清洁能源作为加拿大最大的行业之一，其发展迅速且先进程度高，它与世界上的其它同盟一起提供给加拿大乃至世界的技术和服务，在清洁能源科技，替代能源以及环保产品方面，创造了 21世纪新经济增长点。本文简要介绍了加拿大清洁能源开发利用、制订适合本国国情政策、节能与环保及开展国际合作方面的做法和经验，以兹我们参考和借鉴。  

一、加拿大清洁能源概念：

加拿大清洁能源的概念是，对环境无污染或污染很小的能源。例如：风能、太阳能(所有它的形式--光电压、地热、太阳产生的暖流等等)、氢和燃料电池、潮汐能和生物能量。这里，清洁能源还包含“绿色”和“可再生”能源的概念。
　  二、加拿大清洁能源研发利用现状：

（一）生物能源

生物质能是世界第四大能源，在现实生产生活中，特别是在农村地区，仍然占有重要的地位。目前，加拿大生物能源的开发利用，主要是结合生活上的应用。除了利用它广大的森林及农业的废弃物之外，它还利用植物的种子制造柴油、菌种制造燃料气体、利用生质能量的燃烧氧化产生气体，并用于商业及工业的设备设施，以及运用于住宅区的热暖气系统。
    加拿大主要的生物能量来源，主要有两类，一是原生物料(Raw biomass),  二是次生物料(Secondary biomass)，主要是加拿大拥有丰富的林区。

加拿大因地域广大，有着丰富的生物能源材料，且大多数尚未开发利用。加拿大数百万公顷有效管理的森林地，其中只有很小部分的林地被用以作木制产品加工。据分析，加拿大的森林废料可用作为燃料，而并不会影响加拿大的森林生态系统，事实上，加拿大的森林废料原本就应该被移除，以便土地利用种植更多的新树林；另一方面，加拿大许多森林的原木，并非用来作为传统的产品使用，而是用来作为燃料以制造能源，所剩下的木材废弃物则被掩埋丢弃或焚化掉。
    在农业方面，加拿大草原省的谷类作物，每年可生产近320万公吨的干草废弃物，如果其中85%干草被放回泥土中作为肥料，则大约有1000吨的干草可以用来做生物能源燃料。

在城市的废弃物方面，加拿大每年制造出数千万吨的都市废弃物，只有一小部分可以用来做能源利用，大多数的废弃物皆被抛弃掩埋。
     加拿大5.9%的电力来源于生物燃烧的能量。政府鼓励生物能源的研发，强调科技与资源同时并存时，必须不影响食物生产及传统产品的制造。政府认识到生物燃料在减少温室气体排放、替代汽油、创造农村地区就业机会方面都将发挥巨大作用，因此将生物燃料发展作为重点方向，计划每年在汽油中调和生物燃料乙醇30亿升，相当于目前的12倍，2010年实现可再生燃料占汽油比例（FRS标准）达5％，2/3的纸浆和造纸所用能源来自生物废料利用。国家设有12个实验室和大学开展了生物质的气化技术研究。         

目前，在大型卖场、公寓大楼、饭店、医院以及学校等等大型建筑物，都是使用热燃烧氧化系统；而较小型的机构则通常燃烧木屑、木块、树皮等来加热使用水，并将热气传送到建筑物的其他区域；较大的机构如医院等，则是使用低压蒸气系统，来当作建筑物的暖气系统、洗衣房以及食物的准备利用。
    生物能量在工业上的应用，主要是将木材在热化学能的过程中，产生出分子纤维的纸浆用于制造纸张，其加热的大锅炉会产生高压的蒸气，蒸气经过蒸气涡轮会产生电力，供造纸厂电力使用；而低压的废气则被用来供应工业过程中所需的热力。其次，是燃烧树皮等磨碎出来的废料，使用到纸浆厂、大型锯木厂、薄木板或三夹板工厂等森林业的蒸汽锅炉所供应其电力和热气。

