可再生能源技術(shù)及其應(yīng)用

1、可再生能源技術(shù)及其應(yīng)用 主要內(nèi)容 概述 太陽(yáng)能利用技術(shù) 地?zé)崮芾眉夹g(shù) 風(fēng)能利用技術(shù) 生物質(zhì)能利用技術(shù) 新能源開(kāi)發(fā)與利用產(chǎn)業(yè)政策 能源根據(jù)應(yīng)用范圍、技術(shù)成熟程度及經(jīng)濟(jì)性分為常規(guī)能源和新能源兩大類(lèi)。 常規(guī)能源是指那些技術(shù)上比較成熟，已被人類(lèi)廣泛利用，在生產(chǎn)和生活中起著重要作用的能源,例如煤炭、石油、天然氣、水能等。在今后一個(gè)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，它們?nèi)詫?dān)任世界能源舞臺(tái)上的主角。 新能源是指開(kāi)發(fā)利用較少或正在開(kāi)發(fā)研究但很有發(fā)展前途，今后將越來(lái)越重要的能源，如太陽(yáng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、氫能、海洋能和潮汐能等。 基本概念基本概念資源豐富、利用方便、潔凈無(wú)污染資源豐富、利用方便、潔凈無(wú)污染太陽(yáng)能利用的重要途

2、徑之一是研制太陽(yáng)電池！太陽(yáng)能利用的重要途徑之一是研制太陽(yáng)電池！Wave Tide 新能源分類(lèi)新能源分類(lèi)n 可再生能源的概念可再生能源是指從自然界可以直接獲取、可連續(xù)再生、永續(xù)利用的一次能源。這些能源基本上直接或間接來(lái)自太陽(yáng)。 在自然界可不斷再生并有規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源：水力、生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)力、地?zé)?、海洋能、畜力等?可再生能源可再生能源可再生能源的機(jī)遇和挑戰(zhàn) 資源廣泛 發(fā)電成本高 技術(shù)不斷進(jìn)步 資源廣泛 收集利用成本高 液體燃料 資源？ 發(fā)電成本？ 技術(shù)進(jìn)步？ 資源評(píng)價(jià) 應(yīng)用領(lǐng)域 資源潛力 技術(shù)水平 產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ) 市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)性 其它制約因素 土地 水資源 生態(tài)/環(huán)境 社會(huì) 安全性擔(dān)憂 裝備供應(yīng)

3、能力 發(fā)電能力穩(wěn)定 移民壓力 生態(tài)壓力技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性仍是可再生能源發(fā)展的最大制約最大因素市場(chǎng)機(jī)制和管理體系不能適應(yīng)可再生能源大規(guī)模發(fā)展需要8太陽(yáng)能利用技術(shù)太陽(yáng)能利用技術(shù)太陽(yáng)能的利用方式太陽(yáng)能的利用方式目前有四種： 光熱轉(zhuǎn)換 光熱電轉(zhuǎn)換 光電轉(zhuǎn)換 光化學(xué)能轉(zhuǎn)換光熱轉(zhuǎn)換光熱轉(zhuǎn)換光化轉(zhuǎn)換光化轉(zhuǎn)換光合作用光合作用空氣、地表吸熱空氣、地表吸熱煤炭煤炭食物中的化學(xué)能食物中的化學(xué)能空氣變熱形成風(fēng)空氣變熱形成風(fēng)水蒸氣形成雨雪水蒸氣形成雨雪光電轉(zhuǎn)換光電轉(zhuǎn)換航天器航天器光熱電轉(zhuǎn)換光熱電轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能發(fā)電太陽(yáng)能發(fā)電儲(chǔ)熱桶集熱器太陽(yáng)輻射能太陽(yáng)輻射能利用熱利用熱虹吸原理虹吸原理 冷水補(bǔ)充輔助電熱器熱水供應(yīng)太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)太陽(yáng)能

