新能源技术与应用概论-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,第四级,第五级,新能源技术应用概论,使用教材,新能源技术与应用概论,冯飞，张蕾等编著,化学工业出版社,2011,年,3,月版,参考资料,1,苏亚欣，毛玉如，赵敬德,.,新能源与可再生能源概论,.,北京：化学工业出版社，,2006,2,吴治坚,.,新能源和可再生能源的利用,.,北京：机械工业出版社，,2006,3,李传统,.,新能源与可再生能源技术,.,南京：东南大学出版社，,2005,4,翟秀静，刘奎仁，韩庆,.,新能源技术,.,化学工业出版社，,2005,绪论,一、能源的基本概念,1.,所谓,能源,是指可向人类提供各种能量和动力的物质资源。,迄今为止，由自然界提供的能源有：水力能、风能、太阳能、地热能、燃料的化学能、原子核能、海洋能以及其它一些形式的能量。,2.,能源的分类,（,1,）按来源分,根据来源，能源大致可分为,三类,：第一类是地球本身蕴藏的能源，如原子核能、地热能等；第二类是来自地球以外天体的能源，如太阳能以及由太阳能转化而来的风能、水能、海洋波浪能、生物质能以及化石能（如煤炭、石油、天然气等）；第三类则是来自月球和太阳等天体对地球的引力，且以月球引力为主，如海洋的潮汐能。,（,2,）按照开发的步骤分,按照开发的步骤，能源可分为,一次能源,和,二次能源,。一次能源，即在自然界以自然形态存在可以直接开发利用的能源，如煤炭、石油、天然气、水力能、风能、海洋能、地热能和生物质能等。一次能源中又可根据能否再生分为可再生能源和不可再生能源。可再生能源是指不会因被开发利用而减少，具有天然恢复能力的能源，如太阳能、风能、地热能、水力能、海洋能、生物质能等；不可再生能源是指储量有限，随着被开发利用而逐渐减少的能源，如煤炭、石油、天然气和原子核能等。二次能源，即由一次能源直接或间接转化而来的能源，如电能、高温蒸汽、汽油、沼气、氢气、甲醇、乙醇等。,（,3,）按使用程度和技术分,在不同历史时期和不同科技水平条件下，能源使用的技术状况不同，从而可将能源分为,常规能源,和,新能源,。常规能源是指开发时间较长、技术比较成熟、人们已经大规模生产和广泛使用的能源，如煤炭、石油、天然气和水力能等。新能源是指开发时间较短、技术尚不成熟、尚未被大规模开发利用的能源，如太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和原子核能等。,（,4,）按照开发利用过程中对环境的污染程度分,按对环境的污染程度，能源可分为,清洁能源,和,非清洁能源,。无污染或污染很小的能源称为清洁能源，如太阳能、风能、水力能、海洋能等；对环境污染大或较大的能源称为非清洁能源，如煤炭、石油、天然气等。,（,5,）按性质分,按本身性质，能源可分为,含能体能源,和,过程性能源,。含能体能源是指集中储存能量的含能物质，如煤炭、石油、天然气和原子核能等。而过程性能源是指物质运动过程产生和提供的能量，此种能量无法储存并随着物质运动过程结束而消失，如水力能、风能和潮汐能等。,3.,能源在国民经济中的重要战略地位,能源,是人类社会生存的基础，能源的开发和利用不但推动着社会生产力发展和社会历史的进程，而且与国民经济的发展密切相关。能源在国民经济中具有特别重要的战略地位。,（,1,）能源是现代生产的动力来源，无论是现代工业还是现代农业都离不开能源。,现代化生产是建立在机械化、电气化和自动化基础上的高效生产，在所有生产过程进行的同时总伴随着能源的消费。,（,2,）能源提供了珍贵的化工原料。,二、,我国能源现状,我国的能源建设面临的主要问题有：,（,1,）人均能源占有率低，远低于世界平均水平,我国能源总的产量在世界居前列，但是由于我国人口众多，我国目前人均能源消费量不到国际平均水平的,50,，更远低于发达国家和欧洲工业化程度高的国家。