第1讲 节能概论

2023/2/11节能技术与应用2023/2/12节能技术与应用-主要内容1、节能概论节能的定义和必要性、节能的内容和概念、节能的层次及准则、节能的方法及措施2、节能的基本原理及评价方法基本原理、节能技术评价的必要性、节能技术经济评价、生命周期评价3、工业节能技术概论和潜力分析、通用设备节能技术（锅炉、炉窑、换热器、泵和风机）、通用工业节能技术（热泵、热管、换热网络、余热回收）、强化传热节能、应用案例和分析4、建筑节能技术概论、建筑设计和结构、空调、地热、冷热电三联供、储能材料的应用、案例分析和技术展望2023/2/13第一讲节能概论1.1能源概论2023/2/14能源定义

能源，energysources，能量的源泉，能量的载体。到目前为止，人类认识的能量主要有机械能、热能、电能、辐射能、化学能、核能。由于能量形式的多样性，能源也有多种形式，人们对于能源也常有不同的表述。

《简明英汉百科辞典》对能源一词的解释为“能源是燃料、流水、阳光、风等可转变为人类所需要的能量的资源

《现代汉语辞典》中，对能源的注解是“能产生能量的物质，如燃料、水力、风力等”

2023/2/15能源分类

第一种是根据能否再生，将能源分为可再生能源和非再生能源第二种是按有无加工转换，可将能源分为一次能源、二次能源和终端能源第三种按被利用的程度分为常规能源和新能源其他分类方法：清洁能源和非清洁能源商品能源与非商品能源绿色能源与农村能源2023/2/16原油开采2023/2/17高桥石化大庆石化2023/2/18锦州石化2023/2/19煤炭开采2023/2/110广东LNG项目投入商业运营后，不仅能缓解珠三角能源紧缺局面，而且为中国能源消费带来“清洁高效”理念。2023/2/111深圳LNG储罐工程2023/2/112天然气发电天然气做汽车动力2023/2/113深圳——广州LNG输送管道2023/2/114LNG城市燃气装置2023/2/115广州油制气厂裂解装置2023/2/116三峡工程2023/2/1172023/2/118刘家峡水电站(输电)2023/2/119二滩水电站2023/2/120葛洲坝水电站(全景)葛洲坝水电站(船闸)2023/2/121刘家峡水电站(泄洪)2023/2/122刘家峡水电站(厂房)刘家峡水电站(开关站)2023/2/123龙羊峡水电站2023/2/124秦山核电站2023/2/125大亚湾核电站2023/2/126太阳能热利用2023/2/127太阳能光伏电站西藏那曲地区25kW太阳能光伏电站2023/2/128厌氧消化池浓缩池沼气发电机房沼气柜沼气锅炉房大型生物质能工程2023/2/129生物质气化装置2023/2/130大型风电场2023/2/131西藏羊八井地热电站2023/2/132羊八井热水湖2023/2/133石油成分2023/2/134能源发展进程到目前为止，人类使用能源已经经历了薪柴时期、煤炭时期和石油时期三个能源使用期。

2023/2/135能源和社会进步的关系：技术进步工具的改进用能水平的提高社会的进步能源的消耗社会的文明程度2023/2/136能源储量

一般而言，对石油、煤炭、天然气的储量常有地质储量、探明储量、技术可采量、经济可采量、剩余可采量数据。2023/2/137国家储量/亿吨储采比沙特阿拉伯36365.6伊朗18993.0伊拉克155>100科威特140>100阿联酋13097.4委内瑞拉11572.6俄罗斯10221.4利比亚5163.0尼日利亚4838.1美国3611.8中国（补充）3318.25

2005年底世界石油储量前10位国家储量及储采比

2023/2/138排名国家产量/亿吨所占份额（%）1沙特阿拉伯5.26213.52俄罗斯4.712.13美国3.1027.964伊朗2.0045.155墨西哥1.8714.86中国1.8084.647委内瑞拉1.5473.978加拿大1.4523.739挪威1.3823.5510科威特1.3013.34合计24.42962.72005年世界石油产量前10位国家

2023/2/1392006年世界石油消费前10位国家排名国家石油/亿吨占世界比例/%1美国9.38824.12中国3.4989.03日本2.356.04俄罗斯1.2853.35德国1.2353.26印度1.2033.17韩国1.0532.78加拿大0.9882.59法国0.9282.410沙特阿拉伯0.9262.4合计22.85458.752023/2/1402006年世界产煤量前10位国家排名国家煤炭/亿吨所占比例，%1中国23.838.42美国10.53617.03印度4.4737.24澳大利亚3.7386.05俄罗斯3.0925.06南非2.5694.17德国1.9723.28印度尼西亚1.953.19波兰1.5612.510哈萨克斯坦0.9631.6合计54.6588.22023/2/141世界能源消费结构2005年，世界一次能源消费结构为石油36.4%，煤炭27.8%，天然气23.5%，水电6.3%核能6.0%2023/2/142我国能源整体情况

