1、第五章p生物质能转化技术p风能技术p海洋能技术p地热能技术p页岩油气技术 其他新能源技术生物质能转化技术25.1 生物质能生物质能 生物质能是指通过植物的光合作用而将太阳辐射能量以一种生物质形式储存在生物质内部的能源，也称为“绿色能源”，包括地球上所有动物、植物、微生物以及由这些生物产生的排泄物和代谢物所具有的全部能量。 生物质能的种类生物质能的种类 世界上生物质能种类繁多，包括农作物与农业有机残余物（秸秆、果核、玉米芯、蔗渣等）、木材与森林工业残余物（木屑、树枝、树叶、树根等）、动物排泄物、江河湖泊沉积物与水生植物（藻类等）、农副产品加工后的有机废物、油料作物（棉籽、马籽、油桐等）、城市生活
2、与工业有些废弃物（垃圾和食品、屠宰、制酒、造纸工业的排泄物等）等。生物质能转化技术35.1生物质能的开发价值生物质能的开发价值 生物质能号称世界第四大能源第四大能源。生物质能来源于太阳辐射能，是取之不尽用之不竭的可再生能源，据推算: 地球上每年由陆地植物储存的太阳辐射能有1.9171021J 海洋植物储存的太阳辐射能有9.211020J 相当于当今世界一年耗能总量的10倍多。 地球上的生物资源极为丰富，全世界陆地和海洋每年可产生1.71011t的植物。1kg绿色植物的发热量为1.67107J，因而生物质能每年产生的热量是极其可观的。 生物质能就是人类利用的主要能源，也是许多发展中国家目前最重要
3、的能源。全世界约有25亿人依靠生物质能取暖、烹饪和照明。科学开发利用生物质能既可获得干净无污染的新能源，又能利用城市垃圾和各类有机废物。生物质能转化技术45.15.1.1 直接燃烧法 生物质能的转换技术主要有三种：生物质能的转换技术主要有三种：直接燃料直接燃料、热化热化学转换学转换和和生物化学转换生物化学转换。（1 1）直接燃烧）直接燃烧 直接燃烧获取热量是最简单的方法，但转换效率很低，且污染环境。我国农村传统的烧柴灶热效率5%10%。大力推广节柴灶可使热效率提高到20%30%，省柴30%50%，是一种技术简单、易推广、效果明显的节能措施。目前研制的生物质压块燃料可以提高热效率并能减少污染。生
4、物质能转化技术55.15.1.2 生物化学转化（2 2）生物化学转化）生物化学转化 生物化学转化技术是通过微生物发酵方法将生物质能转换成液体或气体燃料。它包括生物质-沼气转换技术和生物质-乙醇转化技术。生物质生物质- -沼气转换技术沼气转换技术 20世纪90年代我国农村广泛推广和使用的“沼气”，就是通过这种生物转化技术得到的。有机物质在一定温度和隔绝空气的厌氧环境中，通过微生物-甲烷菌的发酵作用，产生以甲烷为主的可燃性混合气体（沼气）。产生沼气的原料是秸秆、杂草、垃圾和粪便等。甲烷菌有嗜热菌（45 60）、嗜温菌（30 45）、喜冷菌（0 30）三种。产生沼气的装置主要是沼气池。 生物质能转化
5、技术65.1沼气能的应用沼气能的应用沼气可用作优质燃料、动力能源、烘干、养殖等。产生沼气后的渣料还可用来种蘑菇，沼液、沼渣也是很好的有机肥料。沼气的开发，有利于农村燃料、肥料和饲料的解决，也有利于垃圾的无害化处理。更促进了农业生产系统的良性循环和农业生态平衡。5.1.2 生物化学转化沼气发电沼气发电生物质能转化技术75.1生物质生物质- -乙醇转换技术乙醇转换技术 生物质-乙醇转换技术是将生物原料在密闭容器内经高温干馏分解制造乙醇等干净的液体燃料。生物质-乙醇转换技术所用的原料有糖质、淀粉和纤维素等。 巴西采用甘蔗渣为原料，每年可生产乙醇120亿升，占其全国汽车燃料的62%，有800万辆汽车使
6、用掺22%酒精的汽油。我国用甜高粱杆为原料，增殖细胞技术三段锥形流化床转化技术已获成功，年产3000t的工业化装置即将建成。 生物质能转化技术为合理有效利用生物质能开拓了广阔前景，对生物质能的开发利用，是当代人类新能源技术革新的重要任务。5.1.2 生物化学转化生物质能转化技术85.1（3 3）热化学转换）热化学转换 生物质能的热化学转换是指在一定温度和条件下通过化学方法使生物质气化、炭化、热解和催化液化，生产燃料（气态、液态)和化学物质的技术。其方法有气化法、热分解法和有机溶剂提取法等。5.1.3 热化学转化风能技术95.25.2.1 风能的特点风能（风能（Wind EnergyWind E
7、nergy） 空气流动所形成的动能称为风能。风能是太阳能的一种转化形式。 由于太阳辐射造成地球表面各部分受热不均匀，引起大气层中压力分布不平衡，在水平气压梯度的作用下，空气沿水平方向运动形成风。 风能是可再生的清洁能源，储量大、分布广，但它的能量密度低（只有水能的1/800），并且不稳定。在一定的技术条件下，风能可作为一种重要的能源得到开发利用。风能利用是综合性的工程技术，通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。 据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为1300亿干瓦，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能技术105.25.2.
