新能源基本概念

0.500
0.000 2000
人均能耗，t标准煤/(人· 年）
70.00
3.300
3.500
2011年一些国家及世界一次能源消费量
数据来源：《BP世界能源统计2013》
国家 石油 天然气 煤炭 核能 可再生能 源 158.2 25.4 73 45 37.9 0.1 29.8 9.2 19.4 7.5 85.2 3.9 4 24 96.9 9 10.3 4.4 2.2 † 1.3 6.6 8.1 2 10.4 8.4 6.9 12.6 794.7 205.6 水电 单位：Mtoe 总计 煤炭比 例,% 69.3 21.9 13.5 50.6 24.5 6.8 24.7 5.2 3.9 0.4 15.7 4.9 9.5 10.6 29.7
• 清洁能源（绿色能源）
在使用过程中不排放或很少排放污染物的能源。包括可再生能源和核能，还包括如天然气、 氢能、清洁煤（将煤通过化学反应转变成煤气或“煤”油，通过高新技术严密控制的燃烧 转变成电力）和核能等。
能源分类
按被利用程度分、按能否再生分、按获得方法分、按燃烧性质分
一次能源 可再生能源
按获得的方法分
K H da
千 百 十
能源的品质评价
• 储量 我国煤炭储量世界第三，水能世界第一 • 能量密度 单位体积或面积内从能源所能获得的功率。太阳能、风
能约100W/m2.
• • • • • • •
储能的可能性与供能的连续性 能源的地理分布 西电东送 西气东输 北煤南运 开发费用和利用能源的设备费用 运输费用与损耗 能源的可再生性 能源的品位 根据转换为电能的难易程度分为高低品位 对环境的影响
幂 1018 词冠 艾可萨 （cax） 拍它 （peta） 太拉 （tera） 吉珈 （giga） 国际代号 E 中文 代号 爱 幂 106 词冠 兆 （mega） 千 （kilo） 百 （hecto） 十 （deca） 国际 代号 M 中文 代号 兆
1015 1012 109
P T G
拍 太 吉
103 102 10
新能源利用技术
参考书：
1. 2. 3. 4. 5. 6. 王淑娟编著，可再生能源及其利用技术，清华大学出版社，2012.12 李传统主编，新能源与可再生能源技术（第2版），东南大学出版社，2012.8 郑瑞澄主编，民用建筑太阳能热水系统工程技术手册，化学工业出版社，2006.2 王君一，徐任学主编，太阳能利用技术，金盾出版社，2008.1 程明，张建忠，王念春编著，可再生能源发电技术，机械工业出版社，2012.4 左然，施明恒，王希麟主编，可再生能源概论，机械工业出版社，2012.7
新能源开发利用的必要性
• 能源形势 • 环境污染
能源形势
截止2008年底化石能源的探明储量和储采比
种类 石油
天然气 煤
世界储量 1708亿t
185.02万亿m3 8260.01亿t
中国储量 21亿t
2.46万亿m3 1145亿t
中国储量占比 1.2%
1.3% 13.9%
储采比（中国/世界） 11.1/42年
煤炭储量（2012）：美国占27.6%，俄罗斯18.2%，中国13.3%。
我国煤炭资源的分布
煤炭资源有60%分布在华北
黑龙江 鹤岗 鸡西
四川
阜新 大同 开滦 东胜 石嘴山 阳泉 神府 西山 峰峰 陕西 徐州 平顶山 淮北
内蒙古
霍林河
辽宁 河北 江苏
山西
攀枝花
六盘水
河南
安徽
煤炭：北多南少（山西、陕西、内蒙古和 新疆）
• 常规能源/新能源
开发利用时间长，技术成熟，已经大规模生产并得到广泛使用的能源——常规能源 正在研发利用、但尚未普遍使用的能源——新能源
• 可再生能源
在自然界中不会随着本身的转化或人类利用而日益减少，能在较短周期内得到补充的能源。 注意时间尺度问题（在很短的时间尺度上，即使是可再生能源也会枯竭）。这一特点在我 们考虑怎样、何时开发和利用可再生能源是非常重要的
贵州
黑龙江
我国石油分布
大庆 克拉玛依 塔中 玉门
甘肃
河北
辽河 华北
辽宁
胜利
河南
泸州
中原
山东
新疆
四川
石 油：北多南少
天然气：北多南少、西多东少（新疆、青海、川渝、陕甘宁气区）
水力资源有70%分布在西南
水能：西多东少（西南）
经济发达、工业和人口比较集中 （约占全国人口总数的37%）的南 方八省一市能源却比较缺乏（煤炭 占全国的2%，水力占10%）
西气东输工程
• 西气东输工程包括：天然气开发建设、主干管道建设、东部用户管网建设 ，目前已建成三条线路 • 西气东输一线工程于2002年7月正式开工，2004年10月1日全线建成投产。输 气能力120亿立方米/年，总投资超过1400亿元。主干线西起新疆塔里木油田 轮南油气田，向东经过库尔勒、吐鲁番、鄯善、哈密、柳园、酒泉、张掖、 武威、兰州、定西、西安、洛阳、信阳、合肥、南京、常州等大中城市，东 西横贯新疆、甘肃、宁夏、陕西、山西、河南、安徽、江苏、上海9个省区 ，全长4200千米，最终到达上海市白鹤镇。
7.
