我国的新能源与可再生能源发展和应用

陕西国防工业职业技术学院新能源技术

题目我国新能源与可再

生能源发展和应用

专业应用电子技术

班级电子5081

姓名韩森

学号 31508130

任课教师高敏

摘要

本文主要通过风能、太阳能、生物质能等新能源在中国的发展前景及应用，探讨其中存在的问题。从中国的能源利用情况实际出发，探讨新能源与可再生能源在中国如何更有力的发展，如何更便捷的利用，并就新能源与可再生能源在中国的前景及应用提出自己的看法。

关键词

新能源；发展前景；新能源应用；可再生能源

Summary

This article mainly through wind, solar, biomass and other new energy development prospect in China and application, existing problems were discussed. China 's energy use from set out actually, discuss new energy and renewable energy in China how to better develop, how more convenient use, and the new energy and renewable energy in China and the prospect of application to put forward their own views.

Key words：New energy sources; Development prospects；Application of

new energy;

前言

新能源与可再生能源．是指除常规化石能源和大中型水利发电、核裂变发电之外的太阳能、风能、生物质能、海洋能以及地热能等一次能源这些能源资源丰富、可以再生、清洁干净，是最有前景的替代能源．将成为未来世界能源的基石。

可再生能源具有清洁、环保、持续、长久的优势，成为人们应对能源短缺、气候变化与节能减排的重要选择之一，越来越受到人们强烈关注，并且不断去开发利用它。

目录

一、新能源与可持续发展 (3)

二、太阳能及其利用 (3)

1、太阳能光热利用 (4)

2、太阳能光伏发电产业 (4)

三、风力发电 (5)

四、海洋能潜力 (6)

五、生物质能的开发利用 (7)

六、地热资源开发要加速 (7)

七、氢能与燃料电池产业化前景光明 (8)

1 、氢能经济已经来临 (8)

2 .燃料电池近在咫尺 (9)

八、总结与体会 (10)

九、致谢 (10)

一、新能源与可持续发展

能源是人类社会赖以生存发展的重要资源。全球人口增长和经济增长对能源的需求日益加大。长期过量开采煤炭、石油、天然气这些常规能源，致使其储量减少。据官方资料估计，地壳中剩下的石油还可开采 35 年、天然气 40 年、煤炭 110 年，人类面临何等的能源压力！同时，由于长期使用煤炭等污染的能源，所导致的环境和生态问题，已严重威胁人类自身的生存。制约人类社会进步的四大因素——人口、资源、环境和发展之间，已产生尖锐甚至不可调和的矛盾。能源问题已上升到国家安全战略高度，并演变成敏感的国际政治、经济和外交问题，能源甚至成为发动现代战争的根本目的。为了人类社会的可持续发展，即公平地满足当代和后代在生存发展和环境方面的需要，人类唯一的出路，就是加速开发利用新能源和可再生能源！

新能源和可再生能源是相对于煤炭、石油等传统常规能源而言的，因大多数常规能源储量有限，不可再生。根据联合国给出的基本定义：新能源一般是指通过新技术和新材料开发利用的能源；可再生能源则是指使用完之后又可不断产生的能源，其资源非常广泛，几乎取之不尽，用之不竭，并且对环境无多大污染。这两种能源主要包括太阳能、风能、海洋能、地热能、生物质能、氢能和燃料电池等。水力发电虽称不上新能源，但它是清洁的可再生能源。在核废料绝对安全处理的条件下，核能可称为清洁能源，但它不可再生，铀矿还可开采 50 年。一般把水电、核电也称为常规能源。

由于新能源和可再生能源具有储量大、分布广、污染少等诸多优点，联合国等国际组织、各国政府、企业及民间对新能源和可再生能源行业都给予了极大关注。尽管与常规能源产销量相比，新能源的规模还十分弱小，但它是朝阳产业，充满希望、充满商机！