8、1 风能的特点能流密度：能流密度： 能流密度是在一定空间范围内，单位面积（如平方米）所能取得的或单位重量（如公斤）能源所能产生的某种能源的能量或功率。是评价能源的主要指标之一。风速为v的流动空气的动能： E=1/2mv2能量密度：P=1/2v3（风速越大、可获得风能P越大）风能技术115.25.2.1 风能的特点风能开发的原因：风能开发的原因： 1）经济驱动力化石能源的枯竭，经济最优化，能源产业升级。2）环境驱动力人们环保意识的增强3）社会驱动力可创造很多就业机会4）技术驱动力空气动力学的不断进步以及高强度、轻质材料的出现风能技术125.25.2.1 风能的特点优点：优点：风能为洁净的能量来源
9、。风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已低于其它发电机。风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源，很环保，很洁净。风力发电节能环保。风能技术135.25.2.1 风能的特点缺点：缺点：风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类，如美国堪萨斯州的松鸡在风车出现之后已渐渐消失。目前的解决方案是离岸发电，离岸发电价格较高但效率也高。在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时间；必须等待压缩空气等储能技术发展。风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。进行风力发
10、电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的地方来兴建。现在的风力发电还未成熟，还有相当发展空间。风能技术145.25.2.1 风能的特点限制和弊端：限制和弊端：风能利用存在一些限制及弊端1）风速不稳定，产生的能量大小不稳定；2）风能利用受地理位置限制严重；3）风能的转换效率低；4）风能是新型能源，相应的使用设备也不是很成熟。5）在地势比较开阔，障碍物较少的地方或地势较高的地方适合用风力发电。风能技术155.25.2.2 风能资源风能资源（风能资源（Wind ResourceWind Resource） 风能资源是指人类可利用的自然界的风能。又因为风能具有“周而复始，可以再生”的特点，
11、因此，又属于“可再生能源”。 风能资源在地球各地的分布主要取决于该地区的风速大小，其次与该地区上空空气密度有关。 风能资源受地形的影响较大，因为风的流动性大，风速时空变化复杂，特别是在地形复杂的地区，可能会出现这样的情况：在风能资源丰富区中，个别地方风能却很贫乏。风能技术165.25.2.2 风能资源全球陆上风速分布呈如下普遍规律：赤道地区风速普遍较小，基本都处于3m/s以下；南北回归线附近是全球风资源丰富地区，该区域风速普遍较高，基本都处于6-7m/s以上；沿海风速高于内陆。风能技术175.25.2.2 风能资源全球风速主要集中在以下几个区域：整个欧亚大陆，东亚、中亚、以及西亚阿拉伯半岛地区
12、；北非撒哈拉沙漠地区，南非；澳大利亚及新西兰岛屿；北美特别是美国大陆、南美中部、中美加勒比海地区。风能技术185.25.2.2 风能资源欧洲欧洲欧洲是世界风能利用最发达的地区，其风资源非常丰富。欧洲沿海地区风资源最为丰富，主要包括英国和冰岛沿海、西班牙、法国、德国和挪威的大西洋沿海，以及波罗的海沿海地区，其年平均风速可达9m/s以上。整个欧洲大陆，除了伊比利亚半岛中部、意大利北部、罗马尼亚和保加利亚等部分东南欧地区以及土耳其地区以外（该区域风速较小，在4至5m/s以下），其他大部分地区的风速都较大，基本在6至7m/s以上。风能技术195.25.2.2 风能资源 中亚地区：草原，大部分地区都在6
