能源与环境论文.docx

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能源与环境论文

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一、能源

能源作为新世纪发展的动力，是制约经济发展的重要因素，这关系着一个国家的经济安全和国家安全。

在过去近100年中，由于煤、石油、天然气等传统能源占据着主要地位。

而由于20世纪中叶以前，人类对能源影响环境的严重性没有给予足够的重视，导致了温室气体的急剧增加，极端气候增加，酸雨区增多等，严重影响了人类的生存环境和日常生活质量。

据统计我国的能源蕴藏量位居世界前列，但同时也是世界第二大能源生产国与消费国。

中国一次能源资源总储量估计为4万亿吨标准煤。

但是人均能源资源占有量和消费量远低于世界平均水平。

1990年，中国人均探明煤炭储量147吨，为世界平均数的41.4%;人均探明石油储量2.9吨，为世界平均数的11%;人均探明天然气为世界平均数的4%;探明可开发水能资源按人口平均也低于世界人均数。

从人均能源消费看，1994年世界平均为1433千克油当量，发达国家为5066千克油当量，中国大约为670千克油当量。

1997年中国人均拥有电力装机容量0.21千瓦、人均用电量900kWh，仅相当于世界平均水平的1/3。

中国能源开发利用呈现出以下主要特点:

一是能源以煤炭为主，可再生资源开发利用程度很低。

中国探明的煤炭资源占煤炭、石油、天然气、水能和核能等一次能源总量的90%以上，煤炭在中国能源生产与消费中占支配地位。

20世纪60年代以前中国煤炭的生产与消费占能源总量的90%以上，70年代占80%以上，80年代以来煤炭在能源生产与消费中的比例占75%左右，其他种类的能源增长速度较快，但仍处于附属地位。

1995年，世界能源生产总量达到123万亿吨标准煤，固体、液体、气体、水电和核电的比重分别为28.3%、38.4%、23.5%和9.8%。

在世界能源由煤炭为主向油气为主的结构转变过程中，中国仍是世界上极少数几个能源以煤为主的国家之一。

二是能源消费总量不断增长，能源利用效率较低。

随着经济规模的不断扩大，中国的能源消费呈持续上升趋势。

1957~1989年中国能源消费总量从9644万吨标准煤（SCE）增加到96934万吨，增加了9倍。

1989~1999年，中国能源消费，从96394万吨标准煤增加到122000万吨，增长26%。

受资金、技术、能源价格等因素的影响，中国能源利用效率比发达国家低很多。

能源综合利用效率为32%，能

源系统总效率为9.3%，只有发达国家的50%左右。

1994年单位GNP能耗（吨标准煤/千美元）比较，中国分别是瑞士、意大利、日本、法国、德国、英国、美国、加拿大的14.4倍、11.3倍、10.6倍、8.8倍、8.3倍、7.2倍、4.6倍、4.2倍。

三是能源消费以国内供应为主，环境污染状况加剧，优质能源供应不足。

中国经济发展主要建立在国产能源生产与供应基础之上，能源技术装备也主要依靠国内供应。

90年代中期以前，中国能源供应的自给率达98%以上。

随着能源消费量的持续上升，以煤炭为主的能源结构造成城市大气污染，过度消耗生物质能引起生态破坏，生态环境压力越来越大。

世界银行认为，中国空气和水污染所造成的经济损失，大体占国内生产总值的3%~8%。

中国有的学者甚至认为中国环境破坏经济损失占到国民生产总值的10%。

以上这几点对我国能源环境问题提出了严峻的要求，要实现可持续发展就要提高能源利用率，减低环境的破坏，加大新能源的开发利用力度。

二、环境

地球上不同种类的能源对环境会产生各种影响。

随着全球经济发展对能源需求的不断增加以及石油价格攀升，煤炭成为缓解全球能源紧张的重要资源，煤炭的消费量占全球能源消费总量的26%。

煤炭开采时要空出相当多的废碎石及矸石，矸石中的硫化物缓慢氧化发热，如散热不良或未隔绝空气就会自燃，目前有9%的矸石堆正在自燃，释放出二氧化碳、二氧化硫及其它有害物质。

