能源與動力工程概論 第一章_圖文

1、第一章 緒論 我國能源問題的重要性 能源安全!1. 進口依賴2011年我國進口石油 2.6億噸,重要是從中東和非 洲進口,其中從沙特、伊朗、伊拉克進口 1.9億噸, 從安哥拉和蘇丹進口 4000萬噸。2. 能源經(jīng)濟 能源價格2011年我國進口石油花費 1.5萬億人民幣。3. 能源技術(shù)與環(huán)境每年因煤礦事故喪生人數(shù) 2000人以上; 天然氣管道有爆炸危險;水電站有塌壩危險;核安全問題。第一章緒論 能源消費觀 1. 是否走美國的能源道路?低廉的石油價格,放任石油的消費。2. 是否走歐洲和日本的能源道路?征收能源稅。大力發(fā)展 節(jié)能 技術(shù)。有觀點認為:低廉的石油價格往往意味著落后的 能源利用技術(shù)!3.

2、能源消費與幸福感是否開車就是先進的生活方式,步行和騎自行車 就是落后的生活方式? 第一章 緒論 返回總目錄 第一節(jié) 能源的基本概念 能源 (energy resources:能夠直接 或經(jīng)過轉(zhuǎn)換而提供能量的自然資源。 自然資源 (natural resources:尚未 開采出來的資源。自然資源 不屬于能源。 初始能源 :核聚變、核裂變、放射性源 和天體間的引力。分為(1來自地球以外天體的能量 太陽能和宇宙射線能;(2地球本身蘊涵的能量;(3天體對地球的引力。 能源的定義 能源的分類 來自太陽等地外天體來自地球來自地球和其它星體的相互作用按來源分 一次能源二次能源 按成因分 燃料能源 非燃料能

3、源 按性質(zhì)分 常規(guī)能源新能源 按使用狀況分 清潔能源 非清潔能源按污染分可再生能源不可再生能源 1 按地球上能量的來源分 來自于地球本身,如核能、地熱能等; 來自于地球外天體,如宇宙射線及太陽 能,以及由太陽引起的水能、風能、波 浪能、海洋溫差能、生物質(zhì)能、光合作 用等; 來自于地球和其他星體的相互作用,如 潮汐能。 2 按使用狀況 (被利用的程度 分 常規(guī)能源 (conventional source of energy ,如煤炭、石油、天然氣、薪 柴燃料、水能等; 新能源 ,如太陽能 (solar energy、地 熱能 (geothermal energy、潮汐能 (tidal ener

4、gy、生物質(zhì)能 (biomass energy 等,另外還有核能。 3 按 (成因 獲得的方法分 一次能源 (primary energy,即可供直 接利用的能源,如煤、石油、天然氣、 風能、水能等; 二次能源 (secondary energy,即由一 次能源直接或間接轉(zhuǎn)換而來的能源,如 電、蒸汽、焦炭、煤氣、氫等,它們使 用方便,是高品質(zhì)的能源。 4 按能源能否再生分 可再生能源 ,即不會隨其本身的轉(zhuǎn)化或 人類的利用而越來越少的能源,如水能、 風能、潮汐能、太陽能等; 非再生能源 ,它隨人類的利用而越來越 少,如石油、煤、天然氣、核燃料等。 5 按能源本身的性質(zhì)分 含能體能源 (燃料能源

5、,如石油、煤、 天然氣、地熱、氫等,它們可以直接儲 存; 過程性能源 (非燃料能源 ,如風能、 水能、海流、潮汐、波浪、火山爆發(fā)、 雷電、電磁能和一般熱能等,它們無法 直接儲存。 6 按對環(huán)境的污染情況分 清潔能源 (clean energy,即對環(huán)境無 污染或污染很小的能源,如太陽能、水 能、海洋能等; 非清潔能源 (non clean energy,即對 環(huán)境污染較大的能源,如煤、石油等。 能源的評價 能源多種多樣,各有優(yōu)缺點,能源 的現(xiàn)實 性、可用性和經(jīng)濟性可以從以下幾個方面進 行評價。 能量密度 (能流密度 儲量 探明儲量、可采儲量、經(jīng)濟可采儲量 儲能的可能性與供能的連續(xù)性 開發(fā)費用和

