甲醇是一种可再生能源,具有广泛的开发和应用前景.请回答下列与甲醇有关的问题.(1)甲醇分子是______
(1)甲醇分子是甲基和羟基形成的化合物是极性分子;
故答案为:极性;
(2)①工业上一般可采用如下反应来合成甲醇:CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H═-86.6KJ/mol,在T℃时,往一个体积固定为1L的密闭容器中加入Imol CO和2mol H2,反应达到平衡时,容器内的压强是开始时的
3 |
5 |
CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)
起始量(mol) 1 2 0
变化量(mol) x 2x x
平衡量(mol)1-x 2-2x x
1-x+2-2x+x=3×
3 |
5 |
x=0.6
一氧化碳转化率=60%;
故答案为:60%;
②CO(g)+2H2(g)?CH3OH(g)△H═-86.6KJ/mol,反应是气体体积减小的放热反应;
A.反应速率之比等于化学方程式系数之比,是正反应之比,v(H2)正═2v(CH3OH)逆,才能说明反应达到平衡状态,故A错误;
B.CO的消耗速率等于CH3OH的生成速率,说明费用正向进行,不能说明反应达到平衡状态,故B错误;
C.反应前后气体物质的量改变,容器内的压强保持不变,气体物质的量不变,说明反应达到平衡状态,故C正确;
D.气体质量不变,体积固定,混合气体的密度保持不变,不能说明反应达到平衡状态,故D错误;
E.混合气体都是无色气体,颜色保持不变不能说明反应达到平衡状态,故E错误;
F.气体质量不变,物质的量变化,混合气体的平均相对分子质量不随时间而变化,说明反应达到平衡状态,故F正确;
故答案为:CF;
(3)①2CH3OH(l)+3O2(g)═2CO2(g)+4H2O(g)△H═-akJ?mol-1
②2CO(g)+O2(g)═2CO2(g)△H═-bkJ?mol-1
③H2O(g)═H2O(l)△H═-ckJ?mol-1
依据盖斯定律计算,
①+4③?② |
2 |
b?a?4c |
2 |
故答案为:
b?a?4c |
2 |
(4)①燃料电池,电池的一个电极通 入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是氢氧化钠溶液,根据原电池原理,正极电极反应是O2得到电子生成氢氧根离子-:O2+2H2O+4e-=4OH-,负极电极反应:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
故答案为:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;
②燃料电池,电池的一个电极通 入空气,另一个电极通入甲醇气体,电解质是氢氧化钠溶液,根据原电池原理,正极电极反应是O2得到电子生成氢氧根离子-:O2+2H2O+4e-=4OH-,负极电极反应:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O;电解一段时间后,当两极收集到相同体积(相词条件)的气体时(忽略溶液体积的变化及电极产物可能存在的溶解现象),200ml溶液中含有c(Cu2+)=0.5mol/L,c(H+)=2mol/L,c(Cl-)=2mol/L,c(SO42-)=0.5mol/L;
阳极氯气和阴极氢气相同,设阳极生成的氧气物质的量为x,阴极上也应生成氢气物质的量x
阳极电极反应为:2Cl --2e-=Cl2↑,4OH--4e-=2H2O+O2↑,
0.4mol 0.4mol 0.2mol 4x x
阴极电极反应为:Cu2++2e-=Cu,
0.1mol 0.2mol 0.1mol
2H++2e-=H2↑; 2H++2e-=H2↑;
0.4mol 0.4mol 0.2mol 2x x
依据电子守恒0.4+4x=0.2+0.4+2x
x=0.1mol
阳极上收集到氧气的物质的量0.1mol,质量为3.2g;
故答案为:3.2g;
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可再生能源是重要的能源资源,开发利用可再生能源具有以下重要意义:
1、开发利用可再生能源是落实科学发展观、建设资源节约型社 会、实现可持续发展的基本要求。充足、安全、清洁的能源供应是经 济发展和社会进步的基本保障。我国人口众多,人均能源消费水平低, 能源需求增长压力大,能源供应与经济发展的矛盾十分突出。从根本 上解决我国的能源问题,不断满足经济和社会发展的需要,保护环境, 实现可持续发展,除大力提高能源效率外,加快开发利用可再生能源 是重要的战略选择,也是落实科学发展观、建设资源节约型社会的基 本要求。
2、开发利用可再生能源是保护环境、应对气候变化的重要措施。 目前,我国环境污染问题突出,生态系统脆弱,大量开采和使用化石 能源对环境影响很大,特别是我国能源消费结构中煤炭比例偏高,二 氧化碳排放增长较快,对气候变化影响较大。可再生能源清洁环保, 开发利用过程不增加温室气体排放。开发利用可再生能源,对优化能源结构、保护环境、减排温室气体、应对气候变化具有十分重要的作用。
3、开发利用可再生能源是建设社会主义新农村的重要措施。农 村是目前我国经济和社会发展最薄弱的地区,能源基础设施落后,全 国还有约 1150 万人没有电力供应,许多农村生活能源仍主要依靠秸 秆、薪柴等生物质低效直接燃烧的传统利用方式提供。农村地区可再 生能源资源丰富,加快可再生能源开发利用,一方面可以利用当地资 源,因地制宜解决偏远地区电力供应和农村居民生活用能问题,另一 方面可以将农村地区的生物质资源转换为商品能源,使可再生能源成 为农村特色产业,有效延长农业产业链,提高农业效益,增加农民收 入,改善农村环境,促进农村地区经济和社会的可持续发展。
4、开发利用可再生能源是开拓新的经济增长领域、促进经济转 型、扩大就业的重要选择。可再生能源资源分布广泛,各地区都具有 一定的可再生能源开发利用条件。可再生能源的开发利用主要是利用 当地自然资源和人力资源,对促进地区经济发展具有重要意义。同时, 可再生能源也是高新技术和新兴产业,快速发展的可再生能源已成为 一个新的经济增长点,可以有效拉动装备制造等相关产业的发展,对 调整产业结构,促进经济增长方式转变,扩大就业,推进经济和社会 的可持续发展意义重大。
当前,国际石油价格一再飙升,能源消费大国苦不堪言,因此发展可再生能源成为许多国家关切的问题。
到如今为止,可再生能源在全世界的研究热潮方兴未艾,其原因之一,是能源危机日益临近,照2003年的煤炭开采速度,中国的煤炭还可以开采80多年,而中国,是世界上煤炭储藏量最多的国家。海湾地区的石油,在不足四十年之内,也将枯竭。我们设想,如果这一天到来,我们人类会怎么办呢?
所以,无论那个国家,都在瞄准这一方向努力,希望获得技术突破,从而在真正的危机来临之前,摆脱被动的局面。获得世界的主导权。这是一个国家的战略的问题。有一个西方的政治元老说的好,“二十一世纪的能源科技,将会极大的改变世界的政治格局和地缘政治。”
可再生能源的意义远不止此,它还将改变人们的观念。可再生能源是大自然赋予我们的慷慨的礼物,它能极大的摆脱资源的限制,从而减少资源争夺的争斗,给世界带来和平。天凤海雨,取之不尽,用之不竭。并且能从此摆脱人类发展工业带来的环境困扰。它的意义,无论怎样形容,都是毫不过分的。将会给人类带来不仅是生活方式并且还有观念上的新的革命。
再生能源目前取得突破性进展的是风力发电。我国起步较早,但现在落后了。可以看我的《我国风力发电落后的原因》。目前我国的风力发电机组单机容量不大,而国外正在开发的已经达到了7500千瓦,投入运行的德国的风力发电机组已经达到单机容量5000千瓦。落后了不只一代。这两年我国一窝蜂的上风力发电机组,其主机都是从国外进口的,目前发电的成本还高于火电,要靠国家的财政补贴才能度日,就算这样,完全收回成本,也需要十年时间。也就是说,十年之中,我们是给洋鬼子扛活。做洋奴。
除了风力发电,生物质能发电也方兴未艾,主要是直接燃烧生物质,例如秸秆发电,目前国电集团有很多小热电机组投产,效益不错。它的发电方式和常规火电差不多,使用的是链条炉。没有多少技术创新之处。另外的主要是沼气发电,利用细菌发酵产生沼气,燃烧后推动燃气轮机,发电效率较高。但是造价不菲,光一个发酵容器就需要很大的投资。并且发酵效率就不是那么高了,最好用半发酵的原料,比如用牛粪。国内有一些养殖场建有小型的发电厂,但是技术也主要是引进的,光菌种的使用专利,就是不小的费用。太能能发电,在我国近年也有较快的发展,单晶硅、多晶硅的发电效率有望在较短的时间内,把发电效率提高到百分之二十以上。但目前来说,尽管太阳能电池板价格下降比较快,它发电的成本竟然是火电的五倍多,投入商业运营还有漫长的路要走。
上面说的几种发电方式,其最大的缺点是在电力系统中无法做主力机组,不能满足电力的大量使用,并且稳定性差。比如风力发电,尽管我国的风力资源很丰富,但是由于风力发电的不稳定性,它的电量经过潮流计算,大约只能占到总发电量的百分之十,如果机组过多,就会影响整个电网的稳定运行,因为风力是不可控的。而另外形式的发电机组,发电量又比较小,难以满足需求。
另外,还有潮汐发电,世界上最大的潮汐电站装机容量达到了20多万千瓦,已经十分可观了。以中国的海岸条件来说,能量密度不大。潮头最高的是浙江、广东沿海。最高的地区潮头达到了8.5米左右。另外还有必须建拦海大坝,施工相当复杂、困难。坝体的维护、机器的防海水腐蚀都需要不菲的费用。费用不说,坝址的选择多有困难。目前我国的海洋局作了海水的能源考察报告,认为我国目前可以开发的潮汐电站大约有一千万千瓦。那么这么一点电量,是远远不能满足需求的。
我国的能源政策,以前写入教科书的是:“大力开发水电,适当发展核电,控制发展火电。”主要是关停小的火电机组。热电例外。我国的电网实际状况是:火电发电量占百分之八十,水电占百分之二十。其余是核电,还占不上个零头。别的发电方式基本可以忽略不计。最近的政策我尽管不了解,但是大力发展核电肯定是提上了日程。因为我国的小水电开发的还不错,能够被利用开发的水电资源也不会很多了。火电日益向大机组、大容量发展。目前已经投产运行的最大的火电机组是100万千瓦。
核电的问题大家尽管不太了解,我个人了解的也不是很深入,但是我想谁也不愿意生活在一个原子弹旁边。这是不得已而为之的一种举措。前苏联的切尔诺贝利电站的泄露事件依然让世人心有余悸。
既然那么多发电方式都有问题,难道能源问题就没有出路了吗?答案是否定的,车到山前必有路。能源的短缺其实是相对的。一方面是燃料价格的不断上扬,一方面随着科学的进步,可再生能源的价格在不停的下降。当二者持平的时候,投资必然向后者倾斜。一个新时代就到来了。但是完全满足电力的需要,除核电外,别的只能作为补充。而不能担任主力机组。这是我们面临的主要问题。也就是说,不发展核电,我们是不是另有出路,这是个问题。
目前显现曙光的是海水的波浪能发电和海流发电。这是比较好的发电方式。不仅国家的研究机构,民间的研究机构和个人也都在一直不停的探索。这种探索甚至可以追溯到三十年前,一位福建的农民用波浪发电船发出了7千瓦功率的电。它的大规模实验还是较近的事。英国投入了大量的资金搞这方面的研究,这个国家地域狭小,资源贫乏,但是四面环海,海洋能十分丰富。另外研究波浪能走在前面的是日本鬼子。
全世界波浪利用的机械设计数以千计,获得专利证书的也达数百件。波浪能利用被称为“发明家的乐园”。
最早的波浪能利用机械发明专利是1799年法国人吉拉德父子获得的。1854-1973年的119年间,英国登记了波浪能发明专利340项,美国为61项。在法国,则可查到有关波浪能利用技术的600种说明书。
60年代,日本研制成功用于航标灯浮体上的气动式波力发电装置。此种装置已经投入批量生产,产品额定功率从60瓦到500瓦不等。产品除日本自用外,还出口,成为仅有的少数商品化波能装备之一。
该产品发电的原理就像一个倒置的打气筒,靠波浪上下往复运动的力量吸、压空气,推动涡轮机发电。
日本“海明”波浪发电试验船取得年发电19万度的良好成绩,实现了海上浮体波浪电站向陆地小规模送电。日本已将“海明”波浪发电船列为“离岛电源”的首选方案,继续研究改进。
但是我国政府的重视程度明显是不够的,在三十年的时间里,投入的研究经费才一千万多,够几个干部买几辆轿车的钱。而英国在五年的时间里,就投入了数十亿英镑。
波浪能发电的好处显而易见,就是规律性强,能量周期性变化短,如果有大规模的蓄能装置,(比如水库)是可以大规模发电并且作为主力机组的。如果获得突破,取代火电的地位是完全有可能的。
如果要想使波浪能发电取代火电的话,蓄能环节必不可少,最便宜的蓄能方式就是水库,所以,我个人认为,岸上蓄水库加常规水轮发电机组的模式应该是研究方向。也就是说,利用海水的波浪能提水,送到岸边建立的蓄水库里。理由无他,主要是蓄水库蓄能最经济,并且不象常规拦河坝蓄水库一样需要建立很大的大坝。因为河水随着季节变化很大,有丰水期和枯水期。而大海水面几乎是不变化的。另外的理由是在岸上建立蓄水库施工极为方便,没有工程难度,并且维护费用比拦河坝节省多了。对海水腐蚀的影响也比较小。
二次能源是指由一次能源经过加工转换以后得到的能源,如电能、酒精(乙醇).
