专题12 微专题 新能源开发利用（课件）-2024年高考地理二轮复习（新教材新高考）

这是一份专题12 微专题 新能源开发利用（课件）-2024年高考地理二轮复习（新教材新高考），共43页。PPT课件主要包含了考情分析，知识构建，新能源开发利用，真题研析·规律探寻，核心提炼·考向探究，新能源之太阳能，风光互补，风水互补，新能源之风能，风能的特点等内容，欢迎下载使用。
考查角度 太阳能发电
（2023·浙江6月卷）塔式光热发电是利用成千上万个独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚集到镜场中心的集热塔，通过能量转换来发电。下图1为青海某地塔式光热发电场景观图，图2为定日镜工作原理示意图。完成下面小题。
1．与浙江省相比，当地布局光热发电场的优势区位因素有（ ）①土地 ②太阳辐射 ③劳动力 ④电网分布A．①②B．①③C．②③D．③④
（2021·全国甲卷）2011年日本福岛核泄漏事件之后,德国宣布逐步放弃核电而重点发展光伏发电。右图示意2014年某日德国电力总需求和电力净需求的变化(电力净需求量=电力总需求量一光伏发电量)。据此完成下面小题。
2．随着光伏发电量的增加，电力净需求量（ ）A．全天性减少B．时段性增加 C．时段性减少D．不发生变化
（2021·全国甲卷）2011年日本福岛核泄漏事件之后,德国宣布逐步放弃核电而重点发展光伏发电。下图示意2014年某日德国电力总需求和电力净需求的变化(电力净需求量=电力总需求量一光伏发电量)。据此完成下面小题。
3．降低夜间的电力净需求量，关键是发展（ ）A．火力发电技术 B．光伏发电技术 C．特高压输电技术 D．电能储存技术
优点：能量巨大，无污染、可再生，分布广泛
缺点：能量密度低；受天气影响较大；昼夜与季节差异大
纬度因素：纬度低，H大，太阳辐射强度大，获得的太阳辐射多
昼长因素：白昼越长，日照时数越长，获得的太阳辐射越多
地势因素：地势越高，大气越稀薄，对太阳辐射削弱作用小，到达地面的太阳辐射越多越强
天气因素：云层（水汽）对太阳辐射削弱作用强，到达地面的太阳辐射少
大气洁净度：洁净大气对太阳辐射削弱作用弱，到达地面的太阳辐射多
下垫面性质：反射率高的下垫面，获得的太阳辐射少
我国主要分布地区：降水较少、光照充足的地区，如西北、青藏高原等地区
利用形式：光热转换、光电转换
太阳能电站的主要形式：光伏电站和光热电站
资源状况：从纬度、地形地势、天气等角度分析太阳辐射强弱
市场：从距离经济发达地区远近分析
地形平坦开阔，低价低：光伏电站修建占地面积大，地形要平坦开阔，地质条件要稳定，荒漠、滩涂、海洋地价低
技术：（能量分散）需要较高的技术
产业基础较好：发展光伏产业需要大量的光伏硅片、光伏电池和相关部件
有利影响：①缓解能源资源短缺的状况；②减少化石能源的利用，改善能源消费结构；③减轻大气污染，实现可持续发展。
不利影响：①新能源技术要求高，开发难度大，且太阳能不稳定，易受自然条件的影响；②生物能源的开发占用大量土地，可能影响区域粮食生产。
政府政策支持：国家大力补贴，降低安装成本
环境保护：避开居民聚居区、重要自然景观、历史遗迹和自然保护区，避开水土流失严重、生态脆弱地区。
我国出现“弃光限电”的原因及解决措施(弃风限电、弃水限电)①“弃光限电”现象我国光伏发电规模发展迅速，但目前却面临“弃光限电”现象。所谓“弃光限电”指在光伏电机组设备状态正常、光照良好的情况下，由于种种原因光伏电场被迫暂停一些机组发电的现象。②弃光限电产生的原因a．发电量与用电量存在时空差异：我国光伏发电主要在西部地区，用电量主要集中在我国东部地区，且西部地区当地用电量较少。b．光伏发电受季节、时间和天气条件限制，发电量不稳定，连续性差。c．我国远距离输电设备不足。③解决措施a．提高远距离输电设备基础设施建设。b．西部地区加强产业发展，增加用电量，加强进行西部和东部地区发电量和用电量的协调。c．采用光伏发电与火电、风电并举的方针，增强发电的稳定性和连续性。
