6-能源与环境.ppt

1、第6章 能源与环境,本章重点： 1、能源消费中的环境问题；2、中国的能源安全问题,主要知识点： 能源类型与特点；基本能源需求概念；能源安全；生物质能；新能源。,6.1 能源与现代文明进步 6.1.1 能源的概念与类型 6.1.2 能源消费与需求 6.1.3 能源安全,能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础。人类因为改变了能源的利用方式而使得社会不断进步。人类在开发利用能源推动现代社会文明进步的同时，也给自身所处的环境造成了严重的负面影响。如何协调经济发展与环境保护的关系，已成为当今社会不能回避的重大课题。,能源是实现经济现代化和提高人民生活水平的物质基础。由于能源不足所引起的国民经济损失，可达

2、能源本身价值的2060倍。因此，以便于利用的形式提供数量充足而价格合理的能源，是维持现代社会发展必要的基本条件。,什么是能源?,6.1.1 能源的概念与类型,能源 可以为人类利用的含有高品位能量的物质。 (Material & process),如何对能源进行分类？,一次能源:直接来自于自然界，未经加工转化,二次能源：由一次能源加工转化而来,？来源,？再生,再生性能源：有自然恢复力，不因利用而减少,非再生能源：不能自然再生，因利用而减少,？技术,常规能源：技术较成熟，使用普遍,新能源：新近利用或处于研发之中,？环境,污染型能源：常规利用对环境产生严重污染,清洁型能源：对环境的污染程度一般较轻,

3、矿质能源：地质成矿过程中形成的石化能源,非矿质能源：石化能源之外的其它能源,？矿产,主要能源介绍,1、矿物质能源煤,Coal: -peat -lignite -bituminous coal -anthracite,不同类型的煤,C17H24O10 (植物),C16H18O5 (泥炭),C16H14O3 (褐煤),C15H14O (烟煤),C13H4 (无烟煤),标准煤(煤当量)-每kg含热7000大卡（29306 KJ）,各类能源折算标准煤的参考系数 原煤: 0.7143 洗精煤: 0.9000 焦炭: 0.9714 原油: 1.4286 汽油: 1.4714 柴油: 1.4571 液化石油

4、气 : 1.7143,1、矿物质能源石油,Petroleum: -paraffin base -asphalt base ,石蜡基原油：含石蜡系烃类较多，制造固体石蜡和润滑油。,沥青基石油：含环烃系烃类较多，生产燃料重油。,混合基石油：制造润滑油、燃料重油。,原油分类-按组成分类,原油分类-按硫含量分类 超低硫原油、低硫原油、含硫原油和高硫原油,按比重分类 轻质原油、中质原油、重质原油,原油的计量：,1桶42加仑158.99升 1吨7桶,1、矿物质能源天然气,Natural gas: -dry gas -wet gas -poor gas -rich gas,三种石化能源热值比较,燃烧等热值能

5、源排放CO2量比较,2、非矿物质能源-水力,2、非矿物质能源-核能,裂变-fission,聚变-fusion,2700000倍铀原子,1Kg U235 =2500t煤,U,234 235 238,储量395万t （45亿t）,0.711%,2、非矿物质能源-生物质能源,生物质能源的能量来自于什么地方？ 如何转化的？,地球生物总量(biomass)每年达2000亿t，含能4000 EJ，是世界能量消耗总量的10倍。 1E=1018,6.1.2 能源消费与需求,如何确定能源的需求量？,标准 I,一、基本能源需求,维持生存：人年消费 0.4 t 标准煤,基本生活：人年消费 1.2-1.4 t 标准煤

6、,小康生活：人年消费 1.6 t 标准煤,标准 II:,人均GDP 1000美元/2.2 t 标准煤 （联合国和国际复兴开发银行）,人年均能源消费（吨标准煤）,发展中国家人年均能耗与GDP的关系,标准 III: 消费弹性系数,1、能源资源总量丰富，人均拥有量较低。 2、能源资源赋存分布不均衡。 3、能源生产和消费增长速度快。 4、能源结构以煤为主，石油对外依存度高。 5、能源资源利用效率低，GDP能源消费强度大。,我国能源消费特点,6.1.3 能源安全,什么是能源安全？,一个国家满足能源需求和抵御可能出现的不测事件时的能源保障能力。,我国的能源安全有保障吗？,在过去的20年里，我国能源消费总量

7、翻了一番，2006年，一次能源消费总量达到24.6亿t标准煤。目前，我国是世界上仅次于美国的能源消费大国。,我国已探明的煤、石油和天然气的储藏量,1、人均能源严重不足。人均石油储量不到世界平均水平的1/10；人均煤炭储量为世界平均的1/2；人均天然气储量为世界平均的1/15 。,2、石油剩余可采储量低，稳产难度大。剩余可采储量23.8亿t，储采比为14.8:1；现有油田储采比为10.9:1。,目前全球石油储采比为45:1。,3、石油的对外依存度持续增大。,石油需求4.5-6.1亿t，国内产量1.8亿吨，进口依存度60 %-70 %,4、国际能源市场风险增加。,我国原油进口来源分布,我国的能源安

8、全问题主要表现为石油供需严重失衡问题！,2007年5月，中国石油天然气集团公司在河南省唐山市境内发现了储量规模达10亿t的大油田冀东南堡油田，探明储量占了我国目前已探明原油储量的20%，预计年产量将超过1000万t，占到全国产量的5.45%。南堡油田的发现将极大地增强国内能源安全的供应保障能力。,6.2 能源利用对环境的影响,6.2.1 石化能源开采中的环境问题,6.2.2 石化能源消费中的环境问题,6.2.3 其它能源利用中的环境问题,6.2.1 石化能源开采中的环境问题,矸石占采煤量的10,全国有矸石山1600余座，累计堆存矸石40亿t，占地面积1.6万hm2，且每年仍以200300 hm

