《能源基础知识》PPT课件.ppt

能源基础知识 江苏省节能技术服务中心 主要内容 能源的概念能源分类能源相关概念介绍 如何学会聪明用能 社会缺乏能源利用的基础知识 在现代文明的社会中 人们必须具备能源与环境的基础知识 而且还必须具备相应的道德和社会观念 最近 中国科学院工程热物理研究所徐建中院士提出 应该将节约能源提高到一个新的层次 科学用能 或称之为 聪明用能 随着人类科学技术的发展 科学合理地使用能源 特别是采用新兴技术 新兴系统组合和新兴理念的能源使用方式 不仅可以大大提高能源的使用效率 减少环境污染和资金的浪费 而且可以增加人们的能源环境知识 增强人们对环境与社会的责任观念 什么是能源 煤炭 原油 天然气 电力 焦炭 煤气等直接或者通过加工 转换而取得有用能的各种资源 1 按来源分类 地球本身蕴藏的能源a 地壳内部存在着容易发生核反应的物质b 地球的地热能来自太阳的辐射能地球与其它天体相互作用产生的能 能源分类 2 根据产生的方式可分为一次能源和二次能源 一次能源 从自然界取得的未经任何改变或转换的能源 包括煤炭 石油 天然气资源 太阳能 风能 水能 地热能 潮汐能 生物能以及核能等 其中包括水 石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心 它们成为全球能源的基础 二次能源 一次能源经过加工或转换得到的能源 包括电力 煤气 汽油 柴油 焦炭 洁净煤等 一次能源转换成二次能源会有转换损失 但二次能源有更高的终端利用效率 也更清洁和便于使用 二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带 3 根据是否可以再利用可分为可再生能源和不可再生能源 可再生能源 指在自然界中可以不断再生 永续利用 取之不尽 用之不竭的资源 它对环境无害或危害极小 而且资源分布广泛 适宜就地开发利用 包括水能 太阳能 风能 地热能 潮汐能 生物能 海洋能 不可再生能源 泛指人类开发利用后 在现阶段不可能再生的能源资源 包括煤炭 石油 天然气等 4 根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源 污染型能源包括煤炭 石油 天然气等 清洁型能源在使用过程中对环境不造成污染 包括水力 电力 太阳能 风能以及核能等 随着科学技术的发展 人们可将非清洁能源清洁化 人类使用能源的终极目标是无碳经济 清洁型能源应用 电动汽车 清洁型能源应用 氢能汽车 清洁型能源应用 太阳能风能动力车 清洁型能源应用 太阳能中央热水系统 清洁型能源应用 风能建筑 5 根据能源使用的类型又可分为常规能源和新型能源 常规能源 在现有经济和技术条件下 已经大规模生产和广泛使用的能源 包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭 石油 天然气 水能等资源 新型能源 在新技术上系统开发利用的能源 包括太阳能 风能 地热能 海洋能 生物能以及用于核能发电的核燃料等能源 新能源大部分是天然和可再生的 是未来世界持久能源系统的基础 6 也可以分为商品能源和非商品能源 商品能源 作为商品流通环节大量消耗的能源 目前主要有煤炭 石油 天然气 水电和核电5种 非商品能源 就地利用的薪柴 秸秆等农业废弃物及粪便等能源 通常是可再生的 非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重 2005年 我国农村居民生活用能源有53 9 是非商品能源 7 按能源的储存和输送性质 含能体能源和过程性能源 过程性能源 电能 可从一次能源中生产出来 含能体能源 柴油 汽油 它们的生产几乎完全依赖化石燃料 两者不能相互替代 随着化石燃料耗量的日益增加 其储量日益减少 需要寻找一种不依赖化石燃料的 储量丰富的新的含能体能源 氢能是理想的新的含能体能源 8 按能源使用性质分类 燃料性能源和非燃料性能源 