新能源技术概述

新能源技术的概述及预测分析摘要从矿物能源资源有限和大量使用矿物原料必将使环境污染日趋严重的战略观点出发，世界各国特别是经济发达国家高度重视新能源的开发利用，把新能源技术摆在新技术革命支柱技术的重要位置，制定规划，采取措施，增加投入，积极发展。

在我国，新能源主要是指太阳能、风能、生物质能、地热能和海洋能等可再生能源。

20多年来，我国新能源的利用已有一定的基础，在国民经济建设中发挥了一定的作用。

但是，与未来能源发展的要求及当前世界发展水平相比，还存在相当大的差距。

我们应急起直追，加快我国新能源技术的发展。

本文介绍了新能源以及未来的发展趋势。

关键词：新能源；能源分配；未来能源趋势第一章：新能源简介1.1前言随着中国经济的持续快速增长，对能源的需求量越来越大。

常规油气已不能满足国民经济发展的需要。

据专家预计，2010年和2020年中国石油对外依存度将分别达到47％和60％。

但是，实际上到2007年中国石油对外依存度已近50％。

中国油气资源对外需求增长速度已经超过预期，油气能源紧张局面加速扩大，大力发展新能源已势在必行。

本文中新能源包括太阳能、风能、潮汐能、地热能、生物质能、自然冷能、氢能和核能。

1.2新能源的的背景：能源是人类赖以生存的物质基础、任何国家要发展工业、农业、国防、科学技术和提高社会生活水平，都离不开能源的支撑。

随着人类文明的推进，能源的种类越来越多。

近代被人类广泛应用并在生产、生活中起支配作用的能源，主要有煤炭、石油、天然气、水能和核电等。

战后，特别是近20 多年，由于各国经济发展，生活标准提高，世界能源的需求量急剧增长。

根据世界能源的消费趋势，各种能源资源的可供给年数是石油38—45年，天然气30—56年，煤炭200—328年，铀50—68年。

2036年以后的能源将仅剩下煤炭和铀。

石油、天然气、煤炭一类矿物燃料不仅储量有限，大量使用还会污染环境，使全球气候变暖，造成世界性危机。

人类要保持经济持续发展，维持生态平衡，就必须转向新的能源构成，减少对石油和其他矿物燃料的依附，加强可再生能源的开发利用，大力推广新能源技术。

正因为如此，许多国家才纷纷投入攻克新能源技术的战略决战。

[1]1.3新能源种类1.3.1太阳能太阳能转换为电能有两种基本途径: 一种是把太阳辐射能转换为热能, 即“太阳热发电”；另一种是通过光电器件将太阳光直接转换为电能, 即“太阳光发电”。

[2]太阳能资源取之不尽、用之不竭，每年到达地球表面的太阳能总量达世界已探明能源储量的1万多倍，各国政府都十分重视太阳能发电的研究，纷纷制定有关法规和相关的鼓励政策, 支持和促进太阳能发电技术的发展。

太阳能热发电系统要实现的是低成本的投资和技术上的高可靠性运行。

这要求未来在技术上要进行新型集热材料的研究和开发, 快速提高跟踪机构的技术并降低其实现成本。

同时发电产业要努力实现规模化, 建立大规模的并网系统, 既节约成本, 又保证系统平稳安全运行。

太阳能的利用效率还很低, 在一些关键技术的实现上代价也太高, 致使太阳能发电的投入高而收益低, 无法大规模产业化发展。

[3]1.3.2 风能风能能够在减少主要温室气体排放的同时，满足全球日渐增长的能源需求。

风能可以为全球电力供应作出巨大贡献，并促进电力行业走向低碳，风能技术既可以真正及时地应对气候挑战，更是保护地球环境迫切需要的能源革命的重要因素。

风能是源自太阳辐射、永不枯竭的资源。

地球上的风能储量十分巨大。

世界可以利用的风能总量为2x1013w，大约是世界总能耗的3倍。

风能是太阳能的一种转换形式，是一种清洁能源，不会对环境造成污染且目前风能相对于其他可再生能源而言，开发技术比较成熟，成本相对较低。

因而，深受世界各国的重视，发展前景广阔，己成为当今世界增长速度的能源。

在产能不断扩大的同时，我国风电制造业的技术瓶颈开始凸显，自主创新能力弱，整机开发技术落后，关键零部件基础薄弱，质量和可靠性函待提高，基础性技术储备严重不足，这些问题严重制约我国风电设备制造业进一步健康发展。

