物理能源与可持续发展.ppt

能源与可持续发展 能源的分类 中国石油危机 中国南海发现可燃冰发育区能解人类能源危机 月球资源将挽救地球将来出现的能源危机 能源的分类 按其形成和来源分类 1 来自太阳辐射的能量 如 太阳能 煤 石油 天然气 水能 风能 生物能等 2 来自地球内部的能量 如 核能 地热能 3 天体引力能 如 潮汐能 能源的分类 按开发利用状况分类 2 新能源 是目前尚未广泛利用而正在积极研究以便推广利用的一次能源 如 核能 地热 海洋能 太阳能 风能 1 常规能源 是指当前被广泛利用的一次能源 如 煤 石油 天然气 水能 生物能 能源的分类 按转换传递过程分类 2 二次能源 由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品如 沼气 汽油 柴油 焦炭 煤气 蒸汽 火电 水电 核电 太阳能发电 潮汐发电 波浪发电等 1 一次能源 是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源 如 煤 石油 天然气 水能 风能 核能 海洋能 生物能 能源的分类 按属性分类 2 非可再生能源 则不能自然再生 如 煤 石油 天然气 核能 油页岩 1 可再生能源 指具有自然恢复能力 不会随本身的转化或人类的利用而日益减少的能源 如 太阳能 地热 水能 风能 生物能 海洋能 世界能源储量及需求 世界能源储量及需求 现在世界能源消耗中90 以上是不可再生能源 其中 石油大约占40 煤大约占30 天然气大约占20 按现在的能源消耗 世界上的石油 天然气和煤等生物化石能源将在几十年至200年内逐渐耗尽 世界能源储量及需求 地球上不可再生能源情况 世界能源储量及需求 人类对能源需求情况 世界能源储量及需求 我国已探明的煤 石油和天然气的储藏量 世界能源储量及需求 我国能源结构特点 富煤 贫油 少气在21世纪前50年内 世界能源的发展趋势仍将以化石燃料为主 随着石油 天然气资源的日渐短缺和洁净煤技术的进一步发展 煤炭的重要性和地位还会逐渐提升 根据我国资源状况和煤炭在能源生产及消费结构中的比例 以煤炭为主体的能源结构在相当长一段时间内不会改变 我国能源资源的基本特点 富煤 贫油 少气 决定了煤炭在一次能源中的重要地位 我国煤炭资源总量为5 6万亿吨 其中已探明储量为1万亿吨 占世界总储量的11 石油占2 4 天然气占1 2 建国以来 煤炭在全国一次能源生产和消费中的比例长期占70 以上 2001年全国开采量近13亿吨 世界能源储量及需求 专家预测 据有关部门预测 到2005年 全国一次能源生产量为12 3亿吨标准煤 其中煤炭为7 85亿吨标准煤 折合11亿吨原煤 仍占63 8 专家预测 在本世纪前30年内 煤炭在我国一次能源构成中仍将占主体地位 按现有的能源消耗量来计算 我国煤 石油 天然气等不可再生能源的开采年限仅为40年 世界能源储量及需求 能源利用中的问题及相应对策 能源利用中的问题主要包括以下三个方面 传统能源煤 石油 天然气随着不断开采逐渐枯竭 俗称 能源危机 能源利用中硫化物 碳氧化合物和粉尘的大量排放造成对环境及生态的破坏 由于突发事件引起的能源的短缺或能量供应的中断 新能源的开发利用 核能的开发利用核能主要是原子能 是从铀矿石中提取的核燃料 与煤炭相比 1千克铀的原子核所释放出的热量大约相当于2500吨煤炭燃烧时放出的热量 核电站的优势突出表现为 其体积小 运输方便 而且能减少运输费用 在地壳中储量巨大 足以让人类使用很长时间 燃烧时清洁 不会对环境构成严重污染 核能的成就虽然首先被应用于军事目的 但其后就实现了核能的和平利用 其中最重要也是最主要的是通过核电站来发电 1942年12月2日 第一座核反应堆首次实现自持的链式反应 宣告人类社会进入了 原子能时代 1954年 第一座核电站建成 经过50年的发展 核电已成为30多个国家 大多数为发达国家 能源组成中不可忽略的部分 到1985年底 世界上已投入使用的核电站反应堆共374座 装机容量近2 5亿千瓦 核发电量约占世界总电量的15 截至2000年底 全世界正在运行的核动力堆共有438座 总装机容量为351兆千瓦 所提供的电力的16 法国核电占总电力的74 6 比利时56 8 瑞典39 日本33 8 德国30 6 英国22 美国20 中国为1 2 我国的核电站 浙江秦山核电站广东大亚湾核电站 秦山核电站厂区一景 左上角圆柱体建筑为核反应堆外景 秦山一期1号机组总控制台 秦山二核一号机组 2002年投入使用的秦山二核汽轮机厂房 大亚湾核电站全貌 太阳能的开发和利用 太阳能利用的形式很多 例如 太阳能集热为建筑供暖 供热水 用太阳能电池驱动交通工具和其它动力装置等等 这些都属于太阳能小型 分散的利用形式 太阳能大型 集中的利用形式 则是太空发电 在距离地面三万多公里高空的同步卫星上 太阳能电池每天24小时均可以发电 而且效率高达地面的10倍 太空电能可以通过对人体无害的微波向地面输送 太阳能跟踪系统 主要经营的产品有太阳能路灯 太阳能庭院灯 太阳能杀虫灯 太阳能草坪灯 LED灯源 太阳能跟踪系统 控制器 路灯 系统 逆变器 正弦波 修正波 便携电源 分体式 一体式 户用型 太阳能电池组件 单晶 多晶 太阳能红绿灯 太阳能黄闪灯 太阳能指示牌 太阳能道钉等太阳能路政标志 太阳能路灯 太阳能树枝灯 太阳能电池板 地热能的开发利用 目前世界上已有近二百座地热发电站投入了运行 装机容量数百万千瓦 研究表明 地热能的蕴藏量相当于地球煤炭储量热能的1 7亿倍 可供人类消耗几百亿年 真可谓取之不尽 用之不竭 今后将优先利用开发 地球动力 公司设计的地热发电站运行示意图 其他新能源的开发利用 风能风能利用技术的不断革新 使这种丰富的无污染能源正重放异彩 据估计 二三十年内 风力发电量将要占欧共体电占全国总电力的30 左右 氢能氢是宇宙中含量最丰富的元素之一 可以提取出无穷无尽的氢 氢运输方便 用作燃料不会污染环境 重量又轻 优点很多 俄罗斯试着用氢作为 图 155 型飞机的燃料已经初步获得成功 各国也正积极试验用氢作为汽车的燃料 氢无疑也是人类未来要优先利用的能源之一 波浪能主要的开发形式是海洋潮汐发电 80年代中期挪威成功地建成一座小型潮汐发电站 让涨潮的海水冲进有一定高度的贮水池 池水下溢即可发电 已经在设计的单座潮汐电站 其它发电量可供一个30万人口的城市使用 氢能氢是宇宙中含量最丰富