第十一讲 新能源技术.pdf

本文由w u y o n g 3000贡献 p p t 文档可能在WAP端浏览体验不佳 建议您优先选择TXT 或下载源文件到本机 查看 第十一 第十一讲 新能源技术 能源是社会和经济发展的重要物 质基础 质基础 也是提高人们生活水平 的先 决条件 人类社会要发展 的先决条件 人类社会要发展 必须建筑在大量消耗能源的 基础 上 然而现有的不可再生能源已 经被人类过度消费 二十一世纪 经被人类过度 消费 二十一世纪 我们需要 寻找新能源 寻找新能源 我们需要 寻找新能源 石油危机 石油短缺 价格高涨 经济衰退 石油短缺 价格高涨 经济衰退 产业失调等 产 业失调等 造成政治和经济的问 题 石油资源有限 石油资源有限 不可能无限制的开 采 能源的珍贵以及开发新能源的 必要性 必要性 石油 煤炭等这些当前人们使用的主要能源都 石油 属不可再生的矿物燃料 在 当今世界 属不可再生的矿物燃料 在当今世界 矿物燃 料提供世界91 的一次商品能 源 91 的一次商品能源 料提供世界91 的一次商品能源 其中煤炭占 28 石油超过4 0 40 28 石油超过40 在亚澳地区能源消费结构 矿物燃料占93 5 其中煤炭占4 8 3 93 5 中 矿物燃料占93 5 其中煤炭占48 3 石 油占37 3 天然气占7 9 油占37 3 天然气占7 9 37 3 7 9 然而 地球上矿物燃料的储量是有限的 然而 地球上矿物燃料的储量是有限的 而且由于人 类无限制地开采 已渐趋于枯竭 据统计 类无限制地开采 已渐趋于枯竭 据统计 人类每年 40亿吨煤 25亿吨石油 并以每年3 亿吨煤 亿吨石油 3 的速度 要燃烧 40亿吨煤 25亿吨石油 并以每年3 的速度 增长 照此下去 科学家们估计 增 长 照此下去 科学家们估计 地球上的煤还可维 持二 三百年 其它就只有五 六十年的 用量了 持二 三百年 其它就只有五 六十年的用量了 包 括核能原料铀 而石油 天然 气 括核能原料铀 而石油 天然气 煤的形成需要数亿 年的生物与地质作用 所以 年 的生物与地质作用 所以 燃烧这些化石燃料就等 于在吃老本 而地球还有多少老本可 吃呢 于在吃老本 而地球还有多少老本可吃呢 而且 而且 开发利用和不加限制地 消耗大量的煤和石油等 燃料 也带来严重的负面影响 燃料 也带来严重的负面影响 即极大地污染了人类 赖以生存的环境 诱发温室效应 酸雨 引起疾病 赖以生存的环 境 诱发温室效应 酸雨 引起疾病 农业减产等严重问题 因此 农业减产等严重问题 因此 世界能源面临着新的转 向石油等以外的能源物质转换已势在必行 折 向石油 等以外的能源物质转换已势在必行 一次能源 一次能源 二次能源 一次能源 直接来自自然界的未经加工 转换的能源 如柴草 煤炭 原油 天然 气 核燃料 水力 风力 太阳能 地热能 海 洋能等 二次能源 把一次能源直接或间 接转化 来的能源称二次能源 如蒸汽 焦炭 洗煤 煤气 电力 汽 煤 柴 油等 可再生能源和不可再生能源 一次能源又可按照可否再生分为可再生能源和不 可再生能源 即化石能源 可再 生能源就是指在生态循环中能不断再生的能 源 即不会随着它本身的转化或人类的利 用而日益 减少的能源 具有天然的自我恢复的功能 风能 水能 海洋能 地热能 太阳能 草木 燃料等都是可再生能源 它们可以源源不断地 从自然界中得到补充 而矿物燃料 和核燃料难以再生 随着人类的使用 而越来越少 最终将耗竭 常规能源 传统能源 和新能源 常规能源 是指在目前科学技术条件下 已广泛使用的能源 如煤 油 气 电 水 柴草等 新能源 是指正在研究开发 可以利用的 能源 太阳能 氢能 潮汐能 地 热能 海 洋能等 二者是相对的概念 核能在中国属新能 源 在发达国家已入常规之列 据专家测算 2010年 据专家测算 到2010年 我国一次性能源消费量将 达到19亿 吨标准煤 其中煤炭18亿吨 石油2 5 19亿吨标准煤 18亿吨 2 5 达到19亿吨标准煤 其中煤炭18亿吨 石油2 5 2 7亿吨 天然气600 1000亿立方米 亿吨 600 1000亿立 方米 2010年 2 7亿吨 天然气600 1000亿立方米 而2010年 我国石油产量约1 6 2 p a g e 1 1亿吨 天然气约516 1 6 2 1亿吨 516 7 我国石油产量约1 6 2 1亿吨 天然气约5 16 7 13 亿立方米 油气资源供需差距很大 需进口补缺 亿立方米 油气资源供需差距 很大 需进口补缺 煤炭资源虽可满足2010年的需求 2010年的需求 煤炭资源虽可满 足2010年的需求 但也存在着勘探 程度的储量不足和运输 环境污染问题 程度的储量 不足和运输 环境污染问题 再据 中国能源战略研究 2000 2050 总报告 2000总报 告 再据 中国能源战略研究 2000 2050 总报告 的预 2050年 测 到2050年 我国 人民生活水平要达到发达国家 90年代初的水平 一次能源总需求量需要35 44亿 年代 初的水平 35 44 90年代初的水平 一次能源总需求量需要35 44亿 吨标煤 而到205 0年我国只能产石油4000 8000 万 吨标煤 而到2050年我国只能产石油4000 8000 20 50年我国只能产石油4000 离预测的数字要差六 七亿吨 因此 吨 离预测的数字要差 六 七亿吨 