节能概论课件

节能概论,1.1能源储量、产量和消费量1.2节能的定义及必要性1.3节能的内容及有关概念1.4节能的层次及准则1.5节能的方法及措施,能源和社会进步的关系：,能源的消耗社会的文明程度！,1.1能源储量、产量及消费量,一般而言，对石油、煤炭、天然气的储量常有：地质储量、探明储量、技术可采量、经济可采量、剩余可采量。地质储量的数据最大，是地质范围内可能存在的储量；探明储量是目前已经探明的储量，和地质储量相比数据大大缩小；技术可采量是在探明储量中凭目前的技术可以开采的量；经济可采量是指经济合理条件下可以开采量。,对于水能储量主要有：理论蕴藏量、技术可开发量、经济可开发量。,终极能源太阳能,在再生能源中太阳能占99.44%,而水能、风能、地热能、生物能等不到1。在非再生能源中，利用海水中的氘资源聚变产生的核能（人造太阳能）几乎占100%，煤炭、石油、天然气、裂变核燃料加起来也不足千万分之一。因此，世界能源储量最多的是太阳能，从长远的角度看，人类使用的能源归根到底要依靠太阳能。太阳能是人类永恒发展的能源保证。,2005年底世界石油储量前10位国家储量及储采比,2005年世界石油产量前10位国家,2006年世界石油消费前10位国家,世界石油总况,据BP2006年报告的数据，到2005年底，世界石油探明储量1636亿吨，比2004年底大约增加了8亿吨。其中中东地区为1012亿吨，约占世界总量的62%，欧洲+俄罗斯为192亿吨，占世界的11.7%，其他地区均不足10%。到2005年底世界的石油储采比为40.6,中国石油总况,根据2000年的资料，我国石油的地质资源量为1020亿吨，探明储量为197.7亿吨，可开采资源量为114.4亿吨，实际剩余可开采量为23.98亿吨。2004年底，中国石油储量（为实际剩余可开采量）为171亿桶，折合23.4亿吨，储采比为13.4，占全球探明储量的1.4%，世界排名第12位。,中国石油总况,2005年底，中国石油储量的数据有了较大的增加，为33亿吨，占全球的2.3%，按2004年的开采量，储采比增加到18.9，按2005年可采量，储采比为18.25。2006年，中国的石油产量为1.837亿吨；消费总量为3.498亿吨，占当年全世界石油消费的9%。如按人均计算，中国人均消费石油量约为美国的1/12。,世界及中国煤炭总况,至2006年底，全世界煤炭探明储量为9090.64亿吨，储采比为147。主要分布在亚太、欧洲+前苏联和北美地区，分别为2968.89亿吨、2870.95亿吨、2544.32亿吨，这3个地区合计剩余可采储量约占世界总量的90%以上。,世界及中国煤炭总况,煤炭储量排前10位的国家是：美国、俄罗斯、中国、印度、澳大利亚、南非、乌克兰、哈萨克斯坦、波兰和巴西,其合计储量为8273.93亿吨，占世界的91.0%；其中中国排名第3，储量为1145亿吨，人均约85吨，约为世界平均水平的61%。,2006年世界产煤量前10位国家,世界及中国天然气概况,2005年世界探明储量为173.078万亿立方米，产量为2.783万亿立方米，储采比为62.2；2006年世界探明储量为175.075万亿立方米，产量为2.836万亿立方米，储采比为61.7。俄罗斯是世界天然气储量最多的国家，其储量达47.573万亿立方米，约占全世界储量的27%。2005年中国的储量1.5100万亿立方米，占世界0.9%；而2006年的储量则猛增至2.26536万亿立方米，增幅达50%，占世界1.3%。,世界及中国天然气概况,2005年中国天然气产量为504.92亿立方米，占世界1.8%，2006年则为591.35亿立方米，增幅为17.1%，占世界2.1%。