第一章 新能源技术绪论.ppt

1、2023-5-912023-5-922学时4学时2学时6学时2学时2学时学时答疑 2 学时考试 2 学时2023-5-93 参考书参考书 21世纪可持续能源丛书；化学工业出版社世纪可持续能源丛书；化学工业出版社 第一章 绪论 能源与可持续发展能源与可持续发展王革华 编第二章 太阳能 太阳能利用技术太阳能利用技术第三章 风能 风能开发利用风能开发利用张希良 编第四章 生物质能 生物质能资源清洁转化利用技术生物质能资源清洁转化利用技术姚向君 编第五章 海洋能 海洋能资源开发利用海洋能资源开发利用褚同金 编第六章 地热能 地热资源及其开发利用和保护地热资源及其开发利用和保护刘时彬 编第七章 氢能 氢

2、能氢能-21世纪的绿色能源世纪的绿色能源毛宗强 编2023-5-942023-5-95能量的定义能量的定义能量的主要形式能量的主要形式能量的属性能量的属性能量的单位能量的单位能量的转换与利用能量的转换与利用 1.2023-5-96能量是物质运动的度量。能量是物质运动的度量。能量是人类社会进步的动力。能量是人类社会进步的动力。世界是由物质构成的，一切物质都处于运动世界是由物质构成的，一切物质都处于运动状态，所以一切物质都具有能量。状态，所以一切物质都具有能量。能量的定义生命在于运动生命在于运动 那么，同学们自己的能量定义是什么呢？那么，同学们自己的能量定义是什么呢？生命就是能量的最高表现生命就是

3、能量的最高表现2023-5-97能量的主要形式机械能机械能电能电能化学能化学能核能核能辐射能辐射能热能热能：2023-5-98能量的属性 量的属性量的属性-热力学第一定律热力学第一定律自然界遵循的自然界遵循的2 2大定律大定律各种能量在第一定律面前人人平等，并具各种能量在第一定律面前人人平等，并具有可加和性。没有品质高低之分。有可加和性。没有品质高低之分。光有第一定律显然是不够的光有第一定律显然是不够的 ！物质守恒与转换定律物质守恒与转换定律能量守恒与转换定律能量守恒与转换定律2023-5-99 质的属性质的属性-热力学第二定律热力学第二定律电能电能 机械能机械能 高温热能高温热能 常温热能常

4、温热能 低温热能（冷量）低温热能（冷量）常温热能常温热能能量是有品质高低之分的。第二定律指出：能量是有品质高低之分的。第二定律指出：任何事物的变化都伴随着能量质的变化，任何事物的变化都伴随着能量质的变化，能量的品质只能从高走向低，而不可能自能量的品质只能从高走向低，而不可能自发的从低走向高，最多是保持品质不变。发的从低走向高，最多是保持品质不变。因此，任何过程都是一个能量贬值的过程因此，任何过程都是一个能量贬值的过程!2023-5-910 能量的单位 能量单位能量单位 焦焦 J；卡；卡 cal；kWh（度（度）单位换算单位换算 功率的单位功率的单位 kJ/h；kcal/h；kW；马力；马力(匹

5、匹)HP 热值的单位热值的单位 kcal/kg；kcal/Nm32023-5-911能量的利用过程，实质上是能量的传递与能量的利用过程，实质上是能量的传递与转换过程。转换过程。能量典型的转换装置能量典型的转换装置 =热机热机 人体其实就是一部高端的热机人体其实就是一部高端的热机:能量摄取量能量摄取量 2000 kcal/人人天天 功耗功耗 100 W/人人 蓄能量蓄能量 8 kWh/人人（可生存七天（可生存七天）2023-5-912氢、酒精等二次能源氢、酒精等二次能源 燃料电池燃料电池 电电 能能 机械能机械能 辐射能辐射能热热 能能风能、水能、海洋能风能、水能、海洋能 机机 械械 机械能机械

