7第七章能源和能源的利用.docx

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7第七章能源和能源的利用

电子课文●第七章 能源和能源的利用

第一节 能源概述

能源概念 人们在日常生产和生活中，需要各种形式的能量。

例如，在高炉中熔化铁矿石需要热能，开动机器需要机械能，使电子计算机工作需要电能，绿色植物生长需要光能，等等。

凡是能够提供某种形式能量的物质，或是物质的运动，统称为能源。

自然界的能源资源按其形成和来源，一般可分为三大类：

第一类是来自太阳辐射的能量。

人类所使用的能量，绝大部分是过去和现在太阳辐射的能量，简称太阳能。

地球上的绿色植物通过光合作用把太阳能转变成植物体内的化学能储存起来，为人类和各种动物提供了生存所需的能源。

煤、石油、天然气等能源，实质上是地质历史时代生物固定以后积累下来的太阳能。

第二类是来自地球内部的能量，如地热、核能资源等。

第三类是由月球、太阳对地球的引力而形成的潮汐能。

煤、石油、天然气、水能以及生物能等是多年来大规模使用的能源，称为常规能源。

20世纪中叶以来，随着科技的不断发展，才开始被人类利用的能源，如核能、地热、海洋能、太阳能、沼气等，或者过去被利用过，后来被代替了，现在又有新的利用方式的能源，如用以发电的风能，都称为新能源。

常规能源中的石油、煤、天然气等燃料，是经过地质作用在亿万年中形成的，开采消耗以后，短期内无法恢复。

这种能源资源是非可再生的。

太阳能、水能、风能、生物能等则可以持续利用。

能量的转换和传递 能量可以从一种形式转换成另一种形式，人们利用能源的过程，离不开能量转换和传递的过程。

河流的水力带动水轮机，把机械能传递给人们作动力。

我国古代很早就使用水力，利用水碓春（chōng）米。

当代，水力多用来发电，简称水电。

把机械能转换为电能，就能长距离输送。

煤、石油、天然气通过燃烧，把化学能转换为热能，供给人们使用；煤、石油、天然气在发电厂内或内燃机组内经过燃烧，转换为电能或机械能，就可以做功。

从自然界中直接取得的天然能源，叫做一次能源。

一次能源经过加工，转换成人们需要的另一种形式的能源，叫做二次能源。

例如用煤炭、石油发电，得到的电能，就属于二次能源。

汽油、焦炭、煤气、蒸汽也属于二次能源。

煤、石油、天然气以热的形式供给人们需要的能量，但是它们的发热量不等。

为了计量方便起见，就采取它们发热量的一定值计算，例如把原煤每千克发热量定为5000千卡，石油每千克发热量定为10000千卡，天然气每立方米发热量定为9310千卡。

