新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述課件

新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述2022/11/3新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述2022/11/2新能源與1§1能源概述關(guān)注的問題什么是能源？能源有哪些類型？怎么評價能源的優(yōu)劣？人類面臨著什么樣的能源和環(huán)境問題？新能源利用可以發(fā)展起來嗎？教學(xué)目標了解能源的概念和評價方法，掌握能源的分類方法和常見類型，了解能源危機與環(huán)境問題；理解新能源發(fā)展的重要意義。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1能源概述關(guān)注的問題教學(xué)目標新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能2§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和征服自然的歷史。幾個發(fā)展階段(1)天然能源的原始利用幾十萬年以前人類學(xué)會了用火，在漫長的歲月里，一直以柴草為生活能量的主要來源，燃火用于燒飯、取暖和照明。后來逐漸學(xué)會將畜力、風(fēng)力、水力等自然動力用于生產(chǎn)和交通運輸。這種初級形式的能源利用直到19世紀中期都沒有太大突破。在1860年的世界能源消費結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費總量的73.8%。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和3§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和征服自然的歷史。幾個發(fā)展階段(2)煤炭2000多年以前人類就知道煤炭可以作為燃料。14世紀的中國、17世紀的英國采煤業(yè)都已相當發(fā)達，但煤炭長期未能在世界能源消費結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。18世紀70年代，英國的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機。蒸汽機的廣泛應(yīng)用使煤炭迅速成為第二代主體能源。煤炭在世界一次能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重，從1860年的25％，上升到1920年的62％。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和4§1.1能源利用的歷史(3)石油人類很早就發(fā)現(xiàn)了石油，《漢書》、《夢溪筆談》有描述。直到19世紀，石油工業(yè)才逐漸興起。1854年，美國賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，是現(xiàn)代石油工業(yè)的開端。1886年德國人本茨和戴姆勒研制出第一輛以汽油為燃料、由內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車，進入大規(guī)模使用石油的汽車時代。石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965年，在世界能源消費結(jié)構(gòu)中，石油首次超過煤炭占居首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達到54%，相當于煤炭的三倍。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史(3)石油新能源與分布式發(fā)電技術(shù)015§1.1能源利用的歷史(4)電力1881年，美國建成世界上第一個發(fā)電站，同時還研制出電燈等實用的用電設(shè)備。從此以后，電力的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，發(fā)展規(guī)模也越來越大，人類社會逐步進入電氣化時代。石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能，進一步推動工業(yè)革命，帶來了巨大的技術(shù)進步。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史(4)電力新能源與分布式發(fā)電技術(shù)016§1.1能源利用的歷史(5)核能和可再生能源1942年美國建立世界上第一座核反應(yīng)堆，1954年前蘇聯(lián)建成世界第一座發(fā)電的反應(yīng)堆并正式啟用，1956年美國的核電站投入運行，核能利用迅速發(fā)展起來，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。到20世紀90年代，核能發(fā)電所提供的電力占全世界發(fā)電總量的17%左右。進入21世紀以來，太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生新能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟和規(guī)?；?，所占的比重也有望大幅度提高，為人類解決能源和環(huán)保問題開辟了新的天地。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史(5)核能和可再生能源新能源與分布式7§1.1能源利用的歷史最廣泛的利用方式電能最成熟的利用方式熱能新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史最廣泛的利用方式電能最成熟的利用方式8§1.2.1資源和能源——資源——在一定時期和地點，在一定條件下具有開發(fā)價值、能夠滿足或提高人類當前和未來生存和生活狀況的自然因素和條件，

