我國能源與利用概況課件

1、我國能源與利用概況熱工基礎(chǔ)緒論 2定義例子一次能源以原始狀態(tài)存在于自然界中，無需加工或轉(zhuǎn)換即可直接用于供熱或提供動力的能源煤、石油、天然氣、水能、潮汐能、風(fēng)能、地?zé)崮艿忍烊荒茉?。前面四種為常規(guī)能源。二次能源由一次能源加工轉(zhuǎn)換的電能、熱能（蒸汽、熱水）、焦炭、煤氣、各種石油制品、酒精、沼氣等統(tǒng)稱為二次能源電能、熱能、煤氣、各種石油制品、酒精、沼氣等。電力是唯一的能夠大規(guī)模利用煤炭、水力、核能的二次能源新能源用太陽能、生物能、海洋能、風(fēng)能發(fā)電等，統(tǒng)稱為新能源太陽能、生物能、海洋能、風(fēng)能1.能源分類 3【一次能源和二次能源】一次能源是指自然界中以現(xiàn)成形式存在，不經(jīng)任何改變或轉(zhuǎn)換的天然能源資源，即從自

2、然界直接取得并不改變其形態(tài)和品位的能源。為原煤、原油、油頁巖、天然氣、核燃料、植物燃料、水能、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、海洋能、潮汐能等?二次能源是指為了滿足生產(chǎn)工藝和生活的特定需要以及合理利用能源，將一次能源直接或間接加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的其它種類和形式的人工能源如由原煤加工產(chǎn)出的洗煤；由煤炭加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的焦炭，煤氣；由原油加工產(chǎn)出的汽油、煤油、柴油、燃料油、液化石油氣、煉廠干氣等；由煤炭、石油、天然氣轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的電力1.能源分類 4【再生能源和非再生能源】 再生能源是指在生態(tài)循環(huán)中能重復(fù)產(chǎn)生的自然資源，它能夠循環(huán)使用，不斷得到補充，具有天然的自我再生功能，可以源源不斷地從自然界中得到補充。如水力、潮汐

3、、太陽輻射、風(fēng)力、海洋能、草木燃料、地震、火山活動、地下熱水、地?zé)嵴羝?、溫泉、熱巖層以及從有機物質(zhì)及其廢物中提取的燃料，如酒精、沼氣等。 非再生能源是指經(jīng)過億萬年漫長地質(zhì)年代形成，隨著人類的不斷開發(fā)利用而日益減少，終究要消耗殆盡，不能在短期內(nèi)重復(fù)再生的能源。如煤炭、原油、天然氣、油頁巖、核燃料等。 1.能源分類 5【常規(guī)能源和新能源】 常規(guī)能源也稱傳統(tǒng)能源，是指以往利用多年，目前在科學(xué)技術(shù)條件已成熟，經(jīng)濟(jì)上比較合理，已被人類大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用的能源，如煤炭、原油、天然氣、電、水能、柴草等。 新能源是指人類新近才開發(fā)利用或正在研究開發(fā)的，今后可以廣泛利用的能源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能?/p>

4、。1.能源分類 6【煤炭】 煤炭是指原煤及煤炭加工品的統(tǒng)稱。不包括焦炭、下腳煤和石煤。 煤炭的種類繁多，質(zhì)量相差也懸殊，不同類型的煤有不同的用途。為了合理利用煤炭，需把煤炭劃分不同類別，煤炭的分類方法有：1）按其加工方法和質(zhì)量規(guī)格可分為精煤、粒級煤、洗選煤、原煤、低質(zhì)煤五大類；2）按其煤質(zhì)構(gòu)成劃分可分為煙煤、無煙煤、焦煤、成型煤和動力配煤。3）其用途劃分可分為動力用煤、冶金用煤和化工用煤三大類。 1.能源分類 7【石油】石油是從地下巖層中開采出的原油及經(jīng)過加工提煉的石油制品的通稱,它是一種可燃液體。石油包括天然原油、人造原油及原油加工品。石油主要用作燃料和工業(yè)原料。 1.能源分類 8【天然氣】

