新能源技术课件.ppt

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1、第七节第七节 新能源技术新能源技术25 一月 2023 一、能源的概述一、能源的概述能源能源能的形式：能的形式：凡是能够提供某种形式能量的物质，凡是能够提供某种形式能量的物质，或是物质的运动，统称为能源。或是物质的运动，统称为能源。机械能、声能、光能、电能、机械能、声能、光能、电能、磁能、化学能、生物能磁能、化学能、生物能25 一月 2023世界能源结构的演变世界能源结构的演变 柴草时期（从火的发现柴草时期（从火的发现1818世纪中叶）世纪中叶）煤炭时期（煤炭时期（1818世纪中叶世纪中叶2020世纪中叶）世纪中叶）石油时期（石油时期（2020世纪中叶至今）世纪中叶至今）25 一月 2023能

2、源问题能源问题 世界能源消耗仍以化石燃料为主，而化石世界能源消耗仍以化石燃料为主，而化石燃料储量有限。（见教材表燃料储量有限。（见教材表3-33-3）而随着世界人口的不断增加，能源紧缺的而随着世界人口的不断增加，能源紧缺的时期将会提前来。时期将会提前来。25 一月 2023能源能源分类分类一次能源一次能源一次能源一次能源二次能源二次能源二次能源二次能源第三类第三类第三类第三类能源能源能源能源第二类第二类第二类第二类能源能源能源能源新能源新能源新能源新能源常规能源常规能源常规能源常规能源可再生可再生可再生可再生能源能源能源能源非可再生非可再生非可再生非可再生能源能源能源能源按照能源转换按照能源转

3、换按照能源转换按照能源转换和传递方式和传递方式和传递方式和传递方式分类分类分类分类按照能源按照能源按照能源按照能源的性质的性质的性质的性质分类分类分类分类按照利用能源按照利用能源按照利用能源按照利用能源的技术状况的技术状况的技术状况的技术状况分类分类分类分类按照能源的按照能源的按照能源的按照能源的形成和来源形成和来源形成和来源形成和来源分类分类分类分类第一类第一类第一类第一类能源能源能源能源 二、能源的分类二、能源的分类25 一月 2023按照能源转换和传递方式分类按照能源转换和传递方式分类一次能源一次能源一次能源一次能源如如如如:煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、沼煤、石油、天然气、水能

4、、风能、生物能、沼煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、沼煤、石油、天然气、水能、风能、生物能、沼气、太阳能、核能、潮汐能、地热能气、太阳能、核能、潮汐能、地热能气、太阳能、核能、潮汐能、地热能气、太阳能、核能、潮汐能、地热能 二次能源二次能源二次能源二次能源如如如如:汽油、煤气、焦炭、蒸汽、电能、氢能、酒精、汽油、煤气、焦炭、蒸汽、电能、氢能、酒精、汽油、煤气、焦炭、蒸汽、电能、氢能、酒精、汽油、煤气、焦炭、蒸汽、电能、氢能、酒精、热水热水热水热水 25 一月 2023按照能源的性质分类按照能源的性质分类非可再生能源：非可再生能源：如如:煤、石油、天然气、煤、石油、天然气、核能核能可再生能源

5、：可再生能源：如：太阳能、生物能、如：太阳能、生物能、水能、风能、地热能、潮汐能、波浪能水能、风能、地热能、潮汐能、波浪能25 一月 2023按照利用能源的技术状况分类按照利用能源的技术状况分类常规能源常规能源可再生能源可再生能源水能、生物能水能、生物能非可再生能源非可再生能源煤炭、石油、天然气煤炭、石油、天然气新能源新能源可再生能源可再生能源太阳能、风能、地热能、太阳能、风能、地热能、潮汐能、波浪能潮汐能、波浪能非可再生能源非可再生能源核能核能25 一月 2023按照能源的形成和来源分类按照能源的形成和来源分类第一类能源：第一类能源：来自地球以外天体的能量来自地球以外天体的能量太阳能、风能、

6、水能、波浪能、煤、石油、太阳能、风能、水能、波浪能、煤、石油、天然气、生物能天然气、生物能第二类能源：第二类能源：来自地球本身的能量来自地球本身的能量 核能、地热、温泉核能、地热、温泉第三类能源：第三类能源：来自天体间的引力能来自天体间的引力能潮汐能潮汐能25 一月 2023三、新能源三、新能源核能核能太阳能太阳能地热能地热能风能风能海洋能海洋能生物能生物能氢能氢能25 一月 20231 1、核能、核能 原子核结构发生变化时释放出的能量原子核结构发生变化时释放出的能量原子核结构发生变化时释放出的能量原子核结构发生变化时释放出的能量统统统统称为核能，也称为原子能。称为核能，也称为原子能。称为核能

