新能源考试要点合肥学院环境工程.docx
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新能源考试要点合肥学院环境工程
1、按现今能源的消耗速度，地球上已探明的储量，煤大约可以维持200年，石油大约40年，天然气60年。
而且全世界的石油产量，大约在2010年左右达到峰值，并从此后开始下降，人类面临日益严峻的能源危机。
2、“3P”和“3E”问题：
Population（人口）、Poverty（贫穷）、Pollution（污染）、Energy（能源）、Ecology（生态）、Environment（环境）。
3、人类利用能源经历了4个阶段：
柴草阶段、煤炭阶段、石油时期、可再生能源时期。
4、能源的量和单位时间内的能源量的计量单位。
具有确切定义和当量值的能源（能量）单位主要有焦耳（J）、千瓦时（kW•h）、卡（cal）和英热单位（Btu）。
5、什么是能源、能源资源、能源储量、能源资源有哪些？
v能源是指能向人类提供能量的自然资源，它可以直接或间接提供人们所需要的电能、热能、机械能、光能、声能等。
v能源资源是指已探明或估计的自然赋存的富集能源。
v能源储量已探明或估计可经济开采的能源资源。
v各种可利用的能源资源包括煤炭、石油、大然气、水能、风能、核能、太阳能、地热能、海洋能、生物质能等。
6、能源按来源分类为：
第一类能源（太阳辐射）:
可再生:
太阳能、风能、海浪能、海流能、海水温差能、生物能
第二类能源（地球内部能）：
可再生：
地热能、火山、地震、海啸;
不可再生：
核燃料
第三类能源（地球天体作用）:
潮汐能（月亮与太阳队海水的引力）
7、一次能源及二次能源定义、各有哪些？
一次能源：
直接来自自然界的能源。
如：
煤、石油、天然气、水能、风能、核能、海洋能、生物能。
二次能源：
如：
沼气、汽油、柴油、焦炭、煤气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。
8、定义：
v太阳能是地球接受到的太阳辐射能。
光热转换是太阳能热利用的基本方式。
v风能是太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气运动而产生的能量。
v地热能是指地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热量和地热流体中的热量。
v海洋能是指蕴藏在海洋中的可再生能源，它包括潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、海水温度差能和海水盐度差能等不同的能源形式。
v生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过光合作用将大阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。
有机物中除矿物燃料以外的所有源于动植物的能源物质均属于生物质能。
v小水电通常是小型水电站及其相配套的小容量电网的统称。
（0.1~12MW装机容量）
v氢能是世界新能源和可再生能源领域正在积极研究开发的一种二次能源，氢能具有清洁、无污染、高效率、储存及输送性能好等诸多优点，赢得了全世界各国的广泛关注。
氢能在21世纪有望成为占主导地位的新能源，起到战赂能源的作用。
v
9、评价各种能源的技术指标：
a.能流密度（单位体积或单位面积内从能源获得的功率）注意单位的多样性;b.投资大小;c.能源供应的连续性和存贮的可能性;d.运输费用和损耗;e.对环境的影响;f.存储量;g.能源品位
10、我国的能源问题
人均能源不足;能源分布不均;能源构成不合理;人均能耗少，但能源效率低;农村能源严重短缺;能源过度依赖进口;环境问题极为严重
11、我国在使用能源过程中产生的负面影响：
温室效应：
大气温室效应是指大气物质对近地气层的增温作用，即随着大气中CO2等增温物质的增多，使得能够更多地阻挡地面和近地气层向宇宙空间的长波辐射能量支出，从而使地球气候变暖;大气污染;水污染;森林砍伐;臭氧空洞;固体垃圾污
