第7章能源与城市可持续发展2011

第7章能源与城市可持续发展

7.1城市能源与城市可持续发展7.2城市能源利用现状及趋势7.3城市能源利用的主要问题7.4城市能源可持续发展目标7.5优化城市能源利用的对策措施2/6/202317.1城市能源与城市可持续发展

1.能源的概念能源是能够为人类提供某种形式能量（机械能、热能、电能、化学能等）的自然资源及其转化物。或者说能量的来源称为能源，如太阳能、风能、化石燃料、水力等。2/6/20232能源的分类2/6/202337.1城市能源与城市可持续发展

2.能源的分类（1）按能源的生成方式分：一次能源和二次能源一次能源：直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源，包括原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、风力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等；二次能源：由一次能源经过加工转换以后得到的能源产品，包括电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、氢气和焦炭等等。2/6/202347.1城市能源与城市可持续发展

2.能源的分类（2）按能源在当代社会中的地位分：常规能源和新能源。常规能源：已能大规模生产和广泛利用的一次能源。又称传统能源，如煤炭、石油、天然气、水力和核裂变能，是促进社会进步和文明的主要能源。新能源：是在新技术基础上系统地开发利用的能源，如太阳能、风能、海洋能、地热能等，与常规能源相比，新能源生产规模较小，使用范围较窄。

2/6/20235常规能源的大量消耗容易带来环境问题

温室效应：温室效应是由于大气里温室气体（二氧化碳、甲烷等）含量增大而形成的，石油和煤炭燃烧时产生二氧化碳．酸雨：大气中酸性污染物质，如二氧化硫、二氧化碳、氢氧化物等，在降水过程中溶入雨水，使其成为酸雨．煤炭中含有较多的硫，燃烧时产生二氧化硫等物质。光化学烟雾：氮氧化合物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生的二次污染物质——光化学烟雾，主要成分是臭氧。另外常规能源燃烧时产生的浮尘也是一种污染。常规能源的大量消耗所带来的环境污染既损害人体健康，又影响动植物的生长，破坏经济资源，损坏建筑物及文物古迹，严重时可改变大气的性质，使生态受到伤害。2/6/202367.1城市能源与城市可持续发展

2.能源的分类（3）按能否再生分（对一次能源）：可再生和非再生能源。再生能源：自然界中可循环再生能源，例如，风能、水能、太阳能等；非再生能源：自然界不能循环再生的能源，用一点，少一点，例如，原煤、原油等。2/6/202377.1城市能源与城市可持续发展

2.能源的分类（4）按其来源分（对一次能源）：来自地球以外天体的能源：太阳能、风能、水能、生物质能来自地球内部的能源：地热能地球一其它天体的作用产生的能源：潮汐能2/6/202387.1城市能源与城市可持续发展

3.能源在城市发展中的重要地位(1)能源对城市经济产生巨大影响城市能源是城市经济运行的重要物质基础；城市能源是驱动城市经济发展的动力源，也是社会生产和居民生活正常运转的“血液”，能源问题作为一个战略性问题，受到各级政府的高度重视。近年来，我国能源供不应求的局面日渐突出。2/6/20239按行业分能源消费量(2008年)2/6/2023102006年中国石油消费行业分布2/6/202311能源生产弹性系数2/6/2023121997-2007年中国石油消费总量2/6/2023137.1城市能源与城市可持续发展

3.能源在城市发展中的重要地位(1)能源对城市经济产生巨大影响城市能源状况决定城市经济部门分布与发展；石油城大庆煤炭城阜新2/6/2023147.1城市能源与城市可持续发展

3.能源在城市发展中的重要地位(2)能源是城市居民不可或缺的生活条件按城市居民对能源的消耗用途不同：电能；生活消费用能。2/6/202315人均生活能源消费量2/6/2023167.1城市能源与城市可持续发展

3.能源在城市发展中的重要地位(3)能源对城市生态环境产生重要的影响能源开发利用尤其是不合理的开发利用方式是城市环境问题的重要原因。2/6/2023177.2城市能源利用现状及趋势

1.能源的生产与消费(1)能源生产总量及结构能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位。现在能源用的最多是煤、油、气，以这三者为主，当然太阳、风、水以及核能都是能源，但是在中国目前，主要还是煤油气再加水力。中国煤的储量在全世界排名老三，2006年，煤炭保有资源量10345亿吨，剩余探明可采储量约占世界的13%。

