可再生能源發(fā)電技術(shù)1-綜述76張課件

要點(diǎn)能源相關(guān)概念能源利用歷史能源品質(zhì)可再生能源發(fā)展的必要性我國(guó)能源利用現(xiàn)狀要點(diǎn)能源相關(guān)概念1——自然資源（Resources）——在一定時(shí)期和地點(diǎn)，在一定條件下具有開(kāi)發(fā)價(jià)值、能夠滿足或提高人類(lèi)當(dāng)前和未來(lái)生存和生活狀況的自然因素和條件，稱(chēng)為自然資源，有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)資源包括氣候資源、水資源、礦物資源、生物資源、能源，等等——能源（Energy）——能源就是能夠向人類(lèi)提供某種形式能量（光、熱、動(dòng)力等）的自然資源，包括所有的燃料、流水、陽(yáng)光、地?zé)?、風(fēng)等通過(guò)適當(dāng)轉(zhuǎn)換手段可使其為人類(lèi)生產(chǎn)和生活提供所需的能量例如煤和石油等化石能源燃燒時(shí)提供熱能，流水和風(fēng)力可以提供機(jī)械能，太陽(yáng)的輻射可轉(zhuǎn)化為熱能或電能能源是人類(lèi)活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)

1能源相關(guān)概念——自然資源（Resources）————能源（Energ2能源種類(lèi)很多，通常按其形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次分類(lèi)

