能源与可持续发展考试资料

《能源与可持续发展》考试资料第一单元绪论 1一、能源科学的内涵 1二、能源的分类及主要形式 5三、能源的作用与地位 5第二单元 能源及其与环境、社会的关系 6第2讲能源的转换方式及条件 6第3讲我国及世界能源的现状、发展的趋势及面临的挑战 12第4讲能源利用与人类社会发展的辩证关系 16第三单元环境伦理观、能源利用带来的环境问题及应对措施 18第5讲环境问题给人类带来的危害与挑战 18第6讲建立环境意识，实现人与自然协调和谐发展 21第7讲清洁能源与节能减排技术 24第四单元可持续发展和循环经济的基本理论 30第8讲可持续发展战略及措施 30第9讲循环经济的基本理论及发展模式 33第五单元能源利用与生态环境、人类社会的可持续发展 34第10讲节约能源资源、提高利用效率、改善生态环境、实现可持续发展 34

第一章绪论一、能源科学的内涵能量与能源；能量的六种形式；能量相互转换的关系。1.能量与能源物质和能量是构成客观世界的基础科学史观认为，世界是由物质构成的；运动是物质存在的方式，是物质固有的属性；能量是物质运动的度量宇宙间一切运动着的物体，都具有能量，人类的一切活动都与能量及其使用紧密相关。所谓能量，也就是“产生某种效果（变化）的能力”。产生某种效果（变化），必然伴随能量的消耗和转换。能源：是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。“是可以从其中获得热、光和动力之类能量的资源”。自然资源：包括煤、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能等。为了便于运输和使用，上述资源经加工可得到一些更符合使用要求的能源，如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。能源是人类生存和社会发展的先决条件与重要物质基础2.能量的形式在科学上，能量有多种形式，如机械能、热能、化学能、电磁能、幅射能、核能等。这些能量是可以相互转换的。机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能量，前者称为动能，后者称为势能。它包括固体和流体的动能、势能、弹性能及表面张力能等。动能和势能统称为宏观机械能，是人类最早认识的能量。如果质量为m的物体的运动速度为v，则该物体的动能Ek可以用下式计算：重力势能Ep可以用下式计算：构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称为热能。这种能量的宏观表现是温度的高低，它反映了分子运动的激烈程度。电能是和电子流动与积累有关的一种能量，通常由电池中的化学能转换而来，或是通过发电机由机械能转换得到；反之，电能也可以通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领。辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。如地球表面所接受的太阳能就是辐射能的一种。物体的辐射能Er可由下式计算：化学能是物质结构能的一种，即原子核外进行化学变化时放出的能量。按化学热力学定义，物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能。人类利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，而这两种元素正是煤、石油、天然气、薪柴等燃料中最主要的可燃元素。核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。释放巨大核能的核反应有两种，即核裂变反应和核聚变反应。轻质量的原子核（氘、氚等）和重质量的原子核（铀等）核子之间的结合力比中等质量原子核的结合力小，这两类原子核在一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转变为在自然界更稳定的中等质量原子核，同时释放出巨大的结合能。这种结合能就是核能。核裂变：1kg铀235相当于2880t标煤核聚变：1kg氢同位数(氘、氚)相当于11816t标煤能量的性质：状态性，可加性，传递性，转换性，做功性，贬值性3.能量的转换关系能量守恒与转换定律能量守恒和转换定律指出：“自然界的一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能消灭，而只能从一种形式转换成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体；在能量转换与传递过程中，能量的总量恒定不变。”热量传递有方向性能量转换的效率在能量利用中热效率和经济性是非常重要的两个指标。由于存在着耗散作用、不可逆过程以及可用能损失，在能量转换和传递过程中，各种热力循环、热力设备和能量利用装置的效率都不可能达到100%。能源的转换方法化学能转换为热能燃料燃烧是化学能转换为热能的最主要方式。所谓燃料，就是能在空气中容易燃烧并释放出大量热能的气体、液体或固体物质，是能在经济上值得利用其发热量的物质的总称。燃料通常按形态分为固体燃料、液体燃料和气体燃料。天然的固体燃料有煤炭、秸秆、木材；人工的固体燃料有焦炭、型煤、木炭等。其中煤炭应用最为普遍，是我国最基本的能源。天然的液体燃料有石油（原油）；人工的液体燃料有汽油、煤油、柴油、重油等。天然的气体燃料有天然气，人工的气体燃料则有焦炉煤气、高炉煤气、水煤气和液化石油气等。燃烧设备_通过燃料燃烧将化学能转换为热能的装置热能转换为机械能和电能将热能转换为机械能是目前获得机械能的最主要的方式。热能转换成机械能的装置称为热机。因为热机能为各种机械提供动力，故通常又将其称为动力机械。应用最广泛的热机有蒸汽轮机、内燃机、燃气轮机等。能源转换设备蒸汽机——它是和用高温高压的水蒸汽推动活塞往覆运动而作功的热机，曾在历史上产生过重要作用，但目前已趋淘汰。蒸汽轮机——它是利用高温高压的水蒸汽推动叶轮，使轴转动而作功的回转式热机，是现代火力发电厂应用最广的原动机。也是核电站和大型舰船上的主要动力机械。发电机：将蒸汽轮机或燃气轮机的机械能转换成电能。同步发电机由定子（铁心和绕组）、转子（钢心和绕组）、机座等组成。内燃机：它是在机器内利用燃料与空气混合燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞运动而作功的热机。由于这一能量转换的过程完全是在热机内部完成的故称为内燃机。内燃机具有热效率高，功率和转速范围大，使用寿命长，操作简单，价格相对比较低，故被广泛地用于汽车、拖拉机、机车、战车及舰船上。燃气轮机：它是将空气压缩后同燃油混合燃烧，产生高温燃气，进入燃气轮机膨胀作功，使部分热能转换成机械能的高速回转式动力机械。由于其具有重量轻、尺寸小、功率大的特点，主要用于飞机上作为航空发动机及大中型舰船上作为推进用发动机。其它：水轮机、风力发动机、太阳能电池

