凌宇，工程师，理学学士、工学硕士，本科毕业于南华大学核物理专业，硕士研究生毕业于俄罗斯圣彼得堡彼得大帝理工大学热能与热力工程（电能与热能生产技术）专业，现就职于山东省威海热电集团威海金贸新能源有限公司，负责储能、清洁能源多能耦合供热、节能改造等项目的技术工作，主持编写《浅谈中大型纯凝式机组供热改造》《储能参与电网削峰填谷调研报告》《氢能制取及应用的经济性分析》等调研报告90余篇；参与修订、编写《威海热电集团汽轮机运行规程》《威海金贸新能源有限公司新能源“十四五”规划》等规程、规划20多项；在学术期刊发表论文2篇；提出的“对外供汽管道改造建议”被评为威海市职工合理化建议“金点子一等奖”；主持的“中水余热回收改造项目”获山东省区域能源学会科学技术奖三等奖。

　　《新能源发电与供热》从能源的简单介绍为起始，叙述了新能源发电技术和供热方式转变这一浩浩荡荡的发展历史以及对未来的展望，期望能加深读者对新能源的了解和认知，给广大从业人员以实践参考，更好地服务经济社会高质量发展。

　　第1章 化石能源现状及新能源发展态势
　　在人类发展的历史长河中，能源对人类物质文明和精神文明的发展一直起着至关重要的推动作用。能源的每一次革命，都引发了社会生产技术和生产方式的重大变革，推动着社会生产力的发展和社会文明的进步。
　　1.1 化石能源的形成及现状
　　化石能源是煤、石油、天然气的统称，被称为一次能源。由于化石能源的形成极为漫长和特有的不可再生属性，经过人类长期开发利用，其资源储量越来越少。
　　1.1.1 化石能源的形成
　　煤生成于石炭纪、二叠纪、中生代的侏罗纪以及新生代的第三纪。石炭纪距今已有3.5亿年之多。在古生代时期，地球上的气候非常温暖潮湿，生长着大片高大的绿色植物，随着地壳的不断运动，大量的树木等植物被掩埋在地下，与空气隔绝，在地下高温高压的作用下，历经几万年，又经过复杂的生物化学和物理化学的变化逐渐生成煤。如今，地球已趋于一种较为稳定的状态，不会再有大陆板块剧烈撞击的“造山运动”，不具备大量的树木等植物被掩埋地下深处的条件。所以说，煤无法再生，是“用一点就少一点”的一次能源。
　　生物成油理论研究表明，石油大约是在侏罗纪时期生成，至少需要200万年的时间。在现今已发现的油藏中，时间最长的达到5亿年之多。在地球不断演化的漫长历史进程中，有一些“特殊”的时期，如古生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层。由于沉积物不断地堆积加厚，导致温度和压力上升，随着这种过程的不断进行，沉积层变为沉积岩，进而形成沉积盆地，这就为石油的生成提供了基本的地质环境。
　　大多数地质学家认为，石油和天然气是一对“孪生兄弟”，是古代生物等有机物沉积通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。生物遗体要形成石油和天然气，需要有一定的条件和过程，需要年复一年地把大量生物遗体一层一层掩埋起来，在不断下沉中，堆积的沉积物和掩埋的生物遗体越来越厚。这些被埋藏的生物遗体与空气隔绝，处在缺氧的环境中，再加上厚厚岩层的压力、温度的升高和细菌的作用，便开始慢慢分解，经过漫长的地质时期，这些生物遗体就逐渐变成了分散的石油和天然气。
　　1.1.2 化石能源的利用
　　我国是最早使用煤的国家。早在7200年前的新石器时代，我们的祖先就开始了煤的使用，在新乐遗址上发现了很多精煤工艺品。据考证，西汉和魏晋南北朝时期，就已经出现了一定规模的“煤井”，汉唐时代已经建立了手工煤炭业，使煤在冶金领域得到了广泛的应用。到了宋代，煤又出现了更先进的利用方式一一焦炭，这是具有划时代意义的利用方式。13世纪80年代，马可.波罗来到我国，将中国人用煤做燃料的事记录在《东方见闻录》传到西方。从此以后，西方社会才开始使用煤，继而造就了第一次工业革命，从此人类社会进入了蒸汽时代，这是人类文明一个新的里程碑。
　　我国还是最早使用石油的国家。西晋文学家张华的《博物志》最早记载了我国石油的采集和利用。北宋科学家沈括在《梦溪笔谈》中做了许多关于石油的阐述，其“石油”一词也是沈括首先提出，并沿用至今。早在1100年前，我国就钻成了深度约1000m的油井。明代科学家宋应星在《天工开物》中把长期流传下来的石油知识做了全面梳理，并对石油的开采工艺做了全面总结。17世纪末，《天工开物》传至日本，19世纪传至欧洲。石油的推广和使用，促进了内燃机的发明制造，使人类社会进入工业革命的动力时代。
　　1.1.3 化石能源储量呈逐年下降趋势
　　2012年8月6日国土资源部发布的《中国矿产资源报告（2011）》显示，到2010年，我国煤炭储量为13408.3亿t，石油储量为31.7亿t，天然气储量为37793.2亿m3。
　　从2006年到2010年，我国煤炭查明资源储量由1.16万亿t增加至1.34万亿t，增长15.6%；石油剩余技术可采储量由27.6亿t增加至31.7亿t，增长14.9%；天然气剩余技术可采储量由3万亿m增加至3.8万亿m3，增长25.9%。
　　自然资源部发布的中国矿产资源报告（2023）》和《中国矿产资源报告（2024）》显示，2022年，我国煤炭储量为2070.12亿t，石油储量为38.06亿t，天然气储量为65690.12亿m3。2023年，我国煤炭储量为2185.7亿t，石油储量为38.51亿t，天然气储量为67424.52亿m3。
　　2010年到2023年，13年间，我国煤炭储量由13408.3亿诚至2185.7亿t，减少11222.6亿t；石油储量由31.7亿t增加至38.51亿t，增加6.81亿t；天然气储量由37793.2亿m增加至67424.52亿m3，增加29631.32亿m3。在三种能源中，仅煤炭储量出现较大减幅，按照2023年我国煤炭产量47.1亿t计算，我国已探明煤炭储量还能开采约46年，其煤炭资源形势不容乐观。
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第1章 化石能源现状及新能源发展态势 1
1.1 化石能源的形成及现状 1
1.2 化石能源消费及对环境的影响 3
1.3 非化石能源装机首超化石能源 6