其实乙醇也是二次能源的一种,而可再生能源与不可再生能源只是针对一次能源说的.乙醇可以用玉米,小麦等的秸秆等(生物质能)进行科学提取.
同一楼的,理论上,乙醇燃烧后可以通过化学反应把它复原成乙醇,所以化学方面认为是可再生的.但是复原过程中会消耗别的能源,可能还得不偿失,所以从物理角度来讲,它当作普通的有机物(比如天然气,它不可再生都认同)来处理.
说乙醇是可再生能源,是因为玉米、小麦通过光合作用把太阳能转化成化学能供自身生长,即生物质能来自太阳能,而太阳能是取之不尽用之不竭的可再生能源,玉米、小麦可以源源不断的得到,用以提取乙醇,因此乙醇可以再生.
说乙醇是不可再生能源,是因为我们不能保证玉米、小麦在将来的某一天会不会
同化石能源一样全部耗尽或灭绝,这样就不能提取乙醇了.
依我看,应该不会考乙醇是可再生能源还是不可再生能源,只会考乙醇是一次能源还是二次能源.
【最佳办法】问老师,老师总比我们有经验.
这方面人才在加强学生基础理论和综合素质教育的同时,加强计算机及自动控制技术的应用,强化专业实践教学,注重全能训练,全面提高自己的实践动手能力和科学研究潜力.
我国能源动力类专业形成于20世纪50年代。以交通大学为例,1952年院系调整时,当时设在机械系中的动力组就单独成立了动力机械系。由于受当时苏联教育体制的影响,在该学科的发展过程中,专业面曾一度越分越细。50年代初期只有锅炉、气轮机、内燃机等专业,以后又先后办起制冷专业与风机专业,制冷专业又细分出压缩机,制冷及低温专业。在50年代末又创办了核能专业,在60~70年代有些学校先后设立了工程热物理专业。这样能源动力学科中的专业就先后包括有锅炉、涡轮机、电厂热能、风机、压缩机、制冷、低温、内燃机、工程热物理,水力机械以及核能工程等11个专业,形成了明显的以产品带教学的基本格局。
热能与动力工程专业中包含的水利水电动力工程专业的前身为水电站动力装置专业。该专业形成于20世纪50年代。新中国成立以后,随着国家对水患的治理和经济建设的发展,国家设立了华东水利学院、武汉水利水电学院、华北水利水电学院等一些专门的水利院校,1958年起在这些院校和西安交通大学水利系(西安理工大学水电学院的前身)设立了水电站动力装置专业,以满足国家对水电建设人才的迫切需求。1977年恢复高考招生后,该专业更名为水电站动力设备专业。1984年该专业更名为水利水电动力工程专业,涵盖了原水能动力工程、水电站动力装置、水电站动力设备、水能动力及其自动化、机电排灌工程、水能动力与提水工程等专业,昆明工业学院、成都科技大学等一些院校都设置了该专业。1998年,按照国家教育部颁布的新的专业目录,水利水电动力工程专业并入热能与动力工程专业,新的热能与动力工程专业包含了原来的热力发动机、流体机械及流体工程、热能工程与动力机械、热能工程、制冷与低温技术、能源工程、工程热物理、水利水电动力、工程冷冻冷藏工程等9个专业。
客观上说,这种专业划分与当时我国计划经济的体制以及工业发展的实际情况,在一定程度上是相适应的。过窄的专业面,但却培养了专业工作能力较强的学生。因此,在当时对我国经济的发展和工业体系的重建,曾经起到过积极的作用。但随着社会经济向现代化方向的发展和高新科学技术的进步,特别是我国改革开放以后,国外先进科技、管理体系的大量引进,学科的交叉融合不断产生新的经济增长点,当时实际存在的过细过窄的工科专业设置,总体上已不能适应新的形势和发展对人才的需要,必须进行专业调整。因此,在1993年原国家教委进行的专业目录调整中,将能源动力学科的上述前10个专业压缩为4个专业,即热能工程,热力发动机,制冷与低温工程,流体机械与流体工程,核工程与核技术保留。1998年,教育部颁布了新的专业目录,将上述前4个专业进一步合并为热能与动力工程专业,核工程与核技术专业单独设立,而在引导性的专业目录中,则建议将热能工程与核能工程合并。但当时我国大多数学校还是采用了热能工程与核能工程单独设专业的方案。因此,在2000年教育部设立的新一轮教学指导委员中,在能源动力学科教学指导委员会下分设了三个委员会:热能动力工程,核工程与核技术以及热工基础课程教学指导分委员会。
能源动力工业是我国国民经济与国防建设的重要基础和支柱型产业,同时也是涉及多个领域高新技术的集成产业,在国家经济建设与社会发展中一直起着极其重要的作用。近年来,随着我国各个方面改革的深化发展,包括市场经济的逐步建立,国有大中型企业机制的转换,加入WTO后面临的挑战,以及能源动力领域技术的发展,并考虑到我国核科技工业“十一五”以及到2020年发展所面临的形势与任务,我国能源动力类以及核相关专业人才的培养面临着严峻的挑战。
能源动力及环境是目前世界各国所面临的头等重大的社会问题,我国能源工业面临着经济增长、环境保护和社会发展的重大压力。我国是世界上最大的煤炭生产和消费国,煤炭占商品能源消费的76%,已成为我国大气污染的主要来源。已经探明的常规能源剩余储量(煤炭、石油、天然气等)及可开采年限十分有限,2000年的统计资料表明,我国化石能源剩余可储采比煤炭为92年,石油20.5年,仅为世界储采比的一半;天然气为63年,优质能源十分匮乏。我国已成为世界第二大石油进口国,对国际石油市场的依赖度逐年提高,能源安全面临挑战,存在着十分危险的潜在危机,比世界总的能源形势更加严峻。现在,能源资源的国际间竞争愈演愈烈,从伊拉克战争及战后重建,到中日双方在俄罗斯输油管线走向上的角逐等一系列国际问题,无不是国家间能源战略利益冲突、斗争的具体反映。因此开发利用可再生能源、实现能源工业的可持续发展具有应该说更加迫切、更具重大意义。我们应该清楚地认识到:我国的能源资源是有限的,我国现有能源开发利用程度与效率很低,在清洁能源开发、能源综合高效利用和环境保护领域内,与发达国家存在着较大的差距:我国水能资源理论蕴藏量(未包括台湾省)为6.76亿KW,可开发容量3.78亿KW,相应年发电量19200亿KWh,均居世界第一;至2003年底水电装机容量达到9139万KW,年电量2710亿KWh,开发率按电量算只有14%,按装机容量算只有24.2%,远远落后于美国、加拿大、西欧等发达国家,也落后于巴西、埃及、印度等发展中国家。高耗能产品能源单耗比发达国家平均水平高40%左右,单位产值能耗是世界平均水平的2.3倍。同时,实施可持续发展战略对能源发展提出了更高的要求。长期以来,粗放型的增长方式使能源发展与保护环境、资源之间的矛盾日益尖锐。未来能源发展中,如何充分利用天然气、水电、核电等清洁能源,加快新能源与可再生能源开发,推广应用洁净煤技术,逐步降低用于终端消费煤炭的比重,实现能源、经济、环境的可持续发展将是"十五"以及中长期能源发展面临的重要选择。特别地,我国核科技工业是国家的战略行业。完善的核科技工业体系是确立一个国家核大国地位的基本条件。它既是国家战略威慑力量和国防科技工业的重要组成部分,是国家政治、国防安全的重要保障和外交利益所在,同时又是国民经济的重要产业。核军工、核能、核燃料和核应用技术产业,是我国核科技工业的主要组成部分。与此相适应,如何培养适应上述21世纪社会需要的能源动力类以及核相关专业人才,是每个大学相关专业以及每位从事能源动力类专业教育的工作者需要解决的重要问题。
常规化石能源的使用是能源动力学科专业教学的主要内容之一,而常规化石能源的使用与环境问题密切相关。目前,煤炭、石油、天然气等化石能源仍在整个能源构成中占据主导地位,而且估计在今后几十年地时间内这一局面还不会改变。这些常规化石能源主要直接应用于火力发电,这会带来一系列严重的环境问题,比如硫氧化物、氮氧化物等的大气污染、固体废物、水污染和热污染等。据最近的报载,当前我国每年火力发电的煤炭耗量超过8亿吨,电厂的烟尘排放量约为350万吨,占全国烟尘排放量的35%。其中微细粒子(小于10微米)排放量超过250万吨,是影响大城市大气质量和能见度的主要因数,并严重危害人体健康。因此,对能源动力生产过程中的这些环境问题必须进行妥善处理和控制,实现其环境友好化,才能保证人类的生存和社会经济的可持续发展。环境问题已经成为能源动力技术研究中的重要组成部分,也必须在专业课程的教学中有相应的体现。也正是基于这一原因,浙江大学已经将原来的热能与动力工程专业改名为能源与环境系统工程专业。核能发电虽然没有上述火力发电那样的问题,但有其独特的问题,如辐射防护与保健、核废料的处置与处理等均与环境保护有关。迫于环境方面对能源开发与利用的巨大压力,作为常规能源的水能由于具有清洁与可再生的特点,其开发与利用越来越得到重视,在我国能源发展战略占有十分重要的地位。
1、《中华人民共和国可再生能源法》通过的日期是:
A 2005年2月28日
B 2005年10月28日
C 2004年2月28日
D 2003年10月1日
2、以下哪一项不是制定《中华人民共和国可再生能源法》的直接目的:
A 促进可再生能源的开发利用
B 增加能源供应,改善能源结构,保障能源安全
C 保护环境,实现经济社会的可持续发展
D 促进节能
3、《中华人民共和国可再生能源法》是在哪次会议上通过的:
A 第九届全国人民代表大会常务委员会第十次会议通过
B 第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议通过
C 第十届全国人民代表大会常务委员会第十一次会议通过
D 第十届全国人民代表大会常务委员会第十二次会议通过
4、以下哪种能源利用方式不是《中华人民共和国可再生能源法》的适用范围:
A 通过低效率炉灶直接燃烧方式利用薪柴
B 通过低效率炉灶直接燃烧方式利用粪便
C 通过低效率炉灶直接燃烧方式利用秸秆
D 以上三项都不是
5、《中华人民共和国可再生能源法》规定,为发展可再生能源,国务院教育行政部门应当将可生能源知识和技术纳入__________。
A 小学、中学教育课程
B 普通教育、职业教育课程
C 中学、大学教育课程
D 职业教育课程
6、《中华人民共和国可再生能源法》的颁布,不可能标志着:
A 我国的能源问题很快就能解决
B 我国对可再生能源的开发利用在认识上的提高
C 我国在可再生能源法制建设上迈出了关键一步
D 我国对可再生能源的重视程度有较大提高
7、下列哪个选项不属于可再生能源产业标准:
