一次能源与电能生产华中科技大学电力工程系
罗毅
luoyee@https://www.doczj.com/doc/2510130987.html,
本章主要内容
?了解中国的发电能源分布，掌握能源分布对电力系统的影响；
?了解一次能源向电能的转换的原理和特点；?掌握不同发电厂的电能生产过程和运行特点；
?了解节能减排和可持续发展的基本概念，掌握节能减排和可持续发展对电力系统的影响
能量
能量是物质的一种形态，既不能创造，也不能消灭，但可以从一种形态转换到另一种形态。
到目前为止，人类所认识的能量有：
（1）机械能（2）热能（3）化学能（4）辐射能（5）核能（6）电能
能源的分类再生性能源水力常规能源
非再生性能源煤，石油，天然气，核裂变物质再生性能源太阳能、风能、海洋能、地热能一次
能源
新能源
非再生性能源核聚变物质二次
能源电力、焦炭、煤气、汽油、煤油、柴油重油、氢能、沼气、酒精、蒸汽、热水等
一次能源和二次能源
常规能源和新能源
再生能源与非再生能源
含能体能源和过程性能源含能体能源化石燃料（煤、石油、天然气）核燃料，地下热水，地热蒸汽氢能，高水位水库过程性能源风，流水，海洋，潮汐太阳的直接辐射，电能
能量转换
?能量的形态转换，如燃料的化学能通过燃烧转换成热能；热能通过热机转换成机械能；等等
?能量的空间转换，即能量的传输
?能量的时间转换，即能量的储存
?能量转换须遵守能量守恒定律
?任何能量转换都需要一定的条件，并在一定的设备或系统中实现
能源能量形态转换过程转换设备或系统
石油、煤炭、天然气等矿物燃料氢、酒精等二次能源化学能→热能化学能→热能→机械能化学能→热能→机械能→电能化学能→热能→电能化学能→电能炉子，燃烧器
各种热力发动机
热机，发电机，磁流体发电，
EGD 发电（压电效应）
热力发电，热电子发电
燃料电池
水力、风力、潮汐、海流、波浪机械能→机械能机械能→机械能→电能水车，风车
水轮发电机，波力发电，风
力发电，潮汐发电，海流发
电
太阳能光能→热能光能→热能→机械能光能→热能→机械能→电能光能→热能→电能光能→电能光能→化学能光能→生物能
电磁波→电能
热水器，采暖，制冷，光化
学反应，太阳灶
太阳热发动机
太阳热发电
热力发电，热电子发电
光电池，光化学电池
光化学反应（水分解）
光合成
能源能量形态转换过程转换设备或系统
海洋热能热能→机械能→电能海洋温度差发电（热力发动
机）
海洋盐分（能）化学能→电能
化学能→机械能→电能
化学能→机械能→电能浓度发电渗透压发电浓度差发电
地热能热能→机械能→电能
热能→电能热力发动机-发电机热力发电
核能核裂变→热能→机械能→电能
核裂变→热能
核裂变→热能→电能
核裂变→电磁能→电能
核聚变→热能→机械能→电能
电能→光（激光）→热能
电能→热能核裂变发电，磁流体发电核能炼钢
热力发电，热电子发电光电池
核聚变发电
人均可开采资源
煤炭( 吨)
石油
( 吨)
天然气
( m3 )
我国89.8 2.61074 USA876.413.216843
世界
平均
162.523524796
西(部水)电东送北(方)煤(电)南运南水北调
新能源及其资源分布
?新能源发电：核聚变发电厂、风电场、太阳能发电厂
?核聚变发电：轻核聚变用的燃料是海水中的氘，1升海水可提取30毫克氘，相当于300升汽油
?中国10m高度层的风能资源总储量为32.26亿kW，其中实际可开发利用的风能资源储量为2.53亿kW
?东南沿海及其附近岛屿是风能资源丰富地区，有效风能密度大于或等于200W/m2的等值线平行于海岸线；沿海岛屿有效风能密度在300W/m2以上，全年中风速大于或等于3m/s 的时数约为7000～8000h，大于或等于6m/s的时数为4000h。
?新疆北部、内蒙古、甘肃北部也是中国风能资源丰富地区，有效风能密度为200～
300W/m2，全年中风速大于或等于3m/s的时数为5000h以上，全年中风速大于或等于6m/s 的时数为3000h以上。
?黑龙江、吉林东部、河北北部及辽东半岛的
风能资源也较好，有效风能密度在200W/m2
以上，全年中风速大于和等于3m/s的时数为5000h，全年中风速大于和等于6m/s的时数为3000h。
?青藏高原北部有效风能密度在150～200W/m2之间，全年风速大于和等于3m/s的时数为4000～5000h，全年风速大于和等于6m/s的时数为3000h；但青藏高原海拔高、空气密度小，所以有效风能密度也较低。
?云南、贵州、四川、甘肃、陕西南部、河南、湖南西部、福建、广东、广西的山区及新疆塔里木盆地和西藏的雅鲁藏布江，为风能资源贫乏地区，有效风能密度在50W/m2以下，全年中风速大于和等于3m/s的时数在2000h以下，全年中风速大于和等于6m/s的时数在150h以下，风能潜力很低
?一类地区
?为我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳辐射总量6680～8400 MJ/㎡，相当于日辐射量5.1～6.4kWh/㎡。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最为丰富，最高达2333 kWh/㎡（日辐射量6.4kWh/㎡），居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。
?二类地区
?为我国太阳能资源较丰富地区，年太阳辐射总量为5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射量4.5～5.1kWh/㎡。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部等地。