(5.3)--新能源概论生活中的新能源.ppt

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1、新能源概论参考书目参考书目新能源概论新能源概论，杨天华主编，化学工业出版社，杨天华主编，化学工业出版社新能源概论新能源概论，王革华主编，化学工业出版社，王革华主编，化学工业出版社新能源和可再生能源的利用新能源和可再生能源的利用，吴治坚主编，机械工业出版社，吴治坚主编，机械工业出版社新能源与可再生能源概论新能源与可再生能源概论，苏亚欣等主编，化学工业出版社，苏亚欣等主编，化学工业出版社可再生能源概论可再生能源概论，左然等主编，机械工业出版社，左然等主编，机械工业出版社可再生能源在建筑中的应用集成可再生能源在建筑中的应用集成，刘令湘编译，中国建筑工业，刘令湘编译，中国建筑工业出版社出版社可持续能源

2、系统工程可持续能源系统工程，王宏伟译，中国电力出版社，王宏伟译，中国电力出版社新能源材料与应用新能源材料与应用，董忠良等编著，国防工业出版社，董忠良等编著，国防工业出版社2024/2/32目录目录1、能源的概念及分类、能源的概念及分类2、现阶段的能源问题、现阶段的能源问题3、新能源和可再生能源的开发与应用、新能源和可再生能源的开发与应用2024/2/33n能源是指自然界中能够为人类提供某种形式能量的能源是指自然界中能够为人类提供某种形式能量的物质资源，也称为能量资源或能源资源。它是可产物质资源，也称为能量资源或能源资源。它是可产生各种能量（如热能、电能、光能和机械能等）或生各种能量（如热能、电

3、能、光能和机械能等）或可做功的物质的统称，或者是能够直接取得以及通可做功的物质的统称，或者是能够直接取得以及通过加工、转换而取得有用能的各种资源过加工、转换而取得有用能的各种资源 。1.1 能源的概念能源的概念石油石油煤煤天然气天然气电电2024/2/34按能源的形成方式划分按能源的形成方式划分 一次能源一次能源直接来自自然界的未经加工转换的能源，如柴直接来自自然界的未经加工转换的能源，如柴草、煤炭、原油、天然气、核燃料、水力、风力、太阳能、草、煤炭、原油、天然气、核燃料、水力、风力、太阳能、地热能、海洋能等。地热能、海洋能等。二次能源二次能源把一次能源直接或间接转化来的能源称二次能把一次能源

4、直接或间接转化来的能源称二次能源，如蒸汽、焦炭、洗煤、煤气、电力、汽、煤、柴、油、源，如蒸汽、焦炭、洗煤、煤气、电力、汽、煤、柴、油、氢能等。氢能等。1.2 能源的分类能源的分类2024/2/35按能源的使用性质划分按能源的使用性质划分 含能体能源含能体能源 指能够提供能量的指能够提供能量的物质能源物质能源，其特点是，其特点是可以保存且可储存运输，如煤炭、石油等。可以保存且可储存运输，如煤炭、石油等。过程性能源过程性能源 指能够提供能量的指能够提供能量的物质运动形式物质运动形式，它不，它不能保存、难于储存运输，如太阳能，电能等。能保存、难于储存运输，如太阳能，电能等。1.2 能源的分类能源的分

5、类2024/2/361.2 能源的分类能源的分类按能源可否再生划分按能源可否再生划分 不可再生能源不可再生能源 指随人类的使用而减少的能源，如煤指随人类的使用而减少的能源，如煤炭、原油、天然气等化石能源炭、原油、天然气等化石能源可再生能源可再生能源 不随着人类使用而逐渐减少的能源不随着人类使用而逐渐减少的能源 ，如，如水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、生物质能等非化石水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、生物质能等非化石能源能源2024/2/37按现阶段使用的成熟程度划分按现阶段使用的成熟程度划分 常规能源常规能源 指人类已长期使用，已在使用技术上比较指人类已长期使用，已在使用技术上比较成熟的

6、能源。成熟的能源。新能源新能源 指虽已开发并少量使用，不过技术上还未成指虽已开发并少量使用，不过技术上还未成熟而没有被普遍使用，但却具有潜在应用价值的能源。熟而没有被普遍使用，但却具有潜在应用价值的能源。1.2 能源的分类能源的分类2024/2/38 随着技术和经济的发随着技术和经济的发展以及人口的增长，人们展以及人口的增长，人们对能源的需求越来越大，对能源的需求越来越大，能源问题也越来越突出。能源问题也越来越突出。2 能源问题能源问题正在开采的油井2024/2/39能源危机能源危机 石油、天然气和煤炭这三种人类使用的主要石油、天然气和煤炭这三种人类使用的主要能源可开采年限，分别只有能源可开采