13、至7m/s.蕴含的风能十分丰富 阿拉伯半岛及其沿海：沙漠大部分地区部在6至7m/s 蒙古高原：风速能达到9m/s，但空气密度低，风功幸密度很低 南亚次大陆沿海：风速均在6至7m/s以上。气候复杂多变，不利于风能开发关亚洲亚洲 亚洲东部及其沿海地区：风速均在6至7m/s以上，甚至部分区域的风速甚至达到8到9m/s。地震台风海啸等自然灾部及共害较多，不利于风能开发风能技术205.25.2.2 风能资源非洲非洲 撒哈拉沙漠：沙漠及以北地区风速基本在6-7m/s以上沙漠以南风速较低，大部分地区均在5m/s以下，部分地区甚至不到3m/s，只有南非陆上风力资源较好，其风速可以达到7m/s 沿海：南部沿海风
14、速很大，达到8-9m/s以上中东部沿海风速也较大，达到6-7m/s，具有较大资源储量风能技术215.25.2.2 风能资源南美洲南美洲 阿根廷：全境均处于风资源丰富区，风速均在6m/s以上；其南部地区的风速甚至达到8至9m/s 巴西：东南部的高原地区风速在7m/s以上；安第斯山脉地区风速达到9m/s以上 沿海：东部沿海以及南部沿海地区的风速普遍达到8至9m/s澳洲澳洲 陆地：风速均在7m/s以上 沿海：风速都在8至9m/s风能技术225.25.2.2 风能资源我国风能资源分布我国风能资源分布根据全国风能详查和评价结果，我国陆上50m高度年平均风功率密度300瓦/平方米的风能资源理论储量为73亿
15、干瓦。风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带里。第一是三北（东北、华北、西北）地区丰富带；第二是沿海及其岛屿地丰富带。另外在一些地区由于湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富，成为内陆风能丰富地区。风能技术235.25.2.2 风能资源我国风能资源分布我国风能资源分布三北地区东北、华北、西北地区丰富带处于中高纬度，风能功率密度在200300瓦/mm以上，有的可达500瓦/m2以上如阿拉山口、达圾城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等、可利用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上沿海及岛屿沿海丰富带年有效风能功率密度在200瓦/m2以上，将风能功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风能功率密
16、度在500瓦/m2以上如台山、平潭、东山、南鹿、大陈、嵊泗、南凑、马祖、马公，东沙等，可利用小时数约在7000-8000小时内陆湖泊和特殊地形的影响，风能也较丰富如鄱阳湖附近较周围地区风能就大，湖南衡山、安徽的黄山、云南太华山等也较平地风能为大风能技术245.25.2.3 风能的应用与历史人类使用风能历史：人类使用风能历史：人类利用风能的历史可以追溯到公元前。古埃及、中国、古巴比伦是世界上最早利用风能的国家之一。公元前利用风力提水、灌溉、磨面、舂米，用风帆推动船舶前进。由于石油短缺，现代化帆船在近代得到了极大的重视。到了宋代更是中国应用风车的全盛时代，当时流行的垂直轴风车，一直沿用至今。风能技
17、术255.25.2.3 风能的应用与历史人类使用风能历史：人类使用风能历史：在蒸汽机发明以前，风能曾经作为重要的动力，用于船舶航行、提水饮用和灌溉、排水造田、磨面和锯木等。公元前3000年，古埃及人很早就已经学会了驾驶帆船，在尼罗河上驭风而行。风能技术265.25.2.3 风能的应用与历史人类使用风能历史：人类使用风能历史：立式风车是一种由风力驱动使轮轴旋转的机械，旋转的轮轴带动磨或水车，从而达到磨麦或取水灌溉的目的，它发明于宋代。风能技术275.25.2.3 风能的应用与历史人类使用风能历史：人类使用风能历史：1888年，美国人查尔斯布鲁斯（CharlesBrush）在克里夫兰建成第一座可以
