《新能源发电技术》课件-项目1 了解新能源

§1能源概述教学目标了解能源的概念及分类了解传统能源危机与环境问题理解新能源发展的重要意义项目一了解新能源《新能源技术》了解新能源：一、能源的概念；二、能源的发展史；三、能源的分类：1、能源的种类；2、新能源、传统能源的区分四、新能源的重要性：1、传统能源面临的问题：环境危害、能源安全；2、30、60（气候变化）：温室气体类型、二氧化碳的五大来源、中国二氧化碳的占比、碳达峰的特征；3、构建新型电力系统的需要——能源——能源又称能量资源或者能源资源；能够向人类提供某种形式能量的自然资源，包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等，通过适当的转换手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃烧时提供热能，流水和风力可以提供机械能，太阳的辐射可转化为热能或电能。§1.1

能源的概念§1.2

能源利用的发展史人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。几个发展阶段(1)天然能源的原始利用几十万年以前人类学会了用火，在漫长的岁月里，一直以柴草为生活能量的主要来源，燃火用于烧饭、取暖和照明。后来逐渐学会将畜力、风力、水力等自然动力用于生产和交通运输。这种初级形式的能源利用直到19世纪中期都没有太大突破。在1860年的世界能源消费结构中，薪柴和农作物秸秆仍占能源消费总量的73.8%。人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。几个发展阶段(2)煤炭（第一次工业革命）2000多年以前人类就知道煤炭可以作为燃料。14世纪的中国、17世纪的英国采煤业都已相当发达，但煤炭长期未能在世界能源消费结构中占据主导地位。18世纪70年代，英国的瓦特发明以煤炭作燃料的蒸汽机。蒸汽机的广泛应用使煤炭迅速成为第二代主体能源。煤炭在世界一次能源消费结构中所占的比重，从1860年的25％，上升到1920年的62％。(3)石油、电力（第二次工业革命）人类很早就发现了石油，《汉书》、《梦溪笔谈》有描述。直到19世纪，石油工业才逐渐兴起。1854年，美国宾夕法尼亚州打出了世界上第一口油井，是现代石油工业的开端。1886年德国人本茨和戴姆勒研制出第一辆以汽油为燃料、由内燃机驱动的汽车，进入大规模使用石油的汽车时代。石油和天然气逐渐取代煤炭，在世界能源消费构成中占据主要地位。1965年，在世界能源消费结构中，石油首次超过煤炭占居首位，成为第三代主体能源。到1979年，石油所占的比重达到54%，相当于煤炭的三倍。(3)石油、电力（第二次工业革命）1881年，美国建成世界上第一个发电站，同时还研制出电灯等实用的用电设备。从此以后，电力的应用领域越来越广，发展规模也越来越大，人类社会逐步进入电气化时代。石油、煤炭、天然气等化石燃料被转换成更加便于输送和利用的电能，进一步推动工业革命，带来了巨大的技术进步。(4)核能1942年美国建立世界上第一座核反应堆，1954年前苏联建成世界第一座发电的反应堆并正式启用，1956年美国的核电站投入运行，核能利用迅速发展起来，在世界能源结构中占据重要位置。到20世纪90年代，核能发电所提供的电力占全世界发电总量的17%左右。(5)综合能源网进入21世纪以来，太阳能、风能、海洋能、生物质能等可再生新能源发展很快，并且逐渐走向成熟和规模化，形成多能源（电能、热能、天然气等）的综合能源网，为人类解决能源和环保问题开辟了新的天地。多能流耦合能源互联网：具有双向性储存的热量进行发电，同时多余的电量也可以用热能的形式储存起来；也可用于热电联产；多余的电能储存起来，同时储存的电能也可用于电网；电网的电可以用来电解制氢气，同时储存气体；发出来的电用于电能、供热供冷、开采燃料、交通行业；也可以用来电解水；还可以用于各种场景，如充电桩、电动汽车充电；开采出来的燃料可以通过燃料管道进行储气、可以输送至锅炉燃烧，可以用于热电联产；热电联产的热可以来源于工业高温废气的热量，也可以来源于锅炉燃烧的热量；同样可以来源于储存的热量；电可以来源于电网的电，也可以来源于多种能源组合的电；锅炉燃烧燃气产生的热可以通过热泵发电、可以传输至热电联产、也可以储存多余的热量；储存的热量也可以通过热泵发电，同样电能也可以通过热泵储存热量，即电能转换成热能进行储存。最广泛的利用方式电能（电气化时代）最成熟的利用方式热能（三大发电方式）：火力、水力、核能能源种类很多，包含：。。。。通常按其形态特征或转换与应用的层次分类。§1.3

