1新能源和可再生能源概述4

2020年以前，水电还将较快发展
1、 国际石油、煤炭价格剧烈波动，从发展趋
势看仍将震荡向上，水电的竞争力提高
2、温室气体减排的压力
发电、防洪、
3、水电工程的综合效益促进其发展 灌溉、供水
4、 水能资源的可再生性决定了水电是不会枯竭
的资源型产业
中国可再生能源的开发现状——以水电为主 水电发展速度将逐步放慢
核电站
核电站和火电站的主要区别是热源不同，而将 热能转换成机械能，再转换成电能的装置则基 本相同。
核电站两大组成部分：核的系统和设备（核 岛），常规的系统和设备（常规岛）
核电站原理
核电站是实现核裂变能转变为电能的装置。 它与火电站最主要的不同是蒸汽供应系统。
核蒸汽供应系统通过核燃料的核裂变能加 热外回路的水来产生蒸汽。从原理上讲， 核电站实现了核能－热能－电能的能量转 换。从设备方面讲，核电站的反应堆和蒸 汽发生器起到了相当于火电站的化石燃料 和锅炉的作用。
北京延庆官厅风电场
生物质能
生物质能是蕴藏在生 物质中的能量，是绿色植物 通过光合作用将太阳能转化 为化学能而贮存在生物质内 部的能量。通常包括木材及 森林废弃物、农业废弃物、 水生植物、油料植物、城市 垃圾、工业有机废弃物以及 动物粪便等。
生物质能利用主要技术
地热能
地热能：是指在当前技术 经济和地质环境条件下，地壳 内能够开发出来的岩石中的热 能量和地热流体中的热能量。
核能来源于—— 将核子（质子和中子）保持在原子核 中的一种非常强的作用力，核力 核力是一种非常强大的短程作用力 两种利用核能的不同途径： 核裂变、核聚变
核裂变
重核裂变：自发裂变、感生裂变
自发裂变是重核本身不稳定造成的，其半衰期
都很长。
半衰期：放射性元素的原子核数因衰变而
减少到原有原子核数一半时所需的时间。
我国核能发展的背景
中国的核能，从发展原子弹开始
毛泽东： 要有原子弹。在今天的世界上，我们要不受人 家欺负，就不能没有这个东西。
邓小平： 如果六十年代以来中国没有原子弹、氢弹，没 有发射卫星，中国就不能叫有重要影响的大国 ， 就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一 个民族的能力，也是一个民族，一个国家兴旺 发达的标志。
中国可再生能源的开发现状——以水电为主
中国水能资源在中国能源中的地位
水电资源总量在中 国能源组成中仅次于 煤处第二位。
水能资源是我国最 丰富的能源资源。总 量世界第一，人均也 能接近世界平均水平。
中国可再生能源的开发现状——以水电为主
中国能开发多少水电资源？
2004年9月，随着黄河公伯峡水电站首台30 万kW机组的投产，中国水电总容量突破了一亿 kW，稳居世界第一。
可再生能源
风能
李白，行路难： 长风破浪会有时，直挂云帆济沧海
十五世纪下半叶，大航海时代
通过变换帆的操纵方法，逆风也能前进
凡尔纳： 八十天环游地球
1994年，5名法国航海家驾驶装有动 力推进设备的帆船环绕地球一周，历时79 天6小时16分，创下了人类驾驶机帆船用 最短时间环游地球的记录。
帆船：海上
核能发电是指利用核反 应堆中核裂变所释放出的 热能进行发电的方式。它 与火力发电极其相似，只 是以核反应堆及蒸汽发生 器来代替火力发电的锅炉， 以核裂变能代替矿物燃料 的化学能。
大亚湾核电站
风能
风能是指太阳辐射造成地球各 部分受热不均匀，引起各地温差和 气压不同，导致空气运动而产生的 能量。
利用风力机可将风能转换成电 能、机械能和热能等。风能利用的 主要形式有风力发电、风力提水、 风力致热以及风帆助航等。
反应堆
能实现大规模可控核裂变反应的装置称 为反应堆
反应堆是核电站的心脏，它是使原子核 裂变的链式反应能够有控制地持续进行 的装置，是利用核能的一种最重要的大 型设备。反应堆中有控制棒，它是操纵 反应堆，保证其安全的重要部件，它由 能强烈吸收中子的材料制成的，主要材 料有硼和铬。
核电站
英国的核能发电站
中国10m高度层的风能资源总储量为32.26亿kW， 其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿kW。
东南沿海及其附近岛屿是风能资源丰富地区，有效 风能密度大于或等于200W/m2的等值线平行于海岸线； 沿海岛屿有效风能密度在300W/m2以上，全年中风速 大于或等于3m/s的时数约为7000～8000h，大于或 等于6m/s的时数为4000h。
01n
➢由于核聚变的核燃料丰富，释放的能量大，聚变 中的氢及聚变反应生成的氦都对环境无害，因此尽 快地实现可控热核反应仍是21世纪科学家奋斗的目 标。
聚变的概念和原理
核反应方程：
2 1
H
3 1
H
4 2
He
1 0
nBaidu Nhomakorabea
氘氚
氦 中子
世界核能利用现状
➢前苏联，第一座核电站 ➢20世纪70年代，核电发展高潮 ➢由于核电站事故，它从世界发展最快的能 源沦为发展最慢的能源 1979美国三里岛事件，1986前苏联切尔诺贝 利核电站事件 ➢核电发展停滞，已带来严重的负面影响
北京延庆八达岭太阳能热发电站
奥运会沙滩排球场馆55KW并网发电系统
奥运村太阳能热水系统
水能
水能的主要利用形式 是发电，水电站总容量 在5万kw以下的为小型水 电站；5万—25万kw的为 中型水电站；25万kw以 上的为大型水电站。
三峡水电站
核能
核能是指由于原子核 内部结构发生变化而释放 出的能量，主要用于发电。
新疆北部、内蒙古、甘肃北部也是中国风能资源丰富 地区，有效风能密度为200～300W/m2，全年中风速 大于或等于3m/s的时数为5000h以上，全年中风速大 于或等于6m/s的时数为3000h以上。
风电的优势
风力发电是一种干净的自然能源，没有常规能源 （如煤电，油电）与核电会造成环境污染的问题。
例如：纯铀自发裂变的半衰期约为45亿年
感生裂变是重核受到其他粒子（主要是中子） 轰击时裂变成两块质量略有不同的较轻的核， 同时释放出能量和中子。
重核裂变
中10n子+
23952U
铀
→
93 38
Sr
锶
+
93 54
Xe
氙
+
2 10n+能量
中子
1千克铀核发生裂变时，放出的能量相当于燃烧 2700吨标准煤。核电站中使用的主要是铀核裂变。
风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达 95%以上，已是一种安全可靠的能源。
风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电， 低于油电与核电，若计及煤电的环境保护与交通运 输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。
风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周， 从土建、安装到投产，只需半年至一年时间，是煤 电、核电无可比拟的。
到2020年，除雅鲁藏布江、怒江、金沙江上 游、澜沧江上游外，其他水电基地的水电资源 将基本开发完毕。
一般认为，到2050年我国可开发的水电资源 将基本开发完毕。综合考虑改变能源结构、减 轻温室气体排放的需求和考虑移民、淹没耕地、 保护生态环境的限制，可以开发4 亿kW。
中国可再生能源的开发现状——以水电为主
可分为水热型、地压型、 干热岩型和岩浆型4大类；
按温度高低可分为高温型 (>150℃)、中温型(90—149℃) 和低温型(<89℃)。
地热能的利用方式主要有 地热发电和地热直接利用两大 类。
冰岛雷克雅莫地热能电厂
海洋能
海洋能：海洋能是依附在海 水中的可再生能源，海洋通 过各种物理过程接收、储存 和散发能量，这些能量以潮 汐、波浪、温度差、盐度梯 度、海流等形式存在于海洋 之中。
风车：陆地
荷兰是世界上发展 风车最早的国家， 因为地势有利。地 势低洼，风力强劲。
我国风能资源
中国幅员辽阔，海岸线长，风能资源 比较丰富。风能资源总储量约32.26亿kW， 可开发和利用的陆地上风能储量有2.5亿 kW。海上可开发和利用的风能储量有7.5 亿kW。
中国风能资源主要分布在东南沿海及 其岛屿风能丰富带、北部地区风能较丰富 带、内陆局部风能丰富区和海上风能丰富 区。
1、移民 2、大坝的淹没、阻隔、 径流调节对生物资源、生 物多样性、景观多样性等 方面的影响 3、区域发展规划、流域 综合规划与水电开发规划 的协调
新能源
核能
核能
核能是蕴藏在原子核内 部的能量，它可以通过 核裂变和核聚变反应释 放出来。 核裂变是将重核分裂成 两个或多个中等质量的 原子核。
