新能源和可再生能源利用

新能源和可再生能源利用第一页，共65页。课程简介第一章太阳能利用1、太阳能光热转换技术2、太阳能光电转换技术第二章生物质能利用第三章风能利用第四章地热能利用第五章海洋能利用第二页，共65页。一、能源简介能源的重要性在工业、农业、交通、国防、日常生活中具有重要作用。当代社会最广泛使用的能源是煤炭、石油、天然气和水力，特别是石油和天然气的消耗量增长迅速，已占全世界能源消费总量的60％左右。但是，石油和天然气的储量是有限的，许多专家预言，石油和天然气资源将在40年、最多50—60年内被耗尽，而煤炭资源虽然远比石油和天然气资源丰富，但是直接应用煤炭严重污染环境，因此，必须将日前的以化石能源为基础的常规能源系统，逐步过渡到持久的、多样化的、可以再生的新能源系统。以避免能源危机的出现。第三页，共65页。能源：能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。是指可产生各种能量(如热量、电能、光能和机械能等)或可作功的物质的统称；是指能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。

第四页，共65页。二、能源的分类：

（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 形态存在的能源，是直接来自自然界而未经人们加 工转换的能源。包括煤炭、石油、天然气、水能、 太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能等。一 次能源在未被人类开发以前，处于自然赋存状态， 叫做能源资源。二次能源：二次能源是人们由一次能源转换成符合人们 使用要求的能量形式。电力、汽油、柴油、焦炭、 煤气、蒸汽、氢等都是二次能源。其中电力和蒸气 属于过程性能源，其它属于含能体能源。第五页，共65页。（2）按能源在当代社会中的地位分：常规能源和新能源。常规能源：常规能源为技术上比较成熟，已被人类广泛应用， 在生产和生活中起重要作用的能源。如煤炭、石油、天然气、 水能与核裂变能等。新能源：新能源是目前尚未被人类大规模利用，还有待于进一 步研究试验与开发利用的能源。如太阳能、风能、地热能、 海洋能、及核聚变能等。第六页，共65页。（3）按能否再生分（对一次能源）：可再生和非再生能源。可再生能源：可再生能源是不会随着它本身的转化或人类的利 用而日益减少的能源，具有自然的恢复能力。如太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能以及地热能等。不可再生能源：不（非）可再生能源是指随着人类的利用而逐 渐减少、短期内无法恢复再生的能源，如煤炭、石油、天然

气、核（裂变）燃料等。化石能源：化石能源一般是指煤 炭、石油和天然气第七页，共65页。（4）按其来源分（对一次能源）：来自地球以外天体的能源：太阳能、风能、水能、生物质能来自地球内部的能源：地热能地球一其它天体的作用产生的能源：潮汐能第八页，共65页。三、人类利用能源的历史演变柴草时期煤炭时期石油时期常规能源向新能源的过渡20世纪能源消费构成第九页，共65页。四、中国能源现状、问题与对策一、中国能源现状2004年中国一次能源生产量达到18.45亿吨标准煤，全年能源消费总量19.7亿吨标准煤，是世界上第二大能源消费国和能源生产国。煤炭：2004年煤炭产量达到19.56亿吨（第一），同比增长17.3%，其中用于发电9.8亿吨左右；原油：生产原油1.75亿吨（第五）；电力：2004年底止我国发电装机容量达到4.4亿千瓦，居世界第二，新投产机组5050万千瓦，发电量2.19亿千瓦时。预计今年发电装机将超过5亿千瓦，新投产机组6500万千瓦以上。2004年增长9.5%，电力增长了15.3%从1978年到2004年中国以年均增长4.8%的能源消费支撑了年均9.4%的经济发展速度，1990年至2004年中国每万元GDP能耗下降了45%。第十页，共65页。五、中国能源存在的问题（1）人均能耗低（2）人均能源资源不足（3）能源效率低（4）以煤为主的能源结构亟待调整1）大量燃煤严重污染环境2）大量用煤导致能源效率低下3）交通运输压力巨大4）能源供应安全问题提到议事日程上来第十一页，共65页。六、中国新能源与可再生能源现状与前景一、新能源与可再生能源含义和分类新能源与可再生能源含义：在中国是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的生物质能、太阳能、风能、小水电、地热能以及海洋能等一次能源。第十二页，共65页。美国：风能首当其冲

