當(dāng)代能源技術(shù)與展望第1頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣煤炭石油非常規(guī)氣新的能源資源勘探與開采技術(shù)能源高效轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)能源清潔化轉(zhuǎn)化與近零排放技術(shù)第2頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)潔凈煤技術(shù)是旨在提高煤炭利用效率、減少環(huán)境污染的煤炭開發(fā)、燃燒、轉(zhuǎn)化、污染控制等新技術(shù)組成的技術(shù)體系。它貫穿于煤炭的開采、加工和利用的全過程之中。潔凈燃燒技術(shù)煤液化技術(shù)煤氣化技術(shù)第3頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)潔凈燃燒技術(shù)體現(xiàn)在煤炭的燃燒前、燃燒中和燃燒后各個(gè)不同階段。燃燒前潔凈技術(shù)主要是將煤進(jìn)行洗選、成型或制作成水煤漿的加工處理技術(shù)。第4頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈燃燒技術(shù)煤炭洗選

煤炭洗選是利用煤和雜質(zhì)（矸石）的物理、化學(xué)性質(zhì)的差異，通過物理、化學(xué)或微生物分選的方法使煤和雜質(zhì)有效分離，并加工成質(zhì)量均勻、用途不同的煤炭產(chǎn)品的一種加工技術(shù)。

煤炭洗選，可脫除50-80%灰分和30-40%的硫分發(fā)達(dá)國家原煤已經(jīng)達(dá)到全部洗選的程度我國選煤廠原煤入選能力由2005年的8.4億噸增加到2010年的17.6億噸原煤入選率由32%增加到51%燃燒前第5頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈燃燒技術(shù)成型加工

成型加工是煤炭燃燒前的另一種處理技術(shù)。它是用機(jī)械方法將粉煤和低品位煤制成具有一定粒度和形狀的型煤，通常稱為型煤加工。

燃燒型煤與燃燒散煤相比能大幅度提高熱效率，節(jié)約煤炭約20%。同時(shí)可以減少約50%的煙塵和SO2排放。燃燒前第6頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)水煤漿

把灰分很低而揮發(fā)分高的煤研磨成250～300μm的微細(xì)煤粉，按三分之二的煤粉和三分之一的水的比例以及少量的分散劑和穩(wěn)定劑一起配制而成的一種漿體燃料。水煤漿既保留了煤的燃燒特點(diǎn)，又具備了類似重油的液態(tài)燃燒的應(yīng)用特性，一般燃燒率可以達(dá)到96%～98%。因此，其燃燒效率高并能減少污染。經(jīng)過近20年的科技攻關(guān)和試驗(yàn)，我國已經(jīng)具備了成熟的水煤漿生產(chǎn)技術(shù)和定型的生產(chǎn)設(shè)備。燃燒前第7頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)潔凈燃燒技術(shù)燃燒過程中采用先進(jìn)的燃燒器是提高燃燒效率和減少污染物排放的重要途徑。燃燒中先進(jìn)的燃燒器是指通過改進(jìn)電站鍋爐及工業(yè)鍋爐和窯爐的設(shè)計(jì)和燃燒技術(shù)，使得煤在燃燒轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿倪^程中更加完全。流化床燃燒就是一種新型的特殊燃燒技術(shù)。如果風(fēng)量調(diào)整適宜，煤能夠在爐床上一定高度內(nèi)沸騰燃燒。發(fā)熱量高的無煙煤和發(fā)熱量低的油頁巖均能很好的燃燒，以洗煤矸石為主配以少量劣質(zhì)煤作為混合燃料能很好燃燒第8頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)潔凈燃燒技術(shù)燃燒后凈化是指煤炭燃燒后的凈化，包括SO2的排放控制、煙氣的凈化和除塵等。燃燒后SO2的排放控制可采用煙氣脫硫的方法，脫硫效率可達(dá)90%。煙氣除塵主要是采用各種機(jī)械、濕式、電除塵器與帶式除塵器技術(shù)等。目前大型電站一般采用靜電除塵器，除塵效率可達(dá)99%以上。第9頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)煤液化技術(shù)

直接液化間接液化我國石油資源匱乏，煤炭液化具有重大意義，煤液化技術(shù)上已經(jīng)成熟。

煤炭液化是以煤為原料制取汽油、柴油、航空煤油和其他化學(xué)品的技術(shù)第10頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)煤炭直接法和間接法制合成油的工藝特點(diǎn)比較項(xiàng)目直接法間接法煤種適應(yīng)性差強(qiáng)反應(yīng)及操作條件溫度：435~445℃壓力：12~30MPa反應(yīng)條件苛刻溫度：240~350℃壓力：2.5MPa反應(yīng)條件適度油收率較高中等設(shè)備材質(zhì)要求材料要求高部分設(shè)備要進(jìn)口材料要求低設(shè)備可全部國產(chǎn)化技術(shù)成熟程度德國在20世紀(jì)40年代曾經(jīng)小規(guī)模工業(yè)化，但生產(chǎn)成本高工業(yè)化技術(shù)相當(dāng)成熟商業(yè)化應(yīng)用國內(nèi)外均無商業(yè)化工廠，只建有中小實(shí)驗(yàn)裝置國外已建有大規(guī)模商業(yè)化工廠，國內(nèi)只有中試裝置來源：舒歌平，史士東，李克健.煤炭液化技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003第11頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)直接法和間接法制合成油的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)結(jié)果

項(xiàng)目神華神華工藝技術(shù)直接法間接法規(guī)模（萬噸/年）315291總投資（億元人民幣）245270煤炭用量（萬噸/年）9671096水用量（萬噸/天）7.58.5電耗量（億度/年）26.017.3單位產(chǎn)品投資（2002年，萬元/噸）0.780.93來源：舒歌平，史士東，李克健.煤炭液化技術(shù)[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2003第12頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)煤氣化技術(shù)

地面氣化地下氣化一定溫度、壓力下，用氣化劑對(duì)煤進(jìn)行熱化學(xué)加工，將煤中有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹?/p>

煤炭通過氣化，可將煤中60%甚至90%以上的熱能轉(zhuǎn)化為煤氣的燃燒熱值，高熱值的煤氣除作為燃料外，也是重要的化工原料。通過相應(yīng)的設(shè)備和運(yùn)行系統(tǒng)在地下對(duì)煤炭進(jìn)行可控的化學(xué)反應(yīng)，把煤炭直接變成二次清潔能源輸出，特別適用于用常規(guī)方法不可采或開采不經(jīng)濟(jì)的煤層，以及煤礦的二次或多次復(fù)采。目前，煤炭地下氣化技術(shù)在俄羅斯等國已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，美國、德國、日本等發(fā)達(dá)國家掌握了該領(lǐng)域的一些關(guān)鍵技術(shù)。我國自1958年以來開始進(jìn)行自然條件下煤炭地下氣化試驗(yàn)，1980年以后，先后在徐州、唐山、山東新汶等十余個(gè)礦區(qū)進(jìn)行了試驗(yàn)，初步實(shí)現(xiàn)了地下氣化從試驗(yàn)到應(yīng)用的突破。第13頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣石油非常規(guī)氣煤炭潔凈煤技術(shù)五個(gè)領(lǐng)域十八項(xiàng)技術(shù)第14頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣煤炭石油非常規(guī)氣油氣開采技術(shù)20世紀(jì)40年代以前，油田開發(fā)主要是依靠消耗天然能量開采，一般采收率僅5%~10%，稱為一次采油。隨著滲流理論的發(fā)展，人們認(rèn)識(shí)到油井產(chǎn)量與壓力梯度呈正比關(guān)系，一次采油采收率低的主要因素是油層能量的衰竭，從而提出了人工注水(氣)，保持油層壓力的二次采油方法，使油采收率提高到30%~40%。這是至今世界上各油田的主要開發(fā)方式。但二次采油后仍有60%~70%的油殘留地下。為此國內(nèi)外石油工作者進(jìn)行了大量研究工作，逐步認(rèn)識(shí)到制約二次采油采收率提高的原因，從而提出了三次采油新方法。第15頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣煤炭石油非常規(guī)氣三次采油技術(shù)1.化學(xué)驅(qū)(Chemicalflooding)2.氣驅(qū)(Gasflooding)3.熱力采油(Thermalrecovery)4.微生物采油(MicrobialEnhancedOilRecovery)化學(xué)驅(qū)是通過在注入水中加入聚合物、表面活性劑、堿等化學(xué)劑，改變驅(qū)替流體與油藏流體之間的性質(zhì)，達(dá)到提高采收率目的的方法