稱為自然資源，有時簡稱資源。包括氣候資源、水資源、礦物資源、生物資源、能源，等等。——能源——能源就是能夠向人類提供某種形式能量的自然資源，包括所有的燃料、流水、陽光、地熱、風(fēng)等，通過適當?shù)霓D(zhuǎn)換手段可使其為人類生產(chǎn)和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃燒時提供熱能，流水和風(fēng)力可以提供機械能，太陽的輻射可轉(zhuǎn)化為熱能或電能?！?.2能源的概念新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.2.1資源和能源——資源————能源——§1.2能9能源種類很多，通常按其形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次分類。(1)一次能源和二次能源（按形成條件）以天然形態(tài)存在于在自然界中，可直接取得而不需改變其基本形態(tài)的能源，稱為一次能源。簡單說，一次能源就是自然界中現(xiàn)成存在的天然能源。如煤炭、石油，及風(fēng)能、地熱能等。為了滿足生產(chǎn)和生活的需要，有些能源通常需要經(jīng)過加工進行直接或間接的轉(zhuǎn)換才能使用。由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而獲得的另一種形態(tài)的能源，稱為二次能源。如沼氣、酒精、汽油，以及蒸汽、氫能等。電能是最重要的二次能源?！?.2.2能源的分類新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述能源種類很多，通常按其形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次分類。(110一次能源的來源自然界中一次能源的初始來源，大致有三種情況：①來自地球以外天體（主要是太陽）的能量，例如能以光和熱的形式直接利用的太陽能，以化石或生物體等物質(zhì)形式存儲的能量，以風(fēng)、水流、波浪等形式體現(xiàn)的能量；②來自地球內(nèi)部的能源，主要是核能和地熱能；③地球與其他天體相互作用產(chǎn)生的能量，例如月亮、太陽引力變化形成的海洋潮汐能。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述一次能源的來源自然界中一次能源的初始來源，大致有三種情況：新11(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源是指在當前的技術(shù)水平和利用條件下，已被人們廣泛應(yīng)用了較長時間的能源，現(xiàn)階段主要是指煤炭、石油、天然氣、水能、核（裂變）能。這類能源，使用較普遍，技術(shù)較成熟。新能源是指由于技術(shù)、經(jīng)濟或能源品質(zhì)等因素而未能大規(guī)模使用的能源，如太陽能、風(fēng)能、海洋能、地熱、生物質(zhì)、氫能等。這類能源，已經(jīng)開始或即將被人們推廣利用，但目前還沒有被大規(guī)模使用，有的甚至還處于研發(fā)或試用階段。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源是指在當前的12(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源和新能源的分類是相對的，不同歷史時期會變化，這取決于應(yīng)用歷史和使用規(guī)模。例如在1950年代，核(裂變)能屬于新能源，現(xiàn)在有些國家已把它被歸為常規(guī)能源。有些能源雖然應(yīng)用的歷史很長，但正經(jīng)歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應(yīng)用方式尚不成熟或規(guī)模還小，也被歸為新能源，例如太陽能、風(fēng)能。在中國，新能源指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的一次能源。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源和新能源的分13(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源，也叫不可再生能源，用完后不可重新生成（至少在短期內(nèi)無法恢復(fù)），總有枯竭的一天。如化石燃料和核燃料均為非再生能源。據(jù)估計，按照現(xiàn)有的探明儲量和開采程度，地球上的化石燃料最多還可使用幾百年?？稍偕茉?，可以循環(huán)使用，能夠有規(guī)律地不斷得到補充，沒有使用期限，也不會因長期使用而減少。如太陽能、水能、風(fēng)能、海洋能、地熱能和生物質(zhì)能，均為可再生能源。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源，也14(4)含能體能源和過程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能源是指包含著能量的物質(zhì)或?qū)嶓w。例如化石燃料、核燃料、生物質(zhì)、地熱水和地熱蒸汽，等等。這類能源可以直接儲存和運輸。過程性能源是指隨著物質(zhì)運動而產(chǎn)生、并且僅以運動過程的形式存在的能源。如風(fēng)、水、海潮、波浪、地熱等。這類能源無法直接儲存和運輸。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(4)含能體能源和過程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能15(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對環(huán)境沒有污染或污染較小的能源，

