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1、新能源发电技术新能源发电技术zxdncepu.edu,cn教材：核能及新能源发电技术张晓东 等编著中国电力出版社2008年3月一、绪论第一节 能源概述能源的作用和现状 在工业化的进程中，生活质量的提高将主要依赖于能源消费，特别是电能的消费。能源消费弹性系数 ：一次能源消费量的年平均增长率与国民经济年平均增长率之比 。电力消费弹性系数：电力消费年平均增长率与国民经济年平均增长率之比（一般来讲，电力消费弹性系数总是大于1 ）表1-1 近年我国能源消费弹性系数和电力消费弹性系数年份能源消费比上年增长 (%)电力消费比上年增长 (%)国内生产总值比上年增长 (%)能源消费弹性系数电力消费弹性系数200
2、315.315.610.01.531.56200416.115.410.11.591.5220059.913.510.20.971.3220076.514.511.90.551.2220088.797.329.00.680.5620098.035.728.70.650.47201010.0015.8710.30.721.14资料来源：国家统计局1980-2010年中国电力消费增速及电力弹性系数趋势图年中国电力消费增速及电力弹性系数趋势图全球石油、天然气和煤炭资源的探明储量分布和储采比 储采比(Reserves/Production ratio，即R/P ratio)是指年末剩余储量除以当年开采
3、产量得出剩余储量按当前生产水平尚可开采的年数。由表1-3 可知，2006年底世界石油、天然气和煤炭的储采比分别为40.5、63.3和147，我国的数据低于世界平均水平，只有12.1、41.8和48。 图图1-1 20061-1 2006年底世界探明石油储量（总计年底世界探明石油储量（总计1208.21208.2）单位：单位：Gillion Barrels（109 Barrels）资料来源：资料来源：BP Statistical Review of World Energy-June 2007亚太地区：亚太地区：40.5欧洲欧洲&欧亚地区：欧亚地区：144.4中东地区：中东地区：742.7非洲：
4、非洲：117.2南南&中美州：中美州：103.5北美：北美：59.9图图1-2 20061-2 2006年底世界探明天然气储量（总计年底世界探明天然气储量（总计181.46181.46）单位：单位：Trillion m3（1012 m3）资料来源：资料来源：BP Statistical Review of World Energy-June 2007亚太地区：亚太地区：14.82欧洲欧洲&欧亚地区：欧亚地区：64.13中东地区：中东地区：73.47非洲：非洲：14.18南南&中美州：中美州：6.88北美：北美：7.98图图1-3 20061-3 2006年底世界探明煤炭储量（总计年底世界探明煤
5、炭储量（总计909909）单位：单位：Gillion tonnesGillion tonnes（10109 9 吨）吨）资料来源：资料来源：BP Statistical Review of World BP Statistical Review of World Energy-June 2007Energy-June 2007亚太地区：亚太地区：296.9296.9欧洲欧洲& &欧亚地区：欧亚地区：287.1287.1中东地区：中东地区：0.40.4非洲：非洲：50.350.3南南& &中美州：中美州：19.919.9北美：北美：254.4254.4图1-4 一些国家年发电量增长趋势比较数据来
6、源：BP Statistical Review of World Energy能源与环境能源与环境能源生产和消费的各个环节都会对环境产生影能源生产和消费的各个环节都会对环境产生影响，是环境污染的重要来源之一。响，是环境污染的重要来源之一。当前，由能源的利用引起的环境污染主要表现当前，由能源的利用引起的环境污染主要表现在：在：温室效应和气候变化温室效应和气候变化酸雨酸雨臭氧层破坏臭氧层破坏局部生态系统破坏局部生态系统破坏放射性污染等放射性污染等图1-5 2010年部分国家和地区的单位GDP能源供给量和CO2排放量资料来源：KEY WORLD ENERGY STATISTICS，IEA，2012*
