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第二章能源资源与环境污染第一节能源概述一、能源及其分类能够产生各种能量的物质资源远古，薪柴燃料为主，少量水力、风力。18世纪后半叶，1785年蒸气机的问世，煤炭消耗量迅速增加。19世纪中叶后，内燃机的发明和火力发电厂的发展，石油和天然气得到广泛应用。上世纪50年代，核裂变技术发展，核燃料。新能源：太阳能、风能、海洋能、地热能、受控核聚变。能源的分类(1)以能量根本蕴藏方式的不同，可将能源分为三大类：1)第一类能源是来自地球以外的太阳能。例如目前使用最多的煤、石油、天然气等化石资源，生物质能、流水能、风能、海洋能、雷电等2)第二类能源是地球自身蕴藏的能量。地热能资源以及原子能燃料，还包括地震、火山喷发和温泉等自然呈现出的能量。3)第三类能源是地球和其他天体引力相互作用而形成的。主要指地球和太阳、月球等天体间有规律运动而形成的潮汐能。(2)能源还可按相对比较的方法来分类。1)一次能源与二次能源：在自然界中天然存在的，可直接取得而又不改变其基本形态的能源，称之为一次能源，由一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品叫做二次能源2)可再生能源与非再生能源：在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，称之可再生能源。经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称之为非再生能源。3)常规能源与新能源：常规能源与新能源是相对而言的，现在的常规能源过去也曾是新能源，今天的新能源将来又成为常规能源。4)燃料能源与非燃料能源：属于燃料能源的有矿物燃料，生物燃料，化工燃料，核燃料共四类。非燃料能源多数具有机械能，有的含有热能，如地热能、海洋热能等；有的含有光能等。能源资源按开发利用状况分按能量转换分按形成和来源分常规能源:新能源:一次能源二次能源来自太阳辐射的能源来自地球内部的能源来自天体引力的能源矿物能、水能、生物能太阳能、地热能、核能一次能源二次能源可再生能源化石燃料核能能源分类热能电能合成燃料一次能源核裂变能常规能源新能源化石燃料固体燃料液体燃料气体燃料生物质能可再生能源水能太阳能风能地热能海洋能核能核聚变能电能汽、热水二甲醚(CH3OCH3)、乙醇氢能热能......二次能源最重要应用最广化石燃料–燃料—由可燃物质、不可燃成分和水分等物质组成的混合物。–化石燃料—动植物残骸变化而形成。由于形成的原因、地质条件与年代的不同，产生了不同种类的化石燃料。煤：深埋在地下的高等植物，在缺氧条件下被厌氧细菌生化降解，形成胶体状的腐殖酸。逐步变成含水很多、黑褐色的泥炭。泥炭层在地热和受压的作用下，被压实、失水，密度和碳含量相对增加，腐殖酸、水分、氧、氢和甲烷等挥发物逐渐减少，形成不同种类的褐煤、烟煤、无烟煤等。石油：主要是低等动、植物。生成过程与煤相似，生成条件要求较严格。天然气：的生成过程比石油容易。能源的计量单位:标准煤热值29.3MJ/kg(7000kcal/kg)原煤平均热值5000kcal/kg,换算系数0.714原油平均热值10000kcal/kg,换算系数1.429天然气平均热值9310kcal/m3,换算系数1.33第一节能源概述二、中国的能源资源1.一次能源资源丰富煤(世界第三)、油、气和水能(世界第一)。技术可开发总资源量超过8231亿tce（吨标准煤29300kJ/kg）。2.人均能源资源占有量低2000年，人均能源资源占有量，中国分别是世界平均水平：煤炭54.9％（美国的9.7％）石油11.0％（美国的23.1％）天然气4.3％（美国的6.3％）节能为煤、油、气和水能之后的“第五能源”。3.能源资源结构以煤为主4.能源资源地区分布不均衡北多南少、西富东贫北煤、南水、西油气二、中国的能源资源常规能源资源1.煤炭中国最主要的能源资源。特点:（1）煤炭储量多。煤炭资源地质总储量50592亿吨。经济可开发剩余可采储量为1145亿吨，约占世界的11．6％。