【情景引入】22.4能源與可持續(xù)發(fā)展

習(xí)近平總書記關(guān)于探討構(gòu)建全球能源互聯(lián)網(wǎng)的倡議，是對(duì)傳統(tǒng)能源發(fā)展觀的歷史超越和重大創(chuàng)新，彰顯了對(duì)人類前途命運(yùn)的深刻思考和強(qiáng)烈使命，開啟了世界能源發(fā)展的新格局。

2025年3月，首個(gè)由中國(guó)發(fā)起成立的能源領(lǐng)域國(guó)際組織——全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織（下稱“合作組織”）在北京成立。全球能源互聯(lián)網(wǎng)將有力推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型、應(yīng)對(duì)氣候變化、保護(hù)生態(tài)環(huán)境、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)進(jìn)步，是構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的重要內(nèi)容和載體。綠水青山就是金山銀山！節(jié)約能源，

低碳減排！【課堂活動(dòng)】中國(guó)倡議

2025年9月，中國(guó)在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)提出2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和目標(biāo)。

全球能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展合作組織基于在清潔發(fā)展、電網(wǎng)互聯(lián)、氣候環(huán)境等領(lǐng)域的長(zhǎng)期積累，對(duì)我國(guó)碳減排路徑與能源電力轉(zhuǎn)型方案開展了深入研究，提出以特高壓電網(wǎng)引領(lǐng)中國(guó)能源互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，加快推進(jìn)能源開發(fā)清潔替代和能源消費(fèi)電能替代(“兩個(gè)替代”)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)清潔主導(dǎo)、能源使用電能主導(dǎo)(“雙主導(dǎo)”)，能源電力發(fā)展與碳脫鉤、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與碳排放脫鉤(“雙脫鉤”)的系統(tǒng)減排路徑與方案?！菊n堂活動(dòng)】世界能源危機(jī)1973年能源危機(jī)-原因：石油輸出的主要力量為阿拉伯國(guó)家，他們因不滿西方國(guó)家支持以色列而采取石油禁運(yùn)。1979年能源危機(jī)-原因：伊朗革命爆發(fā)。1990年石油價(jià)格暴漲-原因：波斯灣戰(zhàn)爭(zhēng)。加州電力危機(jī)-原因：電力管制政策失敗，加上供給小于需求。英國(guó)石油抗議活動(dòng)-原因：英國(guó)油稅已高居不下，而原油價(jià)格卻又上揚(yáng)。2005石油價(jià)格上揚(yáng)-原因：供需關(guān)系失調(diào)?！菊n堂活動(dòng)】討論：

既然能量是守恒的，那地球上的能量就不會(huì)減少了，為什么還需要節(jié)約能源？在實(shí)際中會(huì)出現(xiàn)能源危機(jī)嗎？能量轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化的方向性一【課堂活動(dòng)】我們從石油中提煉出汽油，內(nèi)燃機(jī)把能源中儲(chǔ)備的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能、內(nèi)能。這些機(jī)械能、內(nèi)能無法再轉(zhuǎn)化回可以被利用的能源?；瘜W(xué)能內(nèi)能內(nèi)能機(jī)械能【課堂活動(dòng)】火力發(fā)電廠把煤中貯存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，供生產(chǎn)和生活用。用電器將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、光能、機(jī)械能多種形式的能后，這些能量無法再變回能源?；瘜W(xué)能內(nèi)能內(nèi)能電能【課堂活動(dòng)】在熱傳遞的過程中，熱量只能自發(fā)地從高溫物體轉(zhuǎn)移到低溫物體，不能相反。如果要使熱量從低溫物體轉(zhuǎn)移到高溫物體，就需要消耗其他形式的能量。例如電冰箱就需要消耗電能?！菊n堂活動(dòng)】

汽車制動(dòng)時(shí)，由于摩擦，動(dòng)能轉(zhuǎn)化成了輪胎、地面和空氣的內(nèi)能，這些消耗的能量不能再自動(dòng)地用來驅(qū)動(dòng)汽車。

能量的轉(zhuǎn)化、能量的轉(zhuǎn)移，都是有方向性的。人們是在能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中利用能量。能源的利用是有條件的，我們所能利用的能源是有限的，所以需要節(jié)約能源【課堂活動(dòng)】化石能源通過燃燒轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，相當(dāng)一部分內(nèi)能沒有被有效利用。能源消耗對(duì)環(huán)境的影響二【課堂活動(dòng)】汽車尾氣造成空氣污染和城市熱島效應(yīng)。

