《可再生能源》PPT课件.ppt

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1、丁洋,可再生能源的总体概括,可再生能源包括水能、风能、太阳能、生物能、地热能和海洋能等，资源潜力大，环境污染低，可永续利用，是有利于人与自然和谐发展的重要能源。【可再生能源的概念】上世纪70年代以来，可持续发展思想逐步成为国际社会共识，可再生能源开发利用受到世界各国高度重视，许多国 家将开发利用可再生能源作为能源战略的重要组成部分，提出了明确的可再生能源发展目标，制定了鼓励可再生能源发展的法律和优惠政策，可再生能源得到迅速发展，成为各类能 源中增长最快的领域。一些可再生能源技术的市场应用和产业，如光伏发电、风电等在近 10年的年增长速度都在20%以上，可再生能源发展已成为国际能源领域的热点。,

2、我国能源虽然丰富，但分布很不均匀，煤炭资源60%以上在华北，水力资源70%以上在西南，而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。虽然在生产方面，自解放后，能源开发的增长速度也是比较快，但由于我国人口众多，且人口增长快，造成我国人均能源消费量水平低下，仅为每人每年0.9吨标准煤,我国能源现状,如今我国可再生能源发展状况,可再生能源是我国重要的能源资源，在满足能源需求、改善能源结构、减少环境污染、促进经济发展等方面发挥了很大作用。我国政府一直重视可再生能源的开发利用，除水电自上世纪50年代开始蓬勃发展外，自上世纪80年代，风电、太阳能、现代生物质能等技术应用和产业也在政府的支持下稳步发展，小水电、太

3、阳能热水器、小风电等一些可再生能源技术和产业已经走在世界的前列。,简单介绍几种可再生能源,太阳能风能水能地热能,第一节 太阳能,地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。,我国每年接收到的太阳辐射能相当于17000亿吨标准煤，非常丰富。到2004年底，全国已安装光伏电池约5万千瓦，主要为边远地区居民及交通、通信等领域供电，现在已开始进行并网光伏发电系统的试验和示范工作。全国已有太阳能光伏电池及组装厂10多家

4、，制造能力超过10万千瓦。,由于太阳内部持续进行着氢聚合成氦的核聚变反应，所以不断地释放出巨大的能量，并以辐射和对流的方式由核心向表面传递热量，温度也从中心向表面逐渐降低。由核聚变可知，氢聚合成氦在释放巨大能量的同时，每1g质量将亏损0.0072g。根据目前太阳产生核能的速率估算，其氢的储量足够维持100亿年，因此太阳能可以说是用之不竭的。,我国的太阳能资源,我国太阳能资源非常丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤。太阳能资源开发利用的潜力非常广阔。我国地处北半球，南北距离和东西距离都在5000公里以上,有着丰富的太阳能资源。大多数地区年平均日辐射量在每平方米千瓦时以上，西藏日辐射量最高达每

5、平米千瓦时。年日照时数大于2000小时。与同纬度的其他国家相比，与美国相近，比欧洲、日本优越得多,因而有巨大的开发潜能。,太阳能利用,人类对太阳能的利用已有悠久历史。太阳能利用主要包括太阳能热利用和太阳能光利用。太阳能热利用应用很广，如太阳能热水、供暖和制冷；太阳能干燥农副产品、药材和木材；太阳能淡化海水；太阳能热动力发电等。太阳能光利用主要是太阳能光伏发电和太阳能制氢。,太阳能热利用,1.太阳能集热器 太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备，它是太阳能热利用中的关键设备。太阳能集热器按是否聚光这一主要特征可以分为非聚光和聚光两大类。平板集热器是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。它

6、吸收太阳辐射的面积与采集太阳辐射的面积相等，能利用太阳的直射和漫射辐射。,2.太阳能热水器 太阳热水器于19世纪20年代即流行于美国的西南部地区。随着石油和电力价格的上升，更有效率的太阳能热水器和太阳能热暖器亦随之产生。在澳洲、日本、以色列、和前苏联于19世纪70年代就已是普遍的使用。在美国北部，每平方公尺的太阳能热接收器，每六个月可节省30.5公升的热气用的汽油，或是215千瓦小时的电力。,太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按照流体流动的方式分类，可将太阳能热水器分成三大类：闷晒式、直流式和循环式。,3.太阳能采暖 建筑能耗占世界总能耗的1/3，其中空调和供热能耗占有相当

