新能源工程的主要内容及基础知识概要

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1、 新能源工程的主要内容及基础知识概要新能源工程的主要内容及基础知识概要 绪论绪论 1、名词解释：什么是新能源和可再生能源（NRSE）？ 2、简答：能源是如何分类的？ 第一章第一章 太阳能工程太阳能工程 1、简述：我国太阳能资源的分布特点； 2、简述：太阳能的特点； 3、名词解释：太阳能集热器； 4、太阳能热水器的类型如何划分？ 5、简述：显热贮热、潜热贮热和化学贮热的基本原理； 6、太阳电池根据硅材料结构如何划分？ 7、太阳能光伏发电有哪些优点的和缺点？ 第三章第三章 风能工程风能工程 1、什么是启动风速、切除风速、有效风速？其值分别是多少？ 2、影响风速的主要原因有哪些？风能量大小跟哪些因素

2、相关？ 3、简述：我国风能资源的区域划分？ 4、风能资源有哪些优点和缺点？ 5、简述：风力机如何分类？（可画图说明） 6、风力机由哪些主要部件组成？ 7、风力机调向和调速（限速）有哪些类型？ 8、风力机有哪些具体的应用？结合我国资源、能源与生态环境的发展，谈谈你对风能利用 的看法和思考。 第四章第四章 水能水能 1、简述：我国陆上水资源的分布情况及特点； 2、简述：水力发电原理及水头的概念； 3、小型水电站按落差集中方式，区分成哪几种类型？其水工建筑物包括哪些部分？ 4、水轮机有哪些类型？其各自的基本原理怎样？ 5、简述：抽水蓄能电站的原理。 第五章第五章 地热能地热能 1、什么是地热能？地热

3、能的成因如何？ 2、地热能的贮存形式有哪几类？ 3、简述：地热能的利用条件有哪些？ 4、简述：我国地热能资源的分布特点及类型； 5、地热能直接利用有哪几种形式？ 6、简述：二种地热水发电的基本原理。 第七章第七章 后续能源技术后续能源技术 1、核能的概念；简述核裂变与核聚变的基本原理； 2、简述核反应堆的分类； 3、氢的制造技术有哪些？简述其原理； 4、还有哪些后续能源新技术？ 各章内容简要各章内容简要 绪论绪论 第一节 新能源和可再生能源的含义、能源分类 一、新能源和可再生能源的含义 （一）能源：可以从其中获得能量（如热、光、动力）的资源。 （二）新能源和可再生能源（NRSE，New and

4、 Renewable Sources of Energy） ：1981 年 8 月 10-21日，“联合国新能源与可再生能源会议”：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现 代化的利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源来不断取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点在于开发太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能等; 在我国，习惯性称“新能源”，主要指：除常规能源和大型水力发电之外的生物质能、风能、 太阳能、小水电、海洋能、地热能、氢能等能源资源。 “新能源” 对应 “传统能源”。 二、能源分类 （一）按照能源来源分类 1、来自太阳的能源 广义上讲，太阳辐射（光热和光伏） 、化石能

5、源、生物质能、风能、水能、海洋波力能等， 除地热能、核能、潮汐能等外，几乎所有的能源都属于此类。 2、地球本身蕴藏的能源 主要包括：地热能 和 原子核能。 地下 10km 深度地热总量相当于全球能源年消费量的 400 多万倍。 核裂变（核电站）与核聚变（全超导托克马克/人造小太阳/EAST） 3、地球和月球、太阳等天体之间有规律的运动及相对位置的变化所形成的能源 主要指潮汐能。 （二）按能源形成的条件分 1、一次能源 自然界中现成存在，没有经过加工或转换的能源资源。如：煤、石油、天然气、水能、太阳能、风能、薪柴等。 2、二次能源 由一次能源经过加工或转换的能源产品。如：电力、煤气、石油制品、蒸

6、汽、焦炭等。 （三）按能源的使用消耗分类 1、可再生能源 指自然界中不会随本身的转化或人类的利用而日益减少，并且有规律的得到补充（再生）的 能源。如：风能、水能、生物质能等。 2、不可再生能源 经过地球地质变化亿万年形成的、使用后不断减少、短期内无法恢复的能源。 如：石油、煤炭、天然气等化石能源，核能等。 （四）按能源利用的技术状况（成熟度）分类 1、常规能源 一定历史时期和科技水平下，被人们广泛应用的能源。 煤炭、石油、天然气、电力等。 2、新能源 对古老的能源采用先进的方法加以广泛利用，以及用新发展的先进技术而得以利用的能源。 如：太阳能、风能、生物质能、水能、地热能、核能、海洋能、天然气

