新型熱力循環(huán)

1新型熱力循環(huán)西安交通大學(xué)能動學(xué)院葉輪機(jī)械研究所王順森2第0章緒論一、主要目的

結(jié)合我國能源特點(diǎn)和電力工業(yè)發(fā)展方向，了解和掌握現(xiàn)代蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)以及其它新型動力循環(huán)的基本原理和主要組成部分的設(shè)計特點(diǎn)及工作特性。二、分析對象以現(xiàn)代典型蒸汽燃?xì)饴?lián)合循環(huán)電站系統(tǒng)為主要研究對象三、需要的主要知識蒸汽輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、鍋爐、工程熱力學(xué)、傳熱學(xué)3四、主要內(nèi)容內(nèi)容提要第1章中國的能源狀況與電力工業(yè)的發(fā)展方向第2章聯(lián)合循環(huán)的概念和典型方案第3章燃?xì)庹羝?lián)合性能分析第4章余熱鍋爐型聯(lián)合循環(huán)的變工況第5章聯(lián)合循環(huán)中使用的蒸汽輪機(jī)第6章余熱鍋爐與聯(lián)合循環(huán)的汽水系統(tǒng)第7章整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)第8章增壓流化床聯(lián)合循環(huán)4五參考書1、焦樹建-燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)

·出版社：機(jī)械工業(yè)出版社

·出版日期：2000年01月

·ISBN：7111077261

·版本：第1版

·裝幀：平裝

·開本：16

·正文語種：中文

5參考書2、劉萬琨-燃?xì)廨啓C(jī)與燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)作者：劉萬琨出版社：化學(xué)工業(yè)出版社ISBN：7502582525出版日期：2006年3月

6參考書

3、姚秀平-燃?xì)廨啓C(jī)及其聯(lián)合循環(huán)發(fā)電

姚秀平編著

ISBN：9787508325255

出版時間：2004-10-1

出版社：中國電力出版社

7第1章中國的能源狀況與電力工業(yè)的發(fā)展方向內(nèi)容提要1.1基本概念1.2我國的能源狀況1.3電力工業(yè)的發(fā)展方向1.1基本概念能源分類：一次能源、二次能源、常規(guī)能源與新能源、可再生能源與化石能源能源科技范疇：開采、轉(zhuǎn)化、終端利用術(shù)語：標(biāo)準(zhǔn)煤、標(biāo)準(zhǔn)油、裝機(jī)容量、內(nèi)效率、發(fā)電效率、凈效率8“一次能源”亦稱“初級能源”或“天然能源”定義∶自然界以天然形式存在的，未經(jīng)加工或轉(zhuǎn)換的能源；“二次能源”：由一次能源經(jīng)加工或轉(zhuǎn)換而成；“標(biāo)煤”：低發(fā)熱值為7000大卡/公斤的煤?！皹?biāo)油”：低發(fā)熱值為10000大卡/公斤的油。9新能源（可再生能源）對傳統(tǒng)能源（煤、氣、油），人們都有一點(diǎn)常識，在以后的學(xué)習(xí)中將會大量接觸，而新能源呢，人們知之不多，而它們卻是星星之火，終究會形成燎原之勢。風(fēng)能太陽能生物質(zhì)能小水電海洋能地?zé)釟淠埽▏?yán)格來說它只是能量的載體）10

化石能源

可再生能源一次能源社會需要的能量形式

核能終端利用熱、能轉(zhuǎn)化裝置11121.2我國的能源狀況一、能源概述二、我國能源體系發(fā)展的主要趨勢與特點(diǎn)三、我國本世紀(jì)上半葉可持續(xù)能源體系框架四、能源狀況的結(jié)論

保證能源供應(yīng)是人類社會賴以生存和發(fā)展的最重要條件之一。本世紀(jì)初，基于對化石能源開始耗竭比較清晰的分析和大量使用化石能源引起的環(huán)境污染與氣候變暖日益明顯與嚴(yán)重，全世界已普遍認(rèn)識到，向著減小化石能源份額，增大可再生能源份額的方向，逐步建立可持續(xù)發(fā)展能源體系的工作應(yīng)該積極起步，在本世紀(jì)上半葉要取得明顯進(jìn)展，為能源過渡奠定可靠基礎(chǔ)。一、能源概述

13141850-2000年全球一次能源結(jié)構(gòu)的變化

15

煤

油

氣

鈾*澳大利亞/新西蘭非洲歐洲俄羅斯中東中國其它亞洲/太平洋地區(qū)北美南美世界化石燃料和鈾資源的分布，除中東和南美，中國和世界的能源最終只能以煤為主世界的煤炭資源

美國俄國中國澳大利亞印度南非烏克蘭卡薩克斯坦波蘭巴西哥倫比亞

美國俄國中國澳大利亞印度南非烏克蘭卡薩克斯坦波蘭巴西哥倫比亞16到2050年，化石燃料仍然是世界主要能源世界一次能源消費(fèi)（百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）煤石油天然氣核能水能其它年世界一次能源消費(fèi)（百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤）17世界的煤炭消費(fèi)

中國現(xiàn)在和將來將一直是世界最大的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國

世界其它地區(qū)印度美國中國18中國與世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的比較（2005）項(xiàng)目世界中國數(shù)量(Mtoe)比例%數(shù)量(Mtoe)比例%石油3952.835.6368.019.7天然氣2637.723.860.63.3煤3177.528.61311.470.4核電622.05.614.20.8水電709.26.4109.35.8總量11099.31001863.410019中國一次能源生產(chǎn)總量及構(gòu)成年份能源生產(chǎn)總量Mtce占能源生產(chǎn)總量的比重，%化石燃料（有碳能源）無碳能源煤炭石油天然氣水電、核電、風(fēng)電2001137,44571.817.042.938.232003163,84275.0714.792.847.302005205,87676.5012.623.207.702007235,41576.6011.303.908.202008260,00076.7010.443.898.9820中國一次能源消費(fèi)總量及構(gòu)成年份能源消費(fèi)總量Mtce占能源消費(fèi)總量的比重，%化石燃料（有碳能源）無碳能源煤炭石油天然氣水電、核電、風(fēng)電2001143,19966.6822.872.557.92003174,99068.3822.212.586.832005224,68269.121.02.87.12007265,56369.519.73.57.32009305,00070.118.73.857.3521到2050年，中國一次能源消費(fèi)預(yù)測

2030年，化石燃料占81%（煤炭占52.9%），2050年，化石燃料占71.5%（煤炭占43.9%）來源：替代能源研究，國務(wù)院能源辦公室，20072050能源消費(fèi)總量：63億tce2005-2050總煤耗量：1158億tce石油煤炭天然氣2223

全國上下對能源都十分重視與關(guān)心，擬定了2020年能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要。中國科學(xué)院組織了有關(guān)院士及專家，進(jìn)行了研究、探討：“我國核能（裂變能）發(fā)展戰(zhàn)略研究”（2004年3月—2006年1月）“我國中遠(yuǎn)期石油補(bǔ)充與替代能源發(fā)展戰(zhàn)略研究”（2005年4月—2006年11月）“我國大規(guī)模可再生能源基地與技術(shù)的發(fā)展研究”，（2005年4月—2007年1月）“釷的核能利用研究”（2006年1月—2007年1月）國際科學(xué)院委員會“向可持續(xù)能源發(fā)展過渡”的咨詢研究（2005年4月—2007年7月）中美科學(xué)院、工程院“中美能源與空氣污染合作研究”（2005年2月—2007年7月）

2425二、我國能源體系發(fā)展的主要趨勢與特點(diǎn)

1．能源需求仍將快速增長2．一次能源結(jié)構(gòu)將開始發(fā)生明顯變化3．CO2排放限制越來越嚴(yán)4.保障石油供應(yīng)是能源安全的突出矛盾5．電力發(fā)展更加迅速，電源結(jié)構(gòu)也將改變261.能源需求仍將快速增長

能源消費(fèi)能源生產(chǎn)2000年-2004年我國能源經(jīng)濟(jì)8.0%7.5%8.3%9.3%9.5%0.1%3.5%9.9%13.2%15.2%0.0160.4721.1931.4201.6000.0%2.0%4.0%6.0%8.0%10.0%12.0%14.0%16.0%200020012002200320040.000.200.400.600.801.001.201.401.601.80GDP增長能源消費(fèi)增長能源消費(fèi)彈性27

