能源的可持续发展能量与能源能量 —— 宇宙间一切运动着的物体,都有能量的存在和转化,人类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,。反过来说,产生某种效果(变化)必然要伴随能量的消耗和转换。
人类所认识的六种能量形式机械能热能电能辐射能化学能核能机械能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 —— 人类认识最早的能量。
热能构成物体的微观分子运动的动能表现为热能。它的宏观表现是温度的高低,反映了分子运动的强度。
地球上最大的热能资源应为地热能。
电能它和电子流动与积累有关,通常由电池中的化学能转化而来,或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化为机械能 —— 电做功。
在自然界中,还有雷电等电能。
辐射能即物体以电磁波形式发射的能量。如太阳能,太阳是最大的辐射源。
化学能它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。
利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢。
核能它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:
核裂变反应核聚变反应能源及能源的分类所谓能源,是指能够直接或经过转换而获取某种能量的自然资源。
自然资源: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,经上述资源加工可得到一些更符合使用要求的能量来源,
如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢能等。
能量及能源的分类由于可被人类利用的能源多种多样,因此有以下
6种不同的分类方法:
按地球上的能量来源分按被利用的程度分按获得的方法分按能否再生分按能源本身的性质分按对环境的污染情况分按地球上的能量来源分来自于地球本身,如核能、地热能等;
来自于球外天体,如宇宙射线及太阳能,
以及由太阳引起的水能、风能、波浪能、
海洋温差能、生物质能、光合作用等;
来自于地球和其他星体的相互作用,如潮汐能。
按被利用的程度分常规能源,如煤炭、石油、天然气、薪柴燃料、水能等;
新能源,如太阳能、地热能、潮汐能、
生物质能等,另外还有核能。
按获得的方法分一次能源,即可供直接利用的能源,如煤、石油、天然气、风能、水能等;
二次能源,即由一次能源直接或间接转换而来的能源,如电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等,它们使用方便,易于利用,
是高品质的能源。
按能否再生分可再生能源,即不会随它本身的转化或人类的利用而越来越少,如水能、风能、
潮汐能、太阳能等;
非再生能源,它随人类的利用而越来越少,如石油、煤、天然气、核燃料等。
按能源本身的性质分含能体能源 (燃料能源),如石油、煤、
天然气、地热、氢等,它们可以直接储存;
过程性能源 (非燃料能源),它们无法直接储存,如风能、水能、海流、潮汐、
波浪、火山爆发、雷电、电磁能和一般热能等。
按对环境的污染分清洁能源,即对环境无污染或污染很小的能源,如太阳能、水能、海洋能等;
非清洁能源,即对环境污染较大的能源,
如煤、石油等。
能量的转换广义地说,能量转换应包含三项内容:
能量的 形态 转换,即通常所谓的能量转换;
能量的 空间 转换,即能量的传输;
能量的 时间 转换,即能量的储存。
能量的转换能源的评价能源多种多样,各有优缺点,为了正确选择和使用能源,必须对各种能源进行正确的评价。
能源的评价通常包括以下 7个方面:
储量储能的可能性与供能的连续性能流密度开发费用和利用能源的设备费用运输费用与损耗品位问题污染问题能源更迭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能源更迭与社会发展人类社会已经历了三个能源时期:
薪柴时期;
煤炭时期;
石油时期。
薪柴时期主要以薪柴等生物质燃料为主要能源的时代,生产和生活水平极低,社会发展缓慢。
煤炭时期
18世纪,以煤炭取代薪柴作为主要能源,
蒸汽机成为生产的主要动力,工业迅速发展,劳动生产力增长很大。
19世纪,电力成为工矿企业的主要动力,
成为生产和生活照明的主要来源。但这时的电力工业主要是依靠煤炭作为主要燃料。
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。
进入 21世纪,核能将成为世界能源的主角,清洁能源的时代也将随之到来。
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。
