新能源技术

taiyuanbei · 发表于 2007-1-13 21:43:09

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能源是人类生存和发展的重要物质条件。煤炭、石油、天然气等化石能源支持了19和20世纪近200年来人类文明进步和经济社会发展，但煤炭、石油、天然气等不可再生能源持续增长的大量消耗，不仅使人类面临资源枯竭的压力，同时更感到了环境问题的严重威胁。面对能源资源和环境问题，国际社会采取了积极的应对措施，特别是1992年召开的联合国环境与发展大会和2002年召开的可持续发展世界首脑会议，使可持续发展思想逐渐成为国际社会的共识。目前，提高能源利用效率、开发利用可再生能源、保护生态环境、实现可持续发展已成为国际社会的共同行动。加强全球合作，妥善应对能源和环境挑战，实现可持续发展，是世界各国的共同愿望，也是世界各国的共同责任。随着世界经济的不断发展，能源和环境问题日益突出。如果能源和环境问题得不到有效解决，不仅人类社会可持续发展的目标难以实现，而且人类的生存环境和生活质量也会受到严重影响。可再生能源丰富、清洁，可永续利用。加强可再生能源开发利用，是应对日益严重的能源和环境问题的必由之路，也是人类社会实现可持续发展的必由之路。
新能源一般包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能和氢能等。
　太阳能技术：
　　光伏电池（PV）：光伏太阳能电池，它是由半导体材料所制成，将太阳光直接转换为电流。最简单的光伏电池可以为手表、计算器等诸如此类的东西提供能量，再复杂一点的能够为屋子提供照明，还可以向电网供电。
　　被动式太阳能采暖、制冷和采光：建筑的设计综合考虑了被动太阳能和采光的因素，如采用大的朝南的窗户和可以吸热但散热缓慢的建筑材料。在被动太阳能采暖方面没有采用机械的方法。总的来说，综合型的被动太阳能设计可以减少50%的采暖费用，这种设计还包括采用自然通风来制冷。
　　集中式太阳能：集中式太阳能技术是用反射材料如镜子，来聚集太阳的能量，然后将聚集起来的热能转换为电。
　　太阳能热水器、空间采暖及制冷器：太阳能热水器就是利用太阳的光热来加热蓄水箱里的水或其他传热流体。利用这样的一个系统加热水可以比传统加热方法节省2/3的费用。高温太阳能热水器能够为大型商业和工业设备提供高效的热水和热水加热。
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。
（１）太阳能技术
太阳能是一种巨大且对环境无污染的能源。
太阳能的转换和利用方式有：光－热转换、光－电转换和光－化学转换。
１）太阳能热利用和热发电技术。太阳能热利用是太阳辐射能量通过各种集热部件转变成热能后被直接利用，它可分低温（１００－３００℃）：工业用热、制冷、空调、烹调等；高温（３００℃以上）：热发电、材料高温处理等。
太阳能节能建筑分主动式或衩动式两种。前者与常规能源采暖系统基本相同，仅以太阳能集热器作为热源代替传统锅炉。后者是利用建筑本身的结构，吸收和储存太阳能，达到取暖的目的。
太阳能热发电技术是利用太阳能产生热能，再转换成机械能的发电过程。发电系统主要同集热系统、热传输系统、蓄热器、热交换器以及汽轮发电机系统等组成。美国ＬＵＺ公司已建了９个电站，总装机容量为３５万千瓦，平均效率达１４％，电价约８美分／千瓦时。太阳能热发电技术涉及光学、传热学、材料科学、自动化等学科，是一门综合性交叉性很强的高新技术，也是太阳能开发和研究领域的难点。太阳能热发电技术的关键问题是太阳能的光辐射吸收和高效传热技术。
２）太阳能光电转换技术。太阳电池类型很多，如单晶硅电池、多晶硅电池、非晶硅电池、硫化电池、化电池等。美国、德国、日本都将太阳能光电技术列为新源首位，制造和发电成本已在特殊应用场合有一定竞争能力。当前发展主要障碍是光电池成本高。我国已能生产，年产达１０００千瓦，能量转换率达１４％。多晶硅电池采用熔化浇铸，定向凝固方法制造，有可能在现有基础上降低成本３０％，向实用化推进一步，但要使成数量级下降，需改变制造工艺，制造硅膜太阳能电池和发电系统，需大力加强基础研究。
３）光化学转换技术。光化学是研究光和物质相互作用引起的化学反应的一个化学分支。光化学电池是利用光照射半导体和电解液界面，发生化学反应，在电解液内形成电流，并使水电离直接产生氢的电池。
我国据１９９１年不完全统计，已推广太阳能热水器１８０万平方米，被动太阳能节能房３０万平方米，太阳能农用温室３３万公顷，太阳灶１２万台。我国光伏电池已有4.5兆瓦生产能力。高效电池、非晶硅电池的实验室水平与国外相差不大，但在向生产力转化和应用领域方面差距很大，有待开拓。
[二]风能:
   风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。
  我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸，季风强盛。全国风力资源的总储量为每年16亿kw，近期可开发的约为1.6亿kw，内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列。
（２）风能技术
我国风能总储量估计为1.6×10 9千瓦,在世界各国排列第三,可开发利用的约为2/10,即约3亿千瓦.可以有效利用的风速范围为3-20米/秒.
目前全世界风力机用于发电的超过总量的2/3.
风力机可分为微型（１千瓦以下）、小型（１－１０千瓦）、中型（１０－１００千瓦）、大型（１００千瓦以上）。目前世界上最大的风力发电机在美国夏威，为３２００千瓦。
到１９９２年，全世界风力发电装机达２７００万千瓦。主导产品是１５０－２５０千瓦机组，３００－５００千瓦机组开始小批量生产。
我国风力发电装机容量为２０万千瓦左右，有小型风力发电机１２万台，中小型风力发电厂９个。小型    风力机年产３万台，５５千瓦、１２０千瓦、２００千瓦风力发电机的研制和生产正在进行中。风力发是技术关键是大型风力机的叶片设计、制造和安全性技术，二是优化运行控制方案与控制系统。
美国目前每千瓦时风电价约６－７美分，到２０００年可能降至４美分。
[五]生物质能:
生物质是讨论能源时常用的一个术语，是指由光合作用而产生的各种有机体。生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t，含能量达3x1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源，生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大。世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面）