核聚变是将几个轻核聚 合成一个较重的原子核。
投资规模灵活，有多少钱装多少机。
风电的劣势
选址时对自然环境（风速）要求较高；风场 占地面积大；风力大的地区通常人口稀少， 离电力负荷中心较远，对电网输送要求较高。
出力不稳定，利用小时数低（通常为2000小 时/年左右），通常认为风力发电量占电网总 电量的比重不能过高（10－20%）。
我国核能发展的历史
1964.10 试爆原子弹 1967.06 试爆氢弹 1971.10 核子潜艇下水 1980. 以军事技术为基础，发展核电
我国核电发展的背景
带动工业发展
支持沿海经济发展
燃煤无法利用—铁路不足
电网无法支应—缺乏电网
解决空气污染，避免破坏生态平衡
煤、石油及天然气是珍贵化工原料—长远考虑
新能源和可再生能源
新能源和可再生能源
可再生能源是可以循环往复、持续再生利 用的能源。《中华人民共和国可再生能源法》 规定，可再生能源是指风能、太阳能、生物质 能、地热能、水能、海洋能等非化石能源。
新能源是相对于常规能源而言的，指在新 的材料和技术基础上，采用新的利用方式的能 源。目前通常所指可再生能源和核聚变能。
1999瑞典核电47%，关闭核电站，向丹麦燃煤电厂 购电，电费上涨，西欧二氧化碳排放总量超标
➢亚洲核电发展方兴未艾
从20世纪50年代以来，美国、法国、 比利时、德国、英国、日本加拿大等发 达国家都建造了大量核电站，核电站发 出的电量已占世界总发电量的16%，其 中法国核电站的发电量已占该国总发电 量的75%，在这些国家，核电的发电成 本已经低于煤电。
我国的核工业已也已有40多年发展历史， 建立了从地 质勘察、采矿到元件加工、后处理等相当完整的核燃料循 环体系，已建成多种类型的核反应堆并有多年的安全管理 和运行经验，拥有一支专业齐全、技术过硬的队伍。核电 站的建设和运行是一项复杂的技术。我国目前已经能够设 计、建造和运行自己的核电站。
秦山核电站
世界上最大的潮汐涡轮机
可再生能源
水能
中国可再生能源的开发现状——以水电为主
中国有多少水能资源？
水能资源是我国最丰富的能源资源。季 风区充沛的雨量和高山峻岭间的大落差形 成巨大的水能。
21世纪初复查的数字是：中国大陆部分 水电的理论蕴藏容量为6.94亿kW，年电 量为6.08万亿kWh，其中技术可开发容量 为5.4亿kW，年发电量为2.47万亿kWh， 列世界之冠。
原子弹爆炸
核燃料
核裂变的核燃料：铀235、铀238、钚239
核聚变的核燃料： 氘（重氢）、氚（超重氢）
物质——元素——原子——原子核、电子
原子核——质子（正电）、中子（不带电）
原子的质量主要集中在核上
同位素：质子数相同而中子数不同的元素
例如：氕
11H
,
氘
2 1
H
,
氚3 1
H
核能的来源
原子能——原子核能——核能 由于原子核变化而释放出的能量
核裂变
➢连续不断的核裂变过程称之 为链式反应
➢控制中子数的多寡就能控制
链式反应的强弱
➢控制中子数的常用方法是：
分裂碎片
U 235
用善于吸收中子的材料制成控 中子 中子
U 235
制棒，并提高控制棒位置的移
中子
动来控制维持链式反应的中子
U 235
分裂碎片
数目
➢铬、硼等材料吸收中子能量 强，常用来制作控制棒
太阳能
太阳能是太阳以电磁能的形式发射、传播或接受的辐射 能，是一种清洁安全、可再生的绿色能源，取之不尽、用之 不竭。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，假如把 地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率为5%，每年发电 量相当于世界上能耗的40倍。
太阳能利用技术主要分为光热应用和光伏应用，太阳能 光热应用技术包括太阳能热水系统、太阳能采暖（制冷）系 统、太阳能热发电技术等；太阳能光伏应用技术包括太阳能 离网发电系统和并网发电系统。
U 235
U 235
U 235 U 235
U 235 U 235
U 235
U 235
核聚变（热核反应）
➢在几千万度的超高温下，轻核才有足够的动能去 克服静电斥力而发生持续的核聚变。
➢原子序数越小，质子数越少，聚合所需的动能
（即温度）就越低。最有希望的聚合反应是氘和氚
的反应：
2 1
H
13H
4 2
He