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新能源技术 能源是人类生存和发展的重要物质条件。煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19和20世纪近200年来人类文明进步和经济社会发展，但煤炭、石油、天然气等不可再生能源持续增长的大量消耗，不仅使人类面临资源枯竭的压力，同时更感到了环境问题的严重威胁。面对能源资源和环境问题，国际社会采取了积极的应对措施，特别是1992年召开的联合国环境与发展大会和2002年召开的可持续发展世界首脑会议，使可持续发展思想逐渐成为国际社会的共识。目前，提高能源利用效率、开发利用可再生能源、保护生态环境、实现可持续发展已成为国际社会的共同行动。加强全球合作，妥善应对能源和环境挑战，实现可持续发展，是世界各国的共同愿望，也是世界各国的共同责任。随着世界经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。如果能源和环境问题得不到有效解决，不仅人类社会可持续发展的目标难以实现，而且人类的生存环境和生活质量也会受到严重影响。可再生能源丰富、清洁，可永续利用。加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。 新能源一般包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能和氢能等。 太阳能技术： 光伏电池（PV）：光伏太阳能电池，它是由半导体材料所制成，将太阳光直接转换为电流。最简单的光伏电池可以为手表、计算器等诸如此类的东西提供能量，再复杂一点的能够为屋子提供照明，还可以向电网供电。 被动式太阳能采暖、制冷和采光：建筑的设计综合考虑了被动太阳能和采光的因素，如采用大的朝南的窗户和可以吸热但散热缓慢的建筑材料。在被动太阳能采暖方面没有采用机械的方法。总的来说，综合型的被动太阳能设计可以减少50%的采暖费用，这种设计还包括采用自然通风来制冷。 集中式太阳能：集中式太阳能技术是用反射材料如镜子，来聚集太阳的能量，然后将聚集起来的热能转换为电。 太阳能热水器、空间采暖及制冷器：太阳能热水器就是利用太阳的光热来加热蓄水箱里的水或其他传热流体。利用这样的一个系统加热水可以比传统加热方法节省2/3的费用。高温太阳能热水器能够为大型商业和工业设备提供高效的热水和热水加热。 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.751026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。 （）太阳能技术 太阳能是一种巨大且对环境无污染的能源。 太阳能的转换和利用方式有：光热转换、光电转换和光化学转换。 ）太阳能热利用和热发电技术。太阳能热利用是太阳辐射能量通过各种集热部件转变成热能后被直接利用，它可分低温（）：工业用热、制冷、空调、烹调等；高温（以上）：热发电、材料高温处理等。 太阳能节能建筑分主动式或衩动式两种。前者与常规能源采暖系统基本相同，仅以太阳能集热器作为热源代替传统锅炉。后者是利用建筑本身的结构，吸收和储存太阳能，达到取暖的目的。 太阳能热发电技术是利用太阳能产生热能，再转换成机械能的发电过程。发电系统主要同集热系统、热传输系统、蓄热器、热交换器以及汽轮发电机系统等组成。美国公司已建了个电站，总装机容量为万千瓦，平均效率达，电价约美分千瓦时。太阳能热发电技术涉及光学、传热学、材料科学、自动化等学科，是一门综合性交叉性很强的高新技术，也是太阳能开发和研究领域的难点。太阳能热发电技术的关键问题是太阳能的光辐射吸收和高效传热技术。）太阳能光电转换技术。太阳电池类型很多，如单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、硫化电池、化电池等。美国、德国、日本都将太阳能光电技术列为新源首位，制造和发电成本已在特殊应用场合有一定竞争能力。当前发展主要障碍是光电池成本高。我国已能生产，年产达千瓦，能量转换率达。多晶硅电池采用熔化浇铸，定向凝固方法制造，有可能在现有基础上降低成本，向实用化推进一步，但要使成数量级下降，需改变制造工艺，制造硅膜太阳能电池和发电系统，需大力加强基础研究。 ）光化学转换技术。光化学是研究光和物质相互作用引起的化学反应的一个化学分支。光化学电池是利用光照射半导体和电解液界面，发生化学反应，在电解液内形成电流，并使水电离直接产生氢的电池。 我国据年不完全统计，已推广太阳能热水器万平方米，被动太阳能节能房万平方米，太阳能农用温室万公顷，太阳灶万台。我国光伏电池已有4.5兆瓦生产能力。高效电池、非晶硅电池的实验室水平与国外相差不大，但在向生产力转化和应用领域方面差距很大，有待开拓。二风能: 风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。 