科技導(dǎo)論新能源技術(shù)課件

新能源技術(shù)同濟(jì)大學(xué)物理系1新能源技術(shù)同濟(jì)大學(xué)物理系1一、能源技術(shù)概述1.基本概念能量形式:機(jī)械能(風(fēng)能、水能等)、電磁能、熱能、化學(xué)能、原子能、光能。能源:自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源。能源種類：按原始來源分:地內(nèi)能源和地外能源以及相互作用能源。按生成方式分:天然(一次)能源和人工(二次)能源按對(duì)能源的認(rèn)識(shí)過程分：常規(guī)能源和新能源。2一、能源技術(shù)概述1.基本概念能源種類：按原始來源分:地內(nèi)能源技術(shù)概述天然(一次)能源和人工(二次)能源二次能源：它是指經(jīng)過消耗一次能源加工轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的誕生能源。如電能、熱能、煤氣、柴油、氫能、焦炭、沼氣等。

非再生能源：石油、天然氣、原煤、核燃料等一次能源再生能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、海洋能生物質(zhì)能等地內(nèi)能源：地?zé)崮?地下蒸氣、溫泉、火山)、核能地外能源：主要來自太陽(yáng)，包括由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變來的風(fēng)能、水能、礦物燃料(煤，石油等)，及少量宇宙輻射能相互作用能源：主要指潮汐能。常規(guī)能源：已被廣泛利用的能源，如煤、石油、水力、電能新能源：原子能、太陽(yáng)能(對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言)、雷電能、宇宙射線能、火山能、地震能等。

3能源技術(shù)概述天然(一次)能源和人工(二次)能源二次能源：它是能源技術(shù)概述2.能源問題能源模式的演變：木材→煤→石油→核能或多種形式能源非再生能源:石油、天然氣、煤炭和裂變核燃料約占能源總消費(fèi)量的90%左右再生能源:水力、植物燃料等只占10%左右目前人類使用的能源儲(chǔ)量和分布4能源技術(shù)概述2.能源問題能源模式的演變：非再生能源:石再生能源分布:太陽(yáng)能占99.44%,水能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸锬艿炔坏?%在非再生能源中，利用海水中的氘資源產(chǎn)生的人造太陽(yáng)能(聚變核能)幾乎占100%，煤炭、石油、天然氣、裂變核燃料加起來也不足千萬(wàn)分之一。所以，人類使用的能源歸根到底要依靠太陽(yáng)能，太陽(yáng)能是人類永恒發(fā)展的能源保證。能源技術(shù)概述5再生能源分布:太陽(yáng)能占99.44%,在非再生能源中，利用海能源技術(shù)概述世界能源儲(chǔ)量分布與利用6能源技術(shù)概述世界能源儲(chǔ)量分布與利用6能源技術(shù)概述世界非再生能源儲(chǔ)量分布:中東地區(qū):石油儲(chǔ)量最多,占56.8%；歐洲:天然氣和煤炭?jī)?chǔ)量最多,各占54.6%和45%亞洲、大洋洲:煤炭各占18%石油、天然氣只有5%7能源技術(shù)概述世界非再生能源儲(chǔ)量分布:7能源技術(shù)概述我國(guó)能源資源地區(qū)分布不均衡煤炭，主要集中在華北和西北石油、天然氣，主要分布在黑龍江、遼寧、河北、河南、山東、四川、甘肅和新疆等省區(qū)內(nèi)可開發(fā)水力資源有，主要集中在西南太陽(yáng)能和風(fēng)能資源豐富，有很大利用潛力。我國(guó)能源資源豐富煤炭資源(探明儲(chǔ)量)和水力資源均居世界第一位；石油資源占世界第十一位；天然氣資源占世界第十四位；太陽(yáng)能資源居世界第二位；潮汐、地?zé)帷L(fēng)力和核燃料資源都很豐富。人均占有量很少，只有世界平均水平的一半。8能源技術(shù)概述我國(guó)能源資源地區(qū)分布不均衡我國(guó)能源資源豐富8利用能源的過程直接污染地球環(huán)境。主要來源：1)煤、石油等燃料的燃燒；2)汽車排放的廢氣；3)工業(yè)生產(chǎn)(化工廠、煉焦廠等)過程中產(chǎn)生的廢氣。大氣污染：1)酸雨問題；2)溫室效應(yīng)；3)臭氧層破壞。能源技術(shù)概述能源問題即環(huán)境與能源關(guān)系問題聯(lián)合國(guó)提出可持續(xù)發(fā)展概念，即要滿足當(dāng)代人的需要，又要考慮不損害后代的需要。因此,今后的能源戰(zhàn)略是多元結(jié)構(gòu)的能源系統(tǒng)和高效清潔的能源技術(shù)。9利用能源的過程直接污染地球環(huán)境。大氣污染：能源技術(shù)概述能源問二、能源技術(shù)1.潔煤技術(shù)