2/6/2023187.2城市能源利用现状及趋势

1.能源的生产与消费(1)能源生产总量及结构在一次能源生产中，原煤占据绝对性地位，原油次之，天然气和水电占很小的比重。从能源生产变化趋势看，能源生产结构仍然以煤为主，原油在能源生产总量中的比重下降，天然气、水电、核电和风电比例有所上升。2/6/2023192009年中国能源生产总量274618万吨标准煤，是1978年的4.4倍。其中：原煤生产比重由1978年的70.30%上升到2009年的77.30%；原油生产比重由1978年的23.70%下降到2009年的9.90%；天燃气生产比重由1978年的2.90%上升到2009年的4.10%；水电、核电和风电生产比重由1978年的3.10%上升到2009年的8.70%。1978年能源生产结构2009年能源生产结构2/6/2023207.2城市能源利用现状及趋势

1.能源的生产与消费(1)能源生产总量及结构能源生产结构与能源资源禀赋密切相关。我国能源资源具有资源禀赋种类全，数量多，煤炭资源储量大，石油天然气巳探明储量不足，水能、风能、太阳能、地热能等再生能源和核能利用潜力巨大等基本特征。2/6/2023217.2城市能源利用现状及趋势

1.能源的生产与消费(2)能源消费总量及结构能源消费总量1996年以前呈现高速增长态势，1997-2001年呈现平稳发展态势，2001年后又恢复高速增长趋势；能源人均占有量低于世界平均水平；能源消费结构中煤炭占较大比重，石油次之，天然气比重很小，水电在能源消费总量的比重也很小；同世界能源消费结构相比，我国属于“低质型”能源消费结构。2/6/202322能源消费总量及构成2/6/202323能源消费总量及构成2009年中国能源消费总量306647万吨标准煤，是1978年的5.4倍。其中：原煤生产比重波动起伏，近些年有所下降，2009年为70.4%；原油生产比重波动起伏，近些年有所下降，2009年为17.9%；天燃气生产比重由1978年的3.2%上升到2009年的3.9%；水电、核电和风电生产比重由1978年的3.4%上升到2009年的7.8%。2/6/2023247.2城市能源利用现状及趋势

2.能源进口与出口能源进出口保持持续增长，其中，上世纪90年代开始，能源进口增速加快，能源出口增速放缓，逐渐成为能源净进口国。能源消费总量2/6/2023257.2城市能源利用现状及趋势

2.能源进口与出口能源进出口保持持续增长，其中，上世纪90年代开始，能源进口增速加快，能源出口增速放缓，逐渐成为能源净进口国。石油2/6/2023267.2城市能源利用现状及趋势

3.城市能源消费现状（1）城市能源在全部能源消费中的地位2/6/2023277.2城市能源利用现状及趋势

3.城市能源消费现状（2）城市生活能源消费a.城市人均生活能源消费水平远高于农村地区据估算，2000年城市人均年生活能源消费为194.9千克标准煤；农村人均年生活能源消费为73.8千克标准煤；前者是后者的2.6倍。b.城市人均生活能源消费水平与发达国家相差甚远例如，1997年电力消耗，中国人均生活用电是101KWH，日本和美国人均生活用地是1834KWH和4025KWH，分别是中国的18倍和40倍。2/6/2023287.2城市能源利用现状及趋势

4.未来城市能源供需预测（1）未来城市能源需求预测随着我国经济水平持续快速增长，人民生活水平的不断提高以及城市化进程的加快，未来能源需求总量会保持较高的增长。有关专家预测的我国能源消费和能源需求如下表所示。2/6/2023292006-2015年中国成品油消费预测2007-2020年中国石油消费预测2/6/2023301978-2006年国际原油价格的波动2/6/2023317.2城市能源利用现状及趋势

4.未来城市能源供需预测（2）未来城市能源供求矛盾预测a.能源资源的地区分布不均衡，会导致地区能源供需矛盾能源产地集中在北方和西部地区；消费地集中在东部地区b.人均能源资源禀赋不足，会导致总量和结构性短缺从探明的可采储量看，人均煤炭、石油和天然气分别是世界平均水平的1/2、1/10和1/20，尤其是石油和天然气供给面临结构性短缺。C.能源资源开发程度不一，制约能源供给能力石油7%(世界3%)；天然气3%(2%)；煤炭1%(0.5%)；水能10%(26%)2/6/2023327.3城市能源利用的主要问题

1.能源安全问题2.能源消费结构不合理3.能源环境问题4.能源效率低5.能源强度高6.电气化水平低7.能源投资不足2/6/2023337.3城市能源利用的主要问题