煤矿可能伴生硫、砷、铬、镉、铅、汞等元素与苯并芘之类的有机物，燃烧中进入气灰或渣，有的部分分解。

每吨煤会产生13KG的烟尘，同时氡也随气体排出。

煤炭燃烧后灰渣中杂质的浓度将增高许多倍，经过煅烧与粉碎有害物质将变为更容易进入水或空气的形态，从而增加环境的负担，以至火电站释放出的放射性物质比核电站多。

因此煤炭使用的关键问题是将加剧环境的污染，导致全球气候变暖以及煤炭中产生的废气将造成呼吸系统疾病增加、汞中毒等不良后果。

对于煤炭污染的缓解办法是，通常二氧化碳需通过提高利用效率与节能减少污染，其它有害物质在燃烧前可采用洁净煤技术首先去掉无用有害杂质杂物等，燃烧中可采用沸腾床加石灰以固定硫，选用适当炉温以减少氮氧化物。

我国政府目前对于解决环境问题非常迫切，而环境问题已经导致中国经济正在失去持续性增长的潜能。

国际环境保护专家指出中国需要提高能源利用率，强

化最低能耗标准，改善环保执法和管理。

自1980年起，提高能效始终是中国的国策，在1980年到2000年期间，中国的能耗增加的速度一直是经济增长速度的一半;但1990年代末期，能源需求增加的速度是经济增长速度的一倍半，每生产一美元的GDP中国所消耗的能源超过世界平均水平的三倍。

由于煤炭是一直以来都是我国的主要能源，推动着经济的发展。

但是由于机械化程度较低，煤炭的综合利用率较低，同时，有关部门的统计，煤炭使用过程产生的污染是中国最大的大气环境污染问题。

全国烟尘排放量的70,、二氧化硫排放量的90,、氮氧化物的67,、二氧化碳的70,都来自于燃煤。

在大气污染物排放中，SO排放与电力行业发展密切相关。

燃煤电厂是煤炭2

的主要用户，电力耗煤占煤炭总产量的60,，同时也是SO排放大户。

除了能2

源消费过程中的污染物排放外，能源在开采、炼制及供应过程中，也会产生大量有害气体，严重影响着大气环境质量。

2000年，能源生产相关行业烟尘排放量占全国烟尘总排放量的29.8,，对大气环境造成严重的污染。

中国煤矿每年产生的各种废污水约占全国总废污水量的25,。

2000年，全国煤矿的废污水排放量达到27.5亿吨，其中，矿井水23亿吨，工业废水3.5亿吨，洗煤废水5000万吨，其他废水4500万吨。

二氧化碳排放与能源结构、消费量和能源效率等密切相关。

中国是世界上仅次于美国的CO排放量大国，1990年至2000年中国CO排放量由6.66亿吨碳22

增至8.81亿吨碳，由占全球排放量的11.6,增至13.7,。

图1是世界CO排放2量的统计数据。

能源（尤其是煤炭）的使用过程排放出大量的污染物，导致大气污染和酸雨污染，造成了中国城市空气质量的严重恶化。

2001年世界银行发展报告列举的世界污染最严重的20个城市中，中国占了16个。

中国1990年代的酸雨属硫酸型。

燃煤等人为活动所排放二氧化硫是造成酸雨的主要原因。

1990年代中期酸雨区面积比1980年代扩大了100多万平方公里，年均降水PH值低于5.6的区域面积已占全国面积的30,左右。

大气污染严重的地区，呼吸道疾病总死亡率和发病率都高于轻污染区。

慢性支气管炎症状随大气污染程度的增高而加重。

在中国11个最大城市中，空气中的烟尘和细颗粒物每年使5万人夭折，40万人感染上慢性支气管炎。

世界银行根据目前发展趋势预计，2020年中国燃煤污染导致

的疾病需付出经济代价达3900亿美元，占国内生产总值的13,。

这应该引起中国政府的高度重视。

20世纪70年代以来，全球各国普遍发生气候异常的现象，包括1980年夏季亚洲大陆洪水泛滥，印度北方大水淹没2/3的土地，非洲西部的长期干旱使若干地区饥荒遍野。

分析造成这些异常气候的原因，人类活动的影响是不可忽视的因素。

从全球历年气温的变化、化石燃料的消耗量及大气中CO的浓度三者之2间的关系看，大气中CO的含量已成为人类环境恶化的隐忧。

2

全球工业进步带动经济繁荣，生活质量改善，人口加速增长，同时为了保持经济的高速发展，人类仍在过度开发地球的天然资源，大规模砍伐森林以取得耕地，大量开采煤、石油和天然气等化石燃料以取得能源，而上述这些人类活动将会使大气中的二氧化碳含量增加，促使大气的温室效应加强，导致全球温度上升。

