第十章能源与环境(1).ppt

第十章能源与环境,当今人类的生活已离不开能源，因此人类不断向自然索取能源。海上开采石油 西气东输,人类利用能源，满足需要，享受着各种现代工具带来的便捷。,开发无污染的新能源；,能源：人类发展的驱动力,能源是人类社会赖以生存和发展的重要物质基础。纵观人类社会发展的历史，人类文明的每一次重大进步都伴随着能源的改进和更替。能源的开发利用极大地推进了世界经济和人类社会的发展。过去100多年里，发达国家先后完成了工业化，消耗了地球上大量的自然资源，特别是能源资源。当前，一些发展中国家正在步入工业化阶段，能源消费增加是经济社会发展的客观必然。,一、當前世界能源的消耗情況,世界能源生産和消耗增長都很快；尤其是發達國家個人能源消耗水平越來越高，造成發達國家能耗很大，因此世界能源生産的增長率遠大於人口的增長率。在世界各國中，能源消耗最多的是美國。,世界能源消耗的特點,目前世界上消耗最多是石油由於發達國家工業發展很快，石油消耗量很大，致使石油消耗的比例增加，改變了本世紀60年代前以煤爲主要能源的局面。第三世界國家如我國、印度還是以煤炭爲主。由於天然氣使用方便，對環境污染也較小，其所占比例在不斷增加,當今世界能源消耗的特點,石油是當今工業發達國家能源消耗的總趨勢，但隨著石油開採量過大，石油礦藏減少，預計今後增長不會太快。考慮到各國不同的能源資源狀況，能源結構有從石油重新轉向以煤爲主要能源的趨勢。當前世界能源是以化石燃料爲主，消耗核能和水力能的比例，就是在發達國家也不高。天然氣具有廣闊的利用前景。,全球能源资源危机与新能源发展,全球能源资源危机一百年来，全球能源消耗基本趋于稳定态势，平均每年呈3指数增加。伴随着化石燃料消耗的增加，大气中CO2的含量相应增加，地球不断变暖，生态环境恶化，自然灾害及其造成的损失逐年增加,全球能源资源危机与新能源发展,将愈来愈快地消耗掉常规化石能源储量。有数据表明，世界化石燃料耗尽时间从现在开始只有几十年的时间 国际上通行的能源预测，石油将在40年时间内枯竭，天然气将在60年内用光，煤炭也只能用220年。能源的潜在危机和生态环境的恶化迫使世界各国积极开发可再生能源。,（一）能源的储备：自然资源总量排世界第七位能源资源总量约4万亿t标准煤，居世界第三位煤炭保有储量为10024.9亿t石油的资源量为930亿t天然气的资源量为38万亿水力的可开发装机容量为3.78亿千瓦，居世界首位；,（二）我国能源的生产与消费情况,新能源与可再生能源资源丰富：风能资源量约为16亿kW，可开发利用的风能资源约2.53亿kW地热资源的远景储量为1353.5亿t标准煤，探明储量为31.6亿t标准煤太阳能、生物质能、海洋能等储量更是属于世界领先地位,（二）我国能源的生产与消费情况,能源资源的储备,我国能源剩余资源探明储量和可开发年限,（二）我国能源的生产与消费情况,消费情况,（二）我国能源的生产与消费情况,中国是目前世界上第二位能源生产国和消费国。能源供应持续增长，为经济社会发展提供了重要的支撑。能源消费的快速增长，为世界能源市场创造了广阔的发展空间。中国已经成为世界能源市场不可或缺的重要组成部分，对维护全球能源安全，正在发挥着越来越重要的积极作用。,资源的利用率不高，浪费现象严重。据联合国开发署公布的人类发展报告（1994）估计，取得100美元的国内生产总值能耗量。,万元产值水资源消耗国际比较-2002年,二、能源的利用,分为一次能源和二次能源（电能、氢能、汽油、煤油、柴油、重油、焦炭、煤气、甲醇、沼气、丙烷等）。一次能源又可分为可再生能源（风、水力、潮汐能、洋流、直接太阳辐射、自喷气泉、热水泉、地下深部热水、火山活动、地震）和非再生能源（化石燃料、核燃料）。,二、能源的利用,能源是指可能爲人類利用以獲得有用能量的各種來源,能源,一次能源,常規能源新能源,二次能源：電力、焦碳、煤氣、沼氣、蒸汽、汽油,可再生能源：水力不可再生能源：煤炭、石油,可再生能源：太陽能、風能不可再生能源：核燃料,能源的分類,根據能源消費後是否造成污染又可分爲污染型能源和清潔型型能源 煤炭和石油等是污染型能源 水力、電力和太陽能是清潔型能源,（二）矿物燃料,洁净煤传统能源的清洁利用：发展洁净煤技术：减少污染物排放，提高煤炭利用效率 主要的发展方向：先进燃烧和污染处理技术 煤的气化与液化,（三）非矿物燃料能源,小水电：容量小于10 MW的小型水电站 可利用专门用于发电的水坝和引水渠也可以利用灌溉或防洪坝 小型电站在经济上的生命力取决于各地具体的环境条件,Hydropower,Basic components of hydropower stationA pump storage system:During light power load,water is pumped from low pool to high pool.During peak power load,water flows from high pool to low pool.,全国小水电的发展情况,中国小水电历年发展情况,核反应的方式：核衰变、核裂变、核聚变核原料：優點：無空氣污染，無漏油問題，無露天礦坑，無酸性礦坑水等。