新能源绪论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,*,新能源发电技术,工程热物理教研室,张晓东,cn,教材：,核能及新能源发电技术,张晓东 等,编著,中国电力出版社,2008,年,3,月,一、绪论,第一节 能源概述,能源的作用和现状,在工业化的进程中，生活质量的提高将主要依赖于能源消费，特别是电能的消费。,能源消费弹性系数 ：一次能源消费量的年平均增长率与国民经济年平均增长率之比 。,电力消费弹性系数：电力消费年平均增长率与国民经济年平均增长率之比（一般来讲，电力消费弹性系数总是大于,1,）,表,1-1,近年我国能源消费弹性系数和电力消费弹性系数,年份,能源消费比上年增长,(%),电力消费比上年增长,(%),国内生产总值比上年增长,(%),能源消费弹性系数,电力消费弹性系数,2003,15.3,15.6,10.0,1.53,1.56,2004,16.1,15.4,10.1,1.59,1.52,2005,9.9,13.5,10.2,0.97,1.32,2007,6.5,14.5,11.9,0.55,1.22,2008,8.79,7.32,9.0,0.68,0.56,2009,8.03,5.72,8.7,0.65,0.47,2010,10.00,15.87,10.3,0.72,1.14,资料来源：国家统计局,1980-2010,年中国电力消费增速及电力弹性系数趋势图,全球石油、天然气和煤炭资源的探明储量分布和储采比,储采比,(Reserves/Production ratio,，即,R/P ratio),是指年末剩余储量除以当年开采产量得出剩余储量按当前生产水平尚可开采的年数。由表,1-3,可知，,2006,年底世界石油、天然气和煤炭的储采比分别为,40.5,、,63.3,和,147,，我国的数据低于世界平均水平，只有,12.1,、,41.8,和,48,。,图,1-1 2006,年底世界探明石油储量（总计,1208.2,）,单位：,Gillion Barrels,（,10,9,Barrels,）,资料来源：,BP Statistical Review of World Energy-June 2007,亚太地区：,40.5,欧洲,&,欧亚地区：,144.4,中东地区：,742.7,非洲：,117.2,南,&,中美州：,103.5,北美：,59.9,图,1-2 2006,年底世界探明天然气储量（总计,181.46,）,单位：,Trillion m,3,（,10,12,m,3,）,资料来源：,BP Statistical Review of World Energy-June 2007,亚太地区：,14.82,欧洲,&,欧亚地区：,64.13,中东地区：,73.47,非洲：,14.18,南,&,中美州：,6.88,北美：,7.98,图,1-3 2006,年底世界探明煤炭储量（总计,909,）,单位：,Gillion tonnes,（,10,9,吨）,资料来源：,BP Statistical Review of World Energy-June 2007,亚太地区：,296.9,欧洲,&,欧亚地区：,287.1,中东地区：,0.4,非洲：,50.3,南,&,中美州：,19.9,北美：,254.4,图,1-4,一些国家年发电量增长趋势比较,数据来源：,BP Statistical Review of World Energy,能源与环境,能源生产和消费的各个环节都会对环境产生影响，是环境污染的重要来源之一。,当前，由能源的利用引起的环境污染主要表现在：,温室效应和气候变化,酸雨,臭氧层破坏,局部生态系统破坏,放射性污染等,图,1-5,2010,年部分国家和地区的单位,GDP,能源供给量和,CO2,排放量,资料来源：,KEY WORLD ENERGY STATISTICS,，,IEA,，,2012,*,：数据不包括香港和台湾,引起温室效应的气体有,CO2,、,CH4,、,N2O,等。在上个世纪，全球大气中,CO2,的含量增加了约,20%,，主要原因就是化石能源的利用和森林面积的减少。,排放到大气中的,SO2,和,NOx,的湿式沉降成为酸雨（酸雾、酸雪）。,90%,以上是化石燃料的燃烧造成的 。