能源工业-工业系统实践

成绩组成（满分100分）1.出勤情况及课堂表现。30%（有事事先请假，无故不请假一次扣除5分、两次10分、无故不请假三次本课程成绩记为0）2.随堂测试2次：独立思考，认真回答。10%3.课程总结：针对讲课内容，谈学习体会和思考。20%4.合作学习报告：小组有定期研讨活动、报告资料翔实，行文规范，在规定的时间内答辩清晰。40%

(优秀报告加1-4分、优秀组长加1分)1《工业系统实践》

成绩评定办法工业系统实践

第一章能源工业汤彬基础工业训练中心3教师情况汤彬，博士，副教授，福建省周宁县人。2004年6月于机械系材料科学与工程专业博士毕业，

2006年5月于工程力学系力学博士后工作站出站，留在基础工业训练中心任教。主要研究方向为轻合金精确成形技术。联系方式：手机话：62773802

邮箱：btang@课程定位关注实体产业体验大器思维

学会应用“系统科学”的思维:整体优化律、结构质变律、层次转化律、差异协同律、自组（织）涌现律历史虽是记事之书，我们之所探求，则为理而非事。理是概括众事的，事则只是一事。天下事既没有两件真正相同的，执应付此事的方法，以应付彼事，自然要失败。根据于包含众事之理，以应付事实，就不至于此了。所以我们求学，不能不顾事实，又不该死记事实。要应付一件事情，必须明白它的性质。明白之后，应付之术，就不求而自得了。

吕思勉--中国通史

(吕思勉与陈寅恪、钱穆、陈垣先生并称中国史学四大家）

注重历史观(“马克思主义基本原理”)7

整体优化律是系统哲学最基础的规律。它概括发展了唯辩法的否之否，这一规律揭示了系统由差异引起的发展与变化，是优化——劣化——再优化，以至循环，螺旋式的进化与演化运动。把握这一规律，就可以从系统整体层次上理解事物自身运动、自我发展的全过程。人类一切活动的目的，是通过各种优化结构以达到整体的优化。人们破坏一个旧事物，无非是为了加速旧事物的解体，加快新事物的整体优化。自然界、人类社会、经济、生产、科学技术以及文化思想领域，都无一例外。整体优化律是系统哲学最基础的规律思考-整体优化律首先是系统和要素的关系。系统是由相互联系和相互作用的诸要素构成的统一整体。系统的基本特征是整体性、有序性和内部结构的优化趋向。掌握系统优化的方法，要着眼于事物的整体性，要注意遵循系统内部结构的有序性；要注重系统内部结构的优化趋向。其次是旧事物的消亡和新事物的产生。发展的实质是事物的前进和上升，是新事物的产生和旧事物的灭亡，是新事物取代旧事物的过程。8做事情不要只见树木不见森林，不要片面着眼于某一方面的加强而忽略了整体的优化；当今我国环境问题突出就是当时发展时片面注重经济效益这一部分而忽视了经济、社会、环境的整体优化所致。

启示不要执着于旧事物的永存，需知旧事物的破坏加速了新事物的整体优化。运筹学的思想：就是做优化，而人生、社会都是一个多目标优化，不能为此失彼，最高境界的优化就是平衡。10学习提纲能源工业煤炭产业石油产业电力产业煤炭产业基础知识煤炭稳定供应条件石油产业基础知识石油深度加工条件电力发展史提高火电效率途径水电开发之整体规划核电的利与弊风能/太阳能利与蔽了解到产业发展要遵循其固有的生产及自然规律。感觉出项目开发离不开对具体情况把握，要处理好自然、资源和社会关系。体会到要深入思考经济问题，需要深厚自然科学功底和工程基础。要将技术—经济—社会进行系统整合。目标：了解我国能源工业现状，并初步培养用整体观看待产业发展方向。概述能源利用几大阶段能源概念建立过程111.1概述(视频0)重点：尝试梳理自己的概念认知12(背景知识)人类利用能源的几大阶段1火的发现和利用人类第一次支配自然力，从而使人类和动物界彻底分开。13(背景知识)人类利用能源的几大阶段1火的发现和利用2畜力、风力、水力等自然动力的利用柴草时期---1860年，薪柴占73.8%14(背景知识)人类利用能源的几大阶段1火的发现和利用2畜力、风力、水力等自然动力的利用3化石燃料的开发和热的利用煤炭时期---1920年，煤炭占62％

15(背景知识)人类利用能源的几大阶段1火的发现和利用2畜力、风力、水力等自然动力的利用3化石燃料的开发和热的利用4电的发现及利用---电器工业石油时期---1979年，油气占72%(1965年占首位）16(背景知识)人类利用能源的几大阶段1火的发现和利用2畜力、风力、水力等自然动力的利用3化石燃料的开发和热的利用4电的发现及利用---电器工业5原子核能的发现及利用---多元能源结构历史角度看中国能源发展从春秋后期开始，人们就会用木炭做冶铁燃料；西汉开始，用煤做燃料；魏晋南北朝时，我国开始利用石油、天然气；宋元时期，煤广泛应用于冶铁炼钢；明代时期，冶炼金属已采用焦炭作燃料；19世纪后期，清政府认识到煤的重要性，试办机器采煤业；近现代，中国能源业的综合飞速发展。1718概念是如何形成的？(知识的梳理)什么是能源(定义)？定义一：能源是一种呈多种形式的，且可以相互转换的能量的源泉，是自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。概念──人经过反复的观察、思考、实践、总结，对事物的共性形成的确定的认识。认识不可能一次完成，所以概念是

