新能源和可再生能源概論

1、1 1、目前世界能源狀況，我國能源狀況是、目前世界能源狀況，我國能源狀況是怎樣的？怎樣的？2 2、現(xiàn)在科學家已找到了哪些新能源？、現(xiàn)在科學家已找到了哪些新能源？3 3、各種新能源和可再生能源的應用情況、各種新能源和可再生能源的應用情況如何？如何？4 4、節(jié)能可以從哪些方面入手？、節(jié)能可以從哪些方面入手？ 冬冬天天不不太太冷冷 2007 2007年年2 2月月5 5日，北京南郊觀象臺測日，北京南郊觀象臺測到最高氣溫到最高氣溫1616，創(chuàng)，創(chuàng)167167年來同期最高年來同期最高紀錄。紀錄。 2007 2007年年1 1月，我國平均氣溫為零下月，我國平均氣溫為零下4.54.5，比常年同期偏高，比常年

2、同期偏高1.41.4。 英國英國20062006年冬季的平均氣溫達年冬季的平均氣溫達12.612.6，是自是自16591659年以來的最高溫度。年以來的最高溫度。 美國紐約美國紐約1 1月月1010日迎來第一場雪，是日迎來第一場雪，是18781878年有氣象紀錄以來最晚的一次。年有氣象紀錄以來最晚的一次。 冬冬天天不不太太冷冷壺口瀑布不封凍壺口瀑布不封凍動物園熊不冬眠動物園熊不冬眠北極熊困浮冰北極熊困浮冰阿爾卑斯山區(qū)人工降雪阿爾卑斯山區(qū)人工降雪 全全球球氣氣候候變變暖暖 全球氣候變暖最重要的原因全球氣候變暖最重要的原因溫室氣體溫室氣體在大氣中含量的持續(xù)增加在大氣中含量的持續(xù)增加 溫室效應的罪魁

3、禍首溫室效應的罪魁禍首礦物燃料礦物燃料的燃燒的燃燒溫室氣體如何使氣候變暖的？溫室氣體如何使氣候變暖的？ 能能源源所謂能源，是指能夠所謂能源，是指能夠直接直接或或經(jīng)過轉經(jīng)過轉換換而獲取某種能量的自然資源而獲取某種能量的自然資源 自然資源：自然資源： 加工得到的能量來源：加工得到的能量來源：煤、石油、天然氣、太陽能、風能、煤、石油、天然氣、太陽能、風能、水能、地熱能、核能等水能、地熱能、核能等煤氣、電力、焦炭、蒸汽、煤氣、電力、焦炭、蒸汽、沼氣、氫能等沼氣、氫能等 能能源源分分類類 按地球上的能量來源分按地球上的能量來源分 來自地球內部的能量來自地球內部的能量 - -核能核能、地熱能等、地熱能等

4、來自地球以外的能量來自地球以外的能量: : - -太陽能，水能、風能等太陽能，水能、風能等 地球和其他天體引力作用形成的能量地球和其他天體引力作用形成的能量 - -潮汐能潮汐能 能能源源分分類類 按開發(fā)利用狀況分按開發(fā)利用狀況分 常規(guī)能源常規(guī)能源- -煤、石油、天然氣、水能等煤、石油、天然氣、水能等 新能源新能源- -太陽能、地熱能、潮汐能、核能等太陽能、地熱能、潮汐能、核能等 按獲得方法分按獲得方法分 一次能源一次能源 煤、石油、天然氣、風能、水能等煤、石油、天然氣、風能、水能等 二次能源二次能源 電能、蒸汽、焦炭、煤氣等電能、蒸汽、焦炭、煤氣等 能能源源分分類類 按能否再生分按能否再生分