而1999年中国的天然气储量为13900亿立方米，占世界0.9%，排在世界第18位；产量为243亿立方，占世界1%，排在世界第19位。,世界水能概况,据英国出版的2000年水电地图集数据显示，全世界水能理论理论蕴藏量为40.2960万亿kWh/a，技术可开发量14.3700万亿kWh/a，经济可开发量为8.0820万亿kWh/a。全世界2005年水电消费66870万吨油当量，占全世界一次能源消费的6.35%，为第四大一次能源消费量。,中国水能概况,不管是水能资源的理论蕴藏量，还是可能开发的水能资源，中国在世界各国中均居第1位。我国对水能资源理论蕴藏量进行过5次调究工作：1950年第1次公布数字为1.49亿Kw、1300TWh；1955年第2次公布数字为5.445亿Kw、4760TWh；1958年第3次公布数字为5.8326亿kW、5110TWh；1980年第4次公布数字为6.76亿Kw，5922TWh，2005年第5次公布数字为6.944亿Kw，6082.9TWh，第5次比第1次增加了3.66倍。Tera-太拉1012,中国水能概况,截至2004年底，我国水能理论理论蕴藏量60829亿kWh/a，技术可开发量24740亿kWh/a，技术可开发量占理论蕴藏量的40.1%。经济可开发量17534亿kWh/a，占技术可开发量的70.9%。已经或正在开发量4778亿kWh/a，占经济可开发量的27.3%，尚有较大的开发余地。,世界及中国核能概况,据2006年数据，世界核能消费量为62720万吨油当量。主要分布在欧洲+前苏联和北美地区，分别为28630万吨油当量和20920万吨油当量。这两个地区消费总量占世界的79%以上。核能消费量世界排名前10位国家依次是：美国、法国、日本、德国、俄罗斯、韩国、乌克兰、英国、瑞典、西班牙中国核能消费量为523亿千瓦时，仅占世界的1.9%。,世界能源消费结构,2005年，世界一次能源消费结构为石油36.4%，煤炭27.8%，天然气23.5%，水电6.3%，核能6.0%。,36.4%,27.8%,23.5%,6.3%,6.0%,BP世界能源统计2006：一次能源总供应中各类能源所占比例,世界中国,中国和世界能源结构比较,美国世界平均中国,2006年，中国煤炭储量世界第三、产量和消费量均居世界第一。煤炭大国并非强国。石油产量和消费量均进入世界前10名，分别位于第5位和第2位。2007年中国原油表观消费量约为3.46亿吨，对外依存度达到46.05%，世界上原油价格的一举一动对中国的能源安全构成了一定的危险。,我国的能源资源现状,按人均计算的可采能源资源占有量仅相当于世界平均数的1/2，美国的1/10，前苏联的1/7。,我国的能源资源并不丰富。,我国的能源资源现状,中国的人均石油储量大约是世界人均储量的9.7%，煤炭为世界人均储量的61%，天然气仅为世界人均储量的6.3%，水能理论蕴藏量为世界人均蕴藏量72.7%。,我国的能源资源现状,太阳能、风能、地热能等新能源数量上非常巨大，完全可以满足人类的需要，但是大规模地开发利用技术还不成熟，实际应用成本太高。核能在我国已开始应用，但所占比例很小，还不能从根本上解决能源短缺问题。,从目前情况看，我国国民经济的发展在相当长的时期内仍然要依靠煤炭、石油、天然气和水力等常规能源。,我国能源资源的不利条件：,能源资源分布不均衡，且远离消费中心，因而增加了运输量和能源建设投资；如“西气东输”、北煤南运、西电东送。从能源资源的构成看，质量较差，致使能源的开采、运输和利用存在较多困难；能源资源勘探程度不高，可供开发的后备精查储量不足。