[ 本帖最后由 2374 于 2007-1-15 16:03 编辑 ]

taiyuanbei · 发表于 2007-1-13 21:44:31

生物能的开发和利用具有巨大的潜力。下面的技术手段目前看来是最有前途：
直接燃烧生物质来产生热能、蒸汽或电能。
利用能源作物生产液体燃料。目前具有发展潜力的能源作物，包括：快速成长作物树木、糖与淀粉作物（供制造乙醇）、含有碳氧化的合作物、草本作物、水生植物。
生产木炭和炭。
生物质（热解）气化后用于电力生产，如集成式生物质气化器和喷气式蒸汽燃气轮机（BIG/STIG）联合发电装置。
对农业废弃物、粪便、污水或城市固体废物等进行厌氧消化，以生产沼气和避免用错误的方法处置这些物质，以免引起环境危害。
（３）生物质能利用技术
生物质能是绿色植物通过绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。生物质能通常包括木材和森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业有机废弃物和动物粪便等。目前发展的生物质能利用技术有：
１）热化学转化技术。是将固体生物质转换成可燃气体、焦油、木炭等品位高的能源产品。
２）生物化学转换技术。主要指生物质在微生物的发酵作用下生成沼气、酒精等能源产品。沼气是有机物质在一定温度、温度、酸咸度和厌氧条件下经各种微生物发酵及分解作用而产生的一种混合可燃气体。
３）生物质压块细密成型技术。是把粉碎烘干的生物质加入成型挤压机，在一定温度和压力下，形成较高密度的固体燃料，密度约为1.2-1.3克／厘米３，热值在２０焦／公斤左右。
４）化学转换技术。
１９９０年，我国消费生物质能约２.６４亿吨标准煤,大部分是直接燃烧的.目前,我国已研制成功小型气化炉，气化率达７０％以上。高效生物质燃烧炉，热效率达８５％。
海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。潮汐与潮流能来源于月球、太阳引力，其他海洋能均来源于太阳辐射，海洋面积占地球总面积的71%，太阳到达地球的能量，大部分落在海洋上空和海水中，部分转化为各种形式的海洋能。海水温差能是热能，低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，而储存着温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比；潮汐、潮流，海流、波浪能都是机械能，潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太阳和月亮的引力作用而传递给海洋的，并由长周期波储存的能量，潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比；潮流、海流的能量与流速平方和通流量成正比；波浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能，波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比；河口水域的海水盐度差能是化学能，入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差，若隔以半透膜，淡水向海水一侧渗透可产生渗透压力，其能量与压力差和渗透流量成正比。因此各种能量涉及的物理过程开发技术及开发利用程度等方面存在很大的差异。
这些不同形式的能量有的已被人类利用，有的已列入开发利用计划，但人们对海洋能的开发利用程度至今仍十分低。尽管这些海洋能资源之间存在着各种差异，但是也有着一些相同的特征。每种海洋能资源都具有相当大的能量通量：潮汐能和盐度梯度能大约为2TW；波浪能也在此量级上；而海洋热能至少要比此大两个数量级。但是这些能量分散在广阔的地理区域，因此实际上它们的能流密度相当低，而且这些资源中的大部分均蕴藏在远离用电中心区的海域。因此只能有一小部分海洋能资源能够得以开发利用。
