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能源,人们关心这样几个问题: 地球上目前所拥有的能源和持续发 展的关系。 能源对环境会产生什么影响。 应该采取何种的能源政策,一、能源的分类及消费状况,1、分类 可再生能源和不可再生能源 一次能源和二次能源 一次能源:水、太阳能、风能、燃料、地热、潮汐等 二次能源:电能、氢能、沼气、汽油、焦碳等 当一次能源转化为二次能源时的转换率很低,如发电 时仅37% 清洁能源和污染型能源 前者如水能、风能和太阳能;后者如固体燃料和核能等,2、能源的消费, 能源消费的特征 能源消费的增长率大于人口的增长率 以70年代中期为例,我国的人口增加1.7%,煤增加3.9-4.9%;原油7.7-8.2%;天然气3.4-4.8%; 能源的消费量极不平等(以80年代为例) 人口比例% 人均耗能 107KJ 能源消费% 全球 100.00 41.72 100.00 北美 5.26 276.55 27.46 欧洲 16.89 81.59 15.21 亚洲 58.17 14.20 23.32 非洲 10.85 27.15 5.54, 世界各国的能源结构差异极大 石油 天然气 煤 水电 核能 全球 美 日本, 中国 2010年 .6 ., 中国能源消费的特点, 以煤为主,主要能源人均值低 煤 总储量达几千亿吨,但人均仅世界一半,04年产量19亿吨 石油 探明可采储量32.6亿吨,人均29吨,为世界的1/10; 水能 3.7亿,世界第一,但是人均值低。 能源缺口大,发展新能源势在必行 2010年,一次能源的消费量将达到19亿吨标准煤,其中煤18亿吨,石油2.5-2.7亿吨(产量1.6-2.1亿吨),天然气516-713亿立方米 到2050年我国生活达到发达国家90年代水平,能源需求量达到35-45亿吨标准煤,但是石油产量4000-8000万吨,缺口6-7亿吨。 能源利用率低 万元产值能耗是德国的10倍,美国的7倍,日本的11倍。,附:我国主要的能源状况,中国能源的后备资源严重短缺, 人均可采储量(t) 世界 美国 中国 煤炭 162 5876.4 89.8 石油, 235 13.1 2.6 天然气 24796 16843 1074,中国的石油能源状况,中国对进口石油的依存度1995年,6.6% 2000年,25%。 在进口石油中来自中东地区的约占56%左右。 研究表明,油价上涨10美元并维持一年,世界经济的年增长率会减少 0.5个百分点 发展中国家 0.75 中国 超过0.5。,中国的石油能源状况,石油市场报告显示,2004年预计中国石油用量将达到每天580万桶,即每天80万吨(一吨约合7.3桶)需求,换言之,2004年中国石油用量将达3亿吨左右。 目前,全球石油产量为30亿吨,美国的年耗油量约为10亿吨,日本的年耗油量接近3亿吨,我国今年的耗油量将达到全球石油产量的1/10,从而成为继美国之后世界第二大石油消费国。,中国的石油能源状况,我国原油产量由1949年的12万吨,上升到2002年的1.67亿吨,居世界第五位。天然气产量 由1949年的0.1亿立方米,上升到2002年的316亿立方米,居世界第16位,已经成为世界石油天然气消费大国。 未来20年,我国石油天然气需求增长较快,预计到2020年,我国石油需求量为4亿吨,年均递增12。天然气消费结构中,天然气发电、城市燃气增长最快,到2020年,天然气在一次能源消费中,所占比例将由目前的2.7%增长到10%以上。 为了保障油气资源的可持续发展和安全稳定供给,我国石油天然气发展必须开源节流,立足国内,加强油气勘探开发,保持石油产量持续稳定。同时,要加快建立海外油气生产基地。,世界商品能源91%为矿物燃料,(煤28%,石油40%);亚澳矿物燃料占93.5%,(煤48.3%;石油 47.3%;天然气 7.9%)。 人类年耗煤40亿吨,石油25亿吨,并以3%增长。 到2020年,世界能耗将上升62%,其中92%为炭质能源,再生能源上升1-2%。,附:地球上还有多少矿物燃料,二、能源对环境的影响,、煤对环境的影响 开采和燃烧中都会产生污染,主要是温室气体和二氧化硫。 2、石油对环境的影响 组成:C、H、O、S、N等,C占84%-87%,H占12%-14%;微量元素为Fa、Co、Ni、V、Ca、Mg、Na等。 污染:开采、燃烧和加工时都会产生。,3、天然气对环境的影响,组成;CH4为主,其次是C2H6和C3H8,还有N2、H2、CO2、H2S等 用途:化工原料和燃料 污染:最干净的能源 三种燃料的污染(每1000千卡热值的污染物)比较 污染物 煤 石油 天然气 SO2 (S%) 2.74 1.89 0.011 NOx 1.44 1.24 0.67 CO2 200 180 100,4、核能对环境的影响, 优点 投资大,但是成本低; 安全、可靠; 环境影响小; 污染:射线:射线:射线,居民安全剂量(rem) 性腺、甲状腺 骨骼、皮肤 前臂、脚、踝 0.5 3.0 7.5 美国 2000年一般居民全年辐射剂量,m rem/a.人,可见,夜光表是1-4m rem ; 电视,每天1小时 5m rem 核电力 0.5m rem是微不足道的。所以核能是安全的。且无烟无尘,无漏油,少污染。, 慢性辐射, 放射性废物,废物收集:原子能反应堆每年装料一次,同时清除放射 性废物。 