发展的。（文学作品中，“一千个读者心中就有一千个哈姆雷特。”）19概念建立的过程（“能源”）1．基础边界要清楚——能源是一切生产活动的原动力。逻辑上要通——发展工业，需要能源，规模越大，需求越多。内涵要完整——

量：总量平衡，品种搭配;

质：能源的品质，决定生产的面貌;

时：源源不断，且与发展的阶段和速度适应;

空：资源分布与需求的分布。202014年世界主要工业国一次能源消费构成比较摘自：BP公司《世界能源统计年鉴2015》近5年中国发电量比重21数据来源于中国电力企业联合会、国家统计局年报201522概念建立的过程（“能源”）1．基础边界要清楚——能源是一切生产活动的原动力。逻辑上要通——发展工业，需要能源，规模越大，需求越多。内涵要完整——

量：总量平衡，品种搭配;质：能源的品质，决定生产的面貌;

(据中国国家能源局新能源和可再生能源司司长王骏介绍，中国将力争在2050年将可再生能源占能源总比重从目前的9％提高到40％左右，占据主导能源地位。)

时：源源不断，且与发展的阶段和速度适应;

空：资源分布与需求的分布。23世界主要经济体石油消费量比较（单位：亿吨）摘自：BP公司《世界能源统计年鉴1965-2015》24概念建立的过程（“能源”）1．基础边界要清楚——能源是一切生产活动的原动力。逻辑上要通——发展工业，需要能源，规模越大，需求越多。内涵要完整——

量：总量平衡，品种搭配;

质：能源的品质，决定生产的面貌;

时：源源不断，且与发展的阶段和速度适应;

空：资源分布与需求的分布。25除了北美、中南美、欧洲及欧亚大陆之外，世界石油主要生产区都远离世界石油主要消费区，这在客观上决定了石油作为一种特殊的产品必须经过跨区远距离流动才能完成市场循环。南水北调、西气东输摘自：BP公司《世界能源统计年鉴2015》26概念建立的过程（“能源”）1．基础边界要清楚——能源是一切生产活动的原动力。逻辑上要通——发展工业，需要能源，规模越大，需求越多。内涵要完整——

量：总量平衡，品种搭配;

质：能源的品质，决定生产的面貌;

时：源源不断，且与发展的阶段和速度适应;

空：资源分布与需求的分布。2．研究其共性（经济工作者要考虑的）经济运筹：两个来源自己有的──开发建设:比例、速度、布局、投入自己无的──进口:供应渠道，品种，外汇平衡，危机防范。273．注意其个性（中国的经济工作者需要考虑的）国情:国大人多,发展初级阶段,坚持政治上的独立

像能源这种战略结构，应立足于自己。65年来，中国形成了煤炭为主体、电力为中心、石油天然气和可再生能源全面发展的能源供应格局，能源总自给率始终保持在90%左右。2014年，中国一次能源消费总量为2972.1(百万吨油当量)。与1952年相比，2014年中国的能源消费总量中，煤炭比重从95％下降到66％，石油由3.37％提高到17.5％，天然气由0.2％提高到5.6％，水电、核电和风电由1.61％提高到10.8％。摘自：国家统计局年报和BP公司《世界能源统计年鉴2015》概念建立的过程（“能源”）283．注意其个性（中国的经济工作者需要考虑的）国情:国大人多,发展初级阶段,坚持政治上的独立 像能源这种战略结构，应立足于自己。概念建立的过程（“能源”）292011年中国进口原油约2.54亿吨，2012年原油进口量2.71亿吨，对外依存度约为56.4%；2013年原油进口量2.82亿吨，对外依存度约为57.39%；2014年原油进口量3.08亿吨，对外依存度约为59.5%。中国工程院院士童晓光预测：2015年我国石油对外依存度达到60%，2020年达到65%。数据来源于《中国统计年鉴》、国家统计局年报和海关总署303．注意其个性（中国的经济工作者需要考虑的）国情:国大人多,发展初级阶段,坚持政治上的独立 像能源这种战略结构，应立足于自己。

有没有人供得起？人家愿意不愿意供？(链接)概念建立的过程（“能源”）2014年中国十大原油进口国31地区国别单位/万吨比例中东48.09%沙特阿拉伯4966.5916.11%阿曼2974.369.65%伊朗2746.258.91%伊拉克2857.829.27%科威特1061.883.44%阿联酋1165.213.78%非洲安哥拉4064.9013.18%欧洲俄罗斯3310.6910.74%南美洲委内瑞拉1378.624.47%亚洲哈萨克斯坦568.641.84%2006年11月《中非合作论坛北京峰会宣言》，中国免除与中国建交的所有非洲国家2005年到期的100亿美元的债务。《伊拉克之声报》2010年4月1日讯，中国减免伊方伊拉克68亿美元债务。2014年，位居前10的中国原油进口国依次为：沙特阿拉伯、安哥拉、俄罗斯、阿曼、伊朗、伊拉克、科威特、委内瑞拉、巴西、刚果（布）。*数据来源于中国海关总署323．注意其个性（中国的经济工作者需要考虑的）国情:国大人多,发展初级阶段,坚持政治上的独立 像能源这种战略结构，应立足于自己。

