現(xiàn)代科技概論能源

第1頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月還有多少能源?自工業(yè)革命以來150年間,全球通過燃燒礦物燃料排放了2900億噸的碳,在地下仍有40000億的煤,但是只有3000億的常規(guī)天然氣和石油,其余的是污染力強(qiáng)勁的煤,還有新型的礦物燃料,如油頁巖和含瀝青砂。對(duì)我們未來最大的威脅不是怕能源用盡,而是能源所造成的環(huán)境污染,究竟人們是投資這些高碳的能源還是低碳的可再生能源呢?第2頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月世界能源儲(chǔ)量分布與利用第3頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月世界非再生能源儲(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%第4頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月我國能源資源地區(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能和風(fēng)能資源豐富，有很大利用潛力。我國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。第5頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月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。能源問題即環(huán)境與能源關(guān)系問題聯(lián)合國提出可持續(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)。第6頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)在，在美國、德國這樣的發(fā)達(dá)國家，光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的地位已經(jīng)從原來的補(bǔ)充能源上升為重要的戰(zhàn)略替代能源

國內(nèi)以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)對(duì)大氣環(huán)境的威脅日益嚴(yán)重，目前我國二氧化硫和二氧化碳排放量已經(jīng)分別居世界第一位和第二位，而二氧化硫排放量的90%、煙塵和二氧化碳排放量的70%都來自于燃煤那么，怎樣讓自己的能源結(jié)構(gòu)變得更清潔呢一、新能源

newenergy第7頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第8頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽能

solarenergy中國太陽能產(chǎn)業(yè)的歷史只有十年左右的時(shí)間，很多人并不知道，就在短短十年的時(shí)間里，中國已經(jīng)迅速成為全球最大的太陽能生產(chǎn)國，在光電和光熱設(shè)備這兩個(gè)領(lǐng)域，中國已經(jīng)占據(jù)了全球3/4以上的生產(chǎn)份額。而且，福布斯雜志新近公布的中國內(nèi)地富豪榜中，排名靠前的施正榮也是來自太陽能電池行業(yè)。第9頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一個(gè)由24塊太陽能電池板組成的方陣，是一個(gè)2000瓦左右的小型太陽能光伏獨(dú)立電站，它為一個(gè)社區(qū)的景觀燈、草坪燈提供充足的電力保證。第10頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月太陽能發(fā)電被稱為是理想的發(fā)電方式，只要有陽光，太陽能電池板上就能產(chǎn)生電流，直接把光能轉(zhuǎn)換成電能沒有傳動(dòng)部件，沒有噪聲，不經(jīng)過任何中間步驟，所以發(fā)電過程中不會(huì)產(chǎn)生任何污染或者廢棄物。優(yōu)點(diǎn)第11頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月一盞太陽能庭院燈，大概要4000元，而一盞太陽能路燈，就要10000多元。一套3千瓦的太陽能發(fā)電系統(tǒng)，一次性投資高達(dá)18萬元，按照目前的電價(jià)，這筆錢可以使用100多年。存在的問題（主要是成本）第12頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)用現(xiàn)狀95%的出口在歐洲和美國2006年德國世界杯足球賽的其中一個(gè)賽場(chǎng)，凱澤斯勞滕足球場(chǎng)，其屋頂是一個(gè)1兆瓦的太陽能光伏電站，這是目前世界最大的足球場(chǎng)太陽能屋頂發(fā)電工程，也是德國世界杯一個(gè)重要的綠色環(huán)保項(xiàng)目，這些太陽能電池板就是由中國公司提供的。第13頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月國內(nèi)光伏發(fā)電的市場(chǎng)發(fā)展比較遲緩，我們的產(chǎn)業(yè)目前靠國際市場(chǎng)拉動(dòng)。2005年全世界總的太陽能電池生產(chǎn)量是1800兆瓦，中國這一年，生產(chǎn)了145.7兆瓦，大概是8%的樣子.但是在國內(nèi)的銷售只有5兆瓦左右，所占比例不到4%，其余96%的太陽能電池出口到了國外市場(chǎng)。這就出現(xiàn)了一個(gè)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)分離的現(xiàn)象。第14頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月更嚴(yán)峻的問題是,根據(jù)德國、美國等國家的產(chǎn)業(yè)政策，到一定時(shí)間，德國所需的光伏電池和組件將有90%左右來自本國企業(yè)，引發(fā)的爆發(fā)式增長(zhǎng)的市場(chǎng)大門將向中國企業(yè)逐漸關(guān)閉。第15頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第16頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月德國太陽能發(fā)電的補(bǔ)貼價(jià)格是每度電不低于45.7歐分，安裝在屋頂?shù)奶柲茈妰r(jià)則高于54歐分，太陽能發(fā)電的補(bǔ)貼價(jià)格超過普通電價(jià)10多倍。國外經(jīng)驗(yàn):補(bǔ)貼這樣投資光伏電站，上網(wǎng)以后，大概在8到10年能夠收回投資，而太陽能電池的使用時(shí)間至少在25年以上，那么剩下的時(shí)間就是完全賺錢了。第17頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2004年，德國的太陽能發(fā)電總裝量達(dá)到了363兆瓦，2005年的安裝量達(dá)到了870兆瓦，占世界裝機(jī)總量的40%，成為世界上太陽能光伏發(fā)電發(fā)展最快的國家。按歐盟的規(guī)劃，2010年之前，太陽能發(fā)電裝機(jī)將達(dá)到3000兆瓦，然而照目前的速度，將遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破這個(gè)目標(biāo)。第18頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)太陽能電池既不必消耗現(xiàn)有的礦物能源，又不污染環(huán)境，一看就知道是中國迫切需要的好東西。但是，擁有世界先進(jìn)技術(shù)的中國太陽能電池企業(yè)，卻墻里開花墻外香，遭遇到了守著金飯碗討飯吃的尷尬。太陽能電池遭遇的尷尬表面上看因?yàn)樗某杀具^高，但這個(gè)理由經(jīng)不起仔細(xì)推敲，歐洲人比我們還會(huì)打算盤，區(qū)別在于我們和歐洲人計(jì)算回報(bào)的方式不一樣：我們?cè)谟?jì)算回報(bào)時(shí)只考慮了太陽能電池節(jié)省了多少電錢，但歐洲人把修復(fù)環(huán)境的代價(jià)也計(jì)算到了收益里面。第19頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第20頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月生物能

