1、能量有效利用能量有效利用刘刘 亮亮E-mail： 课程简介课程简介 介绍各种形式能量(能源)转换和利用的基本原理及方法，重点讲述能量利用过程中的数量和质量分析，以及实际应用过程中的节能分析。相关课程：能源管理、能源开发与利用、节能原理与技术、热能转换与利用主要内容：主要内容：一、概述（各种能量利用形式及其原理）二、能量有效利用基础 三、能量的数量分析 四、能量的质量分析火用分析40学时：学时：30理论学时，理论学时，10实验学时。实验学时。1-14周周考核方式：平时成绩考核方式：平时成绩30%，闭卷考试，闭卷考试70%第一章第一章 概述概述第一节：能源与社会发展第一节：能源与社会发展 能源是整
2、个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。今天，国际能源安全已上升到了国家的高度，各国都制定了以能源供应安全能源全为核心的能源政策。一、能源在人类社会的发展中占据着重要地位一、能源在人类社会的发展中占据着重要地位二、能源科学技术的每一次重大突破，都引起生产技术的革命二、能源科学技术的每一次重大突破，都引起生产技术的革命能源发展经历的三个时期：A、柴草时期：火的发现18世纪产业革命，用于烧制陶瓷和冶炼金属；B、煤炭时期：13世纪开采，18世纪中大规模开采，1769年瓦特发明蒸 汽机，产生第一次产业革命；C、石油时期：20世纪60年代超过煤
3、。人类社会发展的四大支柱产业之一。三次重大突破：A、发明蒸汽机，产生第一次产业革命；B、19世纪70年代电力发明使人们的生产活动进入电气时期；C、20世纪5060年代转向油、气为主。可以预见的第四次变革时期核电时期一种新型能源的大量推广使用，推动经济的巨大发展。多次能源危机 1973年能源危机-原因 阿拉伯国家，他们因不满西方国家支持以色列而采取石油禁运。1979年能源危机-原因 伊朗革命爆发。1990年石油价格暴涨-原因 波斯湾战争。2005石油价格上扬-原因 供需关系失调。几次能源战争 1973-1974第四次中东战争 后果:至少使全球经济倒退2年 1979-1980的两伊战争 后果:美国
4、GDP增长率5.6%降到3.2%，1990年的海湾战争，彻底的石油战争 2006年的俄乌油气之争 后果:直接影响中国能源战略安全 预计到了2015和2020年，中国石油净进口率将达到57.4%和59.7，超过了石油安全的极限.如果真的发动战争，美国与一些西方国家很有可能会以能源来打击中国。一旦在能源上发生问题，又必将对经济发展产生不良的影响。1981年 0.2%的负增长 任何工农业的生产都离不开能源，他们对能源的需要量不仅表现在生产中直接消秏掉的能源，还包括生产设备本身及原材料在生产过程中间接消耗的能源，因此每个国家的国民经济发展与能源消费量之间有着密切的联系。三、三、能源与经济增长关系能源与
5、经济增长关系地区指标195019751976200020012030发达国家一次能源年增长率%，n4.52.22.91.62.0经济年增长率%，m4.82.83.81.82.5n/m0.940.790.760.890.80发展中国家一次能源年增长率%，n8.64.45.92.94.0经济年增长率%，m6.03.65.22.63.6n/m1.431.121.131.121.11上表呈现两上表呈现两个特点：个特点：能源消费量基本随经济的发展而不断增增长能源消费量的增长与经济增长之间存在着依赖关系依赖关系对2中所述这种依赖关系一般用能源消耗弹性能源消耗弹性系数系数来表示年能源消耗增长率能源消秏弹性系
6、数年经济增长率能源消耗能源消耗弹性系数弹性系数含义：含义：1）=1 能源消费与国民经济增长同步2）1 能源消费增长比国民经济增长快，以较大的能源消费增长满足较小的经济增长3）1 能源消费增长比与国民经济增长慢 可预测远期能源的增长速度以预测远期能源的需求量。但不能离开具体经济技术条件简单的外推。经济结构；科学技术与能源管理水平；受人民生活水平等因素的影响。四、能源结构（四、能源结构（可幷于与第二章可幷于与第二章）能源生产结构：各种能源的生产量在整个能源工业总产量中所占的比重能源消费结构：国民经济各部门所消费的各种能源量占总消费量的比重国 别种 类石 油天然气煤 炭水 力核 能中国(1996年)
