第一章 新能源技术绪论.ppt

1、2020/9/13,1,新能源概论 Fundamentals of New Energy,2020/9/13,2,目 录,第一章 新能源绪论 第二章 太阳能 第三章 风能 第四章 生物质能 第五章 海洋能 第六章 地热能 第七章 氢能,2学时 4学时 2学时 6学时 2学时 2学时 6学时,答疑 2 学时 考试 2 学时,2020/9/13,3,参考书 21世纪可持续能源丛书；化学工业出版社,第一章 绪论 能源与可持续发展王革华 编 第二章 太阳能 太阳能利用技术 第三章 风能 风能开发利用张希良 编 第四章 生物质能 生物质能资源清洁转化利用技术姚向君 编 第五章 海洋能 海洋能资源开发利用

2、褚同金 编 第六章 地热能 地热资源及其开发利用和保护刘时彬 编 第七章 氢能 氢能-21世纪的绿色能源毛宗强 编,2020/9/13,4,第一章 新能源绪论,能量 能源 新能源 循环经济与新能源技术 国家战略与新能源技术 新能源技术工程师的位置,2020/9/13,5,能量的定义 能量的主要形式 能量的属性 能量的单位 能量的转换与利用,1. 能 量,2020/9/13,6,能量是物质运动的度量。,能量是人类社会进步的动力。,世界是由物质构成的，一切物质都处于运动状态，所以一切物质都具有能量。,能量的定义,生命在于运动,那么，同学们自己的能量定义是什么呢？,生命就是能量的最高表现,2020/

3、9/13,7,能量的主要形式,机械能,：物质分子热运动动能与位能之和；,电能,化学能,核能,辐射能,: 物体的动能与势能；,热能,：与电荷的运动和积蓄有关的能量；,：通过化学反应释放的能量；,：通过核反应释放的能量；,：物体以电磁波的形式发射的能量。,2020/9/13,8,能量的属性 量的属性 - 热力学第一定律,自然界遵循的2大定律,各种能量在第一定律面前人人平等，并具有可加和性。没有品质高低之分。,光有第一定律显然是不够的 ！,物质守恒与转换定律,能量守恒与转换定律,2020/9/13,9, 质的属性 - 热力学第二定律,电能 机械能 高温热能 常温热能 低温热能（冷量） 常温热能,能量

4、是有品质高低之分的。第二定律指出：任何事物的变化都伴随着能量质的变化，能量的品质只能从高走向低，而不可能自发的从低走向高，最多是保持品质不变。因此，任何过程都是一个能量贬值的过程!,2020/9/13,10,能量的单位 能量单位 焦 J；卡 cal；kWh （度 ）, 单位换算, 功率的单位 kJ/h；kcal/h；kW；马力 (匹) HP, 热值的单位 kcal/kg；kcal/Nm3,2020/9/13,11,能量的转换与利用,能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。 能量典型的转换装置 = 热机,人体其实就是一部高端的热机: 能量摄取量 2000 kcal/人天 功耗 100 W

5、/人 蓄能量 8 kWh /人 （可生存七天）,2020/9/13,12,2020/9/13,13,2. 能 源,能源的定义 能源的分类 能源对人类社会发展的重要意义 我国能源利用的现状及主要问题,2020/9/13,14,能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源。,能源的定义,偶于物质之中 - 热值 偶于状态之中 - 温度、压力,2020/9/13,15,能源分类,1）按开发利用的情况：,常规能源：煤、石油、天然气、水能、核能等。,新能源：太阳能、风能、海洋能、生物质能、 地热能、 核聚变燃料等。,2）按开发的步骤：,一次能源: 煤、石油、天然气、风能、水能、,二次能源: 电力、煤气、汽油、

6、沼气、氢气,太阳能、 地热能、海洋能等。,甲醇、酒精等。,2020/9/13,16,3）按能否再生：,可再生能源：水能、太阳能、风能、海洋能、 生物质能、地热能等；,非再生能源：煤、石油、天然气、核能等。,4）按开发利用过程中对环境的污染情况：,清洁能源：太阳能、风能、水能、海洋能等；,非清洁能源：煤、石油、天然气等。,2020/9/13,17,能源对人类社会发展的重要意义,能源是人类社会生存的基础，能源的开发和利用是人类社会发展的动力，能源开发和利用水平是人类社会文明的重要标志之一。,2020/9/13,18,能源问题是全世界关注的重大问题，从20世纪70年代起，就被列入世界5大问题之一。,