马进，王兵树，马永光，李静编著，核能发电原理（第二版），中国电力出版社， 2011.3
第一讲 新能源基本概念
能源及其分类
• 能源的定义：能直接或者经过转换获取某种能量的资源 • 一次能源/二次能源
各种以原始形态存在于自然界而没有经过加工转换的能源——一次能源 直接或间接由一次能源转化加工而产生的其他形式的能源——二次能源
2011年一些国家及世界一次能源消费量
数据来源：《BP世界能源统计2012》
国家 石油 天然气 117.6 626.0 382.1 55.0 95.0 94.3 65.3 24.0 36.3 72.2 62.0 64.2 34.3 2905.6 煤炭 1839.4 501.9 90.9 295.6 117.7 21.8 77.6 13.9 9.0 30.8 9.9 15.4 7.8 3724.3 核电 19.5 188.2 39.2 7.3 36.9 21.4 24.4 3.5 100.0 15.6 2.3 0.9 599.3 水电 157.0 74.3 37.3 29.8 19.2 85.2 4.4 97.2 10.3 1.3 8.1 10.1 791.5 可再生能源 17.7 45.3 0.1 9.2 7.4 4.4 23.2 7.5 4.3 6.6 1.8 7.5 2.7 194.8
沪浙湘赣黔闽粤桂
中国特大城市分布
我国四大重点工程
煤炭：北多南少（山西、 资 陕西、内蒙古和 新疆） 源 和 石油：北多南少 能 天然气：北多南少、西多 源 东少（新疆、青海、川渝 、陕甘宁气区） 水能：西多东少（西南） 经 济 和 人 口 经济发达、工业和人口比 较集中（约占全国人口总 数的37%）的南方八省一市 能源却比较缺乏（煤炭占 全国的2%，水力占10%）
中国 美国 俄罗斯 印度 日本 加拿大 德国 巴西 法国 伊朗 英国 墨西哥 意大利 西班牙 世界总计
459.4 837 143.5 163 204.7 105 112 122.2 83.7 85.6 71.1 90.3 70.5 68.5 4081.4
117.5 626.5 382.1 55 95 90.8 67.1 24 36.8 138.2 74.5 69 64.2 29 2914.2
1760.8 495.5 93.7 270.6 117.7 22.3 76 14.1 9.5 0.9 31.5 8.9 16.1 15.5 3628.8
19.5 188.2 39.1 7.3 36.9 21.4 24.4 3.5 100 † 15.6 2.3 – 13.1 600.4
2540.8 2265.2 696.5 534.8 481.1 328.6 307.5 269.7 244.7 227 200.5 180.5 169.6 145.6 12225
• • • •
青藏铁路 西气东输工程 西电东送工程 南水北调工程
西电东送工程
南部通道——将南盘江、北盘江、红水河的水电资源以及 北部通道 中部通道 主要任务是将山西、陕西、内蒙古西部的火 将三峡和金沙江干支流水电送往华东地区。 西电东送示意图 电（坑口电站）和黄河上中游的水电送往京津唐地区。 黔、滇的坑口火电站电能，送往广东。
非再生能源 二次能源 煤气、焦炭、汽油、 煤油、柴油、重油、 渣油、液化石油气 甲醇、酒精、丙烷、 苯胺 化学能 电 电能 蒸汽 热能机械能 热水、余热 热能
按能源能否再生分
植物燃料 化学能 （柴薪） 燃料能源 常规 能源
煤（煤矸石、泥煤、褐 煤、烟煤、无烟煤） 石油（油页岩） 天然气 化学能
按 被 利 用 的 程 度 分
按 燃 非燃料 烧能源 性 质 分
燃料能源
大中型水电 机械能
小水电 机械能 生物质发电 化学能