全球海洋能的可再生量很大。根据联合国教科文组织1981年出版物的估计数字，五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。其中温差能为400亿千瓦，盐差能为300亿千瓦，潮汐和波浪能各为30亿千瓦，海流能为6亿千瓦。但如上所述是难以实现把上述全部能量取出，设想只能利用较强的海流、潮汐和波浪；利用大降雨量地域的盐度差，而温差利用则受热机卡诺效率的限制。因此，估计技术上允许利用功率为64亿千瓦，其中盐差能30亿千瓦，温差能20亿千瓦，波浪能10亿千瓦，海流能3亿千瓦，潮汐能1亿千瓦（估计数字）。
   海洋能的强度较常规能源为低。海水温差小，海面与500～1000米深层水之间的较大温差仅为20℃左右；潮汐、波浪水位差小，较大潮差仅7—10米，较大波高仅3米；潮流、海流速度小，较大流速仅4～7节。即使这样，在可再生能源中，海洋能仍具有可观的能流密度。以波浪能为例，每米海岸线平均波功率在最丰富的海域是50千瓦，一般的有5～6千瓦；后者相当于太阳能流密度1千瓦／米2）。又如潮流能，最高流速为3米／秒的舟山群岛潮流，在一个潮流周期的平均潮流功率达4.5千瓦／米2。海洋能作为自然能源是随时变化着的。但海洋是个庞大的蓄能库，将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水里，不象在陆地和空中那样容易散失。海水温差、盐度差和海流都是较稳定的，24小时不间断，昼夜波动小，只稍有季节性的变化。潮汐、潮流则作恒定的周期性变化，对大潮、小潮、涨潮、落潮、潮位、潮速、方向都可以准确预测。海浪是海洋中最不稳定的，有季节性、周期性，而且相邻周期也是变化的。但海浪是风浪和涌浪的总和，而涌浪源自辽阔海域持续时日的风能，不象当地太阳和风那样容易骤起骤止和受局部气象的影响。
（４）波浪能和潮汐能
这两项海洋能源我国约有４－５亿千瓦，已建成１２８０千瓦时平潭幸福洋潮汐电站。我国波力发电极有特色，在基础研究方面已进入世界前沿，在实用上已有１０千瓦级的岸式或漂浮式波力发电装置，并装备了航标灯。海洋能的开发应着重两个方面，其一是基础研究，如海洋能的收集与聚能，最佳转换方式和转换机械，随机、间断、不稳定转换技术等；其二是多能互补，与海湾、海岛、入海口其他新能源多能并举多能互补。
[四]:氢能:
二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。二次能源又可分为“过程性能源”和“合能体能源”。当今电能就是应用最广的“过程性能源”；柴油、汽油则是应用最广的“合能体能源”。过程性能源和含能体能源是不能互相替代的，各有自己的应用范围。作为二次能源的电能，可从各种一次能源中生产出来，例如煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水力、潮汐能、地热能、核燃料等均可直接生产电能。而作为二次能源的汽油和柴油等则不然，生产它们几乎完全依靠化石燃料。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的、储量丰富的新的含能体能源。氢能正是一种理想的新的含能体能源。
中国对氢能的研究与发展可以追溯到60年代初，中国科学家为发展本国的航天事业，对作为火箭燃料的液氢的生产，H2／02燃料电池的研制与开发进行了大量而有效的工作。将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发，则是7O年代的事。氢能的开发利用首先必须解决氢源问题，大量廉价氢的生产是实现氢能利用的根本。氢是一种高密度能源，一般说来，生产氢要消耗大量的能量。因此，必须寻找一种低能耗、高效率制氢方法。安全、高效、高密度、低成本的储氢技术，是将氢能利用推向实用化、规模化的关键。

