第十一讲 新能源技术.ppt

1、能源是社会和经济发展的重要物能源是社会和经济发展的重要物质基础，也是提高人们生活水平质基础，也是提高人们生活水平的先决条件。人类社会要发展，的先决条件。人类社会要发展，必须建筑在大量消耗能源的基础必须建筑在大量消耗能源的基础上。然而现有的不可再生能源已上。然而现有的不可再生能源已经被人类过度消费，二十一世纪，经被人类过度消费，二十一世纪，我们需要我们需要-寻找新能源。寻找新能源。石油短缺、價格高漲，經濟衰退、石油短缺、價格高漲，經濟衰退、產業失調等，造成政治和經濟的問產業失調等，造成政治和經濟的問題。題。石油資源有限，不可能無限制的開石油資源有限，不可能無限制的開採。能源的珍貴以及開發新能源的

2、採。能源的珍貴以及開發新能源的必要性。必要性。石油、煤炭等这些当前人们使用的主要能源都石油、煤炭等这些当前人们使用的主要能源都属不可再生的矿物燃料。在当今世界，矿物燃属不可再生的矿物燃料。在当今世界，矿物燃料提供世界料提供世界91%91%的一次商品能源，其中煤炭占的一次商品能源，其中煤炭占28%28%，石油超过，石油超过40%40%。在亚澳地区能源消费结构。在亚澳地区能源消费结构中，矿物燃料占中，矿物燃料占93.5%93.5%，其中煤炭占，其中煤炭占48.3%48.3%，石，石油占油占37.3%37.3%，天然气占，天然气占7.9%7.9%。然而，地球上矿物燃料的储量是有限的，而且由于人然而，

3、地球上矿物燃料的储量是有限的，而且由于人类无限制地开采，已渐趋于枯竭。据统计，人类每年类无限制地开采，已渐趋于枯竭。据统计，人类每年要燃烧要燃烧 40 40亿吨煤、亿吨煤、2525亿吨石油，并以每年亿吨石油，并以每年3%3%的速度的速度增长。照此下去，科学家们估计，地球上的煤还可维增长。照此下去，科学家们估计，地球上的煤还可维持二、三百年，其它就只有五、六十年的用量了，包持二、三百年，其它就只有五、六十年的用量了，包括核能原料铀。而石油、天然气、煤的形成需要数亿括核能原料铀。而石油、天然气、煤的形成需要数亿年的生物与地质作用。所以，燃烧这些化石燃料就等年的生物与地质作用。所以，燃烧这些化石燃料

4、就等于在吃老本，而地球还有多少老本可吃呢？于在吃老本，而地球还有多少老本可吃呢？而且，开发利用和不加限制地消耗大量的煤和石油等而且，开发利用和不加限制地消耗大量的煤和石油等燃料，也带来严重的负面影响，即极大地污染了人类燃料，也带来严重的负面影响，即极大地污染了人类赖以生存的环境，诱发温室效应、酸雨，引起疾病、赖以生存的环境，诱发温室效应、酸雨，引起疾病、农业减产等严重问题。因此，世界能源面临着新的转农业减产等严重问题。因此，世界能源面临着新的转折，向石油等以外的能源物质转换已势在必行。折，向石油等以外的能源物质转换已势在必行。一次能源、二次能源一次能源、二次能源一次能源直接来自自然界的未经加工

5、转换的能源，如柴草、煤炭、原油、天然气、核燃料、水力、风力、太阳能、地热能、海洋能等二次能源把一次能源直接或间接转化来的能源称二次能源，如蒸汽、焦炭、洗煤、煤气、电力、汽、煤、柴、油等可再生能源和不可再生能源可再生能源和不可再生能源l一次能源又可按照可否再生分为可再生能源和不可再生能源，即化石能源。可再生能源就是指在生态循环中能不断再生的能源。即不会随着它本身的转化或人类的利用而日益减少的能源，具有天然的自我恢复的功能风能、水能、海洋能、地热能、太阳能、草木燃料等都是可再生能源。它们可以源源不断地从自然界中得到补充而矿物燃料和核燃料难以再生，随着人类的使用而越来越少，最终将耗竭常规能源（传统能

6、源）和新能源l常规能源是指在目前科学技术条件下，已广泛使用的能源，如煤、油、气、电、水、柴草等l新能源是指正在研究开发，可以利用的能源，太阳能、氢能、潮汐能、地热能、海洋能等二者是相对的概念，核能在中国属新能源，在发达国家已入常规之列。据专家测算，到据专家测算，到20102010年，我国一次性能源消费量将年，我国一次性能源消费量将达到达到1919亿吨标准煤，其中煤炭亿吨标准煤，其中煤炭1818亿吨，石油亿吨，石油2.52.5 2.72.7亿吨，天然气亿吨，天然气60060010001000亿立方米。而亿立方米。而20102010年，年，我国石油产量约我国石油产量约1.61.62.12.1亿吨，

