我国新能源技术应用现.docx

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我国新能源技术应用现

成都信息工程学院

《新能源技术》课程论文

题目我国新能源技术应用现

状及发展趋势

学院

专业

姓名

学号

成绩

控制工程学院电气工程教研室

二零一五年十一月

摘要：

在全球的电源结构中，传统化石燃料也仍然占据绝对主流地位，占全部发电量的60%以上。

一次能源的大量消耗导致全球能源短缺和气候恶化，已经成了迫在眉睫的全球性问题。

在巨大的环境压力下，全球积极开发应用新能源，在传统的火电、水电的基础上，大力发展核能、太阳能、风能等新能源发电。

与常规能源相比,新能源最大优势是地域分布比较均衡且资源量巨大,其资源量相比人类需求来说,可谓资源无限。

开发利用新能源有利于优化能源消费结构、保护生态环境、保障能源安全。

同时也是拉动内需、培育新的经济增长点、增加就业机会、促进经济和社会可持续发展的战略选择。

新能源大多存在能量密度低、资源分散等问题,难以在短时期内大规模替代化石能源,对其开发利用需要在技术、成本、管理等诸多方面做更大努力。

关键词：

不可再生能源  新能源发电技术  开发利用现状  发展态势  研究热点  发展前景与展望

ABSTRACT：

Intheglobalpowerstructure,thetraditionalfossilfuelsarestilloccupytheabsolutemainstreamposition,accountingformorethan60%ofthetotalamountofelectricity.Themassiveconsumptionofprimaryenergyhascausedtheglobalenergyshortageandtheclimatechange,hasbecomeanurgentglobalproblem.Undertheenormousenvironmentalpressure,theglobalactivedevelopmentandapplicationofnewenergy,inthetraditionalthermalpower,hydropower,basedonthedevelopmentofnuclearenergy,solarenergy,windenergyandothernewenergypowergeneration.Comparedwithconventionalenergysources,thebiggestadvantageisthatthenewenergyresourcesaremorebalancedandtheresourcesarehuge,andtheresourcesareunlimited.Developmentandutilizationofnewenergywillhelpoptimizethestructureofenergyconsumption,protecttheecologicalenvironment,andprotecttheenergysecurity.Atthesametime,thestrategychoiceofstimulatingdomesticdemand,fosteringneweconomicgrowthpoints,increasingemploymentopportunities,promotingeconomicandsocialsustainabledevelopment.Thenewenergy,suchaslowenergydensity,resourcedispersion,isdifficulttoreplacefossilenergyinashortperiodoftime.Itneedstodevelopandutilizethetechnology,cost,managementandotheraspects

KEYWORDS：

NonrenewableenergyNewenergypowergenerationtechnologyDevelopmentandutilizationstatusDevelopingtrendResearchhotspotDevelopmentprospectandProspec

目录

1.引言1

2.我国新能源的应用现状1

2.1太阳能1

2.2风能2

2.3地热能发电2

2.3.1地热发电2

2.3.2地热直接利用   3

2.4海洋能4

2.4.1海水渗透发电技术有望成为新的环保能源4

2.4.2潮汐能发电4

2.4.3波浪能（wavepower）发电5

2.4.4海流能发电5

2.4.5海洋温差发电6

2.5生物质能6

2.5.1沼气技术6

2.5.2直接燃烧技术7

2.5.3气化技术7

3.我国新能源的发展趋势8

3.1太阳能8

3.2风能8

3.3地热能9

3.4中国生物质能9

3.4.1农村生物质能利用9

3.4.2生物质燃料将部分替代化石能源9

参考文献10

1.引言

本文将主要围绕21世纪中期的主要能源和人类如何最终解决能源问题做出探讨。

新能源与可再生能源．是指除常规化石能源和大中型水利发电、核裂变发电之外的太阳能、风能、生物质能、海洋能以及地热能等一次能源 这些能源资源丰富、可以再生、清洁干净，是最有前景的替代能源．将成为未来世界能源的基石。