5、可再生可再生能源能源- -太陽能、地熱、水太陽能、地熱、水能、風能、生物能、海洋能等能、風能、生物能、海洋能等 非可再生非可再生能源能源- -煤、石油、天然煤、石油、天然氣、核能氣、核能 按能源本身的性質分按能源本身的性質分 含能體含能體能源能源- -石油、媒、天然氣等石油、媒、天然氣等 過程性過程性能源能源- -水能、風能、潮汐能水能、風能、潮汐能 按對環(huán)境的污染情況分按對環(huán)境的污染情況分 清潔清潔能源能源- -太陽能、水能、潮汐能等太陽能、水能、潮汐能等 非清潔非清潔能源能源- -煤、石油等煤、石油等能能源源的的評評價價 儲量儲量 能量密度能量密度 儲能的可能性儲能的可能性 供能的連續(xù)性供

6、能的連續(xù)性 能源的地理分布能源的地理分布 開發(fā)費用和利用能源的設備費用開發(fā)費用和利用能源的設備費用 運輸費用與損耗運輸費用與損耗 能源的可再生性能源的可再生性 能源的品位能源的品位 對環(huán)境的影響對環(huán)境的影響一次能源一次能源二次能源二次能源終端使終端使用能源用能源能源服務能源服務技術技術設備設備有用能源有用能源石油石油煤炭煤炭天然氣天然氣水電水電核能核能新能源新能源汽油汽油柴油柴油電力電力 等等汽油汽油柴油柴油天然氣天然氣電力電力 等等燈泡燈泡汽車汽車電動機電動機鍋爐鍋爐 等等交通運輸交通運輸熱力熱力電力電力 靜態(tài)消費靜態(tài)消費 建筑物內消費建筑物內消費 在運動中消耗在運動中消耗 公路，空中，鐵路

7、，水路公路，空中，鐵路，水路 燃料與技術相輔相成燃料與技術相輔相成 石油產品 LPG, CNG, 替代燃料; 電;煤 (只用于火車)所有能源都可產生熱力 所有可發(fā)電的能源資源:煤，油，氣，水電，核電，太陽能，潮汐,電池，燃料電池，等等1 1、總需求總需求持續(xù)上升持續(xù)上升未來能源需求的特點未來能源需求的特點 總量總量20202020年比年比20002000年增長年增長50%50%以上，能源以上，能源供應形勢緊張。在一段長時期內，化石能源仍供應形勢緊張。在一段長時期內，化石能源仍是主要的一次能源。天然氣比例增加，石油減是主要的一次能源。天然氣比例增加，石油減少?？稍偕茉瓷?。可再生能源203020

8、30年前后大規(guī)模應用。年前后大規(guī)模應用。人類使用的能源中人類使用的能源中非再生能源非再生能源90%再生能源再生能源10%10%石油儲量最多的地區(qū)中東56.8天然氣儲量最多的地區(qū)歐洲54.6煤炭儲量最多的地區(qū)歐洲45亞洲、大洋洲煤炭18，石油5，天然氣5 世界化石燃料探明可采儲量世界化石燃料探明可采儲量煤煤 碳碳 （GT）石石 油油 （GT）天天 然然 氣氣 （TM3）世世 界界 總總 計計1043.86世 界 總 計137.3世 界 總 計14. 11前 蘇 聯(lián)241.01沙 特25.71前 蘇 聯(lián)5.62美 國240.562伊 拉 克13.42伊 朗2.13中中 國國114.53科 威 特1

9、3.33卡 塔 爾0.714澳 大 利 亞90.944阿 聯(lián) 酋12.74阿 聯(lián) 酋0.535德 國60.075伊 朗12.25沙 特0.536印 度69.596委 內 瑞 拉9.36美 國0.467南 非55.337前 蘇 聯(lián)7.87委 內 瑞 拉0.388波 蘭42.18墨 西 哥7.38 阿 爾 及 利 亞 0.369美 國3.89尼 日 利 亞0.3410中中 國國3.310伊 拉 克0.3111中中 國國0.17石油資源、供應與消費石油資源、供應與消費非常規(guī)石油：重（稠）油、油頁巖、瀝非常規(guī)石油：重（稠）油、油頁巖、瀝青、油砂。青、油砂。如果加上相當數(shù)量的非常規(guī)石油，估計如果加上相當

