新能源技术

新能源技术2020年4月26日星期日汽车排长队等加油2020年4月26日星期日一、世界能源的现状1、目前世界能源主要取自于化石能源（石油、天然气与煤炭）；2、随着社会经济的发展，对能源的需求也日益增长。2010年全球能源需求量达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨当量，2025年则达到136.50亿吨当量，平均年增率为2%；2020年4月26日星期日3、目前世界的化石能源岌岌可危：截止到2003年底，全球剩余的石油已探明的可开采量为1565.8亿吨，如果，以后没有发现新的蕴藏量可观的油田的话，估计到2040年，最多到2050年就要用完；而天然气估计可以用到2050年，加上可能再发现的天然气田,最2020年4月26日星期日多用到2090年；煤炭的情况好一些，估计可以再用200年甚至300年。综上所述，到本世纪末，除煤炭外,其它的化石能源就要开采殆尽！“能源危机”之说绝不是危言耸听！2020年4月26日星期日4、与此同时，化石能源的碳排放带来的环境污染也日趋严重，减排任务相当艰巨！2009年12月18日在哥本哈根召开的世界气候会议的主要议题是，工业化国家减少温室气体的排放目标与帮助发展中国家适应气候的变迁。由于欧美等发达国家的消极态度，最后没有达成实质性协议。可见，世界性的减排、低碳之路任重而道远！2020年4月26日星期日大气污染，触目惊心！一、能源的概述能源能的形式：——凡是能够提供某种形式能量的物质，或是物质的运动，统称为能源。机械能、声能、光能、电能、磁能、化学能、生物能…世界能源结构的演变柴草时期（从火的发现——18世纪中叶）煤炭时期（18世纪中叶——20世纪中叶）石油时期（20世纪中叶至今）能源问题世界能源消耗仍以化石燃料为主，而化石燃料储量有限。（见教材表3-3）而随着世界人口的不断增加，能源紧缺的时期将会提前来。能源分类一次能源二次能源第三类能源第二类能源新能源常规能源可再生能源非可再生能源按照能源转换和传递方式分类按照能源的性质分类按照利用能源的技术状况分类按照能源的形成和来源分类第一类能源二、能源的分类按照能源转换和传递方式分类一次能源如:煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、沼气、太阳能、核能、潮汐能、地热能……二次能源如:汽油、煤气、焦炭、蒸汽、电能、氢能、酒精、热水……按照能源的性质分类非可再生能源：如:煤、石油、天然气、核能…可再生能源：如：太阳能、生物能、水能、风能、地热能、潮汐能、波浪能…按照利用能源的技术状况分类常规能源可再生能源——水能、生物能非可再生能源——煤炭、石油、天然气新能源可再生能源——太阳能、风能、地热能、潮汐能、波浪能非可再生能源——核能按照能源的形成和来源分类第一类能源：来自地球以外天体的能量太阳能、风能、水能、波浪能、煤、石油、天然气、生物能第二类能源：来自地球本身的能量核能、地热、温泉第三类能源：来自天体间的引力能潮汐能三、新能源核能太阳能地热能风能海洋能生物能氢能1、核能原子核结构发生变化时释放出的能量——统称为核能，也称为原子能。[视频]瓶子里的巨人n+U→Sr+Xe+2n+能量10235929338935410中子铀锶氙中子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。⑴核能产生的原理重核裂变轻核聚变两个较轻原子核，聚合成一个较重的原子核nHeHH01241312+能量氘氚氦中子原子核聚变时，放出的能量比核裂变时还要大。但氢弹中的核聚变目前人们还无法控制。科学家们正在研究可控制的核聚变，以造福人类。聚变的概念和原理核反应方程：nHeHH01241312氘氚氦中子⑵链式反应浓缩铀慢中子铀块的体积必须足够大(临界体积)产生链式反应的条件：铀与原子能原子弹爆炸世界第一颗氢弹——麦克“麦克”爆炸成功我国第一颗氢弹爆炸生成的蘑菇云⑶核反应堆核反应堆是可控的链式反应装置，它能使核能平稳释放。核反应堆主要由核燃料、减速剂、控制调节系统、冷却系统和防护层组成。