缺點：存在放射性污染，在正常運轉時它所具有的低水平輻射（有稱慢性輻照）對人有多大的影響，它所産生的放射性廢物的劑量多大，數量多少，如何處置，以及環境不受損害等.所有的這些都關係到核裂變能是否可以獲得充分利用的問題。,核電站與環境,核电与火电发电成本比较,崛起的核能,从本世纪50年代以来，前苏联、美国、法国、比利时、德国、英国、日本、加拿大等发达国家建造了大量核电站目前核电站的发电量已占全世界总发电量的16%.,2000年世界核电状况,核电站建设与生态环境,核电站的工作原理利用原子核内部蕴藏的能量产生电能的新型发电站。核电站大体可分为两部分：一部分是利用核能生产蒸汽的核岛、包括反应堆装置和一回路系统；另一部分是利用蒸汽发电的常规岛，包括汽轮发电机系统。,核电站对环境和人体的影响,清洁能源-太阳能,（一）太阳能：是一种可广泛利用的清洁能源。无论是生物质能、风能，还是水力、温差和潮汐能，归根结底都是太阳能的转化形式。即使矿物燃料，也是通过生物的化石形式保存下来的亿万年以前的太阳能。,清洁能源-太阳能,太阳能资源分布：世界太阳能资源最丰富地区：美国西南部、非洲、澳大利亚、中国西藏、中东等地区的全年总辐射量或日照总时数最大。我国：西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏、内蒙古高原的总辐射量和日照时数均为全国最高，属世界太阳能资源丰富地区之一,我国各地区的太阳能资源及分布,清洁能源-生物质能,（四）生物质能 生物质包括从光合作用获得的众多的产品，它主要以化学方式贮存太阳能1990年，生物质(大部分是传统生物质)占全球能源供应总量的12，主要在印度、中国、巴西等国家使用。,清洁能源-生物质能,生物质的形式：括薪柴，农作物：尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物食品加工和林产品加工的下脚料城市固体废弃物生活污水水生植物等。,清洁能源-生物质能,生物质能的应用技术 热化学转换法，获得木炭、焦油和可燃气体等品位高的能源产品该方法又按其热加工的方法不同，分为高温干馏、热解、生物质液化等方法；生物化学转换法：主要指生物质在微生物的发酵作用下，生成沼气、酒精等能源产品；利用油料植物所产生的生物油；把生物质压制成成型状燃料(如块型、棒型燃料)，以便集中利用和提高热效率。,清洁能源-地热能,是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。,清洁能源-地热能,地热资源的分类水热型：蒸汽型热水型地热资源干热岩型地压型地热资源,地热资源温度分级,清洁能源-地热能,地热利用技术地热水淋浴，占总利用量的1/3以上次是地热水养殖和种植约占20%地热采暖约占13%地热能工业利用约占2%,清洁能源-地热能,利用情况：世界上18个国家有地热发电，总装机容量5827.55MW，装机容量在100MW以上的国家有美国、菲律宾、墨西哥、意大利、新西兰、日本和印尼。我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。主要分布在云南、西藏、河北等省区。,高品質燃料，可提供汽車、熱水器等使用。可儲存在燃料電池(Fuel Cells)燃燒後產生水，不會造成污染利用電離法(Electrolysis)從H2O或CH4中分離出來。,氢能,使用氫電池做為燃料的汽車,潮汐發電,风能是太阳能的一种转换形式，是一种重要的自然能源 风能的特点是能量巨大，但能量密度低 风能受地形和天气的影响很大，并且还有季节性变化和逐日逐时变化。,清洁能源-风能,世界风能资源估评,清洁能源-风能,我国风能资源情况：资源丰富区山东、辽东半岛、黄海之滨南澳岛以西的南海沿海、海南岛和南海诸岛内蒙古从阴山山脉以北到大兴安岭以北新疆达坂城、阿拉山口河西走廊松花江下游张家口北部等地区分布各地的高山山口和山顶。,风能的利用技术 大中型风电机组并网发电，已经成为世界风能利用的主要形式在许多风能资源丰富地区，风电已经接近与常规能源竞争的能力。,清洁能源-风能,2能源问题,能源人均拥有量少。我国能源矿产探明可比储量约占世界总量的11，位居第三。但人均拥有量仅为世界平均水平的51。结构不合理。我国矿物燃料资源中现代能源矿种石油和天然气比重仅为2.3，比世界平均水平低了近19个百分点。空间分布不均衡。能源资源的80分布在北方，煤炭主要在华北地区，油气主要集中在西北和东北。人均消费量和利用率低。