新能源概論課件

新能源概論（1-1）李俊瑞前言本課程為能源動(dòng)力類專業(yè)及相關(guān)專業(yè)選修課程。二、課程目的

三、主要授課內(nèi)容一、課程性質(zhì)1.新能源概述；2.新能源資源狀況及其特點(diǎn)；4.太陽(yáng)能利用技術(shù)；3.新能源開發(fā)利用情況；5.新能源利用評(píng)價(jià)方法等。

通過本課程學(xué)習(xí)了解新能源技術(shù)的主要內(nèi)容及發(fā)展情況，掌握新能源利用技術(shù)的基礎(chǔ)知識(shí)，熟悉新能源種類及其應(yīng)用特點(diǎn)，對(duì)新能源技術(shù)及其應(yīng)用具有初步認(rèn)識(shí)，拓展專業(yè)視野和能力。

了解新能源種類和資源基本情況，新能源在經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中的地位和作用，熟悉各種新能源主要特點(diǎn)、應(yīng)用原理及其方法，掌握太陽(yáng)能熱利用的主要方式和熱力系統(tǒng)，新能源利用經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法，新能源開發(fā)利用現(xiàn)狀和未來(lái)趨勢(shì)。

認(rèn)真作好筆記（不定期檢查），注意課后自學(xué)，閱讀有關(guān)參考書。四、基本要求五、教材王革華主編，新能源概論，化學(xué)工業(yè)出版社，2006.81、翟秀靜，劉奎仁，韓慶編著;《新能源技術(shù)》2版，化學(xué)工業(yè)出版社,2010.2

2、陳軍，袁華堂編著，《新能源材料》，化學(xué)工業(yè)出版社，20033、王長(zhǎng)貴、鄭瑞澄主編，《新能源在建筑中的應(yīng)用》，中國(guó)電力出版社，2003.4、

魯楠主編，《新能源概論》，中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，19975、

翁史烈主編，《熱能與動(dòng)力工程基礎(chǔ)》，高等教育出版社，2004.116、

張鶴飛主編，《太陽(yáng)能熱利用原理與計(jì)算機(jī)模擬》，西北工大出版社，19907、

項(xiàng)立成，趙玉文，羅運(yùn)俊編著，太陽(yáng)能的熱利用，宇航出版社出版，1990.48、

葛新石，龔堡等編著，《太陽(yáng)能工程—原理和應(yīng)用》，學(xué)術(shù)期刊出版社，19889、吳治堅(jiān)

主編，《新能源和可再生能源的利用》，機(jī)械工業(yè)出版社

2006.210、李傳統(tǒng)

主編，《新能源與可再生能源技術(shù)》，東南大學(xué)出版社

2005.9參考資料第一章緒論一、概述1、能量與能源（1）能量

所謂能量，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是“作功的能力”。反過來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生某種效果（變化），必然伴隨能量的消耗和轉(zhuǎn)換。能量是量度物體做功能力或物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的物理量。

宇宙間一切運(yùn)動(dòng)著的物體，都具有能量，人類的一切活動(dòng)都與能量及其使用緊密相關(guān)。

能量形式有：電能、熱能、機(jī)械能、化學(xué)能、原子能等。各種能量形式之間可以互相轉(zhuǎn)換。2、能源種類：

能源是指自然界中可以為人類提供能量的物質(zhì)資源。

（2）能源

能源是人類生存和推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，能源技術(shù)的每一次進(jìn)步都帶動(dòng)人類社會(huì)的發(fā)展。

根據(jù)能量的蘊(yùn)藏方式可將其分為三大類：

第一類：來(lái)自地球以外的天體的能量（太陽(yáng)能），例如：煤、石油、天然氣等；第二類：地球本身蘊(yùn)藏的能量，主要指地?zé)崮?、原子能等；第三類：是地球與天體相互作用產(chǎn)生的能量，如潮汐能。（2）可再生能源和不可再生能源；

（1）一次能源和二次能源；

1）一次能源：由自然界中直接獲取而不改變其基本形態(tài)的能源。如：煤、石油、天然氣。此外，還可有以下分類：2）二次能源：一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換成另外一種形態(tài)的能源。電、蒸汽1）可再生能源：在自然界中可以不斷再生并規(guī)律地得到補(bǔ)充的能源。如：太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等。（3）常規(guī)能源和新能源。1）常規(guī)能源：經(jīng)過人類長(zhǎng)期研究、開發(fā)和利用，技術(shù)上已相對(duì)成熟，并且大規(guī)模使用的能源。如：煤、石油、天然氣、電力等。2）新能源：相對(duì)于常規(guī)能源來(lái)說(shuō)，是指人類新近才開發(fā)利用，目前還沒有普及和大規(guī)模使用的能源。主要是指：太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能、氫能、海洋能等。2）不可再生能源：經(jīng)億萬(wàn)年形成的，短期內(nèi)無(wú)法恢復(fù)的能源。如：煤炭、石油、天然氣。3、新能源概念的內(nèi)涵2）技術(shù)上還不夠成熟，距商業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用還有一定距離，有待于人們繼續(xù)研究開發(fā)；1）有別于常規(guī)能源，人類開發(fā)與利用的時(shí)間較短，需要經(jīng)過一個(gè)長(zhǎng)期的過程；3）相對(duì)于常規(guī)能源而言，在不同的歷史時(shí)期和科技水平情況下，新能源具有不同的內(nèi)容；4）新能源是社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需求，人類面臨艱巨的使命，且具有廣闊的發(fā)展前景。4、新能源技術(shù)（1）太陽(yáng)能利用技術(shù)1）太陽(yáng)能—熱能轉(zhuǎn)換技術(shù)；2）太陽(yáng)能—光電轉(zhuǎn)換技術(shù)；3）太陽(yáng)能—化學(xué)能轉(zhuǎn)化技術(shù)。

目前，人們主要是對(duì)太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩大領(lǐng)域進(jìn)行研究；包括太陽(yáng)熱水器、太陽(yáng)灶、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能干燥、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能制冷與空調(diào)、太陽(yáng)能熱發(fā)電及光伏發(fā)電系統(tǒng)等。主要內(nèi)容：（2）氫能利用技術(shù)