用微生物在油藏中的有益活動(dòng)，微生物代謝作用及代謝產(chǎn)物作用于油藏殘余油，并對(duì)原油/巖石／水界面性質(zhì)的作用，改善原油的流動(dòng)性，增加低滲透帶的滲透率，提高采收率的一項(xiàng)高新生物技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵是注入的微生物菌種能否在地層條件下生長(zhǎng)繁殖和代謝產(chǎn)物能否有效地改善原油的流動(dòng)性質(zhì)及液固界面性質(zhì)。與其它提高采收率技術(shù)相比，該技術(shù)具有適用范圍廣、操作簡(jiǎn)便、投資少、見效快、無污染地層和環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。

第16頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣煤炭石油非常規(guī)氣油氣高效開采技術(shù)改善注水開發(fā)技術(shù)

強(qiáng)化采油技術(shù)

稠油開采技術(shù)

深海油氣田開采技術(shù)

第17頁/共130頁①井網(wǎng)加密技術(shù)。直至目前，鉆加密井、調(diào)整注采結(jié)構(gòu)仍然是國外高含水期油田開采剩余油、改善水驅(qū)效果的主導(dǎo)技術(shù)。其發(fā)展趨勢(shì)是基于油藏精細(xì)描述，實(shí)現(xiàn)加密井的優(yōu)化布置。②水平井開采技術(shù)。目前，國外水平井在高含水油田的應(yīng)用主要是開采油層頂部的剩余油，并將水平井與其他強(qiáng)化采油技術(shù)結(jié)合，提高注水波及效率和驅(qū)油效率。另外，多分支水平井、大位移井開采技術(shù)的研究與應(yīng)用已取得了重大進(jìn)展。③水動(dòng)力學(xué)調(diào)整技術(shù)。這是一類通過改變注水方式改善油藏中液流的流場(chǎng)、提高注水開發(fā)效果的方法，如不穩(wěn)定注水、選擇性注水、優(yōu)化注水壓力、提高產(chǎn)液量、調(diào)整注采井網(wǎng)等。該類技術(shù)在俄羅斯和美國的工業(yè)化應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛，俄羅斯對(duì)于相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)的研究居于領(lǐng)先地位。這類技術(shù)未來的發(fā)展一是依靠相關(guān)基礎(chǔ)理論的深入系統(tǒng)研究成果，實(shí)現(xiàn)對(duì)工藝技術(shù)參數(shù)的優(yōu)化；二是技術(shù)的綜合，例如水動(dòng)力學(xué)調(diào)整與各種強(qiáng)化采油及堵水調(diào)剖技術(shù)的結(jié)合。④調(diào)剖堵水技術(shù)。自20世紀(jì)70年代初利用聚合物堵水開始，化學(xué)堵水調(diào)剖技術(shù)的研究發(fā)展很快，已成為高含水期油田改善水驅(qū)效果的主導(dǎo)技術(shù)。目前，針對(duì)不同的油藏開發(fā)出的調(diào)剖劑和堵水劑種類非常多，例如，聚合物凍膠、顆粒類、沉淀類、微生物及泡沫類等。除了各類堵劑的研制外，國外還對(duì)堵水調(diào)剖機(jī)理、決策技術(shù)、井間示蹤劑監(jiān)測(cè)技術(shù)、施工設(shè)計(jì)與注入工藝技術(shù)等進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，形成了比較完善的堵水調(diào)剖配套技術(shù)。

第18頁/共130頁強(qiáng)化采油是一類通過改善油藏及油藏流體的物理和化學(xué)特性，提高原油采收率（EOR）的開采技術(shù)。目前，在世界范圍內(nèi)，除中東外的主要產(chǎn)油國的主力油田已相繼進(jìn)入開發(fā)中后期，對(duì)于注水開采之后的接替技術(shù)需求越來越迫切，因而極大地促進(jìn)了強(qiáng)化采油技術(shù)的迅速發(fā)展。美國和加拿大等國的強(qiáng)化采油技術(shù)以熱采和氣驅(qū)（如CO2混相和非混相驅(qū)）為主。2004年，美國的強(qiáng)化采油產(chǎn)量為66.35萬桶/天，其中熱采產(chǎn)量為34.55萬桶/天，氣驅(qū)產(chǎn)量為31.79萬桶/天。由于經(jīng)濟(jì)等方面的原因，國外的化學(xué)驅(qū)技術(shù)應(yīng)用規(guī)模逐漸縮小，其研究?jī)H停留在實(shí)驗(yàn)室和小規(guī)模的先導(dǎo)性礦場(chǎng)試驗(yàn)階段。油層深部調(diào)剖技術(shù)和微生物驅(qū)油技術(shù)是當(dāng)前國外油氣開采領(lǐng)域前沿的研究熱點(diǎn)，其發(fā)展前景可觀。低滲透油田開發(fā)技術(shù)自20世紀(jì)70年代以來，低滲透油氣藏的經(jīng)濟(jì)高效開采技術(shù)已成為石油天然氣開采的重要研究領(lǐng)域。第19頁/共130頁世界上的稠油和天然瀝青資源豐富，但其開采難度很大。近年來，國外稠油開采技術(shù)的進(jìn)展主要有：蒸汽輔助重力泄油技術(shù)、稠油出砂冷采技術(shù)、稠油氣體－溶劑超臨界萃取冷采技術(shù)、重力輔助火燒油層技術(shù)、電磁波熱采技術(shù)等等。