5、 天然氣是指地層內(nèi)自然存在的以碳?xì)浠衔餅橹黧w的可燃性氣體。主要成分是甲烷，約占8595，還含有乙烷、丙烷和丁烷，是一種優(yōu)質(zhì)燃料和化工原料。 天然氣包括氣田氣、油田氣和煤田氣。根據(jù)氣體成分，天然氣可分為貧氣(干氣)、濕氣(富氣)。貧氣主要成分為甲烷(含90100)，我國四川等地的天然氣大都屬于這種干氣。濕氣往往與原油共生，這種天然氣除主要成分是甲烷外，并含有少量乙烷、丙烷和丁烷。乙烷、丙烷和丁烷在加大壓力后，可變成液體狀態(tài)，又稱液化石油氣。 天然氣在動力工業(yè)、民用燃料、工業(yè)用燃料、冶金、化工各方面都獲得廣泛的應(yīng)用。1.能源分類 9【煤氣】 煤氣是由煤、焦炭、半焦等固體燃料與燃料油等液體燃料經(jīng)干

6、餾或氣化等過程所得的可燃?xì)怏w。包括焦?fàn)t煤氣、 高爐煤氣、 發(fā)生爐煤氣 1.能源分類 10【電力】 電力是指發(fā)電機組進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的電能量，包括火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電和其它動力能發(fā)電量(如地?zé)崮馨l(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐能發(fā)電、生物質(zhì)能發(fā)電以及余熱余能發(fā)電等)。 【熱力】 熱力是指可提供熱源的熱水和過熱或飽和蒸汽。包括工業(yè)鍋爐、公用熱電站和企業(yè)自備電站生產(chǎn)的外供蒸汽及使用單位的外購蒸汽；不包括企業(yè)自產(chǎn)自用的蒸汽和蒸發(fā)量2噸時以下的采暖鍋爐提供的熱水和蒸汽。1.能源分類 11【水能】 水能是指水所具有的機械能量。河水在重力的作用下，由高地流向低地，從而使其所具有的勢能轉(zhuǎn)換成動能。水能

7、量的大小是由河流的流量和落差所決定，河水流量大、落差大，所具有的能量就大。水能是一種可再生能源，也是唯一得到大規(guī)模利用的可再生能源。1.能源分類 12【太陽能】 太陽能是指太陽輻射到地球表面上的能量。太陽是離地球最近的一顆恒星，太陽表面溫度達(dá)攝氏6000度左右，內(nèi)部溫度高達(dá)2000萬度。太陽每年輻射到地球的能量約131020千卡，相當(dāng)于186萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。除原子能外，地球上幾乎所有已知的能源都直接或間接地來自太陽能。太陽能是地球上最主要的能量源泉，是一種可再生能源。 1.能源分類 13【風(fēng)能】 風(fēng)能是指地球表面大量空氣運動產(chǎn)生的動能。由于地球表面和大氣層各處不可能同時受到同量的太陽輻射，有的地

8、方是白天，有的地方是黑夜，有的地方是炎熱的夏季，有的地方是寒冷的冬季，這些造成了氣壓的不均衡，大氣由氣壓高的地方向氣壓低的地方流動，于是就形成了風(fēng)。 但是風(fēng)能特點是分散、間歇、多變、能量密度低，從而制約了風(fēng)能的開發(fā)利用。 目前風(fēng)能利用形式主要是提水、發(fā)電、運輸?shù)?。我國華東沿海地區(qū)、東北地區(qū)的全年平均風(fēng)速在3米秒以上，而且有連續(xù)5個月的平均風(fēng)速在6米秒左右，這些地區(qū)的風(fēng)能都有開采利用的價值。 1.能源分類 14【地?zé)崮堋?地?zé)崮苁堑厍騼?nèi)部的熱量釋放到地表的能量。地球內(nèi)部包含著巨大的熱量，地殼下是赤熱的巖漿，地核的溫度估計約5000。 地?zé)豳Y源在地下熱儲存的形式可分為蒸汽型、熱水型、干熱巖型、地壓