7、年限，分别只有40 40 年（年（20162016年，全球探明石油年，全球探明石油储量增加了储量增加了150150亿桶（亿桶（0.9%0.9%）至）至1.7071.707万亿桶，按照万亿桶，按照20162016年年产量水平，这足够满足世界产量水平，这足够满足世界50.650.6年的产量。）年的产量。）、50 50 年和年和240 240 年年。20072007年我国已经有超过年我国已经有超过31%31%的石油需要进口，到的石油需要进口，到20102010年，这一数字增长到年，这一数字增长到45-55%45-55%。20172017年石油进口与对外年石油进口与对外依存度也双双创下历史新高，全年进

8、口原油依存度也双双创下历史新高，全年进口原油3.963.96亿吨，增亿吨，增长长10.8%;10.8%;对外依存度达到对外依存度达到67.4%67.4%，增速较上年提高，增速较上年提高3 3个百分个百分点（中国产业经济信息网点（中国产业经济信息网2018-01-242018-01-24）。）。环境污染环境污染 化石燃料的使用带来了严重的环境污染化石燃料的使用带来了严重的环境污染,导致了温室效应的产生和酸雨的形成。导致了温室效应的产生和酸雨的形成。20052005年年2 2月月1616日，旨日，旨在减排室温气体的在减排室温气体的京都协议书京都协议书已经正式生效。已经正式生效。2024/2/310

9、2.1 能源危机能源危机 20102010年世界一次能源消费总量为年世界一次能源消费总量为120.024120.024亿吨油当量亿吨油当量（下同），（下同），与上年相比增长与上年相比增长5.6%5.6%。其中：。其中：石石 油：油：生产生产39.1439.14亿吨，增长亿吨，增长2.2%2.2%；消费；消费40.2840.28亿吨，增亿吨，增长长3.1%3.1%；占总消费量的；占总消费量的32.62%32.62%。天然气：天然气：生产生产28.8128.81亿吨，增长亿吨，增长7.3%7.3%；消费；消费28.5828.58亿吨，增亿吨，增长长7.4%7.4%；占总消费量的；占总消费量的24.

10、01%24.01%。煤煤 炭：炭：生产生产37.3137.31亿吨，增长亿吨，增长6.3%6.3%；消费；消费35.5635.56亿吨，增亿吨，增长长7.6%7.6%；占总消费量的；占总消费量的31.09%31.09%。核核 电：电：消费消费6.266.26亿吨，增长亿吨，增长2.6%2.6%；占总消费量的；占总消费量的5.21%5.21%。水水 电：电：消费消费7.767.76亿吨，增长亿吨，增长5.3%5.3%；占总消费量的；占总消费量的6.47%6.47%。再生能源：再生能源：消费消费1.591.59亿吨，增亿吨，增15.5%15.5%；占消费总量；占消费总量1.32%1.32%。世界能

11、源生产与消费现状（世界能源生产与消费现状（BP-2011BP-2011）2024/2/311全球能源需求情况：全球能源需求情况：20162016年全球的能源需求连续第三年保持疲软态势，仅增年全球的能源需求连续第三年保持疲软态势，仅增长长1%1%，约为过去十年平均增长率的一半。，约为过去十年平均增长率的一半。20162016年的增长仍基本来自于快速增长的发展中经济体，年的增长仍基本来自于快速增长的发展中经济体，有一半的增长量来自中国和印度。有一半的增长量来自中国和印度。（2017BP世界能源统计年鉴世界能源统计年鉴）2024/2/3121.工业结构不合理，高耗能产业比例大，初级产品多（包括外商来

12、料工业结构不合理，高耗能产业比例大，初级产品多（包括外商来料加工的外资型企业）。加工的外资型企业）。2.2.能源生产结构不合理，煤炭比例大；电力生产以煤电为主（能源生产结构不合理，煤炭比例大；电力生产以煤电为主（80%80%以上）以上）；能源分布与消费布局不合理。；能源分布与消费布局不合理。3.3.石油消费自给比例低（小于石油消费自给比例低（小于50%50%），进口依赖大，石油运输安全存在），进口依赖大，石油运输安全存在不确定性，石油储备低。不确定性，石油储备低。4.4.化石类能源消费比例高，尤其是相对清洁的能源消费比例低，二氧化化石类能源消费比例高，尤其是相对清洁的能源消费比例低，二氧化碳等

