第三讲 能源和环境ppt课件

1、第三讲第三讲 能源与环境能源与环境 l我国的能源问题我国的能源问题l能源与大气环境质量的关系能源与大气环境质量的关系l能源的发展趋势能源的发展趋势能源问题l矿石能源化石燃料是不可再生的资源l能源是国家经济安全的一部分l矿石能源造成严重的环境问题能源资源现状及特点：煤l2000m深度内的煤炭总资源量为5.57万亿吨； 截止2019年底，探明可采储量为1145亿吨，为世界总量的11%，居于世界第3位；l分布广泛，但不均衡l除上海市外，其它省区都有煤炭资源。 煤炭探明储量中，华北占43.2%，西北占23.6%。l开采条件较差l适于露天开采的储量仅占总储量的7%，其中70%是褐煤；l倾角大于12度的煤

2、层的产量比例为44%；l有46%的矿井属高瓦斯矿； 能源资源现状及特点：油和气能源资源现状及特点：油和气l石油石油l总资源量为总资源量为940940亿吨；亿吨；19901990年末的探明可采储量年末的探明可采储量为为32.6432.64亿吨，占世界石油探明可采储量的亿吨，占世界石油探明可采储量的2.4%2.4%，居于世界第居于世界第1010位；位； l天然气天然气l总资源量为总资源量为3838万亿立方米；探明可采储量为万亿立方米；探明可采储量为1127011270亿立方米，占世界的亿立方米，占世界的0.9% 0.9% ，居于世界第，居于世界第1818位；位；l油气资源的地域分布不平衡，探明程度

3、差异很大。油气资源的地域分布不平衡，探明程度差异很大。l石油资源主要集中在东北、西北和渤海湾地区。陆石油资源主要集中在东北、西北和渤海湾地区。陆上天然气资源主要集中于中部地区的四川盆地、陕上天然气资源主要集中于中部地区的四川盆地、陕甘宁盆地和西部地区的塔里木盆地，海上的天然气甘宁盆地和西部地区的塔里木盆地，海上的天然气主要以南海和东海海域为主。主要以南海和东海海域为主。 l制约我国石油、天然气开发的主要因素：开采效率、制约我国石油、天然气开发的主要因素：开采效率、效益和资源探明的程度较低。效益和资源探明的程度较低。 能源资源现状及特点：水能l理论蕴藏量为6.76亿kW，年发电量为5.92万亿k

4、W.h。其中，可开发的装机容量为3.78亿kW，年发电量为1.92万亿kW.h，占全世界可开发水能资源总量的16.7%，居于世界第1位。 l分布极不均匀l远离东部负荷区，输送距离长；地质构造复杂，开发难度大，所以开发程度低，1990年的开发利用程度只有6.6% ；l而美国61.2% 、加拿大49.4%和法国96.7%；巴西17.9%、印度12.8%。 核能和再生能源资源l核能：1-2 Mt 铀，可供2000万kW核电站 ；l生物质能农作物秸秆 、薪柴 、粪便及有机物废水 ）：每年消耗350 M tce；l风能：250 GWl太阳能：年平均辐射强度590 kJ/（cm2年）；l地热能：年平均3.

5、56 billion tce;中国能源特点中国能源特点l中国的常规能源资源占世界总量的中国的常规能源资源占世界总量的1/101/10以上以上 ，是，是世界上拥有丰富能源资源的国家之一世界上拥有丰富能源资源的国家之一 ；l人均占有量少：只有人均占有量少：只有135135吨标煤，世界平均值是吨标煤，世界平均值是264264吨标煤，中国只相当于世界平均数的吨标煤，中国只相当于世界平均数的51%51%；l结构不理想：属于以煤为主的能源资源结构；世界结构不理想：属于以煤为主的能源资源结构；世界油气比重占能源资源总量的油气比重占能源资源总量的25.3%25.3%，而中国只占，而中国只占4%4%。l分布不平