,我国能源资源的特点,（1）能源总量丰富,截至1996年底，我国已探明的煤炭可采储量为1145亿t，居世界第3位；石油可采储量为33亿t，居世界第11位；天然气探明储量1.8万亿立方米，居世界第19位；水能经济可开发装机容量为2.9亿kW，居世界第1位；,铀储量可供4000万kW核电站运行30年；有2/3以上的地区年日照在2000h以上，年均辐射量约为5.9GJ/m2；已探明地热储量约相当于30亿t标准煤；可供利用的潮汐能资源约21.7GW；生物质能资源全国年可利用量约相当于2.6亿t标准煤。,我国能源相对稀缺，人均能源资源量远低于世界平均水平。今后的能源开发将增加我国的能源储藏量，但如果仅依靠国内资源，我国在今后25年间降低对煤炭的依赖性是有限的。,（2）人均能源拥有量低、储备最低,自1980年以来，我国经济的快速增长导致了对煤炭资源需求的增加。尽管保持了大规模水电开发，但水电占初级能源的比例却下降了。国内有限的石油资源被优先用于交通和化工工业，许多燃油电厂在80年代改为燃煤。我国从1993年起成为石油净进口国。目前，天然气只占我国能源供应的极小一部分。,（3）能源生产结构依然是以煤为主,我国是世界上主要经济大国中最依赖于煤炭的国家。目前全国年耗煤超过13亿t。燃煤是我国大气污染和酸沉降的主要原因。如果我国的能源消耗量仍按目前的模式增长，那么在今后25年中能源需求仍将主要来自煤炭。,我国工业生产的各行业都消耗煤炭：除了燃煤火电厂外，还有大约41万个工业锅炉、18万个工业炉窑。这三类燃煤大户分别占我国煤炭消耗量的30、30和20。多数城市居民燃煤做饭或取暖；居民区和商业区的集中供热许多是由小型锅炉提供的；大多数餐厅饭店也使用煤灶。如此多的燃煤污染源必然导致大范围的室内和室外大气污染。,（4）能源利用效率低,目前，我国的工业锅炉的能源效率仅为西方发达国家的80：钢铁、冶炼行业的能耗是西方发达国家的2倍；鼓风机及水泵的能源利用也仅为国际水平的85；国产电动机在产生相同动力的情况下，其电力消耗量比国际水平高5-10。,能源的有效利用率包括从能源生产、加工、转换、储存，直到终端利用等整个系统各个环节效率的乘积。,我国的能源有效利用率只有33左右，而美国已接近50，日本也接近57。如果我国能将能源利用率提高到40，就相当于增加了33的能源产量，相当于4108t标准煤。,1.2节能的定义及必要性,1.2.1节能的定义1.2.2节能的必要性1.2.3节能的意义,1.2.1节能的定义,节能含义：节能并不是不用能源，而是善用能用，巧用能源，充分提高能源的利用效率，在维持目前的工作状态、生活状态、环境状态的前提下，减少能量的使用。狭义节能：就是节约石油、天然气、电力、煤炭等能源。广义节能：是节约一切需要消耗能量才能获得的物质，如自来水、粮食、布料等。,中华人民共和国节约能源法第三条对节能的定义,节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。,化工节能技术手册对节能定义,在满足相同需求或达到相同生产条件下使能源消耗减少（即节能）。能源消耗的减少量即为节能量。,在此定义中，必须注意到，在化学工业中节能必须满足两个前提条件中的一个，否则就不是节能。,1、不可再生能源总要枯竭以目前探明储量计算，全世界石油还可以开采40.6年，天然气还可以开采65.1年，煤炭开采以最乐观的态度不超过200年。,1.2.2节能的必要性,地球上可开采的矿石资源将消耗殆尽，到时人类如何面对，将是一个关乎全人类生存的严峻问题。,地球上的常规能源总量有限，且日益减少，而社会和经济发展需要的能源却越来越多，怎样更高效、更合理地利用常规能源，是当前必须解决的重要课题。