煤碳的污染物和二氧化碳可能導(dǎo)致全球變暖?，F(xiàn)在有兩條潔煤途徑：(1)先進(jìn)燃燒和污染處理，潔煤技術(shù)可用于燃燒前、中、后期。(2)氣化和液化煤，將煤轉(zhuǎn)化為含一氧化碳和氫的“合成氣”。2.煤炭液化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)之一)對(duì)固體煤炭以特殊方法進(jìn)行化學(xué)加工成為液態(tài)后，可作液體燃料和化工原料使用。從工藝上可分為直接液化:

在高溫高壓下加氫，使煤炭直接生成液態(tài)物質(zhì)；間接液化:

先把煤炭氣化，制成煤氣，再合成為液體燃料。煤炭液化技術(shù)復(fù)雜，難度高，投資大，比天然石油成本高，目前還沒有競(jìng)爭(zhēng)能力。10二、能源技術(shù)1.潔煤技術(shù)煤碳的污染物和二氧化碳可能導(dǎo)致能源技術(shù)3.

煤炭氣化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)研究的一個(gè)重要部分)現(xiàn)狀：煤炭自身氫碳比低，含有灰分、硫分等雜質(zhì)，在開采、運(yùn)輸、燃燒過程中會(huì)污染環(huán)境，燃燒時(shí)熱效率低。地下氣化采出煤炭后進(jìn)行熱加工的一種過程:以煤炭作為原料，以氧或氫作氣化介質(zhì)，控制氧化程度，使煤炭轉(zhuǎn)化成為一氧化碳、氫和甲烷等可燃性氣體。在未經(jīng)開采的煤層中進(jìn)行的熱加工過程:通過從地面鉆進(jìn)的一批特定鉆孔，把氣化介質(zhì)送進(jìn)煤層，使煤炭在地下進(jìn)行"發(fā)生爐煤氣"反應(yīng)，生成的煤氣從另一批特定鉆孔引出。煤炭氣化目的：制取清潔的氣體燃料；

制取化工合成用的氣體原料。地上氣化11能源技術(shù)3.煤炭氣化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)研究的一個(gè)重要部分)地能源技術(shù)4.石油的精煉

目的

從復(fù)雜的原油中提取粘度較小的能充分燃燒的烴類(根據(jù)辛烷值來標(biāo)號(hào))把不好的分子轉(zhuǎn)變?yōu)楹玫姆肿尤玳L(zhǎng)鏈烷烴容易引起汽缸爆震精煉方法:先根據(jù)不同沸點(diǎn)把不同成分分離開，然后除硫再向高辛烷轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在觀點(diǎn)，大多數(shù)石油是由埋藏在地下沉積層中的有機(jī)物經(jīng)過幾百萬(wàn)年在75～200℃的溫度下形成的。微生物將地表以下的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔铮Ｏ碌穆癫卦谏顚拥氐?通常具有商業(yè)價(jià)值的油田都位于地表以下500米－700米深處，最深的油井在約6公里深的地底)的有機(jī)物則在溫度和壓力下經(jīng)過分解及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成石油。12能源技術(shù)4.石油的精煉精煉方法:先根據(jù)不同沸點(diǎn)把不同成能源技術(shù)5.天然氣液化

通過施加一定高壓，使天然氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，貯存在專門容器內(nèi)。天然氣是埋藏在地層深處的一種富含碳?xì)浠衔锏目扇細(xì)怏w，由億萬(wàn)年前的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來。主要成分是甲烷，其次是乙烷、丙烷、丁烷和其他重質(zhì)氣態(tài)烴類。