2006年，中国煤炭储量世界第三、产量和消费量均居世界第一，煤炭大国并非强国。石油产量和消费量均进入世界前10名，分别位于第5位和第2位。2006年石油、煤炭、天然气的储采比分别为18.0、48、47。

2007年中国原油表观消费量约为3.46亿吨，对外依存度达到46.05%，世界上原油价格的一举一动对中国的能源安全构成了一定的危险。

中国的人均石油储量大约是世界人均储量的9.7%，煤炭为世界人均储量的61%，天然气仅为世界人均储量的6.3%，水能理论蕴藏量为世界人均蕴藏量72.7%2023/2/143

中国和世界能源结构比较2023/2/144

1.2节能的定义及必要性

1.2.1节能的定义1.2.2节能的必要性及意义2023/2/1451.2.1节能的定义

狭义定义：就是节约石油、天然气、电力、煤炭等能源广义定义：是节约一切需要消耗能量才能获得的物质，如自来水、粮食、布料等节能含义：节能并不是不用能源，而是善用能用，巧用能源，充分提高能源的使用效率，在维持目前的工作状态、生活状态、环境状态的前提下，减少能量的使用。2023/2/146《中华人民共和国节约能源法》

第三条对节能的定义

节能是指加强用能管理，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源生产到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。2023/2/147《化工节能节能技术手册》

对节能定义

在满足相同需求或达到相同生产条件下使能源消耗减少（即节能），能源消耗的减少量即为节能量。在这个定义中，必须注意到在化学工业中节能中必须满足两个前提条件中的其中一个，否则就不是节能。

2023/2/1481.2.2节能的必要性及意义

1、不可再生能源总有枯竭据《BP世界能源统计（2006版）》资料介绍，以目前探明储量计算，全世界石油还可以开采40.6年，天然气还可以开采65.1年，煤炭还可以开采155年。即使以最乐观的态度，再过200年，地球上可开采的矿石资源将消耗殆尽，到时人类如何面对，将是一个关乎全人类生存的严峻问题。2023/2/1491.2.2节能的必要性及意义2、目前能源利用率低，节能潜力巨大目前，我国的能源整体利用率约为30%左右，节能的潜力非常巨大。如按中等发达国家的能源利用效率来计算，我国现在完全可以在能源消费零增长的条件下实现经济增长，逐步达到发达国家的经济发展水平，这是何等令人鼓舞的消息。我国能源总利用率33%2023/2/1501.2.2节能的必要性及意义3、涉及国家战略安全问题经济发展，能源消费量增加，石油对外依存度提高，国际因能源问题引发的各种冲突日益增多。4、降低生产成本，减少废气污染，实现可持续发展

2023/2/151节能工作三个方面的积极意义

1、节能是解决能源供需矛盾的重要途径2、节能是从源头治理环境污染的有力措施3、节能降耗是经济可持续发展的重要保证

2023/2/1521.3节能的内容及有关概念1.3.1节能的内容1.3.2节能有关的概念2023/2/1531.3.1节能的内容

1、从节能的领域来看：

包括工业节能、交通节能、建筑节能、农业节能及日常生活节能，而每一个领域又可以细分为多个领域。2、从节约能源的形式来看：包括节煤、节油、节气、节电，当然，节油也可以细分为节约柴油、节油汽油、节约煤油等；3、从广义节能的角度来看：几乎包含任何所有的物质，如节约用水、节约粮食、重复利用资源等4、从节能的方法措施领域来看：包括管理节能、技术节能、结构调整节能、EMC节能。2023/2/1541.3.1节能的内容

5、从能源转换过程来看：节能的内容包括能源开采过程节能、能源加工、转换和贮运过程节能及能源终端利用过程节能6、从节能的时空位置来看：可以说是时时可节能、处处能可节能。总之，在任何地方、任何时间、任何事件上，只要我们注意到了节能这个问题，总可以找到需要我们节能的内容，正是时时、处处、事事可节能。2023/2/1551.3.2节能有关的概念