7、美国(1996年)日本(1996年)17.51.675.05.50.439.126.724.21.48.653.811.917.61.515.3世界平均(1996年)39.523.526.92.67.4预测中国(2020年)19.69.061.37.32.9世界能源消费结构 能源消费结构反映一个国家的技术水平和生活水平；从能源结构的变化可以看出一个国家的发展情况对比不同国家的工业与民用能源，电能与其他能源的使用情况项目项目原煤原煤石油石油天然气天然气电力电力能源合计能源合计一次能源总产一次能源总产量量79254.0二次能源火电二次能源火电量量各部门消耗总各部门消耗总量量1.工业部门重工业部门电
8、力热力部门轻工业部门2交通部门3农林部门4电子通讯5建筑部门6商业部门其他部门7敏作用能源结构表能源结构表能源平衡表能源平衡表反映能源的收支平衡及供销平衡情况能源收支平衡关系：能源消费量=总产量库存变化进出口量 =实际消费量+损耗量常用换算：7000kal=29300kJ，1kg标煤1kg原煤0.714kg标煤；1kg原油1.429kg标煤1m3天然气1.214kg标煤水电按发同样电量平均火电耗煤折算,目前按发电单位标煤消耗为0.404kg/(kw.h)当计入电能产量和消费后，产电燃料消耗不重复计算第二节：能源及其分类第二节：能源及其分类究竟什么是“能源”呢？关于能源的定义，目前约有20种！科
9、学技术百科全书-能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源；大英百科全书-能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量；日本大百科全书-在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源；我国能源百科全书说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。能源的分类 据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。主要有以下七种分法：
10、A、来自地球以外的太阳能，如太阳辐射能、煤、石油、天然气、水能、风能、雷电等；B、来自地球本身，如地热能、原子核能；C、来自地球与月球、太阳等天体相互作用产生的能量如潮汐能。1.按按来源分类：来源分类：2.按按其加工程度分类其加工程度分类：A、一次能源，指天然能源，包括常规能源（可再生能源如水能，非再生能源如煤炭、石油、天然气），新能源（可再生能源如太阳能、风能、生物质能，非再生能源如核聚变能,油页岩、油沙）；B、二次能源如煤制品、石油制品、电力、氢能、蒸气等。3.按能源性质分按能源性质分A、有燃料型能源（煤炭、石油、天然气、泥炭、木材）B、非燃料型能源（水能、风能、地热能、海洋能）4.根据能
11、否造成污染分根据能否造成污染分A、非清洁能源，包括煤炭、石油等B、清洁能源，污染型能源，包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等。5.据能源使用的类型分据能源使用的类型分A、常规能源和新型能源。利用技术上成熟，使用比较普遍的能源叫做常规能源。包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源B、新近利用或正在着手开发的能源叫做新型能源。包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能以及用于核能发电的核燃料等能源。6.按能源的形态特征分按能源的形态特征分或转换与应用的层次对它进行分类。世界能源委员会推荐的能源类型分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风
12、能、核能、海洋能和地热能。其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。7.再生能源和非再生能源再生能源和非再生能源A、凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为再生能源。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等）；B、非再生能源煤（石油和天然气等）。地热能基本上是非再生能源，但从地球内部巨大的蕴藏量来看，又具有再生的性质。8.商品能源和非商品能源商品能源和非商品能源第三节：各种能源形式及其利用原理第三节：各种能源形式及其利用原理人类使用最为广泛的能量形式，85%90%1.燃料化学能燃料化学能最主要的常规能源 煤、石油、天然气，90%。各自开采年限：200年，50年，50-100年利
