新能源与可再生能源应用理论技术 1.绪论
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新能源与可再生能源 应用理论技术
新能源技术
• 参考教材： • 新能源与可再生能源技术（第2版）， • 李传统 主编，东南大学出版社，2012 • 学时数：36 • 课程性质：非学位课 • 考核方式：平时成绩+期末考试 • 主讲教师： • E-mail: • 手机：
一次能源和二次能源
• 一次能源（primary energy sources ） 自然界中 以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。 又称天然能源。包括化石燃料（如原煤、原油、 天然气等）、核燃料、生物质能、水能、风能、 太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。
• 希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰 奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史》 ， 其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000 年前已开始用煤加热。
南京秦淮河雾霾天气，2013.4李传统摄
新能源与可再生能源应用理论技术
• 1.绪论 • 2.新能源与可再生能源应用的基础理论 • 3. 太阳能 • 4. 风能 • 5.地热能
• 宋代沈括（公元1031－1095年，钱塘人）。晚年 在镇江梦溪园著《梦溪笔谈》，不但提出“石油” 这一名称，而且认为石油“生于北际沙石之中”， “与泉水相杂，惘惘而出”，并预言“石油至多， 生于地中无穷”， “此物后必大行于世”。
• 南宋陆游（1125~1210，绍兴人）在《老学庵笔记》 中写道：“烛出延安，予在南郑数见之，其坚如石， 照席极明，亦有泪如蜡而烟浓，能薰污帷幕衣服。” 可知那时延安人已使用含蜡极高的固态石油了。
1.1 新能源技术研究的内容
1、新能源技术的涵义 2、新能源技术的基础理论 3、新能源技术的工艺流程 4、新能源技术的商业化应用技术 5、新能源技术的相关内容
1、新能源技术的涵义
• 新能源技术的定义：有别于现有能源技术、 对环境友好的能源技术
• 新能源技术的范畴：太阳能、风能、地热 能、海洋能、生物质能、氢能、天然气水 合物、小水电、洁净煤技术等
• 发现天然气：
• 我国最早在《易经》睽卦中有“上火下泽”、 “泽中有火”等，即天然气在湖沼水面上逸出火 苗。
• 发现石油：
• 东汉班固（公元32~92年，扶风人）所著《汉书•地 理志》中有“高奴有洧（wei3）水可燃”。高奴县 在今延安东的延长县一带，洧水是延河的一条支流。
• 北魏郦道元（？~公元527年，涿州人）在其《水经 注》中记述：“高奴县有洧水，肥可燃。水上有肥， 可接取用之。”这里 “肥”即石油。
• 6.海洋能
• 7.生物质能 • 8. 氢能 • 9.天然气水合物 • 10.洁净煤技术 • 11.核能 • 12.新能源与可持续发展
1. 绪论
• 1.1 新能源技术研究的内容 • 1.2 新能源技术的发展过程 • 1.3 新能源技术的发展动力 • 1.4 新能源技术的现状 • 1.5 新能源技术的发展趋势 • 1.6 中国新能源技术现状和发展趋势
4、新能源技术的工艺流程
• 单一工艺流程和复合工艺流程 • 对工艺流程的要求： a、提高能量的转化率 b、能量利用的合理性 c、能量转换系统对环境的友好性 d、能量转换系统商业化的可行性
5、新能源技术的基础理论
• 能量转换的理论（热力学、能量的分级利用） • 能量转换系统的优化理论（优化理论与能量分
4、实现能源、环境和经济的协调与可持续发 展： 为最合理的模式。
1.3 新能源技术的发展动力
1、对能量需求增长
1990年全世界115亿吨标煤，中国9.8亿; 2007年，全球158.56亿吨标煤。其中美国33.73亿吨标煤； 中国26.62亿吨标煤。 2009年中国能源消费折合成标准油为21．46亿吨，人均 消费能源1.61吨标准油。美国能源消费总量23．82亿吨标 准油。(标准油10000kcal/kg，标准煤7000kcal/kg) 2010年中国消耗电量同比增长14.6%，达到4.19万亿千瓦 时。一次能源生产总量达到29.6亿吨标准煤，较2006年提 高27.5％。2011年一次能源消费量35.8亿吨。 如果，我国能源消费保持本世纪以来平均8.9%的增速，则 2020年中国的能源消耗将达近80亿吨标煤，占目前世界 能源消费总量的一半以上。
• 《元一统志》记载：“石油，延长县南，迎河有凿 开石油一井，其油可燃，兼治六畜疥癣，岁纳壹佰 壹拾斤。又延川县西北八十里永平村有一井，岁办 四百斤，入路之延丰库。”这是史料记载的全球最 早的采油井。
