067.前沿科技中的新能源技術

本期公基輕松學的主題是：前沿科技中的新能源技術。

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能源是可以直接或經轉換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源。能源是人類活動的物質基礎。

—、能源分類

1、一次能源和二次能源

一次能源：即天然能源，指在自然界中現成存在的能源。

包含種類：煤炭、石油、天然氣、水能等(煤炭、石油和天然氣三種能源是一次能源的核心，它們成為全球能源的基礎)。

二次能源：指由一次能源直接或間接轉換成的其他種類和形式的能量資源。

包含種類：電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、沼氣等。

2、常規能源和新型能源

常規能源：指利用技術上成熟，使用比較普遍的能源。

包含種類：煤炭、石油、天然氣等。

新型能源：指新近利用或正在著手開發的能源。

包含種類：太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物能、氫能以及用于核能發電的核燃料等。

3、可再生能源和非再生能源(對一次能源的進一步分類)

可再生能源：指可以不斷得到補充或能在較短周期內再產生的能源。

包含種類：風能、水能、海洋能、潮汐能、太陽能和生物質能等。

非再生能源：指在自然界中經過億萬年形成，短期內無法恢復且隨著大規模開發利用，儲量越來越少，總有一天會枯竭的能源。

包含種類：煤、石油和天然氣等。

二、新能源種類

1、太陽能：

性質：是一次能源、可再生能源。

太陽能的概念：

太陽能是由太陽內部氫原子發生氫氦聚變釋放出巨大核能而產生的，來自太陽的輻射能量，主要表現為常說的太陽光線。在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。

廣義的太陽能所包括的范圍非常大：

①地球上的風能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質能都來源于太陽。

②地球上的化石燃料(如煤、石油、天然氣等)從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能。

狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學的直接轉換：

①光熱轉換，是指通過反射、吸收或其他方式把太陽輻射能集中起來，轉換成足夠高溫度的過程，以有效地滿足不同負載的要求。

②光電轉換過程的原理是光子將能量傳遞給電子使其運動從而形成電流。

③光化學轉換，就是因吸收光輻射導致化學反應而轉換為化學能的過程，其基本形式有植物的光合作用和利用物質化學變化貯存太陽能的光化反應。

2、核能：

性質：非再生能源、一次能源。

核能的概念：

核能(或稱原子能)是通過核反應從原子核釋放的能量，開發核能的途徑有兩條：

①輕元素的聚變(輕核聚變),如氘、氚、鋰等。

②重元素的裂變(重核裂變)，如鈾的裂變——人們所熟悉的原子彈、核電站、核反應堆等都利用了核裂變的原理。

核聚變要比核裂變釋放出更多的能量，只是實現核聚變的條件要求較高，即氫核要處于6000攝氏度以上的高溫才能使相當的核具有動能實現聚合反應。

3、生物質能：

性質：可再生能源(唯一一種可再生的碳源)。

生物質能的概念：

生物質能是太陽能以化學能形式貯存在生物質中的能量形式，即以生物質為載體的能量。它直接或間接地來源于綠色植物的光合作用，可轉化為常規的固態、液態和氣態燃料。

4、化石能源：

性質：一次能源。

化石能源的概念：

化石能源是一種碳氫化合物或其衍生物，由古代生物的化石沉積而來，是目前全球消耗的最主要能源。

化石能源所包含的天然資源有煤炭、石油和天然氣。

5、風能：

風能利用形式主要有風力提水、風力助航和風力發電三種，其中風力發電是當今社會風能利用的主要形式。

6、地熱能：

是地球內部的放射性元素不斷進行熱核反應，產生的巨大熱能通過大地的熱傳導、火山噴發、地震等途徑向地表散發，產生了地熱能。地熱能是可再生資源。地熱能集中分布在構造板塊邊緣一帶，該區域也是火山和地震多發區。

7、海洋能：

海洋能主要包括溫度差能(能量最穩定、密度最高)、鹽度梯度能、海流能、潮汐能、波浪能等，主要用于發電，蘊藏量巨大，可以再生不絕，但是利用率低。

注：因月球引力的變化引起潮汐現象，潮汐導致海水平面周期性地升降，因海水漲落及潮水流動所產生的能量稱為潮汐能。海洋能開發中，已具有商業開發價值的是潮汐發電和波浪發電。

8、氫能：

氫能是氫氣通過和氧氣的化學反應所產生的能量。優點：燃燒熱值高，燃燒產氫能物是水，是世界上最干凈的能源;資源豐富，可以由水制取。主要用于宇航推進、超亞音速飛機、車船動力、燃料電池。

三、我國能源資源特點

1、能源資源總量比較豐富

①我國擁有較為豐富的化石能源資源：煤炭占主導地位;已探明的石油、天然氣資源儲量相對不足;油頁巖、煤層氣等非常規化石能源儲量潛力較大。

②我國擁有較為豐富的可再生能源資源。

2、我國人口眾多，人均能源資源擁有量在世界上處于較低水平

①煤炭和水力資源人均擁有量相當于世界平均水平的50%。

②石油、天然氣人均資源量僅為世界平均水平的1/15左右。

③耕地資源不足世界人均水平的30%,制約了生物質能的開發。

3、我國能源資源分布廣泛但不均衡

①煤炭資源主要賦存在華北、西北地區。

②水力資源主要分布在西南地區。

③石油、天然氣資源主要賦存在東、中、西部地區和海域。

4、資源賦存與能源消費地域存在明顯差別

我國主要的能源消費地區集中在東南沿海經濟發達地區——大規模、長距離的北煤南運、北油南運、西氣東輸、西電東送，是我國能源流向的顯著特征和能源運輸的基本格局。

5、開源節流以實現可持續發展

為了實現能源的可持續發展，我國一方面必須“開源”，即開發核電、風電等新能源和可再生能源，另一方面要“節流”，即調整能源結構，大力實施節能減排。

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