甲醇俗稱“木精”，性能穩(wěn)定，象石油一樣能直接當(dāng)作燃料，使用時(shí)不污染環(huán)境，便于運(yùn)輸和貯存。20世紀(jì)末，甲醇合成技術(shù)已獲成功，如果在天然氣產(chǎn)地附近設(shè)立甲醇工廠，把天然氣加工成甲醇，可經(jīng)濟(jì)合理地解決天然氣液化問題。液化途徑──利用天然氣作原料合成甲醇。13能源技術(shù)5.天然氣液化天然氣是埋藏在地層深處的一種富含碳能源技術(shù)6.水能的利用水力發(fā)電優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)、干凈和易維修葛州壩水利樞紐裝機(jī)容量為271萬(wàn)千瓦三峽水電站總?cè)萘繛?768萬(wàn)千瓦當(dāng)今世界僅次于三峽水電站的第二大的水電站---伊泰普水電站,位于巴拉那河流經(jīng)巴西與巴拉圭兩國(guó)邊境的河段.總裝機(jī)容量1260萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量可達(dá)750億度。14能源技術(shù)6.水能的利用葛州壩水利樞紐裝機(jī)容量為271萬(wàn)千瓦能源技術(shù)7.蓄能技術(shù)針對(duì)熱能或電能儲(chǔ)存，著眼于大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用。電能儲(chǔ)存是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。蓄能技術(shù)一般要求:儲(chǔ)能密度大變換損耗小運(yùn)行費(fèi)用低維護(hù)較容易不污染環(huán)境根據(jù)這些要求衡量，抽水蓄能方案較優(yōu)越電的蓄能技術(shù)大致分三類：直接儲(chǔ)存電磁能把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲(chǔ)存超導(dǎo)線圈蓄能系統(tǒng)鉛電池,鈉硫電池,鋅氯電池等壓縮空氣,需要時(shí)釋放15能源技術(shù)7.蓄能技術(shù)蓄能技術(shù)一般要求:根據(jù)這些要求衡量，抽能源技術(shù)電池：儲(chǔ)存電能轉(zhuǎn)化而來的化學(xué)能鉛酸電池中的鉛在回收中容易流失，對(duì)環(huán)境存在二次污染。

鎳氫電池：一種密封電池，可以在任何位置下工作，使用方便。特點(diǎn)：可隨時(shí)充放，循環(huán)使用，且不用維護(hù)。以過充過放為一次使用過程，預(yù)計(jì)可使用1000次。鋰電池:采取了3層保護(hù)措施，可抗過充過放，使用更安全方便。特點(diǎn):體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保(不需要回收)。燃?xì)潆姵亍⒓{米碳管(一個(gè)裝電的容器，像擰水龍頭一樣放電)將是電動(dòng)自行車動(dòng)力源未來的發(fā)展方向。16能源技術(shù)電池：儲(chǔ)存電能轉(zhuǎn)化而來的化學(xué)能鉛酸電池中的鉛在回收中能源技術(shù)由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵?，所以被稱為燃料電池。它是利用氫和氧生成水的過程來產(chǎn)生電力的一種裝置。燃料電池：第四種電力(電力火電、水電、核電為三種當(dāng)今能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的電力)工作原理:通過物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)連續(xù)地向其供給活物質(zhì)(起反應(yīng)的物質(zhì))--燃料和氧化劑,促使物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋出的能量直接將其轉(zhuǎn)換為電能。17能源技術(shù)由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵觯茉醇夹g(shù)具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的"發(fā)電機(jī)"。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的固體電解質(zhì)板所組成。工作時(shí)向負(fù)極供給燃料(氫H2)，向正極供給氧化劑(空氣O2)。氫在負(fù)極分解成正離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。燃料電池的用途:電動(dòng)車動(dòng)力源,可移動(dòng)電源、家庭電源與分散電站等18能源技術(shù)具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的"發(fā)電機(jī)"三、能源利用與開發(fā)19三、能源利用與開發(fā)191.常見的能源熱能及其到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換紐科曼(T.Newcomen，1663～1729)1711年發(fā)明蒸氣機(jī)瓦特(J.Watt，1736～1819)1765年發(fā)明分離冷凝器，使蒸氣機(jī)成為主要?jiǎng)恿ρb置。能源利用與開發(fā)201.常見的能源熱能及其到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換紐科曼(T.New能源利用與開發(fā)熱機(jī)效率：4％30％以上卡諾循環(huán)熱能及其到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換天然氣的開發(fā)；地?zé)崮埽坏責(zé)崮苁莵碜缘貧ぶ碌母邷啬茉?。一個(gè)典型的地?zé)崮茈妶?chǎng)可以輕松地輸送100MW電量，這是風(fēng)能和太陽(yáng)能所無法企及的。21能源利用與開發(fā)熱機(jī)效率：4％30％以上卡諾循環(huán)熱能及其到電能能源利用與開發(fā)電能指電以各種形式做功的能力。有直流電能、交流電能、高頻電能等，這幾種電能均可相互轉(zhuǎn)換。22電能能源利用與開發(fā)電能指電以各種形式做功的能力。有直流電能、能源利用與開發(fā)機(jī)械能水力發(fā)電；海洋能(潮汐能、海浪能、溫差能)；風(fēng)能利用23能源利用與開發(fā)機(jī)械能23能源利用與開發(fā)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換方式；光熱轉(zhuǎn)換方式；光化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。家用太陽(yáng)能并網(wǎng)系統(tǒng)工作原理1）晴天的白天：太陽(yáng)能電池板陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電力，再經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榭蔀橛秒娫O(shè)備供電的交流電力。發(fā)電電力大于用電設(shè)備的消費(fèi)電力時(shí)剩余電力將被返送回電網(wǎng)，電力公司將依據(jù)售電電能表記錄的數(shù)值支付給用戶相應(yīng)的費(fèi)用。

