新能源及其發(fā)電技術(shù)2第1章新能源發(fā)電技術(shù)概論1.1能源及其分類1.2能源計(jì)量單位與品質(zhì)評價(jià)1.3能源形勢與問題1.4可再生能源發(fā)電發(fā)展概況31.1能源及其分類

1、什么是“能源”？簡單地講，能源就是能量的來源，即能夠提供能量的自然資源及其轉(zhuǎn)化物。從物理學(xué)的觀點(diǎn)看，能量可以簡單地定義為做功的能力。通常所講的能源主要是指比較集中而又比較容易轉(zhuǎn)化的含能物質(zhì)，如煤、石油、太陽、風(fēng)、電力等。4

2、能源分類一次能源與二次能源 一次能源是指各種以原始形態(tài)存在于自然界而沒有經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換的能源，包括煤炭、石油、天然氣以及水能、太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物能等?二次能源是指直接或間接由一次能源轉(zhuǎn)化加工而產(chǎn)生的其他形式的能源，如電能、煤氣、汽油、柴油、焦炭、酒精、沼氣等。

其中，電能因清潔安全、輸送快速高效、分配便捷、控制精確等一系列優(yōu)點(diǎn)，成為迄今為止人類文明史上最優(yōu)質(zhì)的能源，正在人類社會發(fā)展中發(fā)揮著越來越重要的作用。5

可再生能源與非再生能源 一次能源可以分為可再生能源和非再生能源?？稍偕茉矗褐冈谧匀唤缰锌梢圆粩嗟玫窖a(bǔ)充或能在較短周期內(nèi)再產(chǎn)生、取之不盡、用之不竭的能源，如太陽能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿?。非再生能源：隨著人類的利用而逐漸減少的能源，如煤炭、石油、天然氣、核能等，它們經(jīng)過億萬年形成而在短期內(nèi)無法恢復(fù)再生，用掉一點(diǎn)便少一點(diǎn)。6

常規(guī)能源與新能源 常規(guī)能源：指開發(fā)利用時(shí)間長、技術(shù)成熟，已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)并得到廣泛使用的能源，如煤炭、石油、天然氣、水能和核能等，目前這五類能源幾乎支撐著全世界的能源消費(fèi)。。新能源：就是新近才被人類開發(fā)利用，目前利用尚少，并有待進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)研究的能源。新能源是相對于常規(guī)能源而言的，在不同的歷史時(shí)期和科技水平下，新能源的含義便不相同。7

新能源 當(dāng)今社會新能源主要指太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能等。其中，核能利用技術(shù)十分復(fù)雜，核裂變發(fā)電技術(shù)已經(jīng)廣泛使用，而可控核聚變反應(yīng)至今未能實(shí)現(xiàn)，所以，目前主流的觀點(diǎn)是將核裂變能看成常規(guī)能源，而將核聚變能視為新能源。8

能源分類類

別可再生能源非再生能源一次能源常規(guī)能源水能煤炭、原油、天然氣、核能（核裂變）新能源太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽芎四埽ê司圩儯┒文茉唇固?、煤氣、電力、氫、蒸汽、酒精、汽油、柴油、重油、液化氣、電石?

按照地球上能量的來源不同分類

來自地球以外天體的能源：人類所需能量絕大部分都直接或間接地來自太陽。各種植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能存儲在植物體內(nèi)。地球上的煤炭、石油、天然氣等化石燃料，以及風(fēng)能、水能、海浪能、海流能以及生物質(zhì)能等，都直接或間接來自太陽。地球本身蘊(yùn)藏的能源：主要指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和原子核能。地球與其他天體相互作用所產(chǎn)生的能源：主要指地球與月球以及太陽之間的引力作用所引起的海水規(guī)律性的漲落而形成的潮汐能。103、能源計(jì)量單位由于各種能源的熱值是不同的，在統(tǒng)計(jì)能源的產(chǎn)量和消費(fèi)量以及計(jì)算能耗指標(biāo)時(shí)，為了便于比較和計(jì)算，通常將各種能源折合為“煤當(dāng)量（標(biāo)準(zhǔn)煤）”或“油當(dāng)量（標(biāo)準(zhǔn)油）”。標(biāo)準(zhǔn)煤的定義為：凡能產(chǎn)生7000kcal或29.3076MJ熱量的任何數(shù)量的燃料折合為1kg標(biāo)準(zhǔn)煤。千克標(biāo)準(zhǔn)煤用符號kgce表示。1kg標(biāo)準(zhǔn)油的熱當(dāng)量值為41.87MJ。千克標(biāo)準(zhǔn)油用符號kgoe表示。1.2能源計(jì)量單位與品質(zhì)評價(jià)113、能源計(jì)量單位也可以用噸標(biāo)準(zhǔn)煤（tce）或噸標(biāo)準(zhǔn)油（toe）及更大的單位計(jì)量能源。西方國家常用“桶”作為石油計(jì)量單位。每桶原油約為137kg，折合約0.2噸標(biāo)準(zhǔn)煤。1.2能源計(jì)量單位與品質(zhì)評價(jià)123、能源的品質(zhì)評價(jià)能流密度。單位體積或面積從能源中所能獲得的功率，新能源如風(fēng)能、太陽能的能流密度較小，大約為100W/m2，核能的能流密度很大，常規(guī)能源的能流密度也較大。開發(fā)費(fèi)用與設(shè)備價(jià)格供能的連續(xù)性和存儲的可能性運(yùn)輸費(fèi)用與損耗對環(huán)境的影響儲藏量能源品位。根據(jù)轉(zhuǎn)換為電能的難易程度不同，能源有低品位和高品位之分。131.3能源形勢與問題141、中國的能源結(jié)構(gòu)