有時也叫綠色能源。如太陽能,風(fēng)能,海洋能；垃圾發(fā)電、沼氣等。非清潔能源是指可能對環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對的。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對環(huán)16各種能源均有優(yōu)點，也各有不足。如何進行評價和比較？(1)能流密度即在單位空間或單位面積內(nèi)，能夠從某種能源獲得的功率?；剂吓c核燃料的能流密度大，各種可再生能源的能流密度一般都比較小。能量密度太小，則不利于開發(fā)利用，因為經(jīng)濟性太差?！?.2.3能源的品質(zhì)新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述各種能源均有優(yōu)點，也各有不足。如何進行評價和比較？(1)能17標準煤各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計能源的生產(chǎn)和消費，特別在計算能耗指標時，常定義一種假想的標準燃料，即標準煤。標準煤的熱值為2.9×104kJ/kg。各種燃料均可按平均發(fā)熱量折算成標準煤。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述標準煤新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述18(2)開發(fā)費用和設(shè)備造價化石能源與核燃料，探、采、加工、運輸，需投入大量人力、物力。發(fā)電設(shè)備單位容量的初期投資較小?？稍偕茉?，開發(fā)費用主要是開發(fā)能源的一次性投資，設(shè)備造價比較高；而運營費用很低。(3)存儲的可能性與供能的連續(xù)性化石燃料都比較容易存儲，也便于連續(xù)供應(yīng)。太陽能、風(fēng)能等可再生能源則不易保存，

能量供應(yīng)也可能有波動性和間斷性。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(2)開發(fā)費用和設(shè)備造價化石能源與核燃料，探、采、加工、運輸19(4)運輸費用與損耗運輸過程本身也要投資并消耗能源，遠距離運輸?shù)某杀竞蛽p耗會影響能源的使用。太陽能、風(fēng)能、地熱能難以運輸?；剂峡梢赃\輸，但要考慮運輸?shù)某杀竞秃哪堋?5)對環(huán)境的影響化石燃料燃燒過程中會排放CO2等溫室氣體，甚至還有一些有毒的或腐蝕性物質(zhì)，對環(huán)境影響較大。核燃料有放射性污染及廢料處理的問題。可再生能源大多對環(huán)境的影響較小。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(4)運輸費用與損耗運輸過程本身也要投資并消耗能源，遠距離運20(6)蘊藏量化石燃料等非再生能源，蘊藏量是有限的，總有用完的時候。太陽能、風(fēng)能等可再生能源，可以循環(huán)使用，不斷的得到補充，即使每年更新的數(shù)量有限，長期來看，也是無窮無盡的。(7)能源品位能源品味反映的是能源利用的方便程度。一般來說，二次能源要比一次能源品味高。能直接變成機械能和電能的能源（如水力和風(fēng)能），要比那些必須先經(jīng)過熱利用環(huán)節(jié)的能源（如化石燃料）的品位高。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(6)蘊藏量化石燃料等非再生能源，蘊藏量是有限的，總有用完的21§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（1）大氣污染化石燃料的利用過程會產(chǎn)生CO、SO2、NOx等有害氣體，不僅能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的破壞，還會直接損害人體健康。在很多國家和地區(qū)，因大氣污染造成的直接和間接損失已經(jīng)相當嚴重?！?.3能源與環(huán)境問題新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（1）大氣污染§1.3能源22§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（2）酸雨SO2、NOx等污染物，經(jīng)大氣傳輸，在一定條件下形成酸雨，危害農(nóng)作物和森林生態(tài)系統(tǒng)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕材料，造成重大經(jīng)濟損失。酸雨還導(dǎo)致地區(qū)氣候改變。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（2）酸雨新能源與分布式發(fā)電23§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（3）溫室效應(yīng)大氣中CO2的濃度增加，地表平均溫度將上升，尤其在極地，結(jié)果可能導(dǎo)致海平面上升，將給許多國家造成嚴重的經(jīng)濟和社會影響。由于大量化石能源的燃燒，大氣中CO2濃度不斷增加。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（3）溫室效應(yīng)新能源與分布式24§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（4）其它影響若再考慮能源開采、運輸和加工過程中的不良影響，