9、型和巖漿型。 目前人類能夠利用的地?zé)豳Y源主要是地下熱水、地?zé)嵴羝蜔釒r層，主要用于取暖、加熱、醫(yī)療保健和發(fā)電。 1.能源分類 15【水能】 水能是指水所具有的機械能量。河水在重力的作用下，由高地流向低地，從而使其所具有的勢能轉(zhuǎn)換成動能。水能量的大小是由河流的流量和落差所決定，河水流量大、落差大，所具有的能量就大。水能是一種可再生能源，也是唯一得到大規(guī)模利用的可再生能源。1.能源分類 16【核能】 核能亦稱原子能，是由原子核的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能產(chǎn)生的能量。它的來源有兩種：一種是由重原子核裂變釋放出來的；一種是由輕原子核聚變產(chǎn)生出來的。由于原子核內(nèi)的中子、質(zhì)子相互結(jié)合非常緊密，所以核反應(yīng)放出來的能量十分巨

10、大，一般要比化學(xué)反應(yīng)釋放的能量大幾百萬倍。 1.能源分類 17【余熱】 余熱是指工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)過程中釋放出來的可被利用的熱能?？赡芑厥盏挠酂岱N類有： 1) 高溫廢氣余熱。如各種冶煉爐、加熱爐、窯爐排出的煙氣熱等，有的高溫?zé)煔膺_(dá)到500以上。 2) 高溫產(chǎn)品及高溫?zé)嵩旱奈锢頍?。如熾熱焦炭熄焦和金屬冶煉、金屬軋制過程散發(fā)的熱量。 3) 冷卻介質(zhì)余熱。為工業(yè)窯爐等構(gòu)件冷卻水的余熱、電站冷卻水等。1.能源分類 184) 廢氣廢水余熱。為燃?xì)廨啓C排出的高溫氣體及各種高溫爐體冷卻水所帶的物理熱。5) 化學(xué)反應(yīng)余熱。如合成氨生產(chǎn)中的交換氣反應(yīng)熱，乙烯裂解產(chǎn)物急冷降溫放出的熱量等。 6) 可燃廢液和放散的可燃

11、氣體。如紙漿墨液、轉(zhuǎn)爐鋼產(chǎn)生的一氧化碳等。 余熱利用是提高熱效率、節(jié)約能源、減輕環(huán)境污染的一項重要措施。余熱利用的方式很多，既可以直接利用也可以通過余熱鍋爐利用余熱產(chǎn)生蒸汽，推動熱機做機械功或發(fā)電.1.能源分類 19【載能體】 載能體是指工業(yè)上用作傳熱媒介的物質(zhì)。例如，在加熱過程中可利用載熱體從熱源收取熱量、再傳給被加熱的物料。常用的載能體有蒸汽、空氣、煙道氣、水、水溶液、汞、熔鹽、熔融金屬和某些有機物以及固態(tài)載能體如砂粒等。 【耗能工質(zhì)】在生產(chǎn)經(jīng)營活動中需要消耗某些工作物質(zhì)，生產(chǎn)這些工作物質(zhì)時，需要消耗一定數(shù)量的能源，利用這些工作物質(zhì)就等于間接地消耗能源。從能量利用角度觀察耗能工質(zhì)可分兩類：

