16.7 新能源技术新能源技术16.7.1 各种形式的能源各种形式的能源1.定义与分类定义与分类 新能源是指传统能源之外的各种能源形式。新能源是指传统能源之外的各种能源形式。 它它的的各各种种形形式式都都是是直直接接或或者者间间接接地地来来自自于于太太阳或地球内部所产生的热能。阳或地球内部所产生的热能。 包包括括了了太太阳阳能能、风风能能、生生物物质质能能、地地热热能能、水水能能和和海海洋洋能能以以及及由由可可再再生生能能源源衍衍生生出出来来的的生物燃料和氢所产生的能量。生物燃料和氢所产生的能量。 2.常见新能源形式常见新能源形式 太阳能太阳能 太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式电转换以及光化学转换三种主要方式 广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等由太阳能导如风能，化学能，水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。致或转化成的能量形式。 利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。量加热水，并利用热水发电等。 太阳能可分为太阳能可分为2种：种： （1）光伏太阳能：光伏板组件是一种暴露）光伏太阳能：光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料几乎全部以半导体物料(例如硅例如硅)制成的薄制成的薄板固体光伏电池组成。板固体光伏电池组成。 （2）太阳热能：现代的太阳热能科技将阳）太阳热能：现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。电力。 核能核能 核能是通过转化其质量从原子核释放的能量，核能是通过转化其质量从原子核释放的能量， 符合爱因斯坦的方程符合爱因斯坦的方程 核能的释放主要有三种形式：核能的释放主要有三种形式： 核裂变能是通过一些重原子核（如铀核裂变能是通过一些重原子核（如铀-235、铀、铀-238、钚、钚-239等）的裂变释放出的能量等）的裂变释放出的能量 两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素两个或两个以上氢原子核（如氢的同位素氘和氘和氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏氚）结合成一个较重的原子核，同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应，其释放出的能量称为核聚变能。放出的能量称为核聚变能。核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式，因其能量释放缓慢而难以加以利用量释放缓慢而难以加以利用 核能的利用存在的主要问题：核能的利用存在的主要问题： （1）资源利用率低）资源利用率低 ；（2）反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜）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在因素，其最终处理技术尚未完全解决 ；（3）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进）反应堆的安全问题尚需不断监控及改进 ；（4）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中）核不扩散要求的约束，即核电站反应堆中生成的钚生成的钚-239受控制受控制 ；（5）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，）核电建设投资费用仍然比常规能源发电高，投资风险较大投资风险较大 。海洋能海洋能 海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源，包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。能、海水盐度差能等。 这些能源都具有可再生性和不污染环境等这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用的具有战略意优点，是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。义的新能源。 波浪发电波浪发电 ,潮汐发电潮汐发电 风能风能 风能是太阳辐射下流动所形成的。风能是太阳辐射下流动所形成的。 风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，倍，分布广泛，永不枯竭， 对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。为重要。风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自风力发电，是当代人利用风能最常见的形式，自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展。识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展。 生物质能生物质能 生物质能来源于生物质，也是太阳能以化生物质能来源于生物质，也是太阳能以化学能形式贮存于生物中的一种能量形式，学能形式贮存于生物中的一种能量形式，它直接或间接地来源于植物的光合作用。它直接或间接地来源于植物的光合作用。 生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一生物质能是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态或气态的燃料。态或气态的燃料。 地热能地热能 地球内部热源可来自重力分异、潮汐磨擦、地球内部热源可来自重力分异、潮汐磨擦、化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。化学反应和放射性元素衰变释放的能量等。 放射性热能是地球主要热源。我国地热资放射性热能是地球主要热源。我国地热资源丰富，分布广泛，已有源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，处地热点，地热田地热田45个，地热资源总量约个，地热资源总量约320万兆瓦。万兆瓦。 氢能氢能 在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污在众多新能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为出，将成为21世纪的理想能源。氢能可以世纪的理想能源。氢能可以作飞机、汽车的燃料，可以用作推动火箭作飞机、汽车的燃料，可以用作推动火箭动力动力 3.新能源的发展现状和趋势新能源的发展现状和趋势 部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发部分可再生能源利用技术已经取得了长足的发展，并在世界各地形成了一定的规模。目前，展，并在世界各地形成了一定的规模。目前，生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热生物质能、太阳能、风能以及水力发电、地热能等的利用技术已经得到了应用。能等的利用技术已经得到了应用。 IEA的研究认为，在未来的研究认为，在未来30年内非水利的可再年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快，年增长速度近得快，年增长速度近6%在在20002030年间其年间其总发电量将增加总发电量将增加5倍，到倍，到2030年，它将提供世年，它将提供世界总电力的界总电力的4.4%，其中生物质能将占其中的，其中生物质能将占其中的80%。 目前可再生能源在一次能源中的比例总体目前可再生能源在一次能源中的比例总体上偏低，一方面是与不同国家的重视程度上偏低，一方面是与不同国家的重视程度与政策有关，另一方面与可再生能源技术与政策有关，另一方面与可再生能源技术的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的的成本偏高有关，尤其是技术含量较高的太阳能、生物质能、风能等据太阳能、生物质能、风能等据IEA的预测研的预测研究，在未来究，在未来30年可再生能源发电的成本将年可再生能源发电的成本将大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再大幅度下降，从而增加它的竞争力。可再生能源利用的成本与多种因素有关，因而生能源利用的成本与多种因素有关，因而成本预测的结果具有一定的不确定性。但成本预测的结果具有一定的不确定性。但这些预测结果表明了可再生能源利用技术这些预测结果表明了可再生能源利用技术成本将呈不断下降的趋势。成本将呈不断下降的趋势。 我国政府高度重视可再生能源的研究与开我国政府高度重视可再生能源的研究与开发。国家经贸委制定了新能源和可再生能发。国家经贸委制定了新能源和可再生能源产业发展的源产业发展的“十五十五”规划，并制定颁布规划，并制定颁布了了中华人民共和国可再生能源法中华人民共和国可再生能源法，重，重点发展太阳能光热利用、风力发电、生物点发展太阳能光热利用、风力发电、生物质能高效利用和地热能的利用。近年来在质能高效利用和地热能的利用。近年来在国家的大力扶持下，我国在风力发电、海国家的大力扶持下，我国在风力发电、海洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经洋能潮汐发电以及太阳能利用等领域已经取得了很大的进展。取得了很大的进展。