首页/玩家时代注册挂机/首页新能源的开发与利用 结题报告 高二（3）班 傅玮欣 洪霞 林鹏里 柯奇銘 王舜 陈恬逸 胡青青 王鑫 黄馨 能源 工业作为国民 经济的基础，对于社会、经济 发展和提高人民生活质量都极为重要。在高速增长的经济环境下，我国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。从能源长期发展战略高度来审视，必须寻求一条可持续发展的能源道路。新能源和可再生能源对环境不产生或很少产生污染，既是近期急需的补充能源，又是未来能源结构的基础。我国具有丰富的新能源和可再生能源资源，包括风能、核能、太阳能、地热资源以及海洋能源资源等。近20年来，我国新能源和可再生能源的开发利用有了很大发展，已经成为现实能源系统中不可缺少的组成部分。 下面是我们小组对几种新能源的研究 一.太阳能 1.概述： 太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风能、潮汐能、水能等都来自太阳能，太阳内部进行着由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地向宇宙空间辐射能量，这就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应可以维持很长时间，据估计约有几十亿至几百亿年，相对于人类的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽，用之不竭的。 太阳能的总量很大，我国陆地表面每年接受的太阳能就相当于1700亿吨标准煤，但十分分散，能流密度较低，到达地面的太阳能每平方米只有1000瓦左右。同时，地面上太阳能还受季节、昼夜、气候等影响，时阴时晴，时强时弱，具有不稳定性。根据太阳能的特点，必须解决以下四个基本技术问题，才能有效地加以利用： 1、太阳能采集 2、太阳能转换 3、太阳能贮存 4、太阳能输运 太阳能开发利用是当今国际上一大热点，经过最近20多年的努力，太阳能技术有了长足进步，太阳能利用领域已由生活热水，建筑采暖等扩展到工农业生产许多部门，人们已经强烈意识到，一个广泛利用太阳能和可再生能源的新时代——太阳能时代即将来到。 2.太阳能利用的基本知识 （1）我国的太阳能资源 我国太阳能资源十分丰富，全国有2/3以上的地区，年辐照总量大于502万千焦/米2，年日照时数在2000小时以上。 （2）太阳能的特点 ①太阳能的优点 太阳能作为一种新能源，它与常规能源相比有三大优点： 第一，它是人类可以利用的最丰富的能源，据估计，在过去漫长的11亿年中，太阳消耗了它本身能量的2%，可以说是取之不尽，用之不竭。 第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不发达的农村、海岛和边远地区更具有利用的价值。 第三，太阳能是一种洁净的能源，在开发和利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪音，更不会影响生态平衡。 ②太阳能的缺点 太阳能的利用有它的缺点： 第一，能流密度较低，日照较好的，地面上1平方米的面积所接受的能量只有1千瓦左右。往往需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从而使装置地面积大，用料多，成本增加。 第二，大气影响较大，给使用带来不少困难。 （3）、太阳能利用的技术领域 人类直接利用太阳能有三大技术领域，即光热转换、光电转换和光化学转换，此外，还有储能技术。 太阳光热转换技术的产品很多，如热水器、开水器、干燥器，采暖和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器具。 二 风能 概述： 风能是非常重要并储量巨大的能源，它安全、清洁、充裕，能提供源源不绝，稳定的能源。目前，利用风力发电已成为风能利用的主要形式，受到世界各国的高度重视，而且发展速度最快。 2.风能的利用 制造风能机械，利用风力发电是风能利用的两项主要内容。风力发动机是一种把风能变成机械能的能量转化装置。风力发动机由5部分组成： （1）风轮。风轮由二个或多个叶片组成，安装在机头上，是把风能转化为机械能的主要部件。 （2）机头。机头是支承风轮轴和上部构件（如发电机和齿轮变速器等）的支座，它能绕塔架中的竖直轴自由转动。 （3）机尾。机尾装于机头之后，它的作用是保证在风向变化时，使风轮正对风向。 （4）回转体。回转体位于机头底盘和塔架之间，在机尾力矩的作用下转动。 （5）塔架。塔架是支撑风力发动机本体的构架，它把风力发动机架设在不受周围障碍物影响的高空中。 根据风轮叶片的数目，风力发动机分为少叶式和多叶式两种。少叶式有2～4个叶片，具有转速高，单位功率的平均质量小，结构紧凑的优点；常用在年平均风速较高的地区。是目前主要用作风力发电机的原动机。其缺点是启动较为困难。