可再生能源具有清洁、环保、持续、长久的优势，成为人们应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一，越来越受到世人的强烈关注。

联合国环境规划署2009年全球可持续能源投资趋势报告显示，尽管全球投资市场普遍疲软，但2008年全球可再生能源投资达1550亿美元，再创历史新高。

2008年全球可再生能源投资总额较2007年增长5％。

据专家预测：

到本世纪50年代，新能源和可再生能源在全球能源消耗中的比例将达到50％。

从可持续发展看，人类当前主要依靠的化石能源终将耗竭，未来的主要能源只能依赖于可再生能源和受控核聚变能，对此，科技界已形成比较一致的共识。

近年来，世界已开始了向可持续能源系统过渡的积极努力，期望在二十一世纪上半叶能形成初始的体系框架，发展大规模可再生能源是主要措施之一。

2.我国新能源的应用现状

2.1太阳能

我国在太阳能发电领域起步较晚，所以无论是在研究和开发水平，还是在产业规模和商品话程度方面都落后于西方发达国家。

在太阳能光伏发电和太阳能热发电领域目前都处于试验阶段，离规模应用有较大差距。

在国家《可再生能源中长期发展规划》提出光伏发电的目标是到2020年达到200千瓦，这远远落后于同时期的西方发达国家水平，也落后于风能等其他新能源所占的比重。

在太阳能发电领域，我国的科技水平远落后于发达国家，一些关键技术为外国所垄断。

以目前世界上应用最广泛的太阳能电池晶体硅太阳能电池为例，生产晶体硅太阳能电池的原材料是高纯度多晶硅，而高纯度多晶硅销售和制造几乎全部被全球的七大公司控制，这些公司技术完全封闭；在太阳能光伏发电领域，全球88％的光伏组件和光伏电池的生产集中于12家国际大公司，这些大公司无一例外都在发达国家。

因此我国太阳能产业的高端技术亟待突破，才能带来太阳能发电的推广与实际运用[1]。

目前，我国已经成功实施了多项太阳能发电项目，如“送电下乡”，以及山东力诺太阳能发电并网项目和西藏羊八井光伏示范电站，这些项目的实施，使我国在太阳能发电领域积累了丰富的产品经验和建设经验。

在光伏发电领域，薄膜电池技术的基础研究和产业化实验，也已经实现了与国际同步，而这一技术将在太阳能发电领域起到越来越大的作用[2]。

2.2风能

我国幅员辽阔，陆疆总长2万多千米，海岸线1.8万多千米，是一个风力资源丰富的国家，全国约有2/3的地带为多风带。

风能总储量为32.26亿千瓦，实际可开发的风能储量为2.53亿千瓦，为可再生能源和新能源利用技术提供了强大的资源条件。

两大风能地带———西北、华北、东北和东南沿海为风能资源丰富区，跨全国21个省、市、自治区。

到1999年底已开发微小户用型风力发电机16万台，并网型风电场24座，总装机容量26万千瓦，其中绝大多数机组是从丹麦、德国、美国、比利时、瑞典引进的，最大单机容量为600KW。

