最新清洁能源概论-PPT演示文稿

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1、清洁能源概论- 绪论,清洁能源：是指能源高效、清洁、系统化利用的技术体系。 广义概念：清洁能源是指基本的开发和利用的整个过程中一般不会或很少污染环境和生态，或产生的污染程度小于被利用的能源，如地热能、天然气、生物质能等。清洁能源实质上是能源利用的技术体系，而不是能源的分类。 狭义概念：清洁能源是指在开采、运输、使用和排放过程中不会对环境和生态造成任何污染的能源，如太阳能、风能、水能、地热能、生物质能以及海洋波浪、海流、海水温差、潮汐等能源。,1.1 概述,一、清洁能源的概念,清洁能源具体可从以下三个方面进行阐述： 1.清洁能源是一种关于能源利用的技术体系，并不是对能源进行简单的人为分类。 2.

2、清洁能源同时进行了环保和经济两方面的强调。 3.清洁能源的排放标准是有具体要求的，必须在排放要求范围内。 清洁能源实质上是能源利用的技术体系，而不是能源的分类。换言之，清洁能源严格来说是指整个贯穿首尾的能源利用系统，并非指能源利用的源头。,1.1 概述,一、清洁能源的概念,1.1 概述,二、清洁能源的特点,1.1 概述,保障能源供应安全,实现15%清洁能源承诺,改善环境质量,我国正处于工业化和城镇化快速发展的重要时期，能源需求具有刚性增长特征，然而受资源储量、生态环境、开发条件等诸多因素的制约，我国国内常规化石能源可持续供应能力远低于未来国内能源潜在需求。预计到2020年，我国清洁能源的开发利

3、用总量可达6.77.4亿t标准煤，可补充能源供应缺口的6070%，有效保障能源供应安全。,研究表明，为实现2020年我国非化石能源占一次能源消费比重达到15%左右的目标，清洁能源发电装机规模将达到6亿kW，占全国发电装机容量的1/3以上，清洁能源发电占一次能源消费总量的12.5%左右，转化为电力的清洁能源比重超过80%。,发展清洁能源可以减少化石能源消费带来的二氧化硫、氮氧化物与烟尘等环境污染排放量。研究表明，2020年清洁能源发电可每年减少二氧化硫排放200万t。我国清洁能源资源主要分布在西部和北部地区，大力开发清洁能源可为中东部地区提供清洁电力，缓解中东部地区的环境压力。,1.2清洁能源发

4、展概况,一、太阳能,并网光伏发电是目前世界上发展最快速的能源技术。 典型的并网光伏发电系统结构包括：光伏阵列、DC/DC变换器（direct current-direct current converter）、蓄电池组、直流汇流母线、DC/AC逆变器（direct current-alternating current inverter）、控制器和检测系统等。,1.2 清洁能源发展概况,一、太阳能,图11 典型并网光伏发电系统,1.2 清洁能源发展概况,一、太阳能,2017年，全球光伏市场全年新增装机容量超过98 GW，同比增长28.95%，全球累计装机容量已经超过402.5 GW。 传统市场

5、，如美国、日本新增装机容量分别达到10.6 GW和7 GW。 新兴市场，如印度和巴西2017年新增装机容量分别约为9.1 GW和0.9 GW。 根据国际能源署的预测，到2030年全球光伏累计装机量有望达到1721 GW，到2050年将进一步增加至4670 GW。,1.2 清洁能源发展概况,一、太阳能,2017年，我国新增装机容量为53 GW，占全球总新增装机容量54.08%；累计装机容量为131 GW，占全球总累计装机容量的32.57%。均处于市场第一位。 美国累计装机容量51GW，占全球总累计装机容量的12.67% 日本累计装机容量49 GW，占全球总累计装机容量的12.17% 德国累计装机

6、容量位列全球第四，为42 GW，占全球总累计装机容量的10.43% 印度累计装机容量位列全球第六，为18.3 GW，占全球总累计装机容量的4.55%,1.2 清洁能源发展概况,二、风能,风能是地球表面大量空气流动所产生的动能。 风能资源集中区域：沿海和开阔大陆的收缩地带 分布：主要在北美洲、亚洲、拉丁美洲等地方 据相关估算，全世界风能总量约为1300亿kW，其中可利用的风能为200亿kW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍，高达每年53万亿kWh。,1.2 清洁能源发展概况,二、风能,图1-2典型风力发电系统的构造,1.2清洁能源发展概况,二、风能,截至2018年底，全球风电装机总容量达