世界能源消费结构的特点半个世纪来,世界煤炭消费比例一直呈下降的趋势,70年代起石油已在世界能源消费中占第一位。
水能和核能的利用,主要表现在水电及核电的比例上。电能是现代化所必须的高级二次能源。
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
1850 1950 1996
煤,34.86%
水电,2.29%
石油,33.7%
天然气,20.75%
核能,6.54%
生物能,11.8%
1850年能源总耗,500 Mtoes
1992年能源总耗,9350 Mtoes
1996年能源总耗,9502.1 Mtoes
世界能源消费构成世界能源消费结构的特点表示能源消费程度的指标有两个:
绝对指标 —— 称年消费量,通常用万 t标准煤 /
年表示。
相对指标 —— 称为人均能耗,用 t标准煤 /
(人 ·年)表示。
国民经济人均产值反映了一个国家的工业发展水平,通常认为人均产值达到 1000美元 /(人 ·年)时即达到小康水平。
煤碳 ( GT ) 石油 ( GT ) 天然气 ( TM
3

世界总计 1 0 4 3,8 6 世界总计 1 3 7,3 世界总计 14,1
1 前苏联 2 4 1,0 1 沙特 2 5,7 1 前苏联 5,6
2 美国 2 4 0,5 6 2 伊拉克 1 3,4 2 伊朗 2,1
3 中国 1 1 4,5 3 科威特 1 3,3 3 卡塔尔 0,7 1
4 澳大利亚 9 0,9 4 4 阿联酋 1 2,7 4 阿联酋 0,5 3
5 德国 6 0,0 7 5 伊朗 1 2,2 5 沙特 0,5 3
6 印度 6 9,5 9 6 委内瑞拉 9,3 6 美国 0,4 6
7 南非 5 5,3 3 7 前苏联 7,8 7 委内瑞拉 0,3 8
8 波兰 42,1 8 墨西哥 7,3 8 阿尔及利亚 0,3 6
9 美国 3,8 9 尼日利亚 0,3 4
10 中国 3,3 10 伊拉克 0,3 1
11 中国 0,1 7
1994年世界化石燃料探明可采储量洲 国别烟煤和无烟煤次烟煤 褐煤 合计 洲 国别烟煤和无烟煤次烟煤 褐煤 合计前苏联 1 0 4 0,0 0 3 7 0,0 0 1000,00 2410,00 澳大利亚 4 5 3,4 0 37,00 419,00 909,4 0
波兰 2 9 6,0 --- 1 1 6,00 4 1 2,0 0 新西兰 0,2 7 0,8 1 0,09 1,17
其它 2 5,6 7 3 2,9 2 2 7 3,9 332,49 其它 0,02 -- 0,0 2
东欧及前苏联小计 1 3 6 1,6 7 402,92 1389,90 3 1 5 4,4 9
澳洲小计 453,69 37,81 41909 910,59
加拿大 4 5,0 9 1 2,8 7 2 8,2 7 8 6,2 3 南非 553,33 --- --- 553,33
美国 1 1 2 6,6 8 959,29 31 9,63 2405,61 其它 5 4,7 8 1 2,6 3 0,0 4 6 7,4 5
北美小计 1 1 7 1,7 7 972,16 347,90 2491,84
非洲小计 608,11 12,63 0,04 620,78
中国 6 2 2,0 337,00 186,00 1 1 4 5,00 德国 239,19 ---- 561,50 800,69
印度 6 0 6,4 8 ---- 1 9,0 0 6 2 5,4 8 英国 3 3,0 0 --- 5,00 38,00
印尼 9,6 2 7 0,5 4 240,4 7 320,63 西班牙 8,5 0 4,00 2,00 1 4,5 0
日本 8,2 7 --- 0,1 7 8,4 4 其它 12,64 2,56 100,85 1 1 6,05
朝鲜 3,00 3,0 0 ---- 6,00
西欧小计 293,33 6,56 669,35 969,24
台湾省 1,00 --- ---- 1,00 哥伦比亚 4 2,4 0 2,99 45,39
其它 4,26 8,68 9,17 22,11 墨西哥 12,52 4,1 7 0,51 17,20
亚洲小计 1254,63 419,22 4 5 4,8 1 2128,66 委内瑞拉 4,1 7 --- 4,1 7
伊朗 1,93 --- --- 1,9 3 其它 9,91 36,39 1,24 4 7,5 4 中东 小计 1,93 ----- ---- 1,93
中南美小计 69,00 43,55 1,75 1 1 4,30
世界合计 5214,13 1894,86 3282,8 4 10391,63
资料来源:第 15 届世界能源会议,1992 年世界能源调查研究报告书,
世界煤炭探明可采储量经济增长与能源消费
(摘自英《世界能源统计》) 单位:百万吨油当量国家和地区 石油 天然气 煤 核能 水电 总计北美 986.3 663.7 544,3 209,1 61.6 2464,9