則造成損失將更為嚴重。如煤炭開采會有人員傷亡和土地塌陷。核能的利用雖然不會產(chǎn)生上述污染物，但存在核廢料問題。世界范圍內(nèi)的核能利用，將產(chǎn)生成千上萬噸的核廢料。如果不能妥善處理，放射性的危害或風(fēng)險將持續(xù)幾百年。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（4）其它影響新能源與分布式25§1.3.2世界能源與環(huán)境問題世界人口從1900年到目前，凈增加了2倍多，而能源消耗增加了16倍，說明人類對能源的依賴越來越強烈。目前化石能源在世界能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重仍然很高。如果沒有新的替代能源充分發(fā)展，按目前的消耗情況估算，

21世紀人類又將面臨著新的能源危機。另一方面，人類大量使用化石燃料，環(huán)境污染日益嚴重，生態(tài)平衡慘遭破壞，直接危及人類的生存和發(fā)展。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.2世界能源與環(huán)境問題世界人口從1900年到目前，26可持續(xù)發(fā)展聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會完成調(diào)查報告《我們共同的未來》，提出了可持續(xù)發(fā)展概念。這一概念及其構(gòu)想在1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上得到世界一百多個國家的認同?？沙掷m(xù)發(fā)展就是“滿足當代人的需求，又不損害子孫后代滿足其需求能力的發(fā)展”。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述可持續(xù)發(fā)展聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會完成調(diào)查報告《我們共同的27§1.4.1歐美新能源發(fā)展戰(zhàn)略美國：2007年，布什總統(tǒng)簽署新的能源法案，資助可再生能源的

研究和開發(fā)。2009年，奧巴馬政府提出能源新政，大力發(fā)展清潔能源，

每年撥款……，鼓勵可再生能源利用?！?.4新能源發(fā)展戰(zhàn)略歐洲：1997年可再生能源發(fā)展白皮書。2000年能源安全綠皮書。2003生物液體燃料發(fā)展規(guī)劃，2005年生物質(zhì)能發(fā)展行動計劃。2006建立歐洲可持續(xù)、可競爭、安全的能源戰(zhàn)略綠皮書。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.4.1歐美新能源發(fā)展戰(zhàn)略美國：§1.4新能源發(fā)展戰(zhàn)28§1.4.2我國新能源發(fā)展戰(zhàn)略1995年《電力法》明確宣布，國家鼓勵和支持利用可再生能源和清潔能源來發(fā)電。強調(diào)指出，農(nóng)村利用太陽能、風(fēng)能、地熱能、生物質(zhì)能和其他能源進行農(nóng)村電力建設(shè)，增加農(nóng)村電力供應(yīng)，將得到國家的支持和鼓勵。1997年《節(jié)約能源法》再次肯定了新能源對于節(jié)能減排、改善環(huán)境的重要戰(zhàn)略作用和地位。一些地方政府也制定并出臺了關(guān)于新能源和可再生能源的法律、法規(guī)和條例。§1.4新能源發(fā)展戰(zhàn)略新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.4.2我國新能源發(fā)展戰(zhàn)略1995年《電力法》明確宣布29§1.4.2我國新能源發(fā)展戰(zhàn)略2009年《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃(草案)》提出新能源發(fā)電2020年的裝機目標：風(fēng)電……億千瓦，太陽能發(fā)電……萬千瓦。胡錦濤總書記“大力推進節(jié)能減排，積極開發(fā)新能源，這是貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀、促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重大舉措”。溫家寶總理在人大十一屆三次政府工作報告中明確指出：“要積極應(yīng)對氣候變化。大力開發(fā)低碳技術(shù)，推廣高效節(jié)能技術(shù)，積極發(fā)展新能源和可再生能源，加強智能電網(wǎng)建設(shè)”?！?.4新能源發(fā)展戰(zhàn)略新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.4.2我國新能源發(fā)展戰(zhàn)略2009年《新能源產(chǎn)業(yè)振興規(guī)30演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew2022/11/3新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述演講完畢，謝謝聽講!再見，seeyouagain3rew31新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述2022/11/3新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述2022/11/2新能源與32§1能源概述關(guān)注的問題什么是能源？能源有哪些類型？