中国能源与石油工业讲义

1、 1. 1. 能源工业能源工业 能源工业：能源工业：是指是指开发、转换、传输、存储开发、转换、传输、存储能源能源的产业。的产业。 2. 2.能源工业的地位能源工业的地位 属于基础工业属于基础工业。 能源工业的水平能源工业的水平决定决定了了其他工业其他工业的发展水平。的发展水平。 能源属能源属于社会于社会基础结构基础结构，为人类的生产和生活，为人类的生产和生活提供能量资源提供能量资源，是，是国民经济国民经济的重要物质的重要物质基础基础。 3. 3. 能源工业范畴能源工业范畴 主要包括：主要包括：煤炭、石油、电力等工业煤炭、石油、电力等工业。 4. 4. 能源系统能源系统 能源系统：能源系统：是是

2、由由一次能源的一次能源的开发、运输、贮开发、运输、贮存存或按照需要或按照需要加工、转换加工、转换成二次能源，再传输、成二次能源，再传输、分配分配给用户使用的整个给用户使用的整个过程组成过程组成的。的。 包括：能源的包括：能源的开发、供应、转换、储备、调开发、供应、转换、储备、调度、控制、管理、使用度、控制、管理、使用等环节。等环节。 第第1节节 能量与能源能量与能源第第2节节 天然气、煤层气与天然气水合物天然气、煤层气与天然气水合物第第3节节 水水 能能第第4节节 二次能源二次能源第第5节节 煤炭与煤炭工业煤炭与煤炭工业第第6节节 石石 油油第第7节节 石油产品的质量要求石油产品的质量要求第第

3、8节节 石油工业及其发展石油工业及其发展一、一、 能量能量二、二、 能源的分类与评价能源的分类与评价三、三、 能源与人类文明能源与人类文明四、四、 能源资源生产与消费能源资源生产与消费五、五、 能源与环境能源与环境 物质和能量是构成客观世界的基础物质和能量是构成客观世界的基础。 科学史观认为，世界是由物质构成的；科学史观认为，世界是由物质构成的； 运动是物质存在的方式和固有的属性运动是物质存在的方式和固有的属性； 能量则是物质运动的度量能量则是物质运动的度量。 宇宙间一切运动着的物体，都具有能量，人类的一切活宇宙间一切运动着的物体，都具有能量，人类的一切活动都与能量及其使用紧密相关。动都与能量

4、及其使用紧密相关。 所谓所谓能量能量，就是，就是“产生某种效果的能力产生某种效果的能力”。 反过来说，产生某种效果必然伴随能量的反过来说，产生某种效果必然伴随能量的消耗和转换。消耗和转换。 机械能机械能 热热 能能 电电 能能 辐射能辐射能 化学能化学能 核核 能能 与物体与物体机械运动机械运动相关的能量称为相关的能量称为动能动能 与物体与物体空间状态空间状态的能量称为的能量称为势能势能。 物质的微观物质的微观分子运动的动能和势能总和分子运动的动能和势能总和称为热能称为热能。 热能的宏观表现是热能的宏观表现是温度温度的的高低高低，它反映，它反映了了分子运动分子运动的激烈程度。热能的激烈程度。热

5、能Eq可表达可表达式：式： STEdq温度温度系统熵的变化系统熵的变化 电子流动电子流动与与积累积累的一种的一种能量能量。 电池：电池：由由化学能化学能电能电能； 发电机：发电机：由由机械能机械能电能电能； 电能电能电动机电动机机械能，做电功。机械能，做电功。 UIE e电动势电动势电流强度电流强度 辐射能是物体辐射能是物体以电磁波形式发射的能量以电磁波形式发射的能量。 物体的辐射能物体的辐射能Er可由下式计算：可由下式计算： 40r100TcE物体发射率物体发射率黑体辐射系数黑体辐射系数热力学绝对温度热力学绝对温度 化学能是物质的化学能是物质的一种结构能一种结构能，即，即原子核原子核外进行化

6、学变化时放出的能量外进行化学变化时放出的能量。 按化学热力学定义，物质或物系按化学热力学定义，物质或物系在化学在化学反应过程中以热能形式释放的内能反应过程中以热能形式释放的内能称为称为化学能。化学能。 核能是蕴藏在原子核内部的核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能物质结构能。 轻质量的原子核（氘轻质量的原子核（氘dao、氚等）和重质、氚等）和重质量的原子核（铀等）核子之间的结合力量的原子核（铀等）核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小，这两类比中等质量原子核的结合力小，这两类原子核在一定的条件下可以通过原子核在一定的条件下可以通过核聚变核聚变和核裂变转变为和核裂变转变为在自然界更在自然界更稳定