12、关于可再生能源的一些看法，关于各种能源我们面临的问题：
意义：
自从20世纪70年代出现能源危机以来，世界各国逐渐认识到能源对人类的重要性，同时也认识到常规能源利用过程中对环境造成的污染和对生态造成的破坏。
为了保持经济与环境的和谐可持续发展，人们逐渐重视能源战略的可持续性。
因此，加大了新能源与可再生能源的投入。
许多国家制定了新能源与可再生能源的发展规划，使新能源与可再生能源在全球总能源耗费中的比例由目前的5%，提高到2020年的15％左右。
新能源与可再生能源将成为能源可持续战略中的重点之一，也为能源的可持续发展提供了新的增长点和商机，促使各国政府和具有能源战略眼光的大公司投入到新能源与可再生能源研究中，加快了新能源和可再生能源的推广应用进程。
近年来，在世界能源消费构成中，占能耗比重最大的是石油，其次是煤和天然气，这些都是非可再生能源资源。
若按非可再生矿物能源耗用量的啬率推算，已探明的石油储量将于2010-2035年耗掉80%；而天然气和煤，从现在算起：
天然气只能再用40-80年，煤可再用200-300年。
由于人类目前的认识和技术水平的局限性等原因，人类对地壳的钻探深度只有1万米左右，仅占整个地球体积比重不到2‰，同时，矿物能源的燃烧还会污染环境，造成环境的污染。
因此，一方面要节约使用矿物能源，以延长使用期，加强勘探深层和海底的矿物能源，扩大开采储量，提高认识水平和技术水平，合理合适放物能源，减轻期污染程度；另一方面，要扩大可再生的无污染的常规能源的使用，开辟新能源。
•常规能源中，水能是可再生的清洁能源，对其开发技术和使用经验比较成熟，但对建设大型水坝而引起的生态环境变化问题仍未彻底解决。
•核能的发展仍未完全摆脱放射性污染的阴影；
•太阳能的开发潜力很大，对环境影响最小，但技术尚未突破光电转换效率低的问题；
•另外对海洋能中的潮汐能、波浪能发电，风能发电，虽有进展，但因其不稳定性，一时难以大规模使用；
•把海水中的氢变成氢气作为能源，这是一大资源宝库，但因许多技术和认识原因，还处于研究阶段，有待完善。
从长远看，充分利用可再生的清洁的常规能源，开发无污染的可再生的新能源是解决能源问题的主要途径，也是世界能源利用的趋向。
13、可再生能源法体现的四个基本原则:
一、国家责任和全社会支持相结合的原则；二、政府引导和市场运作相结合的原则；三、当前需求和长远发展相结合的原则；四、国际经验和国内实践相结合的原则。
14、可再生能源法确立的五个制度：
一、总量目标制度；二、强制上网制度；三、分类电价制度；四、费用分摊制度；五、专项资金制度。
《中华人民共和国可再生能源法》已由中华人民共和国第十届全国人民代表大会常务委员会第十四次会议于2005年2月28日通过，自2006年1月1日起施行。
15、中国可再生能源发展目标
1、可再生能源利用总量翻两番：
充分利用水电、沼气、太阳能热利用和地热能等技术成熟、经济性好的可再生能源，积极推进风力发电、生物质发电、太阳能发电的商业化和产业化发展，逐步提高优质清洁的可再生能源在能源结构中的比例，到2010年达到10％，到2020年达到16％左右。
2010年和2020年可再生能源利用量分别达到2.7亿吨标煤和5.3亿吨标煤。
2、农村用能条件得到改善：
因地制宜采用可再生能源技术解决偏远地区无电人口的供电问题和农村生活燃料短缺问题。
按循环经济模式推行有机废弃物的能源化利用，基本消除有机废弃物造成的环境污染问题。
3、实现可再生能源产业大发展：
积极推进我国可再生能源新技术的产业化发展，建立可再生能源技术创新体系，形成较完善的可再生能源产业体系。
到2010年，基本实现以国内制造设备为主的装备能力。
到2020年，形成以自有知识产权为主的国内可再生能源装备能力。
可再生能源独立发展系统：
水电：
重点开发金沙江、雅砻江、大渡河、澜沧江、黄河、乌江和怒江流域；因地制宜加快中小水电开发
2010年：
1.8亿千瓦180GW2020年：
3亿千瓦300GW
风电：
通过大规模开发，促进技术进步和产业发展，实现设备制造国产化，尽快使风电具有市场竞争力；在沿海地区和“三北”地区建设大型和特大型风电场,在其他地区，因地制宜发展中小型风电场。
2010：