7、大的比例，是太阳能热利用的重要市场。试验表明，太阳能建筑节能率大约75左右，已成为最有发展前景的领域之一。太阳能建筑分为被动式和主动式。,太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。而被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。,4.太阳能干燥 近年来世界各国对太阳能干燥进行了许多研究。太阳能干燥不但可以节约燃料，缩短干燥时间，而且由于采用专门的干燥室，因此干净卫生，必要时还可采用杀虫灭菌措施，既可提高产品质量，又可延长产品贮存时间。太阳能干燥按干燥器（或干燥室）获得

8、能量的方式可分为：集热器型干燥器，温室型干燥器，集热器温室型干燥器。,5.太阳能海水淡化 地球上的水资源中含盐的海水占了97%，随着人口增加，大工业发展，使得城市用水日趋紧张。为了解决日益严重的缺水问题，海水淡化越来越受重视。世界上第一座太阳能海水蒸馏器是由瑞典工程师威尔逊设计，1872年在北智利建立的，面积为44504m2，日产淡水17.7t。这座太阳能蒸馏海水淡化装置一直工作到1910年。,第二节 风能,风能资源,太阳光从上而下照射大气层，使之升温。由于地球的自转和公转，地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形

9、成风。,由于风有一定的质量和速度，并且有一定温度，因此它具有能量。太阳辐射到地球的光能大约有2转变为风能。尽管如此，风能的数量依然很大。全球的风能约为2.74109MW，其中可利用的风能为2107MW，相当于全球目前每年耗煤能量的1000倍以上。,风能的优缺点,（1）优点 1.潜能巨大，取之不尽，用之不竭：风能是太阳能的一种转化形式。据估计，全球风能蕴藏量很大，可达1.31012千瓦，约为目前世界化石燃料产生能量的3000倍。2.就地可取，无须长途运输：风力发电的运用，对于高山或是离岛、偏远地区的电能供给而言，是一项非常重要而且方便的来源。,3.分布广泛，利用方便：全世界10公尺高度的风能密度

10、足以使风力发电系统运转的地区，约占了三分之二。4.不污染环境，不破坏生态：风力发电除了在运转的过程中，除了产生少量的噪音外，并不会像传统的化石燃料或核能发电产生空气污染及核废料的问题。可以说是一种清洁且安全的能源。,缺点,1.风的不稳定性高：风的变化时常发生，并不稳定，对风能的利用而言是非常不利的因素，连带使得风能的发电量受到限制。2.受地形影响大，地区差异显着：风力的局部地形差异明显，故风力机位置的选择必须考虑到地形作用。3.降低土地利用价值：风力发电需要有广大的土地做为风力机的设置场所，对于国土面积小的国家而言，是非常难以克服的问题，所以近年来风力场的设置，都朝向离岸式发展；一方面沿海地区

11、的风能较丰富，另一方面也可使陆地上的资源获得更好的规划与应用。,风能利用,风能利用历史悠久，我国是世界上最早利用风能的国家之一。风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量，用于发电、提水、助航、制冷和制热等。,风能发电原理,风力发电的原理，是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。依据目前的风车技术，大约是每秒3米的风速，便可以开始发电，并产生风速在每秒13至15米时（大树干摇动的程度）的输出力道。,1.风力发电,风力发电通常有三种运行方式。一是独立运行方式，通常是一台小型风力发电机向一户或几户提供电力，它用蓄电池蓄能，以保证无风时的用电。

12、二是风力发电与其他发电方式相结合，向一个单位或一个村庄或一个海岛供电。三是风力发电并入常规电网运行，向大电网提供电力；常常是一处风场安装几十台甚至几百台风力发电机，这是风力发电的主要发展方向。,2.风力泵水 风力泵水自古至今一直得到较普遍的应用。至20世纪下半时，为解决农村、牧场的生活、灌溉和牲畜用水以及为了节约能源，风力泵水机有了很大的发展。现代风力泵水机根据用途可以分为两类。一类是高扬程小流量的风力泵水机，它与活塞泵相配提取深井地下水，主要用于草原、牧区，为人畜提供饮水。另一类是低扬程大流量的风力泵水机，它与螺旋泵相配，提取河水、湖水或海水，主要用于农田灌溉、水产养殖或制盐。,3.风帆助航