2）多云或陰雨天氣的白天：此種天氣下，我們的太陽(yáng)能系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的日射量仍可以發(fā)電，但此時(shí)發(fā)電量較少，當(dāng)用電設(shè)備消費(fèi)電力較大時(shí)，不足部分將由電力公司通過電網(wǎng)補(bǔ)充提供。

3）夜晚：夜間太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)不提供電力，用電設(shè)備由電力公司提供的常規(guī)電力供電。

24能源利用與開發(fā)太陽(yáng)能家用太陽(yáng)能并網(wǎng)系統(tǒng)工作原理24氫能能源利用與開發(fā)“喝”氫的汽車25氫能能源利用與開發(fā)“喝”氫的汽車25能源技術(shù)2.超級(jí)能源：可燃冰可燃冰是天然氣的附生產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍與天然氣大致相同，是一種典型的石油替代產(chǎn)品。1m3可燃冰釋放160m3天然氣,儲(chǔ)量是煤石油天然氣等的兩倍.可燃冰,“天然氣水合物”的俗稱。它是甲烷類天然氣被包進(jìn)水分子中，在低溫高壓條件下形成的透明結(jié)晶，多呈白色或淺灰色。外貌類似冰雪，可以像酒精塊一樣燃燒，故稱為“可燃冰”。26能源技術(shù)2.超級(jí)能源：可燃冰可燃冰是天然氣的附生產(chǎn)品，其3.裂變反應(yīng)堆——核電站裂變發(fā)現(xiàn)及裂變能的釋放1)裂變的發(fā)現(xiàn)1934年，費(fèi)米(E.Fermi，意大利，1901～1954)1938年，居里夫人實(shí)現(xiàn)中子使鈾核裂變；1939年，哈恩(O.Hahn，1879～1968)和斯特拉斯曼(F.Strassmann)，重復(fù)了居里的實(shí)驗(yàn)；L.meitner和O.R.Frisch對(duì)此做出正確解釋，首次引入fission(裂變)一詞；1947年，錢三強(qiáng)和何澤慧進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)裂變的三分裂和四分裂現(xiàn)象。能源利用與開發(fā)273.裂變反應(yīng)堆——核電站裂變發(fā)現(xiàn)及裂變能的釋放19342)核裂變的特點(diǎn)(1)裂變過程釋放巨大能量1g的鈾裂變所釋放的能量，相當(dāng)于3噸以上的煤燃燒所釋放的能量。能源利用與開發(fā)282)核裂變的特點(diǎn)1g的鈾裂變所釋放的能量，相當(dāng)于3噸以上的(2)裂變產(chǎn)物有多種組合方式，裂變時(shí)放出中子能源利用與開發(fā)29(2)裂變產(chǎn)物有多種組合方式，裂變時(shí)放出中子能源利用與開發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性和可控性1)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性——中子增殖一次鈾核裂變中，平均可以放出2.4個(gè)中子2)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)可以控制——緩發(fā)中子能源利用與開發(fā)30鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的可能性和可控性一次鈾核裂變中，平均可以放出2.能源利用與開發(fā)可控式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的實(shí)現(xiàn)1)中子必須慢化核裂變中釋放的中子，動(dòng)能大多在Mev的數(shù)量級(jí)，必須使快中子慢化為熱中子。慢化劑：水，重水，石墨等。2)臨界體積增殖系數(shù)加大K的方法：提高濃縮鈾中235U的比例