(1)一次能源和二次能源（按形成條件）以天然形態(tài)存在于在自然界中，可直接取得而不需改變其基本形態(tài)的能源，稱(chēng)為一次能源。是自然界中現(xiàn)成存在的天然能源。如煤炭、石油、天然氣、水能，太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物質(zhì)能、核能等。有些能源通常需要經(jīng)過(guò)加工進(jìn)行直接或間接的轉(zhuǎn)換才能使用。由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而獲得的另一種形態(tài)的能源，稱(chēng)為二次能源。如電力、煤氣、沼氣、酒精、汽油、柴油、焦炭，以及蒸汽、氫能等。電能是最重要的二次能源。各種各樣的能源能源種類(lèi)很多，通常按其形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次分類(lèi)(1)3一次能源的來(lái)源自然界中一次能源的初始來(lái)源，大致有三種情況：①來(lái)自地球以外天體（主要是太陽(yáng)）的能量能以光和熱的形式直接利用的太陽(yáng)能，以化石或生物體等物質(zhì)形式存儲(chǔ)的能量，以風(fēng)、水流、波浪等形式體現(xiàn)的能量②來(lái)自地球內(nèi)部的能源主要是核能（原子能）和地?zé)崮堍鄣厍蚺c其他天體相互作用產(chǎn)生的能量月亮、太陽(yáng)引力變化形成的海洋潮汐能一次能源的來(lái)源自然界中一次能源的初始來(lái)源，大致有三種情況：4(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源（conventionalenergy）：在當(dāng)前的技術(shù)水平和利用條件下，已廣泛應(yīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間的能源主要指煤炭、石油、天然氣、水能、核（裂變）能特點(diǎn)：使用較普遍，技術(shù)較成熟。新能源（newenergy）：由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或能源品質(zhì)等因素而未能大規(guī)模使用的能源如太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)?、生物質(zhì)、氫能、核（聚變）能等特點(diǎn)：已開(kāi)始或即將被人們推廣利用，但還沒(méi)有被大規(guī)模使用，有的甚至還處于研發(fā)或試用階段(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源（conv5常規(guī)能源和新能源的分類(lèi)是相對(duì)的，不同歷史時(shí)期會(huì)變化，這取決于應(yīng)用歷史和使用規(guī)模。例如在1950年代，核(裂變)能屬于新能源，現(xiàn)在已經(jīng)成為常規(guī)能源。有些能源雖然應(yīng)用的歷史很長(zhǎng)，但正經(jīng)歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應(yīng)用方式尚不成熟或規(guī)模還小，也被歸為新能源，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能。在中國(guó)，新能源指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的一次能源。常規(guī)能源和新能源的分類(lèi)是相對(duì)的，不同歷史時(shí)期會(huì)變化，這取決于6(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源，也叫不可再生能源，用完后不可重新生成（至少在短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)），總有枯竭的一天如化石燃料和核燃料均為非再生能源。按照現(xiàn)有的探明儲(chǔ)量和開(kāi)采程度，地球上的化石燃料最多還可使用幾百年可再生能源，可以循環(huán)使用，能夠有規(guī)律地不斷得到補(bǔ)充，沒(méi)有使用期限，也不會(huì)因長(zhǎng)期使用而減少。如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能，均為可再生能源。(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源，也7(4)含能體能源和過(guò)程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能源是指包含著能量的物質(zhì)或?qū)嶓w例如化石燃料、核燃料、生物質(zhì)、地?zé)崴偷責(zé)嵴羝鹊忍攸c(diǎn)：可以直接儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程性能源是指隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生、并且僅以運(yùn)動(dòng)過(guò)程的形式存在的能源如風(fēng)、水、海潮、波浪、地?zé)岬忍攸c(diǎn)：無(wú)法直接儲(chǔ)存和運(yùn)輸(4)含能體能源和過(guò)程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能8(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染或污染較小的能源，有時(shí)也叫綠色能源。如太陽(yáng)能，風(fēng)能，海洋能，垃圾發(fā)電，沼氣等。非清潔能源是指可能對(duì)環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對(duì)的。(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對(duì)環(huán)9可再生能源《中華人民共和國(guó)可再生能源法》2019年1月1日起施行（2019年2月28日第十屆全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員會(huì)第十四次會(huì)議通過(guò)，2009年修訂）目的是促進(jìn)可再生能源的開(kāi)發(fā)利用，增加能源供應(yīng)，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。國(guó)家將可再生能源的開(kāi)發(fā)利用列為能源發(fā)展的優(yōu)先領(lǐng)域，建議將可再生能源知識(shí)和技術(shù)納入普通教育、職業(yè)教育課程。中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)（原中國(guó)太陽(yáng)能學(xué)會(huì)，1979年9月6日在西安市成立）可再生能源《中華人民共和國(guó)可再生能源法》10可再生能源是指風(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能等非化石能源?？稍偕茉词侵革L(fēng)能、太陽(yáng)能、水能、生物質(zhì)能、地?zé)崮?、海洋能?1可再生能源發(fā)電技術(shù)1-綜述76張課件122能源利用的歷史人類(lèi)認(rèn)識(shí)和征服自然依靠能源，分5個(gè)發(fā)展階段。(1)天然能源的原始利用（又稱(chēng)薪柴時(shí)代）幾十萬(wàn)年以前人類(lèi)學(xué)會(huì)了用火，在漫長(zhǎng)的歲月里，一直以柴草(firewood)為生活能量的主要來(lái)源，燃火用于燒飯、取暖和照明。后來(lái)逐漸學(xué)會(huì)將畜力、風(fēng)力、水力等自然動(dòng)力用于生產(chǎn)和交通運(yùn)輸這種初級(jí)形式的能源利用直到19世紀(jì)中期都沒(méi)有太大突破。在1860年的世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費(fèi)總量的73.8%。2能源利用的歷史人類(lèi)認(rèn)識(shí)和征服自然依靠能源，分5個(gè)發(fā)展階段13(2)煤炭（煤炭時(shí)代）2000多年以前人類(lèi)就知道煤炭可以作為燃料。14世紀(jì)的中國(guó)、17世紀(jì)的英國(guó)采煤業(yè)都已相當(dāng)發(fā)達(dá)，但煤炭長(zhǎng)期未能在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。