氢能源的应用及其发展
一、什么是氢能源
1.氢能源介绍
当今世界开发新能源迫在眉睫，原因是所用的能源如石油、天然气、煤，石油气均属不可再生资源，地球上存量有限，而人类生存又时刻离不开能源，所以必须寻找新的能源。随着化石燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源、能源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。
氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然气可以直接开采，今下几乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程废氢，每年大约可以回收到大约1亿立方米。
2.氢能源的特点
作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点：
-能量高。除核燃料外，氢的发热值是目前所有燃料中最高的，是汽油的3倍。氢的高能，使氢成为推进航天器的重要燃料之一；
-氢本身无毒，燃烧产物是水，无污染，且能循环使用；
-氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快；
-利用形式多，可以气态、液态或固态金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。
-耗损少：可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小；
-利用率高：氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高；
-运输方便：氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益优于其他能源。
因此，可以说氢能是最理想的、完美的能源。氢能作为一种高效、清洁、可持续的“无碳”能源已得到世界各国的普遍关注。发展氢经济是人类摆脱对化石能源的依赖、保
障能源安全的永久性战略选择。
二、氢能源的利用
2001 年，在一个由联合国发展计划署发起的论坛上，皇家荷兰壳牌公司的主席菲尔·瓦特说：“石油和天然气是最重要的矿物燃料，它们曾经把整个世界推进了工业时代，但 21 世纪它们将为以氢经济为基础的能源新制度革命让出发展空间。”纵观全球，自进入 21 世纪以来，氢能的开发利用步伐逐渐加快，尤其是在一些发达国家，都将氢能列为国家能源体系中的重要组成部分，人们对其寄予了极大的希望和热忱。
氢具有清洁无污染、储运方便、利用率高、可通过燃料电池把化学能直接转换为电能的特点，同时，氢的来源广泛，制取途径多样。首先，氢能是一种理想的清洁能源。不管是直接燃烧还是在燃料电池中的电化学转化，其产物只有水，且效率高。随着燃料电池技术的不断完善，以燃料电池为核心的新兴产业将使氢能的清洁利用得到最大发挥，主要表现在氢燃料电池汽车、分布式发电、氢燃料电池叉车和应急电源产业化初现端倪。其次，氢能是一种良好的能源载体，具有清洁高效、便于存储和输运的特点。可再生能源，特别是风能和太阳能在近十年来发展迅猛，但由于本身的不稳定，导致其电力上网难，出现大量的弃风、弃光现象，严重制约了它们的发展。将多余电量用于电解制氢，可大规模消纳风能、太阳能，制得的氢既可作为清洁能源直接利用，还能掺入到天然气中经天然气管网输运并利用。最后，氢气还是化石能源清洁利用的重要原料。以下会详细介绍。
1.以燃料电池为核心的氢能应用
氢能是一种理想的清洁能源，其在燃料电池领域的应用是发展氢能清洁利用的关键。燃料电池是将氢气的化学能直接转化为电能的装置，具有转换效率高、零排放等特点，是最佳的氢能利用技术。近年来，燃料电池技术的不断完善带动了以燃料电池为核心的新兴产业的快速发展，其中，氢燃料电池汽车、分布式发电、氢燃料电池叉车以及应急电源的应用已接近产业化。
1.1 氢燃料电池汽车
传统车用燃料面临紧缺，且产生的汽车尾气是导致全球变暖和环境污染的主要因素之一，这使得汽车工业找到新的技术以替代传统的燃油技术并降低污染物排放变得尤为紧迫。氢燃料电池汽车（FCEV）可实现真正的零排放、零污染，是传统燃油汽车理想的替代品，也是氢能清洁利用的主要方式。
1.2分布式发电
分布式发电一般是指靠近最终用户或者就在最终用户处（工厂、商业企业、公共建筑、街区、私人住户）的集成或者单机的小型发电装置。
目前，以燃料电池为主的分布式发电已在欧美日韩等发达国家和地区开始初步商业化。其中，日本的家用燃料电池发展领先于世界，基本可完全实现商业化。质子交换膜燃料电池（PEMFC）和磷酸型燃料电池（PAFC）是现有家用CHP最常用的燃料电池类型。
1.3氢燃料电池叉车
叉车是物流行业中必不可少的搬运工，是工业车辆中的重要设备，但同汽车一样，大多数叉车依然使用化石燃料提供动力，产生的尾气对环境造成了很大的破坏。保守估计，我国内燃叉车保有量约35万台，叉车参与的所有环节产生的碳排放量，总量估计高达上千万吨，因此，将零排放的燃料电池用于叉车行业的环境效益显著，而且，有相关报道表明燃料电池叉车的效率可在内燃叉车的基础上提高30%～50%。
1.4应急电源
信息技术部门、银行、医院等重要企业或机构与人们的日常生活息息相关，关乎每个人的切身利益，为了在发生电力供应不足或中断的情况下能够保证这些部门继续正常工作，要求必须备有强大的应急电源系统。氢燃料电池，以其具有的能源效率高、环境友好、占地面积小、质量轻、运行稳定可靠、寿命长（铅酸蓄电池的2～10倍）等特点
开始受到应急电源市场越来越多的青睐。
2.以氢为载体的可再生能源应用
氢能是一种良好的能源载体，通过电解制氢的方式将风电、光伏电转化为氢气可提高风能、太阳能的使用量和利用效率，制得的氢气可直接利用，还可掺入现有天然气管网实现大规模输运和利用。
2.1可再生能源消纳
氢储能技术巧妙地结合了可再生能源和氢能的共同发展，与当前人们追求可再生能源及清洁能源的利用趋势一致。目前，其高昂的投资成本及关键装置燃料电池、氢气储运设备之间的配置与优化等问题是限制其发展的主要因素，当各环节进一步发展，制氢成本最终得到控制时，其发展潜力巨大，有望取代传统制氢，成为既经济又环保的制氢方式。此外，制得的氢气可直接掺入到现有的天然气管网进行输运，这很大程度上减少了氢能的输运成本，有助于推动氢能的大规模使用。
2.2可再生能源制得氢气掺入天然气的利用
将可再生能源制得的氢气掺入到天然气，组成掺氢天然气（HCNG），再通过现有天然气管网输送的方式被认为是目前大规模输氢的最佳选择。研究发现，将氢气的掺入体积分数控制在17%以下时，基本不会对天然气管网造成影响。HCNG用途广泛，可用作交通燃料、清洁燃气和工业炉燃料，其中，交通燃料的使用是当前的研究重点。
3.氢在化石能源清洁利用中的应用
氢气是化石能源清洁利用的重要原料。油品质量升级和煤制清洁能源是化石能源清洁利用的主要途径，而加氢则是这些过程中的重要环节。
3.1油品质量升级
氢气是炼油企业提高轻油收率、改善产品质量必不可少的原料。炼油过程中的耗氢主要集中在催化重整和加氢精制工艺。整个过程的氢耗一般介于原油质量的0.8%～1.4%。而随着炼厂各种临氢工艺的快速发展，加氢装置数量的不断增多，氢气的需量将进一步加大。目前氢气成本已是炼厂原料成本中仅次于原油成本的第二位成本要素。
面对如此巨大的氢气需求量，选择经济的制氢方式至关重要，目前，全球范围内炼油企业中的90%制氢装置都采用烃类蒸汽转化法，但考虑到化石能源的减少以及可再生能源制氢成本的下降，由可再生能源制得的氢气有望作为主要的氢气来源，这不但具