有没有人供得起？人家愿意不愿意供？4．注意与整体及其它个体的关系（1）与自然的互动上游——资源，资源的有限性：包括环境容量、生态(每年我国的GDP增长，有大约4%到6%被环境代价抵消)中游——横向：几大支柱能源工业纵向：采掘，加工，转换，储运下游——使用，第五大能源——节约概念建立的过程（“能源”）332014年底我国煤炭探明储量1145亿吨，占全球探明储量的12.8%，储产比30。

2014年底我国石油探明储量25亿吨，占全球探明储量的1.1%，储产比11.9。2014年底我国天然气探明储量3.5万亿立方米，占全球探明储量的1.8%，储产比25.7。

中国的资源储量并不乐观摘自：BP公司《世界能源统计年鉴2015》343．注意其个性（中国的经济工作者需要考虑的）国情:国大人多,发展初级阶段,坚持政治上的独立 有没有人供得起？人家愿意不愿意供？像能源这种战略结构，应立足于自己。4．注意与整体及其它个体的关系（1）与自然的互动上游——资源，资源的有限性：包括环境容量、生态中游——横向：几大支柱能源工业纵向：采掘，加工，转换，储运下游——使用，第五大能源——节约（2）与社会的互动能源结构/能耗——生产力水平——社会的文明程度概念建立的过程（“能源”）35中国的能耗降低任重道远1978-2013年，中国单位GDP能耗从3.74吨标准煤/万元下降到0.76吨标准煤/万元，其中工业能耗下降是主要原因。据统计，2009年我国的综合能源效率为33.4%，比国际先进水平低10%；单位产值能耗是世界平均水平2倍多，比美国、欧盟、日本、印度分别高2.5倍、4.9倍、8.7倍和43%。资料显示：我国煤炭企业的资源回收率平均只有40%左右，小煤矿的资源回收率更低，只有15%，浪费现象十分严重。而国际上产煤国家一般都在60%以上，高的可达到70%、80%。科学技术是第一生产力！按汇率法和不变价美元算，2008年我国每亿美元二氧化碳排放量26.5万吨，是世界平均水平3.4倍，日本的9.9倍，美国的4.8倍。-节约是一种能源，效率也是一种能源。科学技术是第一生产力，也是推动能源工业结构优化的重要推动力。提高科技水平是解决我国能源问题的根本途径，调整和优化我国能源工业结构，有赖于能源工业科技水平的不断提高。36373．注意其个性（中国的经济工作者需要考虑的）国情:国大人多,发展初级阶段,坚持政治上的独立 有没有人供得起？人家愿意不愿意供？像能源这种战略结构，应立足于自己。4．注意与整体及其它个体的关系（1）与自然的互动上游——资源，资源的有限性：包括环境容量、生态中游——横向：几大支柱能源工业纵向：采掘，加工，转换，储运下游——使用，第五大能源——节约（2）与社会的互动能源结构/能耗——生产力水平——社会的文明程度概念建立的过程（“能源”）381.2煤炭工业重点：统畴考虑项目质量的影响因素 391.2煤炭工业（链接）

导学：教材 P6~17 录像 《煤炭》归纳出二个概念——过程、条件形成一个观点：生产的整体观 40近代煤炭兴起于英国产业革命，1709年开始用焦炭炼铁，1776年瓦特发明了新型蒸汽机，1807年富尔顿制出第一艘蒸汽机轮船，1825年世界第一条铁路在苏格兰建成通车──19世纪煤炭是最易取得、最便宜的燃料。(背景知识)煤炭工业的历史41瓦特与蒸汽机的发明(视频1)问题最早的专利政策开始于哪个国家？瓦特为什么能够发明蒸汽机？瓦特的成功给我们什么启示？42近代煤炭兴起于英国产业革命，1709年开始用焦炭炼铁，1776年瓦特发明了新型蒸汽机，1807年富尔顿制出第一艘蒸汽机轮船，1825年世界第一条铁路在苏格兰建成通车──19世纪煤炭是最易取得、最便宜的燃料。现代煤炭工业始于20世纪20年代，由于世界能源结构发生重大变化，煤炭地位不断下降，石油和天然气的使用率越来越高。1965年煤炭终于被石油超过而退居第二位。1973年第一次石油危机以后，煤炭重新受到重视，生产和利用都有很大发展。微电子技术、洁净煤技术的发展。(背景知识)煤炭工业的历史43煤炭的开采和利用（视频2）问题煤是如何形成的？采煤的主要方式有几种？开采煤炭的主要流程有哪些？煤炭的综合利用主要有几种形式？44保证煤炭稳定生产、供应的条件如何保证？45保证煤炭稳定生产、供应的条件1．前期工程

