新能源技术简介教材

新能源技术南京师范大学能源与机械工程学院李传统Lict2003@手机能源技术1.绪论2.太阳能3.风能4.地热能5.海洋能6.生物质能7.氢能8.天然气水合物9.洁净煤技术10.核能11.新能源与可持续发展1.绪论1新能源技术的定义有别于现有能源技术且对环境友好的能源技术。2新能源技术的发展动力能源需求的增长、相关技术进步的支撑、经济与环境可持续发展的需要。3新能源技术的现状与发展趋势主要发达国家与发展中国家都制定了新能源与可再生能源的发展规划。抢占技术制高点。2.太阳能1.太阳能资源量总量：总量约为3.75×1026W

。每秒相当于500万吨标准煤的热值量。中国的太阳能资源：陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50×1018kJ，全国太阳年辐射总量为930～2325kW·h／（m2·a），平均值为1627kW·h／（m2·a）。2.太阳能热利用供热、干燥、热力发电、养殖、医疗。3.太阳能光电转换光伏发电（离网与并网）拉萨唐卡厂的太阳能灶，2007.8，李传统摄拉萨唐卡厂太阳能灶，2007.8李传统摄太阳能热力发电系统示意图HighTemperature(ConcentratingSystems),PowerGeneration,HotWater,ProcessHeat光伏发电。海口美兰机场光伏电站风光互补路灯系统甘南草原旅游景点的太阳能路灯，2012.8李传统摄3.风能1.风能资源到达地球的太阳能约2％转化为风能。全球的风能约为2.74×109MW，其中可利用的风能为2×107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我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。

2.风能利用灌溉汲水风帆助航风力发电NumberofBlades-ThreeBalanceofgyroscopicforcesSlowerrotationincreasesgearbox&transmissioncostsMoreaesthetic,lessnoise,fewerbirdstrikesLargestblade(61.5m)风机塔高度随风力发电机组功率的变化3.世界风电市场现状与发展趋势中国风力发电容量和风力发展制造设备均居世界第一。4.风能利用的环境问题间接的能源利用和污染排放：风机加工、安装及所用的材料需要能源或造成污染排放对鸟类的伤害噪音对视觉的影响无线电通讯干扰：风机妨碍电磁波传播风机运行的安全问题4.生物质能1.我国的生物质资源生物质定义：由光合作用而产生的各种有机体（光合作用对太阳能的转换率为5％～6％，实际平均为0.3%,现代农业可达0.5%~1%）生物质资源量：地球上植物光合作用固定的碳达2x1011t/a，含能量达3x1018kJ/a，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物质能，是指利用自然界的植物、粪便以及城乡有机废物转化成的能源（中华人民共和国可再生能源法）2.生物质能利用技术燃烧热解气化制备沼气制酒精制生物柴油3.生物质能利用现状与趋势国外以制酒精（如巴西）和制备沼气（如德国）为主，单烧和混烧为辅，其他利用方式并存。4.我国生物质能利用存在的问题燃烧发电不成功，制酒精叫停，生物柴油混乱，大型制备沼气工程待发展。5.氢气技术1.氢气作为能源的特点资源丰富、来源多样性、环境友好、可储存和再生、安全与和平。2.氢气的制备与储运制备：电解水、化石燃料制氢、生物质制氢、其他方法制氢。目前已化石燃料制氢为主。储运：气态、液态、固态；以气态为主。3.氢气的利用技术用作燃料（燃烧或燃料电池燃料）、化工原料。4.氢气利用技术的发展前景燃料电池作为分散或集中能源。燃料电池工作原理燃料氧化剂直流电不同燃料电池中的反应燃料电池名称缩写温度

(℃)阳极反应阴极反应碱性燃料电池AFC60-100H2+2OH-

2H2O+2e-1/2O2+H2O+2e-2OH-质子交换膜燃料电池PEMFC70-90H2

2H++2e-1/2O2+2H++2e-2H2O直接甲醇燃料电池DMFC60-120CH3OH+H2OCO2++6H++6e-3/2O2+6H++6e-3H2O磷酸燃料电池PAFC~220H2

2H++2e-1/2O2+2H++2e-2H2O熔融碳酸盐燃料电池MCFC~850H2+CO32-

H2O+CO2+2e-1/2O2+CO2+2e-

CO32-固体氧化物燃料电池SOFC~1100H2+O2-

H2O+2e-1/2O2+2e-O2-6.洁净煤技术1.燃煤的污染排放SOx、NOx、CO2

和灰渣。2.煤的洁净加工燃烧：燃烧前洗选，燃烧中或燃烧后烟气净化；气化液化成型燃料3.煤的高效洁净转化技术清洁燃烧煤制油新的联合循环：IGCC（整体气化联合循环）、燃料电池-燃气-蒸汽联合循环。7.核能1.核能来源核裂变与聚变重核裂变与轻核聚变核裂变：被中子击中时，大原子核分裂成数个小原子核，这个过程会释放能量。核聚变：数个小原子核结合并释放能量。Sr锶，Xe氙太阳上的核聚变反应相对论的质能关系为开创原子能时代提供了理论基础,这是一个具有划时代意义的理论公式.2.核能的利用能源化利用：核电站（设计寿命40年）军事用途：核武器民用：放疗、种子照射等科学研究：测量系统3.核电站原理

利用反应堆中的核燃料裂变放出的核能转变为电能的发电厂叫核电站。核电站与火电站最主要的不同是蒸汽供应系统。核电站利用核能产生蒸汽的系统称为“核蒸汽供应系统”，通过核燃料的核裂变能加热外回路的水来产生蒸汽。核电站的反应堆和蒸汽发生器相当于火电站的化石燃料和锅炉。4.

核电站现状与发展趋势世界上第一批商业应用的原型核电站为第一代，如SHIPINGPORT等；20世纪60~80年代世界上大批建造的核电站为第二代；20世纪80年代发展，90年代投入市场的先进轻水堆核电站，美国西屋公司的AP600，AP1000为第三代；第四代先进核能系统正在被开发，追求更高的安全性，更好的经济性，环境的可持续性并满足防核扩散的要求。这些要求对核电水回路的处理提出了更高的技术要求。5.核电站的安全问题运行中的安全问题核电站事故后的安全问题8.新能源与可持续发展1.经济可持续发展对能源的需