2009年中國的能源消費(fèi)為30.66億噸煤當(dāng)量

2007能源消費(fèi)增長率為7.8%，2008年為6.8%（2008年總消費(fèi)為28.5億噸煤當(dāng)量），2009年為7.04%(2009能源總消費(fèi)為30.66億噸煤當(dāng)量)，2012年能源總消費(fèi)為36.2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤能源消費(fèi)（百萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量）增長率（％）28在全球能源總量下降1.1%的情況下，中國的能源消費(fèi)在2009年保持了10年來年均增長8.8%的水平；中國能源消費(fèi)的快速增長，尤其是煤炭消費(fèi)增長了9.6%，高于8.7%的GDP增長。2009年，中國的煤炭凈進(jìn)口達(dá)到1.03億噸，成為繼日本之后世界第二大煤炭進(jìn)口國；中國石油消費(fèi)增長保持了過去十年來年均增長6.7%的勢頭。2009年，石油消費(fèi)對外依存度由上一年度的49%上升到了53%。

上述形勢再次表明中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展面臨的能源的挑戰(zhàn)越來越嚴(yán)峻，中國經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展需要比以往付出更多的努力。292000-2020中國能耗總量估算如果以2020年的總能耗40億噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量(tce)作為總量的極限，(2009年中國的能源消費(fèi)總量為30.66億噸煤當(dāng)量)則2000-2020年期間總能耗增長率只能<3.5%（美國2006年的能耗總量是33.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤當(dāng)量,而美國的GDP是中國的4.3倍）302.一次能源結(jié)構(gòu)將開始發(fā)生明顯變化中國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)預(yù)測年份煤炭%石油%水電%天然氣%可再生能源%核能%202059.320.66.37.14.81.9203052.920.16.58.08.36.5205043.918.25.29.413.45.231200520102020203020402050一次能源消費(fèi)(億噸tce/a)21.930.843.052.759.463.5中國一次能源消費(fèi)預(yù)測——最可能發(fā)展情景煤石油天然氣水電核電風(fēng)電太陽能發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電乙醇汽油生物柴油32200520102020203020402050因此能源消費(fèi)(億噸tce/a)21.931.040.344.448.251.6一次能源消費(fèi)預(yù)測——可持續(xù)發(fā)展情景煤石油天然氣水電核電風(fēng)電太陽能發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電乙醇汽油生物柴油33可再生能源的發(fā)展趨勢34天然氣需求預(yù)測35表2我國一次商品能源耗量與構(gòu)成的發(fā)展和展望年代總?cè)丝趦|人總能耗億tce(億噸標(biāo)煤)占世界總能耗的比例%能源結(jié)構(gòu)化石合計%煤%石油%天然氣%水電+核電%非水可再生%19505.440.3297.696.30.7/3.0/19606.953.0298.593.94.110.451.54/19702.934.096.580.914.70.923.53/19809.96.036.096.072.220.73.14.0/199011.39.877.994.976.216.62.15.1/199512.213.110.093.974.617.51.86.1/200012.713.09.893.266.124.62.56.8/200513.122.314.793.469.621.12.76.6/2020～14.5～29.0～88～60～22～6～8～42050～16～50.0～74～40～23～11～11～15363.CO2排放限制越來越嚴(yán)37應(yīng)對全球氣候變化，國際上可能留給中國的CO2排放空間已經(jīng)非常小——應(yīng)及早主動應(yīng)對而不是被動減排若要將未來全球溫升控制在2~3攝氏度，2050年全球CO2排放需要比1990年減少50%左右，只能排放104億噸(1990年208億噸)，這也就是屆時全球CO2排放的總空間。即使發(fā)達(dá)國家承諾減排其中80%，發(fā)展中國家整體上也需要比2005年減排36%。中國正處于CO2排放的上升期，面臨國際上對我國CO2排放峰值出現(xiàn)時間和絕對值的要求（譬如2030年80億噸，2035年90億噸，2040年100億噸等），在已經(jīng)大力強(qiáng)化節(jié)能和發(fā)展核能和可再生能源的條件下，未來在碳減排上仍將處于被動狀態(tài)。384.保障石油供應(yīng)是能源安全的突出矛盾50100150200250300350198019851990199520002001200220032004Mt生產(chǎn)消費(fèi)我國石油生產(chǎn)和消費(fèi)石油供應(yīng)—能源安全—國家安全3940我國石油凈進(jìn)口數(shù)量-40.0-20.00.020.040.060.080.0100.0120.0140.0MtNetimport-12-36-239.888.4813.933.829.143.869.664.971.897.4141.4198019851990199319951996199719981999200020012002200320044041我國石油對外依存度-50.0%-40.0%-30.0%-20.0%-10.0%0.0%10.0%20.0%30.0%40.0%50.0%對外依存度-12.0-40.0-20.06.45.38.117.415.421.630.228.630.136.541.31980198519901993199519961997199819992000200120022003200441中國石油需求預(yù)測我國原油產(chǎn)量2050年，我國石油進(jìn)口6.0億噸，占世界貿(mào)易總量32.5億噸的17.23%。IEA:國際能源署EIA:美國能源信息署42表4我國石油的發(fā)展與展望年代195019802000200520202050年總耗量億噸%0.93/1002.27/1003.27/1004.5/100～8.0/100年產(chǎn)量億噸%0.002/1.06/1.6/701.81/571.8/40～2.0/25年進(jìn)口量億噸%-0.130.7/301.36/432.7/60～6.0/75交通用油億噸%0.55/252.56/57～5.0/624344

19801987199520002004用電量(億kWh)2954490398861350821735速度7.5%9.2%6.4%12.7%裝機(jī)容量(億kW)0.661.032.173.194.41速度6.6%9.8%8.0%8.4%發(fā)電設(shè)備利用小時50785392512145175460火電設(shè)備利用小時577560485454484859885.電力發(fā)展更加迅速45電力發(fā)展更加迅速中國電力安裝容量快速增長1949200719871995200020040.0185GWe100GWe200GWe300GWe400GWe714GWe19780.5712GWe1949年：1.85GWe;2009年：874GWe,60年增長了472倍1978年：57.12GWe;2009年：874GWe,30年增長了15倍總安裝容量（100GW)46中國電力裝機(jī)容量和發(fā)電量的發(fā)展2001－2009年安裝總?cè)萘縈We年增長率％總發(fā)電量TWh年增長率％火電安裝容量MWe比例％火電發(fā)電量TWh比例％2001338,4906.001483.98.43253,01074.751204.581.172002356,5705.351654.211.47265,55074.471352.281.742003391,4109.771905.215.18289,77074.031579.082.882004442,39013.022194.415.18329,48074.481810.482.502005517,19016.672474.712.77384,13074.302018.081.552006622,00020.272834.414.54484,05077.822357.381.172007713,29014.363255.914.40554,42077.422698.082.862008792,53010.343433.45.18601,32075.872779.380.752009874,07010.233650.66.32652,05074.602981.4281.67472009年中國電力結(jié)構(gòu)水電

22.43%其它0,13%風(fēng)電1.8%核電1.04%煤電占全國總裝機(jī)容量的74.6%，煤電為主將長期存在2009年全國總裝機(jī)容量:874,230MWe。全國煤炭消費(fèi)30.02億噸，其中53%用于火力發(fā)電煤電74.60