第20頁/共130頁早期開發(fā)的海上油田都位于淺海水域，采用的是固定平臺(tái)采油系統(tǒng)。1965年前，鉆探活動(dòng)一般小于90m水深。20世紀(jì)70年代后，世界石油工業(yè)已將注意力逐漸轉(zhuǎn)向深水油氣田的勘探與開采。1975年EXXON公司在泰國近海開創(chuàng)了1107m水深的鉆探記錄。2001年10月28日，美國SedcoForexDiscoverer號(hào)浮船在墨西哥灣的AlamionsCanyon903區(qū)塊二號(hào)井的鉆井水深達(dá)到2964.8m。與此同時(shí)，油氣開采也向更深的水域發(fā)展。2002年秋季，Marathon石油公司在美國NewOr-leans東南225km海域水深為2196m的區(qū)塊，成功進(jìn)行了海底完井作業(yè)。據(jù)2002年12月世界石油雜志的報(bào)導(dǎo)，巴西石油公司在巴西近海的坎波斯（Campos）盆地，采用哈里波頓（Halliburton）公司的Sea-Link海底-水面電液系統(tǒng)，在水深為2741m處，完成了深水鉆桿測(cè)試（DST）。這些數(shù)據(jù)充分表明，海上油氣開采向深海迅速發(fā)展是未來的必然趨勢(shì)。預(yù)計(jì)在近20年內(nèi)海上油田開采將突破4000m至5000m的水深。第21頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣煤炭石油非常規(guī)氣油氣加工與利用技術(shù)作為油氣工業(yè)的下游，石油加工的主要任務(wù)是利用各種物理和化學(xué)方法將原油加工成為各種油品和各種化工原料。進(jìn)入21世紀(jì)，原油供應(yīng)不足、重質(zhì)化、劣質(zhì)化和環(huán)境保護(hù)法規(guī)的日益嚴(yán)格對(duì)被普遍認(rèn)為技術(shù)已經(jīng)十分成熟的石油加工工業(yè)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。第22頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣煤炭石油非常規(guī)氣油氣加工與利用技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，歐美等發(fā)達(dá)國家形成了完全與我國不同的石油加工技術(shù)路線，其主要特點(diǎn)是適合于劣質(zhì)含硫原油加工的重油加氫處理技術(shù)得到廣泛應(yīng)用，成為與焦化、催化裂化并駕齊驅(qū)的重油加工技術(shù)，用于清潔、超清潔油品生產(chǎn)的加氫技術(shù)、烷基化技術(shù)等也得到普遍應(yīng)用。與此同時(shí)，從天然氣（煤）制液體燃料和化工原料的技術(shù)也達(dá)到了工業(yè)化開發(fā)，Shell、ExxonMobil等大型石油石化公司已采用自行開發(fā)的技術(shù)在世界各地建廠，一方面其產(chǎn)品可以與現(xiàn)有的石油加工工業(yè)產(chǎn)品互補(bǔ)，另一方面也可以作為儲(chǔ)備技術(shù)，以便在石油資源供應(yīng)不足時(shí)能夠用煤和天然氣大規(guī)模制取車用燃料，保證國家的能源供應(yīng)。第23頁/共130頁化石能源非常規(guī)油天然氣煤炭石油非常規(guī)氣油氣加工與利用技術(shù)我國主要的石油加工技術(shù)如重油催化裂化、催化加氫、催化重整等已接近國際水平，重油催化裂化及其家族技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平但從整體來看，與國際先進(jìn)水平相比，我國石油加工工業(yè)無論是主體技術(shù)水平，還是裝置規(guī)模、產(chǎn)品質(zhì)量和結(jié)構(gòu)等方面，均有較大的差距。

第24頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)氣非常規(guī)油油頁巖和油砂已具有成熟的開采技術(shù)，在世界上有規(guī)模生產(chǎn)。我國油頁巖生產(chǎn)技術(shù)有傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)，但與國際先進(jìn)技術(shù)水平有差距。第25頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣煤層氣的開發(fā)利用技術(shù)發(fā)展很快，煤層氣已經(jīng)進(jìn)入民用和商用階段，2005年，全國利用量約10億立方米，主要用于民用和工業(yè)用燃料、發(fā)電、汽車燃料、生產(chǎn)炭黑等；天然氣水合物目前還處于研發(fā)階段，商業(yè)化應(yīng)用有待時(shí)日。

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天然氣水合物天然氣水合物俗稱“可燃冰”早些時(shí)候，廣州海洋地質(zhì)調(diào)查局宣布中國南海海域“可燃冰”調(diào)查獲得重大進(jìn)展，將于明年實(shí)施鉆探工作以獲得實(shí)物樣品，并有望在2020年進(jìn)行商業(yè)開采。截至目前，中國已在南海北部陸坡南沙海槽和東海陸坡等3處發(fā)現(xiàn)“可燃冰”第27頁/共130頁

科學(xué)家們稱，青藏高原羌塘盆地多年凍土區(qū)也可能蘊(yùn)藏著大量的“可燃冰”中國南海海域的“可燃冰”能源總量相當(dāng)于中國陸地石油天然氣資源的一半。迄今為止，世界上已探明“可燃冰”所含有的有機(jī)碳總資源量相當(dāng)于全球已知煤、石油和天然氣的兩倍以上，可滿足人類未來1000年的能源需求。第28頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣電力供電煤耗/gce/kWh世界平均水平335gce/kWh2009年342gce/kWh第29頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣電力大型高效發(fā)電機(jī)組供電煤耗為290~340克/千瓦時(shí)中小機(jī)組則達(dá)到380~500克/千瓦時(shí)5萬千瓦機(jī)組其供電煤耗約440克/千瓦時(shí)“上大壓小”第30頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣電力超臨界技術(shù)在優(yōu)化火電結(jié)構(gòu)方面有特殊作用，超臨界火電機(jī)組是常規(guī)蒸汽動(dòng)力火電機(jī)組的自然發(fā)展和延伸。提高蒸汽初參數(shù)一直是提高這類火電廠效率的主要措施。當(dāng)蒸汽壓力提到高于22.1MPa時(shí)就稱為超臨界機(jī)組，如果蒸汽初壓力超過27MPa，則稱為超超臨界火電機(jī)組。目前一些發(fā)達(dá)國家中，超臨界和超超臨界機(jī)組巳是火電結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)機(jī)組或是占據(jù)一個(gè)舉足輕重的比例。采用超臨界和超超臨界發(fā)電機(jī)組將會(huì)極大的提高煤電轉(zhuǎn)化效率。60萬千瓦超臨界機(jī)組平均供電煤耗299gce/kW·h5萬千瓦小火電機(jī)組平均供電煤耗450gce/kW·h第31頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣電力整體式煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電IGCC（IntegratedGasificationCombinedCycle）技術(shù)：采用煤作為燃料（也可以采用渣油、石油焦等），通過氣化爐將煤轉(zhuǎn)變?yōu)槊簹?，?jīng)過除塵、脫硫等凈化工藝，使之成為潔凈的煤氣供給燃?xì)廨啓C(jī)燃燒做功，燃?xì)廨啓C(jī)排氣余熱和氣化島顯熱回收熱量經(jīng)余熱鍋爐加熱給水產(chǎn)生過熱蒸汽，驅(qū)動(dòng)蒸汽輪機(jī)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)煤氣化燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電過程。IGCC電廠將煤氣化和高效的聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)有機(jī)結(jié)合起來，實(shí)現(xiàn)了能量的梯級(jí)利用，極大地提高了燃煤技術(shù)的發(fā)電效率。目前，國際上運(yùn)行的商業(yè)化IGCC電站的供電凈效率最高已達(dá)到43％，比常規(guī)亞臨界燃煤電站效率高5%~7%，與超超臨界機(jī)組供電效率相當(dāng)。第32頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣碳捕捉與封存技術(shù)將燃燒產(chǎn)生的二氧化碳捕捉并填埋到地下深處，使其無法再重新逃逸回大氣中。很多人對(duì)其寄予厚望，認(rèn)為它是減少溫室氣體排放的有效手段。第33頁/共130頁二氧化碳捕獲和封存二氧化碳可以從煙氣中分離，或者從燃燒過程前的燃料中分離。二氧化碳將經(jīng)過凈化，并壓縮成液態(tài)永久封存在多孔巖石中。二氧化碳捕獲傳統(tǒng)發(fā)電廠的燃料燃燒后發(fā)電廠燃料燃燒前整體氣化全氧燃燒二氧化碳封存深部咸水含水層