13、大气污染严重，环境保护压力大。碳等大气污染严重，环境保护压力大。5.5.能源利用效率低，浪费严重。能源利用效率低，浪费严重。中国能源生产与消费面临的主要问题中国能源生产与消费面临的主要问题2024/2/313能源需求旺盛，能源消费强劲增长能源需求旺盛，能源消费强劲增长能源供需矛盾突出，石油对外依存度过大能源供需矛盾突出，石油对外依存度过大能源结构不合理，环境污染严重能源结构不合理，环境污染严重2024/2/314我国二氧化硫排放变化我国二氧化硫排放变化20052005年，我国二氧化硫排放总量为年，我国二氧化硫排放总量为25492549万吨万吨,居世界第一，比居世界第一，比20002000年增年

14、增加了加了27%27%。约。约9090的二氧化硫排放来的二氧化硫排放来自燃煤自燃煤。酸雨区约占全国面积三分之一酸雨区约占全国面积三分之一2.22.2环境污染环境污染2024/2/315全球全球1861-20051861-2005年间气温变化年间气温变化 世界近地表平均温度世界近地表平均温度北极冰盖融化（北极冰盖融化（1979-20031979-2003）2424年内减少了年内减少了20%20%夏天的北极区域冰盖夏天的北极区域冰盖美国国家航天局卫星照片美国国家航天局卫星照片2.32.3气候变化气候变化2024/2/316 能源是人类文明和社会经济发展的重要物质基础，是国家可能源是人类文明和社会经

15、济发展的重要物质基础，是国家可持续发展、国家安全和环境质量的根本保障，是每个国家都必须高持续发展、国家安全和环境质量的根本保障，是每个国家都必须高度重视的战略资源。度重视的战略资源。能源的短缺，无论是数量上还是结构性的，都直接和显著地能源的短缺，无论是数量上还是结构性的，都直接和显著地影响国家经济与社会发展。影响国家经济与社会发展。能源的消耗直接或间接反映出一个国家的发达程度和人民的能源的消耗直接或间接反映出一个国家的发达程度和人民的生活水平。生活水平。能源发展的战略问题能源发展的战略问题2024/2/317n节能优先节能优先n总量控制总量控制n保障需求保障需求n优化结构优化结构n绿色低碳绿色

16、低碳n创新引领创新引领n经济高效经济高效中国可持续发展的能源战略中国可持续发展的能源战略2024/2/318n可再生能源技术可再生能源技术n风能利用技术风能利用技术n太阳能利用技术太阳能利用技术n生物质能利用技术生物质能利用技术n先进的核能技术先进的核能技术n洁净煤技术洁净煤技术n节能技术节能技术应对挑战的中国能源技术应对挑战的中国能源技术2024/2/319中国可再生能源发展的总体战略中国可再生能源发展的总体战略补充能源补充能源 替代能源替代能源 主流能源主流能源 主导能源主导能源n第一阶段（第一阶段（20102010年）：年）：实行部分可再生能源技术的商业化实行部分可再生能源技术的商业化，

17、非水可再，非水可再生能源定位为补充能源，占能源总需求的生能源定位为补充能源，占能源总需求的2%2%，总的可再生能源占一次，总的可再生能源占一次能源需求的能源需求的10%10%n第二阶段（第二阶段（2020-20302020-2030年）：年）：大批可再生能源技术达到商业化水平大批可再生能源技术达到商业化水平，非水可再生能源定位为替代能源。到非水可再生能源定位为替代能源。到20202020年，非水可再生能源占能源年，非水可再生能源占能源总需求的总需求的5-10%5-10%，总的可再生能源占一次能源需求的，总的可再生能源占一次能源需求的16-20%16-20%；到；到20302030年，非水可再生

18、能源占能源总需求的年，非水可再生能源占能源总需求的10-19%10-19%，总的可再生能源占一次，总的可再生能源占一次能源需求的能源需求的20-30%20-30%n第三阶段（第三阶段（20502050年）：年）：全面实行可再生能源的商业化全面实行可再生能源的商业化，大规模替代化，大规模替代化石能源，可再生能源定位为主流能源，非水可再生能源占能源总需求石能源，可再生能源定位为主流能源，非水可再生能源占能源总需求的的17-34%17-34%，总的可再生能源占一次能源需求的，总的可再生能源占一次能源需求的26-43%26-43%n第四阶段（第四阶段（21002100年）：年）：可再生能源在能源消费中

