第一次课：能源的可持续发展

null能源的可持续发展能源的可持续发展能量与能源能量与能源能量——宇宙间一切运动着的物体，都有能量的存在和转化，人类一切活动都与能量及其使用紧密相关。 所谓能量，也就是“产生某种效果（变 化）的能力”。反过来说，产生某种效果（变化）必然要伴随能量的消耗和转换。 人类所认识的六种能量形式人类所认识的六种能量形式 机械能 热能 电能 辐射能 化学能 核能机械能机械能包括固体和流体的动能、势能、弹性能及面张力能等。 动能和势能统称为宏观机械能——人类认识最早的能量。热能热能构成物体的微观分子运动的动能表现为热能。它的宏观表现是温度的高低，反映了分子运动的强度。 地球上最大的热能资源应为地热能。 电能电能它和电子流动与积累有关，通常由电池中的化学能转化而来，或通过发电机由机械能转换得到。 反之，电能也可以通过电动机转化为机械能——电做功。 在自然界中，还有雷电等电能。辐射能辐射能即物体以电磁波形式发射的能量。如太阳能，太阳是最大的辐射源。化学能化学能它是物质结构能的一种，即原子核外进行化学变化时放出的能量。 按化学热力学定义，物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能，称为化学能。 利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢。 核能核能它是蕴藏在原子核内部的物质结构能。 释放巨大核能的核反应有两种： 核裂变反应 核聚变反应能源及能源的分类能源及能源的分类所谓能源，是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。 自然资源：煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。 为了便于运输和使用，经上述资源加工可得到一些更符合使用要求的能量来源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。能量及能源的分类能量及能源的分类由于可被人类利用的能源多种多样，因此有以下 6种不同的分类方法： 按地球上的能量来源分 按被利用的程度分 按获得的方法分 按能否再生分 按能源本身的性质分 按对环境的污染情况分按地球上的能量来源分按地球上的能量来源分 来自于地球本身，如核能、地热能等； 来自于球外天体，如宇宙射线及太阳能，以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用等； 来自于地球和其他星体的相互作用，如潮汐能。 按被利用的程度分按被利用的程度分常规能源，如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等； 新能源，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等，另外还有核能。按获得的方法分按获得的方法分一次能源，即可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能等； 二次能源，即由一次能源直接或间接转换而来的能源，如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，易于利用，是高品质的能源。按能否再生分按能否再生分可再生能源，即不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少，如水能、风能、潮汐能、太阳能等； 非再生能源，它随人类的利用而越来越少，如石油、煤、天然气、核燃料等。按能源本身的性质分按能源本身的性质分含能体能源（燃料能源），如石油、煤、天然气、地热、氢等，它们可以直接储存； 过程性能源（非燃料能源），它们无法直接储存，如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等。按对环境的污染分按对环境的污染分清洁能源，即对环境无污染或污染很小的能源，如太阳能、水能、海洋能等； 非清洁能源，即对环境污染较大的能源，如煤、石油等。能量的转换能量的转换 广义地说，能量转换应包含三项： 能量的形态转换，即通常所谓的能量 转换； 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。 null能量的转换能源的评价能源的评价 能源多种多样，各有优缺点，为了正 确选择和使用能源，必须对各种能源 进行正确的评价。 能源的评价能源的评价通常包括以下7个方面： 储量 储能的可能性与供能的连续性 能流密度 开发费用和利用能源的设备费用 运输费用与损耗 品位问题 污染问题能源更迭与社会发展能源更迭与社会发展人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 (1)火的发现和利用 (2)畜力、风力、水力等自然动力的利用 (3)化石燃料的开发和热的利用 (4)电的发现及开发利用 (5)原子核能的发现及开发利用能源更迭与社会发展能源更迭与社会发展人类社会已经历了三个能源时期： 薪柴时期； 煤炭时期； 石油时期。薪柴时期薪柴时期 主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展 缓慢。