2．科学地确定矿井生产能力与矿井寿命3．估计矿井的基建周期和淘汰井生产能力的补充4．矿井生产三量平衡5．装备与技术进步6．运输配套（运煤方式及比重）7．安全生产与法律8．煤炭生产新观念──洁净煤技术9．经济与社会综合发展(辽宁阜新)──调查──设计──基建──生产──配套──流通──保障──环境──发展46杨拯陆──拯陆背斜

杨拯陆(1936-1958)是杨虎城将军的小女儿，1955年毕业于西北大学，后投身于克拉玛依油田的开发建设事业。1958年9月25日，杨拯陆在准噶尔东部的三塘湖盆地勘探时，突遇寒风大雪不幸牺牲。她的事迹，被编成大型舞剧《大漠女儿》和电视剧，至今被人传颂。

47保证煤炭稳定生产、供应的条件1．前期工程2．科学地确定矿井生产能力与矿井寿命3．估计矿井的基建周期和淘汰井生产能力的补充4．矿井生产三量平衡

5．装备与技术进步6．运输配套（运煤方式及比重）7．安全生产与法律8．煤炭生产新观念──洁净煤技术9．经济与社会综合发展(辽宁阜新)──调查──设计──基建──生产──配套──流通──保障──环境──发展三量平衡指的是：开拓煤量、准备煤量、回采煤量所谓“三量”的合理可采期,就是要使“三量”满足“采掘平衡”和“留有恰当储备”这两个因素。“采掘平衡”是指在一个井田范围内的一定期限中,由开拓掘进工程所构成的煤量与开采出的煤量基本相当。

“留有恰当储备”就是说备用煤量的数量应符合经济性和技术上合理的原则。经济性就是指煤量的备用不应过大,避免设备、资金积压和增加维护费用,要在储备够用的前提下尽量降低备用数量。技术上合理是指备用煤量在时间和空间分布上,即在开采顺序及厚薄配采等方面是符合煤炭技术政策的。4849保证煤炭稳定生产、供应的条件1．前期工程2．科学地确定矿井生产能力与矿井寿命3．估计矿井的基建周期和淘汰井生产能力的补充4．矿井生产三量平衡5．装备与技术进步6．运输配套（运煤方式及比重）

7．安全生产与法律8．煤炭生产新观念──洁净煤技术9．经济与社会综合发展(辽宁阜新)──调查──设计──基建──生产──配套──流通──保障──环境──发展50铁路运输是煤炭运输的主要方式我国煤炭运输主要依靠铁路，形成了北煤南运、西煤东运的格局。铁路运输占煤炭运输量的60%左右，煤炭运输量占铁路货运总量的40%以上。2014年，我国煤炭产量38.7亿吨，通过铁路运输煤炭22.9亿吨，占全国煤炭运输量的59.2%。与此同时，铁路建设速度远低于煤炭产量的增速，导致大量煤炭只能通过公路运输，运输成本的大幅上升使得煤炭价格居高不下。2010年更是出现由于运煤车辆过多致使京藏高速发生拥堵长达数月之久。51保证煤炭稳定生产、供应的条件1．前期工程2．科学地确定矿井生产能力与矿井寿命3．估计矿井的基建周期和淘汰井生产能力的补充4．矿井生产三量平衡5．装备与技术进步6．运输配套（运煤方式及比重）7．安全生产与法律8．煤炭生产新观念──洁净煤技术9．经济与社会综合发展(辽宁阜新)──调查──设计──基建──生产──配套──流通──保障──环境──发展延伸思考-神华集团在生产管理控制方面，神华集团配有完善的信息交流系统，通过控制室大屏幕实时监控各个环节的进展情况，进而随时调整生产进度、调度运输车辆、消除安全隐患……供应链下游实行集中、统一的销售管理，由神华煤炭运销公司负责集团公司所有煤炭销售的统一市场、统一合同、统一计划、统一发运，形成集团的大运销模式，有效解决用户、市场和集团内部的资源整合与协调问题。因此，高效、安全、经济的企业管理是需要工程知识的、是需要科学的方法与系统的观念。

5253反例1：张之洞建汉阳铁厂─前期工程反例2：1958年大跃进的教训─破坏比例（视频3）反例3：淮南煤矿被小煤窑侵蚀─生产秩序反例4：美国制造业遭受经济危机打击──市场能力在宏观上的局限性几点启示1．管理是需要工程知识的、是需要科学的方法与系统的观念的。2．方法要落实到基础，基础就是系统本身。毛泽东“提起中国民族工业，重工业不能忘记张之洞”。

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炼铁设备分为酸性和碱性两种，英国梯赛特公司负责采购；

张之洞：“我中华地大物博，物产丰富。”

酸性配置的炼炉设备安装在汉阳，用湖北大冶的铁(多磷)

