能源與環(huán)境概論 教學(xué)課件 ppt 作者 李潤東 可欣 主編第四章 可再生能源與環(huán)境保護1

1、1,第四章 可再生能源與環(huán)境保護,2,主要內(nèi)容：,4.3 生物質(zhì)能4.4 風(fēng)能,3,本次課主要內(nèi)容,4.3 生物質(zhì)能什么是生物質(zhì)能？生物質(zhì)能的利用方式有哪些？生物質(zhì)發(fā)電的基本原理是什么？4.4 風(fēng)能講述風(fēng)能的基本含義；風(fēng)能資源；風(fēng)力發(fā)電的基本原理；,4,4.3 生物質(zhì)能一、概述生物質(zhì)——通過光合作用而直接或間接形成的各種有機體，包括所有的動物、植物和微生物等等。含量巨大：每年植物光合作用固定的碳所含能量是世界能耗的

2、10倍。,城市垃圾：100億噸/年 有機廢水：4500億噸/年動物糞便：100億噸/年 農(nóng)林廢棄物 水生植物 能源植物,5,生物質(zhì)的物質(zhì)組成,纖維素，半纖維素，木質(zhì)素，水分，揮發(fā)分，灰分，類脂物，蛋白質(zhì)，單糖、淀粉，等等,6,能源植物—— 以提供能源為目的的植物,糖類能源植物：可直接發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。如甘蔗、甜高梁、甜菜等。 淀粉類能源植物：經(jīng)水解后發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇。如玉米。薯類作物等。 纖維素類能源植物：經(jīng)

3、水解后發(fā)酵生產(chǎn)燃料乙醇；也可轉(zhuǎn)化為氣體、液體和固體燃料。如速生林木、芒草等。 油料類能源植物：提取油脂后生產(chǎn)生物柴油。如油菜、花生等油料作物。 烴類能源植物：提取含烴汁液，產(chǎn)生接近石油成分的燃料。,7,8,生物質(zhì)能（biomass energy ）——就是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式，即以生物質(zhì)為載體的能量。是唯一一種可再生的碳源。是太陽能的一種表現(xiàn)形式。,6CO2+12H2O C6H

4、12O6 +6H2O +6O2,carbon dioxide+water?glucose(ENERGY)+oxygen,,Chlorophyll,hν,,綠色植物是太陽能最好的轉(zhuǎn)換器,生物質(zhì)能源、資源的特點,揮發(fā)組分高，易燃，燃燒相對充分； 生物質(zhì)的大部分揮發(fā)組分可在400?C左右釋放出，而煤在800?C 才釋放出30％左右的揮發(fā)組分；燃燒過程污染相對低 生物質(zhì)灰分含量低于煤，氮、硫含量通常低于

5、煤；容易氣化儲量大、分布廣泛、易于獲得 地球上每年生物質(zhì)能總量約 1400-1800億噸(干重），相當(dāng)于目前每年總能耗的十倍屬于可再生能源生物質(zhì)能量密度低，燃料熱值低,9,10,,,11,,,12,,,13,生物質(zhì)來源,未來生物質(zhì),四類生物質(zhì)來源,,,木制品制造：包括造紙廠、鋸木廠和家具生產(chǎn)廠城市廢物：包括樹枝修剪、建筑用廢木、廢棄的木 制品和包裝農(nóng)作物廢物：果樹

6、修剪、食品加工森林：精選裁掉的樹枝、樹苗等,短期生長的木本和草本作物，可以5～10年豐收一次最有前途硬木樹,年產(chǎn)農(nóng)業(yè)作物剩余物近5億噸木材殘余物1620萬米3,,中國生物質(zhì),14,二、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù),,直接燃燒,微生物轉(zhuǎn)化,熱化學(xué)轉(zhuǎn)化,,沼氣發(fā)酵,發(fā)酵制酒精,,固化成型,熱裂解液化,氣化,15,（1）直接燃燒（2）生物轉(zhuǎn)換技術(shù)（3）化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)催化轉(zhuǎn)化、氣化法、熱分解法和溶劑提取法,二、生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換技術(shù),16,生