再有，是规模较小的一些都市废弃物如纸类、木材、草皮、纺织品等等，以产生电力和热气。温室、小型锯木厂、家具工厂以及汽车厂等，则是使用湿混合废木料（hog fuel）、稻草、木块等，这些中型的系统通常使用热水、低压蒸汽或热力油去传递热气。这种利用热燃烧氧化的系统原理，供应所需的电力及热气使用，也应用于一般的车厂、农场等机构。
    住宅居家的生物能源供应情况是，在郊区及乡间仍然持续使用燃烧木柴的传统方式。

（二）水力发电

加拿大拥有世界上最高的水力发电量，为世界之冠。目前水电总装机容量已达0.67亿千瓦，有804座大坝，其中596座大坝以发电为主，有211个水力发电厂，发电量3530亿度。水电在加拿大占有重要的地位，在圣劳伦斯河和五大湖一带建立了很多水力发电站，为当地工业提供了能源。拉伯拉多（Labrador）地区的丘吉尔瀑布（Churchill Falls）水电站发电能力达5.23亿千瓦，是全国最大的水电站。1985年竣工的规模更大的詹姆斯湾（James）工程（发电能力10亿万千瓦）已完成第一期，由于该工程在加拿大和美国引发了激烈的争论，加拿大联邦政府和魁北克省不得不重新考察工程的环境和社会后果、以及工程的必要性。1991年，加拿大联邦最高法院命令在进一步的环境评价完成之前，第二期工程和第三期工程应暂时停工。

目前全国电力60％以上来自水电，且有多余的电力输送到美国。目前除爱德华王子岛省外每个省区都有一些水力发电，数量最多的在魁北克省、不列颠哥伦比亚、纽芬兰和拉布拉多、曼尼托巴和安大略省。

魁北克省80%的电力来自水电；不列颠哥伦比亚省，水电也占电力来源的70%。 

资料来源：加拿大自然资源部                                       资料来源：2003英国水电水坝杂志

 （三）氢能

加拿大一直致力于维持其在全球燃料电池和氢能工业中的主导地位，有许多燃料电池合作组织和计划以及拥有一些处于世界领先地位的燃料电池和氢能企业。

国家研究委员会（the National Research Council NRC）负责推动加拿大燃料电池技术在交通和发电领域的应用，支持质子交换膜燃料电池的研究，开发甲醇燃料电池和微型燃料电池组件，还同大学、主要燃料电池开发商及其零部件供应商合作，开发固体氧化物燃料电池及氧化剂系统。该机构环境测试装置保证了冬夏季节都可以开展全方位燃料电池系统的测试。加拿大氢能经济产业链包括：氢能研发、氢燃料电池、氢燃料电池驱动系统、制氢、加氢、加氢站建设几个方面。氢能研究重点：移动式、便携式、固定式燃料电池的应用 ；先进材料和氢能的存储 ；无废气排放的氢能产品；氢气运输、燃料体系和基础设施 ；规范与标准、检测方法和参数 ；公共教育；社会、经济和环境影响 。

过去20年，加拿大政府和不列颠哥伦比亚省及魁北克省政府，在燃料电池开发方面发挥了主导作用，已投入1.5亿加元。在政府支持下，不列颠哥伦比亚大学建立了国家燃料电池研究中心，使该省在燃料电池技术方面居世界领先地位。

温莎大学和Daimler Chrysler公司合作建立汽车研究中心（价值5亿加元），重点研发汽车替代燃料、新材料、汽车耐用性、机械工程设计、汽车安全、节能以及减少废气排放技术。在燃料电池研究和开发的分工协作方面，加拿大基本上形成了一个产、学、研体系，大学做基础研究，企业做发动机及汽车，提供标准的测试平台，研究所是联系高校与企业的纽带。 