10、數(shù)量的非常規(guī)石油，估計石油資源可持續(xù)開發(fā)石油資源可持續(xù)開發(fā)7070余年。余年。石油消費中，交通運輸是石油消費的第石油消費中，交通運輸是石油消費的第一大戶，繼續(xù)尋找能替代石油的代用燃料一大戶，繼續(xù)尋找能替代石油的代用燃料是全球努力的目標。是全球努力的目標。非常規(guī)天然氣：以吸附狀態(tài)儲存于煤層內非常規(guī)天然氣：以吸附狀態(tài)儲存于煤層內的煤層氣。的煤層氣。海底蘊藏豐富的油、氣資源。海底蘊藏豐富的油、氣資源。已探明的儲量預計可持續(xù)開發(fā)已探明的儲量預計可持續(xù)開發(fā)100100余年。余年。我國天然氣產量會迅速增加。我國天然氣產量會迅速增加。天然氣資源、供應與消費天然氣資源、供應與消費地球為什么會變暖？地球為什么會

11、變暖？1997.12京都議定書京都議定書：發(fā)達國在：發(fā)達國在2008-2012年內要將其二氧化碳等溫室氣體排放水平比年內要將其二氧化碳等溫室氣體排放水平比1990年平均減少年平均減少5.2。發(fā)展中國家未做規(guī)定。發(fā)展中國家未做規(guī)定。我國二氧化碳排放量位居世界第二，單位國我國二氧化碳排放量位居世界第二，單位國內生產總值的溫室氣體排放量比較高，如果內生產總值的溫室氣體排放量比較高，如果長期不減排，遭受的壓力將會越來越大，如長期不減排，遭受的壓力將會越來越大，如處置不當，有可能會影響我國的國際形象和處置不當，有可能會影響我國的國際形象和地位。地位。溫室氣體溫室氣體天然降水的天然降水的pH值為值為6.5

12、5，一般將，一般將pH值值小于小于5.6的降雨稱為酸雨的降雨稱為酸雨控制二氧化硫排放最重要的措施是推進控制二氧化硫排放最重要的措施是推進潔凈煤潔凈煤技術。技術。我國我國pH值小于值小于5.6的區(qū)域占國土面積的區(qū)域占國土面積的的40%。酸雨酸雨臭氧層破壞臭氧層破壞222CF ClCF ClCl32OClOClO2ClOOOCl臭氧層破壞臭氧層破壞 大氣中的大氣中的N2O的濃度每年正以的濃度每年正以0.20.3%的速度增長，而的速度增長，而N2O濃度濃度的增加將引起臭氧層中的增加將引起臭氧層中NO濃度增加，濃度增加，NO和臭氧作用將生成和臭氧作用將生成NO2和氧，導和氧，導致臭氧層變薄致臭氧層變薄

13、世世界界性性能能源源問問題題 能源的危機能源的危機石油的危機石油的危機 能源消費的費用迅速增加能源消費的費用迅速增加 能源資源短缺，能源消費結能源資源短缺，能源消費結構不合理構不合理 能源對環(huán)境的污染能源對環(huán)境的污染我我國國能能源源問問題題 人均能源資源相對不足人均能源資源相對不足 能源生產消費以煤為主能源生產消費以煤為主 能源工業(yè)技術水平低下，勞能源工業(yè)技術水平低下，勞動生產率較低動生產率較低 能源資源發(fā)布不均，交通運能源資源發(fā)布不均，交通運力不足，制約了能源工業(yè)發(fā)展力不足，制約了能源工業(yè)發(fā)展 能源供需形式依然緊張能源供需形式依然緊張 能耗水平高，能源利用率低下能耗水平高，能源利用率低下 農