毫无疑问，中国风能等可再生能源的利用受到一系列因素的限制，其中包括资金和技术资源供应的不足、政策的不相配套等。

和常规资源相比，它会缺乏竞争力。

但从可持续发展的目的出发，从中央到地方的各级政府已对这些资源的开发给予了关注[3]。

目前，我国国产化机组产量仍然偏小，远未达到规模效益，使得零部件采购价格偏高，利润空间很小。

因此，我国的风力发电装备市场至今仍由国外风力发电机组占据。

这一现实要求我国的风力发电设备制造企业应加快适合中国国情的新型风力发电装备的研制进度。

尽快提高大型风力发电装备的设计和制造技术，加大风力发电装备国产化进程。

还应注意稳定产品质量，提高国产机组可靠性，以取得风电场建设者的认可，逐步加大市场份额。

据相关资料报道，到2020年，预计我国将新增发电能力500GW，其中121GW为可再生能源。

2010年以前，我国计划新建20座风力发电场，每座风场的发电能力达到100MW以上，且达到4000MW的风力发电总目标，并要求风力发电设备本土化[4]。

2.3地热能发电

2.3.1地热发电

用于发电的地热流体要求温度较高，一般在180℃甚至200℃以上才比较经济，我国高温地热资源主要分布在滇、藏、川西一带，总发电潜力5800MW／a。

其地热发电基本原理与火力发电相同，即通过能量转换定律将地热能转变为机械能，再将其带动发电机组发电。

我国自1970年1O月第一座实验性地热电站在广东丰顺建成投产以来，相继建成了湖南灰汤、西藏羊八井、西藏那曲及西藏郎久等地热电站。

地热发电运行成本低，电力便于输送，不受热田位置限制，又属于高品位的能量，没有环境污染，所以地热发电的利用价值明显高于其他的利用形式。

2.3.2地热直接利用   

地热供暖：

应用地热采暖主要是在我国北方，该利用方式不仅是节约煤炭、降低煤耗、减轻烟尘污染、改善环境的有效方法，还因地热水温稳定、供暖质量高而深受人们的欢迎。

目前利用中低温地熟供暖的地区有河北、辽宁、山东、河南、山西等地，全国地热供暖面积超过500万平方米。

地热温室：

我国的地热农业温室分布面很广，规模较小，其中包括蔬菜温室，花卉温室，蘑菇培育、育种温室等。

北方主要种植比较高档的瓜果菜类、食用菌、花卉等；南方主要用于育秧。

其中花卉温室的经济效益较明显，发展潜力巨大，是地热温室发展的方向。

随着国民经济的迅速发展和人民生活水平的提高，农业逐步走向现代化进程，各种性能优良的温室将逐步建造，室内采用地热供暖，以提高室温,既安全经济又无污染。

地热工业利用：

地热能在工业领域应用范围很广，工业生产中需要大量的中低温热水，地热用于工艺过程是比较理想的方案。

我国在干燥、纺织、造纸、机械、木材加工、盐分析取、化学萃取、制革等行业中都有应用。

其中地热干燥是地热能直接利用的重要项目，地热脱水蔬菜及方便食品等是直接利用地热的地热干燥产品。

在我国社会主义市场经济不断发展的今天，地热干燥产品有着良好的国际市场和潜在的国内市场。

地热水产养殖：

地热水产养殖是地热直接利用项目中的重要内容，水产养殖所需的水温不高，一般低温地热水都能满足需求，同时它又可将地热采暖、地热温室以及地热工业利用过的地热排水再次综合梯级利用，使地热利用率大大提高。

地热水产养殖可以分为大规模生产性养殖和建立观赏区。

生产性养殖一般采用地热塑料大棚，以鱼苗养殖越冬为多；观赏游乐区可以放养金鱼、热带鱼及锦鲤等品种供游人观赏。

地热水疗：

地热水含有多种对人体有益的矿物成分和化学元素，是集热、矿、水三位一体具有多种用途的清洁、医疗和保健作用的资源。

温泉浴对关节炎、高血压、胃及十二指肠溃疡、心血管病、神经衰弱、支气管炎及各种皮肤病有良好的治疗效果，并对各种老年病的康复有一定作用。

浴疗水温高于皮肤温度，可兴奋交感神经，使皮肤血管扩张，脉搏加速，缓解肌肉痉挛，促进身体新陈代谢，另外温泉浴有明显的降血脂作用，使血管输液功能增强，提高机体内分泌功能和调节神经系统功能，防止血管硬化，有延年益寿之效[6]。