12、一類通常稱為能量形式來使用(如壓縮空氣、電石、乙炔等)，另一類通常不用作為能量使用的耗能工質(zhì)(如自來水、深井水和氧氣等)。這些工作物質(zhì)的使用能夠替代或減少其它能源的消耗，而這些工作物質(zhì)不屬于通常所指的能源之列。例如，工業(yè)用水、壓縮空氣、電石、乙炔、氧氣等等。這些工作物質(zhì)被稱為耗能工質(zhì)。1.能源分類 201.1 能源的概念及其分類 212.能源計量和換算【能量的單位：焦耳和卡】 焦耳是熱、功、能的國際制單位。我國已規(guī)定熱、功、能的法定單位為焦耳。焦耳的定義為：1牛頓的力(1牛頓1千克米秒)作用于質(zhì)點，使其沿力的方向移動1米距離所作的功稱為1焦耳。在電學(xué)上，1安培電流在1歐姆電阻上，在1秒種內(nèi)所消

13、耗的電能稱為 1焦耳。 卡是以前的的熱量單位?？ǖ亩x是：1克純水在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下溫度升高1 所需要的熱量稱為1卡。 22我國目前有20卡，國際蒸氣表卡，熱化學(xué)卡。20卡是指在標(biāo)準(zhǔn)氣壓下，1克純水溫度從19.5升高至205所需要的熱量。國際蒸汽表卡是指15卡，概念同20卡，由于它是在1956年倫敦第五屆國際蒸汽大會上確定的，所以叫國際蒸汽表卡。目前，統(tǒng)計上規(guī)定的卡與焦耳的換算，是按照國家標(biāo)準(zhǔn)GB258981附錄第一條確定的，即“燃料發(fā)熱量所用卡系指20卡。 20卡=41816焦耳 國際蒸汽卡41868焦耳 2.能源計量和換算 23【燃料熱值】 燃料熱值也叫燃料發(fā)熱量，是指單位質(zhì)量 (指固體或液體)

14、或單位的體積(指氣體)的燃料完全燃燒，燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度(一般為環(huán)境溫度)對所釋放出來的熱量。 單位是：千卡千克或千焦耳千克；或者：千卡標(biāo)準(zhǔn)立方米或千焦耳標(biāo)準(zhǔn)立方米 。燃料熱值有高位熱值與低位熱值兩種。高位熱值是指燃料在完全燃燒時釋放出來的全部熱量，即在燃燒生成物中的水蒸汽凝結(jié)成水時的發(fā)熱量。 低位熱值是指燃料完全燃燒，其燃燒產(chǎn)物中的水蒸汽以氣態(tài)存在時的發(fā)熱量。 2.能源計量和換算 24【標(biāo)準(zhǔn)燃料】 標(biāo)準(zhǔn)燃料是計算能源總量時采用的一種統(tǒng)一計算單位。在能源使用中主要利用它的熱能，因此，習(xí)慣上都采用熱量來做為能源的共同換算標(biāo)準(zhǔn)。由于煤、油、氣等各種燃料質(zhì)量不同，所含熱值不同，為了便于對各種

15、能源進(jìn)行計算、對比和分析，必須統(tǒng)一折合成標(biāo)準(zhǔn)燃料。標(biāo)準(zhǔn)燃料可分為標(biāo)準(zhǔn)煤、標(biāo)準(zhǔn)油、標(biāo)準(zhǔn)氣等。國際上一般采用標(biāo)準(zhǔn)煤、標(biāo)準(zhǔn)油指標(biāo)較多。世界各國都按本國的用能特點確定自己的能源標(biāo)準(zhǔn)量。一些經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家以用油為主，采用標(biāo)準(zhǔn)油；西歐有些國家以用電力為主，采用標(biāo)準(zhǔn)電；我國以煤為主，采用標(biāo)準(zhǔn)煤為計算基準(zhǔn)，即將各種能源按其發(fā)熱量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。 2.能源計量和換算 25【標(biāo)準(zhǔn)煤】 標(biāo)準(zhǔn)煤亦稱煤當(dāng)量，具有統(tǒng)一的熱值標(biāo)準(zhǔn)。我國規(guī)定每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為7000千卡（29270kJ/kg）。將不同品種、不同含量的能源按各自不同的熱值換算成每千克熱值為7000千卡的標(biāo)準(zhǔn)煤。 2.能源計量和換算我國采用標(biāo)準(zhǔn)煤為計算基準(zhǔn)，將各