怎么評價能源的優(yōu)劣？人類面臨著什么樣的能源和環(huán)境問題？新能源利用可以發(fā)展起來嗎？教學(xué)目標了解能源的概念和評價方法，掌握能源的分類方法和常見類型，了解能源危機與環(huán)境問題；理解新能源發(fā)展的重要意義。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1能源概述關(guān)注的問題教學(xué)目標新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能33§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和征服自然的歷史。幾個發(fā)展階段(1)天然能源的原始利用幾十萬年以前人類學(xué)會了用火，在漫長的歲月里，一直以柴草為生活能量的主要來源，燃火用于燒飯、取暖和照明。后來逐漸學(xué)會將畜力、風(fēng)力、水力等自然動力用于生產(chǎn)和交通運輸。這種初級形式的能源利用直到19世紀中期都沒有太大突破。在1860年的世界能源消費結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費總量的73.8%。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和34§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和征服自然的歷史。幾個發(fā)展階段(2)煤炭2000多年以前人類就知道煤炭可以作為燃料。14世紀的中國、17世紀的英國采煤業(yè)都已相當發(fā)達，但煤炭長期未能在世界能源消費結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。18世紀70年代，英國的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機。蒸汽機的廣泛應(yīng)用使煤炭迅速成為第二代主體能源。煤炭在世界一次能源消費結(jié)構(gòu)中所占的比重，從1860年的25％，上升到1920年的62％。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史人類利用能源的歷史，也就是人類認識和35§1.1能源利用的歷史(3)石油人類很早就發(fā)現(xiàn)了石油，《漢書》、《夢溪筆談》有描述。直到19世紀，石油工業(yè)才逐漸興起。1854年，美國賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，是現(xiàn)代石油工業(yè)的開端。1886年德國人本茨和戴姆勒研制出第一輛以汽油為燃料、由內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車，進入大規(guī)模使用石油的汽車時代。石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965年，在世界能源消費結(jié)構(gòu)中，石油首次超過煤炭占居首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達到54%，相當于煤炭的三倍。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史(3)石油新能源與分布式發(fā)電技術(shù)0136§1.1能源利用的歷史(4)電力1881年，美國建成世界上第一個發(fā)電站，同時還研制出電燈等實用的用電設(shè)備。從此以后，電力的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，發(fā)展規(guī)模也越來越大，人類社會逐步進入電氣化時代。石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能，進一步推動工業(yè)革命，帶來了巨大的技術(shù)進步。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史(4)電力新能源與分布式發(fā)電技術(shù)0137§1.1能源利用的歷史(5)核能和可再生能源1942年美國建立世界上第一座核反應(yīng)堆，1954年前蘇聯(lián)建成世界第一座發(fā)電的反應(yīng)堆并正式啟用，1956年美國的核電站投入運行，核能利用迅速發(fā)展起來，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。到20世紀90年代，核能發(fā)電所提供的電力占全世界發(fā)電總量的17%左右。進入21世紀以來，太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生新能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟和規(guī)?；?，所占的比重也有望大幅度提高，為人類解決能源和環(huán)保問題開辟了新的天地。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史(5)核能和可再生能源新能源與分布式38§1.1能源利用的歷史最廣泛的利用方式電能最成熟的利用方式熱能新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.1能源利用的歷史最廣泛的利用方式電能最成熟的利用方式39§1.2.1資源和能源——資源——在一定時期和地點，在一定條件下具有開發(fā)價值、能夠滿足或提高人類當前和未來生存和生活狀況的自然因素和條件，

