新能源的开发

新能源的开发与利用2010年1月22日一、世界能源的现状1、目前世界能源主要取自于化石能源（石油、天然气与煤炭）；2、随着社会经济的发展，对能源的需求也日益增长。预计，2010年全球能源需求量达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨当量，2025年则达到136.50亿吨当量，平均年增率为2%；3、目前世界的化石能源岌岌可危：截止到2003年底，全球剩余的石油已探明的可开采量为1565.8亿吨，如果，以后没有发现新的蕴藏量可观的油田的话，估计到2040年，最多到2050年就要用完；而天然气估计可以用到2050年，加上可能再发现的天然气田,最多用到2090年；煤炭的情况好一些，估计可以再用200年甚至300年。综上所述，到本世纪末，除煤炭外,其它的化石能源就要开采殆尽！“能源危机”之说绝不是危言耸听！汽车排长队等加油4、与此同时，化石能源的碳排放带来的环境污染也日趋严重，减排任务相当艰巨！2009年12月18日在哥本哈根召开的世界气候会议的主要议题是，工业化国家减少温室气体的排放目标与帮助发展中国家适应气候的变迁。由于欧美等发达国家的消极态度，最后没有达成实质性协议。可见，世界性的减排、低碳之路任重而道远！大气污染，触目惊心！二、解决能源危机的办法解决能源危机的办法：新能源的开发利用（开源）与节能（节流）1、新能源的开发利用（1）太阳能的开发利用太阳是一个十分巨大的能源,它送到地球的光功率就有12万TW（1TW（太瓦）=1MMW=1000000000000W）。与此相比，现在人类社会的总能耗约13TW，全世界发电装机容量不到4TW，都比太阳送到地球的光功率小得多。地球上的所有石油资源相应的能量．只相当太阳在一天半时间内供应给地球的光能。况且太阳的寿命至少是50亿年，对人类而言，太阳能是取之不尽用之不竭的；太阳能的利用主要有两种：①光热太阳能如太阳灶、太阳供热系统。遍及全国各地的屋顶太阳能热水器就是一种常见的太阳供热系统。我国是太阳能热水器生产量与销售量最大的国家；但从房屋的热水器安装率来说，以色列已达到80%，日本为11%，台湾也达到2.7%，...，我国仅在千分之几左右，可见，在我国太阳能热水器的推广应用潜力仍很大。屋顶上的太阳能热水器②光电太阳能如太阳能电池、太阳能热电站。利用太阳热能发电目前已成为全球风险投资的一个重点领域，其原理是通过聚光装置把太阳光线聚集在装有某种液体的管道或容器。借助太阳热能，液体被加热到一定温度，产生蒸汽然后驱动涡轮机发电，热能转化为电能。这种发电方式被人们称为太阳能热发电。由于太阳能热发电需要充足的太阳直接辐射才能保持一定的发电能力,因此沙漠是最理想的建厂选址地区。假若，在非洲的撒哈拉大沙漠1%的地面上铺设硅太阳能电池，就可以得到比现在全球所消耗的能源总量还要多得多！西班牙的太阳能电站上海鲜花港太阳能电站与传统的电厂相比，太阳能热电厂具有两大优势：（1）整个发电过程清洁，没有任何碳排放；（2）利用的是太阳能，无需任何燃料成本。太阳能热发电还有一大特色，那就是其热能储存成本要比电池储存电能的成本低得多。举例来说，一个普通的保温瓶和一台笔记本电脑的电池所存储的能量相当，但显然电池的成本要高得多。能够将太阳热能储存，就意味着太阳能热电厂可以克服传统电厂发电可能中断的弊端。从1984到1990年，美国在加州莫哈夫沙漠地区相继建成九个槽式太阳能热电站。其发电功率分别为14MW、6×30MW和2×80MW。这组总功率354MW的电站建成后，一直向加州电网供电至今，累计供电12TWh，其中新装置的电效率已达30%。葡萄牙在阿马雷莱雅地区建造的一座太阳能光伏电站近日投入使用，其总装机容量达46兆瓦是目前世界上最大的太阳能光伏电站。发电能力能满足３万多户葡萄牙家庭的日常用电需求。葡萄牙阿马雷莱雅太阳能光伏电站中国在太阳能热电厂的建设上起步较晚，中国与澳大利亚合作准备在中国建一座也许全世界最大的太阳能城上海的鲜花港太阳能电站是目前中国最大的太阳能电站。以太阳能为能源引发的光伏研发与生产目前在世界各地正在如火如荼地开展。