據(jù)推算，如果把海水中的氫全部提取出來(lái)，它所產(chǎn)生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍！除了核燃料外，氫的發(fā)熱值是所有燃料發(fā)熱值中最高的，為142351kJ／kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。其燃燒性能好，與空氣混合時(shí)可燃范圍在4％～75％，燃點(diǎn)高，燃燒速度快。而且，氫氣與氧氣燃燒后的產(chǎn)物為水，通過電解水等手段又可以獲得氫，這樣就可以形成可持續(xù)的能量利用循環(huán)。今天，隨著能源形勢(shì)的越來(lái)越嚴(yán)峻，人們對(duì)氫能越來(lái)越青睞。

1）利用氫的熱核反應(yīng)放出核能，這是核能利用的重要途徑。

2）就是最為普遍的氫氣直接燃燒產(chǎn)生熱能，在熱力發(fā)動(dòng)機(jī)中產(chǎn)生機(jī)械功，如氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

3）就是制造氫能燃料電池，燃料電池是一種直接通過電化學(xué)反應(yīng)將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的發(fā)電裝置。

氫能利用的三種主要方式：1）制氫技術(shù)；2）氫提純技術(shù)；3）氫儲(chǔ)存與輸運(yùn)技術(shù)。目前，氫能利用需要解決的三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)：（3）核能利用技術(shù)原理：1）核裂變；2）核聚變。①核能發(fā)電技術(shù)（核電站）；通過反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)換為熱能，加熱水生產(chǎn)蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，向外輸出電力。②核能供熱技術(shù)（核供熱）。由反應(yīng)堆將核能轉(zhuǎn)換為熱能，生產(chǎn)蒸汽或熱水，為生產(chǎn)、生活提供熱源。（4）化學(xué)電能技術(shù)主要指電池制備技術(shù)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?/p>

目前，主要有以下幾種：①金屬氫化物鎳電池；②鋰離子電池；③燃料電池；④鋁電池；⑤儲(chǔ)能電池。

研究開發(fā)新材料、新工藝、新技術(shù)，制造大容量、高性能、壽命長(zhǎng)的新型可移動(dòng)電源，作為人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的對(duì)多樣化能源需求的補(bǔ)充?；瘜W(xué)電池的開發(fā)利用，具有廣闊的市場(chǎng)前景。（5）生物質(zhì)能技術(shù)

吸收太陽(yáng)能的生物通過光合作用形成的物質(zhì)叫生物質(zhì)，它所具有的能量叫生物質(zhì)能。

主要是生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化技術(shù)，包括：1）生物質(zhì)氣化技術(shù)；2）生物質(zhì)固化技術(shù)；3）生物質(zhì)熱解技術(shù)；4）生物質(zhì)液化技術(shù)等。

（6）風(fēng)能利用技術(shù)

主要內(nèi)容有：風(fēng)力發(fā)電、風(fēng)帆助航、風(fēng)車提水、風(fēng)力致熱采暖等。其中，風(fēng)力發(fā)電是最主要的利用形式。（7）地?zé)崮軕?yīng)用技術(shù)

主要是指地?zé)豳Y源的開發(fā)與利用。例如：如地?zé)岵膳?、地?zé)岚l(fā)電、地?zé)釡厥业?。?）海洋能應(yīng)用技術(shù)包括各種海洋能利用技術(shù)：1）潮汐能利用技術(shù)；2）海浪能利用技術(shù)；3）海水溫差利用技術(shù)；4）海水鹽堿度差利用技術(shù)等?？梢钥闯觯盒履茉粗谐四芡庖话阋彩强稍偕茉?。5、開發(fā)利用新能源的意義

1）化石能源資源儲(chǔ)量越來(lái)越少，在不遠(yuǎn)的將來(lái)便發(fā)生枯竭，人類必須尋找新的能源出路，新能源符合社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的基本要求。

2）常規(guī)能源大規(guī)模的開發(fā)利用，帶來(lái)的環(huán)境污染日益突出，人類面對(duì)生存環(huán)境問題的挑戰(zhàn)，開發(fā)利用新能源是減少溫室氣體排放的一個(gè)重要途徑。

3）因地制宜，開發(fā)利用新能源，在許多地區(qū)已經(jīng)取得了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

4）開發(fā)利用新能源，對(duì)提高我國(guó)能源供給率，維護(hù)能源安全具有重大意義。

1、太陽(yáng)能太陽(yáng)能是指太陽(yáng)內(nèi)部高溫核聚變反應(yīng)所釋放的輻射能。

太陽(yáng)能可轉(zhuǎn)換為熱能、機(jī)械能、電能、化學(xué)能等。

我國(guó)幅員廣大，有著十分豐富的太陽(yáng)能資源。據(jù)估算，我國(guó)陸地表面每年接受的太陽(yáng)輻射能約為50x1018kJ，全國(guó)各地太陽(yáng)年輻射總量達(dá)335～837kJ／cm2·a，中值為586kJ／cm2·a。

地球每年接受的太陽(yáng)能總量為l×1018kWh。這相當(dāng)于5×1014桶原油，是探明原油儲(chǔ)量的近千倍，是世界年耗總能量的一萬(wàn)余倍。

二、新能源開發(fā)利用情況太陽(yáng)能利用的具體內(nèi)容：

（1）太陽(yáng)能熱水器

太陽(yáng)能熱水器是太陽(yáng)能利用的最典型代表，也是目前太陽(yáng)能利用中使用量最大，商業(yè)化程度最高，應(yīng)用最廣泛的一種裝置。單體系統(tǒng)

太陽(yáng)能熱水器結(jié)構(gòu)圖

1、水箱外殼，2、保溫層，3、水箱內(nèi)膽，4、排氣溢流孔，5、密封膠圈，6、外水箱端蓋，7、防塵圈，8、電加熱器預(yù)留孔，9、真空集熱管，10、進(jìn)出水孔，11、漫反射板，12、護(hù)罩尾托，13、支架

（2）太陽(yáng)能采曖

1）直接利用太陽(yáng)能加熱室內(nèi)空氣，提高室內(nèi)空氣溫度實(shí)現(xiàn)采暖；熱水采暖室內(nèi)設(shè)備2）采用太陽(yáng)能集熱器生產(chǎn)熱水，為室內(nèi)采暖系統(tǒng)（管道及散熱器）提供熱媒.（3）太陽(yáng)能制冷

