新能源基础知识

从1996年开始，我国由原油出口国变成 原油进口国；2000年我国进口石油占消 耗量的20%，2010年将达到40%以上； 美日等发达国家都建立了战略石油储备 制度，可提供3~6个月的石油供应；我国 没有战略石油储备。
四、中国面临能源短缺的威胁
解决我国及世界能源危机的途径： 一是节约使用能源； 二是加强新能源技术的研究、开发和利 用，不断扩大利用新能源的比重。
4 风能
风能是太阳辐射造成地球各部分受热不 均，引起空气运动而产生的能量；
风能的利用主要靠风力机，风力机是把 风能转化为其他形式能量的旋转机械；
利用风力可以发电、提水、助航、制冷、 致热等。
5 海洋能
海洋能是指海水在运动过程中产生的能 为人类利用的能量，它包括潮汐能、波 浪能、海流能、温差能、盐差能等。
主要用途？ 4. 太阳能有几种利用方式？试举例说明。 5. 什么是海洋能和生物质能？ 6. 氢能源有哪些主要优点和用途？
(1)木材和森林工业废弃物（树枝、树叶、 树根等）；
生物质能的分类
(2)农业废弃物（秸杆、果核、玉米芯等）； (3)水生植物（藻类等）； (4)油料作物（棉籽、麻籽、油桐等）； (5)城市与工业有机废弃物（垃圾和食品、
屠宰、制酒、制纸工业的排泄物等）； (6)粪便。
7 氢能
是指氢在发生化学变化和电化学变化过程 中产生的能量；
3 地热能
地球内部蕴藏着的热能称为地热能，来自 (1)高温岩浆，(2)岩石中放射性元素衰变；
在地球上所有的能源中，地热能仅次于太 阳辐射能，排在第二位（火山爆发、地震 和其他地壳变动）；
地热资源按存在形式可分为五大类型：蒸 汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆 型。
地热能廉价、清洁，利用前景十分广阔。
用来进行核裂变反应并连续释放能量的 物质，称核裂变燃料。
铀 = 铀238（99.28%）+ 铀235 （0.714%） + 铀234（0.006%）
(2)核裂变反应
如果核裂变反应中产生的中子再引起其 它的铀核裂变，就可使核裂变反应不断 地进行下去，称为“链式反应”。链式 反应的速度极快，两次反应间隔时间只 有2x10-14秒。
新能源，指未被广泛利用、正在研究开 发、有待推广的能源。
二、全球能源危机
有关资料显示：目前在世界初级能源的产 量和消费中，居第一位的是石油，其次是 煤炭、天然气。
有关资料还显示：石油、煤炭、天然气等 常规化石能源的储量日益减少，在可预见 的不长时间内将被消耗殆尽，全球面临着 严重的能源危机。如果新的替代能源没有 届时被发现，人类的生存面临严重挑战！
三、大国能源竞争的背后
美国、俄罗斯、日本、欧盟、中国等许 多国家针对中东、里海等石油资源展开 了激烈的较量和错综复杂的斗争。
四、中国面临能源短缺的威胁
我国煤炭储量居世界第3位，人均为世界 平均水平的50%；
我国石油储量居世界第6位，人均为世界 平均水平的17%；人均石油产量与消费 量占世界平均水平的21%~22%；
(1)光-热转换
光-热转换就是把太阳辐射能通过各种集热 装置（集热器）转变成热能。 太阳能热发电； 太阳能高温炉冶炼高温材料； 太阳能节能建筑——太阳房； 利用太阳能使海水淡化； 太阳池（盐湖水太阳能发电技术）； 太阳能热水器。
(2)光-电转换 通过太阳能电池（光电池、光伏电池） 将太阳辐射能直接转变成电能。太阳能 电池的工作原理是光电效应。
海洋中除有巨大的海洋能外，还有丰富 的海洋矿物资源、海水资源和海洋生物 资源。人类有可能在21世纪进入全面、 综合、立体开发海洋的“海洋经济时 代”。
6 生物能
生物能也叫生物质能，它是指绿色植物 通过光合作用将太阳能转化为化学能而 储存在生物质内部的能量；
生物质能的种类繁多，目前可被利用的 大致有六大类：
1 石油
石油的开采历史已超过140年； 目前全球每天消耗石油量达7700万桶， 且以每年1~2%的速度增加； 目前世界石油总储量为3000~8000亿吨， 可开采40~100年（乐观的估计）。
2 煤炭
每年开采的煤炭量为35亿吨； 全球可供开采的煤炭储量为7000~17000 亿吨； 可供开采和使用的年限为200~500年。
新能源基础知识
规划发展部 二○一○年八月
目的与要求：
了解和掌握能源的概念和分类； 了解当今世界人类所面临的能源问题； 了解和熟悉新能源技术。
主要内容：
能源及其分类； 全球能源危机； 大国能源战略竞争的背后； 中国面临能源短缺的威胁； 新能源。
一、能源及其分类
1 能源 能源是指人类用来获取能量的自然资源。 2 能源的分类 ⑴ 按来源不同可把能源分为三类
3 天然气
乐观的估计，目前全世界可开采的天然 气总储量为280亿立方米； 能满足170年的需求。
三、大国能源竞争的背后
