新能源和可再生能源利用

新能源和可再生能源利用第一頁，共65頁。課程簡介第一章太陽能利用1、太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)2、太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)第二章生物質(zhì)能利用第三章風(fēng)能利用第四章地?zé)崮芾玫谖逭潞Ｑ竽芾玫诙?，?5頁。一、能源簡介能源的重要性在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防、日常生活中具有重要作用。當(dāng)代社會(huì)最廣泛使用的能源是煤炭、石油、天然氣和水力，特別是石油和天然氣的消耗量增長迅速，已占全世界能源消費(fèi)總量的60％左右。但是，石油和天然氣的儲量是有限的，許多專家預(yù)言，石油和天然氣資源將在40年、最多50—60年內(nèi)被耗盡，而煤炭資源雖然遠(yuǎn)比石油和天然氣資源豐富，但是直接應(yīng)用煤炭嚴(yán)重污染環(huán)境，因此，必須將日前的以化石能源為基礎(chǔ)的常規(guī)能源系統(tǒng)，逐步過渡到持久的、多樣化的、可以再生的新能源系統(tǒng)。以避免能源危機(jī)的出現(xiàn)。第三頁，共65頁。能源：能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源。是指可產(chǎn)生各種能量(如熱量、電能、光能和機(jī)械能等)或可作功的物質(zhì)的統(tǒng)稱；是指能夠直接取得或者通過加工、轉(zhuǎn)換而取得有用能的各種資源，包括煤炭、原油、天然氣、煤層氣、水能、核能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等一次能源和電力、熱力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。

第四頁，共65頁。二、能源的分類：

（1）按能源的生成方式分：一次能源和二次能源一次能源：一次能源又叫自然能源，是自然界中以天然 形態(tài)存在的能源，是直接來自自然界而未經(jīng)人們加 工轉(zhuǎn)換的能源。包括煤炭、石油、天然氣、水能、 太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、海洋能、地?zé)崮艿?。?次能源在未被人類開發(fā)以前，處于自然賦存狀態(tài)， 叫做能源資源。二次能源：二次能源是人們由一次能源轉(zhuǎn)換成符合人們 使用要求的能量形式。電力、汽油、柴油、焦炭、 煤氣、蒸汽、氫等都是二次能源。其中電力和蒸氣 屬于過程性能源，其它屬于含能體能源。第五頁，共65頁。（2）按能源在當(dāng)代社會(huì)中的地位分：常規(guī)能源和新能源。常規(guī)能源：常規(guī)能源為技術(shù)上比較成熟，已被人類廣泛應(yīng)用， 在生產(chǎn)和生活中起重要作用的能源。如煤炭、石油、天然氣、 水能與核裂變能等。新能源：新能源是目前尚未被人類大規(guī)模利用，還有待于進(jìn)一 步研究試驗(yàn)與開發(fā)利用的能源。如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋?海洋能、及核聚變能等。第六頁，共65頁。（3）按能否再生分（對一次能源）：可再生和非再生能源。可再生能源：可再生能源是不會(huì)隨著它本身的轉(zhuǎn)化或人類的利 用而日益減少的能源，具有自然的恢復(fù)能力。如太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、海洋能以及地?zé)崮艿?。不可再生能源：不（非）可再生能源是指隨著人類的利用而逐 漸減少、短期內(nèi)無法恢復(fù)再生的能源，如煤炭、石油、天然

氣、核（裂變）燃料等?；茉矗夯茉匆话闶侵该?炭、石油和天然氣第七頁，共65頁。（4）按其來源分（對一次能源）：來自地球以外天體的能源：太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能來自地球內(nèi)部的能源：地?zé)崮艿厍蛞黄渌祗w的作用產(chǎn)生的能源：潮汐能第八頁，共65頁。三、人類利用能源的歷史演變柴草時(shí)期煤炭時(shí)期石油時(shí)期常規(guī)能源向新能源的過渡20世紀(jì)能源消費(fèi)構(gòu)成第九頁，共65頁。四、中國能源現(xiàn)狀、問題與對策一、中國能源現(xiàn)狀2004年中國一次能源生產(chǎn)量達(dá)到18.45億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，全年能源消費(fèi)總量19.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，是世界上第二大能源消費(fèi)國和能源生產(chǎn)國。煤炭：2004年煤炭產(chǎn)量達(dá)到19.56億噸（第一），同比增長17.3%，其中用于發(fā)電9.8億噸左右；原油：生產(chǎn)原油1.75億噸（第五）；電力：2004年底止我國發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到4.4億千瓦，居世界第二，新投產(chǎn)機(jī)組5050萬千瓦，發(fā)電量2.19億千瓦時(shí)。預(yù)計(jì)今年發(fā)電裝機(jī)將超過5億千瓦，新投產(chǎn)機(jī)組6500萬千瓦以上。2004年增長9.5%，電力增長了15.3%從1978年到2004年中國以年均增長4.8%的能源消費(fèi)支撐了年均9.4%的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，1990年至2004年中國每萬元GDP能耗下降了45%。第十頁，共65頁。五、中國能源存在的問題（1）人均能耗低（2）人均能源資源不足（3）能源效率低（4）以煤為主的能源結(jié)構(gòu)亟待調(diào)整1）大量燃煤嚴(yán)重污染環(huán)境2）大量用煤導(dǎo)致能源效率低下3）交通運(yùn)輸壓力巨大4）能源供應(yīng)安全問題提到議事日程上來第十一頁，共65頁。六、中國新能源與可再生能源現(xiàn)狀與前景一、新能源與可再生能源含義和分類新能源與可再生能源含義：在中國是指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的生物質(zhì)能、太陽能、風(fēng)能、小水電、地?zé)崮芤约昂Ｑ竽艿纫淮文茉础５谑?，?5頁。美國：風(fēng)能首當(dāng)其沖

