新能源(1)绪论

新能源利用技术王一平教授天津大学化工学院wyp56@tju.edu.cn20楼东配楼五层274047712013.4.22新能源利用技术课程安排第一章绪论第二章太阳能利用2.1太阳能热利用2.2太阳能发电2.3太阳能建筑2.4光化学第三章风能利用3.1风能基础3.2空气动力学3.3水平轴风力机的特性第四章生物质能第五章地热能第六章海洋能第七章核能第八章能源化工考试第一章绪论主要内容世界能源利用现状未来20年中国面临的挑战新能源简介世界能源利用现状（1）石油2011年世界石油产量增加了110万桶/日，尽管利比亚石油产量减少了120万桶/日，世界新增石油产量仍然几乎全部来自石油输出国组织。美国石油供应量的增长连续第三年在非石油输出国组织国家中位列翘首。世界石油消费量约增长了600,000桶/日。所有净增长均来自亚洲、中南美洲和中东等新兴经济体，超过了欧洲和北美洲的石油消费量的下降。（2）天然气*2011年，世界天然气产量增长3.1%。*美国的增幅位居各国之首。*中东是增幅最大的地区。*俄罗斯和土库曼斯坦产量增长超过了欧洲产量的大幅下滑。*世界天然气消费量增长了2.2％，除了北美洲外，所有地区均低于平均增长水平。*欧盟出现了有史以来天然气消费量的最大跌幅（-9.9％）（3）煤炭煤炭再次成为增长最快的化石燃料。全球产量增长了6.1%。亚太地区占全球产量增长的85%，世界最大的煤炭供应国—中国以8.8%的增量一马当先。世界煤炭消费量增长了5.4%，所有的净增长均来自亚太地区。在其他地区，北美洲消费量大幅下降的同时，所有其他地区的消费量均有所增长，可谓两相抵消。全球一次能源消费2011年，世界一次能源消费量增加了2.5%，还不到2010年增幅的一半，但接近历史平均水平。全球所有区域和所有燃料类型的消费量增速放缓。石油仍然是世界主导燃料，占全球能源消费量的33.1。煤炭的份额为30.3％，达到1969年以来最高的水平。未来20年中国面临的挑战在经济持续强劲增长和城市化进程的带动下…资料来源:麦肯锡分析；国家发展改革委员会能源研究所预计所有行业都将面临巨大的需求增长…导致一次能源和二次能源需求量急剧增加*标准煤当量；将电能通过煤当量转换成可比的一次能源单位，包括煤炭、天然气和电力**能源密集行业包括钢铁、水泥、化工、煤炭开采资料来源：中国能源统计年鉴；麦肯锡分析结果:能源需求量和能源进口量都将大幅增长2030年的产量是基于对汽油和柴油需求量的预测；假设57%的柴汽比的国际平均值和中国的情况一致；假设中国到2030年将柴汽比重新设定为25:32。如果中国选择进口汽油，则原油进口量可能减少。能源需求能源供应能源供应我国能源资源的特点和国际比较截止2011年，世界煤炭探明总资源量为8609.38亿吨；石油为2343亿吨；天然气为208.4万亿立方米。中国煤炭探明总资源量为1145亿吨；石油为20亿吨；天然气为3.1万亿立方米。中国以煤为主，缺乏石油、天然气资源，水能较丰富。人均能源资源量低于世界平均水平。能源消费的国际比较----消费结构我国一次能源消费结构世界一次能源消费结构2011中国一次能源消费结构18%4%70%1%6%1%原油天然气原煤核能水电可再生能源单位百万吨油当量2011年世界一次能源消费结构33%24%30%5%6%2%原油天然气原煤核能水电可再生能源单位百万吨油当量能源消费的国际比较----人均用电量人均用电量千瓦时2631.4129007819.182806.9202000400060008000100001200014000中国美国日本世界平均KWh2009年数据能源消费的国际比较----单位GDP能源使用量273.16171.18124.9183.16050100150200250300中国美国日本世界平均购买力平价/千克石油当量2009年数据能源面临的紧迫问题资源问题–资源总量小，约为世界的10%–人均水平低，约为世界的40%–石油天然气等优质资源匮乏效率问题–总能源效率为32%，低于世界平均水平10个百分点。–单位GDP能源消耗是美国的1.6倍，日本的2.2倍，世界平均水平的1.5倍。环境问题–国内环境压力巨大•酸雨和酸沉降•煤烟型大气污染–国际环境压力增加•估计2020年温室气体排放总量将超过美国能源需求增长压力越来越大23282456.62631.4313534833662050010001500200025003000350040002007年2008年2009年2010年2011年2012年KWh历年中国人均用电量增长，2011年已经超过世界平均水平。2020年能源供需形势分析初步规划预测,2020年,国内能源生产总量可能达到24亿吨标准煤。其中：–煤炭23亿吨–石油2亿吨–天然气1000亿立方米–水电7000亿千瓦时–核电2500亿千瓦时–可再生能源2亿吨标煤按照现在趋势估计，2020年全国能源需求量将达到30亿吨标准煤，其中：–煤炭23亿吨–石油4亿吨–天然气2000亿立方米–水电7000亿千瓦时–核电2590亿千瓦时–可再生能源2亿吨标煤我国能源发展长期存在的三大矛盾1.人均消费水平低、能源需求增长持续时间长和国内资源供应严重不足的矛盾；2.油气资源不足、必须大量使用煤炭与环境保护和减排温室气体的矛盾；3.大量进口石油天然气和能源供应安全的矛盾；解决我国能源问题的主要措施1.大幅提高能源利用效率，努力建设节约型社会；2.积极利用国际资源，特别是油气资源，努力改善能源结构；3.大力开发利用新能源，实现能源资源利用的本地化。