发布时间：2024-01-06 16:56:07
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【关键词】氢能;新能源 必然性 氢能源的优劣势
一、氢能源
（一）氢能源简介
氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：
l、重量最轻的元素。标准状态下，密度为 0.8999g/l，-252.7℃时可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。
2、导热性最好的气体，比大多数气体的导热系数高出10倍。
3、自然界存在最普遍的元素。据估计它构成了宇宙质量的 75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。
4、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142，351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。
5、燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。
6、无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。
7、利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。
8、可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
9、氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。
由以上特点可以看出氢是一种理想的新的能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但是在实际的应用中氢的存储与运输，以及利用太阳能分解水制取氢，一直是制约氢能发展的问题。
二、我国发展氢能源的优劣势分析
中国对氢能的研究与发展可以追溯到60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产，H2/O2。燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，是70年代的事。多年来，我国氢能领域的专家和科学工作者在国家经费支持不多的困难条件下，在制氢、储氢和氢能利用等方面取得了不少进展和成绩。氢作为能源利用应包括以下三个方面：利用氢和氧化剂发生反应放出的热能，利用氢和氧化剂在催化剂作用下的电化学反应直接获取电能及利用氢的热核反应释放出的核能。 我国早已试验成功的氢弹就是利用了氢的热核反应释放出的核能，是氢能的一种特殊应用。我国航天领域使用的以液氢为燃料的液体火箭，是氢作为燃料能源的典型例子。
目前，获得大量单质氢的唯一途径是依靠人工从天然气、石油、煤炭、生物质能及其它富氢有机物等中制取。氢的最大来源是水，特别是海水，根据计算9吨水可以生产出1吨氢（及8吨氧），氢气燃烧热是28900千卡/公斤，而且氢与氧的燃烧产物就是水，因而，水可以再生。由此可见，以水为原料制氢，可使氢的制取和利用实现良性循环，取之不尽，用之不竭。据估计，我国水能源理论稳定蕴藏量为7亿KW，而开发量为4亿KW，开发成功后，每年可节约大量煤炭，减排大量二氧化硫。工业副产氢也是向燃料电池提供燃料的有效途径。据统计我国在合成氨工业中氢的年回收量可达标14'108m;在氯碱工业中有87'106 m的氢可供回收利用。此外，在冶金工业、发酵制酒厂及丁醇溶剂厂等生产过程中都有大量氢可回收。上述各类工业副产氢的可回收总量，估计可达15亿立方米以上。
可见，我国氢的来源极为丰富，技术水平也有了一定的基础，水电解制氢、生物质气化制氢等制氢方法，现已形成规模。其中低价电电解水制氢方法在今后仍将是氢能规模制备的主要方法。另外，用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用，这可以降低氢能应用成本。由此，我国发展氢能源优势可见一斑。任何事物的发展都具有两面性。在看到优势的同时，我们也要看到它所面临的困难。大量廉价氢的生产是实现氢能利用的根本。目前，廉价的制氢技术和安全可靠的贮氢和输氢方法是两大核心问题。获取氢需要消耗大量的电能将氢和氧进行分离（制备1升液氢约需消耗电能3kwh）;而直接从天然气中获取氢，需耗汽油，每公里要排放约16克二氧化碳（普通汽油车每公里排放260克二氧化碳），能耗过高。就环境保护和市场需求而言，洁净和成本是二个关键参数，光有洁净而成本过高就没有市场，很难推广。因此，要实施这一战略，就必须有目的地降低成本。每百公里所加注氢的价格与汽油价格要尽可能接近，否则该技术只能永远停留在实验室或样车阶段。当然，氢能的使用还有其他方面的问题，如作为基础设施的氢加注站。