加拿大氢电池研发应用的代表企业是位于温哥华的巴拉德动力系统公司（Ballard Power System），其质子交换膜燃料电池又称为固体聚合物燃料电池（SPFC），在50～100℃下工作，其电解质是一种固体有机膜，用铂做催化剂。该公司将这种电池的铂需要量减少了30倍，发电效率接近80%。这种燃料电池是目前最有发展前途的燃料电池。

在温哥华，围绕巴拉德公司做燃料电池设备和零部件的公司就有50余家（研究方向重复的很少），公司以制造汽车用燃料电池闻名在氢燃料电池（Proton Exchange Membrane Fuel Cell PEMFC）技术上全球领先，现在它的应用领域从交通工具到固定电站，其子公司巴拉德代系统被认为在开发、生产和市场化零排放质子交换膜燃料电池上处于世界领先地位。巴拉德代系统最初产品是250KW燃料电池电站，其基本构件是巴拉德燃料电池，利用氢气（由甲醇、天然气或石油得到）、氧气（由空气得到）不燃烧地发电，燃料电池已经用于固定发电厂。巴拉德公司与世界许多著名公司合作以使巴拉德燃料电池商业化

正在酝酿中的计划有“氢能走廊”，即在温莎与蒙特利尔之间的 900公里高速路设置加氢站；“氢能机场”，即以氢能技术装备机场，使蒙特利尔机场内部各式交通车辆氢能化。联邦政府将为“氢公路项目”提供资助。氢公路项目的实施将是加拿大能源史上的氢能革命。该项目的具体内容是在 2010年前，在温哥华到 2010年冬奥会主办城市威斯勒的 120公里公路上建立 5个燃料电池车的加氢站，并生产出必要数量的燃料电池车，由氢燃料电池车承担 2010年冬奥会期间机场与主办城市之间的人员运输任务。

07年，加政府投入2.15亿加元进行“氢能早期采用者计划”，用于开发创新，包括氢能高速公路的建设。“加拿大运输燃料电池联盟”，政府出资2300万加元展示燃料电池车。还有，“加拿大燃料电池氢能社区伙伴”、“温哥华燃料电池专案”以及“复合燃料电池运输公共项目”等。同时，巴拉德公司支持加拿大政府在范库弗峰和惠斯勒之间兴建世界第一条氢能公路。通过使用建在公路上7个制氢点制取的氢气，来促进车用氢燃料电池更广泛的应用。

目前的问题是，全电动车的电池寿命问题始终没有得到很好解决。燃料电池的实用性仍显不足，以及新型动力类车辆的燃料补充及服务设施建设仍未跟上。氢燃料可以通过从碳氢化合物中分解出氢原子得到，但价格昂贵，而且与在电池或超级电容中存储能量相比，效率较低。 一部“福特”牌燃料电池小汽车，其价格约为100万加元。价格居高的因素，一是燃料电池系统相当复杂，其制造还需要贵重金属-铂金。据研究人员介绍，燃料电池成本为每千瓦 4000美元—6000加元，是内燃机的 130—200倍。二是氢为易挥发、易燃的危险气体，对金属有脆化作用，这使燃料电池车的维护和运转费用大幅度提高。

（四）风能

 加拿大利用风能是在16世纪从欧洲传入的。真正利用风能进行商业性发电，则是上世纪70年代的事情。加拿大是世界上风力资源最丰富的国家之一，是世界第十一大风力发电国，近几年加拿大在风力发电领域投资力度加大，措施得力，发展迅猛，其风能的开发利用已有了长足的进展，技术水平也已处于世界先进行列。