新能源简介新能源新能源*太阳能风能生物质能水能核能、可燃冰……中华人民共和国可再生能源法地热能海洋能联合国开发计划署（UNDP）把新能源分为以下三大类：大中型水电新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能（潮汐能）传统生物质能世界太阳能资源图（1）太阳能资源和开发利用现状中国太阳能资源图•太阳能资源丰富，全国三分之二日照小时数大于2200小时。•2011年，太阳能光伏装机容量为2.89GW；•2012年，太阳能光伏装机容量为4.5GW，成为继德国之后的全球第二大光伏装机大国。太阳能热水器•2012年，中国太阳能热水器年产量达到6390万平方米。•生产量和使用量均为世界第一。•产业体系较完整。（2）风能资源和开发利用现状•全国风能资源量约为10亿千瓦，陆地资源量约8亿千瓦，近海（离岸20公里范围内）约为1.5亿千瓦。•主要分布在“三边”地区及东部沿海地区。•截止2011年底，中国累计风电装机容量为6.23亿千瓦。（3）生物质能资源和开发利用现状全国已经建设农村户用沼气池约3000万口，生活污水净化沼气池14万处，畜禽养殖场和工业废水沼气工程达到2700多处，年产沼气约100亿m3；为近8000万农村人口提供了优质的生活燃料。截止2011年底，并网生物质能发电装机容量约为436.39万千瓦。利用陈化粮生产乙醇燃料的项目年生产能力将达到100万吨。利用能源作物生产乙醇燃料和生物柴油的技术也在进行试点示范。（4）水能资源和开发利用现状截止2011年底，水电装机总容量为2.2亿千瓦。2011年，水电发电量6626亿千瓦时，占总发电量的14.04%。资源量Resources：理论蕴藏量：6.89亿千瓦技术可开发量：4.93亿千瓦经济可开发量：3.95亿千瓦（5）地热能资源和开发利用现状我国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田45个，地热资源总量约320万兆瓦。医疗用水热卤水资源天然肥水资源发电采暖世界中低温地热资源利用结构比例图（7）核能资源和开发利用现状包括核裂变、核聚变和核衰变。截至2010年，我国核电总装机为1080万千瓦。在建机组28台，总容量为3097万千瓦，在建规模世界第一。十二五期间，我国核电总装机容量将超过4000万千瓦，将步入核电大国的行列。核能的利用存在的主要问题资源利用率低；反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素，其最终处理技术尚未完全解决；反应堆的安全问题尚需不断监控及改进；核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚-239受控制；核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大；日本的核事故使得多国改变了核计划。（8）海洋能资源和开发利用现状包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。据推算，地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。到2020年，全世界潮汐发电量将达到1000-3000亿千瓦。振荡浮子波力发电装置共建小型潮汐电站76座，长期运行发电的8座；在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3200kW（世界第三），运行了近30年。广东汕尾完成100kW岸式波力实验电站，同时，青岛100kW摆式波力电站也建造完成。我国第一座万千瓦级潮汐电站已于2010年开工建设。截止2011年底，海洋能发电装机容量为0.6万千瓦。1996年，由不同国籍科学家组成的团队在距美国西海岸一百公里的海域发现了大量的可燃冰资源。1999年，德国科考船前往太平洋海域通过采集到的样本分析、试验，终于搞清楚了可燃冰的成因和成分：零下161摄氏度时，甲烷同水结合形成气水合物。1立方米的可燃冰竟然含有170立方米的天然气。我国先后于2008年11月和2009年6月在青海省天峻县木里镇永久冻土带多次成功钻获可燃冰实物样品。我国成为继加拿大、美国之后第三个在陆域钻获可燃冰的国家。国际上对可燃冰的开采仍处于研究试验阶段，尚无可行的开采方法(指工业性开采)。（9）可燃冰我国可再生能源战略地位发电–水电４亿千瓦，在2030年之前基本得到开发。–风力发电可以形成上亿千瓦的发电能力，可望在2030和2050之后分别超过核电和水电成为第二大发电电源。–太阳能发电2050年前后可以发挥巨大的作用，成为重要的替代能源。–生物质能源发电也有形成上亿千瓦的发电装机能力。燃料和热利用–太阳能热水器可以替代上亿千瓦的电热水器，并逐步向制冷采暖技术过渡。–液体燃料有形成几千万吨液体燃料的资源条件，可以有效地补充石油供应之不足。–农作物秸秆和林业废弃物可以形成6-8亿吨标准煤的供应能力，其商业化开发和利用，可以为农村地区提供充足的生活燃料。2020年我国可再生能源规划目标发电能力–水电4亿千瓦，除西藏外大部分地区水电资源将开发完毕。–风力发电1亿千瓦。–生物质能源发电2400万千瓦。–太阳能发电1500万千瓦。燃料和热利用–液体燃料1100万吨–沼气440亿立方米–太阳能热水器3亿平方米–种植薪炭林5000万亩可以新增6亿吨标准煤的能源当量的供应能力参考书目《新能源与可再生能源》《新能源与可再生能源技术》《新能源与可再生能源利用技术》《能源与环境》……谢谢!