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1、能源岗位培训教材之能源基础知识第一章 能源基础知识第一节 能源的概念通常凡是能被人类加以利用以获得有用能量的各种来源都可以称为能源。第二节 能源与自然资源的区别能源和自然资源的区别：在能源和自然资源的概念中，二者的区别是：能源和自然资源的概念外延是交叉关系，即有一些自然资源不属于能源，如，铁矿石、铝土等；而有一些自然资源本身也属于能源，如煤、石油、天然气等。另外有一些能源就不属于自然资源，如，核电、水电、火电等。自然资源必须直接来源于自然界，而且具有自然属性；而能源则不同，它既可以直接来源于自然界，也可以间接来源于自然界，既具有自然属性又具有经济属性。第三节 能源分类能源种类繁多，而且经过人类
2、不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。首先根据产生的方式以及是否可以再利用能源可分为一次能源和二次能源、可再生能源和不可再生能源。一次能源：从自然界取得的未经任何改变或转换的能源，包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源，其中包括水、石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。二次能源：一次能源经过加工或转换得到的能源，包括电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等。一次能源转换成二次能源会有转
3、换损失，但二次能源有更高的终端利用效率，也更清洁和便于使用。可再生能源：指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。不可再生能源：泛指人类开发利用后，在现阶段不可能再生的能源资源。如煤和石油都是古生物的遗体被掩压在地下深层中，经过漫长的地质年代而形成的(故也称为“化石燃料”)，一旦被燃烧耗用后，不可能在数百年乃至数万年内再生，因而属于“不可再生能源”。其次根据能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源，污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源
4、包括水力、电力、太阳能、风能以及核能等。绿色能源也称清洁能源，它可分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。广义的绿色能源则包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤（将煤通过化学反应转变成煤气或“煤”油，通过高新技术严密控制的燃烧转变成电力）和核能等。中国作为一个发展中国家，经济实力和科技水平有限，要实现可持续发展，今后几十年内仅仅着眼于再生能源的开发利用是不现实的，所以广义的绿色能源概念对中国更有意义。根据能源使用的类型又可分为常规能源和新型能源。
5、常规能源：在现有经济和技术条件下,已经大规模生产和广泛使用的能源，包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气、水能和核裂变能等资源。新型能源：在新技术上系统开发利用的能源，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等能源。新能源大部分是天然和可再生的,是未来世界持久能源系统的基础. 也可以分为商品能源和非商品能源。商品能源：作为商品流通环节大量消耗的能源.目前主要有煤炭、石油、天然气、水电和核电5种。 非商品能源： 就地利用的薪柴、秸秆等农业废弃物及粪便等能源.通常是可再生的。非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重。2005年，我国农村
6、居民生活用能源有53.9是非商品能源。 随着全球各国经济发展对能源需求的日益增加，现在许多发达国家都更加重视对可再生能源、环保能源以及新型能源的开发与研究；同时我们也相信随着人类科学技术的不断进步，专家们会不断开发研究出更多新能源来替代现有能源，以满足全球经济发展与人类生存对能源的高度需求，而且我们能够预计地球上还有很多尚未被人类发现的新能源正等待我们去探寻与研究。1第二章 几种常见的能源介绍1原煤：原煤是指煤矿生产出来的未经洗选、筛选加工而只经人工拣砰的产品。包括天然焦及劣质煤，不包括低热值煤等。按其炭化程度可划分为泥煤、褐煤、烟煤、元烟煤。原煤主要作动力用，也有一部分作工业原料和民用原料。
7、2焦炉煤气：焦炉煤气是指用几种烟煤配成炼焦用煤，在炼焦炉中经高温干馏后，在产出焦炭和焦油产品的同时所得到的可燃气体，是炼焦产品的副产品。主要作燃料和化工原料。3天然气：天然气是指地层内自然存在的以碳氢化合物为主体的可燃性气体。在动力工业、民用燃料、工业燃料、冶金、化工各方面有广泛应用。4汽油：汽油是指从原油分馏和裂化过程取得的挥发性高、燃点低、元色或淡黄色的轻质油。汽油按用途可分航空汽油、车用汽油、工业汽油等。5煤油：煤油是一种精制的燃料，挥发度在车用汽油和轻柴油之间，不含重碳氢化合物。按用途可分灯用煤油、拖拉机用煤油、航空用煤油和重质煤油。煤油除了作为燃料外，还可作为机器洗涤剂以及医药工业和
8、油漆工业的溶剂。6柴油：柴油是指炼油厂炼制石油时，从蒸馏塔底部流出来的液体，属于轻质油，其挥发性比煤油低，燃点比煤油高。根据凝点和用途的不同，分为轻柴油、中柴油和重柴油。轻柴油主要作柴油机车、拖拉机和各种高速柴油机的燃料。中柴油和重柴油主要作船舶、发电等各种柴油机的燃料。7燃料油：燃料油也称重油，是炼油厂炼油时，提取汽油、煤油、柴油之后，从蒸馏塔底部流出来的渣油，加入一部分轻油配制而成。主要用于锅炉燃料。8液化石油气：液化石油气亦称液化气或压缩汽油，是炼油精制过程中产生并回收的气体在常温下经过加压而成的液态产品。主要用途是石油化工原料，脱硫后可直接做燃料。9热力：热力是指可提供热源的热水和过热
