,新能源技术,第1章 能源概论,本书主要内容,第1章 能源概论,第2章 风力发电第3章 太阳能发电,第4章 核电第5章 小水力发电第6章 氢能和燃料电池发电第7章 生物质能发电第8章 地热能发电,本书主要内容第1章 能源概论第2章 风力发电第3章 太阳,第1章,能源概论,第1章,1.1 能源的分类与基本特征,1.2 能源储备与可持续发展战略,1.3 新能源发电的意义,1.4 新能源发电能源转换的重要形式,本章主要内容,1.1 能源的分类与基本特征 本章主要内容,1.1 能源的分类与基本特征,能,：物体做功的本领，力与力方向上的位移;,能量,：能的数量，1焦耳=1牛顿米;,能源,：自然界中能够提供能量的资源。,作为能源的三个要素：有效性,能提供大量的能量;,技术上可行，经济上合理;,对环境影响小,1.1 能源的分类与基本特征 能：物体做功的本领，力与,1.1.1 能源的分类,按来源分,：,1）来自太阳的能量 包括直接辐射和间接辐射 间接辐,射包括风能、水能、生物质能和化石燃料能等,2）地热能 地球内部的热能 其总量是全部煤炭能量的,1.7,10,8,倍,3）核能 包括核裂变和核聚变能 核材料包括铀、钍、,氢的同位素等 可控核聚变的实现将彻底解决人类的,能源问题,4）太阳、月球引力产生的能 潮汐能,1.1.1 能源的分类,按能源的利用层次分：,一次能源:,指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能,量和资源，如煤炭、原油、天然气、油页岩、,太阳能、水力、风力、海洋能、生物质能等。,二次能源：,指由一次能源经过加工转换以后得到的能,源产品，如电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、,酒精、沼气、氢气和焦炭等。,按能源的利用层次分：,二 次 能 源,含能体能源,过程性能源,包含着能量的物质或实体，如汽油、柴油、酒精、沼气、地热水等,。,随着物质运动而产生、并且仅以运动过程的形式而存在的能源，如电能。,两种能源不能互相替代，各有自己的应用范围。电能可从各种一次能源中生产出来，而柴油、汽油的生产几乎完全依靠化石燃料能源。随着化石燃料的消耗，终有一天将要枯竭，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。,二 次 能 源含能体能源过程性能源 包含着能量的物质或实,按人类利用能源的成熟度分：,常规能源:,已经大规模开采和广泛利用的能源，有煤炭、,石油、天然气、水力等能源。,新能源：,技术上可行，经济上合理，环境和社会可以接,受，能确保供应和替代常规化石能源的可持续,发展能源体系。,按人类利用能源的成熟度分：,按可再生与否分：,可再生能源:,是可以循环再生、取之不尽、用之不竭的初,级资源，如太阳能、水力、风力、生物质能、,波浪能、潮汐能、海洋温差能等。,不可再生能源：,不能再生的，用掉一点，便少一点，总有,一天会枯竭，如原煤、原油、天然气、油,页岩、核能等。,按可再生与否分：,按环保角度分：,清洁能源:,对环境污染小，如太阳能、水能、海洋能、氢,能等。,非清洁能源：,对环境有较大污染，如化石燃料、核燃料等。,按环保角度分：,按是否作为商品分：,商品能源,：作为商品经流通环节大量消费的能源。目前，,商品能源主要有煤炭、石油、天然气、水电和,核电5种。,非商品能源,：主要指枯柴、秸秆等农业废料、人畜粪便等,就地利用的能源。非商品能源在发展中国家,农村地区的能源供应中占有很大比重。,按是否作为商品分：,燃料的计量单位,标准煤热值23.9MJ/kg（7000kcal/kg）,原煤平均热值5000kcal/kg，换算系数0.714,原油平均热值10000kcal/kg，换算系数1.429,天然气平均热值9310kcal/kg，换算系数1.33,石油计量：吨，桶,一桶原油约140-150kg,1吨=7桶,燃料的计量单位,1.1.2 新能源及主要特征,新能源,：技术上可行；经济上合理；环境和社会可以接受；,能确保供应和替代常规化石能源的可持续发展能源,体系。