中國能源消費(fèi)：2016年商品能源消費(fèi)總量30.5億噸標(biāo)油，是世界第一大能源消費(fèi)國中國能源結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)“富煤、貧油、少氣”，液體燃料供需矛盾日益突出、環(huán)境污染日趨嚴(yán)重二氧化硫和二氧化碳的排量居世界第一位152、能源形勢

化石燃料面臨枯竭危險(xiǎn)根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)，全球化石燃料可用情況如下：42年122年60.4年1708億噸

185.02萬億米38260億噸

儲量儲采比《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2009》1624%20%76%27%73%80%全球能源消耗量與人口發(fā)達(dá)國家發(fā)展中國家人口5.6109初始能源11.5x109噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年電能13x1012kWh/年17

世界人均的能量消耗則不斷上升，在過去一世紀(jì)中總能耗增長到25.8倍！

1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱值=29308kJ

年份總?cè)丝谌司芎?/p>

(億）[t標(biāo)準(zhǔn)煤/(人.年)]

190015.710.493

195025.011.026

200060.503.300

探明的化石燃料藏量有限，而工業(yè)與生活所需數(shù)值不斷增長，這是世界能源所面臨的主要問題。

18如果人類都按照美國人的方式生活…60億人口需要4.3個(gè)地球

!19化石燃料占世界儲量儲采比石油1.2％11.1/42年天然氣1.3%32.3/60.4年煤炭13.9%41/122年

我國的形勢更為嚴(yán)峻:人均能源擁有量僅為世界平均值的一半，化石燃料的儲采比低于世界平均值;但工業(yè)能耗又高于工業(yè)發(fā)達(dá)國家。《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2009》20我國石油消費(fèi)已取代日本成為全球第二大（僅次于美國）石油消費(fèi)國及第一大石油進(jìn)口國2017年全國石油進(jìn)口4.2億噸，對外依存度高達(dá)69%，已超“黃色警戒”

今后國內(nèi)原油產(chǎn)量增幅有限，預(yù)期較長期將有60%的石油來自進(jìn)口，能源安全將成為國家安全的重要組成之一我國石油供求矛盾突出21環(huán)境污染化石能源的大量開采和利用是造成人類生存環(huán)境惡化的主要原因之一；燃燒化石能源所排放出的二氧化碳和含氧硫化物直接導(dǎo)致了地球溫室效應(yīng)和酸雨的產(chǎn)生；21世紀(jì)，人類面臨著經(jīng)濟(jì)和社會可持續(xù)發(fā)展的雙重挑戰(zhàn)，必須在有限資源和環(huán)境保護(hù)要求的雙重制約下發(fā)展經(jīng)濟(jì)。這就要求我們所尋求的替代能源必須是可再生的清潔能源。

燃煤發(fā)電燃油發(fā)電LNG發(fā)電風(fēng)力、太陽能發(fā)電246.32188.42128.860不同發(fā)電方式CO2排放量(g/kWh)2218%25%43%57%交通石油消耗增長過快23我國城市污染正從“煙囪型”向“尾氣型”轉(zhuǎn)化

機(jī)動車已成為城市大氣的重要污染源█機(jī)動車

█其他

24兩大影響

酸雨

溫室效應(yīng)25溫室效應(yīng)1002001750180018501900195019900煤→CO2石油→CO2天然氣→CO2CO2(billiontons/year)Source；JapanCenterforClimateChangeActionsRapidGlobalWarming

Itisanimportantissue

toreducefossilfuelconsumption化石燃料排放的CO21750180018501900195019900280340300320CO2(ppm)inAir360工業(yè)革命

大氣

CO2Temperaturevariation（℃）bythermometerfromtreerings，coral，???Averagetemp.in1961～1990過去1000年北半環(huán)平均氣溫變化工業(yè)革命

100012001400160018002000

Source；IPCC#3ReportYear0.00.5-0.5-1.026

加拿大冰山區(qū)域不斷縮小

－K.Suzuki27氣溫上升、冰川熔化、海平面上升Arctic

1979-2003北極冰層變化28酸雨森林Forests土壤Soils魚業(yè)Fish原料Materials生物L(fēng)ivingthings人類健康HumanHealth危害:

291.4可再生能源發(fā)電發(fā)展概況水能風(fēng)能地?zé)岢毕筒ɡ颂柲芑四苌镔|(zhì)能30利用可再生能源太陽能風(fēng)能海洋能生物質(zhì)能水能地?zé)崮?1太陽能發(fā)電光伏碟式池式氣式塔式槽式32風(fēng)力發(fā)電3334潮汐能發(fā)電GeneratingSystemwithBulbTurbine35波浪發(fā)電、海洋流發(fā)電36Biomass汽化爐生物廢料雨礦物灰燼光合作用生物質(zhì)發(fā)電37水力發(fā)電三峽水電站HydroPowerStation,N