2.4海洋能

2.4.1海水渗透发电技术有望成为新的环保能源

海水渗透发电技术的原理是：

利用液体的渗透性发电，即利用浓溶液扩散到稀溶液所释放出来的能量发电。

这种新能源既不产生垃圾，也没用二氧化碳排放，更不受天气左右，可以说是取之不尽、用之不竭。

人们可以在河流的入海口处修建这样的发电站，而在盐分浓度更高的水域中，渗透发电站的发电效果会更好。

当河流奔腾入海时，由于河水与海水所含盐分浓度的不同，会促使“河流淡水”与“海洋咸水”发生低浓度的液体流向高浓度的液体物理渗透反应，从而产生巨大的海水渗透压，用其产生的这种压力推动涡轮机进行大功率发电。

我国大海与陆地河口交界水域的盐度差所潜藏的巨大能量一直是科学家理想的发电场所。

我国的盐差能蕴藏量理论上估计为3.9×1015KJ，主要集中在各大江河的入海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖也可以利用。

从物理学角度来说，淡水与海水之间有着很大的渗透压力差，一般海水含盐度为3%-3.5%时，其和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度，如果这个压力差能利用起来，从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发0.65kw·h的电。

这种水位差可以利用半透膜在盐水和淡水交接处实现。

如果在这一过程中盐度不降低的话，产生的渗透压力足可以将盐水水面提高240m，利用这一水位差就可以推动水轮发电机发电。

我国目前海水渗透发电技术正处于起步阶段，普及该技术所面临的最大难题就是发电站的建造成本过高，并且缺乏高效廉价的薄膜，对盐差能这种新能源的研究还处于实验室实验水平。

2.4.2潮汐能发电

潮汐是由于太阳和月球对地球各处引力的不同所引起的海水有规律的、周期性的涨落现象。

潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水流动所产生的能量称为潮汐能。

潮汐能的能量与潮量和潮差成正比，其利用原理和水力发电相似。

潮汐能是以势能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能与动能。

它包括潮汐和潮流两种运动方式所包含的能量，潮水在涨落中蕴藏着巨大能量，这种能量是永恒的、无污染的能量，而且不受洪水或枯水影响、是用之不竭的可再生能源。

我国有海岸线总长3.2万千米，漫长的海岸线蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。

在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能，而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去，水位逐渐降低，势能又转化为动能。

一般来说潮差不小于3米，就会产生发电的经济效益，就有实际应用价值。

潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统，潮汐能利用的主要方式是发电，在海洋各种能源中，潮汐能的开发利用最为现实、最为简便。

中国早在20世纪50年代就已开始利用潮汐能，在这一方面是世界上起步较早的国家，我国虽有丰富的潮汐能资源，但开发存在较大的困难，需着重解决设备、技术和成本问题。

2.4.3波浪能（wavepower）发电

波浪能发电是通过波浪能装置（见图一），是将波浪能首先转换为机械能，然后再转换成电能的过程。

波浪能来源于风和海面的相互作用，是风的一部分能量传给了海水。

波浪能是以机械能形式存在的，是海洋能中品位最高的能量。

具有能量密度高、分布面广等优点。

它是一种取之不竭的可再生清洁能源。

近年来，随着科技进步和化石能源短缺的加剧，波浪能这种清洁绿色的能源的开发利用已初具商业化趋势。

小功率的波浪能发电，已在导航浮标、灯塔等获得推广应用。

我国有广阔的海洋资源，波浪能的理论存储量为7000万千瓦左右，沿海波浪能能流密度大约为每米2-7千瓦。

在能流密度高的地方，每1米海岸线外波浪的能流就足以为20个家庭提供照明。

波浪能开发潜力巨大。

我国是波浪能开发最早的国家之一，从1980年以来研究技术获得突破性发展。

波浪能资源最丰富的省份是台湾省，以429万千瓦的发电功率占全国波浪能资源总量的1／3，其次是浙江、广东、福建、山东等省沿海地区，160万-250万千瓦之间发电量为706万千瓦，占波浪能总量的55%。