13、用形式：a.热机做功 b.主要的化工原料资源情况优缺点：2.太阳能太阳能最丰富、最有潜力的新能源最丰富、最有潜力的新能源 数量巨大：约有20亿分之1到达地球，到达地表47%，达81万亿kw，陆地17万亿kw。年接受量1018kw.h，地球全部化石燃料的十倍，全世界年能耗量的3万倍。美国，以色列，德国等。资源特点及开发利用情况 第一阶段（19001920年）1902 1908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质 第二阶段（19201945年）矿物燃料的大量开发利用和第二次世界大战，致其低谷 第三阶段（19451965年）平板集热器，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的
14、研究取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。第四阶段（19651973年）技术成熟，投资大，停滞 第五阶段（19731980年）太阳热水器、太阳电池等产品开始实现商业化，研究深入，热潮。第六阶段（19801992年）研究继续，投资减少 第七阶段（1992年至今）与环境保护结合在 一起，走出低谷 第八阶段（未来）解决光伏板并网、贮存难问题。我国太阳能开发现状我国太阳能开发现状目前，我国太阳能产业规模已位居世界第一，是全球太阳能热水器生产量和使用量最大的国家和重要的太阳能光伏电池生产国。成熟太阳能产品有两项：太阳能光伏发电系统和太阳能热水系统。
15、政策保障：中国可再生能源法的颁布和实施；机遇：京都议定书的签定，环保政策的出台和对国际的 承诺；市场：西部大开发；原油价格的上涨，中国能源战略的调整，使得政府加大对可再生能源发展的支持力度，所有这些都为中国太阳能利用产业的发展带来极大的机会。从2010年2020年水电将达到3亿千瓦，风电装机和生物质发电目标都是3000万千瓦，太阳能发电达到180万千瓦；燃料乙醇和生物柴油年生产能力分别达到1000万吨和200万吨；沼气年利用量达到443亿立方米。光-热转换低温利用（800）主要有高温太阳炉等。光-热-电转换光-电转换：利用光伏效应将太阳辐射能直接转换为电能光-化学转换：利用太阳辐射能直接分解水
16、制氢的光化学转换方式利用形式：利用形式：被动式太阳房.光热利用光热利用-太阳房太阳房主动太阳房主动太阳房：用集热器、储热装置、管道、风机、水泵等设备，“主动”收集、储存和输配太阳能法国绿色建筑设计德国节能住宅光伏建筑一体化光伏建筑一体化荷兰某大学图书馆英国绿色住宅示范房.光热利用光热利用-热水系统热水系统.光热利用光热利用-制冷制冷直接以太阳能热辐射为驱动能源，主要有吸收式制冷，吸附式制冷和喷射式制冷。以太阳能产生的机械能为驱动能源，主要有压缩式制冷，光电式制冷和热电式制冷。这里简单介绍太阳能吸收式制冷系统和太阳能固体吸附式制冷系统。太阳能固体吸附式制冷太阳能固体吸附式制冷太阳能吸收式制冷太阳
17、能吸收式制冷.光热利用光热利用太阳能热发电系统包括：集热系统、热传输系统、蓄热与热交换系统、汽轮机发电系统.光电利用光电利用优缺点优点：a.普遍：没有地域的限制，且无须开采和运输。b.无害：这一点是极其宝贵的。c.巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。d长久：氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。缺点a.分散性：总量尽管很大，但是能流密度很低。往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。b.不稳定性：蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。c.效率低和成本高：目前太阳