19、占可再生能源在能源消费中占50%50%以上，实现能以上，实现能源消费结构的根本性改变，可再生能源定位为主导能源源消费结构的根本性改变，可再生能源定位为主导能源2024/2/320新能源开发与利用技术新能源开发与利用技术新能源和可再生能源新能源和可再生能源2024/2/321太阳能太阳能水电水电生物质能生物质能地热能地热能海洋能海洋能天然气水合物天然气水合物3新能源的几种形式新能源的几种形式风能风能氢氢能能核能核能2024/2/3223.1 太阳能太阳能 按目前太阳的质量消耗速率计，按目前太阳的质量消耗速率计，可维持可维持6 610101010年。所以可以说它是年。所以可以说它是“取之不尽，用之

20、不竭取之不尽，用之不竭”的能源。的能源。太阳能是各种可再生能源中最重要的太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.051.0510181018千瓦时（千瓦时（3.783.781024J1024J），相），相当于当于1.31.3106106亿吨标准煤。亿吨标准煤。2024/2/3231)1)总量最大总量最大取之不尽，用之不竭（应对能源危机）取之不尽，用之不竭（应对能源危机）2)2)分布最广分布最广遍布世界各地（应对传统能源的区域差遍布世界各地（应对传统能源的区

21、域差异和贸易壁垒）异和贸易壁垒）3)3)最清洁最清洁利用过程中不会产生任何污染，也不会产利用过程中不会产生任何污染，也不会产生废弃物（应对环境恶化）生废弃物（应对环境恶化）4)4)能源品位低能源品位低需要一定的面积保证（通常认为在不需要一定的面积保证（通常认为在不考虑地球大气吸收的情况下，功率是考虑地球大气吸收的情况下，功率是1.39KW/m1.39KW/m2 2 ）5)5)不稳定因素多不稳定因素多多数利用方式受天气状况影响多数利用方式受天气状况影响3.1.1 太阳能特点太阳能特点2024/2/3243.1.2全球太阳能资源分布情况全球太阳能资源分布情况2024/2/325 我国太阳能分布：我

22、国太阳能分布：太阳能的高值中心和低太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬值中心都处在北纬2222-35-35这一带，青这一带，青藏高原是高值中心，四藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低区外，基本上是南部低于北部。于北部。3.1.3 我国太阳能资源分布特点我国太阳能资源分布特点2024/2/326n太阳能光伏发电太阳能光伏发电“虽有近忧，远景看俏虽有近忧，远景看俏”n太阳能光伏具有最广阔的发展前景，是各国最有力发展的可再生能源太阳能光伏

23、具有最广阔的发展前景，是各国最有力发展的可再生能源技术之一技术之一n成本太高是目前制约产业发展的首要障碍，短期还不具有大规模推广成本太高是目前制约产业发展的首要障碍，短期还不具有大规模推广的价值的价值n权威机构预测：权威机构预测：20302030年太阳能光伏发电成本可能接近现在风电成本年太阳能光伏发电成本可能接近现在风电成本n乐观预测：乐观预测：20202020年太阳能光伏发电成本可能接近常规能源发电成本年太阳能光伏发电成本可能接近常规能源发电成本太阳能光伏太阳能光伏2024/2/327太阳能光伏太阳能光伏2024/2/328n20162016年全球光伏累计装机容量年全球光伏累计装机容量TOP

24、10TOP10n资料来源：欧洲光伏产业协会资料来源：欧洲光伏产业协会2024/2/3292024/2/330太阳能光伏太阳能光伏2024/2/331太阳能光伏电池技术太阳能光伏电池技术n晶体硅电池晶体硅电池n单晶硅：光电转换效率最高单晶硅：光电转换效率最高24.2%24.2%，应用，应用14-16%14-16%n多晶硅：光电转换效率最高多晶硅：光电转换效率最高20%20%，应用，应用12-14%12-14%n非晶硅电池：光电转换效率非晶硅电池：光电转换效率6-8%6-8%n硅薄膜：光电转换效率应用硅薄膜：光电转换效率应用13.6%13.6%n砷化镓电池：光电转换效率最高砷化镓电池：光电转换效率

25、最高25.7%,25.7%,应用应用18%18%n硫化镉硫化镉/硫化铜电池：光电转换效率最高硫化铜电池：光电转换效率最高12%12%n碲化镉电池（薄膜）：光电转换效率应用碲化镉电池（薄膜）：光电转换效率应用9-11%9-11%2024/2/332太阳能光伏产业的未来太阳能光伏产业的未来n高能耗、高污染、高成本与清洁能源高能耗、高污染、高成本与清洁能源n国内产量依赖出口与国内市场消耗国内产量依赖出口与国内市场消耗n大规模并网电站与光伏建筑一体化大规模并网电站与光伏建筑一体化n多晶硅电池与非晶硅薄膜电池多晶硅电池与非晶硅薄膜电池2024/2/3332024/2/3343.2 生物质能生物质能 生物