18世紀(jì)70年代，英國(guó)的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用使煤炭迅速成為第二代主體能源。煤炭在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重，從1860年的25％，上升到1920年的62％。(2)煤炭（煤炭時(shí)代）14(3)石油（石油時(shí)代）人類(lèi)很早就發(fā)現(xiàn)了石油，直到19世紀(jì)，石油工業(yè)才逐漸興起。1859年，美國(guó)賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，是現(xiàn)代石油工業(yè)的開(kāi)端。1886年德國(guó)人本茨和戴姆勒研制出以汽油為燃料、由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)（德國(guó)奔馳），進(jìn)入大規(guī)模使用石油的汽車(chē)時(shí)代。（1905年，美國(guó)福特）石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費(fèi)構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965年，在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油首次超過(guò)煤炭占居首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達(dá)到54%，相當(dāng)于煤炭的三倍。(3)石油（石油時(shí)代）石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消15(4)電力1881年，美國(guó)建成世界上第一個(gè)發(fā)電站，同時(shí)還研制出電燈等實(shí)用的用電設(shè)備（愛(ài)迪生）以后，電力的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，發(fā)展規(guī)模也越來(lái)越大，人類(lèi)社會(huì)逐步進(jìn)入電氣化時(shí)代石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能，進(jìn)一步推動(dòng)工業(yè)革命，帶來(lái)了巨大的技術(shù)進(jìn)步電能使用起來(lái)方便清潔、易于輸送、易轉(zhuǎn)化成其它型式的能量，成為現(xiàn)代生產(chǎn)不可或缺的動(dòng)力，與現(xiàn)代生活也密不可分。(4)電力石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和16(5)核能和可再生能源1942年美國(guó)建立世界上第一座核反應(yīng)堆（費(fèi)米）1954年前蘇聯(lián)建成世界第一座發(fā)電的反應(yīng)堆（庫(kù)爾恰托夫支持修建的奧布靈斯克核電站）并正式啟用。1956年美國(guó)的核電站投入運(yùn)行核能利用迅速發(fā)展起來(lái)，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。到20世紀(jì)90年代，核能發(fā)電所提供的電力占全世界發(fā)電總量的17%左右進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生新能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟和規(guī)模化，所占的比重也有望大幅度提高，為人類(lèi)解決能源和環(huán)保問(wèn)題開(kāi)辟了新的天地(5)核能和可再生能源進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能17各種能源均有優(yōu)點(diǎn)，也各有不足。如何進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較？(1)能流密度即在單位空間或單位面積內(nèi)，能夠從某種能源獲得的功率化石燃料與核燃料的能流密度大，各種可再生能源的能流密度一般都比較小能量密度太小，則不利于開(kāi)發(fā)利用，因?yàn)榻?jīng)濟(jì)性太差3能源的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)煤各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計(jì)能源的生產(chǎn)和消費(fèi)，特別在計(jì)算能耗指標(biāo)時(shí)，常定義一種假想的標(biāo)準(zhǔn)燃料，即標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2.9×104kJ/kg。各種燃料均可按平均發(fā)熱量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。各種能源均有優(yōu)點(diǎn)，也各有不足。如何進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較？(1)能18(2)開(kāi)發(fā)費(fèi)用和設(shè)備造價(jià)化石能源與核燃料，探、采、加工、運(yùn)輸，需投入大量人力、物力，發(fā)電設(shè)備單位容量的初期投資較小?？稍偕茉?，開(kāi)發(fā)費(fèi)用主要是開(kāi)發(fā)能源的一次性投資，設(shè)備造價(jià)比較高，而運(yùn)營(yíng)費(fèi)用很低。(3)存儲(chǔ)的可能性與供能的連續(xù)性化石燃料都比較容易存儲(chǔ)，也便于連續(xù)供應(yīng)。太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源則不易保存。能量供應(yīng)也可能有波動(dòng)性和間斷性。(2)開(kāi)發(fā)費(fèi)用和設(shè)備造價(jià)化石能源與核燃料，探、采、加工、運(yùn)輸19(4)運(yùn)輸費(fèi)用與損耗運(yùn)輸過(guò)程本身也要投資并消耗能源，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)某杀竞蛽p耗會(huì)影響能源的使用。太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮茈y以運(yùn)輸?；剂峡梢赃\(yùn)輸，但要考慮運(yùn)輸?shù)某杀竞秃哪堋?5)對(duì)環(huán)境的影響化石燃料燃燒過(guò)程中會(huì)排放CO2等溫室氣體，甚至還有一些有毒的或腐蝕性物質(zhì)，對(duì)環(huán)境影響較大。核燃料有放射性污染及廢料處理的問(wèn)題?？稍偕茉创蠖鄬?duì)環(huán)境的影響較小，基本都是清潔能源。(4)運(yùn)輸費(fèi)用與損耗運(yùn)輸過(guò)程本身也要投資并消耗能源，遠(yuǎn)距離運(yùn)20(6)蘊(yùn)藏量化石燃料等非再生能源，蘊(yùn)藏量是有限的，總有用完的時(shí)候。太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源，可以循環(huán)使用，不斷的得到補(bǔ)充，即使每年更新的數(shù)量有限，長(zhǎng)期來(lái)看，也是無(wú)窮無(wú)盡的。(7)能源品位能源品味反映的是能源利用的方便程度。一般來(lái)說(shuō)，二次能源要比一次能源品味高。能直接變成機(jī)械能和電能的能源（如水力和風(fēng)能），要比那些必須先經(jīng)過(guò)熱利用環(huán)節(jié)的能源（如化石燃料）的品位高。(6)蘊(yùn)藏量化石燃料等非再生能源，蘊(yùn)藏量是有限的，總有用完的214發(fā)展可再生能源的必要性現(xiàn)代能源現(xiàn)狀4發(fā)展可再生能源的必要性現(xiàn)代能源現(xiàn)狀22現(xiàn)代能源三大支柱：煤炭、石油和天然氣現(xiàn)代能源三大支柱：煤炭、石油和天然氣23石油和天然氣的形成和開(kāi)采“生于水際砂石，與泉水相雜，惘惘而出”北宋沈括《夢(mèng)溪筆談》石油和天然氣的形成和開(kāi)采24根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)，全球化石燃料可用情況如下：40.6年164年65.1年1636億噸