，煤用安徽马鞍山的(无法炼焦

)。

从德国买几千吨焦炭，1890-1896年，花560万两银子，失败告终。后改用江西萍乡煤(亦然)。

向日本借款300万元，买回碱性配置的炼炉设备，终于炼出优质的铁水。55反例1：张之洞建汉阳铁厂─前期工程反例2：1958年大跃进的教训─破坏比例（视频3）反例3：淮南煤矿被小煤窑侵蚀─生产秩序反例4：美国制造业遭受经济危机打击──市场能力在宏观上的局限性

几点启示1．管理是需要工程知识的、是需要科学的方法与系统的观念的。2．方法要落实到基础，基础就是系统本身。56反例1：张之洞建汉阳铁厂─前期工程反例2：1958年大跃进的教训─破坏比例（视频3）反例3：淮南煤矿被小煤窑侵蚀─生产秩序反例4：美国制造业遭受经济危机打击──市场能力在宏观上的局限性

几点启示1．管理是需要工程知识的、是需要科学的方法与系统的观念的。2．方法要落实到基础，基础就是系统本身。57在80年代，赵紫阳同志提出“群众办矿，国家修路”，这一方针提出后，在许多方面造成了不利影响。胡耀邦同志号召“有水快流”，“国家、集体、个人一起上”，也在一定程度上对矿业秩序混乱造成一定影响。“有水快流”政策的最大特点是放弃对环境保护和劳动安全的最低限制。通常一个国有矿产企业的投产，事先需要对矿脉资源进行初步勘探，摸清蕴藏量和矿脉走向，弄清楚地质条件和安全生产投入要求，然后再根据可能的地质储量去决定年产量和生产投资规模。私人小煤窑开采的时候，只要知道某个地方有煤就可以开始挖，根本不用计较到底是一个什么样的开采比例，通常是开采1吨煤牺牲3－5吨储量。安全生产无法保障的再思考……我国政府的职责错位严重，负责煤炭管理的政府部门光在省一级就有：煤矿安全监察局、省煤炭工业局、省安全生产监督管理局、省国土资源厅、省地矿厅、省国资委、省发改委、省经委等-九龙治水，无从问责。现行的行政考核体制带来的腐败:我国现行的考核制度仍然充满了唯GDP论，在这种体制下，自然很难指望地方政府会下决心整顿小煤矿，而是大型国有煤矿与地方政府争利，对于大型的国有煤矿，绝大部分的利税都是收归国家，能够落到基层的实在太少，而小型煤矿是将全部的税收交给地方，地方政府自然也就愿意在行政审批上放水。5859反例1：张之洞建汉阳铁厂─前期工程反例2：1958年大跃进的教训─破坏比例（视频3）反例3：淮南煤矿被小煤窑侵蚀─生产秩序反例4：美国制造业遭受经济危机打击──几点启示年份产量/万吨年份产量/万吨195087.81978124.3196090.11979124.21970119.31980106.81975105.81981108.81976116.1198266.641977113.2198375.421．管理是需要工程知识的、是需要科学的方法与系统的观念的。2．方法要落实到基础，基础就是系统本身。601.3石油工业重点：综合分析影响项目进程的要素611.3石油工业导学寻找：过程——比较不同领域（如煤/油）的异同条件——由技术条件扩展到社会条件资源、地理、气候……

市场、需求、布局……

政策、法规—>“磨”这个系统的整体观—>增加系统整合的功夫：经济上有何问题、管理上怎么办案例石油深度加工的条件62采油石油钻探海上采油平台什么是石油（视频4）（链接）问题石油是如何形成的？原油是黑色的吗？柴油和汽油的区别？631955年7月，成立石油工业部1955年10月，发现克拉玛依油田1957年10月，中国第一个天然石油基地（玉门油矿）1958年9月，发现青海冷湖油田1959年9月，发现扶余油田1959年10月，发现大庆油田（视频5）

进一步开发了山东油田和天津大港油田中国石油产业发展64案例

石油深度加工的条件651.4电力产业1850年，马克思在看到一台电力机车模型时，就曾预言：“蒸汽大王在前一世纪中翻转了整个世界，现在它的统治已到末日，另外一个更大得无比的革命力量──电力将取而代之。马克思661.4电力产业