1、标准当量能源

标准当量是以该物质的燃烧热值为基准。利用标准当量作为能源消耗的单位，一方面可以将不同的能源折算成某一种能源，同时又将该种能源的不同品种折算成理论上的标准能源，如标准煤当量，标准油当量，方便了人们的节能工作。

1Kg标准煤当量=7000大卡：1Kg标准油当量=10000大卡

1大卡=1000卡一般情况下：1卡=4.186焦耳工程中使用：1卡=4.1868焦耳在热力学中：1卡=4.184焦耳《化工节能节能技术手册》：1卡=4.1816焦耳，可简化为1卡=4.182焦耳Mtce：表示百万吨煤当量Mtoe：表示百万吨油当量tce：表示吨煤当量toe：表示吨油当量2023/2/1562、发热量

发热量是指单位重量（固体、液体）或体积（气体）物质在完全燃烧，且燃烧产物冷却到燃烧前的温度时发出的热量，也称热值，单位为KJ/Kg或KJ/m3。固体燃料热值/103kJ·kg-1液体燃料热值/103kJ·kg-1气体燃料热值/103kJ·m-3木材13．8原油41．82天然气37．63泥煤15．89汽油45．99焦炉煤气18．82褐煤18．82液化石油气50．18高炉煤气3．76烟煤27．18煤油45．15发生炉煤气5．85木炭29．27重油43．91水煤气10.45焦炭28．43焦油37．22油气37.65焦块26．34甲苯40．56丁烷气126.452023/2/1573、能源效率

能源系统的总效率由三部分组成：开采效率，中间环节效率和终端利用效率。

能源系统总效率图2023/2/1584、能源折换系数

为了方便，将不同能源及物质的消耗折算到某一标准能源，如标准煤、标准油，下表是一些常用能源及物质消耗的折算系数。

各种能源和物质消耗折标准煤参考系数名称折标准煤系数/（kg标煤·kg-1）名称折标准煤系数/（kg标煤·kg-1）原煤0.7143柴油1.4571洗精煤0.9000液化石油气1.7143洗中煤0.2857油田天然气1.3300kg标煤·m-3煤泥0.2857～0.4286气田天然气1.2143kg标煤·m-3焦炭0.9714热力0.03412kg标煤·MJ-1原油1.4286电力0.4040kg标煤·kW-1·h-1燃料油1.4286外购水0.0857kg标煤·t-1汽油1.4714软水0.4857kg标煤·t-1煤油1.4714除氧水0.9714kg标煤·t-12023/2/1595、单位国民产值能耗

指每单位国民产值所消耗的能量，一般用“吨标煤/万元产值”作单位，不同年份进行比较研究时，需将国民产值进行折算，一般以某一年的不变价进行折算。表2000-2005期间能源消费弹性系数及产值能耗年份GDP2000年可比价格（亿元）GDP可比价增长率（%）一次能源消费量（万吨标煤）一次能源消费增长率（%）能源消费弹性系数万元GDP能耗吨标煤/万元指数200099215.08.41385533.530.4201.39652001107449.98.31431993.350.4031.33271.0002002117227.89.11517976.000.6601.29490.9722003128950.610.017499015.281.5281.35701.0182004141974.610.120322716.141.5981.43141.0742005156030.19.92224689.470.9561.42581.0702023/2/160GDP与能源增幅比较图2023/2/161

6、单位工业增加值能耗

单位工业增加值能耗指一定时期内，一个国家或地区每生产一个单位的工业增加值所消耗的能源，是工业能源消费量与工业增加值之比。2023/2/1627、能源消费弹性系数这个数值越大，说明国民经济产值每增加1%，能源消费的增长率越高；这个数值越小，则能源消费增长率越低。能源弹性系数的大小与国民经济结构、能源利用效率、生产产品的质量、原材料消耗、运输以及人民生活需要等因素有关。能源消费弹性系数=能源消费的年增长率国民经济年增长率2023/2/1638、能源效率标识

是指表示用能产品能源效率等级等性能指标的一种信息标识，属于产品符合性标志的范畴。我国的能源效率标识张贴是强制性的。

能效标识按产品耗能的程度由低到高，依次分成5级。等级1表示产品达到国际先进水平，即耗能最低；等级2表示比较节电；等级3表示产品能源效率为我国市场的平均水平；等级4表示产品能源效率低于我国市场平均水平；低于5级的产品不允许上市销售.2023/2/1649、温室效应及温室气体

指地球大气的温室效应，可能导致全球变暖，引发全球环境问题。由于包围地球的大气中，含有二氧化碳、氟利昂、甲烷、臭氧、一