能源是国民经济的命脉，是影响各国领 导人战略决策的重要因素，是许多国家 制定全球战略的首要问题。
近20年来，世界上发生的许多危机、冲 突都是围绕争夺能源引发的（如两伊战 争，前苏联出兵阿富汗，海湾战争，科 索沃战争，美国推翻塔利班，伊拉克战 争等）。
太阳能电池已广泛应用于宇宙飞行器；
太阳能电池用来作为交通工具的能源；
太阳能电池应用在自动控制领域；
太阳能电池还可以用来发电（光伏电 站）。
(3)光-化学转换
用光和物质相互作用引起化学变化的过 程称光-化学转换。 绿色植物的光合作用； 利用光化学电池制氢。 光-化学转换到目前为止还只限于实验室试 验，没有重大突破。
2 太阳能
指地球上可以直接接受并利用的太阳辐 射能；
太阳本身的辐射能量只有22亿分之一到 达地球大气层；
太阳辐射能是一种巨大、无污染、洁净、 安全的可再生能源，它是取之不尽、用 之不竭。
2 太阳能
利用太阳能的新技术、新材料和新设备 不断出现，为太阳能的广泛应用奠定了 基础。目前，直接利用太阳辐射能有三 种方式： 光-热转换； 光-电转换； 光-化学转换。
我国天然气储量居世界第16位，人均为 世界平均水平的10%。
四、中国面临能源短缺的威胁
目前我国人年均能源消耗是1000公斤标 准煤，美国是11000公斤，英、德、法等 国家为5000~6000公斤；
2030年以后，我国人年均能源消耗是 2000~3000公斤标准煤，人口达15亿以 上。
四、中国面临能源短缺的威胁
(5)受控核聚变 是指两个或两个以上较轻的原子核聚合成 一个较重的原子核的反应；
核聚变燃料主要是氢及其同位素氘和氚。
受控核聚变具有以下优点：
(1)质能比高，是同质量核裂变释放能量的4 倍；
(2)原料足，从海水中可大量提取氘和氚； (3)无放射性，安全、清洁、不污染。
核聚变能的和平利用目前尚处于研究阶段。
我国秦山核电站、大亚湾核电站已建成 和正式发电，秦山二期、三期核电工程、 岭澳核电工程、连云港核电工程也将于 近年内建成发电。
(3)核电站
核电站的安全性
一般来说，如果防范措施得当，核电站 是很安全的。历史上曾发生过两次核电 站核泄露事故：
一次是1979年3月18日，美国三里岛核 电站堆芯熔毁；另一次是1986年4月26 日，前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆 发生爆炸。
2 能源的分类
二次能源，在一次能源基础上加工而成 的（如电力、汽油、煤气、沼气、氢气 等）。 ⑶ 按能否反复利用，可把能源分为两类 再生能源（如太阳能、风能、水力等）； 非再生能源（煤炭、石油、天然气等）。
2 能源的分类 ⑷ 按开发使用的程度不同，可把能源分为
两类
常规能源，指已被广泛利用的能源；
五、新能源技术
核能； 太阳能； 地热能； 风能； 海洋能； 生物能； 氢能。
1 核能
(1)核能 又称原子能。它是指原子核结构发生变 化（核裂变、核聚变）时释放出的能量。 核能比化石燃料燃烧放出的能量大得多。 1kg铀235 = 1800 t 石油或2800 t 标准煤。
(2)核裂变反应
它是指一个重原子核分裂成2个较轻的新 原子核的过程，有自发和诱导两种，一 般的核裂变指后者；
在链式反应中，后一代中子数与前一代 中子数之比称为倍增系数（k）。
(3)核电站
利用核能来发电的装置称为核电站，目前 大多数核电站是利用核裂变能来发电的；
核电站的核心是核反应堆，核反应堆有多 种类型，目前运行的核电站以热中子轻水 堆居多；
(3)核电站
1954年，前苏联建成世界上第一座核电 站；
现在世界上有30多个国家的400多座核电 站在运行，占世界总电力的20%左右；
来自地球以外天体的能量（包括直接的 太阳辐射能外，还包括间接来自太阳能 能源，如化石能源、生物能、水地球的本身蕴藏的能量资源（如地热能 等）； 地球与其他天体相互作用而产生的能量 （如潮汐能等）。
⑵ 按形成条件不同，可把能源分为两类
一次能源，指天然存在的、可直接利用的 （如原煤、原油、天然气、水力、太阳能 等）；
(3)核电站
核电站的问题 核电站的主要问题是放射性核废料的处 理、储存和最终处置。
(4)核电第二代——快中子增殖反应堆
热中子反应堆对天然铀的利用率很低 （只有0.7%）； 快中子增殖反应堆以钚239为裂变燃料， 组成堆芯，以铀238包围在堆芯周围，作 为增殖层。可使天然铀的利用率达到 60%~70%。
氢作为能源的优点是储量丰富、热值高和 清洁无污染； 氢的利用： (1)直接用作燃料（如发射火箭等）； (2)用作燃料电池（如用于航天飞机）； (3)用作能源转换介质（能源中间载体）。
复习思考题
1. 什么是能源？它有哪几种分类方法？ 2. 为什么说人类面临着“能源危机”？解
决“能源危机”的根本途径是什么？ 3. 什么是核能？它分为哪两类？它有哪些