能源与环境论文

1、能源与环境论文一、能源能源作为新世纪发展的动力，是制约经济发展的重要因素，这关系着一个国家 的经济安全和国家安全。在过去近100年中，由于煤、石油、天然气等传统能源占 据着主要地位。而由于20世纪中叶以前，人类对能源影响环境的严重性没有给予 足够的重视，导致了温室气体的急剧增加，极端气候增加，酸雨区增多等，严重影 响了人类的生存环境和日常生活质量。据统计我国的能源蕴藏量位居世界前列，但同时也是世界第二大能源生产国与 消费国。中国一次能源资源总储量估计为4万亿吨标准煤。但是人均能源资源占有 量和消费量远低于世界平均水平。1990年，中国人均探明煤炭储量147吨，为世 界平均数的41.4%;人均探

2、明石油储量2.9吨，为世界平均数的11%;人均探明天然 气为世界平均数的4%;探明可开发水能资源按人口平均也低于世界人均数。从人均 能源消费看，1994年世界平均为1433千克油当量，发达国家为5066千克油当 量，中国大约为670千克油当量。1997年中国人均拥有电力装机容量0.21千瓦、 人均用电量900kWh，仅相当于世界平均水平的1/3。中国能源开发利用呈现出以下 主要特点：一是能源以煤炭为主，可再生资源开发利用程度很低。中国探明的煤炭资源占 煤炭、石油、天然气、水能和核能等一次能源总量的90%以上，煤炭在中国能源生 产与消费中占支配地位。20世纪60年代以前中国煤炭的生产与消费占能源

3、总量的 90%以上，70年代占80%以上，80年代以来煤炭在能源生产与消费中的比例占75% 左右，其他种类的能源增长速度较快，但仍处于附属地位。1995年，世界能源生 产总量达到123万亿吨标准煤，固体、液体、气体、水电和核电的比重分别为28.3%、38.4%、23.5%和9.8%。在世界能源由煤炭为主向油气为主的结构转变过程 中，中国仍是世界上极少数几个能源以煤为主的国家之一。二是能源消费总量不断增长，能源利用效率较低。随着经济规模的不断扩大， 中国的能源消费呈持续上升趋势。19571989年中国能源消费总量从9644万吨标 准煤(SCE)增加到96934万吨，增加了 9倍。19891999

4、年，中国能源消费，从 96394万吨标准煤增加到122000万吨，增长26%。受资金、技术、能源价格等因素 的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。能源综合利用效率为32%，能源系统总效率为9.3%，只有发达国家的50%左右。1994年单位GNP能耗(吨标 准煤/千美元)比较，中国分别是瑞士、意大利、日本、法国、德国、英国、美国、 加拿大的14.4倍、11.3倍、10.6倍、8.8倍、8.3倍、7.2倍、4.6倍、4.2倍。三是能源消费以国内供应为主，环境污染状况加剧，优质能源供应不足。中国 经济发展主要建立在国产能源生产与供应基础之上，能源技术装备也主要依靠国内 供应。90年代中期以前，中

5、国能源供应的自给率达98%以上。随着能源消费量的持 续上升，以煤炭为主的能源结构造成城市大气污染，过度消耗生物质能引起生态破 坏，生态环境压力越来越大。世界银行认为，中国空气和水污染所造成的经济损 失，大体占国内生产总值的3%8%。中国有的学者甚至认为中国环境破坏经济损失 占到国民生产总值的10%。以上这几点对我国能源环境问题提出了严峻的要求，要实现可持续发展就要提 高能源利用率，减低环境的破坏，加大新能源的开发利用力度。二、环境地球上不同种类的能源对环境会产生各种影响。随着全球经济发展对能源需求 的不断增加以及石油价格攀升，煤炭成为缓解全球能源紧张的重要资源，煤炭的消 费量占全球能源消费总量

6、的26%。煤炭开采时要空出相当多的废碎石及砰石，砰石 中的硫化物缓慢氧化发热，如散热不良或未隔绝空气就会自燃，目前有9%的砰石 堆正在自燃，释放出二氧化碳、二氧化硫及其它有害物质。煤矿可能伴生硫、砷、 铭、镉、铅、汞等元素与苯并芘之类的有机物，燃烧中进入气灰或渣，有的部分分 解。每吨煤会产生13KG的烟尘，同时氡也随气体排出。煤炭燃烧后灰渣中杂质的浓度将增高许多倍，经过煅烧与粉碎有害物质将变为 更容易进入水或空气的形态，从而增加环境的负担，以至火电站释放出的放射性物 质比核电站多。因此煤炭使用的关键问题是将加剧环境的污染，导致全球气候变暖 以及煤炭中产生的废气将造成呼吸系统疾病增加、汞中毒等不