7、物質(zhì)燃燒可能涉及的過程,生物質(zhì)直接燃燒,生物質(zhì)中水的蒸發(fā)過程；即使經(jīng)過數(shù)年干燥的木材,其細胞結(jié)構(gòu)中仍含有15 %～20 %的水; (2) 揮發(fā)分（低分子量物質(zhì)）的釋放、燃燒 ；(3) 纖維素與半纖維素等受熱分解、氣化、燃燒；(4) 過渡階段：木質(zhì)素高溫炭化、著火。(5) 固定碳的燃燒：在完全燃燒條件下，能量完全釋放，生物質(zhì)完全轉(zhuǎn)變?yōu)榛覡a。,17,生物質(zhì)能直接燃燒技術(shù),城市固體廢棄物的燃燒垃圾燃燒供暖、發(fā)電歐洲國家垃圾發(fā)電

8、的裝機容量占世界總量的一半,18,生物質(zhì)能直接燃燒技術(shù),城市固體廢棄物燃燒發(fā)電的現(xiàn)狀迫于公眾的壓力，得不到發(fā)展環(huán)保組織鼓勵循環(huán)利用減少污染優(yōu)于垃圾直接填埋方式,蘇州市生活垃圾焚燒發(fā)電,日本東京垃圾焚燒發(fā)電,19,1、微生物轉(zhuǎn)化,1）沼氣,原料：農(nóng)業(yè)廢棄物，秸稈，雜草，樹葉等， 家畜糞便 農(nóng)、工業(yè)的廢水廢物，如酒糟，糖渣等,沼氣發(fā)酵的原理： 沼氣發(fā)酵是指有機物在厭氧條件下，被沼氣微生物分解代

9、謝，最后形成以甲烷和二氧化碳為主的混合氣體，是一個生物化學(xué)過程。,20,主要成分：甲烷50-70%, CO230-40%，少量H2，N2，CO，H2S和NH3廣泛分布于大自然中：沼澤、積水糞坑、池塘、江河底部氣泡,沼氣必要條件,優(yōu)良的沼氣細菌嚴(yán)格厭氧條件充足發(fā)酵原料適宜的發(fā)酵溫度合適的料液濃度中性適度的pH值,沼氣成分,21,各種原料的比較：農(nóng)業(yè)廢物沼氣發(fā)酵時的分解率一般只有50％左右。秸稈由木質(zhì)素、纖維素、半纖維素、果

10、膠和蠟質(zhì)等化合物組成。進行沼氣發(fā)酵秸稈難于消化，其中木質(zhì)素不能被分解，纖維索分解也慢?？扇苄栽暇洼^容易消化 沼氣發(fā)酵時廢水中可溶性有機質(zhì)往往可去除90％以上。秸稈表面有蠟質(zhì)，不容易被微生物破壞，所以要預(yù)先處理 動物糞便是富氮性原料。其C／N＜25／1。糞便類原料顆粒較細，合有較多低分子化合物，分解產(chǎn)氣速度快，不需預(yù)處理。,22,厭氧發(fā)酵產(chǎn)氣影響因素,A）原料：人畜糞便、稻草、麥草、玉米秸稈、青雜草比較快：秸稈原料木質(zhì)素含量

11、高，C/N比高，分解速度慢，糞便類原料C/N比低，分解快。B）溫度：8-65?C都可以產(chǎn)氣，溫度越高，速度越快。,C）酸堿度：最適宜pH范圍6.8-7.58發(fā)酵受到抑制，甚至停止產(chǎn)氣。,D）壓力：雙重影響，可以影響成分和總產(chǎn)氣量 CO2可溶于水，而甲烷不能，所以壓力增加， CO2含量減少，相當(dāng)于甲烷含量增加了。,23,E) 接種物,,常溫發(fā)酵,下水道污泥,中溫發(fā)酵,常溫接種物培養(yǎng)馴化如：酒糟和豬糞,高溫發(fā)酵,中溫接種物培養(yǎng)馴