清洁燃烧技术 化学能 铀、钚、钍 核裂变能 氘 氚 核聚变能 天然水合物 化学能
沼气 化学能 氢能 化学能 生物质柴油等液体燃 料 化学能 激光 光能
新能源 非燃料 能源
太阳能 光能 风能、潮汐能、波浪 能、海流能 机械能 地热能、海水热能 热能机械能 海洋盐分能 热能等
32.3/60.4年 41/122年
数据来源：《BP世界能源统计2009》
截止2012年底化石能源的探明储量和储采比
种类 石油 天然气 煤 世界储量 2358亿t 187.3万亿m3 8609.38亿t 中国储量 24亿t 3.1万亿m3 1145亿t 中国储量占比 1.0% 1.7% 13.3% 储采比（中国/世界） 11.4/52.9年 28.9/55.7年 31/109年
• 油当量（标准油）
凡能产生10000kcal（或41.87MJ）热量的任何数量的燃料折合为1kg标准油 （kgoe）。 常用的单位还有吨标准煤（tce）或吨标准油（toe）及更大的单位计量能源。 西方国家常用“桶”作为石油计量单位，每桶原油约为137kg，折合约0.2tce。
能源中常用的国际制词冠
西气东输二线工程西起新疆霍尔果斯口岸，南至广州，途经新疆、甘肃、宁夏、陕西、 河南、湖北、江西、湖南、广东、广西等14个省区市，干线全长4895千米，加上若干 条支线，管道总长度（主干线和八条支干线）超过9102公里。西气东输二线配套建设3 座地下储气库，分别为河南平顶山储气库、湖北云应盐穴储气库南昌麻丘水层储气库。 工程设计输气能力300亿立方米/年，总投资约1420亿元。2008.2开工，2012.12全线贯 通
按对环境的 清洁能源 破坏程度分 非清洁能源
地球能流图
说明：地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都来 源于太阳；即使是化石能源从根本上来说，也是远古以来贮存下来的太阳能。
能源的计量单位
• 煤当量（标准煤）
凡能产生7000kcal（或29.3076MJ）热量的任何数量的燃料折合为1kg标准煤 （kgce）。
各种宇宙射线、Fra Baidu bibliotek星等 地热能 核能 潮汐
)
按来源分
第 球 能二 内来 源类 部自 地
) ) ( 体与 作其 用他 天
第 能三 源类
含能体能源
按性质分 过程性能源
化石燃料、植物燃料、核燃料；地热水、地热 汽；氢能
风能、潮汐能、波浪能、海流、火山爆发等 太阳能直接辐射 可再生能源、氢能、天然气 煤炭、石油等及其制品
西气东输三线工程包括1条干线、8条支线，干线全长5220公里，干线、支线总长 度约7378公里，西起新疆霍尔果斯，东至福建福州，途经新疆、甘肃、宁夏、陕 西、河南、湖北、湖南、江西、福建和广东十省区。年输量为300亿立方米，总投 资预计1250亿元。2012年10月开工，计划2015年全线贯通，工程分西、中、东 三段实施
数据来源：《BP世界能源统计2013》
60.00 总人口（亿） 50.00 60.50
3.000 2.500
40.00
30.00 20.00 15.71 0.493 1900 1950 时间
过去100年世界人均能耗的增长情况
2.000 25.01
1.026 1.500 1.000
10.00
0.00
能源分类
分类依据
按来源分、按性质分、按对环境的破坏程度分 分类类别
(
分类细则及举例
第 一 类 能 源
来 自 地 球 之 外
(
太阳能 辐射
经生物质转化：煤、石油、天然气、油页岩、 生物质能、沼气；经空气或水转化：风能、水 能、海洋环流能、波浪能；经热转化：海洋热 能；太阳能直接辐射—太阳能
地震、火山活动；地热水或地热汽；热岩层 铀、钚、钍、氘等