我国光伏电能应用新形式
①光伏+扶贫：我国经济贫困地区，大多数能源缺乏，可以采用光伏屋顶等形式发电，对解决当地能源不足、缓解当地生态保护、促进当地经济发展具有一定的作用。②光伏+养殖：可以是放养，也可以搭棚养殖，多为食草动物养殖。③光伏+农业：日光温室的应用就是利用于此。④光伏+渔业：利用鱼塘广阔的面积，在上面安装太阳能电池板来发电，光伏组件立体布置于水面上方，下面水产养殖，一地两用，利润比单纯水产养殖高。“渔光一体”可以达到节约土地资源、改善环境以及提高收入的效果。⑤光伏+建筑：可用于屋顶、墙面，也可以用于车棚。⑥光伏+交通：收集路面光伏发电增加电量，冬季又可将光能转化为热能，消融冰冻积雪，确保行车安全。
光伏发电与其他能源组合(保障电力稳定)
考查角度 风能
某大型油田位于黄河入海口附近，是产能和用能大户，园区内建有大型的“源网荷储”系统（如图），配合该系统，油田还将内部电网与公共电网相连，考虑市场电价和园区发电成本，实时调配电能。
4．（2024·江西1月适应性考试）阅读图文材料，完成下列要求。
分析该油田发展光伏和风力发电的有利自然条件。
【答案】位于黄河入海口，可用于建设光伏电厂和风力电厂的土地面积广阔；位于东部季风区，风力较大；春秋季降水较少，以晴朗天气为主，太阳能辐射量较大。
优点：可再生,清洁无污染,蕴藏量大,分布广泛
缺点：受气象条件限制，昼夜、冬夏差别大，能量分散；发电不稳定(可配建热电站等调节、控制，以使电网输电平稳)；开发时占地面积广，开发成本高
地形(地形平坦，河谷、峡谷与风向一致的，加大风速；山脉走向与风向一致，有利于风的深入)。
摩擦力：植被稀疏或风从海面、湖面吹来，摩擦力小，风力大
我国主要分布地区：青藏高原、西北、东部沿海地区；利用形式——风力发电
②地形平坦开阔，地价低；
③资金充足、技术成熟；政策支持；
④电力市场需求大或与市场的距离近；
⑤开发难度、开发成本及基础设施状况。
发电成本相对较低（技术的进步）
占地相对较小（相对水电）
对环境影响大（对鸟类影响最大）
建立热电站作为调节电站
①避开在鸟类迁徙通道上的停歇地、觅食地和繁殖地建立风电场; ②加强对候鸟的监测，建立科学的防范体系; ③风电场的施工和工作期间应尽量避开鸟类迁徙的高峰期; ④避免对大面积连续的鸟类栖息地进行分割⑤对已建的风电场，要视其对鸟类的危害程度，决定是否拆迁，或采取防护措施; ⑥做好宣传保护工作，提高人们对鸟类的保护意识。
西北地区发展风能发电的利弊。利：大风多，风能资源丰富；地形平坦、土地面积广阔；市场需求量大。弊：当地经济落后，资金少，技术水平低；当地人口和城市少，能源需求量少；距离东部经济发达地区远；输电基础设施不足。东南地区发展风能发电的利弊。利：风能资源丰富；资金雄厚，技术发达；市场需求量大。弊：用来建设风电场的土地面积小。
（2022·辽宁卷）张家口地区的东南部为山间盆地，地势相对平坦，水资源丰富。该地区利用充沛的风能、太阳能资源，建设了绿氢生产基地。下图为氢能产业链示意图。据此完成下面小题。
5．“绿氢”相对于“灰氢”和“蓝氢”（ ）A．产业链条复杂 B．制备过程无污染 C．储存运输安全 D．终端应用零排放
考查角度 氢能
6．张家口地区发展绿氢产业,原因是“绿氢”（ ）A．生产布局更加均衡 B．距离消费市场更近 C．生产成本更加低廉 D．可提高能源利用率