179.8萬(wàn)億方9091億噸

儲(chǔ)量?jī)?chǔ)采比能源形勢(shì)：化石燃料面臨枯竭危險(xiǎn)《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2019》石油天然氣煤碳根據(jù)BP世界能源統(tǒng)計(jì)，全球化石燃料可用情況如下：40.6年125化石燃料儲(chǔ)量比儲(chǔ)采比石油2.3％20.1/40.6年天然氣0.9%49.3/65.1年煤炭11.6%114.5/164年

我國(guó)的形勢(shì)嚴(yán)峻：人均能源擁有量?jī)H為世界平均值的一半，化石燃料的儲(chǔ)采比低于世界平均值；但工業(yè)能耗又高于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，主要能源消耗已經(jīng)名列世界前茅（煤炭第一，石油第二）?！?019中國(guó)能源發(fā)展報(bào)告》化石燃料儲(chǔ)量比儲(chǔ)采比石油2.3％20.1/40.6年天然26世界人均的能量消耗則不斷上升，在過(guò)去一世紀(jì)中總能耗增長(zhǎng)到25.8倍！

1kg標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)熱值=29308kJ

年份總?cè)丝谌司芎?億）[t標(biāo)準(zhǔn)煤/(人.年)]

190015.710.493195025.011.026

200060.503.300

探明的化石燃料藏量有限，而工業(yè)與生活所需數(shù)值不斷增長(zhǎng)，這是世界能源所面臨的主要問(wèn)題。

世界人均的能量消耗則不斷上升，在過(guò)去一世紀(jì)中總能27國(guó)際上出現(xiàn)三次石油危機(jī)國(guó)際上出現(xiàn)三次石油危機(jī)28化石能源的消費(fèi)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題當(dāng)前，威脅人類(lèi)生存的十大環(huán)境問(wèn)題是：（1）全球氣候變暖；（2）臭氧層的耗損與破壞；（3）生物多樣性減少；（4）酸雨蔓延；（5）森林銳減；（6）土地荒漠化；（7）大氣污染；（8）水污染；（9）海洋污染；（10）危險(xiǎn)性廢物越境轉(zhuǎn)移化石能源的消費(fèi)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題當(dāng)前，威脅人類(lèi)生存的十大環(huán)29化石能源利用的環(huán)境影響