7、全世界关注的5大问题：,1）能源,2）人口,3）粮食,4）环境,5）资源,能源建设也是我国四化建设的战略重点之一。,3E Problem,Energy Ecology Economy,2020/9/13,19,我国能源利用的现状及主要问题,正常情况下，每个国家能源消费总量及增长速度与其国民经济总产值及增长速度成正比，而能源的人均消费量的多少则反映国民生活水平的高低。,我国的能源结构,2020/9/13,20,1）人均储备量少，远低于世界平均水平：,原煤：95 吨/人（世界人均 209 吨/人）；,原油：3 吨/人（世界人均 28 吨/人）；,天然气：1416 m3/人（世界人均 28400 m

8、3/人）。,2020/9/13,21,我国大陆地区总发电量 2.5 亿千瓦，人均 0.2 千瓦/人；,台湾地区人均 1.0千瓦/人；,欧、美、日本等发达国家 6 千瓦/人。,我国的人均能源消费水平低，远低于世界发达国家的水平：,人均能源消费水平：,2020/9/13,22,2）能源开发利用设备和技术落后，能源利用效率低，浪费严重,我国能源的终端利用效率为3233；,发达国家能源的终端利用效率大于42。,我国每万元国民经济产值（GDP）的能耗是日本的6倍，是美国的3倍，是韩国的4.5倍。,我国单位产品的能耗平均比发达国家要高40左右。,2020/9/13,23,中国与日本工业能耗比较,2020/

9、9/13,24,中国发电的平均耗煤量,g / kW. h,2020/9/13,25,3）环境污染严重,工业的发展带来了严重的环境污染，据调查，,我国有57%的城市空气中总悬浮颗粒超标；,有48个大中城市空气中的SO2浓度超标；,有82%城市出现过酸雨；,我国的CO2排放量仅次于美国，居世界第二，占世界总排放量的13.6%。,据世界银行报导，我国城市空气污染对人体健康和生产造成的损失估计每年200亿美元；酸雨使农作物减产每年损失达50亿美元。,2020/9/13,26,我国的能源建设要走可持续发展的道路，必须两条腿走路：,（1）合理利用能源，提高能源利用率。主要途径就是改造或更新技术落后的能源利

10、用终端设备；,（2）大力开发对环境无污染或污染很小的新能源，如太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、生物质能以及核能等。,2020/9/13,27,3. 新 能 源,人类的能源利用史 新能源技术 新能源技术必须吻合的5要素 什么是新能源？,2020/9/13,28,人类的能源利用史,生物质能（薪柴） 太阳能（谷物干燥） 地热能 （温泉） 水力（水车） 风能（帆船） 煤炭 石油 核能,今天所谓的新能源其实并不新 ！,2020/9/13,29,新能源技术,燃料电池技术 生物质能利用技术 太阳能光伏发电技术 风能发电技术 地热能利用技术 海洋能发电技术 ,2020/9/13,30,新能源技术必须吻合的

11、5要素,高效率 - 热效率大幅提高（30%以上） 2. 环境友好 - 零排放、无振动、低噪音 3. 产业化规模 4. 能量的LCA可行性 (Life Cycle Analysis) 5. 经济可行性,2020/9/13,31,什么是新能源？,新能源 = 某种能源 + 某种新能源技术,今可再生能源未必就是新能源 ！,2020/9/13,32,4. 循环经济与新能源技术,什么是循环经济？ 一种最大限度地利用资源和保护环境的经济发展模式。 它主要是通过对传统行业的技术改造创新，最大限度地减少资源消耗和废物排放，从根本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐矛盾。,新能源技术是循环经济的主力军！,2020/9/13,33,5. 国家战略与新能源技术,开源节流 开源：政治家、外交家、企业家的事！ 节流：新能