加大反應(yīng)體的體積事實(shí)證明：當(dāng)反應(yīng)體積達(dá)到一定的臨界體積時(shí)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就會(huì)持續(xù)。31能源利用與開發(fā)可控式鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的實(shí)現(xiàn)1)中子必須慢化2)3)用控制棒控制反應(yīng)堆的速率控制棒：易于吸收中子的硼或鎘能源利用與開發(fā)核反應(yīng)堆，又稱為原子反應(yīng)堆或反應(yīng)堆，是裝配了核燃料以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可控制裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置。核反應(yīng)堆=裂變?cè)雍耍珶彷d體323)用控制棒控制反應(yīng)堆的速率控制棒：易于吸收中子的硼或鎘能鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的歷史(1942，12，2)原子彈、氫彈、中子彈能源利用與開發(fā)33鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的歷史(1942，12，2)原子彈、氫彈、中子彈能源能源利用與開發(fā)34能源利用與開發(fā)34能源利用與開發(fā)35能源利用與開發(fā)35核電站簡(jiǎn)介核電站利用原子核裂變反應(yīng)所放出的核能，由冷卻劑帶出，把水加熱為蒸汽，驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。兩個(gè)回路系統(tǒng)核蒸氣供應(yīng)系統(tǒng)蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)工作的系統(tǒng)能源利用與開發(fā)36核電站簡(jiǎn)介核電站利用原子核裂變反應(yīng)所放出的核能，由冷卻劑秦山核電站(30萬(wàn)千瓦)，1991年12月15日并網(wǎng)發(fā)電能源利用與開發(fā)大亞灣核電站(2×90萬(wàn)千瓦)臺(tái)灣6座,40％。坐落于浙江海鹽縣秦山雙龍崗的鳥瞰圖

37秦山核電站(30萬(wàn)千瓦)，1991年12月15日并網(wǎng)發(fā)電能源能源利用與開發(fā)美國(guó)109座,供電量占全國(guó)21%；法國(guó)56座,80%；日本，德國(guó)，俄羅斯，加拿大均有大量的核電站。美國(guó)日本蘇聯(lián)莫斯科附近(1954第一座)法國(guó)格拉弗林檬電站(世界第一)38能源利用與開發(fā)美國(guó)109座,供電量占全國(guó)21%；法國(guó)56新能源技術(shù)同濟(jì)大學(xué)物理系39新能源技術(shù)同濟(jì)大學(xué)物理系1一、能源技術(shù)概述1.基本概念能量形式:機(jī)械能(風(fēng)能、水能等)、電磁能、熱能、化學(xué)能、原子能、光能。能源:自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源。能源種類：按原始來源分:地內(nèi)能源和地外能源以及相互作用能源。按生成方式分:天然(一次)能源和人工(二次)能源按對(duì)能源的認(rèn)識(shí)過程分：常規(guī)能源和新能源。40一、能源技術(shù)概述1.基本概念能源種類：按原始來源分:地內(nèi)能源技術(shù)概述天然(一次)能源和人工(二次)能源二次能源：它是指經(jīng)過消耗一次能源加工轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的誕生能源。如電能、熱能、煤氣、柴油、氫能、焦炭、沼氣等。

非再生能源：石油、天然氣、原煤、核燃料等一次能源再生能源：太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、海洋能生物質(zhì)能等地內(nèi)能源：地?zé)崮?地下蒸氣、溫泉、火山)、核能地外能源：主要來自太陽(yáng)，包括由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變來的風(fēng)能、水能、礦物燃料(煤，石油等)，及少量宇宙輻射能相互作用能源：主要指潮汐能。常規(guī)能源：已被廣泛利用的能源，如煤、石油、水力、電能新能源：原子能、太陽(yáng)能(對(duì)發(fā)展中國(guó)家而言)、雷電能、宇宙射線能、火山能、地震能等。