因此 我国能 源供应前景存在着巨大的隐患 源供应前景存在着巨大的隐 患 解决未来世纪的能源问题成为人类社会面临的头 等大事 专家们一方面呼吁发展 节能技术 等大事 专家们一方面呼吁发展节能技术 另一 方面 从能源系统的角度提 出要开发使用新能源 方面 从能源系统的角度提出要开发使用新能源 减少或取代对 能源矿产的依赖 减少或取代对能源矿产的依赖 虽然未来能源应以可再生能源为基 础 虽然未来能源应以可再生能源为基础 但据专家 们预测 们预测 以化石能为主的 能源格局在相当长时期 内还不会改变 内还不会改变 煤炭在世界范围内还有可能再 次 成为主要的一次能源 特别是中国 成为主要的一次能源 特别是中国 一次商品能 源以煤为主 源以煤为主 在中国一次能源结构中将长时间占 据不可替代的地位 因 此发展能源矿产新技术 据不可替代的地位 因此发展能源矿产新技术 特别是洁净煤 技术 减少环境污染 特别是洁净煤技术 减少环境污染 是我国和世 界目前面临的重 要战略任务 界目前面临的重要战略任务 然而 地球上的化石资源终究要枯竭 然而 地球上的化石资源终究要枯竭 人 们 必须想办法寻找新能源 现在 们必须想办法寻找新能源 现在 世界上 许多国家和地 区都致力于用现代化的技术 和新材料开发利用新能源和可再生能源 和新材料开发利 用新能源和可再生能源 用来取代资源有限 用来取代资源有限 对环境有污染的化石 能源 能源 可再生能源中水力当然是首选 可以承担发电 灌溉 可再生能源中水力当然是首 选 可以承担发电 灌溉 航 运等多种任务 运等多种任务 但是由于水资源受地理环境 的影响而不稳 因此利用规模有限 定 因此利用规模有限 风能的威力也很巨大 据气 象学家预测 风能的威力也很巨大 据气象学家预测 世界上真正能被 利用的风能总量 至少有10亿千瓦 10亿千瓦 利用的风能总量至少有10亿千瓦 其中中国可利用的大约 亿千瓦 风能可用于帆船 排灌 磨坊等 也可发电 有3亿千瓦 风能可用于帆船 排灌 磨坊等 也可发电 致热 1992年 全世界风力发电装机达2700万千瓦 2700万千瓦 致热 到1992年 全世界风力发电装机达2700万千瓦 生物质是世界上最广泛的一种可 再生能源 据科学家估算 生物质是世界上最广泛的一种可再生能源 据科学家估算 地球上每年经太阳能光合作用生成的生物质总量约为 1440 1800亿吨 大约等于现在 世界能源消耗总量的10 1800亿吨 10倍 1440 1800亿吨 大约等于现在世界能源消耗总 量的10倍 人们利用生物质在沼气池中产生沼气 可供炊事照明用 人们利用生物质在 沼气池中产生沼气 可供炊事照明用 用生物质制造乙醇甲醇 用作汽车燃料等 用生 物质制造乙醇甲醇 用作汽车燃料等 高效生物质燃 烧炉 热效率达85 85 烧炉 热 效率达85 海洋也是人类使用不完的能源宝库 海洋也是人类使用不完的能源宝库 全世 界 海洋能的理论可再生总量约为766亿千瓦 766亿千瓦 界海洋能的理论可再生总量约为 766亿千瓦 现在技术上可以开发的起码有64亿千瓦 64亿千瓦 现在技术上可以开发 的起码有64亿千瓦 中 国海洋能据估算可开发量约4 6亿千瓦 4 6亿千瓦 国海洋能据 估算可开发量约4 6亿千瓦 巨大 的潮汐能 波浪能等均可用来发电 的潮汐能 波浪能 等均可用来发电 我国已 建成128 0千瓦时的潮汐电站 千瓦时的潮汐电站 建成128 0千瓦时的潮汐电站 地热能资源也非常丰富 初步估算 地热能资源也非常丰富 初步 估算 全世 界地热资源的总量约相当于4948 4948亿亿吨标准 界地热资源的总量约相 当于4948亿亿吨标准 中国已查明地热储量相当于31 6 31 6亿吨标 煤 中国已查明地 p a g e 2 热储量相当于31 6亿吨标 准煤 地热水可以用来采暖 农畜繁育 准煤 地热水可以用 来采暖 农畜繁育 水 产养殖 疗养旅游等 地热还可发电 产养殖 疗养旅游等 地热还 可发电 水能 水能是一种可再生能源 是清洁能源 水能是一种可再生能源 是清洁能 源 是指水体的动 能 势能和压力能等能量资源 广义的水能资源包括 势能和压 力能等能量资源 河流水能 潮汐水能 波浪能 海流能等能量资源 河流水能 潮汐水能 波浪能 海流能等能量资源 狭义的水能资源指河流的水能资源 狭义 的水能资源指河流的水能资源 我国水力发电的现状和发展前景 首先 我国有大规模利用水能资源的条件和必要 性 首先 我国有大规模利用水能资源的条件和必要性 我国水能 资源丰富 不论是水 能资源蕴藏量 还是可能开发的水能资源 资源丰富 不论是水能资源蕴藏量 还是可能 开发的水能资源 在世界各国中均居第一位 但是目前我国水能的利用率仅为13 在世 界各国中均居第一位 但是目前我国水能的利用率仅为 水力发电前景广阔 随着我国 经济的快速增长 水力发电前景广阔 水力发电前景广阔 随着我国经济的快速增长 能源消耗 总量也大幅度增长 煤炭 总量也大幅度增长 煤炭 石油和天然气这些常规 能源的消耗 量越来越大 甚至需要依靠进口 预计到2010年我国大约需要 量越来越大 甚至需要依靠进口 预计到 年我国大约需要 进口1亿 石油 并且其进口依存度将达4 0 左右 甚至更高 石油 进口 亿t 石油 并且其进口依存度将达 左右 甚至更高 在 这样的情势下 发展新能源就显得特别重要而紧迫 在这样的情势下 发展新能源就显 