7、到600 GW。2018年全球新增风电装机容量为51.3 GW，同比下降3.6%，其中陆上风电装机总量为46.8 GW，比2017年下降了3.9%，海上风力发电场装机总量为4.5 GW，增长0.5%。 根据全球风能理事会预计，到2023年，全球风电装机容量每年至少增加55 GW。 值得一提的是，中国是目前最大的风电市场，2018年新增装机容量为25.9 GW，占全球总装机容量的一半。同时，中国是全球首个风电装机容量超过200 GW的国家。 毫无争议，中国稳居世界风电领导者的地位，累计风电装机容量高达221 GW。 美国是全球风电第二大市场，其总装机容量达96 GW，2017年新增装机6.7 G

8、W，2018年新增装机则增长至7.6 GW。,1.2清洁能源发展概况,1.2.1 清洁能源利用现状,三、地热能,分为：浅层地热能、水热型地热能、干热岩型地热能。 特点：供能持续稳定、高效循环利用、可再生 优点：可减少温室气体排放、改善生态环境 地热能利用：发电和热利用,地热能是蕴藏在地球内部的热能，是一种清洁低碳、分布广泛、资源丰富、安全优质的可再生能源。,1.2清洁能源发展概况,三、地热能,其中，地热发电作为清洁的发电技术之一，有极大潜力成为一种快速商业化并能够并网发电的可再生能源的优先选项。另外，地热发电也可以说是可靠的（甚至强于水电）可再生能源来源，可以向电网不断输送电力，不像其他方式存

9、在间歇性和不确定性，几乎完全不受气候的影响。 截至2015年底，全球地热发电累计装机量达到13.4 GW，比2014年增长了5.51% 2017年的地热能开发利用“十三五”规划指出：到2020年，我国地热发电装机容量约为530 MW。主要包括中高温地热发电、中低温地热发电以及干热岩发电等。 地热能还可作为建筑制冷和制热的主要来源，其工作原理如图1-3所示。,1.2清洁能源发展概况,三、地热能,图1-3 地源热泵作为建筑制冷和制热的工作原理图,1.2清洁能源发展概况,四、生物质能,生物质能是一种重要的可再生能源，直接或间接来自植物的光合作用，一般取材于农林废弃物、生活垃圾及畜禽粪便等，可通过一系

10、列的转换技术（图1-4）将其转化为固态、液态和气态燃料。 特点：环境友好、成本低廉、碳中性等 近年来，全球生物质能的开发利用技术取得了飞速发展，应用成本快速下降，以生物质产业为支撑的“生物质经济”被国际学界认为是正在到来的“接棒”石化基“烃经济”的下一个经济形态。 生物质能“十三五”规划预计到2020年，生物质能基本实现商业化和规模化利用。,四、生物质能,1.2清洁能源发展概况,生物质能年利用量约为5800万t标准煤。 生物质发电总装机容量达1500万kW，年发电量900亿kWh。与2016年已有的生物质发电装机容量1214万kW相比，有23.56%的增长空间。,图1-4 生物质能转换技术图,

11、五、潮汐能,1.2清洁能源发展概况,据有资料显示，全球潮汐能资源总储量巨大，若利用充分可以发电10亿kW以上 优点：潮汐能本身不会因为洪水、汛期等水文因素的变化而变化，所以其社会效益和经济效益的优势越来越明显。 苏格兰和英格兰已发展为全世界海洋能源主要的开发基地。利用潮汐能发电的原理如图1-5所示。,图1-5 潮汐发电示意图,六、煤层气,1.2清洁能源发展概况,煤层气是与煤伴生、共生的气体资源，是一种潜在的洁净能源；同时它又是一种温室气体，在体积相同条件下，其温室效应是CO2的24.5倍。 20102015年，我国煤层气抽采量从92亿m3跃升至180亿m3 利用量则从37亿m3攀升至86亿m3