A 全国范围内统一技术要求的有关可再生能源技术的国家标准。
B 国家燃煤火电并网技术标准
C 全国范围内统一技术要求的有关可再生能源产品的国家标准
D 国家可再生能源电力的并网技术国家标准。
8、按照我国法规性质分类,《中华人民共和国可再生能源法》是:
A 国家法律
B 中央行政部门的规章
C 地方性法律
D 地方政府的行政规章
9、为了促进可再生能源的利用,《中华人民共和国可再生能源法》规定,国家制定可再生能源发展的中长期目标与规划,以下法律要求含义表述不正确的是哪一项:
A 国家制定可再生能源开发利用中长期总量目标
B 省、自治区、直辖市独立制定可再生能源利用中长期总量目标
C 国家编制全国可再生能源开发利用规划
D 省、自治区、直辖市制定本行政区的可再生能源开发利用规划
10、国家安排资金,除用于支持可再生能源开发利用外,还支持下列哪项工作:
A 可再生能源新技术科学研究和应用示范
B 可再生能源的产品标准和技术规范的制定
C 可再生能源新产品和新技术的应用示范工程
D 以上三个方面都是
11、《中华人民共和国可再生能源法》分为几章。
A 8
B 3
C 5
D 10
12、下列哪一项不属于可再生能源利用:
A 羊八井地热能发电站
B 边远地区的户用光伏发电
C 利用燃气轮机进行天然气发电
D 大中型畜禽养殖场的沼气发电
13、下列哪一项属于可再生能源利用:
A 安装碳捕获技术的煤电
B 户用风力发电系统
C “煤变油”技术
D 洁净煤利用技术
14、以下哪项不是狭义海洋能的表现形式:
A 海上风能
B 潮汐能
C 波浪能
D 温差能、盐差能和海流能
15、以下哪项属于地热能的应用:
A拉萨羊八井的地热发电站
B 云南腾冲旅游风景区的温泉洗浴
C 天津民用住宅的地热集中供热
D 以上三项都是
16、根据《中华人民共和国可再生能源法》,对于可再生能源开发利用的科学技术研究,国家将实施以下哪项措施:
A 将其列为科技发展的优先领域
B 将其列为高技术产业发展的优先领域
C 将其纳入国家科技发展规划和高技术产业发展规划
D 以上三项都正确
17、关于水电,以下哪项是不正确的:
A 2004年我国已经开发了水电3亿千瓦
B我国的水能资源经济和技术可开发量约4亿千瓦
C 水电原理主要是利用河流落差,利用势能发电的
D 水电是清洁的可再生能源
18、根据《中华人民共和国可再生能源法》,我国将采取以下哪项措施促进可再生能源技术的推广利用:
A 将可再生能源的开发利用列为能源发展的优先领域
B 推动可再生能源市场的建立和发展
C 国家鼓励各种所有制经济主体参与可再生能源的开发利用,
D 以上三项都正确
19、以下哪项不是我国的能源消费中存在的问题:
A 消费总量大、人均消费水平低、利用技术落后
B 清洁能源所占比例太大
C 能源供应安全问题凸现,石油进口依存度高
D 化石能源消费对环境的压力大
20、我国在编制可再生能源利用规划过程中可以征求以下哪些方面的意见:
A 某省能源办公室
B 李教授,某大学的能源专家
C 李芳,青海偏僻山区农民,她的家还没有用上电
D 以上三项都有可能
21、国务院教育行政部门将可再生能源知识和技术纳入相关教育的课程,以下哪项是其主要目的:
A 提高社会对可再生能源的认识和知识水平
B 提高教育质量,普及中小学教育
C 保证所有人都参与能源开发工作
D 提高人口素质,鼓励计划生育
22、以下哪项不可能得到国家可再生能源科学技术研究支持:
A 可再生能源技术发展路线图的发展
B 电热器的使用推广
C 沼气发电改进技术改进
D 风电高峰值测定方法改进
23、国家扶持在电网未覆盖的地区建设可再生能源_____电力系统。
A 独立
B 并网
C 综合
D 集中
24、可再生能源发电的上网服务由_____提供。
A 发电企业
B 电网企业
C 供电企业
D 变电站
25、按照国务院____主管部门或者___人民政府的规定,石油销售企业应将生物液体燃料纳入燃料销售体系。
A 资源 省级
B 燃料 县级
C 能源 省级
D 能源 县级
26、为了促进太阳能的利用,《中华人民共和国可再生能源法》规定,国家鼓励单位和个人安装和使用以下哪种系统:
A 太阳能热水系统
B 太阳能供热采暖和制冷系统
C 太阳能光伏发电系统
D 以上都是
27、国家鼓励单位和个人安装和使用太阳能利用系统,国务院建设行政主管部门应当会同国务院有关部门制定太阳能利用系统与建筑结合的_____。
A 技术政策
B 经济政策
C 技术经济政策
D 行政管理政策
28、 《中华人民共和国可再生能源法》规定,在建筑物的设计和施工中,_____应当为太阳能利用提供必备条件。
A 房地产开发企业
B 建筑单位
C 设计单位
D 施工单位
29、 对已建成的建筑物,在不影响_____的前提下,住户可以安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统。
A 质量
B 安全
C 美观
D 质量与安全
30、 《中华人民共和国可再生能源法》规定,农村地区可再生能源发展规划应由_____以上地方人民政府管理能源工作的部门会同有关部门制定。
A 地区级
B 县级
C 省级
D 市级
31、 各地制定农村地区本地可再生能源发展规划,应当考虑当地________的实际情况。
A 经济社会发展
B 生态保护
C 卫生综合治理需要
D 以上都是
32、 《中华人民共和国可再生能源法》规定,农村地区应因地制宜地推广可再生能源应用技术。下列不属于在农村地区推广的技术类型是:
A 户用太阳能
B 小型风能
C 小型水能
D 大型水电站
33、 制定可再生能源发电上网电价的原则是_______。
A 有利于促进可再生能源开发利用
B 经济合理
C A和B都是
D 成本有效
34、 可再生能源上网电价高于____发电平均上网电价的部分,可以分摊。
A 煤炭
B 天然气
C 石油
D 常规能源
35、 可再生能源上网电价管理具体办法由国务院_______主管部门制定。
A 能源
B 财政
C 价格
D 税收
36、 可再生能源发电费用分摊具体办法由国务院_______主管部门制定。
A 能源
B 财政
C 价格
D 税收
37、 公共可再生能源独立电力系统的销售电价执行同一地区____销售电价。
A 统一
B 分类
C 特殊
D 一般
38、 国家投资或补贴建设的公共可再生能源独立电力系统合理的运行和管理费用超出_____的部分,可依照《中华人民共和国可再生能源法》第二十条规定的办法分摊。
A 平均上网电价
B 煤电上网电价
C 销售电价
D 民用电价
39、 可再生能源热力和燃气的价格制定原则与可再生能源发电价格制定的原则_____。
A 相同
B 不同
C 部分相同
D 以上都不正确
40、 进入城市管网的可再生能源热力和燃气的价格,根据____管理权限确定。
A 行政
B 价格
C 成本
D 职能
41、 如果在中国东部发达地区和西部贫困地区分别开发风力发电项目,且两地风力资源状况相同,那么两地风电上网电价_____。
A 东部高
B 西部高
C 一样
D 关系不确定
42、 生物质发电上网电价中高于电网平均上网电价的部分,可以在____中分摊。
A 发电成本
B 销售电价
C 平均电价
D 收购电价
43、 从本质上来讲,可再生能源发电实行电价分摊机制,最终由_____承担其电价超出电网平均上网电价的部分。
A 发电企业
B 电网企业
C 供电企业
D 消费者
44、 可再生能源上网电价应____。
A 10年内保持不变
B 向社会公开
C 各地区必须相同
D 商业秘密,不可公开
45、 “实行招标的可再生能源发电项目上网电价,与国务院价格主管部门确定的同类可再生能源发电项目的上网电价完全无关。”这种说法_____。
A 正确
B 不正确
C 不完全正确
D 以上都不对
46、 可再生能源发电项目的上网电价,可根据可再生能源_____的发展适时调整。
A 总装机容量
B 设备成本的变化
C 生态环境状况
D 开发利用技术
47、下面的可再生能源开发利用工作,哪一项不能得到国家财政设立的可再生能源发展专项资金的支持。
A科学技术研究
B产品和技术标准的制定
C产品销售
D示范工程
48、_____生活用可再生能源的项目,可以获得可再生能源发展专项资金的支持。
A农村地区、牧区
B全国各地
C城市
D沿海
49、下列哪些项目可以获得可再生能源发展专项资金支持:
A 某企业建设热电联产项目
B 某可再生能源研究所开发新型太阳能利用技术
C 某县新建一座10MW天然气发电厂
D 某地建立超临界发电厂的示范工程
50、下列哪项活动可以获得可再生能源发展专项资金的支持:
A某单位开展可再生能源资源评价
B 通过“村村通电”工程,解决偏远山区用电问题
C 某研究单位开展引进消化风力发电技术
D 以上三项。
51、下列哪项经济活动,有可能获得可再生能源发展专项资金的支持:
A投资建设海上试验风电场
B制定兆瓦级大型风机设备的技术标准
C太阳能光伏发电产业化技术创新
D以上都有可能
52、可再生能源发展专项资金,可以用于支持偏远地区和海岛可再生能源_____电力系统建设。
A并网
B综合
C集中
D独立
53、对列入国家可再生能源产业发展指导目录、符合信贷条件的可再生能源开发利用项目,可以获得_____提供的财政贴息贷款。
A财政部
B农业部
C金融机构
D政府机构
54、如果某生物质能发电项目符合国家可再生能源产业发展指导目录,并按规定核准验收,可以享受的经济激励是:
A享受国家规定的税收优惠政策
B 享受国家规定的上网电价
C 享受电网公司提供的上网服务
D 以上都是
55、国家对符合条件的可再生能源的项目给予税收优惠,条件是:
A列入产业发展指导目录
B列入国家发展规划
C列入区域发展战略
D获得生产许可证
56、可再生能源发展税收优惠的具体办法由_____规定。
A 人民代表大会
B物价部门
C国务院
D 以上都不对
57、电力监管机构可以对电力企业进行检查,检查要_____。
A为企业保守秘密
B按照规定的程序进行
C公布企业秘密
D A和B
58、有权对电力企业的可再生能源发电资料进行检查和监督的部门是:
A统计局
B电网公司
C 电力监管机构
D发电企业