7、，也称为原子能。称为核能，也称为原子能。视频视频视频视频 瓶子里的巨人瓶子里的巨人瓶子里的巨人瓶子里的巨人25 一月 2023n+U Sr+Xe+2 n+能量10235929338935410中子铀锶氙中子1 1 1 1千克铀核发生裂变时，放出的能量相当于燃烧千克铀核发生裂变时，放出的能量相当于燃烧千克铀核发生裂变时，放出的能量相当于燃烧千克铀核发生裂变时，放出的能量相当于燃烧2700270027002700吨标准煤。吨标准煤。吨标准煤。吨标准煤。核电站核电站核电站核电站中使用的主要是铀核裂变。中使用的主要是铀核裂变。中使用的主要是铀核裂变。中使用的主要是铀核裂变。核能产生的原理核能产生的原理

8、 重核裂变重核裂变25 一月 2023轻核聚变轻核聚变两个较轻原子核，聚合成一个较重的原子核两个较轻原子核，聚合成一个较重的原子核两个较轻原子核，聚合成一个较重的原子核两个较轻原子核，聚合成一个较重的原子核+能量氘氚氦中子原子核聚变时，放出的能量原子核聚变时，放出的能量原子核聚变时，放出的能量原子核聚变时，放出的能量 比核裂变比核裂变比核裂变比核裂变时还要大。但氢弹中的核聚变目前人们还无时还要大。但氢弹中的核聚变目前人们还无时还要大。但氢弹中的核聚变目前人们还无时还要大。但氢弹中的核聚变目前人们还无法控制。科学家们正在研究可控制的核聚变法控制。科学家们正在研究可控制的核聚变法控制。科学家们正在

9、研究可控制的核聚变法控制。科学家们正在研究可控制的核聚变，以造福人类。，以造福人类。，以造福人类。，以造福人类。25 一月 2023聚变的概念和原理聚变的概念和原理核反应方程：核反应方程：核反应方程：核反应方程：氘氘氘氘 氚氚氚氚 氦氦氦氦 中子中子中子中子25 一月 2023链式反应链式反应 浓缩铀浓缩铀 慢中子慢中子 铀块的体积必须足够大铀块的体积必须足够大 (临界体积临界体积 )产生链式反应的条件：铀与原子能铀与原子能铀与原子能铀与原子能 原子弹爆炸原子弹爆炸原子弹爆炸原子弹爆炸25 一月 2023世界第一颗氢弹世界第一颗氢弹麦克麦克25 一月 2023“麦克麦克”爆炸成功爆炸成功25

10、一月 2023 我国第一颗我国第一颗氢弹爆炸生成的氢弹爆炸生成的蘑菇云蘑菇云25 一月 2023核反应堆核反应堆 核反应堆是可控的链式反应装置，核反应堆是可控的链式反应装置，它能使核能平稳释放。核反应堆主它能使核能平稳释放。核反应堆主要由核燃料、减速剂、控制调节系要由核燃料、减速剂、控制调节系统、冷却系统和防护层组成。统、冷却系统和防护层组成。视频视频 核能与核技术核能与核技术 25 一月 2023核燃料：天然铀或浓缩铀制成的铀棒 减速剂：使快中子变成慢中子，通常用石墨、重水或普通水 控制棒：调节中子的数量，从而控制反应速度，通常用镉棒冷却剂：保证反应堆在一定温度下运行，通常用水、液态金属钠、

11、空气等流体25 一月 2023核电站核电站19541954年，前苏联建成世界上第一座核电站；年，前苏联建成世界上第一座核电站；现在世界上有现在世界上有3030多个国家的多个国家的400400多座核电站在运多座核电站在运行，占世界总电力的行，占世界总电力的20%20%左右；左右；中国核电建设已有中国核电建设已有2020年的历史，截至目前中国年的历史，截至目前中国共有核电站共有核电站8 8座，共有座，共有1515台机组，其中已建成台机组，其中已建成运行的运行的9 9台，正在建造的两台，已报送国务院台，正在建造的两台，已报送国务院并得到批准近期将开工的并得到批准近期将开工的4 4台。台。视频视频视频

