能源工程概论吴金星41能源的开发利用－太阳能.pptVIP

第4章 新能源的开发利用 21世纪新能源 进入21世纪，随着科学技术的飞速发展，工业生产更加发达，人民的生活水平提高得更快，由此而引起的能源消耗量更大。因此，在常规能源越来越短缺的严峻的形势下，开发和利用新能源势在必行。 目前，开发和利用较多的新能源包括：太阳能、风能、海洋能、地热能和生物质能等。这些都是可再生能源。 可再生能源的特点： 1）调整能源结构、保证能源安全 2）保护环境、减排温室气体 3）开拓新的经济增长领域 4）就地取材，发展地方经济 可再生能源是一种本土资源，基本不受国际能源市场燃料价格波动的影响。 5）市场需求 2020年国内生产总值（GDP）要比2000年翻两番，预测能源需求总量将达到30亿tce；2050年GDP在2020年基础上再翻两番，能源需求总量将超过70亿tce。 到2020年，预计中国的私家车拥有量将达到1亿5千万辆。车辆数目的增长是中国依赖石油进口的重要原因之一。 5）市场需求 消灭“无电县村”。 目前全国仍有约2万个村，800多万农户、3000多万人口没有电力供应（特别是山区）。因此，开发利用可再生能源（特别是促进生物质能的清洁、高效利用），对农村地区全面建设小康社会，具有现实意义。 大力发展可再生能源的理由： 1）调整能源结构、保证能源安全 2）保护环境、减排温室气体 3）开拓新的经济增长领域 4）就地取材，发展地方经济 5）市场需求 可再生能源的利用与人类文明一样古老 人类很早就开始应用地热温泉； 在1300年前，波斯人造出来第一个风车，之后风车逐渐流传到中东和中国； 在中世纪，欧洲的第一部风车出现的同时，50马力的水车也开始在欧洲使用； 1908年亨利.福特在堪萨斯州建造了第一个生产汽车专用酒精燃料的发酵工厂，20世纪30年代，美国中西部地区有超过2000个加油站供应这种“酒精汽油”混合燃料。 可再生能源的崛起 在1980～1990年期间，可再生能源得到了充分发展，特别是： 离网和并网风力发电； 离网太阳能光伏发电； 生物柴油； 地热发电（冰岛、菲律宾、美国）； 地热直接利用（中国、土耳其）； 开发新型的可再生能源技术，如氢能和潮汐发电。 全球的可再生能源市场 我国充足的自然资源 中国可再生能源的发展 中国在可再生能源方面的投资将达到350亿元：太阳能光伏发电、地热和生物燃料等； 到2010年，预计中国在风能方面的投资将达到280亿元； 到2020年，中国风能市场将发展到30GW，将创造30，000到40，000个就业机会。 The Sun’s Role The Sun is the ultimate source of heat energy of the earth. All the Earth’s heat and light comes from the Sun. Effect on Weather The Sun is the key to the world’s weather. Its rays filter through the atmosphere and warm the Earth’s surface which heats the air above. This makes the air move because warm air rises. 1. 太阳能 太阳是一个巨大、久远、无尽的能源，表面温度高达6000℃左右。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173万亿kW，即太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于500万吨标准煤。 发热值为7000kcal（29300kJ）的燃料定为1kg标准煤。 太阳能的范围 地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能。 广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能，可进行光热、光电和光化学的直接转换。 太阳能的特点 优点：既是一次能源，又是可再生能源。资源丰富，免费使用，不需运输，对环境无任何污染。太阳能照射到地球表面的资源总量相当于现在人类所利用能源的一万多倍。 缺点：能量密度低，且因地而异、因时而变。这是开发利用太阳能面临的主要问题。 这些特点使它在整个综合能源体系中的作用受到一定限制。因此，如果解决了太阳能接收的技术问题，太阳能是一种前景无限的、廉价、清洁能源。 人类对太阳能的利用已有悠久历史。我国早在两千多年前的战国时期就知道利用“钢制四面镜”聚焦太阳光来点火； 太阳能利用包括：太阳能热利用和太阳能光利用。 太阳能热利用应用很广，如太阳能热水、供暖和制冷；太阳