能源的分类(1)一次能源和二次能源（按能源的生成方式分类）以天然形态存在于在自然界中，可直接取得而不需改变其基本形态的能源，称为一次能源。简单说，一次能源就是自然界中现成存在的天然能源。如煤炭、石油，及风能、地热能等。为了满足生产和生活的需要，有些能源通常需要经过加工进行直接或间接的转换才能使用。由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源，称为二次能源。如沼气、酒精、汽油，以及蒸汽、氢能等。电能是最重要的二次能源。一次能源的来源自然界中一次能源的初始来源，大致有三种情况：①来自地球以外天体（主要是太阳）的能量，例如能以光和热的形式直接利用的太阳能，以化石或生物体等物质形式存储的能量，以风、水流等形式体现的能量。②来自地球内部的能源，主要是核能和地热能。③地球与其他天体相互作用产生的能量，例如月亮、太阳引力变化形成的海洋潮汐能。(2)常规能源与新能源（按地位分类）常规能源是指在当前的技术水平和利用条件下，已被人们广泛应用了较长时间的能源，现阶段主要是指煤炭、石油、天然气、水能、核（裂变）能。这类能源，使用较普遍，技术较成熟。新能源是指由于技术、经济或能源品质等因素而未能大规模使用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热、生物质、氢能等。这类能源，已经开始或即将被人们推广利用，但目前还没有被大规模使用，有的甚至还处于研发或试用阶段。(2)常规能源与新能源（按发展应用状况）常规能源和新能源的分类是相对的，不同历史时期会变化，这取决于应用历史和使用规模。例如在1950年代，核(裂变)能属于新能源，现在有些国家已把它被归为常规能源。有些能源虽然应用的历史很长，但正经历着利用方式的变革，而那些较有发展前途的新型应用方式尚不成熟或规模还小，也被归为新能源，例如太阳能、风能。在中国，新能源指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外的能源。(3)非再生能源和可再生能源（按能否再生）非再生能源，也叫不可再生能源，用完后不可重新生成（至少在短期内无法恢复），总有枯竭的一天。如化石燃料和核燃料均为非再生能源。据估计，按照现有的探明储量和开采程度，地球上的化石燃料最多还可使用几百年。可再生能源，可以循环使用，能够有规律地不断得到补充，没有使用期限，也不会因长期使用而减少。如太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和生物质能，均为可再生能源。(4)含能体能源和过程性能源(按一次能源来源不同）含能体能源是指包含着能量的物质或实体。例如化石燃料、核燃料、生物质、地热水和地热蒸汽，等等。这类能源可以直接储存和运输。过程性能源是指随着物质运动而产生、并且仅以运动过程的形式存在的能源。如风、水、海潮、波浪、地热等。这类能源无法直接储存和运输。(5)燃料型和非燃料型(按能源性质分）燃料型能源：煤炭、石油、天然气、泥炭、木材非燃料型能源：水能、风能、地热能、海洋能(6)清洁能源和非清洁能源(按环境污染程度)清洁能源是指对环境没有污染或污染较小的能源，

有时也叫绿色能源。如太阳能,风能,海洋能；垃圾发电、沼气等。非清洁能源是指可能对环境造成较大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清洁与非清洁能源的划分也是相对的。(7)按能否流通分类商品能源：煤、石油、天然气、电非商品能源：薪柴、农作物残余（秸秆）

1.4.1传统能源面临的问题

1.4.1.1能源危机世界人口从1900年到目前，净增加了2倍多，而能源消耗增加了16倍，说明人类对能源的依赖越来越强烈。目前化石能源在世界能源消费结构中所占的比重仍然很高。

如果没有新的替代能源充分发展，按目前的消耗情况估算，21世纪人类又将面临着新的能源危机。

§1.4

发展新能源的重要性1.4.1.2环境影响（1）大气污染化石燃料的利用过程会产生CO、SO2、NOx等有害气体，不仅能导致生态系统的破坏，还会直接损害人体健康。在很多国家和地区，因大气污染造成的直接和间接损失已经相当严重。（2）酸雨SO2、NOx等污染物，经大气传输，在一定条件下形成酸雨，危害农作物和森林生态系统，破坏水生生态系统，腐蚀材料，造成重大经济损失。酸雨还导致地区气候改变。（3）温室效应地球上的病虫害增加；(2)海平面上升；(3)气候反常，海洋风暴增多；(4)土地干旱，沙漠化面积增大。二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。地球上可以吸收大量二氧化碳的是海洋中的浮游生物和陆地上的森林，尤其是热带雨林。（4）其它影响若再考虑能源开采、运输和加工过程中的不良影响，则造成损失将更为严重。如煤炭开采会有人员伤亡和土地塌陷。核能的利用虽然不会产生上述污染物，但存在核废料问题。世界范围内的核能利用，将产生成千上万吨的核废料。如果不能妥善处理，放射性的危害或风险将持续几百年。

1.4.230、60的需要巴黎协定签订；温室气体种类；二氧化碳的五大来源；中国二氧化碳的占比；碳达峰的特征。

1.4.3构建新型电力系统的需要§1.2世界能源消费现状及发展趋势§1.2.1

世界能源消费现状及特点1.世界一次能源消费量不断增加；2.增长模式不同；3.世界能源消费结构趋向优质化；4.能源贸易及运输压力增大。§1.2世界能源消费现状及发展趋势§1.2.2

世界能源发展趋势1.多元化；2.清洁化；3.高效化；4.全球化；5.市场化。§1.3中国的能源现状及未来发展对策§1.3.1中国能源存在的问题1.能源需求持续快增；2.能源技术相对落后；3.能源资源赋存不均衡；4.能源资源开发难度较大；5.能源安全问题严峻。§1.3中国的能源现状

及未来发展对策§1.3.2

中国能源未来的发展对策1.提高能源利用效率；2.大力发展替代技术；3.调整优化能源结构；