環(huán)境保護(hù)與新能源第8次課-其他新能源

第五章水能利用工程世界能源狀況可再生能源水電站發(fā)電成本低，積累多，收益大潔凈無(wú)污染操作、管理人員少綜合利用：防洪、灌溉、航運(yùn)、養(yǎng)殖、旅游建壩攔水，工期長(zhǎng)，投資大建壩攔水，造成淹沒(méi)損失建水電站多受地形、地質(zhì)、水文等自然條件制約優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)水能的特點(diǎn)中國(guó)的水能開(kāi)發(fā)狀況1,36046,10010,5406,7322,448816全國(guó)蘊(yùn)藏量68,000單位：萬(wàn)千瓦新安江水電站一、水力發(fā)電基本知識(shí)1、水力發(fā)電原理落差H（米）流量Q（米3/秒）構(gòu)成江河水能的基本要素----流量、落差一、水力發(fā)電基本知識(shí)三峽電站總裝機(jī)容量達(dá)1820萬(wàn)千瓦，建成后是世界第一大水電站水力發(fā)電三峽水電站水的勢(shì)能水的動(dòng)能電能流量越大，落差越大，水流能越大小水電小型水電站及其相配套的小容量電網(wǎng)的統(tǒng)稱(chēng)。高水頭和靠近用電中心是小水電站址必須具備的重要條件。五十年代，一般稱(chēng)500kW以下的水電站為農(nóng)村水電站；六十年代，小水電站的容量界限到3000kW，并在一些地區(qū)出現(xiàn)了小型供電線路；八十年代以后，隨著以小水電為主的農(nóng)村電氣化計(jì)劃的實(shí)施，小水電的建設(shè)規(guī)模迅速擴(kuò)大，小水電站定義也擴(kuò)大到2.5萬(wàn)kW；九十年代以后，國(guó)家計(jì)委、水利部進(jìn)一步明確裝機(jī)容量5萬(wàn)千瓦以下的水電站均可享受小水電的優(yōu)惠政策，并出現(xiàn)了一些容量為幾萬(wàn)至幾十萬(wàn)千伏安的地方電網(wǎng)。

小水電現(xiàn)已建成的水電站的規(guī)模大小不等，小的電站的裝機(jī)容量還不足1MW，大的則超過(guò)10000MW。水電發(fā)電的效率為同等規(guī)模的熱電站的兩倍以上。小水電工程簡(jiǎn)單、建設(shè)工期短，一次基建投資小，水庫(kù)的淹沒(méi)損失、移民、環(huán)境和生態(tài)等方面的綜合影響甚小。小水電接近用戶，故輸變電設(shè)備簡(jiǎn)單、線路輸電損耗小。現(xiàn)在500kw以下的農(nóng)村小水電，遍布全國(guó)1500多個(gè)縣，并成為其中半數(shù)縣的主要電力供應(yīng)來(lái)源。中國(guó)內(nèi)地已建成了43800余座小水電站，建成的小水電總裝機(jī)也已經(jīng)超過(guò)兩個(gè)三峽工程的容量，約為世界各國(guó)小水電裝機(jī)的總和，并占了全國(guó)可再生能源發(fā)電的98%。壩后式河床式引水式混合式水電站的類(lèi)型廠房位于河床中，成為擋水建筑物的一部分河床式水電站廠房位于攔河壩的下游，緊接壩后，在結(jié)構(gòu)上與大壩用永久縫分開(kāi)，發(fā)電用水由壩內(nèi)高壓管道引入廠房。