6、衡：煤炭、石油资源集中在北方；水力资分布不平衡：煤炭、石油资源集中在北方；水力资源偏于西南；而经济相对较发达的东南沿海地区能源偏于西南；而经济相对较发达的东南沿海地区能源资源很少。这两个不利条件一方面带来了严重的源资源很少。这两个不利条件一方面带来了严重的环境污染，另一方面则加大了交通运输的压力。环境污染，另一方面则加大了交通运输的压力。 中国能源的生产和消费46.95637.35855.461039.221315487.54309.9171.8598.6148.711388165.496.44292.91454.25602.75766.82981.0302004006008001000120

7、014001600195219571962197019751980198519901996ProductionUseMtce能源的生产和消费特点能源的生产和消费特点l中国是世界上能源生产和消费大国之一，从中国是世界上能源生产和消费大国之一，从19931993年开始，中年开始，中国能源消费量就超过俄罗斯而排在世界第二位。国能源消费量就超过俄罗斯而排在世界第二位。l中国能源的生产和消费速度增长很快，中国能源的生产和消费速度增长很快，1986201919862019年间，能年间，能源产量从源产量从8.818.81亿吨标煤增长到亿吨标煤增长到13.1613.16亿吨标煤，能源消费量从亿吨标煤，能源消费

8、量从8.088.08亿吨标煤增长到亿吨标煤增长到13.8813.88亿吨标煤，占同期世界能源消费量亿吨标煤，占同期世界能源消费量的比重从的比重从8.0%8.0%增长到增长到10.4%10.4%。 l1980201919802019年，人均能源消费从年，人均能源消费从0.610.61吨标煤提高到吨标煤提高到1.131.13吨标煤，吨标煤，年平均递增年平均递增3.9%3.9%，1616年间增长了近一倍。年间增长了近一倍。l但是，中国目前的人均能源消费水平仍很低，约为世界平均但是，中国目前的人均能源消费水平仍很低，约为世界平均水平的水平的1/21/2，不足北美人均水平的，不足北美人均水平的1/81/

9、8。l到到20192019年，尚有约年，尚有约70007000万农村人口没有用上电。万农村人口没有用上电。 Source: Global Development Report 2019. World Bank, June 20191994能源效率低：单位产值能源消耗高能源效率低：单位产值能源消耗高tce/US$1000, the price of 19901994单位产品能源消耗高单位产品能源消耗高1.82.12.31.61.31.81.60.00.51.01.52.02.5CementGlassNH3SteelPowerPaperEquipmentAdvanced CountryChina中

10、国能源消费结构：以煤为主中国能源消费结构：以煤为主Oil17.50%Natural gas1.60%Hydropower5.90%Coal75.00%世界能源消费结构世界能源消费结构2019）中国能源消费结构中国能源消费结构2019）Residence12.75%Non-materialproducts3.95%Commerce1.63%Industry72.38%Agriculture4.11%Transportatio4.14%Construction1.04%25.40%38.70%35.90%38.20%26.80%36.70%0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%

11、100%USAWorldIndustryTransportrationDomestic use中国各部门能源消耗中国各部门能源消耗2019）美国和世界美国和世界2019）72.43%中长期一次能源预测中长期一次能源预测0%10%20%30%40%50%60%70%80%90%19902000201020202050CoalOilPrimary powerNatural gas中国的能源够吗？l在未来在未来6060年内，中国的煤炭生产量将能年内，中国的煤炭生产量将能满足国内需求，且有一定的出口能力；满足国内需求，且有一定的出口能力；l随着时间的推移，国内油气产量不足的随着时间的推移，国内油气产量

12、不足的状况将越来越严重，为了满足国内需求，状况将越来越严重，为了满足国内需求，必须大量进口石油。必须大量进口石油。 能源消费与环境污染l大量的环境污染都是由能源消费，特别是煤炭大量的环境污染都是由能源消费，特别是煤炭燃烧导致的，以煤为主的能源结构急待调整燃烧导致的，以煤为主的能源结构急待调整 ；l19901990年，中国人为二氧化碳排放量为年，中国人为二氧化碳排放量为2230Mt2230Mt，其中，其中，97.6%97.6%来自于能源燃烧；来自于能源燃烧；l人为二氧化硫排放量为人为二氧化硫排放量为15Mt15Mt，其中，其中，90%90%以上以上来自于能源燃烧；来自于能源燃烧；lTSPTSP排