地球的大气是由氮、氧及一些微量气体组成，太阳辐射进入地球时，大气层几乎可以让它穿透过去，地球也放出长波辐射，但地球的长波辐射却会遭到大气层中某些微量气体的选择吸收;这些微量气体选择吸收地球的辐射能后会再反射回到地球，因而使大气保存部分辐射能，于是造成地球的温度比其辐射平衡时的温度高。

大气中因为有这些微量气体选择吸收地球的长波辐射，并能够保存部分辐射能，因而可以使地球温度升高，这种作用称为大气的温室效应，而会吸收地球长波辐射的气体则称为温室效应气体。

大气中最重要的温室效应气体有水汽、一氧化碳、臭氧、甲烷、氮氧化物及氟氡碳化物等。

大气中若温室效应气体含量增加，则大气的温室效应即会增强，当然大气保存的能量也随着增加，因而会造成温度上升。

地球增温将会对人类造成恶劣影响，根据预测，两极气温的增高会导致格陵兰与南极冰帽融化，造成全球海平面上升0.2到1.4公尺，海水上升又会淹没沿海低洼地区，陆地将变成茫茫大海，许多城市将被淹没，破坏农地、港湾及交通设施，而居住在海岸线60公里以內的占世界人口1/3的居民将蒙受其害;另外中纬度地区将面临干旱的威胁，许多农业地区将变成沙漠。

图2是世界温室气体的变化情况。

石油开采尤其是注水采油通常会影响地面升降，所注水可能在地下受到污染，有时甚至有少量放射性物质聚集在采油管道的某些部位;同时采炼中烧掉废气将产生浓烟，对环境将产生一定程度的影响;而储运中的燃爆与泄漏可引起严

重污染。

天然气除燃烧产物外，在使用与传输中甲烷也会发生损失与泄漏，其中还有一些氡随之进入室内。

生物质燃料原属再生能源，金属元素很少，但在较差的炉灶中燃烧易生一氧化碳、烟及有机化合物。

如果烟囱排烟能力差或处于严寒地带室内换气不良，室内有害物质可达很高浓度。

各种能源中电力控制方便并易于传输，用燃料或核能经热机发电热效率有限，但通常会有相当发电量的一至两倍的热能需要就地耗散，可用冷却塔或传给水体，冬季可以利用余热，但夏季将会成为热污染。

水体的温升应严格限制以防发生有害生态影响。

输电效率高，但也要防止使人受到过强的电磁场，电晕放电产生离子也会有不良效应;而配送用的电力电容器含多氯联苯，包裹蒸汽管道用的石棉，退役不用时如不妥善处置也会造成严重污染。

水力能源发电效率高，产生的少量热能影响很少。

太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，属于环保能源。

太阳能热水器等作为节约生活燃料的辅助手段非常有效，集热热机发电除需排出余热与占地面积较大外，并未发生重要的环境问题，太阳能电池在制造过程中会产生一些有害物质，但在使用时并无污染。

在地热利用中，温泉水中会溶有石中的有害物质，特别是高温温泉流出后随温度与成分的变化将集聚在水流或系统的某些部位，氡是其中一种。

地热发电目前效率不高，并且会带出地下有害物质。

在地热能源的开发和技术转让方面未来的发展空间与潜力巨大，但由于利用地热能源进行发电的成本较高，因此亟需进行更多的技术研究以解决这一问题。

随着对地热资源的不断开发与研究，地热能源必将成为继水力、风力和太阳能之后又一种重要的新能源。

三、新能源

开发利用可再生环保能源对建立可持续发展的能源体系，改变能源生产和消费方式，促进全球经济发展和保护环境具有深远意义。

随着全球经济的高速发展，对于优质燃料的需求日益增加，但是传统能源的利用方式已经难以满足现代经济发展的需求，因此开发更多可再生能源对于加快能源现代化进程，满足对优质能源的迫切需求，实施能源可持续发展战略都具有重要意义，并且是人类目前亟需努力的目标。

目前主要的一些人类能利用的新能源——太阳能、风能、地热能、海洋能、潮汐能和生物质能等。

中国作为能源的生产消费大国，政府非常重视新能源的发展。

2005年颁布《中国新能源法》，2007年发布《中国新能源中长期发

展规划》，2008年实施《中国应对气候变化的政策与行动》，2009年即将出台《中国新能源产业振兴规划》。

目前，中国政府已经明确了新能源的战略定位:

2010年前后，新能源争取占到能源消费的10%左右，战略定位是补充能源;2020年前后，新能源占到能源消费的15%左右，战略定位是替代能源;2030年前后，新能源占到能源消费的25%左右，战略定位是主流能源;2050年前后，新能源占到能源消费的40%左右，战略定位是主导能源。

