能源基礎(chǔ)知識(shí).ppt

1、能源基礎(chǔ)知識(shí),江蘇省節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心,主要內(nèi)容,能源的概念 能源分類 能源相關(guān)概念介紹,如何學(xué)會(huì)聰明用能-社會(huì)缺乏能源利用的基礎(chǔ)知識(shí),在現(xiàn)代文明的社會(huì)中，人們必須具備能源與環(huán)境的基礎(chǔ)知識(shí)，而且還必須具備相應(yīng)的道德和社會(huì)觀念。最近，中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所徐建中院士提出，應(yīng)該將節(jié)約能源提高到一個(gè)新的層次科學(xué)用能（或稱之為“聰明用能”）。 隨著人類科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科學(xué)合理地使用能源，特別是采用新興技術(shù)、新興系統(tǒng)組合和新興理念的能源使用方式，不僅可以大大提高能源的使用效率，減少環(huán)境污染和資金的浪費(fèi)，而且可以增加人們的能源環(huán)境知識(shí)，增強(qiáng)人們對(duì)環(huán)境與社會(huì)的責(zé)任觀念。,什么是能源,煤炭、原油、天然氣、電

2、力、焦炭、煤氣等直接或者通過加工、轉(zhuǎn)換而取得有用能的各種資源。,1. 按來源分類,地球本身蘊(yùn)藏的能源 a：地殼內(nèi)部存在著容易發(fā)生核反應(yīng)的物質(zhì) b：地球的地?zé)崮?來自太陽(yáng)的輻射能 地球與其它天體相互作用產(chǎn)生的能,能源分類,2.根據(jù)產(chǎn)生的方式可分為一次能源和二次能源,一次能源：從自然界取得的未經(jīng)任何改變或轉(zhuǎn)換的能源，包括煤炭、石油、天然氣資源、太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能、地?zé)崮?、潮汐能、生物能以及核能等；其中包括水、石油和天然氣在?nèi)的三種能源是一次能源的核心，它們成為全球能源的基礎(chǔ),二次能源：一次能源經(jīng)過加工或轉(zhuǎn)換得到的能源，包括電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、潔凈煤等。 一次能源轉(zhuǎn)換成二次能源會(huì)有轉(zhuǎn)換損失

3、，但二次能源有更高的終端利用效率，也更清潔和便于使用。 二次能源是聯(lián)系一次能源和能源用戶的中間紐帶。,3.根據(jù)是否可以再利用可分為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斷再生、永續(xù)利用、取之不盡、用之不竭的資源，它對(duì)環(huán)境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用。包括水能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、生物能、海洋? 不可再生能源：泛指人類開發(fā)利用后，在現(xiàn)階段不可能再生的能源資源。包括煤炭、石油、天然氣等。,4. 根據(jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源,污染型能源包括煤炭、石油、天然氣等。 清潔型能源在使用過程中對(duì)環(huán)境不造成污染，包括水力、電力、

4、太陽(yáng)能、風(fēng)能以及核能等。 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們可將非清潔能源清潔化，人類使用能源的終極目標(biāo)是無碳經(jīng)濟(jì)。,清潔型能源應(yīng)用電動(dòng)汽車,清潔型能源應(yīng)用氫能汽車,清潔型能源應(yīng)用太陽(yáng)能風(fēng)能動(dòng)力車,清潔型能源應(yīng)用太陽(yáng)能中央熱水系統(tǒng),清潔型能源應(yīng)用風(fēng)能建筑,5.根據(jù)能源使用的類型又可分為常規(guī)能源和新型能源,常規(guī)能源：在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下,已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)和廣泛使用的能源，包括一次能源中的可再生的水力資源和不可再生的煤炭、石油、天然氣、水能等資源。 新型能源：在新技術(shù)上系統(tǒng)開發(fā)利用的能源，包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、生物能以及用于核能發(fā)電的核燃料等能源。新能源大部分是天然和可再生的,是未來世界持久能源

5、系統(tǒng)的基礎(chǔ).,6.也可以分為商品能源和非商品能源,商品能源: 作為商品流通環(huán)節(jié)大量消耗的能源.目前主要有煤炭、石油、天然氣、水電和核電5種. 非商品能源: 就地利用的薪柴、秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物及糞便等能源。通常是可再生的。非商品能源在發(fā)展中國(guó)家農(nóng)村地區(qū)的能源供應(yīng)中占有很大比重。2005年，我國(guó)農(nóng)村居民生活用能源有53.9是非商品能源。,7. 按能源的儲(chǔ)存和輸送性質(zhì)：含能體能源和過程性能源,過程性能源：電能；可從一次能源中生產(chǎn)出來。 含能體能源：柴油、汽油；它們的生產(chǎn)幾乎完全依賴化石燃料。 兩者不能相互替代。 隨著化石燃料耗量的日益增加，其儲(chǔ)量日益減少，需要尋找一種不依賴化石燃料的、儲(chǔ)量豐富的新的含