二、太阳能及其利用

太阳一秒钟内照到地球上的能量相当于 500万吨标准煤燃烧所释放的能量，太阳一年照射到地球上的能量是人类目前年消耗总能量的一万多倍。我国太阳能资源非常丰富，每平方米年辐照量超过5000兆焦耳，三分之二的国土面积日照时数都在2200小时以上。由于太阳能优点很多，诸如最清洁无污染、分布广泛、机会均等、随地可取、取之不尽、用之不竭、无噪声、设备使用维护简便等，使得太阳能的应用基础非常广泛。在矿物能源面临枯竭和环境严重恶化的情况下，太阳能肯定会在未来的能源结构中扮演重要的角色。科学家们甚至预言：21世纪是太阳能的世纪。

目前，太阳能主要是热利用和发电利用，光化学利用尚在研究之中。其中，太阳能热水器产业约占90%，其余为光伏发电产业。太阳能行业已进入基本有序的良性发展状态，并将会长期稳步增长。

1、太阳能光热利用

光热利用就是直接利用太阳辐射的热能。由于市场需求，太阳能热水器是光热利用最成功的领域。我国在太阳能热水器的基础理论研究、工艺材料研究、应用研究、技术标准、制造水平、产品质量等方面，总体处于国际先进水平，多个指标国际领先。目前，太阳能热水器主要有玻璃真空管式、热管真空管式、平板式和少量闷晒式，其中玻璃真空管式占 80%以上。今后我国政府、行业协会和相关企业，在太阳能热水器产业方面应关注的重点是：（1）进一步规范其市场，力保零投诉，确保行业持续健康发展；（2）政府加大支持力度，企业加强技术创新，提高行业整体装备水平，培育一批具有国际竞争力的企业；（3）加快太阳能与建筑一体化研究和示范工作，力争尽早突破；（4）加强国际交流合作，积极引进国外资金和先进技术、扩大出口，共同推进我国太阳能热水器产业发展；（5）大力搞好宣传、教育、培训和信息发布工作。

太阳能光热利用，除太阳能热水器外，还有太阳房、太阳灶、太阳能温室、太阳能干燥系统、太阳能土壤消毒杀茵技术等，这些技术尤其在北方和西部应用较广，成效显著。

太阳能热发电是太阳能热利用的一个重要方面，这项技术是利用集热器把太阳辐射热能集中起来给水加热产生蒸汽，然后通过汽轮机、发电机来发电。根据集热方式不同，又分高温发电和低温发电。美国、日本、意大利等国在太阳能热发电方面较领先，我国才刚刚起步。

若用太阳能全方位地解决建筑内热水、采暖、空调和照明用能，这将是最理想的方案，太阳能与建筑（包括高层）一体化研究与实施，是未来太阳能开发利用的重要方向，也是整个太阳能行业做大的根本所在。虽然这方面现在还没有实质的进展，但因为有需求，在全世界的努力下，相信不久将会有突破。

2、太阳能光伏发电产业

太阳能发电分光热发电和光伏发电。不论产销量、发展速度和发展前景、光热发电都赶不上光伏发电。可能因光伏发电普及较广而接触光热发电较少，通常民间所说的太阳能发电往往指的就是太阳能光伏发电，简称光电。光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。目前，光伏发电产品主要用于三大方面：一是为无电场合提供电源，主要为广大无电地区居民生活生产提供电力，还有微波中继电源等，另外，还包括一些移动电源和备用电源；二是太阳能日用电子产品，如各类太阳能充电器、太阳能路灯和太阳能草地灯各种灯具等；三是并网发电，这在发达国家已经大面积推广实施。我国并网发电还未起步。

太阳能光伏发电的最基本元器是太阳电池（片），有单晶硅、多晶硅、非晶硅和薄膜电池等。目前，单晶和多晶电池用量最大，非晶电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。国产晶体硅电池效率在 10-13%左右，国外同类产品效率约12-14%。由一个或多个太阳电池片组成的太阳能电池板称为光伏组件。