7、的稳定的中等中等质量质量原子核原子核，同时，同时释放出巨大的结合能释放出巨大的结合能。这种结合能就是这种结合能就是核能核能。 状态性状态性能量状态不同，具有能量不同。能量状态不同，具有能量不同。 可加性可加性能量相加能量相加 传递性传递性能量从一地另地能量从一地另地 转换性转换性能量相互转换能量相互转换 做功性做功性能量利用能量利用 贬值性贬值性 能量损失能量损失 能量在空间上的转移，即能量的能量在空间上的转移，即能量的传输传输。 能量在时间上的转移，即能量的能量在时间上的转移，即能量的储存储存。3. 能量的转换能量的转换能源能源一种能一种能另一种能另一种能利用利用转为核能转为核能转为热能转为

8、热能转为化学能和转为化学能和作为燃料作为燃料转为机械能转为机械能铀铀钍钍钚钚氘氘氚氚 （1）能量传递条件）能量传递条件 有能量密度差。有能量密度差。 能量从密度大的物质或地方向密度小的物质或能量从密度大的物质或地方向密度小的物质或地方传递；地方传递； （2 2）能量传递规律能量传递规律 能量传递能量传递的的速率速率传递的传递的动力动力，反比反比于传递的于传递的阻力阻力。 （3 3）能量传递形式能量传递形式 转移：转移：是能量从一地转移到另一地，从一物是能量从一地转移到另一地，从一物转移到另一物；转移到另一物； 转换：转换：是能量由一种形态变为另一形态。是能量由一种形态变为另一形态。 （4 4）

9、能量传递途径能量传递途径 主要有两条：由物质交换和质量迁移而携带的主要有两条：由物质交换和质量迁移而携带的能量称为能量称为携带能携带能； 在体系边界面上的能量交换称为在体系边界面上的能量交换称为交换能交换能。 能量交换方法能量交换方法 传热传热由由温差引起温差引起的能量交换，这是的能量交换，这是能量传递的微观形式；能量传递的微观形式； 做功做功由由非温差引起非温差引起的能量交换，这的能量交换，这是能量传递的宏观形式是能量传递的宏观形式（广义功）（广义功）。 能量交换方式能量交换方式 传热方式：传热方式：是热传导、热对流和热辐射；是热传导、热对流和热辐射； 机械做功方式：机械做功方式：是容积功、

10、转动轴功和是容积功、转动轴功和流动功（推动功）。流动功（推动功）。（5）能量传递结果）能量传递结果 能量使用过程中所起的作用以及能量传能量使用过程中所起的作用以及能量传递的最终去向。递的最终去向。 能量最终去向：或转移到产品，或散失能量最终去向：或转移到产品，或散失于环境。于环境。 （6）能量传递的实质）能量传递的实质 实际上就是能量实际上就是能量利用利用的实质。如果把产的实质。如果把产品的使用也包括在内，能量的最终去向品的使用也包括在内，能量的最终去向只能是唯一的，即最终进入环境。只能是唯一的，即最终进入环境。 所谓所谓能源能源，是指直接或经转换而获取某，是指直接或经转换而获取某种能量的自然

11、资源。种能量的自然资源。 自然能源自然能源：煤、石油、天然气、太阳能、煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能风能、水能、地热能、核能等。等。 加工能源加工能源：煤气、电力、焦炭、蒸汽、：煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。沼气、氢能等。 来自地球：如来自地球：如核能、地热能核能、地热能等；等； 来自天体：如来自天体：如宇宙射线及太阳能宇宙射线及太阳能，以，以及由太阳引起的及由太阳引起的水能、风能、波浪能、水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、光合作用海洋温差能、生物质能、光合作用等；等； 来自地球和其他星体的相互作用，如来自地球和其他星体的相互作用，如潮汐能潮汐能。（潮汐能潮