壩后式水電站風(fēng)灘壩內(nèi)廠房發(fā)電用水來(lái)自較長(zhǎng)的引水道，廠房遠(yuǎn)離擋水建筑物，一般位于河岸引水式水電站云南昆明石龍壩引水電站我國(guó)的第一座水電站——小水電的建站途徑利用天然瀑布利用灌溉渠道上下游水位的落差利用河流急灘或天然躍水利用河流的彎道跨河引水利用高山湖泊二、水電站的水工建筑物類(lèi)型名稱(chēng)作用擋水建筑物壩或閘截?cái)嗪恿鳎新洳?，形成水?kù)泄水建筑物溢洪道、泄洪隧洞、放水孔或泄水孔等下泄多余的洪水或放水以降低水庫(kù)水位進(jìn)水建筑物進(jìn)水口將水引入引水道的進(jìn)口引水建筑物引水道把水庫(kù)的水引入水輪機(jī)平水建筑物有壓引水道中的調(diào)壓室及無(wú)壓引水道中的壓力前池等當(dāng)水電站負(fù)荷變化時(shí)，用來(lái)平衡引水建筑物（引水道或尾水道）中的壓力和流速的變化發(fā)電、變電和配電建筑物安裝水輪發(fā)電機(jī)組及其控制設(shè)備的廠房，安裝變壓器的變壓器場(chǎng)和安裝高壓開(kāi)關(guān)的開(kāi)關(guān)站

水輪機(jī)是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能的一種機(jī)械，是水電站動(dòng)力設(shè)備之一。三、水電站的機(jī)電設(shè)備一、反擊式水輪機(jī)