7、天然气约亿吨，天然气约5165167 137 13亿立方米，油气资源供需差距很大，需进口补缺。亿立方米，油气资源供需差距很大，需进口补缺。煤炭资源虽可满足煤炭资源虽可满足20102010年的需求，但也存在着勘探年的需求，但也存在着勘探程度的储量不足和运输、环境污染问题。程度的储量不足和运输、环境污染问题。再据中国能源战略研究再据中国能源战略研究(2000-2050)(2000-2050)总报告的预总报告的预测：到测：到20502050年，我国人民生活水平要达到发达国家年，我国人民生活水平要达到发达国家9090年代初的水平，一次能源总需求量需要年代初的水平，一次能源总需求量需要35354444亿

8、亿吨标煤，而到吨标煤，而到20502050年我国只能产石油年我国只能产石油400040008000 8000 万万吨，离预测的数字要差六、七亿吨。因此，我国能吨，离预测的数字要差六、七亿吨。因此，我国能源供应前景存在着巨大的隐患。源供应前景存在着巨大的隐患。解决未来世纪的能源问题成为人类社会面临的头解决未来世纪的能源问题成为人类社会面临的头等大事。专家们一方面呼吁发展节能技术，另一等大事。专家们一方面呼吁发展节能技术，另一方面，从能源系统的角度提出要开发使用新能源，方面，从能源系统的角度提出要开发使用新能源，减少或取代对能源矿产的依赖。减少或取代对能源矿产的依赖。虽然未来能源应以可再生能源为基

9、础，但据专家虽然未来能源应以可再生能源为基础，但据专家们预测，以化石能为主的能源格局在相当长时期们预测，以化石能为主的能源格局在相当长时期内还不会改变，煤炭在世界范围内还有可能再次内还不会改变，煤炭在世界范围内还有可能再次成为主要的一次能源。特别是中国，一次商品能成为主要的一次能源。特别是中国，一次商品能源以煤为主，在中国一次能源结构中将长时间占源以煤为主，在中国一次能源结构中将长时间占据不可替代的地位。因此发展能源矿产新技术，据不可替代的地位。因此发展能源矿产新技术，特别是洁净煤技术，减少环境污染，是我国和世特别是洁净煤技术，减少环境污染，是我国和世界目前面临的重要战略任务。界目前面临的重要

10、战略任务。然而，地球上的化石资源终究要枯竭，人然而，地球上的化石资源终究要枯竭，人们必须想办法寻找新能源。现在，世界上们必须想办法寻找新能源。现在，世界上许多国家和地区都致力于用现代化的技术许多国家和地区都致力于用现代化的技术和新材料开发利用新能源和可再生能源，和新材料开发利用新能源和可再生能源，用来取代资源有限、对环境有污染的化石用来取代资源有限、对环境有污染的化石能源。能源。可再生能源中水力当然是首选，可以承担发电、灌溉、航可再生能源中水力当然是首选，可以承担发电、灌溉、航运等多种任务。但是由于水资源受地理环境的影响而不稳运等多种任务。但是由于水资源受地理环境的影响而不稳定，因此利用规模有

11、限。定，因此利用规模有限。风能的威力也很巨大。据气象学家预测，世界上真正能被风能的威力也很巨大。据气象学家预测，世界上真正能被利用的风能总量至少有利用的风能总量至少有1010亿千瓦，其中中国可利用的大约亿千瓦，其中中国可利用的大约有有3 3亿千瓦。风能可用于帆船、排灌、磨坊等，也可发电、亿千瓦。风能可用于帆船、排灌、磨坊等，也可发电、致热。到致热。到19921992年，全世界风力发电装机达年，全世界风力发电装机达27002700万千瓦。万千瓦。生物质是世界上最广泛的一种可再生能源。据科学家估算，生物质是世界上最广泛的一种可再生能源。据科学家估算，地球上每年经太阳能光合作用生成的生物质总量约为地

12、球上每年经太阳能光合作用生成的生物质总量约为 1440144018001800亿吨，大约等于现在世界能源消耗总量的亿吨，大约等于现在世界能源消耗总量的1010倍。倍。人们利用生物质在沼气池中产生沼气，可供炊事照明用；人们利用生物质在沼气池中产生沼气，可供炊事照明用；用生物质制造乙醇甲醇，用作汽车燃料等；高效生物质燃用生物质制造乙醇甲醇，用作汽车燃料等；高效生物质燃烧炉，热效率达烧炉，热效率达85%85%。海洋也是人类使用不完的能源宝库。全世海洋也是人类使用不完的能源宝库。全世界海洋能的理论可再生总量约为界海洋能的理论可再生总量约为766766亿千瓦，亿千瓦，现在技术上可以开发的起码有现在技术上

