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新能源与可再生能源技术能源与机械工程学院李传统新能源技术•教材：新能源与可再生能源技术（第2版），李传统主编，东南大学出版社，2012•学时数：36•课程性质：选修课•考核方式：平时成绩+期末考试•主讲教师：李传统•E-mail:lict2003@hotmail.com•手机：13815898127一次能源和二次能源•一次能源（primaryenergysources）自然界中以原有形式存在的、未经加工转换的能量资源。又称天然能源。包括化石燃料（如原煤、原油、天然气等）、核燃料、生物质能、水能、风能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等。•二次能源（secondaryenergysources）是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源，如电能、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等。•东汉班固（公元32~92年，扶风人）所著《汉书•地理志》中有“高奴有洧（wei3）水可燃”。高奴县在今延安东的延长县一带，洧水是延河的一条支流。•北魏郦道元（？~公元527年，涿州人）在其《水经注》中记述：“高奴县有洧水，肥可燃。水上有肥，可接取用之。”这里“肥”即石油。•宋代沈括（公元1031－1095年，钱塘人）。晚年在镇江梦溪园著《梦溪笔谈》，不但提出“石油”这一名称，而且认为石油“生于北际沙石之中”，“与泉水相杂，惘惘而出”，并预言“石油至多，生于地中无穷”，“此物后必大行于世”。•南宋陆游（1125~1210，绍兴人）在《老学庵笔记》中写道：“烛出延安，予在南郑数见之，其坚如石，照席极明，亦有泪如蜡而烟浓，能薰污帷幕衣服。”可知那时延安人已使用含蜡极高的固态石油了。•《元一统志》记载：“石油，．延长县南，迎河有凿开石油一井，其油可燃，兼治六畜疥癣，岁纳壹佰壹拾斤。又延川县西北八十里永平村有一井，岁办四百斤，入路之延丰库。”这是史料记载的全球最早的采油井。•清光绪二十一年(1895)，德国人来延长调查石油。光绪三十年(1904)年ll月，陕西巡抚曹鸿勋奏请试办延长石油矿，得旨允准；翌年创办延长石油官厂。•光绪三十三年(1907)，请日本技师在延长县西门外勘定延一井，获得工业油流，为中国第一口油井。用小铜釜提炼原油，每日可得灯油l2.5公斤，中国炼油工业由此萌芽。•辽宁省新乐古文化遗址(沈阳于洪区，距今约4000年)中，就发现有煤制工艺品。河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。《山海经》中称煤为石涅，魏晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的《本草纲目》首次使用煤这一名称。•希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有《石史》，其中记载有煤的性质和产地；古罗马大约在2000年前已开始用煤加热。南京秦淮河雾霾天气，2013.4李传统摄新能源技术•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•1.1新能源技术研究的内容•1.2新能源技术的发展过程•1.3新能源技术的发展动力•1.4新能源技术的现状•1.5新能源技术的发展趋势•1.6中国新能源技术现状和发展趋势1.1新能源技术研究的内容1、新能源技术的涵义2、新能源技术的基础理论3、新能源技术的工艺流程4、新能源技术的商业化应用技术5、新能源技术的相关内容1、新能源技术的涵义•新能源技术的定义：有别于现有能源技术、对环境友好的能源技术•新能源技术的范畴：太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能、氢能、天然气水合物、小水电、洁净煤技术等2、新能源技术的商业化应用技术•分散固定供能系统家庭、民用建筑、热电冷多联供系统•分散移动供能系统（太阳能、燃料电池）汽车、火车、潜艇、宇航、野战装备（坦克、宿营设备）太阳能电池发电原理图多晶硅太阳电池生产过程北京市大兴区50千瓦大型屋顶光伏并网示范电站风力发电原理示意图FormsofOceanEnergy水电站地热发电厂辽宁红沿河核电站，总容量6台百万千瓦级CPR1000第三代核电机组，总投资650亿元，年利税约60亿元，2013年2月17日第一台机组并网发电3、新能源技术的相关内容•新材料•计算机技术•机电一体化•测试技术•控制技术•通讯技术•环保技术4、新能源技术的工艺流程•单一工艺流程和复合工艺流程•对工艺流程的要求：a、提高能量的转化率b、能量利用的合理性c、能量转换系统对环境的友好性d、能量转换系统商业化的可行性5、新能源技术的基础理论•能量转换的理论（热力学、能量的分级利用）•能量转换系统的优化理论（优化理论与能量分级利用相结合）•能量转换系统的控制理论（不同能量转换系统的控制理论模型）1.2新能源技术的发展过程1、实现能量转换：以获得能量为主要目的，对环境及资源的有效利用关注不够；2、实现能量转换与资源化：获取能量和有效利用资源相结合，开始注重环境保护；3、注重能量利用与环境保护：能量合理利用与环境保护同样重要，有时以环境保护为主；4、实现能源、环境和经济的协调与可持续发展：为最合理的模式。1.3新能源技术的发展动力1、对能量需求增长1990年全世界115亿吨标煤，中国9.8亿;2007年，全球158.56亿吨标煤。其中美国33.73亿吨标煤；中国26.62亿吨标煤。2009年中国能源消费折合成标准油为21．46亿吨，人均消费能源1.61吨标准油。美国能源消费总量23．82亿吨标准油。(标准油10000kcal/kg，标准煤7000kcal/kg)2010年中国消耗电量同比增长14.6%，达到4.19万亿千瓦时。一次能源生产总量达到29.6亿吨标准煤，较2006年提高27.5％。2011年一次能源消费量35.8亿吨。如果，我国能源消费保持本世纪以来平均8.9%的增速，则2020年中国的能源消耗将达近80亿吨标煤，占目前世界能源消费总量的一半以上。2、资源的贫乏化3、对环境保护的要求4、经济可持续发展的需要5、材料科学、计算机与通讯技术等相关学科的发展1.4新能源技术现状和发展趋势•现状：•（1）资源：基本清楚•（2）基础理论：基本解决•（3）技术与经济性：可进行商业化应用•发展趋势：•多样化、机电一体化、大型化、小型化、环境友好型。国外发展趋势•美国，2009年新政府提出：•Ensure10percentofOurElectricityComesfromRenewableSourcesby2012,and25percentby2025.•Implementaneconomy-widecap-and-tradeprogramtoreducegreenhousegasemissions80percentby2050.•MaketheU.S.aLeaderonClimateChange.•欧共体•2020年可再生能源占能源消耗的20%，可再生能源发电量占总发电量的30%。•2009年1月26日成立TheInternationalRenewableEnergyAgency(IREA)，签字国家达75个，包括非洲一些国家，美国、中国、俄罗斯、印度、日本等国均未签字•德国：Deutschlandwird,18ProzentdesEndenergieverbrauchs2020betragen.Wirhabendasauchkonkretisiert:30ProzentdesStrom-und14ProzentdesWärmebedarfswollenwirerneuerbardecken.1.6中国新能源现状与趋势•2005年2月28日颁布了《中华人民共和国可再生能源法》，2006年1月1日生效•2007年6月7日国务院通过《可再生能源中长期发展规划》；2010年可再生能源占能源消费总量10%；2020年达到15%。•2007年4月27日国务院召开全国节能减排电视电话会议，节能减排成为国家重要政策，各级政府的考核指标之一。•我国“十一五”期间单位国内生产总值能耗降低20％左右、主要污染物排放总量减少10％。•在我国，建筑能耗占总能耗的27%以上。图1.1世界一次能源消费预测图1.2亚洲一次能源消费预测