14、村能源問題日益突出農村能源問題日益突出我我國國能能源源問問題題 能源環(huán)境問題日益嚴重能源環(huán)境問題日益嚴重 能源開發(fā)逐步西移，開發(fā)難度能源開發(fā)逐步西移，開發(fā)難度和費用增加和費用增加 能源安全面臨嚴重挑戰(zhàn)能源安全面臨嚴重挑戰(zhàn) 能源建設周期長，投資超預算能源建設周期長，投資超預算 能源價格未能反映其經(jīng)濟成能源價格未能反映其經(jīng)濟成本和能源資源的稀缺性本和能源資源的稀缺性 我國能源生產品種構成我國能源生產品種構成0%20%40%60%80%100%水 電3.84.34.86.28.28.78.47.7天然氣3.02.02.01.93.43.33.12.9原 油23.820.919.016.621.819

15、.417.315.2原 煤69.472.874.275.366.668.671.274.219801985199019952000200120022003 我國能源消費品種構成我國能源消費品種構成0%20%40%60%80%100%水 電4.04.95.16.16.87.77.87.4天然氣3.12.22.11.82.52.72.62.8石 油20.717.116.617.524.624.324.022.7煤 炭72.275.876.274.666.165.365.667.119801985199019952000200120022003 我國能源進出口情況我國能源進出口情況1 1、能源需求迅

16、速增長，供需矛盾尖銳、能源需求迅速增長，供需矛盾尖銳保證清潔、經(jīng)濟、充足、安全的保證清潔、經(jīng)濟、充足、安全的能源供應是我國發(fā)展長期的重大瓶頸能源供應是我國發(fā)展長期的重大瓶頸2、能源結構不合理，優(yōu)質液體燃料短缺 到2020年，石油需進口約3億噸3 3、效率低下，浪費驚人、效率低下，浪費驚人 利用率比國際水平低約十個百利用率比國際水平低約十個百分點分點 一次能源轉化為電能的比例低一次能源轉化為電能的比例低 我國能源消費結構以煤為主，而發(fā)達我國能源消費結構以煤為主，而發(fā)達國家則更多地采用油、氣、水力等優(yōu)質能國家則更多地采用油、氣、水力等優(yōu)質能源，大量燃用煤炭不但能源利用效率低，源，大量燃用煤炭不但能

17、源利用效率低，而且給環(huán)境帶來極大的污染，這也正是我而且給環(huán)境帶來極大的污染，這也正是我國能源面臨壓力的主要原因之一。國能源面臨壓力的主要原因之一。 發(fā)達國家的煤炭主要用于發(fā)電，因此發(fā)達國家的煤炭主要用于發(fā)電，因此煤炭利用率高，我國煤炭則只要煤炭利用率高，我國煤炭則只要1/31/3用于發(fā)用于發(fā)電，工業(yè)用煤超過發(fā)電用煤，致使能源利電，工業(yè)用煤超過發(fā)電用煤，致使能源利用率低下，環(huán)境污染嚴重。用率低下，環(huán)境污染嚴重。 本地污染非常嚴重本地污染非常嚴重 氣候變化影響加速氣候變化影響加速 國際減排壓力空前國際減排壓力空前穩(wěn)定穩(wěn)定COCO2 2排放目標排放目標IPCC 第四次評估報告第四次評估報告京都會議京

18、都會議, 1997年年12月月綠色能源革命目的：綠色能源革命目的： 拉動經(jīng)濟走出低谷； 增加就業(yè)； 應對氣候危機，發(fā)展低碳經(jīng)濟； 促進能源技術革命，搶占未來技術制高點經(jīng)濟與氣候危機催生綠色能源革命全球經(jīng)濟刺激中可持續(xù)能源撥款截止09年3月（百萬美元）國家或多邊組織國家或多邊組織贈款贈款贈款贈款/貸款貸款貸款貸款貸款擔保貸款擔保ROC稅收信貸稅收信貸稅收信貸債券稅收信貸債券減稅減稅其他其他總額總額澳大利亞2,887 1863033,376巴西 1,100 818 1,918加拿大808 808中國68,724 68,724歐盟27國3,3427,940 11,282法國2,157 331 2,4

