《能源概述》課件

新能源與分布式發(fā)電技術第1講能源概述§1能源概述關注的問題什么是能源？能源有哪些類型？怎么評價能源的優(yōu)劣？人類面臨著什么樣的能源和環(huán)境問題？新能源利用可以發(fā)展起來嗎？教學目標了解能源的概念和評價方法，掌握能源的分類方法和常見類型，了解能源危機與環(huán)境問題；理解新能源發(fā)展的重要意義。2精選ppt§1.1

能源利用的歷史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)柴草時期：天然能源的原始利用幾十萬年以前人類學會了用火，利用能源第一次大突破；在漫長的歲月里，一直以柴草為生活能量的主要來源，燃火用于燒飯、取暖和照明。后來逐漸學會將畜力、風力、水力等自然動力用于生產和交通運輸。這種初級形式的能源利用直到19世紀中期都沒有太大突破。在1860年的世界能源消費結構中，薪柴和農作物秸稈仍占能源消費總量的73.8%，煤炭僅占25.3%

。3精選ppt(2)煤炭時期2000多年以前人類就知道煤炭可以作為燃料。14世紀的中國、17世紀的英國采煤業(yè)都已相當發(fā)達，但煤炭長期未能在世界能源消費結構中占據主導地位。18世紀70年代，英國的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機。蒸汽機的廣泛應用使煤炭迅速成為第二代主體能源。煤炭在世界一次能源消費結構中所占的比重，從1860年的25％，上升到1920年的62％。煤炭大量使用，人類進入了機械化時代。4精選ppt※電力1881年，美國建成世界上第一個發(fā)電站，同時還研制出電燈等實用的用電設備。從此以后，電力的應用領域越來越廣，發(fā)展規(guī)模也越來越大，人類社會逐步進入電氣化時代。石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉換成更加便于輸送和利用的電能，進一步推動工業(yè)革命，帶來了巨大的技術進步。5精選ppt(3)石油時代人類很早就發(fā)現(xiàn)了石油，《漢書》、《夢溪筆談》有描述。直到19世紀，石油工業(yè)才逐漸興起。1854年，美國賓夕法尼亞州打出了世界上第一口油井，是現(xiàn)代石油工業(yè)的開端。1886年德國人本茨和戴姆勒研制出第一輛以汽油為燃料、由內燃機驅動的汽車，進入大規(guī)模使用石油的汽車時代。石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費構成中占據主要地位。1965年，在世界能源消費結構中，石油首次超過煤炭占居首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達到54%，相當于煤炭的三倍。6精選ppt20世紀世界能源消費構成變化情況7精選ppt(4)常規(guī)能源向新能源的過渡時期1973年西方世界爆發(fā)了石油危機（能源危機），宣告了石油時代的結束核能利用迅速發(fā)展起來，在世界能源結構中占據重要位置。到20世紀90年代，核能發(fā)電所提供的電力占全世界發(fā)電總量的17%左右。進入21世紀以來，太陽能、風能、海洋能、生物質能等可再生新能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟和規(guī)模化，所占的比重也有望大幅度提高，為人類解決能源和環(huán)保問題開辟了新的天地。8精選ppt過渡時期，能源結構演變的主要特點：以石油、天然氣為中心，逐步向比較豐富的的煤炭、核能以及太陽能等可再生能源的方向轉變，重點是尋求石油、然天氣的替代能源，建立一個持久的、可再生的、干凈的能源體系，從而更好的滿足人類在21世紀的能源需要。9精選ppt最廣泛的利用方式電能最成熟的利用方式熱能10精選ppt§1.2.1資源和能源§1.2.2能源的分類§1.2.3能源的品質§1.2

能源的概念11精選ppt——能——物體做功的本領;——能量——能的數量，1焦耳=1牛頓米能量是物體運動的度量，是人類社會進步的動力——自然資源（資源）——在一定時期和地點，在一定條件下具有開發(fā)價值、能夠滿足或提高人類當前和未來生存和生活狀況的自然因素和條件?！茉础芰康膩碓?；自然界中能夠提供能量的自然資源.§1.2.1