%4849電力發(fā)展更加迅速上世紀(jì)80年代中期較大范圍缺電

1997年首次實(shí)現(xiàn)全國電力供需平衡

2000年以后電力供需逐年緊張

2002年12個省級電網(wǎng)拉限電

2003年23個省級電網(wǎng)拉限電2004年26個省級電網(wǎng)拉限電2005年年初21個省級電網(wǎng)拉限電中國電力安裝容量至2020年的發(fā)展預(yù)測50中國電力裝機(jī)容量的預(yù)測（2020-2050）項(xiàng)目單位200920202050總量GWe/%792/100%1600/100%2900/100%燃煤發(fā)電GWe/%581/73.4%960/60%1400/48.3%天然氣發(fā)電GWe/%20/2.5%60/3.7%100/3.5%水電GWe/%172/21.7%370/23%400/13.8%核電GWe/%9/1.1%70/4.4%300/10.3%可再生能源發(fā)電風(fēng)電GWe/%13/1.6%100/6.3%400/13.8%生物質(zhì)GWe/%-20/1.3%100/3.5%太陽能GWe/%-20/1.3%200/6.8%5152三、我國本世紀(jì)上半葉可持續(xù)能源體系框架1、繼續(xù)發(fā)揮煤能源的作用；2、保障石油供應(yīng)；3、最大限度發(fā)展水電與核電；4、大規(guī)模發(fā)展非水能可再生能源；5、未來新型能源的研究開發(fā)。531.煤：大力發(fā)展煤的高效、清潔、低碳排放的利用技術(shù)，繼續(xù)發(fā)揮煤能源的作用煤現(xiàn)在是、將來仍是我國能源的主力。70%50%煤炭是中國最重要的能源，生產(chǎn)和消費(fèi)的數(shù)量大、比重高，短期內(nèi)難以替代。煤用于發(fā)電的比例將越來越大。從目前的50%上升到70%以上，絕對量的增加更大。煤的直接燃燒已引起嚴(yán)重的環(huán)境污染。70%~80%以上的SO2，NOX，汞，顆粒物，CO2等。煤的直接燃燒很難解決溫室氣體減排問題。541980至2005年我國煤炭能源發(fā)展55煤的直接燃燒很難解決溫室氣體減排問題處理氣體的體積流量對比處理氣體的質(zhì)量流量對比

大型燃煤電廠，60萬、100萬KW等級的機(jī)組利用超超臨界蒸汽參數(shù)，效率43~45%。若采用尾部煙氣脫CO2，效率下降11個百分點(diǎn)，即效率變成32~34%。要得到相同的有用點(diǎn)，需要消耗更多的煤，形成惡性循環(huán)。煙氣流量1141m3/s149℃,1atm合成氣流量7m3/s207℃,27.2atm煙氣流量3493t/h149℃,1atm合成氣流量363t/h207℃,27.2atm56

由于我國煤炭資源相對比較豐富，價格比較便宜，國內(nèi)繼續(xù)增大煤炭產(chǎn)量的積極性很大，但其進(jìn)一步發(fā)展受到多種因素制約，諸如：（1）我國資源有限，探明儲量占世界的12%，而生產(chǎn)量已占40%，按探明儲量與當(dāng)前產(chǎn)量計算的儲采比約為100年，是世界平均200年的一半。應(yīng)該認(rèn)真考慮資源的節(jié)約使用，使煤炭能在更長時間內(nèi)保持主力軍作用。（2）煤炭產(chǎn)量的急速增長引發(fā)開采能力與安全，煤炭質(zhì)量，運(yùn)輸?shù)纫幌盗兄卮髥栴}需要認(rèn)真解決，其增長應(yīng)控制在合理范圍以內(nèi)。（3）煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)引起嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。（4）全球氣候變暖是人類迄今面臨的最重大的全局性環(huán)境問題，煤炭能源導(dǎo)致的二氧化碳等溫室氣體的大量排放是其重要原因，必須采取相應(yīng)措施來減少二氧化碳的排放。

57

考慮到上述四方面的限制因素，我國煤炭能源的發(fā)展必須處于資源、環(huán)境、氣候變化及實(shí)際能力的允許范圍之內(nèi)，經(jīng)過多方面的研究探討，大體形成的共識是：我國的煤產(chǎn)量將繼續(xù)增長至約30億噸/年（約合20億噸標(biāo)煤/年），然后大體保持穩(wěn)定，從而其份額在2050年將降至約40%。58燃煤發(fā)電-技術(shù)層面

我國燃煤電站還將繼續(xù)發(fā)展，發(fā)展高效、低污染、低碳排放的燃煤發(fā)電技術(shù)是工作的核心，為此要：1.以發(fā)展超臨界、超超臨界機(jī)組為新建電站的主力，使供電煤耗低于300克標(biāo)煤/度；2.大力加強(qiáng)空氣質(zhì)量監(jiān)測，發(fā)展污染控制技術(shù)，提高環(huán)保執(zhí)法力度；3.及早部署減排CO2有關(guān)工作；4.繼續(xù)支持下一代零排放多聯(lián)產(chǎn)IGCC電站發(fā)展。59表5燃煤蒸汽機(jī)組的效率與煤耗機(jī)組類型蒸汽壓力(ata)蒸汽溫度(℃)電廠效率(%)供電煤耗（克標(biāo)煤/度）1．中壓機(jī)組35435274602．高壓機(jī)組90510333903．超高壓機(jī)組130535353604．亞臨界機(jī)組170540383245．超臨界機(jī)組255567413006．高溫超臨界機(jī)組250600442787．超超臨界機(jī)組300600482568．高溫超超臨界機(jī)組300700572159．超700℃機(jī)組>7006020560燃煤發(fā)電-管理層面1、2002年年末，中國電力新組建(改組)的11家公司正式成立：兩大電網(wǎng)公司──國家電網(wǎng)公司、中國南方電網(wǎng)有限公司；五大發(fā)電集團(tuán)──中國華能集團(tuán)公司、中國大唐集團(tuán)公司、中國華電集團(tuán)公司、中國國電集團(tuán)公司、中國電力投資集團(tuán)公司；四大輔業(yè)集團(tuán)──中國電力工程顧問集團(tuán)公司、中國水電工程顧問集團(tuán)公司、中國水利水電建設(shè)集團(tuán)公司和中國葛洲壩集團(tuán)公司。2、2003年3月，國家電力監(jiān)管委員會正式成立。61國家電力公司

全資擁有設(shè)備、工程、設(shè)計、財務(wù)、通信、科研院校等資產(chǎn)華東分公司南方分公司華中分公司西北分公司東北分公司25個省級電力公司華北電力集團(tuán)公司華能集團(tuán)公司擁有電網(wǎng)及電廠資產(chǎn)重組前擁有電網(wǎng)及電廠資產(chǎn)擁有電廠資產(chǎn)全資子公司5個分公司燃煤發(fā)電-管理層面62國家電力公司中國國電集團(tuán)公司中國華能集團(tuán)公司發(fā)電資產(chǎn)（包括華能集團(tuán)公司）電網(wǎng)資產(chǎn)拆分中國大唐集團(tuán)公司中國華電集團(tuán)公司中國電力投資集團(tuán)公司重組燃煤發(fā)電-管理層面632004年五大發(fā)電集團(tuán)裝機(jī)容量份額和發(fā)電量份額642.油：大力開源節(jié)流，保障石油供應(yīng)我國石油消耗在迅速增長，2005年年總耗量已達(dá)3.2億噸，預(yù)計2020年將超過4.5億噸，2050年將超過8億噸，而國內(nèi)產(chǎn)量由于資源和生產(chǎn)能力的限制將穩(wěn)定在1.8-2.0億噸/年，若缺口全依靠進(jìn)口，則進(jìn)口依賴程度將由2005年的40%上升到2050年的75%。

65

解決保障石油供應(yīng)問題，要由開源、節(jié)流兩方面進(jìn)行積極的努力。除充分利用好國際國內(nèi)資源外，開源主要依賴于在國內(nèi)大力發(fā)展石油補(bǔ)充與替代能源，包括開發(fā)非常規(guī)石油，用煤和氣制取液體燃料和用生物質(zhì)制取液體燃料三個主要方面。66（1）煤的液化

我國煤炭資源相對豐富，無論直接或間接液化均積極進(jìn)行了研發(fā)工作，正在建設(shè)年產(chǎn)幾十萬噸至百萬噸的示范廠。鑒于液化生產(chǎn)1噸油需消耗3-4噸煤，大量水與排放CO2，液化廠投資大，生產(chǎn)成本經(jīng)濟(jì)上的競爭力尚不清晰，需要深化研發(fā)，在示范廠取得產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗(yàn)與技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能可靠數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，根據(jù)我國的實(shí)際需求，資源與環(huán)境的許可條件，才能明確大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模、重點(diǎn)途徑，做出規(guī)劃，逐步實(shí)施。一哄而上可能發(fā)生問題。開源-石油補(bǔ)充替代67