我国太阳能光伏发电产业近几年发展较快，但总体规模较小，为配合西部大开发，我国政府实施了“阳光计划”、“乘风计划”和“光明工程”等，利用太阳能发电和风力发电为解决西部广大无电地区农牧民生活生产用电，这一工程配套资金20多亿人民币。我国光伏发电产品的市场主要在西部，另有部分产品出口，如组件、小系统和日用太阳能电子产品等。由于国内太阳能电池晶片产量远远不能满足需求，许多厂家进口大量电池片封装组件。在光伏产业方面，深圳占有部分江山，产品加工能力、产品质量和销量在国内外都有一定的影响。太阳能光伏发电产业增长迅速，不仅因为它是具有许多优点的清洁能源，一个更诱人的动因是，在太阳能与建筑一体化的过程中，太阳电池组件比太阳能热水器与建筑更有亲合力。太阳电池组件不仅可以作为能源设备，还可作为屋面和墙面材料，既供电节能，又节省了建材。因此，太阳能光伏发电技术与建筑结合方面，将具有良好的经济效益，前途无限。

三、风力发电

风是由于太阳照射到地球表面各处受热不同，产生温差引起大气运动形成的。尽管达到地球的太阳能仅有 2% 转化为风能，但其总量十分可观。全球可实际利用风能为 2X10 7 MW ，比地球上可开发利用的水能总量还要大 10 倍。目前，风能主要是发电，风力发电在新能源和可再生能源行业中增长最快，年增达 35% ，美国、意大利和德国年增长更是高达 50% 以上。德国风电已占总发电量的 3% ，丹麦风电已超过总发电量的 10% 。全球风电装机容量已达 25000MW 以上，能满足 1500 万个家庭，即 3800 万人的用电需求。虽然欧洲占世界风电总装机容量的 70% 以上，但其他国家也在积极开辟市场，已有 50 多个国家正积极促进风能事业的发展。由于风力发电技术相对成熟，许多国家投入较大、发展较快，使风电价格不断下降，目前风力发电成本 0.4-0.7/KWH ，若考虑环保和地理因素，加上政府税收优惠和相关支持，在有些地区已可与火电等能源展开竞争。

建设风力发电场的主要投资是风力发电机组设备，占总投资的 80% 以上。风力发电机从 100W-1MW ，有许多种规格。中小型风机多离网独立运行，中大型机组多组成风电场或风力田并网发电。目前，并网发电以 500KW-750KW 为主导机组，也有少量 1-2MW 机组在投入使用。最大的试运行机组单机容量已达 2.5 -3MW ，当然，也有人在研制 5MW 风力发电机。现在，不仅把风电场建在内陆、岛屿和海岸，英国、荷兰等一些欧洲国家经验表明，将风电场建在海上，经济效益、环境效益和社会效益更加明显。

根据世界能源组织 1999 年制订的《风能 10% 》报告， 2002 年修订成《风能 12% 》报告，经过科学测算，今后风力发电年增长均在 30% 以上，并预测到 2020 年，全世界风电装机总容量将达 1260GW ，年发电量将达到世界电能总需求量的 12% 。

我国风能资源丰富，储量 32 亿千瓦，可开发的装机容量约 2.53 亿千瓦，居世界首位，与可开发的水电装机容量 3.8 亿千瓦为同一量级，具有商业化、规模化发展的潜力。由于具有一定的商业机会和市场前景，一些地方政府和民间也积极投入风电事业。但无论是装备制造水平，还是总装机容量与欧美一些发达国相比仍存在较大差距，与邻国印度也存在明显差距。

四、海洋能潜力

海洋能通常指潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能等，这五种能源的可再生总量为 766 亿千瓦。海洋面积占地球表面积的 71% ，海洋中的生物量占地球生物总量的 60% 以上。有人认为，广义上海洋能还应包括海洋上空风能、海面上的太阳能、海洋生物质能、核聚变原料氘氚、海水中的氢能、海洋中火山地热，以及近几年在海底发现的天然气水合物等能源，可以说海洋能的总量是无法计算的。

目前，海洋能的利用主要体现在二个方面，一是小型波力发电装置，向海上航标灯和雷达应答器等航海指示设备供电；另一方面就是潮汐电站，加拿大、俄罗斯、法国均建有代表性的潮汐电站。浙江江夏潮汐电站是我国自行设计建造的第一座潮汐电站， 1980 年投入运行，现安装 5 台机组，总装机容量 3200KW ，居世界第三位，年平均发电量 567KWH 。我国海岸线蜿蜒曲折，仅大陆海岸线就长达 18000 多公里。据我国潮汐资源调查统计，可开发装机容量大于 200 千瓦的坝址就有 400 多处，其装机总容量可达 2200 万千瓦，年发电量可达 600