12、视频 崛起的新能源核电崛起的新能源核电崛起的新能源核电崛起的新能源核电 25 一月 2023压水堆核压水堆核电站工作电站工作原理原理25 一月 2023大大大大亚亚亚亚湾湾湾湾核核核核电电电电站站站站全全全全景景景景图图图图25 一月 2023秦秦秦秦山山山山核核核核电电电电站站站站全全全全景景景景25 一月 2023电站反应堆换料电站反应堆换料电站反应堆换料电站反应堆换料25 一月 2023电站反应堆控制棒电站反应堆控制棒电站反应堆控制棒电站反应堆控制棒25 一月 2023秦秦秦秦山山山山核核核核电电电电站站站站主主主主控控控控制制制制室室室室25 一月 2023一般来说，如果防范措施得当，

13、核电一般来说，如果防范措施得当，核电站是很安全的。历史上曾发生过两次核电站是很安全的。历史上曾发生过两次核电站核泄露事故：站核泄露事故：一次是一次是19791979年年3 3月月1818日，美国三里岛核日，美国三里岛核电站堆芯熔毁；电站堆芯熔毁；另一次是另一次是19861986年年4 4月月2626日，前苏联切尔日，前苏联切尔诺贝利核电站诺贝利核电站4 4号反应堆发生爆炸。号反应堆发生爆炸。核电站的安全性核电站的安全性25 一月 2023核能利用的前景核能利用的前景核电站最先使用的是铀核电站最先使用的是铀-235-235，以后扩展到铀，以后扩展到铀-238-238、钍、钍-232232，它们在

14、地壳中蕴藏量巨大，如果全部利用可供人，它们在地壳中蕴藏量巨大，如果全部利用可供人类用上几千年。类用上几千年。海水中含有大量的氘，因此科学家正在研究解决从海水海水中含有大量的氘，因此科学家正在研究解决从海水中提取氘作为核动力，使海水中的全部核能释放出来，中提取氘作为核动力，使海水中的全部核能释放出来，足够人类用上百亿年。足够人类用上百亿年。所以说核能是一种理想的新能源。所以说核能是一种理想的新能源。核聚变能源开发核聚变能源开发核聚变能源开发核聚变能源开发25 一月 20232 2、太阳能、太阳能地球上可以直接接受并利用的太阳辐射能。视频视频 太阳能介绍太阳能介绍25 一月 2023太阳能特点太阳

15、能特点太阳能取之不尽，用之不竭；太阳能取之不尽，用之不竭；太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染；太阳能在转换过程中不会产生危及环境的污染；太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。太阳能资源遍及全球，可以分散地、区域性地开采。我国约有我国约有2/32/3的地区可以较好利用太阳能资源；的地区可以较好利用太阳能资源；太阳能能流密度低、其强度受各种因素（季节、地太阳能能流密度低、其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。点、气候等）的影响不能维持常量。25 一月 2023直接利用太阳辐射能的方式直接利用太阳辐射能的方式 光光热转换热转换光光电转换电转换光光化学转换化学转换25

16、 一月 2023光光热转换热转换太阳能发电太阳能发电太阳能高温炉冶炼高温材料太阳能高温炉冶炼高温材料太阳能节能建筑太阳能节能建筑太阳能海水谈化太阳能海水谈化太阳池太阳池25 一月 2023太阳能发电25 一月 2023太阳能高温炉冶炼太阳炉的焦点 利用新型太阳炉的高温熔化15mm的钢板 利用新型太阳炉熔化钨板 25 一月 2023太阳能节能建筑25 一月 2023太阳能海水谈化25 一月 2023光光电转换电转换太阳能电池 25 一月 202325 一月 2023太阳能光伏电站 深圳园博园太阳能光伏并网电站 25 一月 20233 3、地热能、地热能 是来自地球深处的可再生热是来自地球深处的可

17、再生热是来自地球深处的可再生热是来自地球深处的可再生热能。它来源于地球的熔融岩浆和放能。它来源于地球的熔融岩浆和放能。它来源于地球的熔融岩浆和放能。它来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循射性物质的衰变。地下水的深处循射性物质的衰变。地下水的深处循射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳环和来自极深处的岩浆侵入到地壳环和来自极深处的岩浆侵入到地壳环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。后，把热量从地下深处带至近表层。后，把热量从地下深处带至近表层。后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热在有些地方，热能随自然涌出的

18、热在有些地方，热能随自然涌出的热在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，这种热能的蒸汽和水而到达地面，这种热能的蒸汽和水而到达地面，这种热能的蒸汽和水而到达地面，这种热能的储量相当大。据估计，每年从地球储量相当大。据估计，每年从地球储量相当大。据估计，每年从地球储量相当大。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于内部传到地面的热能相当于内部传到地面的热能相当于内部传到地面的热能相当于100PW100PW100PW100PWh h h h。25 一月 2023地热发电地热发电25 一月 2023 西藏的羊八井地热电西藏的羊八井地热电站的供电量已占拉萨市站的供电量已占拉萨市电网供电量的