12、化如：酒糟和豬糞,,,,F)攪拌：適當(dāng)攪拌可以增加產(chǎn)氣量15%-35%,G)添加劑和抑制劑：纖維素酶，尿素，碳酸鈣； 農(nóng)藥，金屬離子等,24,以厭氧消化制沼氣為基礎(chǔ)的生態(tài)農(nóng)業(yè)模式,西北農(nóng)業(yè)五配套,北方四位一體,25,1、酒精的性質(zhì)化學(xué)分子式：C2H5OH無色透明，易揮發(fā)燃燒，無污染。有醇香。2、微生物發(fā)酵制取酒精工業(yè)合成酒精在飲料，醫(yī)藥和食品方面難以取代發(fā)酵酒精。,生物質(zhì)

13、發(fā)酵制酒精,26,3、按照原料不同，可以分為：,淀粉質(zhì)原料發(fā)酵：甘薯，木薯，玉米，馬鈴薯， 大麥、大米，高梁等,糖蜜原料發(fā)酵：糖廠廢蜜，甘蔗蜜，甜菜糖蜜， 甜高粱等,纖維素水解制酒精：木屑水解,4、原理,27,三種：熱干餾（炭、燃氣）熱裂解氣化（可燃氣） 不足供氧情況下，“燜”出煤氣(CO)熱裂解液化 中溫閃速

14、熱裂解，“生物油”,生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化,28,干燥階段：120-150度以下,預(yù)炭化階段：150-275度以下，半纖維素等不穩(wěn)定成分分解為 二氧化碳，一氧化碳，少量醋酸液等物質(zhì)。,炭化階段：275-450度以下，甲烷，乙烯等可燃氣體，醋酸， 甲醇和木焦油等，放出大量熱量。,煅燒階段：450-500度，排除殘留揮發(fā)份。,在釜內(nèi)隔絕空氣加熱，得到液體木醋酸，木煤氣和炭,木材干餾過程,木質(zhì)素：310-4

15、20℃分解最快纖維素：300-375 ℃半纖維素：225-325 ℃,29,生物質(zhì)熱化學(xué)轉(zhuǎn)化,生物質(zhì)熱裂解氣化原理：在一定熱力學(xué)條件下，在只提供有限氧的情況下，生物質(zhì)不完全燃燒，生成一氧化碳、氫氣和低分子烴氣體等可燃氣的過程。工藝過程：進料—氣化反應(yīng)器—凈化系統(tǒng)—后處理系統(tǒng),30,生物質(zhì)氣化—— 將生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CH4、CO、H2等可燃氣體,基本原理是在不完全燃燒條件下，將生物質(zhì)原料加熱，使較高分子的有機碳氫化合物裂解成較低分

16、子量的高品位可燃氣體。 根據(jù)氣化機理可分為熱解氣化和反應(yīng)性氣化, 其中后者又可根據(jù)氣化劑的不同分為空氣氣化、水蒸氣氣化、氧氣氣化、氫氣氣化及其這些氣體的混合物的氣化。 根據(jù)采用的氣化反應(yīng)器的不同又可分為固定床氣化、流化床氣化和氣流床氣化,31,1.氣化技術(shù)原理：,CO,CO2,H2,CH4,焦油,少量烴類。,,,燃燒準(zhǔn)備區(qū),氣化區(qū),生物質(zhì)氣化技術(shù),32,氣化劑,工況條件,,產(chǎn)物,耗用最低的熱量,將原料物質(zhì)的化學(xué)能最大限

17、度地轉(zhuǎn)化為氣體燃料的化學(xué)能.,,33,在氣化過程中使用不同的氣化劑, 可以得到三種不同質(zhì)量的氣化產(chǎn)品氣， 低熱值(Low CV)：4～6MJ/Nm3 使用空氣 中熱值(Medium CV)12～18MJ/Nm3使用氧氣或水蒸汽 高熱值(High CV ) 40MJ/Nm3 使用氫氣,34,生物質(zhì)的空氣氣化,氣化反應(yīng)過程原理圖,干燥區(qū) （100 ～250 ºC）水分蒸發(fā) 熱解區(qū) （250 ºC以上）

