电气工程概论结课论文.pdf

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1、为什么说世界能源发展方向是新能源 姓名：陈卓 学号：101202120 专业：机电一体化技术 一、世界能源结构以化石能源为主，化石能源在较长时期内仍然是人类生存和发展的能源基础 目前全世界能源年总消费量约为 134 亿吨标准煤，其中石油、天然气、煤等化石能源占 85%，大部分电力也是依赖化石能源生产的，核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热等能源仅占 15%。化石能源价格比较低廉，开发利用的技术也比较成熟，并且已经系统化和标准化。，石油仍然是最主要的能源，全球需求量将以年均 1.9%的速度增长；煤是电力生产的主要燃料，全球需求量将以每年 1.5%的速度增长。可见化石能源仍然是我们在这个

2、星球上赖以生存和发展的能源基础。2020 年全世界能源消费量将是目前的 3 倍。特别值得关注的是，世界各国能源消费量与 GDP 的增长程度有密切的相关性，我国正处在人均能源消费量增长较快的起步阶段，石油需求增势强劲，预计今年原油消费量为 2.7亿吨，2020 年将达到 4.0-4.5 亿吨；而我国是一个人均能源相对贫乏的国家，人均石油、天然气、煤炭可采储量分别占世界平均值的 20.1%、5.1%和 86.2%，尤其是原油，目前对外依存度是 1/3，2020 年将超过 1/2，供需矛盾相当尖锐。二、化石能源枯竭问题和能源环境污染问题依然困扰人类 世界能源以化石能源为主的结构特征，使得化石能源走向

3、枯竭和化石能源利用对环境的污染这两个老问题，依然困扰人类。世界能源以化石能源为主的结构特征，使得化石能源枯竭的日子离我们越来越近。因为作为能源主体的化石能源是不可再生能源，用一点，就少一点，总有枯竭的那一天。日前2004BP 世界能源统计年鉴测算世界石油总储量为 1.15 千亿桶，以目前的开采速度计算，可供生产 41 年。作为世界石油龙头的沙特阿拉伯，石油储量达 2500 亿桶，日产量 800 多万桶，分别占世界石油总储量和总需求量近 1/4 和近 1/10。这个国家以“我们每天为世界提供石油”作为使命，在过去 30 多年间确实起到世界石油供应稳定器的作用。但是，沙特石油公司高级职员私下表示：

4、“我不知道这种情况能够持续多久。全球再找到大型油田的可能性非常小，只能寄希望于西伯利亚永久冻土带、加拿大油砂和几处深海大陆架。这种状况加剧了人们对不可再生能源走向枯竭的危机感。近年来国际市场油价持续走高，很大程度是这种危机感的直接反应。目前以煤炭、石油为主的世界能源结构带来全球性能源环境问题的主要表现为酸雨、臭氧层破坏、温室气体排放等。在许多发展中国家，城市大气污染已达到十分严重的程度，在欧洲和北美也出现了超越国界的大气污染，形成了广泛的环境酸化，上千湖泊的湖水酸度达到了不能支持鱼类生存的程度，酸性气体所造成的腐蚀损失，每年高达 10 亿美元。三、世界石油地缘政治格局呈现多元化态势，世界石油市

5、场结构新一轮大调整拉开序幕 化石能源除了必将枯竭和环境污染这两个老问题受到全人类的特别关注以外，近些年世界石油市场结构新一轮大调整也格外引人注目。新技术的保障。新技术使开发深海油田和复杂地质构造的陆地油田成为可能，使液化天然气便于储运和利用，使输油管线成为供需双方的联系纽带。可以说新技术保障了世界石油市场结构大调整。如今，依然困扰人类的以化石能源为主的世界能源结构带来的化石能源枯竭和能源环境污染问题以及随着世界石油地缘政治格局呈多元化态势和世界石油市场结构大调整的展开，使能源问题已经上升为一个国家能否安全、全面、协调、可持续发展其社会经济的重大战略问题,各国都从安全和发展两个方面制定了国家能源

6、战略。各种新能源的开发利用引人瞩目。太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能等可再生能源的研发迅速展开，尤其是美、日、中等国都在大力开发氢燃料电池技术，使用氢燃料电池的汽车样机已经上路，2008 年北京奥运会期间将出现氢燃料电池的公共汽车。到本世纪中期，人类有望进入“新能源时代”。核能的开发利用重新受到重视。由于技术的进步，核电站的安全性、核废物处理等难题得到解决，中国、芬兰、美国都着手建设新一代核电站，国际原子能机构实施了先进核燃料计划，日、法、美、俄等国推动了核聚变能的远期商业应用，核能将进入新一轮发展期。新能源技术是高技术的支柱，包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发电技术、地热能技术、

7、海洋能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。太阳向宇宙空间辐射能量极大，而地球所接受的只是其中极其微小的一部分。因地理位置以及季节和气候条件的不同，不同地点和在不同时间里所接受到的太阳能有所差异，地面所接受到的太阳能平均值大致是：北欧地区约为每天每一平方米 2 千瓦小时，大部分沙漠地带和大部分热带地区以及阳光充足的干旱地区约为每平方米 6 千瓦小时。目前人类所利用的太阳能尚不及能源总消耗量的 1。地热能 据测算，在地球的大部分地区，从地表向下 100 米温度就约升高 3，地面下 35 公

