新能源概论1-1 课件

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1、新能源概论（1-1）李俊瑞前 言本课程为能源动力类专业及相关专业选修课程。二、课程目的 三、主要授课内容一、课程性质1.新能源概述；2.新能源资源状况及其特点；4.太阳能利用技术； 3.新能源开发利用情况；5.新能源利用评价方法等。通过本课程学习了解新能源技术的主要内容及发展情况，掌握新能源利用技术的基础知识，熟悉新能源种类及其应用特点， 对新能源技术及其应用具有初步认识，拓展专业视野和能力。了解新能源种类和资源基本情况，新能源在经济社会发展中的地位和作用，熟悉各种新能源主要特点、应 用原理及其方法，掌握太阳能热利用的主要方式和热力系统，新能源利用经济性评价方法，新能源开发利用现 状和未来趋势

2、。认真作好笔记（不定期检查），注意课后自学，阅读有关参考书。四、基本要求五、教材王革华 主编， 新能源概论， 化学工业出版社， 2006.81 1、翟秀静，刘奎仁，韩庆编著翟秀静，刘奎仁，韩庆编著; ;新能源技术新能源技术2 2版，化学工业出版社版，化学工业出版社, , 2010.22010.22 2、 陈军，袁华堂编著，陈军，袁华堂编著，新能源材料新能源材料，化学工业出版社，化学工业出版社，200320033 3、 王长贵、郑瑞澄主编，王长贵、郑瑞澄主编，新能源在建筑中的应用新能源在建筑中的应用，中国电力出版社，中国电力出版社，2003.2003.4 4、 鲁楠主编，鲁楠主编，新能源概论新能

3、源概论，中国农业出版社，中国农业出版社，199719975 5、 翁史烈主编，翁史烈主编，热能与动力工程基础热能与动力工程基础，高等教育出版社，高等教育出版社，2004.112004.116 6、 张鹤飞主编，张鹤飞主编，太阳能热利用原理与计算机模拟太阳能热利用原理与计算机模拟，西北工大出版社，西北工大出版社，199019907 7、 项立成，赵玉文，罗运俊编著，太阳能的热利用，宇航出版社出版，项立成，赵玉文，罗运俊编著，太阳能的热利用，宇航出版社出版，1990.41990.48 8、 葛新石，龚堡等编著，葛新石，龚堡等编著，太阳能工程太阳能工程原理和应用原理和应用，学术期刊出版社，学术期刊出

4、版社，198819889 9、 吴治坚吴治坚 主编，主编，新能源和可再生能源的利用新能源和可再生能源的利用，机械工业出版社，机械工业出版社 2006.22006.210 10、李传统、李传统 主编，主编，新能源与可再生能源技术新能源与可再生能源技术，东南大学出版社，东南大学出版社 2005.92005.9参 考 资 料第一章第一章 绪绪 论论 一、概述1 1、能量与能源、能量与能源（1）能量所谓能量，简单地说就是“作功的能力”。反过来说，产生某种效果（变化），必然伴随能量的消耗和转换。能量是量度物体做功能力或物质运动的物理量。能量是量度物体做功能力或物质运动的物理量。 宇宙间一切运动着的物体，

5、都具有能量，人类的一切活动都与能量及其使用紧密相关。能量形式有：电能、热能、机械能、化學能、原子能等。各种能量形式之间可以互相转换。2 2、能源种类、能源种类： 能源是指自然界中可以为人类提供能量的物质资源。 （2）能源能源是人类生存和推动社会发展的重要物质基础，能源技术的每一次进步都带动人类社会的发展。 根据能量的蕴藏方式可将其分为三大类：第一类：来自地球以外的天体的能量（太阳能），例如：煤、石油、天然气等；第二类：地球本身蕴藏的能量，主要指地热能、原子能等；第三类：是地球与天体相互作用产生的能量，如潮汐能。（2）可再生能源和不可再生能源； （1）一次能源和二次能源； 1）一次能源：由自然界