多亿度。有些站址已进入规划设计阶段。

另一无可限量的海洋能源就是海水中所含的氢同位素氘和氚。它们是核聚变的原料。 1 立方米海水中所含的氘氚通过聚变所释放的能量，相当于全人类一年消耗能量的总和。低温核聚变技术尚处研究阶段，也许用不了几十年，就会有重大突破，所以，从长远看，人类根本不必为能源发愁。利用太阳能和风能等电解海水制氢已开始小规模尝试，前景广阔。还有一种近年在海底发现的新能源值得关注，就是天然气水合物，也称固体甲烷，形状似冰。它是在一定的压力、温度、气体饱和度等条件下，由水和天然气结合而成的，其主要成份是甲烷。天然气水合物广泛分布在大陆和岛屿的斜坡地带，以及海洋和湖泊的深水环境。据初步勘察，我国南海此种矿产储量可观。至于全球储量，现未见数量描述。天然气水合物离开海底生存环境后，极易分解气化， 1 立方米的天然气水合物可分解出 164 立方米甲烷气体。由于开采技术远未成熟，还未采集到海面就挥发成气

体，然后溢出水面扩散到大气中，稍有不慎，将会大量增加温室气体，所以专家呼吁，现在不要触动大量沉睡海底的固体甲烷。

五、生物质能的开发利用

生物质能作为可再生能源，主要来源于动植物资源。地球上每年生长的生物能总量约1400-1800亿吨（干重），相当于目前世界总能耗的10倍。目前生物质能源占可再生能源消费总量的35%以上，占一次能源消耗的15%左右，美国、欧盟（尤其瑞典、芬兰、德国）巴西等，是生物质能应用较领先的国家。我国生物质能源极为丰富，每年生物能可利用量接近8亿吨标煤。传统的直接燃烧，不仅利用效率低，还严重污染环境。目前，生物质能源利用主要有以下几种方式：1、利用现代化锅炉技术直接燃烧和发电，美国装机容量已达7,500,000W；2、物化转换技术，包括干馏、气化成燃气，以及热解成生物质油；3、主要利用厌氧消化和特种酶技术，将生物质转化成沼气或燃料乙醇。巴西用甘蔗年产燃料乙醇达15,000,000KL，供500多万辆汽车直接使用。美国用玉米年产燃料乙醇达6, 000,000KL；4、将植物油提炼成动力燃油技术。

我国是生物质资源大国，政府和民间对生物质利用较重视，沼气利用技术在国际领先，已建成1000多个沼气工程，年产沼气6亿立方米。我国生物质发电技术发展较快，已装发电设备200多台套，最大容量1000KW，生物质能气化和液化技术已开始实施。这对充分利用生物质资源、改善能源结构发挥了重要的作用，对环境保护做出了贡献。与国外先进技术相比，与生物质资源总量相比，目前，我国生物质能源开发利用还远远不够，潜力巨大。今后，将在生物质热、气、电联产联供方面、生物质固体燃料块制造方面、生物质气体和液体燃料制造方面、生物质高效气化发电和能源作物大规模高产种植等方面都会有很大的发展空间。

六、地热资源开发要加速

地热能是一种综合性的有用矿产。地热资源无法估量，因为，地球是一个大热库。每年通过火山喷发、温泉，以及岩石传导等形式，从地球内部传到地表的热量，相当于 370 亿吨标准煤燃烧所释放的能量。另外，地热不仅清洁，而且不受时间和气候限制。地热资源主要分布在地壳板块接合带、大的断裂带和火山活动地区。许多国家地热资源得天独厚，如墨西哥、美国、菲律宾、冰岛等。美国是地热资源利用最广的国家，每年 4200MW ，其次中国每年 2300MW ，冰岛每年 1500MW 。目前，已有 60 多个国家直接利用地热能， 80% 的地热直接用于农业种植养殖、工业热源和生活方面等。温泉是疗养治病和旅游的好去处。