26、质能是指绿色植物通过光合用将生物质能是指绿色植物通过光合用将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。据估计地球上每年植物光合作用的能量。据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达固定的碳达2x1011t，含能量达，含能量达3x1021J，因此因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能茎、叶中的太阳能，相当于，相当于全世界每年耗全世界每年耗能量的能量的10倍倍。2024/2/3353.2.1 生物质能的特点生物质能的特点优点：优点：燃烧容易，污染少，灰分较低。燃烧容易，污染少，灰分较低。缺点：缺点：热值及热效率低，体积

27、大而不易运输，热值及热效率低，体积大而不易运输，直接燃烧生物质的热效率仅为直接燃烧生物质的热效率仅为10一一30。2024/2/3363.2.2 生物质能种类生物质能种类生物质能通常包括以下几个方面：生物质能通常包括以下几个方面：1）木材及森林工业废弃物；）木材及森林工业废弃物；2）农业废弃物；）农业废弃物；3）水生植物；）水生植物；4）油料植物；）油料植物；5）城市和工业有机废弃物；）城市和工业有机废弃物；6）动物粪便。）动物粪便。2024/2/3373.2.33.2.3生物质转化液体和气体燃料生产过程生物质转化液体和气体燃料生产过程2024/2/3383.2.3 3.2.3 生物质能的利用

28、生物质能的利用直接燃烧直接燃烧农牧民学习使用节柴灶 生物质的直接燃烧在今后相生物质的直接燃烧在今后相当长的时期内仍将是我国农村生当长的时期内仍将是我国农村生物质能利用的主要方式。推广热物质能利用的主要方式。推广热效率可达效率可达20%30%的节柴灶这的节柴灶这种技术已被国家列为农村能源建种技术已被国家列为农村能源建设的重点任务之一。设的重点任务之一。2024/2/339 物化转化主要包括干馏技术、生物质气化物化转化主要包括干馏技术、生物质气化技术及热裂解技术等。可以把生物质转变成热技术及热裂解技术等。可以把生物质转变成热值较高的可燃气、固定碳、木焦油及木醋液等值较高的可燃气、固定碳、木焦油及木

29、醋液等物质。可燃气含甲烷、乙烷、氢气、一氧化碳、物质。可燃气含甲烷、乙烷、氢气、一氧化碳、二氧化碳等，可做生活燃气或工业用气。二氧化碳等，可做生活燃气或工业用气。3.2.3 生物质能的利用生物质能的利用物化转化物化转化秸杆发电2024/2/3403.2.3 生物质能的利用生物质能的利用生化转化生化转化 生化转化主要包括厌氧消化技术和生化转化主要包括厌氧消化技术和酶技术。厌氧消化是利用厌氧微生物的酶技术。厌氧消化是利用厌氧微生物的生长代谢过程将生物质转化为生长代谢过程将生物质转化为CHCH4 4 等可等可燃气体，同时得到厌氧发酵液、渣等厌燃气体，同时得到厌氧发酵液、渣等厌氧发酵残留物，用作农田肥

30、料，效果很氧发酵残留物，用作农田肥料，效果很好。好。酶技术是利用微生物体内的酶分解酶技术是利用微生物体内的酶分解生物质，生产液体燃料，如乙醇、甲醇生物质，生产液体燃料，如乙醇、甲醇等。等。2024/2/341生物质制乙醇技术生物质制乙醇技术n木质纤维素乙醇生产关键技术：木质纤维素乙醇生产关键技术：n木质纤维素降解技术：木质纤维素降解可以采用酸水解和酶木质纤维素降解技术：木质纤维素降解可以采用酸水解和酶水解两条不同的技术路线来实现，将木质纤维素大分子水解水解两条不同的技术路线来实现，将木质纤维素大分子水解为可发酵性单糖，常用水解方法有：化学水解（浓酸水解、为可发酵性单糖，常用水解方法有：化学水解

31、（浓酸水解、稀酸水解），酶水解稀酸水解），酶水解n发酵技术：由酵母或细菌将单糖发酵成乙醇发酵技术：由酵母或细菌将单糖发酵成乙醇n精馏和脱水技术精馏和脱水技术2024/2/3423.2.4 生物质能的发展前景生物质能的发展前景2003年我国生物质能开发利用量 从资源和技术（包括技术的经济性）两方面看，利用生物质能发电和生产生从资源和技术（包括技术的经济性）两方面看，利用生物质能发电和生产生物燃油在我国有广阔的发展前景，将为满足我国的电力需求、石油需求起到重要物燃油在我国有广阔的发展前景，将为满足我国的电力需求、石油需求起到重要作用，而且具有良好的经济、环境和社会效益。作用，而且具有良好的经济、环

