能源与清洁能源

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1、能源与清洁能源,问题1： 我们每天要吃饭、喝水，用什么来煮饭、烧水呢？回答： 煤，煤气，柴草、天然气,问题2：要开动汽车、火车、飞机等交通工具需要消耗什么呢？回答：汽油或者柴油等,一.能源的概念,能源：能量资源或能源资源，是自然界中能 为人类提供某种形式能量的物质资源。可产生各种能源（如热量、电能、光能 和机械能等）或可做功的物质的统称。,二.能源的分类,(一)按地球上的能量来源对能源分类,1.来自地球外部天体的能源。有直接来自太阳直接照射到地球的光和热能，还有间接地来自太阳的能源,常见的煤炭、石油、天然气，以及生物质能、水能、海洋热能和风能等。 2.地球本身蕴藏的能量。其中一种是地球内部蕴藏

2、着的地热能，常见的地下蒸汽、温泉、火山爆发的能量都属于地热能。另一种是地球上存在的铀、钍、锂等核燃料所蕴有的核能。 3.地球和其他天体相互作用而产生的能量。太阳和月亮等星球对大海的引潮力所产生的涨潮和落潮所拥有的巨大潮汐能。,(二)按使用类型对能源分类,1.常规能源（传统能源）。已被人类利用多年，目前仍在大规模使用的能源。如水能、生物能、煤炭、石油、天然气等。占全部能源生产消费总量的90以上。2.新能源（非常规能源、替代能源）。近若干年来开始被人类利用（如太阳能、核能）或过去已被利用现在又有新的利用方式（如风能）的能源。,1.可再生能源。可长期提供或可再生的能源（10%左右） 例：水能、风能、

3、太阳能、地热能、潮汐能等。2.不可再生能源。一旦消耗就很难再生的能源（90%左右） 例：煤炭、石油、天然气等。,(三)按能否再生对能源分类,(四)按获得的方法对能源分类,1.一次能源（天然能源）。是指直接取自自然界、而不改变它的形态的能源。它又分为可再生能源和非再生能源。 例：泥煤、褐煤、烟煤、无烟煤、石油、天然气、植物秸杆、水能、风能、太阳能、地热能、核能、海洋能等。2.二次能源（人工能源）。是指一次能源经人为加工成另一种形态的能源。 例：汽油、水电、蒸汽、煤气、焦炭、沼气等。,(五)按能否作为燃料对能源分类,1.燃料型能源。包括煤炭、石油、天然气、泥炭、木材等。2.非燃料型能源。包括水能、

4、风能、地热能、海洋能等。,(六)按对环境的污染情况对能源分类,1.清洁能源。使用时对环境没有污染或污染小的能源。 例：水能、风能、太阳能以及核能等。2.非清洁能源。对环境污染较大的能源。 例：煤炭、石油等。,1.商品能源。凡能进入市场作为商品销售的能源。 例：煤、石油、天然气和电等。2.非商品能源。主要指薪柴、秸秆等农业废料和人畜粪便等就地利用的能源。,(七)按能否进入商品流通领域对能源分类,(八)按形态特征或转换与应用的层次对能源分类,世界能源委员会推荐的能源类型分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物能、风能、核能、海洋能和地热能。前三类统称化石燃料或化石能源。,表1-

5、1 能源的分类,世界能源之最（一） 1、煤炭探明可开采储量最多的国家：美国 2、石油探明可开采储量最多的国家：沙特阿拉伯 3、天然气探明可开采储量最多的国家：俄罗斯 4、技术可开发水能源资源最多的国家：中国 5、最大油田：沙特阿拉伯加瓦尔油田 6、已经开发最大煤田：俄罗斯坎撕壳-阿钦斯克煤田 7、最大气田：卡塔尔，北方气田， 8、一次能源总产量最大的国家：美国， 9、原油产量最大的国家：沙特阿拉伯 10、原煤产量最大的国家：中国,可开发水能资源最多的国家中国 一次能源产量最大的国家美国 发电量最多的国家美国 水力发电量最多的国家加拿大 水电占总发电量比重最高的国家挪威 核电最多的国家美国 核电

6、占总发电量比重最高的国家法国 铀矿产量最大的国家加拿大 地热电站装机容量最大的国家美国 风力发电量最多的国家美国 沼气池最多的国家中国 一次能源消费量最大的国家美国 石油消费量最大的国家美国 天然气消费量最大的国家俄罗斯 煤炭消费量最大的国家中国 用电量最多的国家美国 薪柴消耗最多的国家中国,世界能源之最（二）,风力发电装机容量最多的国家-德国 光伏电池产量最多的国家-日本 总发电量最多的国家-美国 发电装机容量最多的国家-美国 小水电最多的国家-中国 生物质能消费最多的国家-中国 户用沼气池最多的国家-中国 太阳能热水器使用最多的国家-中国 被动式太阳房最多的国家-中国 最大石油公司-沙特阿