有潜在的成本优势，而且环境效益明显。
3.2煤制清洁能源
煤制天然气、煤制油是煤炭清洁利用的重要途径。其中，煤制气的加氢气化过程以及煤制油直接液化过程中需要通入大量的氢气。
由国务院办公厅下发的《能源发展战略行动计划（2014—2020）》中明确指出，要稳妥实施和推进煤制气、煤制油示范工程和技术研发。随着示范项目的陆续成功投产，煤制气、煤制油项目的投入力度将进一步加大，届时氢气的需求量也将大大增加，对推动氢气的规模化利用作用明显。类似于油品质量升级过程中的氢气来源，当煤制清洁能源产业进一步发展，使用由可再生能源制得的氢气依然是较好的选择。
三、国外氢能发展
在2000年前后，燃料电池汽车的应用开始被发达国家所关注。一些国家通过建立能源法案、能源战略、技术路线图等途径，积极发展氢能源在内的清洁能源，尝试以此减少对传统一次能源的依赖。目前，大力发展燃料电池汽车加氢站的国家主要由美国、德国、日本，并制定了长期的发展规划，其中日本成为世界上加氢站最多的国家。据统计，全球目前建成的加氢站已经超过了300座。
下图是截止至2017年底，全球燃料电池的应用情况。接下来将简述一下德国、美国、日本的氢能利用发展现状。
1. 德国氢能利用现状
德国在氢能方面的推广应用走在欧洲前列，在燃料电池车、通信基站、家庭热电联电站、加氢站等方面都有很好的应用。德国在2015年成立了H2 Mobility企业，主要是为燃料电池车在全国打造氢基础设施，将为燃料电池车在德国的发展提供良好环境。
2. 美国氢能利用现状
?通过NIP 计划，共募集14亿欧元的专项资金用于2007~2016年的氢能项目开发。募
?由Air Liquide 、Daimler 、Linde 、OMV 、Shell 和Total 六家氢能产业的龙头企业结成
?加氢站：24座新公共加氢站投入运营。德国成为全球公共加氢基础设施第二大基地，共拥有45座公共加氢站；
?燃料电池列车：全球首辆由法国阿尔斯通公司研发的氢燃料电池在德国投运，搭载两台198kW 燃料电池系统，并配备了两组111kW 的锂电池，行驶里程600-800公里；
?通信基站：在国家创新计划的支持下，德国安装了超过300座基站燃料电池电源；?燃料电池车：德国目前有约500辆燃料电池车，在欧盟
JIVER 项目支持下，近两年还将引进40辆燃料电池巴士。由于德国加氢站建设力度大，许多燃料电池乘用车企业也把德国视作关键市场。?美国有Air Products
、Praxair 等世界先进的气体公司，并且有技术领先的小规模电解水制氢公司，同时还掌握着液氢储气罐、储氢箱等核心技术。液氢方面，美国
在液氢生产规模、液氢产量、价格方面都具有绝对优势。?丰田Mirai 在美国销售了超过2900辆FCEV 。美国拥有世界最大的燃料电池叉车企业
Plug Power ，目前已有超过2万辆燃料电池叉车，进行了超过600万次加氢操作。?目前北美分布的68座加氢站仅一座位于加拿大，其余全部分布在美国，加州地区
集中度最高。美国燃料电池汽车液氢使用量非常的高，全年液氢市场需求量的14%都被用于燃料电池车。
3. 日本氢能利用现状
日本是资源短缺型国家，因此非常积极的探索石油以外的其他能源，日本政府对氢能和燃料电池的推广力度在世界范围内都是最大的。目前，日本在家庭用燃料电池热电联供固定电站和燃料电池汽车商业化运作方面都是最成功的。
四、国内氢能发展及遇到的问题
1.国内氢能现有政策
近年来，我国对发展氢能产业高度重视，出台了系列有利于氢能和发展的相关产业政策。2016年4月，国家发展改革委、国家能源局等联合发布的《能源技术革命创新行动计划(2016—2030年)》，提出了能源技术革命重点创新行动路线图，部署了15项具体任务，“氢能与燃料电池技术创新”位列其中，标志着氢能产业已被纳入国家能源战略。-2016年6月，国家发展改革委、能源局、工信部联合发布《中国制造2025-能源装备实施方案》将燃料电池和氢能开发利用作为专门章节被《国家创新驱动发展战略纲要(2016)》列为引领产业变革的颠覆性技术;
-2017年，国家能源局批准多项弃风弃光制氢储能项目;
-2018年1月，国家科技部已将“可再生能源与氢能技术”列入重点专项，积极加以支持研究。
2.国内氢能的发展
2016年10月，中国标准化研究院资源与环境分院和中国电器工业协会发布的《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书（2016）》首次提出了我国氢能产业的发展路线图。对我国中长期加氢站和燃料电池车辆发展目标进行了规划：
3.国内氢能源各环节的发展
在国家政策的大力支持下，我国已经发展了一批拥有核心技术的燃料电池和燃料电池汽车生产企业，并且企业开始布局制氢、储运、燃料电池零部件和加氢站等产业链各个环节。
-制氢
我国拥有非常庞大的副产氢气资源，在制氢总产量规模、产量、氢气提纯、液态储氢方面处于世界领先地位。液氢方面，我国目前还处在航空航空用的阶段，目前国内已有多家企业布局这一领域。
-储运
车用储氢瓶是氢燃料电池储氢系统的核心，成本占储氢系统成本的1/3左右。目前车载储氢罐技术主要掌握在日本和美国企业手中，目前我国在70Mpa车用高压缠绕氢气瓶方面也取得了突破。
-燃料电池
在中东部沿海经济、技术实力较强的珠三角、长三角和北京等地区，聚集了我国燃料电池发展的主要企业。并且近两年燃料电池投资热度升温，据清华大学核能与新能源技术研究院教授、国际氢能协会副主席、中国首个国家973氢能项目首席科学家毛宗强统计，仅2017年氢燃料电池投资项目就达1000多亿。
-燃料电池汽车和叉车
与国外丰田、现代等燃料电池生产企业发展路线不同，中国氢燃料电池汽车企业主要分布在商用车领域，氢燃料电池商用车已实现量产。氢燃料电池乘用车还处于示范运行阶段，其中上汽集团对燃料电池乘用车投入力度最大，已累计实现81辆示范运行。燃料电池叉车方面，我国已有东莞氢宇等企业布局，随着氢能市场不断成熟，我国叉车市场会是燃料电池另一个巨大的应用场景。
-加氢站
目前我国已形成了一批从加氢站设计到运营的企业，从下表中可以看出这些企业也是主要集中在北上广地区。目前我国制氢、储氢、加氢等环节的关键核心元器件，还不能“国产化”，完全依靠进口，没有议价权，成本难降。
2019年6月5日，上海化工区、上汽集团燃料电池车全场景应用暨加氢站落成仪式在上海化工区举行。上海化工区加氢站占地约8000平方米，氢气日供应能力约2吨，具备35MPa和70MPa氢气商业化加注能力，具有氢气加注、鱼雷车充装、燃料电池汽车维护保养和充电功能。至此，目前全球最大加氢站落户上海。
4.国内氢能源发展存在的问题
为实现氢燃料电池车在世界范围内的领先，我们仍需解决全产业链的几个难题：
-制氢
以化石原料制氢的技术如煤制氢、天然气制氢等已经非常成熟，但仍然面临碳排放问题。不额外产生碳排放的工业副产氢——丙烷脱氢、乙烷裂解和氯碱化工等值得重视。可再生能源发电的成本有持续降低的潜力，未来基于可再生能源大规模电解水制氢，将成为氢能产业的主要氢源。
-运输
我国氢气运输体系也尚不完善。氢气输送方式主要有气氢输送、液氢输送等。目前，世界氢能产业比较发达的地区，如欧洲、北美和日本等都在发展氢能产业的同时，重点推进氢液化和液氢储运加氢等基础设施建设。但液化1kg的氢气需要耗电4-10千瓦时，液氢的存储也需要耐超低温和保持超低温的特殊容器，成本较高。气氢输送分为管道输送、长管拖车和氢气钢瓶输送。管道输送一般用于输送量大的场合，美国、加拿大及欧洲多个工业地区都有氢气管道，目前氢气管道总长度已经超过1.6万千米，法国和比利时之间建有世界最长的输氢管道，长约400千米。长管拖车运输距离不宜太远，用于输送量不大的场合;氢气钢瓶则用于输送量小且用户比较分散的场合。液氢输送一般采用