多年来，我国氢能领域的专家和科学工作者在国家经费支持不多的困难条件下，在制氢、储氢和氢能利用等方面，仍然取得了不少的进展和成绩。但是，由于我国在氢能方面投入资金数量过少，与实际需求相差甚远，虽在单项技术的研究方面有所成就，甚至有的达到了世界先进水平，并且在储氢合金材料方面已实现批量生产，但氢能系统技术的总体水平，尚与发达国家有一定差距。

我国实施可持续发展战略，积极推动包括氢能在内的洁净能源的开发和利用。近年来，在氢能领域取得了多方面的进展。我国已初步形成一支由高等院校、中国科学院及石油化工等部门为主的从事氢能研究、开发和利用的专业队伍。在国家自然科学基金委员会、国家科学技术部、中国科学院和中国石油天然气集团公司的支持下，这支队伍承担着氢能方面的国家自然科学基金基础研究项目、国家“ 8 6 3”高技术研究项目、国家重点科技攻关项目及中国科学院重大项目等。科研人员在制氢技术、储氢材料和氢能利用等方面进行了开创性工作，拥有一批氢能领域的知识产权，其中有些研究工作已达到国际先进水平。

taiyuanbei · 发表于 2007-1-13 21:45:44

早在第二次世界大战期间，氢即用作A—2火箭发动机的液体推进剂。196O年液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。对现代航天飞机而言，减轻燃料自重，增加有效载荷变得更为重要。氢的能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻2／3，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧作为氧化剂，液氢就装在外部推进剂桶内，每次发射需用1450 m3，重约100t。
现在科学家们正在研究一种“固态氢”的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而“消耗掉”。这样飞船在宇宙中就能飞行更长的时间。
在超声速飞机和远程洲际客机上以氢作动力燃料的研究已进行多年，目前已进人样机和试飞阶段。在交通运输方面，美、德、法、日等汽车大国早已推出以氢作燃料的示范汽车，并进行了几十万公里的道路运行试验。其中美、德、法等国是采用氢化金属贮氢，而日本则采用液氢。试验证明，以氢作燃料的汽车在经济性、适应性和安全性三方面均有良好的前景，但目前仍存在贮氢密度小和成本高两大障碍。前者使汽车连续行驶的路程受限制，后者主要是由于液氢供应系统费用过高造成的。美国和加拿大已联手合作拟在铁路机车上采用液氢作燃料。在进一步取得研究成果后，从加拿大西部到东部的大陆铁路上将奔驰着燃用液氢和液氧的机车。
氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等；化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电，其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善，氢能将在21世纪的能源舞空气源热泵技术是基于逆卡诺循环原理建立起来的一种节能、环保制热技术。空气源热泵系统通过自然能(空气蓄热)获取低温热源，经系统高效集热整合后成为高温热源，用来取(供)暖或供应热水，整个系统集热效率甚高。
热泵有四大优点，第一是节能，有利于能源的综合利用，第二点是有利于环境保护，第三点是冷热结合，设备应用率高，节省出投资，第四因为它是电驱动，所以它调控比较方便，因此热泵备受大家的关心。