4、熱水系統(tǒng)太陽(yáng)能熱發(fā)電太陽(yáng)能熱發(fā)電太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成太陽(yáng)能蒸汽熱動(dòng)力發(fā)電的原理和傳統(tǒng)火力發(fā)電的原理類(lèi)似，所采用的發(fā)電機(jī)組和動(dòng)力循環(huán)都基本相同。太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)，由集熱部分、熱傳輸部分、蓄熱與熱交換部分和汽輪發(fā)電部分組成。光電轉(zhuǎn)換 光電轉(zhuǎn)換是用硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成電能，通常稱(chēng)太陽(yáng)能電池。目前，硅太陽(yáng)能電池的理論效率為22%，在實(shí)驗(yàn)室最高達(dá)到18%，大量生產(chǎn)時(shí)太陽(yáng)能電池的效率只有10%左右。太陽(yáng)能電池造價(jià)高昂，最初應(yīng)用于空間技術(shù)，有90%的人造衛(wèi)星和宇宙飛船都采用太陽(yáng)能電池供電。 太陽(yáng)能電池與蓄電池配合，已廣泛用于燈塔，航標(biāo)燈，科學(xué)觀測(cè)站等場(chǎng)所；用太陽(yáng)能

5、電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車(chē)已設(shè)計(jì)成功。電池、 模組及陣列電氣負(fù)載DC直流電流磷元素?fù)诫s（N型）硅層0.3微米光伏電池硼元素?fù)诫s（P型）硅層250微米光伏(PV)系統(tǒng)工作原理能量源：能量源：如太陽(yáng)能量能量轉(zhuǎn)換：轉(zhuǎn)換：光能-直流電能能量能量（電能）的“逆變逆變”與與“調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)”:直流-交流（與市電同頻同相）能量能量配送配送能量能量?jī)?chǔ)存儲(chǔ)存市電市電能量能量使用使用奧運(yùn)史上規(guī)模最大的太陽(yáng)能熱水項(xiàng)目 在奧運(yùn)會(huì)期間，為 18,212 名運(yùn)動(dòng)員提供生活熱水，安裝面積為7,500m2，日產(chǎn)熱水達(dá) 600 噸； 每年節(jié)電 5,000,000kWh，減少CO2 排放3,800 噸； 是奧運(yùn)史上規(guī)模最大的太陽(yáng)能熱水項(xiàng)目。2

6、008北京奧運(yùn)會(huì)北京奧運(yùn)會(huì)地?zé)崮芾眉夹g(shù)地?zé)崮芾眉夹g(shù) 地表地表熱導(dǎo)熱導(dǎo)率率較較低低 熱熱阻起伏不定阻起伏不定云層吸收4%的能量大氣層分散了8%的能量水汽、臭氧層、塵埃吸收了19%的能量云層反射17%的能量地球表面反射6%的能量地球表面吸收了46%的能量地?zé)崮艿膩?lái)源地?zé)崮艿膩?lái)源 對(duì)于不同溫度的地?zé)崃黧w可能利用的范圍如下：1、200400直接發(fā)電及綜合利用； 2、150200雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)干燥，工業(yè)熱加工； 3、100150雙循環(huán)發(fā)電，供暖，制冷，工業(yè)干燥，脫水加工，回收鹽類(lèi)，罐頭食品； 4、50100供暖，溫室，家庭用熱水，工業(yè)干燥； 5、2050沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖，飼養(yǎng)牲畜，土壤加溫，脫

7、水加工。 地?zé)崮艿睦梅绞降責(zé)崮艿睦梅绞降責(zé)岚l(fā)電 地?zé)岚l(fā)電的基本原理與火力發(fā)電類(lèi)似，也是根據(jù)能量轉(zhuǎn)換原理，首先把地?zé)崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能，再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。 地?zé)嶂苯永?地?zé)崮苤苯永糜谂腼?、沐浴及暖房，已有悠久的歷史。至今，天然溫泉與人工開(kāi)采的地下熱水仍被人類(lèi)廣泛使用。據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，世界地?zé)崴闹苯永眠h(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)地?zé)岚l(fā)電。中國(guó)的地?zé)崴苯永镁邮澜缡孜唬浯问侨毡尽?地?zé)崴闹苯佑猛痉浅V泛，主要有采暖空調(diào)、工業(yè)烘干、農(nóng)業(yè)溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖、旅游溫泉、療養(yǎng)保健等。地?zé)嶂苯永玫責(zé)嶂苯永?將地?zé)崮苤苯佑糜诓膳?、供熱和供熱水是僅次于地?zé)岚l(fā)電的地?zé)崂梅绞健Ｎ覈?guó)利用地?zé)峁┡凸崴l(fā)展也非常迅速，在

