新能源概论-1.ppt

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新能源利用概论l太阳能篇太阳能篇l地热能篇地热能篇孔祥强孔祥强孔祥强孔祥强热能与动力工程系热能与动力工程系热能与动力工程系热能与动力工程系山东科技大学山东科技大学山东科技大学山东科技大学能源的分类情况能源的分类情况从能源的形成和来源来看从能源的形成和来源来看来自太阳来自太阳来自地球内部来自地球内部来自核反应来自核反应来自天体之间的引力来自天体之间的引力从能源的利用状况来看从能源的利用状况来看常规能源常规能源新能源新能源从能源是否能循环再生来看从能源是否能循环再生来看可再生能源可再生能源不可再生能源不可再生能源从能源的原有形态是否改变来看从能源的原有形态是否改变来看一次能源一次能源二次能源二次能源1980年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：

以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的代资源有限、对环境有污染的化石能源化石能源。

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、太阳能、生物质能、水能水能、风能、地热能、风能、地热能、波浪能波浪能、洋流能洋流能和和潮汐能潮汐能，以及海洋表面与深层间的热循环等；此外，还有氢能、，以及海洋表面与深层间的热循环等；此外，还有氢能、沼气沼气、酒精、甲醇等、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气等能源，称为常规能源。

随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源得到各国的重视。

新能源新能源OR可再生能源可再生能源核能核能核能核能西藏阿里地区地热田西藏阿里地区地热田西藏阿里地区地热田西藏阿里地区地热田冰岛地热冰岛地热冰岛地热冰岛地热西藏羊八井地热电站西藏羊八井地热电站西藏羊八井地热电站西藏羊八井地热电站浙江温岭江厦潮汐试验电站浙江温岭江厦潮汐试验电站新能源概念的内涵新能源概念的内涵我国可再生能源现状我国可再生能源现状可再生能源是可以永续利用的能源资源，如水能、风能、太阳能、生物质能和海洋能等，不存在资源枯竭问题。

中国除了水能水能水能水能的可开发装机容量和年发电量均居世界首位之外，太阳能、风能和生物质能等各种可再生能源资源也都非常丰富。

中国太阳能太阳能太阳能太阳能较丰富的区域占国土面积的2/3以上，年辐射量超过6000MJ/，每年地表吸收的太阳能大约相当于1.7万亿tce的能量；按德国、西班牙、丹麦等风电发展迅速的国家的经验进行类比分析，中国可供开发的风能风能风能风能资源量可能超过30亿kW；海洋能海洋能海洋能海洋能资源技术上可利用的资源量估计约为4亿-5亿kW；地热地热地热地热资源的远景储量为1353亿tce，探明储量为31.6亿tce；现有生物质能源生物质能源生物质能源生物质能源包括：

秸秆、薪柴、有机垃圾和工业有机废物等，资源总量达7亿tce，通过品种改良和扩大种植，生物能的资源量可以在此水平再翻一番。

总之中国可再生能源资源丰富，具有大规模开发的资源条件和技术潜力，可以为未来社会和经济发展提供足够的能源，开发利用可再生能源大有可为。

太太阳阳能能11、太阳构造及太阳能资源、太阳构造及太阳能资源、太阳构造及太阳能资源、太阳构造及太阳能资源22、太阳能热利用技术、太阳能热利用技术、太阳能热利用技术、太阳能热利用技术33、太阳能光伏发电技术、太阳能光伏发电技术、太阳能光伏发电技术、太阳能光伏发电技术太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源总述总述总述总述太阳构造太阳构造太阳构造太阳构造太阳能资源太阳能资源太阳能资源太阳能资源太阳能特点太阳能特点太阳能特点太阳能特点太阳能的基本利用方式太阳能的基本利用方式太阳能的基本利用方式太阳能的基本利用方式太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源总述总述太阳是一个巨大的球状炽热气团，整个表面是一片沸腾的火海，极不平静，每时每刻都在不停地进行着热核反应；太阳是距离地球最近的一颗恒星，最新测定的平均距离的精确数值为149598020公里；太阳的体积极其巨大，到目前为止测定的最精确的直径为1392530公里；太阳非常炽热，光芒四射，辐射能量无比巨大，整个太阳每秒钟释放出的能量高达3.8651026J，相当于每秒钟燃烧1.321016吨标准煤所发出的能量。