6、中直接获取而不改变其基本形态的能源。如：煤、石油、天然气。此外，还可有以下分类：2）二次能源：一次能源经过加工转换成另外一种形态的能源。电、蒸汽1）可再生能源：在自然界中可以不断再生并规律地得到补充的能源。如：太阳能、风能、水能、生物质能等。（3）常规能源和新能源。1）常规能源：经过人类长期研究、开发和利用，技术上已相对成熟，并且大规模使用的能源。如：煤、石油、天然气、电力等。2）新能源：相对于常规能源来说，是指人类新近才开发利用，目前还没有普及和大规模使用的能源。主要是指：太阳能、风能、地热能、生物质能、氢能、海洋能等。2）不可再生能源：经亿万年形成的，短期内无法恢复的能源。如：煤炭、石油、

7、天然气。3 3、新能源概念的内涵、新能源概念的内涵2）技术上还不够成熟，距商业化和大规模应用还有一定距离，有待于人们继续研究开发；1）有别于常规能源，人类开发与利用的时间较短，需要经过一个长期的过程；3）相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源具有不同的内容；4）新能源是社会可持续发展的需求，人类面临艰巨的使命，且具有广阔的发展前景。4、新能源技术（1 1）太阳能利用技术）太阳能利用技术 1）太阳能热能转换技术；2）太阳能光电转换技术；3）太阳能化学能转化技术。目前，人们主要是对太阳能光热转换和光电转换两大领域进行研究；包括太阳热水器、太阳灶、太阳房、太阳能干燥、太阳能温室

8、、太阳能制冷与空调、太阳能热发电及光伏发电系统等。 主要内容：（2 2）氢能利用技术）氢能利用技术 据推算，如果把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球 上所有化石燃料放出的热量还大9000倍！除了核燃料外，氢的发热值是所 有燃料发热值中最高的，为142351kJkg，是汽油发热值的3倍。其燃烧 性能好，与空气混合时可燃范围在475，燃点高，燃烧速度快。而且，氢气与氧气燃烧后的产物为水，通过电解水等手段又可以获得氢，这 样就可以形成可持续的能量利用循环。今天，随着能源形势的越来越严峻 ，人们对氢能越来越青睐。1）利用氢的热核反应放出核能，这是核能利用的重要途径。 2）就是最为普遍的氢气

9、直接燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，如氢气发动机。3）就是制造氢能燃料电池，燃料电池是一种直接通过电化学反应将 燃料的化学能转化成电能的发电装置。 氢能利用的三种主要方式：1）制氢技术； 2）氢提纯技术；3）氢储存与输运技术。 目前，氢能利用需要解决的三个关键技术：（3 3）核能利用技术）核能利用技术 原理：1）核裂变；2）核聚变。核能发电技术（核电站）；通过反应堆将核能转换为热能，加热水生产蒸汽，推动汽轮机旋转，带动发电机发电，向外输出电力。核能供热技术（核供热）。由反应堆将核能转换为热能，生产蒸汽或热水，为生产、生活提供热源。（4 4）化学电能技术）化学电能技术 主要指电池制备技术

10、，将化学能转变为电能。 目前，主要有以下几种：金属氢化物镍电池；锂离子电池；燃料电池；铝电池；储能电池。研究开发新材料、新工艺、新技术，制造大容量、高性能、寿命长的新型可移动电源，作为人们日益增长的对多样 化能源需求的补充。化学电池的开发利用，具有广阔的市场前景。（5 5）生物质能技术）生物质能技术 吸收太阳能的生物通过光合作用形成的物质叫生物质，它所具有的能量叫生物质能。 主要是生物质能转化技术，包括：1）生物质气化技术；2）生物质固化技术；3）生物质热解技术；4）生物质液化技术等。 （6 6）风能利用技术）风能利用技术主要内容有：风力发电、风帆助航、风车提水、风力致热采暖等。其中，风力发电