重点：协调项目开发的技术逻辑和社会基础671.4电力产业

导学思考：过程──多系统协调的复杂过程条件──潜质发挥的条件 继续“磨”整体观深度──由物理学原理探索提高生产效果途径。广度──火电—水电—核电—风能、太阳能、地热、朝汐……6869(背景知识)电力史上的最辉煌的成就1820年丹麦奥斯特发现电流磁效应70自从库仑提出电和磁有本质上的区别以来，很少有人再会去考虑它们之间的联系。安培和毕奥等物理学家认为电和磁不会有任何联系。奥斯特受康德哲学思想的影响（《康德哲学思想与自然科学》），认为各种自然力都来自同一根源，可以相互转化。电一定可以转化为磁。当务之急是怎样找到实现这种转化的条件。奥斯特发现库仑研究的对象全是静电和静磁，确实不可能转化。他猜测，非静电、非静磁可能是转化的条件。1820年7月奥斯特发现了电流的磁效应．法国科学家阿拉果9月初回到法国立即向法国科学院报告了这一最新发现．善于接受新的研究成果的安培，第二天就重做了奥斯特的实验，并于9月18日向法国科学院提交了第一篇论文，报告他的实验成果．接着又在9月25日、10月9日提出了第二篇和第三篇实验报告论文。71(背景知识)电力史上最辉煌的成就1820年丹麦奥斯特发现电流磁效应1831年法拉第发现电磁感应定律，制出电磁式发电机（视频6）-所谓运气，是当你的努力遇上了机遇。用随机性来放开心胸。1866年德国西门子制成自激式发电机1879年，爱迪生发明炭丝灯泡，1882年纽约建第一座直流发电厂（视频7）1888年美籍南斯拉人特斯拉发明三相感应电动机和交流电传输系统（视频8）1912年，由于特斯拉和爱迪生在电力方面的贡献，两人被同时授予诺贝尔物理学奖，但是两人都拒绝领奖，理由是无法忍受和对方一起分享荣誉。朱熹“问渠那得清如许，为有源头活水来”72背景知识：火电厂生产过程（视频9）是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂，基本生产过程是：燃料在锅炉中燃烧加热水使成蒸汽，将燃料的化学能转变成热能，蒸汽压力推动汽轮机旋转，热能转换成机械能，然后汽轮机带动发电机旋转，将机械能转变成电能。2014年全国火电装机较2013年降低1.7%。截至2014年底，全国火电装机达到9.1569亿千瓦，占全部装机容量的67.4%

。全国供电煤耗率2012年为326克/千瓦时，2013年为321克/千瓦时。2014年为318克/千瓦时。（摘自：国家能源局、中国电力企业联合会公告）案例1提高火电生产效果的途径73案例1提高火电生产效果的途径依据：热力学基本定律I——能量守衡定律 Q1(T1)→W＋Q2(T2)总功→有用功＋额外功

II——效率

I---主力电厂出力冷凝式电站/高参数大容量高温高压锅炉\晾水塔<40％

热损失\热污染汽化热余热思路着眼点技术路线设施要求效率/效果制约出路发更多的电200个大气压400－500℃大量冷却水瓦特蒸汽机热效率3%，蒸汽机车热效率8%74案例1提高火电生产效果的途径依据：热力学基本定律I——能量守衡定律 Q1(T1)→W＋Q2(T2)总功→有用功＋额外功II——效率

II---热电联供热利用（显/潜）热电联供输热管网>60％城建余电I---主力电厂出力冷凝式电站/高参数大容量高温高压锅炉\晾水塔<40％

热损失\热污染汽化热余热思路着眼点技术路线设施要求效率/效果制约出路休息休息…转换思路…75案例1提高火电生产效果的途径依据：热力学基本定律I——能量守衡定律 Q1(T1)→W＋Q2(T2)总功→有用功＋额外功II——效率

IV---长远发展整体老城改造、新区规划高水平的市政基础设施

环境新能源III---全能利用资源利用全能利用系统改造旧小区供热方式～70％规模整合II---热电联供热利用（显/潜）热电联供输热管网>60％城建余电I---主力电厂出力冷凝式电站/高参数大容量高温高压锅炉\晾水塔<40％

热损失\热污染汽化热余热思路着眼点技术路线设施要求效率/效果制约出路76启示（1）思维空间、坐标、系统不断变化，视野一步步打开，即可避免僵化。（2）学经济的人要想深入地思考问题，同样需要深厚的自然科学功底和工程基础。（3）更深一步，将技术—经济—社会问题作系统整合，综合是更高一级的整体思维。电厂生产热电供应消耗区域应用整体未来规划制约点效率火力发电所面临的环保问题可持续发展战略提高热效率提高锅炉的参数大力发展清洁能源技术大量消耗一次性自然能源对环境造成污染世界呼唤核能、水电和可再生能源！英国石油公司（BP）2011年1月24日发布《BP2030世界能源展望》称，未来20年一次能源消费会增长将近40%，其中93%来自非经合组织国家，并主要集中在中国、印度、俄罗斯和巴西等新兴经济体。在能源需求方面，非经合组织会从目前占全球能源需求的一半迅速提高到三分之二。报告表示，未来20年核能、水电和可再生能源等非化石能源有望首次成为供给增长的主要来源，可再生能源（包括太阳能、风能、生物能和地热能）对能源增长的贡献率将从5%增至18%。7879案例2由水电开发认识整体规划之必须(背景知识)大禹治水春秋前期──春秋战国时期

东周欲种稻，西周不下水－（战国策）秦穆公──秦孝公(商鞅)──秦昭王（李冰）──秦襄王──秦王赢政（郑国渠）都江堰（视频9）汉武帝-黄河改道，隋炀帝-京杭大运河如今的“南水北调”（视频10）80案例2由水电开发认识整体规划之必须1.水电基本生产过程。（视频11）水力发电四阶段a)集中能量（取得河川地径流）b)输入能量（集中水头和流量，并输送至水电站）c)变换能量（将水能转变为电能）d)输出能量（变换电能的参数送至用户）

