能源与环境主题知识讲座

第一章绪论

1.5能源与环境

能源和环境问题是当今世界所面临两大课题。当前，以煤炭、石油作为主要燃料国家，已面临严重环境污染，加上化石燃料有限储量降低双重危机日益加深，开发和利用清洁性可再生能源，改进能源结构，降低温室气体排放，保护人类赖以生存环境，已经成为世界能源可连续发展战略主要组成部分。

能源与环境主题知识讲座第1页一、能源

能源是能够为人类提供某种形式能量物质或物质运动。按其形式和起源，分为三类，分别为太阳能及其转化物，如地球上各种植物、煤、石油、天然气等；地球本身所储存能量，如温泉、岩浆等；月亮，太阳等天体对地球引力产生能量，如潮汐能。按其利用方式不一样可分为一次能源和二次能源，一次能源为自然中现成存在，没有经过人为加工或转换经过家栋或转换为二次能源，如煤气，电力等。按对环境污染情况不一样又可分为清洁能源和不清洁能源，太阳能风能等为清洁能源，煤石油等为不清洁能源。

能源与环境主题知识讲座第2页二、能源利用与环境污染

人类利用能源发展过程第一阶段也程草木时期，人类在较低水平上可连续使用阶段。能源消耗较少，虽有局部破坏，但总体上不组成对环境威胁。第二阶段在十八世纪工业革命以后，是对廉价能源毫不节制消耗阶段，蒸汽机创造，使煤消耗量快速增加。十九世纪末，内燃机创造和使用，石油和天然气广泛利用使人类大规模开采煤炭和石油，这种掠夺性开发利用给生态环境造成了无可挽回影响。

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第三阶段是珍惜使用即将枯竭能源资源阶段，1973年和1979年，两次石油危机对世界经济产生巨大影响。人类意识到矿物燃料总有枯竭一天，西方工业化国家开始节约能源提升能效，寻求替换能源。第四阶段，是指即使能源资源不会枯竭，环境容量也要求人类，对自己能源消费加以限制阶段。人们开始注意到，能源给环境带来压力和危机，意识到能源与环境协调发展主要性。能源与环境主题知识讲座第4页能源开发环境问题能源开发利用过程可分为三个阶段，开采开发，能量转换，消费利用。

1、煤露天开采会造成地表破坏，岩石裸露，引发水土流失，河流淤塞，大多数露天煤矿区成为不毛之地。煤地下开采还会破坏地下水系。2、石油开采及运输对海洋生态环境破坏巨大，石油开采，海运，使得全世界每年进入海洋原油及石油产品总量巨大。而且来自于陆地油田机动车辆船只机器所产生石油产品，伴随雨水冲刷进入河流。造成污染。

3、核工业中，核燃料生产及辐射后燃料处理对环境造成很大影响。

4.水电站建立，对两岸环境、河岸、泥土等影响巨大。能源与环境主题知识讲座第5页能量转换应用过程中对环境影响

当前大规模应用能源，都需要能量形式转换，能量转换过程造成环境污染最为严重。如化学燃料燃烧，不经排放SO2，NOx，CO和烟尘，而且排放大量二氧化碳和废热，会造成酸雨，光化学烟雾大气温室效应等。核电站运转可能会有放射性污染。能源与环境主题知识讲座第6页三、建立可连续能源系统

能源发展战略要从长久方面关注，重视能源与经济社会，环境协调发展，以确保长久可连续能源发展，建立可连续能源系统。构建可连续能源系统能够从提升能源利用率，实施能源多元化战略，大力开发利用可再生能源和替换能源和以科学态度采取先进能源技术和节能环境保护技术三方面入手。能源与环境主题知识讲座第7页五、清洁能源

太阳能生物质能核能地热能风能海洋能氢能可燃冰洁净煤能源与环境主题知识讲座第8页太阳能

在化石燃料日趋降低情况下，太阳能已成为人类使用能源主要组成部分，并不停得到发展。太阳能主要利用方式主要有三种方式。

1.太阳能直接转换成热能，称为光热转换，如太阳能热水器、太阳灶，太阳能冷热管等。

2.太阳能直接转换成化学能，称为光电转换，如太阳光伏发电，太阳能充电器，太阳能灶具等。

3.太阳能直接转换成化学能，称为光化学转换，如太阳能制氢技术，燃料电池等能源与环境主题知识讲座第9页风能风能(windenergy)是因空气流做功而提供给人类一个可利用能量，属于可再生能源（包含水能，生物能等）。空气流含有动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们能够用风车把风动能转化为旋转动作去推进发电机，以产生电力，到年为止，全世界以风力产生电力约有94.1百万千瓦，供给电力已超出全世界用量1%单仍存在开发难度大缺点。中国，在20已经实现超越美国风电产能，成为世界规模最大风能生产国。中国还计划新增39兆瓦海上风电开发规模。能源与环境主题知识讲座第10页生物质能

生物质能（biomassenergy），就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中能量形式，即以生物质为载体能量。它直接或间接地起源于绿色植物光合作用，可转化为常规固态、液态和气态燃料，取之不尽、用之不竭，是一个可再生能源，同时也是唯一一个可再生碳源。地球上生物质能资源较为丰富，而且是一个无害能源。地球每年经光合作用产生物质有1730亿吨，其中蕴含能量相当于全世界能源消耗总量10-20倍，利用率不到3%。能源与环境主题知识讲座第11页海洋能