我国基本的能源政策是“能源开发与节约并重，把节能放在优先地位”。“节约优先，效率为本”是解决我国能源问题的根本途径。,常规能源的高效利用是当前的重要研究方向！,节能的必要性,2、目前能源利用率低，节能潜力巨大。目前，我国的能源整体利用率约为33%，节能的潜力非常巨大。如按中等发达国家的能源利用效率来计算，我国现在完全可以在能源消费零增长的条件下实现经济增长，逐步达到发达国家的经济发展水平。当前把节能作为第五大常规能源。,3、涉及国家战略安全问题经济发展，能源消费量增加，石油对外依存度提高，国际因能源问题引发的各种冲突日益增多。2007年中国原油对外依存度达到46.05%，世界上原油价格的一举一动对中国的能源安全构成了一定的危险。,节能的必要性,4、降低生产成本，减少废气污染，实现可持续发展,节能的必要性,节约能源，提高能源利用率，可在相同国民产值的情况，降低能源消耗的总量，减少二氧化碳排放量，才能发展“低碳经济”，对保护地球环境，建立和谐社会都具有积极意义。,节能的必要性：大势所趋，发展所需，形势所逼，提高效益。,1、客观需求（1）能源资源的有限性，全球能源短缺；（2）环境负荷过重，环保意识增强；（3）可持续发展，缺乏能源支撑。2、国家政策（1）节能20%/GDP；（2）减排10%。3、企业自身的利益（1）减少能源成本，提高经济效益；（2）控制环境污染，改善社会形象。,1、节能可解决能源供需矛盾，促进增产、降低成本搞好节能，可相对减少能源供应量，也可在供应同样数量能源的条件下生产更多的产品。在能源成为国民经济发展的制约因素的情况下，以节能求增产的意义更为突出。节能=节钱！,1.2.3节能的意义,2、节能有利于从源头治理环境污染，保护环境和应对全球气候变化,随着节能工作的深入开展，生产过程产生的污染物，特别是由于加工使用不当而排出的恶性污染物将明显减少。,3、节能是全面贯彻落实科学发展观、实现经济可持续发展的基本要求。,节能就是要用相同数量的能源，获得生产和生活水平的提高。目前我国的生态破坏和环境污染已经达到自然生态环境所能承受的极限，为了使经济增长可持续，缓解巨大的环境压力，必须以环境友好的方式推动经济增长。,节能必须依靠技术进步，同时节能又给予技术进步以巨大推动力。在许多国家，尤其是缺能国家，节能已经成为推动技术进步的重要因素。能源产值率或单位产值能耗：衡量一个国家技术发展程度的重要指标。,4、节能可以促进技术进步,5、节能有利于保护自然资源，造福后代,节约能源，减轻能源需求对能源开发的压力，可延长矿物能源资源使用年限，为子孙后代多保存一些矿物能源。化石燃料的剩余可采年数（2007年统计数据）石油40年天然气60年煤炭100年,6、节能有利于缓解运输紧张状态,能源是大宗运输物资，我国煤的运输量占铁路总货运量的40%以上，个别铁路干线占70%。我国运输紧张也是发展国民经济的制约因素。节能有助于减少能源运输量，另一方面，发展煤炭洗选加工和综合利用，建立综合经营的能源基地，也有利于缓和运输紧张的状态。,7、节能是中国政府和国家环境意志的体现,党中央、国务院始终高度重视节能减排工作，把它放在维护中华民族长远利益的战略高度坚持不懈地推进，明确提出了建设“资源节约型、环境友好型社会”的战略任务，并以在“十一五”规划纲要中提出具体目标的形式，向人民做出了庄严承诺。在全球气候变暖的大背景下，我国也主动承担了节能减排的国际责任。,由此可见，节能的意义绝不限于维持能源的供需平衡，更不是弥补能源缺口的权宜之计。节能对整个国民经济的发展，技术的进步，保护自然资源和环境，都具有深远的战略意义。因此，节约能源已经成为我国的长期国策。