新能源技术的发展

新能源和可再生能源技术的发展姓名：杨xx学院：昆明理工大学冶金与能源工程学院专业：热能与动力工程103班文章摘要：我国石油和天然气资源比较贫乏，是一个以煤炭为主要能源资源的国家，环境保护形势严峻。开发利用太阳能、风能、氢能、生物质能、地热能、海洋能等新型绿色能源和可再生能源，是我国长期的能源发展的战略重点。本文主要介绍了能源和新能源的概述及特点，以及新能源和可再生能源发电的现状和发展，并论述了开发和利用新能源发电技术的途径和我国近期应该注重的发展目标。关键词：能源新能源和可再生能源技术发电发展0引言人类社会的发展离不开能源，能源是人类社会不断向前发展的重要物质基础。能源与新材料、生物技术、信息技术、一起构成了文明社会的四大支柱。能源是推动社会发展和经济进步的主要物质基础，能源技术的每次进步都带动了人类社会的发展。随着煤炭、石油和天然气等化石燃料资源面临不可再生的消耗和生态环境保护的需要，新能源的开发将促进世界能源结构的转变，新能源技术的日臻成熟将带来产业领域的革命性变化。1.能源与新能源概述能源可简称为含有能量的资源，或者说能够向人们提供能量的自然资源，就叫能源。1.1能源的分类[1]1.1.1一次能源与二次能源一次能源一次能源是在自然界中现成存在的能源，也就是从自然界直接取得、不改变其基本形态的能源。表2-1一次能源分类类别可再生能源不可再生能源来自地球以外的能源太阳能、风能、水能、海洋能、海流动能、波浪动能、生物燃料（雷电能）（宇宙射能）无烟煤、烟煤、褐煤、泥煤、石煤、原油、天然气、油页岩、油沙来自地球内的能源地热能（火山能）、地震能核燃料来自天体与地球相互作用的能源潮汐能二次能源二次能源是一次能源经过加工、转换成另一种形态的能源，主要有电力、焦炭、煤气、蒸汽、热水，以及汽油、煤油、柴油、重油等石油制品。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源，都称为二次能源。1.1.2新能源与常规能源新能源与常规能源是一个相对的概念，随着时代的发展，新能源的内涵不断变化和更新。目前，新能源主要包括太阳能、氢能、核能、化学能、生物质能、风能、地热能和海洋能等。新能源的开发是解决能源危机和环境保护问题的金钥匙。1.2新能源技术新能源的分布广、储量大和清洁环保，将为人类提供发展的动力。实现新能源的利用需要新技术的支撑，新能源技术是人类开发新能源的基础和保障。新能源技术是高技术的支柱，包括太阳能利用技术、核能技术、氢能利用技术、化学电能技术、生物质能技术、风能、地热能技术、海洋能技术等。其中核能技术与太阳能技术是新能源技术的主要标志，通过对核能、太阳能的开发利用，打破了以石油、煤炭为主体的传统能源观念，开创了能源的新时代。2.太阳能技术在地球上有着丰富的太阳能资源，太阳能是太阳内部连续的氢聚变成核反应过程产生的能量。太阳每天辐射到地球表面的能量大约相当于2.5亿桶石油，每秒辐射到地球上的能量相当于500万吨的标准煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、生物质能、部分潮汐能以及化石燃料都源于太阳能。2.1太阳能的特点优点：（1）太阳能具有能量巨大性和使用寿命的长久性每年地球陆地上接收的太阳能相当于全球一年内总能耗的3.5万倍，是当今世界可以开发的最大能源，也是人类21世纪的主要能源。可以说太阳能是一种取之不尽用之不竭的长久能源。（2）太阳能具有其广泛性（3）太阳能是一种清洁的能源缺点：太阳能的能量密度低；夜晚得不到太阳的辐射；太阳能随天气的变化而变化，有季节的变异。2.2太阳能热发电技术[2]太阳能热发电技术是指：利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能，通过换热装置提供蒸汽，结合传统汽轮发电机的工艺，从而达到发电的目的。采用太阳能热发电技术，避免了昂贵的硅晶光电转换工艺，可以大大降低太阳能发电的成本。而且，这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势，即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。2.2.1太阳能发电的类型太阳能发电分为两种类型：（1）太阳能热动力发电利用反射镜或集热器将阳光聚集起来，加热水或其他介质，产生蒸汽或热气流以推动蜗轮发电机发电。（2）利用热电直接转换为电能的装置，将聚集的太阳光和热直接发电。例如：温差发电、热离子发电和磁流体发电等。2.2.2太阳能热发电原理太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换为热能，再通过热力循环进行发电。热源采用太阳能向蒸发器供热，工质（通常是水）在蒸发器中蒸发为蒸汽并过热，进入透平，通过喷管加速后驱动叶轮旋转，带动发电机实现发电。离开透平的工质成为饱和蒸汽，进入冷凝器后向冷却介质释放潜热，凝结为液体工质并重新回到蒸发器中循环使用。2.2.3太阳能热发电系统太阳能热发电系统包括：集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、气轮机发电系统。它的功能是把太阳光反射、集中并能变成热能，再把热能储存和转变成高温水蒸气，实现蓄热和热交换。目前，世界上的太阳能热发电系统主要有四类：塔式电站、碟式电站、槽式电站和太阳能烟囱。在此，就不详细介绍啦了。3.风能技术风是一种最常见的自然现象，是一种自然资源。也可以说是取之不尽、用之不竭的清洁能源。有人估计过，地球上的风能是个惊人的数字，它相当于目前全世界能源总耗量的100倍，这个数字相当于1.08万亿吨煤蕴藏的能量。据估计，太阳给地球的辐射热量约有2%被转换为风能了。3.1风能的特点[3]优点：风能是可再生能源，取之不尽、用之不竭；一般来说，在偏远山区、海滨、居民分散的无电或少电地区，风能资源比较丰富，值得开发利用；开发利用风能，不污染环境，不影响生态平衡；把风能转换问机械能，办法比较简单，容易实现。