新能源发电技术 电子课件 1.1 能源问题

新能源发电技术

教学课件教材新能源发电技术作者于立军等ISBN978-7-111-60061-9新能源发电技术2019年2月任课老师：1.1能源问题2019年2月任课老师：视频文件微信公众号：走进能源我们所面临的挑战：总量控制

使我国所消耗的能源总量，尤其是煤炭、石油等化石能源总量最小化。研究表明，强化节能，可将年能耗E总控制到：年代202020302050E总（亿tce）<48～60～80注：我国2018年能源消费总量已经超过45亿吨标准煤我们所面临的挑战：环境问题目录Contents1.1.1能源分类1.1.2能源发展过程1.1.3能源结构1.1.4能源利用效率1.1.5新能源渗透率目录Contents1.1.1能源分类1.1.2能源发展过程1.1.3能源结构1.1.4能源利用效率1.1.5新能源渗透率1.1.1能源分类能源0102030405煤炭石油。。。天然气

生物质能为了更好的区分这些能源，采用不同的方法来区分1.1.1能源分类能源是能量物质或能量资源的统称，它是自然界中可为人类提供某种能量的各类能量物质，或者可以做功的各种能量资源。煤炭风能核能1.1.1能源分类形成与来源开发与利用状况燃烧能力能源是否可再生商品价值1.1.1能源分类——形成和来源二次能源比一次能源具有更高的终端利用效率，使用时更方便、更清洁柴草煤炭风力蒸汽焦炭氢能一次能源二次能源1.1.1能源分类——开发及利用状况常规能源新能源常规能源与新能源的划分并无严格界限，会随着时间推移或地区不同发生一定的变化。石油煤炭天然气石油煤炭天然气核能风能太阳能核能风能太阳能常规能源新能源1.1.1能源分类——能源是否可再生能源可再生能源不可再生能源潮汐能风能太阳能核燃料煤炭矿物燃料商品能源:能够进入能源市场作为商品销售的能源，例如煤炭、石油、天然气和电能等非商品能源:薪柴和农作物残余等1.1.1能源分类——其他分类方式商品能源和非商品能源燃料能源和非燃料能源燃料能源:可用于直接燃烧发出能量的物质，例如煤、油、气、柴草等。非燃料能源:不可用于直接燃烧的能源，例如水能、风能、电能等一次能源常规能源商品能源煤炭、石油二次能源常规能源商品能源电力、汽油一次能源可再生能源非商品能源太阳能、风能？目录Contents1.1.1能源分类1.1.2能源发展过程1.1.3能源结构1.1.4能源利用效率 1.1.5新能源渗透率1.1.2能源发展过程远古时代，早期人类掌握了火的利用技术18世纪，第一次工业革命，蒸汽机的发明，第二次工业革命，内燃机的发明，电力的广泛使用柴薪时期煤炭时期石油时期人类利用能源大致经历了以柴薪、煤炭、石油作为主要能源的三个阶段1.1.2能源发展过程随着科学技术的进步，各类新能源开始投入运用，也许在不久的将来，新能源会逐渐取代传统化石能源1.1.2能源发展过程——常规能源煤炭天然气石油随着能源需求量的增加，人们不断寻找热值更高的能源最早：汉代使用煤炭取暖蒸汽机的出现，使人类对工业能源的需求剧增，煤炭取代柴薪作为人类的第一大能源最早：公元前10世纪应用于建筑方面内燃机的发明，增强了人类对石油的需求人类开始大规模地开采石油最早：公元前3世纪到1世纪作为燃料大规模应用：第二次工业革命1.1.2能源发展过程——新能源风能太阳能水能核能02010304太阳能利用太阳能提供能量核能核裂变产生大量的热能水能利用水的动能与势能风能利用风的动能转为电能太阳能1.1.2能源发展过程——新能源0102太阳能光伏发电技术：利用光生伏特效应直接将太阳能转换成电能的技术太阳能光热发电技术：将太阳辐射经过热能再转换成电能的发电技术风能几百年前，人类就发明了风车应用风能目前为止，人类已经广泛应用了现代风力发电技术1.1.2能源发展过程——新能源风能的清洁性、可再生性以及大规模应用技术的成熟，使得风能成为新能源领域中技术最成熟、最具开发条件和最有发展前景的清洁能源。水能2000多年前就已经在农业上使用水车现在人类对水能的利用主要集中在水电站上1.1.2能源发展过程——新能源由于我国地势西高东低跨辐巨大，因此在我国水能应用潜力较大