6、能體能源。氫能是理想的新的含能體能源。,8. 按能源使用性質(zhì)分類：燃料性能源和非燃料性能源； 9. 按能源的實(shí)物形態(tài)劃分：固體能源、液體能源和氣體能源。,煤炭、石油,天然氣資源、太陽(yáng)能,風(fēng)能、水能,地?zé)崮?、潮汐?生物能、核能,A. 潮汐能 我國(guó)海岸線曲折，全長(zhǎng)約18000公里，沿海有6000多個(gè)大小島嶼，組成14000公里的海島岸線。漫長(zhǎng)的海岸蘊(yùn)藏著十分豐富的潮汐能資源國(guó)潮汐能資源的理論蘊(yùn)藏量為1.9 X 108千瓦，可開發(fā)利用的裝機(jī)容量為2157X104千瓦，可開發(fā)的年電量為618xl08千瓦時(shí)，占世界潮汐能總量的110。潮汐發(fā)電存在的問題：潮差不穩(wěn)定、優(yōu)越的港灣壩址選擇不易、水庫(kù)的泥沙淤

7、積。 B. 太陽(yáng)能 太陽(yáng)，這顆太陽(yáng)系中最大的恒星，不停地向宇宙中發(fā)射能量，僅其中的22億分之一，即成就了今天的地球。 目前太陽(yáng)能可以取暖、制冷、熱水、供電。 1平方米太陽(yáng)能熱水器，相當(dāng)于每年節(jié)約120公斤煤。 目前技術(shù)上最成熟、市場(chǎng)化程度最高的就是太陽(yáng)能供熱水。 太陽(yáng)能利用存在的問題：太陽(yáng)能發(fā)電成本過高。,C. 水能 許多世紀(jì)以前，人類就開始利用水的下落所產(chǎn)生的能量。最初，人們以機(jī)械的形式利用這種能量。在19世紀(jì)末期，人們學(xué)會(huì)將水能轉(zhuǎn)換為電能。 修建水壩利用水能存在的問題：可能會(huì)改變一部分自然景觀。 D. 氫能 氫是自然界存在最普遍的元素，據(jù)推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所產(chǎn)生的總熱量比

8、地球上所有化石燃料放出的熱量還大9000倍。 除核燃料外氫的發(fā)熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發(fā)熱值的3倍。,E. 風(fēng)能 風(fēng)是地球上的一種自然現(xiàn)象，它是由太陽(yáng)照射到地球表面，地球表面各處受熱不同，產(chǎn)生溫差從引起大氣的對(duì)流運(yùn)動(dòng)形成的。據(jù)估計(jì)到達(dá)地球的太陽(yáng)能中雖然只有大約2轉(zhuǎn)化為風(fēng)能，全球的風(fēng)能約為2.74X109MW，其中可利用的風(fēng)能為2X107MW，比地球上可開發(fā)利用的水能總量還要大10倍。 問題：不穩(wěn)定、因地而異 F. 地?zé)崮?地?zé)崮苁莵碜缘厍蛏钐幍目稍偕鸁崮堋Ｋ鹪从诘厍虻娜廴趲r漿和放射性物質(zhì)的衰變。據(jù)估計(jì)，每年從地球內(nèi)部傳到地面的熱能相當(dāng)

9、于100PWh。 可以用來溫泉沐浴、醫(yī)療，利用地下熱水取暖、建造農(nóng)作物溫室、水產(chǎn)養(yǎng)殖及烘干谷物等。 問題：地?zé)崮艿姆植枷鄬?duì)來說比較分散，開發(fā)難度大。,G. 生物質(zhì)能 生物質(zhì)能直接或間接地來源于植物的光合作用，是太陽(yáng)能以化學(xué)能形式貯存在生物中的一種能量形式，是一種唯一可再生的碳源。據(jù)估計(jì)地球上每年植物光合作用固定的碳達(dá)2x1011噸，含能量達(dá)3x1021焦耳，因此每年通過光合作用貯存在植物的枝、莖、葉中的太陽(yáng)能，相當(dāng)于全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源。 H. 核能 核能發(fā)電，是利用核分裂產(chǎn)生巨大的能量，制造高溫高壓的蒸氣或氣體，驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 核能所用的燃料，乃是可分裂或融合的放