得特别重要而紧迫 而水能 就是一种可再生的新能源 它取之不尽用之不竭 就是一种 可再生的新能源 它取之不尽用之不竭 其次 发展水电也是环境保护的需要 常规发电方式 其次 发展水电也是环境保 护的需要 常规发电方式 煤的燃 烧过程中排放出大量的有害物质使大气环境受到严重 污染 烧过程中排放出大量的有害物质使大气环境受到严重污染 引 发酸雨和 温室效 应 等多方面的环境问题 发酸雨和 温室效应 等多方面的环境问题 而核能发电有很 大的潜在危险性 一旦泄漏造成污染 大的潜在危险性 一旦泄漏造成污染 对环境的 破坏作用是不 可估量的 水力发电不排放有害的气体 烟尘和灰渣 可估量的 水力发 电不排放有害的气体 烟尘和灰渣 又没有 核辐射污染 是一种清洁的电力生产 具有明 显的优势 核辐射污染 是一种清洁的电力生产 具有明显的优势 再次 水力发电经过 一个多世纪的发展 其工程建设技术 再次 水力发电经过一个多世纪的发展 其工程建 设技术 水轮发电机组制造技术和输电技术于完善 水轮发电机组制造技术和输电技 术于完善 单机容量也不断增 并且水力发电成本低廉 运行的可靠性高 大 并且水力 发电成本低廉 运行的可靠性高 故其发展极为 迅速 迅速 年底 我国水电开发现状 到2000年底 全国规模超过 到 年底 全国规模超过1000 MW已 已 建和在建的大水电 站 不包括蓄能电站 已有18座 建和在建的大水电站 不包括蓄能电站 已有 座 我国水能资源概况 我国河流众多 径流丰沛 落差巨大 我国河流众多 径流丰沛 落差巨大 蕴藏着丰富的水能资 据统计 源 据统计 我国河流水能资源蕴藏量 6 76 亿 k w 年发电 亿 量 5922亿k w h 可能开发水能资源的装机容量 78亿k w 年 亿 可能开发水能资源的装机容量3 亿 发电量9200亿k w h 发电量 亿 由于气候和 地形地势等因素的影响 由于气候和地形地势等因素的影响 我国的水能资源在不同地 区和不同流域的分布很不均匀 区和不同流域的分布很不均匀 此外我国水能资源的 突出特点 是河流的河道陡峻 落差巨大 发源于 世界屋脊 是河流的河道陡峻 落差巨 大 发源于 世界屋脊 青藏高原 的大河流长江 黄河 雅鲁藏布江 澜沧江 怒江等 的 大河流长江 黄河 雅鲁藏布江 澜沧江 怒江等 天然落 差都高达5000 左右 形成了一 系列世界上落差最大的河流 差都高达5000 m 左右 形成了一系列世界上落差最大的河 流 这是其他国家所没有的 充分了解我国水能资源的特点 这是其他国家所没有的 充分了解我国水能资源的特点 才能 在开发过程中因地制宜 合理地充分地利用水能资 源 在开发过程中因地制宜 合理地充分地利用水能资源 水能资源 水能资源最显著的特点是可再生 无污染 水能资源最显著的特点是可 再生 无污染 开发水能对江河 的综合治理和综合利用具有积极作用 对促进国民经济 发展 的综合治理和综合利用具有积极作用 对促进国民经济发展 改善能源消费结构 缓解由于消耗煤炭 改善能源消费结构 缓解由于消耗煤炭 石油资源所带来的环 境 p a g e 3 污染有重要意义 境污染有重要意义 因此世界各国都把开发水能放在能源发展 战略 的优先地位 战略的优先地位 我国水能资源的可能开发量居世界首位 但以国土面 积平均 我国水能资源的可能开发量居世界首位 但以国土面积平均 每平方公里的 可能开发容量 我国仅居第11 11位 瑞士居第一 每平方公里的可能开发容量 我国仅 居第11位 瑞士居第一 我国水能资源开发利用水平低 1997年底 年底 我国水能资 源开发利用水平低 至1997年底 按水电装机 总 容量计算 开发率仅为14 14 容量计 算 开发率仅为 14 7 不但低于世界平均的开发 22 而且远低于发达国家的 开发率 美国63 63 日本66 率 22 而且远低于发达国家的开发率 美国63 日本66 加拿大大于53 53 挪威87 87 加拿大大于53 挪威87 按水能资源开发程度年 发电量计算 我国只有9 也低于目前世界水平的15 15 发电量计算 我国只有9 7 也 低于目前世界水平的15 5 水能 风能 风能就是空气的动能 是指风所负载的能量 风能就是空气的动能 是指风 所负载的能量 风能的大小决定 于风速和空气的密度 地球上和大气中 各处接收到的 太阳辐 于风速和空气的密度 地球上和大气中 射能和放出的长波辐射能是不同的 因 此在各处的温度也不同 射能和放出的长波辐射能是不同的 因此在各处的温度也不同 这就造成了气压的差别 这就造成了气压的差别 大气便由气压高的地方向气压低的 地 方流动 水平方向的大气流动就是风 所以 方流动 水平方向的大气流动就是风 所 以 风的能量是由太 阳辐射能转化来的 阳辐射能转化来的 风能资源 风速 年平均 风速北疆为2 秒以上 南疆为1 一 风速 年平均风速北疆为 2 0 米 秒以上 南疆为 1 0 米 秒以上 风口风速明显增大 哈巴河为4 秒以上 风口风速明 显增大 哈巴河为 4 5 米 秒 阿拉山口 达坂城为6 冬季12 12月 月最小 为 6 0米 秒 达坂城为6 1米 秒 冬季12月 1月最小 4到5 月最大 定时观测最大风速一般 在春季4月份 个别地方在3 月最大 定时观测最大风速一般在春季4月份 个别地方在3 5月份 一般达15 20米 秒 年极值一般在25米 秒左右 月份 一般达15 20米 