12、汐能是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。是从海水面昼夜间的涨落中获得的能量。海水随着海水随着地球地球自转也在旋转，产生自转也在旋转，产生离心力离心力。同时海水还要受到月球、太阳及其。同时海水还要受到月球、太阳及其他天体的吸引力，因为月球离地球最近，所以他天体的吸引力，因为月球离地球最近，所以月球的吸引力月球的吸引力较大。较大。这样海水在这两个力的这样海水在这两个力的共同作用共同作用下形成了引潮力。下形成了引潮力。）：如煤炭、石油、天然气、：如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等；薪柴燃料、水能等；：如：如太阳能、地热能、潮汐能、太阳能、地热能、潮汐能、生物质能生物质能等，还有等，还有核能核能。

13、动植物产生沼气动植物产生沼气。：即可供：即可供直接利用直接利用的能源。的能源。如煤、石油、天然气、风能、水能等；如煤、石油、天然气、风能、水能等；：即由一次能源直接或间接：即由一次能源直接或间接转换转换而来的而来的能源能源。 如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等，它们使用方便，是高品质的能源。使用方便，是高品质的能源。：即不会随其本身的转化：即不会随其本身的转化或人类的利用而越来越少的能源。或人类的利用而越来越少的能源。 如如水能、风能、潮汐能、太阳能水能、风能、潮汐能、太阳能等；等；：随人类的利用越来越少。：随人类的利用越来越少。 如石油、煤、天然气、核燃料等。如石

14、油、煤、天然气、核燃料等。（燃料能源燃料能源，本身就能提供能本身就能提供能量。量。）：如石油、煤、天然气、地热、氢）：如石油、煤、天然气、地热、氢等，它们可以直接储存；等，它们可以直接储存；（非燃料能源非燃料能源）：如风能、）：如风能、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、水能、海流、潮汐、波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等，无法直接雷电、电磁能和一般热能等，无法直接储存。储存。：即对环境无污染或污染很：即对环境无污染或污染很小的能源，如小的能源，如太阳能、水能、海洋能太阳能、水能、海洋能等；等；：即对环境污染较大的能：即对环境污染较大的能源，如源，如煤、石油煤、石油等。等。 商品能源商品能

15、源：凡进人能源市场作为商品销售的，：凡进人能源市场作为商品销售的，如煤、石油、天然气和电等均为商品能源。国如煤、石油、天然气和电等均为商品能源。国际上常用际上常用商品能源的保有量（未开采的储量）商品能源的保有量（未开采的储量）来衡量一个国家的能源状况。来衡量一个国家的能源状况。 非商品能源非商品能源：主要指：主要指薪柴和农作物残余薪柴和农作物残余（秸（秸秆等）。秆等）。 目前非商品能源目前非商品能源未未作为作为商品进入能源市场商品进入能源市场，但，但非商品能源的数量相当巨大，世界上的非商品非商品能源的数量相当巨大，世界上的非商品能源约相当于能源约相当于6亿亿t标准煤。非商品能源有相当标准煤。非

16、商品能源有相当大的经济开发价值，非商品能源的开发利用已大的经济开发价值，非商品能源的开发利用已成为重要的研究课题。成为重要的研究课题。 储量储量 能量密度能量密度 储能的可能性与供能的连续性储能的可能性与供能的连续性 能源的地理分布能源的地理分布 开发费用和利用能源的设备费用开发费用和利用能源的设备费用 运输费用与损耗运输费用与损耗 能源的可再生性能源的可再生性 能源的品位能源的品位 对环境的影响对环境的影响 人类利用能源的历史，也就是人类认识和人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。征服自然的历史。 (1)火火的发现和的发现和利用利用； (2)畜力、风力、水力等畜力、风力、水力等

17、自然动力的利用；自然动力的利用； (3)化石化石燃料燃料的开发和热的的开发和热的利用利用； (4)电电的发现及开发的发现及开发利用利用； (5)原子原子核能核能的发现及开发的发现及开发利用利用。人类社会已经历了三个能源时期：人类社会已经历了三个能源时期： 薪柴时期；薪柴时期； 煤炭时期；煤炭时期； 石油时期石油时期。 主要以薪柴主要以薪柴等生物质燃等生物质燃料为主要能源的料为主要能源的 时代，生产和生活水平极低，社会发展时代，生产和生活水平极低，社会发展 缓慢。缓慢。 用燃料烧饭和取暖，以人力、畜力及少用燃料烧饭和取暖，以人力、畜力及少部分风力和水力机械为动部分风力和水力机械为动力。力。 18