13、可以开发的起码有6464亿千瓦。中亿千瓦。中国海洋能据估算可开发量约国海洋能据估算可开发量约4.64.6亿千瓦。巨大亿千瓦。巨大的潮汐能、波浪能等均可用来发电，我国已的潮汐能、波浪能等均可用来发电，我国已建成建成128 0128 0千瓦时的潮汐电站。千瓦时的潮汐电站。地热能资源也非常丰富。初步估算，全世地热能资源也非常丰富。初步估算，全世界地热资源的总量约相当于界地热资源的总量约相当于49484948亿亿吨标准亿亿吨标准煤。中国已查明地热储量相当于煤。中国已查明地热储量相当于31.631.6亿吨标亿吨标准煤。地热水可以用来采暖、农畜繁育、水准煤。地热水可以用来采暖、农畜繁育、水产养殖、疗养旅游

14、等，地热还可发电。产养殖、疗养旅游等，地热还可发电。水能水能水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括能、势能和压力能等能量资源。广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河流的水能资源。狭义的水能资源指河流的水能资源。我国水力发电的现状和发展前景我国水力发电的现状和发展前景 首先，我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。我国水能首先，我国有大规模利用水能资源的条件和必要性。我国水能资源丰富，不论是水能资源蕴藏量，还

15、是可能开发的水能资源，资源丰富，不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，在世界各国中均居第一位。但是目前我国水能的利用率仅为在世界各国中均居第一位。但是目前我国水能的利用率仅为13，水力发电前景广阔。随着我国经济的快速增长，能源消耗，水力发电前景广阔。随着我国经济的快速增长，能源消耗总量也大幅度增长，煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗总量也大幅度增长，煤炭、石油和天然气这些常规能源的消耗量越来越大，甚至需要依靠进口。预计到量越来越大，甚至需要依靠进口。预计到2010年我国大约需要年我国大约需要进口进口1亿亿t石油，并且其进口依存度将达石油，并且其进口依存度将达40左右，甚至更高。左右，

16、甚至更高。在这样的情势下，发展新能源就显得特别重要而紧迫。而水能在这样的情势下，发展新能源就显得特别重要而紧迫。而水能就是一种可再生的新能源，它取之不尽用之不竭。就是一种可再生的新能源，它取之不尽用之不竭。其次，发展水电也是环境保护的需要。常规发电方式，煤的燃其次，发展水电也是环境保护的需要。常规发电方式，煤的燃烧过程中排放出大量的有害物质使大气环境受到严重污染，引烧过程中排放出大量的有害物质使大气环境受到严重污染，引发酸雨和发酸雨和“温室效应温室效应”等多方面的环境问题。而核能发电有很等多方面的环境问题。而核能发电有很大的潜在危险性，一旦泄漏造成污染，对环境的破坏作用是不大的潜在危险性，一旦

17、泄漏造成污染，对环境的破坏作用是不可估量的。水力发电不排放有害的气体、烟尘和灰渣，又没有可估量的。水力发电不排放有害的气体、烟尘和灰渣，又没有核辐射污染，是一种清洁的电力生产，具有明显的优势。核辐射污染，是一种清洁的电力生产，具有明显的优势。再次，水力发电经过一个多世纪的发展，其工程建设技术、再次，水力发电经过一个多世纪的发展，其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术于完善，单机容量也不断增水轮发电机组制造技术和输电技术于完善，单机容量也不断增大。并且水力发电成本低廉，运行的可靠性高，故其发展极为大。并且水力发电成本低廉，运行的可靠性高，故其发展极为迅速。迅速。我国水电开发现状我国水电开

18、发现状:到到2000年底，全国规模超过年底，全国规模超过1000MW已已建和在建的大水电站（不包括蓄能电站）已有建和在建的大水电站（不包括蓄能电站）已有18座。座。我国水能资源概况我国水能资源概况我国河流众多，径流丰沛，落差巨大，蕴藏着丰富的水能资我国河流众多，径流丰沛，落差巨大，蕴藏着丰富的水能资源。据统计，我国河流水能资源蕴藏量源。据统计，我国河流水能资源蕴藏量676亿亿kw，年发电年发电量量5922亿亿kwh；可能开发水能资源的装机容量可能开发水能资源的装机容量378亿亿kw，年年发电量发电量9200亿亿kwh。由于气候和地形地势等因素的影响，我国的水能资源在不同地由于气候和地形地势等因

19、素的影响，我国的水能资源在不同地区和不同流域的分布很不均匀；此外我国水能资源的突出特点区和不同流域的分布很不均匀；此外我国水能资源的突出特点是河流的河道陡峻，落差巨大，发源于是河流的河道陡峻，落差巨大，发源于“世界屋脊世界屋脊”青藏高原青藏高原的大河流长江、黄河、雅鲁藏布江、澜沧江、怒江等，天然落的大河流长江、黄河、雅鲁藏布江、澜沧江、怒江等，天然落差都高达差都高达50005000 m m左右，形成了一系列世界上落差最大的河流，左右，形成了一系列世界上落差最大的河流，这是其他国家所没有的。充分了解我国水能资源的特点，才能这是其他国家所没有的。充分了解我国水能资源的特点，才能在开发过程中因地制宜