（全国原煤产量由2002年的14.15亿吨增加到2007年的25.23亿吨，增长了78.3％，年均煤炭产量增长12.26％）（2）分布既广泛又集中。北方煤的地质储量占全国的93．5％，山西占全国的43％。大别山-秦岭-昆仑山一线以北地区资源量约占全国总资源量的94%；以南的广大地区约占6%。其中新疆、内蒙古、山西和陕西等四省区占全国资源总量的81.3%，江南九省仅占1.6%。（3）煤种比较齐全，质量较好。低硫煤67％，高硫煤仅3％。高硫煤主要集中在西南和中南地区。（4）开发条件较好。煤层一般不超过1000m二、中国的能源资源2.石油和天然气石油和天然气探明储量占全国能源2．8％和0.3％。剩余可采储量的保证程度，石油20年，天然气49年。特点：（1）资源分布相对集中。陆上石油和天然气资源量分别占全国总量的73．8％和78．1％。石油主要在北部。天然气陆上主要分布在中部和西部地区，分别占陆上资源量的43.2%和39.0%。（2）质量以常规油为主。中国石油资源质量是以常规油为主，天然气资源主要是油型气，陆上天然气油型气资源占82％。（3）资源埋藏深度中等，勘探难度越来越大。陆上石油埋藏深度在2000～3500m为20％。气田47％的地质构造比较复杂，勘探开发难度较大。(1吨=7桶)我国1990年以来石油的年产量、进口量和消费量的增长情况我国每年的石油进口量占消费量的比重我国的能源跨地区调配工程：◆西电东送◆西气东输◆北煤南运北部通道——主要集中在华北和西北两大地区。主要任务是将“三西”（即内蒙古西部、山西、陕西）的火电（坑口电站）和黄河上游的水电送往京津唐地区。中部通道——将沿长江展开。长江为深谷型河道，可开发２２座水电站。随着这些梯级水电站的开发建设，将有数千万千瓦的强大电力，源源不断送往华中、华东和福建以及广东等地区。南部通道——以开发云南、贵州、广西的水电为主，以开发贵州等地火电（坑口电站）为补充，向广东等东部用电负荷中心送电。西电东送轮南上海西气东输北煤南运我国的煤炭资源主要集中在“三西”（即山西、陕西、内蒙古西部），水力资源则有70%在西南地区。而东南沿海供电中，80%来自煤电。北煤南运，西煤东运。在京沪、京广铁路线上，货运的40%运的是发电用煤。黄金水道的30%、高速公路的四分之一运的还是发电的煤。这个比率依然满足不了需求。大秦线朔黄线焦作－兖州－日照地理意义对输入地区——为东部地区提供清洁、优质、可靠、廉价的能源，改善环境质量，促进东部地区经济发展和社会进步。还能够有效地带动相关行业的发展，拉动国内需求。对输出地区——把西部丰富的资源优势转化为经济优势，增加就业，增加税收，增加财政收入，改善基础设施和投资环境，进而大大促进西部地区的经济发展。煤炭、石油的全球调配关注煤炭、石油运输线路沿线的地理事物和地理特征，关注俄罗斯、哈萨克斯坦共和国与我国的油气运输线路。里海中哈输油管道●●●●●安加尔斯克——大庆输油管道第一节能源概述二、中国的能源资源3.水能中国可开发的水能资源量，在全国能源资源探明总储量结构中占9．5％。开发程度为11．56％。（1）水能资源量大，居世界第一。占世界总量比例：理论蕴藏量为14.3％，技术可开发量为16.4％，经济可开发量为17.2％，均居世界第一位。（2）水能资源分布很不均匀，主要集中在西南地区，占全国总量的67.8％。大部分集中在西南地区，其次在中南地区.(长江干支流、黄河上游、红水河等)而经济发达的东部沿海地区水能资源较少。（3）大型水电站的比重大，位置集中。单站规模大于200万kW的水电站资源量占50％，集中在西南地区。葛洲坝水电站271．5万kW，二滩水电站330万kW，三峡水电站为1820万kW。新能源及可再生能源资源新能源：核能（核聚变）、太阳能、风能、波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、海洋能及其所产生的二次能源－氢能可再生能源：水能、太阳能、风能、波浪能、潮汐能、地热能、生物质能、海洋能等。1．核能资源2．可再生能源（1）太阳能。