燃料燃燒產(chǎn)生的大量二氧化碳，加劇了地球的溫室效應(yīng)?！菊n堂活動(dòng)】化石燃料燃燒還生成二氧化硫、氮氧化物、粉塵和一氧化碳等有害物質(zhì)。【課堂活動(dòng)】1.提高能源的利用率，減少在能源使用中對(duì)環(huán)境的破壞。自2012年6月1日起，北京的機(jī)動(dòng)車燃油進(jìn)行了最新一輪的升級(jí)，升級(jí)后的燃油更加環(huán)保，可以改善大氣質(zhì)量。能源與可持續(xù)發(fā)展三【課堂活動(dòng)】可再生能源：

太陽能、風(fēng)能、水能等可以在自然界里源源不斷地得到

。2.發(fā)展新的理想能源不可再生能源：

化石能源、核能等能源會(huì)越用越少?！菊n堂活動(dòng)】在下表中，用“√”表示大量耗用該類能源對(duì)環(huán)境會(huì)有明顯破壞，用“×”表示對(duì)環(huán)境不會(huì)造成明顯破壞。想想議議【課堂活動(dòng)】

你認(rèn)為風(fēng)能、太陽能、核能以及你所想到的可能的能源，哪些有可能成為未來的理想能源，為什么？

能源家族中，有木柴、煤炭、石油、天然氣、水能、風(fēng)能、太陽能、核能等，哪些屬于不可再生能源？哪些屬于可再生能源？想想議議【課堂活動(dòng)】——<太陽能、水能、風(fēng)能>——一次能源&可再生能源優(yōu)點(diǎn)：不需要開采和運(yùn)輸；清潔無污染；可以長(zhǎng)期持續(xù)利用。缺點(diǎn)：造價(jià)較高，能量不穩(wěn)定，受地域和季節(jié)影響較大。【課堂活動(dòng)】——<海洋能、地?zé)崮?gt;——一次能源&可再生能源優(yōu)點(diǎn)：資源豐富，可直接利用。缺點(diǎn)：相對(duì)來說比較分散，開發(fā)難度大，受地理地質(zhì)條件限定。【課堂活動(dòng)】——<生物質(zhì)能>——一次能源&可再生能源優(yōu)點(diǎn)：可再生，可直接利用，使用范圍廣。缺點(diǎn)：做燃料利用，會(huì)使土壤失去氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)成分而導(dǎo)致肥力減退。應(yīng)用：可加工成二次能源沼氣、酒精等?！菊n堂活動(dòng)】——<煤>——一次能源&不可再生能源優(yōu)點(diǎn)：分布廣，儲(chǔ)量大；開發(fā)和利用技術(shù)難度不大。缺點(diǎn)：發(fā)熱量和燃燒效率不高；輸送和使用不如石油方便；易造成環(huán)境污染。應(yīng)用：可加工成二次能源煤氣、焦炭等?！菊n堂活動(dòng)】——<石油>——一次能源&不可再生能源優(yōu)點(diǎn)：便于開采、運(yùn)輸、使用；石油產(chǎn)生的能量多，燃燒值高，燃燒效率也較高，無廢渣污染。缺點(diǎn)：貯量少，燃燒后主要是二氧化碳和水蒸氣及含硫化合物，對(duì)空氣污染嚴(yán)重。應(yīng)用：可加工成二次能源汽油、柴油、石油氣、煤油等?！菊n堂活動(dòng)】——<天然氣、可燃冰>——一次能源&不可再生能源優(yōu)點(diǎn)：便于開采、使用；燃燒物主要為水和二氧化碳，綠色環(huán)保，安全可靠。缺點(diǎn)：相對(duì)石油，所提供動(dòng)力不足。會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)。【課堂活動(dòng)】——<核能>——一次能源&不可再生能源優(yōu)點(diǎn)：經(jīng)濟(jì)效益高，核原料運(yùn)輸方便、節(jié)約，不會(huì)對(duì)空氣造成污染。缺點(diǎn)：需要較高的科技和充足的資金,存在安全隱患，核廢料具有放射性，會(huì)對(duì)生態(tài)與民眾造成傷害?！菊n堂活動(dòng)】生物質(zhì)能“傳統(tǒng)能源替代神器”——生物質(zhì)能

