新能源技术 第一章 概述)

中国能源产消现状
1.3 新能源的意义
支撑20世纪人类文明高速发展的以石油、煤炭和天然 气为主的石化能源出现了前所未有的危机，除其储藏量不 断减少外，更严重的是化石能源在使用后产生的二氧化碳 气体作为温室效应气体排放到大气中后，人为地导致了全 球变暖，引发了人们对未来社会发展动力来源的广泛关注 和思考。不少国家的能源战略都有一个明显的政策导向— 鼓励开发新能源，这既是国际市场上石油等传统能源产品 价格高昂压力所致,也是人类可持续发展的客观需要。 因 此，新能源开发有可能成为未来最重要的经济增长引擎， 成为最有创造就业和财富能力的新经济支柱。
本书主要内容
第1章 能源概论 第2章 风力发电 第3章 太阳能发电 第4章 核电 第5章 小水力发电 第6章 氢能和燃料电池发电 第7章 生物质能发电 第8章 地热能发电
第1章 能源概论
本章主要内容
1.1 能源的分类与基本特征 1.2 能源储备与可持续发展战略 1.3 新能源发电的意义 1.4 新能源发电――能源转换的重要形式
结构到今后20年，甚至到本世纪中叶，我国以煤为主 的能源结构将不会改变。
名次 国家和地区
1
沙特阿拉伯
2
加拿大
3
伊朗
4
伊拉克
5
科威特
6
阿联酋
7
委内瑞拉
8
俄罗斯
9
利比亚
10
尼日利亚
11
美国
12
中国
13
14
15
16
17
18
19
20
21
石油探明储量/万吨 国家和地区
3538216 2438832 1715912 1568600 1350360 1333992 1053363 818400 531960
澳大利亚 3581 16086 3226 4.49
39
2.59
巴西
5040 24929 2022 4.95
43
2.35
煤炭资源主要储存在 华北、西北地区，水力 资源主要分布在西南地 区，石油、天然气资源 主要储存在东、中、西 部地区和海域。而我国 主要能源消费区集中在 东南沿海经济发达地区， 资源储存与能源消费地 域存在明显差别。
31130 25555 21225 20836 20093 18735 18395 17546 16560 16018 15565 15091
国家和地区
俄罗斯 沙特阿拉伯 美国 伊朗 中国
石油产量/万吨
44750 43750 27000 19700 17470
在我国能源生产与 消费中，以煤炭为主 要能源直接进行燃烧， 因燃烧工艺落后，燃 烧不充分，造成环境 污染严重、效率低下、 浪费惊人。
不可再生能源：不能再生的，用掉一点，便少一点，总有 一天会枯竭，如原煤、原油、天然气、油 页岩、核能等。
按环保角度分：
清洁能源:对环境污染小，如太阳能、水能、海洋能、氢 能等。
非清洁能源：对环境有较大污染，如化石燃料、核燃料等。
按是否作为商品分：
商品能源：作为商品经流通环节大量消费的能源。目前， 商品能源主要有煤炭、石油、天然气、水电和 核电5种。
“新”与“旧”的区别 “新”与传统的“旧” 能源利用方式和能源系统相对立 。 “旧”：以化石燃料为主的传统能源利用形态；
只强调转换端效率，不注重能源需求侧的综合利用效率； 只强调经济效益，不注重资源、环境代价的传统能源利用 理念。 “新”： ①高效利用能源； ②资源综合利用； ③可再生能源； ④替代能源；
天然气 2011年底探明储量3.1×1012立方米，占全球探明 储量的1.5%，储产比29.8；年消费量1.307×1011 立方米，占全球总消费量的4%。
水电 据2001～2004年普查结果，中国水能资源理论蕴藏 量6.89亿KW，技术可开发量4.93kW，经济可开发量 3.95亿kW，世界第一，占世界总量16.7%，但人均只 有0.29kW。 煤多油少是中国能源储存结构的基本特点，这种
石油 2011年底探明储量20亿吨，占全球探明储量的 0.9%，储产比9.9；年消费量4.618×108吨，占全球 总消费量的11.4%。自1993年我国成为石油净进口 国之后，我国石油对外依存度从1995年的7.6%增加 到2005年的42.9%，2010年已超过55%，预计到2020 年石油对外依存度将达到60%。
1.1.2 新能源及主要特征
新能源：技术上可行；经济上合理；环境和社会可以接受； 能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源 体系。
包含两方面：新能源体系：可再生能源(风能、太阳能、生物 质能、水能、海洋能)和地热能、氢能、核能 新能源利用技术：高效利用能源、资源综合利 用、替代能源、节能等新技术
中国与世界一次能源消费结构比较（2004年） （美国数据为2001年）
各国一次能源消费量（百万吨油当量） 世界 中国 日本 德国 法国 美国
2001 9434 1041.4 512.8 338.8 258.4 2259.