1996年中国人均能源消费量为1.14吨，平均利用率只有30左右，在世界上处较低水平。,、我国的能源现状,我国能源的特点：1.能源资源总量比较丰富。中国拥有较为丰富的化石能源资源。其中，煤炭占主导地位。2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%，列世界第三位。已探明的石油、天然气资源储量相对不足，油页岩、煤层气等非常规化石能源储量潜力较大。中国拥有较为丰富的可再生能源资源。水力资源理论蕴藏量折合年发电量为6.19万亿千瓦时，经济可开发年发电量约1.76万亿千瓦时，相当于世界水力资源量的12%，列世界首位。2.人均能源资源拥有量较低。中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。煤炭和水力资源人均拥有量相当于世界平均水平的50%，石油、天然气人均资源量仅为世界平均水平的1/15左右。耕地资源不足世界人均水平的30%，制约了生物质能源的开发。,、我国的能源现状,3.能源资源赋存分布不均衡。中国能源资源分布广泛但不均衡。煤炭资源主要赋存在华北、西北地区，水力资源主要分布在西南地区，石油、天然气资源主要赋存在东、中、西部地区和海域。中国主要的能源消费地区集中在东南沿海经济发达地区，资源赋存与能源消费地域存在明显差别。大规模、长距离的北煤南运、北油南运、西气东输、西电东送，是中国能源流向的显著特征和能源运输的基本格局。4.能源资源开发难度较大。与世界相比，中国煤炭资源地质开采条件较差，大部分储量需要井工开采，极少量可供露天开采。石油天然气资源地质条件复杂，埋藏深，勘探开发技术要求较高。未开发的水力资源多集中在西南部的高山深谷，远离负荷中心，开发难度和成本较大。非常规能源资源勘探程度低，经济性较差，缺乏竞争力。,、我国的能源现状,我国能源存在的问题：1.资源约束突出，能源效率偏低。中国优质能源资源相对不足，制约了供应能力的提高；能源资源分布不均，也增加了持续稳定供应的难度；经济增长方式粗放、能源结构不合理、能源技术装备水平低和管理水平相对落后，导致单位国内生产总值能耗和主要耗能产品能耗高于主要能源消费国家平均水平，进一步加剧了能源供需矛盾。单纯依靠增加能源供应，难以满足持续增长的消费需求。2.能源消费以煤为主，环境压力加大。煤炭是中国的主要能源，以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变。相对落后的煤炭生产方式和消费方式，加大了环境保护的压力。煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室气体排放的主要来源。随着中国机动车保有量的迅速增加，部分城市大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型。这种状况持续下去，将给生态环境带来更大的压力。3.市场体系不完善，应急能力有待加强。中国能源市场体系有待完善，能源价格机制未能完全反映资源稀缺程度、供求关系和环境成本。能源资源勘探开发秩序有待进一步规范，能源监管体制尚待健全。煤矿生产安全欠账比较多，电网结构不够合理，石油储备能力不足，有效应对能源供应中断和重大突发事件的预警应急体系有待进一步完善和加强。,、解决我国能源问题的途径,提高能源利用率形成合理的能源结构改革城乡能源政策,中国能源战略的基本内容是：坚持节约优先、立足国内、多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。,我国能源发展战略和目标,节约优先。中国把资源节约作为基本国策，坚持能源开发与节约并举、节约优先，积极转变经济发展方式，调整产业结构，鼓励节能技术研发，普及节能产品，提高能源管理水平，完善节能法规和标准，不断提高能源效率。立足国内。中国主要依靠国内增加能源供给，通过稳步提高国内安全供给能力，不断满足能源市场日益增长的需求。多元发展。中国将通过有序发展煤炭，积极发展电力，加快发展石油天然气，鼓励开发煤层气，大力发展水电等可再生能源，积极推进核电建设，科学发展替代能源，优化能源结构，实现多能互补，保证能源的稳定供应。依靠科技。中国充分依靠能源科技进步，增强自主创新能力，提升引进技术消化吸收和再创新能力，突破能源发展的技术瓶颈，提高关键技术和重大装备制造水平，开创能源开发利用新途径，增强发展后劲。保护环境。中国以建设资源节约型和环境友好型社会为目标，积极促进能源与环境的协调发展。坚持在发展中实现保护、在保护中促进发展，实现可持续发展。互利合作。中国能源发展在立足国内的基础上，坚持以平等互惠和互利双赢的原则，以坦诚务实的态度，与国际能源组织和世界各国加强能源合作，积极完善合作机制，深化合作领域，维护国际能源安全与稳定。,