18、生成固體焦炭、氣體揮發(fā)分、焦油、木醋酸和熱解水等 氧化區(qū) （1000 ºC以上）高溫?zé)峤鈿怏w產(chǎn)物和焦炭與氧氣發(fā)生燃燒反應(yīng) 還原區(qū) （700～900 ºC）氧化區(qū)所生成的高溫氣體與高溫炭層發(fā)生非均相的還原反應(yīng)，生成含有CO、H2、CH4、CmHn、CO2等。,35,生物質(zhì)氣化的基本熱化學(xué)反應(yīng),C + O2 → CO2 ＋408.86 KJ/mol   

19、 C + 1/2 O2 → CO ＋123 .45 KJ/molCO + O2 → 1/2CO2 ＋286 KJ/molCO2 + C → 2CO －162 KJ/molC + H2O → CO + H2 -118kJ/mol C + 2H2O → CO2 + 2H2 -76kJ/mol C + 2H2 → CH4 + 75 kJ/mol,36,生物質(zhì)氣化過程中焦油的生成,當(dāng)生物質(zhì)被加熱到

20、250 ºC以上時，纖維素、木質(zhì)素、半纖維素等成分發(fā)生熱分解，生成焦炭、木醋酸、焦油、氣體等。焦油的成分十分復(fù)雜，大部分是苯的衍生物。溫度為500 ºC時焦油的產(chǎn)量最高，隨著溫度的升高和停留時間的增加，焦油的含量會明顯地減少。在600 ºC以上時，焦油以氣體的形式存在于熱解氣中，在低溫下則以液體的狀態(tài)存在。焦油難以完全燃燒，容易產(chǎn)生碳黑等顆粒，對燃氣利用設(shè)備等損害嚴(yán)重,37,生物質(zhì)燃氣的凈化,濕式凈

21、化器結(jié)構(gòu)原理圖,干式凈化利用旋風(fēng)除塵器和擴散除塵器進行兩級凈化，而后再利用冷凝器將氣體冷卻；降溫困難，高溫氣態(tài)焦油難以去除，因此焦油含量較高。濕式凈化方式濕式凈化效果較好，但設(shè)備復(fù)雜，運行費用高,38,生物質(zhì)的熱解原理,—— 生物質(zhì)在基本無氧的環(huán)境中受熱分解，生成固體炭、液體燃料和氣體的過程,干燥階段在150ºC左右，蒸出物料中的水分。預(yù)熱解階段在150－300ºC左右，物料化學(xué)組成開始發(fā)生變化，不穩(wěn)定

22、成分（如半纖維素）分解成CO2、CO和少量醋酸等物質(zhì)。固體分解階段在300－600ºC左右，生成醋酸、木焦油和甲醇等液體和CO2、CO、CH4、H2等氣體物質(zhì)。此階段放熱。,39,原理,生物質(zhì),慢速熱裂解,快速熱裂解液化,碳化熱裂解,常規(guī)熱裂解,溫度一般低于400℃,溫度一般低于600℃,液體生物油,,升溫速率100 ℃/s，產(chǎn)物停留時間t=0.5-1s,450 ℃ -650 ℃,快速熱裂解氣化,,700℃ -1000℃,

23、高升溫速率,原料的80%轉(zhuǎn)化為氣體,,,,生物質(zhì)高溫?zé)崃呀饧夹g(shù),40,生物質(zhì)快速熱裂解液化：原理：生物質(zhì)快速熱解液化是在傳統(tǒng)裂解基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種技術(shù)，相對與傳統(tǒng)裂解，它采用超高加熱速率（102-104K/s），超短產(chǎn)物停留時間及適中的裂解溫度，使生物質(zhì)中的有機高聚物分子在隔絕空氣的條件下迅速斷裂為短鏈分子，使焦炭和產(chǎn)物氣降到最低限度，從而最大限度獲得液體產(chǎn)品。生物油：這種液體產(chǎn)品被稱為生物質(zhì)油(bio-oil)，為棕黑色黏性液體

24、，熱值達20 MJ/kg左右，可直接作為燃料使用，也可經(jīng)精制成為化石燃料的替代物。,生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù),41,生物油的特性：高密度（約1200Kg/m3）；酸性（pH值為2.8～3.8）；高水分含量（15%～30%）；較低的發(fā)熱量（14～20MJ/Kg）。,生物質(zhì)熱裂解液化技術(shù),42,影響因素,1）溫度,350-500℃是生物質(zhì)熱裂解液化最有意義的溫度段，碳產(chǎn)量隨溫度升高而減少液體產(chǎn)量在該范圍達到最大。溫度進一步升高，液體分

