能源概论总结.docx
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能源概论总结
序一：
能源与可持续发展
1.能源的作用：
a）能源与社会：
社会运行三要素：
粮食、水、能源
b）能源与经济：
i.交通运输
ii.原材料开采加工
iii.信息传输
iv.等等
2.什么是能源：
a）定义：
能量是做功的能力/产生某种效果的能力
b）定义：
能源：
i.自然界赋存的已经查明和推定的能够提供热、光、动力和电能等各种形式的能量来源。
包括一次能源和二次能源。
c）单位：
焦耳
i.瓦特：
1焦耳每秒
d）能源单位：
i.油当量：
9000千卡/升
ii.吨油当量：
tonoilequivalenttoe4000万卡
iii.吨煤当量toncoalequivalenttce2778万卡
iv.一桶油=42加仑
v.1加仑=3.785升
e）kineticenergy潮汐能，风能等
f）potentialenergy化学能，生物质能等
3.全球能源：
a）2014年：
i.中国
1.石油产量：
2.11亿吨，进口3.1亿吨
2.煤炭：
38.7亿吨，进口2.91亿吨
3.天然气：
1329亿立方米，进口595亿立方米
ii.全球：
1.石油81.6亿吨
2.石油：
38亿吨
3.天然气：
31吨油当量
iii.预测2020年能源需求将是现在的120%
iv.预测2035年比2007年增长49%
v.一次能源消耗：
2013年至2040年增长三分之一
vi.中国和印度能源需求增长极快
vii.当今化石能源占全球一次能源的80%，90%的商业能源
viii.核能占6%的能源和15%的电能
ix.可再生能源提供小于10%的总能源包括做饭和供暖，在发展中国家
x.可再生能源提供19%的电能，主要是水能
xi.核电站安全问题
xii.世界能源分布：
1.石油天然气煤炭核裂变燃料占总能源消费量90%
2.石油：
中东占56.8%
3.天然气和煤炭：
a）欧洲：
54.6%及45%
b）亚洲和大洋洲：
18%煤炭，石油和天然气5%
4.未来能源发展趋势：
a）可再生能源、非常规油气
b）智能电网正在进行市场导入期
c）可燃冰
d）电动汽车
e）碳捕获封存技术有望取得突破性进展
5.电产业大幅度减排的最佳办法：
a）可再生能源
b）核电
c）针对燃气发电和煤电的碳捕获和封存技术
序2：
1.美国能源：
a）2014年美国能源消耗：
i.石油35%
ii.天然气：
28%
iii.煤炭：
18%
iv.可再生：
10%
v.核能：
8%
b）2013世界能源消耗：
i.煤炭30.5%
ii.石油：
27.3%
iii.天然气：
22.6%
iv.可再生13.5%
v.核能：
5%
c）能源新政：
i.能源战略转型
ii.电力：
可再生能源比例增加
iii.交通工具：
混合动力汽车，电力汽车
iv.新能源技术
v.建筑
vi.智能电网、超导电网
2.英国能源：
a）历史积累碳排放量排在世界前列
b）发电能源比例：
i.煤炭：
30%
ii.天然气：
30%
iii.核能：
19%
iv.可再生19%
v.其他2.6%
c）严重依赖煤炭发电
d）海上页岩气储量巨大
3.俄罗斯及中亚：
a）俄罗斯：
i.石油公司组建
ii.天然气储量巨大
iii.主要能源产量：
1.煤炭：
2.88亿吨世界第六
2.石油：
1080万桶/日世界第三
3.天然气：
20.4亿立方米世界第二
iv.能源消耗：
1.天然气：
51%
2.天然气：
22%
3.煤炭；18%
4.可再生能源和其他：
9%
4.中国能源：
a）2012年一次能源消耗：
i.煤炭：
66%
ii.石油：
20%
iii.天然气：
5%
iv.水电8%
v.核能：
小于1%
vi.可再生小于1%
b）环境污染与能源消耗：
i.来自煤炭的污染物：
1.总悬浮颗粒物：
大于70%
2.二氧化硫：
大于90%