概念：氢气能源作为一种可再生的、清洁高效的二次能源，是实现能源转型与碳中和的重要能源。
优点：资源丰富、制造原料来源广泛、燃烧热值高、清洁无污染、利用形式多样、可作为储能介质及安全性好、能够通过管道运输
缺点：制取成本高，需要大量的电力；生产、存储难；氢气密度小，很难液化，高压存储不安全
氢能产业链分为制氢、储氢、运氢、加氢、用氢等环节。
化石燃料制氢技术成熟、成本低廉，将在一定时期内占据市场的主要份额，其发展重点在于结合CCS/CCUS（碳捕获与封存）技术减少碳排放量，实现由灰氢向蓝氢的转变；
工业副产氢资源丰富，可发展空间大，核心在于气体分离纯化技术的发展与配套设施的完善；
电解水与可再生能源发电耦合制氢技术，是未来绿氢大规模制取的主要方式，重点在于降低可再生能源电价及提升电解水制氢效率、降低产氢成本；
光催化、光电催化等新型制氢技术还未达到大规模工业化应用的需求，需要加强基础研究与示范应用推广。
氢气是氢能产业的基础，氢工业能否规模发展利用所取决的主要因素之一就是制氢成本。
氢的储运技术可分为物理储运氢和化学储运氢两大类别。其中物理储运包括高压气态、低温液化、管道、物理吸附等。化学储运氢包括无机储氢材料和有机储氢材料
高压气态运输氢气是成本最高的运输方式，而管道长距离大输量运输氢气则是成本最低的运输方式。
目前氢气主要是自产自用，如在靠近炼油厂、化肥厂等用氢地方生产氢气。未来以可再生能源为基础的氢能产业将依赖于大规模的氢能储运技术，因为制氢项目不一定在使用地点，解决氢储运的问题将会变得更加重要。在储运氢方面，氢的长距离储运将以天然气管道掺氢或新建纯氢管道输氢为主，中短距离要多种储运技术结合，并因地制宜地发展。
“西氢东送”起于内蒙古自治区乌兰察布市,终点位于北京市的燕山石化。管道建成后，将用于替代京津冀地区现有的化石能源制氢及交通用氢，大力缓解我国绿氢供需错配的问题，对今后我国跨区域氢气输送管网建设具有战略性的示范引领作用
氢能源：利用风电和光伏发电制取绿氢，不仅可以有效利用弃风、弃光，而且还可以降低制氢成本；既提高了电网灵活性，又促进了可再生能源消纳。此外，氢能亦可作为能源互联网的枢纽，将可再生能源与电网、气网、热网、交通网连为一体，加速能源转型进程。
以绿氢为核心的氢能全产业链示意图
较之于日本、韩国等国家，我国幅员辽阔，具有广阔的沙漠、戈壁、荒漠、草原及海域资源，可以提供丰富的太阳能、风能、潮汐能等可再生能源资源，在发展绿氢方面具有先天优势，可以加快实现“氢能中国”战略。在应用氢方面，随着行业聚焦与技术发展，期待很高的是氢燃料电池，带动交通领域应用的变革。在各类需要用氢的化工领域，如炼油、合成氨、甲醇生产以及炼钢行业，绿氢将逐步取代灰氢。在其他诸多传统能源密集型产业，氢能也将代替化石能源作为能量载体进行供能。在建筑领域，采用绿色氢能的分布式冷热电联供系统，也是节能减排的重要方式。
补充：其他新能源的种类和特点
①能源储量多少。②距消费市场远近。③开发难度大小。④开发技术高低。⑤开发资金是否充裕和基础设施是否完善等。
【总结】新能源开发条件评价
【总结】新能源开发对区域发展的影响①有利影响：缓解能源资源短缺状况；改善能源消费结构；减轻大气污染状况，实现可持续发展。②不利影响：新能源往往开发难度较大，且不稳定，易受到自然条件的影响；生物能源的开发抢占了耕地，影响区域粮食安全。
新能源的开发技术（1）能源资源勘探技术：通过地质勘探、气象观测、遥感探测等技术，发现和评估新能源资源的储量和分布情况。（2）能源开发技术：通过开发新的能源技术和提高现有技术的效率，实现新能源的高效开发和利用。（3）能源储存技术：通过储存技术，将新能源储存起来，以便于在需要时进行使用。（4）能源转换技术：通过转换技术，将新能源转换成电能、热能等形式，以便于进行各种用途的利用。