已枯竭的油氣田不可開采的煤層礦化二氧化碳的捕獲和封存還需要更深入的研究。只有當(dāng)二氧化碳的封存能力得到確認(rèn)和證實(shí)有效后，無二氧化碳排放的發(fā)電廠才能實(shí)現(xiàn)。電力煤礦二氧化碳封存第34頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣碳捕捉與封存技術(shù)大多數(shù)的二氧化碳捕捉和封存系統(tǒng)中，碳封存占成本大頭地殼封存海洋封存礦場(chǎng)和生物封存陸地封存第35頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣地殼封存將匯集的二氧化碳注入地下的煤礦、油田或天然氣田的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，這些技術(shù)能夠可靠的將被封存的二氧化碳保存住。注入于煤田或油井中封存的另方面作用是為了增加甲烷的產(chǎn)出，甲烷可被回收且其價(jià)值可做為補(bǔ)償封存的成本。第36頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣海洋封存海洋是天然碳循環(huán)的主要場(chǎng)所，大氣中二氧化碳的平衡儲(chǔ)槽。但受限于表層及深層海水間的緩慢對(duì)流，目前在深海中可發(fā)現(xiàn)因人類活動(dòng)所排放二氧化碳的證據(jù)，平均深度僅約為1,000m。增加海水中二氧化碳的溶解濃度，會(huì)對(duì)海洋生物造成不利的影響，例如降低生物鈣化、繁殖及成長(zhǎng)速率、遷移能力等。二氧化碳海洋封存須考慮許多現(xiàn)存的全球性或區(qū)域性的海洋環(huán)境相關(guān)規(guī)范，目前國際間尚無特別針對(duì)二氧化碳海洋封存的正式規(guī)范。第37頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣礦場(chǎng)和生物封存為克服二氧化碳緩慢的逸出而回到大氣中，以化學(xué)方法使之與礦物如硅酸鎂、氫氧化鈣或氫氧化鋇等結(jié)合，而把二氧化碳捕捉下來，最終成為碳酸鹽沉淀物后再做后續(xù)處理。此程序?yàn)樽匀话l(fā)生且反應(yīng)速率相當(dāng)快。生物轉(zhuǎn)化二氧化碳成為碳酸鹽、甲烷或可再生的燃料，目前尚在研究開發(fā)中。第38頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣陸地封存造林和農(nóng)場(chǎng)經(jīng)營實(shí)際的變化，可以增加二氧化碳于陸地生態(tài)系統(tǒng)的封存量。第39頁/共130頁化石能源天然氣煤炭石油非常規(guī)油非常規(guī)氣碳捕捉與封存技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估(參考)第40頁/共130頁目標(biāo)協(xié)同生物質(zhì)能生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)自然技術(shù)環(huán)境傳承安全潛力太陽物種土地水減污生態(tài)修復(fù)當(dāng)代碳循環(huán)就業(yè)安定投入產(chǎn)出承載力拉動(dòng)力社會(huì)核裂變能第一代：從軍用核反應(yīng)堆轉(zhuǎn)為和平利用原子能的核反應(yīng)堆。第二代：專門為發(fā)電而設(shè)計(jì)的核電站，全球多數(shù)核電站都屬于第二代。第三代：反應(yīng)堆堆型進(jìn)行重新設(shè)計(jì)、更加安全。第四代：提高安全性、經(jīng)濟(jì)性，實(shí)現(xiàn)核廢物最少化和有效防止核擴(kuò)散。

世界上正在運(yùn)行的核電站都屬于第二代，第二代核電技術(shù)已經(jīng)商業(yè)化運(yùn)行，是成熟的技術(shù)。而經(jīng)過十幾年發(fā)展的第三代核電站正在進(jìn)入市場(chǎng)，要發(fā)展的第四代核電站將于2020～2040年進(jìn)入市場(chǎng)。第41頁/共130頁目標(biāo)協(xié)同生物質(zhì)能生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)自然技術(shù)環(huán)境傳承安全潛力太陽物種土地水減污生態(tài)修復(fù)當(dāng)代碳循環(huán)就業(yè)安定投入產(chǎn)出承載力拉動(dòng)力社會(huì)核裂變能我國將建設(shè)32個(gè)百萬千瓦的核電機(jī)組，除了在國際上引進(jìn)第三代核電技術(shù)外，成熟的第二代核電技術(shù)仍將廣泛用于核電站建設(shè)中。我國近期在技術(shù)上將以第三代先進(jìn)輕水堆為主，實(shí)現(xiàn)百萬千瓦級(jí)先進(jìn)壓水堆機(jī)組的國產(chǎn)化，使之成為我國核電建設(shè)的主力機(jī)型。在中期發(fā)展第四代先進(jìn)核能系統(tǒng)。在2010年左右建設(shè)10萬千瓦級(jí)高溫氣冷堆示范電站，并進(jìn)而實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，用于高效發(fā)電和大規(guī)模制氫。發(fā)展快中子反應(yīng)堆，用于焚燒長(zhǎng)壽命核廢物和增殖核燃料。核裂變發(fā)電機(jī)組

第42頁/共130頁目標(biāo)協(xié)同生物質(zhì)能生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)自然技術(shù)環(huán)境傳承安全潛力太陽物種土地水減污生態(tài)修復(fù)當(dāng)代碳循環(huán)就業(yè)安定投入產(chǎn)出承載力拉動(dòng)力社會(huì)核裂變能大亞灣核電站

我國核電技術(shù)經(jīng)濟(jì)性第43頁/共130頁目標(biāo)協(xié)同生物質(zhì)能生物質(zhì)能經(jīng)濟(jì)自然技術(shù)環(huán)境傳承安全潛力太陽物種土地水減污生態(tài)修復(fù)當(dāng)代碳循環(huán)就業(yè)安定投入產(chǎn)出承載力拉動(dòng)力社會(huì)核聚變能

由歐共體、俄國、日本、加拿大、美國、中國和韓國等擬共同出資建造國際熱核試驗(yàn)堆的ITER計(jì)劃已取得很大進(jìn)展，據(jù)專家樂觀估計(jì)，若ITER裝置能夠如期建成并成功運(yùn)行，示范聚變電站有望在本世紀(jì)中葉建成并投入運(yùn)行。第44頁/共130頁水電世界最大水利樞紐工程—三峽建成運(yùn)行標(biāo)志著我國水電工程技術(shù)和水電裝備技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平電站總體設(shè)計(jì)

水電設(shè)備加工制造

水電建設(shè)技術(shù)