Bio-energy生物能源可分兩種：一是生物柴油，是用油菜籽、向日葵、油棕櫚、大豆、蓖麻等油料作物加工的動(dòng)力柴油一種是酒精燃料，是從甘蔗、玉米、薯類作物或農(nóng)作物秸稈中提煉、加工的燃料乙醇。第21頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月清潔的可再生能源

CleanRenewableEnergy

它們可替代石油和煤炭等礦物能源，在使用過程中對(duì)環(huán)境造成的污染比較小，被稱為清潔的可再生能源。第22頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)狀分析德國生物柴油消費(fèi)量在2004年已達(dá)110萬噸，成為全球使用生物柴油最多的國家。巴西利用甘蔗生產(chǎn)燃料乙醇，已建成完整的燃料乙醇產(chǎn)業(yè)鏈。目前，巴西每年消費(fèi)燃料乙醇110億升，生物能源在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重已超過40％。我國近年來相繼建成了一些年產(chǎn)量超萬噸的生物柴油廠，預(yù)計(jì)到2010年，我國生物柴油需求量將達(dá)到2000萬噸。第23頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月實(shí)例1.玉米目前國家要求糧食大省每年有170億斤的糧食儲(chǔ)備，三年一輪換，但吉林省八十年代末的糧食年產(chǎn)量就已經(jīng)超過了400億斤。儲(chǔ)糧本身需要錢,這些糧食大省最多一年需要補(bǔ)貼45億元在糧食方面。過去的二十年來，人們一直在探尋解決連年玉米豐收后，糧食的出路。

第24頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月在國際上，由于玉米加工成燃料乙醇作為替代能源的技術(shù)已經(jīng)成熟，而我國有著穩(wěn)定的玉米產(chǎn)量，于是燃料乙醇項(xiàng)目應(yīng)運(yùn)而生。在某些加油站你會(huì)注意到，在汽油的標(biāo)號(hào)前會(huì)一個(gè)大寫的字母E字，這是燃料乙醇汽油的標(biāo)志，這里的乙醇汽油，就是在普通的汽油中參加10％的燃料乙醇，而生產(chǎn)燃料乙醇的燃料就是玉米。

生產(chǎn)燃料乙醇能夠大量使用陳化糧，陳化糧是指在存放了三年以上的變質(zhì)糧食。我國一些燃料乙醇集團(tuán)可以充分利用陳化糧，把它們變成了緊缺的能源。第25頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第26頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月2.甜高粱

近年從中科院近代物理研究所了解到，甜高粱燃料乙醇聯(lián)產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化研發(fā)已取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。近代物理利用重離子輻照技術(shù)對(duì)甜高粱進(jìn)行了品種改良，使一些品種的含糖量最高達(dá)到24%以上，畝產(chǎn)量達(dá)10噸以上。甘肅目前可利用的邊際性土地有1000多萬畝，每年可產(chǎn)近億噸甜高粱和數(shù)百萬噸燃料乙醇，有望成為我國生物能源的一個(gè)重要產(chǎn)區(qū),為實(shí)現(xiàn)“我國發(fā)展生物能源不影響糧食安全”的目標(biāo)做出重大貢獻(xiàn)。