火力发电厂作用:将燃料的化学能转换成为电能。主要设备:锅炉、汽轮机、发电机辅助系统：燃料系统、化水系统、除尘及灰渣系统、脱硫脱硝系统电能的转换燃料的化学能—蒸汽的热—装置的机械——电能二、能源的分类及主要形式按获得的方式分类；按被利用的程度分类；按是否再生分类；……按被利用的程度分类常规能源：开发利用时间长、技术成熟、能大量生产并广泛使用，如煤炭、石油、天然气、水能等。常规能源有时被称为传统能源。新能源：其开发利用较少或正在研究开发之中，如太阳能、地热能、潮汐能、氢能、生物质能等。三、能源的作用与地位能源与社会发展人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。(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)电的发现及开发利用；(5)原子核能的发现及开发利用。翻开人类社会的发展史，可以发现能源与人类社会的进步结下了不解之缘。人类用能源方式的每一次进步，都会引起生产和社会的重大变革。能源是人类社会发展的主要动力能源开发和利用的历史折射出人类社会发展进程能源与国民经济能源是发展社会生产和提高人民生活水平的重要物质基础，是推动国民经济发展的强大动力经济的增长和经济发展水平的提高都需要能源来支撑，因此，能源消费与经济发展有着密不可分的关系。从世界能源消费的增长趋势看，能源消费与世界经济发展的趋势是一致的。2011年中国主要能源产品消费量能源消费总量34.8亿吨标准煤，比上年增长7.0%煤炭消费量增长9.7%；原油消费量增长2.7%；天然气消费量增长12.0%；电力消费量增长11.7%一次能源生产总量31.8亿吨标准煤，比上年增长7.1%2011年中国能源产品生产量一次能源生产总量31.8亿吨标准煤，比上年增长7.1%2011年我国煤炭产量35.2亿吨，约占一次能源生产总量78.6％；煤炭消费总量35.7亿吨；原油产量2.04亿吨；原油消耗4.53亿吨，原油对外依存度达55.2%。综合煤炭、油气进口总量，我国能源对外依存度由本世纪初的7％上升到2011年的14％。在粗放的发展模式下，我国煤炭生产和消费规模逐年递增。国家能源局预测，到2015年全国煤炭年需求将达到39亿吨。“十三五”以后，全国煤炭需求量在40亿吨讨论你在日常生活中使用和遇到过的能源形式？有什么感觉？你所感知的能源有什么特点？优缺点是什么？（如煤，石油，天然气，太阳能，风能等）可能为人类可持续发展提供的能源有哪些？为什么？能源利用的形势会是怎样的？（能源消耗总量、化石能源/可再生能源比例、新能源的发展等）能源利用会面临哪些挑战？第二章 能源及其与环境、社会的关系第2讲能源的转换方式及条件一、化石燃料的转换方式火力发电厂，是利用煤、石油、天然气作为燃料生产电能的工厂主要设备:锅炉、汽轮机、发电机辅助系统：燃料系统、化水系统、除尘及灰渣系统、脱硫脱硝系统其能源转换方式为：化学能——热能——机械能——电能朗肯循环水在水泵中被压缩升压；然后进入锅炉被加热汽化，直至成为过热蒸汽后，进入汽轮机膨胀作功，作功后的低压蒸汽进入冷凝器被冷却凝结成水。再回到水泵中，完成一个循环。基本生产过程锅炉的主要系统有：汽水系统、烟风系统、制粉系统，以及其他辅助系统蒸汽轮机，简称汽轮机，它利用高温高压的水蒸汽推动叶轮，使轴转动而作功的回转式热机，是现代火力发电厂应用最广的原动机。也是核电站和大型舰船上的主要动力机械。汽轮机单机功率大、效率高、运行平稳，汽轮发电机组所发的电量占总发电量的80%以上。发电机：将蒸汽轮机或燃气轮机的机械能转换成电能。同步发电机由定子（铁心和绕组）、转子（钢心和绕组）、机座等组成。2.各种热机热机：将常规燃烧或核燃料反应产生的热能、地热能和太阳能等转换为机械功的动力机械,有时也称热力机械,简称热机。它是人类所利用的主要动力机械。常用的热力发动机有内燃机(包括汽油机、柴油机和煤气机等)、燃气轮机和蒸汽动力装置等。燃气轮机，是由压气机、加热工质的设备(如燃烧室)、透平、控制系统和辅助设备组成，将气体压缩、加热后送入透平中膨胀做功，把一部分热能转变为机械能的旋转原动机。其能源转换方式为：化学能——热能——机械能主要流程而由透平输出的机械能中，一部份会用来驱动压气机，另一部份则经由传动轴输出，用以驱动如发电机、传动系统等。内燃机内燃机，是在机器内利用燃料与空气混合燃烧产生的高温高压燃气来推动活塞运动而作功的热机。由于这一能量转换的过程完全是在热机内部完成的故称为内燃机。内燃机包括汽油机和柴油机，是应用最广泛的热机。其能源转换方式为：化学能——机械能——热能四冲程发动机二、核能的转换方式核能：又称原子能，原子核中的核子重新分配时释放出来的能量。分为三类：核裂变能，核聚变能，原子核衰变时的能核裂变能：中子轰击铀核，铀核分裂成质量相近的两部分，并释放出能量。核聚变：由质量小的原子，主要是指氘或氚，在一定条件下（如超高温和高压），发生原子核互相聚合作用，生成新的质量更重的原子核，并伴随着巨大的能量释放的一种核反应形式。核电站能量转换方式：核能——热能——机械能——电能核裂变的核燃料主要是铀。与一般的矿物燃料相比，核燃料有两个突出的不同特点：（1）是生产过程复杂，要经过采矿、加工、提炼、转化、浓缩、燃料元件制造等多道工序才能制成可供反应堆使用的核燃料；（2）还要进行“后处理”。压水堆现在用于核电站的反应堆中，压水堆最多（约占61%）。压水堆的主要特点是：用价格低廉、到处可以得到的普通水作慢化剂和冷却剂。为了使反应堆内温度很高的冷却水保持液态，反应堆在高压力（水压约为15.5MPa）下运行。由于反应堆内的水处于液态，驱动汽轮发电机组的蒸汽必须在反应堆以外产生。不可能用天然铀作核燃料，必须使用浓缩铀（铀-235的含量为2—4%）作核燃料。核电站与火电站的比较一座百万千瓦级的燃煤电厂，每年耗煤230万吨（按7200小时计），产生二氧化碳650万吨、二氧化硫1700吨、氮氧化物400吨，还有大量的灰尘、固体颗粒等。每公斤铀-235裂变放出的能量相当于2880吨标准煤燃烧的能量，一座百万千瓦级的核能发电厂，每年产生800吨中放射性废物和30吨乏燃料。核电站的安全第一道：燃料包壳；第二道：一回路压力边界；第三道：压力容器；第四道：安全壳。因此，核电厂正常运行的安全是可以保证的。其主要危险来自可能导致大量放射性物质释放的重大事故三、可再生能源的转换方式太阳能，风能，地热能，海洋能，生物质能太阳能热利用1.太阳能集热器通常由三部分组成：聚光器、吸收器和跟踪系统其能源转换方式为：2.太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。