• 清光绪二十一年(1895)，德国人来延长调查石油。 光绪三十年(1904)年ll月，陕西巡抚曹鸿勋奏请试办 延长石油矿，得旨允准；翌年创办延长石油官厂。
• 光绪三十三年(1907)，请日本技师在延长县西门外 勘定延一井，获得工业油流，为中国第一口油井。 用小铜釜提炼原油，每日可得灯油l2.5公斤，中国 炼油工业由此萌芽。
• 发现煤炭：
• 辽宁省新乐古文化遗址(沈阳于洪区，距今约4000 年)中，就发现有煤制工艺品 。河南巩义市也发现 有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤 为石涅，魏晋时称煤为石墨或石炭 。明代李时珍 的《本草纲目》首次使用煤这一名称。
Forms of Ocean Energy
水电站
地热发电厂
辽宁红沿河核电站，总容量6台百万千瓦级CPR1000第三 代核电机组，总投资650亿元，年利税约60亿元，2013年 2月17日第一台机组并网发电
Leabharlann Baidu 3、新能源技术的相关内容
• 新材料 • 计算机技术 • 机电一体化 • 测试技术 • 控制技术 • 通讯技术 • 环保技术
2、新能源技术的商业化应用技术
• 分散固定供能系统 家庭、民用建筑、热电冷多联供系统
• 分散移动供能系统（太阳能、燃料电池） 汽车、火车、潜艇、宇航、野战装备（坦 克、宿营设备）
太阳能电池发电原理图
多晶硅太阳电池生产过程
北京市大兴区50千瓦大型屋顶光伏并网示范电站
风 力 发 电 原 理 示 意 图
• 二次能源（secondary energy sources ）是指由 一次能源经过加工转换以后得到的能源，如电能、 蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、 酒精、沼气、氢气和焦炭等。
• 钻木取火：
• 遂明国,，不识四时昼夜，有火树名遂木，屈盘万 顷 。后世有圣人，游日月之外，至于其国，息此 树下。有鸟若鸹 ，吸树则灿然火出。圣人感焉， 因用小枝钻火，号燧人。
级利用相结合）
• 能量转换系统的控制理论（不同能量转换系统
的控制理论模型）
1.2 新能源技术的发展过程
1、实现能量转换： 以获得能量为主要目的， 对环境及资源的有效利用关注不够；
2、实现能量转换与资源化： 获取能量和有 效利用资源相结合，开始注重环境保护；
3、注重能量利用与环境保护： 能量合理利 用与环境保护同样重要，有时以环境保护 为主；
新能源技术
• 参考教材： • 新能源与可再生能源技术（第2版）， • 李传统 主编，东南大学出版社，2012 • 学时数：36 • 课程性质：非学位课 • 考核方式：平时成绩+期末考试 • 主讲教师： • E-mail: • 手机：
一次能源和二次能源
• 一次能源（primary energy sources ） 自然界中 以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。 又称天然能源。包括化石燃料（如原煤、原油、 天然气等）、核燃料、生物质能、水能、风能、 太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。
• 希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰 奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有 《石史》 ， 其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000 年前已开始用煤加热。
南京秦淮河雾霾天气，2013.4李传统摄
新能源与可再生能源应用理论技术
• 1.绪论 • 2.新能源与可再生能源应用的基础理论 • 3. 太阳能 • 4. 风能 • 5.地热能
• 宋代沈括（公元1031－1095年，钱塘人）。晚年 在镇江梦溪园著《梦溪笔谈》，不但提出“石油” 这一名称，而且认为石油“生于北际沙石之中”， “与泉水相杂，惘惘而出”，并预言“石油至多， 生于地中无穷”， “此物后必大行于世”。
• 南宋陆游（1125~1210，绍兴人）在《老学庵笔记》 中写道：“烛出延安，予在南郑数见之，其坚如石， 照席极明，亦有泪如蜡而烟浓，能薰污帷幕衣服。” 可知那时延安人已使用含蜡极高的固态石油了。
1.1 新能源技术研究的内容
1、新能源技术的涵义 2、新能源技术的基础理论 3、新能源技术的工艺流程 4、新能源技术的商业化应用技术 5、新能源技术的相关内容
1、新能源技术的涵义
• 新能源技术的定义：有别于现有能源技术、 对环境友好的能源技术
• 新能源技术的范畴：太阳能、风能、地热 能、海洋能、生物质能、氢能、天然气水 合物、小水电、洁净煤技术等