结语：目前，世界各国正在研究如何能大量而廉价的生产氢。利用太阳能来分解水是一个主要研究方向，在光的作用下将水分解成氢气和氧气，关键在于找到一种合适的催化剂。近日，世界首列氢能源有轨电车在南车青岛四方机车车辆股份有限公司竣工下线，正式投用于山东首条有轨电车示范线――城阳有轨电车示范线上。据悉，该车的下线面市，填补了氢能源在全球有轨电车领域应用的空白，也使我国成为世界上第一个掌握氢能源有轨电车技术的国家。发展氢能源，将为建立一个美好、无污染的新世界迈出重要一步。
参考文献
[1]氢能源研究现状――《化学时刊》22卷10期（2008、10）。
2、王艳辉、吴迪镛、迟键：氢能及制氢的应用技术现状及发展趋势。
[关键词] 广东省 水资源 水安全
[中图分类号] F205 [文献标识码] A [文章编号] 1004-6623（2017）03-0033-04
[作者简介] 周余义（1986 ― ），湖南永州人，综合开发研究院（中国 . 深圳）可持续发展与海洋经济研究所助理研究员，研究方向：区域经济，人文地理；张静超（1986 ― ），湖北襄阳人，综合开发研究院（中国 . 深圳）可持续发展与海洋经济研究所助理研究员，研究方向：产业经济。
水安全问题通常指人类在社会生存和经济发展过程中，改变了水文循环平衡，降低了水质，从而引发水危害的问题。广东水资源丰富，但受时空分布不均、环境污染以及气象灾害等多重因素影响，也面临着多方面的水安全威胁。尤其是在人口、经济不断向城市密集区集聚，水资源空间失衡加剧，城市水安全愈发脆弱的背景下，建立系统化的水安全应对策略具有重要意义。
一、广东水资源及用水概况
1. 水资源概况
广东河流众多，降水充沛，水资源总量丰富，常年值约为1830亿立方米，是我国东部地区水资源总量最大的省份。2015年，广东水资源总量为1933.4亿立方米，约占全国水资源总量的7%，仅次于、广西、四川和江西，居全国第五。人均水资源量为1792立方米，处于全国中等水平。
2. 用水变化情况
近10年来，由于用水效率大幅提升和用水结构的优化，广东用水总量总体呈现先升后降态势，用水总量控制取得了显著成效，为缓解水资源供应压力发挥了积极作用。2015年，广东用水总量为443.1亿立方米，相比2006年减少16.3亿立方米，相比2010年的最高值减少26亿立方米，相当于深圳2015年用水量的1.3倍。
从用水效率来看，2015年，广东人均综合用水量、万元GDP用水量和万元工业增加值用水量分e为411立方米、61立方米和37立方米，相比2006年分别下降了16.8%、65.1%和65.7%，与全国同期相比分别低7.6%、32.2%和36.5%。受此影响，广东用水结构也发生了较大调整，突出表现在工业用水量的快速下降。2006～2015年，广东工业增加值由12518.6亿元增长到30259.5亿元，增长了142%，但工业用水量由135.6亿立方米下降至112.5亿立方米，减少23.1亿立方米，占全省用水总量的比重由29.5%下降至25.4%。
二、广东水安全面临
“两大失衡”和“三大风险”
（一）两大失衡
广东是我国东部地区水资源最丰富的省份，但受自然地理环境和气候条件的影响，水资源的开发和利用长期存在两大失衡。
1. 空间分布失衡
水资源空间分布失衡，突出表现在资源分布重心与城市社会经济重心偏离和区域内部供需差异显著两方面。一方面，珠三角作为广东城市社会经济发展的重心所在，集聚了全省54%的人口和79%的经济总量，但水资源总量仅占不到全省的1/3，而山区、西翼及东翼①则占有全省69%的水资源，资源分布重心与城市社会经济重心严重偏离。
另一方面，区域内部供需差异显著。2015年，全省21个地级市中，水资源总量最大的为清远，达284.6亿立方米，是用水量15倍；而深圳水资源总量为18.5亿立方米，用水量达19.9亿立方米，需要依靠大量的境外引水来满足城市发展需求。
2. 降水时间失衡
降水是广东水资源的主要来源。广东的降水量主要集中在汛期（4～9月），导致大多数降水以洪水形式出现并流入大海，无法调蓄成为可利用的水资源而浪费，水资源开发利用率难以提升。从多年统计的平均值来看，广东水资源开发利用率为24.7%，若包括上游入境水量，则为10.8%。其中，东江（含珠江三角洲）28.6%，粤西诸河22.0%，粤东诸河21.7%，韩江21.4%，西江20.4%，北江10.2%。
（二） 三大风险
受区域经济发展、水环境污染及气候条件等多重因素影响，广东水安全面临三大风险。
1. 水质性缺水风险
随着经济发展和人口增长，在用水量大幅增长的同时，入河废污水排放量也在大幅增长。2006～2016年的10年中，全省入河废污水排放总量达930亿吨，年均排放量达93亿吨，使全省大部分河、湖、库均受到不同程度的污染，特别是珠三角城市周边的河涌、河段，大部分已被严重污染，水环境面临严峻的挑战，部分地区面临严重的水质性缺水危机。2015年，全省各流域水功能区中，东江的达标率最高，为62%，其余均在50%以下，最低的为粤西诸河，仅为27.4%。水质性缺水已成为广东最重要的水安全问题。
2. 资源性缺水风险
受水资源时空分布失衡和区域经济与人口规模分化的双重影响，广东部分区域正面临着日益加剧的资源性缺水风险。从水资源总量与用水量的变化关系来看，目前全省面临资源性缺水风险的区域大概可以分为三个层级，第一层级是用水量已经超过或十分接近水资源总量的区域，包括深圳和中山两市；第二层级为随着用水量的增加，在将来一段时间内有可能会超过水资源总量的区域，包括佛山、东莞和广州3市；第三层级为水资源总量相比用水量盈余较大，难以遭受资源性缺水风险的区域，包括汕头、珠海、湛江、揭阳、云浮、潮州、茂名、江门、汕尾、惠州、梅州、阳江、肇庆、河源、韶关和清远16个市。
