新能源发电技术课件01能源概述

新能源发电技术新能源发电技术第第1 1讲讲 能源概述能源概述新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述1.1.1 资源和能源资源和能源资源资源在一定时期和地点，在一定条件下在一定时期和地点，在一定条件下具有开发价值具有开发价值、能够、能够满足或满足或提高人类提高人类当前和未来当前和未来生存和生活状况生存和生活状况的的自然因素和条件自然因素和条件，称为称为自然资源自然资源，有时简称，有时简称资源资源。包括气候资源、水资源、矿物资源、生物资源、能源，等等。包括气候资源、水资源、矿物资源、生物资源、能源，等等。能源能源能源能源就是能够向人类就是能够向人类提供某种形式能量提供某种形式能量的的自然资源自然资源，包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等，包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等，通过适当的转换通过适当的转换手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量。手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃烧时提供热能，流水和风力可以提例如煤和石油等化石能源燃烧时提供热能，流水和风力可以提供机械能，太阳的辐射可转化为热能或电能。供机械能，太阳的辐射可转化为热能或电能。1.1 能源的概念能源的概念新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述各种能源均有优点，也各有不足。如何进行评价和比较？各种能源均有优点，也各有不足。如何进行评价和比较？(1)(1)能流密度能流密度即在单位空间或单位面积内，能够从某种能源获得的功率。即在单位空间或单位面积内，能够从某种能源获得的功率。化石燃料与核燃料的能流密度大，各种可再生能源的能流密度化石燃料与核燃料的能流密度大，各种可再生能源的能流密度一般都比较小。一般都比较小。能量密度太小，则不利于开发利用，因为经济性太差。能量密度太小，则不利于开发利用，因为经济性太差。能流密度较小的太阳能、风能等可再生能源，小规模应用的技能流密度较小的太阳能、风能等可再生能源，小规模应用的技术已经相当成熟，大规模开发时需要安排较大的接收面积。术已经相当成熟，大规模开发时需要安排较大的接收面积。1.1.2 能源的评价能源的评价新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述标准煤标准煤各种燃料的热值是不同的，在统计能源的生产和消费，特别在各种燃料的热值是不同的，在统计能源的生产和消费，特别在计算能耗指标时，常定义计算能耗指标时，常定义一种假想的标准燃料一种假想的标准燃料，即标准煤。，即标准煤。标准煤的热值为标准煤的热值为 2.9104 kJ/kg。各种燃料均可按平均发热量折算成标准煤。各种燃料均可按平均发热量折算成标准煤。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(2)(2)开发费用和设备造价开发费用和设备造价化石能源与核燃料，勘探、开采、加工、运输，都需投入大量化石能源与核燃料，勘探、开采、加工、运输，都需投入大量人力、物力。而使用天然气和石油的发电设备以及水电设备，人力、物力。而使用天然气和石油的发电设备以及水电设备，单位容量的初期投资较小。单位容量的初期投资较小。太阳能、风能等可再生能源，开发费用主要是开发能源的一次太阳能、风能等可再生能源，开发费用主要是开发能源的一次性投资，设备造价比较高；而运营费用很低。性投资，设备造价比较高；而运营费用很低。(3)(3)存储的可能性与供能的连续性存储的可能性与供能的连续性即能源可以连续供应，需要能量时可以马上提供，不用时能够即能源可以连续供应，需要能量时可以马上提供，不用时能够大量存储。大量存储。化石燃料都比较容易存储，也便于连续供应。化石燃料都比较容易存储，也便于连续供应。太阳能、风能等可再生能源则不易保存，太阳能、风能等可再生能源则不易保存，能量供应也可能有波动性和间断性。能量供应也可能有波动性和间断性。