,1.3节能的内容及有关概念,1.3.1节能的内容1.3.2节能有关的概念,1.3.1节能的内容,1、从节能的领域来看：包括工业节能、交通节能、建筑节能、农业节能及日常生活节能，而每一个领域又可细分。2、从节约的能源形式来看：包括节煤、节油、节气、节电；当然节油也可以细分为节约柴油、汽油、煤油等。,节能的内容,3、从广义节能的角度来看：几乎包含节约所有的物质，如节约用水、节约粮食、重复利用资源等。4、从节能的方法措施领域来看：包括管理节能、技术节能、结构调整节能、EMC节能。,节能的内容,5、从能源转换过程来看：包括能源开采过程节能、能源加工、转换和贮运过程节能、能源终端利用过程节能。6、从节能的时空位置来看：可以说是时时可节能、处处能可节能。在任何地方、任何时间、任何事件上，总可以找到需要我们节能的内容。,1.3.2节能有关的概念,1、标准当量能源标准当量是以该物质的燃烧热值为基准。利用标准当量作为能源消耗的单位，一方面可以将不同的能源折算成某一种能源，同时又将该种能源的不同品种折算成理论上的标准能源。如标准煤当量，标准油当量。1Kg标准煤当量=7000大卡：1Kg标准油当量=10000大卡1大卡=1000卡,一般情况下：1卡=4.186焦耳工程中使用：1卡=4.1868焦耳在热力学中：1卡=4.184焦耳化工节能技术手册：1卡=4.1816焦耳，可简化为1卡=4.182焦耳Mtce：表示百万吨煤当量Mtoe：表示百万吨油当量tce：表示吨煤当量toe：表示吨油当量,2、发热量,发热量是指单位重量（固体、液体）或体积（气体）物质在完全燃烧，且燃烧产物冷却到燃烧前的温度时发出的热量，也称热值，单位为KJ/Kg或KJ/m3。在具体应用上，又分为高位发热量和低位发热量。高位发热量是指燃料完全燃烧，且燃烧产物中的水蒸气全部凝结成水时所放出的热量；低位发热量是燃料完全燃烧，而燃烧产物中的水蒸气仍以气态存在时所放出的热量。,2、发热量,3、能源效率,能源系统的总效率由三部分组成：开采效率，中间环节效率和终端利用效率。我国1992年能源系统的总效率为9.3%，其中开采效率仅为32，中间环节效率70，终端利用效率41。,能源系统总效率图,能源效率：通常将中间环节效率和终端利用效率的乘积通常称为“能源效率”。如1992年我国能源效率为29%，约比先进国际水平低10个百分点，终端利用效率也低10个百分点以上。目前我国的能源效率约为33%左右，相当于发达国家1990年代的水平。,4、能源折换系数,为了方便，将不同能源及物质的消耗折算到某一标准能源，如标准煤、标准油。,各种能源和物质消耗折标准煤参考系数,5、单位国民产值能耗,每单位国民产值所消耗的能量，一般用“吨标煤/万元产值”作单位。不同年份进行比较研究时，需将国民产值进行折算，一般以某一年的不变价进行折算。,6、单位工业增加值能耗,指一定时期内，一个国家或地区每生产一个单位的工业增加值所消耗的能源。是工业能源消费量与工业增加值之比。工业增加值和工业产值的区别：工业增加值是工业生产过程中增值的部分，是指工业企业在报告期内以货币形式表现的工业生产活动的最终成果，是企业全部生产活动的总成果扣除了在生产过程中消耗或转移的物质产品和劳务价值后的余额，是企业生产过程中新增加的价值。,7、能源消费弹性系数,世界各国经济发展的实践证明，在经济正常发展的情况下，能源消耗总量和能源消耗增长速度与国民经济生产总值和国民经济生产总值增长率成正比例关系。这个数值越大，说明国民经济产值每增加1%，能源消费的增长率越高；这个数值越小，则能源消费增长率越低。,能源消费弹性系数=,能源消费的年增长率,国民经济年增长率,表2000-2005期间能源消费弹性系数及产值能耗,8、能源效率标识,是指表示用能产品能源效率等级等性能指标的一种信息标识，属于产品符合性标志的范畴。