2．水电开发的特殊问题。（1）流域问题：淹没、水土、生态、分水（75.8大洪水）（2）移民问题(三门峡）（链接）

81案例2由水电开发认识整体规划之必须1．水电基本生产过程。（视频11）

2．水电开发的特殊问题。（1）流域问题：淹没、水土、生态、分水（2）移民问题(三门峡）（3）效益问题

（埃及的阿斯旺水坝）水电利弊之争（链接）发电效益防洪效益社会发展航运发展……生态破坏移民问题地质灾害国防安全库区文物……V.S.83案例2由水电开发认识整体规划之必须1．水电基本生产过程。（视频11）

2．水电开发的特殊问题。（1）流域问题：淹没、水土、生态、分水（2）移民问题(三门峡）（3）效益问题

3．水电与火电之比较。中国水能资源的开发比重还不到30%。而欧美发达国家的水电比例远高于中国。美国的水电开发率大概在60-70%，欧洲在70%以上，发展水电最好的是挪威，超过90%。2014年新增水电装机容量2185万千瓦，水电总装机容量为30183万千瓦，占全部装机容量的22.2%。根据《中国可再生能源中长期发展规划》，到2020年，全国水电装机容量将达到3亿千瓦。*数据来源于中国电力企业联合会网站84案例2由水电开发认识整体规划之必须1．水电基本生产过程。（视频11）

2．水电开发的特殊问题。（1）流域问题：淹没、水土、生态、分水（2）移民问题(三门峡）（3）效益问题

3．水电与火电之比较。

4．关于农村小水电。85农村小水电－5万千瓦以下的水电站中国有8亿农民，农业电气化水平在逐年提高，对能源的需求更为迫切。如不能自行消化，靠与大电网争电，不仅国民经济的骨干企业受到影响，乡镇企业的发展也会受到限制。偏远山区用电分散，架设输电线路费用会成为主要矛盾。因此，其就具有格外重要的地位。我国的小水电资源分布很广，在全国2000多个县（市）中，有1500多个县有可开发的小水电资源，其中可开发量在1万千瓦以上的县有1100多个。规划到2020年新增小水电年发电量781亿千瓦时，解决1.04亿农村居民的生活燃料问题，每年减少砍柴量1.49亿立方米，减少二氧化碳排放4100万吨，获得生态效益360亿元。案例2由水电开发认识整体规划之必须86小水电建设存在的问题产业定位不准－公益性和社会性地位没有得到确认管理体制不顺－部门职能交叉、职责不明，分工不清自身条件限制－建设/生产成本、丰枯矛盾、技术/管理大小网的协调－抢占供电区、限制电量，压低电价激励机制缺乏－可再生能源、优惠电价、系统效益收费国家投入不足－各级财政预算和计划、资金支持87国家大力鼓励水电站建设!2014年1月22日发改委宣布：今后新投产水电站，跨省跨区域交易价格由供需双方参照受电地区省级电网企业平均购电价格扣减输电价格协商确定;省内消纳电量上网电价实行标杆电价制度，标杆电价以省级电网企业平均购电价格为基础，统筹考虑电力市场情况和水电开发成本制定。由于目前水电价格普遍低于火电，该政策势必使水电价格向受电地区的火电上网电价看齐，有望大幅提高水电投资收益。88案例2由水电开发认识整体规划之必须1．水电基本生产过程。（视频11）

2．水电开发的特殊问题。（1）流域问题：淹没、水土、生态、分水（2）移民问题(三门峡）（3）效益问题

3．水电与火电之比较。

4．关于农村小水电。从技术、社会、经济、环境等方面整体考量水电开发。89(背景知识)核能核能是在原子核发生变化释放出来的能量，分为聚变能和裂变能。聚变能是两个轻的原子核（如氘和氚）合成一个核时放出的能量。而重原子核（如铀）分裂成两个核时释放出来的能量称裂变能(视频12)。问题：核裂变是如何被发现的？核裂变和核反应堆的区别和联系？

案例3核能发电与核能供热90案例3核能发电与核能供热核电视频13核电生产过程核电技术经济分析核电可靠性分析核废料处理与环境火力发电改变两个条件核能发电两个改变：1、用核反应堆及蒸汽发生器来代替锅炉2、核裂变能代替化学能注：核能发电是利用原子核裂变反应产生的原子能转变为热能，将水加热为水蒸汽，然后同一般火力发电厂一样，用蒸汽推动汽轮机，带动发电机发电。核电生产过程92我国核电仅提供2%的总发电量!截至2014年底，全球共有438个在役反应堆，总装机量为378.16GW，2013年全球核电发电量占总发电量10.9%。2012年17国核能发电量93我国核电仅提供2%的总发电量!2014年中国核电发电量为1305.80亿千瓦时，占总发电量的2.28%，在所有拥有核电国家中比例最低，远不到世界平均水平，更远远低于法国75％、美国15％的水平。截至2014年底，我国核电装机累计达到2030万千瓦，占总装机容量的1.49%。根据《核电中长期发展规划（2011-2020）》，2020年核电运行装机容量5800万千瓦，约占全国总发电量的6%。

