宁夏等西北高原地区，日光强而且下雨天少，年平均日照时间长，太阳能资源特别丰富。因此，在中国发展太阳能应用技术，将会产生巨大的社会效益和经济效益。

冷热电三联供

冷热电三联供是当今世界先进能源技术的发展方向，是一种建立在能源的梯级利用概念基础上，将制冷、供热及发电过程一体化的联产系统。因此是一种典型的实现能源综合利用的系统，它将高品位能源用于发电，然后利用发电机组排放的低品位能源，如烟气余热、热水余热来制冷或供热，能源综合利用率高达80%以上，最高可达90%。节能、安全、环保和平衡的能源消费是冷热电三联供系统的主要优点，因此，大力推广应用冷热电三联供系统，对节约能源和促进国民经济可持续发展具有重要意义，用户也可以大幅度节省能源费用。

根据冷热电联产系统中发电机组及系统主要功能的不同，冷热电三联供系统一般可以分为三类：

以蒸汽轮机为发电机组的冷热电联产系统，其主要功能为供热和供电（如热电厂），夏季将部分或全部供热能力转换成供冷能力，从而实现冷热电联产。

以燃气轮机和蒸汽轮机为发电机组，即燃气轮机—蒸汽轮机联合循环发电的冷热电三联供系统，系统的主要功能是发电，供冷（热）是次要功能。

供热（冷）及供电并重的区域式冷热电联产系统或建筑物内的冷热电联产系统，系统中的发电机组可采用燃气轮机发电机组（包括微型燃气轮机）、内

燃机发电机组、外燃机发电机组或燃料电池。其中，燃气轮机发电机和内燃机发电机组为常用发电机组，外燃机发电机组和燃料电池尚未实现产业化应用。

冷热电联供是合理利用天然气资源的有效手段，世界各国把冷热电三联供作为节约能源、改善环境的重要措施，并制定了相应的鼓励政策。

美国：电力公司必须收购热电联产的电力产品，其电价和收购电量以长期合同形式固定。为热电联产系统提供税收减免和简化审批等优惠政策。截至2002年末，美国分布式能源站已近6000座。美国政府把进一步推进“分布式热电联产系统”的发展列为长远发展规划，并制定了明确的战略目标：力争在2010年，20%的新建商用或办公建筑使用“分布式热电联产”供能模式；5%现有的商用写字楼改建成“冷热电联产”的“分布式热电联产”模式。2020年，在50%的新建办公楼或商用楼群中，采用“分布式热电联产”模式，将15%现有建筑的“供能系统”改建成“分布式热电联产”模式。

欧盟：据1997年资料统计，欧盟拥有9000多台分布式热电联产机组，占欧洲总装机容量的13%，其中工业系统中的分布式热电联产装机总容量超过了33GW，约占热电联产总装机容量的45%。欧盟决定到2010年将其热电联产的比例增加1倍，提高到总发电比例的18%。丹麦实行热电上网，1MW以上燃煤燃油锅炉的天然气热电联产改造项目享受政府30%的补贴，对热电工程给予低利率优惠贷款，将环保所得税作为投资款返还工商业，对工商业的天然气热电联产项目发电价补贴；法国对热电联产项目的初始投资给予15%的政府补贴；英国免除气候变化税、商务税，高质量的热电联产项目可申请政府关于采用节约能源技术项目的补贴金；荷兰建立热电联产促进机构，热电联产的发电量优先上网。

日本：以天然气为基础的分布式冷热电联供项目发展最快，而且应用领域广泛。日本政府从立法、政府补助、建立示范工程、低利率融资以及给予建筑补助金等角度来促进能源开发及节能事业的发展。对热电联产项目给予诸多减免税。截至2000年底，已建热电（冷）系统共1413个，平均容量477kW，主要是小型系统。

中国：我国政府将天然气的开发和利用作为改善能源结构、提高环境质量的重要措施。西气东输、广东进口液化天然气、东海天然气开发等大型项目的全面实施，推动了全国天然气的建设。北京、上海等城市已经采取一些优惠政策鼓励冷热电三联供项目的发展。到目前为止已建成上海浦东国际机场、北京燃气大楼、北京燃气集团次渠门站大楼等项目。上海浦东国际机场能源中心是机场“大集中，小分散”供冷供热方案中的供冷供热主站，燃气轮机三联供系统通过发电机，并网为机场用户供电，通过余热锅炉和离心式制冷机组、溴化锂吸收式制冷机组，为航站楼、机场办公楼、海关楼、餐饮娱乐中心、宾馆等用户供冷供热供电。

分布式冷热电三联供非常适于对商业区、居民区、医疗机构、体育场、机场等区域提供电力、供热和制冷。虽然使用天然气作燃料，但由于高效的多级利用，减少了烟气排放，即使在人口稠密的城市地区也能达到高标准的环保要求。

总而言之，有效利用资源受到全社会的普遍关注，大量的新技术也在不断诞生，并逐渐在全社会普及开来。当然，要真正能合理开发利用资源，解决资源短缺问题，人类还有很长的路要走。但是，我们已经在这方面迈出了坚实的一步，而且未来的步伐会越来越快。