6、能直接利用直接利用发电机发电机 煤、石油、天然气煤、石油、天然气 热热 能能热机热机直接利用直接利用核核 能能核反应核反应 太阳能太阳能光合作用光合作用生物质能生物质能燃烧燃烧食物利用食物利用集热器集热器光电池光电池燃烧燃烧2023-5-9132.能能 源源能源的定义能源的定义能源的分类能源的分类能源对人类社会发展的重要意义能源对人类社会发展的重要意义我国能源利用的现状及主要问题我国能源利用的现状及主要问题2023-5-914 能源是指能够直接或间接提供能源是指能够直接或间接提供能量的物质资源。能量的物质资源。n 偶于物质之中偶于物质之中-热值热值n 偶于状态之中偶于状态之中-温度、压力温度、

7、压力2023-5-915能源分类 1 1）按开发利用的情况：按开发利用的情况：常规能源常规能源：煤、石油、天然气、水能、核能等。煤、石油、天然气、水能、核能等。新能源新能源：太阳能、风能、海洋能、生物质能、：太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能、地热能、核聚变燃料等。核聚变燃料等。2）按开发的步骤：）按开发的步骤：一次能源一次能源:煤、石油、天然气、风能、水能、煤、石油、天然气、风能、水能、二次能源二次能源:电力、煤气、汽油、沼气、氢气电力、煤气、汽油、沼气、氢气太阳能、太阳能、地热能、海洋能等。地热能、海洋能等。甲醇、酒精等。甲醇、酒精等。2023-5-9163 3）按能否再生：）按能否再

8、生：可再生能源可再生能源：水能、太阳能、风能、海洋能、：水能、太阳能、风能、海洋能、生物质能、地热能等；生物质能、地热能等；非再生能源非再生能源：煤、石油、天然气、核能等。：煤、石油、天然气、核能等。4）按开发利用过程中对环境的污染情况：）按开发利用过程中对环境的污染情况：清洁能源清洁能源：太阳能、风能、水能、海洋能等；：太阳能、风能、水能、海洋能等；非清洁能源非清洁能源：煤、石油、天然气等。：煤、石油、天然气等。2023-5-917能源对人类社会发展的重要意义 能源是人类社会生存的基础，能能源是人类社会生存的基础，能源的开发和利用是人类社会发展的动源的开发和利用是人类社会发展的动力，能源开发

9、和利用水平是人类社会力，能源开发和利用水平是人类社会文明的重要标志之一。文明的重要标志之一。2023-5-918 能源问题是全世界关注的重大问题，从能源问题是全世界关注的重大问题，从20世世纪纪70年代起，就被列入世界年代起，就被列入世界5大问题之一。大问题之一。全世界关注的全世界关注的5大问题：大问题：1）能源）能源2）人口）人口3）粮食）粮食4）环境）环境5）资源）资源能源建设也是我国四化建设的战略重点之一。能源建设也是我国四化建设的战略重点之一。3E ProblemEnergyEcologyEconomy2023-5-919我国能源利用的现状及主要问题 正常情况下，每个国家能源消费总量及

10、增长速正常情况下，每个国家能源消费总量及增长速度与其国民经济总产值及增长速度成正比，而能源的度与其国民经济总产值及增长速度成正比，而能源的人均消费量的多少则反映国民生活水平的高低。人均消费量的多少则反映国民生活水平的高低。所占比例所占比例煤炭煤炭75%石油石油14%天然气天然气3%水电水电8%合计合计100%我国的能源结构我国的能源结构2023-5-920 1）原煤：原煤：95 吨吨/人（世界人均人（世界人均 209 吨吨/人）；人）；原油：原油：3 吨吨/人（世界人均人（世界人均 28 吨吨/人）；人）；天然气：天然气：1416 m3/人（世界人均人（世界人均 28400 m3/人）。人）。

11、2023-5-921 我国大陆地区总发电量我国大陆地区总发电量 2.5 亿亿千瓦，千瓦，人人均均 0.2 千瓦千瓦/人；人；台湾地区人均台湾地区人均 1.0千瓦千瓦/人；人；欧、美、日本等欧、美、日本等发达国家发达国家 6 千瓦千瓦/人。人。我国的人均能源消费水平低，远低于世我国的人均能源消费水平低，远低于世界发达国家的水平：界发达国家的水平：2023-5-9222023-5-9230 00.50.51 11.51.52 22.52.53 33.53.5吨煤/吨钢吨煤/吨钢吨煤/吨合成氨吨煤/吨合成氨总利用率总利用率中国中国日本日本2023-5-9240 0100100200200300300