19、电网供电量的4040以上，以上，而且利用热发电的排放而且利用热发电的排放水还建立了水还建立了50000M50000M2 2的的农业温室，使之成为拉农业温室，使之成为拉萨市的主要蔬菜生产基萨市的主要蔬菜生产基地。地。羊八井地热电站羊八井地热电站 25 一月 20233 3、风能、风能 全球的风能约为全球的风能约为全球的风能约为全球的风能约为2.742.742.742.74101010109 9 9 9MWMWMWMW，其，其，其，其中可利用的风能为中可利用的风能为中可利用的风能为中可利用的风能为2 2 2 2101010107 7 7 7MWMWMWMW，比地，比地，比地，比地球上可开发利用的水

20、能总量还要大球上可开发利用的水能总量还要大球上可开发利用的水能总量还要大球上可开发利用的水能总量还要大10101010倍。倍。倍。倍。四大优点是：蕴量巨大；可以四大优点是：蕴量巨大；可以四大优点是：蕴量巨大；可以四大优点是：蕴量巨大；可以再生；分布广泛；没有污染。再生；分布广泛；没有污染。再生；分布广泛；没有污染。再生；分布广泛；没有污染。三大弱点是：密度低；不稳定；三大弱点是：密度低；不稳定；三大弱点是：密度低；不稳定；三大弱点是：密度低；不稳定；地区差异大。地区差异大。地区差异大。地区差异大。视频视频视频视频 风能风能风能风能未来未来未来未来 25 一月 2023独立运行方式独立运行方式独

21、立运行方式独立运行方式并网运行方式并网运行方式并网运行方式并网运行方式 视频视频视频视频 风力发电风力发电风力发电风力发电25 一月 20235 5、海洋能、海洋能海洋能海洋能(ocean energy)(ocean energy)是指依附是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等，更广义的海洋盐差能和海流能等，更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。表面的太阳能以及海洋生物质能等。海洋能理论上可再生的总量为海洋能理论上可再生的总

22、量为766766亿千瓦。亿千瓦。海洋能开发利用的方式主要是海洋能开发利用的方式主要是发电，其中潮汐发电和小型波浪发发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。电技术已经实用化。25 一月 202325 一月 2023盐差发电原理图盐差发电原理图盐差发电原理图盐差发电原理图温差发电原理图温差发电原理图温差发电原理图温差发电原理图25 一月 2023加拿大安娜波利斯潮汐电站海流能发电示意图25 一月 20236 6、生物能、生物能以生物质为载体的能量。生物界一切有生命的可以生长的有机物质，包以生物质为载体的能量。生物界一切有生命的可以生长的有机物质，包括动植物和微生物。所有生物质都有一定的能量

23、，而作为能源利用的主要是括动植物和微生物。所有生物质都有一定的能量，而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物，也包括人畜分粪便和有机废弃物。生物质农林业的副产品及其加工残余物，也包括人畜分粪便和有机废弃物。生物质能为人类提供了基本燃料。能为人类提供了基本燃料。林业废弃物林业废弃物林业废弃物林业废弃物下角料下角料下角料下角料农业废弃物农业废弃物农业废弃物农业废弃物能源作物能源作物能源作物能源作物25 一月 20237 7、氢能、氢能氢是宇宙中最丰富的元氢是宇宙中最丰富的元素之一，但是在地球上单质素之一，但是在地球上单质氢的含量微乎其微。氢能属氢的含量微乎其微。氢能属于二次能源，只能由其他能于二次能源，只能由其他能源进行转化而得到。源进行转化而得到。其主要优点有：燃烧热其主要优点有：燃烧热值高，每千克氢燃烧后的热值高，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的量，约为汽油的3 3倍，酒精倍，酒精的的3.93.9倍，焦炭的倍，焦炭的4.54.5倍。燃倍。燃烧的产物是水，是世界上最烧的产物是水，是世界上最干净的能源。干净的能源。25 一月 2023氢的来源氢的来源化石燃料制氢化石燃料制氢生物制氢生物制氢电解水制氢电解水制氢25 一月 2023氢的利用氢的利用氢的利用氢的利用宇航推进宇航推进超超亚亚音音速速飞飞机机燃料电池燃料电池车车船船动动力力25 一月 2023