1）直接以太陽(yáng)輻射熱能作為驅(qū)動(dòng)能源，主要有吸收式制冷、吸附式制冷和噴射式制冷等；

2）以太陽(yáng)能產(chǎn)生的機(jī)械能為驅(qū)動(dòng)能源主要有壓縮式制冷、光電式制冷和熱電制冷等。（4）太陽(yáng)灶①悶曬式太陽(yáng)灶被加熱物料置于箱體內(nèi)，通過太陽(yáng)照射使箱體溫度升高。②聚光式太陽(yáng)灶利用聚光原理提高溫度，將被加熱物料置于焦點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)加熱過程。③熱管式太陽(yáng)灶將熱管吸熱端（汽化段）置于太陽(yáng)灶聚焦點(diǎn)，熱管放熱端（凝結(jié)段）引入室內(nèi)作為熱源用于物料加熱。（5）太陽(yáng)能光電轉(zhuǎn)換1）太陽(yáng)能電池

太陽(yáng)能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。

太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。如右圖所示。太陽(yáng)能電池的原理

太陽(yáng)能電池是一種新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn)：

①太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；

②與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；

③太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶用的太陽(yáng)能電池組，這是其它電源無(wú)法比擬的。太陽(yáng)能電池優(yōu)點(diǎn)太陽(yáng)能電池類型太陽(yáng)能電池臺(tái)燈

據(jù)2008年1月謀體報(bào)道，一種可“印”在鋁箔上的超薄太陽(yáng)能電池日前在美國(guó)加利福尼亞州一家工廠生產(chǎn)出來(lái)。納米太陽(yáng)能公司在瑞士的經(jīng)理埃里克·奧爾德科普說(shuō)：“我們的首塊太陽(yáng)能電池板將用于德國(guó)的一家太陽(yáng)能電站。我們的目標(biāo)是生產(chǎn)出發(fā)電成本為９９美分１瓦的電池板?！奔{米太陽(yáng)能公司預(yù)計(jì)，用這種電池板發(fā)電能像用煤發(fā)電一樣便宜。

2）太陽(yáng)能電站

具有相當(dāng)數(shù)量規(guī)模的太陽(yáng)能電池，形成穩(wěn)定的電力供應(yīng)系統(tǒng)，即為太陽(yáng)能電站，如圖所示。

現(xiàn)在，多晶硅的成本約占整個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)成本的70%，據(jù)測(cè)算，目前光電成本約為每度3元，如果多晶硅的成本下降到總成本的20%的話，那么，光電的成本大概在每度1元，再加上一定的政府補(bǔ)貼，太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)才可能在中國(guó)進(jìn)行推廣。

我國(guó)生產(chǎn)單晶硅太陽(yáng)電池的效率在12%～13%，多晶硅太陽(yáng)電池在10%，非晶硅太陽(yáng)電池在5-6%。晶體硅太陽(yáng)電池在研究上是朝著高效率化、薄片化、大面積化的方向發(fā)展。太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化情況

伴隨著產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，2006年第四季度多晶硅每公斤突破300美元后，2007年上半年維持在300美元～330美元，2007年第四季度初升至360美元～370美元，12月創(chuàng)出每公斤400美元的天價(jià)。

目前，太陽(yáng)能電池的應(yīng)用已從軍事領(lǐng)域、航天領(lǐng)域進(jìn)入工業(yè)、商業(yè)、農(nóng)業(yè)、通信、家用電器以及公用設(shè)施等部門，尤其可以分散地在邊遠(yuǎn)地區(qū)、高山、沙漠、海島和農(nóng)村使用，以節(jié)省造價(jià)很貴的輸電線路。但是在目前階段，它的成本還很高，發(fā)出1kW電需要投資上萬(wàn)美元，因此大規(guī)模使用仍然受到經(jīng)濟(jì)上的限制。3）太陽(yáng)能電池及太陽(yáng)能發(fā)電的應(yīng)用及發(fā)展?fàn)顩r

與國(guó)際上蓬勃發(fā)展的光伏發(fā)電相比，中國(guó)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家10-15年，甚至明顯落后于印度。但是，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長(zhǎng)，2005年中國(guó)太陽(yáng)能電池生產(chǎn)總量達(dá)到139MW，較2004年猛增了179%，2006年達(dá)到400MW，從而超過美國(guó)成為全球第三大生產(chǎn)國(guó)，產(chǎn)能則達(dá)到驚人的1180MW。以3年產(chǎn)量增長(zhǎng)45倍，產(chǎn)能增加125倍而成為全球發(fā)展最快的國(guó)家。

2010年以前中國(guó)太陽(yáng)電池多數(shù)是用于獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)，從2011年到2020年，中國(guó)光伏發(fā)電的市場(chǎng)主流將會(huì)由獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，包括沙漠電站和城市屋頂發(fā)電系統(tǒng)。目前，中國(guó)實(shí)驗(yàn)室太陽(yáng)能電池的效率已達(dá)21%，可商業(yè)化的光伏組件效率達(dá)14-15%，一般商業(yè)化電池效率10-13%。

隨著世界范圍內(nèi)能源短缺以及人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，太陽(yáng)能發(fā)電以其無(wú)污染、安全、維護(hù)簡(jiǎn)單、資源永不枯竭等特點(diǎn)，被認(rèn)為是21世紀(jì)最重要的新能源。

目前中國(guó)太陽(yáng)能光伏電池生產(chǎn)成本已大幅下降，太陽(yáng)能電池的價(jià)格逐漸從2000年的40元/瓦降到2003年的33元/瓦，2004年已經(jīng)降到27元/瓦。這對(duì)國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能市場(chǎng)走向壯大與成熟起到了決定作用，對(duì)實(shí)現(xiàn)與國(guó)際光伏市場(chǎng)接軌具有重要意義。

2、風(fēng)能

（1）概況（2）風(fēng)能資源及其利用情況

地球上具有豐富的風(fēng)能資源，風(fēng)能是水能的10倍，只要能夠?qū)⒌厍?%的風(fēng)能利用好，就能滿足全球的能源需要。目前，全球風(fēng)能發(fā)電正以年增長(zhǎng)35%的速度發(fā)展，德、美、意等國(guó)高達(dá)50%，成為風(fēng)能利用的主要形式和發(fā)展大趨勢(shì)，全球風(fēng)力發(fā)電年產(chǎn)值已超過50億美元。