6、利用能源的設(shè)備費用 運輸費用與損耗 能源的地理分布 能源的可再生性 能源的品位 對環(huán)境的影響 能源的單位 當量單位 煤當量 、 油當量 單位產(chǎn)量能耗 資源量 、 儲量 、 地質(zhì)儲量 、 探明儲量 、 可采儲量 、 儲產(chǎn)比 原油 (液態(tài)烴混合物、 石油 (原油+石油產(chǎn)品 基本單位焦耳、千瓦時、卡、英熱單位 (Btu 第二節(jié) 能源與人類文明 能源更迭與社會發(fā)展 人類利用能源的歷史,也就是人類認識和 征服自然的歷史。(1火的發(fā)現(xiàn)和利用;(2畜力、風力、水力等自然動力的利用;(3化石燃料的開發(fā)和熱的利用;(4電的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用;(5原子核能的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用。 人類社會已經(jīng)歷了三個能源時期: 薪柴時期;

7、 煤炭時期; 石油時期。 1 薪柴時期主要以薪柴等生物質(zhì)燃料為主要能源的 時代,生產(chǎn)和生活水平極低,社會發(fā)展 緩慢。 2 煤炭時期 18世紀,以煤炭取代薪柴作為主要能源, 蒸汽機成為生產(chǎn)的主要動力,工業(yè)迅速 發(fā)展,勞動生產(chǎn)力增長很快。 19世紀,電力成為工礦企業(yè)的主要動力, 成為生產(chǎn)和生活照明的主要來源。但這 時的電力工業(yè)主要是依靠煤炭作為主要 燃料。 3 石油時期 石油資源的發(fā)展,開始了能源利用的新 時期。近 30年來,世界上許多國家依靠 石油和天然氣,創(chuàng)造了人類歷史上空前 的物資文明。 進入 21世紀,核能將成為世界能源的主 角,清潔能源的時代也將隨之到來。 能源與國民經(jīng)濟 能源是發(fā)展社會

8、生產(chǎn)和提高人民生活 水平的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是推動國民經(jīng) 濟發(fā)展的強大動力。 經(jīng)濟的增長和經(jīng)濟發(fā)展水平的提高都需 要能源來支撐,因此,能源消費與經(jīng)濟 發(fā)展有著密不可分的關(guān)系。從世界能源 消費的增長趨勢看,能源消費與世界經(jīng) 濟發(fā)展的趨勢是一致的。 世界各國經(jīng)濟發(fā)展的實踐證明,在經(jīng)濟 正常發(fā)展的情況下,能源消耗總量和能 源消耗增長速度與國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值和 國民經(jīng)濟生產(chǎn)總值增長率成正比例關(guān)系。 世界經(jīng)濟和能源發(fā)展的歷史顯示,處于 工業(yè)化初期的國家,經(jīng)濟的增長主要依 靠能源密集型工業(yè)的發(fā)展, 能源效率 也 較低,因此 能源彈性系數(shù) 多大于 1。 能源彈性系數(shù) :反映單位國民經(jīng)濟產(chǎn)值 增長率的變化所引起的能

9、源消費增長率 的變化情況。越小越好。能源消費系數(shù) :某一年或某一時期,實 現(xiàn)單位國民經(jīng)濟產(chǎn)值的平均能源消費量。 越小越好。 能源與人民生活 人們的日常生活處處離不開能源,不僅 衣、食、住、行,而且文化娛樂、醫(yī)療 衛(wèi)生等都與能源密切相關(guān)。生活質(zhì)量指數(shù) :將平均壽命、文化指數(shù) 及嬰兒死亡率三大類指標綜合成一個 1100分的指數(shù)。人均耗能量越多,生 活指數(shù)就越高。 能源與人民生活 目前我國一次能源消費量已超過美國 (2432Mtoe,2010年 ,居世界第一位,美 國第二位 (2285Mtoe,2010年,俄羅斯第 三位 (690Mtoe,2010年。但由于人口過 多,人均能耗水平仍很低,全面建設(shè)小

10、康 社會仍然是我國人民面臨的重要任務(wù)。 第三節(jié) 能源資源 1994年 世界化石燃料探明可采儲量 世界化石燃料儲量 1996年世界前七位國家的煤炭儲量 國家儲量 /Mt占世界比 %美國24055823.3中國11450011.1澳大利亞909408.8印度699476.8德國673006.5南非553335.4波蘭421001.1全世界合計 1031610100 1973年和 2002年世界硬煤產(chǎn)量的地區(qū)分布圖 經(jīng) 濟 合 作 與 發(fā) 展 組 織 Organization for Economic Co-operation and Development 簡稱經(jīng)合組織 (OECD ,是由 30多