生物質(zhì)是指直接或間接地來源于綠色植物的光合作用所形成的有機(jī)質(zhì),包括除化石燃料外的植物、動(dòng)物和微生物及其排泄與代謝物等。生物質(zhì)能,是太陽能以化學(xué)能形式貯存在生物質(zhì)中的能量形式,即以生物質(zhì)為載體的能量,是排在煤、石油、天然氣之后的第四位能源。

生物質(zhì)能作為唯一可以轉(zhuǎn)化為氣、液、固三相燃燒的含碳可再生能源,具有綠色、低碳、環(huán)保等特點(diǎn),其規(guī)?；瘧?yīng)用可實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的循環(huán)利用,減少化石能源燃燒的污染排放,對(duì)于傳統(tǒng)能源替代、節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)、改善農(nóng)村生態(tài)環(huán)境、增加農(nóng)民收入、建設(shè)美麗鄉(xiāng)村等具有重要意義,發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

生物質(zhì)能按產(chǎn)品形態(tài)可分為氣體燃料、液體燃料、固體燃料、生物質(zhì)發(fā)電等,根據(jù)不同的原料特性及用能需求選擇不同的能源轉(zhuǎn)化形式。【課堂活動(dòng)】生物質(zhì)能1.氣體燃料生物質(zhì)燃?xì)?指以生物質(zhì)為原料通過厭氧發(fā)酵或熱化學(xué)轉(zhuǎn)化得到的可燃?xì)怏w,及其經(jīng)過凈化提純或進(jìn)步轉(zhuǎn)化得到的可燃?xì)怏w。生物燃?xì)?俗稱沼氣,是指生物質(zhì)在厭氧條件下被甲烷菌等多種微生物分解利用所產(chǎn)生的氣體,主要成分是甲烷和二氧化碳。生物天然氣:指生物燃?xì)饨?jīng)凈化提純后得到的與天然氣成分相似的可燃?xì)怏w。生物質(zhì)合成天然氣:指生物質(zhì)經(jīng)過熱化學(xué)氣化、凈化、調(diào)質(zhì)、甲烷化等工藝制備得到的與天然氣成分相似的可燃?xì)怏w?！菊n堂活動(dòng)】生物質(zhì)能2.液體燃料生物質(zhì)液體燃料:指以生物質(zhì)資源為原料,通過物理、化學(xué)和生物等技術(shù)手段轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的液體燃料,是生物質(zhì)能源利用的主要形式之一,產(chǎn)品包括燃料乙醇/丁醇、生物柴油、生物質(zhì)熱解油和合成燃料等。燃料乙醇:是指純度達(dá)到99.5%以上的無水乙醇。糧食乙醇:以玉米、小麥等糧食作物為原料生產(chǎn)的乙醇。非糧乙醇:以木薯、甘薯、葛根、芭蕉芋、甜高粱等未被劃分為糧食的作物為原料生產(chǎn)的乙醇。纖維素乙醇:以秸稈、玉米芯、能源草、木材等木質(zhì)纖維素原料生產(chǎn)的乙醇?！菊n堂活動(dòng)】生物質(zhì)能3.固體燃料生物質(zhì)成型燃料:由松散的秸稈、樹枝和木屑等農(nóng)林廢棄物擠壓而成,其能源密度相當(dāng)于中質(zhì)煙煤,與生物質(zhì)氣體或液體燃料相比,是能量轉(zhuǎn)化效率最高的利用方式,可用作家庭生活燃料和電廠發(fā)電、窯爐等工業(yè)燃料。【課堂活動(dòng)】生物質(zhì)能4.生物質(zhì)發(fā)電生物質(zhì)發(fā)電:是利用生物質(zhì)燃燒或轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w燃燒發(fā)電的技術(shù),是目前技術(shù)最成熟、發(fā)展規(guī)模最大的上物質(zhì)利用技術(shù)。從技術(shù)途徑來分,生物質(zhì)發(fā)電主要分為生物質(zhì)直燃發(fā)電、生物質(zhì)與煤混燃發(fā)電及生物質(zhì)氣化發(fā)電三種方式。生物質(zhì)直燃發(fā)電:是通過將生物質(zhì)直接燃燒,產(chǎn)生熱量進(jìn)行發(fā)電的技術(shù),具有綠色環(huán)保、電能質(zhì)量好、可靠性高技術(shù)比較成熟、綜合效益較好的特點(diǎn)。生物質(zhì)與煤混燃發(fā)電:是將生物質(zhì)原料應(yīng)用于燃煤電