1、能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院新能源技术的发展与应用论文课题背景：随着世界经济的发展，人口的增加，社会生活水平的不断提高，各国对能源的需求迅速增长，可以说没有能源就没有人类的文明。在当前的世界能源结构中，人类所利用的能源主要是石油、天然气、煤炭等化石燃料，这些燃料是不可再生的。正是化石能源的大量利用使其日渐枯竭，也带来了严重的环境问题，已引起世界各国的高度重视。随着全球范围内能源危机的冲击和环境保护及经济持续发展的要求，从能源长远发展战略来看，人类必须寻求一条发展洁净能源的道路。开发利用新能源和可再生能源成为大多发达国家和部分发展中国家 21 世纪能源发展战略
2、的基本选择。 我国能源更是倚重化石燃料，尤其是煤炭资源，因而引起的环境污染更为严重。随着我国经济快速发展，能源供需紧张状况日益严重，并已持续多年。21 世纪，我国在能源开发利用方面面临资源和环境两大压力，因此，必须改变我国当前能源的开发、利用方式，着重开发新能源和可再生能源，走适合我国国情，有利于社会、经济、环境的可持续发展之路。包括太阳能、海洋能、生物质能、地热能、风能在内的新能源和可再生能源被人们普遍认为是无污染的能源资源。因此，大力开发和利用新能源和可再生能源成为减少污染，减排温室气体，保护环境，实现可持续发展的一条重要途径。我国新能源技术及其应用情况：一、太阳能1、太阳能技术：太阳能热
3、利用技术比较成熟，有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等，在工业和民用中应用较多；太阳能光电转换技术，通过能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院太阳能光电池把光能转换成电能（直流电），主要是光电池制造技术，太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便，但大功率发电成本太高。光化学转换技术，利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气，氢气是很干净的燃料。2、主要分布：太阳能的分布中国地处北半球欧亚大陆的东部，主要处于温带和亚热带，具有比较丰富的太阳能资源。中国各地的太阳辐射年总量大致在 3.3
4、51038.40103MJ/m2 之间，其平均值约为5.86103MJ/m2。该等值线从大兴安岭西麓的内蒙古东北部开始，向南经过北京西北侧，朝西偏南至兰州，然后径直朝南至昆明，最后沿横断山脉转向西藏南部。在该等值线以西和以北的广大地区，除天山北面的新疆小部分地区的年总量约为 4.46103MJ/m2 外，其余绝大部分地区的年总量都超 5.86103MJ/m2。 3、应用情况：太阳能发电已经广泛的应用于日常生活当中，太阳辐射能转换为热能，即“太阳热发电”。太阳光热转换技术的产品很多，如热能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院水器、开水器、干燥器，采暖和制冷等。南北方都应
5、该努力开发太阳能，尤其是南方夏日的太阳辐射极为强烈，太阳能资源极为丰厚，开发太阳能的潜力巨大，但是太阳能的利用率还是比较低的。一、可以通过光电器件将太阳光直接转换为电能，即“太阳光发电”。现行的太阳能发电器效率普遍较低，可以供给低功率电器使用。二、加快研究小型高效低成本的太阳能储存系统。南方的问题主要就是普遍有较长时间的雨季，系统就需连续供电多天。对于北方来说，北方冬天太阳辐射小，太阳资源不够充足，太阳能发电的开发和利用被首当其冲优先发展，是当今国际上的一大热点，风力发电和太阳能发电从生产到回收处理的整个过程都不产生任何污染，它既可以增加电力供应，又可以减少燃料带来的环境污染，从而起到保护地球
6、生态环境的作用，是真正的绿色能源。 二、 风能1、风能技术：风能是一种机械能，风力发电是常用技术，目前世界上最大风力能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院发电机为 3200 千瓦，风机直径 97.5 米，安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共 20 万千瓦，最大风力发电机为 1 千瓦。 2、应用情况：东南沿海及其附近岛屿是风能资源丰富地区，有效风能密度大于或等于 200 瓦/平方米的等值线平行于海岸线；新疆北部、内蒙古、甘肃北部也是中国风能资源丰富的地区，有效风能密度为 200300 瓦/平方米。黑龙江、吉林东部、河北北部及辽东半岛的风能资源也较好，有效风能密度在 2
7、00 瓦/平方米以上。青藏高原北部有效风能密度在 150200 瓦/平方米之间。但青藏高原海拔高、空气密度小，所以有效风能密度较低。云南、贵州、四川、甘肃、陕西南部、河南、湖南西部、福建、广东、广西的山区及新疆塔里木盆地和西藏的雅鲁藏布江，为风能资源贫乏地区，有效风能密度在 50 瓦/平方米以下，风能潜力很低。在宇宙间风的能量是巨大的，它大大超过水的能量，也大于液体和固体燃料能量的总和。我国的风能资源在世界排第三位.外国风力发电占 10%左右，而我国 1还不到，风能的开发潜力巨大。有效风能能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院密度大的地区主要在北方和沿海地区，同太阳能