罐车和船，可进行长距离输送。目前氢气输送网络系统尚不成熟，不利于氢燃料电池技术大规模商用化应用。
-氢能和燃料电池的技术创新
为了使氢燃料电池降低成本和提高耐久性，技术进步是降低氢燃料电池产业化成本的首要手段。攻克的目标主要指向膜电极组件和双极板：现有的高分子质子交换膜生产工艺复杂，急需改进和优化，比如降低催化剂中铂含量，提高利用率。将金属和石墨复合制成的复合双极板性能优良，且加工工艺相对简单，材料成本也较低，可以重点发展用以替代脆性大的石墨双极板。成本的降低不仅依靠技术的进步，而且有赖于规模化生产。美国能源局经过测算，认为只有当燃料电池的成本降至50美元/千瓦时，才能与内燃机汽车相竞争。
-加氢站
在氢能源汽车产业链上，加氢站是上游制氢运氢与下游燃料电池汽车应用的重要枢纽。完善加氢站的建设，有利于加快氢能源汽车的普及和技术研发进程。
五、总结
中国氢能市场的发展将在世界市场中发挥重要的作用，如何提高技术自主化程度并制定核心技术标准，对我国氢能产业发展至关重要。
氢能终端应用燃料电池汽车的发展将整体带动产业链的发展。预计至2022年中国氢燃料汽车销量将达到3万辆。将带动加氢站、燃料电池、氢气生产和储运各个环节的发展。氢能产业年产值未来五年将超过千亿元，燃料电池汽车和燃料电池占据大部分产值份额。中国也被国际公认为最有可能率先实现氢燃料电池和氢能汽车产业化的国家。
参考资料
百度百科电子发烧友网
压缩机杂志
OFWeek氢能
维科网
重要声明：本报告的信息均来源于公开资料，我司对这些信息的准确性和完整性不作任何保证，也不保证所包含的信息和建议不会发生任何变更。文中的观点、结论和建议仅供参考。
清洁能源开发利用现状 学院：材料科学与工程学院 班级：高分子 081 班 姓名：高东春 学号： 2008016006
[摘要] 随着现代工业的快速发展，人们生活水平日益提高，家用汽车的保有量逐步增多，化石燃料的消耗和环境污染日益 加剧，气候的极端变化频繁发生。开发清洁能源、降低污染物的排放、保护环境已成为当前科技工作者关注的焦点。清洁能源天然 气、二甲醚、燃料乙醇、生物柴油等的开发和利用以及节能减排技术对降低化石燃料的消耗、缓解能源压力、保护环境、实现低碳 经济具有重要的意义。 [关键词] 清洁能源；化石燃料；环境污染；低碳经济 引言:由于科学技术和经济发展情况的制约，我国目前能源仍以煤炭、石油和天然气等天然化石能源为主。我国是石油资源相对贫乏的国家，石油稳定供给不会超过20 年。据国际能源署(IEA)预测[1]，在2010 年和2020 年中国石油进口依存度将分别达到61.0%和76.9%，进口量和进口依存度的迅速攀升给中国石油安全带来了严重的影响，能源消耗造成的环境压力可想而知。若不开发新型能源，很可能在实现全面小康的2020 年，就是石油供给丧失平衡的“拐点年”[2]。因此，清洁能源的研究与开发对我国的化石燃料的消耗和经济可持续发展具有举足轻重的作用[3-5]。近年来,开发的清洁能源有天然气、氢气、二甲醚、太阳能、风能、核能、燃料乙醇和生物柴油等新型能源。本文主要以天然气、燃料乙醇和生物柴油为例，简述我国新型能源的发展情况。 1 天然气 天然气的主要成分为甲烷，由于燃烧后不产生二氧化硫和粉尘，可以减少二氧化碳排放量60%和氮氧化合物排放量50%，有助于减少酸雨形成，延缓温室效应，改善环境质量，因此，天然气是一种清洁能源。天然气作为一种新型高效能源，其储量巨大、分布广泛、热值高、污染少而被广泛用于工业和民用燃料。据估计，20.7%的陆地和大洋底90%的地区，具有形成天然气水合物的有利条件[6]。预计2020 年后，天然气将作为首席能源，进入一个全新的发展时期。新一轮油气资源评价数据显示，从总量上来看我国堪称天然气资源大国[7]。但目前我国能源结构中天然气的比例仅占3.8%，远低于24%的世界水平。因此，近年来我国政府加大天然气的设备投入，促进洁净能源的利用，西气东输等骨干管道的建成为天然气的使用提供了有力条件。我国的天然气正在进入快速发展的新阶段，据估计，到2020 年需求量达到2 100 亿m3/a，2030年达到2 380 亿m3/a，届时天然气在一次能源消费结构中有望超过10%。 2 二甲醚 二甲醚(DME)是一种无色气体，易液化，无毒、无腐蚀性和致癌性，燃烧性能好、热效率高、储运安全，燃烧过程中无残渣、无黑烟，CO、NO 排量低，具有较高的十六烷值[8]，良好的可压缩性，生产原料来源丰富，是一种理想的清洁能源。含量高于95%的二甲醚可替代液化气作为民用燃料，也是理想的柴油替代品。二甲醚作为清洁的替代燃料已经得到国内外广泛关注，特别是其替代城市燃气和柴油方面所具有巨大的市场潜力。因此，生产二甲醚工艺是国内外工艺技术开发的热点之一。目前工业上制取二甲醚的生产方法主要有以下 3 种:(1)甲醇脱水法；(2)合成气直接合成二甲醚；(3)甲酸甲酯催化分解。气相甲醇脱水法是将甲醇蒸气通过固体催化剂发生非均相反应，甲醇脱水生成二甲醚。此法操作简便、污染少、可连续生产。液相甲醇脱水法是将甲醇与H2SO4 的混合物加热至140 ℃，甲醇脱水生成二甲醚。该反应的特点是反应温度低、选择性好、转化率高，但设备腐蚀严重，废水对环境污染严重，产品后处理比较困难。目前,国内只有武汉硫酸厂用此法生产二甲醚。直接合成法
中国新能源的发展现状与未来趋势The Current Development Situation and the Future Trend of Chinese New Energy 新能源发展趋势、前景 从新能源行业发展总体情况来看,大部分新能源利用方式始于20世纪70年底,并在90年代开始普及应用,虽然部分技术趋向成熟,但无论从市场扩张速度还是成长前景看,新能源行业仍然处于生命发展周期中的成长期,并将在3年左右的时间内陆续进入成熟期。 由于技术的限制,短期内电力行业没有替代品,电力行业生命周期的问题主要研究对象是各种具体的电源类型,比较的是这些电源类型之间的替代和生命周期。新能源由于具有清洁、可持续的特性,因此新能源行业的成熟期持续时间将较长,即使到了行业的饱和衰退期,其衰退速度也将很慢。 具体来看,水电行业历史悠久,技术已经比较成熟,可以看作是步入成熟期的行业;风电产业在20世纪70年代末起始西欧国家,风电设备行业克服了“能量不稳定”、“转换效率低”等弱点,在丹麦、德国、西班牙、荷兰、美国、日本、印度等国家得 到广泛应用,风电设备产业在部分国家开始饱和,逐步向外技术输出。从这些特征可以确定,风电设备产业在先发国家已经进入了成熟期,但在中国、印度等新兴国家,风电产业仍处于快速成长期;太阳能发电行业目前在技术研发、试点应用等方面取得了显著成效,已经脱离了幼稚期,但由于成本仍然过高,限制了技术的推广应用,可以看作刚刚进入成长期的朝阳产业。 新能源行业目前投资成本仍然较高,尤其是大型风电基地、核电站的投资规模要求很高,行业存在一定风险,但短期来看,国家新能源发电优先上网的政策对新能源行业盈利水平提供了基本的保障。虽然风电设备、多晶硅等部分潜在产能过剩或存在低水平重复建设的行业竞争趋向激烈,部分企业发展面临困难。但在2020年前,在国家节能减排及能源结构调整的大背景下,新能源行业均将保持在景气区间,行业盈利水平有望持续提高。一、中国能源行业发展历史