1.能源安全问题由于煤炭储量相对丰富，净出口量不断上升，能源安全问题主要体现在石油供应方面。一方面，我国石油资源开发利用程度已经远高于国外，且已探明储量有限，可采储量不多；另一方面，由于经济增长和能源结构优化的原因，石油资源的需求量越来越大。1993年我国从石油净出口国变为石油净进口国，2000年的石油资源进口依存度已超过30%，预计2010年和2020年将进一步提高至40%和50%。面对世界政治格局的复杂多变，世界油价市场的波动起伏等情况，如何安全、稳定、持续、经济的保障石油供给是我国城市可持续发展需要考虑的重要问题。2/6/2023342.能源消费结构不合理2/6/2023357.3城市能源利用的主要问题

2.能源结构不合理（1）过度依赖煤炭资源，是造成能源利用效率低下的重要原因美国、德国同样是煤炭资源丰富的国家，但其煤炭主要用途是来发电和炼焦，在工业中应用的很少，在大城市燃烧的更少。而在我国，煤炭在城市中作为主要消费能源，而且是在城市生活中直接燃烧。以石油、天然气为主的能源结构，能源利用效率要比以煤为主的能源结构明显要高，终端能源的优质化比例不高影响能效水平的提高。（2）燃煤选成的大气污染将对中国城市带来沉重的环境压力2/6/2023367.3城市能源利用的主要问题

3.能源环境问题我国是少数以煤炭为主要能源的国家，能源环境问题主要体现在煤炭的生产和利用对环境的危害上。(1)大气污染燃煤引起的大气污染给我国城市带来沉重的环境压力，据估计排放到大气中的SO2及烟尘总量分别有90％及70％来自燃煤。(2)气候变化温室气体排放直接影响全球气候变化，我国CO2的排放量仅次于美国居于世界第二位，这种状况与我国能源消费以煤为主有直接关联。2/6/2023377.3城市能源利用的主要问题

4.能源效率低目前，全国能源利用效率是32%，低于发达国家近10个百分点；能源开采和输送后的能源系统总效率不到10%，不足发达国家的一半，将近90%的能源资源在生产、加工转换、输送、储存和终端利用过程中被损失和浪费掉。同时我国GDP能耗巨大，能效水平远低于发达国家。能源效率低下一方面造成能源需求的不断上升，另一方面导致污染排放居高不下，加剧城市的大气污染问题。2/6/2023382/6/2023392/6/2023407.3城市能源利用的主要问题

5.能源强度高能源强度是能源消费与经济或物理产山的比率。在国家水平，能源强度是国内主要能源的消费总量或终端能源消费与国内生产总值或物理产出的比率。可以用万元国内生产总值能源消费量来表示，它反映能源利用的效率和经济发展对能源的依赖程度。总体而言，我国能源利用的效率在不断提高，经济发展对能源的依赖度有所下降。但是与发达国家相比，能源强度仍然出于相当高的水平。2/6/202341从1980年的25.9%到2000年的33.4%单位GDP能耗不断下降。

从80年3.63tce/千美元到2002年的1.18tce/千美元高耗能部门产品单耗有了大较大幅度降低。如1990年到2000年能耗

钢：997kgce/t降到781kgce/t，水泥：201.1kgce/t降到181kgce/t，乙烯1580kgce/t降到1212kgce/t改革开放以来，我国能源利用率有一定幅度的提高2/6/2023422/6/2023432/6/2023446.电气化水平低2/6/2023452/6/2023467.3城市能源利用的主要问题

7.能源投资不足2/6/2023472/6/2023487.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势世界能源的结构与消耗（1）近一百年世界能源消耗增长了20倍能源消耗最多的是美国：人口占4.9％，能耗占24.4％；印度人口占15.4％，能耗占2.3％；我国1996年人均能耗1.14吨，排名86（世界人均2.4、北美10、欧洲苏联5）单位：万吨标准煤2/6/2023497.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势世界能源的结构与消耗(2)能源结构20世纪60年代以前煤是世界最重要能源，后来，石油上升较快，发达国家以石油为主。美国、日本56.3％；我国、印度仍以煤为主，我国75.8％,印度67.8％。1980-1986石油煤炭天然气核能总计世界能源消耗增长率

9%24%19%35%27%2/6/2023501950-1995世界能源消费量和构成年份消费量

108tce煤在消费量中所占比例煤石油

天然气

水电、核电195023.9260.927.210.11.8196029.2449.533.315.12.1197064.4033.544.020.12.4198085.2430.844.221.53.51990114.7627.338.621.712.41995

