1、第十章 能源與環(huán)境,教學(xué)內(nèi)容： 一、界能源消費(fèi)情況 二、能源的利用 三、電能生產(chǎn)對(duì)環(huán)境的影響 四、探索和開發(fā)新能源 五、我國(guó)能源的前景,教學(xué)目標(biāo)： 熟悉并掌握能源的類型；熟悉世界能源的消費(fèi)和利用情況；了解當(dāng)前人類社會(huì)面臨的能源危機(jī)；掌握能源開發(fā)利用對(duì)環(huán)境的影響。 重點(diǎn)和難點(diǎn)： 重點(diǎn)：世界能源的消費(fèi)和利用情況，當(dāng)前人類社會(huì)面臨的能源危機(jī)，能源開發(fā)利用對(duì)環(huán)境的影響。 難點(diǎn)：能源開發(fā)利用對(duì)環(huán)境的影響。,第十章 能源與環(huán)境,在經(jīng)濟(jì)發(fā)展正常情況下，總的能源消耗量和增長(zhǎng)速度是與國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)總值及其增長(zhǎng)率成正比關(guān)系。,一、世界能源消耗情況,世界能源消耗概述,表 10-1 表10-2,英國(guó)重量單位，相當(dāng)于12

2、.7千克； 英國(guó)容積單位，相當(dāng)于290.95立方分米； 美國(guó)重量單位，相當(dāng)于21.75千克,經(jīng)合組織(OECD)國(guó)家能源消耗增速將趨于放緩;而非OECD國(guó)家、特別是亞洲的非OECD國(guó)家的能源需求仍將保持大幅增長(zhǎng)。,2014年德國(guó)各類型發(fā)電裝機(jī)容量占比,能源消費(fèi)彈性系數(shù)：能源消費(fèi)年平均增長(zhǎng)率與國(guó)民 生產(chǎn)總值年平均增長(zhǎng)率之比。,不同的歷史時(shí)期、不同的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)其能源結(jié)構(gòu)也不同,二、我國(guó)能源的生產(chǎn)和消耗情況,（一）我國(guó)能源生產(chǎn)和消耗特征：,1.歷史：50年代石油進(jìn)口 60年代石油自給 70年代煤炭、石油出口 現(xiàn) 在 ？,2.結(jié)構(gòu)：煤 炭66.03%、石油17.06%、 天然氣2.26%、水電4.65%

3、 （1986）,圖11980-2015年中國(guó)能源消費(fèi)總量走勢(shì)圖,3. 農(nóng)村居民的生活能源以生物物質(zhì)為主 嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境,4.人均能耗低而單位產(chǎn)值能耗高。,（二）能源的類型與利用,1、能源的類型,一次能源,二次能源,可再生能源,非再生能源,1.能源的基本概念與分類,能源：指提供能量的自然資源，是機(jī)械能、熱能、化學(xué)能、原子能、生物能、光能等的總稱 。,一次能源 二次能源,一是自然界中存在的天然能源如煤炭石油、天然氣、水力、風(fēng)力、鈾、植物燃料、太陽(yáng)能、地?zé)帷⒊毕艿?由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)化為的人工能源，如電力、汽油煤油。柴油、重油、焦炭、煤氣、沼氣等稱為二次能源。,二、能源的利用,能源分類,（1

4、）礦物燃料（化石燃料）,. 煤,A 開采過程中對(duì)環(huán)境造成破壞,B 運(yùn)輸使用過程中對(duì)環(huán)境造成破壞,.石油,開采、煉制、貯運(yùn)、使用過程中對(duì) 環(huán)境造成污染，是當(dāng)前海洋污染的 重要污染源,.天然氣,是化石燃料中最佳的能源。,2.1 煤,煤是地球上儲(chǔ)量最多的化石燃料。 煤的類型主要有泥炭、褐煤、煙煤和無煙煤，其煤化程度依次增高。,不同類型煤的性質(zhì),泥炭化(或腐泥化)作用：在地表常溫、常壓下，由堆積在停滯水體中的植物殘?bào)w轉(zhuǎn)變成泥炭或腐泥的過程，這一階段以生物化學(xué)變化為主。,煤化作用：是成煤作用的第二階段，以物理化學(xué)作用為主。煤化作用包括成巖作用和變質(zhì)作用兩個(gè)階段。成巖作用以壓力為主，使泥炭被壓實(shí)、脫水、固