（2）煤與氣的制取液體燃料

煤基醇醚燃料（甲醇、二甲醚）可用煤、煤層氣、焦?fàn)t氣、工業(yè)廢氣等多種原料合成，工藝成熟，成本較低。但是對甲醇燃料應(yīng)用的一些問題尚需進(jìn)行研究試驗(yàn)，取得可靠結(jié)果，根據(jù)實(shí)際需求，優(yōu)先發(fā)展廢氣合成甲醇的產(chǎn)業(yè)。對煤合成二甲醚進(jìn)行研發(fā)示范與前景論證（但是應(yīng)該考慮二惡英的危害）。煤與氣制氫也應(yīng)進(jìn)行研發(fā)與小型示范，其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程將隨著燃料電池車的實(shí)際發(fā)展逐步明確。開源-石油補(bǔ)充替代68（3）生物質(zhì)制取液體燃料

生物質(zhì)能所生產(chǎn)的液體燃料屬于清潔燃料，已經(jīng)開發(fā)應(yīng)用的是乙醇和生物柴油，技術(shù)成熟，已作為汽油或柴油的調(diào)和組分，成為良好的代用燃料。近年來，生物液體燃料發(fā)展迅速。巴西燃料乙醇已達(dá)年產(chǎn)1200萬噸；歐盟生物柴油已達(dá)年產(chǎn)270萬噸；我國燃料乙醇也已達(dá)年產(chǎn)100萬噸，生物柴油10萬噸。我國應(yīng)繼續(xù)推進(jìn)生物液體燃料產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，其規(guī)模應(yīng)與市場需求、原料供應(yīng)及降低成本相適應(yīng)。應(yīng)大力開展利用纖維素、半纖維素制乙醇技術(shù)的研發(fā)。使用糧食制造乙醇的措施應(yīng)該盡量避免，以保證糧食的安全。開源-石油補(bǔ)充替代69（4）交通運(yùn)輸業(yè)石油的開源節(jié)流交通運(yùn)輸是耗油的大戶，汽車、飛機(jī)、輪船目前均靠燃油為動力。我國2000年交通總油耗0.55億噸，占全國總油耗的25%；預(yù)計2020年將增至2.56億噸，占57%，2000年至2020年，全國油耗增加2.3億噸，其中交通油耗增加2.0億噸，占87%。從節(jié)流著眼，降低交通耗油對保障石油供應(yīng)意義特別重大。交通節(jié)油應(yīng)是構(gòu)建我國綜合交通運(yùn)輸系統(tǒng)的最重要原則之一。交通運(yùn)輸業(yè)開源、節(jié)流70（4）交通運(yùn)輸業(yè)石油的開源節(jié)流公路在交通運(yùn)輸中的地位十分重要，在客運(yùn)周轉(zhuǎn)量中，美國已占89%，歐盟15國占88%，日本占61%；如果不計海運(yùn)貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量中的公路運(yùn)輸，則貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量中，美國占31%，歐盟15國占75%，日本占93%，我國處于高速發(fā)展階段，在客運(yùn)周轉(zhuǎn)量中已占56%，貨運(yùn)周轉(zhuǎn)量中占14%。我國汽車保有量2013年為1.37億輛，年產(chǎn)量超過2000萬輛（2013年），汽車耗油是最大的用戶，汽車節(jié)油是主要重點(diǎn)。

交通運(yùn)輸業(yè)開源、節(jié)流71

汽車節(jié)油為有效實(shí)現(xiàn)節(jié)油目的，汽車動力系統(tǒng)必須向能源多元化、動力電氣化與排放潔凈化方向積極推進(jìn)，發(fā)展節(jié)能的代用燃料與電動汽車，逐步實(shí)現(xiàn)過渡與轉(zhuǎn)型。在節(jié)能汽車方面，主要措施包括優(yōu)化現(xiàn)有以石油和內(nèi)燃機(jī)為基礎(chǔ)的車用動力系統(tǒng)，大力發(fā)展各種合成燃料并與汽柴油混合，形成混合燃料供應(yīng)，發(fā)展實(shí)用的新型車輛，在技術(shù)經(jīng)濟(jì)成熟基礎(chǔ)上迅速推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化與規(guī)?；瘧?yīng)用，可望在近期做出重要貢獻(xiàn)。72汽車節(jié)油代用燃料汽車：包括天然氣汽車，液化石油氣汽車，醇醚類燃料汽車和生物燃料汽車四類電動汽車：包括混合動力車、純電動汽車與燃料電池車三大類鑒于一種新型車輛只有大規(guī)模應(yīng)用后才有重大的節(jié)油效果，整個過程需要較長時間（還是需要一次能源）73燃料電池74燃料電池75燃料電池車以氫為燃料的燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)氫氣儲存罐

氫氣壓力調(diào)節(jié)器熱交換器氫氣循環(huán)泵

5冷凝器、汽水分離器

水箱水泵空氣壓縮機(jī)空氣加濕、去離子過濾器燃料電池組11電源開關(guān)

12DC/DC轉(zhuǎn)換器

13逆變器

驅(qū)動電機(jī)76燃料電池車以甲醇為燃料的燃料電池發(fā)動機(jī)系統(tǒng)甲醇儲存罐

重整器帶燃燒氣H凈化器氫氣凈化泵

77

通用Hy-wire

氫動三號由200塊相互串聯(lián)在一起的燃料電池塊組成的電池組產(chǎn)生電力，通過68升的氫氣儲存罐向燃料電池組提供氫氣。電池組所產(chǎn)生的電能輸入電動機(jī)后，通過功率為60千瓦/82馬力三相異步電機(jī)驅(qū)動車輛行駛，并幾乎不產(chǎn)生任何噪音。氫儲存罐分為兩種，一種罐內(nèi)儲存的是溫度為-253°C的液態(tài)氫，另一種罐內(nèi)儲存的是承受最高壓力可達(dá)700kPa的高壓氫氣。一次充氣行駛里程分別可達(dá)400公里和270公里。

78通用Hy-wire氫動三號的電池組79

配備柴油混合動力系統(tǒng)的展示車,左為“標(biāo)致307混合動力HDi，右為“雪鐵龍C4混合動力HDi。混合動力車80雪鐵龍C4柴油混合動力系統(tǒng)的構(gòu)成示意圖

平均百公里能耗為3.4升柴油，二氧化碳的排放量為每公里90克。在高速行駛模式下為80g/km。當(dāng)車速降到60km/h以下時，Stop＆Start系統(tǒng)就會停止發(fā)動機(jī)工作。當(dāng)車速在50km/h以下時僅憑馬達(dá)行駛。在車輛后部通常用于配備備用輪的位置上配備了由240個電池單元構(gòu)成的鎳氫充電電池，僅憑馬達(dá)可持續(xù)行駛5km。混合動力車81

柴油混合動力系統(tǒng)

1-1.6升Hdi柴油發(fā)動機(jī)(最大輸出功率為66kW)2-柴油機(jī)微粒過濾器(DPF)3-”停車-啟動”系統(tǒng)4-電動機(jī)(額定功率為16kW)5-6速手自一體變速箱6-逆變器7-低壓電池8-動力傳輸管理單元9-高壓電纜10-高壓鎳氫充電電池(288V)混合動力車82電動汽車與內(nèi)燃機(jī)汽車的比較長較長適中短行駛里程無有有有能量回收（再生制動）窄適中寬寬高效工況區(qū)范圍低適中高高能量轉(zhuǎn)換率窄廣較窄廣能量來源多少量無無尾氣排放內(nèi)燃機(jī)汽車混合動力電動車燃料電池電動車電動汽車項(xiàng)目83電動汽車的關(guān)鍵技術(shù)(1)多能源總成控制系統(tǒng)(2)超級電容器(3)電機(jī)及其控制系統(tǒng)(4)燃料電池發(fā)動機(jī)(5)動力蓄電池84