我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸，季风强盛。全国风力资源的总储量为每年16亿kw，近期可开发的约为1.6亿kw，内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列。 （）风能技术 我国风能总储量估计为1.6109千瓦,在世界各国排列第三,可开发利用的约为2/10,即约3亿千瓦.可以有效利用的风速范围为3-20米/秒. 目前全世界风力机用于发电的超过总量的2/3. 风力机可分为微型（千瓦以下）、小型（千瓦）、中型（千瓦）、大型（千瓦以上）。目前世界上最大的风力发电机在美国夏威，为千瓦。 到年，全世界风力发电装机达万千瓦。主导产品是千瓦机组，千瓦机组开始小批量生产。 我国风力发电装机容量为万千瓦左右，有小型风力发电机万台，中小型风力发电厂个。小型风力机年产万台，千瓦、千瓦、千瓦风力发电机的研制和生产正在进行中。风力发是技术关键是大型风力机的叶片设计、制造和安全性技术，二是优化运行控制方案与控制系统。 美国目前每千瓦时风电价约美分，到年可能降至美分。四:氢能: 二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“合能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”；柴油、汽油则是应用最广的“合能体能源”。过程性能源和含能体能源是不能互相替代的，各有自己的应用范围。作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种理想的新的含能体能源。 中国对氢能的研究与发展可以追溯到60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产，H202燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，则是7O年代的事。氢能的开发利用首先必须解决氢源问题，大量廉价氢的生产是实现氢能利用的根本。氢是一种高密度能源，一般说来，生产氢要消耗大量的能量。因此，必须寻找一种低能耗、高效率制氢方法。安全、高效、高密度、低成本的储氢技术，是将氢能利用推向实用化、规模化的关键。 多年来，我国氢能领域的专家和科学工作者在国家经费支持不多的困难条件下，在制氢、储氢和氢能利用等方面，仍然取得了不少的进展和成绩。但是，由于我国在氢能方面投入资金数量过少，与实际需求相差甚远，虽在单项技术的研究方面有所成就，甚至有的达到了世界先进水平，并且在储氢合金材料方面已实现批量生产，但氢能系统技术的总体水平，尚与发达国家有一定差距。 我国实施可持续发展战略，积极推动包括氢能在内的洁净能源的开发和利用。近年来，在氢能领域取得了多方面的进展。我国已初步形成一支由高等院校、中国科学院及石油化工等部门为主的从事氢能研究、开发和利用的专业队伍。在国家自然科学基金委员会、国家科学技术部、中国科学院和中国石油天然气集团公司的支持下，这支队伍承担着氢能方面的国家自然科学基金基础研究项目、国家“863”高技术研究项目、国家重点科技攻关项目及中国科学院重大项目等。科研人员在制氢技术、储氢材料和氢能利用等方面进行了开创性工作，拥有一批氢能领域的知识产权，其中有些研究工作已达到国际先进水平。早在第二次世界大战期间，氢即用作A2火箭发动机的液体推进剂。196O年液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。对现代航天飞机而言，减轻燃料自重，增加有效载荷变得更为重要。氢的能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻23，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧作为氧化剂，液氢就装在外部推进剂桶内，每次发射需用1450m3，重约100t。 现在科学家们正在研究一种“固态氢”的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而“消耗掉”。这样飞船在宇宙中就能飞行更长的时间。 在超声速飞机和远程洲际客机上以氢作动力燃料的研究已进行多年，目前已进人样机和试飞阶段。在交通运输方面，美、德、法、日等汽车大国早已推出以氢作燃料的示范汽车，并进行了几十万公里的道路运行试验。其中美、德、法等国是采用氢化金属贮氢，而日本则采用液氢。试验证明，以氢作燃料的汽车在经济性、适应性和安全性三方面均有良好的前景，但目前仍存在贮氢密度小和成本高两大障碍。前者使汽车连续行驶的路程受限制，后者主要是由于液氢供应系统费用过高造成的。美国和加拿大已联手合作拟在铁路机车上采用液氢作燃料。在进一步取得研究成果后，从加拿大西部到东部的大陆铁路上将奔驰着燃用液氢和液氧的机车。 氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等；化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电，其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善，氢能将在21世纪的能源舞空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取(供)暖或供应热水，整个系统集热效率甚高。 热泵有四大优点，第一是节能，有利于能源的综合利用，第二点是有利于环境保护，第三点是冷热结合，设备应用率高，节省出投资，第四因为它是电驱动，所以它调控比较方便，因此热泵备受大家的关心。 热泵技术就二十一世纪的一个能源技术，能通过热泵的形式，可以提高能效的利用，能效的利用有两个含义，从环境角度来讲，可以减少温室气体的排放，减少对环境的有害的因素，从另外一个方面来说，就是解决电力高空负荷的一项技术。台上大展风采。 （）氢能利用技术 从年代初开始将氢应用于发电以及各种机动车和飞行器的燃料，已有不少试验装置在运行。氢作为能源使用时，无污染物产生，燃烧产物是水，而生产氢的原料也是水。氢的热值高，每克液氢可达千焦，是汽油的.倍。 ）氢气制备。可以用电解法、热化学法、光电化学法或等离子体化学法制氢。 ）氢的储存。氢的储存可以用压缩、低温液化和贮氢金属吸存。 ）氢的利用。可作燃料，用于导航、机动车等；可用氢燃料电池通过电化学反应直接转换成电能；可用作各种能源的转换介质或中间载体。 作为人类长远的战略能源，氢可与其他一次能源结合发展各种氢能系统，特别是太阳能氢能综合能源系统有很好发展前途。国际上认为氢能将是世纪中后期最理想的能源。六核能: 核能用于民用,主要是发电,我国发展核电工业已经有30多年历史，建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理的比较完整的燃料循环体系，探明了一批有一定储量的铀矿资源，已经建成多种类型的核反应堆并且积累了多年安全管理和安全运行的经验。据了解，我国已投入运行的核电厂多年来一直保持着良好的安全记录，核电正在我国国民经济中发挥着举足轻重的作用。1999年大亚湾核电站完成上网电量近135亿度，全年创汇56亿美元，上交各项税金2亿元人民币。秦山核电站和大亚湾核电站输送的电力有效地缓解了华东、广东等地电力紧张的局面，并为香港输送了大量电力，显示了核电的巨大作用。到21世纪初，中国核电装机容量将达到850万千瓦，占全国发电能力的30左右。 建设发展核电不仅是我国，也是世界各国解决长远电力供应的一条必经之路。据核工业总公司有关人士介绍，核电在工业发达国家已经有几十年的发展历史，现在核电在世界上已经成为一种成熟的能源。目前，世界上共有500多座发电用的核反应堆在运行，有近30个国家和地区的核电厂在发电，核发电占世界总发电量的17。其中有12个国家和地区核发电量超过自身总发电量的14，有的国家已经超过70。预计，今后30年核发电量将占世界总发电量的30以上。在世界范围内煤、石油等能源日益紧缺，环境污染日趋严重的现状下，不少国家正准备考虑发展核电。核电带给我们的不仅仅是电。 再有,聚变能电站以氢的两种同位素氘和氚作为燃料。氘是天然同位素，在海水中含量极为丰富，其潜在储能可供人类使用几亿年，可谓取之不尽、用之不竭。除了燃料丰富这个优点外，聚变能还有几个特点。燃料价格低廉。聚变核电站是一次性投资，燃料费用约占左右。与裂变核电站相比，聚变核电站的燃料几乎是不花什么钱的；不污染环境，运行安全可靠。聚变与裂变相比，其放射性是微乎其微的，它还消化裂变的污染源，几乎没有废料；可直接转化成电能等。专家认为它是人类最理想的能源。 （6）核能新技术 1）新一代压水堆核电站 具有固有安全性的核电站反应堆。核反应堆在任何事故条件下都能自动停止运行，而且在最严重的假想事故条件下，停堆后的堆芯乘余热能依靠自然循环机理，导出堆外，保持堆内芯部和燃料元件的完整，从根本上排除堆芯深地、放射性逸出的可能，这种特性称为固有安全性，如改进压水堆、模块式高温气冷堆等。 （）核燃料的增殖快中子增殖反应堆。热中子反应堆主要是利用开然铀内的少量铀，以及在反应堆生成少量钚。因此热中子堆仅利用天然铀中左右的铀，世界上探明的铀资源难以保证核能的长期大规模利用。由快中子来产生和维持链式裂变反应的反应堆快中子堆，才有可能实现核燃料的增殖。快中子堆以钚为裂变燃料，由铀为增殖原料，铀俘获快中子后又可生成钚。由于一个钚原子核裂变放出的中子数平均值比一个铀核裂变放出的中子数为多，而且新生的钚有可能比消耗的钚还多，这样就可以实现核燃料的增殖。年，美国建成世界上第一座按上述原理工作的新型核反应堆快中子增殖堆。到年代末，快中子堆示范电站输出电功率已达万千瓦，开始进入实用阶段。我国“”计划已计划建造快中子实验堆。快中子堆在理论上可以利用全部铀资源，但实际上由于各种损失，约可