日本：太陽能鋪就新能源路

英國：風(fēng)能核能并舉

丹麥：靠風(fēng)“驅(qū)動(dòng)”的國家

芬蘭：生物能源獨(dú)辟蹊徑

冰島：利用地?zé)岵辉僖蕾囀?/p>

挪威：借風(fēng)發(fā)展“氫經(jīng)濟(jì)”

世界各國的新能源開發(fā)及利用情況第十三頁，共65頁。1）生物質(zhì)能：

生物質(zhì)能是蘊(yùn)藏在生物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過葉綠宏將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而貯存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。有機(jī)物中除礦物燃料以外的所有來源于動(dòng)植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，通常包括木材及森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物以及動(dòng)物糞便等。第十四頁，共65頁。沼氣發(fā)電原理圖示第十五頁，共65頁。（2）太陽能

太陽能的轉(zhuǎn)換和利用方式有光——熱轉(zhuǎn)換、光——電轉(zhuǎn)換和光——化學(xué)轉(zhuǎn)換等。光——熱轉(zhuǎn)換：接收或聚集太陽能使之轉(zhuǎn)換為熱能，然后用于生產(chǎn)和生活的一些方面，是光一熱轉(zhuǎn)換即太陽能光熱利用的基本方式。光——電轉(zhuǎn)換；利用光生伏打效應(yīng)原理制成的太陽能電池，可將太陽的光能直接轉(zhuǎn)換成為電能，稱為光一電轉(zhuǎn)換，即太陽能光電利用。光——化學(xué)轉(zhuǎn)換；光一化學(xué)轉(zhuǎn)換目前尚處于研究開發(fā)階段，這種轉(zhuǎn)換技術(shù)包括半導(dǎo)體電極產(chǎn)生電面電解水產(chǎn)生包、利用氫氧化鈣或金屬氫化物熱分解儲能等內(nèi)容。第十六頁，共65頁。太陽灶航天器太陽能熱水器太陽能發(fā)電裝置太陽能的應(yīng)用第十七頁，共65頁。太陽能的應(yīng)用太陽能計(jì)算器第十八頁，共65頁。太陽能的應(yīng)用太陽能汽車第十九頁，共65頁。太陽能的應(yīng)用太陽能發(fā)電站第二十頁，共65頁。太陽能發(fā)電圖第二十一頁，共65頁。光伏發(fā)電圖第二十二頁，共65頁。太陽能發(fā)電系統(tǒng)第二十三頁，共65頁。青海太陽能發(fā)電圖第二十四頁，共65頁。廣東陽江核電站第二十五頁，共65頁。第二十六頁，共65頁。（3）風(fēng)能風(fēng)能是指太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻，引起各地溫差和氣壓不同，導(dǎo)致空氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量。利用風(fēng)力機(jī)可將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能、機(jī)械能和熱能等。風(fēng)能利用的主要形式有風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)力提水、風(fēng)力致熱以及風(fēng)帆助航等。第二十七頁，共65頁。風(fēng)能的應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電第二十八頁，共65頁。風(fēng)能的應(yīng)用澳大利亞風(fēng)力發(fā)電第二十九頁，共65頁。風(fēng)能的應(yīng)用第三十頁，共65頁。（4）小水電按照中國國家計(jì)委規(guī)定，水電站總?cè)萘吭?萬kw以下的為小型水電站；5萬—25萬kw的為中型水電站；25萬kw以上的為大型水電站。第三十一頁，共65頁。（五）地?zé)崮艿責(zé)岬厍騼?nèi)部具有的熱能稱為地?zé)崮埽堑厍虮旧硖N(yùn)藏的能量?，F(xiàn)代人們常說的溫泉，就是人類的祖先在很久以前就開始利用的一種地?zé)崮堋?yīng)用形式：地下熱水、地?zé)嵴魵?。?yīng)用范圍：發(fā)電、洗浴、取暖、灌溉等第三十二頁，共65頁。地?zé)豳Y源：是指在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)環(huán)境條件下，地殼內(nèi)能夠科學(xué)、合理地開發(fā)出來的巖石中的熱能量和地?zé)崃黧w中的熱能量及其伴生的有用組分。地?zé)豳Y源，按賦存形式可分為水熱型(又分為干蒸汽型、濕蒸汽型和熱水型)、地壓型、干熱巖型和巖漿型4大類；按溫度高低可分為高溫型(>150℃)、中溫型(90—149℃)和低溫型(<89℃)。地?zé)崮艿睦梅绞街饕械責(zé)岚l(fā)電和地?zé)嶂苯永脙纱箢?。第三十三頁，?5頁。地?zé)嵫h(huán)第三十四頁，共65頁。地?zé)崮艿膽?yīng)用阿里地區(qū)地?zé)崽锏谌屙摚?5頁。地?zé)崮艿膽?yīng)用冰島地?zé)嵛鞑匮虬司責(zé)犭娬荆俏覈畲蟮牡責(zé)犭娬镜谌?，?5頁。地?zé)狃B(yǎng)殖地?zé)崮艿膽?yīng)用第三十七頁，共65頁。地?zé)釀?wù)農(nóng)地?zé)崮艿膽?yīng)用第三十八頁，共65頁。西藏年那曲地?zé)犭娬镜谌彭?，?5頁?；痣姀S外景第四十頁，共65頁。（6）海洋能海洋能：是指蘊(yùn)藏在海洋中的可再生能源，它包括潮汐能、波浪能、悔流能、潮流能、海水溫差能和海水鹽差能等不同的能源形態(tài)。海洋能按儲存的能量形式，可分為機(jī)械能、熱能和化學(xué)能。第四十一頁，共65頁。（1）潮汐能