韓國現(xiàn)代公司推出的蓄電池電動跑車

85美國洛杉磯車展法國文圖瑞（Venturi）公司推出，集各種高端性能于一身，當(dāng)今世界上最昂貴的一款電動車。86公共交通

除發(fā)展新型汽車實(shí)現(xiàn)有效節(jié)油外，大力發(fā)展公共交通，公共交通的發(fā)展不僅能減緩汽車數(shù)量的增長速度，還可有效降低單位車輛的年均耗油量。電氣化軌道交通與氫能交通也是節(jié)油的重要方面，主要包括：電氣化軌道交通包括電氣化鐵路，城市軌道交通與磁浮交通，它們采用電力驅(qū)動，電可由各種能源產(chǎn)生，從而可大幅度地節(jié)油，有效減少交通對于石油供應(yīng)的依賴性，它們沒有尾氣排放，還可有效解決燃油交通帶來的嚴(yán)重的隨車大氣污染問題。發(fā)展以燃料電池電動車為主的氫能交通。873.充分利用可用資源，最大限度地發(fā)展水電與核電作為一次能源，除化石能源外，已形成一定規(guī)模產(chǎn)業(yè)并在實(shí)用中達(dá)到一定份額的還有水能與核裂變能。它們的特點(diǎn)是主要用于發(fā)電和沒有大氣污染物與溫室氣體排放，屬于清凈能源，在資源與技術(shù)允許范圍內(nèi)，大力發(fā)展水電與核電是替代化石能源，保障可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。88（1）水電

我國水力資源理論蘊(yùn)藏量年電量為6.08萬億千瓦時，平均功率6.94億千瓦，經(jīng)濟(jì)可開發(fā)裝機(jī)容量4.02億千瓦，年發(fā)電量1.75萬億千瓦時，居世界首位。資源的地域分布不平衡，按技術(shù)可開發(fā)裝機(jī)容量統(tǒng)計，西部占81.46%，其中西南地區(qū)占66.7%，中部占13.66%，東部占4.88%。我國十分重視水電發(fā)展，2005年總裝機(jī)1.17億千瓦，發(fā)電0.4萬億千瓦時，占全國總裝機(jī)的22.9%，發(fā)電量的16.2%。

89

（1）水電

根據(jù)資源與實(shí)際發(fā)展能力，估計2020年總裝機(jī)可達(dá)2.45億千瓦，2050年達(dá)3.6億千瓦，使得除西藏外的可用資源大體全部得到有效利用，在一次能源總耗量迅速增長條件下，水電份額將略有增長至8%左右。能否順利實(shí)施上述設(shè)想目標(biāo)與進(jìn)度，還要認(rèn)真解決一些重大的限制因素，主要是：（1）對河流生態(tài)體系帶來一些不利影響；（2）水庫移民安置工作；（3）待開發(fā)的水電站主要集中在西部，建設(shè)條件復(fù)雜，工程規(guī)模巨大，科學(xué)技術(shù)方面出現(xiàn)一些新的難題。

90（2）核電現(xiàn)狀

1954年蘇聯(lián)建成世界上第一座電功率5000kW實(shí)驗(yàn)性核電廠,1957年美國建成電功率9萬kW的希平港原型核電站以來，世界核電已取得了長足發(fā)展。據(jù)統(tǒng)計，2006年全世界正在運(yùn)行的核電機(jī)組有441個（其中輕水堆核電機(jī)組約占80%，重水堆核電機(jī)組約占8%，輕水堆核電機(jī)組中壓水堆機(jī)組占了76%，沸水堆機(jī)組約占24％），分布在31個國家或地區(qū)，年發(fā)電量占世界總發(fā)電量的16%。另外，正在建造的核電機(jī)組有25臺。

91（2）核電現(xiàn)狀

目前，世界核電主要分布在北美（美國、加拿大）、歐洲（法國、英國、俄羅斯、德國）和東亞（日本、韓國），這8個國家的核電機(jī)組數(shù)量占全世界總和的74%，其裝機(jī)容量則占79.5%。核電裝機(jī)容量排名前三位的美國、法國和日本的核電機(jī)組之和占全世界的49.4%，裝機(jī)容量占56.9%。國際展望至2030年將發(fā)展到4.27-5.92億千瓦，美國將大體保持現(xiàn)有水平，歐洲可能略有減少，主要增長在中、印、俄羅斯、韓國、日本等國，它在世界發(fā)電總量中的份額將降至13-14%。

92世界各國2006年核電裝機(jī)容量及發(fā)電量統(tǒng)計48.51383515烏克蘭15.82324231俄羅斯44.128804保加利亞55.660927比利時19.677339西班牙32.133725瑞士46.7963510瑞典312136617德國19.91285223英國78.56613059法國513642墨西哥6.910052阿根廷2.520072巴西14.61336018加拿大19.3104520103美國占總發(fā)電量比例（%）總裝機(jī)容量（MWe）運(yùn)行機(jī)組數(shù)（臺）國家/地區(qū)93世界各國2006年核電裝機(jī)容量及發(fā)電量統(tǒng)計占總發(fā)電量比例（%）總裝機(jī)容量（MWe）運(yùn)行機(jī)組數(shù)（臺）國家/地區(qū)——387680441全世界000伊朗69.613001立陶宛2.84622巴基斯坦2.8331015印度29.34858055日本44.71771620韓國——49046中國臺灣2.1895811中國大陸5.518882南非42.74081亞美尼亞42.47071斯洛文尼亞8.67061羅馬尼亞3.94811荷蘭37.218664匈牙利32.927804芬蘭30.535816捷克56.126406斯洛伐克核電技術(shù)的分“代”

按照目前約定成俗的說法，現(xiàn)有的核能系統(tǒng)分為三代:(1)上世紀(jì)五十年代末至六十年代初建造的第一批原型核電機(jī)組為第一代；(2)六十年代至七十年代大批建造的單機(jī)容量為600～1400MW的標(biāo)準(zhǔn)型核電機(jī)組為第二代，它們是目前世界上正在運(yùn)行的441臺核電機(jī)組的主體；(3)八十年代開始發(fā)展、九十年代后期投入市場的先進(jìn)輕水堆（APWR、ABWR）核電機(jī)組為第三代;(4）上世紀(jì)與本世紀(jì)之交提出的、目前正在開發(fā)的先進(jìn)核能系統(tǒng)為第四代。第四代堆型

鈉冷快堆系統(tǒng)（SFR）鉛冷快堆系統(tǒng)（LFR）氣冷快堆系統(tǒng)（GFR）超高溫氣冷快堆系統(tǒng)（VHTR）超臨界水冷快堆系統(tǒng)（SCWR）熔鹽堆系統(tǒng)（MSR）96壓水堆核電站

PressurizedWaterReactor(PWR)97壓水堆的主要特性

CharacteristicsofPressurizedWaterReactor(PWR)核燃料

fuel

低濃縮鈾low-enricheduranium，~2％富集度enrichment慢化劑moderator輕水lightwater冷卻劑

coolant輕水lightwater回路loop：二個回路壓力

pressure：一回路：15.4Mpa，二回路：~5.5Mpa一回路水保持在不發(fā)生整體沸騰二回路為蒸發(fā)器出口飽和蒸汽蒸汽溫度steamtemperature：飽和蒸汽saturatedsteam換料

refueling：12個月18個月目前，全球共有441臺在運(yùn)行的核電機(jī)組，其中209臺是壓水堆壓水堆是上國際上使用最廣泛的堆型法國在運(yùn)行的核電站都是壓水堆98蒸汽單回路沸水堆核電站

BoilingWaterReactor(BWR)反應(yīng)堆容器水99沸水堆的主要特性

CharacteristicsofBoilingWaterReactor(BWR)核燃料：低濃縮鈾，~2％富集度慢化劑：輕水冷卻劑：輕水回路：一個回路堆芯：直流蒸發(fā)器壓力：一回路：5~7Mpa一回路冷卻水在堆芯內(nèi)發(fā)生沸騰，并將產(chǎn)生的蒸汽直接送給汽輪發(fā)電100重水堆核電站

HeavyWaterReactor重水作慢化劑和冷卻劑，天然鈾核燃料，不停堆換料汽輪機(jī)蒸汽發(fā)生器排管容器壓力管重水蒸汽輕水一回路二回路101Candu重水堆的主要特性

CharacteristicsofCanduHeavyWaterReactor(BWR)核燃料：天然鈾naturaluranium，0.71％富集度慢化劑：重水heavywater冷卻劑：重水、輕水water回路：二個回路twoloops堆芯：壓力管pressuretube壓力：一回路60bar換料：不停堆102CANDU堆的優(yōu)缺點(diǎn)用天然鈾作燃料，燃料循環(huán)簡單由于重水吸收中子的能力比輕水弱200多倍，所以重水反應(yīng)堆可以采用天然鈾作燃料建造重水堆不需要建濃縮鈾廠，只要具備天然鈾燃料生產(chǎn)能力就可以天然鈾需要量少，產(chǎn)钚量高