氢的制取途径 1、电解水制氢 水电解制氢是目前应用较广且比较成熟的方法之一。水为原料制氢过程是氢与氧燃烧生成水的逆过程，因此 只要提供一定形式一定能量，则可使水分解。提供电能使水分解制得氢气的效率一般在75-85％，其工艺过程简单，无污染，但消耗电量大，因此其应用受到一定的限制。利用电网峰谷差电解水制氢，作为一种贮能手段也具有特点。我国水力资源丰富，利用水电发电，电解水制氢有其发展前景。太阳能取之不尽，其中利用光电制氢的方法即称为太阳能氢能系统，国外已进行实验性研究。随着太阳电池转换能量效率的提高，成本的降低及使用寿命的延长，其用于制氢的前景不可估量。同时，太阳能、风能及海洋能等也可通过电制得氢气并用氢作为中间载能体来调节，贮存转化能量，使得对用户的能量供应更为灵活方便。供电系统在低谷时富余电能也可用于电解水制氢，达到储能的目的。我国各种规模的水电解制氢装置数以百计，但均为小型电解制氢设备，其目的均为制提氢气作料而非作为能源。随着氢能应用的逐步扩大，水电解制氢方法必将得到发展。 2、矿物燃料制氢 以煤、石油及天然气为原料制取氢气是当今制取氢气是主要的方法。该方法在我国都具有成熟的工艺，并建 有工业生产装置。 （1）煤为原料制取氢气 在我国能源结构中，在今后相当长一段时间内，煤炭还将是主要能源。如何提高煤的利用效率及减少对环境 的污染是需不断研究的课题，将煤炭转化为氢是其途径之一。 以煤为原料制取含氢气体的方法主要有两种：一是煤的焦化（或称高温干馏），二是煤的气化。焦化是指煤 在隔绝空气条件下，在90－1000℃制取焦碳副产品为焦炉煤气。焦炉煤气组成中含氢气55-60％（体积）甲烷23-27％、一氧化碳6-8％等。每吨煤可得煤气300－350m3，可作为城市煤气，亦是制取氢气的原料。煤的气化是指煤在高温常压或加压下，与气化剂反应转化成气体产物。气化剂为水蒸汽或氧所（空气），气体产物中含有氢有等组份，其含量随不同气化方法而异。我国有大批中小型合成氢厂，均以煤为原料，气化后制得含氢煤气作为合成氨的原料。这是一种具有我国特点的取得氢源方法。采用OGI固定床式气化炉，可间歇操作生产制得水煤气。该装置投资小，操作容易，其气体产物组成主要是氢及一氧化碳，其中氢气可达60％以上，经转化后可制得纯氢。采用煤气化制氢方法，其设备费占投资主要部分。煤地下气化方法近数十年已为人们所重视。地下气化技术具有煤资源利用率高及减少或避免地表环境破坏等优点。中国矿业大学余力等开发并完善了"长通道、大断面、两阶段地下煤气化"生产水煤气的新工艺，煤气中氢气含量达50％以上，在唐山刘庄已进行工业性试运转，可日产水煤气5万m3，如再经转化及变压吸附法提纯可制得廉价氢气，该法在我国具有一定开发前景．我国对煤制氢技术的掌握已有良好的基础，特别是大批中小型合成氨厂的制氢装置遍布各地，为今后提供氢源创造了条件。我国自行开发的地下煤气化制水煤气获得廉价氢气的工艺已取得阶段成果，具有开发前景，值得重视。 （2）以天然气或轻质油为原料制取氢气 该法是在催化剂存在下与水蒸汽反应转化制得氢气。主要发生下述反应： CH4＋H2O→CO＋H2 CO＋H2O→COZ＋HZ CnH2h＋2＋Nh2O→nCO＋（Zh＋l）HZ 反应在800-820℃下进行。从上述反应可知，也有部分氢气来自水蒸汽。用该法制得的气体组成中，氢气含量 可达74％（体积），其生产成本主要取决于原料价格，我国轻质油价格高，制气成本贵，采用受到限制。大多数大型合成氨合成甲醇工厂均采用天然气为原料，催化水蒸汽转化制氢的工艺。我国在该领域进行了大量有成效的研究工作，并建有大批工业生产装置。我国曾开发采用间歇式天然气蒸汽转化制氢工艺，制取小型合成氨厂的原料，这种方法不必用采高温合金转化炉，装置投资成本低。以石油及天然气为原料制氢的工艺已十分成熟，但因受原料的限制目前主要用于制取化工原料。 （3）以重油为原料部分氧化法制取氢气 重油原料包括有常压、减压渣油及石油深度加工后的燃料油，重油与水蒸汽及氧气反应制得含氢气体产物。 部分重油燃烧提供转化吸热反应所需热量及一定的反应温度。该法生产的氢气产物成本中，原料费约占三分之一，而重油价格较低，故为人们重视。我国建有大型重油部分氧化法制氢装置，用于制取合成氢的原料。 3、生物质制氢 生物质资源丰富，是重要的可再生能源。生物质可通过气化和微生物制氢。 （1）生物质气化制氢
《新能源专题讲座》课程论文 题目氢能源的开发与应用 专业新能源科学与工程 姓名 学号 日期2016.01.05 摘要随着化石燃料等不可再生资源的日益紧缺和环境污染日益加重，人们迫切需要寻找替代能源。氢能作为可持续、清洁的能源而被广泛研究，是未来人类的理想能源之一，对整个世界经济的可持续发展具有重要的战略意义。本文总结了氢能源的生产现状和未来的发展趋势，详述了氢能源制备和存储所面临的问题，提出了关于氢能源未来发展趋势的一些见解。 关键词氢能源生物制氢储氢材料氢气利用
一、氢能源简介 氢能是人类能够从自然界获取的储量最丰富且高效的能源，作为能源，氢能具有无可比拟的潜在开发价值。 (1)氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。 (2)除核燃料外，氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，达142.35lkJ/kg，每千克氢燃烧后的热量，约为汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍； (3)所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/L；氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求； (4)氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快； (5)氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用； (6)氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造，现在的内燃机稍加改装即可使用； (7)所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。 二、氢能源的制备 2.1 从含烃的化石燃料中制氢 这是过去以及现在采用最多的方法，它是以煤、石油或天然气等化石燃料作原料来制取氢气。自从天然气大规模开采后，传统制氢的工业中有96％都是以
我国新能源技术应用的现状及进展趋势 人类生存和进展的三要素 物质、能量与信息。 因此，能源的进展史直接阻碍人类的进展史。 我们人类生存与进展中最具有决定性意义的要素是三个：?? 物质、能量和信息。 组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事进展的活动又地要通过消耗能量来进行。
一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与进展的要紧基础。能源科学与技术，能源利用的进展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。 能源进展的里程碑能够这么讲，每一次能源利用的里程碑式进展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了如此四个里程碑式的进展时期：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的进展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。 以后对能源的要求 有足够满足人类生存和进展所需要的储量，同时可不能造成阻碍人类生存的环境污染问题。