太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源总述总述太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳构造太阳构造l太阳是太阳系的中心天体太阳是太阳系的中心天体,是太阳系里唯一的一颗恒是太阳系里唯一的一颗恒星，也是离地球最近的一颗恒星。

星，也是离地球最近的一颗恒星。

l直径约为直径约为1.39106km，是地球的，是地球的109倍，质量约为倍，质量约为2.2l027t，为地球的，为地球的3.32105倍，体积比地球大倍，体积比地球大1.3106倍，平均密度为地球的倍，平均密度为地球的1/4。

其主要组成气体。

其主要组成气体为氢（约为氢（约71）和氦（约）和氦（约27）。

）。

l太阳内部有太阳内部有“里三层里三层”。

从中心向外，依次是：

。

从中心向外，依次是：

核核核核反应区反应区反应区反应区，是太阳热能产生的基地；，是太阳热能产生的基地；辐射区辐射区辐射区辐射区，太阳能，太阳能先通过这里传播出去；先通过这里传播出去；对流区对流区对流区对流区，太阳能经过这里向，太阳能经过这里向太阳表层传播，它们是太阳表层传播，它们是“输送带输送带”。

l太阳内部持续进行氢聚合成氦的核聚变反应，不断太阳内部持续进行氢聚合成氦的核聚变反应，不断释放出巨大能量，并以辐射和对流方式由核心向表释放出巨大能量，并以辐射和对流方式由核心向表面传递热量，温度从中心向表面逐渐降低。

面传递热量，温度从中心向表面逐渐降低。

l太阳外部有太阳外部有“外三层外三层”。

依次为。

依次为光光光光球层、色球层和日冕层球层、色球层和日冕层球层、色球层和日冕层球层、色球层和日冕层。

人们肉眼。

人们肉眼可见的明亮表面就是光球层，我们可见的明亮表面就是光球层，我们所见到太阳的可见光，几乎全由光所见到太阳的可见光，几乎全由光球层发出的。

光球层厚约球层发出的。

光球层厚约500千米，千米，温度为温度为5762K，密度为，密度为10-6g/cm3，它是由强烈电离的气体组成，太阳它是由强烈电离的气体组成，太阳能绝大部分辐射都是由此向太空发能绝大部分辐射都是由此向太空发射的。

射的。

l太阳黑子是光球层上的黑暗区域，太阳黑子是光球层上的黑暗区域，它的温度大约为它的温度大约为4500K，而光球其而光球其余部分的温度约为余部分的温度约为6000K。

在明亮。

在明亮的光球反衬下，就显得很黑。

的光球反衬下，就显得很黑。

太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳构造太阳构造l从光球表面到从光球表面到8000千米高度为色球层，大部分由千米高度为色球层，大部分由氢和氦组成。

在色球层的边缘常常突然串升一片氢和氦组成。

在色球层的边缘常常突然串升一片火舌般的气体，高度达到几万公里，这就是日珥，火舌般的气体，高度达到几万公里，这就是日珥，其温度高达其温度高达1百万度，高度有时达几十个太阳半百万度，高度有时达几十个太阳半径。

径。

l在色球之上是极其稀薄的高温日冕层。

日冕层的在色球之上是极其稀薄的高温日冕层。

日冕层的温度比它的发源地（太阳）的温度要高得多，因温度比它的发源地（太阳）的温度要高得多，因此日冕层物质不断向外膨胀，把许多沿着太阳磁此日冕层物质不断向外膨胀，把许多沿着太阳磁力线的粒子流不断吹射到行星际空间，形成太阳力线的粒子流不断吹射到行星际空间，形成太阳风。