32、境和社会效益。2024/2/3433.3 3.3 风能风能 风能是太阳辐射造成地球风能是太阳辐射造成地球各部分受热不均，引起空气运各部分受热不均，引起空气运动而产生的能量。动而产生的能量。太阳能在地太阳能在地面上约面上约2 2转变为风能转变为风能，全球，全球风力用于发电功率可达风力用于发电功率可达11.311.3万万亿亿kWkW。2024/2/3443.3.1 风能的特点风能的特点风能的优点：风能的优点：1)蕴藏量大、分布广泛蕴藏量大、分布广泛2)无污染、可再生无污染、可再生3)适应性强、发展潜力大适应性强、发展潜力大风能的限制性：风能的限制性：能量密度低，只有水力的能量密度低，只有水力的l8

33、l6 不稳定性，气流瞬息万变不稳定性，气流瞬息万变 地区差异大地区差异大2024/2/345n最具发展潜力的新能源最具发展潜力的新能源n风电在中国拥有丰富的资源储备，在新能源中开发成本最风电在中国拥有丰富的资源储备，在新能源中开发成本最低，具备大规模发展条件低，具备大规模发展条件n加速风电建设在现阶段成为中国能源战略的必然选择，风加速风电建设在现阶段成为中国能源战略的必然选择，风电正在上升至未来中国的主流能源之一的地位电正在上升至未来中国的主流能源之一的地位2024/2/346 资源丰富区有山东、辽东半岛、黄海之滨，南澳岛以西的资源丰富区有山东、辽东半岛、黄海之滨，南澳岛以西的南海沿海、海南岛

34、和南海诸岛，内蒙古从阴山山脉以北到大兴南海沿海、海南岛和南海诸岛，内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北，新疆达坂城、阿拉山口，河西走安岭以北，新疆达坂城、阿拉山口，河西走 廊，松花江下游，廊，松花江下游，张家口北部等地，以及分布各地的高山山口和山顶。张家口北部等地，以及分布各地的高山山口和山顶。3.3.2 我国风能的分布我国风能的分布2024/2/347利用风力可以发电、提水、助航、制冷、制热等。利用风力可以发电、提水、助航、制冷、制热等。3.3.3 3.3.3 风能的利用风能的利用2024/2/348不同能源发电成本3.3.3 3.3.3 风能的利用风能的利用2024/2/3493.3.3 3

35、.3.3 风能的利用风能的利用2001-2016年全球风电新增装机容量（MW）2024/2/350中国风电发展的主要驱动力中国风电发展的主要驱动力n强制性市场配额：国家关于落实可再生能源发电配额义务明确规定，到2020年，权益发电装机总容量超过500万千瓦的投资者，所拥有的非水电可再生能源发电权益装机总容量应分布达到8%以上n风电投资商主要是国内大型国有企业，他们拥有巨大装机容量，风电业务仅仅是很小的一部分，完全处于政治考虑，盈亏无关紧要n外国公司抢滩中国风电市场，带动国内风机制造业的发展，国内国营、民营企业纷纷进入，到2008年，风电整机制造企业超过70家，面临产能过剩问题2024/2/35

36、13.3.4风力发电现状与发展趋势风力发电现状与发展趋势n产能过剩、竞争激烈产能过剩、竞争激烈n核心技术缺失核心技术缺失n设备产品质量不稳定设备产品质量不稳定n风电场建设和电网建设不协调风电场建设和电网建设不协调n小型离网型风电系统（单机容量小型离网型风电系统（单机容量100kW100kW以下），以下），用于分布式供电系统用于分布式供电系统n风电的并网与非并网：大规模非并网风电与高风电的并网与非并网：大规模非并网风电与高耗能产业耦合；风电制氢耗能产业耦合；风电制氢2024/2/3523.4 3.4 水能水能-水电水电-小水电小水电 所谓小水电，通常是指电所谓小水电，通常是指电站总容量在站总容量