总装机500万千瓦5millionKW，30个左右10万千瓦级大型风电项目，江苏、河北、内蒙古3个百万千瓦风电基地
2020：
总装机3000万千瓦30millionKW，若干个200万千瓦以上的风电大省，6个百万千瓦级大型风电基地，50万千瓦海上风电
太阳能：
无电地区电力建设：
增40万千瓦，解决400万户居民用电
屋顶和公共设施光伏发电：
100万千瓦
大型电站：
光伏电站：
20万千瓦，太阳热发电：
20万千瓦
累计总量：
200万千瓦
太阳能热利用
城市：
推广普及太阳能一体化建筑、太阳能集中供热水工程；建设太阳能采暖和制冷示范工程
农村和小城镇：
推广户用太阳能热水器、太阳房和太阳灶
2010年：
太阳能热水器1.5亿平方米，2000万吨标煤
2020年：
太阳能热水器3亿平方米，4000万吨标煤
生物质能：
▪生物质固体成型燃料
2010年:
示范点建设，全国年消费100万吨，2020年:
年消费量达到5000万吨
▪农村户用沼气
2010年：
110亿立方米/年，2020年：
180亿立方米/年
▪生物质液体燃料
2020年：
替代1000万吨成品油，燃料乙醇：
以甜高粱茎杆、甘蔗和木薯等为原料，2020年，年产1000万吨生物柴油（以麻风树、油桐、黄连木、油菜籽等为原料餐饮等行业废油回收）
2020年，年产100万吨
16、太阳是一个巨大的能源体，其总辐射能量约为3.75×1020Mw。
一个小时地球接受太阳总辐射量几乎等于地球上一年的能源消耗量。
17、太阳能的主要缺点：
一是能流密度低；二是其强度受季节、地点、气候等各种因素的影响，因此不能维持常量。
18、太阳能能的转化装置：
将太阳能转换成不同形式的能量需要不同的能量转换装置：
①集热器通过它的吸收面可以将太阳能转换成热能；②太阳能电池利用光伏效应将太阳能转换成电能；③植物通过光合作用可将太阳能转换成生物质能。
19、太阳能可否转化为所有能量：
从理论上讲，太阳能可以直接或间接地转换成任何形式的能量，但转换次数越多，太阳能转换的最终效率就越低。
20、神马是集热器、种类、特点？
由于太阳辐射的能流密度低，所以在利用太阳能时为了获得足够的能量，或者为了提高温度，就必须采用相应的集热器对太阳能进行采集。
集热器按是否聚光，可以划分为聚光集热器和非聚光集热器两大类。
•非聚光集热器如平板集热器和真空管集热器（热启动快、抗冻性能好、承压使用），能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射，集热温度较低；
•聚光集热器能将太阳光聚集在面积较小的吸热面上，可获得较高的温度，但只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳。
•
21、太阳房可分为：
主动太阳房、被动太阳房和热泵式太阳能采暖系统三种类型
22、太阳能热力发电是怎样一个过程？
太阳能热力发电是利用集热器把太阳辐射能转变成热能，然后通过汽轮机、发电机来发电。
23、太阳能热储存有哪些、定义、优缺点？
•显热储存是利用储热材料的热容量，通过升高或降低材料的温度而实现热量的储存或释放的过程。
显热储存原理简单，材料来源丰富，成本低廉，是研究最早，利用最广泛，技术最成熟的太阳能热储存方式。
•在太阳能高温储存场合常用的显热储存介质有沙石-石-矿物油、混凝土、导热油、和液态钠等。
•潜热储存（相变储存）是利用储热材料在热作用下发生相变而产生热量储存的过程。
•相变储存具有储能密度高，放热过程温度波动范围小等优点得到了越来越多的重视。
•固-液相变是最常用的热储存物理过程。
•PCM（phasechangematerials）主要有CaCl•6H2O、NaSO4•10H2O和聚乙二醇。
•要求：
熔化热大、熔点合适、导热性好、化学性质稳定、无毒不腐不然、价低。
•化学储存是利用化学反应的反应热的形式来进行储热。
•具有储能密度高，可长期储存等优点。
•用于贮热的化学反应必须满足：
反应可逆性好，无副反应；反应迅速；反应生成物易分离且能稳定贮存；反应物和生成物无毒、无腐蚀、无可燃性；反应热大，反应物价格低等条件。
H2O+太阳能热H2（分解制氢）;
H2+O2H2O+热.
