新能源发电技术概论.pptx

新能源发电技术新能源发电技术动力工程系动力工程系宋长华宋长华2002005.95.92主要内容主要内容能源概念与利用、新能源能源概念与利用、新能源现状状太阳能太阳能发电技技术（光伏（光伏发电和和热发电）风力力发电技技术生物生物质能能发电技技术地地热发电技技术潮汐能潮汐能发电技技术燃料燃料电池池发电技技术核能核能发电简介介3主要参考资料及考核要求主要参考资料及考核要求n参考参考资料：料：1）新能源新能源发电技技术，王，王长贵主主编，中国，中国电力出版力出版社，社，2003年年10月。月。2）新能源材料新能源材料，陈军主主编，化学工，化学工业出版社，出版社，2003。3）让世界更世界更洁净-新能源新能源，胡成春主，胡成春主编，北京科，北京科技文献出版社，技文献出版社，1998年年9月月4）中国能源中国能源发展展报告告，中国，中国计划出版社，划出版社，2000。n考核要求：考核要求：结业考考试占占60%，平，平时考核占考核占40%。第一章第一章 概概 论论主讲主讲 宋长华宋长华5本章主要内容：本章主要内容：1-1 能源含能源含义、分、分类及及历史演史演变1-2 中国能源中国能源现状、状、问题与与对策策1-3 中国新能源与可再生能源中国新能源与可再生能源现状与前景状与前景1-4 能量能量转换过程及程及转换设备或系或系统61-1 能源含义、分类及历史演变能源含义、分类及历史演变一、能源的重要性一、能源的重要性 在工在工业、农业、交通、国防、日常生活中具有、交通、国防、日常生活中具有重要作用。重要作用。n当代社会最广泛使用的能源是当代社会最广泛使用的能源是煤炭、石油、天然气和水力煤炭、石油、天然气和水力，特特别是石油和天然气的消耗量增是石油和天然气的消耗量增长迅速，已占全世界能源迅速，已占全世界能源消消费总量的量的6060左右。但是，石油和天然气的左右。但是，石油和天然气的储量是有限量是有限的，的，许多多专家家预言，石油和天然气言，石油和天然气资源将在源将在4040年、最多年、最多50506060年内被耗尽，年内被耗尽，而煤炭而煤炭资源源虽然然远比石油和天然气比石油和天然气资源丰富，但是直接源丰富，但是直接应用煤炭用煤炭严重重污染染环境，因此亟需研究境，因此亟需研究把煤炭把煤炭转化成化成为气体或液体燃料的技气体或液体燃料的技术。n将日前的以化石能源将日前的以化石能源为基基础的的常常规能源系能源系统，逐步逐步过渡到渡到持久的、多持久的、多样化的、可以再生的化的、可以再生的新能源系新能源系统。以避免能源以避免能源危机的出危机的出现。7二、能源的含义及其分类二、能源的含义及其分类1、能源：、能源：能能够为人人类提供某种形式能量（机械能、提供某种形式能量（机械能、热能、能、电能、能、化学能等）的自然化学能等）的自然资源及其源及其转化物。或者化物。或者说是能量的来源称是能量的来源称为能源。如太阳能、能源。如太阳能、风能、化石燃料、水力等。能、化石燃料、水力等。2、能源的、能源的分分类：（1）按能源的生成方式分：）按能源的生成方式分：一次能源一次能源和和二次能源二次能源（2）按能源在当代社会中的地位分：）按能源在当代社会中的地位分：常常规能源能源和和新能源新能源。（3）按能否再生分（）按能否再生分（对一次能源）：一次能源）：可再生可再生和和非再生能源。非再生能源。