20、，合理地充分地利用水能资源。在开发过程中因地制宜，合理地充分地利用水能资源。水能资源水能资源 水能资源最显著的特点是可再生、无污染。开发水能对江河水能资源最显著的特点是可再生、无污染。开发水能对江河的综合治理和综合利用具有积极作用，对促进国民经济发展，的综合治理和综合利用具有积极作用，对促进国民经济发展，改善能源消费结构，缓解由于消耗煤炭、石油资源所带来的环改善能源消费结构，缓解由于消耗煤炭、石油资源所带来的环境污染有重要意义，因此世界各国都把开发水能放在能源发展境污染有重要意义，因此世界各国都把开发水能放在能源发展战略的优先地位。战略的优先地位。我国水能资源的可能开发量居世界首位，我国水能资

21、源的可能开发量居世界首位，但以国土面积平均，但以国土面积平均，每平方公里的可能开发容量，我国仅居第每平方公里的可能开发容量，我国仅居第1111位，瑞士居第一。位，瑞士居第一。我国水能资源开发利用水平低，至我国水能资源开发利用水平低，至19971997年底，按水电装机年底，按水电装机 总总容量计算，开发率仅为容量计算，开发率仅为14147 7，不但低于世界平均的开发，不但低于世界平均的开发率率 22 22，而且远低于发达国家的开发率（美国，而且远低于发达国家的开发率（美国6363，日本，日本6666，加拿大大于加拿大大于5353，挪威，挪威8787）。按水能资源开发程度年）。按水能资源开发程度年

22、发电量计算，我国只有发电量计算，我国只有9 97 7，也低于目前世界水平的，也低于目前世界水平的15155 5。风能风能风能就是空气的动能风能就是空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决定是指风所负载的能量，风能的大小决定于风速和空气的密度。地球上和大气中，各处接收到的太阳辐于风速和空气的密度。地球上和大气中，各处接收到的太阳辐射能和放出的长波辐射能是不同的，因此在各处的温度也不同，射能和放出的长波辐射能是不同的，因此在各处的温度也不同，这就造成了气压的差别。大气便由气压高的地方向气压低的地这就造成了气压的差别。大气便由气压高的地方向气压低的地方流动。水平方向的大气流动就是风，所以，风的能

23、量是由太方流动。水平方向的大气流动就是风，所以，风的能量是由太阳辐射能转化来的。阳辐射能转化来的。风能资源风能资源一、风速。年平均风速北疆为一、风速。年平均风速北疆为2.02.0米米/秒以上，南疆为秒以上，南疆为1.01.0米米/秒秒以上。风口风速明显增大，哈巴河为以上。风口风速明显增大，哈巴河为4.54.5米米/秒，阿拉山口为秒，阿拉山口为6.06.0米米/秒，达坂城为秒，达坂城为6.16.1米米/秒。冬季秒。冬季1212月、月、1 1月最小，月最小，4 4到到5 5月月最大。定时观测最大风速一般在春季最大。定时观测最大风速一般在春季4 4月份，个别地方在月份，个别地方在3 3、5 5月份，

24、一般达月份，一般达15 2015 20米米/秒。年极值一般在秒。年极值一般在2525米米/秒左右。秒左右。二、风能。北疆西部、中部、南疆东部风能资源丰富，中二、风能。北疆西部、中部、南疆东部风能资源丰富，中低山贫乏。风能功率密度低山贫乏。风能功率密度100100瓦瓦/平方米以上者，分布在北疆西平方米以上者，分布在北疆西北部、西部、南疆东部，准噶尔盆地多在北部、西部、南疆东部，准噶尔盆地多在5050瓦瓦/平方米以下，平方米以下，塔里木腹地一般不足塔里木腹地一般不足3030瓦瓦/平方米。平方米。二、风能。北疆西部、中部、南疆东部风能资源丰富，中二、风能。北疆西部、中部、南疆东部风能资源丰富，中低山

25、贫乏。风能功率密度低山贫乏。风能功率密度100100瓦瓦/平方米以上者，分布在北疆西平方米以上者，分布在北疆西北部、西部、南疆东部，准噶尔盆地多在北部、西部、南疆东部，准噶尔盆地多在5050瓦瓦/平方米以下，平方米以下，塔里木腹地一般不足塔里木腹地一般不足3030瓦瓦/平方米。平方米。风能风能澳大利亚风力发电澳大利亚风力发电 氢氢 能能 氢能被认为是人类最理想、最长远的能源。作为氢气载体的贮氢能被认为是人类最理想、最长远的能源。作为氢气载体的贮氢合金的研究开发及其产业化是世界性关注的课题。贮氢合金氢合金的研究开发及其产业化是世界性关注的课题。贮氢合金是一种特种金属功能材料，用贮氢合金制作的镍氢