19、88德國1,740 1,9853,725印度 意大利 日本1,0702,900 4,000 7,970韓國7,737 7,737西班牙953 0 6,6177,570英國441551 771 9622,724美國27,568 17,000 19,7391,381087266,560總額總額117,42711,39133118,10077123,7391,3811,00410,739184,883注：ROC（renewable obligation certificate):1MW合格可再生能源電力交易配額單位 來源：聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署2009年全球可持續(xù)能源投資趨勢2008年中、美、歐新增新能源

20、投資額來源：聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署2009年全球可持續(xù)能源投資趨勢l 十年內節(jié)約與美國目前從中東和委內瑞拉進口量相等的石油l 十年投資1500億美元，創(chuàng)造500萬崗位l 在2012，10%的電力來自于可再生能源；2025年達到25%l 在2015年推廣1百萬輛混合動力汽車l 碳捕獲與封存l 智能電網(wǎng)、超導技術l 在2050年減排80%的CO2排放量（1990年為基準）l 在2011年開始實行碳指標和交易計劃，在十年內產生6460億美元的稅收“ 每天都有新的事實證明，我們使用能源的方法強化著我們的敵人、危害著我們的地球。” 奧巴馬就職演說奧巴馬能源與氣候新政美國復蘇與再投資法（ARRA 2009）中的

21、綠色能源內容 法案提供了總額為7870億美元的美國經(jīng)濟振興刺激； 其中850億投入到與能源相關的項目與激勵措施中； 可再生能源與能效是最大的受益者； 超過200億美元支持可再生能源； 超過250億美元支持終端能效； 還支持其他重要技術項目：智能電網(wǎng)、電動汽車、電網(wǎng)配送系統(tǒng)、碳捕獲與封存技術等。延長風能和其他可再生能源的生產稅收信貸。預計10年聯(lián)邦預算影響為130億美元允許可再生能源開發(fā)商選擇30%的投資稅收信貸來代替生產稅收信貸。預計10年聯(lián)邦預算影響為2.85億美元允許2009或2010年投產的可再生能源項目選擇現(xiàn)金信貸以取代稅收信貸。預計10年聯(lián)邦預算影響為500萬美元取消獲得政府補貼融資

22、的項目所獲投資稅收信貸的抵扣，并取消企業(yè)購買先進能源設施的信貸封頂。預計10年聯(lián)邦預算影響為8.72億美元修改能源部創(chuàng)新技術貸款擔保項目，為2011年9月30日前動工項目撥款60億美元擔保金為先進能源設施生產商創(chuàng)立先進能源投資信貸（總額不超過23億美元）。預計10年聯(lián)邦預算影響為16.5億美元為新能源技術的 “應用研究及推廣” 提供25億美元的資金，支持包括生物質及地熱在內的可再生能源技術研發(fā)與推廣允許發(fā)行可再生能源債券，鼓勵政府及社會各界對可再生能源發(fā)電項目的投資。預計10年聯(lián)邦預算撥款5.78億美元為勞工部提供5億美元，用于能效及可再生能源產業(yè)的就業(yè)培訓ARRA 2009有關可再生能源的具

23、體措施ARRA 2009用于能源新政的投入850億美元集中式與分布式有機結合集中式與分布式有機結合是是2121世紀能源工業(yè)的重要發(fā)展方向世紀能源工業(yè)的重要發(fā)展方向能量守恒與轉換定理能量守恒與轉換定理熱力學第一定理熱力學第一定理第一類永動機是不可能制成的第一類永動機是不可能制成的能量貶值原理能量貶值原理熱力學第二定理熱力學第二定理第二類永動機是不可能制成的第二類永動機是不可能制成的熱能轉換為機械能，化學能轉換為熱能熱能轉換為機械能，化學能轉換為熱能獲得的能量和需求的能量常常不一致獲得的能量和需求的能量常常不一致能量儲存措施能量儲存措施儲能設備儲能設備油箱、煤場、水電站大油箱、煤場、水電站大壩后的水、玩具中的彈壩后的水、玩具中的彈簧所