第六章

能源人們關(guān)心這樣幾個問題：①地球上目前所擁有的能源和持續(xù)發(fā)展的關(guān)系。②

能源對環(huán)境會產(chǎn)生什么影響。③

應(yīng)該采取何種的能源政策一、能源的分類及消費狀況1、分類⑴

可再生能源和不可再生能源⑵

一次能源和二次能源一次能源：水、太陽能、風(fēng)能、燃料、地?zé)?、潮汐等；二次能源：電能、氫能、沼氣、汽油、焦碳等；?/p>

當一次能源轉(zhuǎn)化為二次能源時的轉(zhuǎn)換率很低，如發(fā)電時僅37%⑶

清潔能源和污染型能源前者如水能、風(fēng)能和太陽能；后者如固體燃料和核能等2、能源的消費⑴

能源消費的特征①

能源消費的增長率大于人口的增長率以70年代中期為例，我國的人口增加1.7%，煤增加3.9-4.9%;原油7.7-8.2%；天然氣3.4-4.8%；②

能源的消費量極不平等（以80年代為例）

人口比例%人均耗能

×107KJ能源消費%全球

100.0041.72100.00北美

5.26276.5527.46歐洲16.8981.5915.21亞洲58.1714.2023.32非洲10.8527.155.54③

世界各國的能源結(jié)構(gòu)差異極大％石油天然氣煤水電核能全球４４１８３０６２美４３２９２１５２日本，７５３１５５２中國１７２７５６

2010年

１８５.6６０

１０.７

70年代油氣在世界能源消費中的比重即達60%以上，77年后煤炭在世界能源消費中的比重就一直保持在低于30%的水平；而我國70年代以來油氣在能源消費中的比重卻一直徘徊在20%左右，僅75年和86年最高曾達到23.6%，而煤炭在能源消費中的比重則保持在70%以上。在能源消費的油氣比上，世界總體結(jié)構(gòu)約為2:1，我國是9:1。

⑵

中國能源消費的特點①以煤為主，主要能源人均值低

煤總儲量達幾千億噸，但人均僅世界一半，04年產(chǎn)量19億噸

石油探明可采儲量32.6億噸，人均29噸，為世界的1/10；

水能

3.7億ＫＷ，世界第一，但是人均值低；②能源缺口大，發(fā)展新能源勢在必行

※

2010年，一次能源的消費量將達到19億噸標準煤，［其中煤18億噸，石油2.5-2.7億噸（產(chǎn)量1.6-2.1億噸），天然氣516-713億立方米］

※到2050年我國生活達到發(fā)達國家90年代水平，能源需求量達到35-45億噸標準煤，但是石油產(chǎn)量4000-8000萬噸，缺口6-7億噸，③能源利用率低

萬元產(chǎn)值能耗是德國的10倍,美國的7倍,日本的11倍;附:我國主要的能源狀況中國能源的后備資源嚴重短缺，人均可采儲量（t）世界美國中國煤炭1625876.489.8

石油，23513.12.6

天然氣24796168431074中國的石油能源狀況中國對進口石油的依存度1995年，6.6%2000年，25%。在進口石油中來自中東地區(qū)的約占56%左右。研究表明，油價上漲10美元并維持一年，世界經(jīng)濟的年增長率會減少0.5個百分點發(fā)展中國家0.75

中國超過0.5。中國的石油能源狀況《石油市場報告》顯示，2004年預(yù)計中國石油用量將達到每天580萬桶，即每天80萬噸(一噸約合7.3桶)需求，換言之，2004年中國石油用量將達3億噸左右。

目前，全球石油產(chǎn)量為30億噸，美國的年耗油量約為10億噸，日本的年耗油量接近3億噸，我國今年的耗油量將達到全球石油產(chǎn)量的1/10,從而成為繼美國之后世界第二大石油消費國。

中國的石油能源狀況

我國原油產(chǎn)量由1949年的12萬噸，上升到2002年的1.67億噸，居世界第五位。天然氣產(chǎn)量由1949年的0.1億立方米，上升到2002年的316億立方米，居世界第16位，已經(jīng)成為世界石油天然氣消費大國。未來20年，我國石油天然氣需求增長較快，預(yù)計到2020年，我國石油需求量為4億噸，年均遞增12％。天然氣消費結(jié)構(gòu)中，天然氣發(fā)電、城市燃氣增長最快，到2020年，天然氣在一次能源消費中，所占比例將由目前的2.7%增長到10%以上。為了保障油氣資源的可持續(xù)發(fā)展和安全穩(wěn)定供給，我國石油天然氣發(fā)展必須開源節(jié)流，立足國內(nèi)，加強油氣勘探開發(fā)，保持石油產(chǎn)量持續(xù)穩(wěn)定。同時，要加快建立海外油氣生產(chǎn)基地。