,包含两方面：,新能源体系,：可再生能源(风能、太阳能、生物,质能、水能、海洋能)和地热能、氢能、,核能,新能源利用技术,：高效利用能源、资源综合利,用、替代能源、节能等新技术,1.1.2 新能源及主要特征,“,新,”与“,旧,”的区别,“新”,与传统的,“旧”,能源利用方式和能源系统相对立。,“旧”：,以化石燃料为主的传统能源利用形态；,只强调转换端效率，不注重能源需求侧的综合利用效率；,只强调经济效益，不注重资源、环境代价的传统能源利用,理念。,“新”：,高效利用能源；资源综合利用；,可再生能源；替代能源；,“新”与“旧”的区别,1.1.3 分布式能源及主要特征,1、分布式能源,国际分布式能源联盟（WADE）对“分布式能源”给出的定义是：发电系统能够在消费地点或很近的地方发电，并具有：高效的利用发电产生的废能生产热和电；现场端的可再生能源系统；包括利用现场废气、废热以及多余压差来发电的能源循环利用系统。,这些系统就称为分布式能源系统，而不考虑这些项目的规模、燃料或技术，及该系统是否联接电网等条件。,1.1.3 分布式能源及主要特征,分布式发电,是相对于集中发电的。,分布式发电,指的是,在用户现场或靠近用电现场配置较小的发电机组(一般低于30MW)，以满足特定用户的需要，支持现存配电网的经济运行，或者同时满足这两个方面的要求,。,分布式发电装置,（Distributed Generation），指,功率为数千瓦至50MW的小型模块式的，与环境兼容的独立电源。,这些电源由电力部门、电力用户或第三方所有，用以满足电力系统和用户的特定要求，如调峰、为边远用户或商业区和居民区供电，节省输变电投资、提高供电可靠性等。,分布式发电,主要利用可再生能源但不一定,。,分布式发电是相对于集中发电的。,2、分布式能源主要特征,(1)高效性,(2)环保性,(3)能源利用的多样性,(4)调峰作用,(5)安全性和可靠性,(6)减少国家输配电投资,(7)解决边远地区供电,2、分布式能源主要特征,1.2 能源储备与可持续发展战略,1.2.1 地球上能源储存情况,石油,2011年底全球探明储量为2343亿吨，年消费,量40.59亿吨，储产比54.2。21世纪后，石油,时代结束。,天然气,2011年底全球探明储量2.08410,14,立方米，,年消费量3.22310,12,立方米，储产比63.6。,煤炭,2011年底全球,探明储量8.610,11,吨，年消费,量7.4510,9,吨，储产比112年。,1.2 能源储备与可持续发展战略 1.2.1 地球上能源储存,铀,2006年国际原子能机构在公布的一份报告中指,出，全球铀的总储藏量约为3500万吨，预计可用,85年。,水电,储量44亿kW，可开发22.6亿kW。,太阳能,能量密度8001350W/m,2,，每秒钟辐射到地球上的,总能量相当于550万吨标准煤。,铀 2006年国际原子能机构在公布的一份报告中,1.2.2 中国的能源结构与储备,煤炭,2011年底探明储量1.145,10,11,亿吨，世界第三，占,全球探明储量的13.3%，储产比33；年消费量,3.68,10,9,吨，占全球总消费量的49.4%，但人均煤,消费量以2006年为例，仅为美国的47.9%。,石油,2011年底探明储量20亿吨，占全球探明储量的,0.9%，储产比9.9；年消费量4.618,10,8,吨，占全球,总消费量的11.4%。自1993年我国成为石油净进口,国之后，我国石油对外依存度从1995年的7.6%增加,到2005年的42.9%，2010年已超过55%，预计到2020,年石油对外依存度将达到60%。,1.2.2 中国的能源结构与储备 煤炭 2011年,天然气,2011年底探明储量3.1,10,12,立方米，占全球探明,储量的1.5%，储产比29.8；年消费量1.307,10,11,立方米，占全球总消费量的4%。