1、太阳能

太阳能利用指太阳能的直接转化和利用。

利用半导体器件的光伏效应原理，把太阳辐射能转换成热能称太阳能光伏技术。

由于太阳能本身的分散性、随机性和间歇性等特点，也由于太阳能光伏电池的理论、材料和器件研究的难度，使其在近50年的发展中与原子能发电拉开了距离。

目前光伏发电的瓶颈在于电池转换效率和成本。

资料显示，国际上高效聚光光伏电池效率可达32,，高效平板电池效率也达到25-28,。

我国实验室光伏电池的效率已达21,，商业化光伏组件效率达14-15,，而一般商业电池效率仅为10-13,，落后国际发达国家10-15年。

目前世界上最大的光伏工厂年产36MW，成本约为0.2美元,kWh。

现在正在设计制造年产500MW的大工厂，届时光伏发电的成本当达到0.06美元,kWh，即可以与火电相竞争。

把太阳辐射能转换成热能的属于太阳能利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于太阳能技术领域。

我国陆地面积每年接收的太阳辐射总

2量在3.3×103~8.4×106kJ/（m?

a）之间，相当于2.4×104亿吨标准煤，属太阳能资源丰富的国家之一。

西藏、青海、新疆、甘肃、宁夏和内蒙古高原属太阳能资源丰富地区，东部、南部及东北等其它地区为资源较富和中等区。

世界现有的太阳能热发电系统大致有三类:

槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。

中国的太阳能热利用技术研究开发始于20世纪70年代末，重点是简单的、价廉的、适用于农村的低温热利用的适用技术，如太阳能温室、太阳灶、被动太阳房、太阳热水器和太阳干燥器等，水平较低。

2、风能

太阳辐射的能量在地球表面约有2%转化为风能，其中可利用的风能资源储量估计约96亿kW。

中国风能丰富的地区主要分布在西北、华北和东北的草原

或戈壁及东部、东南沿海岛屿，其中中国东部的浅海海域面积辽阔，风能资源更丰富，风速较稳定，靠近我国东部主要用电负荷区域，具有建设海上风电场的巨大潜力。

风力发电机组（简称风电机）是将风能转化为电能的机械。

理论上最好的风轮转换效率约为60%，现代风电机风轮效率可达40%。

由于风速随时在变化，风电机常年在野外运行，承受十分复杂恶劣的交变载荷。

风电机输出达到额定功率前，功率与风速的立方成正比，所以风力发电的效益与当地的风速关系极大。

在目前电力紧张的情况下，国家通过政策扶持，大力发展风力发电。

中国政府风电特许项目的推出以及国家发改委制定的风电发展中长期规划的出台，风力发电在中国迅猛发展的势头已日趋明朗。

3、地热能

地热能指储存于地球内部的热量，一方面来源于地球深处的高温融溶体，另一方面源于放射性元素如U、TU、40K的衰变。

按其属性地热能可分为4种类型:

水热型地热能、地压地热能、干热岩地热能和岩浆热能，其中只有水热型地热资源已达到商业开发利用阶段。

我国高温地热资源主要分布在滇、藏、川西一带（喜马拉雅地热带或滇藏地热带）及台湾。

4、生物质能

生物质包括植物、动物及其排泄物、垃圾及有机废水等几大类。

从广义上讲，生物质是植物通过光合作用生成的有机物，它的能量最初来源于太阳能，所以生物质能是太阳能的一种，它的生成过程如下:

CO2+H2O+太阳能（CH2O）+O2

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。

生物质能通常包括以下几类:

木材及森林工业废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物和动物粪便，这些资源的共同特点是能量密度低，属于可再生的低碳能源。

若以现代手段高效率地予以开发转换，将对逐步改变我国以化石燃料为主的能源结构，特别是为农村地区因地制宜地提供清洁方便的能源，具有十分重要的意义。

几种常见的技术包括直接燃烧、热解气化和生物化学转换技术。

结合我国现有技术水平，我国生物质能应用技术将主要在高效直接燃烧技术和设备、集约化综合开发利用、生物质能的创新高效

开发利用、城市生活垃圾的开发利用以及能源植物的开发等方面发展。

四、思考

通过能源地质学的学习，了解了能源的成因等，以及一些简易的勘探方法。

之前的一些感性东西有了进一步的认识了解。

就21世纪中国的能源发展来说，

应该加紧技术的革新，提高能源的利用率，努力降低生产使用过程中对环境的造

成的污染。

创造一个真正环保、可再生的良性循环过程。

参考文献:

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