26、电池是一种是一种特种金属功能材料，用贮氢合金制作的镍氢电池是一种清洁、高效的绿色能源。国外研制的烯氢汽车最高时速可达清洁、高效的绿色能源。国外研制的烯氢汽车最高时速可达100100公里。我国镍和稀土储量丰富，发展贮氢合金具有资源优公里。我国镍和稀土储量丰富，发展贮氢合金具有资源优势，产业化发展前景乐观。目前上海的一种只以氢和空气为动势，产业化发展前景乐观。目前上海的一种只以氢和空气为动力的旅游观光车已能实现零污染排放，安全性能好。估计到力的旅游观光车已能实现零污染排放，安全性能好。估计到20102010年，我国镍氢电池产量将突破年，我国镍氢电池产量将突破8 8亿只，产值将达到数十亿亿只，产值将

27、达到数十亿元。元。氢是一种能源载体，这里提到的氢能，指目前或者可以预氢是一种能源载体，这里提到的氢能，指目前或者可以预见的将来，人类社会可以通过某种途径获得的，并可以以工业见的将来，人类社会可以通过某种途径获得的，并可以以工业规模加以利用的储藏在氢中的能量。氢和氢能都不是新事物，规模加以利用的储藏在氢中的能量。氢和氢能都不是新事物，大约大约250250年前人们就发现了氢，约年前人们就发现了氢，约150150年前，氢获得工业应用。年前，氢获得工业应用。在使用天然气之前，人们就用所谓的城市瓦斯来取暖、做饭或在使用天然气之前，人们就用所谓的城市瓦斯来取暖、做饭或道路照明；那种瓦斯含氢达道路照明；那种

28、瓦斯含氢达70%70%。我国在推广天然气之前，广。我国在推广天然气之前，广泛使用的由煤制取的城市煤气中氢含量高达泛使用的由煤制取的城市煤气中氢含量高达50%50%以上。人们对以上。人们对氢和氢能并不陌生。氢和氢能并不陌生。氢气无污染，来源广泛，热值高等优点，缺点是制取成本太高和贮存困难，暂时不能广泛使用。生物制氢技术生物制氢技术化石能源的大量开采和使用，造成了严重的能源危机和环境污化石能源的大量开采和使用，造成了严重的能源危机和环境污染，给社会经济的持续发展和人类的生存带来了严重问题。许染，给社会经济的持续发展和人类的生存带来了严重问题。许多国家正在加紧开发利用太阳能、生物质能、氢能、海洋能和

29、多国家正在加紧开发利用太阳能、生物质能、氢能、海洋能和地热能等替代能源。氢是最理想的载能体，它在燃烧时只生成地热能等替代能源。氢是最理想的载能体，它在燃烧时只生成水，不产生任何污染物。氢气与传统的能源物质相比，还具有水，不产生任何污染物。氢气与传统的能源物质相比，还具有能量密度高，热转化效率高，输送成本低等诸多突出优点。所能量密度高，热转化效率高，输送成本低等诸多突出优点。所以，氢作为一种极为理想的以，氢作为一种极为理想的“绿色能源绿色能源”，其发展前景是十分，其发展前景是十分光明的，人们对氢能源的开发和利用技术的研究也一直在进行光明的，人们对氢能源的开发和利用技术的研究也一直在进行着不懈的努

30、力。着不懈的努力。从目前世界氢产量来看，从目前世界氢产量来看，96%96%是由天然的碳氢化合物是由天然的碳氢化合物天然天然气、煤、石油产品中提取的，气、煤、石油产品中提取的，4%4%是采用水电解法制取。由于传是采用水电解法制取。由于传统的化学方法制氢要消耗大量的矿物资源，而且在生产过程中统的化学方法制氢要消耗大量的矿物资源，而且在生产过程中产生的污染物对地球环境会造成破坏，已不适应社会发展的要产生的污染物对地球环境会造成破坏，已不适应社会发展的要求。与传统的物理化学方法相比，生物制氢具有节能、可再生求。与传统的物理化学方法相比，生物制氢具有节能、可再生和不消耗矿物资源等许多突出的优点，在氢生产

31、及其应用技术和不消耗矿物资源等许多突出的优点，在氢生产及其应用技术研究开发中的地位也越来越显著，世界上许多国家都投入了大研究开发中的地位也越来越显著，世界上许多国家都投入了大量的人力物力对生物制氢技术进行开发研究，以期早日实现该量的人力物力对生物制氢技术进行开发研究，以期早日实现该技术向商业化转变，抢先占领国际市场。技术向商业化转变，抢先占领国际市场。为什么氢是永远的能源为什么氢是永远的能源 氢的资源丰富。在地球上的氢主要以其化合物，如水氢的资源丰富。在地球上的氢主要以其化合物，如水H2OH2O、甲甲烷烷CH4CH4、氨氨NH3NH3、烃类烃类CnHmCnHm等的形式存在。而水是地球的主要资等