以后对能源的需求以后的人类社会依旧要依靠于能源，依靠于能源的可持续进展。因此，我们须现在就专门清晰地了解地球上的能源结构和储量，进展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。 而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严峻不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须查找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，以后如能实现核能的完全利用，人类的能源将是无穷的。 除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是特不紧密的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严峻阻碍了人类的生存。因此，以后对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。
氢能的开发与利用 谈起氢能源，人们便会想起它的清洁高效无污染，但是目前氢昂贵的制备价格、严苛的存贮条件以及其应用的技术水平却不得不令人望而却步。确实，从全球化角度来看，我们最终将依赖于太阳能、风能、水力能、生物质能、氢能等清洁能源的开发和利用，这是不可避免的趋势，下面我们从几个角度谈谈氢能开发利用的背景以及制备方法。 氢能的开发是应时而生的，随着传统能源的逐渐开发殆尽，世界对能源的需求却呈指数级增长，这是一个迫在眉睫的问题，也直接促进了人们对氢能等清洁能源的关注。据专家预测，地球上储藏的可开发利用的煤和石油等化石能源将分别在130年和90~120年以内耗竭，而天然气按储采比也只能用130年，因此，寻求开发新型能源技术被提上了议事日程。就在此时，氢能以它的低密度、高放热效率、无污染的优良特性吸引了人们的眼球，一门新兴的学研方向也随之而生。 目前制氢技术从整体上说还是挺多的，但大多经济效益或环保效益不高，所以找到低能耗低污染的制氢方法将成为氢能否被广泛应用的瓶颈。较传统的有：从含烃的化石燃料中制氢、电解水制氢等，新型的制氢方法有：生物制氢、太阳能制氢、核电解制氢等。以煤、石油或天然气等化石能源为原料来制取氢气，是过去及现在采用最多的方法，基本反应过程为：C +H2O→CO +H2，自从天然气大规模开采后，传统制氢工业中有96%都是以天然气为原料。而天然气和煤都是宝贵的燃料和化工原料，储量有限，且制氢过程中会对环境造成污染，用
它们来制氢显然摆脱不了人们对常规能源的依赖和对自然环境的破坏。第二种虽然污染很小，但浪费电能太多，因此利用常规能源生产的电能来进行大规模电解水制氢显然也因小失大。生物制氢从整体上说要好一点，但规模难以扩大。其实早在1942年，科学家们就发现了一些藻类的完整细胞可以利用太阳能产生氢气流，7年之后，又有科学家通过实验证明某些具有光合作用的藻类也能产生氢能，此后对微生物制氢的研究可谓突飞猛进，逐渐形成多种制氢方法，如：纯微生物制氢、混合微生物制氢、生物转化制氢、生物质气化等等五花八门的制备方法，总体效果还算差强人意，只可惜规模不大，难以工业化生产。太阳能制氢是近几年才提出的新型方法，具体原理可能是水在高温下可以自然分解这一重大发现，也有可能联合其他方式如先发电再电解或加上催化剂分解水等，理论上看，太阳能将最有可能成为制氢的主力军。而核能源制氢呢，则在目前看来最有发展前景，因为核能利用已有一段时间也积累丰富的经验，将发的电用来制氢也看不出明显的污染浪费现象，所以个人认为在不久的将来我们很有可能会用上安全舒适的氢能源。 总结，虽然节约能源的思想非常重要且必须长期存在，但人类的生存发展将不可避免地依赖于新型能源的开发和利用，因此，氢能作为清洁环保高效绿色等集万千宠爱于一身的新型能源必将在不久的将来大有用武之地。正如毛宗强教授所说，人类进入21世纪，从发展趋势看，未来经济一定是一种节能型经济和清洁型经济。而几乎同时具备以上两个条件的氢能自然也就有它无可估量的未来！
我国发展氢能源的优劣势分析 一、氢能源简介： 氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采、几乎完全依靠化石燃料。随着石化燃料耗量的日益增加，其储量日益减少，终有一天这些资源将要枯竭，这就迫切需要寻找一种不依赖化石燃料的储量丰富的新的含能体能源。氢正是这样一种在常规能源危机的出现和开发新的二次能源的同时，人们期待的新的二次能源。氢位于元素周期表之首，原子序数为1，常温常压下为气态，超低温高压下为液态。作为一种理想的新的合能体能源，它具有以下特点： l、重量最轻的元素。标准状态下，密度为 0.8999g/l，－252.7℃时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢可变为金属氢。 2、导热性最好的气体，比大多数气体的导热系数高出10倍。 3、自然界存在最普遍的元素。据估计它构成了宇宙质量的 75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形 态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。 4、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 5、燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 6、无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁滁生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢 化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。产物水无腐蚀性，对设备无损。 7、利用形式多。既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池 ，或转换成固态氢用作结构材料。 8、可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 9、可以取消远距离高压输电，代以远近距离管道输氢，安全性相对提高，能源无效损耗减小。 10、氢取消了内燃机噪声源和能源污染隐患，利用率高。 11、氢可以减轻燃料自重，可以增加运载工具有效载荷，这样可以降低运输成本从全程效益考虑社会总效益 优于其他能源。 二、我国发展氢能源的必要性： 石油、煤炭、天然气燃烧产物是二氧化碳，是温室气体，造成地球温度逐年升高。专业机构的最新研究结果表明全球气候变暖已导致非洲乞力马扎罗山的山顶冰盖消融80％，如这一趋势得不到遏制，100年后山顶冰雪将完全消失。德国汉诺威大学的植物研究所科学家瓦尔特指出，尽管目前全球气温仅上升0.6℃，但对生态造成的影响已经明显危机到动物和植物的生存，现在，春天的来临及许多植林的生长期正在提前，较长时间后动物食物链可能发生混乱。同时，化石燃料中有杂质，特别是疏、氮、磷、砷等，燃烧产物酸性，造成大气污染和酸雨。酸雨不仅伤害农作物和蔬菜的叶片，而且能够降低农作物和蔬菜种子的发芽率，降低大豆蛋白质含量。阔叶林和针叶林的冠层在酸雨作用下，钙、镁等离子在冠层雨溶液中富集，造成叶子中营养离子的大量淋失，进而加速根部营养的吸收和迁移，重新吸收的营养离子也会从植物体大量析出；如此循环，就会造成营养亏缺，直接影响森林生长，威胁森林生态系统内的物质循环，而且这个过程随酸雨的强度增加而增加。酸雨还造成土壤中铝的大量释放和镁等有毒金属元素的沉降和积累，对树木形成毒害，同时，直接影响和危害土壤表层，干扰微生物正常生化活性，森林枯枝落叶的分解和物质再循环受到破坏；降低土壤的AO和A1层的PH值，使适中偏碱性菌类活动受到遏止,N元素的同化和固定减少，土壤肥力下降。同时，酸雨使湖泊酸化，将土壤中的活性铝冲洗到河流、湖泊中，毒害鱼类，改变整个水体生态系统，使水体中的生物种类和数量大大减少，而且还导致温室效应的加剧，刺激皮肤，引起哮喘等多种呼吸道疾病。我国的能源结构以煤为