地热开发技术已比较成熟，据预测，采用现有技术，地热发电量每年可达 3550 0 — 72400MW ；若钻探技术有所提高，则每年可达到 65600 — 138200MW 。世界范围内的地热发电量可以满足全球约 17% 人口的用电。

近年来，在地热应用领域，新技术新产品不断涌现，即使在没有地表热源的地区，通过深井钻探，直接提取地下热能发电，即所谓“岩石发电”；目前，地源热泵技术受人关注，至今，已有 30 多个国家涉足热泵领域，总装机容量达到了 6900MW ；地热空调技术，利用浅层地热调节建筑物内空气温度，冬暖夏凉，节能又环保。当然，加强地热勘探和尾水回灌技术，对于地热开发利用，十分重要。

我国地处两大地热带，地热资源丰富。东部沿海属于环太平洋地热带，广东丛化温泉，南京汤山温泉、河北北戴河温泉都处在此地热带上。西南滇藏地热田属于喜马拉雅地热带。我国已具备大规模开发地热的能力。目前，我国可独立建造 30MW 以上的地热电站，单机 10MW ，如西藏羊八井等地热电站。由于地热潜力巨大，我国的地热开发利用还远远不够，有关方面应加大开发力度。华南地区可注意开发中低温地热，如温泉等，以促进旅游业；另外加快推广地温空调技术，节约电能，保护环境。在地热开发利用方面，我国今后应：（1）建立地热监测和勘探体系；（2）完善回灌技术。大力开发廉价地热，可提高人们生活质量，推动三产和就业。

七、氢能与燃料电池产业化前景光明

氢与燃料电池是两种最优质的清洁能源，即将成为能源舞台上的重要角色，而且二者关系密切。氢作为高效清洁能源，一方面直接燃烧作为航天发动机的燃料等，另一方面作为燃料电池的重要原料，其意义更大，因为燃料电池是未来分散电源和电动汽车的根本寄托。

1 、氢能经济已经来临

据最新氢能科技信息表明，世界将要进入氢能经济时代，而且比预期来得早。国际上已有人提出“氢文化”的概念。随着制氢、贮氢、输氢的用氢技术的成熟与完善，氢能投资时机已经成熟。美国很多金融投资家已经加入到氢能开发行列，氢能大规模应用时期即将开始。

氢之所以倍受青睐，是因具备其它能源无法替代的许多优点。例如：（1）除核燃料外，能量密度最高，其发热值是汽油的 3 倍，所以通常用作航天器燃料；（2）重量最轻；（3）三态可以相互转化，如常温下是气态，在 -252.7 ℃时成液态，液态在几百个大气压下变成金属氢，金属氢既是高密度能源材料，又是超轻质结构材料；（4）在所有气体中氢气导热性最好，其导热系数是大多数气体的 10 倍；（5）存在普遍，氢占宇宙质量的 75%, 主要以化合物存在水中；（6）点燃快、燃点高、燃烧性能好；（7）适应性好，能适应各种使用环境，运输成本低；（8）利用形式多，除作为化工原材料外，作为能源可以直接燃烧，也可用于燃料电池；（9）本身无毒，燃烧的副产品是水，不污染环境，可以循环使用。

氢是最理想最清洁的新能源，但要大规模的商业利用，还要解决二个关键问题：一是廉价制氢技术；二是安全可靠地贮氢和输氢方法。

关于制氢技术。氢是一种二次能源，目前全世界工业用氢 96% 是由天然的碳氢化合物—天然气、煤、石油产品中提取的，4% 用水电解制取。这种传统的制氢技术要消耗大量的矿物资源，生产过程中还造成严重的环境污染，非常划不来。未来最有希望的制氢方法来自两个方面：一种是生物制氢（光解氢生物和发酵法生物制氢），另一种就是利用太阳能和风能制氢。对于生物制氢技术，目前，国内外都在加紧研究。科学家们对用太阳能和风能制氢寄于厚望，把这两种无穷无尽，低密度的分散的清洁能源通过制氢，转换成高度集中的清洁能源，意义十分重大。风能制氢主要是风力发电再电解水制氢，太阳能制氢除太阳能发电电解水制氢外，还有太阳能热分解水制氢，光摧化光解水制氢，太阳能生物制氢等。有学者提出几种非常好的制氢途径，比如利用废弃煤矿地下煤气化制氢，利用我国可观的生物资源制氢，利用太阳能和风能资源制氢，利用天燃气制氢、利用钢铁厂回收氢等。这几种制氢途径，资源量都非常丰富，体现资源充分利用，高效又环保。