32、的形式存在。而水是地球的主要资源，地球表面的源，地球表面的70%70%以上被水覆盖；即使在大陆，也有丰富的以上被水覆盖；即使在大陆，也有丰富的地表水和地下水。水就是地球上无处不在的地表水和地下水。水就是地球上无处不在的“氢矿氢矿”。氢的来源多样性。可以通过各种一次能源（可以是化石燃料，氢的来源多样性。可以通过各种一次能源（可以是化石燃料，如天然气、煤、煤层气）；也可以是可再生能源（如电力）来如天然气、煤、煤层气）；也可以是可再生能源（如电力）来开采开采“氢矿氢矿”。地球各处都有可再生能源，而不像化石燃料有。地球各处都有可再生能源，而不像化石燃料有很强的地域性。很强的地域性。氢能是最环保的能源。

33、利用低温燃料电池，由电化学反应将氢能是最环保的能源。利用低温燃料电池，由电化学反应将氢转化为电能和水。不排放氢转化为电能和水。不排放CO2CO2和和NOxNOx，没有任何污染，使用氢没有任何污染，使用氢燃料内燃机，也是显著减少污染的有效方法。燃料内燃机，也是显著减少污染的有效方法。氢气具有可储存性。氢气具有可储存性。氢的可再生性。氢是氢的可再生性。氢是“和平和平”能源，能源，因为它既可再生又来源广泛，每个国家都有丰富的因为它既可再生又来源广泛，每个国家都有丰富的“氢氢矿矿”。氢是安全的能源，每种能源载体都有其物理氢是安全的能源，每种能源载体都有其物理/化学化学/技术性的特有的安全问题。技术性的

34、特有的安全问题。生物质能生物质能生物质是指通过光合作用而形成的各种有机物，包括所有的动生物质是指通过光合作用而形成的各种有机物，包括所有的动植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质植物和微生物。生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物质中的能量形式，以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源中的能量形式，以生物质为载体的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源。生物质能的原料，取之不尽、用之不竭，是一种可再生能源。生物质能的原始能量来源于太阳，所以从广义

35、上讲，生物质能是太阳能的一始能量来源于太阳，所以从广义上讲，生物质能是太阳能的一种表现形式。种表现形式。能源农场能源农场即建立以获取能源为目的的生物质生产基地，以能源农场的形即建立以获取能源为目的的生物质生产基地，以能源农场的形式大规模培育生物质，并加工成可利用的能源。要对土地进行式大规模培育生物质，并加工成可利用的能源。要对土地进行合理规划，尽可能利用山地、非耕荒地和水域，选择适合当地合理规划，尽可能利用山地、非耕荒地和水域，选择适合当地生长条件的生物质品种进行培育、繁殖，以获得足够数量的高生长条件的生物质品种进行培育、繁殖，以获得足够数量的高产能植物。在海洋、水域，要充分利用海藻和水生物提

36、取能源，产能植物。在海洋、水域，要充分利用海藻和水生物提取能源，建立海洋能源农场或江河能源农场。同时，将基因工程等现代建立海洋能源农场或江河能源农场。同时，将基因工程等现代生物技术广泛应用于能源农场中，以提高能源转化率。生物技术广泛应用于能源农场中，以提高能源转化率。生物质液化生物质液化 将固体生物质转化为液体燃料，称为生物质液化。它包括间接将固体生物质转化为液体燃料，称为生物质液化。它包括间接液化和直接液化两种。间接液化是指通过微生物作用或化学合液化和直接液化两种。间接液化是指通过微生物作用或化学合成方法生成液体燃料，如乙醇（酒精）、甲醇；直接液化则是成方法生成液体燃料，如乙醇（酒精）、甲醇

37、；直接液化则是采用机械方法，用压榨或提取等工艺获得可燃烧的油品，如棉采用机械方法，用压榨或提取等工艺获得可燃烧的油品，如棉籽油等植物油，经提炼成为可替代柴油的燃料。籽油等植物油，经提炼成为可替代柴油的燃料。生物质汽化生物质汽化将固体生物质转化为气体燃料，称为生物质汽化。其基本原理将固体生物质转化为气体燃料，称为生物质汽化。其基本原理是含碳物质在不充分氧化（燃烧）的情况下，会产生出可燃的是含碳物质在不充分氧化（燃烧）的情况下，会产生出可燃的一氧化碳气体，即煤气。制造煤气的设备称为汽化炉，人们故一氧化碳气体，即煤气。制造煤气的设备称为汽化炉，人们故意不给足氧气，让含碳物质在没有足够的空气的情况下燃