第2章 核能发电与供热 9
2.1 核能是生命与能量之源 9
2.2 核能发电 12
2.3 核能供热 16
2.4 核能发展的利好因素 19

第3章 太阳能发电与供热 25
3.1 太阳能发电 25
3.2 太阳能供热 35

第4章 风能发电与供热 37
4.1 风的形成及利用 37
4.2 风能发电 38
4.3 风能供热 41

第5章 空气能发电与供热 44
5.1 空气能发电 44
5.2 空气能供热 47

第6章 水能发电与供热 55
6.1 水力发电 55
6.2 水能供热 59

第7章 海洋能发电与供热 63
7.1 海洋能开发 63
7.2 海洋能发电 66
7.3 海洋能供热 75

第8章 地热能发电与供热 77
8.1 地热能资源 77
8.2 地热能发电 79
8.3 地热能供热 80

第9章 氢能发电与供热 84
9.1 氢能 84
9.2 氢能的储存 87
9.3 氢能经济性 90
9.4 氢能发电与供热 93

第10章 氨能发电与供热 96
10.1 氨与氢的关系 96
10.2 氨的制备技术 97
10.3 氨能储存和运输 101
10.4 氨能发电与供热 102
10.5 氨燃料内燃机 106

第11章 生物质能发电与供热 108
11.1 生物质资源 108
11.2 生物质能发电技术 111
11.3 生物质能供热 122

第12章 电能与供热 125
12.1 电能及电厂动力设备 125
12.2 汽轮机与燃气轮机联合循环 132
12.3 氢氧联合循环和纯氢燃气轮机 135
12.4 发电机 136
12.5 电能供热 139

第13章 储能发电与供热 142
13.1 储能提升系统调节能力 142
13.2 电储能 145
13.3 热储能 193
13.4 氢储能 201
13.5 储能供热 202

第14章 供热方式及现状 213
14.1 常规供热方式 213
14.2 热电联产 223
14.3 城市供热跨越式蝶变 241

第15章 热电企业节能与减排 246
15.1 利用热能与动力工程实现热电企业节能减排 246
15.2 利用新能源技术实现热电企业节能减排 249

第16章 新能源开发利用的机遇与挑战 260
16.1 新能源开发利用面临的机遇 260
16.2 新能源开发利用面临的挑战 292

主要参考文献 298