41能源技術(shù)概述天然(一次)能源和人工(二次)能源二次能源：它是能源技術(shù)概述2.能源問題能源模式的演變：木材→煤→石油→核能或多種形式能源非再生能源:石油、天然氣、煤炭和裂變核燃料約占能源總消費(fèi)量的90%左右再生能源:水力、植物燃料等只占10%左右目前人類使用的能源儲(chǔ)量和分布42能源技術(shù)概述2.能源問題能源模式的演變：非再生能源:石再生能源分布:太陽(yáng)能占99.44%,水能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⑸锬艿炔坏?%在非再生能源中，利用海水中的氘資源產(chǎn)生的人造太陽(yáng)能(聚變核能)幾乎占100%，煤炭、石油、天然氣、裂變核燃料加起來也不足千萬(wàn)分之一。所以，人類使用的能源歸根到底要依靠太陽(yáng)能，太陽(yáng)能是人類永恒發(fā)展的能源保證。能源技術(shù)概述43再生能源分布:太陽(yáng)能占99.44%,在非再生能源中，利用海能源技術(shù)概述世界能源儲(chǔ)量分布與利用44能源技術(shù)概述世界能源儲(chǔ)量分布與利用6能源技術(shù)概述世界非再生能源儲(chǔ)量分布:中東地區(qū):石油儲(chǔ)量最多,占56.8%；歐洲:天然氣和煤炭?jī)?chǔ)量最多,各占54.6%和45%亞洲、大洋洲:煤炭各占18%石油、天然氣只有5%45能源技術(shù)概述世界非再生能源儲(chǔ)量分布:7能源技術(shù)概述我國(guó)能源資源地區(qū)分布不均衡煤炭，主要集中在華北和西北石油、天然氣，主要分布在黑龍江、遼寧、河北、河南、山東、四川、甘肅和新疆等省區(qū)內(nèi)可開發(fā)水力資源有，主要集中在西南太陽(yáng)能和風(fēng)能資源豐富，有很大利用潛力。我國(guó)能源資源豐富煤炭資源(探明儲(chǔ)量)和水力資源均居世界第一位；石油資源占世界第十一位；天然氣資源占世界第十四位；太陽(yáng)能資源居世界第二位；潮汐、地?zé)?、風(fēng)力和核燃料資源都很豐富。人均占有量很少，只有世界平均水平的一半。46能源技術(shù)概述我國(guó)能源資源地區(qū)分布不均衡我國(guó)能源資源豐富8利用能源的過程直接污染地球環(huán)境。主要來源：1)煤、石油等燃料的燃燒；2)汽車排放的廢氣；3)工業(yè)生產(chǎn)(化工廠、煉焦廠等)過程中產(chǎn)生的廢氣。大氣污染：1)酸雨問題；2)溫室效應(yīng)；3)臭氧層破壞。能源技術(shù)概述能源問題即環(huán)境與能源關(guān)系問題聯(lián)合國(guó)提出可持續(xù)發(fā)展概念，即要滿足當(dāng)代人的需要，又要考慮不損害后代的需要。因此,今后的能源戰(zhàn)略是多元結(jié)構(gòu)的能源系統(tǒng)和高效清潔的能源技術(shù)。47利用能源的過程直接污染地球環(huán)境。大氣污染：能源技術(shù)概述能源問二、能源技術(shù)1.潔煤技術(shù)

煤碳的污染物和二氧化碳可能導(dǎo)致全球變暖。現(xiàn)在有兩條潔煤途徑：(1)先進(jìn)燃燒和污染處理，潔煤技術(shù)可用于燃燒前、中、后期。(2)氣化和液化煤，將煤轉(zhuǎn)化為含一氧化碳和氫的“合成氣”。2.煤炭液化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)之一)對(duì)固體煤炭以特殊方法進(jìn)行化學(xué)加工成為液態(tài)后，可作液體燃料和化工原料使用。從工藝上可分為直接液化:

在高溫高壓下加氫，使煤炭直接生成液態(tài)物質(zhì)；間接液化:

先把煤炭氣化，制成煤氣，再合成為液體燃料。煤炭液化技術(shù)復(fù)雜，難度高，投資大，比天然石油成本高，目前還沒有競(jìng)爭(zhēng)能力。48二、能源技術(shù)1.潔煤技術(shù)煤碳的污染物和二氧化碳可能導(dǎo)致能源技術(shù)3.

煤炭氣化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)研究的一個(gè)重要部分)現(xiàn)狀：煤炭自身氫碳比低，含有灰分、硫分等雜質(zhì)，在開采、運(yùn)輸、燃燒過程中會(huì)污染環(huán)境，燃燒時(shí)熱效率低。地下氣化采出煤炭后進(jìn)行熱加工的一種過程:以煤炭作為原料，以氧或氫作氣化介質(zhì)，控制氧化程度，使煤炭轉(zhuǎn)化成為一氧化碳、氫和甲烷等可燃性氣體。在未經(jīng)開采的煤層中進(jìn)行的熱加工過程:通過從地面鉆進(jìn)的一批特定鉆孔，把氣化介質(zhì)送進(jìn)煤層，使煤炭在地下進(jìn)行"發(fā)生爐煤氣"反應(yīng)，生成的煤氣從另一批特定鉆孔引出。煤炭氣化目的：制取清潔的氣體燃料；

制取化工合成用的氣體原料。地上氣化49能源技術(shù)3.煤炭氣化(煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)研究的一個(gè)重要部分)地能源技術(shù)4.石油的精煉

目的

從復(fù)雜的原油中提取粘度較小的能充分燃燒的烴類(根據(jù)辛烷值來標(biāo)號(hào))把不好的分子轉(zhuǎn)變?yōu)楹玫姆肿尤玳L(zhǎng)鏈烷烴容易引起汽缸爆震精煉方法:先根據(jù)不同沸點(diǎn)把不同成分分離開，然后除硫再向高辛烷轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在觀點(diǎn)，大多數(shù)石油是由埋藏在地下沉積層中的有機(jī)物經(jīng)過幾百萬(wàn)年在75～200℃的溫度下形成的。微生物將地表以下的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為碳?xì)浠衔?，剩下的埋藏在深層地?通常具有商業(yè)價(jià)值的油田都位于地表以下500米－700米深處，最深的油井在約6公里深的地底)的有機(jī)物則在溫度和壓力下經(jīng)過分解及復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)生成石油。50能源技術(shù)4.石油的精煉精煉方法:先根據(jù)不同沸點(diǎn)把不同成能源技術(shù)5.天然氣液化