13、放量中的排放量中的70%70%也来自于能源燃烧。也来自于能源燃烧。SO2SO2排放比较排放比较2020232322221501502302303603605555125125120120050100150200250300350400Los Angels(1990)Jakarta(1993)BangkokJinanTaiyuanChongqingShanghaiShenyangBeijingSource: IEA 2019世界世界CO2CO2排放比较排放比较Source: IEA 2019人均人均CO2CO2排放比较排放比较Source: IEA 2019可持续发展能源战略可持续发展能源战略l

14、节能优先节能优先l优化能源结构优化能源结构l清洁利用煤炭清洁利用煤炭l发展再生能源发展再生能源中国和其他国家能耗比较标准油中国和其他国家能耗比较标准油/1000美元，美元，2019年值）年值）国家国家能耗能耗中中国国日日本本法法国国美美国国德德国国瑞瑞士士意意大大利利英英国国加加拿拿大大19941.578 0.095 0.154 0.301 0.142 0.083 0.145 0.206 0.40720191.146 0.096 0.155 0.272 0.135 0.083 0.149 0.195 0.378摘自能源与可持续发展摘自能源与可持续发展CCICEDCCICEDCCICED外方专家

15、认为外方专家认为: :l中国人均能源消费低中国人均能源消费低,2019,2019年为年为32.525GJ,32.525GJ,世界平均值是世界平均值是66.752GJ,OECD66.752GJ,OECD国家是国家是207.424GJ207.424GJl中国的能源效率曾经非常低中国的能源效率曾经非常低,80,80年代以来取得了很大进步年代以来取得了很大进步1980-20191980-2019年间年间GDPGDP的能耗大约以每年的能耗大约以每年5.4%5.4%的速度下降的速度下降, ,前景很好前景很好l提高能源效率尚需努力提高能源效率尚需努力, ,但有很大机会变成世界上能源效但有很大机会变成世界上能

16、源效率的领先者率的领先者20002000年中国的一次能源消费年中国的一次能源消费一次能源一次能源能源消费量（能源消费量（10101515J J） 所占百分比（）所占百分比（）煤煤251282512856.956.9原油原油8852885220.020.0天然气天然气9389382 .12 .1大型水电大型水电258725875.95.9传统能源小计传统能源小计375043750484.984.9生物质生物质5617561712.712.7新型可再生能源新型可再生能源 107210722.42.4可再生能源小计可再生能源小计6689668915.115.1总计总计4419344193100.01

17、00.0来源：国家统计局，来源：国家统计局，2019煤的清洁利用煤的清洁利用-合成气合成气l煤蕴藏量非常丰富煤蕴藏量非常丰富l不依赖进口不依赖进口l继续使用继续使用, ,摆脱空气污染和降低二氧化碳摆脱空气污染和降低二氧化碳l关键技术关键技术-以煤为原料以煤为原料, ,通过吹氧气化通过吹氧气化, ,生产合成气生产合成气l合成气合成气-多产品生产战略多产品生产战略l发电发电, ,供热，多种清洁燃料供热，多种清洁燃料( (二甲醚、二甲醚、F-TF-T液体、氢气液体、氢气等），二氧化碳副产品等等），二氧化碳副产品等l长远目标：煤能源系统向电力和氢气的联合生产转变长远目标：煤能源系统向电力和氢气的联合生

18、产转变合成气制造合成气制造l煤气化过程煤气化过程-吹氧气化吹氧气化-氧气将煤部分氧化而非完全氧气将煤部分氧化而非完全燃烧燃烧-合成气主要由合成气主要由CO和氢气组成的混合物和氢气组成的混合物l例：例：Destic气化炉，压力气化炉，压力25Bar,出口温度出口温度104Cl CH0.8253O0.0582S0.0166+0.257H2O+0.411O2 l 0.630H2+0.840CO+0.149CO2+0.0112CH4+0.0166H2Sl主要产物为氢气和一氧化碳主要产物为氢气和一氧化碳l气化所需的氧气量为完全燃烧的气化所需的氧气量为完全燃烧的1/3l 合成气控制对环境的损害合成气控制对