（4）按其来源分（）按其来源分（对一次能源）一次能源）：来自地球以外天体的能源：来自地球以外天体的能源：太阳能、太阳能、风能、水能、生物能、水能、生物质能能来自地球内部的能源：来自地球内部的能源：地地热能能地球一其它天体的作用地球一其它天体的作用产生的能源生的能源：潮汐能：潮汐能8三、人类利用能源的历史演变三、人类利用能源的历史演变n柴草柴草时期期n煤炭煤炭时期期n石油石油时期期n常常规能源向新能源的能源向新能源的过渡渡20世世纪能源消能源消费构成构成920世纪能源消费构成世纪能源消费构成10能源分类表能源分类表111-2 中国能源现状、问题与对策中国能源现状、问题与对策一、中国能源一、中国能源现状状n19491949年新中国成立年新中国成立时，全国一次能源的生，全国一次能源的生产总量量仅为23742374万万t t标准煤，准煤，居世界第居世界第1010位。位。n20042004年中国一次能源生年中国一次能源生产量达到量达到18.4518.45亿吨吨标准煤，全年能源消准煤，全年能源消费总量量19.719.7亿吨吨标准煤，准煤，是世界上第二大能源消是世界上第二大能源消费国和能源生国和能源生产国。国。n煤炭：煤炭：20042004年年煤炭煤炭产量达到量达到19.5619.56亿吨（吨（第一第一），同比增），同比增长17.3%17.3%，其中用于，其中用于发电9.89.8亿吨左右；吨左右；n原油：原油：生生产原油原油1.751.75亿吨（吨（第五第五）；）；n电力：力：20042004年底止我国年底止我国发电装机容量达到装机容量达到4.44.4亿千瓦，居世千瓦，居世界界第二第二，新投，新投产机机组50505050万千瓦，万千瓦，发电量量2.192.19亿千瓦千瓦时。预计今年今年发电装机将超装机将超过5 5亿千瓦，新投千瓦，新投产机机组65006500万千瓦以万千瓦以上。上。2004年年GDP增增长9.5%，电力增力增长了了15.3%n从从1978年到年到2004年中国以年中国以年均增年均增长4.8%的能源的能源消消费支撑了支撑了年均年均9.4%的的经济发展速度展速度，1990年至年至2004年中国年中国每万元每万元GDP能耗下降了能耗下降了45%。12二、中国能源存在的问题二、中国能源存在的问题（1）人均能耗低）人均能耗低（2）人均能源）人均能源资源不足源不足（3）能源效率低）能源效率低（4）以煤）以煤为主的能源主的能源结构亟待构亟待调整整 1）大量燃煤）大量燃煤严重重污染染环境境 2）大量用煤）大量用煤导致能源效率低下致能源效率低下 3）交通运）交通运输压力巨大力巨大 4）能源供）能源供应安全安全问题提到提到议事日程上来事日程上来13三、中国能源发展对策三、中国能源发展对策能源中能源中长期期发展展规划：划：结合合“十一五十一五”规划的划的编制我制我们已已经拟定了能源中定了能源中长期期发展展规划，划，这个个发展展规划可以概括划可以概括为4848个个字，即：字，即：“节能能优先，效率先，效率为本；煤本；煤为基基础，多元，多元发展；展；立足国内，开拓海外；立足国内，开拓海外；统筹城筹城乡，合理布局；依靠科技，合理布局；依靠科技，创新体制；保新体制；保护环境，保障安全境，保障安全”。在能源中在能源中长期期规划中划中强调了要了要调整能源整能源结构，构，加快加快发展核展核电、可再生能源和大、可再生能源和大力力发展水展水电。中国全国人大常委会已通中国全国人大常委会已通过了了可再生能源可再生能源法法，为我国可再生能源我国可再生能源发展提供法律保展提供法律保证。（1 1）坚持持实行能源行能源节约战略方略方针，（，（2 2）大力大力优化能源化能源结构，构，（3 3）煤）煤为基基础，积极极发展展洁净煤技煤技术，（，（4 4）大力开大力开发利利用新能源与可再生能源用新能源与可再生能源，（，（5 5）采取措施保）采取措施保证能源供能源供应安全。安全。