7、：数据不包括香港和台湾引起温室效应的气体有CO2、CH4、N2O等。在上个世纪，全球大气中CO2的含量增加了约20%，主要原因就是化石能源的利用和森林面积的减少。 排放到大气中的SO2和NOx的湿式沉降成为酸雨（酸雾、酸雪）。 90%以上是化石燃料的燃烧造成的 。图1-6 2006年全国酸雨区域分布我国电力工业的发展我国电力工业的发展表1-4我国能源生产总量、构成及电力装机和发、供电煤耗年份能源生产总量(亿吨标准煤)电力装机容量（亿 kW）发电煤耗（g/kWh）供电煤耗（g/kWh）占能源生产总量的比重 (%)原煤原油天然气水电、核电、风电200113.74453.1935738571.817
8、.02.98.2200214.38103.3935638372.316.63.08.1200316.38423.5735538075.114.82.87.3200418.73414.434937676.013.42.97.7200520.60685.0834337076.412.63.37.720066.2200723.54457.92532276.611.33.98.2201024.468.435374.711.35.09资料来源：国家统计局中国统计年鉴、International Energy Annual 2004、能源发展“十一五”规划、中电联当前我国电力工业发展和电源结构调整的一些基
9、本原则是 ：优先发展水电 积极发展核电 优化发展火电 重点发展资源潜力大、技术基本成熟的风力发重点发展资源潜力大、技术基本成熟的风力发电、生物质发电、生物质成型燃料、太阳能利电、生物质发电、生物质成型燃料、太阳能利用等可再生能源，以规模化建设带动产业化发用等可再生能源，以规模化建设带动产业化发展展 。第二节、能源的分类和利用第二节、能源的分类和利用能源可分为可再生能源和不可再生能源。可再生能源的数量不会因为人类的使用而减少，是可以持续提供的。国际能源机构（International Energy Agency，IEA）定义的可再生能源包括：可燃性可再生物质和垃圾；水力发电；地热能（用于发电或供
10、暖的地热水或地热蒸汽资源）；太阳能（用于发电和主动供暖利用等，不包括被动式的供暖和照明利用方式）；风力发电；潮汐、波浪和海流发电。传统的煤、石油、天然气等化石燃料以及核燃料是非再生能源 新能源的利用 核能 ：到2009年底，我国大陆已建成6个核电站的11台核电机组，总装机容量907.82万千瓦。我国计划到2020年，核电装机容量达到电力装机容量的45%。 太阳能 ：光-热转换和光-电转换 风能 ：到2020年底，规划全国风电总装机规模达到1.21.5亿千瓦 海洋能：通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要有潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。 地热能生物质能氢能评价能源
11、品质的技术指标能流密度：指单位空间或单位面积的能量或功率经济性：即开发利用的成本 可存储性和供能连续性 运输费用与运输损耗 环境污染 存储量：我国水力、煤炭资源丰富，太阳能、风能、海洋能的储量也比较丰富能量品位：机械能形式存在的能源品位较高，而热能的品位较低，并且和可以达到的温度有关 第三节 发展可再生能源产业的战略需求发展可再生能源的发展可再生能源的紧迫性紧迫性和和必要性必要性3.我国人我国人均能耗低均能耗低能源需求能源需求缺口巨大缺口巨大1.化石能化石能源短缺，源短缺，威胁国家威胁国家能源安全能源安全2.气候变气候变暖，威胁暖，威胁全球安全全球安全4.可再生可再生能源引领能源引领第四次工第