为了使它们可以对比，好从总量上研究能源，我国还把含7000千卡热量的燃料，定为1千克标准煤。

各种燃料均可按平均发热量折算成标准煤。

折算成标准煤的比率是：

原煤为0.714，石油为1.429，天然气为1.33，生物燃料柴草约为0.6。

水电每千瓦时电力按当年火力发电的实际耗煤量折算成标准煤。

利用能源的重要性 人类处处离不开热能、光能和动力。

没有热能、光能和动力，人类的生活和生产就难以想象了。

从能源使用对社会生产力的发展来看，人类学会使用火，燃烧有机物取得热能，这是社会进步的表现。

驯服动物，使用畜力作动力，也是一大进步。

发明蒸汽机以后，大量燃烧煤炭，通过蒸汽机将热能转换成机械能，代替人力、畜力作为动力，促进了资本主义工业革命。

19世纪70年代以后，大型汽轮机带动发电机集中发电，电动机代替蒸汽机，使用动力更加便利。

能源利用的便利，推动了社会经济的巨大发展，使一些国家实现了资本主义工业化。

这些事实说明能源利用的发展，对人类社会经济发展起着重大的推动作用。

从能源消费的角度来说，同样净产值所消耗的能源，工业大于农业，重工业大于轻工业。

世界各国都注意把本国能源资源情况作为规划经济发展的重要因素之一。

今天在我国，能源是进行社会主义现代化建设和提高人民生活水平的重要物质保证。

能源生产、供给的增长速度，要与国民经济发展的速度相适应。

如果能源的供给赶不上经济发展的需要，能源出现短缺，就要影响国民经济的发展。

问题和练习

1．什么是能源？

试举例说明。

2．自然界的能源资源按其形成和来源可以分几类？

人们是怎样利用这些能源资源的？

3．能源的生产和供给与国民经济发展有什么关系？

第二节 常规能源

煤、石油、天然气、水能等常规能源，是当代世界上最主要的能源资源，占世界能源生产和消费总量的绝大部分。

煤作为能源的特点 煤是很重要的能源。

自从资本主义工业化以来，煤一直是被大量使用的能源。

本世纪50年代以来，工业发达国家大量使用石油、天然气以后，煤在能源消费总量中的比重才逐渐降低，但是仍占30％以上。

煤作为能源，跟石油比较有两大优点：

①分布广，储量大。

全世界煤的探明储量是石油的20多倍，我国还高于这个倍数。

②开发和利用的技术难度不大。

所以，我国和世界许多国家都很重视煤炭资源的开发利用。

另一方面，用煤作燃料，也有很多地方不如石油，例如发热量和燃烧效率不如石油高，输送和使用不如石油方便；灰渣、粉尘多，容易污染环境，而且一般不能直接用作汽车、拖拉机的燃料。

煤是非可再生的资源，要节约使用，要研究如何利用得合理，发挥它更大的作用。

现在，科学家们正在研究提高煤燃烧的效率，减轻对环境的污染，同时研究煤的气化、液化等技术，使它能经济地替代石油。

煤的分布 煤是地质史上的陆地植物在沼泽中大量沉积而成的，一般产在地质成煤时期的沉积盆地边缘。

全世界煤的探明储量约35000亿吨。

这些煤炭资源在地球上分布很不均，最主要的煤带分布在北半球的亚洲和欧洲，从我国的华北向西，经新疆，横贯中亚和欧洲大陆，直到英国。

另一个煤带分布在北美洲的美国和加拿大。

南半球主要煤带分布在澳大利亚和南非境内。

我国煤炭资源的储量很大，1989年探明保有储量达9000多亿吨，居世界前列，但是地质工作不够，可利用的精煤探明储量尚不多。

我国煤炭资源主要分布在山西、内蒙古、陕西、河南、山东、河北一带，以及安徽和江苏两省北部，新疆、贵州、云南、黑龙江等省、区也不少。

我国东南沿海各省煤炭资源较少，而人口稠密，工业比较发达，需要运进的煤炭数量较多。

工业发达的东北，煤炭消费量大，也须从华北运进一些。

山西省煤的探明储量占全国煤探明储量的1/3，是我国重要的煤炭基地，每年运出大量煤炭支援外省市。

。

但是，铁路运输力量不足，不适应山西省煤炭外运量迅速增长的需要。

近年新建了大同—秦皇岛等铁路，增加了煤的外运量。

同时，因地制宜在煤矿附近建电站，把煤炭转换成电能输出，供给北京、天津等城市的需要，减轻了铁路运输的压力。

石油、天然气作为能源的特点 石油和天然气属于流体，便于开采、运输、使用，发热量高，基本上是无灰燃料，是高质量的能源。

但石油和天然气在燃烧过程中，对环境也会产生污染。

50年代以来，由于生产发展的需要，很多产油国加快了石油、天然气的开采。

石油、天然气同煤一样，是不可再生的资源，用一点，少一点。

到1990年，世界石油探明储量1300多亿吨，天然气探明储量约120万亿立方米。

石油按1991年的开采量（45亿吨）计算，几十年后有可能采完。

但是，在提高石油勘探和开发的技术以后，石油探明储量和可采的年数也可能增加。

石油资源的分布 石油是地质时期的低等生物大量沉积在湖泊或海洋中变成有机质，经过复杂的地质作用转变和富集起来的。

它多半形成在中生代及新生代的湖盆和大陆架上。

由于石油形成的环境比煤炭复杂，世界上的石油分布更为不均。

中东（主要为波斯湾沿岸国家）、拉美（委内瑞拉、墨西哥）、非洲（利比亚、尼日利亚、阿尔及利亚、埃及）、俄罗斯、亚洲（中国、印度尼西亚）、北美（美国和加拿大）和西欧（北海地区的挪威、英国）是世界主要储油地区，其中中东储量占一半以上。