18、能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。资源特点及利用情况3.核能核能 世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等，世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量；一座100万千瓦的大型烧煤电站，每年需原煤300400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于每天8列火车，还要运走4000万吨灰渣。1kg铀235裂变可放出69.51010kj热量，即便只用10%，也已相当于2400
19、吨标煤发热量。核聚变：1g氘聚变能量是1g普化燃料的100万倍。1吨水中有140g重水，1桶水中重水含有能量相当于400桶石油资源特点及利用情况3.核能核能 世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等，世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是矿石燃料的十多万倍。1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量；一座100万千瓦的大型烧煤电站，每年需原煤300400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于每天8列火车，还要运走4000万吨灰渣。1kg铀235裂变可放出69.51010kj热量，即便只用10%，也已相当于2400吨标煤发热量。核聚变：
20、1g氘聚变能量是1g普化燃料的100万倍。1吨水中有140g重水，1桶水中重水含有能量相当于400桶石油美国核电站美国核电站法国核电站法国核电站大亚湾核电站大亚湾核电站俄罗斯核电站俄罗斯核电站 世界世界核电发展核电发展历历程程:实验示范阶段:1954-1965,共有38个机组，早期原型反应堆高速发展阶段:1966-1980由于石油危机，核电得以高速发展，共有242个机组。日本核发电增加了21.8倍滞缓发展阶段：1981-2000。石油危机；三哩岛和切尔诺贝利事故；担心核武器扩散；核电事故；高放射污染复苏阶段:21世纪以来。能源紧张；CO2排放；核电运行业绩（第三代核电）世界世界核电现状核电现状
21、 全球能源的快速增长以及人们对气候变化的关心等因素突出了核能的优势，在过去的20年里得到了快速的发展。全世界正在运行的核动力堆超过440座，总装机容量超过387千兆瓦，其中法国核电占其国内总电力的74.6%，比利时56.8%，瑞典39%，日本33.8%，德国30.6%，英国22%，美国20%，俄罗斯为16%，中国1.1%。上述运行的核电站中，美国103座，法国59座，日本和俄罗斯也都在30座以上。目前世界上只有11个国家在兴建核电站。除印度的8座核电站之外，依次是俄罗斯正在兴建4座、我国3座、乌克兰和保加利亚各2座。再加上阿根廷、芬兰、日本、罗马尼亚、巴基斯坦和伊朗，这些正在建设的核电站建成后
22、预计世界核能发电总量达到21811兆瓦。历史事故：历史事故：1 986 年1月6 日：美国俄克拉荷马一座核电站爆炸，结果造成一名工人死亡，100 人住院。1986 年4月26 日：前苏联切尔诺贝利核电站发生大爆炸，其放射性云团直抵西欧，造成约八千人死于辐射导致的各种疾病。10倍：绿色和平组织称切尔诺贝利核泄漏危害被低估10倍；800年：专家称消除切尔诺贝利核泄事故漏后遗症需800年；9.3万人：20年前的切尔诺贝利核电站事故造成致癌死亡人数约为9.3万人左右；27万人：27万人因切尔诺贝利核泄漏事故患上癌症，其中致死9.3万人；34万人：核泄漏事故发生后，前苏联立即疏散了11万多人，随后数年，
23、又从污染严重地区搬迁了23万人，前后共疏散34万余人；20亿人：建立在白俄罗斯国家科学院研究成果上的报告说，全球共有20亿人口受切尔诺贝利事故影响。我国我国核电发展核电发展历程及现状历程及现状 我国核电在世界核电发展的大背景下也经历了从冷到热的转变，主要为核能研究阶段、技术起步阶段、黄金复苏阶段。目前已建成6个电站，共131个机组，秦山一期、秦山二期、三期，大亚湾、岭澳一期、田湾一期；在建的10座。我国已成为世界在建核电机组规模最大的国家。我国核电发展的中长期发展目标：2020年核电总装机规模达到7000万千瓦，核电装机占电力总装机的4.6%，核发电量将占总电量的7.0%左右。2030年达到2