稱為自然資源，有時簡稱資源。包括氣候資源、水資源、礦物資源、生物資源、能源，等等?！茉础茉淳褪悄軌蛳蛉祟愄峁┠撤N形式能量的自然資源，包括所有的燃料、流水、陽光、地熱、風(fēng)等，通過適當?shù)霓D(zhuǎn)換手段可使其為人類生產(chǎn)和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃燒時提供熱能，流水和風(fēng)力可以提供機械能，太陽的輻射可轉(zhuǎn)化為熱能或電能?！?.2能源的概念新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.2.1資源和能源——資源————能源——§1.2能40能源種類很多，通常按其形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次分類。(1)一次能源和二次能源（按形成條件）以天然形態(tài)存在于在自然界中，可直接取得而不需改變其基本形態(tài)的能源，稱為一次能源。簡單說，一次能源就是自然界中現(xiàn)成存在的天然能源。如煤炭、石油，及風(fēng)能、地熱能等。為了滿足生產(chǎn)和生活的需要，有些能源通常需要經(jīng)過加工進行直接或間接的轉(zhuǎn)換才能使用。由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而獲得的另一種形態(tài)的能源，稱為二次能源。如沼氣、酒精、汽油，以及蒸汽、氫能等。電能是最重要的二次能源?！?.2.2能源的分類新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述能源種類很多，通常按其形態(tài)特征或轉(zhuǎn)換與應(yīng)用的層次分類。(141一次能源的來源自然界中一次能源的初始來源，大致有三種情況：①來自地球以外天體（主要是太陽）的能量，例如能以光和熱的形式直接利用的太陽能，以化石或生物體等物質(zhì)形式存儲的能量，以風(fēng)、水流、波浪等形式體現(xiàn)的能量；②來自地球內(nèi)部的能源，主要是核能和地熱能；③地球與其他天體相互作用產(chǎn)生的能量，例如月亮、太陽引力變化形成的海洋潮汐能。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述一次能源的來源自然界中一次能源的初始來源，大致有三種情況：新42(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源是指在當前的技術(shù)水平和利用條件下，已被人們廣泛應(yīng)用了較長時間的能源，現(xiàn)階段主要是指煤炭、石油、天然氣、水能、核（裂變）能。這類能源，使用較普遍，技術(shù)較成熟。新能源是指由于技術(shù)、經(jīng)濟或能源品質(zhì)等因素而未能大規(guī)模使用的能源，如太陽能、風(fēng)能、海洋能、地熱、生物質(zhì)、氫能等。這類能源，已經(jīng)開始或即將被人們推廣利用，但目前還沒有被大規(guī)模使用，有的甚至還處于研發(fā)或試用階段。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源是指在當前的43(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源和新能源的分類是相對的，不同歷史時期會變化，這取決于應(yīng)用歷史和使用規(guī)模。例如在1950年代，核(裂變)能屬于新能源，現(xiàn)在有些國家已把它被歸為常規(guī)能源。有些能源雖然應(yīng)用的歷史很長，但正經(jīng)歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應(yīng)用方式尚不成熟或規(guī)模還小，也被歸為新能源，例如太陽能、風(fēng)能。在中國，新能源指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的一次能源。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應(yīng)用狀況）常規(guī)能源和新能源的分44(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源，也叫不可再生能源，用完后不可重新生成（至少在短期內(nèi)無法恢復(fù)），總有枯竭的一天。如化石燃料和核燃料均為非再生能源。據(jù)估計，按照現(xiàn)有的探明儲量和開采程度，地球上的化石燃料最多還可使用幾百年?？稍偕茉?，可以循環(huán)使用，能夠有規(guī)律地不斷得到補充，沒有使用期限，也不會因長期使用而減少。如太陽能、水能、風(fēng)能、海洋能、地熱能和生物質(zhì)能，均為可再生能源。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復(fù)能力）非再生能源，也45(4)含能體能源和過程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能源是指包含著能量的物質(zhì)或?qū)嶓w。例如化石燃料、核燃料、生物質(zhì)、地熱水和地熱蒸汽，等等。這類能源可以直接儲存和運輸。過程性能源是指隨著物質(zhì)運動而產(chǎn)生、并且僅以運動過程的形式存在的能源。如風(fēng)、水、海潮、波浪、地熱等。這類能源無法直接儲存和運輸。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(4)含能體能源和過程性能源(按能源存在和轉(zhuǎn)移形式)含能體能46(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對環(huán)境沒有污染或污染較小的能源，

