丹麦的能源环保产业

丹麦是举世公认的能源问题解决得最好的国家之一。1973年第一次石油危机后，丹麦大力调整能源结构，依靠科技进步，提高能源效率，积极开发可再生能源，探索出了一条能源“高效、清洁、可持续”发展的道路。从1980年至今，丹麦的GDP增长了近60%，但能源消耗基本维持不变，取得了令世人瞩目的成就。

　　一、风力发电

　　丹麦的风力发电研究始于1891年，是世界上最早开始进行风力发电研究和应用的少数国家之一。经过多年发展，丹麦已形成了本国的风电产业和有竞争力的风机制造业，其风机生产覆盖全球约40%的市场份额。截止2006年底，丹麦风力发电总装机容量达3135兆瓦（MW），在仅4万多平方公里的国土面积上有5266台风机在运转。近年来丹麦风能发展的一个重要趋势是向海上发展，截止2005年底丹麦海上风力发电场已达8个，装机容量423MW，另有2个各200MW的海上风力发电厂在招标建设中。2005年，丹麦风力发电已占到整个发电量的20.8%，政府期望到2009年达到25%，2025年达到30%。丹麦风力工业协会（Danish Wind Industry Association-DWIA）提出更加雄心勃勃的“风力50”计划，建议到2025年丹麦风电占全部电力消耗比重的50%，计划在目前基础上再增加1700台风机。

　　九十年代以来，丹麦风电发展迅速，风电产业成为丹麦少数领先全球市场的领域，每年营业额超过50亿丹麦克朗，为超过2万人提供就业机会。随着科技的不断进步，风机的功率越来越大，且提高很快。在2000年时，全国每台风机平均功率为856KW，2002年增至1356KW，2003年则一跃增至2045KW。今后的趋势是用3MW风力发电机代替现在的2MW电机，5MW甚至10MW的风机也正在研制中。另一方面，在过去20多年中，风电成本减少了约3/4，1981年的风电成本为每度电1.2克郎左右，至1999年就下降至0.3克郎左右（约合0.4元人民币）。风机的尺寸在过去15年中也有戏剧性的变化。由于技术的快速进步，今日可普遍见到的旋转直径为48 ~54米、输出功率为750 ~ 1，000KW的风机，正在被功率为2，000KW、机塔高70 ~80 米、机翼旋转直径达72米的风机所替代。现在，一台2，000KW的风机所产生的电量比1980年135台风机的总和还要多，单机发电量大大增加。

　　二、生物能源

　　生物能或生物质能（Bio-energy/Biomass Energy）是可再生能源的形式之一。其主要来自能源植物或农、林、渔业副产物（秸秆、木屑、加工企业有机废物、动物粪便等），是从生物可再生原质转换而得的能源形式。生物质能是惟一能够以气态、液态和固体形态存在的可再生能。

　　在生物能应用技术领域，存在着几个基本应用方向。一是把农作物秸秆、木屑作为燃料直接燃烧，转换为能源。二是利用转化技术把生物质转变为液态、气态和固态的能源载体，包括：把农作物和秸秆转化为生物酒精、生物柴油，把有机农业废物转变为可燃气体等。三是开发专门作为能源资源的植物和农作物，并辟出耕地种植这些经培养精选、具有较高能量密度的植物。

　　（一）桔杆发电和供热

　　20世纪80年代，丹麦政府限制农户焚烧田间的农作物秸秆，而是把这些秸秆提供给120个地区供热锅炉和10万个家庭小型供热装置作为燃料。1993年6月14日，丹麦议会通过生物质协议（Biomass Agreement）。按照这一协议，大型电厂必需每年使用120万吨麦草和20万吨木屑作为热电联产的燃料。目前，15个以生物质为燃料的热电联产厂产生4000万瓦电力，麦草和木屑贡献于丹麦约5%的电力消费。

　　用秸杆作燃料，已经是丹麦一些大型电厂的组成部分。阿维多II号（Aved？re II）电厂就是使用煤、石油、天然气和秸杆等多种燃料进行热电联产的代表。

　　（二）中心沼气厂

　　丹麦以工业化的方式使用沼气始于80年代末期。目前，丹麦已建立20个集中式的中心沼气厂，每天可处理50-600立方米原料，另有55个单个的农场沼气厂。这些沼气厂通过在各地区的合理分布，有效地促进了农业资源综合利用、地区发展和环境保护。在2025年之前，丹麦将另外新建50个中心沼气厂。

　　沼气计划得到丹麦环境部、农业部的经费支持，总预算1200万丹麦克朗。中心沼气厂通常以周边农场（猪、牛粪等占75%）和食品加工企业提供的有机废物（占25%）为原料，经工业化处理生成沼气，再输送到地区的燃气供热锅炉或热电联产厂，余料可以作为很好的肥料。沼气技术可以有效减少硝酸盐排放，消除气味，减少温室气体排放，充分利用有机废料。沼气既是很好的能源来源，同时又有利于农业生产和环境保护。在丹麦比较有代表性的大型中心沼气厂有Ribe 、Lintrup 、Lemvig 等，年产沼气在500万立方米左右。