热泵技术就二十一世纪的一个能源技术，能通过热泵的形式，可以提高能效的利用，能效的利用有两个含义，从环境角度来讲，可以减少温室气体的排放，减少对环境的有害的因素，从另外一个方面来说，就是解决电力高空负荷的一项技术。台上大展风采。
（５）氢能利用技术
从７０年代初开始将氢应用于发电以及各种机动车和飞行器的燃料，已有不少试验装置在运行。氢作为能源使用时，无污染物产生，燃烧产物是水，而生产氢的原料也是水。氢的热值高，每克液氢可达１２０千焦，是汽油的２.８倍。
１）氢气制备。可以用电解法、热化学法、光电化学法或等离子体化学法制氢。
２）氢的储存。氢的储存可以用压缩、低温液化和贮氢金属吸存。
３）氢的利用。可作燃料，用于导航、机动车等；可用氢燃料电池通过电化学反应直接转换成电能；可用作各种能源的转换介质或中间载体。
作为人类长远的战略能源，氢可与其他一次能源结合发展各种氢能系统，特别是太阳能－氢能综合能源系统有很好发展前途。国际上认为氢能将是２１世纪中后期最理想的能源。
[六]核能:
核能用于民用,主要是发电,我国发展核电工业已经有30多年历史，建立了从地质勘察、采矿到元件加工、后处理的比较完整的燃料循环体系，探明了一批有一定储量的铀矿资源，已经建成多种类型的核反应堆并且积累了多年安全管理和安全运行的经验。据了解，我国已投入运行的核电厂多年来一直保持着良好的安全记录，核电正在我国国民经济中发挥着举足轻重的作用。1999年大亚湾核电站完成上网电量近135亿度，全年创汇5．6亿美元，上交各项税金2亿元人民币。秦山核电站和大亚湾核电站输送的电力有效地缓解了华东、广东等地电力紧张的局面，并为香港输送了大量电力，显示了核电的巨大作用。到21世纪初，中国核电装机容量将达到850万千瓦，占全国发电能力的30％左右。
建设发展核电不仅是我国，也是世界各国解决长远电力供应的一条必经之路。据核工业总公司有关人士介绍，核电在工业发达国家已经有几十年的发展历史，现在核电在世界上已经成为一种成熟的能源。目前，世界上共有500多座发电用的核反应堆在运行，有近30个国家和地区的核电厂在发电，核发电占世界总发电量的17％。其中有12个国家和地区核发电量超过自身总发电量的1／4，有的国家已经超过70％。预计，今后30年核发电量将占世界总发电量的30％以上。在世界范围内煤、石油等能源日益紧缺，环境污染日趋严重的现状下，不少国家正准备考虑发展核电。核电带给我们的不仅仅是电。
再有,聚变能电站以氢的两种同位素氘和氚作为燃料。氘是天然同位素，在海水中含量极为丰富，其潜在储能可供人类使用几亿年，可谓取之不尽、用之不竭。除了燃料丰富这个优点外，聚变能还有几个特点。燃料价格低廉。聚变核电站是一次性投资，燃料费用约占１％左右。与裂变核电站相比，聚变核电站的燃料几乎是不花什么钱的；不污染环境，运行安全可靠。聚变与裂变相比，其放射性是微乎其微的，它还消化裂变的污染源，几乎没有废料；可直接转化成电能等。专家认为它是人类最理想的能源。
（ 6 ）核能新技术
1）新一代压水堆核电站
具有固有安全性的核电站反应堆。核反应堆在任何事故条件下都能自动停止运行，而且在最严重的假想事故条件下，停堆后的堆芯乘余热能依靠自然循环机理，导出堆外，保持堆内芯部和燃料元件的完整，从根本上排除堆芯深地、放射性逸出的可能，这种特性称为固有安全性，如改进压水堆、模块式高温气冷堆等。
（２）核燃料的增殖－快中子增殖反应堆。热中子反应堆主要是利用开然铀内的少量铀－２３５，以及在反应堆生成少量钚－２３９。因此热中子堆仅利用天然铀中２％左右的铀，世界上探明的铀资源难以保证核能的长期大规模利用。由快中子来产生和维持链式裂变反应的反应堆－－快中子堆，才有可能实现核燃料的增殖。快中子堆以钚－２３９为裂变燃料，由铀－２３８为增殖原料，铀－２３８俘获快中子后又可生成钚－２３９。由于一个钚－２３９原子核裂变放出的中子数平均值比一个铀－２３５核裂变放出的中子数为多，而且新生的钚－２３９有可能比消耗的钚－２３９还多，这样就可以实现核燃料的增殖。１９５１年，美国建成世界上第一座按上述原理工作的新型核反应堆－快中子增殖堆。到７０年代末，快中子堆示范电站输出电功率已达３万千瓦，开始进入实用阶段。我国“８６３”计划已计划建造快中子实验堆。快中子堆在理论上可以利用全部铀资源，但实际上由于各种损失，约可利用铀资源达到６０％以上。
（３）新的供热资源－低温核供热堆和高温气冷堆
低温核供热堆是压水堆型的热中子堆，但它的参数远低于核电站用的压水堆，其压力约为１５巴，温度２００℃左右。由于参数低，设备造价低，在经济上有竞争力，世界上如原苏联、加拿大、德国、瑞典、瑞士、法国等国都有发展低温核供热的计划。我国开展低温核供热堆已有多年，第一个５０００千瓦的低温核供热试验堆已于１９９０年投入运行。
高温气冷堆是采用石墨作慢化剂和惰性气体氦气作冷却剂的热中子堆。由于石墨耐高温，所以反应堆出口的氦气温度可以高达９５０℃。元远高于核电站压水堆的出口水温３００－３５０℃，现在设计的模块型高温气冷堆不仅可以高温供热，高效发电，而且有很好的固有安全性能。德国和美国在６０年代就有实验堆和示范堆运行，目前日本正在建造３万千瓦热功率的高温气冷实验堆，我国“８６３”计划也决定在本世纪内建造１万千瓦热功率的实验堆。
（４）受控热核聚变能
１）聚变反应。核聚变是两个或两个以上的较轻原子核〖如氢（Ｈ）的两种同位素：（Ｄ）帮（Ｔ）〗，在超高温等特定条件下聚合成一个较重的子核，同时释放出巨大能量。因为这种反应必须在极高的温度（１－５亿℃）下进行，所以叫热核反应。据计算，１公斤热核聚变燃料放出的能量为核裂变的４倍。