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(4)(4)运输费用与损耗运输费用与损耗能源的资源分布与能源利用的需求分布，往往并不一致。从能能源的资源分布与能源利用的需求分布，往往并不一致。从能源开发地点到使用地点，运输过程本身也要投资并消耗能源，源开发地点到使用地点，运输过程本身也要投资并消耗能源，远距离运输的成本和损耗会影响能源的使用。远距离运输的成本和损耗会影响能源的使用。太阳能、风能、地热能，是难以运输的。化石燃料可以运输，太阳能、风能、地热能，是难以运输的。化石燃料可以运输，但要考虑运输的成本和耗能。但要考虑运输的成本和耗能。(5)(5)对环境的影响对环境的影响化石燃料燃烧过程中会排放化石燃料燃烧过程中会排放CO2等温室气体，甚至还有一些有等温室气体，甚至还有一些有毒的或腐蚀性物质，对环境影响较大。毒的或腐蚀性物质，对环境影响较大。核燃料有放射性污染及废料处理的问题。核燃料有放射性污染及废料处理的问题。可再生能源大多是洁净能源，对环境的影响较小。可再生能源大多是洁净能源，对环境的影响较小。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(6)(6)蕴藏量蕴藏量作为可以作为可以长期利用长期利用的能源，在地球上的的能源，在地球上的蕴藏量要足够丰富蕴藏量要足够丰富。此。此外，能源的外，能源的地理分布地理分布对其开发利用也有影响。对其开发利用也有影响。化石燃料等非再生能源，蕴藏量是有限的，总有用完的时候。化石燃料等非再生能源，蕴藏量是有限的，总有用完的时候。太阳能、风能等可再生能源，可以循环使用，不断的得到补充，太阳能、风能等可再生能源，可以循环使用，不断的得到补充，即使每年更新的数量有限，长期来看，也是无穷无尽的。即使每年更新的数量有限，长期来看，也是无穷无尽的。(7)(7)能源品位能源品位能源品味反映的是能源利用的方便程度。能源品味反映的是能源利用的方便程度。一般来说，一般来说，二次能源二次能源要比一次能源要比一次能源品味高品味高。能直接变成机械能和电能的能源能直接变成机械能和电能的能源（如水力和风能），要比那些（如水力和风能），要比那些必须先经过热利用环节的能源（如化石燃料）的必须先经过热利用环节的能源（如化石燃料）的品位高品位高。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(1)(1)一次能源一次能源 vs 二次能源二次能源（按（按形成条件形成条件）1.2 能源的分类能源的分类一次能源：一次能源：定义：定义：以天然形态存在于自然界中，可直接取得而不需改变其基本以天然形态存在于自然界中，可直接取得而不需改变其基本形态的能源。形态的能源。举例：举例：太阳能；风能；海洋能太阳能；风能；海洋能(包括潮汐能、波浪能、海水温差能、包括潮汐能、波浪能、海水温差能、盐差能、海流能等盐差能、海流能等)；现代生物质能；现代生物质能(包括垃圾发电、秸秆发电、沼气包括垃圾发电、秸秆发电、沼气发电等发电等)；煤炭；石油；地热能；天然气；水能；核能；煤炭；石油；地热能；天然气；水能；核能二次能源：二次能源：定义：定义：由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源。由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源。举例：举例：氢能；电能；蒸汽能氢能；电能；蒸汽能新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述一次能源的来源一次能源的来源自然界中一次能源的初始来源，大致有三种情况：自然界中一次能源的初始来源，大致有三种情况：来自地球以外天体（主要是太阳）的能量来自地球以外天体（主要是太阳）的能量，例如能以光和，例如能以光和热的形式直接利用的太阳能，以化石或生物体等物质形式存储热的形式直接利用的太阳能，以化石或生物体等物质形式存储的能量，以风、水流、波浪等形式体现的能量；的能量，以风、水流、波浪等形式体现的能量；来自地球内部的能源来自地球内部的能源，主要是核能和地热能；，主要是核能和地热能；地球与其他天体相互作用产生的能量地球与其他天体相互作用产生的能量，例如月亮、太阳引，例如月亮、太阳引力变化形成的海洋潮汐能。力变化形成的海洋潮汐能。