第45頁/共130頁通過向發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)、技術(shù)交流和引進(jìn)設(shè)備，在水電站總體設(shè)計(jì)方面我國基本上實(shí)現(xiàn)了與國際接軌并具有中國特色。目前，雖然還有不少需要完善和提高的地方，但已能根據(jù)不同規(guī)模、類型、水頭、水質(zhì)和運(yùn)行要求，合理選用技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)良、經(jīng)濟(jì)合理的水輪機(jī)及其輔助設(shè)備，設(shè)計(jì)出布置合理的主、副廠房；可優(yōu)化配置，滿足水輪發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期安全、高效、可靠運(yùn)行的水、油、氣、暖通和監(jiān)測(cè)等輔助系統(tǒng)。目前國內(nèi)的大中型水電站如三峽、葛洲壩等全部由國內(nèi)科研院所獨(dú)立完成。第46頁/共130頁新中國成立以來，我國設(shè)計(jì)制造的混流式水輪機(jī)的容量及尺寸經(jīng)歷了若干次飛躍，已完全掌握了大型水輪機(jī)的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。就國外技術(shù)現(xiàn)狀而言，水輪機(jī)已經(jīng)形成完整實(shí)用的計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)，繼續(xù)向大容量、高電壓、高推力負(fù)荷、高效率方向發(fā)展。特大型發(fā)電機(jī)多采用定子水冷、轉(zhuǎn)子空冷（即半水冷）方案，三峽就是這種方式。20世紀(jì)90年代以來國內(nèi)外一大批大型混流式機(jī)組，如巖灘和潘家口的機(jī)組、美國庫拉瀑布水電站的5號(hào)機(jī)組、墨西哥安庫斯梯拉的機(jī)組等，在運(yùn)行中均出現(xiàn)了嚴(yán)重的穩(wěn)定性問題。更嚴(yán)重的是小浪底、大潮山電站，都是國外大公司的模型技術(shù)，在國內(nèi)生產(chǎn)，但試運(yùn)行不足72小時(shí)，全部出現(xiàn)裂紋?？梢?，大型混流式機(jī)組的振動(dòng)穩(wěn)定性問題，仍屬于世界性的難題。第47頁/共130頁我國水電建設(shè)技術(shù)已具世界水平。新中國成立時(shí)，我國僅有39座微型水電站，總裝機(jī)16330千瓦。50多年來我國已修建了5萬多座水電站，建設(shè)各種類型的攔河壩8萬多座，修建了50多座百米以上的高壩。如建設(shè)了世界第四的二灘雙曲拱壩（240米）、世界上最高的新疆喀拉喀什河烏魯瓦提水電站的礫石面板堆石壩（壩高135米）和世界上最高的2座碾壓砼拱壩（剛建成的湖南江椏水電站的碾壓砼壩，壩高131米；在建的四川沙牌水電站的碾壓砼壩，壩高132米）。在高摻粉煤灰、低稠度、全斷面薄層碾壓、連續(xù)澆筑等具有中國特色的碾壓混凝土技術(shù)方面，我國已位居世界先進(jìn)行列。第48頁/共130頁水電技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)2004年全國上網(wǎng)電價(jià)平均：火電0.36元/千瓦時(shí)水電0.27元/千瓦時(shí)核電0.40元/千瓦時(shí)水電站投資約為7000~10000元/千瓦，比火電高約40%第49頁/共130頁風(fēng)能風(fēng)力發(fā)電目前風(fēng)能利用的主要形式風(fēng)力泵水風(fēng)力泵水歷史悠久，當(dāng)前能源緊缺地區(qū)和邊遠(yuǎn)農(nóng)村、牧場(chǎng)為解決生活和生產(chǎn)用水，仍采用風(fēng)力泵水機(jī)汲取水源。風(fēng)力助航盡管以石油、核能作為動(dòng)力的船舶動(dòng)力已成為主流，但人們還是充分注意到了風(fēng)力助航所帶來的明顯節(jié)能效果，近年來日本設(shè)計(jì)在船舶上安裝風(fēng)帆，利用風(fēng)力助航節(jié)約燃油。第50頁/共130頁風(fēng)能現(xiàn)代風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟。風(fēng)電技術(shù)總體發(fā)展趨勢(shì)是通過技術(shù)升級(jí)、換代，不斷擴(kuò)增單臺(tái)機(jī)組容量，改善風(fēng)機(jī)性能，提高風(fēng)能利用率，降低風(fēng)電成本，更加重視風(fēng)機(jī)安全性和系統(tǒng)可靠控制。風(fēng)電機(jī)組容量越大，就越能充分利用較高處的風(fēng)能資源，如600千瓦風(fēng)機(jī)輪轂高度為40米，1500千瓦風(fēng)機(jī)輪轂高度為70米，70米高度處比40米高度處風(fēng)速增大8%，風(fēng)能功率密度增大27%德國一處風(fēng)力發(fā)電機(jī)。從旁邊的樹可知其約略的大小。第51頁/共130頁風(fēng)能離網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)一般為小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)（組），適用于邊遠(yuǎn)地區(qū)、牧區(qū)或單一供電目標(biāo)，在無其他輔助電源的情況下，備有蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，以保證平穩(wěn)連續(xù)供電。一般為大中型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組聯(lián)合運(yùn)行并與常規(guī)電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行。一個(gè)聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)布置幾十臺(tái)或上百臺(tái)風(fēng)機(jī)。第52頁/共130頁風(fēng)能國外風(fēng)電發(fā)展迅速20世紀(jì)90年代，基本上是600千瓦左右的風(fēng)機(jī)2001年新裝機(jī)基本上是兆瓦級(jí)以上的風(fēng)機(jī)2005年兆瓦級(jí)以上單機(jī)裝機(jī)容量占當(dāng)年容量的75%，其中包括2兆瓦級(jí)和3兆瓦級(jí)的機(jī)組。2004年9月在德國安裝的世界上當(dāng)前最大單機(jī)容量，是由德國Repower公司生產(chǎn)的5兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組，葉輪直徑124米，塔架安裝高度120米。第53頁/共130頁風(fēng)能在離網(wǎng)型小風(fēng)電方面，我國已經(jīng)形成了世界上最大的小風(fēng)機(jī)產(chǎn)業(yè)和市場(chǎng)，到2005年，已經(jīng)推廣了32萬臺(tái)小型風(fēng)機(jī)（總?cè)萘考s6.5萬kW）用于邊遠(yuǎn)地區(qū)居民用電，估計(jì)目前有約25萬臺(tái)小風(fēng)機(jī)在用。我國已經(jīng)建成了60多個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，掌握風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行管理技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)和鍛煉了一批風(fēng)電設(shè)計(jì)和施工的技術(shù)人才，為風(fēng)電的大規(guī)模開發(fā)和利用奠定了良好的基礎(chǔ)。總之，我國的并網(wǎng)風(fēng)電已經(jīng)開始進(jìn)入規(guī)?；l(fā)展階段。內(nèi)蒙古草原上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)第54頁/共130頁風(fēng)能2009年7月24日發(fā)改委發(fā)布的《通知》中,將全國分為四類風(fēng)能資源區(qū)，風(fēng)電標(biāo)桿電價(jià)水平分別為每千瓦時(shí)0.51元、0.54元、0.58元和0.61元

第55頁/共130頁風(fēng)電技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量繼續(xù)增大海上風(fēng)電悄然興起變槳和變速更具發(fā)展優(yōu)勢(shì)直接驅(qū)動(dòng)和混合驅(qū)動(dòng)技術(shù)的市場(chǎng)份額迅速擴(kuò)大第56頁/共130頁太陽能人們利用太陽能的方式很多，主要利用太陽能加熱、取暖、發(fā)電，發(fā)展方向是利用太陽能發(fā)電。

第57頁/共130頁太陽能太陽能熱利用太陽能熱利用技術(shù)是指通過轉(zhuǎn)換裝置把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能利用的技術(shù)，其主要利用形式有太陽能集熱器、太陽灶、太陽房、太陽能熱水器、太陽能干燥、太陽能空調(diào)等。西藏日喀則飯店太陽能集熱器工程第58頁/共130頁太陽能平板型太陽能集熱器平板型集熱器是吸熱體表面基本上為平板形狀的非聚光型集熱器。運(yùn)行溫度較低完全能滿足承壓系統(tǒng)的要求

第59頁/共130頁太陽能真空管太陽能集熱器真空管集熱器是采用透明管（通常為玻璃管）并在管壁和吸熱體之間有真空空間的太陽集熱器。其中吸熱體可以由一個(gè)內(nèi)玻璃管組成，也可以由另一種用于轉(zhuǎn)移熱能的元件組成。運(yùn)行溫度較高承壓有限