核能核能是原子核发生裂变或聚变时，所释放出的能量1.1.2能源发展过程——新能源现核能发电主要为核裂变发电核电产能大，发电潜力极大核裂变链式反应核燃料具有强烈的放射性，一旦泄露会造成严重的环境破坏2011年3月，受日本地震影响，日本福岛核电站发生核泄漏事故常规与新能源发电环节对比注意：概念相对性，如核能在中国属新能源，在发达国家已入常规之列。CENTRALPLANT常规发电方式CENTRALPLANTWINDFUELCELLMICRO-TURBINEGENERATORSOLAR未来方式目录Contents1.1.1能源分类1.1.2能源发展过程1.1.3能源结构1.1.4能源利用效率1.1.5新能源渗透率2016能源生产结构：1.1.3能源结构-能源生产结构能源种类产量增长量探明储量石油40万桶／日较去年增长150亿桶（总储量50年）天然气210亿立方米186.6万亿立方米（50年）煤炭-6.2%满足153年现如今的能源生产结构仍旧以化石能源为主体，但是可再生能源和核能的增速不可忽视，可以预测到在未来随着化石能源全球储量的降低，可再生能源以及核能等新能源利用方式将会具有更加重要的战略地位。2016世界能源消费结构：1.1.3能源结构-能源生产结构煤、石油、天然气仍占有主导地位，而包括太阳能、风能等在内的新能源增长势头迅猛，预示着新能源将会在消费结构中承担越来越重要的角色能源增长量增长百分比石油160万/桶1.6%天然气630亿立方米1.5%煤炭--1.7%可再生（不含水能）-14.1%2016世界能源消费结构图2016中国能源消费结构：1.1.3能源结构-能源消费结构现阶段我国仍旧以煤炭作为主要的能源来源。在可再生能源生产方面，中国超过美国，成为全球最大的可再生能源生产国。2016中国能源消费结构图

能源弹性系数是研究能源消费（生产）量与宏观经济发展指标（一般采用国内生产总值GDP）之间关系的数值。基本定义为能源消费（生产）增长率与经济增长率之比。

式中，e为能源消费（生产）弹性系数；α为能源消费（生产）增长率；β为国内生产总值增长率；ΔE为计算期间的能源消费（生产）增量；E0为计算起始年的能源消费（生产）量；ΔG为计算期间的国内生产总值增量；G0为计算起始年的国内生产总值。1.1.3能源结构-能源弹性系数

1.1.3能源结构-能源弹性系数年份能源生产弹性系数能源消费弹性系数20070.560.6120080.520.3020090.330.5120100.860.6920110.960.7720120.400.4920130.280.4720140.120.2920150.000.142016-0.590.21

中国2007-2016年能源弹性系数表能源生产弹性系数实质上是国民经济变化对同期能源生产量变化的影响能源消费弹性系数实质上是国民经济变化对同期能源消费量变化的影响1.1.3能源结构-结构优化调整能源结构的优化是提高能源质量和确保经济增长的重要措施1322016年2020年2030年=43.6亿吨<50亿吨<60亿吨非化石能源天然气2030年能源消费结构2030年我国能源发展消费架构目标为：非化石能源消费比重提高到20%左右，天然气消费比重力争达到15%，新增能源需求主要依靠清洁能源满足。目录Contents1.1.1能源分类1.1.2能源发展过程1.1.3能源结构1.1.4能源利用效率1.1.5新能源渗透率1.1.4能源利用效率物理学评价指标经济学评价指标能源效率:减少提供同等能源服务的能源投入在使用能源（开采、加工、转换、贮运和终端利用）的活动中所得到的起作用的能源量与实际消耗的能源量之比。单要素能源效率:只把能源要素与产出进行比较而不考虑其他生产要素全要素能源效率:考虑各种投入要素相互作用的能源效率。1.1.4能源利用效率-影响因素分析产业结构能源消费结构能源利用效率的影响因素有产业结构、能源消费结构、技术进步、能源价格、市场化水平以及对外开放水平等产业能源的消耗量不同产业技术的发展程度不同第三产业比重越大，能源利用效率越高各能源的利用效率不同优质能源（石油、天然气）使用比率的上升会提高能源利用效率1.1.4能源利用效率-影响因素分析技术进步能源价格能源技术进步,如能源开采技术的进步非能源技术进步，表现在生产设备和运输设备改进、劳动者劳动能力提高等方面能源价格上涨将导致企业使用能源的成本上升，为了降低成本，生产者将尽可能提高能源效率市场化水平:市场机制作用下，企业会更加关注生产效率和技术创新，从而提高企业内部的能源利用效率对外开放:技术转让、管理技能和国际营销技能等方面发挥正向促进作用目录Contents1.1.1能源分类1.1.2能源发展过程1.1.3能源结构1.1.4能源利用效率1.1.5新能源渗透率1.1.5新能源渗透率新能源渗透率:各种新能源占全部能源用量的比重对社会发展的意义新能源普遍绿色环保，提高新能源渗透率有利于构建节能减排的资源节约型社会对能源结构的优化促进人类社会构建新的能源体系，摆脱传统化石能源的束缚对经济增长的意义提高新能源的渗透率可以提高能源利用效率，促进经济社