基于能源与动力工程的能效提升路径研究

基于能源与动力工程的能效提升路径研究

黄菁健

身份证号码：620103199111172616

  摘要：随着全球能源危机与环境问题日益严重，提高能源利用效率已成为各国政府和科研机构共同关注的焦点。能源与动力工程作为研究能源转换与利用的科学领域，对于提升能效具有重要意义。本文从能源与动力工程的角度出发，分析了当前能源利用存在的问题，探讨了能效提升的技术路径与政策保障措施，以期为能源与动力工程领域的研究与实践提供参考。

  关键词：能源与动力工程；能效提升；技术路径；政策保障

  引言

  能源与动力工程是研究能源转换、传递与利用的科学，涵盖了热能、电能、流体力学等多个学科领域。随着全球经济的发展和人口的增长，能源需求持续上升，而传统能源资源的有限性和环境污染问题的日益突出使得提高能源利用效率成为当务之急。因此，基于能源与动力工程的能效提升路径研究具有重要的现实意义和战略价值。

  1.能源利用现状与问题分析

  1.1 能源结构不合理

  能源结构不合理的问题日益凸显，目前全球能源消费格局依然主要依赖传统的化石燃料，其中煤炭作为最主要的能源来源之一，其大规模的开采和使用加剧了地球资源的消耗速度，并带来了显著的环境压力，包括土壤退化、地下水污染以及温室气体排放导致的气候变化。石油和天然气作为另外两种主要的化石能源，它们的开采与运输过程也引发了生态破坏、海洋污染以及地质灾害等一系列环境问题。尽管各国在政策层面普遍呼吁减少对化石燃料的依赖，但事实上，化石能源在全球能源消费总量中的比重仍然居高不下。

  1.2 能源利用效率低下

  在能源转换与利用效率方面，现有的技术水平并未达到理想状态，尤其是在能源产出、传输、分配及最终使用的各个环节，普遍存在能源损失的现象。例如，在火力发电过程中，大量热能未能转化为电能而散失到环境中，形成了巨大的能源浪费。同样的，在工业生产中，许多老旧设备的能效低下，生产工艺落后，热量回收系统不完善，导致了大量的余热无法得到有效利用。而在建筑领域，供暖、空调系统的设计和运行效率不高，加上建筑材料保温隔热性能欠佳，导致建筑能耗偏高，进一步加剧了能源的无效消耗。

  1.3 技术创新能力不足

  在技术创新能力方面，尽管近年来能源与动力工程领域取得了不少突破性进展，但关键技术瓶颈仍然存在。部分关键设备和技术的研发和制造尚不能摆脱对外部市场的依赖，尤其是高端能源装备制造领域的核心技术，往往受到国际竞争和技术封锁的影响。这一现状阻碍了国内能源行业自主创新能力的提升和产业链的完善。

  2. 能效提升技术路径研究

  2.1 优化能源结构

  在全球范围内，优化能源结构已经成为解决能源安全、环境保护和可持续发展问题的核心策略之一。为了减少对化石能源的依赖，减轻环境负担，世界各国都在积极推动清洁能源和可再生能源的发展。一方面，通过政策扶持和市场化手段，大力推广太阳能光伏、风力发电等新能源技术的应用，鼓励企业和个人安装太阳能电池板和风力涡轮机，充分利用阳光和风能资源，将其转化为清洁、无碳的电能。另一方面，加强对生物质能、地热能等其他可再生能源的开发利用，比如生物质发电、地热供暖和地热发电等项目，这些能源类型不仅储量丰富，分布广泛，而且可循环利用，有助于实现能源供应的多样化和本地化。

  2.2 技术创新与应用

  在能源与动力工程领域，持续的技术研发和创新是提升能源利用效率的关键驱动力。通过不断研发新型高效节能的锅炉、汽轮机等核心发电设备，可以大幅降低热力发电过程中的能源损耗，提高单位能源的输出功率。此外，推广和应用余热回收技术，将工业生产过程中的废热重新转化为可用能源，或者通过热电联产技术，将一次能源在同一系统中同时用于发电和供热，既能提高能源综合利用率，又能显著减少二氧化碳排放。与此同时，数字化、智能化技术的融入，也为能源设备的运维和效率提升提供了新的解决方案。

  2.3 系统集成与优化

  系统集成与优化设计同样是大幅提升能源利用效能不可或缺的方法。比如，在电力设施层面上，部署智能微电网架构，将分布式能源资产诸如光伏发电、风能发电、储能系统以及其他常规能源资源整合起来，运用尖端的控制技术和战略，确保不同能源类型间实现高效协同利用和精密调控，既保证了电力供应的可靠性和稳定性，又最大限度地挖掘了本土可再生资源潜力。而在建筑行业内，采用前沿的建筑设计思想和技术手段，对建筑物的暖通空调系统进行全面优化，比如采取被动房设计理念、地埋热交换热泵系统或高性能绝热材料的应用等措施，使得建筑物不仅减少了对传统化石能源的依赖，更能在日常运营中大幅度削减能源消耗，从而逐步实现绿色建筑乃至接近零能耗建筑的标准。