,水电,据2001,2004年普查结果，中国水能资源理论蕴藏,量6.89亿KW，技术可开发量4.93kW，经济可开发量,3.95亿kW，世界第一，占世界总量16.7%，但人均只,有0.29kW。,煤多油少是中国能源储存结构的基本特点，这种,结构到今后20年，甚至到本世纪中叶，我国以煤为主,的能源结构将不会改变。,天然气 2011年底探明储量3.11012立方米，占全球,名次,国家和地区,石油探明储量/万吨,国家和地区,天然气探明储量/亿立米,国家和地区,石油产量/万吨,1,沙特阿拉伯,3538216,俄罗斯,475440,俄罗斯,44750,2,加拿大,2438832,伊朗,266020,沙特阿拉伯,43750,3,伊朗,1715912,卡塔尔,257530,美国,27000,4,伊拉克,1568600,沙特阿拉伯,66364,伊朗,19700,5,科威特,1350360,阿联酋,60024,中国,17470,6,阿联酋,1333992,美国,53499,7,委内瑞拉,1053363,尼日利亚,49808,8,俄罗斯,818400,阿尔及利亚,45422,9,利比亚,531960,委内瑞拉,42733,10,尼日利亚,480878,伊拉克,31130,11,美国,298593,印度尼西亚,25555,12,中国,248930,马来西亚,21225,13,挪威,20836,14,土库曼斯坦,20093,15,乌兹别克斯坦,18735,16,哈萨克斯坦,18395,17,荷兰,17546,18,埃及,16560,19,加拿大,16018,20,21,科威特,中国,15565,15091,名次国家和地区石油探明储量/万吨国家和地区天然气探明储量/亿,中国与世界一次能源消费结构比较（2004年）（美国数据为2001年）,在我国能源生产与消费中，以煤炭为主要能源直接进行燃烧，因燃烧工艺落后，燃烧不充分，造成,环境污染严重、效率低下、浪费惊人,。,中国与世界一次能源消费结构比较（2004年）（美国数据为2,世 界,中 国,日 本,德 国,法 国,美 国,2001年,9434,1041.4,512.8,338.8,258.4,2259.7,2006年,11048.4,1831.9,527.6,324.4,259.2,2332.7,2011年,12274.6,2613.2,477.6,306.4,242.9,2269.3,各国一次能源消费量（百万吨油当量）,世界人口 6915100000人（2011年美国人口普查局）,1.78吨油当量,美国人口 311253000人（2011年美国人口普查局）,7.29吨油当量,中国人口 1339724852人（中国国家统计局2010年数据）,1.95吨油当量,日本人口 126000000人（日本总务省人口动态调查结果2013）,3.79吨油当量,世 界中 国日 本德 国法 国美 国2001年9,国家,GDP总量/亿美元,总耗能/万吨标准煤,每吨标煤产出值/美元,1亿美元GDP耗能/万吨标煤,能耗强度(中国100),中外能耗强度比,中国,11587,134914,859,11.64,100,德国,18551,47958,3668,2.59,22,4.49,印度,4796,44887,1068,9.36,80,1.24,日本,41469,73544,5663,1.77,15,6.58,俄罗斯,3100,91245,340,29.43,252,0.40,美国,100822,321564,3135,3.19,27,3.65,澳大利亚,3581,16086,3226,4.49,39,2.59,巴西,5040,24929,2022,4.95,43,2.35,2001年主要国家单位GDP能耗比较,国家GDP总量/亿美元总耗能/万吨标准煤每吨标煤产出值/美元,中国能源产消现状,煤炭资源主要储存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区，石油、天然气资源主要储存在东、中、西部地区和海域。而我国主要能源消费区集中在东南沿海经济发达地区，资源储存与能源消费地域存在明显差别。,