taiyuanbei · 发表于 2007-1-13 21:47:18

２）核聚变原料主要是氢、和。也称重氢，也称超重氢，１公斤海水中含有
0.034克，故地球上汪洋大海里有23.4万亿吨，足够人类使用几十亿年，是一项无究无尽的持久能源。
聚变能目前尚处于研究阶段，离实用还有相当差距。但基于其取之不尽的资源和优越的性能，能量大，且没有像裂变堆那样产生大量放射性废物，故其远景是很好的。预计在下世纪中叶可望能商用。目前也有人考虑在其商用以前开展聚变－裂变混合堆的研究，其原理是用聚变反应产生的中子来增殖裂变燃料，充分利用裂变铀、钍核资源。我国也正在研究中。
[三]地热能:
人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却是始于20世纪中叶。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地热能是指其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。
地热能综述
地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池。房间、温室和发电站。这种热能的储量相当大。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW·h。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。实际上，如果不是地球本身把地热能集中在某些地区（一般来说是那些与地壳构造板块的界面有关的地区），用目前的技术水平是无法将地热能作为一种热源和发电能源来使用的。严格地说，地热能不是一种“可再生的”资源，而是一种像石油一样，可开采的能源，最终的可回采量将依赖于所采用的技术。将水（传热介质）重新注回到含水层中可以提高再生的性能，因为这使含水层不枯竭。然而在这个问题上没有明确的结论，因为有相当一部分地热点可采用某种方式进行开发，让提取的热量等于自然不断补充的热量。实事求是地讲，任何情况下，即使从技术上来说地热能不是可再生能源，但全球地热资源潜量十分巨大，因此问题不在于资源规模的大小，而在于是否有适合的技术将这些资源经济开发出来。
地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力，新技术业已成熟，并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面，未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的，不受天气状况的影响，既可作为基本负荷能使用，也可根据需要提供使用。
地热能的利用自古时候起人们就已将低温地热资源用于浴池和空间供热，近来还应用于温室、热力泵和某些热处理过程的供热。在商业应用方面，利用干燥的过热蒸汽和高温水发电已有几十年的历史。利用中等温度（100℃）水通过双流体循环发电设备发电，在过去的10年中已取得了明显的进展，该技术现在已经成熟。地热热泵技术后来也取得了明显进展。由于这些技术的进展，这些资源的开发利用得到较快的发展，也使许多国家的经济上可供利用的资源的潜力明显增加。从长远观点来看，研究从干燥的岩石中和从地热增压资源及岩浆资源中提取有用能的有效方法，可进一步增加地热能的应用潜力。地热能的勘探和提取技术依赖于石油工业的经验，但为了适应地热资源的特殊性（例如资源的高温环境和高盐度）要求，这些经验和技术必须进行改进。地热资源的勘探和提取费用在总的能源费用中占有相当大的比例。这些成熟技术通过联合国有关部门（联合国培训研究所和联合国开发计划署）的艰苦努力，已成功地推广到发展中国家。
长期以来，中国对可再生能源开发利用十分重视，并已取得很大的成绩。目前，中国的水电、太阳能热水器、沼气等可再生能源利用已经达到了相当规模，同时也在积极推动风电、太阳能发电和生物质能优质化利用等新兴可再生能源的发展。到2004年底，中国的水电装机容量已达到1.08亿千瓦，占全国发电装机容量的四分之一；太阳能热水器利用量达到6500万平方米；沼气年利用量达到50亿立方米，改善了1400万农户的生活用能条件；太阳能光伏发电6.5万千瓦，解决了700多个乡镇、约300万偏远地区人口基本用电问题。
　中国政府将进一步支持可再生能源的开发利用，把可再生能源发展作为增加能源供应、调整能源结构、保护环境、消除贫困、促进可持续发展的重要措施。我们将加快发展技术成熟的水电、太阳能热水器和沼气等可再生能源，尽快使资源得到合理开发利用；同时积极推进资源潜力巨大，技术基本成熟的风力发电、生物质发电、太阳能发电、生物质液化等可再生能源技术的发展，以规模化建设带动产业化发展，使其尽快成为具有竞争力的商业化能源。根据初步完成的《可再生能源中长期发展规划》，到2020年，水电总装机容量将达到2.9亿千瓦，开发程度达到70%左右，生物质发电达到2000万千瓦，风电达到3000万千瓦、太阳能发电达到200万千瓦，力争使可再生能源发电装机在总电力装机容量的比例达到30%以上；我们将鼓励太阳能热水器在城市建筑物和农村的推广应用，到2020年太阳能热水器总集热面积达到3亿平方米，年替代化石能源约4000万吨标准煤；将农村生物质能开发利用作为发展现代农业、建设社会主义新农村的重要措施，继续推广户用沼气和禽畜养殖场沼气工程，加快生物质成型颗粒燃料的推广应用，到2020年沼气年利用量达到240亿立方米、生物质成型颗粒燃料年利用量达到5000万吨左右，同时积极发展以能源作物为主要原料的生物质液体燃料，到2020年达到年替代石油1000万吨的能力。
　　　随着经济全球化的进一步发展，世界各国的联系日益密切，经济和社会发展相互依存，世界已没有一个国家能够离开其它国家而孤立地发展，特别是温室气体排放引起的全球气候变化问题影响着全球每一个国家，因此，应对全球能源资源和环境问题是世界各国的共同责任。但是，由于世界各国的发展阶段不同，所具备的能力和承担的责任也应不同。发达国家已经完成了工业化进程，技术、人才及经济实力都很强，而且全球能源资源大部分是由发达国家消耗的，因此，发达国家在开发利用清洁能源、保护环境方面应该承担更大的责任。