24、亿千瓦，核电装机占电力总装机的10%，核发电量占总电量的15%。2050年达到4亿千瓦，核电装机占电力总装机的16%，核发电量占总发电量的比重为24%。裂变聚变热量冷却蒸汽发电利用形式：裂变产生的放射性物质裂变产生的放射性物质90滞留于燃料滞留于燃料芯块中密封的燃料包壳芯块中密封的燃料包壳坚固的压力容器和密闭的回路系统能承坚固的压力容器和密闭的回路系统能承受内压的安全壳受内压的安全壳 四重屏障反应堆的合理结构应该是：核燃料+慢化剂+热载体+控制设施+防护装置优缺点：优点：a.清洁无成空气污染；b.铀燃料，暂时没有其他的用途；c.运输与储存都很方便；d.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，
25、发电成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。缺点：a.核废料，或是已用核燃料，虽然所占体积不大，但因具有放射线，故必须慎重处理，且需面对相当大的政治困扰；b.核发电厂热效率较低，故核能电厂的热污染较严重；c.核能电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高；d.核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转；e.兴建核电厂较易引发政治歧见纷争；f.核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。资源特点及利用情况4.地热能地热能 地心距地表6370km，4500，地壳厚度2650km，温度在2001000，2030/km 在地层10km范围内
26、的出储热量有10.51023kJ，约为煤储量的2000倍 资源类型热水型，50200，约占29.5%蒸汽型，3.5MPa，250，约占,0.5%热岩，约6km深处，200，约占30%熔岩，火山喷发地心岩浆，2000 以上，约占40%中国华北平原某一个钻井钻到1000米时，温度为46.8；钻到2100米时，温度升高到84.5。另一钻井，深达5000米，井底温度为180 环太平洋地热带、地中海喜马拉雅地热带、大西洋中脊地热带、红海一亚丁湾一东非裂谷地热带 中国、冰岛、美国、日本、菲律宾。美国地热资源最为丰富项目增长最快，地热发电已占菲律宾电力供应的19%。近十年来，我国地热资源每年以12%速度增加
27、，高于世界平均水平，尤其是中国低温的直接利用，居世界首位。西藏地热蕴藏量居中国首位，各种地热显示几乎遍及全区，有700多处，绝大部分地表泉水温度超过80。几大著名地热田盖瑟斯地热田：全球地热田之冠。储集层蒸汽温度最高达280。1988年，该地热田电厂的总装机容量达到204.3万千瓦菲律宾地热田：地热田中的后来居上者。21世纪以来，更是接近200万千瓦，仅次于美国，居世界第二。新西兰怀拉基地热田，它是世界上第一个成功开发的大型热水田，该地热田热水温度最高达到265拉德瑞罗地热田：世界地热发电的先驱，最高温度为310。拉德瑞罗地热电厂的总装机容量为38.06万千瓦，名列世界第四。冰岛地热田，冰岛地
28、热田，630128，260-38O 利用形式利用形式.地热发电：多用于200-350。.地热直接利用（较理想的方式）地热采暖、供热和供热水地热热泵地热在各行业中的应用a.纺织、印染、制革、造纸b.食品加工业c.农业浴疗观光地热发电：高温高压水-闪蒸中温水-低沸点工质发电 蒸汽型-直接供汽轮机发电 干热岩-注入高压水人造地热能人造地热能 人造地热能是为了解决全球暖化对于干净能源的大量需求的一种新方法，最初概念70年代已提出，采用深度钻孔技术于任何地方钻至靠近地底熔岩附近300度以上的区域，至少钻2井，一井注入热水，一井收回地热蒸气发电，如果成本允许钻更多回收井可减少散失蒸气。深达5公里以上，要通