24、太阳电池工作原理：
（什么叫P-N结）
•当太阳光照射到半导体上时，其中一部分被表面反射，其余部分被半导体吸收或透过。
•被吸收的光子有一些转变成热能，另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞，于是产生电子—空穴对。
这样，光能就以产生电子—空穴对的形式转变为电能。
•如果半导体内存在P—N结，则在P型和N型交界面两边形成势垒电场，能将电子驱向N区，空穴驱向P区，从而使得N区有过剩的电子，P区有过剩的空穴，在P—N结附近形成与势垒电场方向相反的光生电场。
•光生电场的一部分除抵消势垒电场外，还使P型层带正电，N型层带负电，这样在N区与P区之间的薄层产生所谓光伏电动势。
•若分别在P型层和N型层焊上金属引线，接通负载，则外电路便有电流通过。
如此形成的一个个电池元件，把它们串联、并联起来，就能产生一定的电压和电流，输出功率。
•
25、太阳能电池应用的方向和场所？
应用方向：
无电场所提供电源;太阳能日用电子产品;并网发电
26、太阳能电池按照所用材料的不同分类:
一、无机太阳能电池：
半导体硅（单晶、多晶、非晶、复合型等）；化合物半导体（GaAs、CuInSe2、CdTe、InP等）
二、有机太阳能电池：
有机半导体（酞菁锌、聚苯胺、聚对苯乙炔等）
三、光化学太阳能电池（纳米TiO2等）
27、对太阳能电池材料的要求：
原料来源丰富，生产成本不能过高；要有较高的光电转换效率，这是最关键的技术指标；材料本身对环境友好；材料易于工业化生产且性能稳定。
28、什么叫生物质能？
生物质能的六个方面？
生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。
生物质能是可再生能源，通常包括以下几个方面：
一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是畜禽的粪便。
29、生物质燃料特性：
含碳量少，不抗烧，热值低；含氢量稍多，挥发分较多；含氧量多，易引燃，热值低；密度小，易烧尽，灰渣少。
30、生物质能的特性：
？
31、沼气发酵的微生物类群：
发酵型细菌；产氢产乙酸菌；耗氢产乙酸菌；产甲烷菌；产酸菌与产甲烷菌间的相互关系
32、沼气的一般组成及其各占比例：
组成
范围（体积百分比）
平均
CH4
50~70
65
CO2
25~40
34.8
H2S
0.08~5.7
0.2
H2
0~5
微量
CO
0~2.1
微量
N2
0.6~7.5
微量
O2
0~1
微量
33、生产沼气的过程、3个阶段、各是什么群（31题）？
1、水解阶段（微生物通过胞外酶把天然高分子化合物降解）；
2、产酸阶段（水解产生的化合物继续分解成乙醇、乙酸、有机酸、CO2和H2等）
3、甲烷过程：
甲烷菌利用H2、CO2、HCO3－、乙酸产生甲烷。
34、生物质燃气的主要用途：
①民用炊事和取暖；②烘干谷物、木材果品、炒茶等；③发电；④区域供热；⑤工业企业用蒸汽等。
开发水平较高的国家或地区，还用生物质燃气作化工原料，如合成甲醇、氨等，甚至考虑作燃料电池的燃料。
35、什么叫生物质热裂解？
生物质热裂解也称生物质热解，是指生物质在基本无氧的情形下，通过热化学转换，生成碳、液体和气体产物的过程。
36、生物质热裂解反应的4个阶段：
干燥阶段；预热裂解阶段；固体分解阶段；煅烧阶段
37、生物质液体燃料有哪些？
38、生物柴油…及定义？
生物柴油和工业柴油的混合比例？
生物柴油是利用生物油脂生产的有机燃料，是由动物、植物或微生物油脂与小分子醇类经过酯交换反应而得到的脂肪酸酯类物质。
39、生物油脂的来源、生物质柴油的优点？
生物油脂的来源：
菜子油，豆油，椰子油，棕榈油、蓖麻油、棉籽油，葵花籽油，废食用油等；
优点：
（1）具有良好的环境属性；
（2）具有较好的低温发动机启动性能；（3）具有较好的润滑性能；（4）具有较好的安全性能；（5）具有良好的燃料性能；（6）具有可再生性能；（7）无须改动柴油机，可直接添加使用，同时无需另添设加油设备、储存设备及人员的特殊技术训练
40、生物质能的使用与环境的关系：
生物质能是清洁能源；生物质能的大气排放（CO2，CH4）；其他排放；占用土地；能量平衡
41、生物质能经济方面的指标？
能源价格；生物质能的成本分析；垃圾发电；能源作物发电；生物质的发电成本
42、什么叫风能密度?