加拿大风能行业主要由加拿大省级政府部门发起，认为风电产业是促进本地经济发展和创造就业机会的一条途径，政府还组织制定风电制造业吸引投资的政策。例如直接政策，一些地方政府正在本地区执行将风电场开发与国产化比例要求相结合，要求一定比例的新建风电项目成本必须直接投资到本地经济中。
    为了进一步鼓励本地制造，魁北克省政府规定，本地区风电制造业的劳动力成本享有40%的税收优惠，并且在2010年前对全部制造行业实行免除税赋。加拿大政府还为风电提供研发经费支持，从1974到2003年间共投资了1亿加元。在间接政策方面，为建立一定规模和稳定的风电市场，加拿大还没有制定相关政策，但已有迹象表明政策将会很快出台。加拿大于2003年6月开始执行风力发电激励政策（WPPI），为风力发电提供0.01加元/千瓦时的补贴，并规定了支持容量的上限。加拿大还为风力发电和赠款项目提供免税期。一些省份也正在讨论实施再生能源配额制和政府牵头组织风电场项目的招标采购，一些地方政府和商业用户还自愿购买绿色能源。
    据2006年全球风能委员会资料，目前，加拿大所有风机都是进口的，仅在国内组装了133台NEG-Micon的750kW风机和3台Jeumont的750kW风电机组。GE公司和Vestas公司是加拿大市场最大的供货商，目前占有最大的市场份额，2003年所有新增装机都是Vestas公司的产品。加拿大市场上的其他主要风机供应商还有Nordex、Enercon、法国的Jeumont、Lagerwey和比利时的Turbowind。2004年，GE风电在加拿大获得了世界风电历史上最大的一笔订单，2006年到2012年间，陆续向魁北克省的8个项目提供总容量约990MW的风机，同时宣布在加拿大建厂，并且本地供货、制造和组装的风机部件、原材料以及服务的比例将高达60%。
    目前，加拿大公司通过一些技术转让方式来生产风机。例如，Sudbury的Consbec建设公司、Gagnon可再生资源公司与Repower集团公司组建成了合资公司——Repower风电公司；美国风能公司（AWE）采用了荷兰公司Lagerwey技术的许可证生产；GEQ采用了Jeumont实业公司技术的许可证生产；魁北克蒙特利尔AAER系统公司采用了德国Fuhrländer公司技术的许可证生产，AAER系统公司计划在未来3年里投资不少于700万加元在魁北克Gaspe半岛建立风机制造厂，希望能够满足魁北克严格的国产化要求。然而所有上述加拿大公司都是刚刚涉足风电行业，因此缺乏技术经验。加拿大市场准入门槛很高，给风电产业带来了障碍。
    在产业供应链中，加拿大企业具有一些风机制造的技术经验，包括塔架和底座制造、转轮叶片制造、机舱组装、电力变频器、一般加工和和金属预制件，主要产业供应基地位于蒙特利尔和大多伦多地区。预期生产每MW容量可增加10.5人的就业，估计到2012年可提供13000个新的就业岗位。

加拿大风能协会07年对加拿大风能产业调查报告显示，加风能产业的企业约三分之一为生产制造类型，开发风电项目，三分之一的企业为投资咨询公司，为生产制造企业提供项目咨询和考察，剩下的三分之一从事风能产业的其它部分，如设备生产，项目建设以及市场开发。

企业主要集中在国内，目标客户也集中在国内市场。四分之三的风能企业总部设在加拿大，并且这些企业多为私人所有，约两成加拿大风电企业公开上市。

该协会推测，在未来几年内，风力发电能力将比现在提高15倍，到2010年，加拿大风力发电能力将达到10000MW，可以满足全国电力需求量的4%，能满足加拿大 100万家庭的电力需求。 在加拿大，每1000兆瓦的风电装机量将每年减少120万吨二氧化碳的排放量。

目前就职于风能行业的人数已超过3300人，并且该行业去年向加拿大政府贡献的税收超过17亿加元。

加拿大非常重视风能的开发应用。根据加拿大的“风力发电计划”，自06年起，15年内投入 9.2亿加元用于风能的开发。加拿大风力发电学院是一个独立的非营利机构，为发展安全、可靠、高效、可持续以及低成本的风力发电提供支持，并为加拿大和全球市场提供风力发电产品和服务。