※世界商品能源91%為礦物燃料，（煤28%，石油40%）；亞澳礦物燃料占93.5%，（煤48.3%；石油47.3%；天然氣7.9%）。

※人類年耗煤40億噸，石油25億噸，并以3%增長。

※到2020年，世界能耗將上升62%，其中92%為炭質(zhì)能源，再生能源上升1-2%。附：地球上還有多少礦物燃料

二、能源對環(huán)境的影響１、煤對環(huán)境的影響開采和燃燒中都會產(chǎn)生污染，主要是溫室氣體和二氧化硫2、石油對環(huán)境的影響組成：C、H、O、S、N等，C占84%-87%，H占12%-14%；微量元素為Fa、Co、Ni、V、Ca、Mg、Na等。污染：開采、燃燒和加工時都會產(chǎn)生；3、天然氣對環(huán)境的影響組成；CH4為主，其次是C2H6和C3H8，還有N2、H2、CO2、H2S等用途：化工原料和燃料；污染：最干凈的能源※

三種燃料的污染（每1000千卡熱值的污染物）比較污染物

煤

石油

天然氣SO2

（S%）2.74

1.89

0.011NOx1.441.240.67CO22001801004、核能對環(huán)境的影響⑴

優(yōu)點

①

投資大，但是成本低；

②

安全、可靠；

③

環(huán)境影響??；⑵

污染：α射線：β射線：γ射線居民安全劑量（rem）性腺、甲狀腺骨骼、皮膚前臂、腳、踝

0.53.07.5美國

2000年一般居民全年輻射劑量，mrem/a.人可見，夜光表是1-4mrem

；

電視，每天1小時

5mrem

核電力

0.5mrem是微不足道的。所以核能是安全的。且無煙無塵，無漏油，少污染。①

慢性輻射天然本底醫(yī)療操作放射性降落物雜項（表，電視等）職業(yè)輻射核電力其他核能活動1308851.10.90.50.012②

放射性廢物廢物收集：原子能反應(yīng)堆每年裝料一次，同時清除放射性廢物。處理：※

廢核燃料→堆存，去除短壽命放射性元素→

切碎

→濃硝酸溶解

→回收鈾

→產(chǎn)生钚，制造核武器

→獲得放射性同位素

※

其他放射性廢物→水泥固化→貯存。

為什麼要貯存：美國到2000年的放射性廢物的β放射性達到209×109居里可使全世界的所有淡水污染2次。⑶

核能的安全性最主要焦點是泄漏問題，其特點是：①

幾率低，非核事故，1次/1600人.年；核事故，按100個電站計算，1次/30億人.年②

破壞性大。如切爾諾貝利核電站事故。契爾諾貝利核電站事件電站位于烏克蘭的第聶泊河上游，其發(fā)電量相當于全國的能量的5%。86年爆炸,產(chǎn)生的污染相當于70顆廣島原子彈，污染面積相當于兩個英國，1700萬居民受影響。周圍76座城市和村莊成為死城死村。地下水的放射性強度高出正常值幾萬倍。污染物的塵埃竟散落到阿根廷和日本。當時某搶救隊的隊員現(xiàn)在還活著的只有兩個人，有的直升機飛行員牙齒脫落，基普市的40萬兒童，每年增加20名白血病患者。88年以來，事故的幸存者中，已經(jīng)有12.5萬人死亡。據(jù)估計，2005年-2010年將是事故的影響最大的爆發(fā)期。為了消除污染、環(huán)境監(jiān)測、對受害者的補償?shù)?，竟占了GDP的5%-8%。盡管核能安全，但切爾諾貝利事故后，各國對核電站普遍持保守態(tài)度：※

建設(shè)中

75年

320億瓦

85年

160億瓦

94年

0

日本85年前每年得2個訂單，90年代僅計劃建2個。

※

予測

76年

國際原子能組織預(yù)測到2000年，達到2.3萬億瓦

80年7500億瓦

90年

5000億瓦

98年3800億瓦※目前94-96年，全球僅建７個，全在東亞，韓、日、中、臺各1座?！?/p>

化錢多，日本核能占總能源12%，但是研發(fā)費占90%。附：各國對核能發(fā)電的態(tài)度5、電能

⑴

火電優(yōu)勢

①

干凈，②

運輸方便缺點

①

熱效率低，通/熱效率一般在60%左右，加上燃料轉(zhuǎn)化成熱的效率為80%多，發(fā)電的效率也就是40%多。

②

污染

燃料渣，粉煤灰

氣體

二氧化硫，二氧化碳，灰塵

熱污染（冷卻水）

熱輻射和熱污染對環(huán)境的影響：

※

占用土地

※

影響生態(tài)