全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用的風(fēng)能為2×107MW，中國(guó)風(fēng)能儲(chǔ)量，僅陸地上的風(fēng)能儲(chǔ)量約2.53億千瓦。雖然目前全球總發(fā)電量小，風(fēng)力發(fā)電量所占比例不足1％，但是在今后50年內(nèi)，這個(gè)比例將上升到20％或者更高。

1、沿海風(fēng)帶，有效風(fēng)能密度在200瓦每平方米以上，4-20米每秒有效風(fēng)力出現(xiàn)百分率達(dá)80％-90％；

我國(guó)風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量超過10億KW。其中，陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計(jì)算），海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約7.5億kW。2、北部風(fēng)帶，在新疆、甘肅到內(nèi)蒙古—帶，有效風(fēng)能密度—般大于200瓦每平方米，有效風(fēng)力出現(xiàn)的時(shí)間百分率均在70％左右。

我國(guó)風(fēng)能資源主要分布在以下兩個(gè)風(fēng)帶：（3）風(fēng)能的綜合利用：1）立體蒸發(fā)制鹽。

2）風(fēng)力提水。

3）風(fēng)力致熱。

4）風(fēng)力致冷。

風(fēng)力熱水裝置示意圖

近年來(lái)我國(guó)風(fēng)電發(fā)展迅速，目前我國(guó)風(fēng)電并網(wǎng)容量迅猛增長(zhǎng)，從2005年到2009年每年都翻一番，2009年我國(guó)新增風(fēng)電裝機(jī)1202萬(wàn)千瓦，占全球的33%，位居全球第一，風(fēng)電發(fā)電量達(dá)到了516千瓦時(shí)。

根據(jù)世界兩大風(fēng)能專業(yè)機(jī)構(gòu)“歐洲風(fēng)能協(xié)會(huì)（EWEA）”和“全球風(fēng)能委員會(huì)(GWEC)”最新發(fā)布的數(shù)據(jù)，2009年全球風(fēng)電市場(chǎng)發(fā)展迅速，風(fēng)力發(fā)電機(jī)總裝機(jī)容量達(dá)到37500兆瓦，相當(dāng)于23臺(tái)第三代核反應(yīng)堆核電機(jī)組（EPR）發(fā)電量，風(fēng)電增長(zhǎng)率高達(dá)31%。世界風(fēng)能市場(chǎng)裝機(jī)建設(shè)資金達(dá)450億歐元，提供50萬(wàn)個(gè)就業(yè)崗位。風(fēng)能這種清潔能源每年可以減少2.04億噸的二氧化碳排放。

世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展：2009年美國(guó)風(fēng)能發(fā)電增長(zhǎng)了39%，總量達(dá)到35159兆瓦。印度風(fēng)能發(fā)電增加了1270兆瓦。歐洲風(fēng)能發(fā)電增長(zhǎng)了23%，大約有130億歐元投入到風(fēng)能發(fā)電建設(shè)，其中15億歐元用于海上風(fēng)能發(fā)電建設(shè)，風(fēng)能發(fā)電新裝機(jī)容量連續(xù)兩年超過天然氣和太陽(yáng)能新發(fā)電裝機(jī)容量。

截至2009年底，歐盟4.8%的電力供應(yīng)來(lái)自風(fēng)能發(fā)電。德國(guó)是歐盟風(fēng)能發(fā)電第一大國(guó)，總量達(dá)到25777兆瓦，超過西班牙、意大利和法國(guó)。英國(guó)作為歐盟第五大風(fēng)能發(fā)電國(guó)家，準(zhǔn)備在今后十年投資1150億歐元在北海建設(shè)風(fēng)能發(fā)電。法國(guó)2009年風(fēng)能發(fā)電增長(zhǎng)31%，總量達(dá)到4492兆瓦。但法國(guó)從2011年開始，因旅游景觀和候鳥遷徙路線等原因，在法國(guó)安裝中型或大型風(fēng)能發(fā)電機(jī)組（高度超過12米）的審批手續(xù)會(huì)更嚴(yán)格，這在某種意義上將會(huì)限制風(fēng)電的繼續(xù)發(fā)展。

根據(jù)“十一五”中國(guó)風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃，2010年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到500萬(wàn)千瓦，2020年全國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量達(dá)到3000萬(wàn)千瓦。而2006年底，全國(guó)已建成和在建的約91個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，裝機(jī)總?cè)萘績(jī)H260萬(wàn)千瓦。可見，風(fēng)機(jī)市場(chǎng)前景誘人，發(fā)展空間廣闊。目前我國(guó)風(fēng)力發(fā)電存在的問題1.對(duì)風(fēng)能資源勘察不夠全面

通常風(fēng)力發(fā)電的有效風(fēng)速為3～25m/s，風(fēng)電場(chǎng)選址除以風(fēng)能資源豐富和較豐富區(qū)為選址對(duì)象外，還應(yīng)根據(jù)測(cè)出的年有效風(fēng)速累計(jì)小時(shí)數(shù)（累計(jì)時(shí)數(shù)越高，風(fēng)機(jī)發(fā)電量越大）和有效風(fēng)能密度確定風(fēng)場(chǎng)位置，合理選擇場(chǎng)址對(duì)提高風(fēng)力發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益至關(guān)重要。2.風(fēng)電設(shè)備和制造技術(shù)落后

目前我國(guó)風(fēng)電建設(shè)還很落后，沒有真正形成風(fēng)電成套設(shè)備的自主開發(fā)能力。隨著世界風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造水平提高，更大的單機(jī)容量已經(jīng)是全球風(fēng)能技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。據(jù)了解，國(guó)外風(fēng)電機(jī)組目前已達(dá)到兆瓦級(jí)，如美國(guó)主流1.5兆瓦，丹麥主流2.0～3.0兆瓦，在2004年的漢諾威工業(yè)博會(huì)上4.5兆瓦的風(fēng)電機(jī)組也已面世。