7、水合物等。 （五）按能源使用性能分类 1、燃料能源 如：煤、石油、天然气、煤气、生物质、沼气、酒精、氢能、核燃料等。 2、非燃料能源 如：太阳能、风能、水能、地热、电力等。 （六）按能源在经济流通领域中的地位 1、商品能源 进入市场，在国内、国际市场上买卖的能源。如：煤炭、石油及其制品、焦炭、电力等。 2、非商品能源 没有进入市场流通或流通规模很小的能源。 如： 秸秆、 薪柴、 牲畜粪便等生物质能， 可燃冰、 太阳能光伏、小水电等。 （七）按照存储介质形态分类 气态（天然气、沼气、氢气、生物质裂解气、风能等） 、液态（水能、海洋能、石油及其精加工油品、生物柴油、燃料乙醇、二甲醚等） 、固态（煤

8、炭、薪柴、秸秆、焦炭、垃圾、天然气水合物、核能等 ） 、其他形态（太阳能辐射、电力等。 ） 目前能源利用的最直接形式（或者说 各种能源转化的最终方向） ：热能、电能和机械能。 第二节 新能源和可再生能源的利用状况 主要是指对太阳能、生物质能、风能、水力发电、海洋能、地热能等采取现代新技术、高层次、多渠道、多功能、高效的开发互补利用。 国际上主要经历了 3 个阶段： 1、20 世纪 70 年代（1973 年 10 月，中东战争爆发，能源危机）以来； 2、20 世纪 80 年代以来； 3、21 世纪：据预测，至 21 世纪中叶，可能生能源将占到全球能源消费总量的 50%。 我国 2005 年 2

9、月 28 日，十届全国人大第十四次会议通过可再生能源法 ，2006 年 1 月 1 日起施行。 3 万亿新能源振兴计划、节能家电补贴、太阳能屋顶计划、太阳能行动计划 太阳能、生物质能、风能、水力发电、地热能等利用现状及发展趋势：利用现状较为局限（规模小、技术不成熟、经济成本及资源量限制等） 、发展前景非常广阔（国家支持、人心所向、有望 解决能源与环境问题、解决人类发展与资源消耗的矛盾、形成全球经济新增长点等） ！ 第一章第一章 太阳能太阳能 第一节 太阳辐射及其测量 一、太阳能利用概述 太阳能量来源：核聚变反应 H H He ； 太阳辐射到地球的能量：2.5 亿桶（158.98L，128-14

10、2kg）石油/天；500 万 t 标煤 /s ； 风能、水能、海洋能、生物质能、化石燃料等几乎所有的能源均来自太阳； 我国太阳能资源丰富，陆地每年辐射总量 3.3103-8.4106kJ/（m2 年） ，相当于 2.4104 亿 t 标煤，全国总面积 2/3 以上地区年日照时数大于 2000h，日照在 5106kJ/（m2 年）以上； 丰富地区： 大兴安岭向西南， 经北京西侧， 兰州， 昆明再折向北到西藏南部， 这一条线以西、以北广大地区； 二、太阳能的特点 1、取之不尽、用之不竭； 从地球诞生起，太阳已向地球提供能源 47 亿年，太阳寿命还可有 60 亿年。 2、清洁、无污染； 不会造成环境

11、污染，不影响生态平衡。 3、太阳能能量密度低，并且受地区、昼夜、气候等自然条件限制； 即便是晴天中午，每平方米太阳能最多仅 1kW。 三、太阳对地球的辐射 1、太阳常数 指的是地球大气层上界垂直于太阳辐射的单位面积上每秒所接受的太阳辐射能量强度。 太阳可视为一个温度为 5762K 的黑体，经长期实测与推算，太阳常数为 1353w/m2。 2、大气质量 到达地面的太阳辐射受大气层厚度的影响，大气层越厚对太阳辐射的吸收、散射、反射越严 重，到达地面的辐射能量就越少；而太阳辐射穿过大气层路径的长短与太阳辐射方向有关。 3、太阳辐射在大气层中的衰减 各种气体（臭氧、温室气体、水汽等） 、尘埃等对太阳辐