38、烧，意不给足氧气，让含碳物质在没有足够的空气的情况下燃烧，“焖焖”出一氧化碳来。出一氧化碳来。沼气利用技术沼气利用技术人类发现、利用沼气，已有悠久的历史。人类发现、利用沼气，已有悠久的历史。17761776年，意大利科学年，意大利科学家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵，从水底冒出一连串家沃尔塔发现沼泽地里腐烂的生物质发酵，从水底冒出一连串的气泡，分析其主要成分为甲烷和二氧化碳等气体。由于这种的气泡，分析其主要成分为甲烷和二氧化碳等气体。由于这种气体产生于沼泽地，故俗称气体产生于沼泽地，故俗称“沼气沼气”。17811781年，法国科学家穆年，法国科学家穆拉发明人工沼气发生器。拉发明人工沼气发生

39、器。200200多年过去了，如今全世界约有农多年过去了，如今全世界约有农村家用沼气池村家用沼气池530530万个，中国就占了万个，中国就占了9292。农村沼气池的主要。农村沼气池的主要填料是猪粪、秸秆、污泥和水等。随着农村沼气使用的日益推填料是猪粪、秸秆、污泥和水等。随着农村沼气使用的日益推广和大型厌氧工程技术的进步，广和大型厌氧工程技术的进步，9090年代以来，世界范围内的一年代以来，世界范围内的一些大型沼气工程有了迅速发展。些大型沼气工程有了迅速发展。生物质能转化利用技术生物质能转化利用技术生物质能转化利用途径主要包括燃烧、热化学法、生化法、化生物质能转化利用途径主要包括燃烧、热化学法、生

40、化法、化学法和物理化学法等（如下图所示），可转化为二次能源，分学法和物理化学法等（如下图所示），可转化为二次能源，分别为热量或电力、固体燃料（木炭或成型燃料）、液体燃料别为热量或电力、固体燃料（木炭或成型燃料）、液体燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和气体燃料（生物柴油、生物原油、甲醇、乙醇和植物油等）和气体燃料（氢气、生物质燃气和沼气等）。（氢气、生物质燃气和沼气等）。生物质能的分类生物质能的分类 1 1、林业资源、林业资源 2 2、农业资源、农业资源 3 3、生活污水和工业有机废水、生活污水和工业有机废水 4 4、城市固体废物、城市固体废物 5 5、畜禽粪便、畜禽粪便 生物质

41、能资源生物质能资源 生物资源。是有生命的自然资源，包括动物、植物和微生物。生物资源。是有生命的自然资源，包括动物、植物和微生物。生物资源和其他非生物资源的不同点在于它是一种可再生的自生物资源和其他非生物资源的不同点在于它是一种可再生的自然资源，如果进行合理的开发，能够长期利用。然资源，如果进行合理的开发，能够长期利用。按照形成条件，能源分为一次能源和二次能源。一次能源按其按照形成条件，能源分为一次能源和二次能源。一次能源按其能循环使用和不断补充，又可分为非可再生能源和可再生能源。能循环使用和不断补充，又可分为非可再生能源和可再生能源。可再生能源是指在较短的时间内，通过地球的自然循环不断的可再生

42、能源是指在较短的时间内，通过地球的自然循环不断的补充能源，如太阳能、水能、风能、生物质能和地热能等均属补充能源，如太阳能、水能、风能、生物质能和地热能等均属于可再生能源。非可再生能源是指经过亿万年形成的，短期内于可再生能源。非可再生能源是指经过亿万年形成的，短期内无法恢复、不能重复再生的自然能源。如煤炭、石油、天然气、无法恢复、不能重复再生的自然能源。如煤炭、石油、天然气、裂变核燃料：铀、钍裂变核燃料：铀、钍 等。它们都是不能再生的，用一些就少等。它们都是不能再生的，用一些就少一些，终有用尽的时候。一些，终有用尽的时候。海海 洋洋 能能地球表面积约为地球表面积约为5.15.1X108kmX10

43、8km，其中陆地表面积为其中陆地表面积为1.491.49X108kmX108km，占占2929；海洋面积达；海洋面积达3.613.61X1O8kmX1O8km，占占7171。以海平面计，全部。以海平面计，全部陆地的平均海拔约为陆地的平均海拔约为840840m m，而海洋的平均深度却为而海洋的平均深度却为380380m m，整个整个海水的容积多达海水的容积多达1.371.37X109km3X109km3。一望无际的汪洋大海，不仅为一望无际的汪洋大海，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能量。量。海洋能指依附在海水中的可再生能

44、源，海洋通过各种物理过程海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐能源潮汐能源 世界上的潮汐能约有世界上的潮汐能约有1010亿多万千瓦，如能充分利用，每年可生亿多万千瓦，如能充分利用，每年可生产产124124106106亿度（亿度（1 1度度=1=1千瓦时千瓦时=1=1kwkw.h.h）电。这些潮汐能主要集电。这些潮汐能主要集中在浅海和狭窄海湾地带，像英吉利海峡就约有中在浅海和狭窄海湾地带，像英吉利海峡就

