新能源发电技术

新能源与分布式发电
能源概述
(2)常规能源与新能源（ 发展应用状况） (2)常规能源与新能源（按发展应用状况） 常规能源与新能源
常规能源是指在当前的技术水平和利用条件下， 常规能源是指在当前的技术水平和利用条件下，已被人们广泛 是指在当前的技术水平和利用条件下 应用了较长时间的能源， 应用了较长时间的能源， 现阶段主要是指煤炭 石油、天然气、水能、 煤炭、 裂变） 现阶段主要是指煤炭、石油、天然气、水能、核（裂变）能。 这类能源，使用较普遍，技术较成熟。 这类能源，使用较普遍，技术较成熟。 新能源是指由于技术、经济或能源品质等因素而未能大规模使 新能源是指由于技术、 是指由于技术 用的能源， 用的能源， 太阳能、风能、海洋能、地热、生物质、氢能等 如太阳能、风能、海洋能、地热、生物质、氢能等。 这类能源，已经开始或即将被人们推广利用， 这类能源，已经开始或即将被人们推广利用，但目前还没有被 大规模使用，有的甚至还处于研发或试用阶段。 大规模使用，有的甚至还处于研发或试用阶段。
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能源概述
§1.1 能源利用的历史
(3)石油 (3)石油 人类很早就发现了石油， 汉书》 梦溪笔谈》有描述。 人类很早就发现了石油，《汉书》、《梦溪笔谈》有描述。 直到19世纪 石油工业才逐渐兴起。 世纪， 直到 世纪，石油工业才逐渐兴起。1854年，美国宾夕法 年 世界上第一口油井， 尼亚州打出了世界上第一口油井 是现代石油工业的开端。 尼亚州打出了世界上第一口油井，是现代石油工业的开端。 1886年德国人本茨和戴姆勒研制出第一辆以汽油为燃料、 年德国人本茨和戴姆勒研制出第一辆以汽油为燃料 年德国人本茨和戴姆勒研制出第一辆以汽油为燃料、 由内燃机驱动的汽车，进入大规模使用石油的汽车时代 汽车时代。 由内燃机驱动的汽车，进入大规模使用石油的汽车时代。 石油和天然气逐渐取代煤炭， 石油和天然气逐渐取代煤炭，在世界能源消费构成中占据 主要地位。 主要地位。 1965年，在世界能源消费结构中，石油首次超过煤炭占居 年 在世界能源消费结构中，石油首次超过煤炭占居 首位，成为第三代主体能源。 首位，成为第三代主体能源。到1979年，石油所占的比重 年 达到54%，相当于煤炭的三倍。 达到 ，相当于煤炭的三倍。
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一次能源的来源
自然界中一次能源的初始来源，大致有三种情况： 自然界中一次能源的初始来源，大致有三种情况： 来自地球以外天体（主要是太阳）的能量， ① 来自地球以外天体（主要是太阳）的能量，例如能以光和 热的形式直接利用的太阳能， 热的形式直接利用的太阳能，以化石或生物体等物质形式存 储的能量，以风、水流、波浪等形式体现的能量； 储的能量，以风、水流、波浪等形式体现的能量； ② 来自地球内部的能源，主要是核能和地热能； 来自地球内部的能源，主要是核能和地热能； 地球与其他天体相互作用产生的能量，例如月亮、 ③ 地球与其他天体相互作用产生的能量，例如月亮、太阳引 力变化形成的海洋潮汐能。 力变化形成的海洋潮汐能。
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第1讲 能源概述
制作： 制作：朱永强 丁泽俊
能源概述
§1 能源概述
关注的问题 什么是能源？ 什么是能源？ 能源有哪些类型？ 能源有哪些类型？ 怎么评价能源的优劣？ 怎么评价能源的优劣？ 人类面临着什么样的能源和环境问题？ 人类面临着什么样的能源和环境问题？ 新能源利用可以发展起来吗？ 新能源利用可以发展起来吗？ 教学目标 了解能源的概念和评价方法， 了解能源的概念和评价方法， 掌握能源的分类方法和常见类型， 掌握能源的分类方法和常见类型， 了解能源危机与环境问题； 了解能源危机与环境问题； 理解新能源发展的重要意义。 理解新能源发展的重要意义。
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(3)非再生能源和可再生能源（ 循环恢复能力） (3)非再生能源和可再生能源（按循环恢复能力） 非再生能源和可再生能源