7、良后果。对于煤炭污 染的缓解办法是，通常二氧化碳需通过提高利用效率与节能减少污染，其它有害物 质在燃烧前可采用洁净煤技术首先去掉无用有害杂质杂物等，燃烧中可采用沸腾床 加石灰以固定硫，选用适当炉温以减少氮氧化物。我国政府目前对于解决环境问题非常迫切，而环境问题已经导致中国经济正在 失去持续性增长的潜能。国际环境保护专家指出中国需要提高能源利用率，强化最低能耗标准，改善环保执法和管理。自1980年起，提高能效始终是中国 的国策，在1980年到2000年期间，中国的能耗增加的速度一直是经济增长速度的 一半;但1990年代末期，能源需求增加的速度是经济增长速度的一倍半，每生产一 美元的GDP中国所消

8、耗的能源超过世界平均水平的三倍。由于煤炭是一直以来都是我国的主要能源，推动着经济的发展。但是由于机械 化程度较低，煤炭的综合利用率较低，同时，有关部门的统计，煤炭使用过程产生 的污染是中国最大的大气环境污染问题。全国烟尘排放量的70,、二氧化硫排放量 的90,、氮氧化物的67,、二氧化碳的70,都来自于燃煤。在大气污染物排放中，SO排放与电力行业发展密切相关。燃煤电厂是煤炭2的主要用户，电力耗煤占煤炭总产量的60,，同时也是SO排放大户。除了能2源消费过程中的污染物排放外，能源在开采、炼制及供应过程中，也会产生大 量有害气体，严重影响着大气环境质量。2000年，能源生产相关行业烟尘排放量 占全

9、国烟尘总排放量的29.8,，对大气环境造成严重的污染。中国煤矿每年产生的各种废污水约占全国总废污水量的25,。2000年，全国煤矿的废污水排放量达到27.5亿吨，其中，矿井水23亿吨，工业废水3.5亿吨，洗 煤废水5000万吨，其他废水4500万吨。二氧化碳排放与能源结构、消费量和能源效率等密切相关。中国是世界上仅次 于美国的CO排放量大国，1990年至2000年中国CO排放量由6.66亿吨碳22增至8.81亿吨碳，由占全球排放量的11.6,增至13.7,。图1是世界CO排放2 量的统计数据。能源（尤其是煤炭）的使用过程排放出大量的污染物，导致大气污染和酸雨污 染，造成了中国城市空气质量的严重

10、恶化。2001年世界银行发展报告列举的世界 污染最严重的20个城市中，中国占了 16个。中国1990年代的酸雨属硫酸型。燃 煤等人为活动所排放二氧化硫是造成酸雨的主要原因。1990年代中期酸雨区面积 比1980年代扩大了 100多万平方公里，年均降水PH值低于5.6的区域面积已占全 国面积的30，左右。大气污染严重的地区，呼吸道疾病总死亡率和发病率都高于轻 污染区。慢性支气管炎症状随大气污染程度的增高而加重。在中国11个最大城市 中，空气中的烟尘和细颗粒物每年使5万人夭折，40万人感染上慢性支气管炎。 世界银行根据目前发展趋势预计，2020年中国燃煤污染导致的疾病需付出经济代价达3900亿美元

11、，占国内生产总值的13,。这应该引起中 国政府的高度重视。20世纪70年代以来，全球各国普遍发生气候异常的现象，包括1980年夏季亚 洲大陆洪水泛滥，印度北方大水淹没2/3的土地，非洲西部的长期干旱使若干地区 饥荒遍野。分析造成这些异常气候的原因，人类活动的影响是不可忽视的因素。从 全球历年气温的变化、化石燃料的消耗量及大气中CO的浓度三者之2间的关系 看，大气中CO的含量已成为人类环境恶化的隐忧。2全球工业进步带动经济繁荣，生活质量改善，人口加速增长，同时为了保持经 济的高速发展，人类仍在过度开发地球的天然资源，大规模砍伐森林以取得耕地， 大量开采煤、石油和天然气等化石燃料以取得能源，而上述