3.氮氧化物：
大于60%
4.矿物燃料产生的二氧化碳：
大于85%
c）2013电力来源：
i.煤炭63%
ii.水电22%
iii.风能：
6%
iv.天然气：
4%
v.其他
vi.总共1260GW
d）2015传统能源产量：
i.石油2.15亿吨严重依赖进口
ii.天然气：
1345亿立方米进口约1000亿立方米
iii.煤炭：
35.8亿吨进口约2亿吨
e）电力：
i.2014年：
1.总共：
13.6亿千瓦
2.水电：
3亿
3.火电：
9.2亿
4.核电1988万千瓦
5.风电：
9581万千瓦
6.太阳能：
2652万千瓦
f）农村能源建设：
i.朝气用户累计2000万户
ii.农林剩余物直燃发电厂
iii.太阳能
iv.问题：
1.人均生活用电量远低于城市
2.基础生活设施薄弱
3.50%的取暖还依靠直接燃烧秸秆和薪柴
g）我国面临的能源问题：
（1）人均能源资源相对不足，资源质量差，探明程度低；
（2）能源消费以煤为主；
（3）能源工业水平低下，劳动生产率较低；
（4）能源资源分布不均，交通运力不足，制约了能源工业发展；
（5）能源供需形势依然紧张；
（6）能耗水平高，能源利用率低下；
（7）农村能源问题日趋突出；
（8）能源环境问题日趋严重，制约了经济社会发展；
（9）能源开发逐步西移，开发难度和费用增加；
（10）进口量大，能源安全面临严重挑战；
（11）能源工程建设周期长，投资超预算；
（12）未建立完善的能源市场及价格体系。
h）我国能源发展战略基本思想：
•坚持节约优先、立足国内、多元发展、依靠科技、保护环境、加强国际互利合作，努力构筑稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系，以能源的可持续发展支持经济社会的可持续发展。
5.人口资源环境
序三：
1.环境与能源问题产生：
a）人类生存环境因化石燃料的使用而遭到严重破坏
b）环境污染物
2.能源危机：
a）石油“辉煌时代”终将过去
i.产量高峰2021年
b）世界能源消耗逐年增加
c）调整能源结构、保证国家安全
3.我国能源现状：
a）1993年开始进口石油
b）2007年进口石油占使用量约一半左右
c）2030年80%需要进口
4.国际可再生能源形式：
a）欧洲国家火电厂可再生电能比例不断提高，投入大量资金研究燃料油技术
b）美国：
新能源战略，藻类研究，人畜粪便转化为原油
5.中国能源形势：
a）中国在哥本哈根会议上作出减排承诺，2020年碳排放在2005年基础上减少45%
b）2011年中国GDP占比10.5%，能源占比21.3%
6.环境能源工程研究的意义：
a）保障国家战略利益和安全
b）净化大气环境
i.藻类负担着87%氧气生产的任务
c）缓解全球变暖
d）变废为宝：
废水、二氧化碳、阳光
7.环境能源：
a）定义：
伴随环境污染治理过程所获得的能源
b）例子：
i.猪粪制取燃料油
ii.污泥智取燃料油
iii.藻类智取燃料油
iv.藻类制取酒精
v.污水为原料培养藻类，达到污水治理和能源获取的目的
8.生物质能：
a）定义：
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存储在生物质内部的能量
b）农作物，林作物，水生藻类，光合成微生物，其他
9.生态平衡：
a）生物质能源远远没有开发出来，生态环境目前仍然没有好转
10.生物质转化：
a）物理转化
b）化学转化
c）生物转化
11.环境能源与生物质能源的关系：
a）环境能源充分考虑了环境保护的理念，是生物质能源派生的概念。
最大的特点是不损害环境
12.国家经济导向：
a）资源节约、环境友好型社会
b）适度消费，节约为本
c）国家中长期发展规划纲要
序四：
能源与环境
1.可持续发展
2.环境问题：
a）人类利用物质和处理物质上分配不对等，使得利用速率大大超过处理速率才产生的
3.能源与环境问题：