8、京津地區(qū)已成為地?zé)崂弥凶钇毡榈姆绞?。地?zé)峁┡責(zé)峁┡卦礋岜孟到y(tǒng)原理：原理：土壤源熱泵系統(tǒng)是以巖土體為冷熱源，由水源熱泵機(jī)組、地埋管換熱系統(tǒng)、建筑物內(nèi)系統(tǒng)組成的供熱空調(diào)系統(tǒng)。地源熱泵系統(tǒng)地源熱泵系統(tǒng)地埋管35m，共110根，熱平衡分析，冬季供應(yīng)熱水進(jìn)行熱平衡。熱熱冷冷冷冷熱熱熱熱熱熱在夏天，把熱量排到土壤中熱冷夏天冷冷暖暖暖暖暖暖暖暖暖暖冷在冬天，我們從土壤中吸取熱量暖冷冬天（示意圖）基本概念n地源熱泵的概念地源熱泵技術(shù)是一種利用地下淺層地?zé)豳Y源（也稱(chēng)為地源能，包括土壤、地下水、地表水等）的既可制冷空調(diào)又可采暖和提供熱水的高效節(jié)能空調(diào)技術(shù)。地源熱泵通過(guò)輸入少量的高品位能源（如電能），以地源能

9、作為熱泵夏季制冷的冷卻源、冬季采暖供熱的低溫?zé)嵩?，同時(shí)實(shí)現(xiàn)建筑采暖、空調(diào)和生活熱水的三聯(lián)供。n地源熱泵系統(tǒng)的組成室外地能室外地能換熱系統(tǒng)換熱系統(tǒng)地源地源熱泵熱泵機(jī)組機(jī)組建筑物采建筑物采暖、空調(diào)暖、空調(diào)或熱水末或熱水末端端水循環(huán)水循環(huán)水或水或空氣空氣循環(huán)循環(huán)地源熱泵的組成部分壓縮機(jī)蒸氣高溫冷凝器室內(nèi)加熱/制冷分配子系統(tǒng)低溫蒸發(fā)器與地表的連接部分膨脹閥液體“液體工質(zhì)源”熱泵風(fēng)能利用技術(shù)風(fēng)能利用技術(shù)風(fēng)能的利用形式 風(fēng)能是利用風(fēng)力機(jī)將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、機(jī)械能等各種形式的能量，用于發(fā)電、提水、助航、制冷和制熱等家庭、農(nóng)牧場(chǎng)、小型產(chǎn)業(yè)支全部電力供應(yīng)與家庭、農(nóng)牧場(chǎng)、小型產(chǎn)業(yè)支全部電力供應(yīng)與輔助電力供應(yīng)輔

10、助電力供應(yīng)加熱和冷卻加熱和冷卻抽水抽水交通工具推動(dòng)例和相關(guān)小型能源儲(chǔ)存( 未來(lái)可能發(fā)展)交通工具推動(dòng)例和相關(guān)小型能源儲(chǔ)存( 未來(lái)可能發(fā)展)社區(qū)或中產(chǎn)業(yè)之全部電力供應(yīng)社區(qū)或中產(chǎn)業(yè)之全部電力供應(yīng)電力公司之輔助電力供應(yīng)電力公司之輔助電力供應(yīng)抽水抽水谷物干燥與升降機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)谷物干燥與升降機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)大產(chǎn)業(yè)公司之全部電力供應(yīng)大產(chǎn)業(yè)公司之全部電力供應(yīng)大電力公司之輔助電力供應(yīng)大電力公司之輔助電力供應(yīng)抽蓄水力發(fā)電廠使用抽蓄水力發(fā)電廠使用能量密集工業(yè)之間接輔助動(dòng)力能量密集工業(yè)之間接輔助動(dòng)力小型風(fēng)能系統(tǒng)小型風(fēng)能系統(tǒng)中型風(fēng)能系統(tǒng)中型風(fēng)能系統(tǒng)大型風(fēng)能系統(tǒng)大型風(fēng)能系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電 微型風(fēng)電機(jī)風(fēng)機(jī)、蓄電池、控制器、逆變器 大型風(fēng)電機(jī)葉

