《清洁能源利用技术》第1章-概述

《清洁能源利用技术》第一章概述1/37第一章绪论1.1开发清洁能源的背景与意义1.2清洁能源在供热领域中的应用1.3课程小结2/371.1开发清洁能源的背景与意义社会发展依赖能源能源柴油航空燃油重油城市化高科技自动化3/37社会发展依赖能源2017-2022年中国城市集中供热面积中国南北供暖线示意图1.1开发清洁能源的背景与意义4/37社会发展依赖能源2023年全球钢铁产量排名1.1开发清洁能源的背景与意义‌炼一吨钢通常需要1.6吨铁矿石和0.5吨焦炭5/37传统能源的局限性传统能源的种类主要成分是碳、燃烧会产生大量的二氧化碳、硫氧化物、灰尘，造成环境污染和温室效应主要成分是碳和氢，燃烧会产生大量的二氧化碳和硫氧化物，造成环境污染和温室效应主要成分是甲烷，燃烧会产生大量二氧化碳和水，造成温室效应。煤炭石油天然气1.1开发清洁能源的背景与意义6/37传统能源的局限性传统能源的消耗量2017-2022年中国能源消费总量2022年中国能源消费结构图煤炭消费全球第1，石油消费全球第2，天然气消费全球第31.1开发清洁能源的背景与意义7/37传统能源的局限性传统能源的环境影响空气污染化石燃料燃烧产生有害气体：CO2、SO2、NOx，空气质量下降水污染煤炭和石油开采产生大量废水，造成地下水和地表水污染

土地污染化石能源开采产生固体废物，如煤矸石、油泥等气候变化温室气体大量排放，导致全球变暖、极端天气事件增多1.1开发清洁能源的背景与意义8/37“绿色”新能源革命“低碳”太阳能生物质能风能核能地热能水能1.1开发清洁能源的背景与意义9/37新能源革命太阳能：利用太阳光进行发电/集热，如太阳能电池板、太阳能热水器等风能：利用风力进行发电，如风力发电机、风车等水能：利用水流进行发电，如水电站、水轮机等地热能：利用地热进行发电/制热，如地热发电站、地热供暖等生物质能：利用生物质进行发电，如生物质发电站、沼气发电海洋能：利用海洋能进行发电，如潮汐发电站、波浪发电等1.1开发清洁能源的背景与意义10/37清洁能源消费比重逐年升高1.1开发清洁能源的背景与意义11/37清洁能源替代传统能源的必要性环境保护的需求能源安全的需求经济可持续发展的需求减少空气污染、水污染、土地污染环保政策与法规的制定与执行传统能源受政治和经济的影响清洁能源能减少对进口能源的依赖，提高自给率传统能源紧张、难以持续发展政策支持清洁能源发展，成本逐渐降低1.1开发清洁能源的背景与意义12/37清洁能源替代传统能源的发展路线优化能源结构：调整能源结构，增加清洁能源的比重，减少对传统能源的依赖投资研发：加大清洁能源技术的研发投入，提高清洁能源的产能和效率政策支持：政府出台相关政策，鼓励清洁能源的发展，降低清洁能源的成本提高能源利用效率：推广节能技术和设备，提高能源利用效率，降低能源消耗1.1开发清洁能源的背景与意义13/37第一章绪论1.1开发清洁能源的背景与意义1.2清洁能源在供热领域中的应用1.3课程小结14/371.2清洁能源在供热领域中的应用

清洁能源供热清洁能源供热技术是指利用可再生能源或清洁能源进行供热的技术，旨在减少对传统化石能源的依赖，降低环境污染。根据热源的不同，新能源供热技术可分为太阳能供热、地热能供热、空气能供热、生物质能供热等。定义太阳能供热地热能供热空气能供热15/37发展历程随着环保意识的提高和可再生能源技术的不断发展，新能源供热技术逐渐受到重视。近年来，各国政府纷纷出台相关政策，推动新能源供热技术的研发和应用。现状目前，新能源供热技术已在多个领域得到应用，如建筑供暖、工业加热、农业温室等。同时，新能源供热技术不断取得突破，效率不断提高，成本不断降低。1.2清洁能源在供热领域中的应用