太阳内部发生高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳的辐射能，20亿分之一到达地球大气高层，这其中30％被大气层反射，23％被大气层吸收，其余47%到达地球表面，其功率约为81013kW。目前，利用主要是解决城乡居民生活用能，如太阳能热水器、被动太阳房、太阳灶。未来:太阳能热发电、光伏发电（2）风能。风能是空气流动产生的一种动能，其大小决定于风速和空气的密度。风能资源的总储量非常巨大，但它的能量密度低，且不稳定，只能在一定的技术经济条件下，作为重要的补充能源进行开发利用。全国有15．9万台微型和小型风力机(0.1kW至5kW)在运行，总装机容量2．34万kW。第一节能源概述二、中国的能源资源风能发电有着广阔的市场和前景风能是目前可再生能源中一项最有效的能源技术，风能既可以化解温室效应带来的气候危机，而且也可以解决并提供稳定的能源供应。据专家道:地球上风能的蕴藏量是水能的10倍，只要能够将地球上1%的风能利用好，就能满足全球的能源需要。中国风能资源仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位。世界风能发电居前五位的国家德国美国西班牙丹麦印度全球风能发电正以年增长35%的速度发展，德、美、意等国增长速度高达50%，成为发展大趋势。全球风力发电年产值已超50亿美元。欧洲风能联盟宣称到2010年，风能发电将占欧洲用电需求的5.5%；到2020年，则可达到12%。目前中国发电能源中，风能发电仅为0.11%。截至2004年底，我国已建成43个风电场，装机总容量为76万千瓦。按照规划，今后5年我国风电规模将在现有基础上增长4倍多。中国风能分布图新疆达板城的风力发电场内蒙古兴安盟的风力发电场西藏自治区的风力发电场（3）地热能。地球内部蕴藏的巨大热能，其分布随深度而增加。中国高温地热资源主要集中在台湾省、西藏南部和云南、四川西部。如西藏羊八井329．8℃，云南西部有的260℃；台湾达244℃。地热发电主要是西藏羊八井地热电站2．52万kW，年发电量约占拉萨电网供电量的50％。（4）潮汐能。潮汐能是海水周期性涨落，水体形成的势能或由海流潮汐形成的动能。潮汐电站造价高，现仅开发了0.3%。中国的潮汐能主要分布在浙江、福建两省，占总量的88.5％。目前在沿海已建有几座小型潮汐电站，总装机容量约10800kW。（5）波浪能。波浪能是水质点相对于静水面位移的势能和水质点运动的动能的总和。波浪能主要是以波浪的速度传播，是一种低密度不稳定的能源。开发利用目前还处于研究阶段，商业应用主要是航标灯电源。第一节能源概述二、中国的能源资源能源发展的现状与特点:1.能源结构全方位调整，但结构性矛盾仍然突出2000年比1995年，能源生产（消费）结构：煤降低8.1％（7.6％），油、气和水电的比例分别增加4.8％（6.1％）、1.5％（0.7％）和1.8％（0.8％）；但是，能源结构性矛盾仍然突出，主要体现在：①石油供不应求，石油进口与能源安全形势严峻。②清洁能源天然气和水能所占的比例仍然较低，新能源刚刚起步。③各能源行业内部发展不平衡，结构失调严重。中国能源结构仍将以煤炭为主。2000年煤炭仍占有67％的份额。第一节能源概述三、中国的能源现状2．电力工业发展迅速，但电力消费水平较低2000年中国用于发电的能源占一次能源总量已达38.5％，但发达国家的比重已达到40％～65％。2000年中国人均电力消费量只有999.6度，世界2433度，亚洲1207度，发达国家超过8000度。非生产用电发达国家超过50％。3．能源利用效率低，节能潜力大供电煤耗1995年为412g/kW·h，2000年为392g/kW·h；日本1998年为322g/kW·h能源经济效率只有发达国家的13％～38％，因为：①高能耗产业（工业、运输业）的比重高达77％②能源效率低，1997年为10.3％，欧洲90年代初为20～30％。第一节能源概述三、中国的能源现状能源消费与经济发展能源生产和消费与GDP增长的关系，可用弹性系数来表示：能源生产弹性系数P＝能源生产年增长率/GDP年增长率能源消费弹性系数C＝能源消费年增长率/GDP年增长率C＝1,能源消费量与GDP同步增长(或下降)C＜1，能源消