我们把空气在1s时间里以速度v流过单位面积产生的动能称为风能密度。
43、风能的优缺点：
优点：
蕴量巨大、可以再生、分布广泛、没有污染
缺点:
能量密度低、不稳定、地区差异大
44、风力发电场址一般具备的条件：
①.风能资源丰富;②具有较稳定的风向;③风向风速稳定、季节变化较小的地方;④湍流小;⑤自然灾害小;⑥离用户近、运输及维护管理方
45、小水电站大多是高水头、小流量，而海洋能中的潮汐能电站的特点则是低水头、大流量，它们都属于对环境友好，新的可再生能源。
46、水力发电能源是怎样的一种变化过程？
水力发电就是利用水力（具有水头）推动水力机械（水轮机）转动，将水能转变为机械能，如果在水轮机上接上另一种机械（发电机）随着水轮机转动便可发出电来，这时机械能又转变为电能。
水力发电在某种意义上讲是水的势能变成机械能，又变成电能的转换过程。
47、小型水电站类型：
堤坝式、引水式和混合式。
48、常见的建站形式：
①利用天然瀑布；②利用灌溉渠道上下游水位的落差修建水电站；③利用河流急滩或天然跌水修建水电站；④利用河流的弯道修建水电站；⑤跨河引水发电；⑥利用高山湖泊发电。
49、水轮机将水能转化为机械能过程的3种损失：
①容积损失：
进入水轮机的流量一部分从旋转与固定部件之间的间隙漏掉了；②水力损失：
③机械损失：
在轴承、轴封上的机械摩擦引起的损失。
50、什么叫“飞逸转速”？
当水轮机丢弃全部负荷，而调速系统又失灵时，机组所能达到的最大转速。
51、水轮机的种类：
按水流对水轮机转轮作用方式的不同，水轮机可分为反击式水轮机、冲击式水轮机；
52、潮汐是怎么产生的；平潮、涨潮、潮差…？
潮汐是海水受太阳、月球和地球引力相互作用后所发生的周期性涨落现象。
海水上涨的过程称为涨潮，涨到最高位置称高潮。
在高潮时会出现既不上涨也不下落的平稳现象，称为平潮。
相邻高潮与低潮的潮位高度差称潮差。
53、潮汐电站的分类
①单库单向型潮汐电站;②单库双向型潮汐电站;③双库单向型潮汐电站;④抽水蓄能潮汐电站
53、潮汐电站的优缺点
优点:
①潮汐能为清洁、可再生能源;②虽然有周期性间歇，但具有准确的规律，可用计算机预报，有计划的纳入电网运行；③不必远距离送电；④无淹没损失、移民等问题；⑤水库内可发展养殖
缺点:
①发电有间歇性，而且周期变化和日夜周期不一致；②潮汐属于低水头，发电效率不高；③由于涉及大量海工建筑，单位千瓦的造价较常规水电站高。
54、什么叫抽水蓄能电站、原理：
抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。
又称蓄能式水电站。
它可将电网负荷低时的多余电能，转变为电网高峰时期的高价值电能，还适于调频、调相，稳定电力系统的周波和电压，且宜为事故备用，还可提高系统中火电站和核电站的效率。
55、发展小水电造成的生态环境问题：
①河道脱减水；②制被被破坏，水土流失加剧；③移民安置的环境影响；④改变流域河道生态系统。
56、地热能如何产生？
地热能是来自地球深处的热能，它源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。
深部地下水的循环和来自深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近地表层。
57、不同温度的地热流体有不同的应用领域，如何利用：
200~400℃——发电和综合利用;
100~200℃——供暖、工业热加工、干燥、制冷、发电;
50~100℃——温室、供暖和供热水、医疗;
20~50℃——温室、浴池、供暖、水产养殖、农业、医疗
58、异常地热区的形成方式：
一种是产生在近代地壳断裂运动活跃的地区，另一种则是主要形成于现代火山区和近代岩浆活动区。
59、地质学上常把地热资源分为蒸汽型、热水型、地压型、干热岩型和岩浆型五类。
60、在地热利用中通常按地热流体的性质将其分为以下几大类：
①pH较大，而不凝结气体含量不太大的干蒸汽或湿度很小的蒸汽。
②不凝结气体含量大的湿蒸汽。
③pH较大，以热水为主要成分的两相流体。
④pH较小，以热水为主要成分的两相流体。
按照载热体类型、温度、压力和其他特性的不同，可把地热发电的方式划分为蒸汽型地热发电和热水型地热发电两大类。
蒸汽型主要有背压式和凝汽式两种发电系统
61、氢能作为能源的优点：
资源丰富;来源多样性;是最环保的能源;具有可存储性;可再生性;是和平能源;是安全的能源
62、氢气的制备方法：
1、用水制氢;2、化石燃料制氢;3、生物质制氢;4、其他制氢方法（氨裂解制氢、新型氧化材料制氢、硫化氢分解制氢、太阳能直接光电制氢、放射性催化剂制氢、电子共振裂解水制氢、陶瓷与水反应制氢等制氢技术）。
63、燃料电池的工作原理：
燃料电池是一种能量转换装置，它是按照原电池如锌锰干电他的工作原理，等温地把燃料的化学能直接转化为电能。
64、燃料电池的效率：
燃料电池效率是指燃料电池中转换为电能的那部分能量占燃料中所含能量的比值，是衡量燃料电池性能的重要指标。
65、燃料电池的分类、简写：
碱性燃料电池（AFC）；磷酸型燃料电池（PAFC）；固体氧化物燃料电池（SOFC）；熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）；质子交换膜燃料电池（PEMFC）。
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