12、这些人类活动将会使大 气中的二氧化碳含量增加，促使大气的温室效应加强，导致全球温度上升。地球的大气是由氮、氧及一些微量气体组成，太阳辐射进入地球时，大气层几 乎可以让它穿透过去，地球也放出长波辐射，但地球的长波辐射却会遭到大气层中 某些微量气体的选择吸收;这些微量气体选择吸收地球的辐射能后会再反射回到地 球，因而使大气保存部分辐射能，于是造成地球的温度比其辐射平衡时的温度高。 大气中因为有这些微量气体选择吸收地球的长波辐射，并能够保存部分辐射能，因 而可以使地球温度升高，这种作用称为大气的温室效应，而会吸收地球长波辐射的 气体则称为温室效应气体。大气中最重要的温室效应气体有水汽、一氧化碳、臭氧

13、、甲烷、氮氧化物及氟 氡碳化物等。大气中若温室效应气体含量增加，则大气的温室效应即会增强，当然 大气保存的能量也随着增加，因而会造成温度上升。地球增温将会对人类造成恶劣 影响，根据预测，两极气温的增高会导致格陵兰与南极冰帽融化，造成全球海平面 上升0.2到1.4公尺，海水上升又会淹没沿海低洼地区，陆地将变成茫茫大海，许 多城市将被淹没，破坏农地、港湾及交通设施，而居住在海岸线60公里以内的占 世界人口 1/3的居民将蒙受其害;另外中纬度地区将面临干旱的威胁，许多农业地 区将变成沙漠。图2是世界温室气体的变化情况。石油开采尤其是注水采油通常会影响地面升降，所注水可能在地下受到污染， 有时甚至有少

14、量放射性物质聚集在采油管道的某些部位;同时采炼中烧掉废气将产 生浓烟，对环境将产生一定程度的影响;而储运中的燃爆与泄漏可引起严重污染。天然气除燃烧产物外，在使用与传输中甲烷也会发生损失与泄漏，其 中还有一些氡随之进入室内。生物质燃料原属再生能源，金属元素很少，但在较差 的炉灶中燃烧易生一氧化碳、烟及有机化合物。如果烟囱排烟能力差或处于严寒地 带室内换气不良，室内有害物质可达很高浓度。各种能源中电力控制方便并易于传 输，用燃料或核能经热机发电热效率有限，但通常会有相当发电量的一至两倍的热 能需要就地耗散，可用冷却塔或传给水体，冬季可以利用余热，但夏季将会成为热 污染。水体的温升应严格限制以防发生

15、有害生态影响。输电效率高，但也要防止使人 受到过强的电磁场，电晕放电产生离子也会有不良效应;而配送用的电力电容器含 多氯联苯，包裹蒸汽管道用的石棉，退役不用时如不妥善处置也会造成严重污染。 水力能源发电效率高，产生的少量热能影响很少。太阳能资源丰富，既可免费使 用，又无需运输，对环境无任何污染，属于环保能源。太阳能热水器等作为节约生 活燃料的辅助手段非常有效，集热热机发电除需排出余热与占地面积较大外，并未 发生重要的环境问题，太阳能电池在制造过程中会产生一些有害物质，但在使用时 并无污染。在地热利用中，温泉水中会溶有石中的有害物质，特别是高温温泉流出 后随温度与成分的变化将集聚在水流或系统的某

16、些部位，氡是其中一种。地热发电 目前效率不高，并且会带出地下有害物质。在地热能源的开发和技术转让方面未来 的发展空间与潜力巨大，但由于利用地热能源进行发电的成本较高，因此亟需进行 更多的技术研究以解决这一问题。随着对地热资源的不断开发与研究，地热能源必 将成为继水力、风力和太阳能之后又一种重要的新能源。三、新能源开发利用可再生环保能源对建立可持续发展的能源体系，改变能源生产和消费 方式，促进全球经济发展和保护环境具有深远意义。随着全球经济的高速发展，对 于优质燃料的需求日益增加，但是传统能源的利用方式已经难以满足现代经济发展 的需求，因此开发更多可再生能源对于加快能源现代化进程，满足对优质能源

