高新技术选修论文

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1、试论21世纪能源技术的发展趋势冯文龙(广东工业大学材料与能源学院广州510000)摘要：随着人类文明的发展，能源的消耗量也与日俱增，但是地球上所蕴藏之化石能源在人类的大量开采下，其使用年限也仅剩数十年或一、二百年，即将消耗殆尽。中国现在以煤炭作为主要能源的能源体系也应及时改变。用之不竭且洁净的再生能源，如：风能、水能、太阳能、生质能、海洋能之发展已成为当前重要且迫切之课题。关键词：能源水能太阳能生质能中国煤炭绿色1.中国能源的现状1.1能源储量丰富,以煤为主我国常规能源:煤炭、石油、天然气及水电含量相当丰富。现己探明，煤

2、炭储量为1.5万亿t，在全世界居第3位，仅次于前苏联和美国；石油储量为70亿t居世界第6位；天然气储量为33.3万亿m3，居世界第16位；水电储量为6.8亿kw·t,居世界第1位。表1列出我国一次能源的探明储量和居世界的位次。现己探明，我国煤炭占能源资源总储量的98%以上，而石油和天然气所占比例很小，不到2%，这是我国能源储量构成的最大特点。我国总能源储量构成以煤耗为主，从根本上决定了我国能源生产和能源消费以煤为主的基本格局，奠定了我国能源自给政策的基础。能源探明储量居世界位次煤炭1.5万亿t3石油70亿t6天然气33.

3、3万亿m316水电6.8亿kw·t1表1中国一次能源的探明储量和居世界的位次1.2.煤炭储量可观,品质不高如上所述,我国煤炭储量相当可观,但品质不高.我国煤炭品种齐全,从褐煤到无烟煤都有,其中以烟煤为主,占全国煤炭储量的70%以上,无烟煤占16%,褐煤只占14%，在烟煤中以动力煤（燃料煤）储量为最多，占其总储量的一半以上，主要分布在华北地区。炼焦煤主要分布在山西、黑龙江东部、河南、江苏、山东、安徽及贵州省本部地区；无烟煤主要分布在山西和贵州两省；褐煤主要分布在内蒙古及云南、江西等省。我国煤炭储量虽然数量可观，但煤炭资源质

4、量参差不齐，总体上煤炭品质不高，中硫煤占多数。华北地区和山西、河北两省的煤炭质量为最佳，其次是西北的甘肃和新疆以及黑龙江和辽宁等地。最差的是华南和西南地区的煤炭资源，华南煤以含硫量高为著称，西南煤含磷量高为特点，有的地方的煤层中夹着一层磷矿。在我国煤炭总储量中，含硫量低于1%的优质煤占17%，含硫量3%的高硫煤占25%，而含硫量为1~3%的中硫煤占58%。总之，我国煤炭资源中含硫量高于2%的煤居多。燃烧高灰份、高硫煤，是造成我国煤烟型大气严重污染的根本原因。1.3电能短缺,地位日益提升电能是优质、清洁、高效、方便无二次污

5、染的一次能源。任何一次能源都可转化成电能，而电能也可根据需要换成机械能、热能、光能等其它形式的能量。因而电能在现代社会生产和生活中获得最普遍最广泛的应用。我国是个发展中国家，经济速度要长期持续迅速发展，在很大程度上领先电力工业的发展。在经济发展中，电力起着特别重要的作用。充足的电力供应是经济发展的前提，缺电则会导致经济的巨大的损失。因此，我国一直将电力工业放到优先发展的重要位置上。一般说来，电力的增长速度总是高于一次能源和经济增长的速度。1953~2000年，我国一次能源消费的递增速度为8.4%，工业总产值的递增速度为1

6、1.0%，电力的年平均递增速度为13.5%。一次能源转换成电能的比例不断提高，1953年为12.3%，1985年上长到20.9%。这足以表明电能在我国的地位得到日益提高。2绿色能源发展2.1太阳能的现状与未来发展2.1.1太阳热力及发电背景太阳可说是地球上最大的能源，太阳光每天到达地面的能量约为全世界石油蕴藏量的1/4，且又不会产生环境污染，再加上近年来半导体材料突飞猛进，使得太阳能的吸收效率不断提升，这也造就了太阳能热力及发电的广泛应用。2.1.2太阳能热水器原理太阳能热水器的基本原理就是利用真空管集热，促使管内水温高

7、于水箱水温，因热水比冷水轻，形成对流，最终使水箱中的温度达到使用所需的温度。2.1.3太阳热能发电原理利用布满地面的反射镜，将阳光集中在真空隔热吸收管中，把吸收管内的特种高温油加热，高温油把热量传给水，生成水蒸气来推动蒸气发电系统。线槽式系统：直接利用线槽型抛物面聚焦镜将阳光聚焦，照射在一个置于线焦的集热管来收集太阳能。此种系统可设计成不同容量的发电装置，但大多采固定式设计，无法完全追踪太阳，效率较低。集中塔式系统：利用碟型反光面，将阳光聚焦，在焦点处设置发电机系统直接发电。此种系统可以追踪太阳，但由于碟型反射面构造复杂

8、，所以成本较高。2.1.4太阳光电池原理太阳能电池可以把光能转换成电能，主要构造是利用半导体材料，薄的ｎ型半导体置于较厚的ｐ型半导体上，当光子撞击该装置的表面时，ｐ型和ｎ型半导体的接合面有电子扩散，电流即可利用上下两端的金属导体将电流引出利用。由于太阳电池产生的电是直流电，因此若需提供电力给家电用品或各式电器则需加装