18、发电的风力发电机。它高17米，使用了144个时片，发电能力为12千瓦。风能技术285.25.2.3 风能的应用与历史人类使用风能历史：人类使用风能历史：1891年，丹麦物理学家Poul La Cour发现，叶片较少但旋转较快的风力发电机效率高于叶片多但转速慢的风力发电机。应用这一原理，他设计建造了一座使用4个叶片、发电能力为25干瓦的风力发电机。这成为现代风力发电机的模本。风能技术295.25.2.3 风能的应用与历史人类使用风能历史：人类使用风能历史：1980年左右，商业风力发电机不断增大，发电能力50干瓦的发电机逐渐成为主流。北欧国家和美国的加利福尼亚风力发电市场迅速扩张。90年代之后，空
19、气污染和气候变化逐渐引起人们的注意，风力发电作为一种可持续清洁能源被许多政府加以推广，尤其是在欧洲。现在德国、丹麦和西班牙成为全球风能业的三巨头，仅丹麦的风力发电机制造商，便控制了全球风力发电机近40%的市场份额。但是，风能也有着很大的隐患，比如影响鸟类的迁徙、影响水的循环等等，正所谓有利有弊。风能技术305.25.2.3 风能的应用与历史现代风能的主要四大应用现代风能的主要四大应用风力发电风力提水风帆助航风力制热风能技术315.25.2.3 风能的应用与历史风力发电风力发电风力发电原理：风力发电原理：把风的动能转化为机械能，再把机械能转化为电力动能，这就是风力发电。利用风力带动风车叶片旋转，
20、再透过增速机将旋转的的速度提升，来促使发电机发电。风能技术325.25.2.3 风能的应用与历史风力制热风力制热风力制热原理：风力制热原理：风吹动风车使风车转动，通过传动装置使风能转化为机械能，带动转子上的叶片转动，使水与叶片、桶内壁发生摩擦、撞击产生热量。风能技术335.25.2.3 风能的应用与历史风力提水风力提水一类是高扬程小流量的风力提水机，它与活塞泵配合提取深井地下水，主要用于草原、牧区，为人畜提供饮水。另一类是低扬程大流量的风力提水机，它与螺旋泵相配，提取河水，湖水主要用于农田灌溉、水产养殖或海水制盐。风力提水机在我国用途广阔，如“黄淮河平原的盐碱改造工程”就大规模采用风力提水机来
21、改良土壤。风能技术345.25.2.3 风能的应用与历史风力助航风力助航风力助航的原理风力助航的原理总的受力=水动力+空气动力+扰动1.水动力是水作用在船体上的力2.空气动力是风作用在帆上的力，扰动是依赖于海况的风、浪和气流的波动力当帆船如图1所示顺 风 行 驶 时 。 由“流速增加，压强降低”的伯努利原理知道，当空气向一个方向流动时，它向侧面作用的力就要相对减小。如图2所示，船正是在风的静压力推动下前进的。帆所受静压力的产生，主要是帆具有像机翼一样的弧形。图3为当气流通过帆或机示意图海洋能技术355.3 海洋能是蕴藏在海洋中的可再生能源。海洋占地球面积的海洋能是蕴藏在海洋中的可再生能源。海洋
22、占地球面积的71%71%，却集中了地球上，却集中了地球上97%97%的水量。太阳到达地球的能量，大部分的水量。太阳到达地球的能量，大部分落在海洋的上空中和海水中，部分转化为各种形式海洋能。落在海洋的上空中和海水中，部分转化为各种形式海洋能。 海洋能是海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、潮流能和海流潮汐能、波浪能、温差能、盐差能、潮流能和海流能等不同的能源形态能等不同的能源形态。其中，温差能是热能，潮汐、波浪、海流。其中，温差能是热能，潮汐、波浪、海流都是机械能，海水盐度差是化学能。这些能量以潮汐、波浪、温都是机械能，海水盐度差是化学能。这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中
23、。度差、海流等形式存在于海洋之中。 海洋能技术是将海洋能技术是将海洋能转换成电能或机械能海洋能转换成电能或机械能的技术。的技术。海洋能技术365.35.3.1 潮汐能潮汐能潮汐能：潮汐能指在涨潮和落潮过程中产生的潮汐能指在涨潮和落潮过程中产生的势能势能。潮汐。潮汐能的强度和潮头数量和落差有关。通常潮头落差大于能的强度和潮头数量和落差有关。通常潮头落差大于3m的的潮汐就具有产能利用价值。潮汐能主要用于发电潮汐就具有产能利用价值。潮汐能主要用于发电。海洋能技术375.35.3.1 潮汐能潮汐发电的原理潮汐发电的原理利用高低潮位的落差带动水轮机转动理：通过水库涨潮时将海水储存在水库内，以势能的形式保