新能源的发展前景：（1）能源替代：新能源可以替代传统化石能源，减少对有限资源的依赖，推动能源结构的转型升级。（2）环境保护：新能源具有无污染、低碳排放等特点，有助于改善环境质量，保护生态环境。（3）经济发展：新能源具有可再生性、可持续性等特点，可以促进经济的发展，创造就业机会，提高能源利用效率，降低能源成本。（4）国际竞争力：随着全球能源格局的变化，新能源将成为国际竞争的重要领域，各国需要加强技术创新和合作，提高自身的核心竞争力。
考向1 海上风电场及风光互补
国家风光储输示范工程位于河北省张家口市张北县，是目前世界上规模最大的集风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电于一体的新能源示范电站工程，克服了新能源发电站因发电量不稳定、不可控而造成的弃电、限电问题，右图示意风光储输工程运行模式一，据此完成下面小题。
1．该工程储能系统供电输出的主要时间段是（ ）A．静风的夜晚B．大风的夜晚C．静风的白天D．大风的白天
【解析】1．根据所学知识，风能具有不稳定性，当发电量不足时，储能系统供电输出，因此，储能系统供电输出时间应在风力较弱的时间，选择在静风的夜晚时刻，A正确；大风的夜晚和白天，风力较大，发电充足，排除BD；静风的白天需电量较大，需在前一天的夜晚进行供电输出，进行升压供给市场，白天供电输出无法及时满足市场需求，排除C。故选A。
2．与单一风电站及单一光伏电站相比，风光储输电站的优点是（ ）A．电能更加清洁B．电能利用率更高 C．发电成本更低 D．受自然条件限制更小
【解析】2．根据所学知识与单一风电站及单一光伏电站相比，风光储输电站，可以提高电能利用率，调节新能源不稳定性，B正确；风能和光能都属于新能源，都属于清洁能源，排除A；风光储输电站建设成本较高，排除C；都受自然条件限制较大，排除D。故选B。
3．阅读图文资料，完成下列要求。
英国东南部人口密度较大，经济发达，能源消费结构以常规能源为主；为了能源结构转型和实现碳中和目标，英国大力发展海上风电。目前，英国已建成40多个海上风电场（下图）；受航运、国防、海底地质等因素影响，近海海域已不能满足风电场建设需求。英国海上风电场开始向深远海发展，以实现更大规模风电场建设目标。同时，英国也加快与其它国家清洁能源的互联合作，例如与丹麦共建的“维京连线”工程，可实现两国清洁能源的双向传输。
(1)与西部海域相比，说明英国东部海域风电场分布更多的主要原因。
【详解】（1）英国东部风电场更多的原因主要与消费市场有关。英国的东部人口密集，城市众多，对电力的需求量大，消费市场更大；由于城市与电站距离较较近，输电和建设成本更低。
【答案】(1)东部人口密集、城市较多，用电需求量更大；风电场距离主要城市近，输电距离较短，建设运营成本较低。
(2)分析近年来英国海上风电场向深远海发展的主要原因。
【详解】（2）在实现碳中和目标下，发展风电等清洁能源更利于目标实现；经过多年发展近海风电场空间饱和，无法再进行风电的建设，必须向深海区域拓展空间；深海相对近海受陆地影响小，风力更多大。
【答案】(2)在实现碳中和目标下，清洁能源需求量增大；近海海域空间不足，深远海可利用海域面积大；深远海受陆地影响小，风力较大且相对稳定。
(3)简述“维京连线”工程对调节英国风电供需的作用。
【详解】（3）通过维京连线进口清洁能源，一方面可以弥补风力发电不稳定的用电缺口，另一方面，当风力发电过剩时可以出口，以提高发展的经济效益，实现电力的供需平衡。
