高中物理：《能源与可持续发展》素材（鲁科版必修2）

1、节约能源与可持续发展 黄其励 国家电网公司东北电网有限公司一、我国能源现状能源工作的挑战与机遇：党的十六大提出了到2020年我国经济翻两番、全面实现小康的伟大战略目标，能源作为经济发展列车的巨大动力和人民生活的光明使者，是首先必须充分考虑和万无一失确保的。胡锦涛总书记在2020年3月召开的中央人口资源环境工作座谈会上指出：“切实做好人口资源环境工作，对保持国民经济持续快速健康发展，不断提高经济增长的质量和效益，对不断提高人民群众的生活质量，促进人与自然的和谐，都是有十分重大的意义”。从我国能源的状况、可持续发展的要求和与国际先进水平比较的综合观点看，我国能源工业的特点是：总量丰富、人均贫乏；分

2、布不均，耗能量大；污染严重，效率低下；发展之必须、需量大幅度增加，见表1-5。我国能源状况（表1）资源种类能源数量世界排序统计年份水能资源理论蕴藏量6.76亿kW11980年可开发的装机容量3.78亿kW11980年煤炭探明可采储量1661亿t31991年2002年电力装机容量3.56亿kW22002年我国能源消费量（表2）项 目数 量世界排序统计年份一次能源消费量14.8亿tce22002年煤炭产量13.8亿t12002年发电量16542亿kWh22002年原油消费量2.45亿t22002年我国人均能源情况（表3）项 目人均能源为世界均值，%统计年份人均一次能源消费量1050kgce4920

3、00年人均用电量1074kWh422000年我国能源利用效率（表4）项 目数 值比国际平均值统计年份加工、贮运到终端利用效率，%33.4-10%2000年开采到利用的总效率，%11.22000年发电用煤比例，%51.47-（30-40）1999年单位产值能耗1274tce/百万世界均值3.38倍2000年污染排放物的排放情况（表5）项 目数 值世界排序统计年份SO2排放量1995万t2000年酸雨面积30%全国面积SO2造成经济损失1100亿元2002年CO2排放量33.635亿t21996年在今后的20年内，要实现“经济翻两番、全面达小康”的宏伟目标，要继续发展治海，要大力开发西部，要努力振

4、兴东北，其必然的结果是：工业化对能源的需求增加，城镇化速度加快，生活水平大幅提高，这一切都需要能源的支撑，经济发展对能源的需求必将大幅增加。如果按照世界过去30年平均增加值能耗平均下降1.1%的能效提高水平，到2020年我国能源需求将高达40亿吨标煤以上，这是不可能的，也是不应该的。为了实现“能源翻一番、经济翻两番”的目标，必须通过强化节约能源的途径，解决经济发展与能源供应的矛盾。2020年前我国经济发展对能源的需求见表6。预计未来20年我国的能源需求（表6）项目 年代20002002202020202020煤炭消费总量，亿t12.0613.914.916.520石油需求量，亿t2.243.3

5、5-3.574.3-4.75石油进口依存度，%3146-5259-62电力装机容量，亿kW3.565.89-9.5全社会用电量，亿kWh13508165422758042900燃煤发电容量，亿kW2.523.074.195.36发电用煤量，亿t5.97.28.39.814二、节能方针的思考：节能是一举多得的益举，有人说她是第六能源，确实是名副其实。首先，节能是实现“能源翻一番，经济翻两番”的必由之路；其次，节能关系到我国的能源安全。我国从1993年开始，成为石油净进口国，对国外石油资源的依赖程度将逐年增加，直到2020年的60%左右（表7）,这意味着我国在未来将承担很大的经济风险、政治风险和国

6、家安全风险，必须认真加以解决。我国石油资源的需求及进口预测（表7）项目 年代200020202020石油需求量，亿t2.243.35-3.574.3-4.35净进口量，Mt69.6155-187240-295进口依存度，%31.046-5259-62第三，节能有利于保护环境，实现可持续发展过去20年节能的环境效果和今后20年预计节能的减排污染物效果的预测见表8。节能的减排污染物效果（表8）年代 项目累计节能，tce减排SO2，万t减排CO2，亿t碳1980-200011.4520807.222000-202010.418806.56第四，提高我国的国际竞争力2001年11月10日我国加入了WT

7、O，正式参加到全球经济的大家庭中，参与国际分工。全球经济一体化给我国经济发展带来了挑战、机遇和新的思考：国内国际经济规则的融合、发展速度的较量、质量成本的比赛、技术与管理的竞争和对全民素质的挑战，要求我国各企业都要努力降低成本与能耗，战胜国际上的“绿色技术壁垒”。为此，要走新型工业化之路，实现高效率、高效益、低成本、低污染，节约投资、提高技术水平，而节约能源就是一支不可缺少的主力军。第五，节能有利于提高人民生活质量，使实施“翻两番”的广大人民可以享受到绿色环境、绿色住宅、绿色照明的小康生活。节能方针的思考：1、开发与节约并重，节约优先：化石燃料是几亿年形成的能源，要让她不仅服务于当代人的发展，