,图,1-6 2006,年全国酸雨区域分布,我国电力工业的发展,表,1-4,我国,能源生产总量、构成及电力装机和发、供电煤耗,年份,能源生产总量,(,亿吨标准煤,),电力装机容量（亿,kW,）,发电煤耗（,g/kWh,）,供电煤耗（,g/kWh,）,占能源生产总量的比重,(%),原煤,原油,天然气,水电、核电、风电,2001,13.7445,3.19,357,385,71.8,17.0,2.9,8.2,2002,14.3810,3.39,356,383,72.3,16.6,3.0,8.1,2003,16.3842,3.57,355,380,75.1,14.8,2.8,7.3,2004,18.7341,4.4,349,376,76.0,13.4,2.9,7.7,2005,20.6068,5.08,343,370,76.4,12.6,3.3,7.7,2006,6.2,2007,23.5445,7.925,322,76.6,11.3,3.9,8.2,2010,24.46,8.4,353,74.7,11.3,5.0,9,资料来源：国家统计局,中国统计年鉴,、,International Energy Annual 2004,、,能源发展,“,十一五,”,规划、,中电联,当前我国电力工业发展和电源结构调整的一些基本原则是 ：,优先发展水电,积极发展核电,优化发展火电,重点发展资源潜力大、技术基本成熟的风力发电、生物质发电、生物质成型燃料、太阳能利用等可再生能源，以规模化建设带动产业化发展 。,第二节、能源的分类和利用,能源可分为可再生能源和不可再生能源。,可再生能源的数量不会因为人类的使用而减少，是可以持续提供的。国际能源机构（,International Energy Agency,，,IEA,）定义的可再生能源包括：可燃性可再生物质和垃圾；水力发电；地热能（用于发电或供暖的地热水或地热蒸汽资源）；太阳能（用于发电和主动供暖利用等，不包括被动式的供暖和照明利用方式）；风力发电；潮汐、波浪和海流发电。,传统的煤、石油、天然气等化石燃料以及核燃料是非再生能源,新能源的利用,核能 ：到,2009,年底，我国大陆已建成,6,个核电站的,11,台核电机组，总装机容量,907.82,万千瓦。我国计划到,2020,年，核电装机容量达到电力装机容量的,4,5%,。,太阳能 ：光,-,热转换和光,-,电转换,风能 ：到,2020,年底，规划全国风电总装机规模达到,1.2,1.5,亿千瓦,海洋能：通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。,地热能,生物质能,氢能,评价能源品质的技术指标,能流密度：指单位空间或单位面积的能量或功率,经济性：即开发利用的成本,可存储性和供能连续性,运输费用与运输损耗,环境污染,存储量：我国水力、煤炭资源丰富，太阳能、风能、海洋能的储量也比较丰富,能量品位：机械能形式存在的能源品位较高，而热能的品位较低，并且和可以达到的温度有关,第三节 发展可再生能源产业的战略需求,发展可再生能源的,紧迫性,和,必要性,3.,我国人均能耗低能源需求缺口巨大,1.,化石能源短缺，威胁国家能源安全,2.,气候变暖，威胁全球安全,4.,可再生能源引领第四次工业革命,我国可再生能源储量丰富,1,国家能源安全的战略需求,探储量,生产量,开采年限,全球原油（亿吨）,1708,40.667,42,中国原油（亿吨）,21,1.897,11.1,全球天然气,（万亿立方米）,185.02,3.063,60.4,中国天然气,（万亿立方米）,2.46,0.07,32.3,全球煤 （亿吨）,8260,67.705,122,中国煤 （亿吨）,1145,27.927,41,我国化石能源可开采年限仅,10-40,年，,远远落后世界平均开采年限。,2,国家节能减排的战略需求,1992,年,气候变化公约,确定“共同但有区别责任”原则，合作应对气候变化,1997,年,京都议定书,规定缔约方温室气体减排量在,2008,至,2012,年内比,1990,年至少减少,5%,为每个缔约方确定了“有差别的减限排”指标,提供了三种境外减排的灵活机制，即清洁发展机制，联合履约机制，国际排放贸易,2007,年巴厘岛会议,通过“巴厘路线图”，确定在,气候变化公约,和,京都议定书,下进行双轨制谈判,2009,年哥本哈根会议,进行两个双轨制谈判：,制定发达国家,2012,年后量化的减排指标,发展中国家,也要在发达国家技术和资金支持下，,采取具有实质性效果的国内减缓行动,全球应对气候变化的形势十分严峻，气候变化领域的矛盾斗争日益复杂尖锐,各类能源技术的,CO,2,气体排放量比较,可再生能源的,CO,2,排放量远远低于化石能源。,2007,年，我国,CO,2,气体排放量,67.2,亿吨，其中,80.5%,来自于煤炭，,因此大规模发展可再生能源对节能减排具有重要的作用。,可再生能源及新能源,化石能源,我,国,相,应,政,策,2007,年,6,月，由科技部等,14,个中央政府部门编制和发布,中国应对气候变化科技专项行动,，这是,国家方案,的支撑行动，控制温室气体排放和减缓气候变化的,8,个技术开发方向主要是在能源技术进步：节能、,可再生能源,、先进核能、洁净煤及碳捕获与埋存（,CCS,）,2009,年,11,月,25,日，,国务院常务会议,决定：到,2020,年我国单位国内生产总值二氧化碳排放比,2005,年,下降,40,45%,。