年极 值一般在25米 秒左右 15 25 二 风能 北疆西部 中部 南疆东部风能资源丰富 中低 风能 北疆西部 中部 南 疆东部风能资源丰富 山贫乏 风能功率密度100 100瓦 平方米以上者 山贫乏 风 能功率密度 100 瓦 平方米以上者 分布在北疆西 北部 西部 南疆东部 准噶尔盆 地多在50 50瓦 平方米以下 北部 西部 南疆东部 准噶尔盆地多在50瓦 平方米以下 塔里木腹地一般不足30 30瓦 平方米 塔里木腹地一般不足30瓦 平方米 二 风能 北疆西部 中部 南疆东部风能资源丰富 中低 风能 北疆西部 中部 南疆东部风能资 源丰富 山贫乏 风能功率密度100 100瓦 平方米以上者 山贫乏 风能功率密度 100 瓦 平方米以上者 分布在北疆西 北部 西部 南疆东部 准噶尔盆地多在50 5 0瓦 平方米以下 北部 西部 南疆东部 准噶尔盆地多在50瓦 平方米以下 塔里木腹 地一般不足30 30瓦 平方米 塔里木腹地一般不足30瓦 平方米 风能 澳大利亚风力发电 氢 能 氢能被认为是人类最理想 最长远的能源 氢能被认为是人类最理想 最长 远的能源 作为氢气载体的贮 氢合金的研究开发及其产业化是世界性关注的课题 贮氢 合金 氢合金的研究开发及其产业化是世界性关注的课题 是一种特种金属功能材料 是一种特种金属功能材料 用贮氢合金制作的镍氢电池是一种 清洁 高效的绿色能源 清洁 高效的绿色能源 国外研制的烯氢汽车最高时速可达 100公里 我国镍和稀 土储量丰富 公里 100公里 我国镍和稀土储量丰富 发展贮氢合金具有资源优 产业 化发展前景乐观 势 产业化发展前景乐观 目前上海的一种只以氢和空气为动 力的旅 游观光车已能实现零污染排放 安全性能好 估计到 力的旅游观光车已能实现零污染 排放 安全性能好 2010年 我国镍氢电池产量将突破8亿只 2010年 我国镍氢电池 产量将突破8亿只 产值将达到数十亿 元 氢是一种能源载体 这里提到的氢能 氢是一种能源载体 这里提到的氢能 指目 前或者可以预见 的将来 人类社会可以通过某种途径获得的 的将来 人类社会可以通 过某种途径获得的 并可以以工业规 模加以利用的储藏在氢中的能量 氢和氢能都不是 新事物 模加以利用的储藏在氢中的能量 氢和氢能都不是新事物 大 250年前人们就 p a g e 4 发现了氢 年前人们就发现了氢 150年前 氢获得工业应用 年前 约 250 年前人们 就发现了氢 约 150 年前 氢获得工业应用 在使用天然气之前 人们就用所谓的 城市瓦斯来取暖 在使用天然气之前 人们就用所谓的城市瓦斯来取暖 做饭或 道路照 明 那种瓦斯含氢达70 我国在推广天然气之前 广 道路照明 那种瓦斯含氢达70 我 国在推广天然气之前 70 泛使用的由煤制取的城市煤气中氢含量高达50 以上 50 泛使用的由煤制取的城市煤气中氢含量高达50 以上 人们对 氢和氢能并不陌生 氢和 氢能并不陌生 氢气 无污染 来源广泛 热值高等 优点 缺点是制取成本太高和贮 存困难 暂时 不能广泛使用 生物制氢技术 化石能源的大量开采和使用 化石能源的大量开采和使用 造成了 严重的能源危机和环境污 染 给社会经济的持续发展和人类的生存带来了严重问题 许 给社会经济的持续发展和人类的生存带来了严重问题 多国家正在加紧开发利用太阳 能 生物质能 氢能 多国家正在加紧开发利用太阳能 生物质能 氢能 海洋能和 地热 能等替代能源 氢是最理想的载能体 地热能等替代能源 氢是最理想的载能体 它在燃 烧时只生成 不产生任何污染物 氢气与传统的能源物质相比 水 不产生任何污染物 氢气与传统的能源物质相比 还具有 能量密度高 热转化效率高 输送成本低等诸多突 出优点 能量密度高 热转化效率高 输送成本低等诸多突出优点 所 以 氢作为一种极 为理想的 绿色能源 其发展前景是十分 氢作为一种极为理想的 绿色能源 光明的 光明的 人们对氢能源的开发和利用技术的研究也一直在进行 着不懈的努力 着不懈 的努力 从目前世界氢产量来看 96 是由天然的碳氢化合物 天然 从目前世界氢产量来 看 96 是由天然的碳氢化合物 天然 石油产品中提取的 是采用水电解法制取 气 煤 石油产品中提取的 4 是采用水电解法制取 由于传 统的化学方法制氢要消耗大量的 矿物资源 统的化学方法制氢要消耗大量的矿物资源 而且在生产过程中 产生的污染 物对地球环境会造成破坏 产生的污染物对地球环境会造成破坏 已不适应社会发展的 要 与传统的物理化学方法相比 生物制氢具有节能 求 与传统的物理化学方法相比 生物制氢具有节能 可再生 和不消耗矿物资源等许多突出的优点 在氢生产及其应用技 术 和不消耗矿物资源等许多突出的优点 研究开发中的地位也越来越显著 研究开发 中的地位也越来越显著 世界上许多国家都投入了大 量的人力物力对生物制氢技术进 行开发研究 量的人力物力对生物制氢技术进行开发研究 以期早日实现该 技术向商 业化转变 抢先占领国际市场 技术向商业化转变 抢先占领国际市场 为什么氢是永远的能源 氢的资源丰富 在地球上的氢主要以其化合物 如水H2O 甲 氢的资源丰富 在地球上的氢主要以其化合物 如水H CH4 NH3 烃类Cn Hm 等的形式 存在 Cn Hm 等的形式存在 烷 CH4 氨 NH3 烃类 Cn Hm 等的形式存在 而水是地球 的主要 资源 地球表面的70 以上被水覆盖 