绿色能源发展 一、绿色能源的概述 绿色能源也称清洁能源，是环境保护和良好生态系统的象征和代名词。它可分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。广义的绿色能源则包括在能源的生产、及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤和核能等。 “绿色”能源有两层含义：一是利用现代技术开发干净、无污染的新能源，如太阳能、风能、潮汐能等；二是化害为利，同改善环境相结合，充分利用城市垃圾淤泥等废物中所蕴藏的能源。与此同时，大量普及自动化控制技术，不断提高设备能源利用率。1987年以来，工业化国家利用太阳能、水力、风力和植物能源获得的电力相当于900万吨标准煤的能量，而且这种增幅在本世纪内将以平均每年15％～19％的速度增长。从1981～1991年工业化国家仅在风力和太阳能两种发电设备方面的成交额就达120亿美元，其中，美国、德国、日本、瑞典、中国和荷兰等国家进展最快。 绿色能源不仅包括可再生能源:太阳能,风能,水能,生物质能,海洋能等;还包括应用科技变废为宝的:秸秆,垃圾等新型能源。人们常常提到的绿色能源，如太阳能、氢能、风能等，但另一类绿色能源，就是绿色植物提供的燃料，叫做绿色能源，又叫生物能源或物质能源。其实，绿色能源是一种古老的能源，千万年来，人类的祖先都是伐树、砍柴烧饭、取暖、生息繁衍。这样生存的后果是给自然生态平衡带来了严重的破坏。沉痛的历史教训告诉我们，利用生物能源，维持人类的生存，甚至造福于人类，必须按照它的自然规律办事，既要利用它，又要保护它，发展它，使自然生态系统保持良性循环。 但在绿色能源中，另一种资源是草类。据统计资料表明，目前世界上的草场面积有26亿公顷，绝大部分是天然草场。它既能放牧，又是野生动物生息繁衍的乐园。还有一部分草场专为牲畜越冬提供饲料，极少部分的草场才是为人们生活提供燃料的。由于广大农民生活水平的提高，电气化程度也在不断地提高，大多数农民们的燃料结构发生了根本性的变化，许多农民朋友，冬季取暖不再用柴
电气节能技术与电力新能源的发展应用孙凤甲 发表时间：2019-05-20T11:14:47.423Z 来源：《电力设备》2018年第32期作者：孙凤甲 [导读] 摘要：近些年来我国各项经济的发展速度都相当迅猛，越来越多的企业成立，创业热潮不断高涨，国家经济的快速发展伴随着对能源的大量需求，同时煤炭资源的开采量逐渐下降，为了弥补对能源的需求，出现了很多替代性新型能源，如太阳能、风能、核能、水能热能等。 (国家电投集团山东能源发展有限公司山东济南 250000) 摘要：近些年来我国各项经济的发展速度都相当迅猛，越来越多的企业成立，创业热潮不断高涨，国家经济的快速发展伴随着对能源的大量需求，同时煤炭资源的开采量逐渐下降，为了弥补对能源的需求，出现了很多替代性新型能源，如太阳能、风能、核能、水能热能等。对电气节能技术的现状进行了介绍，并结合相关经验从多个角度研究了电力新能源未来的发展方向和应用，以期为未来新能源的发展提供借鉴。 关键词：电气节能技术；电力新能源；发展应用 引言 随着中国经济的迅速发展，无论是企业生产还是居民日常生活对资源能源的需求量都日益增长，因此，能源紧缺问题已经成为当今社会面临的最棘手的问题，同时，一些能源在生产过程中会对空气环境造成严重的污染，例如温室效应、雾霾等现象的出现都严重地影响到居民的日常生活，更有甚者会危及到人们的生命健康。为此，实现电力新能源的低碳环保开发，提高电气节能技术以及发掘电力新能源成为目前迫在眉睫的问题。 1 电气节能技术提高措施 1.1优化电网运行参数 通过对电网运行参数进行优化设置处理可以在一定程度上降低电能耗损。由于在电网的运行过程中，电网会伴随着一定的谐波和无功电流而导致产生电能耗损，所以对电网运行过程采取有效措施进行谐波治理和无功补偿，采取节能技术来降低电能耗损，还能够实现对电网功率的科学化配置，有效降低线路电能损耗。假定降低线路损耗的公式为： 式中 Wc为线损以及变压器损耗，按系统电度的 8%计算，η为线路损耗降低率，计算如下： 1年损失的电力费用为： 补偿后的线路损耗降低率为 1.2利用节能技术减小线路的电力损耗 输电线路是进行电能传输的主要设施，因为一般情况下，电站和电力用户之间都存在一定的距离，在远距离的线路输送过程中难免会出现一些电能的损耗情况，特别是比较远距离的电能输送工程中，电力负载会随着输电线路的增长而增加，电力负载越大就会导致电能在运输中出现的损耗越大，因此为例减小电能在线路运输过程中出现的电能损耗，需要对输电线路进行优化，使线路的电阻值降低，同时提高电网系统的功率因数。在供电营业区域内，要根据经济发展的实际情况，认真对输电线路进行规划和不点，根据实际情况下选择比较合适的输电线路和变电站分布方式，最短距离是输电线路规划中应该坚持的原则，这主要是为了尽量上缩短输电线路的距离，减小输电线路的电阻值，减少电能在输送过程中的损耗。除此之外，在导线的选择上，也需要进行严格把关，最关键的是需要选择横截面较大的导线，因为横截面越大，能够实现能源消耗减小。最后在对输电线路进行布置的过程中，首先应该保证在了解整个区域的地形之后开展工作你，缩短线路铺设之间的距离，实现电能损耗减小的目的。 1.3建筑照明的节能设计 节约能源、保护环境是当前中国发展的长期重大方针，同时也是全世界所关注的重要课题。相关资料显示，就建筑过程中所消耗的能量资源而言，电气占14% ，其中，仅照明用电就占社会总用电量的 12% 左右。为此，中央提出建设“资源节约型”社会的目标，大力推广“节能省地”型建筑，在“十一五”规划纲要中提出的国家十大重点节能工程中就包括绿色照明和建筑节能两项，足见建筑节能和照明节能在当今社会发展中的重要意义。照明是最主要的电力能源消耗之一，节能建筑照明设计的原则就是在不影响照明效果的基础之上尽可能减少照明能量消耗，最大限度地利用电能。具体为：a) 充分利用自然光源。将自然光源和人工照明结合，可以在一定程度上节约照明用的电能； b) 选择合适的光源。根据不同的场合选择不同的光源，例如家居生活中所用的照明光源，采用荧光灯足以，而对于室外的照明就需要选择高压钠灯；c) 加强各类节能灯具的推广使用。选择适当的照明方式和装置，调整照明方式，以最大限度地利用电能。 1.4完善空调系统 为了有效的调节室温，通常在建筑物内部会安装空调系统，但在其使用过程中，会造成严重的能源消耗，故此，在设计电气节能技术的过程中，要采取高效的措施，强化空调系统的节能效果，促进空调向节能环保方向发展。在优化配置空调系统阶段，应科学的设置各项运行参数，同时选择节能效果明显的现代化构件，以此达到节能环保的目的。现阶段，在空调节能设计工作中，应用最为广泛的就是冰蓄冷技术，该技术的基本原理是，电网运行低谷时期储存能量，在高峰期溶解夜间储存的冰块，该功能不仅能够达到制冷的效果，还能控制能源消耗。从合理配置能源的角度来说，冰蓄冷技术的实际意义体现在，降低了空调系统运行过程产生的能耗，控制了成本，并且缓解了用电供需压力，对于维系电力系统的平稳运行具有重要的意义。这里以某酒店为例，其性质属于大型旅游涉外酒店，总层数达到 40 层，共有 205 个办公及客用房间，据不完全统计，酒店内中央空调全年的运行时间超过 270 天，空调设备每天的运行时间最低在 18 小时左右，年耗电量高达 255 万千瓦时，年度内产生的电费在 195 万元，但通过对酒店内空调设备的运行状态进行测试得知，其在很短的时间内一直