12、四次工业革命业革命我国可再生能源储量丰富我国可再生能源储量丰富我国可再生能源储量丰富我国可再生能源储量丰富1 1 1 1国家能源安全的战略需求国家能源安全的战略需求探探储储量量生生产产量量开采年限开采年限全球原油（全球原油（亿亿吨）吨）170840.66742中国原油（中国原油（亿亿吨）吨）211.89711.1全球天然气全球天然气 （万（万亿亿立方米）立方米）185.023.06360.4中国天然气中国天然气 （万（万亿亿立方米）立方米）2.460.0732.3全球煤全球煤 （亿亿吨）吨）826067.705122中国煤中国煤 （亿亿吨）吨） 114527.92741 我国化石能源可开采年限
13、仅我国化石能源可开采年限仅10-40年，年，远远落后世界平均开采年限。远远落后世界平均开采年限。2 2 2 2国家节能减排的战略需求国家节能减排的战略需求1992年年气候变化公约气候变化公约确确定定“共共同同但但有有区区别别责责任任”原则，合作应对气候变化原则，合作应对气候变化 1997年年京都议定书京都议定书规规定定缔缔约约方方温温室室气气体体减减排排量量在在2008至至2012年内比年内比1990年至少减少年至少减少5%为为每每个个缔缔约约方方确确定定了了“有有差差别别的的减减限限排排”指标指标提提供供了了三三种种境境外外减减排排的的灵灵活活机机制制，即即清清洁洁发展机制，联合履约机制，国
14、际排放贸易发展机制，联合履约机制，国际排放贸易2007年巴厘岛会议年巴厘岛会议通通过过“巴巴厘厘路路线线图图”，确确定定在在气气候候变变化化公公约约和和京京都都议议定定书书下进行双轨制谈判下进行双轨制谈判2009年哥本哈根会议年哥本哈根会议进行两个双轨制谈判：进行两个双轨制谈判：制制定定发发达达国国家家2012年年后后量量化化的的减减排排指指标标发发展展中中国国家家也也要要在在发发达达国国家家技技术术和和资资金金支支持持下下，采采取取具具有有实实质质性性效效果果的的国国内内减缓行动减缓行动全球应对气候变化的形势十分严峻，气候变化领域的矛盾斗争日益复杂尖锐 各类能源技术的各类能源技术的CO2气体
15、排放量比较气体排放量比较可可 再再 生生 能能 源源 的的CO2排排放放量量远远远远低低于化石能源。于化石能源。 2007年，我国年，我国CO2气体排放量气体排放量67.2亿吨，其亿吨，其中中80.5%来自于煤炭，来自于煤炭，因此大规模发展可再生能因此大规模发展可再生能源对节能减排具有重要的作用。源对节能减排具有重要的作用。可再生能源及新能源可再生能源及新能源化石能源化石能源我我我我国国国国相相相相应应应应政政政政策策策策2007年6月，由科技部等14个中央政府部门编制和发布中国应对气候变化科技专项行动，这是国家方案的支撑行动，控制温室气体排放和减缓气候变化的8个技术开发方向主要是在能源技术进
16、步：节能、可再生能源、先进核能、洁净煤及碳捕获与埋存（CCS）2009年年11月月25日日，国国务务院院常常务务会会议议决决定定：到到2020年年我我国国单单位位国国内内生生产产总总值值二二氧氧化化碳碳排放比排放比2005年年下降下降4045%。3 3 3 3解决国家能源巨大缺口的战略需求解决国家能源巨大缺口的战略需求中国中国我我国国人人均均能能耗耗低低于于全全球球平平均均水水平平的的一一半半，只只相相当当于于美美国国的的十分之一。十分之一。 随随着着城城市市化化进进程程和和人人民民生生活活水水平平的的提提高高，我我国国人人均均能能耗耗有有大大幅幅增增长长的的趋趋势势，导导致致我我国能源需求缺口变大国能源需求缺口变大 措施措施大规模发展大规模发展可再生能源可再生能源4 4 4 4第四次产业革命的战略需求第四次产业革命的战略需求1818世纪世纪6060年代年代19世纪世纪70年代年代20世纪世纪40年代年代目目 前前第一次产业革命第一次产业革命第二次产业革命第二次产业革命第三次产业革命第三次产业革命第四次产业革命第四次产业革命蒸汽机蒸汽机电力电力电脑电脑可再生能源可再生能源 在全球气候逐