17、的迫 切需求，实施能源可持续发展战略都具有重要意义，并且是人类目前亟需努力的目 标。目前主要的一些人类能利用的新能源一一太阳能、风能、地热能、海洋能、潮 汐能和生物质能等。中国作为能源的生产消费大国，政府非常重视新能源的发展。2005年颁布中国新能源法，2007年发布中国新能源中长期发展规划，2008年实施中国应对气候变化的政策与行动，2009年即将出 台中国新能源产业振兴规划。目前，中国政府已经明确了新能源的战略定 位:2010年前后，新能源争取占到能源消费的10%左右，战略定位是补充能源;2020 年前后，新能源占到能源消费的15%左右，战略定位是替代能源;2030年前后，新 能源占到能源

18、消费的25%左右，战略定位是主流能源;2050年前后，新能源占到能 源消费的40%左右，战略定位是主导能源。1、太阳能太阳能利用指太阳能的直接转化和利用。利用半导体器件的光伏效应原理，把 太阳辐射能转换成热能称太阳能光伏技术。由于太阳能本身的分散性、随机性和间 歇性等特点，也由于太阳能光伏电池的理论、材料和器件研究的难度，使其在近 50年的发展中与原子能发电拉开了距离。目前光伏发电的瓶颈在于电池转换效率 和成本。资料显示，国际上高效聚光光伏电池效率可达32,，高效平板电池效率也 达到25-28,。我国实验室光伏电池的效率已达21,，商业化光伏组件效率达14- 15,，而一般商业电池效率仅为10

19、-13,，落后国际发达国家10-15年。目前世界上 最大的光伏工厂年产36MW，成本约为0.2美元,kWh。现在正在设计制造年产500MW 的大工厂，届时光伏发电的成本当达到0.06美元,kWh，即可以与火电相竞争。把太阳辐射能转换成热能的属于太阳能利用技术，再利用热能进行发电的称为 太阳能热发电，也属于太阳能技术领域。我国陆地面积每年接收的太阳辐射总2量在3.3X1038.4X106 kJ/ (m?a)之间，相当于2.4X104亿吨标准煤，属 太阳能资源丰富的国家之一。西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏和内蒙古高原属太阳 能资源丰富地区，东部、南部及东北等其它地区为资源较富和中等区。世界现有的 太

20、阳能热发电系统大致有三类:槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。中国的太 阳能热利用技术研究开发始于20世纪70年代末，重点是简单的、价廉的、适用 于农村的低温热利用的适用技术，如太阳能温室、太阳灶、被动太阳房、太阳热水 器和太阳干燥器等，水平较低。2、风能太阳辐射的能量在地球表面约有2%转化为风能，其中可利用的风能资源储量估 计约96亿kW。中国风能丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原或戈壁及东部、东南沿海岛屿，其中中国东部的浅海海域面积辽阔，风能资源 更丰富，风速较稳定，靠近我国东部主要用电负荷区域，具有建设海上风电场的巨 大潜力。风力发电机组（简称风电机）是将风能转化为电能的机械。理

21、论上最好的 风轮转换效率约为60%，现代风电机风轮效率可达40%。由于风速随时在变化，风 电机常年在野外运行，承受十分复杂恶劣的交变载荷。风电机输出达到额定功率 前，功率与风速的立方成正比，所以风力发电的效益与当地的风速关系极大。在目 前电力紧张的情况下，国家通过政策扶持，大力发展风力发电。中国政府风电特许 项目的推出以及国家发改委制定的风电发展中长期规划的出台，风力发电在中国迅 猛发展的势头已日趋明朗。3、地热能地热能指储存于地球内部的热量，一方面来源于地球深处的高温融溶体，另一 方面源于放射性元素如U、TU、40K的衰变。按其属性地热能可分为4种类型:水热 型地热能、地压地热能、干热岩地热能和岩浆热能，其中只有水热型地热资源已达 到商业开发利用阶段。我国高温地热资源主要分布在滇、藏、川西一带（喜马拉雅 地热带或滇藏地热带）及台湾。4、生物质能生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。从广义上讲， 生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物 质能是太阳能的一种，它的生成过程如下：CO2+H2O+太阳能（CH2O）+O2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。生物质能通常包括以下几类:木材及森林工