热能与动力工程 论文

江苏科技大学

题目：热能与动力工程概论 --新能源发展及其应用

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2012年12月

摘要：能源的开发和利用在很大程度上是热能的开发和利用。涉及能源利用的各种热力装置和热工设备不但在动力工业中，而是几乎在所有的工业中都有，形式多样，五花八门。而热能与动力工程也是研究热能及其利用的学科。那么什么是热能与动力工程呢？热能与动力工程是以工程热物理学科为主要理论基础，以内燃机和正在发展中的其它新型动力机械及系统为研究对象，运用工程力学、机械工程学、自动控制、计算机、环境科学、微电子技术等学科的知识和内容，研究如何把燃料的化学能和液体的动能安全、高效、低（或无）污染地转换成动力的基本规律和过程，研究转换过程中的系统和设备的自动控制技术。

关键词：常规能源、新能源、节能、高效、降低污染、发展

引言：本学期我们专业都选修了姚老师的热能与动力工程概论，姚老师给我们讲了好多关于本课程的知识，包括常规能源与新能源、制冷装置与空调系统、动力理论基础和内燃动力装置等，其中我最感兴趣的是常规能源与新能源以及新能源的的发展和应用等，所以我在本课程中主要讲述新能源的有关内容。

目前全世界常规能源的日渐短缺，人类环境保护意识的不断增强，节能、高效、降低或消除污染排放物、发展新能源及其它可再生能源

成为本学科的重要任务，在能源、交通运输、汽车、船舶、电力、航空宇航工程、农业工程和环境科学等诸多领域获得越来越广泛的应用，在国民经济各部门发挥着越来越重要的作用。

一、能源需求现状

能源动力及环境是目前世界各国所面临的头等重大的社会问题，我国能源工业面临着经济增长、环境保护和社会发展的重大压力。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭占商品能源消费的76％，已成为我国大气污染的主要来源。已经探明的常规能源剩余储量(煤炭、石油、天然气等)及可开采年限十分有限，2000年的统计资料表明，我国化石能源剩余可储采比煤炭为92年，石油20.5年，仅为世界储采比的一半；天然气为63年，优质能源十分匮乏。未来能源发展中，如何充分利用天然气、水电、核电等清洁能源，加快新能源与可再生能源开发，推广应用洁净煤技术，逐步降低用于终端消费煤炭的比重，实现能源、经济、环境的可持续发展将是"十五"以及中长期能源发展面临的重要选择。特别地，我国核科技工业是国家的战略行业。完善的核科技工业体系是确立一个国家核大国地位的基本条件。它既是国家战略威慑力量和国防科技工业的重要组成部分，是国家政治、国防安全的重要保障和外交利益所在，同时又是国民经济的重要产业。核军工、核能、核燃料和核应用技术产业，是我国核科技工业的主要组成部分。与此相适应，如何培养适应上述21世纪社会需要

的能源动力类以及核相关专业人才，是每个大学相关专业以及每位从事能源动力类专业教育的工作者需要解决的重要问题。

二、常规能源和新能源。

常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一，而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。目前，煤炭、石油、天然气等化石能源仍在整个能源构成中占据主导地位，而且估计在今后几十年地时间内这一局面还不会改变。这些常规化石能源主要直接应用于火力发电，这会带来一系列严重的环境问题，比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。据最近的报载，当前我国每年火力发电的煤炭耗量超过8亿吨，电厂的烟尘排放量约350万吨，占全国烟尘排放量的35％。其中微细粒子（小于10微米）排放量超过250万吨，是影响大城市大气质量和能见度的主要因数，并严重危害人体健康。因此，对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制，实现其环境友好化，才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。环境问题已经成为能源动力技术研究中的重要组成部分，也必须在专业课程的教学中有相应的体现。也正是基于这一原因，浙江大学已经将原来的热能与动力工程专业改名为能源与环境系统工程专业。核能发电虽然没有上述火力发电那样的问题，但有其独特的问题，如辐射防护与保健、核废料的处置与处理等均与环境保护有关。迫于环境方面对能源开发与利用的巨大压力，作为常规能源的水能由于具有清洁与可再生的特点，其开发与利用越来越得

到重视，在我国能源发展战略占有十分重要的地位。

（一）能源的分类。

A、按能源的形成条件、可否再生、将其分为以下几种：一

次能源与二次能源。一次能源：自然界中存在的天然能

源。如化石燃料、核燃料、太阳能、水力、风能、地

热、海洋能、生物质能等。

B、按能源可否再生分：可再生能源与非再生能源。可重

复再生的一次能源称为可再生能源。如太阳能、水力、

风能、海洋能、生物质能等。不能重复产生的自然能源

称为非再生能源。如化石燃料、核燃料、地热。

C、按能源利用历史状况与技术水平：常规能源与新能源。

常规能源是指技术上已经成熟、已经大量生产并广泛利

用的能源，如化石燃料、水力等。新能源是指技术上正

在开发、尚未大量生产和广泛利用的能源，如太阳能、

风能、海洋能、生物质能等。

D、按对环境的污染程度：清洁能源与非清洁能源。清洁

能源主要有太阳能、风能、海洋能等。气体燃料中氢是

一种清洁能源。

（二）新能源的种类与简介。

新能源的发展就目前来看主要有太阳能、地热能、潮汐能、风能、海洋能、生物质能、核聚变能等，它们在不同领域中得到了许多应用，同时发展了一些以它们为主要研究对象的新兴技术。

新能源技术是高科技技术的支柱，包括核能技术、太阳能技术、燃煤、磁流体发电技术、地热能技术、海洋能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源新时代。

1、太阳能发展及其应用。

太阳能是一种清洁、高效和永不衰竭的新能源。在新实际中，各国政府都将太阳能资源利用作为国家可持续发展战略的重要内容。而光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、制约少、故障率低、维护简便等优点，在我国西部广袤严寒、地形多样和居住分散的现实条件下，有着非常独特的作用。

中国蕴藏着丰富的太阳能资源，太阳能利用前景广阔。

目前，我国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。我国比较成熟太阳能产品有两项：太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。

目前光伏发电居世界各国前列的是日本、德国和美国。中