29、过坚硬花岗岩地壳，钻头成本太大，而地底状况难以掌握有可能钻出水汽不能流通的废井，加上地热在大众媒体关注不如太阳能和风力高，停于实验阶段。水热钻机、等离子钻机的概念提出，钻井成本有望大幅下降，届时地热能不受位置和气候影响能提供24小时稳定基载电量的特性，建设时间、成本和大众疑虑又远低于核能；很有望成为最具竞争力绿色能源和全球暖化的解救方案。优缺点：优缺点：优点：清洁，分布广，热流密度大，使用方便，参数稳定，不受天气状况影响。缺点：地热蒸汽的温度和压力都不如火力发电高，因此地热利用率低，以致冷却水用量多于普通电站，热污染严重。地热属于再生比较慢的一种资源。地热蒸汽产区只能利用一段时间，其长短难于估
30、计，可能在303000a之间。由于取用的水多于回注的水，利用地热发电，最后可能会引起地面沉降，这一点须加以注意.从冷却塔派出的废蒸汽和废水中可能含有H2S等有毒气体，应予重视并及时加以处理，以免污染厂区附近的空气冷凝器蒸发器1245节流装置压缩机PkP0太阳能吸附式制冷太阳能吸附式制冷地下一米半处常年保持在515地温中央空调地温中央空调5.海洋海洋热能热能 在热带和亚热带地区，表层海水保持在2528摄氏度，400700深层冷水温度稳定在47摄氏度，用上下两层不同温度的海水作热源和冷源，就可以利用它们的温度差发电。开发情况：开发情况：1881年，法国人达松伐耳提出海洋温差发电的设想。1930年，
31、法国人G.克劳德在古巴建成陆基开式发电装置。1979年8月，一个名为“MINI-OTEC”的漂浮式海洋温差电站在美国夏威夷建成。这是世界上第一个有净功率(15kW)输出的海洋温差发电装置潜力1010kw，现有世界发电能力的5倍，但成本过高优缺点：优缺点：利用方式利用方式闭式循环混合式循环开式循环兰金循环 2.5%对比各种方式6.风能风能 资源特点及开发利用情况 风能量是丰富、近乎无尽、广泛分布、干净无温室效应。据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦，比地球上可开发利用水能总量大十倍。中国的风能总量约16亿千瓦到2008年为止，全世界以风力产生的电力约有 94.1 百万千瓦，供应的电力已超过全
32、世界用量的1%。预计2020年占全球电力的12%。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上美国能源部就曾经调查过，单是德克萨斯州和南达科他州两州的风能可供应全美国的用电。目前美国已成为世界上风力机装机容量最多的国家，超过2X104MW，每年还以10%的速度增长。风力发电自80年代开始受到欧美各国重视以来，至今全球风电发电量以每年30%的惊人速度快速成长。已成为成本最低的新能源发电技术。目前世界上有50多个国家利用风能发电，截止2008年风电装机容量前十的国家：美国、德国、西班牙、中国、印度、意大利、法国、英国、丹麦和葡萄牙。地区排名：欧洲60.
33、7%，北美洲19.83，亚洲17.10%，非洲和拉丁美洲各约0.57%。欧洲发展最快，期望在2020年满足欧洲全部用电。我国情况我国情况 资源分布资源分布：6米/秒以上的地区，主要分布在长江到南澳岛之间的东南沿海及其岛屿，这些地区是我国最大的风能资源区以及风能资源丰富区，包括山东、辽东半岛、黄海之滨，南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛，内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北，新疆达板城，阿拉山口，河西走廊，松花江下游，张家口北部等地区以及分布各地的高山山口和山顶。开发情况：开发情况：2006年，中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦，成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。20
34、07年我国风电产业规模延续暴发式增长态势，截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。2008年8月，中国风电装机总量已经达到700万千瓦，占中国发电总装机容量的1%，位居世界第五，这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。利用形式利用形式 风力提水。出口马来西亚，斯里兰卡等国家 风力发电。独立运行；与其它发电方式相结合，向小集体供电；并入常规电网。风帆助航。风力制热。风-电-热；风能-空气压缩能；通过风力机直接转换成热能优缺点：优缺点：优点优点a.清洁，环境效益好；b可再生，永不枯竭；c.基建周期短d.装机规模灵活；e.规模大时可逼近火电成本。缺点缺点a噪声，视觉污染；b占用大片土地；c不稳定