59、《中华人民共和国可再生能源法》规定电力企业要记载和保存_____的有关资料。
A所有发电形式
B可再生能源发电
C天然气发电
D燃煤发电
60、下列有关电力监管机构监管的几种行为,正确的是:
A公开企业的商业秘密
B向被监管企业收取检查费用
C要求转让企业经营权
D 电力监管机构应该为被检查的电力企业保守商业秘密
61、《中华人民共和国可再生能源法》规定了行政责任,对在可再生能源开发利用监督管理工作中违反该法的主管人员应依法给予_____。
A行政处分
B撤销职务
C弥补损失
D刑事处罚
62、如果县级人民政府的能源管理部门违反了本法规定,应由_____责令改正。
A国务院
B县级人民政府
C市级人民政府
D以上三种均有可能。
63、如果经营燃气管网的企业不准许符合入网标准的燃气入网,则应由_____管理能源工作的部门责令限期改正。
A乡级人民政府
B国务院
C省级人民政府
D县级人民政府
64、经营热力管网的企业应当准许符合入网_____标准的热力入网。
A技术
B经济
C工艺
D价格
65、为促进可再生能源开发利用,石油销售企业应当将符合国家标准的_____纳入其燃料销售体系。
A生物液体燃料
B燃料
C石油
D汽油
66、《中华人民共和国可再生能源法》中对生物质能的定义,是指利用自然界的植物、粪便以及城乡_____转化成的能源。
A有机废物
B 无机废物
C有机物
D无机物
67、《中华人民共和国可再生能源法》中对可再生能源独立电力系统的定义,是指不与_____连接的单独运行的可再生能源电力系统。
A居民区
B用户
C用电单位
D电网
68、《中华人民共和国可再生能源法》中对能源作物的定义,是指经专门种植,用以提供_____的草本和木本植物。
A 能源原料
B能源
C生物质能
D 能量
69、《中华人民共和国可再生能源法》中对生物液体燃料的定义,是指利用_____生产的甲醇、乙醇和生物柴油等液体燃料。
A生物质资源
B生物
C石油产品
D 生物的分泌物
70、《中华人民共和国可再生能源法》从_____起施行。
A 2006年1月1日
B 2005年3月1日
C 2007年1月1日
D 2005年10月1日
二、判断题
1、 我国出台可再生能源法的主要目的是应对气候变化。
2、 国务院价格主管部门对全国可再生能源的开发利用实施统一管理。
3、 在《中华人民共和国可再生能源法》通过以前,我国已经通过法律规定了可再生能源开发利用的中长期总量目标。
4、 国家能源主管部门负责组织和协调全国可再生能源资源的调查和评价工作。
5、 经过国务院批准的《可再生能源开发利用规划》的全部内容应当向社会公布(保密的内容除外)。
6、 国家应当制定技术标准用以规范可再生能源技术的发展。
7、 2004年我国能源消费量超过了30亿吨标准煤。
8、 现在我国的太阳能热水器生产和使用量均居世界第一位。
9、 水电不是可再生能源。
10、 我国的风力发电装机居世界第三位,亚洲第一位。
11、 内蒙古自治区是我国风能资源最丰富的地区之一。
12、 根据可再生能源法的规定,可再生能源发电价格由地方政府制定。
13、 可再生能源法鼓励生物质燃料的推广应用,允许符合技术标准的生物燃气和热力进入城镇燃气和热力系统。
14、 地方政府有权确定生物燃气和热力的入网价格。
15、 太阳每秒钟照射到地球上的能量大概就相当于500万吨煤。
16、 发展可再生能源的目的之一是保护环境。
17、 目前,全球每年生产和消费的能源总量90%左右是可再生能源。
18、 天然气是可再生能源。
19、 我国已经成为世界上第二大能源消费国。
20、 可再生能源可以部分解决偏僻无电地区上百万农牧民人口的用电问题。
21、 按照我国的国家标准,乙醇汽油是用90%的普通汽油与10%的燃料乙醇调和而成。
22、 乙醇汽油已经在我国部分省市推广应用,中央政府出台了专门的政策鼓励乙醇汽油的生产和销售。
23、 煤矿瓦斯是可再生能源。
24、 房地产开发企业不需要为太阳能利用提供必备条件。
25、 对已建成的建筑物,住户不可以安装符合技术规范和产品标准的太阳能利用系统。
26、 建设可再生能源并网发电项目不需要政府的行政许可。
27、 开发利用可再生能源只是电网企业的责任。
28、 电网企业应当与政府许可的可再生能源发电企业签订并网合同,并提供上网服务。
29、 国家支持在无电地区建设可再生能源电力系统的目的是为当地生产和生活提供电力服务。
30、 石油销售企业应当将符合国家标准的生物液体燃料纳入其燃料销售体系。
31、 国家鼓励安装使用太阳能热水系统,但是不支持太阳能光伏发电系统。
32、 建筑与太阳能光伏利用结合的技术规范可以由房地产开发企业自行制定。
33、 可再生能源发电的上网电价可以适时调整。
34、 实行招标的可再生能源发电项目,应该按照中标确定的价格执行,招标电价可以超过国家公布的固定电价。
35、 电网企业为收购可再生能源电量而支付的合理费用可以计入电网企业输电成本。
36、 电网企业为收购可再生能源电量额外支付的费用,可以从销售电价中回收。
37、 法律要求电网企业为可再生能源发电上网提供服务,因此电网企业可以决定可再生能源发电上网的优惠价格。
38、 县级以上人民政府应当对农村地区的可再生能源利用项目提供财政支持。�
39、 国家要求每个县级以上的行政区都要设立可再生能源发展专项基金。
40、 对列入国家可再生能源产业发展指导目录、符合信贷条件的可再生能源开发利用项目,金融机构应当提供无息贷款。
41、 国家对列入可再生能源产业发展指导目录的项目给予税收优惠。具体办法由各级人民政府规定。
42、 国家可再生能源专项资金不支持可再生能源开发利用设备的本地化生产。
43、 电力监管机构有权对可再生能源发电企业的一切资料进行检查和监督。
44、 县级以上地方人民政府管理能源工作的部门在可再生能源开发利用监督管理工作中,违反本法规定,构成犯罪的,依法追究刑事责任。
45、 电网企业未全额收购可再生能源电量,造成可再生能源发电企业经济损失的,而且拒不改正的,应当处以经济惩罚。
46、 经营热力管网的企业不准许符合入网技术标准的热力入网,应当处以热力生产企业经济损失额一倍的罚款。
47、 石油销售企业应当将所有生物液体燃料纳入其燃料销售体系。
48、 所有的乙醇、甲醇、二甲醚等都是生物液体燃料。
49、 能源作物,是指经专门种植,用以提供能源原料的草本和木本植物。
50、 《中华人民共和国可再生能源法》于2005年2月通过后,立即生效,开始施行。
摘要:通过了解过去以及现在的能源结构和能源利用技术,提出能源科学需要多学科交叉与综合来为能源发展提出贡献,而且能源科学的发展是能源高技术创新的源泉和先导。因此,能源科学和能源利用技术的发展不仅为国家未来的科学发展提供帮助,也为国家解决当今的能源危机给予支持。
关键词:能源结构,能源利用技术,新能源,
能源是比较集中的含能体或能量过程,凡是能够间接或者经过转换而获取某种能量的自然资源,统称为能源。在自然界里有一些自然资源本身就拥有某种形式的能量,它们在一定条件下能够转换成人们所需要的能量形式,这种自然资源显然是能源。
能源是人类从是物质资料生产的原动力。从人类远古时代在地球上出现后,随着社会生活和经济生活的不断发展,能源的应用形势和规模在不断变化增长。在古代,人类的主要能源来自人力和畜力,辅以柴薪。自西方工业革命开始西方资本主义国家为满足其工业化的需要, 18世纪末,瓦特发明了蒸汽机、大量的以煤炭为能源的动力机械逐渐替代了小作坊式的手工业,煤炭与资本主义大生产相结合,使世界能源结构发生了重大变革。
1895年,美国开始了石油钻探开发工作,这种液体燃料显示出比煤炭更强大的吸引力,1876 年,德国人奥托创制了内燃机,进而形成了以内燃机技术为核心的汽车工业,带动了机械制造业的发展,创造了人类历史上空前的物质文明。
19世纪末开始,以电力为主导的能源结构大变革开始,从法拉第发现了电磁感应开始,人们认识到电和磁是统一的电磁现象,之后又发明了电动机、发电机和各种电器,使电力作为二次能源取得了广泛应用。据统计,现在世界上大约四分之三的能源是在发电厂中转化为电力为人类使用。但是利用常规能源(如化石燃料煤炭、石油和天然气)来产生电力,其储量有限,在可预见的将来就可能用尽或者由于利用成本过高而无法使用,因此为了满足社会发展日益增长的能源需求和可持续发展,我们必须寻找除化石燃料以外的新能源,来解决人类面临的能源问题。
能源的几种分类
1、按照能源的来源分类:
a) 来自地球以外的天体的能量,主要是太阳辐射能。
包括:固化了的太阳能,如化石燃料(煤、石油、天然气、油页岩等,由一亿年前存积下来的有机物质形成)、草木燃料等;太阳能转化成的能量,如风能、水能、波浪能、海洋能;直接的太阳辐射,如利用光电转化、光合作用等。
b) 来自地球内部蕴藏的能量。
包括:地球热能,如地震能、火山热能、地下热水、地热蒸汽、热岩层;原子核能,如蕴藏核能的元素,铀、钍、硼、氘等。
c) 来自地球和其他天体相互作用而产生的能量。
包括:地月相互吸引产生的潮汐能。地球上的能源主要来自于太阳能、地球热能、原子核能和潮汐能,占地球全部能源的99.9%。
2、按照能源存在和产生形式分类
a)一次能源———以现有的形式存在于自然界中的能源。
可再生能源———不会随着它本身的转化或被利用而日益减少的能源,包括风能、水能、海流、海洋热能、潮汐能、草木燃料、直接太阳辐射、地震能、火山活动、地下热能等。
非再生能源———随着人类的利用而逐渐减少的能源,包括矿石燃料(煤、石油、天然气、油页岩等),核燃料(铀、钍、硼、氘等)。
b)二次能源—需要依靠其他能源来制取或产生的能源,包括电能、氢能、汽油、煤油、柴油、火药、酒精、甲醇等。他们使用方便,易于利用,是高品位能源。
3、按能源本身的性质分类
a) 含能体能源———能量以某种载体形式存储起来,而为人们利用。包括各种矿石燃料、核燃料、地下热能、高位水库、氢能等。
b) 过程性能源———能量在物质运动的过程中存在,无法直接的大量存储,如需储存起来,必须把它们转化为含能体能源中的能量。包括风能、水能、海流、地震能、潮汐能以及电能等,转化方式如流水→高位水库,电能→蓄电池。