煤炭时期煤炭时期18世纪，以煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为生产的主要动力，工业迅速发展，劳动生产力增长很大。 19世纪，电力成为工矿企业的主要动力，成为生产和生活照明的主要来源。但这时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要燃料。石油时期石油时期石油资源的发展，开始了能源利用的新时期。近30年来，世界上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的物资文明。 进入21世纪，核能将成为世界能源的主角，清洁能源的时代也将随之到来。能源与国民经济能源与国民经济能源是发展社会生产和提高人民生活 水平的重要物质基础，是推动国民经 济发展的强大动力。世界能源消费结构的特点世界能源消费结构的特点半个世纪来，世界煤炭消费比例一直呈下降的趋势，70年代起石油已在世界能源消费中占第一位。 水能和核能的利用，主要表现在水电及核电的比例上。电能是现代化所必须的高级二次能源。 世界能源消费构成世界能源消费构成 1850年能源总耗: 500 Mtoes 1992年能源总耗: 9350 Mtoes 1996年能源总耗: 9502.1 Mtoes世界能源消费结构的特点世界能源消费结构的特点表示能源消费程度的指标有两个： 绝对指标——称年消费量，通常用万t煤/ 年表示。 相对指标——称为人均能耗，用t标准煤/ （人·年）表示。 国民经济人均产值反映了一个国家的工业 发展水平，通常认为人均产值达到1000美 元/（人·年）时即达到小康水平。世界化石燃料探明可采储量世界化石燃料探明可采储量 1994年世界煤炭探明可采储量世界煤炭探明可采储量 经济增长与能源消费经济增长与能源消费 null 96年世界各国一次能消费量统计源null 世界主要国家能源和经济发展近况化石燃料消耗远景预测化石燃料消耗远景预测 世界性能源问题世界性能源问题能源的危机——石油的危机 能源消费的费用迅速增加——能源资源的勘探、开采越来越难，投入资金多、建设周期长、科技含量高 能源资源短缺 能源对环境的污染我国的能源资源我国的能源资源截止至1996年，已探明的 煤炭可采储量为1145亿t，居世界第3位 石油可采储量为33亿t，居世界第11位 天然气可采储量为17万亿kW，居世界第19位 水能居世界第1位，经济可开发装机容量为2.9亿kW 铀储量可供4000万kW核电站运行30年我国的能源结构以煤为主我国的能源结构以煤为主我国能源利用水平低下 我国能源利用水平低下我国能源的消费（加图3）我国能源的消费（加图3）nullnullnull我国能源生产在世界上的排位null我国能源消费在世界上的排位我国耗能水平在世界上的排位我国耗能水平在世界上的排位我国的人均能耗我国的人均能耗单位国民生产总值能耗，我国是日本的5倍，德国的3.6倍，美国的2.6倍，比印度还要多1倍多。 与美国相比，我国的人均能耗不及美国的1/12，而单位能耗的产值只有它的1/5，换言之，我们人均在能源资源的享受方面，只有美国的1/60。我国人均用能将不断提高我国人均用能将不断提高目前我国人均用能还处于相对低的水平， 约1000kgce/人年，比起美国的人均用能 11000kgce/人年，日本、 德国、俄罗斯等国的 5000-6000kgce/人年， 尚有很大差距。 我国人均用能将不断提高我国人均用能将不断提高随着社会和技术的发展以及人们对生活水平不断提高的企盼，人均用能肯定要不断增加。 按不同机构所作的预测，在2030-2050期间，我国人均用能将为2500-3000kgce/人年，这是不以人的主观意志和行政命令为转移的。我国能源工业面临的问题我国能源工业面临的问题人均能源拥有量低、储备量低； 能源生产和消费结构依然以煤为主； 能源资源分布不均匀； 能源利用效率低； 农村商品能源短缺； 我国能源工业面临的问题我国能源工业面临的问题环境污染严重； 人均能耗水平低； 能源建设周期长，耗能多； 能源价格未能反映其经济成本和能源资源的 稀缺性； 能源工业装备落后。以建材工业为例以建材工业为例能源消耗大：耗标煤2.3亿吨（占总能源消耗的15％以上）； 资源消耗大：每年粘土烧砖6000亿块，毁损良田10万亩； 污染严重：排放CO2占总排放35％； 技术落后、劳动生产率低：发达国家的1/10～1/15； 产品质量与档次不高：高标号水泥、优质浮法玻璃以及深加工玻璃的比例偏低，高档产品依赖进口。中国能源可持续发展的对策中国能源可持续发展的对策三个手段： 加强政府的宏观决策和行政管理 运用市场机制的调节作用 利用经济增长的机遇解决我国能源问题， 应采取的措施解决我国能源问题， 应采取的措施1、努力改善能源结构； 2、提高能源利用率； 3、加速实施洁净煤技术； 4、合理利用石油和天然气； 5、加快电力发展速度； 解决我国能源问题， 应采取的措施解决我国能源问题， 应采取的措施6、积极开发利用新能源； 7、建立合理的农村能源结构，扭转农村严 严重缺能局面； 8、改善城市民用能源结构，提高居民生活 活质量； 9、重视能源的环境保护。null 节约能源！ 保护环境！ 让能源可持续发展！