潮汐能是由于地球和月球、太陽相互作用產(chǎn)生的能量。潮汐能成因示意圖第四十二頁，共65頁。漲潮時(shí)退潮時(shí)潮汐電站工作原理第四十三頁，共65頁。潮汐能的應(yīng)用浙江溫嶺江廈潮汐試驗(yàn)電站全國第一、世界第三第四十四頁，共65頁。法國朗斯潮汐電站

第四十五頁，共65頁。波浪發(fā)電站示意圖

波浪能供電的燈光浮標(biāo)第四十六頁，共65頁。法國朗斯潮汐電站外景第四十七頁，共65頁。法國朗斯潮汐電站示意圖第四十八頁，共65頁。七、發(fā)展新能源與可再生能源的重大戰(zhàn)略意義（1）新能源與可再生能源是人類社會(huì)未來能源的基石，是目前大量燃用的化石能源的替代能源。（2）新能源與可再生能源清潔干凈、污染物排放很少，是與人類賴以生存的地球的生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的清潔能源。（3）新能源與可再生能源是不發(fā)達(dá)國家20多億無電、缺能人口和49特殊用途解決供電、用能問題的現(xiàn)實(shí)能源。第四十九頁，共65頁。已出臺的發(fā)展可再生能源的相關(guān)方鈄政策、規(guī)章制度在1995年頒布的《電力法》“總則”和明確提出，國家鼓勵(lì)和支持利用可再生能源和清潔能源來發(fā)電。1995年，國家計(jì)委、國家科委、國家經(jīng)貿(mào)委又根據(jù)上述法律及方針、戰(zhàn)略制定印發(fā)了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要(1996—2010)》，通過計(jì)劃組織安排落實(shí)。1992年國務(wù)院批準(zhǔn)的《中國環(huán)境發(fā)展十大對策》中明確提出，要“因地制宜地開發(fā)利用和推廣大陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等新能源”。第五十頁，共65頁。已出臺的發(fā)展可再生能源的相關(guān)方鈄政策、規(guī)章制度1994年國務(wù)院批準(zhǔn)發(fā)布的《中國21世紀(jì)議程——中國21世紀(jì)人口、環(huán)境與發(fā)展白皮》中強(qiáng)調(diào)，“可再生能源是未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”、要“把開發(fā)可再生能源放到國家能源發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先地位”，“廣泛開展節(jié)能和積極開發(fā)新能源和可再生能源”。中國于1997年頒布了《節(jié)約能源法》，從1978年到2004年中國以年均增長4.8%的能源消費(fèi)支撐了年均9.4%的經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，1990年至2004年中國每萬元GDP能耗下降了45%，中國政府制定了《節(jié)能中長期發(fā)展規(guī)劃》中國全國人大常委會(huì)已通過了《可再生能源法》，為我國可再生能源發(fā)展提供法律保證。第五十一頁，共65頁。發(fā)展前景：（1）風(fēng)能：小型風(fēng)力機(jī)市場化；加速中大型風(fēng)力機(jī)設(shè)計(jì)、制造國產(chǎn)化進(jìn)程；發(fā)展風(fēng)力發(fā)電控制和管理系統(tǒng)；加強(qiáng)和完善風(fēng)電場的規(guī)劃選點(diǎn)和勘察設(shè)計(jì)工作，建設(shè)若干個(gè)大型風(fēng)電場。2000年和2010年全國風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量分別達(dá)到30萬—40萬kW和100萬—110萬kw。