《能源概述》課件

新能源與分布式發(fā)電技術(shù)第1講能源概述§1能源概述關(guān)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(xué)目標(biāo)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(jī)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(rèn)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(xué)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(xué)會將畜力、風(fēng)力、水力等自然動力用于生產(chǎn)和交通運(yùn)輸。這種初級形式的能源利用直到19世紀(jì)中期都沒有太大突破。在1860年的世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費(fèi)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(jì)的中國、17世紀(jì)的英國采煤業(yè)都已相當(dāng)發(fā)達(dá)，但煤炭長期未能在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。18世紀(jì)70年代，英國的瓦特發(fā)明以煤炭作燃料的蒸汽機(jī)。蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)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(fèi)結(jié)構(gòu)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(jìn)入了機(jī)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(shè)備。從此以后，電力的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣，發(fā)展規(guī)模也越來越大，人類社會逐步進(jìn)入電氣化時代。石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能，進(jìn)一步推動工業(yè)革命，帶來了巨大的技術(shù)進(jìn)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(jì)，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(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的汽車，進(jìn)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(fèi)構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965年，在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)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(dá)到54%，相當(dāng)于煤炭的三倍。6精選ppt20世紀(jì)世界能源消費(fèi)構(gòu)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(jī)（能源危機(jī)），宣告了石油時代的結(jié)束核能利用迅速發(fā)展起來，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)重要位置。到20世紀(jì)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(jìn)入21世紀(jì)以來，太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生新能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟和規(guī)?；嫉谋戎匾灿型蠓忍岣?，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(jié)構(gòu)演變的主要特點(diǎn)：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(zhuǎn)變，重點(diǎn)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(jì)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(zhì)§1.2

能源的概念11精選ppt——能——物體做功的本領(lǐng);——能量——能的數(shù)量，1焦耳=1牛頓米能量是物體運(yùn)動的度量，是人類社會進(jìn)步的動力——自然資源（資源）——在一定時期和地點(diǎn)，在一定條件下具有開發(fā)價值、能夠滿足或提高人類當(dāng)前和未來生存和生活狀況的自然因素和條件。——能源——能量的來源；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(diǎn)，在一定條件下具有開發(fā)價值、能夠滿足或提高人類當(dāng)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?zé)?、風(fēng)等，通過適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段可使其為人類生產(chǎn)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(fēng)力可以提供機(jī)械能，太陽的輻射可轉(zhuǎn)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(fēng)能、地?zé)崮艿??！?.2.2

能源的分類各種一次能源的統(tǒng)一計量單位：標(biāo)準(zhǔn)煤各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計能源的生產(chǎn)和消費(fèi)，特別在計算能耗指標(biāo)時，常定義一種假想的標(biāo)準(zhǔn)燃料，即標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(zhì)形式存儲的能量，以風(fēng)、水流、波浪等形式體現(xiàn)的能量；②來自地球內(nèi)部的能源，主要是核能和地?zé)崮?；③地球與其他天體相互作用產(chǎn)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(chǎn)和生活的需要，有些能源通常需要經(jīng)過加工進(jìn)行直接或間接的轉(zhuǎn)換才能使用。由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)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(yīng)用狀況）常規(guī)能源：在當(dāng)前的技術(shù)水平和利用條件下，已被人們廣泛應(yīng)用了較長時間的能源，這類能源，使用較普遍，技術(shù)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(shù)、經(jīng)濟(jì)或能源品質(zhì)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(fēng)能、海洋能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)、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(yīng)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(yīng)用的歷史很長，但正經(jīng)歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應(yīng)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(fēng)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(zhì)能、太陽能、風(fēng)能、小水電、地?zé)崮?、以及海洋能?8精選ppt①生物質(zhì)能蘊(yùn)藏在生物物質(zhì)中的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而存儲在生物質(zhì)內(nèi)部的能量例如：木材和森林的廢棄物；農(nóng)業(yè)廢棄物；水生植物；油料植物；城市和工業(yè)有機(jī)廢棄物；動物糞便等；利用途徑：直接燃燒、熱化學(xué)轉(zhuǎn)換、生物化學(xué)轉(zhuǎn)換19精選ppt②太陽能來自太陽光輻射的能量利用和轉(zhuǎn)換途徑：光-熱轉(zhuǎn)換、光-電轉(zhuǎn)換、光-化學(xué)轉(zhuǎn)換③風(fēng)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(dǎo)致空氣運(yùn)動。利用風(fēng)力機(jī)可將風(fēng)能轉(zhuǎn)換成電能、機(jī)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(wǎng)的統(tǒng)稱。20精選ppt⑤地?zé)崮苁侵福涸诋?dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)條件下，地殼內(nèi)能夠科學(xué)、合理的開發(fā)出來的巖石中的熱能量和地?zé)崃黧w中的熱能量及其伴生的有用組分。利用方式：地?zé)岚l(fā)電（流體溫度150°~400°）、地?zé)嶂苯永茫虎藓Ｑ竽苁侵福禾N(yùn)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(fù)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(nèi)無法恢復(fù)），總有枯竭的一天。如化石燃料和核燃料均為非再生能源。據(jù)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(bǔ)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(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)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(zhuǎn)移形式)含能體能源：包含著能量的物質(zhì)或?qū)嶓w。這類能源可以直接儲存和運(yùn)輸。例如化石燃料、核燃料、生物質(zhì)、地?zé)崴偷責(zé)嵴羝?，過程性能源：隨著物質(zhì)運(yùn)動而產(chǎn)生、并且僅以運(yùn)動過程的形式存在的能源。這類能源無法直接儲存和運(yùn)輸。如風(fēng)、水、海潮、波浪、地?zé)岬取?3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(fēng)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(jié)：能源分類表25精選ppt各種能源均有優(yōu)點(diǎn)，也各有不足。如何進(jìn)行評價和比較？(1)能流密度即在單位空間或單位面積內(nèi)，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(jīng)濟(jì)性太差。§1.2.3