通過施加一定高壓，使天然氣由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)，貯存在專門容器內(nèi)。天然氣是埋藏在地層深處的一種富含碳?xì)浠衔锏目扇細(xì)怏w，由億萬(wàn)年前的有機(jī)物質(zhì)轉(zhuǎn)化而來。主要成分是甲烷，其次是乙烷、丙烷、丁烷和其他重質(zhì)氣態(tài)烴類。

甲醇俗稱“木精”，性能穩(wěn)定，象石油一樣能直接當(dāng)作燃料，使用時(shí)不污染環(huán)境，便于運(yùn)輸和貯存。20世紀(jì)末，甲醇合成技術(shù)已獲成功，如果在天然氣產(chǎn)地附近設(shè)立甲醇工廠，把天然氣加工成甲醇，可經(jīng)濟(jì)合理地解決天然氣液化問題。液化途徑──利用天然氣作原料合成甲醇。51能源技術(shù)5.天然氣液化天然氣是埋藏在地層深處的一種富含碳能源技術(shù)6.水能的利用水力發(fā)電優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)、干凈和易維修葛州壩水利樞紐裝機(jī)容量為271萬(wàn)千瓦三峽水電站總?cè)萘繛?768萬(wàn)千瓦當(dāng)今世界僅次于三峽水電站的第二大的水電站---伊泰普水電站,位于巴拉那河流經(jīng)巴西與巴拉圭兩國(guó)邊境的河段.總裝機(jī)容量1260萬(wàn)千瓦，年發(fā)電量可達(dá)750億度。52能源技術(shù)6.水能的利用葛州壩水利樞紐裝機(jī)容量為271萬(wàn)千瓦能源技術(shù)7.蓄能技術(shù)針對(duì)熱能或電能儲(chǔ)存，著眼于大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用。電能儲(chǔ)存是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。蓄能技術(shù)一般要求:儲(chǔ)能密度大變換損耗小運(yùn)行費(fèi)用低維護(hù)較容易不污染環(huán)境根據(jù)這些要求衡量，抽水蓄能方案較優(yōu)越電的蓄能技術(shù)大致分三類：直接儲(chǔ)存電磁能把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲(chǔ)存把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲(chǔ)存超導(dǎo)線圈蓄能系統(tǒng)鉛電池,鈉硫電池,鋅氯電池等壓縮空氣,需要時(shí)釋放53能源技術(shù)7.蓄能技術(shù)蓄能技術(shù)一般要求:根據(jù)這些要求衡量，抽能源技術(shù)電池：儲(chǔ)存電能轉(zhuǎn)化而來的化學(xué)能鉛酸電池中的鉛在回收中容易流失，對(duì)環(huán)境存在二次污染。