前，全球可再生能源已经进入了加快发展的重要时期，既充满希望，也面临挑战。这次国际可再生能源大会是一次总结经验、加强交流、规划未来的重要会议，将会起到“增进共识、加强合作、落实行动、共同发展”的作用，相信在世界各国的共同努力下，可再生能源必将得到更快、更好的发展，将对全球可持续发展产生积极的推动作用。
能源是人类社会赖以生存的物质基础，是经济和社会发展的重要资源。几百年前，人类利用的能源主要是生物质能等传统的可再生能源。工业革命以后，煤炭、石油、天然气等化石能源快速发展，逐渐成为生产生活的主导能源，对推动世界经济发展和人类社会进步发挥了巨大作用。目前，全球每年生产和消费的能源总量已经超过100亿吨标准油，其中90%左右是化石能源。但化石能源不可再生，其大规模的开发利用，迅速消耗着地球亿万年积存下的宝贵资源，同时也带来了气候变化、生态破坏等严重的环境问题，直接威胁着人类的可持续发展。
　　随着科学技术的进步，人类对可再生能源尤其是风能、太阳能、水能等新型可再生能源的认识不断深化。这些能源资源分布广，开发潜力大，环境影响小，可以永续利用，有利于促进经济社会的可持续发展。上个世纪七十年代以来，可再生能源的开发利用日益受到重视，产业规模持续扩大，技术水平逐步提高，成为世界能源领域的一大亮点，呈现出良好的发展前景。

