《現(xiàn)代物理技術(shù)》新能源技術(shù)

1、16.7 新能源技術(shù)16.7.1 各種形式的能源1.定義與分類 新能源是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。 它的各種形式都是直接或者間接地來自于太陽或地球內(nèi)部所產(chǎn)生的熱能。 包括了太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出來的生物燃料和氫所產(chǎn)生的能量。 2.常見新能源形式 太陽能 太陽能一般指太陽光的輻射能量。太陽能的主要利用形式有太陽能的光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換以及光化學轉(zhuǎn)換三種主要方式 廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風能，化學能，水的勢能等由太陽能導(dǎo)致或轉(zhuǎn)化成的能量形式。 利用太陽能的方法主要有：太陽能電池，通過光電轉(zhuǎn)換把太陽光中包含的能量轉(zhuǎn)化為電能；太陽能熱水器，

2、利用太陽光的熱量加熱水，并利用熱水發(fā)電等。 太陽能可分為2種： （1）光伏太陽能：光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導(dǎo)體物料(例如硅)制成的薄板固體光伏電池組成。 （2）太陽熱能：現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。 核能 核能是通過轉(zhuǎn)化其質(zhì)量從原子核釋放的能量， 符合愛因斯坦的方程 核能的釋放主要有三種形式： 核裂變能是通過一些重原子核（如鈾-235、鈾-238、钚-239等）的裂變釋放出的能量 兩個或兩個以上氫原子核（如氫的同位素氘和氚）結(jié)合成一個較重的原子核，同時發(fā)生質(zhì)量虧損釋放出巨大能量的反應(yīng)叫做核聚變反應(yīng)，其釋放出的能量稱

3、為核聚變能。核衰變是一種自然的慢得多的裂變形式，因其能量釋放緩慢而難以加以利用 核能的利用存在的主要問題： （1）資源利用率低 ；（2）反應(yīng)后產(chǎn)生的核廢料成為危害生物圈的潛在因素，其最終處理技術(shù)尚未完全解決 ；（3）反應(yīng)堆的安全問題尚需不斷監(jiān)控及改進 ；（4）核不擴散要求的約束，即核電站反應(yīng)堆中生成的钚-239受控制 ；（5）核電建設(shè)投資費用仍然比常規(guī)能源發(fā)電高，投資風險較大 。海洋能 海洋能指蘊藏于海水中的各種可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水溫差能、海水鹽度差能等。 這些能源都具有可再生性和不污染環(huán)境等優(yōu)點，是一項亟待開發(fā)利用的具有戰(zhàn)略意義的新能源。 波浪發(fā)電 ,潮汐發(fā)電 風能

4、風能是太陽輻射下流動所形成的。 風能與其他能源相比，具有明顯的優(yōu)勢，它蘊藏量大，是水能的10倍，分布廣泛，永不枯竭， 對交通不便、遠離主干電網(wǎng)的島嶼及邊遠地區(qū)尤為重要。風力發(fā)電，是當代人利用風能最常見的形式，自19世紀末，丹麥研制成風力發(fā)電機以來，人們認識到石油等能源會枯竭，才重視風能的發(fā)展。 生物質(zhì)能 生物質(zhì)能來源于生物質(zhì)，也是太陽能以化學能形式貯存于生物中的一種能量形式，它直接或間接地來源于植物的光合作用。 生物質(zhì)能是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)的燃料。 地熱能 地球內(nèi)部熱源可來自重力分異、潮汐磨擦、化學反應(yīng)和放射性元素衰變釋放的能量等。 放射性熱

5、能是地球主要熱源。我國地熱資源豐富，分布廣泛，已有5500處地熱點，地熱田45個，地熱資源總量約320萬兆瓦。 氫能 在眾多新能源中，氫能以其重量輕、無污染、熱值高、應(yīng)用面廣等獨特優(yōu)點脫穎而出，將成為21世紀的理想能源。氫能可以作飛機、汽車的燃料，可以用作推動火箭動力 3.新能源的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢 部分可再生能源利用技術(shù)已經(jīng)取得了長足的發(fā)展，并在世界各地形成了一定的規(guī)模。目前，生物質(zhì)能、太陽能、風能以及水力發(fā)電、地熱能等的利用技術(shù)已經(jīng)得到了應(yīng)用。 IEA的研究認為，在未來30年內(nèi)非水利的可再生能源發(fā)電將比其他任何燃料的發(fā)電都要增長得快，年增長速度近6%在20002030年間其總發(fā)電量將增加5倍，到2030年，它將提供世界總電力的4.4%，其中生物質(zhì)能將占其中的80%。 目前可再生能源在一次能源中的比例總體上偏低，一方面是與不同國家的重視程度與政策有關(guān)，另一方面與可再生能源技術(shù)的成本偏高有關(guān)，尤其是技術(shù)含量較高的太陽能、生物質(zhì)能、風能等據(jù)IEA的預(yù)測研究，在未來30年可再生能源發(fā)電的成本將大幅度下降，從而增加它的競爭力?？稍偕茉蠢玫某杀九c多種因素有關(guān)，因而成本預(yù)測的結(jié)果具有一定的不確定性。但這些預(yù)測結(jié)果表明了可再生能源利用技術(shù)成本將呈不斷下降的趨勢。 我國政府高度重視可再生能源的研究與開發(fā)。國家經(jīng)貿(mào)委制定了新能源和可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的“十五”規(guī)劃，并制定頒布了中華