資源和能源§1.2

能源的概念12精選ppt——資源——在一定時期和地點，在一定條件下具有開發(fā)價值、能夠滿足或提高人類當前和未來生存和生活狀況的自然因素和條件，

稱為自然資源，有時簡稱資源。包括氣候資源、水資源、礦物資源、生物資源、能源，等等?！茉础茉淳褪悄軌蛳蛉祟愄峁┠撤N形式能量的自然資源，包括所有的燃料、流水、陽光、地熱、風等，通過適當的轉換手段可使其為人類生產和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃燒時提供熱能，流水和風力可以提供機械能，太陽的輻射可轉化為熱能或電能。13精選ppt(1)一次能源和二次能源（按生成條件）一次能源（自然能源）：以天然形態(tài)存在于在自然界中（現(xiàn)成存在），可直接取得而不需改變其基本形態(tài)的能源。如煤炭、石油，及風能、地熱能等?！?.2.2

能源的分類各種一次能源的統(tǒng)一計量單位：標準煤各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計能源的生產和消費，特別在計算能耗指標時，常定義一種假想的標準燃料，即標準煤。標準煤的熱值為2.9×104kJ/kg。各種燃料均可按平均發(fā)熱量折算成標準煤。14精選ppt一次能源的來源自然界中一次能源的初始來源，大致有三種情況：①來自地球以外天體（主要是太陽）的能量，例如能以光和熱的形式直接利用的太陽能，以化石或生物體等物質形式存儲的能量，以風、水流、波浪等形式體現(xiàn)的能量；②來自地球內部的能源，主要是核能和地熱能；③地球與其他天體相互作用產生的能量，例如月亮、太陽引力變化形成的海洋潮汐能。15精選ppt二次能源：為了滿足生產和生活的需要，有些能源通常需要經過加工進行直接或間接的轉換才能使用。由一次能源經加工轉換而獲得的另一種形態(tài)的能源，如沼氣、酒精、汽油，以及蒸汽、氫能等。電能是最重要的二次能源。16精選ppt(2)常規(guī)能源與新能源（按發(fā)展應用狀況）常規(guī)能源：在當前的技術水平和利用條件下，已被人們廣泛應用了較長時間的能源，這類能源，使用較普遍，技術較成熟現(xiàn)階段主要煤炭、石油、天然氣、水能、核（裂變）能。新能源：由于技術、經濟或能源品質等因素而未能大規(guī)模使用的能源，有的甚至還處于研發(fā)或試用階段如太陽能、風能、海洋能、地熱、生物質、氫能等。17精選ppt常規(guī)能源與新能源的分類是相對的不同歷史時期會變化，這取決于應用歷史和使用規(guī)模。例如在1950年代，核(裂變)能屬于新能源，現(xiàn)在有些國家已把它被歸為常規(guī)能源。有些能源雖然應用的歷史很長，但正經歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應用方式尚不成熟或規(guī)模還小，也被歸為新能源，例如太陽能、風能。在中國，新能源指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的一次能源，包括生物質能、太陽能、風能、小水電、地熱能、以及海洋能。18精選ppt①生物質能蘊藏在生物物質中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能而存儲在生物質內部的能量例如：木材和森林的廢棄物；農業(yè)廢棄物；水生植物；油料植物；城市和工業(yè)有機廢棄物；動物糞便等；利用途徑：直接燃燒、熱化學轉換、生物化學轉換19精選ppt②太陽能來自太陽光輻射的能量利用和轉換途徑：光-熱轉換、光-電轉換、光-化學轉換③風能太陽輻射造成地球各部分受熱不均勻，引起各地溫差和氣壓不同，導致空氣運動。利用風力機可將風能轉換成電能、機械能和熱能等。④小水電單站容量＜50000KW的小水電站及與其相配套的小電網的統(tǒng)稱。20精選ppt⑤地熱能是指：在當前技術經濟和地質條件下，地殼內能夠科學、合理的開發(fā)出來的巖石中的熱能量和地熱流體中的熱能量及其伴生的有用組分。利用方式：地熱發(fā)電（流體溫度150°~400°）、地熱直接利用；⑥海洋能是指：蘊藏在海洋中的可再生能源；如：潮汐能、波浪能、海流能、潮流能、海水溫差能、海水鹽差能等21精選ppt(3)非再生能源和可再生能源（按循環(huán)恢復能力）非再生能源（不可再生能源）：用完后不可重新生成（至少在短期內無法恢復），總有枯竭的一天。如化石燃料和核燃料均為非再生能源。據估計，按照現(xiàn)有的探明儲量和開采程度，地球上的化石燃料最多還可使用幾百年?？稍偕茉矗嚎梢匝h(huán)使用，能夠有規(guī)律地不斷得到補充，沒有使用期限，也不會因長期使用而減少。如太陽能、水能、風能、海洋能、地熱能和生物質能，均為可再生能源。22精選ppt(4)含能體能源和過程性能源(按能源存在和轉移形式)含能體能源：包含著能量的物質或實體。這類能源可以直接儲存和運輸。例如化石燃料、核燃料、生物質、地熱水和地熱蒸汽，過程性能源：隨著物質運動而產生、并且僅以運動過程的形式存在的能源。這類能源無法直接儲存和運輸。如風、水、海潮、波浪、地熱等。23精選ppt(5)清潔能源和非清潔能源(按環(huán)境污染程度)清潔能源是指對環(huán)境沒有污染或污染較小的能源，