/27.239.723.1102/6/2023517.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势化石燃料，有限能源（枯竭）能源危机迫在眉睫世界经济的现代化，得益于化石能源，如石油、天然气、煤炭与核裂变能的广泛的投入应用。因而它是建筑在化石能源基础之上的一种经济。然而，由于这一经济的资源载体将在21世纪上半叶迅速地接近枯竭。大亚湾2/6/2023527.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势化石燃料，有限能源（枯竭）石油储量1180-1510亿吨，以1995年世界石油的年开采量33.2亿吨计算，石油储量大约在2050左右年宣告枯竭。天然气储备估计在131800-152900兆立方米。年开采量维持在2300兆立方米，将在57~65年内枯竭。煤的储量约为5600亿吨，1995年煤炭开采量为33亿吨，可以供应169年。铀的年开采量目前为每年6万吨，根据1993年世界能源委员会的估计可维持到21世纪30年代中期，核聚变到2050年还没有实现的希望。2/6/2023537.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势化石燃料，有限能源（枯竭）特别是石油1953年1963年1973年1993年年产量6.49亿吨13.8亿吨28.2亿吨31.97亿吨储量前十名的国家：沙特、伊拉克、科威特、阿联酋、伊朗、委内瑞拉、前苏联、墨西哥、美国、中国。2/6/2023547.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势化石燃料，有限能源（枯竭）禁运后，石油在两个月内涨价4倍，至1979年涨了近10倍。，至1982年上涨了675％。1973年美国缺少1.16亿吨标准煤能源生产损失930亿美元；日本缺少0.6亿吨，损失485亿美元，致使1974年日本国民生产总值下降。（在这之前日本每年递增10％）石油由西方石油公司（“石油七姐妹”）垄断，西方利用廉价石油，改造产业结构，经济繁荣。1973年阿拉伯国家成立“石油输出国组织欧佩克（OPEC）”（中东储量占65％，出口占80％）向西方强国禁运石油,10月战争？2/6/2023557.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势能源对环境污染化石燃料，产生大量CO2，导致温室效应＊；化石燃料，产生大量NOX、SO2，导致酸雨＊；化石燃料及生物质燃料，产生NXO，导致氧空洞＊；2/6/2023567.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势能源对环境污染SOx、NOx、CO2、CO、THC、PM、水污染、土质。由于以煤为主，形成了以煤烟型污染为主的严重环境问题。例如：1995年，全国烟尘排放量约1744万吨，其中70％来自煤的燃烧；全国SO2排放量约2370万吨，其中85％来自煤的燃烧；全国CO2排放量约30亿吨，占全球的14％，只比美国的22％低，而各列为第二（人均排放量还很低）。燃煤在我国1/3以上是用于火力发电，由低水平的燃煤所造成的酸雨、光化学雾及温室效应等环境问题日益突出。而在大城市中，机动车排放所造成的环境污染，也日益严重。2/6/2023577.4城市能源可持续发展目标

1.世界及我国能源形势能源对环境污染热污染，一座1000MW火电厂，排热4.6×1012J/a；放射性污染；影响人体健康。2/6/2023581996年煤石油天然气水能能耗总量能耗1145亿吨33亿吨1.7万米32.9亿KW12.6亿吨居世界位次311191

2

(能耗：美国28.98亿吨、俄国9.494亿吨日本0.6838亿吨）中国一次能源储量和产量

储量年产量煤108t1145(NO.3)12.9(NO.1)石油108t33(NO.11)1.49(NO.5)天然气108M317,000(NO.19)176(NO.21)核能109KWH铀40GW(30年)13(NO.18)水能109KWH290GW(NO.1)188(NO.4)GW=109W这张表给出了我国主要一次能源的探明可采储量和年产量，由此可知，我国石油可维持30多年，天然气80年，而煤可维持100~200年。属于多煤、少气、缺油的情况。我国能源的现状2/6/202359统计数据显示，中国目前已经成为全球煤炭第一大消费国，基本能源消费占到世界总消费量的十分之一，同时，中国也是继美国之后的世界第二大石油和电力消费大国。

按照专家的估算：1999年我国石油开采量约1.6亿吨，但是消耗量已上升到1.9亿吨，到2010年预计消耗量将达到3亿吨。1993年后我国已成为石油净进口国。2000年原油进口已超过7000万吨。天然气近年生产量已有较大幅度增加，新的气田也有所发现，也在计划从俄国（独联体国家）进口一些天然气，西气东输也在实施，但花一千多亿的投资，东输200多亿米3/年天然气。2/6/202360A、人均能源拥有量低（1996年人均能耗，排名86位）；B、能源生产和消费结构依然以煤为主（75.8％年耗13亿吨）煤1/3以上是用来发电的，直接燃烧利用热能为主我国能源工业面临的问题中国的能源消费和构成年份消费量