12、射的吸收、反射、散射。 太阳辐射能够到达地面的是很少一部分，波长范围在 0.29-2.5 m，占太阳辐射能量的 95%， 其中紫外区（0.3-0.4 m）能量很少，可见光区（0.4-0.76 m）和红外区（0.76-2.5 m）各占 50%。 太阳辐射强度的峰值随太阳高度减少向长波方向移动（红移） ，因此日出和日落时太阳光呈橘（暗）红色。 4、到达地面太阳辐射（日射）的强度 直射（直接接受且方向没有改变） + 散射（反射和散射，来自半球天空各个方向） 四、太阳辐射的测量 太阳直射强度：太阳光垂直的表面上单位面积单位时间内所接收到的太阳辐射能。 总辐射强度： 水平面上单位面积单位时间内所接收到的

13、来自整个半球形天空的太阳辐射能总和，包括直射和散射。 太阳直射仪和太阳总辐射仪。 第二节 太阳能集热器 太阳能集热器是一种吸收太阳辐射能量并转化为热量向工质传热的基本部件。 一、平板型太阳能集热器 （一）概述 平板型集热器属于非聚光型太阳能集热器，特点是：直接采集自然光，其采光面积 = 集热面积 = 散热面积，因此，一般集热温度较低（小于 100） 。 1、分类（以工质种类不同） ： （1）热水器：工质为液体（一般为水） ； （2）空气集热器：工质为气体（常为空气） ； 2、特点（相对于聚光型） （1）整体结构简单，不许跟踪； （2）可同时利用直射辐射和散射辐射； （3）接受副照度较低，故工质

14、温度较低； （4）成本较低，使用方便，安全可靠。 3、应用范围 原则上温度低于 100的环境都可应用。 （1）供给热水； （生活、工业） （2）工农业生产方面； （干燥、养鱼、温室加温等） （3）采暖、空调与制冷； （室内采暖、泳池加温等） （二）工作原理、结构和温度分级 1、工作原理：“热箱”原理。 2、基本结构：由“集热板、透明盖板、隔热层、外壳（支架）”四部分组成 （1）集热器应符合特性： 吸收表面的阳光热吸收率高，热辐射率低（无光黑板漆涂层+少量炭黑） ；传热结构设计合理，热效率高；具有良好的耐候性和耐热性，适合长期自然环境下使用；对集热介质具有 良好的耐腐蚀性；加工工艺简单；省材料，

15、价格便宜。 （2）透明盖板应具备的特性： 阳光透过率高， 吸收率和反射率低； 对热辐射具有低的透过率； 具有较强的机械强度， 能够抵御风雪载荷及小规模的意外撞击；不透水；对环境中腐蚀性气体、雨水等具备一定的耐受能力；长期暴露在自然环境中，上述特性无严重恶化。 （透明玻璃或塑料） （3）隔热层应具备特性： 材料导热系数低； 工作温度超过 200；浸水或受自然环境作用后， 无有毒、有害物质泄露。 （4）外壳（支架）应具备特性： 良好的机械强度；良好的腐蚀性和耐天后性； 3、温度分级 （四）平板型太阳能集热器的板型结构 1、管板式 2、管式 3、扁盒式 二、聚光型太阳能集热器 特点是：太阳能利用效率

16、更高，能量密度高，吸收器尺寸小，热损低。 （一）聚光型太阳能集热器的构成：聚光器、吸收器、跟踪系统。 （二）聚光系统的分类 1、根据所使用光学系统分 抛物面/球形聚光器，反射系统；菲涅尔透镜，折射系统； 2、根据焦斑形状分类 一维聚光（线聚焦）系统；二维聚光（点聚焦）系统； 第三节 太阳能热水器 一、概述 太阳能热水器是现实的、比较经济的，并且已经得到广泛应用的太阳能热利用装置。 1929 年，美国加利福尼亚州最早使用； 20 世纪 40 年代中期，澳大利亚、以色列、日本等能源短缺国家广泛使用； 目前，太阳能热水器已在全球范围内得到普遍关注与大规模应用。 二、太阳能热水器的类型及系统 根据流动方式而言，分为三类：循环式、直流式 和 整体式。 （一）循环式 自然循环式 和 强制循环式。 1、自然循环式：动力来源为“温差压头”。 优点：结构简单、运行可