即使在大陆 70 资源 地球表面的70 以 上被水覆盖 即使在大陆 也有丰富 的地表水和地下水 水就是地球上无处不在的 氢矿 的地表水和地下水 水就是地球上无处不在的 氢矿 氢的来源多样性 可以通过各 种一次能源 可以是化石燃料 氢的来源多样性 可以通过各种一次能源 可以是化石燃 料 如天然气 煤层气 也可以是可再生能源 如电力 如天然气 煤 煤层气 也可以 是可再生能源 如电力 来 开采 氢矿 地球各处都有可再生能源 开采 氢矿 地球各 处都有可再生能源 而不像化石燃料有 很强的地域性 很强的地域性 氢能是最环保 的能源 利用低温燃料电池 氢能是最环保的能源 利用低温燃料电池 由电化学反应将 氢转化为电能和水 不排放CO CO2 NOx 没有任何污染 氢转化为电能和水 不排 放 CO2 和 NOx 没有任何污染 使用 氢燃料内燃机 也是显著减少污染的有效方法 氢燃料内燃机 也是显著减少污染的有效方法 氢气具有可储存性 氢的可再生性 氢是 和平 能源 因 氢气具有可储存性 氢的可再生性 氢是 和平 能源 为它既可再 生又来源广泛 每个国家都有丰富的 氢 氢是安全的能源 每种能源载体都有其物理 化 学 矿 氢是安全的能源 每种能源载体都有其物理 化学 技 术性的特有的安全问题 术性的特有的安全问题 生物质能 生物质是指通过光合作用而形成的各种有机物 生物质是指通过光合 作用而形成的各种有机物 包括所有的动 植物和微生物 植物和微生物 生物质能是太 阳能以化学能形式储存在生物质 中的能量形式 以生物质为载体的能量 中的能量形 p a g e 5 式 以生物质为载体的能量 它直接或间接地来源 于绿色植物的光合作用 可转化为常 规的固态 于绿色植物的光合作用 可转化为常规的固态 液态和气态燃 取之不尽 用 之不竭 是一种可再生能源 料 取之不尽 用之不竭 是一种可再生能源 生物质能的原 始能量来源于太阳 所以从广义上讲 始能量来源于太阳 所以从广义上讲 生物质能 是太阳能的一 种表现形式 种表现形式 能源农场 即建立以获取能源为目的的生物质生产基地 即建立以获取能源为目 的的生物质生产基地 以能源农场的形 式大规模培育生物质 并加工成可利用的能源 式大规模培育生物质 并加工成可利用的能源 要对土地进行 合理规划 尽可能利用山 地 非耕荒地和水域 合理规划 尽可能利用山地 非耕荒地和水域 选择适合当地 生长 条件的生物质品种进行培育 繁殖 生长条件的生物质品种进行培育 繁殖 以获得足够 数量的高 产能植物 在海洋 水域 要充分利用海藻和水生物提取能源 产能植物 在海 洋 水域 要充分利用海藻和水生物提取能源 建立海洋能源农场或江河能源农场 同时 建立海洋能源农场或江河能源农场 同时 将基因工程等现代 生物技术广泛应用于能 源农场中 以提高能源转化率 生物技术广泛应用于能源农场中 以提高能源转化率 生物质液化 将固体生物质转化为液体燃料 称为生物质液化 将固体生物质转化 为液体燃料 称为生物质液化 它包括间接 液化和直接液化两种 液化和直接液化两种 间接液化是指通过微生物作用或化学合 成方法生成液体燃料 如乙醇 酒精 甲醇 成方法生成液体燃料 如乙醇 酒精 甲醇 直接液化则是 采用机械方法 用压榨或提取 等工艺获得可燃烧的油品 采用机械方法 用压榨或提取等工艺获得可燃烧的油品 如 棉 籽油等植物油 经提炼成为可替代柴油的燃料 籽油等植物油 经提炼成为可替代柴 油的燃料 生物质汽化 将固体生物质转化为气体燃料 称为生物质汽化 将固体生物 质转化为气体燃料 称为生物质汽化 其基本原理 是含碳物质在不充分氧化 燃烧 的情 况下 是含碳物质在不充分氧化 燃烧 的情况下 会产生出可燃的 一氧化碳气体 即煤 气 制造煤气的设备称为汽化炉 一氧化碳气体 即煤气 制造煤气的设备称为汽化炉 人们故 意不给足氧气 让含碳物质在没有足够的空气的情况下燃烧 意不给足氧气 让 含碳物质在没有足够的空气的情况下燃烧 出一氧化碳来 焖 出一氧化碳来 沼气利用技术 人类发现 利用沼气 已有悠久的历史 1776年 人类发现 利用 沼气 已有悠久的历史 1776 年 意大利科 学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物 质发酵 从水底冒出一连 学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵 串的气泡 分析 其主要成分为甲烷和二氧化碳等气体 串的气泡 分析其主要成分为甲烷和二氧化碳等 气体 由于这 种气体产生于沼泽地 故俗称 沼气 1781年 种气体产生于沼泽地 故 俗称 沼气 1781 年 法国科学 家穆拉发明人工沼气发生器 200多年过去了 多年过去了 家穆拉发明人工沼气发生器 200多年过去了 如今全世界约 有农村家用 沼气池530万个 中国就占了92 530万个 92 有农村家用沼气池530万个 中国就占了9 2 农村沼气池的 主要填料是猪粪 秸秆 污泥和水等 随着农村沼气使用的日 主要填 料是猪粪 秸秆 污泥和水等 益推广和大型厌氧工程技术的进步 90年代以来 年代以 来 益推广和大型厌氧工程技术的进步 90年代以来 世界范围内 的一些大型沼气工程 有了迅速发展 的一些大型沼气工程有了迅速发展 生物质能转化利用技术 生物质能转化利用途径主要包括燃烧 热化学法 生化法 