第60頁/共130頁太陽能熱水器在太陽能熱利用方面，目前應(yīng)用最成熟的技術(shù)是太陽能熱水器，主要用于提供生活洗浴熱水。2004年以來，隨著與建筑結(jié)合技術(shù)水平的不斷提高，建設(shè)完成了一批太陽能熱水器與建筑結(jié)合項(xiàng)目，太陽能熱水器與房地產(chǎn)項(xiàng)目同步設(shè)計(jì)、同步施工、同步驗(yàn)收的理念逐步被建筑行業(yè)所接受。建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村活動(dòng)的開展，為太陽能熱水器在農(nóng)村地區(qū)的推廣應(yīng)用提供一個(gè)很好的契機(jī)，越來越多的農(nóng)村新村改造項(xiàng)目使用太陽能熱水器，北京等一些地區(qū)還開始利用太陽能熱水器為農(nóng)戶供暖。我國太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)規(guī)模居世界第一。2010年，我國太陽能熱水器年產(chǎn)量4900萬㎡，占世界年產(chǎn)量80%左右。2010年保有量為16800萬㎡，占世界總量60%，每千人均占有量為123.5㎡，高于目前德國水平。第61頁/共130頁太陽能空調(diào)就世界范圍而言，太陽能制冷及在空調(diào)降溫上應(yīng)用還處在示范階段，其商業(yè)化程度遠(yuǎn)不如熱水器那樣高，主要問題是成本高。但對(duì)于缺電和無電地區(qū)，同建筑結(jié)合起來考慮，市場(chǎng)潛力還是很大的。我國"九五"期間，太陽能空調(diào)降溫示范工程列入國家技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目，廣州能源所和北京市太陽能研究所分別進(jìn)行平板集熱器和真空管集熱器的示范工程。德國Freiburg示范應(yīng)用的太陽能吸附空調(diào)第62頁/共130頁太陽房太陽房是直接利用太陽輻射能的重要方面。把房屋看作一個(gè)集熱器，通過建筑設(shè)計(jì)把高效隔熱材料、透光材料、儲(chǔ)能材料等有機(jī)地集成在一起，使房屋盡可能多地吸收并保存太陽能，達(dá)到房屋采暖目的。太陽房可以節(jié)約75％～90％的能耗，并具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益，成為各國太陽能利用技術(shù)的重要方面。在太陽房技術(shù)和應(yīng)用方面歐洲處于領(lǐng)先地位，特別是在玻璃涂層、窗技術(shù)、透明隔熱材料等方面居世界領(lǐng)先地位。用于蔬菜和花卉種植的太陽能溫室在中國北方地區(qū)較多采用。全國太陽能溫室面積總計(jì)約700萬畝，發(fā)揮著較好的經(jīng)濟(jì)效益。第63頁/共130頁太陽能熱利用的其它方面我國是太陽灶的最大生產(chǎn)國，主要在甘肅、青海、西藏等西北邊遠(yuǎn)地區(qū)和農(nóng)村應(yīng)用。目前大約有15萬臺(tái)太陽灶在使用中。主要為反射拋物面型。其開口面積在1．6～2．5平方米。每個(gè)太陽灶每年可節(jié)約300千克標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽能干燥是熱利用的一個(gè)方面。目前我國已經(jīng)安裝了有1000多套太陽能干燥系統(tǒng)，總面積約2萬平方米。主要用于谷物、木材、蔬菜、中草藥于燥等。第64頁/共130頁太陽能熱利用太陽能低溫?zé)崂?Solarlow-temperatureheatutilization,T＜120℃)太陽能中溫?zé)崂?solarmid-temperatureheatutilization,120℃＜T＜400℃)太陽能高溫?zé)崂?solarhigh-temperatureheatutilization,T＞400℃)第65頁/共130頁太陽能低溫?zé)崂茫═＜120℃）太陽能沼氣系統(tǒng)solarfiredampsystem太陽能空氣集熱器solaraircollcetor太陽能雙源熱泵hybridheatpump第66頁/共130頁太陽能沼氣系統(tǒng)Solarfiredampsystem第67頁/共130頁太陽能空氣集熱器，建在清華大學(xué)奧運(yùn)零能示范樓上Solaraircollector,builtontheroofof“BeijingOlympiczeroenergybuilding”

locatedatTsinghuaUniversity第68頁/共130頁太陽能雙源熱泵Solarhybridheatpump第69頁/共130頁太陽能中高溫?zé)崂茫═＞120℃）CPC太陽能蒸飯系統(tǒng)CPCsolarheatsupplysystem碟式/斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)Dish/Stirlingsolarthermalpowersystem槽式聚光器Parabolictroughconcentrator第70頁/共130頁CPC太陽能蒸飯系統(tǒng)第71頁/共130頁碟式/斯特林太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)第72頁/共130頁槽式聚光器Parabolictroughconcentrator第73頁/共130頁100m2定日鏡heliostat第74頁/共130頁第75頁/共130頁太陽能太陽能發(fā)電太陽能發(fā)電是將太陽輻射能轉(zhuǎn)換為電能的過程，主要有兩種轉(zhuǎn)換途徑：一是將太陽能轉(zhuǎn)換為熱能，利用熱能發(fā)電；二是將太陽輻射直接通過光電轉(zhuǎn)換器件生產(chǎn)電能。太陽能熱發(fā)電太陽能光伏發(fā)電美國加州一座于樓頂安裝了太陽能電池板用作供電的洗衣房第76頁/共130頁太陽能熱發(fā)電是將太陽輻射能聚集起來加熱工質(zhì)，經(jīng)熱交換器產(chǎn)生過熱蒸汽，再由蒸汽驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，其原理與普通熱電站相同，主要區(qū)別在于用太陽輻射的熱能來替代化石燃料燃燒產(chǎn)生的熱能。國際上自20世紀(jì)70年代后期以來，進(jìn)行了認(rèn)真的研究發(fā)展工作，槽式、塔式與盤式3種太陽熱發(fā)電系統(tǒng)已取得了一定成功，建成了示范性發(fā)電站，經(jīng)過長(zhǎng)期運(yùn)行考驗(yàn)，為繼續(xù)前進(jìn)奠定了基礎(chǔ)。到目前為止，太陽能熱發(fā)電技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善之中。我國的湘潭電機(jī)廠于20世紀(jì)70年代對(duì)10千瓦級(jí)盤式太陽熱發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行過研究。在國家科技計(jì)劃的支持下我國也對(duì)槽式與塔式發(fā)電站進(jìn)行過多次探討論證，進(jìn)來正準(zhǔn)備積極開展有關(guān)研制、建設(shè)與示范運(yùn)營工作。第77頁/共130頁用適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射到半導(dǎo)體系統(tǒng)上，系統(tǒng)吸收光能后兩端產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象稱為光伏效應(yīng)。光伏發(fā)電是根據(jù)光伏效應(yīng)原理，利用太陽能電池將太陽能直接轉(zhuǎn)化為電能。太陽能光伏發(fā)電技術(shù)基本上可以分為兩類，一類是晶體硅技術(shù)，另一類是非晶硅或薄膜電池技術(shù)，前者已經(jīng)達(dá)到了工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，2008年全球累計(jì)裝機(jī)總量已接近15GW，晶體硅光伏發(fā)電技術(shù)成熟，目前最關(guān)鍵的問題是降低成本，由于原料制備和生產(chǎn)工藝的原因，在現(xiàn)有技術(shù)路線條件下，晶體硅光伏發(fā)電難以突破成本瓶頸，規(guī)?；l(fā)展對(duì)其降低成本作用甚微。非晶硅或薄膜電池技術(shù)等新型光伏發(fā)電技術(shù)，目前仍然處于發(fā)展初期，需要在技術(shù)研發(fā)和創(chuàng)新上增加投入，才有可能繼續(xù)發(fā)展。第78頁/共130頁2004年底，我國太陽光伏發(fā)電裝機(jī)為6.5萬千瓦。主要用于解決偏遠(yuǎn)地區(qū)和特殊行業(yè)用電問題。2008年我國共有太陽能電池生產(chǎn)企業(yè)近62家，總產(chǎn)能3000MW，電池片產(chǎn)量2000MW左右，占全球產(chǎn)量的近四成。共有組件企業(yè)330家，總產(chǎn)能4000MW，產(chǎn)量2000MW左右。第79頁/共130頁