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(2)(2)常规能源与新能源常规能源与新能源（按（按发展应用状况发展应用状况）常规能源常规能源是指在当前的技术水平和利用条件下，已被人们广泛是指在当前的技术水平和利用条件下，已被人们广泛应用了较长时间的能源应用了较长时间的能源，现阶段主要是指现阶段主要是指煤炭煤炭、石油石油、天然气天然气、水能水能、核（裂变）能核（裂变）能。这类能源，使用较普遍，技术较成熟。目前，世界能源消费绝这类能源，使用较普遍，技术较成熟。目前，世界能源消费绝大部分靠这五大能源来供应。大部分靠这五大能源来供应。新能源新能源是指由于技术、经济或能源品质等因素而未能大规模使是指由于技术、经济或能源品质等因素而未能大规模使用的能源用的能源，如如太阳能太阳能、风能风能、海洋能海洋能、地热地热、生物质生物质、氢能氢能、核聚变能核聚变能等。等。这类能源，已经开始或即将被人们推广利用，但目前还没有被这类能源，已经开始或即将被人们推广利用，但目前还没有被大规模使用，有的甚至还处于研发或试用阶段。大规模使用，有的甚至还处于研发或试用阶段。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(2)(2)常规能源与新能源常规能源与新能源（按（按发展应用状况发展应用状况）常规能源和新能源的常规能源和新能源的分类是相对的分类是相对的，不同历史时期会变化不同历史时期会变化，这，这取决于应用历史和使用规模。取决于应用历史和使用规模。例如在例如在1950年代，核年代，核(裂变裂变)能属于新能源，但随着其开发和利能属于新能源，但随着其开发和利用的日益广泛，世界上不少国家已把它被归为常规能源。用的日益广泛，世界上不少国家已把它被归为常规能源。有些能源虽然应用的历史很长，但正经历着利用方式的变革，有些能源虽然应用的历史很长，但正经历着利用方式的变革，而那些较有发展前途的新型应用方式尚不成熟或规模还小，也而那些较有发展前途的新型应用方式尚不成熟或规模还小，也被归为新能源，例如太阳能、风能。被归为新能源，例如太阳能、风能。在中国，新能源指除在中国，新能源指除常规化石能源常规化石能源和和大中型水力发电大中型水力发电、核裂变核裂变发电发电之外的一次能源，包括之外的一次能源，包括太阳能太阳能、风能风能、海洋能海洋能、地热能地热能、生物质能生物质能等。等。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(3)(3)非再生能源和可再生能源非再生能源和可再生能源（按（按循环恢复能力循环恢复能力）非再生能源非再生能源，也叫，也叫不可再生能源不可再生能源，用完后不可重新生成（至少，用完后不可重新生成（至少在短期内无法恢复），总有枯竭的一天。在短期内无法恢复），总有枯竭的一天。如如化石燃料化石燃料和和核燃料核燃料均为非再生能源。据估计，按照现有的探均为非再生能源。据估计，按照现有的探明储量和开采程度，地球上的化石燃料明储量和开采程度，地球上的化石燃料最多还可使用几百年最多还可使用几百年。新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述化石能源的储采比（年）化石能源的储采比（年）BP世界能源统计世界能源统计2020煤：132年天然气：49.8年石油：50年新能源发电技术新能源发电技术能源概述能源概述(3)(3)非再生能源和可再生能源非再生能源和可再生能源（按（按循环恢复能力循环恢复能力）非再生能源非再生能源，也叫，也叫不可再生能源不可再生能源，用完后不可重新生成（至少，用完后不可重新生成（至少在短期内无法恢复），总有枯竭的一天。在短期内无法恢复），总有枯竭的一天。如如化石燃料化石燃料和和核燃料核燃料均为非再生能源。据估计，按照现有的探均为非再生能源。据估计，按照现有的探明储量和开采程度，地球上的化石燃料明储量和开采程度，地球上的化石燃料最多还可使用几百年最多还可使用几百年。可再生能源可再生能源，可以循环使用，能够有规律地不断得到补充，没，可以循环使用，能够有规律地不断得到补充，没有使用期限，也不会因长期使用而减少。有使用期限，也不会因长期使用而减少。如太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和生物质能，均为可如太阳能、水能、风能、海洋能、地热能和生物质能，均为可再生能源。再生能源。大中型水电和传统的生物质能利用为旧的可再生