7、拉伯国家石油公司 最大天然气公司-俄罗斯天然气股份公司 最大煤炭公司-美国皮博迪煤炭公司 最大抽水蓄能电站-中国 一次能源消费量最大国家-美国 二氧化硫排放量最多的国家-中国 能源强度最低的国家-日本,世界能源之最（三）,定义：指在生产和使用过程、不产生有害物质排放的能源。可再生的、消耗后可得到恢复，或非再生的(如风能、水能、天然气等)及经洁净技术处理过的能源(如洁净煤油 应用学科：生态学（一级学科）；城市生态学、生态工程学和产业生态学（二级学科）,清洁能源,深度剖析： 清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、

8、生物能（沼气）、海潮能这些能源。可再生能源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。 传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分，从而误解清洁能源的本意。 清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化 应用 的技术体系。含义有三点：第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调清洁性同时也强调 经济 性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。,基本信息清洁能源和含义包含两方面的内容： （1）可再生能源：消耗

9、后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等。中国目前是国际洁净能源的巨头，是世上最大的太阳能、风力与环境科技公司的发源地。（2）非再生能源：在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染，包括使用低污染的化石能源（如天然气等）和利用清洁能源技术处理过的化石能源，如洁净煤、洁净油等。,主要清洁能源,海洋能 太阳能 风能 氢能 水能 地热能 生物能,1、海洋能,海洋能指依附在海水中的可再生资源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。 1、潮汐能 2、波浪能3、海水温差能 4、盐差能 5、

10、海流能,2、太阳能,1、 光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能发热系统等。 2、 光与电的转换，如太阳能电池板、太阳能车、船等。 太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。 目前开展的对太阳能综合利用的全生命评估（LCA）结果显示，以往的太阳能光电转换的利用方式，由于依赖太阳能电池板这一生产过程中高污染、高耗能的材料，因此利用成本和环境代价都较高。目前研究的热电在太阳能热利用方向上。,3、风能,地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的

11、含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面能积可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算，全世界的风能总量约1300亿千瓦。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地带。在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们赖以生存的地球。 风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。以风能作动力，就是利用风来直接带动各

12、种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是：投资少、工效高、经济耐用。,4、氢能,1、所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。 2、氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。 3、除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 4、氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛

13、的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 5、氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。,生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。所有生物质都有一定的能量,而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物,也包括人畜分粪

14、便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料 生物能所具备的优点： (1)、 提供低硫燃料(2) 、提供廉价能源(于某些条件下)， (3) 、将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)， (4)、与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。,5、生物能,6、地热能,涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。地热能是可再生资源利用1、200400直接发电及综合利用； 2、150200双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工； 3、100

15、150双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品； 4、50100供暖，温室，家庭用热水，工业干燥； 5、2050沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。,7、核能,核能（或称原子能）是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特爱因斯坦的方程E=mc，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。核能通过三种核反应之一释放：1、核裂变，打开原子核的结合力。2、核聚变，原子的粒子熔合在一起。3、核衰变，自然的慢得多的裂变形式。 优点：1.核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中，因此核能发电不会造成空气污染。 2.核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。

16、3.核能发电所使用的铀燃料，除了发电外，没有其他的用途。 4.核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍，故核能电厂所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便，一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。 5.核能发电的成本中，燃料费用所占的比例较低，核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响，故发电成本较其他发电方法为稳定。,8、洁净煤,洁净煤(CleanCoal)一词是80年代初期美国和加拿大关于解决两国边境酸雨问题谈判的特使德鲁刘易斯(Drew Lewis美国)和威廉姆戴维斯(WilliamDavi，加拿大)提出的。洁净煤技术(Clean Coal Techn

17、ology，简称CCT)的含义是：旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。当前已成为世界各国解决环境问题主导技术之一，也是高技术国际竞争的一个重要领域。 由于中国煤炭开采和利用的特点决定，中国洁净煤技术领域与国外洁净煤技术领域重点放在燃烧发电技术上有所不同，含盖从煤炭开采到利用全过程，是煤炭开发和利用中旨在减少污染和提高效率的煤炭加工、燃烧、转化和污染控制等新技术的总称。由于我国煤炭在能源中的重要地位，今后一段时期内，煤炭仍将是我国主要的一次能源，最直接也是最重要的就是煤炭的清洁燃烧。 目前 比较成熟的的洁净煤技术主要包括：型煤、洗选煤、动力配煤、水煤浆、煤炭气化、煤炭液化、洁净燃烧和发电技术等,