5、結(jié)而轉(zhuǎn)變成褐煤；變質(zhì)作用以溫度為主，壓力為副，使褐煤轉(zhuǎn)變成煙煤、無煙煤。隨著煤化程度的加深，碳含量增加，氧、氫含量減少，顏色由褐色變?yōu)樯詈凇⒒液谥龄摶疑鉂捎扇踝儚?qiáng)等。,主要是碳、氫，還含有少量氧、氮、硫。 S-幾乎所有煤中都含有硫，即使陜西神木的出口優(yōu)質(zhì)煤仍含 0.280.45%的硫，南方某些煤藏中含硫量高達(dá)10%。這就意味著每燃燒1噸這類煤，將會(huì)產(chǎn)生近200kg SO2。 N-煤燃燒時(shí)，所含的氮幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)镹O和NO2。是大氣污染的重要成分之一。 P-我國(guó)西南地區(qū)的煤以含磷為特點(diǎn)，有的煤礦層中夾有磷礦層，因此所采的煤含有較多雜質(zhì)磷，燃燒中會(huì)產(chǎn)生磷的氧化物，是西南地區(qū)酸雨危害嚴(yán)重的原因之

6、一。 灰分-煤中的灰分主要是一些不能燃燒的礦物性雜質(zhì)，含有鈣、鎂、鐵、鉛、硅和微量或痕量砷、鋇、鈹、鉛、汞、鋅等礦物雜質(zhì)，也含有放射性元素。,2.2 石油,石 油 的 組 成 和 分 類,原油及其加工所得的液體產(chǎn)品總稱為石油。石油是碳?xì)浠衔锏幕旌衔?，其碳和氫分別占8487和1214，主要成分為烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴。除純烴類成分之外，原油中還有氮、氧、硫等有機(jī)雜環(huán)化合物。石油中還含有微量的V、Ni、Fe、Al、Ca、Na、Mg、Co、Cu等金屬元素 。,據(jù)統(tǒng)計(jì)，每年通過各種渠道泄入海洋的石油和石油產(chǎn)品，約占全世界石油總產(chǎn)量的0.5%，傾注到海洋的石油量達(dá)200萬(wàn)噸1000萬(wàn)噸，由于航運(yùn)而排入海

7、洋的石油污染物達(dá)160萬(wàn)噸200萬(wàn)噸，其中1/3左右是油輪在海上發(fā)生事故導(dǎo)致石油泄漏造成的。我國(guó)海上各種溢油事故每年約發(fā)生500起，沿海地區(qū)海水含油量已超過國(guó)家規(guī)定的海水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)2倍8倍，海洋石油污染十分嚴(yán)重。,石油對(duì)海洋的污染,2.3 天然氣,天然氣的主要成分是甲烷，但也含有烷烴，如乙烷、丙烷、丁烷等。還含N2、H2、SO2和H2S等。,清潔 方便 高放熱,化石燃料中天然氣是一種最佳能源 是僅次于氫能的最干凈的能源,（2）非礦物燃料能源,非礦物燃料能源：水力、潮汐能、核裂變、核聚變、 地?zé)崮?、太?yáng)能、生物能。,. 水力,水力發(fā)電是常規(guī)能源中的一種清潔的可再生能源。具有運(yùn)行成本低，機(jī)電設(shè)備較簡(jiǎn)