其能源转换方式为：3.太阳能采暖太阳能热发电系统：槽式系统，塔式系统，碟式系统槽式抛物面反射镜太阳能热发电系统（SEGS）简称槽式太阳能热发电系统，也称分散型太阳能热发电系统。工作流程：利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。塔式太阳能热发电系统也称集中型太阳能热发电系统。工作流程：在空旷的地面上建立一高大的中央吸收塔，塔顶上安装固定一个吸收器，塔的周围安装一定数量的定日镜，通过定日镜将太阳光聚集到塔顶的接收器的腔体内产生高温，再将通过吸收器的工质加热并产生高温蒸汽，推动汽轮机进行发电。 碟式太阳能热发电系统采用旋转抛物面汇聚太阳光，聚光镜的聚光能把斯特林发动机内的工质温度加热到650度以上，使斯特林发动机正常运转起来。斯特林发动机带动发电机旋转发电。光伏发电光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。太阳能光伏发电系统的组成如下：太阳能电池板：将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能控制器：是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。蓄电池：在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。逆变器：太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。因此需使用逆变器将直流电转换成交流电。太阳电池利用半导体内部的光电效应，当太阳光照射到一种称为“P—N结”的半导体上时，波长极短的光很容易被半导体内部吸收，并去碰撞硅原子中的“价电子”，使“价电子”获得能量变成自由电子而逸出晶格，从而产生电子流动。其能源转换方式为：风能资源据估计，地球上所接收到的太阳辐射能大约有2%转换成风能，全球的风能约为27.4亿MW,其中可利用的风能为2000万MW,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。我国风能资源丰富，可开发利用的风能储量约10亿kW，其中，陆地上风能储量约2.53亿kW（陆地上离地10m高度资料计算），海上可开发和利用的风能储量约7.5亿kW风力发电机工作原理现代风力发电机采用空气动力学原理，就像飞机的机翼一样。风并非“推”动风轮叶片，而是吹过叶片形成叶片正反面的压差，这种压差会产生升力，令风轮旋转并不断横切风流。风力发电机主要由塔架、叶片、发电机等三大部分所构成。运转的风速必须大于每秒2至4米（依发电机不同而有所差异）不等，但是风速太强（约每秒25米）也不行，当风速达每秒10至16米时，即达满载发电。由于每座风力发电机皆可独立运转，故每座风力发电机均可视为单独的风力发电厂，属于分布式发电系统。生物质能生物质能是指利用自然界的植物以及城乡有机废物转化、生产的能源。目前可以作为能源利用的生物质主要包括秸秆、林木及林木果实、禽畜粪便、有机生活垃圾和有机废渣废水等。生物质能的利用技术生物质能的利用技术大体上分为以下四种：而各类技术又包含了不同的子技术。1.直接燃烧技术2.物化转化技术3.生化转化技术4.植物油技术直接燃烧技术炉灶燃烧，锅炉燃烧，垃圾焚烧，固形燃料燃烧物化转换技术物化转换技术包括以下三种：干馏技术，气化制生物质燃气，热解制生物质油生化转换技术生物转换技术主要有以下两种：厌氧消化特种酶技术燃料乙醇未加变性剂的、可作为燃料的无水乙醇，俗称酒精。其分子式为C2H5OH。是以玉米、小麦、薯类、糖蜜、甜高粱秆汁液等为原料，经发酵、蒸馏而制成。其物理特性为：无色透明，易燃，20℃时密度在0.7918~0.7893g/cm3在国外，生物质制乙醇技术已商业化。目前巴西年产1.2×1010L，美国4×109L，津巴布韦4×107沼气沼气：有机物质在厌氧条件下，经过微生物发酵生成以甲烷为主的可燃气体。沼气发酵过程可分为两个阶段，即不产甲烷阶段和产甲烷阶段。沼气发酵产生的三种物质，一是沼气，以甲烷为主，是一种清洁能源；二是消化液（沼液），含可溶性N、P、K，是优质肥料；三是消化污泥（沼渣），主要成分是菌体、难分解的有机残渣和无机物，是一种优良有机肥。生物柴油以动植物油脂为原料，用甲醇或乙醇在催化剂作用下经酯交换制成。动植物油脂的主要成分为长链脂肪酸的甘油酯（甘油三酸酯），与甲醇或乙醇反应，生成甘油和长链脂肪酸甲酯或乙酯，长链脂肪酸单烷基酯可用作柴油机燃料。称为生物柴油。生物柴油可与石油柴油混用，也可单独使用。地热能资源目前世界上大约有120多个国家和地区，已经发现和开采的地热泉及地热井多达7500多处。据估计在地球表层10km的范围内，地热资源达12.6×1026J,相当于4.6×1016t标准煤。对于地热能的开发利用，目前主要是在采暖、发电、育种、温室栽培和洗浴等方面。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。地热发电能源转换方式：热能，机械能，电能地热能地热发电系统主要有四种：地热蒸汽发电系统：利用地热蒸汽推动汽轮机运转，产生电能。本系统技术成熟、运行安全可靠，是地热发电的主要形式。西藏羊八井地热电站采用的便是这种形式。双循环发电系统：也称有机工质朗肯循环系统。它以低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，并产生有机质蒸汽，进而推动汽轮机旋转，带动发电机发电。全流发电系统：本系统将地热井口的全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝气体及化学物质等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀做功，其后排放或收集到凝汽器中。这种形式可以充分利用地热流体的全部能量，但技术上有一定的难度，尚在攻关。干热岩发电系统：美国人莫顿和史密斯于1972年，在新墨西哥州北部打了两口约4000米的深斜井，从一口井中将冷水注入到干热岩体，从另一口井取出自岩体加热产生的蒸汽，功率达2300千瓦。进行干热岩发电研究的还有日本、英国、法国、德国和俄罗斯，但迄今尚无大规模应用。海洋能潮汐能潮汐发电与水力发电的原理相似。通过贮水库，在涨潮时将海水贮存在贮水库内，以势能的形式保存，然后，在落潮时放出海水，利用高、低潮位之间的落差，推动水轮机旋转，带动发电机发电。波浪能波浪能的发电原理：利用波浪的上下运动产生气流或水流使转机转动利用波浪装置的前后摆动或转动产生气流或水流使轮机转动利用波浪的沿岸爬升将波浪能转换成水的势能利用压电效应第3讲我国及世界能源的现状、发展的趋势及面临的挑战一、能源的现状及发展的趋势 世界能源消费及构成全球能源消耗预测目前全世界能源年总消费量约为175亿吨标准煤,化石能源占到了87%。