13、 在机动船舶发展的今天，为节约燃油和提高航速，古老的风帆助航也得到了发展。航运大国日本已在万吨级货船上采用电脑控制的风帆助航，节油率达15。4.风力致热“风力致热”是将风能转换成热能。目前有三种转换方法。一是风力机发电，再将电能通过电阻丝发热，变成热能。二是由风力机将风能转换成空气压缩能，再转换成热能。三是将风力机直接转换成热能。显然第三种方法致热效率最高。,风力机,风力机又称风车，是一种将风能转换成机械能、电能或热能的能量转换装置。风力机的类型很多，通常将其分为水平轴风力机，垂直轴风力机和特殊风力机三大类。但应用最广的还是前两种类型的风力机。,第三节 水能,水能。据最新复查成果，我国经济可开

14、发的水能资源量为4 亿千瓦，年发电量1.7万亿千瓦时，其中5万千瓦及以下的小水电资源量为1.25亿千瓦，分布非常广泛，遍及全国30个省(自治区、直辖市)的1610多个县(市)，尤以西南地区最为丰富，占全国的50以上。到2004年底，我国已建成水电发电装机容量10826 万千瓦，其中小水电装机容量3410万千瓦。,水能,优点,其优点是成本低、可连续再生、无污染。1水力是可以再生的能源，能年复一年地循环使用，而煤炭。石油、天然气都是消耗性的能源，逐年开采，剩余的越来越少，甚至完全枯竭。2水能用的是不花钱的燃料，发电成本低，积累多，投资回收快，大中型水电站一般35年就可收回全部投资。水能没有污染，是

15、一种干净的能源。3水电站一般都有防洪启溉、航运、养殖、美化环境、旅游等综合经济效益。水电投资跟火电投资差不多，施工工期也并不长，属于短期近利工程 4.操作、管理人员少，一般不到火电的三分之一人员就足够了。运营成本低，效率高；可按需供电；控制洪水泛滥,缺点,不利方面有：水能分布受水文、气候、地貌等自然条件的限制大。水容易受到污染，也容易被地形，气候等多方面的因素所影响。1生态破坏：大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响等。不过，这些负面影响是可预见并减小的。如水库效应2需筑坝移民等，基础建设投资大,搬迁任务重.3降水季节变化大的地区，少雨季节发电量少甚至停发电4下游肥沃的冲积土减少,水

16、能的利用,开发利用水体蕴藏的能量的生产技术。天然河道或海洋内的水体，具有位能、压能和动能三种机械能。水能利用主要是指对水体中位能部分的利用。水能开发利用的历史也相当悠久。早在2000多年前，在埃及、中国和印度已出现水车、水磨和水碓等利用水能于农业生产。18世纪30年代开始有新型水力站。随着工业发展，18世纪末这种水力站发展成为大型工业的动力，用于面粉厂、棉纺厂和矿石开采。但从水力站发展到水电站，是在19世纪末远距离输电技术发明后才蓬勃兴起。,水能利用的另一种方式是通过水轮泵或水锤泵扬水。其原理是将较大流量和较低水头形成的能量直接转换成与之相当的较小流量和较高水头的能量。虽然在转换过程中会损失一

17、部分能量，但在交通不便和缺少电力的偏远山区进行农田灌溉、村镇给水等，仍不失其应用价值。20世纪60年代起水轮泵在中国得到发展，也被一些发展中国家所采用。,水能利用是水资源综合利用的一个重要组成部分。近代大规模的水能利用，往往涉及整条河流的综合开发，或涉及全流域甚至几个国家的能源结构及规划等。它与国家的工农业生产和人民的生活水平提高息息相关。因此,需要在对地区的自然和社会经济综合研究基础上,进行微观和宏观决策。前者包括电站的基本参数选择和运行、调度设计等。后者包括河流综合利用和梯级方案选择、地区水能规划、电力系统能源结构和电源选择规划等。实施水能利用需要应用到水文、测量、地质勘探，水能计算、水里