10、射性物質(zhì)，例如鈾235、鈽239、鈾233等。例如1克鈾235分裂所產(chǎn)生的能相當(dāng)于燃燒3000噸上等的煤所產(chǎn)生的熱量。 目前核能發(fā)電量?jī)H占全球能源和電力供應(yīng)7和17。 問題：一旦發(fā)生泄漏，會(huì)造成致命的核輻射,能源相關(guān)概念介紹,常用計(jì)量單位,固體液體能源常采用：千克、噸 氣體能源采用：立方米，萬(wàn)立方米 電能采用：千瓦時(shí)、萬(wàn)千瓦時(shí),能源標(biāo)準(zhǔn)量,將不同品種，不同實(shí)物量計(jì)量單位的能源根據(jù)各自的含熱量折合成為一種標(biāo)準(zhǔn)含能量。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)含能量稱之為能源標(biāo)準(zhǔn)量。 能源標(biāo)準(zhǔn)量計(jì)量單位常用標(biāo)準(zhǔn)煤、標(biāo)準(zhǔn)油、標(biāo)準(zhǔn)氣。 我國(guó)規(guī)定采用標(biāo)準(zhǔn)煤作為能源標(biāo)準(zhǔn)量計(jì)量單位。,標(biāo)準(zhǔn)煤,應(yīng)用基低位發(fā)熱量等于29.3076MJ（兆焦）的

11、燃料稱為1Kg標(biāo)準(zhǔn)煤。 在統(tǒng)計(jì)計(jì)算時(shí)可采用：噸標(biāo)準(zhǔn)煤、千噸標(biāo)準(zhǔn)煤 應(yīng)用基低位發(fā)熱量：處于應(yīng)用狀態(tài)時(shí)的燃料完全燃燒，其燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍以氣態(tài)存在時(shí)的反應(yīng)熱。,各類能源折標(biāo)準(zhǔn)煤的原則,燃料能源均應(yīng)按應(yīng)用基低位發(fā)熱量為計(jì)算基礎(chǔ)，折算為標(biāo)準(zhǔn)煤。 實(shí)際消耗的二次能源及耗能工質(zhì)均按相應(yīng)的能源等價(jià)值折算為一次能源。 能源等價(jià)值：對(duì)二次能源，是指生產(chǎn)單位數(shù)量的二次能源所消耗的一次能源量；對(duì)耗能工質(zhì)，是指生產(chǎn)單位數(shù)量的耗能工質(zhì)所消耗的一次能源的量。,耗能工質(zhì),在生產(chǎn)過程中所消耗的那種不作原料使用，也不進(jìn)入產(chǎn)品，制取時(shí)又需要消耗能源的工作物質(zhì)。 常見的耗能工質(zhì)有： 液體：新鮮水、軟化水（離子水） 氣體：氧氣、

12、氮?dú)?、壓縮空氣、乙炔、二氧化碳等。 固體：電石。,能源加工,能源加工、轉(zhuǎn)換是指為了特定的用途，將一種能源經(jīng)過一定的工藝，加工或轉(zhuǎn)換成另一種能源。二者既有聯(lián)系又有區(qū)別。 能源加工是能源物理形態(tài)的變化，在加工前后能源均未發(fā)生質(zhì)的變化。如：用蒸餾的方式將原油煉制成汽油、煤油、柴油等石油制品；用篩選、水洗的方式將原煤洗選成洗煤；以氣化的方式將煤炭化成煤氣；等等。,能源轉(zhuǎn)換,能量形態(tài)以及物質(zhì)化學(xué)形態(tài)的變化。 例如：植物通過光合作用將太陽(yáng)的輻射能變成化學(xué)能。礦物燃料中的化學(xué)能可以：燃燒產(chǎn)生熱能，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)產(chǎn)生機(jī)械能，最后產(chǎn)生電能；變成可燃?xì)怏w，在內(nèi)燃機(jī)中產(chǎn)生燃燒氣體，燃燒氣體中的熱能產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)部件的