化石燃料峰值在2030年左右中国（4.7万亿kW.h，首次超越美国跃居第一）、美国和日本发电量位居世界前三。2011年美国能源消耗构成2011年日本能源消耗构2011年法国能源消耗构成中国能源消费构成及总量变化趋我国发电量逐年增加，2011年发电量4.7万亿kW.h我国的能源生产量逐年增加，能源缺口仍然严重，2011年能源缺口约3亿吨标煤。2011年世界各国核能消费量世界核电发展现状核能发电量比重超过20%的国家共19个。核电与水电、火电一起构成世界电力的三大支柱。中国核电发展形势2013年1月1日国务院印发的“能源发展十二五规划”明确提到十二五期间核能的发展规划：坚持热堆、快堆、聚变堆“三步走”技术路线，以百万千瓦级先进压水堆为主，积极发展高温气冷堆、商业快堆和小型堆等新技术；合理把握建设节奏，稳步有序推进核电建设。到2015年，运行核电装机达到4000万千瓦，在建规模1800万千瓦德国、意大利占全球太阳能发电装机容量的50%以上中国潜力巨大新能源的发展—风能2011年中国新增安装风电机组11409台，装机容量17631MW，累计安装风电机组45894台，装机容量62364MW，年增长39.4%。风电机组大型化和深海风能利用技术成为海上风电领域的主要趋势新能源的发展—生物质能美国生物燃料乙醇到2022年达到360亿加仑，加快纤维素乙醇和藻类生物燃料的研发和示范瑞典大力开发生物沼气，提出将于2020年成为全球第一个不使用是有的国家。巴西、印度等国家鼓励发展生物燃料以粮食为原料的生物燃料已经失宠，第二代生物质燃料——纤维素乙醇受到重视。藻类生物燃料开发渐热。二、能源发展面临的挑战1.能源资源竞争日趋激烈一些发达国家长期形成的能源资源高消耗模式难以改变，发展中国家工业化和现代化进程加快，能源消费需求将不断增加，全球能源资源供给长期偏紧的矛盾将更加突出。能源的战略属性、政治属性更加凸显，围绕能源资源的博弈日趋激烈。2.能源供应格局深刻调整作为全球油气输出重地的西亚、北非地区局势持续动荡。美国和加拿大页岩气、页岩油等非常规资源开发取得重大突破，推动全球化石能源结变化。美国出台了《未来能源安全蓝图》，提出“能源独立”新主张，加大本土能源资源开发，调整石油进口来源。日本福岛核电站核泄漏事故不仅影响了世界核电发展进程，而且对全球能源开发利用方式产生了深远影响。欧盟制定了2020年能源战略，启动战略性能源技术计划，着力发展可再生能源，减少对化石能源的依赖。3.全球能源市场波动风险加剧在能源资源供给长期偏紧的背景下，国际能源价格总体呈现上涨态势。发达国家能源需求增长减弱，已形成适应较高能源成本的经济结构，能源市场波动将主要给发展中国家带来风险和压力。4.围绕气候变化的博弈错综复杂发达国家一方面利用自身技术和资本优势加快发展节能、新能源、低碳等新兴产业，推行碳排放交易，强化其经济竞争优势；另一方面，通过设置碳关税、“环境标准”等贸易壁垒，进一步挤压发展中国家发展空间。5.能源科技创新和结构调整步伐加快高效、清洁、低碳已经成为世界能源发展的主流方向，世界能源将逐步跨入石油、天然气、煤炭、可再生能源和核能并驾齐驱的新时代。国内形势1.资源制约日益加剧，能源安全形势严峻2.生态环境约束凸显，绿色发展迫在眉睫3.发展方式依然粗放，能效水平亟待提高4.能源基础设施建设滞后，协调发展任重道远5.自主创新能力不足，能源产业大而不强6.体制约束日益显现，深化改革势在必行主要任务加强国内资源勘探开发推进能源高效清洁转化推动能源供应方式变革加快能源储运设施建设实施能源民生工程控制能源消费总量深化能源体制机制改革提升能源科技和装备水平深化能源国际合作第4讲能源利用与人类社会发展的辩证关系一、能源与社会发展人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。回顾人类发展的历史，人类社会对能源的开发和利用有明显的阶段性，大致可分为四个时期：薪柴时期，煤炭时期，石油时期，多能互补时期1.薪柴时期：主要以薪柴、秸秆和动物的排泄物等生物质燃料为主要能源，同时以人力、畜力和一些简单的风力或水利机械作为动力从事生产活动，生产和生活水平极低，社会发展缓慢。2.煤炭时期：18世纪中叶工业革命开始，煤炭取代薪柴作为主要能源，蒸汽机成为生产的主要动力。于是工业迅速发展，劳动生产力增长很大。3.石油时期：石油资源的发展，开始了能源利用的新时期。近30年来，世界上许多国家依靠石油和天然气，创造了人类历史上空前的物资文明。20世纪50年代，美国、中东、北非等地区相继发现了巨大的油田和气田，石油开始进入生产和生活的各个消费领域。4.多能互补时期：1973年10月中东战争爆发，触发了资本主义国家的能源危机。2002年石油在能源消费结构的比重下降至37.45%，煤炭的比重增至25.5%，天然气增至24.26%，水电和核电大幅度增至12.79%。法国等地区的核电比重已达到38.3%；挪威的水电比重达到63.2%。随着化石燃料的日益枯竭，没有一种单一能源在能源消费结构中占绝对优势，因此称为多能互补时期。二、能源与人们生活人们的日常生活处处离不开能源，不仅是衣、食、住、行，而且文化娱乐、医疗卫生都与能源密切相关。从一个国家人民的能耗量可以看出一个国家人民的生活水平2011年我国人均能耗为2.6吨标煤,已经赶上了世界平均水平，但和发达国家的人均能耗相差较大，约为美国人均消耗的1/4.2011年的能源消费总量已超过美国。但在人均能耗上，我国明显低于发达国家，目前我国每人每年耗电3400千瓦时，而发达国家的这一数据普遍在8000千瓦时左右，美国更是高达1.5万千瓦时。三、能源与国民经济能源是发展社会生产和提高人民生活水平的重要物质基础，是推动国民经济发展的强大动力。目前，国内外比较通用的评价能源与经济增长关系的方法是能源消费弹性系数法。世界经济和能源发展的历史显示，处于工业化初期的国家，经济的增长主要依靠能源密集工业的发展，能源效率也较低，因此能源弹性系数通常多大于1。能源消费弹性系数是能源消费的年增长率与国民经济年增长率之比：能源消费弹性系数越大，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。尽管各国的实际条件不同，但只要处于类似的经济发展阶段，它们就具有大致相近的能源弹性系数。发展中国家的能源弹性系数一般大于1，工业化国家能源弹性系数大多小于1；人均收入越高，弹性系数越低。能源需求与经济增长之间的辩证关系能源需求与经济增长之间存在着相互影响、相互制约、相互促进的辩证关系。能源是社会生产生活和人类存在的物质基础，也是经济增长的重要投入要素之一。能源的发展推动了经济增长，经济增长又为能源的发展提供了必要的物质条件和经济基础。