可再生能源技術及其應用可再生能源技術及其應用主要內容概述太陽能利用技術地熱能利用技術風能利用技術生物質能利用技術新能源開發與利用產業政策主要內容概述

能源根據應用范圍、技術成熟程度及經濟性分為常規能源和新能源兩大類。

常規能源是指那些技術上比較成熟，已被人類廣泛利用，在生產和生活中起著重要作用的能源,例如煤炭、石油、天然氣、水能等。在今后一個相當長的時期內，它們仍將擔任世界能源舞臺上的主角。

新能源是指開發利用較少或正在開發研究但很有發展前途，今后將越來越重要的能源，如太陽能、地熱能、生物質能、氫能、海洋能和潮汐能等?；靖拍钅茉锤鶕梅秶⒓夹g成熟程度及經新能源廣義上來說，有別于傳統依靠礦物質原料燃燒的能源都稱之為新能源。

太陽能風能生物質能核能地熱、潮汐能……資源豐富、利用方便、潔凈無污染太陽能利用的重要途徑之一是研制太陽電池！WaveTide新能源分類新能源太陽能風能生物質能核能地熱、潮汐能……資源豐富、利用方可再生能源的概念

可再生能源是指從自然界可以直接獲取、可連續再生、永續利用的一次能源。這些能源基本上直接或間接來自太陽。在自然界可不斷再生并有規律地得到補充的能源：水力、生物質能、太陽能、風力、地熱、海洋能、畜力等?？稍偕茉纯稍偕茉吹母拍羁稍偕茉纯稍偕茉吹臋C遇和挑戰

資源廣泛

發電成本高

技術不斷進步

資源廣泛

收集利用成本高

液體燃料

資源？

發電成本？

技術進步？

資源評價

應用領域資源潛力技術水平產業基礎市場經濟性其它制約因素土地水資源生態/環境社會

安全性擔憂

裝備供應能力

發電能力穩定

移民壓力生態壓力可再生能源的機遇和挑戰資源廣泛資源廣泛資源？資源評價技術和經濟性仍是可再生能源發展的最大制約最大因素

技術和經濟性仍是可再生能源發展的最大制約最大因素

市場機制和管理體系不能適應可再生能源大規模發展需要

8市場機制和管理體系不能適應可再生能源大規模發展需要

8太陽能利用技術太陽能利用技術太陽能的利用方式太陽能的利用方式目前有四種：光—熱轉換光—熱—電轉換光—電轉換光—化學能轉換太陽能的利用方式太陽能的利用方式目前有四種：光熱轉換光化轉換光合作用空氣、地表吸熱煤炭食物中的化學能空氣變熱形成風水蒸氣形成雨雪光電轉換航天器光熱電轉換太陽能發電光熱轉換光化轉換空氣、地表吸熱煤炭食物中的化學能空氣變熱形成家用系統儲熱桶集熱器太陽輻射能太陽輻射能利用熱虹吸原理

冷水補充輔助電熱器熱水供應太陽能熱水系統家用系統儲熱桶集熱器太陽輻射能太陽輻射能利用熱虹吸原理冷水太陽能熱發電太陽能熱發電系統的構成太陽能蒸汽熱動力發電的原理和傳統火力發電的原理類似，所采用的發電機組和動力循環都基本相同。太陽能熱發電系統，由集熱部分、熱傳輸部分、蓄熱與熱交換部分和汽輪發電部分組成。太陽能熱發電太陽能熱發電系統的構成太陽能蒸汽熱動力發電的原理光—電轉換光—電轉換是用硅、砷化鎵等半導體材料直接將太陽能轉換成電能，通常稱太陽能電池。目前，硅太陽能電池的理論效率為22%，在實驗室最高達到18%，大量生產時太陽能電池的效率只有10%左右。太陽能電池造價高昂，最初應用于空間技術，有90%的人造衛星和宇宙飛船都采用太陽能電池供電。太陽能電池與蓄電池配合，已廣泛用于燈塔，航標燈，科學觀測站等場所；用太陽能電池驅動的電動汽車已設計成功。光—電轉換光—電轉換是用硅、砷化鎵等半導體材料直接將太陽能轉電池、模組及陣列電氣負載DC直流電流磷元素摻雜（N型）

硅層~0.3微米光伏

電池硼元素摻雜（P型）

硅層~250微米電池、模組及陣列電氣負載DC直流電流磷元素摻雜（N型）

硅光伏(PV)系統工作原理能量源：如太陽能量轉換：光能-直流電能能量（電能）的“逆變”與“調節”:直流-交流（與市電同頻同相）能量配送能量

儲存市電能量使用光伏(PV)系統工作原理能量源：如太陽能量轉換：光能-直流電奧運史上規模最大的太陽能熱水項目在奧運會期間，為18,212名運動員提供生活熱水，安裝面積為7,500m2，日產熱水達600噸；每年節電5,000,000kWh，減少CO2排放3,800噸；是奧運史上規模最大的太陽能熱水項目。20