由于技术存在不足和缺少经验积累，一些已经投入运行的风机近年出现了一些质量问题，包括整机倒塌，叶片、主轴断裂等。

因此，研究风力发电的各项技术对于持久开发风能和实现大型先进风力发电机组国产化具有重要意义。

[4]1.3.3 潮汐能在地球与月球、太阳做相对运动中产生的作用于地球上海水的引潮力（惯性离心力与月球或太阳引力的矢量和）使地球上的海水形成周期性的涨落潮现象。

图1 引潮力示意图这种涨落潮运动包含两种运动形式：涨潮时, 随着海水的向岸边流动, 岸边的海水水位不断上升, 海水流动的动能转化为势能；落潮时, 随着海水的离岸流动, 岸边的海水水位不断下降, 海水的势能又转化为动能。

通常称水位的垂直上升和下降为潮汐, 海水的向岸和离岸流动为潮流。

海水的涨、落潮运动所携带的能量也由两部分组成，海水的垂直升、降携带的能量为势能, 即潮汐能；海水的流动携带的能量为动能, 即潮流能。

潮汐的能量与潮差（一个潮汐周期内最高潮水位与最低潮水位之差）的平方以及水库平均面积成正比。

潮汐电站由7个基本部分组成：潮汐水库；堤坝；闸门和泄水道建筑；发电机组和厂房；输电、交通和控制设施；航道、鱼道等[5]。

潮汐发电的关键技术主要包括低水头、大流量、变工况水轮机组设计制造；电站的运行控制；电站与海洋环境的相互作用，包括电站对环境的影响和海洋环境对电站的影响，特别是泥沙冲淤问题；电站的系统优化，协调发电量、间断发电以及设备造价和可靠性等之间的关系；电站设备在海水中的防腐等[6]。

1.3.4 地热能地热系指地球内部蕴藏的热能。

当雨水渗入地下或地下水流经地球内部不同深处的高温高压区时，水就会被热岩加热成热水或热蒸汽，并透过厚厚的地层向太空释放，这种大地热流产生的能量，称为地热能。

地热能的利用不仅符合环境保护的大前提,而且随着勘探和利用技术的提高,已具有市场竞争性,有广阔的开发利用前景。

近年来, 我国地热开发有很大的发展, 已建立了地热采暖示范工程, 地温中央空调在十几个省市推广, 洗浴用变频调速器技术和地热的回灌技术也已成熟, 这些技术可以大大节约地热水资源, 提高地热使用效率。