有時也叫綠色能源。如太陽能,風(fēng)能,海洋能；垃圾發(fā)電、沼氣等。非清潔能源是指可能對環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對的。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對環(huán)47各種能源均有優(yōu)點，也各有不足。如何進行評價和比較？(1)能流密度即在單位空間或單位面積內(nèi)，能夠從某種能源獲得的功率?；剂吓c核燃料的能流密度大，各種可再生能源的能流密度一般都比較小。能量密度太小，則不利于開發(fā)利用，因為經(jīng)濟性太差?！?.2.3能源的品質(zhì)新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述各種能源均有優(yōu)點，也各有不足。如何進行評價和比較？(1)能48標準煤各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計能源的生產(chǎn)和消費，特別在計算能耗指標時，常定義一種假想的標準燃料，即標準煤。標準煤的熱值為2.9×104kJ/kg。各種燃料均可按平均發(fā)熱量折算成標準煤。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述標準煤新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述49(2)開發(fā)費用和設(shè)備造價化石能源與核燃料，探、采、加工、運輸，需投入大量人力、物力。發(fā)電設(shè)備單位容量的初期投資較小?？稍偕茉?，開發(fā)費用主要是開發(fā)能源的一次性投資，設(shè)備造價比較高；而運營費用很低。(3)存儲的可能性與供能的連續(xù)性化石燃料都比較容易存儲，也便于連續(xù)供應(yīng)。太陽能、風(fēng)能等可再生能源則不易保存，

能量供應(yīng)也可能有波動性和間斷性。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(2)開發(fā)費用和設(shè)備造價化石能源與核燃料，探、采、加工、運輸50(4)運輸費用與損耗運輸過程本身也要投資并消耗能源，遠距離運輸?shù)某杀竞蛽p耗會影響能源的使用。太陽能、風(fēng)能、地熱能難以運輸。化石燃料可以運輸，但要考慮運輸?shù)某杀竞秃哪堋?5)對環(huán)境的影響化石燃料燃燒過程中會排放CO2等溫室氣體，甚至還有一些有毒的或腐蝕性物質(zhì)，對環(huán)境影響較大。核燃料有放射性污染及廢料處理的問題。可再生能源大多對環(huán)境的影響較小。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(4)運輸費用與損耗運輸過程本身也要投資并消耗能源，遠距離運51(6)蘊藏量化石燃料等非再生能源，蘊藏量是有限的，總有用完的時候。太陽能、風(fēng)能等可再生能源，可以循環(huán)使用，不斷的得到補充，即使每年更新的數(shù)量有限，長期來看，也是無窮無盡的。(7)能源品位能源品味反映的是能源利用的方便程度。一般來說，二次能源要比一次能源品味高。能直接變成機械能和電能的能源（如水力和風(fēng)能），要比那些必須先經(jīng)過熱利用環(huán)節(jié)的能源（如化石燃料）的品位高。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述(6)蘊藏量化石燃料等非再生能源，蘊藏量是有限的，總有用完的52§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（1）大氣污染化石燃料的利用過程會產(chǎn)生CO、SO2、NOx等有害氣體，不僅能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的破壞，還會直接損害人體健康。在很多國家和地區(qū)，因大氣污染造成的直接和間接損失已經(jīng)相當嚴重?！?.3能源與環(huán)境問題新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（1）大氣污染§1.3能源53§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（2）酸雨SO2、NOx等污染物，經(jīng)大氣傳輸，在一定條件下形成酸雨，危害農(nóng)作物和森林生態(tài)系統(tǒng)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕材料，造成重大經(jīng)濟損失。酸雨還導(dǎo)致地區(qū)氣候改變。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（2）酸雨新能源與分布式發(fā)電54§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（3）溫室效應(yīng)大氣中CO2的濃度增加，地表平均溫度將上升，尤其在極地，結(jié)果可能導(dǎo)致海平面上升，將給許多國家造成嚴重的經(jīng)濟和社會影響。由于大量化石能源的燃燒，大氣中CO2濃度不斷增加。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（3）溫室效應(yīng)新能源與分布式55§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（4）其它影響若再考慮能源開采、運輸和加工過程中的不良影響，

則造成損失將更為嚴重。如煤炭開采會有人員傷亡和土地塌陷。核能的利用雖然不會產(chǎn)生上述污染物，但存在核廢料問題。世界范圍內(nèi)的核能利用，將產(chǎn)生成千上萬噸的核廢料。如果不能妥善處理，放射性的危害或風(fēng)險將持續(xù)幾百年。新能源與分布式發(fā)電技術(shù)01能源概述§1.3.1常規(guī)能源的環(huán)境影響（