非再生能源，也叫不可再生能源，用完后不可重新生成（ 非再生能源，也叫不可再生能源，用完后不可重新生成（至少 不可再生能源 在短期内无法恢复），总有枯竭的一天。 ），总有枯竭的一天 在短期内无法恢复），总有枯竭的一天。 如化石燃料和核燃料均为非再生能源。据估计，按照现有的探 化石燃料和核燃料均为非再生能源。据估计， 均为非再生能源 最多还可使用几百年。 明储量和开采程度，地球上的化石燃料最多还可使用几百年 明储量和开采程度，地球上的化石燃料最多还可使用几百年。 可再生能源，可以循环使用，能够有规律地不断得到补充，没 可再生能源，可以循环使用，能够有规律地不断得到补充， 有使用期限，也不会因长期使用而减少。 有使用期限，也不会因长期使用而减少。 如太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和生物质能， 如太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和生物质能，均为可 再生能源。 再生能源。
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§1.1 能源利用的历史
最广泛的利用方式
电能
最成熟的利用方式
热能
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§1.2 能源的概念
§1.2.1 资源和能源
——资源 资源—— 资源 在一定时期和地点，在一定条件下具有开发价值 能够满足或 具有开发价值、 在一定时期和地点，在一定条件下具有开发价值、能够满足或 当前和未来生存和生活状况 提高人类当前和未来生存和生活状况的自然因素和条件， 提高人类当前和未来生存和生活状况的自然因素和条件， 称为自然资源 有时简称资源 自然资源， 资源。 称为自然资源，有时简称资源。 包括气候资源、水资源、矿物资源、生物资源、能源，等等。 包括气候资源、水资源、矿物资源、生物资源、能源，等等。 ——能源 能源—— 能源 能源就是能够向人类提供某种形式能量的自然资源， 就是能够向人类提供某种形式能量 能源就是能够向人类提供某种形式能量的自然资源， 包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等， 包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等， 通过适当的转换手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量 手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量。 通过适当的转换手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量。 例如煤和石油等化石能源燃烧时提供热能， 例如煤和石油等化石能源燃烧时提供热能，流水和风力可以提 供机械能，太阳的辐射可转化为热能或电能。 供机械能，太阳的辐射可转化为热能或电能。
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§1.1 能源利用的历史
(4)电力 (4)电力 1881年，美国建成世界上第一个发电站，同时还研制出电 第一个发电站， 年 美国建成世界上第一个发电站 灯等实用的用电设备。 灯等实用的用电设备。 从此以后，电力的应用领域越来越广， 从此以后，电力的应用领域越来越广，发展规模也越来越 人类社会逐步进入电气化时代 电气化时代。 大，人类社会逐步进入电气化时代。 石油、煤炭、天然气等化石燃料被转换成更加便于输送和 石油、煤炭、天然气等化石燃料被转换成更加便于输送和 利用的电能，进一步推动工业革命， 利用的电能，进一步推动工业革命，带来了巨大的技术进 步。
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§1.1 能源利用的历史
人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 几个发展阶段 (1)天然能源的原始利用 (1)天然能源的原始利用 几十万年以前人类学会了用火 在漫长的岁月里， 用火， 几十万年以前人类学会了用火，在漫长的岁月里，一直以 柴草为生活能量的主要来源 燃火用于烧饭 取暖和照明。 为生活能量的主要来源， 烧饭、 柴草为生活能量的主要来源，燃火用于烧饭、取暖和照明。 后来逐渐学会将畜力 风力、水力等自然动力用于生产和 畜力、 后来逐渐学会将畜力、风力、水力等自然动力用于生产和 交通运输。 交通运输。 这种初级形式的能源利用直到19世纪中期都没有太大突破。 这种初级形式的能源利用直到 世纪中期都没有太大突破。 世纪中期都没有太大突破 年的世界能源消费结构中， 在1860年的世界能源消费结构中，薪柴和农作物秸秆仍占 能源消费总量的73.8%。 能源消费总量的 。
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§1.2.2 能源的分类
能源种类很多，通常按其形态特征或转换与应用的层次分类。 能源种类很多，通常按其形态特征或转换与应用的层次分类。