9 按能源的实物形态划分 固体能源 液体能源和气体能源 煤炭 石油 天然气资源 太阳能 风能 水能 地热能 潮汐能 生物能 核能 A 潮汐能我国海岸线曲折 全长约18000公里 沿海有6000多个大小岛屿 组成14000公里的海岛岸线 漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源国潮汐能资源的理论蕴藏量为1 9X108千瓦 可开发利用的装机容量为2157X104千瓦 可开发的年电量为618xl08千瓦时 占世界潮汐能总量的1 10 潮汐发电存在的问题 潮差不稳定 优越的港湾坝址选择不易 水库的泥沙淤积 B 太阳能太阳 这颗太阳系中最大的恒星 不停地向宇宙中发射能量 仅其中的22亿分之一 即成就了今天的地球 目前太阳能可以取暖 制冷 热水 供电 1平方米太阳能热水器 相当于每年节约120公斤煤 目前技术上最成熟 市场化程度最高的就是太阳能供热水 太阳能利用存在的问题 太阳能发电成本过高 C 水能许多世纪以前 人类就开始利用水的下落所产生的能量 最初 人们以机械的形式利用这种能量 在19世纪末期 人们学会将水能转换为电能 修建水坝利用水能存在的问题 可能会改变一部分自然景观 D 氢能氢是自然界存在最普遍的元素 据推算 如把海水中的氢全部提取出来 它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料 化工燃料和生物燃料中最高的 为142 351kJ kg 是汽油发热值的3倍 E 风能风是地球上的一种自然现象 它是由太阳照射到地球表面 地球表面各处受热不同 产生温差从引起大气的对流运动形成的 据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2 转化为风能 全球的风能约为2 74X109MW 其中可利用的风能为2X107MW 比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍 问题 不稳定 因地而异F 地热能地热能是来自地球深处的可再生热能 它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变 据估计 每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW h 可以用来温泉沐浴 医疗 利用地下热水取暖 建造农作物温室 水产养殖及烘干谷物等 问题 地热能的分布相对来说比较分散 开发难度大 G 生物质能生物质能直接或间接地来源于植物的光合作用 是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式 是一种唯一可再生的碳源 据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011吨 含能量达3x1021焦耳 因此每年通过光合作用贮存在植物的枝 茎 叶中的太阳能 相当于全世界每年耗能量的10倍 生物能是第四大能源 H 核能核能发电 是利用核分裂产生巨大的能量 制造高温高压的蒸气或气体 驱动发电机组发电 核能所用的燃料 乃是可分裂或融合的放射性物质 例如铀235 钸239 铀233等 例如1克铀235分裂所产生的能相当于燃烧3000吨上等的煤所产生的热量 目前核能发电量仅占全球能源和电力供应7 和17 问题 一旦发生泄漏 会造成致命的核辐射 能源相关概念介绍 常用计量单位 固体液体能源常采用 千克 吨气体能源采用 立方米 万立方米电能采用 千瓦时 万千瓦时 能源标准量 将不同品种 不同实物量计量单位的能源根据各自的含热量折合成为一种标准含能量 这个标准含能量称之为能源标准量 能源标准量计量单位常用标准煤 标准油 标准气 我国规定采用标准煤作为能源标准量计量单位 标准煤 应用基低位发热量等于29 3076MJ 兆焦 的燃料称为1Kg标准煤 在统计计算时可采用 吨标准煤 