海洋能是一个蕴藏在海洋中可再生能源，包含潮汐能、波浪引发机械能和热能。海洋能指蕴藏于海水中各种可再生能源，包含潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都含有可再生性和不污染环境等优点，是一项亟待开发利用含有战略意义新能源。据科学家推算，地球上波浪蕴藏电能高达90万亿度。照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用发电装置。未来世界，每一个海洋里都会有属于我们中国波能发电厂。波能将会为我国电业作出很大贡献。能源与环境主题知识讲座第12页地热能

地热能〔GeothermalEnergy〕是由地壳抽取天然热能，这种能量来自地球内部熔岩，并以热力形式存在，是引致火山暴发及地震能量。地热能是一个新洁净能源，在当今人们环境保护意识日渐增强和能源日趋紧缺情况下，对地热资源合理开发利用已愈来愈受到人们青睐。其中距地表米内储备地热能为2500亿吨标准煤。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，所含地热量为973万亿千焦耳。在地热利用规模上，我国近些年来一直位居世界首位，并以每年近10%速度稳步增加。能源与环境主题知识讲座第13页核能

核能（或称原子能）是经过核反应从原子核释放能量。世界上有比较丰富核资源，核燃料有铀、钍氘、锂、硼等等，世界上铀储量约为417万吨。地球上可供开发核燃料资源，可提供能量是矿石燃料十多万倍。核能应用作为缓解世界能源危机一个经济有效办法有许多优点，其一核燃料含有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学能大几百万倍；1000克铀释放能量相当于2700吨标准煤释放能量；一座100万千瓦大型烧煤电站，每年需原煤300～400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于天天8列火车，还要运走4000万吨灰渣。能源与环境主题知识讲座第14页氢能

氢能是经过氢气和氧气反应所产生能量。氢能是氢化学能，氢在地球上主要以化合态形式出现，是宇宙中分布最广泛物质，它组成了宇宙质量75%，二次能源。氢能【hydrogenenergy】经过氢气和氧气反应所产生能量。氢能是氢化学能，氢在地球上主要以化合态形式出现，是宇宙中分布最广泛物质，它组成了宇宙质量75%。因为氢气必须从水、化石燃料等含氢物质中制得，所以是二次能源。工业上生产氢方式很多，常见有水电解制氢、煤炭气化制氢、重油及天然气水蒸气催化转化制氢等。全球对氢能研发仍处于试验阶段。能源与环境主题知识讲座第15页天然气水化合物——可燃冰

天然气水合物（NaturalGasHydrate，简称GasHydrate）是分布于深海沉积物或陆域永久冻土中，由天然气与水在高压低温条件下形成类冰状结晶物质。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，而且储量丰富，全球储量足够人类使用10，因而被各国视为未来石油天然气替换能源。能源与环境主题知识讲座第16页洁净煤与煤基替换能源

洁净煤技术(CleanCoalTechnology，简称CCT)含义是：意在降低污染和提升效率煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术总称。它包含前处理，煤利用过程中污染物控制和尾气处理三个阶段。中国洁净煤技术计划框架包括四个领域（煤炭加工、煤炭高效洁净燃烧、煤炭转化、污染排放控制与废弃物处理），包含十四项技术，即：煤炭洗选、型煤、水煤浆；循环流化床发电技术、增压流化床发电技术、整体煤气化联合循环发电技术；煤炭气化、煤炭液化、燃料电池；烟气净化、电厂粉煤灰综合利用、煤层甲烷开发利用、煤矸石和煤泥水综合利用、工业锅炉和窑炉。能源与环境主题知识讲座第17页五、节能与节约型社会

我国是一个人口众多，资源相对不足，生态先天脆弱发展中国家。伴随经济快速增加和人口不停增加，努力缓解资源不足矛盾，不停改进生态环境，实现可连续发展，已经成为十分紧迫任务。建设节能与节约型社会需要做到以下五点：节能、节水、节材、节地、加强资源综合利用。

能源与环境主题知识讲座第18页六、结语当前，我国节能技术发展方向是：（一）推广热电联产、集中供热，提升热电机组利用率，发展热能梯级利用技术，热、电、冷联产技术和热、电、煤气三联供技术，提升热能综合利用率；（二）逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统经济运行，发展电机调速节电和电力电子节电技术，开发、生产、推广质优、价廉节能器材，提升电能利用效率；（三）发展和推广适合国内煤种流化床燃烧、无烟燃烧和气化、液化等洁净煤技术，提升煤炭利用效率；（四）发展和推广其它在节能工作中证实技术成熟、效益显著通用节能技术。第四十条各行业应该制订行业节能技术政策，发展、推广节能新技术、新工艺、新设备和新材料，限制或者淘汰能耗高破旧技术、工艺、设备和材料。第四十一条国务院管理节能工作部门应该会同国务院相关部门要求通用和分行业详细节能技术指标、要求和办法，并依据经济和节能技术发展情况适时修订，提升能源利用效率，降低能源消耗，使我国能源利用情况逐步赶上国际先进水平。比如，利用化工方法去除煤中杂质，使得煤燃烧愈加清洁。大力发展核能，减低火力发电比重能源与环境主题知识讲座第19页当前清洁能源