中国新能源的利用现状与趋势 1 引言 随着全球化石能源枯竭供应紧、气候变化形势严峻，世界各国都认识到了发展新能源的重要性，特别是中国长期以来主要依靠煤炭，在一次能源供给中一直保持在2/3以上的比例。而中国的石油进口量连续增长，2009年进口原油约2.04亿吨。据测算，中国石油消费进口依存度已达到50%的“警戒线”。同时随着2000年以来，在国家和地方政府的政策支持下，城镇燃气行业改革加速，燃气行业得到了长足发展，对天然气的需求一直处于高速增长，这种状况将在未来将长时间存在，毕竟中国的人均能源消耗只有的美国的1/11。随着中国的社会经济进一步发展，生活水平的改善意味着人均能源消耗量将有十分巨大的增长，近几年来汽车保量的快速增加即是例证。 随着传统化石燃料，如石油、煤矿、天然气等储存量不断减少，而同时社会经济不断发展，对能源的需求日益增加，以及环境恶化的巨大压力，新能源被提到了更重要的位置。虽然中国还处于工业化、城镇化快速发展的关键阶段，但是仍然在哥本哈根会议上提出努力的方向，“到2020年单位国生产总值二氧化碳排放比2005年下降40％－45％”。新能源是一个有力的工具。 2 新能源的利用现状 2.1 新能源 新能源，是指新的能源利用方式，既包括风电、太阳能、生物质能等，又包括对传统能源进行技术变革所形成的新能源，如煤层气、煤制天然气等。新能源
产业具有资源消耗低、清洁程度高、潜在市场大、带动能力强、综合效益好的优势，正在成为富有活力、最具前景的战略性新兴产业，对推动我国经济社会可持续发展具有重要战略意义。 2.2 太阳能 太阳能利用主要有太阳能的热利用和发电两种途径。热利用以太阳能热水器为代表，主要集中在小城镇和农村地区，由于城市土地紧以及政策、规划和设计等因素，太阳能的热利用在城市属于个案，如位于市龙岗区的振业城是华南第一个大规模应用太阳能技术的社区，整个太阳能中央热水系统采用的是联集式全玻璃真空式太阳能集热器。太阳能板和屋顶结合，与保温水箱分离，这种安装方式达到形式与功能的统一，与建筑较为完美的结合，这些太阳能热水器还设置了电辅助加热设施，即使在阴雨天也可正常使用，能提供适宜身体的水温。而集中利用则较少。 另一种主要的途径就是太阳能光伏发电，虽然近些年来光伏发电技术有了较大的进步，但是与常规发电方式和核发电相比太贵了，经济性不强。 2.3 风能 中国的风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带：一是三北（东北、华北、西北）地区丰富带。风能功率密度在200W/㎡～300W/㎡以上，有的可达500 W/㎡，可利用的小时数在5000h以上，有的可达7000h以上。二是沿海及其岛屿地丰富带。年有效风能功率密度在200W/㎡以上，可利用小时数在7000h～8000h。这一地区特别是东南沿海，由海岸向陆是丘陵连绵，所以风能丰富地区仅在海岸50km之。 《可再生能源法》实施以来，中国的风电产业和风电市场发展十分迅速，截
氢能源制造技术 氢能源可以由各种化石燃料制得，如石油、天然气和煤。当前在氢的应用中包括氢化处理和氢化裂解，它们在精炼厂中进行处理，以实现对原油的提炼。在化学工业中，氢可以用来制造各种各样的化合物，如氨和甲醇，以及用在冶金处理中。制氢技术包括天然气的蒸发重整、碳氢化合物部分氧化和煤气化等。不过，这些技术均无助于减少对化石燃料的依赖。 水电解是一种成熟的制氢技术，它效率高，但需要用到大量的电力。不过，通过使用太阳能来产生电解氢所需的电，该问题就可以得到解决。此项技术已经足够成熟，可以用于大规模发电和制氢。其他的制氢方案包括非高峰期的水电、核电制氢、直接热分解制氢、热解制氢、热化学循环制氢和光解制氢等。当中的许多技术正处于不同的开发阶段，少数方法已遭废弃。 1、蒸汽重整制氢 最廉价的大规模制氢方法是通过对化石燃料的蒸汽重整，目前的方法使用镍催化剂。依照以下反应式，甲烷首先与水蒸气发生反应，产生一氧化碳和氧气，一氧化碳穿过催化剂，然后与水蒸气发生反应，产生二氧化碳和氢气。
天然气是最廉价的蒸汽重整制氢原料，但其成本仍要比从原油制造汽油的成本高2~3倍。目前，正在开展了一系列工作来研究解决如何提高蒸汽重整的效率和降低制氢成本。 2、部分氧化制氢 另一种制氢方法是部分氧化。该方法涉及膜与氧的反应，产生氢气和一氧化碳，其转换效率要比蒸汽重整的低，这就是为什么蒸汽重整仍处于商业制氢的主导地位的原因。 3、煤气化制氢 煤气化是最古老的制氢方法之一。在天然气变得可用之前，它用于制造“城镇煤气”。煤加热至气态，然后在催化剂的作用下与蒸汽混合，产生合成气体，对该气体进行处理，以提取氢气和其他化学物质或者燃烧发电。当前煤气化研发关注的主要问题是如何减少污染物，如氮和硫的氧化物、汞和一氧化碳。 4、生物材料制氢 通过高温分解和气化处理，氢可以从许多类型的生物材料制得，如农作物和动物的残害，这些物质可以产生碳含量很高的合成气体。使用生物材料而非化石燃料不会产生任何二氧化碳排放。遗憾的是，生物材料制氢的成本比从化石燃料制氢的成本要高得多。从生物材料制氢的生物学处理过程包括发酵、厌氧消化和代谢处理技术等，但这些都根本无法与传统的制氢技术相匹敌。
随着氢燃料电池汽车的推广，氢气市场需求递增，加氢站建设驶入快车道。截至2020 年2 月，我国加氢站共有66座。国家要在2年内对氢能立法，这是迄今为止氢燃料电池行业的最大利好，氢能源行业风口将至。此外，根据国家规划，规划2020/2025/2030年分别建成100/300/1500座，十年间年复合增速达31.1%。到2050年加氢站数量将达10000座，行业产值达12万亿元。 广东上海加氢站建设领先 截至2020 年 2 月，我国加氢站共有66座，仍有较大上升空间。广东省以17座的数量排在首位，其次是上海市，拥有10座加氢站。 固定式加氢站逐渐增多 能源综合站、站内制氢加氢站是2019年的新基调，加氢站类型逐渐由内部示范运营站向能服务于未来商业化运营的商业加氢站转变，加氢站类型将多元化。目前，国内固定式加氢站数量正在逐渐增加，其比例已从2019年上半年的占比59%已上升至2019年年底的63%。另外，站内制氢油氢合建也将成未来潜力“明星”
加氢站类型，更加符合用户体验的固定站数量也将逐渐增多，超高压储氢和液氢加氢站将助力未来商业化运营。 氢气市场需求递增加氢站建设驶入快车道 整体而言，中国氢能市场发展初期(2020-2025年左右)，氢气年均需求约2200万吨;氢能市场发展中期(2030年左右)，氢气年均需求约3500万吨;氢能市场发展远期(2050年左右)，氢气年均需求约6000万吨。