缺点：不稳定，风能随季节、昼夜变化，当小风或无风时还想利用它，则涉及能量储存问题，需要储能设备；密度低，风能的密度比较低，空气的密度约为水的1/800，要想获得较大的功率，势必把风力机的风轮做的很大；地区差异大，风能受地形地貌的影响大，即使在同一个区域，有利地形处的风力往往是不利地形处的几倍乃至更多。3.2风力发电技术风力发电技术是指：把风能转变为电能的技术。通过风力发电机实现，利用风力带动风车叶片旋转，再透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。3.2.1风力发电原理风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾翼）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。3.2.2风力发电的发展风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染。风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行；我国也在西部地区大力提倡。4.生物质能技术生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，即以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源，同时也是唯一一种可再生的碳源。地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。4.1生物质能的特点（1）可再生性生物质能属可再生资源,生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用。（2）低污染性生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少。生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应。（3）广泛分布性缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能。（4）生物质燃料总量十分丰富生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。应用：沼气、压缩成型固体燃料、气化生产燃气、气化发电、生产燃料酒精、热裂解生产生物柴油等。4.2生物质能的发电技术生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术，主要包括农林废物发电、垃圾发电和沼气发电等。作为一种可再生能源，生物质能发电在国际上越来越受到重视，在我国也越来越受到政府的关注和民间的拥护。生物质发电将废弃的农林剩余物收集、加工整理，形成商品，及防止秸秆在田间焚烧造成的环境污染，又改变了农村的村容村貌，是我国建设生态文明、视线可持续发展的能源战略选择之一。如果我国生物质能利用量达到5亿吨标准煤，就可解决目前我国能源消费量的20%以上，每年可减少排放二氧化碳中的碳量近3.5亿吨，二氧化硫、氮氧化物、烟尘减排量近2500万吨，将产生巨大的环境效益。尤为重要的是，我国的生物质能资源主要集中在农村，大力开发并利用农村丰富的生物质能资源，可促进农村生产发展，显著改善农村的村貌和居民生活条件，将对建设社会主义新农村产生积极而深远的影响。5.海洋能技术海洋能资源是海洋中蕴含的动能、热能和盐度差能的总称。海洋是一个巨大的能源宝库，海洋能主要包括潮汐能、潮流能、海流能、波浪能、温差和盐差能等，是一种可再生的巨大能源。这些能量是蕴藏于海上、海中、海底的可再生能源，属新能源范畴。所谓“可再生”是指它们可以不断得到补充，永不会枯竭，不像煤、石油等非再生能源，储量有限，开采一点就少一点。人们可以把这些海洋能以各种手段转换成电能、机械能或其他形式的能，供人类使用。海洋能绝大部分来源于太阳辐射能，较小部分来源于天体(主要是月球、太阳)与地球相对运动中的万有引力。蕴藏于海水中的海洋能是十分巨大的，其理论储量是目前全世界各国每年耗能量的几百倍甚至几千倍。5.1海洋能的特点（1）它是海洋总水体中的蕴藏量巨大，而单位体积、单位面积、单位长度所拥有的能量较小。想得到巨大的能量，需要大量的海水。（2）它是可再生性能源。海洋能来源于太阳辐射能与天体间的万有引力，只要太阳、月球等天体与地球共存，这种能源就会再生，就会取之不尽，用之不竭。（3）能源有较稳定与不稳定之分。温度差能、盐度差能和海流能是较为稳定的能源。不稳定能源又分为变化有规律与变化无规律两种。属于不稳定且变化有规律的，如潮汐能与潮流能。根据潮汐潮流变的化规律，可制出各地逐日逐时的潮汐与潮流预报，对未来各个时间的潮汐大小与潮流强弱等进行预测。潮汐电站与潮流电站可根据预报表安排发电运行。不稳定而又无规律的是波浪能。（4）海洋能属于清洁性能源，海洋能开发后，其本身对环境污染影响非常小。5.2潮汐发电技术潮汐发电就是在海湾或有潮汐的河口建筑一座拦水堤坝，形成水库，并在坝中或坝旁放置水轮发电机组，利用潮汐涨落时海水水位的升降，使海水通过水轮机时推动水轮发电机组发电。从能量的角度说，就是利用海水的势能和动能，通过水轮发电机转化为电能。1913年德国在北海海岸建立了第一座潮汐发电站。1957年我国在山东建成了第一座潮汐发电站。1978年8月1日山东乳山县白沙口潮汐电站开始发电，年发电量230万千瓦时。1980年8月4日我国第一座“单库双向”式潮汐电站──江厦潮汐试验电站正式发电，装机容量为3000千瓦，年平均发电1070万千瓦时，其规模仅次于法国朗斯潮汐电站（装机容量为24万千瓦，年发电5．4亿千瓦时），是当时世界第二大潮汐发电站。结论：我国具有丰富的可再生能源资源基础，可以支撑未来可再生能源成为主流甚至主导能源的发展。特别是新能源的开发和利用具有很大的发展前景，目前，我国对新能源的开