11、輪；傳動(dòng)系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)； 剎車(chē)系統(tǒng)；偏航系統(tǒng)；塔架；控制監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)供電(1)荷蘭式風(fēng)力機(jī)12世紀(jì)初荷蘭人發(fā)明，曾在歐洲(荷、比、西等國(guó))廣泛使用。這可能是出現(xiàn)最早的水平軸風(fēng)力機(jī)。水平軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理水平軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)和原理 水平軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)水平軸風(fēng)力機(jī)的結(jié)構(gòu)目前應(yīng)用較多的是水平軸風(fēng)力機(jī)，且多用螺旋槳型葉片。水平軸風(fēng)力機(jī)主要包括風(fēng)輪、塔架、機(jī)艙等部分。風(fēng)輪是由輪轂及安裝于輪轂上的若干葉片(槳葉)組成，是風(fēng)力機(jī)捕獲風(fēng)能的部件；塔架是風(fēng)力機(jī)的支撐結(jié)構(gòu)；機(jī)艙內(nèi)集中放置調(diào)向裝置、控制裝置、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)電機(jī)等。鍛件（輪齒等）鍛件（輪齒等）齒輪箱齒輪箱鑄件（外殼）鑄件（外殼）底座底座主軸承

12、主軸承主軸主軸鍛件鍛件 齒輪箱軸承齒輪箱軸承合金材料合金材料合金材料合金材料軸承軸承鍛件鍛件合金材料合金材料鑄件鑄件發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)鑄件（外殼）鑄件（外殼）銅材銅材鑄件鑄件發(fā)電機(jī)軸承發(fā)電機(jī)軸承鍛件鍛件合金材料合金材料偏航系統(tǒng)偏航系統(tǒng)偏航軸承偏航軸承鍛件鍛件合金材料合金材料偏航控制偏航控制我國(guó)已經(jīng)形成較為完善的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，除個(gè)別產(chǎn)品制造能力較弱外，大部分零部件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電機(jī)組及其構(gòu)成塔筒塔筒風(fēng)輪風(fēng)輪控 制 系控 制 系統(tǒng)統(tǒng)整 機(jī) 控整 機(jī) 控制制控制柜控制柜變流器變流器葉片葉片鍛件鍛件輪轂輪轂復(fù) 合 材復(fù) 合 材料料鑄件鑄件合 金 材合 金 材料料鋼材鋼材合 金 材合 金 材料料法蘭法蘭變 槳

13、 系變 槳 系統(tǒng)統(tǒng)變 槳 軸變 槳 軸承承鍛件鍛件合 金 材合 金 材料料變 槳 控變 槳 控制制我國(guó)已經(jīng)形成較為完善的風(fēng)電產(chǎn)業(yè)鏈，除個(gè)別產(chǎn)品制造能力較弱外，大部分零部件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電機(jī)組及其構(gòu)成風(fēng)電市場(chǎng)的發(fā)展2008年占新增容量約9%總裝機(jī)容量比例約1.5%占發(fā)電量約0.43%2009年占新增容量約9%總裝機(jī)容量比例約2%占發(fā)電量約0.7%2010年占新增容量約15%總裝機(jī)容量比例約3.2%占發(fā)電量約1.1%風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：一片一線的布局n資源評(píng)價(jià)基礎(chǔ)相對(duì)較差n風(fēng)電設(shè)備相對(duì)不成熟n與負(fù)荷距離較近n電網(wǎng)連接瓶頸小n發(fā)電經(jīng)濟(jì)性較差n安裝設(shè)備、電纜、變壓器等有特殊要求n運(yùn)輸、施工挑戰(zhàn)資源評(píng)價(jià)基