美国 833,0 569,2 516,0 183,3 28,8 2130,3
加拿大 79.5 66.4 23.1 23.9 30,3 223.1
墨西哥 73,8 28,1 5.2 1.9 2.5 111,5
中南美 203,7 75,5 18,3 2,5 41,5 341,4
欧洲 740,1 376,4 380,1 242,3 45,7 1784,3
奥地利 11.4 6.6 2.3 --- 3.1 23.5
比利时 / 卢森堡
28,7 11,6 9,1 10.7 0,2 60,2
芬兰 10,3 3.0 3,9 5.1 1,0 23,2
法国 91,0 29,0 14,7 102,8 6,0 243,4
德国 137,4 75,2 88,9 41.7 1,8 345,0
意大利 94.1 46,9 11,7 -- 4,0 156,8
荷兰 37.4 37.5 9.3 1.1 <0.05 8 5.3
波兰 16.9 9.5 72.0 -- 0.3 98.8
西班牙 58.7 8.4 15.4 14.5 3.6 100.6
瑞典 17.4 0.8 2.4 19.3 4.4 44.3
瑞士 12.2 2.2 0.2 6.4 2.6 23.6
土耳其 28.8 8.1 20.7 -- 2.6 23.6
英国 83.7 76.7 44.9 24.5 0.3 230.1
前苏联 196.5 473.6 180.9 52.7 19.3 923.2
俄罗斯 128.0 317.0 119.0 28.1 13.2 605.4
乌克兰 17.3 7.03 30.5 20.5 0.8 139.5
中东 190.5 128.3 6.3 -- 1.1 326.1
非洲 110.3 43.1 89.7 3.2 6.2 252.4
亚太 885.4 211.0 1037.4 111.5 42.7 2287.8
澳大利亚 35.7 17.2 42.9 -- 1.4 97.1
中国 172.5 15.9 666.0 3.7 15.9 874.0
中国台湾 35.3 4.0 19.3 9.7 0.8 69.2
印度 78.7 19.5 140.3 2.1 6.0 246.7
印尼 42.9 27.1 7.5 -- 0.7 78.2
日本 269.9 59.5 88.3 76.8 7.4 501.8
韩国 101.4 12.2 31.6 19.1 0.4 164.7
泰国 38.0 10.1 7.6 -- 0.6 56.3
世界总计 3312.8 1971.6 2257.0 621.3 42.7 8380.1
96
年世界各国一次能消费量统计源世界主要国家能源和经济发展近况序号国家
G D P 亿
US $
G D P
年增长率 %
能耗年增率 %
能源消费弹性系数能源进口比率
%
人口数万人人均能耗消费
KG
每 KG
G D P
US $
1 美国 62599 2,7 1,4 0,5 2 13 25780 7918 3,1
2 日本 42142 4,0 2,7 0,6 8 14 12450 3642 9,3
3 德国 19108 2,6 0,0 ---- 7 8070 4170 5,7
4 法国 12517 2,1 2,0 0,9 5 9 5750 4031 5,4
5 意大利 991 4 2,2 1,5 0,6 8 9 5710 2697 6,4
6 英国 8190 2,5 1,0 0,4 0 6 5790 3718 4,4
7 西班牙 4786 3,1 2,9 0,9 4 13 3950 2373 5,1
8 加拿大 4775 2,6 1,5 0,5 8 4 2880 7821 2,4
9 巴西 4442 2,1 3,7 1,7 6 11 15650 666 4,9
10 中国 4256 9,6 5,1 0,5 3 6 1 1 7 8 4 0 623 0,6
11 墨西哥 3435 1,6 3,1 1,9 4 4 9000 1439 2,7
12 韩国 3308 9,1 9,5 1,0 4 18 4410 2863 2,6
13 俄罗斯 3292 - 0,5 ---- ---- ---- 14870 4438 0,5
14 荷兰 3092 2,3 1,3 0,5 7 8 1530 4533 4,5
15 澳大利亚 2894 3,1 2,3 0,7 4 6 1760 5316 3,1
16 阿根廷 2556 0,8 1,1 1,3 8 3 3380 1351 5,6
17 瑞士 2322 1,9 1,8 0,9 5 4 710 3491 9,4
18 印度 2254 5,2 6,7 1,2 9 36 89820 242 1,2
化石燃料消耗远景预测世界性能源问题能源的危机 —— 石油的危机能源消费的费用迅速增加 —— 能源资源的勘探、开采越来越难,投入资金多、