生物质能转化利用途径主要包括燃烧 热化学法 生化法 化 学法和物理化学法等 如 下图所示 可转化为二次能源 分 学法和物理化学法等 如下图所示 可转化为二次能 源 别为热量或电力 固体燃料 木炭或成型燃料 别为热量或电力 固体燃料 木炭或成型燃料 液体燃料 生物柴油 生物原油 甲醇 乙醇和植物油等 生物柴 油 生物原油 甲醇 乙醇和植物油等 和气体燃料 氢气 生物质燃气和沼气等 氢气 生物质燃气和沼气等 生物质能的分类 1 林业资源 2 农业资源 3 生活污水和工业有机废水 4 城市固 体废物 5 畜禽粪便 生物质能资源 生物资源 是有生命的自然资源 包括动物 植物和 微生物 生物资源 是有生命的自然资源 包括动物 植物和微生物 生物资源和其他非 生物资源的不同点在于它是一种可再生的自 然资源 如果进行合理的开发 能够长期利 用 然资源 如果进行合理的开发 能够长期利用 按照形成条件 能源分为一次能源和 二次能源 按照形成条件 能源分为一次能源和二次能源 一次能源按其 能循环使用和 不断补充 又可分为非可再生能源和可再生能源 能循环使用和不断补充 又可分为非 p a g e 6 可再生能源和可再生能源 可再生能源是指在较短的时间内 可再生能源是指在较短 的时间内 通过地球的自然循环不断的 补充能源 如太阳能 水能 风能 补充能源 如 太阳能 水能 风能 生物质能和地热能等均属 于可再生能源 非可再生能源是指经过亿 万年形成的 于可再生能源 非可再生能源是指经过亿万年形成的 短期内 无法恢复 不能重复再生的自然能源 如煤炭 石油 天然气 无法恢复 不能重复再生的自然能源 如煤炭 石油 天然气 裂变核燃料 它们都是不能再生的 裂变核燃料 铀 钍 等 它 们都是不能再生的 用一些就少 一些 终有用尽的时候 一些 终有用尽的时候 海 洋 能 地球表面积约为5 108k m 其中陆地表面积为1 49X108k m k m k m 地球 表面积约为5 1X108k m 其中陆地表面积为1 49X108k m 占 29 海洋面积达3 61X 1O8k m 占 71 以海平面计 全 29 海洋面积达 3 61 X k m 71 以海平面计 部陆地的平均海拔约为840 840m 而海洋的平均深度却为380 380m 部陆地的平均海拔 约为 840 m 而海洋的平均深度却为 380 m 整个海水的容积多达1 37X109k m k m 3 一 望无际的汪洋大海 整个海水的容积多达1 37X109k m 3 一望无际的汪洋大海 不 仅为 人类提供航运 水产和丰富的矿藏 仅为人类提供航运 水产和丰富的矿藏 而且还蕴藏 着巨大的 能量 能量 海洋能指依附在海水中的可再生能源 海洋通过各种物理过程 海洋能指依附在海水中的可再生能源 接收 储存和散发能量 这些能量以潮汐 波浪 温度差 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 度梯度 海流等形式存在于海洋之中 潮汐能源 世界上的潮汐能约有10亿多万千瓦 如能充分利用 世界上的潮汐能约 有10亿多万千瓦 如能充分利用 每年可生 10亿多万千瓦 产124 106亿度 1度 1千瓦 时 1k w h 电 这些潮汐能主要集 124 106亿度 千瓦时 k w 亿度 中在浅海和狭窄 海湾地带 像英吉利海峡就约有8000万千瓦 8000万千瓦 中在浅海和狭窄海湾地带 像英吉利海峡就约有8000万千瓦 马六甲海峡5500万千瓦 黄海有5500万千瓦 芬迪湾 2000 5500万千瓦 5500万千瓦 2000万千 马六甲海峡 5500万千瓦 黄海有5500万千瓦 芬迪湾2000万千 瓦等 深海大洋的潮汐能都不大 太平洋 瓦等 深海大洋的潮汐 能都不大 太平洋 大西洋和印度洋总 共只有潮汐能100万千瓦 平均每平方公里仅 3 100万千瓦 共只有潮汐能100万千瓦 平均每平方公里仅3瓦 我国的潮汐能约有1 1 亿千瓦 可利用装机容量约3500万千瓦 我国的潮汐能约有1 亿千瓦 可利用装机容量约 3500万千瓦 3500 相当于1980年全国总发电量的1 1980年全国总发电量的 每年可发电 900亿度 900亿度 相当于 1980 年全国总发电量的1 3 每年可发电900 亿度 浙江 福建海岸线曲折 潮差较大 潮汐能占全国的80 浙江 浙江 福建海岸线曲折 潮 差较大 潮汐能占全国的80 80 省的潮汐能蕴藏量约1000万千瓦 钱塘江潮差约8 100 0万千瓦 省的潮汐能蕴藏量约1000万千瓦 钱塘江潮差约8 9m 潮汐能 潮汐能是由于地球和月球 太阳相互作用产生的能量 潮汐能是由于地球和月球 太阳相互作用产生的能量 潮汐电站工作原理 涨潮时 退潮时 浙江温岭江厦潮汐电站全国第一 浙江温岭江厦潮汐电站全国第一 世界第三 波浪能源 有人做过测试 海浪对海岸的冲击力每平方米可达20 30t 20 有人做 过测试 海浪对海岸的冲击力每平方米可达20 30t 大 的可达60t 巨大的海浪可以把 13t 重的岩石抛到20m 高处 能把 的可达60t 巨大的海浪可以把13t 重的岩石抛到20m 高 处 60 13 20 1700t 重的岩石翻转 能把万吨轮推到岸上去 据计算 1700t 重的岩石翻 转 能把万吨轮推到岸上去 据计算 海浪每 秒钟在1平方公里的海面上就能产生20万千 瓦的能量 20万千瓦的能量 