08北京奧運會奧運史上規模最大的太陽能熱水項目在奧運會期間，為18,21地熱能利用技術地熱能利用技術

地表熱導率較低

熱阻起伏不定云層吸收

4%的能量大氣層分散了

8%的能量水汽、臭氧層、塵埃吸收了

19%的能量云層反射

17%的能量地球表面

反射6%的能量地球表面吸收了

46%的能量地熱能的來源地表熱導率較低云層吸收

4%的能量大氣層分散了

8%的能量

對于不同溫度的地熱流體可能利用的范圍如下：1、200～400℃直接發電及綜合利用；2、150～200℃雙循環發電，制冷，工業干燥，工業熱加工；3、100～150℃雙循環發電，供暖，制冷，工業干燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品；4、50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業干燥；5、20～50℃沐浴，水產養殖，飼養牲畜，土壤加溫，脫水加工。

地熱能的利用方式對于不同溫度的地熱流體可能利用的范圍如下：地熱能的利用方地熱發電地熱發電的基本原理與火力發電類似，也是根據能量轉換原理，首先把地熱能轉換為機械能，再把機械能轉換為電能。

地熱發電地熱發電的基本原理與火力發電類似，也是根據能量轉換原地熱直接利用

地熱能直接利用于烹飪、沐浴及暖房，已有悠久的歷史。至今，天然溫泉與人工開采的地下熱水仍被人類廣泛使用。據聯合國統計，世界地熱水的直接利用遠遠超過地熱發電。中國的地熱水直接利用居世界首位，其次是日本。地熱水的直接用途非常廣泛，主要有采暖空調、工業烘干、農業溫室、水產養殖、旅游溫泉、療養保健等。地熱直接利用地熱能直接利用于烹飪、沐浴及暖房，已地熱直接利用地熱直接利用

將地熱能直接用于采暖、供熱和供熱水是僅次于地熱發電的地熱利用方式。我國利用地熱供暖和供熱水發展也非常迅速，在京津地區已成為地熱利用中最普遍的方式。地熱供暖地熱供暖地源熱泵系統原理：土壤源熱泵系統是以巖土體為冷熱源，由水源熱泵機組、地埋管換熱系統、建筑物內系統組成的供熱空調系統。地源熱泵系統——地埋管35m，共110根，熱平衡分析，冬季供應熱水進行熱平衡。熱冷冷熱熱熱在夏天，把熱量排到土壤中熱冷夏天冷暖暖

暖暖暖冷在冬天，我們從土壤中吸取熱量暖冷冬天（示意圖）地源熱泵系統原理：土壤源熱泵系統是以巖土體為冷熱源，由水源熱基本概念地源熱泵的概念地源熱泵技術是一種利用地下淺層地熱資源（也稱為地源能，包括土壤、地下水、地表水等）的既可制冷空調又可采暖和提供熱水的高效節能空調技術。地源熱泵通過輸入少量的高品位能源（如電能），以地源能作為熱泵夏季制冷的冷卻源、冬季采暖供熱的低溫熱源，同時實現建筑采暖、空調和生活熱水的三聯供。地源熱泵系統的組成室外地能換熱系統地源熱泵機組建筑物采暖、空調或熱水末端水循環水或空氣循環基本概念地源熱泵的概念地源熱泵技術是一種利用地下淺層地熱資源地源熱泵的組成部分壓縮機

蒸氣高溫冷凝器室內

加熱/制冷

分配子系統低溫蒸發器與地表的連接部分膨脹閥

液體“液體工質源”

熱泵地源熱泵的組成部分壓縮機

蒸氣高溫冷凝器室內

加熱/制冷

分風能利用技術風能利用技術風能的利用形式風能是利用風力機將風能轉化為電能、熱能、機械能等各種形式的能量，用于發電、提水、助航、制冷和制熱等風能的利用形式風能是利用風力機將風能轉化為電能、熱能、機械能風力發電微型風電機風機、蓄電池、控制器、逆變器大型風電機葉輪；傳動系統；發電機；剎車系統；偏航系統；塔架；控制監測系統大型風電場并網供電風力發電微型風電機(1)荷蘭式風力機12世紀初荷蘭人發明，曾在歐洲(荷、比、西等國)廣泛使用。這可能是出現最早的水平軸風力機。(1)荷蘭式風力機水平軸風力機的結構和原理

