新能源与可再生能源技术

新能源和可再生能源的概念是1981年联合国在内罗比召开的新能源和可再生能源会议上确定的，它不同于常规能源。新能源和可再生能源是指有别于现有能源技术，且对环境和生态友好、可持续发展、资源丰富的能源。联合国开发计划署(UNDP)将新能源和可再生能源分为三类：① 小型水电；② 新的可再生能源，包括太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能；③ 传统的生物质能。在我国，新能源和可再生能源是指除常规化石能源和大中型水力发电之外的太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能、小水电、核能等。现就上述新能源和可再生能源进行简要介绍。

太阳能是地球接受到的太阳辐射能。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。光热转换和光电转换是太阳能热利用的基本方式。

风能是太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气流动而产生的机械能。利用风力机械可将风能转换成电能、机械能和热能等。风能利用的主要形式有风力发电、风力提水、风力致热以及风力助航等。

地热能是指地壳内能够开发出来的岩石中的热量和地热流体中的热量。地热能按其赋存形式可分为水热型（又分为干蒸汽型、湿蒸汽型和热水型）、地压型、干热岩型和岩浆型四类；水热型按其温度高低可分为高温型（＞150℃）、中温型（90～149℃）和低温型（＜89℃）。地热能的利用方式主要有地热发电和地热直接利用两类。不同品位的地热能，可用于不同目的。温度为200～400℃的地热能，主要用于发电和综合利用；150～200℃的地热能，主要用于发电、工业热加工、干燥和制冷；100～150℃的地热能，主要用于采暖、干燥、双工质循环发电；50～100℃的地热能，主要用于温室、采暖、家用热水、干燥；20～50℃的地热能，主要用于洗浴、养殖、种植和医疗等。

海洋能是指蕴藏在海洋中的能源，它包括潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、海水温度差能和海水盐度差能等不同的能源形式。海洋能按其储存的能量形式可分为机械能、热能和化学能。潮汐能、波浪能、海流能、潮流能为机械能；海水温度差能为热能；海水盐度差能为化学能。海洋能可转换成为电能或机械能。

生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而储存在生物质内的能量。生物质能还包括林业废弃物、农业废弃物、能源作物、油料作物、城市和工业有机废弃物、人畜粪便等。

小水电通常是小型水电站及其相配套的小容量电网的统称。1980年联合国召开的第二次国际小水电会议规定装机容量为0.1～12MW的水电站为小型水电站。我国的小水电资源技术可开发量为1.25×105MW。预计到2020年，我国小水电的装机容量可以达到1×105MW。

核能是原子核结构发生变化时释放出来的能量。目前人类利用核能的主要方式有两种-重元素的原子核发生裂变和轻元素的原子核发生聚合反应时释放出来的核能，它们分别称为核裂变能和核聚变能。利用核裂变或核聚变释放的热量加热工质,变成工质的热能后进行发电。核能发电已是成熟应用多年的大规模电力生产方式，具有良好的经济性。2011年，全世界正在运行的核电机组有442座，总装机容量为3.876 8×105MW，占世界电力生产的16%。我国2011年装机容量为10820MW，占我国电力生产的1.85%。在建机组26台，装机容量达29140MW。(www.xing528.com)

氢能具有清洁、无污染、高效率、储存及输送性能好等诸多优点，赢得了全世界各国的广泛关注。氢能在21世纪将成为占主导地位的新能源，起到战略能源的作用。

我国是以煤炭作为主要一次能源的国家，在未来的50年内，煤炭在我国一次能源的构成中所占的比例不会发生根本性变化。因此，加强煤炭的高效、洁净利用技术的推广应用，可以提高煤炭的利用率和减少污染排放。洁净煤技术是保证我国能源可持续发展的重要技术措施之一。

洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的全过程中，所采用的减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术的总称。它将经济效益、社会效益与环保效益结为一体，成为能源工业中高新技术的一个主要领域。洁净煤技术按其生产和利用的过程可分为三类：第一类是在煤炭燃烧前的加工和转化技术，包括煤炭的洗选和加工转化技术；第二类是煤炭洁净燃烧技术，主要是洁净煤发电技术；第三类是燃烧后不同种类的烟气净化技术。

天然气水合物是20世纪60年代以来发现的一种新的能源资源。它具有能量密度高、分布广、规模大等特点，其总能量约为煤、油、气总和的2～3倍，被公认为21世纪新型洁净高效能源之一。虽然天然气水合物有巨大的能源前景，然而是否能对其进行安全开发，使之不会导致甲烷气体泄漏、产生温室效应、引起全球变暖、诱发海底地质灾害等，这些都是天然气水合物作为新能源在应用过程中需要重视的问题。

我国要大力加强新的洁净能源的开发，加大非矿物燃料，如核能、水能、氢能、太阳能、风能、潮汐能、生物质能、高温地热资源等洁净能源的应用，才能够解决我国经济发展过程中面临的能源安全战略问题。

结合我国新能源和可再生能源的范畴以及我国一次能源结构的实际情况，本书主要包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能、氢能、天然气水合物、核能和洁净煤技术等内容。考虑到能源可持续发展在能源系统中起到越来越重要的作用，因此对能源与可持续发展也进行了简要论述。