25、子被分解成更小的氣體分子。發(fā)生生物油二次反應(yīng)。,2）升溫速率和滯留期,常規(guī)熱裂解溫度較低，升溫速率較低，滯留期在數(shù)分鐘，快速（閃速）熱裂解滯留期很短，幾秒，甚至幾百毫秒。,如果主要產(chǎn)物目標(biāo)是氣體和液體，則采用高升溫速率的快速熱裂解和閃速熱裂解。,達到高的升溫速率三條件：,高的操作溫度,短的滯留期,細小的顆粒,43,3）生物質(zhì)顆粒大小,生物質(zhì)顆粒的傳熱傳質(zhì)決定了生物質(zhì)熱裂解過程。,顆粒的大小是影響熱裂解速率的決定性因素,粒徑小于1mm

26、，動力學(xué)速率控制熱裂解過程,粒徑大于1mm，熱裂解過程受動力學(xué)和傳熱傳質(zhì)現(xiàn)象共同控制,,,,,,,,,,,,,,,,,,44,1壓縮成型的意義,單位容積的熱值和密度增加，一般的農(nóng)林廢棄物壓縮后，密度可達1.2-1.4t/m3，熱值達到16744kJ/kg，體積縮小6-8倍。熱性能優(yōu)于木材，相當(dāng)于中值煙煤。,生物質(zhì)壓縮成型,45,2主要工藝方法,,加粘結(jié)劑成型,加熱壓縮,黃泥，蘑菇渣，廢蜜渣，硅酸鈉,成本增加，熱值降低,纖維軟化粘結(jié)成型，

27、110度左右,對干濕度要求高，摩擦生熱，產(chǎn)物熱值高,預(yù)處理發(fā)酵,纖維軟化,46,1）部分有機質(zhì)軟化為粘結(jié)劑,2）外表面形成光滑碳化層，不至于粘結(jié)在模具內(nèi),1）破壞原有物相結(jié)構(gòu)，組成新物相,2）提高成型強度和剛度,3）提供成型動力,提供加熱的目的,提供壓力的目的,47,壓縮成型材料的應(yīng)用,,顆粒飼料,煤的替代燃料,48,,,49,,,50,,,51,,,52,英國在建生物質(zhì)發(fā)電廠,高85米，以棕櫚殼為原料。供十萬多戶家庭熱量和能源使用。,

28、53,生物質(zhì)塑料,生物質(zhì)塑料利用玉米粉、土豆粉、木薯粉，甚至橘皮等生物淀粉類農(nóng)業(yè)產(chǎn)品與聚乙烯、聚丙烯、偶連劑、添加劑等化工基產(chǎn)品混合，通過電子、化工、生物工程和機械加工等多學(xué)科交叉工藝生產(chǎn)的生物質(zhì)塑料合成樹脂。其生物質(zhì)含量可達到30%—70%，具有化工塑料樹脂的全部功能，可制造成薄膜類、發(fā)泡填充類和硬片等上百種生物質(zhì)塑料環(huán)保制品，這些生物質(zhì)塑料制品還可以通過環(huán)境微生物的作用降解。,54,生物質(zhì)塑料,”生物自毀塑料“ 美國密茨根

29、大學(xué)生物學(xué)家提出了“種植”可分解塑料的設(shè)想，他們用土豆和玉米為原料，植入塑料的遺傳基因，使它們能在人工控制下生長出不含有害成分的生物塑料。 荷蘭科學(xué)家發(fā)明一種塑料，植入體內(nèi)大約兩年便自行分解，變成二氧化碳和水。還有一種線狀生物自毀塑料，可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的醫(yī)用外科手術(shù)線縫合傷口。這種塑料手術(shù)線，可被身體逐漸吸收，免除拆線之苦惱。此外，用生物自毀塑料制成的藥用膠囊，在體內(nèi)會慢慢溶解，并且可控制藥物進入血管的速度。,55,2008年三星手機