首先，能源是人类文明和经济发展的重要推动力量。中国现阶段正处于工业化快速发展时期，能源需求快速增长，能源的消费年均增长率较高，特别是新世纪以来，年增长率约为9%，高于世界上任何其他国家。2020年前，我国处于工业化、城市化快速发展阶段，耗能较高的能源原材料基础工业比重较大，能源需求仍处于较快增长阶段。其次，能源在推动经济增长的同时也有可能成为经济持续增长的障碍。能源的大量开发利用，一方面推动了经济的高速发展，另一方面带来一系列经济环境问题：能源供需失衡，能源价格波幅增大，是经济发展面临严峻考验；环境问题不容忽视，节能减排势在必行，而能源短缺是经济发展的主要障碍之一。因此，如何协调好能源消耗和经济发展的内在关系，并在经济发展同时实现能源合理有效利用、保护环境，是各国的不懈努力。中国能源供求变化情况从1992年开始，我国能源消耗量首次超过生产量，并且能源消耗“缺口”也逐步变大。因此，这也反映了我国近几十年来经济快速增长的同时也带来了能源消耗量的急剧增加。而这种能源消耗中的供求矛盾会给我国经济、社会带来较大的负面影响，主要表现为：①导致能源价格上涨；②会给我国能源安全带来较为严峻的挑战；因此，必须加快新能源的开发与利用、扩大能源供给品种和拓宽能源供给渠道，从而处理好我国能源的供求矛盾。中国能源消耗增长率与经济增长增长率的比较大多数时期我国经济增长增长率（即增长速度）大于能源消耗增长率，而最后的趋势显示能源消耗增长率有超过经济增长增长率的势头。这就表明：我国在经济增长快速进行的同时，能源消耗也在不断增加。因此，要保持经济持续、健康发展，就必须减少经济发展对能源的过度依赖，转变经济增长方式，调整与优化（经济）产业结构。第三单元环境伦理观、能源利用带来的环境问题及应对措施第5讲环境问题给人类带来的危害与挑战一、环境问题环境及环境问题的基本概念；能源开采过程中的环境问题；能源输运过程中的环境问题；能源加工转换过程中的环境问题能源使用过程中的环境问题。1.环境及环境问题的基本概念以人为主体，环境是人类赖以生存和发展的宇宙空间及其中全部物质要素的综合体，是人类周围生物因素、化学因素、物理因素和社会因素的总称。《中华人民共和国环境保护法》中，环境指：大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景旅游区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。环境问题:由于自然和人为的原因引起的环境质量恶化，出现了不利于人类生存和发展的问题。自然环境问题:地震、火山、海啸、台风、泥石流等。人为环境问题:大气污染、水体污染、生态破坏等。2.能源开采过程中的环境问题对土地资源的破坏大面积地下采煤矿坑引起地面沉降和陷落，形成地质灾害多发地带。露天开采规模通常很大，矿坑面积可达数千公顷，采场范围内的农田和植被荡然无存，由于剥离物的排弃，因此堆压占地面积往往和采场破坏的土地面积相当，共同形成一系列污染效应。对水体的污染煤炭开采过程中，矿井的排水会进入地表水体，对水体造成污染。矸石堆放，占用土地资源，破坏景观，并且矸石中的铝、砷、铅、硫等物质会被雨水溶解进入到水体，对水体造成破坏。对大气的污染矸石堆放，会缓慢氧化自燃，排放CO2、CO、SO2、粉尘。对大气的污染开采过程中，煤层中的甲烷气体会从矿井中逸出，不仅严重威胁采煤作业面的安全生产。甲烷从矿井中排出进入大气，即浪費資源，也对环境造成严重的危害。同样的，石油开采过程中也有伴生气排放的现象。3.能源输运过程中的环境问题4.能源加工过转换过程中的环境问题5.能源使用过程中的环境问题化石燃料，主要以碳氢氧化合物为主，其中含有硫、氮、磷以及无机矿物等。大规模的化石燃料燃烧，碳燃烧产生CO2，硫化物产生SOx，氮转化为产生了NOx，其中未完全燃烧的碳粒和无机矿物质转化为烟尘，这些燃烧产物都严重的污染了大气环境。二、由能源使用来带的环境问题及危害温室效应；酸雨；粉尘、雾霾等；三、由能源利用引起的环境问题及危害燃料开采、运输、加工和利用过程中，化石燃料会产生一系列的污染：二氧化碳，二氧化硫，氮氧化物等气体污染物，并产生粉尘和固体废弃物主这些污染物主要引起：温室效应,酸雨,粉尘,雾霾1.温室效应定义：指透射阳光的密闭空间由于与外界缺乏热交换而形成的保温效应。形成原因：太阳短波辐射可以穿透大气到达地面对地面加热，而地面升温后通过长波辐射向太空散热，长波辐射被大气中的温室气体吸收，热量散发受阻，从而产生了温室效应。常见温室气体：二氧化碳、甲烷、臭氧、氧化亚氮(N2O)、氟利昂、水蒸气等。温室效应的危害若不控制大气污染，根据政府间气候变化专门委员会（IntergovernmentalPanelonClimateChange，简称IPCC）估计，从1990年到2100年全球气温将升高1.4℃—5.8℃。温室效应增强，冰川融化，被冰封的十几万年年前的致命病毒可能重见天日，严重威胁人类生命。冰雪融化，引起海平面上升，危及沿海城市。影响气候，生态恶化，灾害天气多发，洪涝和干旱频发，导致全球降水分布变化，严重影响农业生产。温室效应导致气温升高，冰川融化，将导致沿海地区许多城市被淹。影响生态平衡。2.酸雨化石燃料燃烧过程，除了产生CO2之外，燃料中含有硫元素和氮元素将部分转化为SOx和NOx。这些气体进入大气，将于大气中的水蒸气反应生成硫酸和硝酸，并伴随降雨降雪下落到地面，形成酸雨。酸雨的危害：①破坏水生生态系统②破坏陆地生态系统③腐蚀钢材、建筑物、名胜古迹。3.粉尘、雾霾等PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。主要来自扬尘、机动车尾气、燃煤及挥发性有机物等，它对空气质量和能见度等有重要影响。PM2.5粗细还不到头发丝的三十分之一，能携带大量有毒有害物质，通过支气管进入人体的肺部，甚至融入到血液之中，引发呼吸系统疾病，心血管疾病，造成肺癌死亡率的增加，成为危害身体健康的隐形杀手。为什么要保护环境？简单的说，因为环境发生了不利于人类生存和发展的变化，出现了环境问题：主要包括四个方面：①生态平衡破坏。②环境污染严重，影响到我们的身体健康。③环境保护是我国全面建设小康社会的客观要求④我们只有一个地球。三、人类应对环境问题的措施1.环境问题的解决路线保护:对未被污染破坏的环境进行有效保护。治理:对已被污染破坏的环境进行有效的治理。2.全球范围内的行动联合国环境规划署（UNEP）：1972年6月5日召开人类环境会议：通过了《人类环境宣言》和《行动计划》。世界气象组织、（UNEP）：1991年2月和6，通过应归气候变化的谈判，最终形成了：“联合国气候变化框架公约”1997年在日本京都召开的《气候框架公约》第三次缔约方大会上通过的国际性公约，通过了《京都议定书》。应对气候变化是为了人类生存与发展，但为何节能减排行动在国际上却行使得如此艰难？