a）不同能源的环境影响
b）化石燃料能源开发利用环境影响
c）农村能源对生态环境和健康的影响
d）经济政策技术
4.我国能源生产和消费中面临的主要问题：
a）需求量激增
b）利用系数低
i.能源利用率33%，世界领先水平43%左右
ii.产值耗能：
世界平均水平两倍多
iii.主要产品能耗：
比世界先进水平高40%左右
c）浪费严重
d）农村能源匮乏，生态恶化加剧
i.3亿农民缺电，水利设施由于缺电不能很好地发挥作用，大量使用薪柴，马粪，依旧很难满足，因此大量砍伐树木秸秆，水土流失加剧
e）丰富的水资源没有得到利用
i.潜力大，开发程度低
f）大量原煤直接燃烧
i.大气污染物主要来自燃煤
ii.必须研究推广煤炭选洗技术、燃烧技术
iii.气化液化技术
5.能源开发利用对环境的影响：
a）化石燃料
i.开采和加工过程
1.煤炭：
a）矿井地表沉陷
b）露天开采占地
c）酸性矿水
d）矿井瓦斯
e）储运过程污染
f）洗煤厂排放水
g）煤矸石
h）煤炭焦化和气化
2.石油：
a）钻井泥浆
b）含油污水
c）石油废气
d）炼油厂废渣
3.天然气：
a）硫化物
b）伴生盐水：
伴随抽出的地下盐水
ii.燃烧过程中的环境污染：
1.温室效应
2.酸雨
3.热污染
4.颗粒物
b）水力发电对环境的影响：
i.效益：
1.防洪
2.发电
3.航运
4.养殖
5.旅游
6.保护生态
7.净化环境
8.开发性移民
9.南水北调
ii.不利影响：
1.截留造成污染物扩散能力减弱，水体自净能力受到影响
2.淹没土地、建筑遗迹等
3.泥沙淤积，河床抬高，下游河岸冲刷，河道变化
4.改变地下水流量和方向，水位升高，土壤盐碱化
5.挖石料和填土，破坏自然环境
6.阻断鱼类洄游
7.改变水文条件和小气候
8.可能诱发地震
9.小水电站会排放一些温室气体，水库生物质腐烂所致
c）核电对环境影响：
i.核燃料生产、辐射后燃料处理
1.核燃料开采过程中废水废气固体废弃物
2.核燃料燃烧过程中的放射性污染较轻，一般不构成危害
3.切尔诺贝利：
1986年，切尔诺贝利核电站，8吨多强辐射物质泄漏，放射性尘埃比广岛原子弹爆炸强400倍
d）开发利用系能源：
i.满足广大农村和草原、高山等地的需要
ii.环境污染少，保护环境
iii.满足特殊需要如宇宙飞船
iv.不利影响：
1.风能：
a）噪声电磁干扰，对景观和鸟类产生影响
2.太阳能：
a）占用土地，影响景观，生产硅
3.生物质：
a）占用土地、土壤养分丧失和侵蚀，生物多样性减少，用水量增加
b）秸秆、薪柴：
室内空气污染
4.地热：
a）地表水热污染，污染土地和土壤，废气。
地面沉降
5.潮汐能：
a）海岸线生态环境造成一定影响
e）解决思路：
i.合理开发
ii.有效利用
iii.生态还原
iv.发展清洁生产
v.调整优化产业结构
vi.加大环境保护投入
中国发展低碳能源技术，必须正视以煤为主的能源结构，注重化石能源的洁净高效转化利用、节能减排、污染控制技术;从战略上又必须坚持以新能源代替传统能源，以优势能源代替稀缺能源，以可再生能源代替化石能源的方向，逐步提高替代能源在能源结构中的比重。
在政策措施保证方面积极拓展制度创新，为低碳经济、低碳能源技术、污染控制技术道路制定政策法规，提供有力保障。
第一章：
能量与能源
1.能量：
a）机械能
b）热能
c）电能
d）辐射能
e）化学能
f）核能
2.能源分类：
a）按来源分：
i.地球本身
ii.太阳、宇宙射线
iii.潮汐月球
b）被利用程度：
i.常规能源
ii.新能源
c）获取方式
i.一次能源
ii.二次能源
d）是否可以再生
i.可再生
ii.非再生
e）能源本身性质：
i.含能体能源
ii.过程性能源
f）对环境影响：
i.清洁能源
ii.非清洁能源
3.能源迭代：
a）薪柴时期
b）煤炭时期
c）石油时期
4.能源弹性系数：
a）能源增长率/经济量增长率
b）一般发展中国家能源系数大于一代表能源利用效率较低