其中集热水供应、采暖、制冷、光伏并网发电系统与建筑融为一体的太阳能建筑正在各地拔地而起。我国奥运场馆、上海世博会建筑都属于太阳能建筑。苏州在2010年，市政府准备大力发展光伏企业，从财力、人力与政策上给与企业最大的支持。各式各样的太阳能汽车也开始在世界各国问世。而在宇宙航行中，太阳能电池（板）又是不可或缺的设备。太阳能电池薄膜太阳能电池太阳能汽车航天器上的太阳能电板上海世博会主体建筑屋顶上的太阳能装置太阳能路灯（2）核能的开发利用①核电站的工作原理原子核是由带正电的质子与不带电的中子组成的，质子与中子统称为核子。一般情况下，原子核为什么如此稳定，就是因为核子之间存在着强大的核力。要使原子核分裂或者重新组合相当困难，但是，一旦原子核分裂成新的原子核与其它粒子了，或者原子核与核子聚合成新的原子核与其它粒子了，都会产生巨大的能量，这种能量就称为核能，俗称“原子能”。前者的变化过程称为“裂变”，后者的变化过程称为“聚变”。而且，聚变时产生的能量要比裂变时产生的能量大得多（就像氢弹爆炸时释放的能量要比原子弹爆炸时的能量大得多);但是，聚变过程也更难控制。目前正常运行的核电站都是属于裂变核电站。②目前世界核电站的状况经过50多年的发展，核电已成为30多个国家能源组成中不可或缺的部分。全世界正在运行的核动力堆已超过440座，总装机容量超过387千兆瓦，其中法国核电占其国内总电力的74.6%，比利时56.8%，韩国44.7%，瑞典39%，日本33.8%，德国30.6%，英国22%，美国20%，俄罗斯16%，而中国仅为1.1%。③目前中国核电站的状况我国的已经运行的核电站有：1）秦山核电站（浙江嘉兴的杭州湾畔）一期工程（30万KW，1994年商业运行，）、二期工程（2×60万KW，2002年商业运行）、三期工程（2×70万KW）2）大亚湾核电站（广东深圳大亚湾）（2×984MW）；3）田湾核电站（江苏连云港田湾）（2×106万KW，05年建成投产）4）岭澳核电站（广东大亚湾西海岸大鹏半岛东南侧）（2×100万KW04年投入商业运行），二期工程正在建设中。正在建设中的核电站有：1）阳江核电站（广东西南沿海的阳江市东平镇沙环村）（6×100万KW）；2）三门核电站（浙江台州市三门健跳镇猫头山半岛上南部）（6×100万KW）；3）海阳核电站（山东海阳冷家庄）;4）宁德核电站（福建省宁德市辖福鼎市秦屿镇的备湾村）；5）福清核电站（福建三山镇前薛村）5）红沿河核电站（辽宁瓦房店市东岗镇）。……等等。秦山一期核电站秦山二期核电站秦山三期核电站广东大亚湾核电站连云港田湾核电站广东岭澳核电站广东阳江核电站福建福清核电站特别要指出的是，正在建设中的核电站大多采用的是第三代核技术，技术含金量高，效率与安全系数也高；③核电站的优点与不足1）核电站的优点a)核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染,不会产生加重地球温室效应的二氧化碳；b)核能发电所使用的是铀燃料，而全球铀的蕴藏量相当丰富；c)核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送；d)核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。2）核电站缺点:a)核能电厂会产生高低阶放射性废料，或者是使用过之核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对大的政治困扰b)核能发电厂热效率较低，因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境里，故核能电厂的热污染较严重c)核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高；d)核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果设计不合理或操作不当而造成核泄漏事故，会对生态及民众造成伤害甚至严重伤害。