能源基础知识

1、第一章 能源基础知识 第一节 什么是能源： 关于能源的定义，约有20种。例如：说：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；大英百科全书说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；日本大百科全书说：“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来作功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的能源百科全书说：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”可见，能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉。确切而简单地说，能源是自然界中能为人类提供某种形式能量

2、的物质资源。 节约能源法中：能源是指煤炭、石油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源”。第一章 能源基础知识能源与自然资源的区别： 能源和自然资源的概念外延是交叉关系，即有一些自然资源不属于能源，如，铁矿石、铝土等；而有一些自然资源本身也属于能源，如煤、石油、天然气等。另外有一些能源就不属于自然资源，如，核电、水电、火电等。 自然资源必须直接来源于自然界，而且具有自然属性；而能源则不同，它既可以直接来源于自然界，也可以间接来源于自然界，既具有自然属性又具有经济属性。 第一章 能源基础知识能源分类能源分类 能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更

3、多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。首先根据产生的方式以及是否可以再利用能源可分为一次能源和二次能源、可再生能源和不可再生能源。其次根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源。根据能源使用的类型又可分为常规能源和新型能源。也可以分为商品能源和非商品能源。 第一章 能源基础知识 一次能源：从自然界取得的未经任何改变或转换的能源，包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源，其中包括水、石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在

4、一次能源的范围内。第一章 能源基础知识二次能源：一次能源经过加工或转换得到的能源，包括电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等。一次能源转换成二次能源会有转换损失，但二次能源有更高的终端利用效率，也更清洁和便于使用。第一章 能源基础知识可再生能源：指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。第一章 能源基础知识不可再生能源：泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的地质年代而形成

5、的(故也称为“化石燃料”)，一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因而属于“不可再生能源”。 第一章 能源基础知识绿色能源也称清洁能源，它可分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。广义的绿色能源则包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤（将煤通过化学反应转变成煤气或“煤”油，通过高新技术严密控制的燃烧转变成电力）和核能等。污染型能源指在使用过程中对环境造成污染，如：煤炭、石油等。第一章 能源基础知识常规能源：在现有经济和技术条件下,已经

6、大规模生产和广泛使用的能源，包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等资源。新型能源：在新技术上系统开发利用的能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等能源。新能源大部分是天然和可再生的,是未来世界持久能源系统的基础. 第一章 能源基础知识商品能源：作为商品流通环节大量消耗的能源.目前主要有煤炭、石油、天然气、水电和核电5种。 非商品能源： 就地利用的薪柴、秸秆等农业废弃物及粪便等能源.通常是可再生的。非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重。我国农村居民生活用能源有50以上是非商品能源。 第一章 能源基础知识

7、结语： 随着全球各国经济发展对能源需求的日益增加，现在许多发达国家都更加重视对可再生能源、环保能源以及新型能源的开发与研究；同时我们也相信随着人类科学技术的不断进步，专家们会不断开发研究出更多新能源来替代现有能源，以满足全球经济发展与人类生存对能源的高度需求，而且我们能够预计地球上还有很多尚未被人类发现的新能源正等待我们去探寻与研究。第一章 能源基础知识 题外话：柴静的雾霾纪录片 穹顶之下，通过走访、调查，探究雾霾形成的根源，探究别国治理经验并提出行动方案。第一章 能源基础知识第二节几种常见的能源1原煤：原煤是指煤矿生产出来的未经洗选、筛选加工而只经人工拣砰的产品。包括天然焦及劣质煤，不包括低

8、热值煤等。按其炭化程度可划分为泥煤、褐煤、烟煤、元烟煤。原煤主要作动力用，也有一部分作工业原料和民用原料。原煤根据品质，其热值变化较大。在没有详细化验报告的情况下，一般的认为热值在5000kcal/kg，折标系数0.7143。煤的几大指标：水分、灰分、挥发分、固定碳、发热量、硫分。 第一章 能源基础知识第二节几种常见的能源2焦炉煤气：焦炉煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤，在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品。主要作燃料和化工原料。第一章 能源基础知识 3天然气：是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物。有无色、无味、无毒，天然气主要成分烷烃

9、，其中甲烷占绝大多数，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氢、二氧化碳、氮和水气和少量一氧化碳及微量的稀有气体，如氦和氩等。天然气在送到最终用户之前，为助于泄漏检测，还要用硫醇、四氢噻吩等来给天然气添加气味。天然气蕴藏在地下多孔隙岩层中，包括油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气等，也有少量出于煤层。它是优质燃料和化工原料。在动力工业、民用燃料、工业燃料、冶金、化工各方面有广泛应用。天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。 第一章 能源基础知识 4原油：从油井中开采出来未加工的

10、石油为原油，它是一种由各种烃类组成的黑褐色或暗绿色黏稠液态或半固态的可燃物质。一种成分十分复杂的混合物；就其化学元素而言，主要是碳元素和氢元素组成的多种碳氢化合物，统称“烃类”。原油中碳元素占83%一87%，氢元素占11%一14%，其它部分则是硫、氮、氧及金属等杂质。虽然原油的基本元素类似，但从地下开采的天然原油，在不同产区和不同地层，反映出的原油品种则纷繁众多，其物理性质有很大的差别。原油产品可分为石油燃料、石油溶剂与化工原料、润滑剂、石蜡、石油沥青、石油焦等6类。 其中，各种燃料产量最大，接近总产量的90%；各种润滑剂品种最多，产量约占5%。 原油产品在社会经济发展中具有非常广泛的作用与功