酸雨煤和石油的燃燒排放出二氧化硫或氮氧化物煙氣與天上的水蒸氣相遇，就會(huì)形成硫酸和硝酸小滴，使雨水酸化，這時(shí)落到地面的雨水就成了酸雨。酸雨的危害有：1)

腐蝕建筑物和工業(yè)設(shè)備；2)

破壞露天的文物古跡；3)

損壞植物葉面，導(dǎo)致森林死亡；4)

使湖泊中魚(yú)蝦死亡；5)

破壞土壤成分，使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至死亡；6)

飲用酸化造成的地下水，對(duì)人體有害。（1）北美死湖事件，美國(guó)受酸雨影響的水域達(dá)3.6萬(wàn)平方公里，加拿大受酸雨影響的水域5.2萬(wàn)平方公里，大量湖泊酸化，甚至成為死湖。湖中無(wú)魚(yú)，湖濱樹(shù)木枯萎。（2）西德森林枯死病事件，有80多萬(wàn)公頃森林被毀。每年有數(shù)萬(wàn)兒童感染特殊的喉炎癥。化石能源利用的環(huán)境影響酸雨煤和石油的燃燒排放出二氧化硫或301002001750180018501900195019900煤→CO2石油→CO2天然氣→CO2CO2(billiontons/year)RapidGlobalWarmingItisanimportantissue

toreducefossilfuelconsumption化石燃料排放的CO21750180018501900195019900280340300320CO2(ppm)inAir360工業(yè)革命

大氣

CO2Temperaturevariation（℃）bythermometerfromtreerings，coral，???Averagetemp.in1961～1990過(guò)去1000年北半環(huán)平均氣溫變化工業(yè)革命

100012001400160018002000

Source；IPCC#3ReportYear0.00.5-0.5-1.0

溫室效應(yīng)（花房效應(yīng)）10020017501800185019001950199031加拿大冰山區(qū)域不斷縮?。璌.Suzuki加拿大冰山區(qū)域不斷縮小－K.Suzuki3233氣溫上升、冰川熔化、海平面上升，太平洋島國(guó)圖瓦盧舉國(guó)遷移Arctic

1979-201933氣溫上升、冰川熔化、海平面上升，太平洋島國(guó)圖瓦盧舉國(guó)遷移33

大氣污染（1）英國(guó)倫敦毒霧事件，1952，1956,1957,1962年連續(xù)發(fā)生12次，死亡近4萬(wàn)人，直到1965年后才消失；（2）美國(guó)洛杉磯毒煙事件，1943，1952,1955年多次反生光化學(xué)煙霧事件，使人出現(xiàn)眼睛痛、頭痛、呼吸困難等癥狀，直到70年代后期才消失；（3）2019年以來(lái)，全國(guó)中東部發(fā)生嚴(yán)重的霧霾和污染天氣……大氣污染（1）英國(guó)倫敦毒霧事件，1952，1956,134如果人類(lèi)都按照美國(guó)人的方式生活…60億人口需要4.3個(gè)地球!能源開(kāi)采、運(yùn)輸和加工過(guò)程中存在不良影響，如煤炭開(kāi)采會(huì)有人員傷亡和土地塌陷。核能的利用存在核安全和核廢料問(wèn)題。（如前蘇聯(lián)切爾諾貝利1986.4.26和日本福島2019.3）世界范圍內(nèi)的核能利用，將產(chǎn)生成千上萬(wàn)噸的核廢料。如果不能妥善處理，放射性的危害或風(fēng)險(xiǎn)將持續(xù)幾百年。