8、里处的温度约为 11001300，地核的温度则更高达 2000以上。估计每年从地球内部传到地球表面的热量，约相当于燃烧 370 亿吨煤所释放的热量。如果只计算地下热水和地下蒸汽的总热量，就是地球上全部煤炭所储藏的热量的 1700 万倍。现在地热能主要用来发电，点的应用十分广泛。世界L 第一座利用地热发电的试验电站于 1904 年在意大利运行。地热资源受到普遍重视是本世纪 60 年代以后的事。目前世界上许多国家都在积极地研究地热资源的开发和利用。地热能主要用来发电，地热发电的装机总容量已达数百万千瓦。我国地热资源也比较丰富，高温地热资源主要分布在西藏、云南西部和台湾等地。核能 核能与传统能源相比

9、，其优越性极为明显。1 公斤铀 235 裂变所产生的能量大约相当于 2500 吨标准煤燃烧所释放的热量。现代一座装机容量为 100万千瓦的火力发电站每年约需 200300 万吨原煤，大约是每天 8 列火车的运量。同样规模的核电站每年仅需含铀 235 百分之三的浓缩铀 28 吨或天然铀燃料 150 吨。所以，即使不计算把节省下来的煤用作化工原料所带来的经济效益，只是从燃料的运输、储存上来考虑就便利得多和节省得多。据测算，地壳里有经济开采价值的铀矿不超过 400 万吨，所能释放的能量与石油资源的能量大致相当。如按目前速度消耗，充其量也只能用几十年。不过，在铀 235 裂变时除产生热能之外还产生多余

10、的中子，这些中子的一部分可与铀 238 发生核反应，经过一系列变化之后能够得到怀 239，而怀239 也可以作为核燃料。运用这些方法就能大大扩展宝贵的铀 235 资源。目前，核反应堆还只是利用核的裂变反应，如果可控热核反应发电的设想得以实现，其效益必将极其可观。核能利用的一大问题是安全问题。核电站正常运行时不可避免地会有少量放射性物质随废气、废水排放到周围环境，必须加以严格的控制。现在有不少人担心核电站的放射物会造成危害，其实在人类生活的环境中自古以来就存在着放射性。数据表明，即使人们居住在核电站附近，它所增加的放射性照射剂量也是微不足道的。事实证明，只要认真对待，措施周密，核电站的危害远小于

11、火电站。据专家估计，相对于同等发电量的电站来说，燃煤电站所引起的癌症致死人数比核电站高出 501000 倍，遗传效应也要高出 100 倍。海洋能 海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能等，这些都是可再生能源。海水的潮汐运动是月球和太阳的引力所造成的，经计算可知，在日月的共同作用下，潮汐的最大涨落为 0.8 米左右。由于近岸地带地形等因素的影响，某些海岸的实际潮汐涨落还会大大超过一般数值，例如我国杭州湾的最大潮差为 8-9 米。潮汐的涨落蕴藏着很可观的能量，据测算全世界可利用的潮汐能约 109 千瓦，大部集中在比较浅窄的海面上。潮汐能发电是从上世纪 50 年代才开始的，现已建成的最大的潮汐

12、发电站是法国朗斯河口发电站，它的总装机容量为 24 万千瓦，年发电量 5 亿度。我国从 50 年代末开始兴建了一批潮汐发电站，目前规模最大的是 1974 年建成的广东省顺德县甘竹滩发电站，装机容量为 500。千瓦。浙江和福建沿海是我国建设大型潮汐发电站的比较理想的地区，专家们已经作了大量调研和论证工作，一旦条件成熟便可大规模开发。大海里有永不停息的波浪，据估算每一平方公里海面上波浪能的功率约为 10 x104 至 20 x104 千瓦。70 年代末我国已开始在南海上使用以波浪能作能源的浮标航标灯。1974 年日本建成的波浪能发电装置的功率达到 100千瓦。许多国家目前都在积极地进行开发波浪能的

13、研究工作。海流亦称洋流，它好比是海洋中的河流，有一定宽度、长度、深度和流速，一般宽度为几十到几百海里之间，长度可达数千海里，深度约几百米，流速通常为 12 海里小时，最快的可达 4?5 海里小时。太平洋上有一条名为“黑潮”的暖流，宽度在 100 海里左右，平均深度为 400 米，平均日流速 30-80 海里，它的流量为陆地上所有河流之总和的 20 倍。现在一些国家的海流发电的试验装置已在运行之中。水是地球上热容量最大的物质，到达地球的太阳辐射能大部分都为海水所吸收，它使海水的表层维持着较高的温度，而深层海水的温度基本上是恒定的，这就造成海洋表层与深层之间的温差。依热力学第二定律，存在着一个高温热源和一个低温热源就可以构成热机对外作用，海水温差能的利用就是根据这个原理。上世纪 20 年代就已有人作过海水温差能发电的试验。1956 年在西非海岸建成了一座大型试验性海水温差能发电站，它利用 20的温差发出了 7500 千瓦的电能。综上所述世界能源的发展方向是新能源，只要发展新的能源才能更好的 促进各个国家的发展。只有这样我们国家才能更好的发展。新能源是各个国家发展的支柱。