5.能源资源生产与消费
a）生产
i.石油：
沥青、重油、页岩油
ii.天然气、页岩气、煤层气
iii.煤炭：
无烟煤、烟煤、褐煤
b）2009能源趋势消费：
i.石油：
35%
ii.煤炭：
30%
iii.天然气：
24%
iv.水电：
6%
v.核电5%
c）能源消费量趋势：
i.终端能源消费数量趋势：
1.石油比例减少
2.天然气比例增加
3.煤炭比例减少
4.可再生能源比例略微增加
5.电力显著增加
6.能源与环境：
a）发电厂使用不同燃料污染物排放：
i.煤气小于油小于煤炭
b）我国环境相干问题：
i.烟煤燃烧引起的城市大气污染
ii.机动车尾气排放引起的空气污染
iii.工业排放引起的酸雨问题
iv.秸秆焚烧引起的污染问题
c）世界性能源问题：
i.能源短缺及供需矛盾所造成的能源危机
ii.随着经济发展和生活水平的提高人们对环境质量的要求越来越高，相应的标准法规越来越严格
iii.新能源开发的难度
d）我国能源问题：
i.可持续发展对策：
1.加强政府的宏观调控和行政管理
2.运用市场机制的调节作用
3.利用经济增长的机遇
ii.解决我国能源问题应该才去的措施：
1.努力改善能源结构
2.提高能源利用率
3.加速实施洁净煤技术
4.合理利用石油和天然气
5.加快电力发展速度
6.积极开发利用新能源
7.建立合理的农村能源结构，扭转农村严重却能问题
8.改善城市民用能源结构，提高居民生活质量
9.重视能源的环境保护
第二章：
能源的转换和利用
1.能量转换的基本原理：
a）能量是物质运动的度量
b）能量守恒定律
c）能量贬值原理：
i.能量不仅有量的多少，还有质的好坏
d）自发过程：
热力学第二定律
e）能量转换效率：
i.无限转换能
ii.有限转换能
iii.非转换能：
废能
2.化学能转换为热能
a）概述：
i.燃料燃烧
ii.燃料：
能在空气中容易燃烧并释放出大量热能的气体、液体或固体物质，是能在经济上值得利用其发热量的物质的总称
1.固体
2.液体
3.气体
iii.燃料的条件：
1.可燃
2.热源
3.充足氧气或空气
4.着火点、燃点:
a）可燃性液体表面上的蒸汽和空气混合物与火接触而发生火焰能继续燃烧不少于5s的温度
5.闪电：
a）石油产品在规定条件下，加热到它的蒸汽与火焰接触发生瞬间闪火时的最低温度
6.烟气量
iv.燃烧设备：
1.锅炉
a）不同燃料特点：
i.煤炭：
1.粉状燃烧/室燃
2.层状燃烧/层燃
ii.油：
1.液体燃料：
加热蒸发、空气混合、点燃
2.内燃：
高压燃烧
3.外然
4.高效燃烧：
a）提高雾化质量
b）实现良好配风
iii.气体：
1.方式：
a）容器内燃烧：
类似于内燃
b）燃烧器燃烧
2.过程：
混合、着火、正常燃烧
3.热能转化：
a）转化为机械能：
热机
i.内燃机：
发动机
1.种类：
a）汽油机
b）柴油机
2.往复式、气缸、活塞
3.分类：
a）四冲程
i.进气
ii.压缩
iii.膨胀
iv.排气
b）二冲程：
i.将四个冲程纳入两个冲程中
c）比较：
ii.蒸汽轮机：
1.现代火力发电厂、核电站、舰船动力
2.占总发电量80%以上
iii.燃气轮机
1.组成：
a）进气道
b）压气机
c）燃烧室
d）涡轮机
e）喷口
2.优点：
a）质量轻体积小投资省
b）启动快操作方便
c）水电润滑油消耗少
iv.燃气轮机和蒸汽轮机最大的区别：
1.蒸汽推动和高温空气推动
b）机械能转化为电能：
火力发电厂
i.发电机：
1.同步发电机：
a）定子
b）转子
c）机座
ii.火力发电厂热力系统：
1.凝汽式发电厂：
只能承担电能生产
2.热电厂：
既能生产电能还能提供热能
3.热电联产：
a）燃烧系统：
i.输煤
ii.除灰
iii.烟气排放
b）供水系统：
i.冷却水
ii.生活消防用水
iii.除灰用水
c）汽水系统
d）电气系统
4.技术指标：
a）每千瓦投资造价：
总投资额除以装机容量
b）发电效率一般30%-35%之间