45、约有80008000万千瓦，万千瓦，马六甲海峡马六甲海峡55005500万千瓦，黄海有万千瓦，黄海有55005500万千瓦，芬迪湾万千瓦，芬迪湾20002000万千万千瓦等。深海大洋的潮汐能都不大，太平洋、大西洋和印度洋总瓦等。深海大洋的潮汐能都不大，太平洋、大西洋和印度洋总共只有潮汐能共只有潮汐能100100万千瓦，平均每平方公里仅万千瓦，平均每平方公里仅3 3瓦瓦。我国的潮汐能约有我国的潮汐能约有1.11.1亿千瓦，可利用装机容量约亿千瓦，可利用装机容量约35003500万千万千瓦（相当于瓦（相当于19801980年全国总发电量的年全国总发电量的1/31/3），每年可发电），每年可发电90

46、0900亿度。亿度。浙江、福建海岸线曲折，潮差较大，潮汐能占全国的浙江、福建海岸线曲折，潮差较大，潮汐能占全国的80%80%，浙江，浙江省的潮汐能蕴藏量约省的潮汐能蕴藏量约10001000万千瓦，钱塘江潮差约万千瓦，钱塘江潮差约8.98.9m m。潮汐能潮汐能潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作用产生的能量。潮汐能是由于地球和月球、太阳相互作用产生的能量。涨潮时涨潮时退潮时退潮时潮汐电站工作原理潮汐电站工作原理浙江温岭江厦潮汐电站全国第一、世界第三浙江温岭江厦潮汐电站全国第一、世界第三波浪能源波浪能源有人做过测试，海浪对海岸的冲击力每平方米可达有人做过测试，海浪对海岸的冲击力每平方米可达2020

47、3030t t，大大的可达的可达6060t t。巨大的海浪可以把巨大的海浪可以把1313t t重的岩石抛到重的岩石抛到2020m m高处，能把高处，能把17001700t t重的岩石翻转，能把万吨轮推到岸上去。据计算，海浪每重的岩石翻转，能把万吨轮推到岸上去。据计算，海浪每秒钟在秒钟在1 1平方公里的海面上就能产生平方公里的海面上就能产生2020万千瓦的能量，全世界波万千瓦的能量，全世界波浪能约为浪能约为1010100100亿千瓦（有的说为亿千瓦（有的说为20203030亿千瓦），波浪发电亿千瓦），波浪发电就是利用波浪的垂直运动来推动装有活塞的浮标，由活塞与浮就是利用波浪的垂直运动来推动装有活

48、塞的浮标，由活塞与浮标的相对运动所产生的压缩空气，就可以推动涡轮机发电了。标的相对运动所产生的压缩空气，就可以推动涡轮机发电了。19651965年，日本益田善雄研究成功小型波浪发电装置（为空气压年，日本益田善雄研究成功小型波浪发电装置（为空气压缩益田式波力发电机），其功率缩益田式波力发电机），其功率6060W W或或120120W W，已推广应用到航标，已推广应用到航标，灯塔和观测浮标上。灯塔和观测浮标上。1978 1978年，国际能源机构提出波能转换为电年，国际能源机构提出波能转换为电能的研究计划，美国、日本、英国、加拿大等国参加了这一计能的研究计划，美国、日本、英国、加拿大等国参加了这一计

49、划。日本将首先实施这项计划。英国已投资百万英镑研究波浪划。日本将首先实施这项计划。英国已投资百万英镑研究波浪能，计 划 建 成能，计 划 建 成 1 0 01 0 0 万 千 瓦 的 波 浪 发 电 站。万 千 瓦 的 波 浪 发 电 站。我国近海波浪能丰富，沿海平均波高在我国近海波浪能丰富，沿海平均波高在1 1m m左右，估计波浪左右，估计波浪能蕴藏量可达能蕴藏量可达1.51.5亿千瓦，可利用装机容量为亿千瓦，可利用装机容量为3000300050005000万千瓦，万千瓦，渤海湾、闽浙沿岸、珠江口外海和南海诸岛波高常在渤海湾、闽浙沿岸、珠江口外海和南海诸岛波高常在1 1m m以上，以上，平均

50、波能在平均波能在5 5kwkw/m/m以上。以上。海流能源海流能源海流是海水平方向的流动，其流速和流向都比较稳定。海流有海流是海水平方向的流动，其流速和流向都比较稳定。海流有由风引起的风海流，由水温、盐度变化引起的密度流，由潮汐由风引起的风海流，由水温、盐度变化引起的密度流，由潮汐引起的潮流，以及为流失海水补缺的补缺流。从层次上分，海引起的潮流，以及为流失海水补缺的补缺流。从层次上分，海流有表层流，还有表层以下的上层流、中层流、深层流和底层流有表层流，还有表层以下的上层流、中层流、深层流和底层流。表层流，主要是风总是朝着一个方向吹刮海面，迫使海水流。表层流，主要是风总是朝着一个方向吹刮海面，迫