3. 洪涝灾害风险
广东濒临南海，是西太平洋台风登陆中国的主要地区，台风、暴雨、风暴潮等灾害发生频繁，受洪涝灾害风险较大。近年来沿海市积极推动滨海新区建设，进一步加速了城市社会经济发展重心沿海布局的趋势，使沿海地区洪涝灾害的风险不断加剧。2015年，全省共遭遇了26场次强降雨和3个台风、1个热带低压正面登陆或严重影响。其中，5月，全省强降水天气异常频繁，出现了该年以来强度最强、范围最广、持续时间最长的降水过程，降水量达474毫米，较常年同期显著偏多84%，粤北、珠三角和粤东均出现不同程度的洪涝灾害，直接经济损失约18.7亿元。
三、提升广东水安全保障水平的五大对策
一是强化全省域的水资源统筹调配。立足全省水资源分布情况及用水区域差异，建立城市水资源管理计算机模型，对城市水资源进行信息化管理，以应对复杂多变的水资源变化情况，为城市水资源管理提供信息支持。加强对重点缺水城市的水资源供应保障，以深圳、中山等资源性缺水风险较高的城市为重点，积极推进跨流域、跨区域的引水工程建设，完善以流域和区域为单元的蓄、引、提、排、灌、供、用协调统一的水资源配置网络体系，将水资源丰富而用水相对较少地区的富余水量充分利用起来，增强城市供水保障能力和应急能力，缓解区域内资源性缺水压力。
二是加大水资源保护力度。创新水资源保护思路，建立系统化的水环境保护体系。制定和完善水功能区划，分区分级加强水功能保护，强化对流域水功能区分区、分段治理，坚持“边控制、边改善”，稳步改善各流域水功能区达标状况。加强对严重污染河流和城市河段的综合整治，积极推进“源头控制，末端治理”相结合的水污染治理方式，逐步减少入河废污水排放量，实现“水量”和“水质”的双重提升。
三是建立雨洪资源化利用体系。大力推进城市雨洪资源化利用工程，选择试点城市，积极推进“用户―支管―干管”一体的雨洪资源化利用体系建设，逐渐在全省范围内建成路径完整、接驳顺畅、运转高效的雨洪水收集输送系统。加快推进新建城区和旧城改造区的污水管网建设，推动污水管网与片区开发同步规划、同步建设，从系统上考虑片区上下游排水配套设施的建设与完善，严格实行雨污分流，提升雨洪资源化利用水平。
四是推广完善再生水利用体系。制定再生水利用实施计划，实施再生水利用示范工程，将建设污水再生回用设施和铺设再生水管道纳入城市建设和发展的总体规划，以六河流域为重点，坚持厂网配套、管网优先、建管并重的原则，完善再生水利用设施。将再生水生产企业纳入再生资源回收行业，给予相应的政策支持和鼓励，鼓励再生水技术的自主创新。科学制订企业使用自来水、再生水、河网水和地下水的价格标准，形成有利于节约用水、分类用水的价格体系。
五是积极推动海绵城市建设。完善海绵城市建设标准规范，积极引导新老城区开展海绵城市建设，全面增强城市排水防涝能力。对全省范围的易涝点进行全面普查，有效结合城市更新，有计划地实行海绵化改造，逐步实现小雨不积水，大雨不内涝。城市新区应坚持高标准，落实严要求，加强海绵城市的整体设计，实现与周边地形、水系、道路、市政设施的衔接，打造一批海绵城市示范工程。
[参考文献]
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[4]黄红明.广东省水资源开发利用前景分析研究[D].武汉大学，2004.
[5]张翔，夏军，贾绍凤.水安全定义及其评价指数的应用[J].资源科学，2005，27（3）：145-149.
Abstract：Water resources are both basic natural resources and strategic socio-economic resources. Guangdong Province is the most economically developed province in China. Water safety is a major strategic issue related to the sustainable development of Guangdong Province. According to the analysis， it is found that the total amount of water resources in Guangdong Province is abundant， and there is a large surplus relative to the limited water consumption. However， due to the superposition of multiple factors， water security is facing a double Challenge such as “two imbalances” and “three risks”， on this basis， the paper puts forward five countermeasures to improve water security in Guangdong Province.