年
7
2006 11048. 1831.9 527.6 324.4 259.2 2332.
480878 298593 248930
俄罗斯 伊朗 卡塔尔 沙特阿拉伯 阿联酋 美国 尼日利亚 阿尔及利亚 委内瑞拉
伊拉克 印度尼西亚 马来西亚 挪威 土库曼斯坦 乌兹别克斯坦 哈萨克斯坦 荷兰 埃及 加拿大 科威特 中国
天然气探明储量/亿立米
475440 266020 257530 66364 60024 53499 49808 45422 42733
➢分布式发电主要利用可再生能源但不一定。
2、分布式能源主要特征
• (1)高效性 • (2)环保性 • (3)能源利用的多样性 • (4)调峰作用 • (5)安全性和可靠性 • (6)减少国家输配电投资 • (7)解决边远地区供电
1.2 能源储备与可持续发展战略 1.2.1 地球上能源储存情况
石油 2011年底全球探明储量为2343亿吨，年消费 量40.59亿吨，储产比54.2。21世纪后，石油 时代结束。
❖分布式发电是相对于集中发电的。 ➢分布式发电指的是在用户现场或靠近用电现场配置较小的 发电机组(一般低于30MW)，以满足特定用户的需要，支持 现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求。 ➢分布式发电装置（Distributed Generation），指功率 为数千瓦至50MW的小型模块式的，与环境兼容的独立电 源。这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满 足电力系统和用户的特定要求，如调峰、为边远用户或商业 区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等。
德国 18551 47958 3668 2.59
22
4.49
印度
4796 44887 1068 9.36
80
1.24
日本 41469 73544 5663 1.77
15
6.58
俄罗斯 3100 91245 340 29.43 252
0.40
美国 100822 321564 3135 3.19
Hale Waihona Puke 273.65不同能源的氮氧 化物排放量
纪录片《格陵兰的警告》
1.4 新能源发电――能源转换的重要形式
1.4.1 新能源发电形式
➢ 风力发电
利用风力发电机将风能转换为电能的发电形式。 目前，风力发电建设投资已低于核电投资，建设周期 短，其成本与煤电成本接近，具有很大的竞争潜力。
➢ 太阳能发电
光伏发电:利用太阳能电池将光能转化为电能，效率约 25%，一般10%左右，难以大规模发电，在少量的 电量需求、独立式光电系统以及建筑一体的光电 组成系统上具有优势。
水电 储量44亿kW，可开发22.6亿kW。
太阳能 能量密度800～1350W/m2，每秒钟辐射到地球上 的
总能量相当于550万吨标准煤。
1.2.2 中国的能源结构与储备
煤炭 2011年底探明储量1.145×1011亿吨，世界第三，占 全球探明储量的13.3%，储产比33；年消费量 3.68×109吨，占全球总消费量的49.4%，但人均煤 消费量以2006年为例，仅为美国的47.9%。
2）地热能 地球内部的热能 其总量是全部煤炭能量的 1.7×108倍
3）核能 包括核裂变和核聚变能 核材料包括铀、钍、 氢的同位素等 可控核聚变的实现将彻底解决人类的 能源问题
4）太阳、月球引力产生的能 潮汐能
按能源的利用层次分：
一次能源:指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能 量和资源，如煤炭、原油、天然气、油页岩、 太阳能、水力、风力、海洋能、生物质能等。
二次能源：指由一次能源经过加工转换以后得到的能 源产品，如电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、 酒精、沼气、氢气和焦炭等。
二
含能体能源
包含着能量的物质或实体，如汽油、柴油、酒精、 沼气、地热水等。
次
能
源
过程性能源 随着物质运动而产生、并且仅以运动过程的形式
而存在的能源，如电能。
两种能源不能互相替代，各有自己的应用范围。电能 可从各种一次能源中生产出来，而柴油、汽油的生产几 乎完全依靠化石燃料能源。随着化石燃料的消耗，终有 一天将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料 的、储量丰富的新的含能体能源。
按人类利用能源的成熟度分：
常规能源:已经大规模开采和广泛利用的能源，有煤炭、 石油、天然气、水力等能源。
新能源：技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接 受，能确保供应和替代常规化石能源的可持续 发展能源体系。
按可再生与否分：
可再生能源:是可以循环再生、取之不尽、用之不竭的初 级资源，如太阳能、水力、风力、生物质能、 波浪能、潮汐能、海洋温差能等。
日本人口 126000000人（日本总务省人口动态调查结果2013）3.79吨油当 量