我国海域辽阔，漫长的海岸线，为波浪能的开发与利用提供了广阔的发展机遇。

目前我国在发电研究的基础上，运用成熟的机械制造及发电技术进行有效的组合，将广阔海岸取之不尽，用之不竭的波浪能低成本地转化为电能，为改善中国东部沿海地区能源短缺和环境改善开辟一条新的途径。

2.4.4海流能发电

海流能发电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。

所产生的能量进行持续发电的项目具有安全、高效、无污染等特点。

海流能的能量与流速的平方和流量成正比。

相对波浪能而言，海流能的变化要平稳且有规律得多。

海流能的利用方式主要是发电，其原理和风力发电相似，几乎任何一个风力发电装置都可以改造成为海流发电装置。

但由于海水的密度约为空气的1000倍，且装置必须放于水下。

故海流发电存在一系列的关键技术问题，包括安装维护、电力输送、防腐、海洋环境中的载荷与安全性能等。

我国沿岸潮流资源根据对130个水道的计算统计，理论平均功率为13948.52万kW。

这些资源在全国沿岸的分布，以浙江为最多，有37个水道，理论平均功率为7090万kW，约占全国的海流能资源的1/2以上。

其次是台湾、福建、辽宁等省份的沿岸也较多，约占上述的42%，其它省区较少。

国内第一个海流能发电项目2011年花落荣成，海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海这项技术有一定的发展前景。

2.4.5海洋温差发电

海洋温差能主要用于发电（见图二），原理是：

首先利用表层海水蒸发工质（工质———实现热能和机械能相互转化的媒介物质，如氨、丙烷或氟利昂），使海水汽化推动汽轮发电机发电，然后利用深层冷海水冷却工质成液态，再反复使用。

海水温差发电涉及到机械、热能、流体等多个交叉学科，因此也存在着包括热交换器、冷却管、汽轮机及海洋工程技术在内的一系列有待解决的难题。

目前海洋温差发电主要采用开式和闭式以及综合两者优点的混合式循环三种方式。

海水温度呈现垂直分布，随深度增加而降低。

海水深度在1000米以下的地方温度为2-6度，2000米以下海水温度约为2度，几乎恒定不变。

利用海水温差可以实现热力循环并发电，按现有技术条件，发电温差为18度以上。

我国海域辽阔，特别是南海，夏季平均气温在36度以上，具有利用海水温差发电的有利条件和广阔前景。

我国从80年代起，在广州、青岛、天津等地开展温差发电研究，取得了一定的成绩，但成本都较高。

我国在海水温差发电方面，应不断吸取国外先进技术，力争在海洋温差能发电上有所突破。

2.5生物质能

2.5.1沼气技术

沼气在中国应用的历史较早，早在20世纪20年代就已经开始了沼气的生产与应用。

近年来，中国政府对农村沼气建设给予了强有力的持续支持和投入，截至2008年年底，中国已有3049万农户在使用沼气，每年产沼气113.9亿m3；在全国建有16.4万处生活污水净化沼气池，专门处理公厕、医院等公共场所的生活污水，总池容达785万m3。

同时，各地还因地制宜地整合太阳能、沼气技术以及种植业、养殖业的产业结构，实践性地探索出一系列适合中国农村地区推广应用的小规模庭院式的能源生态模式。

例如，在北方地区，有“四位一体”能源生态模式，其主要配套设施就是由沼气池、畜禽舍、厕所和日光温室组成，将沼气、太阳能、养殖和种植技术进行优化组合，做到能量多级利用，物质良性循环；在南方地区，有“猪—沼—果”能源生态模式，它是以一户农户为基本单元，利用房前屋后的山地、水面和庭院等场地，建成的沼气池与畜禽舍、厕所三结合，形成物流、能流往复多层利用的可持续发展的生态农业模式。