8、还要服务于子子孙孙的发展。2、树立“大节约”的观念：节约能源活动指一切可节约消耗能源的物质和人类活动的总称，包括能源、物质、矿藏、水源、土地和人类的社会活动等，举例见表9。节约物资资源的节能效果举例（表9）节约项目节煤量，tce1t钢0.7811t水泥0.1811t乙烯1.2121t合成氨1.2003、节能工作，人人受益；全民节能，人人有责；节能潜力无处不在、无时不有。节能工作四有利：有利于国家，有利于企业，有利于家庭，有利于子孙。人们都在被消耗能源所生产的物质所包围着，点滴节约，举手之劳（表10）。每人每年节约效果举例（表10）节能 节约项目10kWh电0.5kg纸城市家电不待机节电，亿kW

9、h1302554节煤，万t507100210减少发电装机，MW(5000h)260051410804、技术是基础，政策是保证；企业是主体，政府要调控；5、建议把节约能源与资源纳入我国的基本国策：现在我国的基本国策有计划生育政策和保护环境政策，如果把节约能源与资源也列入基本国策，可达到即节约能源总量，又提高人均能源用能的目的，确保发展经济和全面小康的双赢。经“大卫与露茜派克德基金会”与我国“能源基金会”合盟资助，由我国有关部门预测与计算，我国20002020年工业部门节能潜力如下：累计节能310390Mtce，其中调整行业结构、产品结构所占比重为7080，降低单位产品能耗所占比重为2030。主要

10、工业部门节能潜力为：钢铁工业24，建材工业1322，石化工业1024，合成氨618，有色金属410；交通部门中公路为2050，铁路1030，民航1634；政府机构节能潜力1520。电力工业用能的数量大，与国民经济发展和人民生活水平的关系密切。电力是经济发展的先行官，电力是小康生活的忠实伴侣，电力是主要的燃煤大户，而且今后20年，电力装机容量要大幅度增加，为此电力使用的能源，主要是燃用煤炭量将逐年增加。经过多年的努力，我国电力工业的技术水平和经济指标有了很大提高，但与国际先进国家比，仍有很大差距，电力生产仍有较大的节能潜力（表11）。电力工业的节能责任（表11）年代项目2000200220202

11、0202020煤炭消费量，亿t12.0613.914.916.520发电用煤量，亿t5.97.28.39.814电煤比例， 4952565970供电煤耗，-gce/kWh392381360330线损率， 7.55（2001年）6.56以预测的2020年全社会供电量42900亿kWh计，今后20年电力工业的节能目标为（比2000年）：由于供电煤耗的降低，可节煤2.66亿tce；由于线损率的降低，可节电665亿kWh，折算为节煤2194万tce。三、电力行业的节能技术：高效、洁净、节资源的电力新技术1、发电部分：发电部分节能技术（表12） 节能效果项目供电效率 节煤量 亿t年发电量亿kWh其他效益

12、高参数大容量火电机组亚临界3941超临界4142超超临界4245联合循环燃气5560节水1/3燃煤4350节水1/3热电联产热点联产70801.2（50工业锅炉）联合循环8090洁净煤燃烧发电技术1GCC40-45(50)节水50，洁净排放，适于高硫煤CFBC，PFBC40适于中低硫煤，洁净排放煤气化为核心多联产发电（vision21）燃煤60合成气，煤化工产品，粉尘、SO2 O ,CO2 50%燃气75提高煤炭质量入选1亿t原煤SO2 150-200万t灰份减1060万tce节运力525亿t-km水电三峡电站0.28亿tce847SO2 100万t，CO2 1亿t2.2亿kw（2020年）2

13、.3亿tce7000SO2 826万tSO2 8.26亿t核电0.4亿kw（2020年）0.851亿tce26003000SO2 307354万tCO2 3.073.54亿t可再生能源2000万kw（2020年）风电1600万kw太阳能160万kw生物质500万kw0.174亿tce530SO2 60万tCO2 0.6亿t关停中少凝汽机组（3000万kw），用超临界机组代替0.4002、输变电节能技术：a、电网安全稳定运行技术b、更高一级电压输电技术c、紧凑型输电和同杆多回送电技术d、紧凑型变电站技术e、提高输电能力技术f、灵活交流输电技术g、直流输电技术k、安全、经济、灵活输电网目标网驾设计技术配电用电节能技术：a、高效电动机，每年节电3.8亿kWhb、变频调速：可节电2050c、高效风机、水泵d、高效节能电光源：节电6080e、高效节能家电f、超导材料g、节能变压器h、热泵、热管技术k、生产工艺的余热、排汽利用l、新材料、新工艺的应甲管理环节的节能技术a、DSM需方管理b、能量平衡、水平衡等管理技术c、节油、节水技术d、能量梯阶利用的综合能量管理系统f、热能的热量、质量评价技术g、生产过程自