若壓水堆的卸料不進(jìn)行后處理，重水堆的天然鈾需要量要比壓水堆的少些在相同發(fā)電量的情況下，重水堆產(chǎn)钚量要比壓水堆多，這可為快中子堆積累更多的燃料在特殊情況下，還可以用于軍用103RBMK石墨慢化輕水冷卻核電廠

GraphiteModeratorWaterCoolingReactor堆芯壓力管蒸汽石墨塊液體分配箱汽水分離器世界上第一個核電站的堆型切爾諾貝利核電站的堆型燃料棒104石墨水冷堆核電站的主要特性

CharacteristicsofGraphiteModeratorWaterCoolingReactor核燃料：天然鈾，0.71％富集度慢化劑：石墨冷卻劑：輕水回路：一個回路，堆芯：壓力管，沸水型換料：不停堆優(yōu)點(diǎn)：功率可以設(shè)計非常大缺點(diǎn)：堆芯太大、不易控制有些條件下可能會有正空泡份額105高溫氣冷堆

High-temperatureGasCoolingReactor(HTGR)高溫氣冷堆的核燃料直徑60mm蒸汽發(fā)生器反應(yīng)堆容器106高溫氣冷堆的主要特性

CharacteristicsofHTGR核燃料：低濃鈾或高濃鈾加釷的氧化物（或碳化物），高溫陶瓷型顆粒燃料慢化劑：石墨冷卻劑：氦氣回路：二個回路：蒸汽輪機(jī)一個回路：氦氣輪機(jī)堆芯：由球形燃料和石墨反射層組成壓力：4Mpa堆芯出口溫度：大于750℃。換料：堆頂部連續(xù)裝入堆芯，同時從堆芯底部卸料管連續(xù)卸出乏燃料球108快中子增殖堆

FastBreederReactor(FBR)堆芯中間熱交換器鈉池容器鈉泵蒸汽發(fā)生器109快中子增殖堆的主要特性

CharacteristicsofFBR核燃料：濃縮鈾、钚－239（鈾-238）中子：快中子慢化劑：無冷卻劑：液態(tài)金屬鈉，鉛鉍和氦氣回路：三個回路

一回路鈉、中間回路鈉、二回路蒸汽堆芯：池式,鈉的出口溫度:約為550℃，增殖原理：鈾－238吸收中子生成钚－239110（2）核電我國

1985年開始建設(shè)我國大陸第一座核電廠（即秦山核電廠）,1994年投入運(yùn)行（自主設(shè)計）。其后,1996年開工建設(shè)秦山2期核電廠（自主設(shè)計）先后從法國引入大亞灣2×984MW和嶺澳一期輕水核電站,從加拿大引入秦山3期2×750MW重水核電站,從俄羅斯引進(jìn)田灣2×1060MW核電站.

111112（2）核電我國

我國已有17臺核電機(jī)組投入運(yùn)行，總?cè)萘窟_(dá)1474萬千瓦，占全國總裝機(jī)1.3%（截止2013年）.國家已明確積極發(fā)展核電方針，2020年的預(yù)定發(fā)展目標(biāo)是裝機(jī)4000萬千瓦，達(dá)全國總裝機(jī)的4%，2050年應(yīng)提高到1.2—2.4億千瓦，達(dá)全國總裝機(jī)的5-10%，成為我國支柱性能源之一。每年一座1000MW核電的建設(shè)規(guī)模。113省份名稱狀態(tài)技術(shù)規(guī)劃裝機(jī)容量開工日期黑龍江佳木斯核電站籌建待定待定待定吉林靖宇核電站籌建美國AP100壓水堆4×1250兆瓦待定遼寧紅沿河核電站一期運(yùn)營1中國CPR1000壓水堆6×1000兆瓦2007-08-18東港核電站籌建待定4×1000兆瓦待定徐大堡核電站籌建中國CPR1000壓水堆6×1000兆瓦待定北京中國實(shí)驗(yàn)快堆在建中科院、俄羅斯1×250兆瓦2008-05-10山東海陽核電站在建美國AP1000壓水堆6×1250兆瓦2009-12-28石島灣核電站在建清華大學(xué)HTGR高溫氣冷堆1×200兆瓦2009-09江蘇田灣核電站一期運(yùn)營俄羅斯AES91壓水堆2×1060兆瓦1999-10-20河南南陽核電站籌建美國AP1000核電站6×1250兆瓦待定安徽蕪湖核電站籌建待定4×1000兆瓦待定吉陽核電站籌建待定4×1000兆瓦待定浙江秦山核電站運(yùn)營中國CNP300壓水堆1×300兆瓦1985-03-21秦山二期核電站運(yùn)營中國CNP650壓水堆4×650兆瓦1996-06-02秦山三期核電站運(yùn)營加拿大CANDU6重水堆2×728兆瓦1998-06-08方家山核電站在建中國CNP1000壓水堆2×1100兆瓦2008-12-26三門核電站在建美國AP1000壓水堆6×1250兆瓦2007-12-31蒼南核電站籌建待定6×1000兆瓦待定龍游核電站籌建美國AP1000壓水堆4×1250兆瓦待定省份名稱狀態(tài)技術(shù)規(guī)劃裝機(jī)容量開工日期湖北大畈核電站籌建美國AP1000壓水堆4×1250兆瓦待定松滋核電站籌建待定待定待定四川三壩核電站籌建待定4×1000兆瓦待定重慶涪陵核電站籌建美國AP1000壓水堆4×1250兆瓦待定江西煙家山核電站籌建中國CPR1000壓水堆4×1000兆瓦待定彭澤核電站在建美國AP1000壓水堆4×1250兆瓦2010-07-21湖南小墨山核電站籌建美國AP1000壓水堆6×1250兆瓦待定桃花江核電站籌建法國M310改進(jìn)型壓水堆4×1000兆瓦福建寧德核電站運(yùn)營1中國CPR1000壓水堆6×1000兆瓦2008-02-18福清核電站在建法國M310改進(jìn)型壓水堆6×1000兆瓦2008-11-21漳州核電站籌建美國AP1000壓水堆6×1250兆瓦待定三明核電站籌建中國二代改進(jìn)型壓水堆4×1000兆瓦待定省份名稱狀態(tài)技術(shù)規(guī)劃裝機(jī)容量開工日期廣西紅沙核電站籌建中國CPR1000壓水堆6×1000兆瓦待定廣東大亞灣核電站運(yùn)營法國M310壓水堆2×984兆瓦1987-08-07嶺澳核電站一期運(yùn)營中國CPR1000壓水堆2×990兆瓦1998-05-15嶺澳核電站二期運(yùn)營中國CPR1000壓水堆2×1000兆瓦2005-12-15臺山核電站一期在建法國EPR壓水堆2×1750兆瓦2009-12-31陽江核電站在建中國CPR1000壓水堆8×1000兆瓦2008-12-16陸豐核電站一期籌建中國CPR1000壓水堆6×1080兆瓦待定海豐核電站籌建待定8×1000兆瓦待定揭陽核電站籌建美國AP1000壓水堆6×1250兆瓦待定韶關(guān)核電站籌建美國AP1000壓水堆4×1250兆瓦待定肇慶核電站籌建美國AP1000壓水堆4×1250兆瓦待定海南昌江核電站一期在建中國CNP650壓水堆4×650兆瓦2010-04-25116

發(fā)展裂變核能有著一些重要的優(yōu)越性，如：（1）長期、滿負(fù)荷可靠運(yùn)行，不需經(jīng)常補(bǔ)充燃料，成為基礎(chǔ)負(fù)荷電站的最佳方案。（2）不排放有害大氣的污染物和溫室氣體，替代化石能源可以有效地改善環(huán)境質(zhì)量、減小全球變暖的影響。（3）隨著技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展，能充分利用鈾、釷資源，燃料資源還比較豐富。117