11、個市場經(jīng)濟國家組成的政府間國際經(jīng)濟組織,旨在共 同應(yīng)對全球化帶來的經(jīng)濟、社會和政府治理等方面的挑戰(zhàn), 并把握全球化帶來的機遇。成立于 1961年,目前成員國總 數(shù) 34個,總部設(shè)在巴黎。 澳大利亞、奧地利、比利時、加 拿大、捷克、丹麥、芬蘭、法國、德國、希臘、匈牙利、 冰島、愛爾蘭、意大利、日本、韓國、盧森堡、墨西哥、 荷蘭、新西蘭、挪威、波蘭、葡萄牙、斯洛伐克、西班牙、 瑞典、瑞士、土耳其、英國、美國、智利、愛沙尼亞、以 色列、斯洛文尼亞。 2010年 1月 11日,智利正式簽署加入經(jīng) 濟合作與發(fā)展組織的協(xié)定,使其成為該組織第 31個成員國; 同時經(jīng)濟合作與發(fā)展組織 2010年 5月 10日

12、宣布,同意吸收愛 沙尼亞、以色列和斯洛文尼亞三國為新成員,使其成員數(shù) 量增至 34個。智利是第一個加入經(jīng)合組織的南美洲地區(qū)國 家,以色列則是第一個加入經(jīng)合組織的中東地區(qū)國家。 1973年和 2002年世界石油產(chǎn)量的地區(qū)分布圖 1973年和 2002年世界天然氣產(chǎn)量的地區(qū)分布圖 1971年至 2001年世界一次能源供應(yīng)量的地區(qū)分布圖 能源消費 當今世界的能源消費仍以石油為主。 1973年和 2001年世界能源終端總消費量的構(gòu)成 能源消費有兩種形式:一種是一次性直接消費,又稱終端消 費;另一種是加工轉(zhuǎn)換消費,又稱 中間消費 。終端消費 是對中間消費而言,是指能源不用于中間加工轉(zhuǎn)換, 而是直接投入到

13、各種加熱、動力等設(shè)備,用于生產(chǎn)和非生產(chǎn)活動的 消費。主要包括:1.作為燃料、動力使用的能源。是指將能源投入到各種加熱、 動力等設(shè)備,產(chǎn)生光、熱、功所消費的能源。2.作為原料使用的能源。是指在工業(yè)生產(chǎn)活動中,把能源作 為原料投入使用,經(jīng)過一系列化學反應(yīng),逐步轉(zhuǎn)化為另一種新的非 能源產(chǎn)品,如化肥廠生產(chǎn)的合成氨、化工廠生產(chǎn)的合成橡膠等產(chǎn)品 所消耗的天然氣、煤炭、焦炭;生產(chǎn)染料、塑料、輕紡產(chǎn)品所消耗 的原料油等。3.作為材料使用的能源。是指一些能源的使用,不構(gòu)成產(chǎn)品 的實體,只起輔助作用的消費。如洗滌用的汽油、柴油、煤油;各 種設(shè)備所使用的潤滑油等。4.工藝用能。是指在生產(chǎn)過程中既不作為原料使用,也不

14、作 為燃料、動力使用的工藝用能。如生產(chǎn)電石用電、電解用電等。 1973年和 2001年世界煤炭消費的行業(yè)構(gòu)成 1973年和 2001年世界石油消費的行業(yè)構(gòu)成 1973年和 2001年世界天然氣消費的行業(yè)構(gòu)成 礦物燃料的開采壽命 已知儲量潛在儲量 煤炭30100年 150250年 天然氣1519年 2540年 石油 1618年 3040年 我國能源概況 1 我國的能源構(gòu)成水能資源世界第一,煤炭可采儲量世界 第二;煤主要分布在北方地區(qū);油氣主要分布在西部地區(qū); 水主要分布在西南地區(qū)。2 我國能源的特點 能源的開發(fā)利用在立足于國內(nèi)的基礎(chǔ)上逐步 開發(fā)利用國際能源;以煤炭為主;能源消費構(gòu)成以工業(yè)耗能為主,交通、民用 核商業(yè)耗能逐步擴大;農(nóng)村清潔能源需求越來越大;能源利用率低、節(jié)能潛力大;總結(jié):總量豐富,人均占有量低,以煤炭為主, 分布在遠離經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)。3 我國未來的能源問題 三大問題:(1能源資源總量少,優(yōu)質(zhì)能源短缺;(2能源技術(shù)落后,利用效率低;(3環(huán)境問題嚴重。三大矛盾:(1大量使用煤炭與環(huán)保、減排溫室氣體的矛盾;(2大量消耗優(yōu)質(zhì)能源和油氣