8、單、操作調(diào)節(jié)靈活等優(yōu)點(diǎn),水力發(fā)電給自然環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)帶來的影響,A. 改變自然景觀,B. 對(duì)庫(kù)區(qū)動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)的影響,C. 切斷魚類回游路線,D. 影響庫(kù)區(qū)地質(zhì)結(jié)構(gòu),. 核能,建立核電站的主要原因：,1.核電站的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益明顯,2. 核電站安全可靠？,3. 核電站對(duì)環(huán)境影響小,4. 核燃料是替代化石燃料的主要載能體,三、電能生產(chǎn)對(duì)生境的影響,（一）電能生產(chǎn)與熱污染,化石燃料,燃燒,熱能,90%,水蒸氣,渦輪機(jī),40%,發(fā)電機(jī),99%,火力發(fā)電站只將消耗的熱能的40% 轉(zhuǎn)換成 電能，其余60%以熱的形式損失掉。,（二） 發(fā)電站對(duì)環(huán)境的影響,燃燒煤排放出煙塵、SO2、NO2,燃燒油排放出 SO2

9、、NO2,燃燒天然氣排放出 NO2,核燃料慢性輻射、放射性廢物,四、 探索和開發(fā)新能源,太陽(yáng)能,直接轉(zhuǎn)化為熱能,轉(zhuǎn)化為電能,轉(zhuǎn)換成化學(xué)能,生物能源沼氣,核聚變能,地?zé)崮茉?其它能源：1. 氫能； 2. 潮汐能； 3. 風(fēng)能。,中國(guó)能源發(fā)展堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展和安全發(fā)展。落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀,堅(jiān)持以人為本,轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念,創(chuàng)新發(fā)展模式,提高發(fā)展質(zhì)量。堅(jiān)持走科技含量高、資源消耗低、環(huán)境污染少、經(jīng)濟(jì)效益好、安全有保障的能源發(fā)展道路,最大程度地實(shí)現(xiàn)能源的全面、協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展.,五、我國(guó)能源前景,（6）資源開發(fā)難度較大，經(jīng)濟(jì)成本消費(fèi)過大,（7）能源需求繼續(xù)增加，可持續(xù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn),（5）資源賦存分布不均，地

10、域性分布明顯,（4）能源生產(chǎn)迅速增長(zhǎng)，生態(tài)環(huán)境壓力明顯,（3）能源消費(fèi)以煤為主，能源結(jié)構(gòu)需要優(yōu)化,（2）能源建設(shè)不斷加強(qiáng)，能源效率仍然較低,（1）能源資源品種豐富，人均占有量較少,目前我國(guó)能源發(fā)展主要存在以下幾個(gè)問題：,為解決上述能源問題，必須改變現(xiàn)有能源格局，大力發(fā)展新能源,一是大力發(fā)展風(fēng)能。中國(guó)風(fēng)能儲(chǔ)量很大、分布面廣，開發(fā)利用潛力巨大。,二是大力發(fā)展太陽(yáng)能。太陽(yáng)能的利用主要是指太陽(yáng)能光伏發(fā)電和太陽(yáng)能電池。,三是大力發(fā)展水能。目前，中國(guó)不但是世界水電裝機(jī)第一大國(guó)，也是世界上在建規(guī)模最大、發(fā)展速度最快的國(guó)家，已逐步成為世界水電創(chuàng)新的中心。,四是積極發(fā)展核能。發(fā)展核電是中國(guó)調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)之一，未來5 10年，我國(guó)新建核電機(jī)組將以每年5 8臺(tái)的速度遞增，成為世界核電發(fā)展的火車頭。,五是大力發(fā)展生物質(zhì)能。中國(guó)擁有豐富的生物質(zhì)能資源，理論上生物質(zhì)能資源達(dá)50億噸左右。,6.解決能源與環(huán)境問題的途徑,提高能源利用率 形成合理的能源結(jié)構(gòu) 改革城鄉(xiāng)能源政策,我國(guó)每噸標(biāo)準(zhǔn)煤的產(chǎn)出效率僅相當(dāng)于日本的10.3、歐盟的16.8。,37,38,第十章能源與環(huán)境作業(yè)習(xí)題,1、試分析當(dāng)前世界能源的消耗與供應(yīng)情況及其特點(diǎn)。2、你認(rèn)為核能與水電的發(fā)展前景如何？3、試系統(tǒng)分