清洁能源供热16/37未来趋势随着可再生能源技术的不断进步和成本的不断降低，新能源供热技术的应用范围将进一步扩大。未来，新能源供热技术将与智能化、互联网等技术相结合，实现更加高效、便捷、个性化的供热服务。挑战尽管新能源供热技术具有诸多优势，但仍面临一些挑战。如可再生能源的波动性和不稳定性、储能技术的瓶颈、政策支持和市场推广的不足等。为应对这些挑战，需要进一步加强技术研发和政策支持，推动新能源供热技术的可持续发展。1.2清洁能源在供热领域中的应用

清洁能源供热17/37空气能供热技术空气能资源丰富空气是地球上无处不在的可再生能源，储量大，不受地域限制温度波动小空气能资源受季节和气候影响较小，温度波动相对稳定。环保无污染空气能作为清洁能源，利用过程中不产生任何污染物。1.2清洁能源在供热领域中的应用

18/37空气能供热技术类型根据热源不同，空气源热泵可分为空气-空气热泵和空气-水热泵两大类。技术特点空气源热泵具有高效节能、环保无污染、安全可靠等技术特点。工作原理空气源热泵通过吸收空气中的低品位热能，经过压缩机做功，提升为可供使用的高品位热能。1.2清洁能源在供热领域中的应用

19/37空气能供热技术1.2清洁能源在供热领域中的应用

制冷剂低压、低温时，蒸发吸收空气侧的热量制冷剂高压、高温时，冷凝，将热量释放给用户20/37地热能供热技术地热能是地球上广泛存在的可再生能源，全球地热资源储量巨大资源丰富地热能资源在全球范围内分布广泛，包括高温地热资源、中温地热资源和低温地热资源。分布广泛地热能是一种可再生的清洁能源，其开发利用不会对环境造成污染。可再生性1.2清洁能源在供热领域中的应用

21/37地热能供热技术地源热泵是一种利用地下浅层地热资源（包括土壤、地下水、地表水等）进行供热和制冷的高效节能空调系统。它通过输入少量的高品位能源（如电能），实现低温位热能向高温位转移。原理地源热泵系统主要包括土壤源热泵、地下水源热泵和地表水源热泵三种类型。类型1.2清洁能源在供热领域中的应用

22/37地热能供热技术1.2清洁能源在供热领域中的应用

地热井23/37地热能供热技术1.2清洁能源在供热领域中的应用

地源热泵机组24/37地热能供热技术1.2清洁能源在供热领域中的应用

热泵机组制热原理图25/37太阳能供热技术太阳能集热器结构简单、成本较低，适用于低温热水系统。平板型集热器01真空管型集热器集热效率高、耐候性强，适用于中高温热水系统。02热管型集热器启动快、热损失小，适用于寒冷地区或要求较高的热水系统。031.2清洁能源在供热领域中的应用

26/37太阳能供热技术太阳能热水系统利用太阳能集热器与水箱之间的温差驱动水流循环，适用于小型家用系统。自然循环系统通过水泵驱动水流循环，提高系统效率，适用于大型商用系统。强制循环系统水流直接经过集热器加热后供用户使用，适用于即热式热水器等场合。直流式系统1.2清洁能源在供热领域中的应用

27/37太阳能供热技术太阳能供热系统案例

太阳能与建筑一体化设计将太阳能集热器与建筑外观相结合，实现美观与实用性的统一。太阳能地板辐射采暖利用太阳能加热地板下的热水，通过地板辐射散热为房间供暖。太阳能辅助空气源热泵将太阳能与空气源热泵相结合，提高热泵效率，降低运行成本。1.2清洁能源在供热领域中的应用

28/37生物质能供热技术主要包括林业生物质资源、农业生物质资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。生物质能资源具有可再生性、低污染性、分布广泛性、储量丰富性、碳中性等特点生物质能资源特点生物质能资源种类1.2清洁能源在供热领域中的应用

29/37生物质能供热技术生物质锅炉燃烧技术主要包括直接燃烧技术、气化燃烧技术、热解燃烧技术等。生物质锅炉应用生物质锅炉可广泛应用于工业锅炉、供暖锅炉、热水锅炉等领域，具有环保、节能、经济效益显著等优点。1.2清洁能源在供热领域中的应用

30/37生物质能供热技术生物质锅炉燃烧技术生物质锅炉应用1.2清洁能源在供热领域中的应用

固体废弃物的形态和热值是决定焚烧炉炉型与选择工艺流程的主要依据。通常分为炉排型、炉床型以及沸腾流化床三大类型。3