关于储氢和输氢技术。由于氢易气化、易燃烧和爆炸，因此，如何安全、高效、高密度、低成本地妥善解决氢能的贮存和运输问题，也就成为氢的利用能否实用化、规模化的关键。目前，储氢、输氢技术研究的重点在新型高性能储氢材料上，如储氢合金、纳米炭储氢等。应该相信，由于全世界的重视，可靠的储氢新技术必将会问世，氢能源的规模化实用化就要到来。

2 .燃料电池近在咫尺

燃料电池是一种将氢和氧的化学能，通过电极化学反应直接转换成电能的装置。燃料电池最大的特点是，在能量转换过程中不涉及燃烧，化学反应的副产品是水，且能量转换效率高达 60~80% ，是普通内燃机的 2~3 倍。燃料电池主要以氢为原料，但不限于氢，还可由甲醇等作为原料。因此，燃料电池具有能量转换效率高、能量密度大、燃料多样性、排气干净、噪音低、对环境污染小、可靠性高、维修性好等优点

燃料电池的利用有二个方向：一是近期作为应急电源、边远地区电源、微型电源、移动电源和军用电源等。中长期应为居民区电站、电力机车电源（包括地铁），电动海轮电源，大型工商业电源等。新能源和可再生能源开发进程表明，个性化电源和分散电源，将成分未来社会电源发展的主流模式。燃料电池应用的另一重途径就是发展电动汽车。目前汽车的尾气污染和噪音已成为全球公害。我国是人口大国，因车多，噪音超标，空气质量恶化，已成为人们头痛的问题。解决这根本途径就是发展电动汽车。燃料电池电动汽车代表了电动汽车的发展方向，将会是一个庞大的产业。

世界各国已制成不同规格的燃料电池，奔驰、 GM 、 TOYOTO 、 HONDA 等公司已先后推出燃料电池电动汽车。

我国在氢能燃料电池和燃料电池电动汽车的开发研究方面，从总体而言，与发达国家相比，还存在一定差距，政府和民间应加强宣传，转变观念，加强关键技术的研发和向商业化发展的进程。

八、总结与体会

?石油、煤炭、天然气和和铀矿这些矿物能源储量面临枯竭。人类应该未雨绸缪，不要待矿物能源用尽之后再作反应。

?未来能源结构必定是多能互补，各显其能的时代。现阶段就应该加快提高新能源和可再生能源在能源结构中的比例。

?新能源和可再生能源由于污染少甚至无污染，对环境保护十分有利。凡国际重大环境议题，无不重视新能源的开发。我们只有一个地球，为了天更蓝、地更绿、水更清，大家多选用清洁的新能源吧！

?各级政府应再加大扶持力度，行业组织再加大产业政策和信息宣传，使新能源和可再生能源利用不断跃上新台阶。积极培育市场、规范市场、激励市场。

?积极利用全球环境基金、世界银行、亚行贷款和国际援助，加强技术交流，学习国外先进经验，促进新能源和可再生能源发展。

?新能源和可再生能源产业庞大，稳步增长，前途无限，存在令人鼓舞的商业机会，愿更多的金融投资者和企业家关注新能源行业。

?加强行业科学技术知识普及宣传，使全社会尤其青少年，认识新能源，了解新能源，使用新能源。

九、致谢

本作业的完成是在老师的细心指导下进行的。在每次作业遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的作业顺利的进行。老师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使我受益！

还要感谢和我的同学，是你们在我平时作业中和我一起探讨问题，并指出我的不足，使我能及时的发现问题把作业顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利，在此表示深深的谢意。