多叶式一般有4～24个叶片，常用于年平均风速低于3～4米／秒的地区；具有易启动的优点，因此利用率较高。由于转速低，多用于直接驱动农牧业机械。 风力发动机的风轮与纸风车转动原理一样，但是，风轮叶片具有比较合理的形状。为了减小阻力，其断面呈流线型。前缘有很好的圆角，尾部有相当尖锐的后缘，表面光滑，风吹来时能产生向上的合力，驱动风轮很快地转动。对于功率较大的风力发动机，风轮的转速是很低的，而与之联合工作的机械，转速要求较高，因此必须设置变速箱，把风轮转速提高到工作机械的工作转速。风力发动机只有当风垂直地吹向风轮转动面时，才能发出最大功率来，由于风向多变，因此还要有一种装置，使之在风向变化时，保证风轮跟着转动，自动对淮风向，这就是机尾的作用。风力发动机是多种工作机械的原动机。利用它带动水泵和水车，就是风力提水机；带动碾米机，就是风力碾米机；此类机械统称为风能的直接利用装置。带动发电机的就叫风力发电机。它们均由两大部分组成，一部分是风力发动机本体和附件，是把风能转化为机械能的装置；另一部分是电气部分，包括发电机及电气装置，把机械能转化为电能，并可靠地提供给用户。小风力发电机的容量不大，功率一般从几瓦到几千瓦，大都具有结构简单，搬运方便的优点。按风力发动机与发电机的连接方式分，有变速连接的和直接连接的两种。 在风能的利用中，蓄能是一个重要的问题。特别是对于风力发电，在很大程度上，其生命力由蓄能装置（如蓄电池）的可靠程度来决定。有了蓄能装置，在有风的时候，把多余的能量储存起来；在无风时，输出应用。各种蓄能方式的研究是风能利用的一个急待解决的重要任务。 三 核能 1.核能发电 利用核反应堆中核裂变所释放出的热能进行发电的方式。它与火力发电极其相似。只是以核反应堆及蒸汽发生器来代替火力发电的锅炉，以核裂变能代替矿物燃料的化学能。除沸水堆外（见轻水堆），其他类型的动力堆都是一回路的冷却剂通过堆心加热，在蒸汽发生器中将热量传给二回路或三回路的水，然后形成蒸汽推动汽轮发电机。沸水堆则是一回路的冷却剂通过堆心加热变成70个大气压左右的饱和蒸汽，经汽水分离并干燥后直接推动汽轮发电机。 核能发电原理 核能发电的能量来自核反应堆中可裂变材料(核燃料)进行裂变反应所释放的裂变能。裂变反应指铀-235、钚-239、铀-233等重元素在中子作用下分裂为两个碎片，同时放出中子和大量能量的过程。反应中，可裂变物的原子核吸收一个中子后发生裂变并放出两三个中子。若这些中子除去消耗，至少有一个中子能引起另一个原子核裂变，使裂变自持地进行，则这种反应称为链式裂变反应。实现链式反应是核能发电的前提。 要用反应堆产生核能,需要解决以下4个问题：①为核裂变链式反应提供必要的条件，使之得以进行。②链式反应必须能由人通过一定装置进行控制。失去控制的裂变能不仅不能用于发电，还会酿成灾害。③裂变反应产生的能量要能从反应堆中安全取出。④裂变反应中产生的中子和放射性物质对人体危害很大，必须设法避免它们对核电站工作人员和附近居民的伤害。 发展现状 为了实现核能的进一步发展，当前世界许多国家的核科学家正在研究与发展先进的核反应堆，进一步提高反应堆的安全性和经济性。我国“863”计划正在研发两种先进反应堆。一种是由清华大学核能技术设计研究院承担的10兆瓦高温气冷实验堆。高温气冷堆具有安全性好（不会对厂外公众造成危害）、发电效率高（蒸汽发电效率38％~40％，氦气透平发电45％~47％）、用途广（可进行煤的汽化和液化、制氢等）的优点。该反应堆已于2003年1月29日达到满功率并网发电。另一种是由中国原子能科学研究院承担的中国实验快堆。快中子反应堆的主要优点是可大大提高铀资源的利用率，从目前轻水堆的1％左右提高到60％至70％。该反应堆正在建造，其主厂房已于2002年8月15日封顶。 总结 经验研究性学习发现，可再生能源的发展相对缓慢，需要特殊政策和努力去推广应用。显然，科技攻关，降低生产成本，是推广可再生能源应用和发展的关键。但是，当前中国经济发展的高投入、高能耗、高污染、低效率的粗放式增长方式造成中国能源后备储量不足，资源过快消耗，从而影响能源安全和长远发展。发展可再生能源势在必行，而且时间和速度都很重要。 目前可再生能源发展还有其它障碍。可再生能源发电规模小而且分散、成本高，会给电网带来一系列运行、负荷匹配、增容和成本增加等问题，实践中存在上网问题。另一方面，可再生能源设备和产品的技术论证、检查及监督，也缺乏有资质认证的专业性服务公司，增加运行风险。因此，可再生能源企业风险较大、盈利较差，较难吸引社会资金的投入。 是由于可再生能源开发利用的时间和速度很重要，政府应当以丰厚的补贴和有效的税利、价格政策支持，尽快实现可再生能源开发利用。考虑到可再生能源对能源安全的重要性和日益严重的环境问题，在保证安全有效的前提下，对于可再生能源的开发利用，无论政府如何鼓励，都不过分。为应对气候变化带来的挑战，政府一直致力于促进节能以及可再生能源的开发利用，但是时间和速度的问题必须得到充分认识。

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