处理: 废核燃料堆存,去除短寿命放射性元素 切碎 浓硝酸溶解 回收铀 产生钚,制造核武器 获得放射性同位素 其他放射性废物水泥固化贮存。 为什麽要贮存:美国到2000年的放射性废物的放射性达到209109居里可使全世界的所有淡水污染2次。, 核能的安全性,最主要焦点是泄漏问题,其特点是: 几率低,非核事故,1次/1600人.年;核事故,按100个电站计算,1次/30亿人.年; 破坏性大。如切尔诺贝利核电站事故。,契尔诺贝利核电站事件,电站位于乌克兰的第聂泊河上游,其发电量相当于全国的能量的5%。 86年爆炸,产生的污染相当于70颗广岛原子弹,污染面积相当于两个英国,1700万居民受影响。周围76座城市和村庄成为死城死村。地下水的放射性强度高出正常值几万倍。污染物的尘埃竟散落到阿根廷和日本。 当时某抢救队的队员现在还活着的只有两个人,有的直升机飞行员牙齿脱落,基普市的40万儿童,每年增加20名白血病患者。88年以来,事故的幸存者中,已经有12.5万人死亡。据估计,2005年-2010年将是事故的影响最大的爆发期。 为了消除污染、环境监测、对受害者的补偿等,竟占了GDP的5%-8%。,尽管核能安全,但切尔诺贝利事故后,各国对核电站普遍持保守态度: 建设中 75年 320亿瓦 85年 160亿瓦 94年 0 日本85年前每年得2个订单,90年代仅计划建2个。 予测 76年 国际原子能组织预测到2000年,达到2.3万亿瓦 80年 7500亿瓦 90年 5000亿瓦 98年 3800亿瓦 目前 94-96年,全球仅建个,全在东亚,韩、日、中、台各1座。 化钱多,日本核能占总能源12%,但是研发费占90%。,附:各国对核能发电的态度,5、电能, 火电 优势 干净, 运输方便 缺点 热效率低,通/热效率一般在60%左右,加上燃料转化成热的效率为80%多,发电的效率也就是40%多。 污染 燃料渣,粉煤灰 气体 二氧化硫,二氧化碳,灰尘 热污染(冷却水) 热辐射和热污染,对环境的影响: 占用土地 影响生态 鱼回流产卵 泥沙淤积,81年美国2000座水电站因为 淤积停用,中国的官厅水库无法发电 自然、人文景观受影响 特大型水电站的安全问题, 水电,附:中国的骄傲长江的水电资源,全长3300多公里的金沙江水能蕴藏量达1.12亿千瓦,约占全国16.7%。正在组织兴建金沙江上的溪洛渡、向家坝、乌东德、白鹤滩4座梯级电站。总装机3850万千瓦,相当两个三峡工程。 金沙江溪洛渡水电站总装机容量1260千瓦,安装18台70万千瓦水轮发电机组,建设工期12年,建设期间的外来物资、设备、器材总运输量560万吨。,四、我国的能源政策,1、节能 提高技术含量 降低单产电耗;节水; 避免浪费 2、开发新能源 核聚变能(氢弹是由氢聚合成氦)海水中的氘可供使用几十亿年。 风能 能被利用的10亿千瓦左右,1992年仅270万千瓦。 生物能 每年光合作用1440-1880亿吨生物质,等于世界能耗的10倍。 地热 地核4000-6000度,地幔1000-4000度,蕴藏的地热是煤的1.5亿倍,石油的50亿倍,相当于4948亿吨标准煤。中国的地热相当于31.6亿吨标准煤,目前已建8 座地热电站,共20.88兆瓦。, 潮汐能 有766亿千瓦,现在技术上可开发64亿千瓦。中国4.6亿千瓦,目前仅开发1280千瓦。 太阳能 计有500万吨标准煤/秒,问题是如何开发。 美国太阳能飞机2001年8月13日试飞成功,已飞2.2万米高。 2001年的太阳能汽车展展出的新车型,美国车的时速已达112.5km,日本的“太空王”也达107.5km。, 可燃冰,可燃冰由46个水分子将8个CH4分子紧紧地包在一起,有白、红、桔黄、蓝、灰等各种颜色,每立方米中含有200m3的甲烷。 可燃冰存在于冻土层和海底的大陆坡中。仅美国东、西海岸,就有可燃冰2000万亿m3,而美国的天然气储量才14万亿m3。我国的青藏高原的冻土层,东海、南海、黄海海底也储存着大量的可燃冰。 目前的最大难度在于开采,在几百米深的海水压强和冰点低温下可以存在的这些固体物质,出水后无法保存。美国国会97年拨款4800万美圆研究。,原理;非储能设备,而是发电设备,不会用尽,也不用充电; H2+O2=H2O+e 直接发电 H2(燃料)通入阳极,空气通入阴极,两极之间是电解质 和催化剂,除电动机外,无转动部件。 优点:* 无燃烧过程,效率比内燃机高2-3倍 * 无噪声,长寿命,高可靠性,少维护,无污染。 * 燃料干净,可以是氢气或直接携带液体燃料(甲醇, 燃油,液化石油气,压缩天然气) 丰田、奔驰 (燃料电池车)98年已在国际汽车博览会现身。, 燃料电池,3、发掘现有能源潜力, 石油的储量远未枯竭 (理论上的突破) 2000年USA的康奈尔大学的 托马斯戈尔得预言,石油仍可用500年。依据:石油在地球诞生前,是被封存在地球内部的CH4,在地下100-300km稳定存在,并和其他的C、H原子结合成更大的碳-氢化合物,沿岩缝上升,形成油气。 瑞典委托他在瑞典的某环型地带打6700-6500米的井,已在一口井中回收1.3万升石油。 重新回采老油田 2002年10月英国北海油田10年前停止开采的一块油田,因为深部开采技术上的突破,已获准重新可开采,可采储量2100万桶,新油田改名为阿普鲁斯油田。,4.积极参与能源全
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