有時也叫綠色能源。如太陽能,風能,海洋能；垃圾發(fā)電、沼氣等。非清潔能源是指可能對環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對的。24精選ppt小結：能源分類表25精選ppt各種能源均有優(yōu)點，也各有不足。如何進行評價和比較？(1)能流密度即在單位空間或單位面積內，能夠從某種能源獲得的功率?；剂吓c核燃料的能流密度大，各種可再生能源的能流密度一般都比較小。能量密度太小，則不利于開發(fā)利用，因為經濟性太差。§1.2.3

能源的品質26精選ppt(2)開發(fā)費用和設備造價化石能源與核燃料，探、采、加工、運輸，需投入大量人力、物力。發(fā)電設備單位容量的初期投資較小?？稍偕茉?，開發(fā)費用主要是開發(fā)能源的一次性投資，設備造價比較高；而運營費用很低。(3)存儲的可能性與供能的連續(xù)性化石燃料都比較容易存儲，也便于連續(xù)供應。太陽能、風能等可再生能源則不易保存，能量供應也可能有波動性和間斷性。27精選ppt(4)運輸費用與損耗運輸過程本身也要投資并消耗能源，遠距離運輸的成本和損耗會影響能源的使用。太陽能、風能、地熱能難以運輸。化石燃料可以運輸，但要考慮運輸的成本和耗能。(5)對環(huán)境的影響化石燃料燃燒過程中會排放CO2等溫室氣體，甚至還有一些有毒的或腐蝕性物質，對環(huán)境影響較大。核燃料有放射性污染及廢料處理的問題?？稍偕茉创蠖鄬Νh(huán)境的影響較小。28精選ppt(6)蘊藏量化石燃料等非再生能源，蘊藏量是有限的，總有用完的時候。太陽能、風能等可再生能源，可以循環(huán)使用，不斷的得到補充，即使每年更新的數量有限，長期來看，也是無窮無盡的。(7)能源品位能源品味反映的是能源利用的方便程度。二次能源要比一次能源品味高。能直接變成機械能和電能的能源（如水力和風能），要比那些必須先經過熱利用環(huán)節(jié)的能源（如化石燃料）的品位高。29精選ppt§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響（1）大氣污染化石燃料的利用過程會產生CO、SO2、NOx等有害氣體，不僅能導致生態(tài)系統(tǒng)的破壞，還會直接損害人體健康。在很多國家和地區(qū)，因大氣污染造成的直接和間接損失已經相當嚴重。§1.3

能源與環(huán)境問題30精選ppt§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響（2）酸雨SO2、NOx等污染物，經大氣傳輸，在一定條件下形成酸雨，危害農作物和森林生態(tài)系統(tǒng)，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕材料，造成重大經濟損失。酸雨還導致地區(qū)氣候改變。（3）溫室效應大氣中CO2的濃度增加，地表平均溫度將上升，尤其在極地，結果可能導致海平面上升，將給許多國家造成嚴重的經濟和社會影響。由于大量化石能源的燃燒，大氣中CO2濃度不斷增加。31精選ppt§1.3.1

常規(guī)能源的環(huán)境影響（4）其它影響若再考慮能源開采、運輸和加工過程中的不良影響，

則造成損失將更為嚴重。如煤炭開采會有人員傷亡和土地塌陷。核能的利用雖然不會產生上述污染物，但存在核廢料問題。世界范圍內的核能利用，將產生成千上萬噸的核廢料。如果不能妥善處理，放射性的危害或風險將持續(xù)幾百年。32精選ppt§1.3.2