加拿大风能研究所（the Wind Energy Institute of Canada (WEICan)） 于2006年在加拿大爱德华王子岛省建成，它与大学、研究机构、私营部门和政府机构密切合作，共同对风能技术进行商业性开发。研究所重点开展四个方面的工作：测试和认证、研发、技术培训和公共教育、以及技术咨询和服务。主要研发：分布产生（distributed generation)，小风轮机(small wind turbines)，为遥控弯屈柴油机系统应用风氢应用的风柴油系统(wind-diesel systems for remote and off-grid applications and wind-hydrogen applications.)。

加拿大的风力发电场分布在加拿大的阿尔伯塔, 萨斯克彻温,曼尼托巴,安大略，新斯科什、魁北克省以及王子爱德华岛都有风电机组在运行，这些风电项目包括位于安大略省的加拿大最大的Prince风电场，装机容量189兆瓦，同时还有位于新斯科什省的不到1兆瓦的几个小项目。安大略省风电机组装机容量居加拿大之冠（413兆瓦），其次是阿尔伯塔（384兆瓦），再其次是萨斯克彻温（171兆瓦）。目前全加最大的风力电站建在魁北克省的圣劳伦斯（St lawerence River）河畔，该电站有 133座巨型风车，年发电可供1万多户家庭使用。

  加拿大风能发电站分布图

加拿大安大略省于2008年2月上旬宣布建设新的风能发电场。新的10MW、6台风力涡轮组成的设施位于Grand Bend附近的Ravenswood。
　　Ravenswood项目将有助于安大略省风能发电能力第一次超过500MW，从而可为13万户家庭提供一年的绿色电力。该项目由Sky Generation公司开发，合作伙伴为可再生能源提供商Bullfrog Power公司。

目前，加拿大风能运用中存在的问题是，效率低,造价昂贵,技术有待改进,管理不够完善。

（五）太阳能

加拿大太阳能的研发及使用比该领域的其它国家落后，据加太阳能协会称，加拿大是国际能源协会20成员中第14位，22个太阳能申报国中，加拿大排列在第17位。2001年，加拿大政府为光电业的投资预算人均仅为0.10加元，是国际能源机构17个国家中的第16位，加拿大政府投资仅为国际平均水平的16% ，远远落后于日本和德国。

尽管如此，加拿大的一些研究机构及企业也在做太阳能方面的开发利用。主要产品集中在太阳能热水器、太阳能墙壁、太阳能设备以及电池等方面。

2005年，加拿大政府宣布在阿尔伯塔省兴建一个太阳能社区，建成后将成为北美第一个太阳能供热中心。根据计划，联邦及省政府投资550万加元，为52个家庭安置太阳能系统，此系统在夏季汲取太阳能，冬季则用这些储存起来的热量供暖。一年内将削减260吨温室气体排放量， 并可满足这些家庭90%多的取暖需求。目前在阿尔伯塔省的多个社区及乡镇机关学校等单位安装了1-5KW的设备。2008年再将有10个小城的公共建筑继续安装1 kW太阳PV设备。

北美最大的太阳能加拿大桑尼亚市(Sarnia) 发电站，2008年破土动工，预计安装100万块太阳能电池板，发电能力40兆瓦，将在2010年完工并在未来的30到50年为安省电业持续提供清洁的电力。这将使安省位居世界上最广泛应用暴露在阳光下的光伏电池发电的地区行列。阿特斯公司 (Canadian Solar Inc.)，是一家在加拿大注册的光伏公司。公司从事太阳能转换为电能光伏产品的研发、制造、销售和售后服务。

 据加研究人员揭示，他们可生产象油漆涂层一样柔软的塑料，这种塑料可将太阳能转换成电能。运用这种新型塑料生产的薄胶片太阳板要比采用目前类似材料价格低三倍。这种新材料不仅能够吸收可见光，而且还可吸收太阳红外线——热量，从而提高了太阳能电池功效。现在用于生产太阳板的基本材料有两种：硅和塑料或聚合物。硅较好一些，但缺点是太硬、脆弱、昂贵。塑料较廉价，但效果相差甚远。该研究小组发明的新聚合物电池，电池可用于弯曲表面，如用于手机，或者服装里面，甚至可放在汽车顶棚上面给电瓶充电。

