新能源技术及其应用

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1、新能源技术及其应用------生物质能、海洋能前言：能源、材料、信息、生物技术是现代文明的四大支柱，能源是人类生存及发展的物质基础，也是人类从事各种经济活动的原动力。新能源与常规能源是一个相对的概念，新能源包括太阳能、氢能、核能、生物质能、化学电源、风能、海洋能和地热能等。（一）生物质能生物质能简介生物质（biomass）是指有机物中除了化石燃料以外的所有来源于动、植物能再生的物质。生物质能则是指直接或间接地通过绿色植物的光合作用，把太阳能转化为化学能后固定贮藏在生物体内的能量。生物质能源是人类用火以来，最早直接应用的能源。随

2、着人类文明的进步，生物质能源的应用研究开发几经波折，在第二次世界大战前后，欧洲的木质能源应用研究达到高峰，然后随着石油化工和煤化工的发展，生物质能源的逐渐趋于低谷。到20世纪70年代中期，由于中东战争引发大的全球性能源危机，可再生能源，包括木质能源在内的开发利用研究，重新引起人们的重视。人类深刻认识到石油、煤、天然气等化石能源的资源有限性和环境污染问题。日益严重的环境问题，已引起国际社会共同关注，环境问题与能源问题密切相关，成为当今社会共同关注的焦点之一。化石燃料的使用是大气污染的主要原因。“酸雨”、“温室效应”等都已给人类赖

3、以生存的地球带来了灾难性的后果。而使用大自然馈赠的生物质能，几乎不产生污染，使用过程中几乎没有二氧化硫的产生，产生的二氧化碳气体与植物生长过程中需要吸收的大量二氧化碳在数量上保持平衡，被称之为二氧化碳中性的燃料。生物质能将成为未来可持续能源系统的组成部分，预计到本世纪中叶，采用新技术生产的各种生物质替代燃料将占全球总耗能的40%以上。生物质能开发利用在许多国家得到高度重视，联合国开发计划署、世界能源委员会、美国能源部都把它当作可再生能源的首要选择。联合国粮农组织热门为，生物质能有可能成为未来可持续能系统的主要能源，扩大其利用是

4、减排二氧化碳的最主要的途径，应大规模植树造林和种植能源作物，并是生物质能从“穷人的燃料”变成高品位现代能源。生物质能的特点生物质由C、H、O、N、S等元素组成，是空气中二氧化碳、水、和太阳光通过光合作用的产物。其挥发性高，碳活性高，硫、氮含量低（S：0.1%～1.5%，N：0.5%～3.0%），灰分低（0.1%～3.0%）。1)可再生性生物质能属可再生资源生物质能由于通过植物的光合作用可以再生,与风能、太阳能等同属可再生能源,资源丰富,可保证能源的永续利用；据统计，全球可再生能源资源可以转换为二次能源约185.55亿tce,相

5、当于全球、气和煤等化石燃料年消费量的2倍，其中生物质能占35%，位居首位。2)低污染性，节能、环保效果好用生物质能代替化石燃料，由于生物质的硫含量、氮含量低、燃烧过程中生成的SOX、NOX较少6，不仅可以永续使用，而且环保和生态效果突出，对改善大气酸雨环境；生物质作为燃料时，由于它在生长时需要的二氧化碳相当于它排放的二氧化碳的量，因而对大气的二氧化碳净排放量近似于零，可有效地减轻温室效应；3)广泛分布性，便于就地利用，利用形式多样缺乏煤炭的地域，可充分利用生物质能；4)生物质燃料总量十分丰富生物质能是世界第四大能源,仅次于煤炭

6、、石油和天然气。根据生物学家估算,地球陆地每年生产1000～1250亿吨生物质;海洋年生产500亿吨生物质。生物质能源的年生产量远远超过全世界总能源需求量,相当于目前世界总能耗的10倍。我国可开发为能源的生物质资源到2010年可达3亿吨。随着农林业的发展,特别是炭薪林的推广,生物质资源还将越来越多。5）相关技术已成熟，可贮性好利用薪材和作物秸秆直燃历史悠久，通过发酵生产沼气用于炊事和照明在农村也很普遍，利用甘蔗、玉米等制造燃料乙醇，用以代替车用汽油的做法在美国、巴西已具规模。另一方面，与太阳能、风能相比生物质能突出的优点是可贮

7、存。生物质能的分类依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。1）林业资源林业生物质资源是指森林生长和林业生产过程提供的生物质能源，包括薪炭林、在森林抚育和间伐作业中的零散木材、残留的树枝、树叶和木屑等；木材采运和加工过程中的枝丫、锯末、木屑、梢头、板皮和截头等；林业副产品的废弃物，如果壳和果核等2）农业资源农业生物质能资源是指农业作物(包括能源作物)；农业生产过程中的废弃物，如农作物收获时残留在农田内的农作物秸秆（玉米秸、高粱秸、麦秸、稻草、豆秸

8、和棉秆等）；农业加工业的废弃物，如农业生产过程中剩余的稻壳等。能源植物泛指各种用以提供能源的植物，通常包括草本能源作物、油料作物、制取碳氢化合物植物和水生植物等几类。3）生活污水和工业有机废水生活污水主要由城镇居民生活、商业和服务业的各种排水组成，如冷却水、洗浴排水、盥洗排水