其它影響如果人類(lèi)都按照美國(guó)人的方式生活…60億人口需要4.3個(gè)地球35可持續(xù)發(fā)展社會(huì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)聯(lián)合國(guó)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)提出了可持續(xù)發(fā)展概念。就是“滿足當(dāng)代人的需求，又不損害子孫后代滿足其需求能力的發(fā)展”?？沙掷m(xù)發(fā)展社會(huì)環(huán)境經(jīng)濟(jì)聯(lián)合國(guó)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)提出了可持續(xù)36可持續(xù)的解決方案更加廣泛地使用可再生能源—開(kāi)源進(jìn)一步提高能源效率——節(jié)能減少排放可持續(xù)的解決方案更加廣泛地使用可再生能源—開(kāi)源37資料來(lái)源:《中國(guó)光伏發(fā)展報(bào)告2019》能源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)資料來(lái)源:《中國(guó)光伏發(fā)展報(bào)告2019》能源結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)38The21stcenturywillbeelectric…andintelligent03691215195020002050電能GDPEnergyIndex(1=1950)未來(lái)的智能電力（智能電網(wǎng)）可控精確靈活干凈快速安全電力是高品位的終端能源The21stcenturywillbeelect39水能風(fēng)能地?zé)岢毕筒ɡ颂?yáng)能化石核能生物質(zhì)能電力農(nóng)業(yè)文明工業(yè)文明信息化低碳化水能風(fēng)能地?zé)岢毕筒ɡ颂?yáng)能化石核能生物質(zhì)能電力農(nóng)業(yè)文明40（1）能源生產(chǎn)和消費(fèi)（增長(zhǎng)率大，世界第一）5我國(guó)能源利用現(xiàn)狀（1）能源生產(chǎn)和消費(fèi)（增長(zhǎng)率大，世界第一）5我國(guó)能源利用現(xiàn)412019年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)石油天然氣煤炭水電核電世界36.8%23.7%27.2%6.2%6.1%中國(guó)22.3%2.5%69.0%5.4%0.8%我國(guó)能源需求估計(jì)2020年22～29億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，2050年33~47億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。未來(lái)50年內(nèi)能源需求總量將會(huì)增長(zhǎng)到現(xiàn)在的3倍煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)占世界比重的1/3強(qiáng)，世界第一