37、在5 5 万万kWkW以下的小型以下的小型水电站及与其相配套的小电网水电站及与其相配套的小电网的统称。小水电的开发方式，的统称。小水电的开发方式，按照集中水头的办法，可分为按照集中水头的办法，可分为引水式、堤坝式和混合式三类。引水式、堤坝式和混合式三类。2024/2/353小水电的特点小水电的特点 工程简单、建设工期短，一次基建投资小，水库的淹没工程简单、建设工期短，一次基建投资小，水库的淹没损失、移民、环境和生态等方面的综合影响甚小。而且小水损失、移民、环境和生态等方面的综合影响甚小。而且小水电接近用户，输变电设备简单、线路输电损耗小，水电发电电接近用户，输变电设备简单、线路输电损耗小，水电

38、发电的效率为同等规模的热电站的两倍以上。的效率为同等规模的热电站的两倍以上。2024/2/3543.5 3.5 地热能地热能 地热能是指在当地热能是指在当前技术经济和地质环前技术经济和地质环境条件下，地壳内能境条件下，地壳内能够科学、合理地开发够科学、合理地开发出来的岩石中的热能出来的岩石中的热能量和地热流体中的热量和地热流体中的热能量能量。2024/2/3553.5.1 3.5.1 地热能的分类地热能的分类 地热能按赋存形式可分为水热型（又分为干蒸地热能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、干热岩型和汽型、湿蒸汽型和热水型）、地压型、干热岩型和岩浆型四大类；岩浆

39、型四大类；按温度高低可分为高温型（按温度高低可分为高温型（150150）、中温）、中温型（型（9090149149）和低温型（）和低温型（8989）。）。阿里地区地热田阿里地区地热田冰岛地热冰岛地热2024/2/3563.5.2 3.5.2 地热能的分布地热能的分布 就全球来说，地热资源的分布是不平衡的。明显的地就全球来说，地热资源的分布是不平衡的。明显的地温梯度每公里深度大于温梯度每公里深度大于3030的地热异常区，主要分布在板的地热异常区，主要分布在板块生长、开裂块生长、开裂-大洋扩张脊和板块碰撞，衰亡大洋扩张脊和板块碰撞，衰亡-消减带部位。消减带部位。环球性的地热带主要有下列环球性的地热

40、带主要有下列4 4个：个：1 1）环太平洋地热带）环太平洋地热带2 2）地中海一喜马拉雅地热带）地中海一喜马拉雅地热带3 3）大西洋中脊地热带）大西洋中脊地热带4 4）红海一亚丁湾一东非裂谷地热带）红海一亚丁湾一东非裂谷地热带2024/2/357 从直接利用地热的规模来说，最常用的是地从直接利用地热的规模来说，最常用的是地热水淋浴，占总利热水淋浴，占总利用量的用量的1/31/3以上，其次是以上，其次是地热水养殖和种植约占地热水养殖和种植约占20%20%，地热，地热采暖约占采暖约占13%13%，地热能，地热能工业利用约占工业利用约占2%2%。据美国地热资源委员会（。据美国地热资源委员会（GRCG

41、RC）19901990年的调查，世界上年的调查，世界上1818个国家有地热发电，总装机容量个国家有地热发电，总装机容量5827.555827.55兆瓦，兆瓦，装机容量在装机容量在100100兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、兆瓦以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。新西兰、日本和印尼。3.5.3 3.5.3 地热能的开发地热能的开发2024/2/358西藏羊八井地热电站西藏羊八井地热电站 我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。西藏、河北等省区。3.5.4 3.

42、5.4 我国地热能的开发我国地热能的开发2024/2/3593.6 3.6 海洋能海洋能 海洋能是指海水在运动海洋能是指海水在运动过程中产生的能为人类利用过程中产生的能为人类利用的能量，的能量，理论能量总量约为理论能量总量约为766 766 亿千瓦亿千瓦，是名副其实的，是名副其实的“蓝色煤海蓝色煤海”。2024/2/3603.6.1 3.6.1 海洋能的分类海洋能的分类按其成因可分为：按其成因可分为：潮汐能、波浪能、海流能、潮汐能、波浪能、海流能、温差能、盐差能等。温差能、盐差能等。按其储存形式可分为：按其储存形式可分为：机械能（潮汐能、波浪能和机械能（潮汐能、波浪能和海流能）、热能（海水温差

43、海流能）、热能（海水温差能）和化学能（海水盐差能）能）和化学能（海水盐差能）2024/2/361浙江温岭江厦潮汐发电站，是世界第三大潮汐发电站。法国朗斯电站3.6.2 3.6.2 海洋能的利用海洋能的利用 海洋能最主要的利用方式就是发电。全球仅可利用的潮汐能就达海洋能最主要的利用方式就是发电。全球仅可利用的潮汐能就达30 30 亿千瓦，亿千瓦，年发电量约为年发电量约为2626万亿度，这比目前世界上全部的水力发电量大一倍。万亿度，这比目前世界上全部的水力发电量大一倍。全世界潮汐全世界潮汐电站的总装机容量为电站的总装机容量为265265兆瓦，中国为兆瓦，中国为5.645.64兆瓦。兆瓦。2024/