35、，不可控；d目前成本仍然很高;e影响鸟类。2月28日，中国华能在未来的3至5年内，在潮州投资约45亿元发展风电项目，在饶平大北山等投资35亿元。世界最大机组已在夏威夷运行。风力机直径97.5米。重达144t，自动控制。7.天然气天然气水化合物水化合物 天然气水化合物，又称笼形包合物，它是在一定条件下由水和天然气组成的类冰的非化学计量的笼形结晶化合物 成分：烃类及非烃类气体。主体是甲烷，将甲烷含量超过99%的天然水合物称为甲烷水合物 燃烧后几乎不产生任何残渣，污染比煤、石油、天然气小得多。海底可燃冰分布范围占海洋面积的10%，据了解，全球的储量是现有天然气，石油的两倍储量,够人类使用1000年。
36、外观像冰，遇火即燃，又被称作“可燃冰”，“固体瓦斯”，“气冰”资源特点及开发利用情况资源特点及开发利用情况。形成条件形成条件足够低的温度；足够高的压力；充足的气和水 一般来说，最佳温度0-10，压力应大10.1MPa，但高纬度地区和海洋中的情况是不同的在极地，如阿拉斯加、加拿大和俄罗斯北部陆地的永久地带与陆架海区均可出现，在永久冻土带天然气水化合物的成藏深度可达150m。目前，世界上已发现的可燃冰分布区多达116处，其矿层之厚、规模之大，是常规天然气田无法相比的。世界上海底天然气水合物已发现的主要分布区：大西洋海域的墨西哥湾、加勒比海、南美东部陆缘、非洲西部陆缘和美国东海岸外的布莱克海台等；西
37、太平洋海域的白令海、鄂霍茨克海、千岛海沟、冲绳海槽、日本海、四国海槽、日本南海海槽、苏拉威西海和新西兰北部海域等；东太平洋海域的中美洲海槽、加利福尼亚滨外和秘鲁海槽等，印度洋的阿曼海湾；南极的罗斯海和威德尔海；北极的巴伦支海和波弗特海；大陆内的黑海与里海等。我国南海等大陆架沿岸海底的甲烷水合物也相继被发现。大陆边缘、大陆坡、海山、内陆海及边缘海深水盆地和海底扩张盆地等构造单元内。前苏联，1960年在西伯利亚发现了可燃冰，并于1969年投入开发；美国，1969年开始实施可燃冰调查，1998年把可燃冰作为国家发展的战略能源列入国家级长远计；日本，1992开始关注可燃冰是在年；德国，最先挖出可燃冰
38、2000年开始，可燃冰的研究与勘探进入高峰期，世界上至少有30多个国家和地区参与其中。目前只有四个国家有能力开采“可燃冰”这种矿物，分别为：美国、日本、印度及中国。我国是继美国、日本、印度之后第4个通过国家级研发计划采到水合物实物样品的国家 我国南海、东海、青藏高原均有丰富的可燃冰资源。开发情况：开发情况：2006 年八月，中国宣布计划，耗资 8000 万元（1000 万美元）在未来的十年内研究天然气水化合物；2007年5月1日凌晨，我国在南海北部的首次采样成功，证实了我国南海北部蕴藏丰富的天然气水合物资源，标志着我国天然气水合物调查研究水平已步入世界先进行列；2011年3月15日，可燃冰将纳
39、入“十二五”能源发展规划；2006年2020年是调查阶段，2020年2030年是开发试生产阶段，2030年2050年，中国可燃冰将进入商业生产阶段。开采方法开采方法传统开采法：a.热激光开采法b.减压开采法c.化学试剂注入法新型开采法：a.CO2 置换开采法b.固体开采法。危害：危害：温室效应为 CO2 的20 倍。全球海底天然气水合物中的甲烷总量约为地球大气中甲烷总量的 3000 倍。而且固结在海底沉积物中的水合物，一旦条件变化使甲烷气从水合物中释出，出现大规模的海底滑坡，毁坏海底工程设施热激热激发开采法发开采法：直接对天然气水合物层进行加热,使水合物层的温度超过其平衡温度,从而促使天然气水
40、合物分解为水与天然气。直接注入热流体加热、火驱法加热、井下电磁加热以及微波加热。可实现循环注热,作用方式较快，但至今尚未很好地解决热利用效率较低的问题,而且只能进行局部加热,因此尚有待进一步完善。化学试剂注入开采法，化学试剂注入开采法，目前对这种方法投入的研究相对较少 2)减压开采法：低密度泥浆钻井当天然气水合物层下方存在游离气或其他流体时,通过泵出天然气水合物层下方的游离气或其他流体来降低天然气水合物层的压力。减压开采法不需要连续激发,成本较低,适合大面积开采,尤其适用于存在下方游离气层的天然气水合物藏的开采,是天然气水合物传统开采方法中最有前景的一种技术。但它对天然气水合物藏的性质有特殊的