迄今為止，我國(guó)尚不具備自行開發(fā)制造大型風(fēng)電機(jī)組的能力，且在機(jī)組總體設(shè)計(jì)技術(shù)，特別是槳葉和控制系統(tǒng)及總裝等關(guān)鍵性技術(shù)上落后于歐美發(fā)達(dá)國(guó)家，且機(jī)組質(zhì)量普遍不高，易出現(xiàn)故障。據(jù)調(diào)查，2004年國(guó)產(chǎn)機(jī)組只占18%，2005年也只有28%，每年的風(fēng)電設(shè)備進(jìn)口總額高達(dá)60億元，尤其大型風(fēng)機(jī)設(shè)備幾乎被丹麥、意大利、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家全部壟斷。國(guó)內(nèi)整體的風(fēng)電制造水平比國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家至少晚10年，國(guó)產(chǎn)設(shè)備的競(jìng)爭(zhēng)力面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

3.風(fēng)電成本高

由于我國(guó)風(fēng)力發(fā)電執(zhí)行17%的增值稅稅率，因?yàn)闆]有購(gòu)買燃料等方面的抵扣，因此風(fēng)力發(fā)電實(shí)際稅負(fù)明顯高于火力發(fā)電。另外，國(guó)內(nèi)已經(jīng)建成的微不足道的風(fēng)電容量幾乎全部為進(jìn)口的成套設(shè)備，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)投資高、電價(jià)高，與火電、水電比，缺乏市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

3、生物質(zhì)能(biomassenergy)（1）概述

生物質(zhì)能直接或間接地來(lái)源于綠色植物的光合作用，可轉(zhuǎn)化為常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料，取之不盡、用之不竭，是一種可再生能源，同時(shí)也是唯一一種可再生的碳源。

生物質(zhì)是指通過光合作用而形成的各種有機(jī)體，包括所有的動(dòng)植物和微生物。

生物質(zhì)能就是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。

生物質(zhì)能是由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化而來(lái)的，有機(jī)物中除礦物燃料以外的所有來(lái)源于動(dòng)植物的能源物質(zhì)均屬于生物質(zhì)能，通常包括木材、森林廢棄物、農(nóng)業(yè)廢棄物、水生植物、油料植物、城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物、動(dòng)物糞便等。

（2）生物質(zhì)能的分類依據(jù)來(lái)源的不同，可以將適合于能源利用的生物質(zhì)分為五大類：

是指森林生長(zhǎng)和林業(yè)生產(chǎn)過程提供的生物質(zhì)能源，包括薪炭林、在森林撫育和間伐作業(yè)中的零散木材、殘留的樹枝、樹葉和木屑等；木材采運(yùn)和加工過程中的枝丫、鋸末、木屑、梢頭、板皮和截頭等；林業(yè)副產(chǎn)品的廢棄物，如果殼和果核等生物質(zhì)能。

1）林業(yè)資源2）農(nóng)業(yè)資源

是指農(nóng)業(yè)作物(包括能源作物)；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中的廢棄物，如農(nóng)作物收獲時(shí)殘留在農(nóng)田內(nèi)的農(nóng)作物秸稈；農(nóng)業(yè)加工業(yè)的廢棄物，如農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中剩余的稻殼等。能源植物泛指各種用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳?xì)浠衔镏参锖退参锏葞最悺?/p>

3）生活污水和工業(yè)有機(jī)廢水

4）城市固體廢物

生活污水主要由城鎮(zhèn)居民生活、商業(yè)和服務(wù)業(yè)的各種排水組成，如冷卻水、洗浴排水、盥洗排水、洗衣排水、廚房排水、糞便污水等。工業(yè)有機(jī)廢水主要是酒精、釀酒、制糖、食品、制藥、造紙及屠宰等行業(yè)生產(chǎn)過程中排出的廢水等，其中都富含有機(jī)物。

城市固體廢物主要是由城鎮(zhèn)居民生活垃圾，商業(yè)、服務(wù)業(yè)垃圾和少量建筑業(yè)垃圾等固體廢物構(gòu)成。其組成成分比較復(fù)雜，受當(dāng)?shù)鼐用竦钠骄钏健⒛茉聪M(fèi)結(jié)構(gòu)、城鎮(zhèn)建設(shè)、自然條件、傳統(tǒng)習(xí)慣以及季節(jié)變化等因素影響。5）畜禽糞便

它是其他形態(tài)生物質(zhì)（主要是糧食、農(nóng)作物秸稈和牧草等）的轉(zhuǎn)化形式，包括畜禽排出的糞便、尿及其與墊草的混合物。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界能耗的1/7來(lái)自生物的生物質(zhì)，特別是在發(fā)展中國(guó)家，生物質(zhì)能占的比重更為突出。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，生物質(zhì)能資源十分豐富，僅農(nóng)作物秸稈每年就有6億噸，全國(guó)生物質(zhì)能的可再生能量按熱當(dāng)量為2.0億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，生物質(zhì)能占農(nóng)村能源消耗的70%，占全國(guó)總能耗的1/4以上。

地球上每年植物光合作用固定的碳達(dá)2×1011t，含能量達(dá)3×1021J，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽(yáng)能，相當(dāng)于全世界每年耗能量的10倍。

生物質(zhì)能具有以下特點(diǎn)：1）可再生性；2)低污染性；3)廣泛分布性；4)資源豐富。

中國(guó)現(xiàn)階段可供利用開發(fā)的資源主要為生物質(zhì)廢棄物，包括農(nóng)作物秸稈、薪柴、禽畜糞便、工業(yè)有機(jī)廢棄物和城市固體有機(jī)垃圾等。

生物質(zhì)能一直是人類賴以生存的重要能源，它是僅次于煤炭、石油和天然氣而居于世界能源消費(fèi)總量第四位的能源，在整個(gè)能源系統(tǒng)中占有重要地位。

有關(guān)專家估計(jì)，生物質(zhì)能極有可能成為未來(lái)可持續(xù)能源系統(tǒng)的組成部分，到下世紀(jì)中葉，采用新技術(shù)生產(chǎn)的各種生物質(zhì)替代燃料將占全球總能耗的40％以上。（3）生物質(zhì)能的利用1)主要利用方式：