此外，很多地区则还没有发现石油资源。

中东波斯湾沿岸是目前世界上最大的产油地区，也是最大的石油出口地区，出口量占世界石油出口量的60％，主要输往西欧、北美、日本等地。

北非的石油产量也不少，主要向欧洲输出。

美洲墨西哥湾和加勒比海沿岸的石油产量，近年增长很快，主要供应西半球。

俄罗斯的产量也很大，除供本国需要以外，主要供应东欧和前苏联的一些国家。

东南亚和我国出口的石油，主要输往日本。

我国现在探明的石油，大陆上主要在东北和华北，已开采的大庆、胜利、辽河、华北、中原等油田都是新中国成立后发现的大油田。

我国石油资源的前景广阔。

看一个国家的石油资源前景，主要看沉积岩分布的面积、体积和地质史上有机物质丰富的程度。

据现有资料，我国陆地上沉积盆地的面积占全国领土面积的44％。

虽然在这些盆地上勘探工作做得还不够，但是现在已在全国许多省区找到100多处油气资源，建立了一批石油、天然气生产基地。

目前在新疆塔里木盆地、吐鲁番—哈密盆地和准噶尔盆地正在进一步进行大规模勘探工作，这几个盆地的油气资源前景可观。

塔里木盆地北部和中部已勘探出储量丰富的大油田，这里将建设成为我国西部新的石油基地。

除了大陆油田以外，在我国邻近的海域内，还有100多万平方千米的沉积岩面积。

像渤海、黄海南部、东海、珠江口、北部湾、莺歌海等海域都有大型沉积盆地。

目前，我国石油可开采的探明储量还不多。

近10多年来，我国石油年产量一直保持在1亿吨。

随着我国工农运输业的迅速发展，石油生产已满足不了国民经济发展的需要。

今后，我国可能由石油出口国变为石油进口国。

水能的特点 水能是可再生的能源，可持续地利用它来发电。

水电站投产以后，发电成本低，积累多，收益大。

而且水电站除发电供给能源以外，为水电而修建的水库，大多还有防洪、灌溉、航运、养殖水产、改善自然环境、旅游等综合效益。

水电同火电比较，修建大型水电站要建坝拦水，工期较长，投资较多。

但是，如果把发展火电需要新建的煤矿、铁路工程一并计算在内，有些水电站建设工期并不比建火电站长，投资也相差无几。

水电还有一个突出的优点，就是不污染环境，是一种干净的能源。

建水库筑坝拦水，大多要淹没农田、迁移居民，并且水库蓄水量受降水量变化的影响，枯水期发电量受限制。

但是，从全面衡量，水能发电是比较理想的能源。

水能的分布和利用 世界上水能分布也很不均。

据统计，已查明可开发的水能，我国占第一位，以下为俄罗斯、巴西、美国、加拿大、扎伊尔。

现在世界上工业发达的国家，普遍重视水电的开发利用。

有些发展中国家也大力开发水电，以加快经济发展的速度。

世界上水能比较丰富，而煤、石油资源少的国家，如瑞士、瑞典，水电占全国电力工业的60％以上。

水、煤、石油资源都比较丰富的国家，如美国、俄罗斯、加拿大等国，一般也大力开发水电。

美国、加拿大开发的水电已占可开发水能的40％以上。

水能少而煤炭资源丰富的国家，如德国、英国，对仅有的水能资源也尽量加以利用，开发程度很高，已开发的约占可开发的80％。

水、煤、石油资源都很贫乏的国家，如法国、意大利等，开发利用程度更高，已超过90％。

委内瑞拉盛产石油，水电比重也占50％。

由此可见，许多国家发展电力工业，都优先发展水电。

我国水能资源极为丰富，理论蕴藏量为6.8亿千瓦，其中可开发的约有3.8亿千瓦，但分布不均，主要分布在西南、中南（长江三峡、西江中上游）、西北（黄河上游）地区。

到1990年全国仅开发利用了9.5％，尚未开发利用的占绝大部分。

因此，我国开发水电的潜力很大。

生物能的利用 生物能是指用动物或植物的能量作为能源。

人类很早就利用生物能作为能源，打柴生火，取暖熟食。

后来又使用牲畜犁地、拉车、推磨。

我国广大农村长期以来一直以燃烧柴草、秸秆作能源，耕种、负重主要靠大牲畜。

新中国成立后，农业机械在农村中得到广泛应用，农村用电、烧煤、用油的数量已增加，但主要还是以秸秆、柴草作生活燃料，以大牲畜作役力。

这同工业发达国家农村的情况不同。

发达国家民用能源基本上是石油、电和煤气。

秸秆不作燃料，而是用作饲料和肥料。

饲养牛的目的主要是提供乳、肉，不作役力使用。

我国农村主要靠燃烧秸秆和柴草做饭，而烧秸秆和柴草的热能利用效率只有10％左右，大量热能没有利用，这是很大的浪费。

更重要的问题是，这种不合理利用生物能的方式，使秸秆不能作有机肥料还田，土壤的有机质得不到补充，土壤与农作物之间物