特征：水流經(jīng)導(dǎo)葉流向轉(zhuǎn)輪并充滿轉(zhuǎn)輪室。水流通過(guò)轉(zhuǎn)輪葉片時(shí)，水流流速的大小、方向均發(fā)生變化，因此動(dòng)量也發(fā)生了改變，水流產(chǎn)生反作用力，作用于每個(gè)轉(zhuǎn)輪葉片，使轉(zhuǎn)輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩，從而做功。二、沖擊式水輪機(jī)特征：水流經(jīng)噴管射向轉(zhuǎn)輪的葉片，在同一時(shí)刻內(nèi)，水流只沖擊著轉(zhuǎn)輪的一部分，而不是全部。水流以自由水流的形式(P=Pa)沖擊轉(zhuǎn)輪，利用水流動(dòng)能(V方向、大小改變)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩使轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。水輪機(jī)的類(lèi)型、適用范圍及特點(diǎn)海洋能的利用主要內(nèi)容什么叫海洋能？它包括哪些能？海洋能的分類(lèi)海洋能的特點(diǎn)是什么？中國(guó)的海洋能資源情況何謂潮汐？潮汐能的定義？潮汐能發(fā)電什么叫海洋能？它包括哪些能？地球上廣大連續(xù)的水體叫做海洋。海洋的面積約為3.62億km2，占地球表面積的70.9％。海洋是個(gè)龐大的能源寶庫(kù)，它既是吸能器，又是貯能器，蘊(yùn)藏著巨大的動(dòng)力資源。什么叫海洋能？它包括哪些能？海水漲潮和落潮形成的水的動(dòng)能和勢(shì)能海洋表面波浪所具有的動(dòng)能和勢(shì)能海水流動(dòng)的動(dòng)能海洋表層海水和深層海水之間水溫之差的熱能海水和淡水之間或兩種含鹽濃度不同的海水之間的電位差能。熱能化學(xué)能機(jī)械能海洋能的分類(lèi)？海洋能的特點(diǎn)是什么？kW理論可開(kāi)發(fā)能量密度穩(wěn)定性環(huán)境海水溫差能500億20億溫差20~25℃比較穩(wěn)定有規(guī)律可循水深缺氧高壓波浪能700億30億最大流速2m/s左右海流能50億0.5億潮汐能30億潮差7~10m海水鹽差能300億>26億海洋能的特點(diǎn)是什么？（1）能量蘊(yùn)藏量大，并且可以再生;（2）能量密度低;（3）穩(wěn)定性比其他自然能源好;（4）發(fā)生在廣闊的海洋環(huán)境中，開(kāi)發(fā)利用海洋能的技術(shù)難度大，對(duì)材料和設(shè)備的要求比較高。中國(guó)的海洋能資源海岸線全長(zhǎng)18400多km。擁有6500多個(gè)大小島嶼，島嶼海岸線長(zhǎng)達(dá)14000多km。據(jù)初步估算，中同海洋能的蘊(yùn)藏量約為6.3億kW；其中潮汐能1.9億kw，波浪能1.5億kw，溫差能1.5億kw，海流能(潮流能)0.3億kw，鹽差能1.1億kw；分布在煤、水等能源貧乏的沿海工業(yè)基地附近，如果能夠加以開(kāi)發(fā)利用，將為中國(guó)沿海、尤其是華東沿海工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展和人民生活的改善，提供數(shù)量相當(dāng)可觀的可再生能源。何為潮汐？由于太陽(yáng)和月球?qū)Φ厍蚋魈幰Φ牟煌鸬暮Ｋ幸?guī)律的、周期性的漲落現(xiàn)象，就叫做海洋潮汐，習(xí)慣上稱(chēng)為潮汐。潮位過(guò)程線--潮汐水位隨時(shí)間而變化的過(guò)程線。潮差---每次潮汐的潮峰與潮谷的水位差。潮汐的平均周期--潮汐這次高潮或低潮至下次高潮或低潮相隔的平均時(shí)間，一般為12h25min.人們把海水在白晝的漲落稱(chēng)為“潮”，在夜間的漲落稱(chēng)為“汐”，合起來(lái)則稱(chēng)為潮汐，兩者名異而實(shí)同。潮汐要素示意圖潮汐能的定義？潮汐能——潮汐所具有的能量?！八{(lán)色的煤?！?。潮汐能的大小直接與潮差有關(guān)，潮差越大，能量也就越大。1977年世界動(dòng)力會(huì)議認(rèn)為，全世界可開(kāi)發(fā)利用的潮汐能可發(fā)電1400億—1800億kW(不包括中國(guó))，絕大部分蘊(yùn)藏在窄淺的海峽、海灣和一些河口區(qū)。例如英吉利海峽的潮汐能約有8000萬(wàn)kw，美國(guó)和加拿大附近芬迪灣的潮汐能約有2000萬(wàn)kW。中國(guó)浙江省杭州灣錢(qián)塘江口。潮汐能發(fā)電一、潮汐能發(fā)電的原理及型式1、原理：圖1；圖2潮汐發(fā)電，就是利用海水漲落及其所造成的水位差來(lái)推動(dòng)水輪機(jī)，再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)來(lái)發(fā)電。其發(fā)電的原理與一般的水力發(fā)電差別不大。不過(guò)．一般的水力發(fā)電的水流方向是單向的，而潮汐發(fā)電則不同。從能量轉(zhuǎn)換的角度來(lái)說(shuō)，潮汐發(fā)電首先是把潮汐的動(dòng)能和位能通過(guò)水輪機(jī)變成機(jī)械能，然后再由水輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)，把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。電站外景圖潮汐能發(fā)電原理圖1潮汐能發(fā)電原理圖2潮汐電站外景圖2、型式單庫(kù)單向發(fā)電單庫(kù)雙向發(fā)電雙庫(kù)單向發(fā)電型式發(fā)電時(shí)間效率堤壩單庫(kù)單向落潮10~12h22%一道單庫(kù)雙向漲潮落潮16~20h兩道雙庫(kù)單向連續(xù)56%兩或三道第六章地?zé)崮芾霉こ?/p>