太陽能利用示范南京綠博園太陽能景觀燈

合肥太陽能光伏電站的光伏陣列北京南站候車大廳屋頂安裝了4186塊太陽能電池板.第80頁/共130頁太陽能電池簡(jiǎn)介太陽能光伏電池（簡(jiǎn)稱光伏電池）用于把太陽的光能直接轉(zhuǎn)化為電能。目前世界各國正在研究的太陽電池主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅太陽電池。在能量轉(zhuǎn)換效率和使用壽命等綜合性能方面，單晶硅和多晶硅電池優(yōu)于非晶硅電池。多晶硅比單晶硅轉(zhuǎn)換效率略低，但價(jià)格更便宜。另外，還有其他類型的太陽電池。第81頁/共130頁太陽能電池簡(jiǎn)介單晶硅太陽電池是當(dāng)前開發(fā)最快的一種太陽電池，它的結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝已定型，產(chǎn)品已廣泛用于空間和地面。這種太陽電池以高純的單晶硅棒為原料，純度要求99.999%以上。為了降低生產(chǎn)成本，現(xiàn)在地面應(yīng)用的太陽電池等采用太陽能級(jí)的單晶硅棒，材料性能指標(biāo)有所放寬。有的也可使用半導(dǎo)體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料，經(jīng)過復(fù)拉制成太陽電池專用的單晶硅棒。單晶硅太陽電池的單體片制成后，經(jīng)過抽查檢驗(yàn)，即可按需要的規(guī)格組裝成太陽電池組件，用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構(gòu)成一定的輸出電壓和電流。單晶硅太陽電池第82頁/共130頁太陽能電池簡(jiǎn)介多晶硅太陽電池使用的材料，多半是含有大量單晶顆粒的集合體，或用廢次單晶硅材料和冶金級(jí)硅材料熔化澆鑄而成，然后注入石墨鑄模中，待慢慢凝固冷卻后，即得多晶硅錠。這種硅錠可鑄成立方體，以便切片加工成方形太陽電池片，可提高材料利用率和方便組裝。多晶硅太陽電池的制作工藝與單晶硅太陽電池差不多，其光電轉(zhuǎn)換效率在12%左右，稍低于單晶硅太陽電池，但其材料制造簡(jiǎn)便，電耗低，總的生產(chǎn)成本較低，因此得到廣泛應(yīng)用。多晶硅太陽電池第83頁/共130頁太陽能電池簡(jiǎn)介非晶硅太陽電池是新型薄膜式太陽電池，它與單晶硅和多晶硅太陽電池的制作方法完全不同，硅材料消耗很少，電耗更低，非常吸引人。非晶硅太陽電池的結(jié)構(gòu)各有不同，但可以通過連續(xù)生產(chǎn)方式實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。同時(shí)，非晶硅太陽電池很薄，可以制成疊層式，或采用集成電路的方法制造，一次制作多個(gè)串聯(lián)電池，以獲得較高的電壓。現(xiàn)在日本生產(chǎn)的非晶硅串聯(lián)太陽電池可達(dá)2.4伏。非晶硅太陽電池存在的問題是光電轉(zhuǎn)換率偏低，且不夠穩(wěn)定，所以尚未大量用作大型太陽能電源，多半用于如袖珍式電子計(jì)算器，電子鐘表及復(fù)印機(jī)等產(chǎn)品。非晶硅太陽電池第84頁/共130頁太陽能電池簡(jiǎn)介多元化合物太陽電池是指用非單一元素半導(dǎo)體材料制成的太陽電池?，F(xiàn)在各國研究的品種繁多，主要有硫化鎘太陽電池、砷化鎵太陽電池、銅引銦硒太陽電池幾種，雖然大多數(shù)尚未工業(yè)化生產(chǎn)，但預(yù)示著光電轉(zhuǎn)換的滿園春色。多元化合物太陽電池第85頁/共130頁太陽能電池簡(jiǎn)介聚光是降低太陽電池利用總成本的一種措施。通過積光器使較大面積的陽光聚在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，以增加光強(qiáng)，獲得更多的電能輸出。通常聚光器的倍率大于幾十，其結(jié)構(gòu)可采用反射式或透鏡式。聚光器的跟蹤一般用光電自動(dòng)跟蹤。散熱方式可以是氣冷或水冷，有的與熱水器結(jié)合，既獲得電能，又得到熱水。用于聚光太陽電池的單體，與普通太陽電池略有不同，因需耐高倍率的太陽輻射，特別是在較高溫度下的光電轉(zhuǎn)換性能要得到保證，故在半導(dǎo)體材料選擇、電池結(jié)構(gòu)和柵線設(shè)計(jì)等方面都要進(jìn)行一些特殊考慮。最理想的材料是砷化鎵，其次是單晶硅材料。聚光太陽電池第86頁/共130頁各種能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平火電0.4~0.5萬元/kw核電1萬元/kw水電1萬元/kw陸地風(fēng)電0.7萬元/kw海上風(fēng)電1.5萬元/kw光伏電站2萬元/kw光熱發(fā)電3萬元/kw生物質(zhì)發(fā)電0.8~1萬元/kw火電0.4~0.5元/kwh核電0.4元/kwh水電0.3元/kwh風(fēng)電0.51~0.61元/kwh光電1~1.15元/kwh生物質(zhì)發(fā)電0.75元/kwh上網(wǎng)電價(jià)建設(shè)成本第87頁/共130頁各種能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平分類發(fā)展現(xiàn)狀風(fēng)力發(fā)電規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，但部分關(guān)鍵技術(shù)尚未成熟太陽能光伏發(fā)電受高成本制約，產(chǎn)業(yè)化程度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠；光熱發(fā)電仍在試點(diǎn)階段生物燃油大多數(shù)地區(qū)處于研制或小規(guī)模生產(chǎn)階段乙醇處于試點(diǎn)推廣階段，需靠國家補(bǔ)貼盈利核電規(guī)?？焖僭鲩L(zhǎng)，但三代核電技術(shù)仍在國產(chǎn)化進(jìn)程之中第88頁/共130頁綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，貯存在生物質(zhì)內(nèi)部，形成“生物質(zhì)能”。

植物水+二氧化碳----->有機(jī)體+氧 太陽能在各種可再生能源中，生物質(zhì)能是獨(dú)特的，它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉(zhuǎn)化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。生物質(zhì)能第89頁/共130頁生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源。有關(guān)專家估計(jì)，生物質(zhì)能極有可能成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的重要組成部分生命之火第90頁/共130頁生物質(zhì)能的特點(diǎn)一切由光合作用產(chǎn)生的有機(jī)物生物質(zhì)能是可再生能源優(yōu)點(diǎn):提供低硫燃料提供廉價(jià)能源(于某些條件下)；將有機(jī)物轉(zhuǎn)化成燃料可減少環(huán)境公害(例如，垃圾燃料)與其他非傳統(tǒng)性能源相比較，技術(shù)上的難題較少第91頁/共130頁生物質(zhì)能的特點(diǎn)缺點(diǎn):小規(guī)模利用植物僅能將極少量的太陽能轉(zhuǎn)化成有機(jī)物；單位土地面的有機(jī)物能量偏低缺乏適合栽種植物的土地有機(jī)物的水分偏多(50%～95%)第92頁/共130頁生物質(zhì)能的種類薪材、森林工業(yè)廢棄物農(nóng)業(yè)廢棄物（農(nóng)作物秸稈）動(dòng)物糞便水生植物油料植物城市、工業(yè)有機(jī)廢物（如垃圾、酒糟）第93頁/共130頁如何利用生物質(zhì)能？第94頁/共130頁生物質(zhì)能傳統(tǒng)利用傳統(tǒng)生物質(zhì)能主要限于發(fā)展中國家使用，廣義來說它包括所有小規(guī)模使用的生物質(zhì)能傳統(tǒng)生物質(zhì)包括家庭使用的薪柴和木炭秸稈（包括稻草、稻殼）其他的植物性廢棄物動(dòng)物的糞便2004年3億tce第95頁/共130頁生物質(zhì)能的利用第96頁/共130頁拾柴第97頁/共130頁收集秸稈第98頁/共130頁晾曬在墻上的干牛糞第99頁/共130頁用沼氣做飯第100頁/共130頁生物質(zhì)能現(xiàn)代化利用現(xiàn)代生物質(zhì)能是指那些可以大規(guī)模用于代替常規(guī)能源（即礦物類固體、液體和氣體燃料，化石燃料）的各種生物質(zhì)能現(xiàn)代生物質(zhì)能利用包括