世界能源與環(huán)境問題世界人口從1900年到目前，凈增加了2倍多，而能源消耗增加了16倍，說明人類對能源的依賴越來越強烈。目前化石能源在世界能源消費結構中所占的比重仍然很高。如果沒有新的替代能源充分發(fā)展，按目前的消耗情況估算，

21世紀人類又將面臨著新的能源危機。另一方面，人類大量使用化石燃料，環(huán)境污染日益嚴重，生態(tài)平衡慘遭破壞，直接危及人類的生存和發(fā)展。33精選ppt可持續(xù)發(fā)展聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會完成調查報告《我們共同的未來》，提出了可持續(xù)發(fā)展概念。這一概念及其構想在1992年聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上得到世界一百多個國家的認同?？沙掷m(xù)發(fā)展就是“滿足當代人的需求，又不損害子孫后代滿足其需求能力的發(fā)展”。34精選ppt可再生能源總量增加，占有越來越重要的地位。截止到2005年底，世界可再生能源發(fā)電裝機達到180GW：風力發(fā)電59GW；小水電80GW；生物質發(fā)電40GW;地熱發(fā)電10GW；光伏發(fā)電5GW；生物液體燃料如乙醇330億L；生物柴油220萬t§1.4新能源發(fā)展戰(zhàn)略§1.4.1

世界新能源（可再生能源）發(fā)展戰(zhàn)略風能、太陽能、生物質能發(fā)展速度最快，產業(yè)前景最好35精選ppt

歐美新能源發(fā)展戰(zhàn)略美國：2007年，布什總統(tǒng)簽署新的能源法案，資助可再生能源的

研究和開發(fā)。2009年，奧巴馬政府提出能源新政，大力發(fā)展清潔能源，

每年撥款…150億美元…，鼓勵可再生能源利用。歐洲：1997年可再生能源發(fā)展白皮書。2000年能源安全綠皮書。2003生物液體燃料發(fā)展規(guī)劃，2005年生物質能發(fā)展行動計劃。2006

建立歐洲可持續(xù)、可競爭、安全的能源戰(zhàn)略綠皮書。36精選ppt據預計，到2070年，世界上80%的能源要依靠可再生能源。國家2020年2050年美國風電比例達5%；可再生能源發(fā)電比例20%-加拿大水電比例達76%-德國可再生能源發(fā)電比例達20%可再生能源發(fā)電比例50%英國可再生能源發(fā)電比例達20%-法國-可再生能源發(fā)電比例50%日本到2030年，可再生能源發(fā)電比例20%中國可再生能源發(fā)電比例12%可再生能源利用率達30%，2100年將達50%37精選ppt§1.4.2

中國能源概述1949年，全國一次能源生產總量237萬t標準煤,居世界第10位；1953年，一次能源的生產總量和消費總量分別為5200萬t和5400萬t標準煤；1980年，一次能源的生產總量和消費總量分別為達到6.37億t和6.06億t標準煤；1998年，一次能源的生產總量和消費總量分別為達到12.4億t和13.6億t標準煤；居世界第三位；I中國能源現(xiàn)狀、問題與對策（1）中國能源現(xiàn)狀38精選ppt2000年，中國一次能源的產量為10.9億t標準煤，其構成為：原煤99800萬t，占67.2%；原油16300萬t，占21.4%；天然氣277.3億m3，占3.4%；水電2224億Kwh，占8%進入21世紀，中國擁有世界第三位的能源系統(tǒng)，稱為世界能源大國：39精選ppt（2）中國能源存在的問題人均能耗低；人均能源資源不足；能源效率低；以煤為主的能源結構亟需調整；污染環(huán)境；效率低下；交通運輸壓力大能源供應安全問題提到議事日程上來40精選ppt（3）中國能源發(fā)展的對策堅決實施能源節(jié)約戰(zhàn)略方針，提高能源利用率；大力優(yōu)化能源結構；積極發(fā)展?jié)崈裘杭夹g；大力開發(fā)利用新能源與可再生能源采取措施保證能源供應安全，降低進口風險；41精選pptII中國新能源與可再生能源現(xiàn)狀與前景（1