地?zé)豳Y源發(fā)電供暖洗浴醫(yī)療保健、休閑療養(yǎng)養(yǎng)殖、溫室紡織印染、食品加工地?zé)豳Y源勘查地?zé)峋┕さ孛骈_(kāi)發(fā)利用工程設(shè)計(jì)施工地?zé)嵫b備生產(chǎn)水處理環(huán)境工程及餐飲旅游度假梯級(jí)開(kāi)發(fā)、綜合利用、熱電聯(lián)產(chǎn)聯(lián)供、熱電冷三聯(lián)產(chǎn)、先供暖后養(yǎng)殖等第一節(jié)地?zé)崮艿幕局R(shí)1、什么叫地?zé)崮?地?zé)嵊卸啻?2、地球的構(gòu)造是怎樣的?地?zé)釡囟扔卸喔?3、地?zé)釓暮味鴣?lái)?4、地?zé)豳Y源有哪些形式?1、什么叫地?zé)崮?地?zé)嵊卸啻螅克^地?zé)崮?，?jiǎn)單地說(shuō)，就是來(lái)自地下的熱能，即地球內(nèi)部的熱能。據(jù)計(jì)算，地球陸地以下五公里內(nèi)，15攝氏度以上巖石和地下水總含熱量達(dá)1.05E25焦?fàn)?，相?dāng)于9950萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按世界年耗100億噸標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，可滿足人類(lèi)幾萬(wàn)年能源之需要.如果把地球上貯存的全部煤炭燃燒時(shí)所放出的熱量作為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)計(jì)算，那么，石油的貯存量約為煤炭的3％，目前可利用的核燃料的貯存量約為煤炭的15％，而地?zé)崮艿目傎A存量則為煤炭的1.7億倍。2、地球的內(nèi)部構(gòu)造

地殼:雞蛋殼，由土層和堅(jiān)硬的巖石組成，厚度各處不一，介于10—70km之間。地幔:雞蛋白，大部分是熔融狀態(tài)的巖漿．厚度約為2900km,由硅鎂物質(zhì)組成，溫度在1000℃以上。地核:雞蛋黃．溫度在2000—5000℃之間，外核深2900—5100km，內(nèi)核深5100m以下至地心，一般認(rèn)為是由鐵、鎳等重金屬組成的。3、地?zé)釓暮味鴣?lái)?關(guān)于地球的起源問(wèn)題，目前有許多不同的假說(shuō)，因此，關(guān)于地?zé)岬膩?lái)源問(wèn)題，也有許多不同的解釋。但是，這些解釋都一致承認(rèn)，地球物質(zhì)中放射性元素衰變產(chǎn)生的熱量是地?zé)岬闹饕獊?lái)源。放射性元素有鈾238、鈾235、釷232和鉀40等，這些放射性元素的衰變是原子核能的釋放過(guò)程。放射性物質(zhì)的原子核，無(wú)需外力的作用，就能自發(fā)地放出電子、氦核和光子等高速粒子并形成射線。在地球內(nèi)部，這些粒子和射線的動(dòng)能和輻射能，在同地球物質(zhì)的碰撞過(guò)程中便轉(zhuǎn)變成了熱能。4、地?zé)豳Y源有哪些形式?形成地?zé)豳Y源有熱儲(chǔ)層、熱儲(chǔ)體蓋層、熱流體通道和熱源4個(gè)要素。地下熱儲(chǔ)以蒸汽為主，它以產(chǎn)生溫度較高的干蒸汽或過(guò)熱蒸汽為主，摻雜有少量其他氣體，所含水分很少或沒(méi)有。是最理想的地?zé)豳Y源。最理想的地?zé)豳Y源，最易開(kāi)發(fā)，這種干蒸汽可以直接進(jìn)入汽輪機(jī)，對(duì)汽輪機(jī)腐蝕較輕，能取得滿意的工作效果。形成這種地?zé)崽镄枰?dú)特的地質(zhì)條件，因而資源少(僅占探明地?zé)豳Y源的0.5%)、地區(qū)局限性大。(1)蒸汽型資源（2）熱水型資源指地下熱儲(chǔ)中以水為主的對(duì)流水熱系統(tǒng)，它包括噴出地面時(shí)呈現(xiàn)的熱水以及水汽混合的濕蒸汽。這類(lèi)資源分布廣、儲(chǔ)量豐富。我國(guó)已發(fā)現(xiàn)的地?zé)崽锎蠖鄬儆谶@種類(lèi)型。(3)地壓型資源是一種目前尚未被人們充分認(rèn)識(shí)的、但可能是一種十分重要的地?zé)豳Y源。它以高壓水的形式儲(chǔ)存于地表以下2—3Km的深部沉積盆地中，并被不透水的蓋層所封閉，形成長(zhǎng)1000km、寬數(shù)百千米的巨大熱水體。地壓水除了高壓、高溫的特點(diǎn)外，還溶有大量的碳?xì)浠衔?如甲烷等)。(4)干熱巖型資源比上述各種資源規(guī)模更為巨大的地?zé)豳Y源。它是指地下普遍存在的沒(méi)有水或蒸汽的熱巖石，溫度150~650℃