水平軸風力機的結構目前應用較多的是水平軸風力機，且多用螺旋槳型葉片。水平軸風力機主要包括風輪、塔架、機艙等部分。－風輪是由輪轂及安裝于輪轂上的若干葉片(槳葉)組成，是風力機捕獲風能的部件；－塔架是風力機的支撐結構；－機艙內集中放置調向裝置、

控制裝置、傳動機構、發電機等。水平軸風力機的結構和原理水平軸風力機的結構目前應用較多的是鍛件（輪齒等）齒輪箱鑄件（外殼）底座主軸承主軸鍛件齒輪箱軸承合金材料合金材料軸承鍛件合金材料鑄件發電機鑄件（外殼）銅材鑄件發電機軸承鍛件合金材料偏航系統偏航軸承鍛件合金材料偏航控制我國已經形成較為完善的風電產業鏈，除個別產品制造能力較弱外，大部分零部件已經實現國產化風電機組及其構成

鍛件（輪齒等）齒輪箱鑄件（外殼）底座主軸承主軸鍛件齒輪箱軸塔筒風輪控制系統整機控制控制柜變流器葉片鍛件輪轂復合材料鑄件合金材料鋼材合金材料法蘭變槳系統變槳軸承鍛件合金材料變槳控制我國已經形成較為完善的風電產業鏈，除個別產品制造能力較弱外，大部分零部件已經實現國產化風電機組及其構成

塔筒風輪控制系統整機控制控制柜變流器葉片鍛件輪轂復合材料鑄件風電市場的發展2008年占新增容量約9%總裝機容量比例約1.5%占發電量約0.43%2009年占新增容量約9%總裝機容量比例約2%占發電量約0.7%2010年占新增容量約15%總裝機容量比例約3.2%占發電量約1.1%風電市場的發展2008年風電產業的發展：一片一線的布局資源評價基礎相對較差風電設備相對不成熟與負荷距離較近電網連接瓶頸小發電經濟性較差安裝設備、電纜、變壓器等有特殊要求運輸、施工挑戰資源評價基礎相對較好風電設備相對成熟與負荷距離較遠電網連接瓶頸大發電經濟性較好配套設備較為完善施工難度小陸上風電海上風電風電產業的發展：一片一線的布局資源評價基礎相對較差資源評價基標志著我國海上風電開發正式拉開帷幕。2009年3月20日，由華銳首臺3MW海上風電機組在上海東海大橋成功安裝2009年9月，東海大橋海上風電場首批三臺機組并網發電

我國電力消費中首次出現海上風電電力2009年的亮點是海上風電開始起步與部署，特許權招標項目開始啟動，30多臺3MW的風機開始安裝與調試。我國海上風電標志著我國海上風電開發正式拉開帷幕。2009年3月20日3838生物質能用技術生物質能用技術生物質，是指有機物中除化石燃料外所有來源于動、植物和微生物的物質，包括動物、植物、微生物以及由這些生命體排泄和代謝的所有有機物。生物質的概念生物質，是指有機物中除化石燃料外所有來源于動、植物和微生物的生物質能利用生物質是怎么形成的，怎樣獲得？生物質資源有何特點？我國的生物質資源情況如何？沼氣是如何形成的？垃圾能否被利用？生物質燃料的類型和特點？生物質發電有哪些方式？生物質能利用生物質是怎么形成的，怎樣獲得？生物質來源未來生物質四類生物質來源木制品制造：包括造紙廠、鋸木廠和家具生產廠城市廢物：包括樹枝修剪、建筑用廢木、廢棄的木制品和包裝農作物廢物：果樹修剪、食品加工森林：精選裁掉的樹枝、樹苗等短期生長的木本和草本作物，可以5～10年豐收一次最有前途硬木樹年產農業作物剩余物近5億噸木材殘余物1620萬米3中國生物質生物質來源未來生物質四類生物質來源木制品制造：包括造紙廠、鋸其它形式的生物質（1）動物糞便動物糞便是從植物體轉化而來的，富含有機物，數量也很大。發酵釋放大量溫室氣體；若處理不善，還會對水體造成污染。（2）城市垃圾城市垃圾成分比較復雜，居民生活垃圾，辦公、服務業垃圾，部分建筑業垃圾和工業有機廢棄物都含有大量有機物。（3）有機廢水工業有機廢水和生活污水，往往也含有豐富的有機物。其它形式的生物質（1）動物糞便（2）城市垃圾（3）有機廢水生物質能利用的形式生物質能利用的形式生物質能供熱系統在工