(1)一次能源和二次能源（按形成条件） (1)一次能源和二次能源（ 形成条件） 一次能源和二次能源
以天然形态存在于在自然界中，可直接取得而不需改变其基本 天然形态存在于在自然界中， 直接取得而 于在自然界中 的能源， 一次能源。 形态的能源 称为一次能源 形态的能源，称为一次能源。 简单说，一次能源就是自然界中现成存在的天然能源。如煤炭、 简单说，一次能源就是自然界中现成存在的天然能源。如煤炭、 石油，及风能、地热能等。 石油，及风能、地热能等。 为了满足生产和生活的需要， 为了满足生产和生活的需要，有些能源通常需要经过加工进行 直接或间接的转换才能使用。由一次能源经加工转换 经加工转换而获得的 直接或间接的转换才能使用。由一次能源经加工转换而获得的 另一种形态的能源 称为二次能源 的能源， 二次能源。 另一种形态的能源，称为二次能源。 沼气、酒精、汽油，以及蒸汽、氢能等 电能是最重要的二 如沼气、酒精、汽油，以及蒸汽、氢能等。电能是最重要的二 次能源。 次能源。
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§1.1 能源利用的历史
(5)核能和可再生能源 (5)核能和可再生能源 1942年美国建立世界上第一座核反应堆， 建立世界上第一座核反应堆 年美国建立世界上第一座核反应堆， 1954年前苏联建成世界第一座发电的反应堆并正式启用， 建成世界第一座发电的反应堆并正式启用， 年前苏联建成世界第一座发电的反应堆并正式启用 1956年美国的核电站投入运行， 投入运行， 年美国的核电站投入运行 核能利用迅速发展起来，在世界能源结构中占据重要位置。 核能利用迅速发展起来，在世界能源结构中占据重要位置。 世纪90年代 到20世纪 年代，核能发电所提供的电力占全世界发电总 世纪 年代，核能发电所提供的电力占全世界发电总 量的17%左右。 左右。 量的 左右 进入21世纪以来 太阳能、风能、海洋能、生物质能等可 世纪以来， 进入 世纪以来，太阳能、风能、海洋能、生物质能等可 再生新能源发展很快，并且逐渐走向成熟和规模化， 再生新能源发展很快，并且逐渐走向成熟和规模化，所占 的比重也有望大幅度提高， 的比重也有望大幅度提高，为人类解决能源和环保问题开 辟了新的天地 。
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(2)常规能源与新能源（ 发展应用状况） (2)常规能源与新能源（按发展应用状况） 常规能源与新能源
常规能源和新能源的分类是相对的，不同历史时期会变化， 常规能源和新能源的分类是相对的，不同历史时期会变化，这 分类是相对的 取决于应用历史和使用规模。 取决于应用历史和使用规模。 例如在1950年代，核(裂变 能属于新能源，现在有些国家已把 年代， 裂变 能属于新能源， 裂变)能属于新能源 例如在 年代 它被归为常规能源。 它被归为常规能源。 有些能源虽然应用的历史很长，但正经历着利用方式的变革， 有些能源虽然应用的历史很长，但正经历着利用方式的变革， 而那些较有发展前途的新型应用方式尚不成熟或规模还小， 而那些较有发展前途的新型应用方式尚不成熟或规模还小，也 被归为新能源，例如太阳能、风能。 被归为新能源，例如太阳能、风能。 在中国，新能源指除常规化石能源和大中型水力发电、 在中国，新能源指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变 常规化石能源 之外的一次能源。 发电之外的一次能源 发电之外的一次能源。
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能源概述
§1.1 能源利用的历史
人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 几个发展阶段 (2)煤炭 (2)煤炭 2000多年以前人类就知道煤炭可以作为燃料。 多年以前人类就知道煤炭可以作为燃料。 多年以前人类就知道煤炭可以作为燃料 14世纪的中国、17世纪的英国采煤业都已相当发达，但煤 世纪的中国、 世纪的英国采煤业都已相当发达 世纪的英国采煤业都已相当发达， 世纪的中国 炭长期未能在世界能源消费结构中占据主导地位。 炭长期未能在世界能源消费结构中占据主导地位。 18世纪 年代，英国的瓦特发明以煤炭作燃料的蒸汽机。 世纪70年代 蒸汽机。 世纪 年代，英国的瓦特发明以煤炭作燃料的蒸汽机 蒸汽机的广泛应用使煤炭迅速成为第二代主体能源。 蒸汽机的广泛应用使煤炭迅速成为第二代主体能源。 第二代主体能源 煤炭在世界一次能源消费结构中所占的比重，从1860年的 煤炭在世界一次能源消费结构中所占的比重， 年的 25％，上升到 年的62％ ％ 上升到1920年的 ％。 年的