答案：利益，自身利益碳减排，将付出较大的成本。发达国家要求发展中国家承担相同的减排义务。发展中国家指出：发达国家在发展中，排放了大量的二氧化碳，将环境搞糟，而减排的时候，却要求承担相同的义务。第6讲建立环境意识，实现人与自然协调和谐发展一、环境意识1.为什么要建立环境意识？我们只有一个地球，我们的生存环境只有一个。过度放牧，造成草原退化、沙化，最终导致草原变成沙漠，让绿色的地表变成了黄色。砍伐森林，大片绿色消失，露出了土地的颜色。环境破坏或污染的后果具有滞后性，许多影响是潜在的、长期的、深刻的、难以认识的、难以恢复的。正因为环境破坏的后果不会立即显现，导致许多环境问题被忽视，公众也难以对环境问题有直观感受，致使环保意识难于建立。1.摆在人类面前的环境问题：酸雨、温室效应与气候变化；臭氧层破坏；水资源危机（水资源枯竭及污染）；海洋污染；生态环境恶化与生物多样性减少（热带雨林消失，野生动物没绝）；城市环境问题（垃圾、噪声、光污染）；沙漠扩张、土地退化、水土流失；垃圾、废弃物扩增。2.人类建立环境意识的过程人类对环境问题的认识和环境意识，经历了三个阶段：（1）从蒙昧到觉醒（2）从忽视到重视（3）从单纯注重环保问题到可持续发展。二、环境伦理观1.环境伦理观的概念及发展环境伦理观是指人对自然的伦理。它涉及人类在处理与自然之间的关系时，何者为正当、合理的行为，以及人类对于自然界负有什么样的义务等问题。中国传统文化中的环境伦理观在农业社会（约10000年前），由于农业发展，人类由游牧转向定居生活，逐渐发展水利灌溉，学会用石头和树木建筑房屋，通过与自然交往，对自然现象和生态环境现象积累了规律性的认识，在一定程度上认识到了自己和自然的区别，但是还是深深的体会到了自己的生存活动必须依赖自然环境。农业文明中，人类强调与自然的协调，适应自然，因此中国古代哲学家提出了“天人合一”论。进一步发展中，提出了“天人相分”论，开始认识到“天”的运行规律，不会因人而异。对于调动人的主观能动性，摆脱对自然的依赖具有重要作用。西方环境伦理观的发展古代西方也一样经历过对自然崇拜的过程。工业文明时代，由于机器代替手工生产，科学技术的运用，人类改变和利用自然的能力得到极大提高，开始将自己与自然的关系视为征服者与被征服者关系。开始形成一种观点：在人类心目中，自然界是为人类而存在的，只有被利用和使用的价值，认为自然世界和自然规律都是为人而立，即“人类中心主义”。当今社会人类已经从自然的报复中懂得，人类对自然界的无情榨取，必将危及自身。人类必须重新认识人与自然的关系，彻底放弃工业文明时的“人类中心主义”，建立一种适合于人类生存的新的文明方式，该方式称为“生态文明”，即重建人与自然的和谐统一关系。形成了环境伦理观，指导人类构建生态文明。环境伦理观的主要观点：（1）生命中心主义；（2）地球整体主义；（3）代际均等的伦理观。2.环境伦理观的观点及原则生命中心主义认为所有形式的生命具有等同的价值，所有生命都应当受到尊重，人类不是万物的中心。代表人物：泰勒《尊重自然》（保护野生动植物）。达尔文曾说：如果我们不要对生命的臆测设限的话，那么那些遭受痛苦、疾病、死亡等苦难的动物同胞们，它们可能是和我们人类源自同一个祖先······。地球整体主义不仅生命体具有内在的价值，包括土地、岩石、自然景观都有固有的价值和权利。代表人物：利奥波德[美]《大地伦理学》代际均等的环境伦理观我们对自然界的道德和义务，最终源于人类各成员间所承担的义务，在享有自然资源和良好的环境上，我们的后代和我们具有同等的权利。代表人物：罗马俱乐部《增长的极限》环境伦理观的主要内容（1）尊重与善待自然（2）关心个人并关心人类（3）着眼当前并思考未来尊重自然与善待自然尊重自然与善待自然，具体来说我们必须做到以下几点：尊重地球上一切生命物种；尊重自然生态的和谐与稳定；顺应自然生活。（2）关心个人并关心人类环境伦理最终确立了这样的行为原则：关心个人并关心人类。从权利角度来看，环境权是个人的基本人权，1992年联合国环境和发展会议《里约热内卢宣言》中做了这样的规定：“人类拥有与自然协调的、健康的生存和活动的权利”。但环境问题的复杂性又告诉我们：人类面对的环境的行为往往不是个人的行为。一方面，对环境的保护和治理，需要群体的努力和合作才能奏效另一方面，任何个人对待环境的行为和做法，其环境后果都不限于个人，而会对周围乃至整个人类造成影响。关心个人并关心人类，确立如下的行事原则：①正义原则环境权是属于每个人的基本人权②公正原则在治理环境和处理环境纠纷时维持公道③权利平等原则在环境资源的使用和消费上要讲究权利的平等④合作原则由于自然环境的保护和环境问题能否真正解决，取决于地球上所有人的共同努力，更需要人与人之间的配合与合作，从这种意义上说，关心个人与关心全人类应成为环境伦理的共识3）着眼当前并思考未来人与自然界其他生物一样，都具有繁衍和照顾后代的本能。人类不同于其他生物之处在于：除了这种本能之外，他还意识到个体对后代承担的道德义务与责任。因此，如何对待子孙后代的问题，对于人类来说是一个伦理和道德的问题，我们应该对未来的、子孙后代的利益和价值予以更多的考虑，并从后代人的立场上对我们当前的环境行为作出道德判断。环境伦理是要将人类对待自然的态度和责任作为一种道德原则和道义行为提出，其目的是为了更有效地规范和指导人们对待自然环境的行为，以有利于地球生态系统，包括人类社会这个子系统的长期持续和稳定的发展。因此，一种全面的环境理论观，必须兼顾自然生态的价值、个人与全人类的利益和价值，以及当代人与后代人的利益。农业与环境伦理观的统一善待土地是农业与环境伦理观统一的核心。由于人类不合理开发利用土地，已经对农业生产的可持续性带来了严重的影响。面临着城市占用大量土地；人为浪费耕地；以地谋私；对农田实行掠夺式经营；过度放牧；过量使用化肥造成土地破坏和污染；农药的过量使用等问题。农业环境伦理观：①珍惜土地，人类对土地的态度，取决于对土地价值的认识。无视土地对人类利益的巨大价值，就谈不上对土地的尊重和对耕地的保护。农业环境伦理观需要人类做到：树立惜地如金的观念；节约用地坚决反对荒废破坏耕地的行为；积极倡导开垦新耕地。②合理利用耕地，防止土地生态失衡。如果农业生产只消耗土地，而不养护土地，久而久之，生态系统就会失去平衡，农业生产也因能量和物质的逐年减少而耗竭，最终导致农业产量下降。因此，具体应注意以下几点：按照农业生态规律办事因地制宜，不搞掠夺式经营用地养地相结合③开发绿色食品，防止农药污染人类应该清醒认识到增加农药的社会负效应。既要坚持不懈地致力于通过科学技术不断突破这一局限性，同时在使用农药时，应遵循持续生产的道德原则，合理使用农药，努力防止农药污染，扬善惩恶，还要积极创造条件，开发绿色食品，改善我们的生存环境，保障食品安全。森林与环境伦理观的统一森林与人类休戚与共，息息相关。