建设周期长、科技含量高能源资源短缺能源对环境的污染我国的能源资源截止至 1996年,已探明的煤炭 可采储量为 1145亿 t,居世界第 3位石油 可采储量为 33亿 t,居世界第 11位天然气 可采储量为 17万亿 kW,居世界第 19位水能 居世界第 1位,经济可开发装机容量为 2.9亿 kW
铀储量 可供 4000万 kW核电站运行 30年我国的能源结构以煤为主天然气
2%
水电
6% 石油
17%

75%
煤水电天然气石油中国 发达国家能源利用水平发电能耗
30%
412 克
50%
340 克我国能源利用水平低下我国能源的消费(加图 3)
①美国,2 4,4 2 3
一次能源产量 ②俄罗斯,1 3,7 7
(1995年,亿吨标准煤) ③中国,1 2,9 0 3
①沙特阿拉伯,3,9 3 4
原油产量 ②美国,3,2 7 3
③俄罗斯,3,0 6 8
(1995年,亿吨) ④伊朗,1,8 7 2
⑤中国,1,5 0 1
①俄罗斯,5 5 5 4
天然气产量 ②美国,5 3 8 5
③加拿大,1 4 5 8
(1995年,亿立方米) ④英国,7 1 5
⑤荷兰,6 6 3
( 2 1 ) 中国,1 7 9,5
①中国,1 3,6 0 7
煤产量 ②美国,9,3 4
③印度,2,8 5 5
(1995年,亿吨) ④俄罗斯,2,6 2 2
⑤德国,2,4 6 4
我国能源生产在世界上的排位我国能源消费在世界上的排位
①美国:2 9,5 6 3
一次能源消耗量 ②中国:1 3,5 4 7
③俄罗斯:8,9 1 7
(1 9 9 5 年,亿吨标准煤) ④日本:7,0 0 3
⑤德国:4,8 0 3
煤消耗量 ①中国:1 4,2 7 9
②美国:8,5 3 2
( 1 9 9 5 年,亿吨) ③印度:2,8
①美国:8,0 6 8
石油消耗量 ②日本:2,6 7 3
③中国:1,6 0 6
( 1 9 9 5 年,亿吨) ④俄罗斯:1,4 6 1
⑤德国:1,3 5 1
①阿联酋:1 8 2 7 9
人均商品能源消耗量 ②美国:1 1 2 9 3
③加拿大:1 1 1 3 6
(1 9 9 4 年,公斤标准煤) ( 6 6 ) 中国:1 0 2 4
世界1 3 3 个国家和地区平均 2049
①瑞士:0,1 3 9
单位产值能耗( 1 9 9 4 年) ②日本:0,1 4 9
③意大利:0,2 1 7
( 公斤标准煤/ 美元G D P ) ( 1 2 4 ) 中国:2,0 4 1
世界1 3 3 个国家和地区平均 0.433
①美国:3 5 1 4 0,8
发电量 ②中国,1 0 0 6 9
③日本,9 8 2 5,5
(1 9 9 5 年,亿千瓦时) ④俄罗斯:8 6 7 4,9
⑤加拿大:5 4 7 7,7
我国耗能水平在世界上的排位我国的人均能耗单位国民生产总值能耗,我国是日本的 5
倍,德国的 3.6倍,美国的 2.6倍,比印度还要多 1倍 多。
与美国相比,我国的人均能耗不及美国的 1/12,而单位能耗的产值只有它的 1/5,
换言之,我们人均在能源资源的享受方面,只有美国的 1/60。
我国人均用能将不断提高目前我国人均用能还处于相对低的水平,
约 1000kgce/人年,比起美国的人均用能
11000kgce/人年,日本、
德国、俄罗斯等国的
5000-6000kgce/人年,
尚有很大差距。
我国人均用能将不断提高随着社会和技术的发展以及人们对生活水平不断提高的企盼,人均用能肯定要不断增加。
按不同机构所作的预测,在 2030-2050期间,我国人均用能将为 2500-3000kgce/人年,这是不以人的主观意志和行政命令为转移的。
我国能源工业面临的问题人均能源拥有量低、储备量低;
能源生产和消费结构依然以煤为主;
能源资源分布不均匀;
能源利用效率低;
农村商品能源短缺;
我国能源工业面临的问题环境污染严重;
人均能耗水平低;
能源建设周期长,耗能多;
能源价格未能反映其经济成本和能源资源的稀缺性;
能源工业装备落后。
以建材工业为例能源消耗大:耗标煤 2.3亿吨(占总能源消耗的 15% 以上);
资源消耗大:每年粘土烧砖 6000亿块,毁损良田 10万亩 ;
污染严重:排放 CO2占总排放 35% ;
技术落后、劳动生产率低:发达国家的
1/10~ 1/15;
产品质量与档次不高:高标号水泥、优质浮法玻璃以及深加工玻璃的比例偏低,高档产品依赖进口。
中国能源可持续发展的对策三个手段:
加强政府的宏观决策和行政管理运用市场机制的调节作用利用经济增长的机遇解决我国能源问题,
应采取的措施
1、努力改善能源结构;
2、提高能源利用率;
3、加速实施洁净煤技术;
4、合理利用石油和天然气;
5、加快电力发展速度;
解决我国能源问题,
应采取的措施
6、积极开发利用新能源;
7、建立合理的农村能源结构,扭转农村严严重缺能局面;
8、改善城市民用能源结构,提高居民生活活质量;
9、重视能源的环境保护 。
节约能源!
保护环境!
让能源可持续发展!