【答案】(3)通过维京连线进口清洁能源，可填补因风力发电不稳定而造成的电力供应缺口；风力发电供过于求时；可出口电力以提高风力发电的效益。
4．阅读图文材料，回答下列问题。
材料一 太阳能发电分为光伏发电和光热发电，光热发电是通过吸热装置将太阳能转化为热能，再将热能再转换为电能的技术；而光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能的一种技术。
材料二 青海省海西蒙古族藏族自治州德令哈位于柴达木盆地东北部边缘，祁连山脉中吾农山（平均海拔4000米以上）南侧，德令哈2013年建成中国首座商业化运营的50MW塔式太阳能光热电站（图1），并于2018年12月30日并网发电，它是国家首批光热发电示范项目之一，采用的是太阳能熔盐塔式光热发电技术（图2），它是先利用熔盐（硝酸盐）储存太阳能热能，再根据需要用高温熔盐加热水产生蒸汽推动汽轮发电机发电，储存2万吨熔盐能保证24小时发电。
材料三 我国在“2021中国太阳能热发电大会”提出碳达峰、碳中和以及构建以新能源为主体的新型电力系统目标。实现碳达峰关键在促进可再生能源发展，促进可再生能源发展关键在于消纳，保障可再生能源消纳关键在于电网接入、调峰和储能。承担可再生能源消纳对应的调峰资源，包括抽水蓄能电站、化学储能等新型储能、气电、光热电站、灵活性改造的煤电。
(1)与太阳能光伏发电相比，分析当前太阳能光热发电的优缺点。(2)根据材料分析德令哈市建光热发电站的优势区位条件。
【详解】（1）根据材料一可知，与光伏发电相比较，光热发电是将太阳能转化为热能，再将热能再转换为电能，发电的连续性好，日照波动对其影响较小，发电较稳定，对电网相对友好。但是太阳能转热能、热能再转电能，使得转化率较低；结合材料二可知，光热发电需要加热水产生水蒸气推动汽轮发电机发电，对水的依赖较大；读图1可知，光热发电的投资成本高、占地面积大。
【答案】(1)优点：发电连续性好；平抑日照波动；对电网相对友好。缺点：转化率较低；对水的依赖较大；投资成本高；占地面积大。
【详解】（2）根据材料二可知，德令哈市位于柴达木盆地东北部边缘，地处青藏高原地区，海拔高，大气稀薄，削弱作用弱，太阳能资源丰富；德令哈地广人稀，经济发展较为落后，土地价格低；柴达木盆地的硝酸盐资源丰富，为光热发电提供了丰富的储热原料；德令哈市位于祁连山脉中吾农山南侧，有高山冰雪融水提供水资源。
【答案】(2)①地处青藏高原地区，太阳能资源丰富；②德令哈地广人稀，土地价格低；③柴达木盆地硝酸盐资源丰富，储热原料丰富；④附近有高山冰雪融水，水资源较多。
(3)根据图文信息，推测积极推动太阳能光热发电产业发展有何意义。
【详解】（3）根据图文信息并结合以上分析可知，在经济意义方面，太阳能热发电的建立可以实现与光伏发电、风电之间的互补，建立风光热综合型可再生能源发电基地，促进我国新能源产业的发展；在社会意义方面，太阳能热发电有助于加快构建以新能源为主体的新型电力系统，进而保证我国的能源安全；在生态意义方面，太阳能光热发电是将太阳能转换为热能进行储存，储存的热能可与火电等热电厂互补，进而可以提高发电时数和进行调峰，使得电能的消纳能力增强，为我国在2030年前完成碳达峰行动提供了保障。
【答案】(3)①太阳能热发电可推动建立光热发电与光伏发电、风电互补调节的风光热综合可再生能源发电基地，促进新能源产业发展；（经济意义）②有助于加快建设新型电力系统，保证我国能源安全；（社会意义）③将太阳能转换为热能进行储存，可与火电等热电厂互补，提高发电时数和调峰，增强电能的消纳能力，确保我国2030年前完成碳达峰行动。（生态意义）