日本：太阳能铺就新能源路

英国：风能核能并举

丹麦：靠风“驱动”的国家

芬兰：生物能源独辟蹊径

冰岛：利用地热不再依赖石油

挪威：借风发展“氢经济”

世界各国的新能源开发及利用情况第十三页，共65页。1）生物质能：

生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿宏将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。有机物中除矿物燃料以外的所有来源于动植物的能源物质均属于生物质能，通常包括木材及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物以及动物粪便等。第十四页，共65页。沼气发电原理图示第十五页，共65页。（2）太阳能

太阳能的转换和利用方式有光——热转换、光——电转换和光——化学转换等。光——热转换：接收或聚集太阳能使之转换为热能，然后用于生产和生活的一些方面，是光一热转换即太阳能光热利用的基本方式。光——电转换；利用光生伏打效应原理制成的太阳能电池，可将太阳的光能直接转换成为电能，称为光一电转换，即太阳能光电利用。光——化学转换；光一化学转换目前尚处于研究开发阶段，这种转换技术包括半导体电极产生电面电解水产生包、利用氢氧化钙或金属氢化物热分解储能等内容。第十六页，共65页。太阳灶航天器太阳能热水器太阳能发电装置太阳能的应用第十七页，共65页。太阳能的应用太阳能计算器第十八页，共65页。太阳能的应用太阳能汽车第十九页，共65页。太阳能的应用太阳能发电站第二十页，共65页。太阳能发电图第二十一页，共65页。光伏发电图第二十二页，共65页。太阳能发电系统第二十三页，共65页。青海太阳能发电图第二十四页，共65页。广东阳江核电站第二十五页，共65页。第二十六页，共65页。（3）风能风能是指太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气运动而产生的能量。利用风力机可将风能转换成电能、机械能和热能等。风能利用的主要形式有风力发电、风力提水、风力致热以及风帆助航等。第二十七页，共65页。风能的应用风力发电第二十八页，共65页。风能的应用澳大利亚风力发电第二十九页，共65页。风能的应用第三十页，共65页。（4）小水电按照中国国家计委规定，水电站总容量在5万kw以下的为小型水电站；5万—25万kw的为中型水电站；25万kw以上的为大型水电站。第三十一页，共65页。（五）地热能地热地球内部具有的热能称为地热能，是地球本身蕴藏的能量。现代人们常说的温泉，就是人类的祖先在很久以前就开始利用的一种地热能。应用形式：地下热水、地热蒸气。应用范围：发电、洗浴、取暖、灌溉等第三十二页，共65页。地热资源：是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。地热资源，按赋存形式可分为水热型(又分为干蒸汽型、湿蒸汽型和热水型)、地压型、干热岩型和岩浆型4大类；按温度高低可分为高温型(>150℃)、中温型(90—149℃)和低温型(<89℃)。地热能的利用方式主要有地热发电和地热直接利用两大类。第三十三页，共65页。地热循环第三十四页，共65页。地热能的应用阿里地区地热田第三十五页，共65页。地热能的应用冰岛地热西藏羊八井地热电站，是我国最大的地热电站第三十六页，共65页。地热养殖地热能的应用第三十七页，共65页。地热务农地热能的应用第三十八页，共65页。西藏年那曲地热电站第三十九页，共65页。火电厂外景第四十页，共65页。（6）海洋能海洋能：是指蕴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、海水温差能和海水盐差能等不同的能源形态。海洋能按储存的能量形式，可分为机械能、热能和化学能。第四十一页，共65页。（1）潮汐能

潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作用产生的能量。潮汐能成因示意图第四十二页，共65页。涨潮时退潮时潮汐电站工作原理第四十三页，共65页。潮汐能的应用浙江温岭江厦潮汐试验电站全国第一、世界第三第四十四页，共65页。法国朗斯潮汐电站