30、E200 ECO是完全基于環(huán)保技術(shù)的要素而設(shè)計的，利用生物塑料作為材料制造，該生物塑料35%的原材料由非石油加工的天然材質(zhì)構(gòu)成，因而減少了工廠在制作過程中燃料的消耗和碳排放量。此次采用的這種材料取自玉米等谷物，具有水溶性，同時又不含有如鉛、汞和鎘等重金屬元素，更容易在自然環(huán)境中分解，不會造成污染。,生物質(zhì)塑料,56,57,典型農(nóng)業(yè)生態(tài)能源系統(tǒng)工程,58,4.4 風(fēng)能風(fēng)能就是空氣運動的動能，是指風(fēng)所負載的能量。風(fēng)能的大小決定于風(fēng)速和空

31、氣的密度。由于風(fēng)壓與風(fēng)速的二次方成正比，風(fēng)能與風(fēng)速三次方成正比，因此，風(fēng)速越大，能量越高。,59,什么是風(fēng)？,地球上任何地方都在吸收太陽的熱量，但是由于地面每個部位受熱的不均勻性，空氣的冷暖程度就不一樣，于是，暖空氣膨脹變輕后上升；冷空氣冷卻變重后下降，這樣冷暖空氣便產(chǎn)生流動，形成了風(fēng)。而且由于地球自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)的力量及地形之不同也更加強風(fēng)力和風(fēng)向之變化多端。 其成因緣于地球自轉(zhuǎn)及太陽熱輻射不均引起的空氣循環(huán)流動。,60,地球上風(fēng)的運動方

32、向,61,風(fēng)力等級表,注：本表所列風(fēng)速是指平地上離地10米處的風(fēng)速值,62,風(fēng)能特點,,四大優(yōu)點：1)蘊量巨大；2)可以再生；3)分布廣泛；4)沒有污染。,三大弱點 ：1)密度低由于風(fēng)能來源于空氣的流動，而空氣的密度是很小的，因此風(fēng)力的能量密度也很小，只有水力的1/1000。,風(fēng)能是利用風(fēng)力機將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能、熱能、機械能等各種形式的能量，用于發(fā)電、提水、助航、制冷和制熱等。,63,風(fēng)能特點,,三大弱點 ：2）不穩(wěn)定由于氣流瞬息萬

33、變，因此風(fēng)的脈動、日變化、季變化以至年際的變化都十分明顯，波動很大，極不穩(wěn)定。3）地區(qū)差異大由于地理位置和地形的影響，風(fēng)力的地區(qū)差異非常明顯。即使在一個鄰近的區(qū)域，有利地形下的風(fēng)力，往往是不利地形下的幾倍甚至幾十倍。,64,一、風(fēng)能資源據(jù)估計到達地球的太陽能中雖然只有大約2％轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，其總量仍十分可觀。全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用風(fēng)能為2×107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍

34、。我國風(fēng)能資源較豐富，全國風(fēng)能密度100W／m2，風(fēng)能資源總儲量約1.6×105MW；風(fēng)能作為一種高效清潔的新能源日益受到重視 。,65,全球風(fēng)能資源分布圖,66,67,風(fēng) 能 區(qū) 劃 分標(biāo) 準(zhǔn),,68,年平均風(fēng)速,69,中國的風(fēng)力資源－預(yù)備開發(fā)的地點,70,我國風(fēng)能的分布,風(fēng)能最佳區(qū)：指風(fēng)速3米／秒以上超過半年。6米／秒以上超過2200小時的地區(qū)。包括西北的克拉瑪依、甘肅的敦煌、內(nèi)蒙的二連等地，沿海的大連。威海、嵊泗、舟

35、山、平潭一帶。,風(fēng)能較佳區(qū)：指一年內(nèi)風(fēng)速超過3米／秒在4000小時以上，6米／秒以上的多于1500小時的地區(qū)。包括西藏高原的班戈地區(qū)。唐古拉山，西北的奇臺、塔城，華北北部的集寧、錫林浩特、烏蘭浩特；東北的嫩江、牡丹江、營口以及沿海的塘沽、煙臺、萊州彎、溫州一帶。,71,我國風(fēng)能的分布,風(fēng)能可利用區(qū)：指一年內(nèi)風(fēng)速大于6米／秒的時間為 1000小時，風(fēng)速3米／秒以上，超過3000小時的地區(qū)。包括新疆的烏魯木齊、吐魯番、哈密、甘肅的酒泉、寧夏