2022年12月，华南地区最大的氢燃料电池供氢中心——茂名石化氢燃料电池供氢中心成功产出纯度为99.999%的高纯度氢气。作为粤西地区目前唯一的供氢项目，茂名石化氢燃料电池供氢中心日产氢能力达6400千克，每年可向社会供应高纯氢2100吨。该供氢中心生产出的氢气将陆续供应佛山等大湾区城市，先期可满足当地氢能公交车的用氢需求。完成下面小题。
5．该供氢中心向大湾区城市提供高纯度氢气能够（ ）A．优化城市空间布局 B．减少雾霾发生频次C．提高能源利用效率 D．满足城市能源需求
【解析】5．氢气属于绿色能源，可以实现零碳排放，因此该供氢中心向大湾区城市提供高纯度氢气能够减少传统能源的使用，减少大气污染，进而减少大湾区城市的雾霾发生频次，B正确；绿色能源的使用并不能优化城市空间布局，A错误；使用高纯度氢气与提高能源利用效率无关，排除C；当前大湾区城市传统能源的使用占比仍然较高，因此该供氢中心提供高纯度氢气并不能满足城市能源需求，D错误。故选B。
6．当前高纯度氢气的应用领域较少，主要原因可能是（ ）A．能源消费观念影响 B．氢气的产能较低C．安全使用标准较高 D．氢气转运难度大
【解析】6．结合生活常识可知，高纯度氢气的储存、使用条件较严苛，应用设施较少，因此应用领域较少，C正确；随着低碳出行理念深入人心，人们对绿色能源的消费观念日渐改变，排除A；结合材料可知，当前茂名石化氢燃料电池供氢中心的高纯度氢气产能不高，但这并不能决定其应用领域，排除B；高纯度氢气的转运并不是难以克服的问题，且与高纯度氢气的应用领域少关系不大，排除D。故选C。
考向4 其他新能源开发
由于近岸区域人口密集，基础设施众多，符合核电站建设的优良厂址越来越少，选取海岛作为核电厂址成为一种新思路。 海岛核电厂址需开展设计基准水位的研究。右图示意我国某海岛核电厂址及沿海坎门水文观测站位置。据此完成下面小题。
7．选取海岛作为核电厂址考虑的最主要因素是（ ）A．土地B．水源C．市场D．安全
【解析】7．核能发电会产生一定辐射，且核电厂发生故障后果严重，由于沿海有很多无人居住海岛，建核电厂对人类影响小，主要是出于安全考虑，D正确；与陆地相比，海岛的土地面积小，A错误；陆地上也有水源丰富的地区，故选取海岛作为核电厂厂址考虑的最主要因素不是水源，B错误；一般情况下，海岛距陆地一定距离，需要一定的距离输电，并不完全靠近市场，C错误。故选D。
8．针对核电厂基准水位的研究，坎门水文站需要观测（ ）①天文高潮位 ②河流丰水位 ③最大风暴潮位 ④台风浪高程A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④
【解析】8．由于海岛核电厂必须要考虑防护海水，而天文潮汐、风暴潮对海水水位影响大，故基准水位研究要考虑天文潮汐、风暴潮等潮位，①③正确；我国东南沿海受台风影响大，台风浪高也要考虑，④正确；坎门站附近的河流水位变化对核电站影响较小，并且小海岛上几乎没有河流发育，因此河流水位对核电厂基准水位影响较小，②错误。故C正确，ABD错误。故选C。
9．我国大力发展核电的意义有（ ）①保障国家能源安全 ②调整能源消费结构 ③提高装备制造业水平 ④降低能源消耗总量A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④
【解析】9．我国发展核电可以提高能源供应量，保障国家能源安全，①正确；核电一般不会产生废气、废渣等，属于清洁能源，可以调整我国以化石能源为主的能源消费结构，②正确；核电站建设过程中相关设备设施需求量大，可以提高相关装备制造业水平，③正确； 由于国家经济发展不断加快，能源需求不断增大，能源消耗总量不会降低，④错误。 故A正确，BCD错误。故选A。