• 发现天然气：
• 我国最早在《易经》睽卦中有“上火下泽”、 “泽中有火”等，即天然气在湖沼水面上逸出火 苗。
• 发现石油：
• 东汉班固（公元32~92年，扶风人）所著《汉书•地 理志》中有“高奴有洧（wei3）水可燃”。高奴县 在今延安东的延长县一带，洧水是延河的一条支流。
• 北魏郦道元（？~公元527年，涿州人）在其《水经 注》中记述：“高奴县有洧水，肥可燃。水上有肥， 可接取用之。”这里 “肥”即石油。
• 6.海洋能
• 7.生物质能 • 8. 氢能 • 9.天然气水合物 • 10.洁净煤技术 • 11.核能 • 12.新能源与可持续发展
1. 绪论
• 1.1 新能源技术研究的内容 • 1.2 新能源技术的发展过程 • 1.3 新能源技术的发展动力 • 1.4 新能源技术的现状 • 1.5 新能源技术的发展趋势 • 1.6 中国新能源技术现状和发展趋势
4、新能源技术的工艺流程
• 单一工艺流程和复合工艺流程 • 对工艺流程的要求： a、提高能量的转化率 b、能量利用的合理性 c、能量转换系统对环境的友好性 d、能量转换系统商业化的可行性
5、新能源技术的基础理论
• 能量转换的理论（热力学、能量的分级利用） • 能量转换系统的优化理论（优化理论与能量分
4、实现能源、环境和经济的协调与可持续发 展： 为最合理的模式。
1.3 新能源技术的发展动力
1、对能量需求增长
1990年全世界115亿吨标煤，中国9.8亿; 2007年，全球158.56亿吨标煤。其中美国33.73亿吨标煤； 中国26.62亿吨标煤。 2009年中国能源消费折合成标准油为21．46亿吨，人均 消费能源1.61吨标准油。美国能源消费总量23．82亿吨标 准油。(标准油10000kcal/kg，标准煤7000kcal/kg) 2010年中国消耗电量同比增长14.6%，达到4.19万亿千瓦 时。一次能源生产总量达到29.6亿吨标准煤，较2006年提 高27.5％。2011年一次能源消费量35.8亿吨。 如果，我国能源消费保持本世纪以来平均8.9%的增速，则 2020年中国的能源消耗将达近80亿吨标煤，占目前世界 能源消费总量的一半以上。
• 《元一统志》记载：“石油，延长县南，迎河有凿 开石油一井，其油可燃，兼治六畜疥癣，岁纳壹佰 壹拾斤。又延川县西北八十里永平村有一井，岁办 四百斤，入路之延丰库。”这是史料记载的全球最 早的采油井。
• 清光绪二十一年(1895)，德国人来延长调查石油。 光绪三十年(1904)年ll月，陕西巡抚曹鸿勋奏请试办 延长石油矿，得旨允准；翌年创办延长石油官厂。
• 光绪三十三年(1907)，请日本技师在延长县西门外 勘定延一井，获得工业油流，为中国第一口油井。 用小铜釜提炼原油，每日可得灯油l2.5公斤，中国 炼油工业由此萌芽。
• 发现煤炭：
• 辽宁省新乐古文化遗址(沈阳于洪区，距今约4000 年)中，就发现有煤制工艺品 。河南巩义市也发现 有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤 为石涅，魏晋时称煤为石墨或石炭 。明代李时珍 的《本草纲目》首次使用煤这一名称。
Forms of Ocean Energy
水电站
地热发电厂
辽宁红沿河核电站，总容量6台百万千瓦级CPR1000第三 代核电机组，总投资650亿元，年利税约60亿元，2013年 2月17日第一台机组并网发电
Leabharlann Baidu 3、新能源技术的相关内容
• 新材料 • 计算机技术 • 机电一体化 • 测试技术 • 控制技术 • 通讯技术 • 环保技术
2、新能源技术的商业化应用技术
• 分散固定供能系统 家庭、民用建筑、热电冷多联供系统
• 分散移动供能系统（太阳能、燃料电池） 汽车、火车、潜艇、宇航、野战装备（坦 克、宿营设备）
太阳能电池发电原理图
多晶硅太阳电池生产过程
北京市大兴区50千瓦大型屋顶光伏并网示范电站
风 力 发 电 原 理 示 意 图
• 二次能源（secondary energy sources ）是指由 一次能源经过加工转换以后得到的能源，如电能、 蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、 酒精、沼气、氢气和焦炭等。
• 钻木取火：
• 遂明国,，不识四时昼夜，有火树名遂木，屈盘万 顷 。后世有圣人，游日月之外，至于其国，息此 树下。有鸟若鸹 ，吸树则灿然火出。圣人感焉， 因用小枝钻火，号燧人。
级利用相结合）
• 能量转换系统的控制理论（不同能量转换系统
的控制理论模型）
1.2 新能源技术的发展过程
1、实现能量转换： 以获得能量为主要目的， 对环境及资源的有效利用关注不够；
2、实现能量转换与资源化： 获取能量和有 效利用资源相结合，开始注重环境保护；
3、注重能量利用与环境保护： 能量合理利 用与环境保护同样重要，有时以环境保护 为主；