作為燃料直接燃燒

熱化學(xué)轉(zhuǎn)換

生物質(zhì)的直接燃燒在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)仍將是我國(guó)生物質(zhì)能利用的主要方式。當(dāng)前改造熱效率僅為10%左右的傳統(tǒng)燒柴灶，推廣效率可達(dá)20%-30%的節(jié)柴灶這種技術(shù)簡(jiǎn)單、易于推廣、效益明顯的節(jié)能措施，被國(guó)家列為農(nóng)村新能源建設(shè)的重點(diǎn)任務(wù)之一。

生物質(zhì)的熱化學(xué)轉(zhuǎn)換是指在一定的溫度和條件下，使生物質(zhì)汽化、炭化、熱解和催化液化，以生產(chǎn)氣態(tài)燃料、液態(tài)燃料和化學(xué)物質(zhì)的技術(shù)。

生物化學(xué)轉(zhuǎn)換

生物質(zhì)的生物化學(xué)轉(zhuǎn)換包括有生物質(zhì)-沼氣轉(zhuǎn)換和生物質(zhì)-乙醇轉(zhuǎn)換等。生物質(zhì)燃料發(fā)電系統(tǒng)垃圾熱電廠工藝流程

天津雙港垃圾發(fā)電廠外景2)世界各國(guó)開發(fā)利用生物質(zhì)能情況

歐洲生物質(zhì)能利用技術(shù)是上世紀(jì)七十年代以來(lái)，為了應(yīng)對(duì)石油危機(jī)逐步發(fā)展起來(lái)的。目前，生物質(zhì)能利用技術(shù)已成為最受歐盟國(guó)家重視的可再生能源技術(shù)。

目前，以生物質(zhì)為燃料的小型熱電聯(lián)產(chǎn)(裝機(jī)為1—2萬(wàn)千瓦)已成為瑞典和丹麥的重要發(fā)電和供熱方式。如瑞典2002年的能源消費(fèi)量為7300萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中可再生能源為2100萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，約占能源消費(fèi)量的28%，而在可再生能源消費(fèi)中，生物質(zhì)能占了55%，主要作為區(qū)域供熱燃料。1988年丹麥建設(shè)了第一座秸稈生物質(zhì)發(fā)電廠，目前，丹麥已建立了130家秸稈發(fā)電廠，使生物質(zhì)成為了丹麥重要的能源。2002年，丹麥能源消費(fèi)量約2800萬(wàn)噸標(biāo)煤，其中可再生能源為350萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)的12%。在可再生能源中生物質(zhì)所占比例為81%。

意大利2002年能源消費(fèi)總量約為2.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中可再生能源約1300萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占能源消費(fèi)總量的5%。在可再生能源消費(fèi)中生物質(zhì)能占24%，主要是固體廢棄物發(fā)電和生物液體燃料。

德國(guó)是生物質(zhì)能利用率較高的國(guó)家。2001年6月28日生效的《生物質(zhì)條例》和2004年頒布的《可再生能源法》都有生物質(zhì)（包括生物垃圾）發(fā)電的財(cái)政支持條款。2006年，生物質(zhì)發(fā)電量達(dá)到140億千瓦時(shí)。木材取暖、木材發(fā)電、沼氣、液態(tài)生物質(zhì)利用等占其供電總量的5.3%（不包括生物垃圾發(fā)電）。自2007年1月1日起，各加油站生物柴油混合率必須達(dá)到4.4%，生物汽油混合率必須達(dá)到1.2%。

資料顯示，目前全球許多國(guó)家都在爭(zhēng)相發(fā)展生物質(zhì)能源。巴西燃料乙醇汽油總產(chǎn)量約占全球該類消耗總量的1／3。美國(guó)計(jì)劃2020年使生物質(zhì)能源和生物質(zhì)基產(chǎn)品較2000年增加10倍，達(dá)到能源總消費(fèi)量的25%，2050年達(dá)到50%。歐盟委員會(huì)也提出，到2020年，運(yùn)輸燃料的20%將用燃料乙醇等生物燃料替代。此外，日本制訂了“陽(yáng)光計(jì)劃”。印度制訂了“綠色能源工程計(jì)劃”。加拿大、法國(guó)、瑞典、德國(guó)、墨西哥、韓國(guó)和泰國(guó)等，均有發(fā)展石油替代產(chǎn)業(yè)的計(jì)劃，并有不同規(guī)模的實(shí)施。越來(lái)越多的國(guó)家都已意識(shí)到，以燃料乙醇產(chǎn)業(yè)為代表的先進(jìn)生物質(zhì)能源利用將在未來(lái)人類的新能源布局中占據(jù)重要地位。

近年來(lái)，隨著生物質(zhì)能源的開發(fā)利用技術(shù)的發(fā)展，生物質(zhì)燃料產(chǎn)量快速增加，以乙醇和生物柴油生產(chǎn)情況為例，如圖所示。

開發(fā)利用生物質(zhì)能對(duì)中國(guó)農(nóng)村具有特殊意義。中國(guó)80％人口生活在農(nóng)村，秸稈和薪柴等生物質(zhì)能是農(nóng)村的主要生活燃料。盡管煤炭等商品能源在農(nóng)村的使用迅速增加，但生物質(zhì)能仍占有重要地位。1998年農(nóng)村生活用能總量3.65億噸標(biāo)煤，其中秸稈和薪柴為2.07億噸標(biāo)煤，占56.7％。因此發(fā)展生物質(zhì)能技術(shù)，為農(nóng)村地區(qū)提供生活和生產(chǎn)用能，是幫助這些地區(qū)脫貧致富，實(shí)現(xiàn)小康目標(biāo)的一項(xiàng)重要任務(wù)。3)中國(guó)開發(fā)利用生物質(zhì)能情況