秒钟在1平方公里的海面上就能产生20万千瓦的能量 全世 界波 浪能约为10 100亿千瓦 有的说为20 30亿千瓦 10 亿千瓦 20 亿千瓦 浪 能约为10 100亿千瓦 有的说为20 30亿千瓦 波浪发电 就是利用波浪的垂直运动来 推动装有活塞的浮标 就是利用波浪的垂直运动来推动装有活塞的浮标 由活塞与浮 标的相对运动所产生的压缩空气 就可以推动涡轮机发电了 标的相对运动所产生的 压缩空气 就可以推动涡轮机发电了 1965年 日本益田善雄研究成功小型波浪发电装 置 1965 年 日本益田善雄研究成功小型波浪发电装置 为空气压 缩益田式波力发 p a g e 7 电机 其功率60 60W 120W 已推广应用到航标 缩益田式波力发电机 其功率60W或1 20W 已推广应用到航标 灯塔和观测浮标上 1978年 灯塔和观测浮标上 1978年 国 际能源机构提出波能转换为电 能的研究计划 美国 日本 英国 能的研究计划 美国 日本 英国 加拿大等国参加了这一计 划 日本将首先实施这项计划 英国已投 资百万英镑研究波浪 日本将首先实施这项计划 能 计 划 建 成 1 0 0 万 千 瓦 的 波 浪 发 电 站 我国近海波浪能丰富 沿海平均波高在1 左右 我国近海波浪 能丰富 沿海平均波高在1m 左右 估计波浪能 蕴藏量可达1 亿千瓦 可利用装机容量为 3000 5000万千瓦 3000 万千瓦 蕴藏量可达1 5亿千瓦 可利用装机容量为3000 5 000万千瓦 渤海湾 闽浙沿岸 珠江口外海和南海诸岛波高常在1 以上 渤海湾 闽浙 沿岸 珠江口外海和南海诸岛波高常在1 m 以上 平均波能在5k w m 以上 平均波能 在5k w m 以上 以上 海流能源 海流是海水平方向的流动 其流速和流向都比较稳定 海流是海水平方 向的流动 其流速和流向都比较稳定 海流有 由风引起的风海流 由水温 盐度变化 引起的密度流 由潮汐 由风引起的风海流 由水温 盐度变化引起的密度流 引起的 潮流 以及为流失海水补缺的补缺流 从层次上分 引起的潮流 以及为流失海水补缺 的补缺流 从层次上分 海 流有表层流 还有表层以下的上层流 中层流 流有表层 流 还有表层以下的上层流 中层流 深层流和底层 表层流 主要是风总是朝着一 个方向吹刮海面 流 表层流 主要是风总是朝着一个方向吹刮海面 迫使海水 不断向前移动引起的 在大洋中它往往是有规律的循环流动 不断向前移动引起的 在大洋中它往往是有规律的循环流动 所以称大洋环流 例如 北太平洋大洋环流 长 达14000k m 宽 所以称大洋环流 例如 北太平洋大洋环流 长达14000k m 14000k m 数百 公里 它流经我国近海的一段 称台湾暖流 数百公里 它流经我国近海的一段 称 台湾暖流 由于水色蓝 也叫 黑潮 它不但从赤道带来很多热量 黑 也叫 黑潮 它不但从赤道带来很多热量 而且有巨大 的动能 它的输水量相当于全世界河流 输水量总和的20 20倍 的动能 它的输水量相当于全世界河流输水量总和的20 倍 如 果用海流发电 不但能量大于河流 果用海流发电 不但能量大于河流 而且没 有河流常见的枯水 期 目前 国外试验潮流发电 其原理就是用锚 目前 国外试验 潮流发电 其原理就是用锚 索和浮筒把水轮 机和发电机固定在海面上 由海流推 动螺旋桨旋转发电 机和发电机固定在海面上 由海流推动螺旋桨旋转发电 但由 于 海上安装设备的困难 当前还只能用来为灯塔 灯船供电 于海上安装设备的困难 当前 还只能用来为灯塔 灯船供电 海水温差能源 海水温度增高的原因很多 地球内部给热 海水温度增高的原因很 多 地球内部给热 海水中放射物质的 发热等 但主要是太阳的辐射热 随着纬度 的变化而有强弱 发热等 但主要是太阳的辐射热 随着纬度的变化而有强弱 因而 海水的温度也随着纬度的变化而变化 纬度越低 因而海水的温度也随着纬度的变化而 变化 纬度越低 水温越 纬度越高 水温越低 此外 海水温度还随深度加大 高 纬度越高 水温越低 此外 海水温度还随深度加大 水 温逐渐降低 通常在水 深200 以下的深层 水温常年很低 200m 温逐渐降低 通常在水深200 m 以下的深层 水温常年很低 变 化 幅 度 也 不 大 据推算 从南纬20度到北纬20度之间 海 水表层 深130m 左 据推算 从南纬20度到北纬20度之间 海水表层 130m 20度到北纬2 0度之间 的温度通年是25 29 尤其在红海高达35 25 35 右 的温度通年是 25 29 尤其在红海高达35 而海洋深 500m 层的温度保持在5 之间 达500 m 层的温度保持在 5 7 之间 表层和深层间温差热能约 发电600亿千瓦 600 亿千瓦 发电600亿千瓦 地 热 能 地热能是来自地球深处的可再生热能 地热能是来自地球深处的可再 生热能 它起源于地球的熔融岩 浆和放射性物质的衰变 地下水的深处循环和来自极 深处的岩 浆和放射性物质的衰变 浆侵入到地壳后 把热量从地下深处带至近表层 在 有些地方 浆侵入到地壳后 把热量从地下深处带至近表层 在有些地方 热能随 自然涌出的热蒸汽和水而到达地面 热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面 自史 前起它们就已 被用于洗浴和蒸煮 通过钻井 被用于洗浴和蒸煮 通过钻井 这些热 能可以从地下的储层引 