24、存，在落潮时放出海水，推动水轮机旋转，带动发电机发电。与河水相比，蓄积的海水落差不大，但流量较大，并且呈间歇性，从而潮汐发电的水轮机结构要适合低水头、大流量的特点。海洋能技术385.35.3.1 潮汐能潮汐发电潮汐发电潮汐发电是水力发电的一种。在有条件的海湾或感潮口建筑堤坝、闸门和厂房，围成水库，水库水位与外海潮位之间形成一定的潮差（即工作水头），从而可驱动水轮发电机组发电。与潮汐发电相关的技术进步极为迅速，已开发出多种将潮汐能转变为机械能的机械设备，如螺旋浆式水轮机、轴流式水轮机、开敞环流式水轮机等，日本甚至开始利用人造卫星提供潮流信息资料。利用潮汐发电日趋成熟，已进入实用阶段。海洋能技术3
25、95.35.3.1 潮汐能世界主要潮汐电站世界主要潮汐电站海洋能技术405.35.3.2 海水动能（1 1）波浪能）波浪能波浪能指蕴藏在海面波浪中的动能和势能。波浪能主要用于发电，同时也可用于输送和抽运水、供暖、海水脱盐和制造氢气。海洋能技术415.35.3.2 海水动能（2 2）海流能）海流能海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的海洋能。水下风车发电机水下风车发电机海洋能技术425.35.3.2 海水动能（3 3）海风能）海风能近海风能是风能地球表面大量空气流动所产生的动能。在海洋上，风力比陆地
26、上更加强劲，方向也更加单一，据专家估测，一台同样功率的海洋风电机在一年内的产电量，能比陆地风电机提高70%。海洋能技术435.35.3.3 海水温差能海水温差能海水温差能是指涵养表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重要形式。低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，而储存着温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比。 优点：取之不尽用之不竭不受潮汐和海浪的影响属于自然能源，不会造成环境污染有利于提高海洋渔业产量海洋能技术445.35.3.3 海水温差能海水温差能的应用海水温差能的应用海水淡化 开式循环和混合式循环系统本身就是一个海水淡化器，开式循环的冷凝水和混合式循环蒸发器的冷凝
27、水就是淡水，可供人们饮用或农业利用。美国太平洋高技术研究国际中心设计了一个多功能的MW级OTEC系统，除发电以外，佑计每天可产淡水4750m3，足够2万人使用。制冷和空调 排放的深层冷海水一方面可以用来冷凝淡水，还可以用于冷水空调系统中。运行费用仅为常规空调的25%。海水养殖 深海冷水含有丰富的氮、磷、硅等营养盐类，十分有利于海水养殖。据计算，一座4万kW的OTEC电站，其深海水流量约800m3/s。这些海水每年可输送约8000吨的氮到海洋表层，能增产8万吨干海藻或800吨鱼。热带农业 夏威夷大学首先提出把冷海水用于农业的想法。在地下埋一排冷水管，创造出热带地区没有的低温气候环境。此系统由于大
28、气中的水分子在管子表面上的冷凝还可以产生滴灌效果。经过几年的研究，商业开发人员已建起一个占地4100m2的试验点。海洋能技术455.35.3.4 海水盐差能盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。海洋能技术465.35.3.4 海水盐差能 发电原理发电原理 当把两种浓度不同的盐溶液倒在同一容器中时，那么浓溶液中的盐类离子就会自发地向稀溶中扩散，直到两者浓度相等为止。所以，盐差能发电，就是利用两种含盐浓度不同的海水化学电位