能源的品質(zhì)26精選ppt(2)開發(fā)費(fèi)用和設(shè)備造價化石能源與核燃料，探、采、加工、運(yùn)輸，需投入大量人力、物力。發(fā)電設(shè)備單位容量的初期投資較小。可再生能源，開發(fā)費(fèi)用主要是開發(fā)能源的一次性投資，設(shè)備造價比較高；而運(yùn)營費(fèi)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(yīng)。太陽能、風(fēng)能等可再生能源則不易保存，能量供應(yīng)也可能有波動性和間斷性。27精選ppt(4)運(yùn)輸費(fèi)用與損耗運(yùn)輸過程本身也要投資并消耗能源，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)某杀竞蛽p耗會影響能源的使用。太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮茈y以運(yùn)輸?；剂峡梢赃\(yùn)輸，但要考慮運(yùn)輸?shù)某杀竞秃哪堋?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(zhì)，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(yùn)藏量化石燃料等非再生能源，蘊(yùn)藏量是有限的，總有用完的時候。太陽能、風(fēng)能等可再生能源，可以循環(huán)使用，不斷的得到補(bǔ)充，即使每年更新的數(shù)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(jī)械能和電能的能源（如水力和風(fēng)能），要比那些必須先經(jīng)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(chǎn)生CO、SO2、NOx等有害氣體，不僅能導(dǎo)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(jīng)相當(dāng)嚴(yán)重?！?.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(jīng)大氣傳輸，在一定條件下形成酸雨，危害農(nóng)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(jīng)濟(jì)損失。酸雨還導(dǎo)致地區(qū)氣候改變。（3）溫室效應(yīng)大氣中CO2的濃度增加，地表平均溫度將上升，尤其在極地，結(jié)果可能導(dǎo)致海平面上升，將給許多國家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)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(yùn)輸和加工過程中的不良影響，

則造成損失將更為嚴(yán)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(chǎn)生上述污染物，但存在核廢料問題。世界范圍內(nèi)的核能利用，將產(chǎn)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(fēng)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(qiáng)烈。目前化石能源在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)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(jì)人類又將面臨著新的能源危機(jī)。另一方面，人類大量使用化石燃料，環(huán)境污染日益嚴(yán)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(diào)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(gòu)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(rèn)同?？沙掷m(xù)發(fā)展就是“滿足當(dāng)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(jī)達(dá)到180GW：風(fēng)力發(fā)電59GW；小水電80GW；生物質(zhì)發(fā)電40GW;地?zé)岚l(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(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能發(fā)展速度最快，產(chǎn)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(zhì)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(jù)預(yù)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(fēng)電比例達(dá)5%；可再生能源發(fā)電比例20%-加拿大水電比例達(dá)76%-德國可再生能源發(fā)電比例達(dá)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(dá)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(dá)30%，2100年將達(dá)50%37精選ppt§1.4.2

中國能源概述1949年，全國一次能源生產(chǎn)總量237萬t標(biāo)準(zhǔn)煤,居世界第10位；1953年，一次能源的生產(chǎn)總量和消費(fèi)總量分別為5200萬t和5400萬t標(biāo)準(zhǔn)煤；1980年，一次能源的生產(chǎn)總量和消費(fèi)總量分別為達(dá)到6.37億t和6.06億t標(biāo)準(zhǔn)煤；1998年，一次能源的生產(chǎn)總量和消費(fèi)總量分別為達(dá)到12.4億t和13.6億t標(biāo)準(zhǔn)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(chǎn)量為10.9億t標(biāo)準(zhǔn)煤，其構(gòu)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(jìn)入21世紀(jì)，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(jié)構(gòu)亟需調(diào)整；污染環(huán)境；效率低下；交通運(yùn)輸壓力大能源供應(yīng)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(jié)構(gòu)；積極發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)；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(yīng)安全，降低進(jìn)口風(fēng)險；41精選pptII中國新能源與可再生能源現(xiàn)狀與前景（1