36、的銀川以及太原、北京、沈陽、濟南、上海、合肥等地區(qū)。,72,73,,74,75,,1990-2006全球累計裝機容量變化趨勢,,資料來源：GWEA，海通證券研究所,76,三、我國風(fēng)能利用情況中國現(xiàn)代風(fēng)力發(fā)電機技術(shù)的開發(fā)利用始于20世紀(jì)70年代，大風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用起始于20世紀(jì)80年代，風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的商業(yè)化發(fā)展則是90年代初期。 2004年全國在建項目的裝機容量約150萬千瓦。2005年底并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電裝機容量，名列世界第十，亞洲第

37、三。,77,2000-2008年中國累計風(fēng)電裝機容量變化趨勢,78,風(fēng)能發(fā)電的原理利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，來促使發(fā)電機發(fā)電。風(fēng)力發(fā)電機：由空氣流動轉(zhuǎn)動葉輪以擷取風(fēng)的動能，進而轉(zhuǎn)換成有用的機械能或電能。小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)組成：風(fēng)力發(fā)電機＋充電器＋數(shù)字逆變器。風(fēng)力發(fā)電機由機頭、轉(zhuǎn)體、尾翼、葉片組成。,79,各部分功能為：葉片用來接受風(fēng)力并通過機頭轉(zhuǎn)為電能；尾翼使葉片始終對著來風(fēng)的方向從而獲得最大的

38、風(fēng)能；轉(zhuǎn)體能使機頭靈活地轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)尾翼調(diào)整方向的功能；機頭的轉(zhuǎn)子是永磁體，定子繞組切割磁力線產(chǎn)生電能。風(fēng)力發(fā)電成本與風(fēng)速有關(guān)。當(dāng)風(fēng)速超過啟動風(fēng)速（約3~5m/s）時，風(fēng)速越快，風(fēng)力發(fā)電成本越低。,80,81,82,83,,,84,風(fēng)力機大都按風(fēng)能接收裝置的結(jié)構(gòu)形式和空間布置來分類，一般分為水平軸結(jié)構(gòu)和垂直軸結(jié)構(gòu)兩類。水平軸風(fēng)力機按葉片形式有雙葉式、三葉式和多葉式，按氣流方向分順風(fēng)式和逆風(fēng)式，還有擴散器式、集中器式等。垂直軸風(fēng)力機有

39、Ｓ型葉片式、Ｓ型多葉片式、Ф型風(fēng)輪、太陽能風(fēng)力透平、偏導(dǎo)器式等。,風(fēng)力機的分類,85,風(fēng)力機 （a）水平軸風(fēng)力機 (b)垂直軸風(fēng)力機；,86,垂直軸風(fēng)力發(fā)電機,87,垂直軸風(fēng)力發(fā)電機,88,4.3 生物質(zhì)能什么是生物質(zhì)能？由光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存在生物質(zhì)內(nèi)的能量。生物質(zhì)能的利用方式有哪些？直接燃燒、生物質(zhì)燃料、生物質(zhì)發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電的基本原理是什么？使用生物質(zhì)作為燃料,利用蒸汽輪機發(fā)電原理進行發(fā)電。,小結(jié),89,小結(jié)

40、,4.4 風(fēng)能風(fēng)能的基本含義；水平方向的大氣流動就是風(fēng)。風(fēng)的能量也是由太陽輻射能轉(zhuǎn)化來的。風(fēng)能資源；全球的風(fēng)能約為2.74×109MW，其中可利用風(fēng)能為2×107MW；比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。風(fēng)力發(fā)電的基本原理；利用風(fēng)力帶動風(fēng)車葉片旋轉(zhuǎn)，再通過增速機將旋轉(zhuǎn)的速度提升，帶動發(fā)電機發(fā)電。,90,復(fù)習(xí)題：什么是生物質(zhì)能？生物質(zhì)能的利用方式有哪些？生物質(zhì)發(fā)電的基本原理是什么？什么是風(fēng)