18、世纪，以世纪，以煤煤炭取炭取代代薪薪柴柴作为主要能源，作为主要能源，蒸汽机蒸汽机成为主要成为主要动力动力，工业迅速发展，工业迅速发展，劳动生产力增长很快。劳动生产力增长很快。 19世纪，世纪，电力电力成为主要成为主要动力动力，成为生产，成为生产和生活照明的主要来源。但这时的电力和生活照明的主要来源。但这时的电力工业主要是依靠工业主要是依靠煤炭煤炭作为主要作为主要燃料燃料。 20世纪世纪50年代发现大量油气田。年代发现大量油气田。【玉门油田【玉门油田位于甘肃省玉门市境内，位于甘肃省玉门市境内，1939年投入开发，是中国近年投入开发，是中国近代代 发现较早的发现较早的油田油田之一，也是之一，也是中

19、国第一个天然石油基地中国第一个天然石油基地。年月，年月， 新中国宣布第一个石油工业基地建成新中国宣布第一个石油工业基地建成 玉门油田】玉门油田】 近近30年来，世界上许多国家依靠石油和天然气，年来，世界上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的物质文明。创造了人类历史上空前的物质文明。 进入进入21世纪，核能将成为世界能源的主角，清世纪，核能将成为世界能源的主角，清洁能源的时代也将随之到来。洁能源的时代也将随之到来。 能源是发展社会生产和提高人民生活能源是发展社会生产和提高人民生活 水平的重要水平的重要物质基础物质基础，是推动国民经，是推动国民经 济发展的济发展的强大动力强大动力。 能

20、源消耗总量和能源消耗增长速度与能源消耗总量和能源消耗增长速度与国民经济生产总值和国民经济生产总值国民经济生产总值和国民经济生产总值增长率成正比例关系增长率成正比例关系 人们人们的日常生活处处的日常生活处处离不开能源离不开能源，不，不仅衣、食、住、行，而且文化娱乐、医仅衣、食、住、行，而且文化娱乐、医疗卫生等都与能源密切相关。疗卫生等都与能源密切相关。 目前我国一次能源消费量，居世界第目前我国一次能源消费量，居世界第二位二位。 我国人口过多，人均能耗水平仍很低，我国人口过多，人均能耗水平仍很低，全面建设小康社会仍然是我国人民面临全面建设小康社会仍然是我国人民面临的重要任务。的重要任务。 2006

21、2006年全球石油可采储量前十名国家排名表年全球石油可采储量前十名国家排名表06年年排排名名国家国家05年排年排名名探明储量探明储量（10亿吨亿吨）所所占份额占份额（%）储采比储采比（R/P）1沙特阿拉伯136.32266.72伊朗218.911.486.73伊拉克315.59.51004科威特414.08.41005阿联酋513.08.190.26委内瑞拉611.56.677.67俄罗斯710.96.622.38哈萨克斯坦85.53.476.59利比亚95.43.361.710尼日利亚104.9340.313中国132.21.312.120062006年世界主要国家天然气储量排行年世界主要国

22、家天然气储量排行 20062006年全球煤炭探明储量排行榜年全球煤炭探明储量排行榜 当今世界的能源消费当今世界的能源消费仍以仍以石油为主石油为主。【原油消费量【原油消费量：2001年前六个年前六个国家为美国、日本、中国、德国家为美国、日本、中国、德国、俄罗斯、韩国。国、俄罗斯、韩国。2004年中国超日，居世界第二。年中国超日，居世界第二。中国中国2005年年GDP（国内生产总值）增长增长9.9，原油消费量原油消费量反反而减少了而减少了0.5 。】 国内市场天然气需求将高速增长。国内市场天然气需求将高速增长。 目前中国能源消费以煤为主，占目前中国能源消费以煤为主，占72%72%，而天然，而天然气仅占气仅占2.5%2.5%，所占比例远低于世界平均水平，所占比例远低于世界平均水平(25%)(25%)，也低于亚洲平均水平，也低于亚洲平均水平(8.8%)(8.8%)。 目前世界人均消费天然气目前世界人均消费天然气403403立方米年，而立方米年，而中国仅为中国仅为2525立方米年。立方米年。 中国天然气主要用于化工、油气田开采和发中国天然气主要用于化工、油气田开采和发电电等领域，在天然气消费中所占比例为等领域，在天然气消费中所占比例为87%87%以上，以上，其中化肥生产就占了其中化肥生产就占了38.3%38.3