政策重大利好 在《中国制造2025》、《节能与新能源汽车技术路线图》、《中国氢能产业基础设施发展蓝皮书(2016)》中提出了2020-2030年加氢站建设的规划。进入2019年，广东、山西等10个省份将发展氢能写入政府工作报告，山东、河北浙江等省份陆续发布本地氢能产业发展规划。2020年3月发改委、司法部印发《关于加快建立绿色生产和消费法规政策体系的意见》，要在2年内对氢能立法，氢能源行业将迎来前所未有的发展机遇。 氢能将成为中国能源体系的重要组成部分。预计到2050年氢能在中国能源体系中的占比约为10%，氢气需求量接近6000万吨，年经济产值超过10万亿元。全国加氢站达到10.000座以上，交通运输、工业等领域将实现氢能普及应用，燃料电池车产量达到520万辆/年，固定式发电装置2万台套/年，燃料电池系统产能550万台套/年。
2007-4-23 20:06:57国际新能源网网友评论 一清洁能源概念 传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。 清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调经济性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。 二我国清洁能源发展现状 清洁能源在我国发展至今，主要有如下几种： 1.洁净煤技术 由于我国煤炭在能源中的重要地位，今后一段时期内，煤炭仍将是我国主要的一次能源，最直接也是最重要的就是煤炭的清洁燃烧。目前比较成熟的的洁净煤技术主要包括：型煤、洗选煤、动力配煤、水煤浆、煤炭气化、煤炭液化、洁净燃烧和发电技术等。 2.核电 核能是清洁的能源。我国已经建有的核电站分别有秦山核电站、大亚湾核电站、岭澳核电站等，运行情况良好。目前是我国主要的发电来源之一，地位仅次于煤炭和水电。根据新浪网消息，我国政府近期规划在2006年至2010年期间，将积极发展核电，重点建设百万千瓦级核电站；远期规划是到2020年，每年核发电能力，从目前的8700兆瓦，增加到4万兆瓦，意味着2006～2020年的14年里，中国将增建30座核电厂。 3.太阳能 太阳能是清洁可再生的能源，目前已在我国得到较大范围的使用，主要体现为太阳能热水器的普及使用。在山东等地，太阳能产业正得到快速发展，许多技术如太阳能电池等也日臻成熟。 4.生物质能 是指由生命物质排泄和代谢出的有机物质所蕴含的能量，我国生物质能储量丰富，70%的储量在广大的农村，应用也是主要在农村地区。目前已经有相当多的地区正在推广和示范农村沼气技术，技术简单成熟，正在逐步得到推广。我国在生物柴油研究方面也得到快速发展，在福建、四川等地已经建有小规模的生物柴油生产基地，但是目前并未形成产业化。
新能源技术应用的现状及发 展趋势 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
目录 摘要 (2) 第一章对能源的认识 (3) 1.1能源的定义 (3) 1.2能源的源头 (3) 1.3能源的种类 (4) 第二章新能源的发展趋势 (5) 2.1 多元化 (5) 2.2 清洁化 (5) 2.3 高效化 (5) 2.4 全球化 (6) 2.5 市场化 (6) 第三章启示与建议 (7)
摘要 我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：物质、能量和信息。组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。 能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。 未来对能源的要求有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。未来对能源的需求未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。 除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。 关键字：能源利用可持续发展环境污染
中国新能源的发展现状与展望 资源与环境学院自地1501 朱楷20152125041 摘要：随着中国经济的快速发展，过分依赖不可再生的化石能源的传统能源结构已经不能完全适应发展的需要。为促进我国经济与能源产业的健康发展和实现可持续发展，寻找和开发清洁高效的可再生新能源已是当务之急，是解决未来能源问题的主要出路。关键词：新能源；可再生能源；可持续发展；现状；展望。引言：本篇文献综述是为了探讨中国在新的发展时期面对的新能源的发展现状与展望。新能源的开发问题已早早引起中国和国际上的关注，关于此类主题的文献在国内外已有较多发表，在未来仍将呈现上升的趋势。 新能源（NE）,又称非常规能源，是指传统能源之外的各种能源形式，指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能等。国家通过科技攻关计划，863 计划，973 计划和产业化计划等，使先进的技术和政策支持风力发电、光伏发电、太阳能光热利用、氢能和燃料电池研发的产业化。值得注意的是，中国风电产业链的上游和下游不匹配，上游的生产能力和在世界上的研究和发展水平处于一个较低的水平，而下游的风电建设的发展速度是世界上最高的国家之一。[1] 主体部分 1 国际新能源发展现状 1.1 新能源的发展背景 20 世纪先后爆发了三次石油危机，油价不断上涨，人们开始意识到化石能源供应的不可持续性。同时，以伦敦雾事件为代表的环境公害事件频发，也引发了对化石能源产生的环境污染的担心。化石燃料排放大量温室气体，加速全球变暖，由此促成了《京都议定书》的签订。资源短缺和环境污染造成的双重压力凸显了新能源发展的必要性和紧迫性，最终促成了世界新能源产业的兴起。[2] 1.2 国际新能源发展现状 1.2.1 日本 自身能源缺乏的日本是最早重视发展新能源的国家之一。1973年第一次石油危机后，日本就实施“新能源技术开发计划” （也被称为“阳光计划” ）, 其核心是大力推进太阳能的开发利用。1993年,日本政府将“新能源技术开发计划” （阳光计划）、“节能技术开发计划” （月光计划）和“环境保护技术开发计划”合并成规模庞大的“新阳光计划”，目标是实现经济增长、能源供应和环境保护之间的合理平衡。 根据2008 年 3 月修订的《京都目标实现计划》,日本新能源发展的中长期目标是：到2020 年, 可再生能源占比为7 %,水电之外的新能源占比为 4 .3%;到2030 年, 日本的可再 生能源占比大约为11%, 其中, 新能源为7 %, 大约为 3 200 万千升原油当量。[3] 1.2.2 欧美 美国、欧盟等西方发达国家和地区最先开始新能源的大规模开发。美国《2009年美国经济复苏和再投资法》中，明确要求到2020年所有电力公司的电力供应中要有15%来自风能、太阳能等可再生资源。[4] 欧盟于2007年通过“能源和气候变化一揽子计划”，承诺到2020年将可再生能源比例提高20%，温室气体排放减少20%。[5] 到2010年，风电已经满足了欧盟 5.3%的电力消费，其中在丹麦，这一比例已经达到20%。[6] 2 国内新能源发展现状 2.1 国内新能源发展条件及方向 2.1.1 非常规油气资源 （1）油页岩资源丰富 我国油页岩资源丰富,探明资源量315 X 10 8 t ,预测资源量4520 X 10 8 t , 其