11、是最主要的利用形式。（7 7）地热能应用技术）地热能应用技术主要是指地热资源的开发与利用。例如：如地热采暖、地热发电、地热温室等。 （8 8）海洋能应用技术）海洋能应用技术包括各种海洋能利用技术：1）潮汐能利用技术；2）海浪能利用技术；3）海水温差利用技术；4）海水盐碱度差利用技术等。可以看出：新能源中除核能外一般也是可再生能源。5、开发利用新能源的意义1）化石能源资源储量越来越少，在不远的将来便发生枯竭，人类必须寻找新的能源出路，新能源符合社会可持续发展的基本要求。2）常规能源大规模的开发利用，带来的环境污染日益突出，人类面对生存环境问题的挑战，开发利用新能源是减少温 室气体排放的一个重要途

12、径。3）因地制宜，开发利用新能源，在许多地区已经取得了可观的经济效益。 4）开发利用新能源，对提高我国能源供给率，维护能源安全具有重大意义。 1、太阳能太阳能是指太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。 太阳能可转换为热能、机械能、电能、化学能等。 我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算， 我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为50x1018kJ，全国 各地太阳年辐射总量达335837kJcm2a，中值为586kJ cm2a。 地球每年接受的太阳能总量为l1018kWh。这相当于51014桶原油，是探明原油储量的近千倍，是世界年耗总能量的一万余倍。 二、新能源开发利用情况太阳能利用的具体内

13、容： （1）太阳能热水器太阳能热水器是太阳能利用的最典型代表，也是目前太 阳能利用中使用量最大，商业化程度最高，应用最广泛的一 种装置。 单体系统太阳能热水器结构图1、水箱外壳，2、保温层，3、水箱内胆，4、排气溢流孔，5、密封胶圈，6、外水箱端盖，7、防尘圈，8、电加热器预留孔，9、真空集热管，10、进出水孔，11、漫反射板，12、护罩尾托，13、支架（2）太阳能采暧1）直接利用太阳能加热室内空气，提高室内空气温度实现采暖；热水采暖室内设备2）采用太阳能集热器生产热水，为室内采暖系统（管道及散热器）提供热媒. （3）太阳能制冷1）直接以太阳辐射热能作为驱动能源，主要有吸收式 制冷、吸附式制冷

14、和喷射式制冷等； 2）以太阳能产生的机械能为驱动能源主要有压缩式制 冷、光电式制冷和热电制冷等。（4）太阳灶 闷晒式太阳灶被加热物料置于箱体内，通过 太阳照射使箱体温度升高。 聚光式太阳灶利用聚光原理提高温度，将被 加热物料置于焦点，实现加热过程 。 热管式太阳灶将热管吸热端（汽化段）置于太阳灶聚焦点，热管放热端（凝 结段）引入室内作为热源用于物料 加热。（5）太阳能光电转换1） 太阳能电池太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。 太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。如

15、右图所示。 太阳能电池的原理太阳能电池是一种新型电源，具有永久性、清洁性永久性、清洁性和灵活性灵活性三大优点：太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。太阳能电池优点太阳能电池类型太阳能电池台灯据2008年1月谋体报道，一种可“印”在铝箔上的超薄太阳能电池日前在美国加利福尼亚州一家工厂生产出来。纳米太阳能公司在瑞士的经理埃里克奥尔德科普说：“我们的首块太阳能电池板将用于德国的一家太阳能电站。我们的目标是生产出发电

16、成本为美分瓦的电池板。”纳米太阳能公司预计，用这种电池板发电能像用煤发电一样便宜。 2）太阳能电站 具有相当数量规模的太阳能电池，形成稳定的电力供应系统，即 为太阳能电站，如图所示。 现在，多晶硅的成本约占整个太阳能发电系统成本的70%，据测算，目前光电成本约为每度3元，如果多晶硅的成本下降到总成本的20%的话，那么，光电的成本大概在每度1元，再加上一定的政府补贴，太阳能发电系统才可能在中国进行推广。我国生产单晶硅太阳电池的效率在12%13%，多晶硅太阳电池在10%，非晶硅太阳电池在5-6%。晶体硅太阳电池在研究上是朝着高效率化、薄片化、大面积化的方向发展。 太阳能电池产业化情况 伴随着产业的快速发展，2006年第四季度多晶硅每公斤