大有潜力的常规能源
最基本的常规能源——煤炭
煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。
煤作为一种燃料,早在800年前就已经开始。煤被广泛用作工业生产的燃料,是从18世纪末的产业革命开始的。随着蒸汽机的发明和使用,煤被广泛地用作工业生产的燃料,给社会带来了前所未有的巨大生产力,推动了工业的向前发展,随之发展起煤炭、钢铁、化工、采矿、冶金等工业。而且煤炭在地球上的储量丰富,分布广泛,一般也比较容易开采,因而被广泛用作各种工业生产中的燃料。
煤炭对于现代化工业来说,无论是重工业,还是轻工业;无论是能源工业、冶金工业、化学工业、机械工业,还是轻纺工业、食品工业、交通运输业,都发挥着重要的作用,各种工业部门都在一定程度上要消耗一定量的煤炭,因此有人称煤炭是工业的“真正的粮食”。现我国已探明的煤炭储量为世界第一位。尽管如此,煤炭供应不足仍制约我国国民经济发展,因此,应用高新技术进行煤炭的加工转化,提高煤炭的利用效率,减少煤炭燃烧的环境污染,是解决能源缺乏、加速国民经济发展的重要途径之一。
煤炭的处理加工及转化
(1)选煤技术:选煤是指除去或减少原煤中所含的杂质(包括灰分、矸石、硫分等),并将处理过的煤分成若干个品种等级,以满足不同用户的需要。
(2)洁净煤技术:洁净煤技术是一系列新近开发的煤炭加工、燃烧转化和煤烟通道中的烟道气净化技术的总称。目的是减轻煤炭燃烧对环境的污染,提高煤炭利用效率,并降低成本。
(3)型煤及利用:用粉煤或低品位煤制成的具有一定形状的煤制品称为型煤。燃烧型煤可以提高热效率、节约煤炭并降低污染。型煤的节能率是所有洁净煤技术中最高的,相对环境效益也很高。
(4)煤液混合新型燃料技术:煤液混合新型燃料是一项新技术,这些混合燃料是粉煤在液体中的一种悬浮物,即煤液混合料。目前已有多种混合料经过全面试验,最有工业应用价值的煤液混合料是水煤浆,是一种低污染的燃料。
当代工业的血液——石油和天然气
石油又称原油,是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物,属于化石燃料。石油及其产品广泛用于生产和生活的各个方面,被称为工业的血液。石油是现代世界一次能源消费构成中的主要能源,据1990年的资料统计,石油在世界一次能源消费构成中居第一位;在我国仅次于煤炭居第二位。至1990年底,世界天然气在世界一次能源构成中次于煤炭和石油,居第三位。我国已探明的天然气储量居世界第九位。1990年我国天然气在一次能源消费构成中次于煤炭、石油、水电,居第四位。
原油经过加工,形成汽油、煤油、柴油、润滑油、化工轻油和石脑油六大类产品。石油产品的范围从液化石油气开始,中间是石油化工原料、燃料和润滑油料,一直到沥青。原油在加工过程中还会释放出大量的石油气。石油加工后,可以得到利用率高、经济、合理的各种液体燃料,主要为内燃机燃料、锅炉燃料和灯油三类。其他的石油产品主要有润滑油、蜡、沥青以及石油化工产品如石油溶剂、乙烯、丙烯和聚乙烯等。天然气是一种混合气体,其主要成分为甲烷。天然气作为燃料容易燃烧、清洁无灰渣、热值高而且不污染环境。
天然气和石油一样是非常重要的基本有机化工原料。从天然气中分离出来及从石油炼厂汽中回收和分离的许多物质是最基本的化工原料,并可进一步制造转化出多种化工产品,如合成纤维、合成橡胶、合成塑料和化肥等产品。
火力发电的主要燃料就是前面我们讲述过的煤炭,有时候也有用油作燃料的。而且我国在很长一段时期电力建设的主要任务仍将是发展火力发电。火力发电设备容量和参数的提高,有一系列问题需要解决。特别是在当今我们赖以生存的生态环境日趋恶化的情况下,如何降低甚至消除火力发电对环境的污染是一个迫切需要解决的问题,因此采取低污染的燃烧方式是必然的发展趋势。
最干净的常规能源——水能
水能利用的主要方式是发电。水力发电就是利用河流中蕴藏着的水能来产生电能,其中最常用的方法就是在河流上建筑拦河坝,将分散在河段上的水能资源集中起来,然后靠引水管道引取集中了水能的水流去转动设在厂房中的水轮发电机组,在机组运转的过程中,就将水能转变成了电能。因为利用的是水能,而水流本身并无损耗,仍可以为下游用水部门所利用。我国水能资源的特点是水力资源总量较多,但开发利用率低,水力资源分布不均,西部多,东部少,相对集中在西南地区,而经济发达、能源需求大的东部地区水力资源极少,与经济发展不匹配。
水力发电有以下特点:
(1)水作为一种资源可由自然界水循环中的降水补充,使水能资源成为不会枯竭的再生能源,所以其发电成本非常低。
(2)水力发电事业和其他水利事业可以互相结合。为了使水能产生电能,常常要修建水库,而水库可作为防洪、供水、发展航运事业等多种任务。
(3)水电站中装设的水轮机开启方便、灵活,适宜于作为电力系统中的变动用电器,有利于保证供电质量。
(4)水电站建成后,能够连续提供廉价的电力。
(5)水力发电不污染环境,是一种公认的清洁能源。
充满希望的新能源
21世纪的主要能源——太阳能
太阳是一个炽热的气体球,蕴藏着无比巨大的能量。地球上除了地热能和核能以外,所有能源都来源于太阳能,因此可以说太阳能是人类的“能源之母”。没有太阳能,就不会有人类的一切。1945年,美国贝尔电话实验室制造出了世界上第一块实用的硅太阳能电池,开创了现代人类利用太阳能的新纪元。
人们利用太阳能的方法主要有三种,一种是使太阳能直接转换成电能,即光电转换。太阳能电池就属于这种转换方式;第二种是使太阳能直接转变成热能,即光热转换,如太阳能热水器等;第三种是使太阳能直接转变成化学能,即光化学转换,如太阳能发动机等。
实际上,人类早就有意识地利用太阳能,自从有了太阳能电池,就为太阳能的利用开辟了广阔的途径,人造卫星和宇宙飞船探测宇宙空间时用上了重量轻、使用寿命长和耐冲击振动的太阳能电池。目前,世界各国都在大力研究新型太阳能电池,提高光电转换率,使太阳能的开发利用进一步深化。
太阳能电站通常人们所说的太阳能电站,指的是太阳能热电站。这种发电站先将太阳光转变成热能,然后再通过机械装置将热能转变成电能。
太阳能电站能量转换的过程是:利用集热器(聚光镜)和吸热器(锅炉)把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能,经热换器和汽轮发电机把热能变成机械能,再变成电能。
太阳能电站靠太阳能热管来聚集热能,太阳能热管又叫真空集热管,它在结构上与我们平常所用的热水瓶相似,但热水瓶只能用来保温,而太阳能热管却能巧妙地吸收太阳的热能,即使阳光很微弱,它也能达到较高的温度,比一般太阳能集热器的本领强。热管在一天之内可以提供大量的工业用热水,又能一年四季不断地为它的主人供应所需要的热能。
魔鬼与天使——核能
从 1954年前苏联建成世界上第一座核电站以来,人类和平利用核能的历史还不到半个世纪;然而,核能的发展却异常迅速。
核能的发展之所以如此迅速,主要是因为它有着显著的优越性:其一,它的能量非常巨大,而且非常集中。其二,运输方便,地区适应性强。其三,储量丰富,用之不尽。
从目前情况来看,世界各国的核能发电技术已相当成熟,大量投入使用的单机容量达百万千瓦级的发电机组,使核电站得到了迅速的发展。
近十多年来,人们已经成功地研制出能充分利用铀燃料的核反应堆,这就是被称为“明天核电站锅炉”的快中子增殖核反应堆。这种核反应堆能使核燃料增殖,也就是说,核燃料在这种“锅炉”里越烧越多。如果能大量使用快中子增殖核反应堆,不仅能使铀资源的有效利用率增大数十倍,而且也将使铀资源本身扩大几百倍。
另外,近年来在激光核聚变、核电池、太空核电站和海底核电站等研究试验方面也都取得了一定的成果,促进了核能发电技术的进一步提高。
前景诱人的海洋能
海洋能是海水运动过程中产生的可再生能,主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。潮汐能和潮流能源自月球、太阳和其他星球引力,其他海洋能均源自太阳辐射。全世界海洋能的总储量,约为全球每年耗能量的几百倍甚至几千倍。这种海洋能是取之不尽、用之不竭的新能源。在不远的将来,海洋能在造福于人类方面,将发挥巨大而重要的作用。
海洋潮汐发电你听说过吗?大海也会进行呼吸。海洋的潮汐,是由于月亮、太阳对地球上海水的吸引力和地球的自转而引起海水周期性、有节奏的垂直涨落现象。
海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中,汹涌而来的海水具有很大的动能,随着海水水位的升高,就把大量海水的动能转化为势能;在落潮过程中,海水又奔腾而去,水位逐渐降低,大量的势能又转化为动能。海水在涨落潮运动中所蕴含的大量动能和势能,称为潮汐能。
潮汐发电具有如下优点:
(1)潮汐发电的水库都是利用河口或海湾建成的,不占用耕地,也不像河川水电站或火电站那样要淹没或占用大面积土地。
(2)潮汐发电站不像河川水电站那样受洪水和枯水的影响,也不像火电站那样污染环境,是一种不受气候条件影响的、干净的发电站。
(3)潮汐电站的堤坝较低,容易建造,投资也较少。
海水盐差发电海水里面由于溶解了不少矿物盐而有一种苦咸味。然而,这种苦咸的海水大有用处,可用来发电,是一种能量巨大的海洋资源。
在大江大河的入海口,淡水和咸水的交汇处,淡水和咸水就会自发地扩散、混合,直到两者含盐浓度相等为止。在混合过程中,还将放出相当多的能量。这就是说,海水和淡水混合时,含盐浓度高的海水以较大的渗透压力向淡水扩散,而淡水也在向海水扩散,不过渗透压力小。这种渗透压力差所产生的能量,称为海水盐浓度差能,或者叫做海水盐差能。
海流能顾名思义,海流就是海洋中的河流。浩瀚的海洋中有一部分海水经常是朝着一定方向流动的,在海洋中常年默默奔流着。海流和陆地上的河流一样,也有一定的长度、宽度、深度和流速。风力的大小和海水密度不同是产生海流的主要原因。由定向风持续地吹拂海面所引起的海流称为风海流;而由于海水密度不同所产生的海流称为密度流。归根结底,这两种海流的能量都来源于太阳的辐射能。利用海流发电比陆地上的河流优越得多,它既不受洪水的威胁,又不受枯水季节的影响,几乎以常年不变的水量和一定的流速流动,完全可成为人类可靠的能源。海流发电是依靠海流的冲击力使水轮机旋转,然后再变换成高速,带动发电机发电。