鎳氫電池：一種密封電池，可以在任何位置下工作，使用方便。特點(diǎn)：可隨時(shí)充放，循環(huán)使用，且不用維護(hù)。以過充過放為一次使用過程，預(yù)計(jì)可使用1000次。鋰電池:采取了3層保護(hù)措施，可抗過充過放，使用更安全方便。特點(diǎn):體積小、質(zhì)量輕、使用壽命長(zhǎng)、環(huán)保(不需要回收)。燃?xì)潆姵?、納米碳管(一個(gè)裝電的容器，像擰水龍頭一樣放電)將是電動(dòng)自行車動(dòng)力源未來的發(fā)展方向。54能源技術(shù)電池：儲(chǔ)存電能轉(zhuǎn)化而來的化學(xué)能鉛酸電池中的鉛在回收中能源技術(shù)由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵觯员环Q為燃料電池。它是利用氫和氧生成水的過程來產(chǎn)生電力的一種裝置。燃料電池：第四種電力(電力火電、水電、核電為三種當(dāng)今能以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的電力)工作原理:通過物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)連續(xù)地向其供給活物質(zhì)(起反應(yīng)的物質(zhì))--燃料和氧化劑,促使物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋出的能量直接將其轉(zhuǎn)換為電能。55能源技術(shù)由于它是把燃料通過化學(xué)反應(yīng)釋出的能量變?yōu)殡娔茌敵?，所能源技術(shù)具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的"發(fā)電機(jī)"。它由正極、負(fù)極和夾在正負(fù)極中間的固體電解質(zhì)板所組成。工作時(shí)向負(fù)極供給燃料(氫H2)，向正極供給氧化劑(空氣O2)。氫在負(fù)極分解成正離子H+和電子e-。氫離子進(jìn)入電解液中，而電子則沿外部電路移向正極。用電的負(fù)載就接在外部電路中。在正極上，空氣中的氧同電解液中的氫離子吸收抵達(dá)正極上的電子形成水。這正是水的電解反應(yīng)的逆過程。燃料電池的用途:電動(dòng)車動(dòng)力源,可移動(dòng)電源、家庭電源與分散電站等56能源技術(shù)具體地說，燃料電池是利用水的電解的逆反應(yīng)的"發(fā)電機(jī)"三、能源利用與開發(fā)57三、能源利用與開發(fā)191.常見的能源熱能及其到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換紐科曼(T.Newcomen，1663～1729)1711年發(fā)明蒸氣機(jī)瓦特(J.Watt，1736～1819)1765年發(fā)明分離冷凝器，使蒸氣機(jī)成為主要?jiǎng)恿ρb置。能源利用與開發(fā)581.常見的能源熱能及其到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換紐科曼(T.New能源利用與開發(fā)熱機(jī)效率：4％30％以上卡諾循環(huán)熱能及其到機(jī)械能的轉(zhuǎn)換天然氣的開發(fā)；地?zé)崮埽坏責(zé)崮苁莵碜缘貧ぶ碌母邷啬茉?。一個(gè)典型的地?zé)崮茈妶?chǎng)可以輕松地輸送100MW電量，這是風(fēng)能和太陽(yáng)能所無法企及的。59能源利用與開發(fā)熱機(jī)效率：4％30％以上卡諾循環(huán)熱能及其到電能能源利用與開發(fā)電能指電以各種形式做功的能力。有直流電能、交流電能、高頻電能等，這幾種電能均可相互轉(zhuǎn)換。60電能能源利用與開發(fā)電能指電以各種形式做功的能力。有直流電能、能源利用與開發(fā)機(jī)械能水力發(fā)電；海洋能(潮汐能、海浪能、溫差能)；風(fēng)能利用61能源利用與開發(fā)機(jī)械能23能源利用與開發(fā)太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換方式；光熱轉(zhuǎn)換方式；光化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。家用太陽(yáng)能并網(wǎng)系統(tǒng)工作原理1）晴天的白天：太陽(yáng)能電池板陣列將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為直流電力，再經(jīng)由逆變器轉(zhuǎn)變?yōu)榭蔀橛秒娫O(shè)備供電的交流電力。發(fā)電電力大于用電設(shè)備的消費(fèi)電力時(shí)剩余電力將被返送回電網(wǎng)，電力公司將依據(jù)售電電能表記錄的數(shù)值支付給用戶相應(yīng)的費(fèi)用。

2）多云或陰雨天氣的白天：此種天氣下，我們的太陽(yáng)能系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際的日射量仍可以發(fā)電，但此時(shí)發(fā)電量較少，當(dāng)用電設(shè)備消費(fèi)電力較大時(shí)，不足部分將由電力公司通過電網(wǎng)補(bǔ)充提供。

3）夜晚：夜間太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)不提供電力，用電設(shè)備由電力公司提供的常規(guī)電力供電。

62能源利用與開發(fā)太陽(yáng)能家用太陽(yáng)能并網(wǎng)系統(tǒng)工作原理24氫能能源利用與開發(fā)“喝”氫的汽車63氫能能源利用與開發(fā)“喝”氫的汽車25能源技術(shù)2.超級(jí)能源：可燃冰可燃冰是天然氣的附生產(chǎn)品，其應(yīng)用范圍與天然氣大致相同，是一種典型的石油替代產(chǎn)品。1m3可燃冰釋放160m3天然氣,儲(chǔ)量是煤石油天然氣等的兩倍.可燃冰,“天然氣水合物”的俗稱。它是甲烷類天然氣被包進(jìn)水分子中，在低溫高壓條件下形成的透明結(jié)晶，多呈白色或淺灰色。外貌類似冰雪，可以像酒精塊一樣燃燒，故稱為“可燃冰”。64能源技術(shù)2.超級(jí)能源：可燃冰可燃冰是天然氣的附生產(chǎn)品，其3.裂變反應(yīng)堆——核電站裂變發(fā)現(xiàn)及裂變能的釋放1)裂變的發(fā)現(xiàn)1934年，費(fèi)米(E.Fermi，意大利，1901～1954)1938