[6]但是, 在地热发电方面, 我国仍落后于亚、非、拉一些发展中国家, 与其地位很不相称。

我们必须加大地热应用技术研究和开发的力度, 同时, 还应认真保护地热资源, 防止因乱采而造成资源浪费。

1.3.5 生物质能生物质能，就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。

它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。

从世界范围来看，虽然生物质能在总的能源清费结构中占有一定的比重，近20多年来在开发利用方面也有了明显的进展，但其潜力还远远没有充分的发挥。

同几种主要的商品能源相比，生物质能开发利用的规模还不大，科学技术水平还不高，能源转换效率低，产业化薄弱，商品化的程度也很低。

不少国家还没有把生物质能的开发利用放在应有的地位，没有纳入国家的能源建设计划，投入不足，缺乏一整套鼓励、扶持、推广的政策法规，这些都是有待解决的问题。

1.3.6 自然冷能所谓冷能，是指“常温环境中，自然存在的低温差低温热能”。

实际上是指在自然条件下，可利用小温差获得的能量。

例如，白天与黑夜之间、不同季节之间、大气与地层之间、大气与海水或冰层以下的淡水之间都有温差，根据热力学原理，利用这种温差就可以获得有用的能量，即冷能[7]。

它包括自然冷能和工艺冷能。

自然冷能因其无污染、储量大、低成本等优点已经有了一定的应用领域。

虽然冷能种类繁多，但各种冷能有一个共同的特点，即都是自然界天然存在的，称为自然冷能。

此外还有另一种冷能，如锅炉烟气与环境之间、蒸馏过程的排放蒸汽与环境之间同样存在温差，利用这一温差同样可以获得能量，而这种能量同样符合冷能概念，也属于冷能范畴。

但这种冷能与上述自然冷能有所不同，在这种冷能的产生过程中，必须消耗燃料，它是存在于某一特定工艺过程中的，定义其为工艺冷能[8]。

1.3.7 氢能氢能的利用方式主要有三种：①直接燃烧；②通过燃料电池转化为电能；③核聚变。

其中最安全高效的使用方式是通过燃料电池将氢能转化为电能。

目前，氢能的开发正在引发一场深刻的能源革命，并将可能成为21世纪的主要能源。

氢能所具有的清洁、无污染、效率高、重量轻和储存及输送性能好、应用形式多等诸多优点，赢得了人们的青睐。

氢能开发利用首要解决的是廉价的氢源问题。

光解水制氢其能量可取自太阳能，这种制氢方法适用于海水及淡水，资源极为丰富，是一种非常有前途的制氢方法。

储氢技术是氢能利用走向实用化、规模化的关键。

根据技术发展趋势，今后储氢研究的重点是在新型高性能规模储氢材料上。

1.3.8 核能第一座商用核电站建成以来，经过近半个世纪的发展，全世界共有437座总功率约350GW商用核电站在运行，如此大规模的商用核电站每年都要产生大量的核废物。

目前世界各国仍没有处理这样巨大的核废物的能力，而且处理核废物的技术以及相应的成本要求相当高，如果处理不当就会造成安全隐患。

因而核废物的安全处理成为制约核能发展的主要因素，是现今核能发展的主要议题之一。

第二章：未来能源的预测通过对以上几种新能源的介绍和分析可知，每种能源都存在着优缺点，现在对未来的能源使用，做以下预测：预测1：任何一种能源都不能一劳永逸，也不会永远成为能源的主导。

随着世界发展的多元化，能源发展也势必多元化，任何一种能源都有自身的优缺点，都不能一劳永逸。

比如核能，虽然有很强大的能量，但是核废料的处理，以及工作人员的一次小小的疏忽，都会将这种正能量变为负能量。

再比如生物质能，在我们解决生物质能的同时，势必会面临新的问题，比如生物的生长问题，以及由于天气等都会对生物的生长和使用造成一定的响应。

预测2：能源之间的相互结合，取长补短，必定是未来一段时间内发展的新趋向。

比如：风能和太阳能的结合。

由于单一的太阳能发电系统容易受季节、时间、天气等因素的影响，存在着系统发电量不稳定、供电可靠性较低等缺点，研究人员一直希望通过太阳能和其他可再生能源发电相结合的方式，弥补太阳能发电的不足，向用户或电网提供更加稳定的电能。

风能作为一种新型能源与太阳能在季节和时间上互补性很强，夏季日照足风速低，冬季日照弱风速强，同样白天日照强时风小，夜晚无光照时风大。

风光资源极强的互补性使得风光互补发电系统在发电时能达到最佳的能源匹配，而不必配备较大容量的蓄电池，与单一的光伏发电或风力发电系统相比，提高了系统供电可靠性，又降低了系统成本。

加上风光资源的综合利用可以实现地表与空间的合理利用，而且互补系统统一管理，降低了系统的运行成本，所以与单一的太阳能发电或风能发电相比，风光互补发电系统是更好的选择。