44、2/3623.73.7核能技术核能技术n核能：核能：在核反应过程中，发生了质量亏损，而不像普通的物理化学反应一样遵循质量守恒定律。正是这部分亏损的质量转换成了能量，遵循爱因斯坦的质能关系n核裂变能：核裂变能：将平均结合能比较小的重核分裂成两个或多个平均结合能大的中等质量的原子核，同时释放出核能。n核聚变能：核聚变能：将平均结合能比较小的轻核，在一定条件下聚合成一个较重的平均结合能较大的原子核，同时释放出核能。2024/2/363n第一代核电n1954年前苏联建成5MW试验性核电站n1957年美国建成90MW原型核电站n第二代核电n从二十世纪六十年代开始建设300MW以上商业核电站n第三代核电n

45、美国：SYSTEM80+,AP600,AP1000n法国：EPRn主要堆型：热中子堆（压水堆、沸水堆、高温气冷堆）n第四代核电n热中子堆：超临界水冷堆、超高温气冷堆、熔盐堆n快中子堆：带先进燃料循环钠冷快堆、铅冷快堆、气冷快堆2024/2/3643.7 3.7 天然气水合物天然气水合物 水合物立方笼型结构图 天然气水合物天然气水合物(Natural Gas Hydrates)(Natural Gas Hydrates)是在一定条件下由气体或挥是在一定条件下由气体或挥发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质发性液体与水相互作用过程中形成的白色固态结晶物质(可燃冰可燃冰)，它是，它是一种非

46、化学计量笼形物，为超分子结构，具有很强的吸附一种非化学计量笼形物，为超分子结构，具有很强的吸附(浓缩浓缩)气体能气体能力，单位体积的水合物可含力，单位体积的水合物可含164164倍同单位的气体，分子量小，成分不稳定，倍同单位的气体，分子量小，成分不稳定，除除以甲烷气体为主外，还含有乙、丙、丁烷多种气体以甲烷气体为主外，还含有乙、丙、丁烷多种气体。2024/2/365天然气水合物资源分布天然气水合物资源分布可燃矿物可燃矿物 可产储量可产储量(10亿吨计亿吨计)最大地质储量最大地质储量(10亿吨计亿吨计)煤和褐煤煤和褐煤 9000 15800 常规天然气藏常规天然气藏 280330 常规石油藏常规

47、石油藏415 1180 石油石油-39500 陆上水合物藏陆上水合物藏 53 530 海洋水合物藏海洋水合物藏 11300 161000 漂浮气能漂浮气能 500-地球可燃矿产资源 天然气水合物中的有机碳占全球有机碳的天然气水合物中的有机碳占全球有机碳的53.353.3，而煤、石油和天然气三者总和才占到而煤、石油和天然气三者总和才占到26.626.6。2024/2/366天然气水合物勘探与开采天然气水合物勘探与开采 有人提出通过向水合物层压入含有促进分解的化学试剂的热流体，促进水有人提出通过向水合物层压入含有促进分解的化学试剂的热流体，促进水合物分解，并且在收集天然气的同时将合物分解，并且在收

48、集天然气的同时将COCO2 2气体压入水合物层，生成气体压入水合物层，生成COCO2 2水合物，水合物，既能维持地层的稳定，又减少了大气中的温室气体，但该方法的可行性还有待既能维持地层的稳定，又减少了大气中的温室气体，但该方法的可行性还有待进一步考证。进一步考证。天然气水合物至今还没有完美的开天然气水合物至今还没有完美的开采方案。采方案。热解法热解法和和降压法降压法可利用高温或可利用高温或核辐射效应使天然气水合物由固态分解核辐射效应使天然气水合物由固态分解出出CHCH4 4，但如何布设管道并高效收集是急，但如何布设管道并高效收集是急于解决的问题。于解决的问题。置换法置换法是将是将COCO2 2液化，液化，注入注入1500m1500m以下的洋面以生成以下的洋面以生成COCO2 2水合物，水合物，从而将从而将CHCH4 4置换出来。置换出来。但但CHCH4 4的温室效应的温室效应比比COCO2 2要强要强2121倍，因此全球温室效应将迅倍，因此全球温室效应将迅速加剧。速加剧。2024/2/367谢谢谢谢2024/2/368