41、要求,只有当天然气水合物藏位于温压平衡边界附近时,减压开采法才具有经济可行性。CO2 置换开采置换开采法法：这种方法首先由日本研究者提出,方法依据的仍然是天然气水合物稳定带的压力条件。在一定的温度条件下,天然气水合物保持稳定需要的压力比CO2 水合物更高。因此在某一特定的压力范围内,天然气水合物会分解,而CO2 水合物则易于形成并保持稳定。如果此时向天然气水合物藏内注入CO2 气体,CO2 气体就可能与天然气水合物分解出的水生成CO2 水合物。这种作用释放出的热量可使天然气水合物的分解反应得以持续地进行下去。固体固体开采法开采法。固体开采法最初是直接采集海底固态天然气水合物,将天然气水合物拖至
42、浅水区进行控制性分解。已演化为混合开采法或称矿泥浆开采法：首先促使天然气水合物在原地分解为气液混合相,采集混有气、液、固体水合物的混合泥浆,然后将这种混合泥浆导入海面作业船或生产平台进行处理,促使天然气水合物彻底分解,从而获取天然气 8.生物质能生物质能 生物质：由光合作用产生的各种有机体，包括动植物和微生物；生物质能是太阳能以化学能形式储存在生物中的一种能量形式，直接或间接的来源于植物光合作用。狭义概念：粮食果实以外的木质纤维素，农产品加工业下脚料、农林废弃物，畜牧废弃物。可再生、低污染、分布广。资源特点及利用情况资源特点及利用情况 地球每年植物光合作用的固定碳达21011t，含能量达310
43、21J。每年植物枝茎叶中的太阳能相当于每年全世界耗能量的10倍。地球每年经光合作用产生的物质有1730亿吨，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10-20倍，但目前的利用率不到3%。按其来源可分为五大类：农业生物质资源林业生物质资源城市固体废弃物生活污水和工业有机污水畜牧粪便仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源开发利用情况开发利用情况：美国、瑞典和奥地利生物质转化为高品位能源利用方面已具有相当可观的规模，分别占该国一次能源消耗量的4%、16%和10%。美国利用生物质发电处于世界领先地位截至2004年，世界生物质发电装机已达3900万千瓦，年发电量约2000亿千瓦时，可
44、替代7000万吨标准煤，是风电、光电、地热等可再生能源发电量的总和。法国和意大利是生物柴油使用最广的欧洲国家我国生物质资源及其利用技术情况我国生物质资源及其利用技术情况 我国理论生物质能资源为50亿吨左右标准煤，是目前中国总能耗的4倍左右。在可收集的条件下，我国目前可利用的生物质能资源主要是传统生物质，包括农作物秸秆、薪柴、禽畜粪便、生活垃圾、工业有机废渣与废水等。主要利用途径：直接直接燃烧、热化学转换和生物化学转换等燃烧、热化学转换和生物化学转换等 通常将生物质燃烧技术、生物质气化技术生物质热解技术、生物质直接液化技术统称为生物质热化学技术第四节：能源第四节：能源工作者的任务工作者的任务战略
45、战略任务任务一个战略，五项工程，三个任务 贯彻开发与节约并重，改善能源结构与布局，能源工业发展以煤炭为基础，以电力为中心，大力发展水电，积极开发石油、天然气，适当发展核电，因地制宜开发新能源和可再生能源，依靠科技进步，提高能源效率，合理利用能源资源，减少环境污染。五五项工程项工程 能源资源工程：能源的开发技术，尤其是新能源，解决经济性问题，实用化 能源制造工程：常规能源改质；重油裂解；油页岩有份提取；新型燃料的利用 能源转换工程：改进转换设备，减少损失；改进动力循环 能源利用工程：改进用能设备或生产工艺；研究节能技术，加强余热回收，采用高效热设备 能源系统工程：从整个能源系统考虑能源经济、能源规划、能源系统评价及能源系统最优化的问题 研究新能源的开发技术，尤其是可再生生物质资源 研究热能转换的基本原理，热利用系统和设备的各种节能技术 用系统工程的观点搞好节能，发挥能源管理在节能中的作用三个任务三个任务作业：论述节能工作的重要性