中國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，又是一個(gè)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的國(guó)家，21世紀(jì)將面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力。因此改變能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式，開發(fā)利用生物質(zhì)能等可再生的清潔能源資源對(duì)建立可持續(xù)的能源系統(tǒng)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)具有重大意義。1）沼氣技術(shù)。此技術(shù)是中國(guó)發(fā)展最早、較為普遍的生物質(zhì)能源利用技術(shù)。20世紀(jì)70年代，中國(guó)為解決農(nóng)村能源短缺的問題，曾大力開發(fā)和推廣戶用沼氣池技術(shù)。在“九五”期間，應(yīng)用于處理高濃度有機(jī)廢水和城市垃圾的高效厭氧技術(shù)被列為科技攻關(guān)重點(diǎn)項(xiàng)目，現(xiàn)已取得預(yù)期的進(jìn)展?！笆濉笨萍脊リP(guān)課題《大型高效厭氧沼氣發(fā)電技術(shù)及示范電站》以污水處理達(dá)標(biāo)和大功率沼氣發(fā)電機(jī)組為課題攻關(guān)的突破口，利用污水處理產(chǎn)生的沼氣建造沼氣發(fā)電示范工程，促進(jìn)了沼氣工程的進(jìn)一步推廣，使沼氣工程在中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中發(fā)揮出更大的能源、環(huán)保效益。至今，中國(guó)已建成大中型沼氣池3萬(wàn)多個(gè)，總?cè)莘e超過137萬(wàn)m3，年產(chǎn)沼氣5500萬(wàn)m3，僅100m3以上規(guī)模的沼氣工程就達(dá)630多處。2）生物質(zhì)氣化技術(shù)。中國(guó)生物質(zhì)氣化技術(shù)近年有了長(zhǎng)足的發(fā)展。應(yīng)用上除了傳統(tǒng)的供熱之外，在農(nóng)村家庭供氣和氣化發(fā)電上也取得了重大突破。“八五”期間，國(guó)家科委安排了“生物質(zhì)熱解氣化及熱利用技術(shù)”的科技攻關(guān)課題，取得了豐碩成果：采用氧氣氣化工藝，研制成功生物質(zhì)中熱值氣化裝置；以下吸式流化床工藝，研制成功l00戶生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)與裝置；以下吸式固定床工藝，研制成功食品與經(jīng)濟(jì)作物生物質(zhì)氣化烘干系統(tǒng)與裝置；以流化床干餾工藝，研制成功1000戶生物質(zhì)氣化集中供氣系統(tǒng)與裝置?！熬盼濉逼陂g，國(guó)家科委安排了“生物質(zhì)熱解氣化及相關(guān)技術(shù)”的科技攻關(guān)專題，重點(diǎn)研究開發(fā)1MW大型生物質(zhì)氣化發(fā)電技術(shù)和農(nóng)村秸稈氣化集中供氣技術(shù)?！笆濉逼陂g，中國(guó)在利用生物質(zhì)能源方面碩果累累。由中國(guó)科學(xué)院廣州能源研究所研發(fā)的“4兆瓦生物質(zhì)氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)”，以谷殼、木屑、稻草等多種生物質(zhì)廢棄物為原料，發(fā)電效率可達(dá)20%～28%，運(yùn)行每度成本約0.35～0.45元，能滿足農(nóng)村處理農(nóng)業(yè)廢棄物的需要。目前全國(guó)已建成農(nóng)村氣化站200多個(gè)，谷殼氣化發(fā)電機(jī)組100多臺(tái)套，氣化利用技術(shù)的影響正在逐漸擴(kuò)大。3）固體和液體燃料技術(shù)?！鞍宋濉逼陂g，中國(guó)開始了利用纖維素廢棄物制取乙醇燃料技術(shù)的探索與研究，主要研究纖維素廢棄物的稀酸水解及其發(fā)酵技術(shù)。此外，中國(guó)還重點(diǎn)對(duì)生物質(zhì)壓縮成型技術(shù)進(jìn)行了科技攻關(guān)，引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)機(jī)型，經(jīng)消化、吸收，研制出各種類型的適合國(guó)情的生物質(zhì)壓縮成型機(jī)，用以生產(chǎn)棒狀、塊狀或顆粒狀生物質(zhì)成型燃料。中國(guó)的生物質(zhì)螺旋成型機(jī)螺桿使用壽命達(dá)500小時(shí)以上，屬國(guó)際先進(jìn)水平?！熬盼濉逼陂g，開展了野生油料植物分類調(diào)查及育種基地的建設(shè)?！笆濉逼陂g，中國(guó)對(duì)植物油和生物質(zhì)裂解油等代用燃料進(jìn)行了初步試驗(yàn)研究，包括植物油理化特性、酯化改性工藝和柴油機(jī)燃燒性能等。

今后15年，我國(guó)生物質(zhì)能發(fā)展的重點(diǎn)是生物質(zhì)發(fā)電、沼氣工程、生物液體燃料和生物質(zhì)固體成型燃料，《可再生能源中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》確定的主要發(fā)展目標(biāo)是：到2010年，生物質(zhì)發(fā)電達(dá)到550萬(wàn)千瓦，生物液體燃料達(dá)到200萬(wàn)噸，沼氣年利用量達(dá)到190億立方米，生物固體成型燃料達(dá)到100萬(wàn)噸，生物質(zhì)能年利用量占到一次能源消費(fèi)量的1%；到2020年，生物質(zhì)發(fā)電裝機(jī)達(dá)到3000萬(wàn)千瓦，生物液體燃料達(dá)到1000萬(wàn)噸，沼氣年利用量達(dá)到400億立方米，生物固體成型燃料達(dá)到5000萬(wàn)噸，生物質(zhì)能年利用量占到一次能源消費(fèi)量的4%。

中國(guó)政府及有關(guān)部門對(duì)生物質(zhì)能源的利用極為重視，連續(xù)在三個(gè)國(guó)家五年計(jì)劃中將生物質(zhì)能技術(shù)列為重點(diǎn)研究項(xiàng)目。在此背景下，涌現(xiàn)出了一大批優(yōu)秀的科研成果和成功的應(yīng)用范例，如戶用沼氣池、禽畜糞便沼氣技術(shù)、生物質(zhì)氣化發(fā)電和集中供氣、生物壓塊燃料等，取得了較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，中國(guó)已組建起了一支高水平的科研隊(duì)伍，擁有一批致力于生物質(zhì)能源技術(shù)研究與開發(fā)的著名專家學(xué)者，具備一定的產(chǎn)業(yè)和技術(shù)基礎(chǔ)。4、氫能

（1）概述

氫能以其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代高科技，如航天器、導(dǎo)彈、火箭、汽車等方面。