千吨标准煤应用基低位发热量 处于应用状态时的燃料完全燃烧 其燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时的反应热 各类能源折标准煤的原则 燃料能源均应按应用基低位发热量为计算基础 折算为标准煤 实际消耗的二次能源及耗能工质均按相应的能源等价值折算为一次能源 能源等价值 对二次能源 是指生产单位数量的二次能源所消耗的一次能源量 对耗能工质 是指生产单位数量的耗能工质所消耗的一次能源的量 耗能工质 在生产过程中所消耗的那种不作原料使用 也不进入产品 制取时又需要消耗能源的工作物质 常见的耗能工质有 液体 新鲜水 软化水 离子水 气体 氧气 氮气 压缩空气 乙炔 二氧化碳等 固体 电石 能源加工 能源加工 转换是指为了特定的用途 将一种能源经过一定的工艺 加工或转换成另一种能源 二者既有联系又有区别 能源加工是能源物理形态的变化 在加工前后能源均未发生质的变化 如 用蒸馏的方式将原油炼制成汽油 煤油 柴油等石油制品 用筛选 水洗的方式将原煤洗选成洗煤 以气化的方式将煤炭化成煤气 等等 能源转换 能量形态以及物质化学形态的变化 例如 植物通过光合作用将太阳的辐射能变成化学能 矿物燃料中的化学能可以 燃烧产生热能 再驱动汽轮机产生机械能 最后产生电能 变成可燃气体 在内燃机中产生燃烧气体 燃烧气体中的热能产生发动机旋转部件的机械能 在燃料电池中直接转换成电能 将重质石油转换成轻质石油 等等 能源转换 能源效率 什么是效率 在单位时间内完成的工作量 是指在技术水平和资源存量一定的条件下 通过资源的最优配置和使用 给社会带来最大福利 1995年世界能源委员会把 能源效率 定义为 减少提供同等能源服务的能源投入 靠科学技术提高能源的利用效率 我国现阶段广义的能源效率 消耗一个单位能源所实现的国内生产总值 当前我国能源效率只有29 终端能源利用率为41 约比国际先进水平低10个百分点 直接节能 直接节能又称技术节能 它是指能源系统流程各环节中 由于加强企业经济管理和节能科学管理 减少跑 冒 滴 漏 改革低效率的生产工艺采用新工艺 新设备 新技术和综合利用等方法 提高能源有效利用率从而降低单位产品 工作量 的能源消费量所实现的节能 间接节能 间接节能又称结构节能 是指通过合理调整 优化经济结构 产业结构和产品结构 提高产品质量 节约使用各种物资等途径而达到的节约效果 综合能耗 综合能耗是规定的耗能体系在一段时间内实际消耗的各种能源实物量按规定的计算方法和单位分别折算为一次能源后的总和 体系 一般是指企业 亦可以是核算单位内的分厂 车间 工段或生产线 生产工序等其他耗能单元 体系亦可规定为行业 部门 地区 实际消耗的各种能源是指 一次能源 原煤 原油 天然气等 二次能源 如电力 热力 焦炭等国家统计制度所规定的能源统计品种 和生产使用的耗能工质 水 氧气等 所消耗的能源 实际消耗的各种能源 系指用于生产活动的各种能源 它包括主要生产系统 辅助生产系统和附属生产系统用能 不包括生活用能和批准的基建项目用能 在企业实际消耗的能源中 用做原料的能源也必须包括在内 生活用能是指企业系统内的宿舍 学校 文化娱乐 医疗保健 商业服务和托儿幼教等方面用能 终端能源消费 按照OECD IEA的定义 终端能源消费是终端用能设备入口得到的能源 因此 终端能源消费量等于一次能源消费量减去能源加工 转换和储运这三个中间环节的损失和能源工业所用能源后的能源量 中间环节损失包括 选煤和型煤加工损失 炼油损失 油气田损失 发电 电厂供热 炼焦 制气损失 输电损失 煤炭储运损失 油气运输损失 在中国能源平衡表统计中 按等价值计算的终端能源消费只扣除选煤 炼焦 油田 炼油 输配电损失 未扣除发电损失和能源工业所用能源 因此 计算得出的终端能源消费量远高于按照国际通行准则计算得出的数量 能源消费弹性系数 一个国家或地区某一年度一次能源消费量增长率与经济增长率之比 经济增长通常采用国内生产总值增长率 它反映能源与