12、，同比增长135%。 根据页岩气“十三五”发展规划与煤层气开发利用“十三五”规划，“十三五”期间，新增煤层气探明地质储量4200亿m3，建成23个煤层气产业化基地。2020年，煤层气（煤矿瓦斯）抽采量达到240亿m3，其中地面煤层气产量100亿m3，煤矿瓦斯抽采140亿m3。,六、煤层气,1.2 清洁能源发展概况,到2020年，两大产业化基地煤层气产量达到83亿m3。此外，规划提出新建贵州毕水兴、新疆准噶尔盆地南缘煤层气产业化基地。在内蒙古、四川等地区建设煤层气开发试验区，到2020年煤层气产量达到11亿m3。,一、发电技术,1.2 清洁能源发展概况,主要包括水力发电、风力发电、太阳能发电和生

13、物质能发电。 （1）水力发电 水力发电是技术成熟、运行灵活的清洁低碳可再生能源，具有防洪、供水、航运、灌溉等综合利用功能，经济、社会、生态效益显著。 目前，全球常规水力发电装机容量约1000 GW，年发电量约4万亿kWh，开发程度为26%（按发电量计算），欧洲、北美洲水力发电开发程度分别达54和39%，南美洲、亚洲和非洲水力发电开发程度分别为26、20和9%。发达国家水能资源开发程度总体较高，如瑞士达到92%、法国88%、意大利86%、德国74%、日本73%、美国67%。发展中国家水力发电开发程度普遍较低，我国水力发电开发程度为37%，与发达国家相比仍有较大差距，还有较广阔的发展前景。今后全球

14、水力发电开发将集中于亚洲、非洲、南美洲等资源开发程度不高、能源需求增长快的发展中国家，预测2050年全球水力发电装机容量将达2050 GW。,1.2 清洁能源发展概况,（2）风力发电 目前，风力发电技术比较成熟，成本不断下降，是应用规模最大的清洁能源发电方式。 发展风力发电已成为许多国家推进能源转型的核心内容和应对气候变化的重要途径，也是我国深入推进能源生产和消费革命、促进大气污染防治的重要手段。到2015年底，全球风力发电累计装机容量达432 GW，遍布100多个国家和地区。随着技术的发展，发电成本的降低，风力发电在未来的清洁能源领域将发挥较强的市场竞争力。,1.2 清洁能源发展概况,（3）

15、太阳能发电 在今后一定时期内，太阳能发电技术主要是依靠光伏发电。目前，光伏发电全面进入规模化发展阶段，中国、欧洲、美国、日本等传统光伏发电市场继续保持快速增长，东南亚、拉丁美洲、中东和非洲等地区光伏发电新兴市场也快速启动。太阳能热发电产业发展开始加速，一大批商业化太阳能热发电工程已建成或正在建设，太阳能热发电已具备作为可调节电源的潜在优势。在不考虑土地成本的前提下，目前我国光伏电站的发电成本已经控制在1元以下，未来力争将光伏发电成本降在0.7元以下，这将为以后的大规模发展奠定基础。 （4）生物质能发电 生物质能是世界上重要的清洁能源，技术成熟，应用广泛，在应对全球气候变化、能源供需矛盾、保护生

16、态环境等方面发挥着重要作用，是全球继石油、煤炭、天然气之后的第四大能源，成为国际能源转型的重要力量。截至2015年，全球生物质发电装机容量约100 GW，其中美国15.9 GW、巴西11.0 GW。生物质热电联产已成为欧洲，特别是北欧国家重要的供热方式。生物质燃气和生物质固体燃料与煤混燃发电效率较高，因此这将是目前生物质发电的主要发展方向。,二、供热技术,1.2 清洁能源发展概况,主要是太阳能热水器、生物质燃料和地热供热。 优点：技术成熟，生产规模不断扩大，产业体系不断完善，在市场上的竞争力不断提升。 分类：燃用生物质木炭的壁炉和热电联产集中供热等。,三、供气技术,1.2 清洁能源发展概况,供气技术主要包括制氢技术、生物天然气技术、煤层气开发技术和天然气清洁生产技术。 氢能作为一种来源广泛、清洁无碳的二次能源，有利于降低传统化石能源比重、提高清洁能源应用水平，发展氢能是我们应对气候变化、优化能源结构的重要手段。 发展生物天然气，规模化处理有机废弃物，能有效解决粪污、秸秆露天焚烧等引起的环