taiyuanbei · 发表于 2007-1-13 21:48:15

改革开放27年来，中国经济快速发展，能源建设和节约取得显著成就。上个世纪最后二十年，我们以能源产量翻一番，支撑了国内生产总值翻两番。目前，中国能源生产和消费均居世界前列，2004年能源消费总量为19.7亿吨标准煤。随着能源结构的调整和优化，煤炭消费比重逐步下降，石油、天然气等能源消费比重相应增加；可再生能源增长较快，尤其是风能、太阳能、沼气、水电等新型可再生能源迅速发展。2004年，中国新型可再生能源利用量1.43亿吨标准煤，占能源消费总量的7%左右，其规模和技术水平在发展中国家处于比较领先的地位。
当前和今后一段时期，中国正处于全面建设小康社会的关键时期，工业化、城镇化进程加快，能源需求量持续增长，资源与环境对经济社会发展的压力也越来越大。面对新的形势，我们明确提出：坚持以人为本，把发展切实转入全面协调可持续的轨道；加快转变经济增长方式；把资源节约作为基本国策，发展循环经济，保护生态环境，加快建设资源节约型、环境友好型社会；显著提高资源利用效率，到2010年使单位国内生产总值能源消耗比2005年降低20%左右。我们将坚持节约优先、立足国内、煤为基础、多元发展的能源发展方针，全面构筑安全、经济、清洁的能源供应体系。我们将建设大型煤炭基地，推进煤的清洁利用，加强国内石油天然气勘探开发，在保护生态基础上有序开发水电，积极发展核电，扩大能源领域的国际合作，全面增强能源保障能力
　地球是人类共同的家园。保护地球环境、实现可持续发展，是我们的共同愿望和目标。这次大会有1000多名代表参加，这么多政治家、企业家、科学家和其他各届人士聚集一堂，为共同探讨可再生能源发展提供了一个很好的平台，也为我们学习和借鉴国际经验提供了一次重要机会。让我们广泛交流，加深了解，扩大共识，加强合作，共同创造一个适宜人类生存和发展的美好和谐世界。
新能源是相对于常规能源说的，有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净，除核裂变燃料外，几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视新能源的开发和利用。
　　（１）核能技术。核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素（如铀、钍）的原子核发生分裂反应时所释放的能量，通常叫原子能。核聚变能是指轻元素（如氘、氚）的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电，也可以供热。核能的最大优点是无大气污染，集中生产量大，可以替代煤炭、石油和天然气燃料。①核裂变技术，从１９５４年世界上第一座原子能电站建成以后，全世界已有２０多个国家建成４００多个核电站，发电量占全世界１６％。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站３０万千瓦；引进技术建成的是广东大亚湾核电站１８０万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉，核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制，所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同，有轻水堆（用轻水作慢化剂和冷却剂，浓缩铀为燃料，包括压水堆和沸水堆）、重水堆（重水慢化和冷却，天然铀为燃料）、石墨气冷堆（石墨慢化，二氧化碳或氦冷却，浓缩铀为燃料）、石墨水冷堆（石墨慢化，轻水冷却，浓缩轴为燃料），这些堆型各有优点，目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利用天然铀资源，热中子堆只能利用天然铀中２％的左右的铀，而快中子增值堆可以利用６０％以上，这种堆型还在进行商业规模示范试验。②核聚变技术，这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合，故叫热核反应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富，几乎人类可用之不尽。所以世界各国极为重视。可以说，世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。
　　（２）太阳能技术。①太阳能热利用技术比较成熟，有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等，在工业和民用中应用较多；②太阳能光电转换技术，通过太阳能光电池把光能转换成电能（直流电），主要是光电池制造技术，太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便，但大功率发电成本太高。③光化学转换技术，利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气，氢气是很干净的燃料。
　　（３）风能技术。风能是一种机械能，风力发电是常用技术，目前世界上最大风力发电机为３２００千瓦，风机直径９７．５米，安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共２０万千瓦，最大风力发电机为１２０千瓦。
　　（４）生物质能技术。这是利用动植物有机废弃物（如木材、柴草、粪便等）的技术。①热化学转换技术，把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气，或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭；②生物化学转换技术，主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气，沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用，工业沼气技术也开始应用。③生物质压块成型技术，把烘干粉碎的生物质挤压成型，变成高密度的固体燃料。
　　（５）氢能技术。氢气热值高，燃烧产物是水，完全无污染。而且制氢原料主要也是水，取之不尽，用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。①氢气制造技术，有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等；②氢气储运技术，氢气贮存有三种方式，一是压缩，二是低温液化，三是贮氢金属吸收。③氢气利用技术，有三种利用方式，一是作为燃料直接燃烧，二是通过氢燃料电池直接发电，三是用作各种能源转换的中介质使用。
　　（６）地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度，可直接通过蒸汽轮机发电；地热热水最好是梯级利用，先将高温地热水用于高温用途，再将用过的中温地热水用于中温用途，然后再将用过的低热水再利用，最后用于养鱼、游泳池等（表１３－６）。
　　（７）潮汐能技术。潮汐发电技术是低水头水力发电技术，容量小，造价高。我国海岸线长达１４０００公里，有丰富潮汐能。据估算，全国可开发利用潮汐发电装机容量为２８００万千瓦，年发电７００亿千瓦时。

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