魚回流產(chǎn)卵；

※

泥沙淤積，81年美國2000座水電站因為淤積停用，中國的官廳水庫無法發(fā)電

※

自然、人文景觀受影響特大型水電站的安全問題⑵

水電附：中國的驕傲—長江的水電資源全長3300多公里的金沙江水能蘊藏量達1.12億千瓦，約占全國16.7%。正在組織興建金沙江上的溪洛渡、向家壩、烏東德、白鶴灘4座梯級電站。總裝機3850萬千瓦，相當兩個三峽工程。金沙江溪洛渡水電站總裝機容量1260千瓦，安裝18臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組，建設(shè)工期12年，建設(shè)期間的外來物資、設(shè)備、器材總運輸量560萬噸，四、我國的能源政策

1、節(jié)能

①

提高技術(shù)含量

降低單產(chǎn)電耗；節(jié)水；②

避免浪費2、開發(fā)新能源①

核聚變能（氫彈是由氫聚合成氦）海水中的氘可供使用幾十億年②

風(fēng)能

能被利用的10億千瓦左右，1992年僅270萬千瓦，③

生物能

每年光合作用1440-1880億噸生物質(zhì)，等于世界能耗的10倍④

地?zé)岬睾?000-6000度，地幔1000-4000度，蘊藏的地?zé)崾敲旱?.5億倍，石油的50億倍，相當于4948億噸標準煤。中國的地?zé)嵯喈斢?1.6億噸標準煤，目前已建8座地?zé)犭娬荆?0.88兆瓦。

⑤

潮汐能

有766億千瓦，現(xiàn)在技術(shù)上可開發(fā)64億千瓦。中國4.6億千瓦，目前僅開發(fā)1280千瓦

⑥

太陽能

計有500萬噸標準煤/秒，問題是如何開發(fā)。美國太陽能飛機2001年8月13日試飛成功，已飛2.2萬米高。

2001年的太陽能汽車展展出的新車型，美國車的時速已達112.5km，日本的“太空王”也達107.5km。附：太陽能的利用前景全球光電設(shè)備銷售額30億美圓，英國石油公司1998年在美國開設(shè)第一家光電管生產(chǎn)廠，期望在10年內(nèi)由1億美圓上升到10億美圓。德國太陽能城（技術(shù)上的突破）德國的弗來堡，住房坐北朝南，3-4層高。南面臺階狀，增加受光面積，北面全封閉，防止冬天冷風(fēng)侵入。5月份后，原來耗電4000度，現(xiàn)在460度，一個四口之家，年耗電3.4萬度。裝太陽能電池板以后，還可余電5700度。⑦

可燃冰

可燃冰由46個水分子將8個CH4分子緊緊地包在一起，有白、紅、桔黃、藍、灰等各種顏色，每立方米中含有200m3的甲烷。可燃冰存在于凍土層和海底的大陸坡中。僅美國東、西海岸，就有可燃冰2000萬億m3，而美國的天然氣儲量才14萬億m3。我國的青藏高原的凍土層，東海、南海、黃海海底也儲存著大量的可燃冰。目前的最大難度在于開采，在幾百米深的海水壓強和冰點低溫下可以存在的這些固體物質(zhì)，出水后無法保存。美國國會97年撥款4800萬美圓研究。原理；非儲能設(shè)備，而是發(fā)電設(shè)備，不會用盡，也不用充電；

H2+O2=H2O+e直接發(fā)電

H2（燃料）通入陽極，空氣通入陰極，兩極之間是電解質(zhì)和催化劑，除電動機外，無轉(zhuǎn)動部件。優(yōu)點：*無燃燒過程，效率比內(nèi)燃機高2-3倍*無噪聲，長壽命，高可靠性，少維護，無污染。*燃料干凈，可以是氫氣或直接攜帶液體燃料（甲醇，燃油，液化石油氣，壓縮天然氣）豐田、奔馳（燃料電池車）98年已在國際汽車博覽會現(xiàn)身。⑧

燃料電池3、發(fā)掘現(xiàn)有能源潛力

※

石油的儲量遠未枯竭

（理論上的突破）

2000年USA的康奈爾大學(xué)的

托馬斯·戈爾得預(yù)言，石油仍可用500年。依據(jù)：石油在地球誕生前，是被封存在地球內(nèi)部的CH4，在地下