近年来，以厌氧消化为核心技术，以废弃物资源化利用为目的的大中型沼气工程已成为处理、利用禽畜粪便和工业有机废水最为有效的手段之一。

与发达国家相比，中国沼气工程厌氧消化成套技术已日趋成熟，在厌氧发酵、工程建设等方面已居国际领先水平。

截至2008年年底，全国共建成各种类型沼气工程3.98万处，总池容达到了502万m3，形成了每年约7.11亿m3沼气的生产能力。

其中，用于处理工业有机废水沼气工程332处，处理畜禽粪便沼气工程3.95万处；大型沼气工程3093处，中型沼气工程1.29万处，小型沼气工程2.39万处。

2.5.2直接燃烧技术

中国大部分农村地区的农民现在仍然以传统的炉灶进行炊事和取暖，其生活燃料主要来源于农作物秸秆和薪柴。

自20世纪70年代末，政府为了改善农民的生活质量，防止严重的水土流失，在全国729个县开展了省柴节煤炉灶炕的示范推广。

通过改进农村现有的炊事炉灶，不仅提高了传统炉灶的燃烧效率（大约在20%左右），而且也减少了室内空气污染，改善了农村生活环境。

截至2008年年底，中国农村地区已累计推广省柴节煤炉灶1.46亿户，高效低排放节能炉3342万台，节能炕2050万铺，极大缓解了农村能源短缺的紧张局面，改善了农村居民日常生活环境状况。

此外，生物质燃烧所产生的能源除应用于炊事和室内取暖外，近年来将农作物秸秆作为生产用燃料越来越被广泛地用于工业生产热力、区域供热、发电及热电联产等领域，有效地提高了生物质能源转换效率，解决了秸秆浪费与污染的问题。

2.5.3气化技术

农作物秸秆气化集中供气是中国在20世纪90年代发展起来的一项技术。

它是以农村量大面广的各种农作物秸秆为原料，在高温条件下通过热化学反应将生物质中可燃的部分转化为可燃气的过程，它主要向农村用户提供用于炊事和取暖的生活燃气。

截至2008年年底，中国农作物秸秆气化集中供气系统供气站保有量已达856处，年产生物质燃气3.12亿m3。

目前，也有部分企业开始利用秸秆气化产生的燃气，经净化后进行发电，也为企业带来了一定的经济效益。

3.我国新能源的发展趋势

3.1太阳能

我国太阳能资源丰富，理论储量达每年17000亿吨标准煤，太阳能资源开发利用的潜力非常大。

太阳能发电的独特优势势必将使其在未来我国能源的结构中占据重要地位，而从长远看，光伏发电在未来将会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且最终会成为世界能源供应的主体。

在我国由于特殊的人文地理环境，所以发展大型光伏并网发电，是改变和优化电力结构的理想选择，也是可持续电力供应的理想模式。

目前最具发展前景的光伏发电应用市场是大规模的荒漠电站，而我国108万平方公里的荒漠面积为建设大型的太阳能电站提供了广阔的土地资源，这些荒漠面积年总辐射在1600kwh/m以上，如果利用其1/10安装并网光伏发电系统，每年的发电量可以达到10万多亿千瓦时,这相当于目前全国用电量的6倍。

从资源的合理开发利用来说，开发荒漠也将带来巨大的经济和环境效益[1]。

2009年3月26日，财政部颁布了《关于加快推进太阳能光电建筑应用的实施意见》，并同时下发了《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》这些政策的出台也促进了我国太阳能产业的快速合理发展，将进一步推动太阳能发电技术的实际运用[2]。

3.2风能

随着风电的发展，风电场规模和单机容量越来越大，陆上风电场因受环境因素的制约（占地、运输、吊装、噪声等），人们很自然把目光放到海上风电场。

一般认为2.0M