问题：一是相对煤炭、核电，甚至风能，太阳能成本非常高。用风力发电，电价每度是0.11加元，而用太阳能的价格是0.42加元，接近风力发电的4倍。 二是需大面积土地。三是气候变化影响太阳光能量密度：地面上所接受到的太阳光，因为受到昼夜、季节、气候的变化，使得太阳光能量密度低（1千瓦时/㎡）且无法连续性使用。

（六）地能

加拿大在地能热泵技术发展稍晚，其中封闭循环系统在加拿大刚刚开始，1994年仅有7000-8000套封闭循环地热泵投入使用，加上开放系统地热泵不超过万台，目前加拿大多个省在住宅、商业和社区有33,000多个使用地热系统，并且其年增加约13%。加拿大自然资源部将在非居住的设施目标安装25,000个，作为在2007年前的可持续发展战略一部分的。

20世纪80-90年代加拿大建设的一些地源热泵系统设计。这些系统特征绝大多数采用了U型竖埋管的形式，孔深最深达183m，多数在50－100m之间；换热器设计流量一般在2—4L/min·kW制冷量，管径多采用25mm和32mm，单位孔深换热量一般在70－11W/m。２００４年加拿大 Ontario 大学在 Marc Rosen 教授领导下于建成了目前世界上最大的竖孔式地下蓄能实验系统，共　３８４孔，孔深约　２１３ m，可以供８个学校建筑设施的暖通空调系统应用，该实验系统的建立将使加拿大地下蓄能应用研究得到飞速发展。

目前，加拿大地热工程主要在曼尼托巴省、安大略省多伦多、新斯科舍省、不列颠哥伦比亚省、魁北克省、新不伦斯克省等。

由于在地热开发与利用过程中存在的环境热污染、化学污染，地表沉陷，投资高、利用率低、无经济效益等突出问题未能得到解决，致使加拿大地热开发利用研究与地热工程建设陷入低谷。

（七）  潮汐能

世界各国计划兴建100MW级以上的潮汐电站有十余座，加拿大芬地湾坎伯兰潮汐电站装机3800MW是目前国际第二大电站。在加拿大新斯科舍（Nova Scotia）省建成的安纳波利斯（Annapolis）潮汐试验电站建成于 1984年，位于芬地湾的一个小河口处，该电站研建的目的是为将来在芬地湾建大型潮汐电站做准备。该电站的创新点是采用全贯流水轮发电机组，单台机组，工作水头为 1.4-7.1m，设计水头5.5m，额定功率17.8MW，最大电力20MW，转轮直径7.6m，是目前世界上单机最大的潮汐发电机组，也是技术上最先进的全贯流式水轮发电机组。电站运行为单库，单向发电，每个潮期工作6 -6.5小时，全年发电约45GWh（据估计若采用双向发电的方案，发电成本增加20%，而发电只增加10%）。经过多年运行证明这种全贯流水轮机运行正常，效果很好。为什么没有继续在芬地湾建大型潮流发电站，除经济原因外，据预测，加拿大芬地湾潮汐电站项目会使几百公里内的沿海潮差受影响。此外还有泥沙淤积问题以及对沿海各国动植物、鱼类和鸟类栖息地等特殊生态环境的影响问题。在沿海筑坝建大型潮汐电站所导致的环境与生态问题可能比在河川筑坝还要严重。

2007年10月英国公司海洋海流涡轮公司（MCT）与加拿大Maritime潮汐能公司（MTEC）签署合同，利用Fundy湾建1.2MW商业化潮汐能系统继续开发潮汐能，新斯科舍省能源部的应用方案 采用MCT公司SeaGen技术，项目将于2009年投入应用，这将成为世界上第一套海洋潮汐流利用设施。

 目前全球海洋能的利用技术尚不成熟。

加拿大潮汐发电站  （待续）