19、环境的损害l从合成气中除去污染物比从烟道气中去除容易得多从合成气中除去污染物比从烟道气中去除容易得多l飞灰以熔化炉渣的形式加以回收飞灰以熔化炉渣的形式加以回收l湿洗刷器去除残留颗粒物、氯化物、氨气和氰化氢湿洗刷器去除残留颗粒物、氯化物、氨气和氰化氢HCN）l从合成气中除从合成气中除S更容易，成本低，需脱更容易，成本低，需脱S的气体体积小的气体体积小l洗涤合成气的水可以去除多种有机和无机成分，水可回洗涤合成气的水可以去除多种有机和无机成分，水可回收利用收利用l煤灰在气化炉底部以熔化炉渣形式回收，可用作合成集煤灰在气化炉底部以熔化炉渣形式回收，可用作合成集料用于道路建设、混凝土或水泥料用于道路建设

20、、混凝土或水泥合成气用途合成气用途l集中发电集中发电l大型工厂和分散式热电联产大型工厂和分散式热电联产l城镇用气直接利用城镇用气直接利用-炊事、取暖炊事、取暖煤生产清洁合成液体燃料和氢气煤生产清洁合成液体燃料和氢气l合成液体燃料合成液体燃料-运输和炊事需要运输和炊事需要l甲醇甲醇MeOH)MeOH)、二甲基醚、二甲基醚DMEDME）、合成气生产中间）、合成气生产中间蒸馏物蒸馏物SMDSMD）l甲醇甲醇 高辛烷值燃料，取代汽油用于汽车及燃料电池高辛烷值燃料，取代汽油用于汽车及燃料电池汽车，制造汽车，制造MTBEMTBE汽油中的氧化添加剂。问题：氮氧化汽油中的氧化添加剂。问题：氮氧化物排放没有减低

21、。物排放没有减低。l二甲醚适用于炊事、交通运输和发电等。二甲醚适用于炊事、交通运输和发电等。 不含硫的超不含硫的超清洁燃料清洁燃料 可在中压储存罐中储存与可在中压储存罐中储存与LPGLPG相似，产生的相似，产生的COCO和碳氢化合物污染更少，使用更安全。可用于卡车和碳氢化合物污染更少，使用更安全。可用于卡车发动机，集中式热电联产减少温室气体排放和污染排放发动机，集中式热电联产减少温室气体排放和污染排放 l氢气氢气生物质能生物质能l是当代中国重要的能源资源，尤其在农村地区是当代中国重要的能源资源，尤其在农村地区l取暖和发电，低成本实现农村现代化取暖和发电，低成本实现农村现代化l资源：资源：l农业

22、和林业残余物农业和林业残余物l家蓄粪便家蓄粪便l市政固体废弃物市政固体废弃物l生物质能技术生物质能技术l厌氧发酵厌氧发酵 640万个家庭沼气系统万个家庭沼气系统,600多个工业沼气系多个工业沼气系统统l农作物气化农作物气化 可燃组分包括一氧化碳可燃组分包括一氧化碳 和烃类和烃类, 300套发套发生炉气体系统生炉气体系统l甘蔗渣热电联产甘蔗渣热电联产l玉米制乙醇玉米制乙醇中国农村地区能源消费表中国农村地区能源消费表年份年份19801980198719872019201920002000农村人口农村人口（百万）（百万）795.65795.65816.26816.26864.39864.39807.

23、39807.39能源消费量能源消费量（x10 x101515J J）96109610151701517018660186602571025710商业化能源商业化能源290029006970697012230122302019020190生物质能生物质能67106710820082006430643056205620来源来源:MOA/DOE,2019 阳光经济生态的现代战略2019年慕尼黑出版 译者黄凤祝2000年12月第一版生化经济生化经济l我们经历着高速度和连续不断的科技发展飞跃我们经历着高速度和连续不断的科技发展飞跃信息、生物和基因技术的快速传播信息、生物和基因技术的快速传播-不不断增强的现代化构建于生化能源的框架上，生断增强的现代化构建于生化能源的框架上，生活在世界生化经济中活在世界生化经济中l生化经济生化经济-能量供给主要从生化能源中获得能量供给主要从生化能源中获得l生化能源基础使经济得以步入繁荣，但同时也生化能