海水温差能,辽阔的海洋,是一个巨大的“储热库”,它能大量地吸收辐射的太阳能;它又是一个巨大的“调温机”,调节着海洋表面和深层的水温。海水的温度随着海洋深度的增加而降低。这是因为太阳辐射无法透射到400米以下的海水,海洋表层的海水与500米深处的海水温度差可达20℃以上。海洋中上下层水温度的差异,蕴藏着一定的能量,叫做海水温差能。利用海水温差能可以发电,叫海水温差发电。现在新型的海水温差发电装置,是把海水引入太阳能加温池,把海水加热到45~60℃,有时可高达90℃,然后再把温水引进保持真空的汽锅蒸发进行发电。用海水温差发电,还可以得到副产品——淡水,所以说它还具有海水淡化功能,可以用来解决工业用水和饮用水的需要。
生物能源——沼气能
沼气是一种可燃气体,由于这种气体最早是在沼泽、池塘中发现的,所以人们称它“沼气”。我们通常所说的沼气,是人工制取的,所以它属于二次能源。而作为能源的沼气,至今尚未得到广泛的应用,所以它还属于现代新能源的成员。沼气的主要成分是甲烷(CH4)气体。通常,沼气中含有60~70%的甲烷,30~35%的二氧化碳,以及少量的氢气、氮气、硫化氢、一氧化碳、水蒸汽和少量高级的碳氢化合物。
甲烷气体的发热值较高,因而沼气的发热值也较高,所以说沼气是一种优质的人工气体燃料。甲烷在常温下是一种无色、无味、无毒的气体,它比空气要轻。由于甲烷在水中的溶解度很低,因而可用水封的容器来储存它。生产沼气的原料丰富,来源广泛。人畜粪便、动植物遗体、工农业有机物废渣和废液等,在一定温度、湿度、酸度和缺氧的条件下,经厌氧性微生物的发酵作用,就能产生出沼气。沼气是一种可以不断再生、就地生产就地消费、干净卫生、使用方便的新能源。在目前,它可以代替供应紧张的汽油、柴油,开动内燃机发电,驱动农机具加工农副产品,也可以用来煮饭照明。
从现今情况看来,使用沼气具有以下的优点:
(1)沼气不仅能解决农村能源问题,而且能增加有机肥料资源,提高质量和增加肥效,从而提高农作物产量,改良土壤。
(2)使用沼气,能大量节省秸杆、干草等有机物,以 便用来生产牲畜饲料和作为造纸原料及手工业原材料。
(3)兴办沼气可以减少乱砍树木和乱铲草皮的现象,保护植被,使农业生产系统逐步向良性循环发展。
(4)兴办沼气,有利于净化环境和减少疾病的发生。这是因为在沼气池发酵处理过程中,
新时代“古老”能源——风能
在自然界,风是一种巨大的能源,它远远超过矿物能源所提供的能量总和,是一种取之不尽、尚未得到大量开发利用的能源。风能是空气在流动过程中所产生的能量,而大气运动的能量来源于太阳辐射。由于地球表面各处受太阳辐射后散热的快慢不同,加之空气中水蒸汽的含量不同,从而引起各处气压的差异,结果高压地区空气便向低气压地区流动,从而形成了风,因此,风能是一种不断再生的没有污染的清洁能源。
当前,世界各国对风能的利用,主要是以风能作动力和发电两种形式,其中以风力发电为主。以风能作动力,就是利用风轮来直接带动各种机械系统的装置,如带动水泵提水等。这种风力发动机的优点是,投资少、工效高、经济耐用。
根据我国风能资源分布情况和当前的技术条件,近期开发利用风能的重点将放在内蒙古、东北、西北、西藏和东南沿海,以及岛屿、高山、风口等风能资源丰富的地区。在年平均风速超过6米/秒的地区,特别是电网很难达到的牧区、海岛和高山边远地区,开发利用风能资源更具有深远意义。
21世纪的理想能源——氢能
在众多的新能源中,氢能将会成为21世纪最理想的能源。这是因为,在燃烧相同重量的煤、汽油和氢气的情况下,氢气产生的能量最多,而且它燃烧的产物是水,没有灰渣和废气,不会污染环境,而氢主要存于水中,燃烧后唯一的产物也是水,可源源不断地产生氢气,永远不会用完。氢的用途很广,适用性强。它不仅能用作燃料,而且金属氢化物具有化学能、热能和机械能相互转换的功能。例如,储氢金属具有吸氢放热和吸热放氢的本领。可将热量储存起来,作为房间内取暖和空调使用。
氢气在一定压力和温度下很容易变成液体,因而将它用铁路罐车、公路拖车或者轮船运输都很方便。液态的氢既可用作汽车、飞机的燃料,也可用作火箭、导弹的燃料。美国飞往月球的“阿波罗”号宇宙飞船和我国发射人造卫星的长征运载火箭,都是用液态氢作燃料的。
另外,使用氢—氢燃料电池还可以把氢能直接转化成电能,使氢能的利用更为方便。目前,这种燃料电池已在字宙飞船和潜水艇上得到使用,效果不错。当然,由于成本较高,一时还难以普遍使用。
本世纪70年代,人们用半导体材料钛酸锶作光电极,以金属铂作暗电极,将它们连在一起,然后放入水里,通过阳光的照射,就在铂电极上释放出氢气,而在钛酸锶电极上释放出氧气,这就是我们通常所说的光电解水制取氢气法。科学家们还发现,一些微生物也能在阳光作用下制取氢。人们利用在光合作用下可以释放氢的微生物。通过氢化酶诱发电子,把水里的氢离子结合起来,生成氢气。
本学科存在的主要问题
一、简单运用传统经验进行具体工程项目的开发工作较多,研究运用技术科学基础不够。
二、在发展新技术方面, 创新概念少, 自主概念少, 往往是跟着外国人提出的一种概念和已经发表的文献,缺乏自己独立自主的见解和正确分析判断, 跟着上马, 以致往往在人家已下马之后,不得不跟着下马。应结合我国实际,做出科学分析,提出自己独立的见解。要做到这一点,需要有深厚的技术科学基础。
三、能源项目规模大, 投资多, 周期长, 全新概念不是很多,需要看准方向,长期坚持,及时总结,调整发展。
重点发展方向的展望
结合我国情况,重点发展方向应当是以下一些技术:
石油天然气工业关键技术
油气地球物理勘探与钻井新技术,海洋石油天然气开发技术,提高石油采收率新技术,在注水开发后期的油田,应用三次采油等方法提高石油采收率。
煤炭高效洁净利用关键技术
我国煤炭开发利用关键是解决生产效率低、不安全和环境严重污染两个方面的问题, 并应逐渐发展两大技术:一是安全、高效开采技术二是高效、洁净利用的洁净煤技术:煤炭安全、高效开采技术煤层气开发技术煤洗选、加工、处理技术洁净煤燃烧技术煤炭气化技术。
电力工业关键技术
超临界、超超临界蒸汽参数发电技术,燃气蒸汽联合循环发电技术,洁净煤发电技术,热电联产及多联供技术,先进压水堆发电技术, 燃料电池发电技术, 全国大区电网互联和灵活的交流输配电技术。
节能技术
中低温余热利用系统和中低温能源利用新技术,热泵技术,建筑节能,新型低温储能(含冰蓄冷及电力调峰) 系统,节能电器,交通运输节能,高能耗工业的节能新工艺流程。
核能释放与利用的科学问题
核废料处理及再利用,提高安全性,新的安全堆型探索快堆与高温气冷堆受控热核聚变堆关键技术。
可再生能源与氢能开拓与利用的科学问题
低价、高效、长寿新型光伏发电技术生物质能转换的化学生物技术光热利用新技术(发电、制冷等) 氢能规模制备、储运、利用技术。
能源环境技术
能源转换利用中有害元素控制与无公害定向转换技术城市废弃物无公害、资源化利用技术回收利用CO2 的能源环境系统探讨燃煤生态工程,煤基制氢及氢能利用系统。
农村能源技术
沼气技术生物质气化、液体燃料、发电技术生物质加工处理技术。
措施及建议
一、能源与环保的立法,价格政策,倾斜政策。
二、对能源科学技术(不是具体生产项目) 给予强大支持,由国家、产业联合支持。科教部门专门支持。
三、对较远见效的方向,如先进概念的发电系统、太阳能、核能要给予重视和布局研究发展工作。
四、培养基础扎实,知识面广,解决问题能力强的能源科学方面青年人才。
五、加大能源科技研究开发的投入:我国能源R&D 经费占国家R&D 总经费的比例比国际上发达国家的相应值小一个数量级。能源R&D 投入过低导致我国科技自主研究开发
参考文献:
《环境与能源科学导论》作者:刘震炎 出版社: 科学出版社第1版
《能源科学导论》作者:黄素逸 出版社:中国电力出版社
《2011-2020年我国能源科学学科发展战略报告》(第四稿) 中国科学院
《能源科学发展战略研究》中国科学院院士 吴承康 徐建中
中文名称:风力发电 英文名称:wind power generation,wind powerwind power generation 其他名称:风电 定义1:将风所蕴含的动能转换成电能的工程技术。 所属学科:电力(一级学科);可再生能源(二级学科) 定义2:以风力作为动力,带动发电机将风能转化为电能。 所属学科:资源科技(一级学科);能源资源学(二级学科) 本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布
风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风很早就被人们利用--主要是通过风车来抽水、磨面等,而现在,人们感兴趣的是如何利用风来发电。
目录
简介
原理多大的风力才可以发电
风力发电的输出
风力发电的节约程度
种类概述
水平轴风力发电机
垂直轴风力发电机
达里厄式风轮
双馈型感应发电机
马格努斯效应风轮
径流双轮效应风轮
中国的风能资源概况
中国自主知识产权产品的介绍
风能市场概况全球风电市场状况
中国风电总体市场
中国风电区域发展状况
风力发电的前景
优缺点优点
缺点
简介
原理 多大的风力才可以发电
风力发电的输出
风力发电的节约程度
种类 概述
水平轴风力发电机
垂直轴风力发电机
达里厄式风轮
双馈型感应发电机
马格努斯效应风轮
径流双轮效应风轮
中国的风能资源 概况
中国自主知识产权产品的介绍
风能市场概况 全球风电市场状况
中国风电总体市场
中国风电区域发展状况
风力发电的前景
优缺点 优点
缺点