之間。從現(xiàn)階段來(lái)說(shuō)，干熱巖型資源專(zhuān)指埋深較淺、溫度較高的有開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的熱巖石。提取干熱巖中的熱量，需要有特殊的辦法，技術(shù)難度大。(5)巖漿型資源是指蘊(yùn)藏在熔融狀和半熔融狀巖漿中的巨大能量，它的溫度高達(dá)650—1500℃左右，約占已探明地?zé)豳Y源的40%。在一些多火山地區(qū)，這類(lèi)資源可以在地表以下較淺的地層中找到，但多數(shù)則是埋在目前鉆探還比較困難的地層中。熱儲(chǔ)類(lèi)型蘊(yùn)藏深度(地表下km)熱儲(chǔ)狀態(tài)開(kāi)發(fā)技術(shù)狀況資源量估計(jì)(quad×103)已查明將查明蒸汽型3200~200℃干蒸汽（含少量其它氣體）開(kāi)發(fā)良好（分布區(qū)很少）0.1熱水型3以水為主，高溫級(jí)>150℃中溫級(jí)90~150℃低溫級(jí)50~90℃開(kāi)發(fā)中（量大面廣），為當(dāng)前重點(diǎn)研究對(duì)象310地壓型3~10深層沉積地壓水，溶解大量碳?xì)浠衔?，可同時(shí)得到壓力能、熱能、化學(xué)能（天然氣），溫度>150℃初級(jí)熱儲(chǔ)試驗(yàn)44132干熱巖型3~10干熱巖體150~650℃應(yīng)用基礎(chǔ)研究48150巖漿型10600~1500℃研究題目52150各類(lèi)地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用狀況注：1quad=1818J第二節(jié)地?zé)崮苜Y源1、地?zé)豳Y源定義、特點(diǎn)2、世界地?zé)豳Y源分布3、中國(guó)地?zé)豳Y源4、地?zé)豳Y源的利用

定義：在當(dāng)?shù)丶夹g(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)外境條件下，地殼內(nèi)能夠科學(xué)、合理地開(kāi)發(fā)出來(lái)的巖石中的熱能量和熱流體中的熱能量及其有用的伴生成分。1．地?zé)豳Y源定義、特點(diǎn)特點(diǎn)地?zé)岬奶N(yùn)藏量豐富單位成本比石化燃料低建造地?zé)釓S時(shí)間較短且容易熱效率低約30％流出的熱水含很高的礦物質(zhì)有毒的氣體會(huì)隨著熱氣噴入空氣中而造成空氣污染2、世界地?zé)豳Y源分布根據(jù)板塊學(xué)說(shuō)，在各大板塊的交接處形成了有豐富地?zé)豳Y源的地?zé)釒А氖澜绶秶鷣?lái)說(shuō)，主要有如下4個(gè)地?zé)釒В?、中國(guó)地?zé)豳Y源通過(guò)對(duì)中國(guó)30個(gè)省、市、自治區(qū)的地?zé)豳Y源普查、勘探表明，中國(guó)地?zé)豳Y源豐富，分布廣泛。其中盆地型地?zé)豳Y源潛力在2000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量以上。全國(guó)已發(fā)現(xiàn)地?zé)狳c(diǎn)3200多處，打成的地?zé)峋?000多眼。成因類(lèi)型熱儲(chǔ)溫度范圍代表性地田現(xiàn)（近）代火山型高溫臺(tái)灣大屯、云南騰沖巖漿型高溫西藏羊八井、羊易斷裂型中溫廣東鄧屋、東山湖、福建福州、漳州斷陷盆地型中低溫京