核裂變能發(fā)展也遇到一些眾所周知的限制因素，主要是：（1）投資大，建設(shè)周期長。（2）繼續(xù)提高電站安全性仍備受關(guān)注。

.烏克蘭切爾諾貝利核電站爆炸.（1986年，石墨沸水堆）

.美國三里島核電站核泄漏.（1979年，壓水堆）

.日本關(guān)西電力公司位于東京以西320公里的美浜(Mihama)核電廠發(fā)生管道蒸汽泄漏事故.（2004年）

.英格蘭溫德斯凱爾核電站起火.(1975年).日本福島核電爆炸事故.(2011年，沸水堆)118

核裂變能發(fā)展也遇到一些眾所周知的限制因素，主要是：（3）目前成熟的、大量使用的是熱堆電站，鈾資源利用率低，全世界鈾的供應(yīng)能維持的電站規(guī)模有限。（4）電站運(yùn)行關(guān)閉后，大量放射性核廢料的處理將是一個嚴(yán)重問題。（5）核材料與技術(shù)可以轉(zhuǎn)為軍用、防止核擴(kuò)散成為國際關(guān)注的重大問題。

119

要能順利實(shí)施我國核能發(fā)展，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，還有不小困難，要做大量工作：首先是資源問題：我國鈾資源僅能滿足0.25億千瓦，40年的全壽命需要，世界鈾資源也僅可供3.6億千瓦使用約60年。從而熱堆發(fā)展可能性有限。第二是核電技術(shù)問題：要發(fā)展第二、三代先進(jìn)壓水堆及快中子增殖堆。第三是高放射性廢物處置和核廢物蛻變問題(蛻變,一種元素通過核反應(yīng)轉(zhuǎn)化為另一種元素)。第四是建立完整的科技與產(chǎn)業(yè)體系問題。1204.大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源可再生能源包括太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、水能、海洋能、地?zé)崮?，在現(xiàn)今以化石能源為主的人類商品能源供應(yīng)中，除水力發(fā)電已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化并占有明顯份額外，其他各種能源雖已有多方面應(yīng)用，所占份額很小，未能起重要作用。1214.大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源隨著化石能源逐漸耗竭，化石能源在能源供應(yīng)中的份額逐漸減小，為保證能源供應(yīng)的可持續(xù)發(fā)展，可再生能源的份額必將逐步增大，大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源的任務(wù)已提上了日程，世界各國均給予了高度的關(guān)注。

122

4.大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源

展望2050年我國的一次能源與電力供應(yīng)，有約15%（7.5億噸標(biāo)煤/年）的一次能源缺口，約30%（7.2億千瓦）的發(fā)電能力缺口有賴于大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源來填補(bǔ)。從資源、開發(fā)技術(shù)與能力的現(xiàn)實(shí)出發(fā)，在本世紀(jì)上半葉有可能達(dá)到大規(guī)模發(fā)展與應(yīng)用的是太陽能、風(fēng)能與生物質(zhì)能。

123太陽能：我國陸地每年接收的太陽輻射能達(dá)1.7萬億噸標(biāo)煤，是最主要的可再生能源資源。作為能源，太陽能可用于生長能源植物、制氫、發(fā)電與多種形式的熱利用。.發(fā)展能源植物將在生物質(zhì)能中涉及;.制氫正處于多途徑探索研究階段，離大規(guī)模應(yīng)用尚遠(yuǎn);.太陽能熱利用包括熱水器、空調(diào)、炊具、太陽能建筑等已形成一定產(chǎn)業(yè)，正在蓬勃發(fā)展，仍將繼續(xù)努力拓展應(yīng)用;124太陽能汽車太陽能熱水器

航天太陽能電池板太陽能海水淡化太陽能節(jié)能建筑太陽能路燈125太陽能：.擴(kuò)大規(guī)模，提高份額，需要國家重點(diǎn)支持的是太陽能發(fā)電。.太陽能發(fā)電要解決聚焦、跟蹤、轉(zhuǎn)化、儲能及與其他發(fā)電方式有效配合等一系列科學(xué)技術(shù)問題，產(chǎn)業(yè)發(fā)展又與經(jīng)濟(jì)性密切相關(guān)。太陽能發(fā)電有光伏發(fā)電與太陽熱發(fā)電兩種方式：光伏發(fā)電：2004年全世界總產(chǎn)量達(dá)120萬千瓦，累計裝機(jī)容量達(dá)433萬千瓦，我國生產(chǎn)能力達(dá)10萬千瓦，累計裝機(jī)6.5萬千瓦126

深圳“園博園”的1兆瓦并網(wǎng)太陽能光伏電站，投資6600萬元，是2006年全亞洲第一大并網(wǎng)光伏電站。海口美蘭機(jī)場光伏機(jī)場電站風(fēng)光互補(bǔ)路燈系統(tǒng)

上海鮮花港太陽能電站127太陽能熱發(fā)電：國際上建成了槽式、塔式與盤式三種系統(tǒng)的示范電站，槽式達(dá)176萬千瓦，單機(jī)最大8萬千瓦，總發(fā)電效率13-16%。槽式盤式塔式129美國ArizonaSolarCenter7.2KW太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)130我國太陽能發(fā)電發(fā)展方向

要由當(dāng)前總裝機(jī)容量10萬千瓦的水平發(fā)展到2050年達(dá)到數(shù)億千瓦的大規(guī)模是十分艱巨的任務(wù)。在大幅度提高光伏與熱發(fā)電性能、降低造價、拓展應(yīng)用與發(fā)展規(guī)模產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上，電站建設(shè)要從分散的并網(wǎng)電源（如屋頂電站）和在荒漠地區(qū)建設(shè)大型集中的太陽能發(fā)電基地兩方面積極推進(jìn)。大型集中基地的發(fā)展要由建設(shè)10萬千瓦、百萬千瓦示范電站，千萬千瓦、億千瓦電站群的順序分步驟的積極推進(jìn)，大約十年走一步，解決相關(guān)的地址選擇，設(shè)備研制、產(chǎn)業(yè)發(fā)展，電站建設(shè)與運(yùn)行，溶入電力系統(tǒng)的儲能、調(diào)度調(diào)節(jié)和大容量遠(yuǎn)距離輸電等問題。131

風(fēng)能：風(fēng)能主要用于發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)今新能源發(fā)電中技術(shù)最成熟，最具有大規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化前景的發(fā)電方式，應(yīng)是近期發(fā)展的重點(diǎn)。風(fēng)能資源主要包括陸地資源與近海離岸資源兩部份，我國陸地10米高度的經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量為2.53億千瓦，離地面50米，估計可能增大一倍，近海資源估計比陸上大3倍，10米高經(jīng)濟(jì)可開發(fā)量約7.5億千瓦，50米高～15億千瓦。

132

風(fēng)能：

全球已形成技術(shù)先進(jìn)，產(chǎn)業(yè)鏈完整的風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)群和成熟的風(fēng)電場開發(fā)、運(yùn)行和管理體系，并正向亞洲延伸。不久將發(fā)展成一個新興的龐大的產(chǎn)業(yè)群。經(jīng)幾十年發(fā)展的全球風(fēng)電產(chǎn)業(yè)，已擁有以Vestas(丹麥)、NEGMicon(丹麥)、Bonus(丹麥)、Enercon(德國)、REpower(德國)、Nordex(德國)、Gamesa(西班牙)、Econtecnic(西班牙)、GEWind(美國)和Sozlon(印度)為代表的先進(jìn)風(fēng)電設(shè)備制造商，占據(jù)了全球90%左右市場份額。單機(jī)容量最大已達(dá)6MW,目前正向海上風(fēng)電領(lǐng)域進(jìn)軍。13313444.83100.00264.76合計0.040.090.24萬電0.050.110.3華創(chuàng)0.060.140.37海裝0.140.300.8湘電0.150.340.9常牽新譽(yù)0.380.852.25上海電氣1.643.669.7運(yùn)達(dá)4.018.9523.7東汽12.7728.5075.45華銳25.3556.55149.73金風(fēng)占總裝機(jī)比例（%）占內(nèi)資制造商比例（%）容量(萬kW)制造商2007年累計中國內(nèi)資制造商的市場份額135