16、種能源按其發(fā)熱量折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。我國規(guī)定每千克標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為29270kJ（7000千卡）。將不同品種、不同含量的能源按各自不同的熱值換算成每千克熱值為7000千卡的標(biāo)準(zhǔn)煤。 能源折標(biāo)準(zhǔn)煤系數(shù)某種能源實際熱值/標(biāo)準(zhǔn)煤熱值 26【當(dāng)量熱值】 當(dāng)量熱值又稱理論熱值(或?qū)嶋H發(fā)熱值)是指某種能源一個度量單位本身所含熱量。當(dāng)量熱值是能源統(tǒng)計中經(jīng)常使用的一個熱值概念?！镜葍r熱值】 等價熱值也是能源統(tǒng)計經(jīng)常使用的一個熱值概念，是指加工轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的某種二次能源與相應(yīng)投入的一次能源的當(dāng)量，即獲得一個度量單位的某種二次能源所消耗的，以熱值表示的一次能源量，也就是消耗一個度量單位的某種二次能源，就等價于消耗了以熱值表示

17、的一次能源量。因此，等價熱值是個變動值，隨著能源加工轉(zhuǎn)換效率的提高，等價熱值會不斷降低。等價熱值是對二次能源及消耗工質(zhì)而言，因一次能源不存在折算問題，因此也無所謂等價熱值。等價熱值 = 二次能源所具有的能量 / 轉(zhuǎn)換效率2.能源計量和換算 27【發(fā)電量】 發(fā)電量是指發(fā)電機進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的電能數(shù)量。發(fā)電量的計量單位為“千瓦時”。 國家總發(fā)電量包括全部電力工業(yè)、自備電廠、農(nóng)村小型電廠的火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電和其它動力發(fā)電(如地?zé)崮馨l(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電和生物能發(fā)電)。 【廠發(fā)電量】一個電廠的發(fā)電量包括發(fā)電廠(包括自備電廠)自用電量(通稱廠用電)， 發(fā)電量中不包括電動的交直流變

18、換機組、勵磁機、周波變換設(shè)備的發(fā)電量。發(fā)電量按發(fā)電機組的電度表本期與上期指示數(shù)的差額計算，電度表指示數(shù)以期末一天的24時為準(zhǔn)。 【廠供電量】 廠供電量是指發(fā)電廠向社會提供的電量。計算公式為： 廠供電量發(fā)電量-發(fā)電廠自用電量2.能源計量和換算 28【發(fā)電量】 發(fā)電量是指發(fā)電機進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)出的電能數(shù)量。發(fā)電量的計量單位為“千瓦時”。 國家總發(fā)電量包括全部電力工業(yè)、自備電廠、農(nóng)村小型電廠的火力發(fā)電、水力發(fā)電、核能發(fā)電和其它動力發(fā)電(如地?zé)崮馨l(fā)電、太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、潮汐發(fā)電和生物能發(fā)電)。 【廠發(fā)電量】一個電廠的發(fā)電量包括發(fā)電廠(包括自備電廠)自用電量(通稱廠用電)， 發(fā)電量中不包括電動的交直流