石油生產(chǎn)低于消費(fèi)，對(duì)外依存度高，接近50%環(huán)境約束與能源需求的矛盾日益加大2019年能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)石油天然氣煤炭水電核電世界36.8%242（2）能源利用效率低能源開(kāi)發(fā)利用設(shè)備和技術(shù)落后，能源利用效率低，浪費(fèi)嚴(yán)重我國(guó)能源終端利用效率僅為33％，比發(fā)達(dá)國(guó)家低約10～20%單位產(chǎn)品的能耗平均比發(fā)達(dá)國(guó)家高約40%能源消費(fèi)強(qiáng)度（單位GDP耗能）高，是美國(guó)的4倍，日英德法等國(guó)的8倍（我國(guó)人口占20.43%，GDP占4.03%）人均能源消費(fèi)低，是美國(guó)的1/8，日本的1/4（3）能源品種以煤為主，污染嚴(yán)重典型的能源消費(fèi)型污染——煤炭消費(fèi)型污染城市空氣污染、酸雨、溫室氣體排放（2）能源利用效率低43（4）可再生能源發(fā)展面臨的幾個(gè)問(wèn)題經(jīng)濟(jì)效益：成本高，效率低，需要依靠科技創(chuàng)新和科技進(jìn)步，發(fā)展科技持續(xù)可靠性：克服能源間歇性、不連續(xù)性的影響局限性：最佳容量研究，分布式發(fā)電與聯(lián)網(wǎng)輸電環(huán)境及生態(tài)：調(diào)整結(jié)構(gòu)，合理替代；節(jié)約優(yōu)先，環(huán)境友好管理體制和機(jī)制：加快科技生產(chǎn)力的轉(zhuǎn)化，健全相關(guān)法律法規(guī)，有序有利健康發(fā)展風(fēng)力發(fā)電勢(shì)頭正勁，科技進(jìn)步和成熟，成本快速下降光伏發(fā)電超常規(guī)發(fā)展，與風(fēng)電一起年增長(zhǎng)率高達(dá)30%生物質(zhì)發(fā)電等其它可再生能源步履蹣跚（4）可再生能源發(fā)展面臨的幾個(gè)問(wèn)題44可再生能源的發(fā)展可再生能源的發(fā)展45可再生能源是多種能源的統(tǒng)稱(chēng)，本課程將逐一對(duì)目前正大力發(fā)展和探索的發(fā)電技術(shù)進(jìn)行介紹，內(nèi)容如下：水力發(fā)電技術(shù)風(fēng)力發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)能利用及發(fā)電技術(shù)生物質(zhì)能利用及發(fā)電技術(shù)地?zé)崮芾眉鞍l(fā)電技術(shù)海洋能多種發(fā)電技術(shù)氫能與燃料電池發(fā)電技術(shù)6本課程的內(nèi)容可再生能源是多種能源的統(tǒng)稱(chēng)，本課程將逐一對(duì)目前正大力發(fā)展和探46常見(jiàn)的能量形式有機(jī)械能、熱能、電能、化學(xué)能、原子能等機(jī)械能：包括與位置相關(guān)的勢(shì)能和與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的動(dòng)能，以這種能量形式出現(xiàn)的是水能、風(fēng)能、波浪能等熱能：與分子熱運(yùn)動(dòng)有關(guān)的能量，也是人類(lèi)常利用的能量形式，化石能源的利用都是先將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能，以這種能量型式出現(xiàn)的有太陽(yáng)輻射熱能、地?zé)崮艿入娔埽姶艌?chǎng)能）：電荷流動(dòng)和積累相關(guān)的一種能量，是高品質(zhì)的二次能源，是當(dāng)前利用的最主要的能源型式，可以由各種能量轉(zhuǎn)換而來(lái)?；瘜W(xué)能：存在于物質(zhì)各組分之間連接鍵內(nèi)的一種能量，是在發(fā)生每種化學(xué)反應(yīng)時(shí)形成和釋放的，以這種型式存在的有很多一次能源：煤炭、石油、天然氣、生物質(zhì)等原子能：原子核質(zhì)量發(fā)生變化時(shí)釋放的能量，分衰變、裂變和聚變，目前核能的利用主要是裂變6能源的形式與轉(zhuǎn)換常見(jiàn)的能量形式有機(jī)械能、熱能、電能、化學(xué)能、原子能等6能源47可再生能源發(fā)電技術(shù)1-綜述76張課件48燃料燃燒是獲取熱能的最主要方式。所謂燃料，就是能在空氣中容易燃燒并釋放出大量熱能的氣體、液體或固體物質(zhì)，是能在經(jīng)濟(jì)上值得利用其發(fā)熱量的物質(zhì)的總稱(chēng)。燃料按形態(tài)分為固體燃料、液體燃料和氣體燃料。天然的固體燃料有煤炭和木材；人工的固體燃料有焦炭、型煤、木炭等。其中煤炭應(yīng)用最為普遍，是我國(guó)最基本的能源。天然的液體燃料有石油（原油）；人工的液體燃料有汽油、煤油、柴油、重油等。天然的氣體燃料有天然氣，人工的氣體燃料則有焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、水煤氣和液化石油氣等。化學(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能燃料燃燒是獲取熱能的最主要方式?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)換為熱能49液體燃料固體燃料氣體燃料燃燒液體燃料固體燃料氣體燃料燃燒50燃燒設(shè)備鍋爐工業(yè)爐窯化學(xué)能