[视频]核能与核技术核燃料：天然铀或浓缩铀制成的铀棒减速剂：使快中子变成慢中子，通常用石墨、重水或普通水控制棒：调节中子的数量，从而控制反应速度，通常用镉棒冷却剂：保证反应堆在一定温度下运行，通常用水、液态金属钠、空气等流体⑷核电站1954年，前苏联建成世界上第一座核电站；现在世界上有30多个国家的400多座核电站在运行，占世界总电力的20%左右；中国核电建设已有20年的历史，截至目前中国共有核电站8座，共有15台机组，其中已建成运行的9台，正在建造的两台，已报送国务院并得到批准近期将开工的4台。[视频]崛起的新能源－－核电压水堆核电站工作原理大亚湾核电站全景图秦山核电站全景电站反应堆换料电站反应堆控制棒秦山核电站主控制室一般来说，如果防范措施得当，核电站是很安全的。历史上曾发生过两次核电站核泄露事故：一次是1979年3月18日，美国三里岛核电站堆芯熔毁；另一次是1986年4月26日，前苏联切尔诺贝利核电站4号反应堆发生爆炸。核电站的安全性核能利用的前景核电站最先使用的是铀-235，以后扩展到铀-238、钍-232，它们在地壳中蕴藏量巨大，如果全部利用可供人类用上几千年。海水中含有大量的氘，因此科学家正在研究解决从海水中提取氘作为核动力，使海水中的全部核能释放出来，足够人类用上百亿年。所以说核能是一种理想的新能源。核聚变能源开发2、太阳能地球上可以直接接受并利用的太阳辐射能。[视频]太阳能介绍太阳能特点太阳能取之不尽，用之不竭；太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染；太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有2/3的地区可以较好利用太阳能资源；太阳能能流密度低、其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。直接利用太阳辐射能的方式光—热转换光—电转换光—化学转换2020年4月26日星期日二、解决能源危机的办法解决能源危机的办法：新能源的开发利用（开源）与节能（节流）1、新能源的开发利用（1）太阳能的开发利用太阳是一个十分巨大的能源,它送到地球的光功率就有2020年4月26日星期日12万TW（1TW（太瓦）=1MMW=1000000000000W）。与此相比，现在人类社会的总能耗约13TW，全世界发电装机容量不到4TW，都比太阳送到地球的光功率小得多。地球上的所有石油资源相应的能量．只相当太阳在一天半时间内供应给地球的光能。况且太阳的寿命至少是50亿年，对人类而言，太阳能是取2020年4月26日星期日之不尽用之不竭的；太阳能的利用主要有两种：①光热太阳能如太阳灶、太阳供热系统。遍及全国各地的屋顶太阳能热水器就是一种常见的太阳供热系统。我国是太阳能热水器生产量与销售量最大的国家；但从房屋的热水器安装率来说，以色列已达到2020年4月26日星期日80%，日本为11%，台湾也达到2.7%，...，我国仅在千分之几左右，可见，在我国太阳能热水器的推广应用潜力仍很大。2020年4月26日星期日屋顶上的太阳能热水器2020年4月26日星期日②光电太阳能如太阳能电池、太阳能热电站。利用太阳热能发电目前已成为全球风险投资的一个重点领域，其原理是通过聚光装置把太阳光线聚集在装有某种液体的管道或容器。借助太阳热能，液体被加热到一定温度，产生蒸汽然后驱动涡轮机发电，热能转化为电能。这种发电方式被人2020年4月26日星期日们称为太阳能热发电。由于太阳能热发电需要充足的太阳直接辐射才能保持一定的发电能力,因此沙漠是最理想的建厂选址地区。假若，在非洲的撒哈拉大沙漠1%的地面上铺设硅太阳能电池，就可以得到比现在全球所消耗的能源总量还要多得多！2020年4月26日星期日西班牙的太阳能电站2020年4月26日星期日上海鲜花港太阳能电站2020年4月26日星期日与传统的电厂相比，太阳能热电厂具有两大优势：（1）整个发电过程清洁，没有任何碳排放；（2）利用的是太阳能，无需任何燃料成本。