　　（三）生物乙醇

　　近年丹麦瑞索（Ris？）国家实验室在这方面开展了有成效的研究工作。其利用预处理和发酵技术分解玉米秸秆中的木质素、纤维和半纤维素，处理后获得生物乙醇（酒精）。其实验室数据显示，田间1吨玉米中仅用玉米籽粒为原料，可产188升酒精，仅用玉米秸秆及玉米芯为原料，可产酒精155升，故每吨玉米原料约可生产340升酒精。这些生物酒精可用作汽车混合燃料。2004年以来瑞索实验室已与吉林轻工设计研究院合作开发工业化装置和生产线。参与合作的中方专家认为，丹麦在预处理和发酵技术方面领先于美国。

　　在企业界，丹麦Elam公司走在生物酒精工业化生产前列。该公司利用欧盟资助建立了目前世界上最大的生物酒精处理示范单元（Process Demonstration Unit-PDU）。该单元以秸秆和生活垃圾中的有机废料为原料，经分阶段预处理和发酵工艺获得生物酒精。

　　另外，丹麦技术大学（DTU）的BioGasol Aps公司正在研究开发利用桔杆废料生产第二代生物乙醇的技术，并进入实质性试生产阶段。该公司利用创新技术低成本地生产乙醇、氢、甲烷等生物燃料，其加工工艺将来有可能成为以木质纤维素为基础的生物乙醇的工业标准。

　　生产生物乙醇很重要的一方面是要有酶的投入，丹麦著名公司诺维信（Novozymes A/S）目前约10%的营业收入是为乙醇生产提供所需的酶。（www.novozymes.com）

　　（四）氢气和甲醇

　　丹麦技术大学（DTU）环境系的瑞娜·安格丽达奇教授领导的研究组，开发了一种二段式厌氧发酵反应器，以农场有机废物和城市垃圾为原料，通过优化的影响参数控制制取氢气和甲烷。实验表明，利用有机物含量35%的城市垃圾，可得到产率12立方米/吨的氢气；在制取甲烷阶段，通过控制挥发性脂肪酸浓度，可获得产率达133立方米/吨的甲烷。

　　由于综合了两阶段发酵过程，该技术可同时产生氢气和甲烷，具有比传统厌氧发酵装置更高的综合效率。目前，该研究组在探讨利用特殊菌种降解有机垃圾及控制相关参数提高产气量的途径并进行面向工业生产的中间试验。该研究组在厌氧发酵过程控制方面积累了丰富经验和专业知识。

　　就生物质能来说，丹麦正在成为工业化国家一个先导的角色。这种角色，正是通过其在主要技术方向上的努力来体现的，这包括使用秸秆燃料发电、建立中央沼气厂用于供热和发电、把生物质转化为液体燃料和可燃气体以及具有前瞻性的能源作物的研究开发等。

　　三、未来新能源

　　（一）燃料电池（Fuel Cells）。

　　燃料电池是一种化学电池，由燃料间的反应产生能量，例如液氢和氧化剂及液氧，不用燃烧直接转化成持续的电能。它应用广泛，可以为单个家庭供电，也可以用于热电联产厂，或者交通运输等等，与传统电力生产相比有许多优势，具有高效率、低污染的特点。目前在丹麦从事的研究主要有两类，一种是1-500KW的高温固态氧化物（SOFC）燃料电池，用于大型电站；另一种是低温聚合体电解膜（PEM）燃料电池，用于小型电站。可以使用各种类型的燃料，包括天然气、甲醇、甲烷、氢等。现在还在研发一种PV Cells 燃料电池。

　　燃料电池可以将天然气中的化学能量转化成电能，效率约为55%；可以将氢直接转化为电能，或者相反，用电能来生产氢。SOFC型燃料电池商业化估计还将需要5-10年。进行这项研究的以丹麦瑞索国家实验室为主，此外还有Topsoe Fuel Cell公司（www.topsoefuelcell.com），IRD A/S公司（www.ird.dk）。另外H2 Logic公司在研发燃料电池汽车，网址www.h2logic.dk。

　　（二）海浪发电。

　　海洋是风能的天然储藏场所，海浪中蕴藏着巨大的能量，海浪发电厂可以将海浪中的能量转化为电能。丹麦许多家研究机构和投资者在进行这项研究，2003年丹麦第一家海浪发电厂Wave Dragon以1：4的模型并网发电。该厂是集合了欧洲多个国家的众多研究机构和公司一起建成的。其原理是引导海浪上到一个斜坡状的装置，当海浪越过斜坡，会形成一个充满水的水库。这水库与海平面有落差，利用此落差即可驱动涡轮机发电。海浪发电厂根据情况可大可小，拟在北海建的一个厂重2.2万吨，有260米宽，发电机容量4MW，每年发电可达12Gwh。有测算估计，商业化规模的海浪发电厂的电价大约在0.04欧元/度。