風(fēng)能：我國小型離網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，聯(lián)網(wǎng)風(fēng)電場總裝機(jī)2005年已達(dá)126萬千瓦，規(guī)劃2020年達(dá)3000萬千瓦，2050年達(dá)數(shù)億千瓦規(guī)模。為順利實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，近期內(nèi)應(yīng)注意抓緊的主要工作是：（1）大力加強(qiáng)大容量風(fēng)電機(jī)組的研制，加速實(shí)現(xiàn)設(shè)備制造國產(chǎn)化（2）大力組織資源詳查；（3）解決好大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入電網(wǎng)的有關(guān)問題；（4）開展近海風(fēng)電場的前期研究。136風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行方式并網(wǎng)運(yùn)行方式137酒泉建全球最大風(fēng)力發(fā)電基地打造陸上三峽138新疆達(dá)板城風(fēng)電站新疆達(dá)板城風(fēng)電廠是中國第一個大型風(fēng)電廠。截止至2008年安裝有200多臺風(fēng)車，年發(fā)電量為1800萬度。139南澳風(fēng)力發(fā)電站截止至2007.12，南澳島上已安裝各型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組185臺，總裝機(jī)容量9.9萬千瓦，年可發(fā)電2.2億千瓦時，為亞洲最大的海島風(fēng)電場。

140141位于加州AltamontPass之Darrieus型轉(zhuǎn)子142海上

風(fēng)力電站143144風(fēng)光互補(bǔ)型發(fā)電系統(tǒng)

-宮古島1999年完工145

生物質(zhì)能生物質(zhì)能是化石能源出現(xiàn)前人類使用的主要能源，充分高效用好傳統(tǒng)生物質(zhì)能，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，仍是近期的主要任務(wù)。

生物質(zhì)——直接利用；

——液化；

——?dú)饣?。林業(yè)廢棄物下角料農(nóng)業(yè)廢棄物能源作物146林業(yè)廢棄物農(nóng)作物廢棄物畜牧業(yè)廢棄物工業(yè)廢棄物都市廢棄物直接燃燒熱轉(zhuǎn)換發(fā)酵、酯化生物轉(zhuǎn)換熱水蒸汽合成燃油瓦斯生物質(zhì)柴油酒精和汽油氫氣甲醇發(fā)電替代燃料熱利用生物質(zhì)能來源轉(zhuǎn)換技術(shù)能源型式用途

生物質(zhì)能

147

廣西隆安的生物質(zhì)發(fā)電廠生物質(zhì)——直接利用148

沼氣發(fā)電廠農(nóng)村沼氣利用生物質(zhì)——?dú)饣?49

生物質(zhì)能：生物質(zhì)能可用于熱利用與發(fā)電，其大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵是能穩(wěn)定的提供大規(guī)模的能源資源，僅僅依靠傳統(tǒng)的廢棄物顯然是嚴(yán)重不足的，必須著眼于開發(fā)不宜農(nóng)不宜林的大面積荒漠土地與邊際土地，培育繁殖能源植物，形成大規(guī)模能源植物產(chǎn)業(yè)基地，應(yīng)與農(nóng)、林業(yè)一樣，將能源植物作為重大產(chǎn)業(yè)來推動發(fā)展。

150

為在大面積邊際土地上發(fā)展大規(guī)模能源植物產(chǎn)業(yè)，必須盡早啟動，長期堅持有關(guān)能源植物的前期研究，加強(qiáng)從光合作用機(jī)理研究入手的基礎(chǔ)性研究，特別注意抓緊：（1）大力開發(fā)能源植物物種的遴選；（2）特別關(guān)注節(jié)水能源植物的研發(fā)。（3）努力提高生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化利用的科技水平也是大規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵，如：（a）纖維素基質(zhì)的生物質(zhì)要通過物理化學(xué)或生物學(xué)的方法轉(zhuǎn)化為糖類再轉(zhuǎn)化為乙醇，尚無成熟的工業(yè)化技術(shù)，需要著力研發(fā)。（b）生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體燃料目前要消耗等量甚至更多的化石能源，除大力改進(jìn)工藝減少能耗外，還應(yīng)積極探索新的工藝路線。151（4）生物質(zhì)直接燃燒發(fā)電要在鍋爐的設(shè)計制造、生物質(zhì)原料的收集、運(yùn)輸和原料預(yù)處理設(shè)備研制，生物質(zhì)氣化發(fā)電要在焦油污水處理與回用和低熱值燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組制造等方面進(jìn)行有關(guān)研發(fā)工作。（5）發(fā)展生物質(zhì)固體顆粒燃料的主要技術(shù)問題是成形機(jī)的研發(fā)。各種研發(fā)工作要做到未雨綢繆，技術(shù)先行，有豐富的技術(shù)儲備，成為大規(guī)模發(fā)展的重要基礎(chǔ)。152羊八井地?zé)犭娬颈鶏u地?zé)岚⒗锏貐^(qū)地?zé)崽锏責(zé)豳Y源利用1535.未來新型能源的研究開發(fā)在化石能源逐漸耗褐，能替代它們成為主要能源除可再生能源外，還有核聚變能，天然氣水合物與海洋能，它們的資源豐富，但開發(fā)利用技術(shù)尚處于研究發(fā)展階段，雖然在二十一世紀(jì)上半葉尚難于成為可用的大規(guī)模能源，但是它們的研究開發(fā)也是我國可持續(xù)能源體系發(fā)展的重要組成部份。154

聚變能：地球上的聚變原料氫、氘(dao)、鋰很豐富，從而聚變能是實(shí)際上“取之不盡、用之不竭”的一次能源，但在地面上實(shí)現(xiàn)受控核聚變的反應(yīng)堆使之成為可用能源存在很大困難。目前已實(shí)現(xiàn)了“點(diǎn)火”，決定建設(shè)試驗(yàn)堆ITGR，我國已有較好基礎(chǔ)。一個氘核和一個氚核結(jié)合成一個氦核時能釋放出17.6Mev的能量，平均每個核子放出能量是裂變的幾倍，是化學(xué)燃料的幾百萬倍作為聚變?nèi)剂系碾膬α吭诘厍蛏袭惓ＸS富，能為人類提供1025Kw小時的能量，按目前世界能量的消耗率估計可用1010年以上聚變反應(yīng)的產(chǎn)物是4He，無放射性，清潔能源。一座核聚變反應(yīng)堆，可連續(xù)工作3000年之久，可謂“人造太陽”155實(shí)現(xiàn)受控核聚變作為工業(yè)應(yīng)用需要四個條件

超高溫：把氘等輕元素加熱到1-2億℃，克服粒子相互間的庫侖斥力；高密度：使中子的密度達(dá)到每立方厘米50萬億個；約束時間長：對等離子體加以約束，即使它能維持1秒以上的時間保持干凈：從原料到容器須高度純潔，容器在裝入核燃料前就必須達(dá)到大氣壓的十億分之一的高度真空；大約20多個國家建造了200余座核聚變實(shí)驗(yàn)裝置，設(shè)計了各種受控?zé)岷朔磻?yīng)堆發(fā)電裝置。156美國、日本、俄羅斯、歐州共同體決定共同出資興建ITER(InternationalThermonuclearExperimentalReactor)——“人造太陽”計劃ITER（道路）：用受控核聚變發(fā)電，走和平利用核能的道路，為人類尋找可替代的潔凈能源。在計劃提出近20年，選址耗時18年后，全球最大、代表世界未來能源科技最高水平的核聚變反應(yīng)裝置——ITER的建設(shè)地點(diǎn)終于滑落法國南部的卡達(dá)拉什涉及領(lǐng)域包括超導(dǎo)研究、高真空、環(huán)境科學(xué)、生命科學(xué)、等離子計量和控制、信息通信、納米材料等多個學(xué)科。157全超導(dǎo)托卡馬克實(shí)驗(yàn)裝置“東方超環(huán)”目前：持續(xù)時間為400秒，中心溫度大于2000萬攝氏度升級后：持續(xù)時間為1000秒，中心溫度大于1億攝氏度158美國點(diǎn)火裝置159

天然氣水合物：二十世紀(jì)后期發(fā)現(xiàn)在北極與海底有大量沉積的天然氣水合物，其量值比已發(fā)現(xiàn)的化石燃料資源大兩、三倍，引發(fā)了作為能源開發(fā)的積極性。但在商業(yè)開發(fā)前，必須對其基本性能進(jìn)行研究，積累足夠的數(shù)據(jù)，對資源進(jìn)行有效的勘測，進(jìn)