前苏联的切尔诺贝利核电站1986年4月的核泄漏事故对周边地区的生态环境造成了相当严重的影响。（3）风能的开发利用风能是利用空气强烈的流动而形成的动能。严格说来，他是间接形式的太阳能，占到达地面太阳能的2%左右。虽然百分比不大，但绝对量可观，相当于10300亿吨煤蕴藏的能量。风能的利用分两种：①风能的动力利用利用风力作为动力，直接带动各类机械系统。例如，风帆；②风能的发电利用利用风力带动发电机发电。例如,风力发电机。风力发电机的优点是明显的：成本低，污染少；但是缺点也是明显的：风力不稳定，受季节性影响大，储存与传输难等。目前我国风能开发利用的现状：我国的风力资源丰富，风力电厂主要分布在新疆、内蒙等地，例如，闻名全球的新疆的达坂城风力发电厂。到2008年底止，我国风电的总装机容量接近1300万千瓦，已经超过核电，为全球第四、亚洲第一。预计到2020年，我国的风电的总装机容量接近1300万千瓦，已经超过核电，为全球第四、亚洲第一。预计到2020年，我国的风电装机总容量将超过一亿千瓦。江苏省在沿海地区（例如如东、启东与响水等县市）大力发展风电事业，而且在淮安等地有专门生产风力发电机的企业。郑和下西洋新疆达坂城风力电站之一新疆大阪城风力电站夜景（4）海洋能的开发利用海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能。海洋潮汐能来源于月亮与太阳对地球海水的的吸引力以及地球的自转引起海水会周期性地作有节奏的垂直涨落的现象。据统计，全球海洋潮汐能的储藏量在27亿千瓦左右，每年的发电量可达33480亿千瓦；目前，法国、英国、美国、加拿大、俄罗斯和阿根廷等国度已经建造了潮汐发电站。海洋波浪能、海流能也可以用来发电，目前相对地说容量不大。我国也在浙江的江厦与广东的汕尾建立了潮汐电站。葡萄牙的“海蛇”海浪发电站浙江江厦潮汐电站广东汕尾潮汐电站由英国安装的世界首台潮汐发电机（5）地热能的开发利用地球是一个巨大的热库，通过火山爆发和温泉等途径将内部的热量——地热能不断地输送到地面。据估计，每年输送到地面的热能相当于燃烧370亿吨煤释放的能量，数量相当惊人。若严格的区分的话，地热能又分为地下热岩地热能与地下热液地热能两种。目前开发的大多是地下热液地热能。地热能既可以直接的地热供暖，也可以地热发电，例如，我国西藏的“羊八井”电站。我国的地热资源比较丰富，主要分布在西藏、云南与台湾等地。我国每年直接利用的地热资源量居世界首位。西藏“羊八井”地热电站云南大理地热国（6）生物物质发电丹麦是世界上第一个研究开发生物质发电的国家。1973年的石油危机促使需要依靠大量石油进口的丹麦进行生物质发电的研发工作。在政府大力扶持下，很快地在1987年丹麦建立了世界上第一个秸秆生物燃烧发电厂。到目前为止，丹麦已经有130多家秸秆发电厂。我国是个农业大国，有着丰富的秸秆。国家发改委大力支持发展生物质发电项目。河北晋州的秸秆发电项已经上马，其他省也紧紧跟上。不久的将来，我国生物质发电项目将会在全国遍地开花。还有利用牛粪产生沼气发电也大有前途。河北晋州的秸秆发电厂广西隆安的生物质发电厂沼气发电厂三、节能的意义与途径1、节能的意义在当前能源日益紧张的态势下，节能是解决能源矛盾的重要措施。对我们这样的人口众多、能源资源相对不足、经济相对欠发达的发展中大国来说，尤为重要。而且，在节能的同时，会减少对环境的污染，所以，节能既可以解决能源不足的矛盾，又可以解决环境污染的问题，“一举两得”。2、节能的途径①大力推进产业结构调整，严格限制高能耗、高耗材、高耗水的产业发展，加快构建节能型的产业体系；②大力推广节能技术；③加快实施节能工程我国正在实施替代石油、热电联产、余热利用、建筑节能等十大重点节能工程。我国奥运游泳馆“水立方”是具有当今世界上最大的节能膜结构的建筑；④加强节能管理其中包括制定鼓励节能的财税政策，强制采购节能型产品的制度，积极推进优先采购节能产品等措施；北京水立方美丽的夜景北京水立方—绿色环保游泳池苏州市在2008年与2009年两年由政府补贴，