發(fā)電液體燃料沼氣熱利用

第101頁/共130頁生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電力直接燃燒后用蒸汽進(jìn)行發(fā)電生物質(zhì)氣化發(fā)電第102頁/共130頁生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電力生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電技術(shù)已基本成熟，進(jìn)入推廣應(yīng)用階段，截至2004年底，全球生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電裝機(jī)已達(dá)3900萬千瓦。投資較高，效率也較高要求生物質(zhì)集中、數(shù)量巨大，適用于現(xiàn)代化大農(nóng)場(chǎng)或大型加工廠的廢物處理，對(duì)生物質(zhì)較分散的發(fā)展中國家不太適合，因?yàn)樯镔|(zhì)大規(guī)模收集或運(yùn)輸，成本較高。第103頁/共130頁生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化為電力從環(huán)境角度考慮，生物質(zhì)氣化發(fā)電是更潔凈的利用方式，幾乎不排放任何有害氣體。小規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電比較適合于生物質(zhì)的分散利用，投資較少，發(fā)電成本也較低，比較適宜于發(fā)展中國家，已進(jìn)入商業(yè)示范階段。大規(guī)模的生物質(zhì)氣化發(fā)電一般采用IGCC技術(shù)，適合于大規(guī)模利用生物質(zhì)資源，發(fā)電效率也較高，是今后生物質(zhì)工業(yè)化應(yīng)用的主要方式，目前已進(jìn)入工業(yè)示范階段，美國、英國和芬蘭等國家都在建設(shè)6~60兆瓦的示范工程，但由于投資高，技術(shù)尚未成熟，在發(fā)達(dá)國家也未進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用階段。第104頁/共130頁生物質(zhì)制取優(yōu)質(zhì)燃料

由糖類和淀粉類原料制備燃料乙醇技術(shù)及生物柴油技術(shù)已臻成熟，并已產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，規(guī)模不斷擴(kuò)大，技術(shù)不斷改進(jìn)，效益不斷提高。燃料乙醇和生物柴油大規(guī)模發(fā)展的主要障礙是擴(kuò)大原料量和降低原料成本。纖維素制燃料乙醇:占植物生物量1/2~2/3的纖維素原料（作物秸稈和林業(yè)廢棄物等）是制備燃料乙醇的更為充足和廉價(jià)的資源，因木質(zhì)纖維素分子對(duì)生物轉(zhuǎn)化存在抗性，制備中存在纖維素水解困難及生產(chǎn)成本高等技術(shù)難題，至今未能進(jìn)行深加工利用，半纖維素和木質(zhì)素混合在一起的材料目前轉(zhuǎn)化率還很低，通常只有百分之十幾，這種狀況決定了想要立刻在生物燃料領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)木質(zhì)纖維素的工業(yè)化利用還不現(xiàn)實(shí)。生物質(zhì)制取氫燃料的研究在國外也剛開始，主要是隨著氫能的利用技術(shù)一起發(fā)展起來的，目前仍處于研究試驗(yàn)階段。生物質(zhì)制氫是完全潔凈的能源技術(shù)，而且由于生物質(zhì)比煤的化石能源含有更多的氫，所以從生物質(zhì)制取氫氣更經(jīng)濟(jì)、合理，但其發(fā)展主要取決于氫能技術(shù)的發(fā)展。第105頁/共130頁生物質(zhì)沼氣利用技術(shù)

我國是世界上沼氣利用最好的國家，生物質(zhì)沼氣技術(shù)已發(fā)展的相當(dāng)成熟，目前已進(jìn)入商業(yè)化應(yīng)用階段。污水處理的大型沼氣工程技術(shù)也已基本成熟，目前進(jìn)入商業(yè)示范和初步推廣階段。但沼氣技術(shù)的主要目標(biāo)是環(huán)境效益，一次投資大，能源產(chǎn)出小，經(jīng)濟(jì)效益比較差。第106頁/共130頁農(nóng)業(yè)剩余物制取酒精（玉米莖桿）雜交楊樹用于生產(chǎn)生物燃料生物柴油驅(qū)動(dòng)公交車（大豆）用于生產(chǎn)乙醇的設(shè)備廠房第107頁/共130頁生物質(zhì)電力（木屑）生物質(zhì)汽化發(fā)電設(shè)備第108頁/共130頁高效提取生物質(zhì)能的生產(chǎn)設(shè)備使用陽光柴油的轎車第109頁/共130頁密云生態(tài)山莊沼氣池沼氣燈第110頁/共130頁日本專家用黃豆油驅(qū)動(dòng)小拖拉機(jī)北京地區(qū)研制的秸稈汽化爐第111頁/共130頁各國生物質(zhì)能的利用生物質(zhì)能技術(shù)的研究與開發(fā)已成為世界重大熱門課題之一，受到世界各國政府與科學(xué)家的關(guān)注。許多國家都制定了相應(yīng)開發(fā)研究計(jì)劃，如日本的陽光計(jì)劃印度的綠色能源工程美國的能源農(nóng)場(chǎng)巴西的酒精能源計(jì)劃我國生物質(zhì)能利用的現(xiàn)狀近期優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目：生物質(zhì)氣化供氣；生物質(zhì)氣化發(fā)電；大型沼氣工程；生物質(zhì)直接燃燒供熱中長(zhǎng)期化發(fā)展項(xiàng)目：生物質(zhì)高度氣化發(fā)電項(xiàng)目（BIG/CC）；生物質(zhì)制氫等優(yōu)質(zhì)燃?xì)?；生物質(zhì)熱解液化制油第112頁/共130頁各國生物質(zhì)能的利用在德國東部薩克森州弗賴貝格市，科倫（CHOREN）高科技公司提取生物柴油木屑、秸稈及生活垃圾等生物質(zhì)為原料，經(jīng)過一套分解、提取、合成太陽能一部分以簡(jiǎn)單的直接利用方式被人類獲取，另一部分則貯存在生物質(zhì)中。這些能量除去被消費(fèi)的部分外，剩余產(chǎn)物大致為：碳、二氧化碳和氫氣科倫（CHOREN）高科技公司合成柴油的基本原料就是這三種物質(zhì)從每10噸生物質(zhì)中提取2到3噸的柴油第113頁/共130頁我國的生物質(zhì)能利用2005年，農(nóng)村共有17000戶沼氣用戶，年產(chǎn)沼氣80億立方米沼氣發(fā)電200萬千瓦時(shí)生產(chǎn)燃料乙醇102萬噸。第114頁/共130頁生物質(zhì)能利用應(yīng)注意的生物質(zhì)不同的用途使生物質(zhì)有不同的價(jià)值，統(tǒng)一確定生物質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性是十分困難，大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用生物質(zhì)會(huì)對(duì)其他市場(chǎng)，如食品市場(chǎng)和造紙市場(chǎng)產(chǎn)生重大影響。評(píng)價(jià)生物質(zhì)的經(jīng)濟(jì)性：必須考慮生產(chǎn)生物質(zhì)的成本和能源投資，所需的水和肥料以及開發(fā)利用生物質(zhì)對(duì)土地利用和人口分布形式的總體影響等。大規(guī)模開發(fā)利用生物質(zhì)資源，必須注意保護(hù)生物多樣性，保護(hù)自然風(fēng)景區(qū)和環(huán)境敏感區(qū)，同時(shí)還要注意控制廢水和廢氣。第115