19、變換機組、勵磁機、周波變換設(shè)備的發(fā)電量。發(fā)電量按發(fā)電機組的電度表本期與上期指示數(shù)的差額計算，電度表指示數(shù)以期末一天的24時為準(zhǔn)。 【廠供電量】 廠供電量是指發(fā)電廠向社會提供的電量。計算公式為： 廠供電量發(fā)電量-發(fā)電廠自用電量2.能源計量和換算 29【發(fā)電煤耗（率）】 發(fā)電廠總煤耗量與總發(fā)電量之比，即單位發(fā)電量消耗的煤量。單位為“千克/千瓦時，或者克/千瓦時”。 【供電煤耗（率）】發(fā)電廠總煤耗量與電廠總網(wǎng)供電量之比，一般指電廠向電網(wǎng)供單位電量消耗的煤量。單位為“千克/千瓦時，或者克/千瓦時”。 【發(fā)電標(biāo)準(zhǔn)煤耗（率）】即單位發(fā)電量消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量。單位為“千克標(biāo)煤/千瓦時，或者克標(biāo)煤/千瓦時”?！竟?/p>

20、電標(biāo)準(zhǔn)煤耗（率）】一般指電廠向電網(wǎng)供單位電量消耗的標(biāo)準(zhǔn)煤量單位為“千克標(biāo)煤/千瓦時，或者克標(biāo)煤/千瓦時”。2.能源計量和換算 30能源是人類社會進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。每當(dāng)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展時，能源消費就快速增長，國際能源價格上漲，國內(nèi)電力供應(yīng)緊張，拉閘限電現(xiàn)象頻繁發(fā)生；能源利用是引起環(huán)境破壞和氣候變化的重要原因。 人類社會正在面臨有史以來最嚴(yán)重的氣候變化問題：在過去一百年來，全球地表平均溫度(19062005年)升高了0.74，預(yù)計到2l世紀(jì)末仍將上升1.1-6.4。中國近百年來(19082007年)地表平均氣溫升高了1.1，自1986年以來經(jīng)歷了21個暖冬，近30年來，中國沿海海表溫度上升

21、了0.9，沿海海平面上升了90毫米；3.能源的作用 31社會生產(chǎn)力的發(fā)展歷史總伴隨能源不斷發(fā)展的過程。第一次工業(yè)革命：蒸汽機產(chǎn)生，發(fā)生第一次工業(yè)革命，以消耗煤為主；第二次工業(yè)革命：內(nèi)燃機的發(fā)明，進(jìn)入電氣化時代，最能源消耗以油、電為主；第三次工業(yè)革命：隨著科技發(fā)展，進(jìn)入微電子時代，資源與環(huán)境要求，技術(shù)支持人們進(jìn)行第三次工業(yè)革命，將以消耗分散的可再生能源為主。3.能源的作用4.我國能源結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀世界能源結(jié)構(gòu) 324.我國能源結(jié)構(gòu)與現(xiàn)狀（我國已是世界第一大能源生產(chǎn)國）中國一次能源生產(chǎn)總量及構(gòu)成 33年份 能源生產(chǎn)總量萬tce占能源生產(chǎn)總量的比重，%化石燃料（有碳能源）無碳能源煤炭石油天然氣水電、核電

22、、風(fēng)電2001137,44571.817.042.938.232003163,84275.0714.792.847.302005205,87676.5012.623.207.702007235,41576.6011.303.908.202008260,55276.8010.503.898.62200927461976.609.904.10 8.70201029691677.309.804.20 9.40201131798777.809.904.30 8.805.中國能源消耗狀況 34中國能源需求 (1980-2010)5.中國能源消耗狀況中國一次能源消費總量及構(gòu)成 35年份能源消費總量萬tce

23、占能源消費總量的比重，%化石燃料（有碳能源）無碳能源煤炭石油天然氣水電、核電、風(fēng)電2001143,19966.6822.872.557.92003174,99068.3822.212.586.832005224,68269.121.02.87.12007265,56369.519.73.57.32009305,00070.118.73.857.355.中國能源消耗狀況 36中國能源消費增長過快About 79% of annual electricity was produced with coal in China between 2004-2010.中國電力以煤電為主Coal electricity in China (TWh)Coal electricityTotal%20041,7132,20078%20072,6563,27981%20082,7333,45779%20092,9133,69679%20103,2734,20878%exclude Hong KongAbout 79% of annual electricity was produced with coa