108tce煤在消费量中所占比例煤石油

天然气

水电、核电19500.6993.04.9-2.119603.0293.94.10.51.519702.9380.914.70.93.519806.0372.220.73.14.019909.8776.216.62.15.1199512.2775.017.41.95.72/6/202361C、能源资源分布不均匀。（北煤南运，西电东送，南水北调。煤炭集中华北地区，水能集中西南地区）能源产地和主要利用能源的经济发达地区分布不平衡.

地区华北东北西南西北华东中南能源丰度（吨／人）268029312181216141142D、能源利用率低，造成的污染严重.单位GPT能耗是日本的6倍，美国的3倍，韩国的4.5倍；目前中国产品能耗极高，主要用能产品的单位产品能耗比发达国家高２５－９０％，加权平均高出４０％左右。比如，每千克油当量的能源，日本企业平均可以创造出１０.２美元的产值，中国只能创造出０.７美元。我国单位能源使用产生的ＧＤＰ，目前只有发达国家平均水平的五分之一至十六分之一左右2/6/202362E、农村商品能源短缺（人口8.6亿，能耗12.6亿吨，2／3靠柴薪）F、环境污染严重＊；由于我国是以煤为主的国家。煤炭的含氢量低，一般来说，相对于天然气，必然会带来CO2排放量大的问题。如何在经济发展中，控制CO2的排放量，已经成为重要的课题。中国CO2排放量已在世界上位居第二，占14%，美国为22%。以煤为主、能效低是主要原因。G、能源建设周期长，耗能多；能源输送路线比较长，占去国家相当大的运力H、能源工业装备落后；I、价格末能反映成本不合理2/6/2023637.4城市能源可持续发展目标

2.可持续发展的城市能源战略定位战略定位：城市能源从资源数量来说应是丰富的和可持续利用的，可以长期支持城市社会经济发展对于能源的需要；从质量来说应是清洁的、低排放或零排放的，不对城市环境与市民健康构成威胁；从技术经济来说，应是人类社会可接受的、能带来现实经济效益。总而言之，一个真正意义的可持续发展的城市能源系统应是一个有利于改善城市环境、保障城市经济社会健康发展、满足市民美好生活需要的开放式能源系统。2/6/2023647.4城市能源可持续发展目标

3.城市能源可持续发展的具体目标(1)在能源总量方面，要满足城市经济不断发展和人均能源消费水平逐渐提高的能源需求，这就必须充分利用国内外两种资源和两个市场，优化资源的配置．最大限度地保证供应。(2)在能源质量方面，要通过改善能源结构、扩大清洁能源的比重、促进清洁能源技术应用水平的提高、发展集中供热、推广洁净煤技术、推广洁净燃烧技术等，减少由能源生产及消费所带来的环境污染，改善城市空气质量。2/6/2023657.4城市能源可持续发展目标

3.城市能源可持续发展的具体目标(3)在能源结构方面，要不断优化能源消费结构，实现能源供应的优质化，建立以电能、天然气、煤气、太阳能等优质能源为主体的能源消费系统。城市政府应把“改进能源结构、提高优质能源比重”作为能源发展战略的重要内容，加快油气资源的开发利用，建立能源储备基金，增加优质能源购入或进口，因地制宜地开发利用可再生能源，推广使用清洁高效能源，增加电气在城市终端用能中的比重，使城市能源结构逐步得到明显改善。2/6/2023667.4城市能源可持续发展目标

3.城市能源可持续发展的具体目标(4)在能源开发方面，要提高新能源和可再生能源在能源供给和消费中的比重。开发利用生物能、太阳能、风能、地热能、小水电等新能源和可再生能源既可以缓解对化石能源供给的压力，对改善城市环境，减少大气污染和温室气体排放等也具有显著的效果。我国水能资源丰富，开发利用程度还不高，大力开发小水电是优化能源结构的有效途径。在汽车大量进入家庭的时代，大力推广天然气汽车、电动汽车、乙醇燃料和氢燃料汽车对改善城市大气环境具有特殊的意义。2/6/2023677.4城市能源可持续发展目标

3.城市能源可持续发展的具体目标(5)在能源利用效率方面，要加大节能工作力度，建立以提高能源利