13、機(jī)械能；在燃料電池中直接轉(zhuǎn)換成電能；將重質(zhì)石油轉(zhuǎn)換成輕質(zhì)石油；等等。,能源轉(zhuǎn)換,能源效率,什么是效率：在單位時(shí)間內(nèi)完成的工作量，是指在技術(shù)水平和資源存量一定的條件下，通過資源的最優(yōu)配置和使用，給社會(huì)帶來最大福利。 1995年世界能源委員會(huì)把“能源效率”定義為：減少提供同等能源服務(wù)的能源投入。 靠科學(xué)技術(shù)提高能源的利用效率。,我國(guó)現(xiàn)階段廣義的能源效率：消耗一個(gè)單位能源所實(shí)現(xiàn)的國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值。 當(dāng)前我國(guó)能源效率只有29，終端能源利用率為41，約比國(guó)際先進(jìn)水平低10個(gè)百分點(diǎn)。,直接節(jié)能,直接節(jié)能又稱技術(shù)節(jié)能，它是指能源系統(tǒng)流程各環(huán)節(jié)中，由于加強(qiáng)企業(yè)經(jīng)濟(jì)管理和節(jié)能科學(xué)管理，減少跑、冒、滴、漏，改革低效率

14、的生產(chǎn)工藝采用新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)和綜合利用等方法，提高能源有效利用率從而降低單位產(chǎn)品（工作量）的能源消費(fèi)量所實(shí)現(xiàn)的節(jié)能。,間接節(jié)能,間接節(jié)能又稱結(jié)構(gòu)節(jié)能，是指通過合理調(diào)整，優(yōu)化經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高產(chǎn)品質(zhì)量，節(jié)約使用各種物資等途徑而達(dá)到的節(jié)約效果。,綜合能耗,綜合能耗是規(guī)定的耗能體系在一段時(shí)間內(nèi)實(shí)際消耗的各種能源實(shí)物量按規(guī)定的計(jì)算方法和單位分別折算為一次能源后的總和。 體系，一般是指企業(yè)，亦可以是核算單位內(nèi)的分廠、車間、工段或生產(chǎn)線、生產(chǎn)工序等其他耗能單元。體系亦可規(guī)定為行業(yè)（部門）、地區(qū)。 實(shí)際消耗的各種能源是指：一次能源（原煤、原油、天然氣等）、二次能源（如電力、熱力、焦炭

15、等國(guó)家統(tǒng)計(jì)制度所規(guī)定的能源統(tǒng)計(jì)品種）和生產(chǎn)使用的耗能工質(zhì)（水、氧氣等）所消耗的能源。,實(shí)際消耗的各種能源，系指用于生產(chǎn)活動(dòng)的各種能源。它包括主要生產(chǎn)系統(tǒng)、輔助生產(chǎn)系統(tǒng)和附屬生產(chǎn)系統(tǒng)用能；不包括生活用能和批準(zhǔn)的基建項(xiàng)目用能。 在企業(yè)實(shí)際消耗的能源中，用做原料的能源也必須包括在內(nèi)。 生活用能是指企業(yè)系統(tǒng)內(nèi)的宿舍、學(xué)校、文化娛樂、醫(yī)療保健、商業(yè)服務(wù)和托兒幼教等方面用能。,終端能源消費(fèi),按照OECD/IEA的定義，終端能源消費(fèi)是終端用能設(shè)備入口得到的能源。因此，終端能源消費(fèi)量等于一次能源消費(fèi)量減去能源加工、轉(zhuǎn)換和儲(chǔ)運(yùn)這三個(gè)中間環(huán)節(jié)的損失和能源工業(yè)所用能源后的能源量。 中間環(huán)節(jié)損失包括：選煤和型煤加工損失，煉油損失，油氣田損失，發(fā)電、電廠供熱、煉焦、制氣損失，輸電損失，煤炭?jī)?chǔ)運(yùn)損失，油氣運(yùn)輸損失。,在中國(guó)能源平衡表統(tǒng)計(jì)中，按等價(jià)值計(jì)算的終端能源消費(fèi)只扣除選煤、煉焦、油田、煉油、輸配電損失，未扣除發(fā)電損失和能源工業(yè)所用能源。因此，計(jì)算得出的終端能源消費(fèi)量遠(yuǎn)高于按照國(guó)際通行準(zhǔn)則計(jì)算得出的數(shù)量。,能源消費(fèi)彈性系數(shù),一個(gè)國(guó)家或地區(qū)某一年度一次能源消費(fèi)量增長(zhǎng)率與經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)率之比。經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)通常采用國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值增長(zhǎng)率。 它反映能源與經(jīng)濟(jì)