  3. 政策保障措施建议

  3.1 完善政策法规体系

  为了强化能效升级和清洁能源的广泛应用，政府及相关部门亟需构建一套更为周密详尽、精准调控的法律法规与政策措施框架，运用法治工具明确并强化对能源利用效率改进及清洁能源进步的支持与激励。这套政策应全方位覆盖能源生产的源头至消费的终点，即从能源生产、输送、分配直至最终使用的整个产业链环节，囊括多维度的扶持策略，如财政补助、税收减免、绿色金融信贷机制以及市场准入条件的优化等，从而为清洁能源技术创新、项目落地和市场扩展提供强有力且稳定的政策保障。

  此外，健全的政策法规体系还应当整合能效标准的制订与适时更新机制，推行能源审计制度与能效标签管理制度，并引入强制性的能效限值管控措施。通过硬性约束与正向激励两种手段相辅相成，促使各类型能源使用者积极探寻并采纳高效、低碳的能源应用方案，从而有力驱动全社会整体能效水平迈向新的台阶。

  3.2 加强人才培养与引进

  在能源与动力工程技术领域内，高技能和高素质人才扮演着驱动技术创新和产业升级的关键角色。因此，有必要加大对这一领域专业人才的培育力度，通过深化教育改革和完善职业教育结构，孵化一大批兼具扎实学术根基、精通前沿科技技艺以及富含创新意识的专业人士。同时，积极推动高等教育机构、科研单位与企业之间的协同办学模式，实施高度目标导向的专业技能培训，确保人才供给与产业实际需求实现无缝衔接。对于高端人才引进方面，需要设计出台更具竞争力的引才政策，以吸引全球范围内的杰出专家、学者和工程师投身中国能源科技领域的工作，特别是在清洁能源技术研发、能源效率提升等领域拥有突出成就的高层次人才，应予以特别鼓励。通过搭建跨学科、跨行业的顶级研发团队和创新团队，我国能够在能源领域加快科技进步的步伐，有效促进该领域的革新与突破。

  3.3 深化产学研用合作

  产学研用一体化创新合作是当今时代推动能源科技创新成果有效转化并广泛应用的核心驱动力。在这个过程中，政府的作用至关重要，它需要发挥主导和引导作用，积极推动构建一种深度互融、密切配合的产学研用联动新模式。这意味着要打破传统的孤立研发壁垒，鼓励并促进企业界、学术界、研究机构以及广大用户群体之间形成多元化的协同创新网络，通过建立长期战略合作关系，共同应对能源科技领域的重大挑战，集中力量攻克关键核心技术难关，并积极开展具有前瞻性和实用价值的示范性应用项目。

  具体举措上，政府可通过设立合同科研项目，使企业与高校、研究所携手合作，明确研发目标、细化分工、共享收益，确保科研活动有的放矢；共建共享型实验室和研发基地，让各方资源得到有效整合，共同推进先进技术的研发与验证；此外，还可以通过设立联合研发中心等形式，实现技术、资金、人才等要素的优化配置，最大程度地发挥各自专长，缩短科技成果从实验室走向市场的漫长链条，提高转化效率。

  与此同时，为了更好地催化科技成果的实际转化过程，政府必须精心构建一套完善的科技成果转移转化服务体系。这套体系应当包括全面而严谨的知识产权保护机制，确保创新者的合法权益得到维护；建设公正透明、高效运作的技术交易市场，便于科技成果供需双方快速对接；并且配套提供针对性强、便捷灵活的投融资服务，为科技成果产业化过程中的初期风险投资、中期资金流动以及后期市场扩张提供必要的金融支持。

  结论

  本文从能源与动力工程的角度出发，分析了当前能源利用存在的问题，探讨了能效提升的技术路径与政策保障措施。展望未来，随着科技的不断进步和政策的持续优化，我们有理由相信基于能源与动力工程的能效提升路径将更加清晰明确，为全球能源可持续发展做出更大贡献。

  参考文献  ：

[1] 杨明伟, 魏小红, 周洁. 节能技术在能源领域的应用[J]. 现代化工, 2013, 33(9): 44-47.

[2] 黄颖, 陈雯, 杨建华. 能源与动力工程中的节能技术[J]. 动力工程, 2017, 37(1): 64-67.

[3] 梁德鹏, 严志勇, 马建中. 空压机余热回收技术的研究[J]. 工业节能, 2015, 37(10): 20-22.