8、一样，风能也有很大的不稳定性，建议和太阳能综合开发利用，可以中和两者的不足，互相补充。3、意义：在众多新能源领域中，风力发电和太阳能发电的开发和利用被首当其冲优先发展，是当今国际上的一大热点，风力发电和太阳能发电从生产到回收处理的整个过程都不产生任何污染，它既可以增加电力供应，又可以减少燃料带来的环境污染，从而起到保护地球生态环境的作用，是真正的绿色能源三、地热能1、地热能技术：地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度，可直接通过蒸汽轮机发电；地热热水最好是梯级利用，先将高温地热水用于高温用途，再将用过的中温地热水用于中温用途，然后再将用过的低热水再利用，最后用于养鱼、游泳
9、池等。2、使用情况：我国地热资源按其属性可分为三种类型高温（150）对流型地热资源，这类资源主要分布在西藏、腾冲现代火山区及台湾。中温（90150）、低温（90）对流型地热资源，主要分布在沿海一带如广东、福建、海南等省区；中低温传导型地热资能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院源，这类资源分布在如华北、松辽、四川、鄂尔多斯等地区。在地热的利用方面，高温地热资源主要用于发电，在西藏地区传统能源缺乏，而高温地热资源颇为丰富，地热发电在当地能源供应问题上起很大作用。据估计，滇藏地热带的发电潜力5817.65MW。中低温地热资源主要用于非电直接利用，如供暖、制冷、水产养殖、旅
10、游疗养等。整个华北地区利用地热供暖。西部地区正在开发当地的地热旅游资源，全国有 17 个省区在进行地热水产养殖，东南沿海地区在发展旅游业的同时利用地热进行制冷和烘干。3、意义：面向 21 世纪，中国地热资源开发主要是直接利用，城市地热供热和地热旅游则是首选开发的重点项目，以此带动地热的综合利用。我国地热资源丰富，应该抓住这一机遇，为保护环境，节约能源，加速地热的开发，为我国乃至世界的能源工业及环境保护作出积极贡献。四、海洋能1、海洋能分布及其特点：我国大陆海岸线长 1.8 万 km，蕴藏着丰富的海洋能源，其中包括潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、海流能等。海洋能是一种可再生性的洁净能源，具有能量
11、多变，不稳定性高、运用较困难、总量巨大但分布分散、能流密度低，利用效率不高、经济性差等特点。2.开发应用情况：我国对海洋能的开发总体来说重视程度不够，认为海洋能的开发潜力小，投资大，收益小。但是我国的海岸线长，有天然的资源优势。要正视对海洋能的态度，我国海洋能的开发潜力是巨大的，我国东南沿海地区有数十处建造万千瓦级潮汐电站的理想能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院站址。我们应该，在政策上支持海洋能开发，资金上增加投资，培养海洋能开发的人才，加快建设海洋能源的研究，对于技术上还不成熟的波浪电站、潮流电站和海水温差电站，进行新能源综合开发利用技术、多能互补联网运行与控制
12、技术的研究等；对已建的实验潮汐电站开展优化运行研究，提高其经济效益，以促进潮汐电站的大规模发展。3、地位与展望：海洋能还是不能在能源结构中占大量的比重，因为它不够稳定，技术相比较其他能源开发技术来说还是不够成熟。最好可以将太阳能和海洋能配合开发，这样就可以减少海洋能开发的资源消耗，使利益最大化。四、核能 1、核能技术：核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素（如铀、钍）的原子核发生分裂反应时所释放的能量，通常叫原子能。核聚变能是指轻元素（如氘、氚）的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电，也可以供热。核能的最大优点是无大气污染，集中生产量大，可以替代煤炭、石油和天
13、然气燃料。核裂变技术，从 1954 年世界上第一座原子能电站建成以后，全世界已有 20 多个国家建成 440 多个核电站，发电量占全世界16。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站 30万千瓦；引进技术建成的是广东大亚湾核电站 180 万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉，核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制，所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同，有轻水堆、重水堆、石墨气冷堆、石墨水冷堆，这些堆型各能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院有优点，目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆
14、的优点可以充分利用天然铀资源，热中子堆只能利用天然铀中 2的左右的铀，而快中子增值堆可以利用 60以上。核聚变技术，这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合，故叫热核反应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富，几乎人类可用之不尽。可以说，世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。2、应用情况：我国目前利用核能主要是在核能发电方面，随着核反应堆技术的进步和成熟，开创了核科学技术应用的一个新领域核能发电。核能发电技术的特点是单位质量燃料的发电量十分高。理论上，一座 1000MW 的核电站每年仅消耗 1t 鈾-235，而 1000MW 的燃煤电站则需约 240 万 t 标准煤。目前世界上能源的主要来源是煤和石
15、油，虽然这些化石燃料的生产还有很大的潜力，但是烧掉后不能再生，而且总有一天会耗尽。随着和技术的发展，今天核电站的经济性已经超过了煤电站。当今唯一能代替化石燃料大规模的使用的只有核能。核能资源丰富，单位质量释放的能量多，核能将逐渐成为世界能源的主要支柱。3、安全性：很多人关注核电的安全性，一方面担心核电站会不会像原子弹那样发生爆炸。另一方面，担心核辐射对人体、对环境的影响。就这些方面，我可做出以下解释：核反应堆不具备发生爆炸的条件，应为它大多采用低浓度裂变物质燃料。虽然有少数反应堆采用高浓度裂变物质，但这些物质是分散布置在反应堆芯的一定栅格中，被许工程结构材料所隔开，在任何条件下，都不会像原子弹
16、那样聚在一起，达到爆炸式链锁式反应所需要的“临界质量”。核反应堆内有安全控制手段，使能量的释放慢慢地有控制地进行。反应堆由自稳定的特点。就辐射而言，核电站反应堆运行时，工作人员一般不接近反应堆，辐射对人体无多大影响。而反应堆产生的一些废弃、废液和废物。只要遵照国家规定，采取正确的三废治理措施，核反应堆排出的放射性物质对环境的影响可以低到微不足道的水平。一座 1000MW 燃煤电站，通过烟囱排放的灰烟中，仅镭、釷等放射性元素使附近居民受到的照射剂量，比核电站的影响约大 3 倍，此外，燃煤电站每年还向环境排放几万吨二氧化硫和氧化氮等有害气体及上百公斤汞、镉等致癌物质。 想比之下，核电站可称为清洁的
17、能源。能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院4、现状与展望：目前全球使用的反应堆主要是第二代的反应堆和部分第三代早期反应堆的试点。未来，第四代核反应堆的发展反向包括：更好的经济性，更高的安全性，更少的废弃物和防止核扩散技术，核电站将继续向大型化方向发展。到那时，核电就能推广，既解决了能源短缺问题，又保护环境、造福人类，所以前景十分美好，我们期待那一天的到来。5、意义：核电站的建设无疑是一些资源缺乏地方、国家的选择，在经济快速发展的今天，在资源面临着耗尽的当代，扩大核电站的建设规模，发展新一代的大型核电站是当代人类急需解决的问题。五、氢能1、氢能技术：氢气热值高，燃烧产
18、物是水，完全无污染。而且制氢原料主要也是水，取之不尽，用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。2、规模化制氢技术：核能热制氢技术 太阳能热分解水制氢 太阳能直接光解制氢 太阳能电解水制氢 人工光合作用制氢 生物制氢3、氢的储存：高压储存 液态储存 金属氢化物储存4、氢能的应用： 航空航天 由于液氢的优良燃料特性和很高的能量密度，目前广泛的应用于卫星和航天器的火箭发动机中。海军舰艇用氢气作为燃料也长在设计实验中。能动 13-2 班 姜荣 学号：2013443237重庆科技学院 交通运输 国际上许多国家都已研制出以氢为燃料的汽车，运行实践表明，液氢汽车的安全性和运行特性方面都能满足市场要求。目前存
19、在的问题是制氢和储存成本较高，一旦这 2 个问题解决，人类将全面进入氢燃料汽车时代。 工业 在石油冶炼、煤气化、合成氨、合成塑料和铁矿石还原时，都需要用到氢。在电力工业中，目前正在研究以氢气作为燃料的峰值负荷发电厂，其热效率可达47%49%。而更有市场前景的还是直接以氢气为原料的燃料电池。5、现状与展望：由于目前研发储存氢气设备的技术还不够，制备氢气的成本高，不能大规模的推广，故目前还没有大规模的使用，目前各国正在探索研究核能和太阳能规模化制氢。这样，氢能应用的前景一片光明，甚至，将来会成为主要开发能源。六、生物质能1 生物质能技术：这是利用动植物有机废弃物（如木材、柴草、粪便等）的技术。热化学转换技术，把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气，或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭；生物化学转换技术，主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气，沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用，工业沼气技术也开始应用。生物质压块成型技术，把烘干粉碎的生物质挤压成型，变成高密度的固体燃料。2、我国生物质能的利用现状：