森林环境道德规范，首先要求人们充分认识森林的价值，增强森林保护意识。爱护森林，植树造林，绿化大地是每个公民应当承担的社会义务。维护森林的整体性，禁止滥砍滥伐保护野生动植物，禁止捕杀珍稀野生动物。森林道德要关注森林所养育的全部生物，森林是一个复杂的生态系统，是生物多样性最丰富的地方，保护野生动植物不仅是保护一定的经济效益，更是保护生物圈的正常循环，保护自然环境和发展生物科研的重要方面。人口与环境伦理观的统一树立生育的社会责任意识，破除传统观念。人的生育行为，既是一种自然行为，也是一种社会行为，既要受到各个时代社会物质生产及其决定的社会经济关系的制约，还受到当时占统治地位的社会道德观念的支配。在生育问题上的道德价值取向，不仅要有利于个人的全面发展，更要有利于社会的发展，要对全人类的命运负责，不仅要考虑眼前利益，还要面向未来，考虑长远利益。树立男女都一样的观念，破除传宗接代的意识。现在社会，随着家庭逐步小型化方向发展，随着家庭成员独立性的增强，男女都作为同等的分子参加社会工作，谁的地位高并不取决于性别的差异，而是取决于德行、才能的高低。消费与环境伦理观的统一倡导适度消费，反对无节制的高消费，适度消费是合理消费的体现，适度消费不是低消费，而是与生产力水平、发展阶段、生态环境相适应的消费方式。适度消费意味着既要满足人类物质生活需要，同时又有利于人类的持续生存与发展。这是经济健康持续发展的必然要求，同时也是环境道德的一项重要内容。崇尚节俭生活，反对奢侈浪费。参与绿色消费，抵制有害生态的产品，绿色消费是当代人消费道德的一种新境界，从广义上讲，这是指对一切无害于生态环境的消费。军事与环境伦理观的统一制止军备竞赛，促进核裁军，防止战争发生，作为军事环境道德的基本要求，不仅具有直接的和平意义，而且具有协调人与自然环境关系的巨大间接意义。防止战争，维护和平。制止军备竞赛升级，积极促进裁减军备。促进全面禁止和彻底销毁核武器，防止核武扩散。第7讲清洁能源与节能减排技术清洁能源水能我国可供开发利用的水能源为3.78亿千瓦，目前仅开发利用了11%。目前在建大型水电站（金沙江）：白鹤滩、溪洛渡、向家坝水电站等。水电被视一种可再生、零污染，产能高、储量丰富的清洁能源，在节能减排上能够有效降低排放，但是水电站也有一定的不足之处：①上升的水位可能引起滑坡，塌方，甚至引发地震。②大坝拦河，可能阻断鱼类洄游产卵，水流特性改变，影响鱼类生存环境。③巨大的湖面可能对气候有一定的影响。核能核电与火电的比较一座百万千瓦级的燃煤电厂，每年耗煤230万吨（按7200小时计），产生二氧化碳650万吨、二氧化硫1700吨、氮氧化物400吨，还有大量的灰尘、固体颗粒等。每公斤U-235裂变放出的能量相当于2880吨标准煤燃烧的能量，一座百万千瓦级的核能发电厂，每年产生数百吨中放射性废物和20-30吨乏燃料。事故总结缺少安全文化反应堆设计存在缺陷操纵员不可原谅的错误现代核电厂的多道屏障第一道：燃料包壳；第二道：一回路压力边界；第三道：压力容器；第四道：安全壳。因此，新一代的核电厂正常运行的安全是可以保证的。风能我国可供开发利用的风能资源总量为2.54亿千瓦。风电与火电的比较以目前主流风力发电机为例：一台5MW的风力发电机，年运行小时数为2500小时，年发电量达到1250万度。与同等容量燃煤火力发电相比，减少年耗煤1.15万吨，减排二氧化碳排放3.25万吨，二氧化硫8.5吨，氮氧化物2吨，另外减少还会大量的粉尘，重金属。风电的特点与优势风电是一种安全可靠的发电方式，随着大型机组的技术成熟和产品商品化的进程，风电成本将逐渐降低。风力发电不消耗资源、蕴藏量丰富，具有广阔的发展前景建设周期一般很短一台风机的运输安装时间不超过三个月，万千瓦级风电场建设期不到一年，而且安装一台可投产一台；④装机规模灵活可根据资金多少来确定，为筹集资金带来便利；运行简单，可完全做到无人值守；实际占地少，机组与监控、变电等建筑仅占风电场约1％的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用；对地形要求低，在山丘、海边、河堤、荒漠等地形条件下均可建设，在发电方式上还有多样化的特点，既可联网运行，也可和柴油发电机等级成互补系统或独立运行，这对于解决边远无电地区的用电问题提供了现实可能性。风电的不足之处风电是一种清洁的能源，对环境友好的能源，对节能减排有重要意义，具有广阔的发展前景。但是风电也有其不足之处：风能密度小，风电设备投资大，且风能分布不均匀，且具有随机性，仅在风能达到一定密度和小时数的地方才能够利用风能。风电具有不连续性，因此会对电网造成一定的冲击。另外，风电场运行过程中可能会产生噪声和视觉污染。太阳能每年我国陆地接收的太阳辐射总量相当于24000亿吨标煤。太阳能电站与火电站的比较太阳能电站运行中不产生排放污染物，仅在生产太阳能电站设备过程中，需要消耗较多的能源。蕴藏量巨大。在无耕作价值沙漠地区，有广阔的土地适宜于建设太阳能电站。太阳能的优缺点太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。太阳能也有两个主要缺点：能流密度低强度受昼夜和天气的影响不能维持常量生物质能我国仅农村秸秆的年产量就超过5亿吨标煤。生物质发电与燃煤发电的比较生物质发热值比煤低，一般1.4吨~2吨生物质相当于一吨标准煤。生物质燃烧过程产生CO2，但其CO2来自生物质生长过程中光合作用吸收的CO2，相当于生物质利用过程并未额外增加大气中的CO2。生物质含硫量低，燃烧生物质可以降低向大气中SO2的排放，减少酸雨危害。生物质含灰量小，固体废弃物的处理量比燃煤小。生物质能的优缺点含硫量低，同时不排放CO2，是燃煤的最佳替代燃料；将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)；与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。生物质能的缺点植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物；单位土地面的有机物能量偏低；缺乏适合栽种植物的土地；有机物的水分偏多(50%～95%)；生物质收集难度较大。地热能地热能的优缺点利用地热能来进行发电其好处很多：①建造电站的投资少，通常低于水电站；②发电成本比火电、核电及水电都低；③发电设备的利用时间较长；④地热能清洁，不会污染环境；⑤发电用过的蒸汽和热水，还可以再加以用，如取暖、洗浴、医疗、化工生产等。缺点：地热受地热资源影响大。海洋能潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、温差能、盐差能等海洋能的优缺点优点①蕴藏量巨大，其储量是目前全世界能耗的几百倍甚至上千倍。②无污染物排放，是一种清洁能源。缺点①海洋能分布不均，能量密度低②能量多变、不稳定。