14、礎(chǔ)相對(duì)較好風(fēng)電設(shè)備相對(duì)成熟與負(fù)荷距離較遠(yuǎn)電網(wǎng)連接瓶頸大發(fā)電經(jīng)濟(jì)性較好配套設(shè)備較為完善施工難度小陸上風(fēng)電海上風(fēng)電 標(biāo)志著我國(guó)海上風(fēng)電開(kāi)發(fā)正式拉開(kāi)帷幕。20092009年年3 3月月2020日，由華銳首臺(tái)日，由華銳首臺(tái)3MW3MW海上風(fēng)電機(jī)組在上海東海上風(fēng)電機(jī)組在上海東海大橋成功安裝海大橋成功安裝20092009年年9 9月，東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)月，東海大橋海上風(fēng)電場(chǎng)首批三臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電首批三臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電 我國(guó)電力消費(fèi)中首次出現(xiàn)海上風(fēng)電電力2009年的亮點(diǎn)是海上風(fēng)電開(kāi)始起步與部署，特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目開(kāi)始啟動(dòng)，30多臺(tái)3MW的風(fēng)機(jī)開(kāi)始安裝與調(diào)試。我國(guó)海上風(fēng)電38生物質(zhì)能用技術(shù)生物質(zhì)能用技術(shù)生物質(zhì)，是指有

15、機(jī)物中除化石燃料外所有來(lái)源于動(dòng)、植物和微生物的物質(zhì)，包括動(dòng)物、植物、微生物以及由這些生命體排泄和代謝的所有有機(jī)物。生物質(zhì)的概念生物質(zhì)的概念生物質(zhì)能利用生物質(zhì)能利用生物質(zhì)是怎么形成的，怎樣獲得？生物質(zhì)資源有何特點(diǎn)？我國(guó)的生物質(zhì)資源情況如何？沼氣是如何形成的？垃圾能否被利用？生物質(zhì)燃料的類(lèi)型和特點(diǎn)？生物質(zhì)發(fā)電有哪些方式？生物質(zhì)來(lái)源生物質(zhì)來(lái)源未來(lái)生物質(zhì)未來(lái)生物質(zhì)四類(lèi)生物質(zhì)來(lái)源四類(lèi)生物質(zhì)來(lái)源木制品制造：包括造紙廠、鋸木廠和家具生產(chǎn)廠木制品制造：包括造紙廠、鋸木廠和家具生產(chǎn)廠城市廢物：包括樹(shù)枝修剪、建筑用廢木、廢棄的木城市廢物：包括樹(shù)枝修剪、建筑用廢木、廢棄的木 制品和包裝制品和包裝農(nóng)作物廢物：果樹(shù)修剪

16、、食品加工農(nóng)作物廢物：果樹(shù)修剪、食品加工森林：精選裁掉的樹(shù)枝、樹(shù)苗等森林：精選裁掉的樹(shù)枝、樹(shù)苗等短期生長(zhǎng)的木本和草本作物，短期生長(zhǎng)的木本和草本作物，可以可以5 51010年豐收一次最有前途硬木樹(shù)年豐收一次最有前途硬木樹(shù)年產(chǎn)農(nóng)業(yè)作物剩余物近年產(chǎn)農(nóng)業(yè)作物剩余物近5 5億噸億噸木材殘余物木材殘余物16201620萬(wàn)米萬(wàn)米3 3中國(guó)生物質(zhì)中國(guó)生物質(zhì)其它形式的生物質(zhì)其它形式的生物質(zhì)（1）動(dòng)物糞便動(dòng)物糞便是從植物體轉(zhuǎn)化而來(lái)的，富含有機(jī)物，數(shù)量也很大。發(fā)酵釋放大量溫室氣體；若處理不善，還會(huì)對(duì)水體造成污染。（2）城市垃圾城市垃圾成分比較復(fù)雜，居民生活垃圾，辦公、服務(wù)業(yè)垃圾，部分建筑業(yè)垃圾和工業(yè)有機(jī)廢棄物都含有大量有機(jī)物。（3）有機(jī)廢水工業(yè)有機(jī)廢水和生活污水，往往也含