自從1965年美國(guó)開始研制液氫發(fā)動(dòng)機(jī)以來(lái)，相繼研制成功了各種類型的噴氣式和火箭式發(fā)動(dòng)機(jī)。美國(guó)的航天飛機(jī)已成功使用液氫做燃料。我國(guó)長(zhǎng)征2號(hào)、3號(hào)也使用液氫做燃料。利用液氫代替柴油，用于鐵路機(jī)車或一般汽車的研制也十分活躍。氫汽車靠氫燃料、氫燃料電池運(yùn)行。以氫為燃料的燃料電池也是溝通電力系統(tǒng)和氫能體系的重要手段。

氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的燃料。

1．氫的放熱效率高，燃燒1克氫可以放出14萬(wàn)焦耳的熱量，約為燃燒1克汽油放熱的3倍，并可以循環(huán)使用。氫能源的優(yōu)點(diǎn)：2．氫的原料主要是水，在1個(gè)水分子中就有兩個(gè)氫原子，所以資源非常豐富。因?yàn)椋嫉厍虮砻?1％的水中都含有大量的氫。3．氫氣在燃燒過程中，除釋放出巨大的能量外，產(chǎn)生的廢物只有水，不會(huì)造成環(huán)境污染，因而又被稱為“清潔燃料”。

4．氫氣的重量輕、密度小、便于運(yùn)送和攜帶，容易儲(chǔ)藏，與難儲(chǔ)存的電相比，優(yōu)越性更為顯著。

5．氫的用途極為廣泛，它不但能燃燒生熱，而且還可以產(chǎn)生化學(xué)能，并作為吸熱的工質(zhì)等。

氫能源目前正處于技術(shù)開發(fā)階段。氫能研究與開發(fā)的關(guān)鍵主要是氫的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸和使用等方面的技術(shù)。5.蒸汽水煤氣法：是合成氨生產(chǎn)中氫的來(lái)源之一。即用蒸汽在1000℃以上通過焦炭，先制得一氧化碳與氫的混合物（俗稱水煤氣），然后再將一氧化碳與水蒸汽，在氧化鐵催化劑存在下，于350℃時(shí)進(jìn)行變換反應(yīng)，生成二氧化碳與氫，再經(jīng)水洗后即可獲得氫。

（2）氫的制取氫的制取方法有下列七種：1.

烴－蒸汽的催化轉(zhuǎn)化法：借丙烷與蒸汽通過高瀑的鎳催化劑，生成一氧化碳和氫，再經(jīng)分離而制得氫。

2.

烴的熱分解法：甲烷以熱分解得氫與碳黑。

3.

電解法：水經(jīng)電解（水中溶有氫氧化鉀）后可制得氫和氧。由此法獲得的產(chǎn)品，純度較高（達(dá)99.9％H2），但成本昂貴。食鹽水經(jīng)電解也可制得副產(chǎn)氫氣。4.

鐵蒸汽法：即水蒸汽與鐵在800℃下反應(yīng)，可生成氫和氧化亞鐵。

1.電解法制氫---是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法之一。水為原料制氫過程是氫與氧燃燒生成水的逆過程。提供電能使水分解制得氫氣的效率一般在75～85％，其工藝過程簡(jiǎn)單，無(wú)污染，但消耗電量大，因此其應(yīng)用受到一定的限制。

2.光化學(xué)制氫---是以水為原料，光催化分解制取氫氣的方法。光催化過程是指含有催化劑的反應(yīng)體系，在光照下由于有催化劑存在，促使水解制得氫氣。

其中，以水為原料的制氫方法有：6.

蒸汽甲醇法：由蒸汽與甲醇反應(yīng)，制得氫和二氧化碳，再經(jīng)凈化除去二化碳，可得氫氣。

7.

實(shí)驗(yàn)室中，可借活潑金屬（如鋅）與無(wú)機(jī)酸作用，而制得氫。這是獲得少量氫的主要途徑。

（3）氫能的儲(chǔ)存1）高壓儲(chǔ)存：加壓為15MPa，儲(chǔ)存于鋼制圓形容器中，此方法儲(chǔ)存量少，一般只有1.6%。

3.熱化學(xué)制氫---是在水反應(yīng)系統(tǒng)中加入一中間物，經(jīng)歷不同的反應(yīng)階段，最終將水分解為氫和氧，中間物不消耗，各階段反應(yīng)溫度均較低。2）深冷液化儲(chǔ)存：溫度降至20K，氫氣會(huì)液化成液體。3）化學(xué)儲(chǔ)氫:化學(xué)儲(chǔ)氫包括非金屬氫化物儲(chǔ)氫和金屬氫化物儲(chǔ)氫。

非金屬氫化儲(chǔ)氫即將氫儲(chǔ)存在高儲(chǔ)氫能力的化合物中，如甲烷、氨或不飽和烴等，

金屬氫化物儲(chǔ)氫，是使氫氣跟能夠氫化的金屬或合金相化合，以固體金屬氫化物的形式儲(chǔ)存起來(lái)。

1）利用氫和氧化劑發(fā)生反應(yīng)放出的熱能；（如燃料燃燒）（4）氫能的利用氫作為能源利用包括以下三個(gè)方面：2）利用氫和氧化劑在催化劑作用下的電化學(xué)反應(yīng)直接獲取電能；（如燃料電池）3）利用氫的熱核反應(yīng)釋放出的核能。（如氫彈）5、燃料電池（1）概述

燃料電池是將氫、天然氣、煤氣、甲醇等燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種化學(xué)電源。1)電極。為多孔結(jié)構(gòu)，可由具有電化學(xué)催化活性的材料制成，也可以只作為電化學(xué)反應(yīng)的載體和反應(yīng)電流的傳導(dǎo)體。

2)電解質(zhì)。通常為固態(tài)或液態(tài)，但也有關(guān)于NH3

氣氛中NH4Cl電解質(zhì)的研究。電解質(zhì)的狀態(tài)取決于電池的使用條件。

3)燃料?？梢允菤鈶B(tài)(氫氣等)或液態(tài)(甲醇等)，在極少數(shù)情況下也可以是固態(tài)(碳)。燃料的狀態(tài)可以由電池的工作狀態(tài)和運(yùn)行價(jià)格決定。

4)氧化劑。選擇比較方便，純氧、空氣或鹵素都可以勝任，而空氣是最便宜。燃料電池主要組成：