③利用困难，设备造价高。二、节能技术我国目前仍然以化石燃料为主要能量来源。工业节能工业节能分为单体设备节能和系统节能两种方式。单体节能：通过对设备进行改进，提高能量利用过程中的四个环节（转换、传输、使用和回收）的效率，从而达到节能目的。如：采用高效燃烧技术、强化传热技术、提高能量使用率和余热回收。在冶金、化工、水泥、玻璃、造纸、纺织等行业节能效果显著。系统节能：需要做到过程与系统匹配，并且使流程中各个环节协调优化。建筑节能围护结构节能：利用保温砖，改善墙体的保温效果。利用双层玻璃保温。电器节能：利用热泵技术供暖，使用节能灯具。节能建材：空心保温砖，双层玻璃窗采用低能耗的电器如：采用热泵供暖，空气能热水器，比直接采用电暖器供暖和电热水器节能。采用智能压力电饭锅，比普通电饭锅节能。使用LED节能灯。节能电器在有条件的地方，还应充分利用太阳能采光、供暖、供冷、发电等。生活节能①尽量购买使用与房间或人数相匹配的电器，避免“大马拉小车”的情况。②电器常维护：如空调使用一段时间后，滤网容易被灰尘堵塞，导致室内机出风受阻，既增大风机能耗，也降低空调的制热制冷效果，常清洗滤网能够降低空调能耗。③良好的节能习惯：节约用水；随手关灯；关闭电器电源珍惜纸张；节约粮食；垃圾分类交通节能交通节能主要包含两个方面：交通工具节能，出行方式节能交通工具节能面对节能与环保的双层压力，近些年，国内外的汽车主要研究方向锁定于替代燃料汽车（醇类、天然气、氢气）和电动汽车两个方向。例：氢能汽车氢气作为汽车燃料的特点：氢气是一种无污染的清洁二次能源，燃用过程无CO2，无粉尘等污染物，仅产生水。氢气在燃烧时比汽油的发热量高。传统的电解方法生产氢气价格昂贵，且耗费其他资源，无法推广，氢气通过常规燃料重整（CH4+2H2O=CO2+3H2）大规模生产，能够降低污染。另外氢气还可以采用清洁能源生产：如利用太阳能、核能等进行生产。电动汽车驱动的汽车的电能来源于车载可充电蓄电池。目前困难在于电力储存技术。蓄电池容量有限，难于保证车辆的长时间续航。目前，应用最广泛的电源是铅酸蓄电池，但随着电动汽车技术的发展，铅酸蓄电池由于能量低，充电速度慢，寿命短，逐渐被其他蓄电池所取代。正在发展的电源主要有钠硫电池、镍镉电池、锂电池、燃料电池等。随着电池技术的发展，必将为电动汽车的发展开辟了广阔的前景。电动汽车本身不排放污染物，电动汽车能量利用效率高，按照所耗电量换算为发电厂的排放，其排放量也比燃油汽车小。将燃油汽车的分散排放转化为发电厂集中排放，发电厂的远离市区，集中排放的污染物也更容易治理。若采用太阳能或核能为充电汽车充电，其污染物排放将进一步降低。出行方式节能短距离出行提倡步行或自行车提倡以公共交通为主提倡小排量节能汽车或电动汽车出行方式节能三、减排技术1.脱硫、脱硝技术燃烧前脱硫 烟气脱硫技术 常用烟气脱硫方法：湿法烟气脱硫优点：该方式脱硫速率快，脱硫效率高。缺点：是产生废水废渣。半干法脱硫喷雾干燥法：将Ca(OH)2浆液雾化喷入烟气中，在烟气中吸收SO2后生产CaSO3·1/2H2O，由于有氧气存在，部份CaSO3·1/2H2O被氧化成CaSO4·H2O。在吸收SO2的同时，浆液中的水分逐渐蒸发，最后产生干粉物料，进入除尘器和飞灰一起脱除。半干法脱硫效率可达85%以上，同时设备也较为简单，但是废弃物利用目前还不成熟。（3）干法烟气脱硫干法脱硫虽然无废液废渣，但是由于活性炭需要经过吸附和脱附两个过程，因此需要并联使用多台吸附器，才能使脱硫过程连续进行。这造成了干法脱硫操作过程复杂，且设备庞大。烟气脱硝技术氮氧化物是形成酸雨的气体，大气中的氮氧化物是光化学烟雾的引发剂之一。。氮氧化物的产生，一部分来自于自然界的雷电、火山和细菌分解，另一部分则来自于人类燃用煤和石油。NOx来源：助燃空气中的氮气在高温下被氧化。燃料中的氮氧化物在燃烧过程中部分氧化产生。脱除烟气中的NOx，有还原法、吸附法、湿式吸收法和电子束照射法。2.粉尘防治粉尘治理方法改善燃烧，控制烟尘通过改善燃烧，选择合适的燃料和燃烧器或在气缸内加强气体扰动与混合，使得碳能够完全燃烧，减少烟尘的产生。对烟气进行除尘处理。通过对烟气进行除尘处理，使得排烟中粉尘量很小。常见的烟气除尘有：旋风分离器、袋式除尘器、电除尘器等。3.CO2捕集与封存技术燃烧后捕集化石燃料与空气燃烧，产生的烟气中主要是CO2和N2气体，需要将CO2从烟气中分离出来。燃烧前捕集将化石燃料通过重整反应产生H2和CO2，分离其中的CO2，得到纯净的H2，化石燃料的化学能转移到H2中，H2作为燃料将不再产生CO2。富氧燃烧捕集采用纯氧代替空气助燃化石燃料，燃烧产生的烟气中主要为CO2和水蒸气，脱除其中的水，即可得到高浓度的CO2CO2的封存方式地质封存将CO2封存于地质构造中，如废弃的石油天然气田，不可开采的每天及高盐含水层构造中可用的地质构造有：深部盐水层构造石油天然气储层不可开采的煤层海洋封存直接释放到海洋水体中或海底，CO2与H2O形成水合物，能够长时间稳定。可能对海洋生态系统造成危害。CO2可能再次逸出海洋。海洋处置费用昂贵。矿物封存将CO2固化形成无机盐类。CO2可以与金属氧化物通过反应产生稳定的碳酸盐，金属氧化物富含于硅酸盐矿石中，并可以从废弃物中少量提取。第四单元可持续发展和循环经济的基本理论第8讲可持续发展战略及措施可持续发展的基本理论概念：“既满足当代人需求又不危及后代人满足其需求能力的发展。”笼统地说就是满足当代人需求，又不损害后代人利益的发展。可持续发展的基本内涵体现的基本观念：公平，发展，权利，环境①发展的观念：鼓励经济发展，但强调发展不仅要重视增长数量，更要追求改善质量、提高效益、节约能源、减少废物，改变传统的生产和消费方式，实施清洁生产和文明消费。②公平的观念：强调人与人的平等权，从时间上，代际之间应享有公平；从空间上，区际之间应享有公平。此外，人与其他生物种群之间也应享有公平。③环境的观念：强调经济发展与环境保护的统一性。经济发展要以环境和资源为基础，环境保护也需要依靠经济发展来提供必需的资金和技术，环境保护的好坏是衡量发展质量的指标之一。④权利的观念：强调人们享受的权利，既包括物质生活享受，也包括环境享受。核心思想：健康的经济发展应建立在生态可持续能力、社会公正和人民积极参与自身发展的基础上追求目标：既要使人类的各种需要得到满足，个人得到充分发展，又要保护资源和生态环境，不对后代人的生存和发展构成威胁基本思想：要求哲学思想及发展模式的转变2.要求可持续发展要求的哲学思想的转变可持续发展要求的发展模式的转变3.内涵：经济，社会，生态可持续发展（1）经济的可持续发展地位：经济的可持续发展是条件内容：经济的可持续发展是指不仅重视经济数量的增长，更追求质量的改善和效益的提高措施：改变“高投入、高消耗、高污染”的传统生产方式，积极倡导清洁生产和适度消费，以减少对环境的压力。（2）社会的可持续发