太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比电池储存电能的成本低得多。举例来说，2020年4月26日星期日一个普通的保温瓶和一台笔记本电脑的电池所存储的能量相当，但显然电池的成本要高得多。能够将太阳热能储存，就意味着太阳能热电厂可以克服传统电厂发电可能中断的弊端。从1984到1990年，美国在加州莫哈夫沙漠地区相继建成九个槽式太阳能热电站。其发电功率分别为14MW、6×30MW和2×80MW。这组总2020年4月26日星期日功率354MW的电站建成后，一直向加州电网供电至今，累计供电12TWh，其中新装置的电效率已达30%。葡萄牙在阿马雷莱雅地区建造的一座太阳能光伏电站近日投入使用，其总装机容量达46兆瓦是目前世界上最大的太阳能光伏电站。发电能力能满足３万多户葡萄牙家庭的日常用电需求。2020年4月26日星期日葡萄牙阿马雷莱雅太阳能光伏电站光—热转换太阳能发电太阳能高温炉冶炼高温材料太阳能节能建筑太阳能海水谈化太阳池太阳能发电太阳能高温炉冶炼太阳炉的焦点利用新型太阳炉的高温熔化15mm的钢板利用新型太阳炉熔化钨板太阳能节能建筑太阳能海水谈化2020年4月26日星期日航天器上的太阳能电板2020年4月26日星期日上海世博会主体建筑屋顶上的太阳能装置2020年4月26日星期日太阳能路灯光—电转换太阳能电池太阳能光伏电站深圳园博园太阳能光伏并网电站2020年4月26日星期日优点太阳能发电被称为是理想的发电方式，只要有阳光，太阳能电池板上就能产生电流，直接把光能转换成电能没有传动部件，没有噪声，不经过任何中间步骤，所以发电过程中不会产生任何污染或者废弃物2020年4月26日星期日存在的问题（主要是成本）一盏太阳能庭院灯，大概要4000元，而一盏太阳能路灯，就要10000多元。一套3千瓦的太阳能发电系统，一次性投资高达18万元，按照目前的电价，这笔钱可以使用100多年。2020年4月26日星期日应用现状95%的出口在欧洲和美国今年德国世界杯足球赛的其中一个赛场，凯泽斯劳滕足球场，其屋顶是一个1兆瓦的太阳能光伏电站，这是目前世界最大的足球场太阳能屋顶发电工程，也是德国世界杯一个重要的绿色环保项目，这些太阳能电池板就是由中国公司提供的。2020年4月26日星期日国内光伏发电的市场发展比较迟缓，我们的产业目前靠国际市场拉动。2005年全世界总的太阳能电池生产量是1800兆瓦，中国这一年，生产了145.7兆瓦，大概是8%的样子.但是在国内的销售只有5兆瓦左右，所占比例不到4%，其余96%的太阳能电池出口到了国外市场。这就出现了一个产业和市场分离的现象。2020年4月26日星期日更严峻的问题是,根据德国的产业政策，到2007年底，德国所需的光伏电池和组件将有90%左右来自本国企业，引发本轮爆发式增长的市场大门将向中国企业逐渐关闭。2020年4月26日星期日德国太阳能发电的补贴价格是每度电不低于45.7欧分，安装在屋顶的太阳能电价则高于54欧分，太阳能发电的补贴价格超过普通电价10多倍。这样投资光伏电站，上网以后，大概在8到10年能够收回投资，而太阳能电池的使用时间至少在25年以上，那么剩下的时间就是完全赚钱了。国外经验:补贴2020年4月26日星期日2004年，德国的太阳能发电总装量达到了363兆瓦，2005年的安装量达到了870兆瓦，占世界装机总量的40%，成为世界上太阳能光伏发电发展最快的国家。按欧盟的规划，2010年之前，太阳能发电装机将达到3000兆瓦，然而照目前的速度，将远远突破这个目标。2020年4月26日星期日小结太阳能电池既不必消耗现有的矿物能源，又不污染环境，一看就知道是中国迫切需要的好东西。但是，拥有世界先进技术的中国太阳能电池企业，却墙里开花墙外香，遭遇到了守着金饭碗讨饭吃的尴尬。太阳能电池遭遇的尴尬表面上看因为它的成本过高，但这个理由经不起仔细推敲，欧洲人比我们还会打算盘，区别在于我们和欧洲人计算回报的方式不一样：我们在计算回报时只考虑了太阳能电池节省了多少电钱，但欧洲人把修复环境的代价也计算到了收益里面。3、地热能是来自地球深处的可再生