9、2的速度递增。,的矸石堆正在自燃,我国北方煤资源自燃状况十分严重，目前自燃点有400多个，一年燃烧掉煤炭达1000万1360万t，一年破坏煤炭资源约有2亿t。至今我国已累计烧失优质煤炭资源量达42.2亿t。,坑采煤抽水1.5 t/t，全国煤矿每年排矿井水23亿m3，平均利用率不到30%。,采空区塌陷,6.2.2 石化能源消费中的环境问题,2005年我国工业SO2排放总量2549万t，居世界第一位。,酸雨危害,2005年在我国酸雨控制区的111个城市中，降水年均pH值在4.026.79，出现酸雨的城市有103个，占92.8%；降水年均pH值小于或等于5.6的城市有81个，占73.0%。全国酸雨造

10、成的污染损失为13008000元t.SO2 。,石油储运泄漏污染,6.2.3 其它能源利用中的环境问题,热机发电：热污染,核电：漫反射、废物处置、反应堆安全,水电：自然、地球化学、生物、社会经济影响等,6.3 解决能源环境问题的途径 6.3.1 推广清洁煤利用技术，降低源头污染 6.3.2 提高能源利用效率，降低能源消耗 6.3.3 积极发展核电，降低高污染能源消费比重 6.3.4 加快可再生清洁能源的开发利用 6.3.5 新能源利用技术研发,6.3.1 推广清洁煤利用技术，降低源头污染,1、煤气化技术： 在控制温度和压力的条件下部分燃烧煤，使其变为由CO和H2组成的浓缩合成气体，同时除去SO

11、2等杂质。,1 t商品煤变为煤气=1.9 t煤直接燃烧。 发达国家民用煤气化率达85%以上，我国使用煤气的人口仅占10%。,2、集成气化综合循环发电技术（IGCC）： 由煤气流和废热驱动涡轮发电，同时从气流中捕获CO2。捕获得的CO2可以注入油田以提高石油产量，或生产甲醇燃料。,6.3.2 提高能源利用效率，降低能源消耗,存在的主要问题,能耗高： 我国火电机组平均发电耗标煤为349 gce/kW.h，比世界先进水平高6070 gce/kW.h；民用能源利用率仅20%，而发达国家可达70%。 我国1 t煤产生的效率仅相当美国的28.6%，欧盟的16.8%，日本的10.3%；我国建筑物能耗比国外先

12、进水平高50%以上。,污染排放强度高： 每单位GDP产生的NOx是日本的27.7倍,德国的16.6倍,美国的6.1倍,印度的2.8倍。单位GDP产生的SO2是日本的68.7倍,德国的26.4倍,美国的60倍。,提高能源利用率的技术措施 集中供暖和联片供热 新技术新设备引进与研发,6.3.3 积极发展核电，降低高污染能源消费比重,核电安全环保吗？,核能相比于煤或石油发电，既不排放SOx、NOx、煤尘等化学污染物，也不排放CO2气体，而且没有漏油、露天矿坑、酸性矿坑水影响等问题，从地域环境污染和地球温室效应方面，可以说核能是一种清洁的能源。,核电站的基建投资约为同等功率火电站的1.52倍，但如果包

13、括燃料开采，加工和运输的投资在内，则二者的总投资是相接近的，发电成本要比火电低20%50%。,石油占能源消费总量的比重,经济发达国家,煤气油资源缺乏国家,至2020年，核能在世界能源结构中的比重预计将达31%！,2007年世界能源消费结构比例：石油35%，煤炭28%，天然气25%，核能和水力各6%。,前苏联切尔若贝利核电站和日本福岛核电站事故给我们带来了哪些警示和启示？,6.3.4 加快可再生清洁能源的开发利用,一、生物质能源的开发利用： 1、直接燃烧：是目前将生物质转换成热能的通用方法。 2、热化学转化：为高温分解过程，通常形成混合气体（气化），油状液体（液化）和纯焦炭（炭化）。 3、生物化

14、学转化：发酵或水解获取甲烷和乙醇的过程。,能源植物培育计划 秸秆能源利用计划 沼气计划 燃料乙醇计划,我国的生物质能源利用计划：,能源植物培育计划,（1）富含碳水化合物植物,（2）富含油脂植物,高糖植物,富含淀粉植物,富纤维植物,（3）富含类石油成份植物,生物柴油植物膏桐（麻风树，小桐子树）,大戟科灌木，种子含油量33%64%,富油海藻开发-中国科学院生物质能源与过程研究所,秸秆能源利用计划,全国秸秆资源量：7.95108 t/a,你知道秸秆能源如何利用吗？,沼气 炭化 气化 .,燃料乙醇计划混合动力汽车,生物柴油研发： 美国：大豆 欧洲、加拿大：油菜籽 东南亚：棕榈油 日本、爱尔兰：植物油下脚料、食用回收油,国外生物质能源开发利用,二、太阳能的开发利用,低温太阳能利用：温室大棚、太阳能热水器、太阳灶、太阳能烤箱,1、太阳能热电系统-聚光热（电）机； 2、太阳能光电系统-太阳能电池。,6.3.5 新能源利用技术研发,一. 核聚变能 核聚变（nuclear fusion）:主要原料是海水中所蕴藏的氘（2H），其产物是惰性气体氦（He）。核聚变既无原