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风是一种潜力很大的新能源,十八世纪初,横扫英法两国的一次狂暴大风,吹毁了四百座风力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多条帆船,并有数千人受到伤害,二十五万株大树连根拔起。仅就拔树一事而论,风在数秒钟内就发出了一千万马力(即750万千瓦;一马力等于0.75千瓦)的功率!有人估计过,地球上可用来发电的风力资源约有100亿千瓦,几乎是现在全世界水力发电量的10倍。目前全世界每年燃烧煤所获得的能量,只有风力在一年内所提供能量的三分之一。因此,国内外都很重视利用风力来发电,开发新能源。 利用风力发电的尝试,早在二十世纪初就已经开始了。三十年代,丹麦、瑞典、苏联和美国应用航空工业的旋翼技术,成功地研制了一些小型风力发电装置。这种小型风力发电机,广泛在多风的海岛和偏僻的乡村使用,它所获得的电力成本比小型内燃机的发电成本低得多。不过,当时的发电量较低,大都在5千瓦以下。 目前,据了解,国外已生产出15,40,45,100,225千瓦的风力发电机了。1978年1月,美国在新墨西哥州的克莱顿镇建成的200千瓦风力发电机,其叶片直径为38米,发电量足够60户居民用电。而1978年初夏,在丹麦日德兰半岛西海岸投入运行的风力发电装置,其发电量则达2000千瓦,风车高57米,所发电量的75%送入电网,其余供给附近的一所学校用。 1979年上半年,美国在北卡罗来纳州的蓝岭山,又建成了一座世界上最大的发电用的风车。这个风车有十层楼高,风车钢叶片的直径60米;叶片安装在一个塔型建筑物上,因此风车可自由转动并从任何一个方向获得电力;风力时速在38公里以上时,发电能力也可达2000千瓦。由于这个丘陵地区的平均风力时速只有29公里,因此风车不能全部运动。据估计,即使全年只有一半时间运转,它就能够满足北卡罗来纳州七个县1%到2%的用电需要。
原理
把风的动能转变成机械动能,再把机械能转化为电力动能,这就是风力发电。风力发电的原理,是利用风力带动风车叶片旋转,再透过增速机将旋转的速度提升,来促使发电机发电。依据目前的风车技术,大约是每秒三米的微风速度(微风的程度),便可以开始发电。 风力发电正在世界上形成一股热潮,因为风力发电不需要使用燃料,也不会产生辐射或空气污染。 风力发电所需要的装置,称作风力发电机组。这种风力发电机组,大体上可分风轮(包括尾舵)、发电机和铁塔三部分。(大型风力发电站基本上没有尾舵,一般只有小型(包括家用型)才会拥有尾舵) 风轮是把风的动能转变为机械能的重要部件,它由两只(或更多只)螺旋桨形的叶轮组成。当风吹向浆叶时,桨叶上产生气动力驱动风轮转动。桨叶的材料要求强度高、重量轻,目前多用玻璃钢或其它复合材料(如碳纤维)来制造。(现在还有一些垂直风轮,s型旋转叶片等,其作用也与常规螺旋桨型叶片相同) 由于风轮的转速比较低,而且风力的大小和方向经常变化着,这又使转速不稳定;所以,在带动发电机之前,还必须附加一个把转速提高到发电机额定转速的齿轮变速箱,再加一个调速机构使转速保持稳定,然后再联接到发电机上。为保持风轮始终对准风向以获得最大的功率,还需在风轮的后面装一个类似风向标的尾舵。 铁塔是支承风轮、尾舵和发电机的构架。它一般修建得比较高,为的是获得较大的和较均匀的风力,又要有足够的强度。铁塔高度视地面障碍物对风速影响的情况,以及风轮的直径大小而定,一般在6-20米范围内。 发电机的作用,是把由风轮得到的恒定转速,通过升速传递给发电机构均匀运转,因而把机械能转变为电能。 风力发电在芬兰、丹麦等国家很流行;中国也在西部地区大力提倡。小型风力发电系统效率很高,但它不是只由一个发电机头组成的,而是一个有一定科技含量的小系统:风力发电机+充电器+数字逆变器。风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成。每一部分都很重要,各部分功能为:叶片用来接受风力并通过机头转为电能;尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能;转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能;机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。
多大的风力才可以发电
一般说来,三级风就有利用的价值。但从经济合理的角度出发,风速大于每秒4米才适宜于发电。据测定,一台55千瓦的风力发电机组,当风速为每秒9.5米时,机组的输出功率为55千瓦;当风速每秒8米时,功率为38千瓦;风速每秒6米时,只有16千瓦;而风速每秒5米时,仅为9.5千瓦。可见风力愈大,经济效益也愈大。 在我国,现在已有不少成功的中、小型风力发电装置在运转。 我国的风力资源极为丰富,绝大多数地区的平均风速都在每秒3米以上,特别是东北、西北、西南高原和沿海岛屿,平均风速更大;有的地方,一年三分之一以上的时间都是大风天。在这些地区,发展风力发电是很有前途的。
风力发电的输出
风力发电机因风量不稳定,故其输出的是13~25V变化的交流电,须经充电器整流,再对蓄电瓶充电,使风力发电机产生的电能变成化学能。然后用有保护电路的逆变电源,把电瓶里的化学能转变成交流220V市电,才能保证稳定使用。 通常人们认为,风力发电的功率完全由风力发电机的功率决定,总想选购大一点的风力发电机,而这是不正确的。目前的风力发电机只是给电瓶充电,而由电瓶把电能贮存起来,人们最终使用电功率的大小与电瓶大小有更密切的关系。功率的大小更主要取决于风量的大小,而不仅是机头功率的大小。在内地,小的风力发电机会比大的更合适。因为它更容易被小风量带动而发电,持续不断的小风,会比一时狂风更能供给较大的能量。当无风时人们还可以正常使用风力带来的电能,也就是说一台200W风力发电机也可以通过大电瓶与逆变器的配合使用,获得500W甚至1000W乃至更大的功率输出。
风力发电的节约程度
使用风力发电机,就是源源不断地把风能变成我们家庭使用的标准市电,其节约的程度是明显的,一个家庭一年的用电只需20元电瓶液的代价。而现在的风力发电机比几年前的性能有很大改进,以前只是在少数边远地区使用,风力发电机接一个15W的灯泡直接用电,一明一暗并会经常损坏灯泡。而现在由于技术进步,采用先进的充电器、逆变器,风力发电成为有一定科技含量的小系统,并能在一定条件下代替正常的市电。山区可以借此系统做一个常年不花钱的路灯;高速公路可用它做夜晚的路标灯;山区的孩子可以在日光灯下晚自习;城市小高层楼顶也可用风力电机,这不但节约而且是真正绿色电源。家庭用风力发电机,不但可以防止停电,而且还能增加生活情趣。在旅游景区、边防、学校、部队乃至落后的山区,风力发电机正在成为人们的采购热点。无线电爱好者可用自己的技术在风力发电方面为山区人民服务,使人们看电视及照明用电与城市同步,也能使自己劳动致富。
种类
概述
尽管风力发电机多种多样,但归纳起来可分为两类:①水平轴风力发电机,风轮的旋转轴与风向平行;②垂直轴风力发电机,风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。
水平轴风力发电机
水平轴风力发电机科分为升力型和阻力型两类。升力型风力发电机旋转速度快,阻力型旋转速度慢。对于风力发电,多采用升力型水平轴风力发电机。大多数水平轴风力发电机具有对风装置,能随风向改变而转动。对于小型风力发电机,这种对风装置采用尾舵,而对于大型的风力发电机,则利用风向传感元件以及伺服电机组成的传动机构。 风力机的风轮在塔架前面的称为上风向风力机,风轮在塔架后面的则成为下风向风机。水平轴风力发电机的式样很多,有的具有反转叶片的风轮,有的再一个塔架上安装多个风轮,以便在输出功率一定的条件下减少塔架的成本,还有的水平轴风力发电机在风轮周围产生漩涡,集中气流,增加气流速度。
垂直轴风力发电机
wind turbine
垂直轴风力发电机在风向改变的时候无需对风,在这点上相对于水平轴风力发电机是一大优势,它不仅使结构设计简化,而且也减少了风轮对风时的陀螺力。 利用阻力旋转的垂直轴风力发电机有几种类型,其中有利用平板和被子做成的风轮,这是一种纯阻力装置;S型风车,具有部分升力,但主要还是阻力装置。这些装置有较大的启动力矩,但尖速比低,在风轮尺寸、重量和成本一定的情况下,提供的功率输出低。
达里厄式风轮
是法国G.J.M达里厄于19世纪30年代发明的。在20世纪70年代,加拿大国家科学研究院对此进行了大量的研究,现在是水平轴风力发电机的主要竞争者。达里厄式风轮是一种升力装置,弯曲叶片的剖面是翼型,它的启动力矩低,但尖速比可以很高,对于给定的风轮重量和成本,有较高的功率输出。现在有多种达里厄式风力发电机,如Φ型,Δ型,Y型和H型等。这些风轮可以设计成单叶片,双叶片,三叶片或者多叶片。
双馈型感应发电机
随着电力电子技术的发展,双馈型感应发电机(Double-Fed Induction Generator)在风能发电中的应用越来越广。这种技术不过分依赖于蓄电池的容量,而是从励磁系统入手,对励磁电流加以适当的控制,从而达到输出一个恒频电能的目的。双馈感应发电机在结构上类似于异步发电机,但在励磁上双馈发电机采用交流励磁。我们知道一个脉振磁势可以分解为两个方向相反的旋转磁势,而三相绕组的适当安排可以使其中一个磁势的效果消去,这样一来就得到一个在空间旋转的磁势,这就相当于同步发电机中带有直流励磁的转子。双馈发电机的优势就在于,交流励磁的频率是可调的,这就是说旋转励磁磁动势的频率可调。这样当原动机的转速不定时,适当调节励磁电流的频率,就可以满足输出恒频电能的目的。由于电力电子元器件的容量越来越大,所以双馈发电机组的励磁系统调节能力也越来越强,这使得双馈机的单机容量得以提高。虽然,部分理论还在完善当中,但是双馈反应发电机的广泛应用这一趋势将越来越明显。 风力发电,不合国情国内纷纷上马的风力发电厂大多是形象工程。工信 风力发电原理图
部副部长苗圩近日语出惊人,他认为中国风沙伴存,风电设备受风沙磨损大,上马太多风电项目不合我国国情。苗圩说,国外有风地方没有沙,比如说是海洋风。苗圩说:中国是有风的地方就有沙,风沙对风力发电设备磨损非常厉害。现在风能发电风机应该是20年的寿命,但是如果有风沙的侵蚀寿命还到不了20年。再过5年,寿命肯定要出问题,特别是甘肃那个千万千瓦级的风力发电站典型的形象工程。就此话题,苗圩表示,能源布局的重点,应该是供给端和使用端要做到平衡。而现状是高级能源拉着低级能源运转。苗圩举例说,湖北本来水电是优势,三峡的电应该更多留在湖北用,这是最好的清洁能源。但是现在却把湖北的电运到东部区,湖北再从周边买煤运到湖北,引发一连串的效应,河南就不够用了,就再到山西、山东甚至到新疆去运煤。进行全国大旅行,全国铁路货运一半用来运送煤炭。这是多大的物流成本,多大的浪费。据报道,甘肃酒泉千万千瓦级风电基地于2008年8月全面启动,标志着中国正式步入了打造风电三峡工程阶段。据气象部门最新风能评估结果表明,酒泉风能资源总储量为1.5亿千瓦,可开发量4000万千瓦以上,可利用面积近1万平方公里。
