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可再生能源技術(shù)及其應(yīng)用,主要內(nèi)容,概述 太陽能利用技術(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。 常規(guī)能源是指那些技術(shù)上比較成熟，已被人類廣泛利用，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。 新能源是指開發(fā)利用較少或正在開發(fā)研究但很有發(fā)展前途，今后將越來越重要的能源，如太陽能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、氫能、海洋能和潮汐能等。,基本概念,新能源分類,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自太陽。 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、太陽能、風(fēng)力、地?zé)?、海洋能、畜力等?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)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,太陽能利用技術(shù),太陽能的利用方式,太陽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,光化轉(zhuǎn)換 光合作用,空氣、地表吸熱,煤炭,食物中的化學(xué)能,空氣變熱形成風(fēng),水蒸氣形成雨雪,,光電轉(zhuǎn)換,,航天器,,光熱電轉(zhuǎn)換,太陽能發(fā)電,家用系統(tǒng),利用熱虹吸原理,,冷水補(bǔ)充,輔助電熱器,熱水供應(yīng),太陽能熱水系統(tǒng),太陽能熱發(fā)電,太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成,太陽能蒸汽熱動(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)體材料直接將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，通常稱太陽能電池。目前，硅太陽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)太陽能電池的效率只有10%左右。太陽能電池造價(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能電池供電。 太陽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；用太陽能電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車已設(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：如太陽,能量轉(zhuǎn)換：光能-直流電能,能量（電能）的“逆變”與“調(diào)節(jié)”: 直流-交流（與市電同頻同相）,能量配送,能量 儲(chǔ)存,市電,能量使用,,,,,,,奧運(yùn)史上規(guī)模最大的太陽能熱水項(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)模最大的太陽能熱水項(xiàng)目。,20 08,北京奧運(yùn)會(huì),地?zé)崮芾眉夹g(shù),地表熱導(dǎo)率較低 熱阻起伏不定,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)崮艿膩碓?對(duì)于不同溫度的地?zé)崃黧w可能利用的范圍如下： 1、200～400℃直接發(fā)電及綜合利用； 2、150～200℃雙循環(huán)發(fā)電，制冷，工業(yè)干燥，工業(yè)熱加工； 3、100～150℃雙循環(huán)發(fā)電，供暖，制冷，工業(yè)干燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品； 4、50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業(yè)干燥； 5、20～50℃沐浴，水產(chǎn)養(yǎng)殖，飼養(yǎng)牲畜，土壤加溫，脫水加工。,地?zé)崮艿睦梅绞?地?zé)岚l(fā)電,地?zé)岚l(fā)電的基本原理與火力發(fā)電類似，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糜谂腼儭逶〖芭?，已有悠久的歷史。至今，天然溫泉與人工開采的地下熱水仍被人類廣泛使用。據(jù)聯(lián)合國(guó)統(tǒng)計(jì)，世界地?zé)崴闹苯永眠h(yuǎn)遠(yuǎn)超過地?zé)岚l(fā)電。中國(guó)的地?zé)崴苯永镁邮澜缡孜?，其次是日本?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?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，在京津地區(qū)已成為地?zé)崂弥凶钇毡榈姆绞健?地?zé)峁┡?地源熱泵系統(tǒng),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)——地埋管35m，共110根，熱平衡分析，冬季供應(yīng)熱水進(jìn)行熱平衡。,在冬天， 我們從土壤中吸取熱量,暖,冷,冬天,（示意圖）,基本概念,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)。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），以地源能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。,地源熱泵系統(tǒng)的組成,地源 熱泵 機(jī)組,建筑物采暖、空調(diào)或熱水末端,,水或 空氣 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,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) 葉輪；傳動(dòng)系統(tǒng)；發(fā)電機(jī)； 剎車系統(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),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。,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,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,資源評(píng)價(jià)基礎(chǔ)相對(duì)較差 風(fēng)電設(shè)備相對(duì)不成熟 與負(fù)荷距離較近 電網(wǎng)連接瓶頸小 發(fā)電經(jīng)濟(jì)性較差 安裝設(shè)備、電纜、變壓器等有特殊要求 運(yùn)輸、施工挑戰(zhàn),資源評(píng)價(jià)基礎(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)電開發(fā)正式拉開帷幕。,2009年3月20日，由華銳首臺(tái)3MW海上風(fēng)電機(jī)組在上海東海大橋成功安裝,2009年9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,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)電開始起步與部署，特許權(quán)招標(biāo)項(xiàng)目開始啟動(dòng)，30多臺(tái)3MW的風(fēng)機(jī)開始安裝與調(diào)試。,我國(guó)海上風(fēng)電,38,生物質(zhì)能用技術(shù),生物質(zhì)，是指有機(jī)物中除化石燃料外所有來源于動(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)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)燃料的類型和特點(diǎn)？ 生物質(zhì)發(fā)電有哪些方式？,生物質(zhì)來源,未來生物質(zhì),四類生物質(zhì)來源,,,木制品制造：包括造紙廠、鋸木廠和家具生產(chǎn)廠 城市廢物：包括樹枝修剪、建筑用廢木、廢棄的木 制品和包裝 農(nóng)作物廢物：果樹修剪、食品加工 森林：精選裁掉的樹枝、樹苗等,短期生長(zhǎng)的木本和草本作物， 可以5～10年豐收一次最有前途硬木樹,年產(chǎn)農(nóng)業(yè)作物剩余物近5億噸 木材殘余物1620萬米3,,中國(guó)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，往往也含有豐富的有機(jī)物。,生物質(zhì)能利用的形式,生物質(zhì)能供熱系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的運(yùn)用,問題-在工業(yè)領(lǐng)域中的： 規(guī)模和復(fù)雜度之故，通常不允許自動(dòng)運(yùn)行 污染物之故，在某些特別領(lǐng)域，可能會(huì)限制應(yīng)用 優(yōu)點(diǎn)-在工業(yè)領(lǐng)域中的： 該系統(tǒng)通常很適合工業(yè)工藝過程的負(fù)荷： 其可以滿足連續(xù)供熱需求 其可以全年以額定產(chǎn)能全速運(yùn)行 最大程度地節(jié)省燃料,生物質(zhì)燃燒系統(tǒng)(BCS)： 總體布局,生物質(zhì)燃料 運(yùn)輸交付,生物質(zhì)燃料 儲(chǔ)存,生物質(zhì) 燃料 輸送,熱水 供應(yīng),熱 交換,集塵,排放 系統(tǒng) 及 堆場(chǎng),燃燒室,生物質(zhì)燃料回收,除灰及儲(chǔ)存,