29、差能，并将其转换为有效电能。在17时，如果有1摩尔盐类从浓溶液中扩散到稀溶液中去 ， 就 会 释 放 出5500焦的能量。海洋能技术475.35.3.4 海水盐差能 其基本方式是将不同盐浓度的海水之间的化学电位差能转换成水的势能，再利用水轮机发电，具体主要有渗透压式、蒸汽压式和机械一化学式等，其中渗透压式方案最受重视。1.1.渗透压法渗透压法 将一层半渗透膜放在不同盐度的两种海水之间，通过这个膜会产生一个压力梯度，迫使水从盐度低的一侧通过膜向盐度高的一侧渗透，从而稀释高盐度的水，直到膜两侧水的盐度相等为止。此压力称为渗透压，它与海水的盐浓度及温度有关。目前提出的渗透压式盐差能转换方法主要有水压
30、塔渗压系统和强力渗压系统两种。海洋能技术485.35.3.4 海水盐差能2.2.太阳能盐水池太阳能盐水池 此方法不利用渗透式，吸收阳光到达盐水池塘底部的热量。以淡水和盐水之间的密度差异和自然对流的影响，其中日晒造成的“热对流现象”阻止热上升，而达到吸热和储热的效果。太阳能盐水池，在理论上也可以用来产生渗透功率，如果从太阳能热蒸发被用来创建一个盐度梯度，在此盐度梯度的势能利用直接使用上述前三种方法之一，如电析方法。最新进展最新进展 StatkraftStatkraft公司从公司从19971997年开始研究盐差能利用装置，年开始研究盐差能利用装置，20032003年建成世界上第一个专门研究盐差能的
31、实验室，年建成世界上第一个专门研究盐差能的实验室，20082008年设计并年设计并建设一座功率为建设一座功率为24kW24kW的盐差能发电站。的盐差能发电站。地热能技术495.4地热能地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量，地热能是可再生资源，利用地下热能为人类服务就是地热能利用。地热能利用可分为发电利用和直接利用发电利用和直接利用，一般用高于150的地热流体发电，中低温地热资源直接利用。根据地热流体的具体温度，利用又有所不同。20502050：沐浴，水产养殖、饲养牲沐浴，水产养殖、饲养牲畜、土壤加温、脱水加工；畜、土壤加温、脱水
32、加工；5010050100：供暖，温室、家庭用热供暖，温室、家庭用热水、工业干燥；水、工业干燥；100150100150：双循环发电，供暖、制双循环发电，供暖、制冷、工业干燥、脱水加工、回收盐冷、工业干燥、脱水加工、回收盐类、罐头食品；类、罐头食品；150200150200；双循环发电、制冷、工双循环发电、制冷、工业干燥、工业热加工；业干燥、工业热加工；200400200400：直接发电及综合利用。直接发电及综合利用。地热能技术505.4地热分布地热分布1.环太平详地热带2.大西洋洋中脊型地热带3.红海亚丁湾东非裂谷型地热带4.地中海一喜马拉雅缝合线型地热带地热能技术515.45.4.1 发电
33、利用地热发电地热发电地热能技术525.45.4.1 发电利用地热发电蒸汽型背压式汽轮机发电凝汽式汽轮机发电热水型闪蒸地热发电单级闪蒸两级闪蒸全流法双循环地热发电单级双循环两级双循环闪蒸双循环联合海洋能技术535.4（1 1）蒸汽型地热发电）蒸汽型地热发电背压式汽轮机发电系统背压式汽轮机发电系统首先把干蒸汽从蒸汽井中引出，先加以净化，然后就可把蒸汽通人汽轮机做功，驱动发电机发电。做功后的蒸汽，可直接排入大气；也可用于工业生产中的加热过程。应用：这种系统大多用于地热蒸汽中不凝结气体含熏很高的场合，或青综舍利用于工农亚生产和生活的场合。5.4.1 发电利用海洋能技术545.4（1 1）蒸汽型地热发电
34、）蒸汽型地热发电凝汽式汽轮机发电系统在该系统中，由于蒸汽在汽轮机中能膨胀到很低的压力，因而能做出更多的功。做功后的蒸汽排入混合式凝汽器，并在其中被循环水泵打入冷却水所冷却而凝结成水，然后排走。5.4.1 发电利用海洋能技术555.4（2 2）热水型地热发电）热水型地热发电5.4.1 发电利用 热水型地热发电是地热发电的主要方式。目前热水型地热电站有两种循环系统：闪蒸系统。闪蒸系统。当高压热水从热水井中抽至地面，于压力降低部分热水会沸腾并“闪蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽轮机做功；而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注入地层。双循环系统。双循环系统。地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低