其范围可延伸到地球甚至更远的地方。

太阳风。

其范围可延伸到地球甚至更远的地方。

太阳就是以太阳风（物质粒子流）的形式失去物质。

就是以太阳风（物质粒子流）的形式失去物质。

l当太阳上有强烈爆发和日冕物质抛射时，太阳风当太阳上有强烈爆发和日冕物质抛射时，太阳风携带着的强大等离子流可能到达地球极区。

这时，携带着的强大等离子流可能到达地球极区。

这时，在地球两极则可看见瑰丽无比的极光。

在地球两极则可看见瑰丽无比的极光。

太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳构造太阳构造太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳能资源太阳能资源l从太阳的构造可见，太阳并不是一个温度恒定的黑体，而是一个多从太阳的构造可见，太阳并不是一个温度恒定的黑体，而是一个多层的有不同波长发射和吸收的辐射体。

不过在太阳能利用中通常将层的有不同波长发射和吸收的辐射体。

不过在太阳能利用中通常将它视为一个温度为它视为一个温度为6000K、发射波长为、发射波长为0.33m的黑体。

的黑体。

l太阳是地球永恒的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约太阳是地球永恒的能源，它以光辐射的形式每秒钟向太空发射约3.81020MW能量，地球大气上界只能接收到其中的二十亿分之一。

能量，地球大气上界只能接收到其中的二十亿分之一。

到达地球大气层的太阳能，到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，被大气层反射，23%被被大气层大气层吸收，吸收，其余的到达地球表面，其功率为其余的到达地球表面，其功率为800000亿亿kW，也就是说太阳每秒，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨万吨煤煤释放的热量。

平均释放的热量。

平均在大气外每平米面积每分钟接受的能量大约在大气外每平米面积每分钟接受的能量大约1367W。

太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳能资源太阳能资源万万物物生生长长靠靠太太阳阳太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳能资源太阳能资源太阳光谱太阳光谱太阳光谱太阳光谱太阳每时每刻向宇宙空间辐射能量，包括可见光、太阳每时每刻向宇宙空间辐射能量，包括可见光、不可见光和各种微粒，总称为不可见光和各种微粒，总称为太阳辐射太阳辐射。

太阳辐射光谱太阳辐射光谱的的99%以上在波以上在波长长0.15-4.0微微米之间。

米之间。

大约大约50%的的太阳辐射能量在可太阳辐射能量在可见光谱区，见光谱区，7%在在紫外线光谱紫外线光谱区，区，43%在红在红外光谱区。

外光谱区。

定义：

太阳与地球之间为年平均距离时，地球大气层上边界处，垂直于太阳光线的表面上，单位面积、单位时间所接受的太阳辐射能。

太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳能资源太阳能资源太阳常数太阳常数太阳常数太阳常数到达地面上的太阳辐射强度到达地面上的太阳辐射强度散射辐射散射辐射（scatteredlight）：

经过大气和云层的反射、折射、散射：

经过大气和云层的反射、折射、散射作用改变了原来的传播方向达到地球表面的、并无特定方向的这作用改变了原来的传播方向达到地球表面的、并无特定方向的这部分太阳辐射。

部分太阳辐射。

直射辐射直射辐射（directlight）：

未被地球大气层吸收、反射及折射仍保：

未被地球大气层吸收、反射及折射仍保持原来的方向直达地球表面的这部分太阳辐射。

持原来的方向直达地球表面的这部分太阳辐射。

总太阳辐射：

散射辐射与直射辐射的总和。

总太阳辐射：

散射辐射与直射辐射的总和。

太阳构造及太阳能资源太阳构造及太阳能资源太阳能资源太阳能资源该表为该表为该表为该表为热电效应热电效应热电效应热电效应原理，感应元件采用热电堆，其表面涂原理，感应元件采用热电堆，其表面涂原理，感应元件采用热电堆，其表面涂原理，感应元件采用热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层。

热接点在感应面上，而冷有高吸收率的黑色涂层。

热接点在感应面上，而冷有高吸收率的黑色涂层。

热接点在感应面上，而冷有高吸收率的黑色涂层。

热接点在感应面上，而冷接接接接点点点点则位于机体内，冷热接点产生温差电势。

在线性范围内，则位于机体内，冷热接点产生温差电势。

在线性范围内，则位于机体内，冷热接点产生温差电势。

在线性范围内，则位于机体内，冷热接点产生温差电势。

在线性范围内，输出信号与太阳辐照度成正比。

为减小温度的影响则配输出信号与太阳辐照度成正比。

为减小温度的影响则配输出