141-3 中国新能源与可再生能源现状与前景中国新能源与可再生能源现状与前景一、新能源与可再生能源含一、新能源与可再生能源含义和分和分类n新能源与可再生能源含新能源与可再生能源含义：在中国是指除常在中国是指除常规化石能化石能源和大中型水力源和大中型水力发电、核裂、核裂变发电之外的之外的生物生物质能、太阳能、太阳能、能、风能、小水能、小水电、地、地热能以及海洋能能以及海洋能等一次能源。等一次能源。（1）生物）生物质能：能：生物生物质能能是是蕴藏在生物藏在生物质中的能量，是中的能量，是绿色植物通色植物通过叶叶绿宏将太阳能宏将太阳能转化化为化学能而化学能而贮存在生物存在生物质内部的能量。内部的能量。有机物中除有机物中除矿物燃料以外的所有来源于物燃料以外的所有来源于动植物的能源物植物的能源物质均属于生物均属于生物质能，通常包括木材及森林能，通常包括木材及森林废弃物、弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机有机废弃物以及弃物以及动物物粪便等。便等。15（2）太阳能）太阳能 太阳能的太阳能的转换和利用方式有光和利用方式有光热转换、光、光电转换和光和光化学化学转换等。等。u光光热转换：接收或聚集太阳能使之接收或聚集太阳能使之转换为热能，然后能，然后用于生用于生产和生活的一些方面，是光一和生活的一些方面，是光一热转换即太阳能光即太阳能光热利用的基本方式。利用的基本方式。u光光电转换；利用光生伏打效利用光生伏打效应原理制成的太阳能原理制成的太阳能电池，池，可将太阳的光能直接可将太阳的光能直接转换成成为电能，称能，称为光一光一电转换，即，即太阳能光太阳能光电利用利用。u光光化学化学转换；光一化学光一化学转换目前尚目前尚处于研究开于研究开发阶段，段，这种种转换技技术包括半包括半导体体电极极产生生电面面电解水解水产生包、利生包、利用用氢氧化氧化钙或金属或金属氢化物化物热分解分解储能等内容。能等内容。16（3）风能）风能n风能是指太阳能是指太阳辐射造成地球各部分受射造成地球各部分受热不均匀，引起各地不均匀，引起各地温差和气温差和气压不同，不同，导致空气运致空气运动而而产生的能量。生的能量。n利用利用风力机可将力机可将风能能转换成成电能、机械能和能、机械能和热能等。能等。风能能利用的主要形式有利用的主要形式有风力力发电、风力提水、力提水、风力致力致热以及以及风帆助航等。帆助航等。（4 4）小水电）小水电n按照中国国家按照中国国家计委委规定，水定，水电站站总容量在容量在5 5万万kwkw以下以下的的为小型水小型水电站；站；5 5万万2525万万kwkw的的为中型水中型水电站；站；2525万万kwkw以上以上的的为大型水大型水电站。站。17（5）地热能）地热能n地地热资源：源：是指在当前技是指在当前技术经济和地和地质环境条件下，地壳内境条件下，地壳内能能够科学、合理地开科学、合理地开发出来的岩石中的出来的岩石中的热能量和地能量和地热流体中流体中的的热能量及其伴生的有用能量及其伴生的有用组分。分。n地地热资源，按源，按赋存形式可分存形式可分为水水热型型(又分又分为干蒸汽型、湿蒸干蒸汽型、湿蒸汽型和汽型和热水型水型)、地地压型型、干干热岩型岩型和和岩岩浆型型4 4大大类；n按温度高低可分按温度高低可分为高温型高温型(150)(150)、中温型中温型(90(90149)149)和和低低温型温型(89)(89)。地。地热能的利用方式主要有能的利用方式主要有地地热发电和地和地热直接直接利用两大利用两大类。（6 6）海洋能）海洋能n海洋能：海洋能：是指是指蕴藏在海洋中的可再生能源，它包括藏在海洋中的可再生能源，它包括潮汐能潮汐能、波浪能、悔流能、潮流能、海水温差能和海水波浪能、悔流能、潮流能、海水温差能和海水盐差能等不同差能等不同的能源形的能源形态。