我国的能源效率标识张贴是强制性的，采取由生产者或进口商自我声明、备案、使用后监督管理的实施模式。,能效标识按产品耗能的程度由低到高，依次分成5级：等级1，表示产品达到国际先进水平，即耗能最低；等级2，表示比较节电；等级3，表示产品能源效率为我国市场的平均水平；等级4，表示产品能源效率低于我国市场平均水平；低于5级的产品不允许上市销售。能效指数,9、当量热值和等价热值,当量热值又称理论热值（或实际发热值）是指某种能源一个度量单位本身所含热量。等价热值是指加工转换产出的某种二次能源与相应投入的一次能源的当量。即获得一个度量单位的某种二次能源所消耗的、以热值表示的一次能源量，也就是消耗一个度量单位的某种二次能源，就等价于消耗了以热值表示的一次能源量。因此，等价热值是个变动值。,某能源介质的等价热值等于生产该介质投入的能源与该介质的产量之比，或该介质的当量热值与转化效率之比。如二次能源电力1kWh当量热值等于3600KJ，而等价热值则为11840KJ，也就是说热量转化为电的效率为30.4%。,等价热值=,当量热值,转化效率,10、温室效应及温室气体,指地球大气的温室效应，可能导致全球变暖，引发全球环境问题。由于包围地球的大气中，含有二氧化碳、氟利昂、甲烷、臭氧、一氧化二氮等微量温室气体，它们可以让大部分太阳辐射到达地面，而强烈吸收地面放出的红外辐射，只有很少一部分热辐射散失到宇宙空间中去，从而形成大气的温室效应。,温室气体共有30余种，京都议定书中规定的六种温室气体包括如下：二氧化碳（C02)占50%；甲烷（CH4)；氧化亚氮（N2O)；氢氟碳化物（HFCS)；全氟化碳（PFCS)；六氟化硫（SF6）。,1.4节能的层次及准则,1.4.1节能的层次1.4.2节能的准则,1.4.1节能的层次,1、不使用能源这是一个最简单易行的节能工作，如不开车外出，不用空调。目前世界上和我国有些大城市设立的无车日，就属于不使用能源来达到节能减排目的这个层次的工作。但这个层次节能工作的实际效果不一定十分理想，还不是真正意义上的节能，对节能工作的宣传教育意义大于实际的节能效果，其主要目的还是引起人们对节能工作的重视。,2、降低能源的使用质量,这是一个比较可行的节能方法，例如通过降低驾车的速度来减少汽油的消耗，当然这个速度的减少是相对与高速行驶而言，它通过行车时间的增加来换取能源消耗的减少。另外，像降低热水器温度、夏季提高空调房间设定的温度在不影响基本生活质量的前提下，适当降低一点生活的舒服程度就可以带来一定的节能效果，这在某些情况下是值得推广的一种节能方法。,3、通过技术手段提高能源使用效率,这一层次的节能工作属于目前正在采用的真正意义上的节能工作，即通过各种技术手段，在不改变生产、生活质量的前提下，减少能源的消耗。开发和推广应用先进高效的能源节约和替代技术、综合利用技术及新能源和可再生能源利用技术。加强管理，减少损失浪费，提高能源利用效率。如驾车问题，通过提高发动机的燃烧效率或改进汽车结构使能源的消耗减少。,4、通过调整经济和社会结构提高能源利用效率,这是一个最高层次的节能工作，主要通过调整产业结构、产品结构和社会的能源消费结构，淘汰落后技术和设备，加快发展以服务业为主要代表的第三产业和以信息技术为主要代表的高新技术产业，用高新技术和先进适用技术改造传统产业，促进产业结构优化和升级换代，提高产业的整体技术装备水平。当然，经济和社会结构的调整和转型必须结合各地的实际情况。,1.4.2节能的准则,准则就是标准和原则中国有关节能的准则：1998年实施中华人民共和国节约能源法;1999