35、沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸汽。蒸汽进人汽轮机做功使之沸腾而产生蒸汽后进入凝汽器，再通过热交换器而完成发电循环。地热水则从热交换器回注入地层。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。海洋能技术565.4（2 2）热水型地热发电）热水型地热发电5.4.1 发电利用闪蒸法地热发电原理闪蒸法地热发电原理将地热井口来的地热水先送到闪蒸器中进行降压闪蒸（或称扩容）使其产生部分蒸汽，再引入到常规汽轮机做功发电。汽轮机排出的蒸汽在混合式蒸汽器内冷凝成水，送往冷却塔，分离器中剩下的含盐水排人环境或打入地下，或引入第二级低压闪蒸分离器中
36、，分离出的低压蒸汽再引入汽轮机做功。用这种方法产生蒸汽来发电就叫作闪蒸法地热发电。海洋能技术575.4（2 2）热水型地热发电）热水型地热发电5.4.1 发电利用双循环系统地热发电原理双循环系统地热发电原理通过热交换器利用地下热水来加热某种沸点的工质，使之变为蒸汽，然后以此蒸汽去推动汽轮机，并带动发电机发电。因此，在此种发电系统中，采用两种流体：一种是采用地熟流体作为热源，它在蒸汽发生器中被冷却后排入环境或打入地下；另一种是采用低沸点工质流体（如氟利昂、异戊烷、异丁烷、正丁烷等）作为一种工作介质，这种工质在蒸汽发生器内由于吸收了地热水放出的热量而汽化，产生的低沸点工质蒸汽送入汽轮机发电机组。做
37、完功后的蒸汽，由汽轮机排出并在冷凝器冷凝成液体，然后经循环泵打回蒸汽发生器再循环工作。海洋能技术585.4（2 2）热水型地热发电）热水型地热发电5.4.1 发电利用双循环系统地热发电原理双循环系统地热发电原理海洋能技术595.45.4.2 直接利用 直接向生产工艺流程供热，如蒸煮纸浆、蒸发海水制盐、海水淡化、各类原材料和产品烘干食品和食糖精制、石油精炼、生产重水、制冷和空调等。 向生活设施供热，如地热采吸以及地热温室栽培等。 农业用热，如土壤加温以及利用某些热水的肥效等。 提取某些地热流体或热卤水中的矿物原料。页岩油气技术605.5页岩油气页岩油气 特指赋存于页岩中的非常规油气，页岩气是位于
38、暗色泥页岩以吸附或游离状态为主要存在方式的天然气聚集。稠油，油砂，油页岩，致密砂岩油层煤层气，页岩气，致密砂岩，生物气，甲烷水合物非常规油气非常规油气页岩油气技术615.5储量及分布储量及分布 2013年美国能源信息署发布了全球页岩气评价报告，包括美国在内的42个国家页岩气技术可采资源量为206.56万亿立方米，主要分布在北美洲、亚太地区、南美、中东和北非地区。中国位居全球页岩气技术可采资源量第一，分布区域有上扬子及滇黔桂区、华北及东北区、中下扬子及东南区、西北区。中国（36万亿立方米，约占20%）、美国（24万亿立方米，约占13%）、阿根廷、墨西哥和南非页岩油气技术625.5发展历史发展历史
39、 页岩气的开采发端于美国，此后美国在页岩气的勘探、开采以及商业化应用上走在了全球的前列。1821年，美国纽约州弗里多尼亚天然气矿井中首次开采出页岩气，到今天，页岩气的开采已经有近2个世纪的时间。上世纪30年代，水平钻探技术应用于页岩气开采中， 1947年，美国泛美石油股份公司在页岩气气井中第一次使用压裂法，成为以后页岩气开采最常用的方法。 加拿大作为美国的近邻，发挥地理优势和资源优势，较成功的进行了页岩气的勘探与开发，成为继美国之后第二个成功开发出页岩气的国家。 2012年9月24日，中国首个页岩油气产能建设项目中石化梁平页岩油气勘探开发及产能建设示范区8个钻井平台全面开钻。页岩油气技术635.5页岩油气的开发技术页岩油气的开发技术 页岩油气开发技术水力压裂技术清水压裂技术重复压裂技术水里喷射压裂技术多级压裂技术同步压裂技术水平井钻井