n海洋能按海洋能按储存的能量形式，可分存的能量形式，可分为机械能、机械能、热能和化学能能和化学能。18二、发展新能源与可再生能源的重大二、发展新能源与可再生能源的重大战略意义战略意义（1）新能源与可再生能源是人）新能源与可再生能源是人类社会未来能源的基社会未来能源的基石，是目前大量燃用的化石能源的替代能源。石，是目前大量燃用的化石能源的替代能源。（2）新能源与可再生能源清）新能源与可再生能源清洁干干净、污染物排放很染物排放很少，是与人少，是与人类赖以生存的地球的生以生存的地球的生态环境相境相协调的清的清洁能源。能源。（3）新能源与可再生能源是不）新能源与可再生能源是不发达国家达国家20多多亿无无电、缺能人口和缺能人口和18特殊用途解决供特殊用途解决供电、用能、用能问题的的现实能源。能源。19三、中国新能源与可再生能源发展现状三、中国新能源与可再生能源发展现状20已出台的发展可再生能源的相关方钭政策、规章制度已出台的发展可再生能源的相关方钭政策、规章制度已出台的发展可再生能源的相关方钭政策、规章制度已出台的发展可再生能源的相关方钭政策、规章制度n在在1995年年颁布的布的电力法力法“总则”和明确提出，和明确提出，国家鼓励和国家鼓励和支持利用可再生能源和清支持利用可再生能源和清洁能源来能源来发电。n1995年，国家年，国家计委、国家科委、国家委、国家科委、国家经贸委又根据上述法律及委又根据上述法律及方方针、战略制定印略制定印发了了新能源和可再生能源新能源和可再生能源发展展纲要要(19962010)，通，通过计划划组织安排落安排落实。n1992年国年国务院批准的院批准的中国中国环境境发展十大展十大对策策中明确提出，中明确提出，要要“因地制宜地开因地制宜地开发利用和推广大阳能、利用和推广大阳能、风能、地能、地热能、生物能、生物质能等新能源能等新能源”。n1994年国年国务院批准院批准发布的布的中国中国21世世纪议程程中国中国21世世纪人人口、口、环境与境与发展白皮展白皮中中强调，“可再生能源是未来能源可再生能源是未来能源结构的基构的基础”、要、要“把开把开发可再生能源放到国家能源可再生能源放到国家能源发展展战略的略的优先地位先地位”，“广泛开展广泛开展节能和能和积极开极开发新能源和可再生能源新能源和可再生能源”。n中国于中国于1997年年颁布了布了节约能源法能源法，从，从1978年到年到2004年中国年中国以年均增以年均增长4.8%的能源消的能源消费支撑了年均支撑了年均9.4%的的经济发展速度，展速度，1990年至年至2004年中国每万元年中国每万元GDP能耗下降了能耗下降了45%，中国政府，中国政府制定了制定了节能中能中长期期发展展规划划 n中国全国人大常委会已通中国全国人大常委会已通过了了可再生能源法可再生能源法，为我国可再我国可再生能源生能源发展提供法律保展提供法律保证。21四、中国新能源与可再生能源发展前景四、中国新能源与可再生能源发展前景（1 1）中国）中国拥有丰富的新能源与可再生能源有丰富的新能源与可再生能源资源可供开源可供开发利用。利用。（2 2）中国）中国对新能源与可再生能源的需求量巨大，市新能源与可再生能源的需求量巨大，市场广广阔。（3 3）中国新能源与可再生能源的）中国新能源与可再生能源的发展适逢良好的市展适逢良好的市场机遇。机遇。（4 4）市）市场巨大推巨大推动力将促力将促进中国新能源与可再生能源的中国新能源与可再生能源的发展。展。（5 5）已取得的成）已取得的成绩和国家和国家对发展的高度重展的高度重视。n综上所述，可以上所述，可以预言，在言，在21世世纪，中国的新能源，中国的新能源与可再生能源将会有更大、更快的与可再生能源将会有更大、更快的发展展为中国中国的的现代化建代化建设做出更大的做出更大的贡献。