,（2）能源开发利用设备和技术落后，能源利用效率低，浪费严重,目前，我国能源利用效率（单位能源生产的,GDP,）,约为,33,，比发达国家低,10,个百分点；单位产值能耗是世界平均水平的,2,倍多，比美国、欧盟、日本、印度分别高,2.5,倍、,4.9,倍、,8.7,倍和,43,；我国,8,个行业（石化、电力、钢铁、有色、建材、化工、轻工、纺织）主要产品单位能耗平均比国际先进水平高,40,；燃煤工业锅炉平均运行效率比国际先进水平低,15,20,；机动车百公里油耗比欧洲高,25,，比日本高,20,。我国建筑采暖、空调能耗均高于发达国家，其中单位建筑面积采暖能耗相当于气候条件相近的发达国家的,2,3,倍。目前我国节能潜力约为,3,亿吨标准煤。,我国的能源建设面临的主要问题,（,3,）环境污染严重,我国是世界上能源生产和消费大国，而且我国化石能源的储藏特点决定了我国是世界上少数以煤炭为主要一次能源的国家，煤炭一直占我国一次能源生产和消费总量的,70,左右。,我国城市空气污染对人体健康和生产造成的损失估计每年超过,1600,亿元；酸雨使农作物每年减产损失达,400,亿元；中国人均,CO,2,排放量已超过世界平均量，总排放量超过美国成为世界第一排放国，减排任务十分艰巨。,如何解决？,我国的,能源建设发展思路,是：,坚持节能优先，降低能耗。攻克主要耗能领域的节能关键技术，积极发展建筑节能技术，大力提高一次能源利用效率和终端用能效率。,推进能源结构多元化，增加能源供应。在提高油气开发利用及水电技术水平的同时，大力发展核能技术，形成核电系统技术自主开发能力。风能、太阳能、生物质能等可再生能源技术取得突破并实现规模化应用。,促进煤炭的清洁高效利用，降低环境污染。大力发展煤炭清洁、高效、安全开发和利用技术，并力争达到国际先进水平。,加强对能源装备引进技术的消化、吸收和再创新。攻克先进煤电、核电等重大装备制造核心技术。,提高能源区域优化配置的技术能力。重点开发安全可靠的先进电力输配技术，实现大容量、远距离、高效率的电力输配。,我国政府非常重视能源问题。,2006,年,2,月中华人民共和国国务院发布的“,国家中长期科学和技术发展规划纲要（,2006,2020,年）,”中将能源列为重点领域及其优先主题中的第一位，并指出：能源在国民经济中具有特别重要的战略地位。,“,十一五”能源发展规划,提出，“十一五”时期我国能源建设的总体安排为有序发展煤炭；加快开发石油天然气；在保护环境和做好移民工作的前提下积极开发水电，优化发展火电，推进核电建设；大力发展可再生能源。,我国的,“十二五”能源规划,也将突出六大重点：优化能源结构、调整能源产业布局、推进能源科技创新、完善能源宏观调控体系、深化能源体制改革以及进一步建立能源可持续发展的政策标准体系等。近期的目标是有效缓解能源安全和环保压力，中远期将逐步形成新的能源可持续发展系统，实现能源永续发展。,三、新能源,1.,新能源简介,新能源是与常规能源相对的概念。,常规能源是指技术较成熟、已被大规模利用的能源（如煤、石油、天然气、大中型水电等）。新能源是指技术正在发展成熟、尚未大规模利用的能源，其内涵根据不同时期和技术水平发展有所变化，如核能在国外已大规模利用，属常规能源，而我国还没有实现规模化利用，仍作为新能源看待。根据当前我国能源状况，新能源包括核能、风能、太阳能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等还没有规模化应用的能源。,（,1,）太阳能,太阳能指太阳光的辐射能量，是人类最主要的可再生能源。每年太阳辐射到地球大陆上的能量约为,8.510,10,MW,，,相当于,1.710,18,t,标准煤，远大于目前人类消耗的能量总和。利用太阳能的方法主要有太阳能光伏电池和太阳能热水器等。,（,2,）生物质能,生物质能来源于生物质，它直接或间接地来源于植物的光合作用。地球每年经光合作用产生的物质有,1730,亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的,10,20,倍，但目前的利用率却不到,3,。生物质能的主要利用方式有直接燃烧利用、化学转化利用与生物转换利用等。,（,3,）氢能,氢是未来最理想的二次能源。氢以化合物的形式储存于地球上最广泛的物质,水中，如果把水中的氢全部提取出来，总热量相当于地球现有化石燃料的,9000,倍。