----摘自：国家能源局，中国电力企业联合会公告，联合国原子能机构94案例3核能发电与核能供热核电核电生产过程核电技术经济分析核电可靠性分析核废料处理与环境9510年左右可收回核电成本!一个核反应堆，造价约400亿人民币，正常运行一天的收益约为1000万，如每年开工200天，仅需要20年就能收回成本，而一个反应堆的正常寿命为40年。（法国）因为运营成本低，核电电价仅是传统煤电电价的60%。不但实现能源独立，每年约20%的电力输送到意大利、荷兰、德国和比利时。核电行业享受政策补贴核电站有着极强的运营盈利能力。目前一家普通核电站每年的利润可达到70亿元。2007年中广核系统的核电站净利润率达到26%，而相比之下，火电的净利润率不到10%。与火电站相比，核电站的优势还体现在每年运行小时数可达7000小时，远高于火电站的5000小时。政策对核电行业也颇为保护。目前核电上网电价(平均0.43元)维持在较高水平，除此之外，国家鼓励核电站享受第一个5年返还75%、第二个5年返还70%、第三个5年返还55%的税收优惠政策。9697案例3核能发电与核能供热核电视频14核电生产过程核电技术经济分析核电可靠性分析核废料处理与环境核电的可靠性分析1979年，美国三里岛核电站事故。1986年，前苏联切尔诺贝利核电站事故。

(电站人员违反操作规程，导致反应堆能量增加、融化爆炸)2011年3月，日本福岛第一核电站事故。

(技术/设备老化、选址不科学，管理不规范，应对不及时)人因研究方向：通过合理的安排与设计，减少人员操作不当引起的事故；同时在事故发生时，更高效快捷地对不同情况事故做出准确的判断并做出及时妥善的处理。9899案例3核能发电与核能供热核电视频14核电生产过程核电技术经济分析核电可靠性分析（可靠性科学－飞机失事10-7，撞到核电站10－22）核废料处理与环境100案例3核能发电与核能供热核电视频14核电生产过程核电技术经济分析核电可靠性分析核废料处理与环境现在运行的核电站的周围居民实际接收的辐射量年剂量为1~2毫雷姆，相当于天然本地的1/100，大大低于火电厂。在严格管理下，核能是安全的能源。美国有104个核反应堆，如将其换成煤炭火力发电，其碳排放增加14%；法国发展核电每年减少3.45亿吨碳排放。101案例3核能发电与核能供热核电视频14核电生产过程核电技术经济分析核电可靠性分析核废料处理与环境（链接）从技术、经济、安全管理和环境等方面整体考量核电发展。102案例4其他新能源－风力发电(视频15)李白《行路难》：长风破浪会有时，直挂云帆济沧海明朝的郑和七下西洋470年前，哥伦布横渡大西洋，发现美洲新大陆“低地之国”荷兰的风车历史世界气象组织预计全球风能总资源量约53万亿千瓦时，约是水力资源10倍，约是全世界目前能源消费量100倍。（链接）

103风电场的建设投资每千瓦8000~10000元人民币，按照30%的自有资金投资、等效满负荷利用小时数1800小时计算，测算出5万千瓦风电场度电成本为0.43~0.53元/千瓦时。－摘自2011-02-15国家电网报风电机组约占风电投资的70%，随着风电技术的成熟和规模效应的显现，风电机组价格不断下降，到2020年，即使没有补贴，风电的成本也将接近常规的煤电成本。2009年国家发改委规定风电标杆上网电价为0.51-0.61年每千瓦时。风电具备成本优势潜力!104中国的风力发电2014年新增风电装机2072万千瓦，截至2014年底，风电装机累计9581万千瓦，居世界第一位，占全国发电总装机容量的7.04%。风电装机主要集中在西北、华北和东北地区，占风电全部容量的80%以上。

2014年全年发电量1563亿千瓦时，占中国总发电量2.82%。2011年丹麦、西班牙和德国的风电装机容量占总发电容量的40%、20%和15%，风电量则占总发电量的22%、18%和10%。（摘自：中国电力企业联合会网站）105中国的风电弃风现象我国出现明显的弃风限电始于2010年，2011年全国弃风限电总量超过100亿千瓦时，2012年全国弃风电量约200亿千瓦时，与2011年相比几乎翻番，个别省份甚至降至1600小时左右。

2013年全国弃风电量162亿千瓦时，较2012年下降20%，弃风电量约占风力发电总量的一成。按照最低上网电价0.51元/千瓦时计算，仅电费经济损失超过80亿元。2014年风电设备平均利用小时1905小时，平均下降120小时，全年弃风率约为12%。106中国的风电弃风现象剖析风电建设规划不完善甘肃、蒙东、蒙西和冀北等大型风电基地都位于经济发展程度较低的地区，本地电量消纳空间有限，而电网外送能力又不足，只能弃风。风电与并网投资存在不匹配的现象。截至2011年底，国家电网公司风电并网工程累计投资440亿元，还不到2006年至2011年电网建设总投资的5%，而同期全国电源投资中，风电达到4098亿元，占电源建设投资的16%。风电市场运行机制需要健全风电调度运行水平不高优化电源结构和电网布局推进电力市场化改革科技创新推动风电生产和消费革命：107案例4其他能源－太阳能（视频16）我国太阳能资源非常丰富，理论储量