第27頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)國家近年來接連出臺(tái)相關(guān)政策，鼓勵(lì)發(fā)展生物能源，促進(jìn)石油替代。由財(cái)政部、國家發(fā)改委、農(nóng)業(yè)部、稅務(wù)總局、國家林業(yè)局聯(lián)合發(fā)布的《關(guān)于發(fā)展生物能源和生物化工財(cái)稅扶持政策的實(shí)施意見》說，國家將采取彈性虧損補(bǔ)貼、稅收優(yōu)惠等財(cái)稅政策鼓勵(lì)生物能源的發(fā)展。胡錦濤總書記指出：“加強(qiáng)可再生能源開發(fā)利用，是應(yīng)對(duì)日益嚴(yán)重的能源和環(huán)境問題的必由之路，也是人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的必由之路。第28頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月風(fēng)力發(fā)電

windpower從風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)狀況以及實(shí)際運(yùn)行情況表明，它是一種安全可靠的發(fā)電方式，隨著大型機(jī)組的技術(shù)成熟和產(chǎn)品商品化的進(jìn)程，風(fēng)力發(fā)電成本降低，已經(jīng)具備了和其他發(fā)電手段相競(jìng)爭(zhēng)的能力。2005年，我國政府將2020年風(fēng)電的發(fā)展目標(biāo)從原來的2000萬千瓦提高到3000萬千瓦；2006年1月1日生效的《可再生能源法》亦為中國發(fā)展可再生能源，包括建立一套風(fēng)電價(jià)格機(jī)制以促進(jìn)風(fēng)電發(fā)展提供了法律框架。第29頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月現(xiàn)狀分析目前全世界風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到1600萬千瓦，而且還在以年均60％的速度增長(zhǎng)。我國風(fēng)能資源豐富，這十幾年來，對(duì)風(fēng)能資源狀況作了深入的勘測(cè)調(diào)查，全國可開發(fā)利用的風(fēng)能資源總量為2.53億千瓦。第30頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月風(fēng)電是以幾十臺(tái)、幾百臺(tái)，甚至幾千臺(tái)同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)風(fēng)能大規(guī)模轉(zhuǎn)換為電能的。具2006資料統(tǒng)計(jì):美國風(fēng)電裝機(jī)容量己達(dá)187萬千瓦，德國103萬千瓦，丹麥61萬千瓦，特別應(yīng)該指出的是印度通過這兩年的努力，風(fēng)電已達(dá)60萬千瓦。第31頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月第32頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月風(fēng)電成本在國際上風(fēng)電單位千瓦造價(jià)一般為1000美元，發(fā)電成本可做到6－7美分。國內(nèi)大中型水電站的單位千瓦造價(jià)7000一8000元；火電站如果加上脫硫脫氮等環(huán)保設(shè)施的話，千瓦造價(jià)也要超過7000元。應(yīng)該說風(fēng)電具備了和其他電源比較的能力，它的造價(jià)和電價(jià)是可以接受的。第33頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月內(nèi)蒙古輝騰錫勒草原風(fēng)力發(fā)電第34頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月新疆吐魯番風(fēng)力發(fā)電第35頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月壩上草原風(fēng)力發(fā)電第36頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月小結(jié)《可再生能源法》在風(fēng)電定價(jià)方式上有不足之處。建議在一定時(shí)期內(nèi)，給風(fēng)電一個(gè)符合成本加合理利潤原則的保護(hù)性電價(jià)。在市場(chǎng)培育期內(nèi)，電價(jià)政策由招標(biāo)定價(jià)制度改為固定電價(jià)制度，使風(fēng)電價(jià)格水平保持一定的吸引力。第37頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月國家發(fā)改委2005年底前下發(fā)的有關(guān)可再生能源發(fā)電上網(wǎng)電價(jià)征求意見稿中曾明確提出“風(fēng)電價(jià)格實(shí)行在標(biāo)桿價(jià)格(火電價(jià))的基礎(chǔ)上加0.25元/千瓦時(shí)”，這一條款對(duì)我國風(fēng)電發(fā)展至關(guān)重要，解決了多年來制約我國風(fēng)電發(fā)展的瓶頸問題，可惜在正式出臺(tái)的細(xì)則里沒有體現(xiàn)。第38頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月二、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。第39頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月能源技術(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。地上氣化第40頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月能源技術(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。第41頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月能源技術(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。第42頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月能源技術(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271萬千瓦三峽水電站總?cè)萘繛?768萬千瓦當(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)巴西與巴拉圭兩國邊境的河段.總裝機(jī)容量1260萬千瓦，年發(fā)電量可達(dá)750億度。第43頁，課件共47頁，創(chuàng)作于2023年2月能源技術(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)釋放第44頁