熱能燃燒設(shè)備鍋爐化學(xué)能熱能51熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能通常需要一種介質(zhì)，成為工質(zhì)，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械從而轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能以水及其蒸汽作為工質(zhì)，蒸汽輪機(jī)直接以燃燒后的高溫混合氣體作為工質(zhì)的，燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)等熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能通常需要一種介質(zhì)，成為工質(zhì)，推動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械從而52蒸汽輪機(jī)蒸汽輪機(jī)53壓縮室燃燒室渦輪機(jī)燃?xì)馄啓C(jī)壓縮室燃燒室渦輪機(jī)燃?xì)馄啓C(jī)54應(yīng)用廣泛內(nèi)燃機(jī)應(yīng)用廣泛內(nèi)燃機(jī)55電能能夠方便地以高轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，因此電能是非常有用的一種能量形式。電能可以通過(guò)多種途徑生產(chǎn)，最主要的途徑是通過(guò)發(fā)電機(jī)將機(jī)械能直接轉(zhuǎn)換成電能。將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電機(jī)都是同步發(fā)電機(jī)?？梢暂敵鼋涣麟娀蛑绷麟?。根據(jù)動(dòng)力機(jī)械的特點(diǎn)，同步發(fā)電機(jī)有立式和臥式兩種。由汽輪機(jī)和內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的發(fā)電機(jī)多為臥式。另外，可在燃料電池和蓄電池中由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能；在太陽(yáng)能電池中由輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能。磁流體發(fā)電、熱電偶溫差發(fā)電可將熱能直接轉(zhuǎn)變成電能。機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能電能能夠方便地以高轉(zhuǎn)換效率轉(zhuǎn)換成其它形式的能量，因此電能是非56發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)57發(fā)電廠是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所，將其它型式的一次能源轉(zhuǎn)換為電能。傳統(tǒng)發(fā)電廠按其所用一次能源的不同，可分為水力發(fā)電廠、火力發(fā)電廠和核能發(fā)電廠。隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展，風(fēng)能發(fā)電廠、生物質(zhì)能發(fā)電廠、太陽(yáng)能發(fā)電廠、海洋能發(fā)電廠等多種發(fā)電形式和技術(shù)。發(fā)電廠發(fā)電廠是實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)換的場(chǎng)所，將其它型式的一次能源轉(zhuǎn)換為電能。58水電站是將水能轉(zhuǎn)變成電能的工廠，其能量轉(zhuǎn)換的基本過(guò)程是：水能→機(jī)械能→電能。按利用能源的種類(lèi)，水電站可分為：（1）將河川中水能轉(zhuǎn)換成電能的常規(guī)水電站，也是通常所說(shuō)的水電站，按集中落差的方法它又有三種基本形式，即堤壩式、引水式和混合式；（2）調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)峰谷負(fù)荷的抽水蓄能式水電站；（3）利用海洋能中的水流的機(jī)械能進(jìn)行發(fā)電的水電站，即潮汐電站、波浪能電站、海流能電站。水力發(fā)電廠59水電站是將水能轉(zhuǎn)變成電能的工廠，其能量轉(zhuǎn)換的基本過(guò)程是：水可再生能源發(fā)電技術(shù)1-綜述76張課件60火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱(chēng)火電廠，是利用煤、石油、天然氣或其他燃料的化學(xué)能生產(chǎn)電能的工廠。我國(guó)電源構(gòu)成是以火電為主，至2019年底，全國(guó)總裝機(jī)容量為44070萬(wàn)kW，火電裝機(jī)容量為32490萬(wàn)kW,占我國(guó)發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘康?3.7%?；痣姀S按使用燃料的不同可分為燃煤、燃油和燃?xì)獾葞最?lèi)電廠。我國(guó)的煤炭資源比較豐富，燃煤火電廠是我國(guó)目前電能生產(chǎn)的主要方式。火力發(fā)電廠61火力發(fā)電廠簡(jiǎn)稱(chēng)火電廠，是利用煤、石油、天然氣或其他燃料的化可再生能源發(fā)電技術(shù)1-綜述76張課件62核電廠是利用核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能，再按火電廠的發(fā)電方式，將熱能轉(zhuǎn)換為電能，它的原子核反應(yīng)堆相當(dāng)于鍋爐。核反應(yīng)堆中，除裝有核燃料外，還以重水或高壓水作為慢化劑和冷卻劑，所以，反應(yīng)堆又可分為重水堆、壓水堆等。核反應(yīng)堆內(nèi)，鈾-235在中子撞擊下，使原子核發(fā)生裂變，產(chǎn)生的巨大能量主要以熱能形式被高壓水帶至蒸汽發(fā)生器，在此產(chǎn)生蒸汽，送至汽輪發(fā)電機(jī)組。

1kg鈾-235所發(fā)出的電力約等于2700t標(biāo)準(zhǔn)煤所發(fā)出的電力。核能發(fā)電廠63核電廠是利用核裂變能轉(zhuǎn)化為熱能，再按火電廠的發(fā)電方式，將熱能可再生能源發(fā)電技術(shù)1-綜述76張課件