马格努斯效应风轮
马格努斯效应风轮,由自旋的圆柱体组成,当它在气流中工作时,产生的移动力是由于马格努斯效应引起的,其大小与风速成正比。有的垂直轴风轮使用管道或者漩涡发生器塔,通过套管或者扩压器使水平气流变成垂直气流,以增加速度,偶写还利用太阳能或者燃烧某种燃料,是水平气流变成垂直方向的气流。
径流双轮效应风轮
径流双轮效应或叫双轮效应是一种新型风能转化方式。 首先它是一种双轮结构,相对于水平轴流式风机,它是径流式的,同已有的立轴式风机一样都是沿长轴布设桨叶的,直接利用风的推力旋转工作的,单轮立轴风轮因轴两侧桨叶同时接受风力而扭矩相反,相互抵消,输出力矩不大。设计为双轮结构并靠近安装,同步运转,就将原来的立轴力矩输出对桨叶流体力学形状的依赖进而改变为双轮间的利用转动产生涡流力的利用,两轮相互借力,相互推动;而对吹向两轮间的逆向风流可以互相遮挡,进而又依次轮流将其分拨于两轮的外侧,使两轮外侧获得有叠加的风流,因此使双轮的外缘线速度可以高于风速,双轮结构的这种互相助力,主动利用风力的特点产生了“双轮效应”。 相比有些单轮式结构风机中采用外加的遮挡法、活动式变桨矩等被动式减少叶轮回转复位阻力的设计,体现了积极利用风力的特点。因此这一发明的不仅具有实用作用,促进风力利用的研究和发展,而且具有新的流体力学方面的意义。它开辟了风能发展的新空间,是一项带有基础性质的发明,这种双轮风机具有的设计简捷,易于制造加工,转数较低,重心下降,安全性好,运行成本低,维护容易,无噪音污染等明显特点,可以广泛普及推广,适应中国节能减排需求,大有市场前景。
中国的风能资源
概况
我国风能资源丰富,可开发利用的风能储量约10亿kW,其中,陆地上风能储量约2.53亿kW(陆地上离地10m高度资料计算),海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW,共计10亿kW。而2003年底全国电力装机约5.67亿kW。 风是没有公害的能源之一。而且它取之不尽,用之不竭。对于缺水、缺燃料和交通不便的沿海岛屿、草原牧区、山区和高原地带,因地制宜地利用风力发电,非常适合,大有可为。
中国自主知识产权产品的介绍
二十世纪九十年代,我国的独立电源系统主要采用水平轴风力发电机和太阳能光伏系统来供应电力,主要应用于通信基站、边防哨所、海岛部队等特殊场合,主要是面向部队的一套后勤保障系统。 经过一定时间的应用后,发现诸多问题。如台风期间的设备损坏严重;噪音大,影响人员正常休息;对通信设备的干扰,使得某些设备无法正常运转。这些问题的各种风力发电设备(5张)发生使得部队正常通讯受到了影响。 2001年,为了解决这些问题,召集相关单位展开讨论,作为部队通信产品配套厂家的上海模斯电子设备有限公司也受到了邀请。会后,经过一定时间的调研和研究,MUCE公司提出承担此项科研攻关的重任,得到了部队领导的同意,并下达指示,必须尽快拿出技术方案并作出样机。 在西军电、西交大、上复旦、上同济等高校一批专家的配合下,上海模斯电子设备有限公司成功研制出了世界上第一台新型(H型)垂直轴风力发电机,并装机试验成功,获得了基础数据和实际经验。(这也成为了全球首台新型垂直轴风力发电机诞生日)在后续的一年里,MUCE对产品进行无数次改进和测试,2002年底产品通过了各项测试,并达到了各项设计要求。 2002年底至今,MUCE先后在部队安装了60多套垂直轴风力发电机和风光互补系统。 由深圳诚远公司生产的风光互补路灯供电系统是综合利用太阳能和风能的一种新兴的道路照明系统。单独的太阳能或风能供暖系统,由于受时间和地域的约束,很难全天候利用太阳能和风能资源。而太阳能与风能在时间上和地域上都有很强的互补性,白天光照强时风小,夜间光照弱时,风能由于地表温差变化大而增强,太阳能和风能在时间上的互补性是风光互补路灯供电系统在资源利用上的最佳匹配。该系统节能环保、可再生、取之不尽、用之不竭,必将成为今后替代其它道路照明系统成为主流。系统工作时,太阳能集热器收集太阳辐射能量发电(白天),通过专用线路传入电力控制系统,蓄存、派发。风力发电机全天候使用风能,将风能转化成电能,再通过控制器整流,给蓄电池组充电。 上海麟风风能科技有限公司是一家将会改变行业结构和产业格局的创新型风能科技公司,从2005年起开始进入上海,对垂直轴风力发电机包括从空气动力学,到材料、结构、发电机等多方面进行系统研发,现已在垂直轴风力发电机这一世界级难题的项目中取得突破。2007年12月28日迁入上海市金山工业区进行规模化生产。 上海麟风200瓦、300瓦、500瓦、1000瓦、3000瓦和10千瓦的产品已经开始规模化销售,超小型10瓦机型已完成样机制作并通过风洞实验,进入规模化销售阶段,同时开始已经开始设计、制造可变“攻角”50千瓦风机,并着手500千瓦和1000千瓦产品机构设计。
风能市场概况
全球风电市场状况
风能作为一种清洁的可再生能源,越来越受到世界各国的重视。其蕴量巨大,全球的风能约为2.74×109MW,其中可利用的风能为2×107MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。中国风能储量很大、分布面广,仅陆地上的风能储量就有约2.53亿千瓦。 随着全球经济的发展,风能市场也迅速发展起来。自2004年以来,全球风力发电能力翻了一番,2006年至2007年间,全球风能发电装机容量扩大27%。2007年已有9万兆瓦,这一数字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20-25年内,世界风能市场每年将递增25%。随着技术进步和环保事业的发展,风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。
中国风电总体市场
“十五”期间,中国的并网风电得到迅速发展。2006年,中国风电累计装机容量已经达到260万千瓦,成为继欧洲、美国和印度之后发展风力发电的主要市场之一。2007年我国风电产业规模延续暴发式增长态势,截至2007年底全国累计装机约600万千瓦。2008年8月,中国风电装机总量已经达到700万千瓦,占中国发电总装机容量的1%,位居世界第五,这也意味着中国已进入可再生能源大国行列。 2008年以来,国内风电建设的热潮达到了白热化的程度。2009年,中国(不含台湾地区)新增风电机组10129台,容量13803.2MW,同比增长124%;累计安装风电机组21581台,容量25805.3MW。2009年,台湾地区新增风电机组37台,容量77.9MW;累计安装风电机组227台,容量436.05MW。
中国风电区域发展状况
从各地区发展来看,截止到2009年12月31日,中国风电累计装机超过1000MW的省份超过9个,其中超过2000MW的省份4个,分别为内蒙古(9196.2MW)、河北(2788.1MW)、辽宁(2425.3MW)和吉林(2063.9MW)。内蒙古2009年当年新增装机5545.2MW,累计装机9196.2MW,实现150%的大幅度增长。 省(自治区、直辖市)和地区 2008年累计 2009新增 2009年累计
内蒙古 3650.99 5545.17 9196.16
河北 1107.7 1680.4 2788.1
辽宁 1224.26 1201.05 2425.31
吉林 1066.46 997.4 2063.86
黑龙江 836.3 823.45 1659.75
山东 562.25 656.85 1219.1
甘肃 639.95 548 1187.95
江苏 645.25 451.5 1096.75
新疆 576.81 443.25 1002.56
宁夏 393.2 289 682.2
广东 366.89 202.45 569.34
福建 283.75 283.5 567.25
山西 127.5 193 320.5
浙江 190.63 43.54 234.17
海南 58.2 138 196.2
北京 64.5 88 152.5
上海 39.4 102.5 141.9
云南 78.75 42 120.75
江西 42 42 84
河南 48.75
48.75
湖北 13.6 12.75 26.35
重庆
13.6 13.6
湖南 1.65 3.3 4.95
广西
2.5 2.5
香港 0.8
0.8
小 计 12019.6 13803.2 25805.3
台湾地区 358.15 77.9 436.05
总 计 12377.75 13881.1 26341.35
资料来源:中国风能专业委员会 2010年统计
风力发电的前景
中国新能源战略开始把大力发展风力发电设为重点。按照国家规划,未来15年,全国风力发电装机容量将达到2000万至3000万千瓦。以每千瓦装机容量设备投资7000元计算,根据《风能世界》杂志发布,未来风电设备市场将高达1400亿元至2100亿元。 中国风力等新能源发电行业的发展前景十分广阔,预计未来很长一段时间都将保持高速发展,同时盈利能力也将随着技术的逐渐成熟稳步提升。2009年该行业的利润总额将保持高速增长,经过2009年的高速增长,预计2010、2011年增速会稍有回落,但增长速度也将达到60%以上。 风电发展到目前阶段,其性价比正在形成与煤电、水电的竞争优势。风电的优势在于:能力每增加一倍,成本就下降15%,近几年世界风电增长一直保持在30%以上。随着中国风电装机的国产化和发电的规模化,风电成本可望再降。因此风电开始成为越来越多投资者的逐金之地。
优缺点
优点
1、清洁,环境效益好; 2、可再生,永不枯竭; 3、基建周期短; 4、装机规模灵活。
缺点
1、噪声,视觉污染; 2、占用大片土地; 3、不稳定,不可控; 4、目前成本仍然很高。