第五十二頁，共65頁。（2）太陽能太陽能建筑、太陽熱水器要形成規(guī)模化生產(chǎn)；降低太陽能電池成本，提高光電轉(zhuǎn)換效率；大力推廣應(yīng)用小功率光伏電源系統(tǒng)；建立分散型和集中型聯(lián)網(wǎng)光伏示范電站。到2010年，太陽能利用總量達(dá)到467萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。第五十三頁，共65頁。（3）生物質(zhì)能薪炭林面積2000年和2010年分別達(dá)到540萬公頃和1340萬公頃；實(shí)現(xiàn)居民節(jié)煤灶具的商品化生產(chǎn)和銷售，年節(jié)柴量達(dá)1億t以上；發(fā)展生物質(zhì)高品位利用能力，開展綜合利用，提高效益，使全國沼氣用戶(包括集中供氣戶)2000年和2010年分別達(dá)到755萬戶和1235萬戶，沼氣供應(yīng)量分別達(dá)到22．6億m’和40億m3：生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)容量2000年和2010年分別超過5萬kw和30萬kw。爭取在“十五”期間秸稈氣化示范工程達(dá)到5000個(gè)示范村規(guī)模。第五十四頁，共65頁。（4）地?zé)崮芊e極開發(fā)高溫?zé)醿Φ貐^(qū)的地?zé)豳Y源，進(jìn)一步擴(kuò)大地?zé)嶂苯永煤桶l(fā)電規(guī)模，2000年和2010年利用總量分別達(dá)到88萬t標(biāo)準(zhǔn)煤和151萬t標(biāo)準(zhǔn)煤。（5）小水電2010年裝機(jī)容量達(dá)到2788萬Kw，發(fā)電量達(dá)到1170億kWh。（6）海洋能：第五十五頁，共65頁。暢想未來新能源

一、生物柴油進(jìn)入正規(guī)加油站

二、氫能源應(yīng)用在車上

三、太陽能無處不在第五十六頁，共65頁。生物柴油進(jìn)入正規(guī)加油站一種以動(dòng)植物油脂為原料加工制成的生物柴油作為新興能源，生物柴油具有可再生、清潔和安全等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是石化能源最好的替代品。第五十七頁，共65頁。氫能源應(yīng)用在車上首先，它是環(huán)境友好型的能源，它和空氣中的氧燃燒得到的產(chǎn)物只有水，不會(huì)帶來CO,SO2等有毒氣體，也不會(huì)生成溫室氣體二氧化碳。其次，氫氣的導(dǎo)熱性能好（是一般氣體的10倍）。燃燒性能好，熱值高（僅次于核燃料，是石油的3倍）

第五十八頁，共65頁。還有，它的利用形式多。氫氣可以以氣態(tài)，液態(tài)或金屬氫化物的形式出現(xiàn)，能滿足多種用途的需求。當(dāng)然，一種能源的普及必須有總量的前提，而氫恰恰是自然界中普遍存在的元素。據(jù)估計(jì)，如果將海水中的氫全部提取所能提供的能量是地球上所有煤，石油，天然氣等化石燃料所提供的能量總和的9000倍。而且，氫還構(gòu)成宇宙質(zhì)量的75%，簡直可以說是取之不盡用之不竭！第五十九頁，共65頁。太陽能無處不在太陽能給手機(jī)充電

在手機(jī)在背部安裝有一塊太陽能電池板給手機(jī)充電，替代原有的手機(jī)外殼第六十頁，共65頁。1-4能量轉(zhuǎn)換過程及轉(zhuǎn)換設(shè)備或系統(tǒng)能源能源形態(tài)轉(zhuǎn)換過程轉(zhuǎn)換機(jī)械或系統(tǒng)石油、煤炭、天然氣等礦物燃料氫和酒精等二次能源化學(xué)能熱能化學(xué)能熱能機(jī)械能化學(xué)能熱能機(jī)械能