18、机械和电气工程、水工建筑物和水利工程施工以及运行管理和环境保护等范围广泛的各种专业技术。,中国水能现状,1、资源丰富，但分布不均。中国水能资源西多东少，大部集中于西部和中部。在全国可能开发水能资源中，东部的华东、东北、华北三大区共仅占6.8%，中南5地区占15.5%，西北地区占9.9%，西南地区占67.8%，其中，除西藏外川、云、贵三省占全国的50.7%。2、大型电站比重大，且分布集中。各省（区）单站装机10兆瓦以上的大型水电站有203座，其装机容量和年发电量占总数的80%左右；而且，70%以上的大型电站集中分布在西南四省。3、资源的开发和研究程度较低。目前已开发资源约为15%左右。,4、中国

19、气候受季风影响，降水和径流在年内分配不均，夏秋季45个月长江水能分布的径流量占全年的6070%，冬季径流量很少，因而水电站的季节性电能较多。为了有效利用水能资源和较好地满足用电要求，最好建水库调节径流。5、中国地少人多，建水库往往受淹没损失的限制，而在深山峡谷河流中建水库，虽可减少淹没损失，但需建高坝，工程较艰巨。6、中国大部分河流，特别是中下游，往往有防洪、灌溉、航运、供水、水产、旅游等综合利用要求。在水能开发时需要全部规划，使整个国民经济得到最大的综合经济效益和社会效益,特点,1水力资源总量较多，但开发利用率低，我国问题占世界总量16.7%，居世界之首。但是目前我国水能开发利用量约占可开发

20、量的1/4，低于发达国达60%的平均水平。2 水力资源分布不均，与经济发展不匹配，我国水力资源西部多，东部少，相对集中在西南地区，而经济发达、能源需求大的东部地区水力资源极少。3 大多数河流年内、年际流分布不均，汛期和枯期差距大。4 水力资源主要集中于大江大河，有利于集中开发和往外送。,第四节 地热能,地热能综述,我们人类居住的这个星球，很像是一个巨大的“热水瓶”，外凉内热，而且是越往里温度越高。人们把蕴藏于地球内部的热能，叫做“地热能”。地球通过火山爆发和温泉外溢等途径，将其内部蕴藏的热能源源不断地输送到地面上来。,地热资源的类型,热水型：它是以水为主体的对流水热系统。这种地热能分布较广，约

21、占已探明的地热资源的10%；其温度范围也很广，从接近于室温到高达390。,地热资源的类型,蒸气型：是指以蒸气为主体的对流水热系统，以生产温度较高的过热蒸气为主，其中夹杂有少量的不凝结气体和少量的水(有的不含水)。这类地热能比较容易开发利用，但储量不多，仅占已探明的地热资源总量0.5%左右。,地热资源的类型,地压型：是指在高压下由深部地层提取含有可溶性甲烷(沼气)的高盐分热水。它的温度约为150260；其储量较大，约占已探明的地热资源的20%。地压型地热能的开发利用目前尚处于研究探索阶段。,地热资源的类型,干热岩型：地层深处广泛存在的不含水分(或含有少量蒸汽)的岩石。它的温度约为150650；其

22、储量更大，约占已探明的地热资源总量的30%。,地热资源的类型,熔岩型：是埋藏部位最深的一种完全熔化的热熔岩(即岩浆)，其温度高达6501200。熔岩储存的热能比其他几种都多，约占已探明的地热资源总量的40%。不过在开采这种地热能时，需要在火山地区打几千米深的钻孔，所冒的风险很大，因此这种地热能目前尚未得到实际开发利用。,地热能的利用,目前世界上大约有120多个国家和地区，已经发现和开采的地热泉及地热井多达7500多处。据估计在地球表层10km的范围内，地热资源达12.61026J,相当于4.61016 t标准煤,地热能的利用,对于地热能的开发利用，目前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培和洗浴等方面。地热能的利用可分为地热发电和直接利 用两大类。,地热能的利用,在工业上，地热能可用于加热、干燥、制冷、脱水加工、提取化学元素、海水淡化等方面。在农业生产上，地热能可用于温室育苗、栽培作物、养殖禽畜和鱼类等。例如，地处高纬度的冰岛不仅以地热温室种植蔬菜、水果、花卉和香蕉，近年来又栽培了咖啡、橡胶等热带经济作物。,地热发电系统,地热发电系统主要有四种：地热蒸汽发电系统：利用地热蒸汽推动汽轮机运转，产生电能。本系统技术成熟、运行安全可靠，是地热发电的主要形式。西藏羊八井地热电站采用的便是这种形式。,