入水池 房间 温室和发电站 这种热能的储量相当大 入水池 房间 温室和发电站 这种热能的储量相当大 据估 每年从地球内部传到地面的热能 p a g e 8 相当于100PWh 不过 100PW 计 每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW h 不过 地 热能的分布相对来说比较分散 开发难度大 实际上 热能的分布相对来说比较分 散 开发难度大 实际上 如果不 是地球本身把地热能集中在某些地区 是地球本 身把地热能集中在某些地区 一般来说是那些与地壳 构造板块的界面有关的地区 构造板块的界面有关的地区 用目前的技术水平是无法将地 热能作为一种热源和发 电能源来使用的 严格地说 热能作为一种热源和发电能源来使用的 严格地说 地热 能不 是一种 可再生的 资源 而是一种像石油一样 可开采的能 是一种 可再生的 资源 而是一种像石油一样 最终的可回采量将依赖于所采用的技术 源 最终的可回 采量将依赖于所采用的技术 地热能 应用形式 应用形式 地下热 地热蒸气 水 地热蒸气 地热 西藏羊八井地热电站是我国最大的地热电站 新 型 燃 料 水煤浆 水煤浆燃料是八十年代初出现的一种煤基清洁代油 代煤燃 料 水煤浆燃料是八十年代初出现的一种煤基清洁代油 代煤燃料 是国家科委认 定的高新技术 为国家重点发展新产品 是国家科委认定的高新技术 为国家重点发展 新产品 也是当 今世界研究热点 洁净煤技术中的重要分支 它由70 左右的 洁净 煤技术中的重要分支 70 今世界研究热点 洁净煤技术中的重要分支 它由70 30 水 及少量化学添加剂制成 是一种浆体燃料 煤 30 水及少量化学添加剂制成 是一种浆 体燃料 可以像油 一样泵送 雾化 贮存和稳定燃烧 一样泵送 雾化 贮存和稳定燃 烧 其热值相当于燃料油的一 可代替燃料油用于锅炉 电站与工业炉窑 半 可代 替燃料油用于锅炉 电站与工业炉窑 用于代替煤炭 燃用 具有燃烧效率高 负荷调 整便利 减少环境污染 燃用 具有燃烧效率高 负荷调整便利 减少环境污染 改善 劳动条件 节省用煤等优点 劳动条件 节省用煤等优点 克莱斯勒在日内瓦推出新型燃料电池汽车 美通社日内瓦3月1日电 在2005年日内 瓦汽车 燃料电池驱动的先驱戴姆勒展 Ge n e v a Mo t o r Sh o w 上 燃料电池驱动的先驱 戴姆勒 克莱 正推出其下一代燃料电池汽车 斯勒 Da i m l e r Ch r y s l e r 正推出其下一 代燃料电池汽车 基于 梅塞德斯 奔驰B Me r c e d e s 梅塞德斯 奔驰B级汽车 Me r c e d e s Be n z B Cl a s s 的新型燃料 电池汽车将促进燃料电池车系列向运动旅行车款的延伸 电池汽车将促进燃料电池车系列向运动旅行车款的延伸 该新 车型继续保持了梅塞 德斯车型继续保持了梅塞德斯 奔驰推出的独特的 s a n d w i c h c o n c e p t 三文治概念 而这类驱动组件采纳这一理念则是必然 三文治概念 而这类驱动组件采纳这一 理念则是必然 技术数据体现该车型高扭距的电动机将产生100 k W的能量 的能量 技术数据体现该车型高扭距的电动机将产生100 k W的能量 较上一代产品增强了35 k W的能量 的能量 较上一代产品增强了35 k W的能量 同时也体现了运动式且充满 动 力的驾驶与无废气排放的操作的惊人结合 动力的驾驶与无废气排放的操作的惊人结 合 日本用油水混合技术 开发发动机新型燃料 新华网北京5 29日专电 新华网北京 5月29日专电 按一比一的比例把油和水混合起来 制成混合燃料 不仅能够减少能源的 消耗量 而且可以减少废 制成混合燃料 不仅能够减少能源的消耗量 气中有害的氮 氧化物及微粒物质的产生 气中有害的氮氧化物及微粒物质的产生 使之成为一种保 护环 境的新型柴油发动机燃料 境的新型柴油发动机燃料 据日经产业消费研究所研 究员稻田成行介绍 据日经产业消费研究所研究员稻田成行介绍 这种混合燃料使 用重油或柴油均可 用一种界面活性剂做添加剂 用重油或柴油均可 用一种界面活性 剂做添加剂 通过它的乳 化作用把二者混合在一起 实际测定的结果表明 化作用把 二者混合在一起 实际测定的结果表明 与重油或柴 油相比较 这种新型燃料的氮 氧化物产生量可减少到1 油相比较 这种新型燃料的氮氧化物产生量可减少到 1 7 即不足100PPM 对身体有害的微粒物质的产生量也可大 即不足100PPM 100 PPM 大 减少 大减少 这种燃料可供发电站和柴油发动机使用 两家有关企业正在分 这种燃 料可供发电站和柴油发动机使用 别加紧研究开发 预计今秋即可达到实用化水平 别 加紧研究开发 预计今秋即可达到实用化水平 新型燃料电池技术不断推出 通用汽车公司日前在东京举办的技术研讨会上 通 p a g e 9 用汽车公司日前在东京举办的技术研讨会上 展示了其最新 的燃料电池汽车和其他 最先进的燃料电池技术 会上通用汽车公司展示了其新型 会上通用汽车公司展示了 其新型 技术先进的燃料电池汽车样 Hy d r o Ge n 3是第一辆无需缓冲电池即可工作的燃 料电池汽车 品 Hy d r o Ge n 3是第一辆无需缓冲电池即可工作的燃料电池汽车 拥有环 境兼容 节省资源的燃料电池推进系统 拥有环境兼容 节省