12、40040050050060060060607070808091919797中国中国世界先进世界先进2023-5-925工业的发展带来了严重的环境污染，据调查，工业的发展带来了严重的环境污染，据调查，我国有我国有57%的城市空气中总悬浮颗粒超标；的城市空气中总悬浮颗粒超标；有有48个大中城市空气中的个大中城市空气中的SO2浓度超标；浓度超标；有有82%城市出现过酸雨；城市出现过酸雨；我国的我国的CO2排放量仅次于美国，居世界第二，占排放量仅次于美国，居世界第二，占世界总排放量的世界总排放量的13.6%。据世界银行报导，我国城市空气污染对人体健据世界银行报导，我国城市空气污染对人体健康和生产造成

13、的损失估计每年康和生产造成的损失估计每年200亿美元；酸雨使农亿美元；酸雨使农作物减产每年损失达作物减产每年损失达50亿美元。亿美元。2023-5-926 我国的能源建设要走可持续发展的道我国的能源建设要走可持续发展的道路，必须两条腿走路：路，必须两条腿走路：（1）合理利用能源，提高能源利用率。）合理利用能源，提高能源利用率。主要途径就是改造或更新技术落后的能源主要途径就是改造或更新技术落后的能源利用终端设备；利用终端设备；（2）大力开发对环境无污染或污染很小）大力开发对环境无污染或污染很小的新能源，如太阳能、风能、水能、地的新能源，如太阳能、风能、水能、地热能、海洋能、生物质能以及核能等。热

14、能、海洋能、生物质能以及核能等。2023-5-9273.新新 能能 源源 人类的能源利用史人类的能源利用史新能源技术新能源技术新能源技术必须吻合的新能源技术必须吻合的5要素要素什么是新能源？什么是新能源？2023-5-928人类的能源利用史人类的能源利用史生物质能（薪柴）太阳能（谷物干燥）地热能（温泉）水力（水车）风能（帆船）煤炭 石油 核能 今天所谓的新能源其实并不新！2023-5-929新能源技术新能源技术燃料电池技术生物质能利用技术太阳能光伏发电技术风能发电技术地热能利用技术海洋能发电技术 2023-5-930新能源技术必须吻合的新能源技术必须吻合的5要素要素1.高效率-热效率大幅提高（

15、30%以上）2.环境友好-零排放、无振动、低噪音3.产业化规模4.能量的LCA可行性(Life Cycle Analysis)5.经济可行性2023-5-931什么是新能源？什么是新能源？新能源=某种能源+某种新能源技术今可再生能源未必就是新能源！2023-5-9324.循环经济与新能源技术循环经济与新能源技术 什么是循环经济？什么是循环经济？一种最大限度地利用资源和保护环境的经一种最大限度地利用资源和保护环境的经济发展模式。济发展模式。它主要是通过对传统行业的技术改造创新，它主要是通过对传统行业的技术改造创新，最大限度地减少资源消耗和废物排放，从根最大限度地减少资源消耗和废物排放，从根本上消

16、解长期以来环境与发展之间的尖锐矛本上消解长期以来环境与发展之间的尖锐矛盾。盾。新能源技术是循环经济的主力军！新能源技术是循环经济的主力军！2023-5-9335.国家战略与新能源技术国家战略与新能源技术 开源节流开源节流开源节流开源节流开源节流开源节流 开源：政治家、外交家、企业家的事！开源：政治家、外交家、企业家的事！节流：新能源技术工程师的事！节流：新能源技术工程师的事！与开源相比，节流具有一箭三雕之效！与开源相比，节流具有一箭三雕之效！1.提效提效=开源开源 2.减排减排=环保环保 3.带动新产业带动新产业能源安全保障战略能源安全保障战略可持续发展战略可持续发展战略新产业战略新产业战略2023-5-9346.新能源技术工程师的位置新能源技术工程师的位置 首先应该是编剧、然后是导演、同时还要扮演某个角色。热能工程系l战线长，上至资源下至终端客户l是一个系统工程新能源科学与工程系