献。22发展前景：发展前景：（1）风能：能：n小型小型风力机市力机市场化；加速中大型化；加速中大型风力机力机设计、制造国制造国产化化进程；程；n发展展风力力发电控制和管理系控制和管理系统；n加加强和完善和完善风电场的的规划划选点和勘察点和勘察设计工作，工作，建建设若干个大型若干个大型风电场。n2000年和年和2010年全国年全国风力力发电装机容量分装机容量分别达达到到30万万40万万kW和和100万万110万万kw。23（2）太阳能）太阳能n太阳能建筑、太阳太阳能建筑、太阳热水器要形成水器要形成规模化生模化生产；降低太阳能；降低太阳能电池成本，提高光池成本，提高光电转换效率；效率；n大力推广大力推广应用小功率光伏用小功率光伏电源系源系统；建立；建立分散型和集中型分散型和集中型联网光伏示范网光伏示范电站。站。n到到2010年，太阳能利用年，太阳能利用总量达到量达到467万万t标准准煤。煤。24（3）生物质能）生物质能n薪炭林面薪炭林面积2000年和年和2010年分年分别达到达到540万公万公顷和和1340万公万公顷；实现居民居民节煤灶具的商品化生煤灶具的商品化生产和和销售，年售，年节柴量达柴量达1亿t以上；以上；n发展生物展生物质高品位利用能力，开展高品位利用能力，开展综合利用，提合利用，提高效益，使全国沼气用高效益，使全国沼气用户(包括集中供气包括集中供气户)2000年和年和2010年分年分别达到达到755万万户和和1235万万户，沼气供，沼气供应量分量分别达到达到226亿m和和40亿m3：n生物生物质发电装机容量装机容量2000年和年和2010年分年分别超超过5万万kw和和30万万kw。n争取在争取在“十五十五”期期间秸秸秆气化示范工程达到气化示范工程达到5000个示范村个示范村规模。模。25（4）地热能）地热能n积极开极开发高温高温热储地区的地地区的地热资源，源，进一步一步扩大地大地热直接利用和直接利用和发电规模，模，n2000年和年和2010年利用年利用总量分量分别达到达到88万万t标准煤和准煤和151万万t标准煤。准煤。（5 5）小水电）小水电n2010年装机容量达到年装机容量达到2788万万Kw，发电量达量达到到1170亿kWh。（6）海洋能：）海洋能：26课堂作业课堂作业(9月月23日日)1 1、什么叫新能源？我国有哪些新能源？、什么叫新能源？我国有哪些新能源？2 2、什么叫可再生能源？、什么叫可再生能源？3 3、中国能源主要存在哪些、中国能源主要存在哪些问题？4 4、什么叫一次能源和二次能源？各有哪些？、什么叫一次能源和二次能源？各有哪些？5 5、什么叫、什么叫标准煤？准煤？标准煤：准煤：发热量量为29270KJ/Kg29270KJ/Kg的煤。的煤。27太阳能发电图太阳能发电图28光伏发电图光伏发电图29太阳能太阳能太阳能太阳能发电系发电系发电系发电系统统统统30青海太阳能发电图青海太阳能发电图31住宅太阳能发电系统住宅太阳能发电系统32太阳能发电家用系统太阳能发电家用系统332 千瓦美国加洲太阳发电千瓦美国加洲太阳发电34太阳能、潮汐和核电站图太阳能、潮汐和核电站图35风力发电独立系统示意图风力发电独立系统示意图36香港沙洲自动气象站风力发电机香港沙洲自动气象站风力发电机37风力发电图风力发电图38磁流体发电示意图磁流体发电示意图39法国朗斯潮汐电站外景法国朗斯潮汐电站外景40法国朗斯潮汐电站示意图法国朗斯潮汐电站示意图41生物质能发电原理图示生物质能发电原理图示42广洲拉圾电厂广洲拉圾电厂43沼气发电原理图示沼气发电原理图示44地热发电系统地热发电系统45西藏年那曲地热电站西藏年那曲地热电站能量转换的主要燃料能量转换的主要燃料47能量转换的主要燃料能量转换的主要燃料48火电厂外景火电厂外景49广东阳江核电站广东阳江核电站50火力发电生产流程示意图火力发电生产流程示意图5152能量转换过程及转换设备或系统能量转换过程及转换设备或系统能源能源能源形态转换过程能源形态转换过程转换机械或系统转换机械或系统石油、煤石油、煤炭、天然炭、天然气等矿物气等矿物燃料燃料氢和酒精氢和酒精等二次能等二次能源源化学能化学能 