11、能 。第一章 能源基础知识 5.汽油、煤油：汽油是指从原油分馏和裂化过程取得的挥发性高、燃点低、无色或淡黄色的轻质油。汽油按用途可分航空汽油、车用汽油、工业汽油等。 煤油是一种精制的燃料，挥发度在车用汽油和轻柴油之间，不含重碳氢化合物。按用途可分灯用煤油、拖拉机用煤油、航空用煤油和重质煤油。煤油除了作为燃料外，还可作为机器洗涤剂以及医药工业和油漆工业的溶剂。第一章 能源基础知识 6柴油：柴油是指炼油厂炼制石油时，从蒸馏塔底部流出来的液体，属于轻质油，其挥发性比煤油低，燃点比煤油高。根据凝点和用途的不同，分为轻柴油、中柴油和重柴油。轻柴油主要作柴油机车、拖拉机和各种高速柴油机的燃料。中柴油和重柴

12、油主要作船舶、发电等各种柴油机的燃料。 7燃料油：燃料油也称重油，是炼油厂炼油时，提取汽油、煤油、柴油之后，从蒸馏塔底部流出来的渣油，加入一部分轻油配制而成。主要用于锅炉燃料。第一章 能源基础知识 8液化石油气：液化石油气亦称液化气或压缩汽油，是炼油精制过程中产生并回收的气体在常温下经过加压而成的液态产品。主要用途是石油化工原料，脱硫后可直接做燃料。 9热力：热力是指可提供热源的热水和过热或饱和蒸汽。包括使用单位的外购蒸汽和热水。第一章 能源基础知识10电力：电力是指发电机组进行能量转换产出的电能量，包括火力发电、水利发电、核能发电和其它动能发电。 发电输电配电电能质量第一章 能源基础知识第三

13、节新型能源介绍 1、 生物质能:生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14，在不发达地区占60以上。全世界约25亿人的生活能源的90以上是生物质能。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10一30。第一章 能源基础知识第三节新型能源介绍

14、 2. 海洋能，是一种蕴藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪引起的机械能和热能。海洋能同时也涉及一个更广的范畴，包括海面上空的风能、海水表面的太阳能和海里的生物质能。中国拥有18,000公里的海岸线和总面积达6,700平方公里的6,960座岛屿。这些岛屿大多远离陆地，因而缺少能源供应。因此要实现我国海岸和海岛经济的可持续发展，必须大力发展我国的海洋能资源。第一章 能源基础知识第三节新型能源介绍 3. 潮汐能潮汐能指在涨潮和落潮过程中产生的势能。潮汐能的强度和潮头数量和落差有关。通常潮头落差大于3m的潮汐就具有产能利用价值。潮汐能主要用于发电。第一章 能源基础知识第三节新型能源介绍 4. 海

15、洋热能海洋热能指由于海洋表层水体和深层水体温度差引起的热能。除了发电，海洋热能还可以用于海水脱盐、空调、和深海矿藏开发。我国的海洋热能资源主要分布在南中国海海域和台湾省东部。5. 地热能，是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面。第一章 能源基础知识第三节新型能源介绍 6. 风能风能：地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成

16、风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。 现代利用涡轮叶片将气流的机械能转为电能而成为发电机。在中古与古代则利用风车将收集到的机械能用来磨碎谷物和抽水。 第一章 能源基础知识第三节新型能源介绍 7. 可燃冰天然气水合物（，简称Gas Hydrate）是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。因其外观像冰一样而且遇火即可燃烧，所以又被称作“可燃冰”或者“固体瓦斯”和“气冰”。天然气水合物甲烷含量占80%99.9%，燃烧污染比煤、石油、天然气都小得多，而且储量丰

17、富，全球储量足够人类使用1000年，因而被各国视为未来石油天然气的替代能源。 第一章 能源基础知识第三节新型能源介绍 8. 氢能氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢能是氢的化学能，氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等，但这些反应消耗的能量都大于其产生的能量。应用：1、直接作原料2、燃料电池 第一章 能源基础知识第三节新型能源介绍 9. 核能核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量。核裂变：打开原子核核聚变 ：原子融合在一起第一章

18、能源基础知识第三节新型能源介绍 10. 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。第一章 能源基

19、础知识太阳能的利用光伏光热 塔式 槽式 碟式第一章 能源基础知识第一章 能源基础知识第四节其它相关概念 一. 能源转换改变能源物理形态的能源生产，一般是指一次能源转变成二次能源。例如，植物通过光合作用将太阳的辐射能变成化学能。矿物燃料中的化学能可以：燃烧产生热能，再驱动汽轮机产生机械能，最后产生电能；变成可燃气体，在内燃机中产生燃烧气体，燃烧气体中的热能产生发动机旋转部件的机械能；在燃料电池中直接转换成电能；或者转变成另一种形态的化学能，如煤炭气化和液化，油制气。自然界的能源，人类一般很难直接利用。人类利用能源的过程，就是对能量进行转换和传递的过程。其方式一般有六种：第一章 能源基础知识.从燃料到热。作为能源使用的化石燃料一般都要经过燃烧而转化为热能，热能可以直接利用，也可以通过热机转化为机械能，在通过发电机进一步转化为电能。例如，煤经过燃烧就将化学能转变成热能。.从热能到机械能。就是把热能通过热机转化为机械能，机械能可以直接利用如带动蒸汽机车，带动发电机等。第一章 能源基础知识.从机械能到机械能。就是把一种形式的机械能转化成另一种形式的机械