,3,解决国家能源巨大缺口的战略需求,中国,我国人均能耗低于全球平均水平的,一半,，只相当于美国的,十分之一。,随着城市化进程和人民生活水平的提高，我国人均能耗有大幅增长的趋势，导致我国能源需求缺口变大,措施,大规模发展,可再生能源,4,第四次产业革命的战略需求,18,世纪,60,年代,19,世纪,70,年代,20,世纪,40,年代,目 前,第一次产业革命,第二次产业革命,第三次产业革命,第四次产业革命,蒸汽机,电力,电脑,可再生能源,在全球气候逐渐变暖，能源供应日渐紧张的今天，发展可再生能源是一个新的经济增长点。,第四次产业革命将是可再生能源引导产业革命、能源革命，这次能源革命对于经济的可持续发展来说将是一个有效推动力。,我国错过了前三次产业革命的先机，导致科学经济落后于发达国家。,面对第四次产业革命，我国应加大可再生能源的研究和投资力度，把握先机，占领科学制高点。,风 能,：陆上（距地面,50m,高）达,23.8,亿千瓦,近海,(5-25m,水深，距海面,50m),达,2,亿千瓦,我国可再生能源储量丰富,对其进行大规模开发具有可行性,我国陆上离地面,50,米高度、风功率密度,300,瓦,/,平方米的风能资源潜在开发量约,23.8,亿千瓦，主要分布在西北、华北和东北即“三北”地区以及沿海地区，如内蒙古呼伦贝尔、锡林郭勒、通辽、赤峰、乌兰察布、包头、巴彦淖尔市和阿拉善盟，以及甘肃酒泉、新疆哈密、辽宁阜新和河北坝上等地区。,我国近海水深,5,25,米的区域、海平面以上,50,米高度、风功率密度,300,瓦,/,平方米风能资源潜在开发量约,2,亿千瓦，风能资源丰富区主要分布在福建、浙江南部和广东东部的近海海域，其次是广东西部、海南、广西北部湾、浙江北部和渤海湾近海海域。,内蒙古自治区风能资源分布,内蒙古自治区（含蒙东、蒙西两个千万千瓦级风电基地）,50,米高度风能资源潜在开发量约,13.1,亿千瓦，可装机容量约,3.8,亿千瓦。在剔除了各种限制风能资源开发的因素之后，内蒙古自治区达到,3,级以上（,300,瓦,/,平方米）风能资源的面积可达,35.64,万平方公里，潜在开发量约,13.1,亿千瓦，可装机容量约,3.8,亿千瓦，其中达到,3,级（,300,400,瓦,/,平方米）的风能资源面积有,21.5,万平方公里，潜在开发量约,9.0,亿千瓦，可装机容量约,2.7,亿千瓦；,4,级及以上（,400,瓦,/,平方米）的面积达,14.14,万平方公里，潜在开发量约,4.0,亿千瓦，可装机容量约,1.1,亿千瓦。,甘肃酒泉地区风能资源分布,甘肃酒泉千万千瓦级风电基地,50,米高度风能资源潜在开发量约,2.1,亿千瓦，可装机容量约,8220,万千瓦。甘肃酒泉地区制约风能开发利用的因素不多。在考虑了所有技术、自然地理和政策等制约因素之后，甘肃酒泉千万千瓦级风电基地风能资源达到,3,级及以上面积约,4.7,万平方公里，潜在开发量约,2.1,亿千瓦，可装机容量约,8220,万千瓦，其中,3,级（,300,400,瓦,/,平方米）风能资源所占面积为,3.91,万平方公里，潜在开发量约,1.7,亿千瓦，可装机容量约,7862,万千瓦；达到,4,级以上（,400,瓦,/,平方米）风能资源的潜在开发量约,3060,万千瓦，可装机容量为约,358,万千瓦。,吉林西部地区风能资源分布,吉林西部千万千瓦级风电基地,50,米高度风能资源潜在开发量约,1540,万千瓦，可装机容量约,460,万千瓦。吉林省西部千万千瓦级风电基地风能资源为,2.5,3,级。,2.5,级及以上（,250,瓦,/,平方米）风能资源潜在开发量约,1.1,亿千瓦，装机容量约,3900,万千瓦；风能资源达到,3,级及以上（,300,瓦,/,平方米）风能资源面积,0.45,万平方公里，潜在开发量约,1540,万千瓦，可装机容量约,460,万千瓦。,河北坝上地区风能资源分布,河北省坝上千万千瓦级风电基地,50,米高度风能资源潜在开发量约,7930,万千瓦，可装机容量约,2379,万千瓦。,河北省坝上千万千瓦级风电基地的风能资源一般以,3,级为主。河北省坝上,3,级及以上风能资源所占面积,3.44,万平方公里，潜在开发量约,7930,万千瓦，可装机容量约,2379,万千瓦，其中,3,级（,300,400,瓦,/,平方米）风能资源所占面积,2.35,万平方公里，潜在开发量约,5790,万千瓦，可装机容量约,1737,万千瓦；达到,4,级以上（,400,瓦,/,平方米）风能资源潜在开发量约,2140,万千瓦，可装机容量约,642,万千瓦。,太阳能,：全国三分之二的国土面积年日照小时数在,2200,小时以,上，可用量巨大,生物质,：,5,亿吨标准煤（农、林、垃圾、粪便等）,海洋能,：从我国海洋能的蕴藏储量中开发,1%,，并用于发电，其,装机容量就相当于目前全国装机总容量,地热能,：约为,33,亿吨标准煤,我国可再生能源储量丰富,对其进行大规模开发具有可行性,全球太阳能资源分布,