9、或饱和蒸汽。包括使用单位的外购蒸汽和热水。不包括企业自产自用的蒸汽和热水。10电力：电力是指发电机组进行能量转换产出的电能量，包括火力发电、水利发电、核能发电和其它动能发电。第三章 新型能源介绍1. 生物质能的概念生物质能是蕴藏在生物质中的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而贮存在生物质内部的能量。煤、石油和天然气等化石能源也是由生物质能转变而来的。生物质能是可再生能源，通常包括以下几个方面：一是木材及森林工业废弃物；二是农业废弃物；三是水生植物；四是油料植物；五是城市和工业有机废弃物；六是动物粪便。在世界能耗中，生物质能约占14，在不发达地区占60以上。全世界约25亿人的生活能源
10、的90以上是生物质能。生物质能的优点是燃烧容易，污染少，灰分较低；缺点是热值及热效率低，体积大而不易运输。直接燃烧生物质的热效率仅为10一30。2. 海洋能，是一种蕴藏在海洋中的可再生能源，包括潮汐能、波浪引起的机械能和热能。海洋能同时也涉及一个更广的范畴，包括海面上空的风能、海水表面的太阳能和海里的生物质能。中国拥有18,000公里的海岸线和总面积达6,700平方公里的6,960座岛屿。这些岛屿大多远离陆地，因而缺少能源供应。因此要实现我国海岸和海岛经济的可持续发展，必须大力发展我国的海洋能资源。3. 潮汐能潮汐能指在涨潮和落潮过程中产生的势能。潮汐能的强度和潮头数量和落差有关。通常潮头落差
11、大于3m的潮汐就具有产能利用价值。潮汐能主要用于发电。中国对潮汐能的开发利用开始于40年前。从80年代开始，相当数量的前期工作就已经开始。这些工作包括浙江、福建等地大中型潮汐电站建设地勘查、调研、规划、设计和可行性研究。从50年代到70年代，已经建成了50座潮汐电站。然而到80年代，只有其中的8座仍在使用。当时，中国地潮汐电站总装机容量是5.64MW。4. 海洋热能海洋热能指由于海洋表层水体和深层水体温度差引起的热能。除了发电，海洋热能还可以用于海水脱盐、空调、和深海矿藏开发。我国的海洋热能资源主要分布在南中国海海域和台湾省东部。5. 地热能，是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆
12、和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面。6. 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。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。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二
13、是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。第四章 其它相关概念1. 能源转换改变能源物理形态的能源生产，一般是指一次能源转变成二次能源。例如，植物通过光合作用将太阳的辐射能变成化学能。矿物燃料中的化学能可以：燃烧产生热能，再驱动汽轮机产生机械能，最后产生电能；变成可燃气体，在内燃机中产生燃烧气体，燃烧气体中的热能产生发动机旋转部件的机械能；在燃料电池中直接转换成电能；或者转变成另一种形态的化学能，如煤炭气化和液化，油制气。自然界的能源，人类一般很难直接利用。人类利用能源的过程，就是对能量进行转换和传递的过程。其方式一般有六种：.从燃料到热
14、。作为能源使用的化石燃料一般都要经过燃烧而转化为热能，热能可以直接利用，也可以通过热机转化为机械能，在通过发电机进一步转化为电能。例如，煤经过燃烧就将化学能转变成热能。.从热能到机械能。就是把热能通过热机转化为机械能，机械能可以直接利用如带动蒸汽机车，带动发电机等。.从机械能到机械能。就是把一种形式的机械能转化成另一种形式的机械能，利用风能、水能等带动风车、水轮机等。.从机械能到电能。就是利用机械能带动发电机发出电能，例如风能发电、水能发电、内燃机发电等。.从电能到热能、光能、机械能。电能是人们利用最广泛的能源，例如用电能可以带动电炉、电灯发光、电动机转动等。.从光能到电能。例如利用太阳能发电
15、。2. 终端能源消费按照OECD/IEA的定义，终端能源消费是终端用能设备入口得到的能源。因此，终端能源消费量等于一次能源消费量减去能源加工、转换和储运这三个中间环节的损失和能源工业所用能源后的能源量。中间环节损失包括：选煤和型煤加工损失，炼油损失，油气田损失，发电、电厂供热、炼焦、制气损失，输电损失，煤炭储运损失，油气运输损失。在中国能源平衡表统计中，按等价值计算的终端能源消费只扣除选煤、炼焦、油田、炼油、输配电损失，未扣除发电损失和能源工业所用能源。因此，计算得出的终端能源消费量远高于按照国际通行准则计算得出的数量。3. 能源消费弹性系数一个国家或地区某一年度一次能源消费量增长率与经济增长
16、率之比。经济增长通常采用国内生产总值增长率。它反映能源与经济增长的相互关系。由于产值和能耗都是综合性指标，涉及经济结构，管理体制、资源状况、技术水平、人口多寡、气候条件以及国际关系等许多因素。因此在一个国家的年度之间以及不同国家之间有很大的差异。第一次石油危机以来，能源来源和品种趋于多样化，节能取得很大进展，各种能源之间的相互替代复杂多变，能源市场更加灵活，国际化更为突出，电气化进程加速。这些因素使得能源与经济的相互关系发生畸变，总的趋向是从紧密相关变得没有规律，甚至相互脱节。因此，能源消费弹性系数不宜用作预测能源需求的依据。4. 耗能工质在生产过程中所消耗的那种不作原料使用、也不进入产品，制取时又需要消耗能源的工作物质。常见的耗能工质有：液体：新鲜