第四十五页，共65页。波浪发电站示意图

波浪能供电的灯光浮标第四十六页，共65页。法国朗斯潮汐电站外景第四十七页，共65页。法国朗斯潮汐电站示意图第四十八页，共65页。七、发展新能源与可再生能源的重大战略意义（1）新能源与可再生能源是人类社会未来能源的基石，是目前大量燃用的化石能源的替代能源。（2）新能源与可再生能源清洁干净、污染物排放很少，是与人类赖以生存的地球的生态环境相协调的清洁能源。（3）新能源与可再生能源是不发达国家20多亿无电、缺能人口和49特殊用途解决供电、用能问题的现实能源。第四十九页，共65页。已出台的发展可再生能源的相关方钭政策、规章制度在1995年颁布的《电力法》“总则”和明确提出，国家鼓励和支持利用可再生能源和清洁能源来发电。1995年，国家计委、国家科委、国家经贸委又根据上述法律及方针、战略制定印发了《新能源和可再生能源发展纲要(1996—2010)》，通过计划组织安排落实。1992年国务院批准的《中国环境发展十大对策》中明确提出，要“因地制宜地开发利用和推广大阳能、风能、地热能、生物质能等新能源”。第五十页，共65页。已出台的发展可再生能源的相关方钭政策、规章制度1994年国务院批准发布的《中国21世纪议程——中国21世纪人口、环境与发展白皮》中强调，“可再生能源是未来能源结构的基础”、要“把开发可再生能源放到国家能源发展战略的优先地位”，“广泛开展节能和积极开发新能源和可再生能源”。中国于1997年颁布了《节约能源法》，从1978年到2004年中国以年均增长4.8%的能源消费支撑了年均9.4%的经济发展速度，1990年至2004年中国每万元GDP能耗下降了45%，中国政府制定了《节能中长期发展规划》中国全国人大常委会已通过了《可再生能源法》，为我国可再生能源发展提供法律保证。第五十一页，共65页。发展前景：（1）风能：小型风力机市场化；加速中大型风力机设计、制造国产化进程；发展风力发电控制和管理系统；加强和完善风电场的规划选点和勘察设计工作，建设若干个大型风电场。2000年和2010年全国风力发电装机容量分别达到30万—40万kW和100万—110万kw。第五十二页，共65页。（2）太阳能太阳能建筑、太阳热水器要形成规模化生产；降低太阳能电池成本，提高光电转换效率；大力推广应用小功率光伏电源系统；建立分散型和集中型联网光伏示范电站。到2010年，太阳能利用总量达到467万t标准煤。第五十三页，共65页。（3）生物质能薪炭林面积2000年和2010年分别达到540万公顷和1340万公顷；实现居民节煤灶具的商品化生产和销售，年节柴量达1亿t以上；发展生物质高品位利用能力，开展综合利用，提高效益，使全国沼气用户(包括集中供气户)2000年和2010年分别达到755万户和1235万户，沼气供应量分别达到22．6亿m’和40亿m3：生物质发电装机容量2000年和2010年分别超过5万kw和30万kw。争取在“十五”期间秸秆气化示范工程达到5000个示范村规模。第五十四页，共65页。（4）地热能积极开发高温热储地区的地热资源，进一步扩大地热直接利用和发电规模，2000年和2010年利用总量分别达到88万t标准煤和151万t标准煤。（5）小水电2010年装机容量达到2788万Kw，发电量达到1170亿kWh。（6）海洋能：第五十五页，共65页。畅想未来新能源

一、生物柴油进入正规加油站

二、氢能源应用在车上

三、太阳能无处不在第五十六页，共65页。生物柴油进入正规加油站一种以动植物油脂为原料加工制成的生物柴油作为新兴能源，生物柴油具有可再生、清洁和安全等优点，被认为是石化能源最好的替代品。第五十七页，共65页。氢能源应用在车上首先，它是环境友好型的能源，它和空气中的氧燃烧得到的产物只有水，不会带来CO,SO2等有毒气体，也不会生成温室气体二氧化碳。其次，氢气的导热性能好（是一般气体的10倍）。燃烧性能好，热值高（仅次于核燃料，是石油的3倍）

第五十八页，共65页。还有，它的利用形式多。氢气可以以气态，液态或金属氢化物的形式出现，能满足多种用途的需求。当然，一种能源的普及必须有总量的前提，而氢恰恰是自然界中普遍存在的元素。据估计，如果将海水中的氢全部提取所能提供的能量是地球上所有煤，石油，天然气等化石燃料所提供的能量总和的9000倍。而且，氢还构成宇宙质量的75%，简直可以说是取之不尽用之不竭！第五十九页，共65页。太阳能无处不在太阳能给手机充电

在手机在背部安装有一块太阳能电池板给手机充电，替代原有的手机外壳第六十页，共65页。1-4能量转换过程及转换设备或系统能源能源形态转换过程转换机械或系统石油、煤炭、天然气等矿物燃料氢和酒精等二次能源化学能热能化学能热能机械能化学能热能机械能