,（,4,）地热能,地热能是地球内部来自重力分异、潮汐摩擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。地热能资源指陆地下,5000,米深度内的岩石和水体的总含热量。其中全球陆地部分,3,千米深度内、,150,以上的高温地热能资源为,140,万吨标准煤。全世界地热资源总量大约为,1.4510,26,J,，,相当于全球煤热能的,1.7,亿倍。而且地热能具有分布广、洁净、热流密度大、使用方便等优点，目前在包括我国在内的一些国家已开始商业开发利用。,（,5,）风能,风能是太阳辐射下空气流动所形成的。风能蕴藏量大，估计全球风能储量为,10,14,MW,，,为水能的,10,倍。即使有千万分之一被利用，也可满足全球目前电能的总需求量。风能分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。,（,6,）海洋能,海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。海洋能理论储量十分可观。据科学家推算，全世界海洋能的理论可再生量约为,7.610,7,MW,，,相当于目前人类对电能的总需求量。目前，海上导航浮标和灯塔已经用波浪发电机供电照明，大型波浪发电机组也已问世。,（,7,）可燃冰,可燃冰是天然气的水合物，在海底分布范围占到海洋总面积的,10,（相当于,4000,万平方千米），储量够人类用,1000,年。,2.,国际新能源发展现状与趋势,表,1,全球主要能源供应结构变化一览表,年份,主要能源,/,年能源供应量,/,Mtoe,新能源,石油,天然气,煤炭,1973,13.4,46.1,16.0,24.5,6115,2006,19.1,34.4,20.5,26.0,11741,增幅,5.7,-11.7,4.5,1.5,5626,注：,Mtoe,是,“百万吨油当量，,million tons of oil equivalent,”,。,全球主要能源年均增长率（,2002,2007,年）,表,2,全球新能源供应地区分布情况,地区或组织,2006,年,2004,年,核能,水能,CRW,水能,OECD,成员国,84.3,43.6,14.6,45.1,中国,2.0,14.0,19.2,12.6,非,OECD,亚洲,2.2,7.8,33.0,6.8,拉丁美洲,21.0,7.6,21.0,非洲,3.1,24.2,3.1,前苏联国家,9.2,7.9,0.5,8.8,中东,0.8,0.1,0.6,其他国家,2.3,1.8,0.8,2.0,发达经济体主导全球新能源开发,OECD,成员国,（经济合作与发展组织，简称经合组织，,OECD,共,30,个成员国，即澳大利亚、奥地利、比利时、加拿大、捷克、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、匈牙利、冰岛、爱尔兰、意大利、日本、韩国、卢森堡、墨西哥、荷兰、新西兰、挪威、波兰、葡萄牙、斯洛伐克、西班牙、瑞典、瑞士、土耳其、英国、美国）,2008,年全球新能源投资各项所占比例,3.,我国新能源的发展现状与趋势,（,1,）我国发展新能源的必要性,我国常规能源发展形势严峻,我国新能源开发利用的前景广阔,发展新能源是实现经济发展方式转变的客观需要,（,2,）我国新能源的发展现状,新能源发展迅猛，在多个领域已获得世界第一,新能源的快速发展促使能源结构不断优化,新能源投资超常规快速增长,装备自主化成绩显著,（,3,）存在的问题,新能源短期内难以取代以煤为主的能源结构,核心技术亟待突破,新能源电力并网困难,专业人才匮乏制约了新能源的发展,（,4,）我国新能源的发展趋势,我国政府高度重视新能源的开发与研究工作，积极推进新能源产业的发展。国家的制定并颁布了,中华人民共和国可再生能源法,，并在国家,“,十一五”能源发展规划,中指出“推进核电建设”，“大力发展可再生能源”。温家宝总理在,2009,年“两会”的政府工作报告中把积极发展核电、风电、太阳能发电等清洁能源