热能热能化学能化学能 热能热能 机械能机械能化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能化学能化学能 电能电能 热能热能化学能化学能 电能电能炉子、燃烧器炉子、燃烧器各种热力发动机各种热力发动机热机、发电机，磁流体热机、发电机，磁流体发电，发电，EGDEGD发电（压电发电（压电效应）效应）热力发电，热电子发电热力发电，热电子发电燃料电池燃料电池53能量转换过程及转换设备或系统能量转换过程及转换设备或系统能源能源能源形态转换过程能源形态转换过程转换机械或系统转换机械或系统水力、风水力、风力、潮汐、力、潮汐、海流、波海流、波浪浪 太阳能太阳能机械能机械能 机械能机械能机械能机械能 机械能机械能 电能电能光能光能 热能热能光能光能 热能热能 机械能机械能 电能电能光能光能 热能热能 电能电能光能光能 电能电能光能光能 化学能化学能光能光能 生物能生物能电磁波电磁波 电能电能水车、风车。水轮机水车、风车。水轮机发电机，波力发电、风力发电机，波力发电、风力发电、潮汐发电、海流发电发电、潮汐发电、海流发电热水器，采暖、制冷、光化热水器，采暖、制冷、光化学反应，太阳灶学反应，太阳灶太阳热发动机太阳热发动机太阳热发电太阳热发电热力发电，热电子发电热力发电，热电子发电光电池、光化学电池光电池、光化学电池光化学反应（水分解）光合成光化学反应（水分解）光合成54能量转换过程及转换设备或系统能量转换过程及转换设备或系统能源能源能源形态转换过程能源形态转换过程转换机械或系统转换机械或系统核能核能核分裂核分裂 热能热能 机械能机械能 电能电能核分裂核分裂 热能热能核分裂核分裂 热能热能 电能电能核分裂核分裂 电磁能电磁能 电能电能核聚变核聚变 热能热能 机械能机械能 电能电能电能电能 光（激光）光（激光）热能热能电能电能 热能热能 聚变聚变 核发电，磁流体发电核发电，磁流体发电核能炼钢核能炼钢热力发电，热电子发电热力发电，热电子发电光电池光电池核聚变发电核聚变发电热能的产生热能的产生56热能的产生热能的产生 燃料燃燃料燃烧 核能核能转换 太阳能太阳能转换 地地热 电能能转换57有关燃烧的知识有关燃烧的知识 燃料燃燃料燃烧的必要条件的必要条件 燃燃烧所需的空气量所需的空气量 燃燃烧产生的烟气量生的烟气量58燃烧设备燃烧设备59燃烧设备燃烧设备锅炉锅炉工业炉窑工业炉窑化学能化学能 热能热能机械能的获取机械能的获取61机械能的获取机械能的获取 62热机转换热机转换热机效率热机效率内燃机内燃机 往复运动热机往复运动热机燃气轮机燃气轮机 外燃式热机外燃式热机蒸汽轮机蒸汽轮机 将蒸汽热能转换将蒸汽热能转换为机械功的热机为机械功的热机燃烧室燃烧室发电机发电机燃燃料料空气空气废气废气63电机转换电机转换电能的生产电能的生产65电能的生产电能的生产66机电转换机电转换电动机机发电机机67热电转换热电转换磁流体磁流体发电热电偶温差偶温差发电热电子子发电68电化学电化学电池池燃料燃料电池池 燃料燃料电池是一种将池是一种将氢和氧的化学能通和氧的化学能通过电极反极反应直接直接转换成成电能的装置。能的装置。用于电动自行车的金属储氢装置