5.燃气-蒸汽联合循环发电：
比一般的效率稍高，主要方向
4.能量的传输：
a）能量在空间的转移过程
b）含义：
i.能量从一处转移至另一处
ii.能源的运输
c）方式：
i.铁路
ii.水路
iii.公路
iv.管道
v.输电线
d）电能：
i.特点：
发电、传输、用电同时进行
ii.趋势：
大机组发电、建设大电网、提高输电电压
iii.我国的问题：
1.电压等级偏低、层次过多
2.输电方式单一、缺少超高压直流输电
3.电网容量小，联网发展缓慢
4.变电设备陈旧老化
iv.装机容量：
1.小容量发电厂
2.中容量发电厂
3.大中容量
4.大容量
e）煤炭：
i.铁路：
70%左右
1.陕西陕西内蒙西部（三西）为中心向全国缺煤城市运输
2.锡盟和呼伦贝尔：
煤质较差
3.哈密：
煤质好，但距离太远
ii.公路：
1.急剧下滑，省际调运大为减少
2.问题：
能耗高、车辆折旧费较高，过路费较高，恶性事故、公路损毁、大量高级能源消耗
iii.水路：
1.北煤南运：
海运55%，铁路直达43%
f）石油和天然气：
i.原油产地主要在长江以北
ii.长距离跨省运输
iii.运输：
1.管道（主力）
2.水运
3.铁路
g）石油：
i.减少蒸发
ii.延缓氧化变质
iii.防止水分进入
iv.防止混油污染
1.不同性质的油品不能相混，否则会使油品下降
h）天然气输送：
i.主要靠管道运输
ii.西气东输：
西部大开发
1.运到长江三角洲
iii.到2020年形成国产气为主，进口气为辅
iv.国内天然气供应四大格局：
1.西气东输
2.北气南下
3.就近供应
4.海气登陆
5.能量的储存：
a）机械能：
i.动能：
飞轮
ii.势能：
弹簧、扭力杆、重力装置、压缩空气、水利蓄电站
b）电能：
i.蓄电池
ii.静电场和感应电场：
电容器
c）热能：
i.显热储存：
太阳能热水器
ii.潜热储存：
利用蓄热材料发生相变
iii.化学能储存：
可逆反应吸热放热达到储存和提取
iv.地下含水层储冷：
冬灌夏用
v.地下含水层储热：
夏灌冬用
第三章：
煤炭
1.煤的性质及分类：
a）形成：
远古植物体因地壳运动而埋没地下，地质环境中经过漫长年代变化形成的，含碳量46%-97%
b）煤岩系中
c）世界煤煤炭可采资源占化石能源可采资源量的66.8%
d）煤层厚度分类：
i.薄煤层
ii.中厚煤层
iii.厚煤层
e）煤层倾角分类：
i.近水平煤层
ii.缓倾斜煤层
iii.倾斜煤层
iv.急倾斜煤层
f）元素：
i.碳氢氧氮磷硫
g）指标：
i.水分
ii.灰分
iii.挥发分
iv.发热量
h）简单分类：
i.根据干燥无灰基挥发分：
1.褐煤
2.烟煤
3.无烟煤
i）在我国的分布：
i.与地区经济发达程度呈逆向分布
ii.与水资源呈逆向分布
iii.优质动力煤丰富、优质无烟煤和优质炼焦煤不多
iv.煤层较深，适于露天开采量少
v.共伴生矿种类多资源丰富
2.煤炭开采：
a）概况：
i.露天开采6-7%
1.效率高
2.成本低
3.周期短
4.劳动条件好
5.安全性高
ii.地下93-94%
b）地下开采简介：
i.煤田：
同一地质时期形成、大致连续发育的煤岩系分布区
ii.矿区：
统一规划和开发的煤田或其中一部分。
开发煤田形成的社会组合，矿务局/矿业集团公司
iii.开采技术发展：
1.爆破采煤工艺（炮采）
2.普通机械化采煤工艺
3.综合机械化采煤工艺
iv.先行开采缺点：
1.对土地资源的破坏和占用
2.水资源破坏和污染
3.大气环境污染：
煤层瓦斯、煤矿矸石山
v.开采技术：
1.壁式采煤法
2.柱式采煤法
c）发展方向：
i.传统开采方式发展和提高，开采方式改进，开采装备研发
ii.心事开采方式：
绿色开采
1.水资源保护
2.土地建筑物保护
3.瓦斯抽放
4.煤层巷道支护技术，减少煤矸石排放
5.地下气化技术
d）我国煤炭资源；
i.总量多，人均少
e）煤炭消费：
i.加工转换消费增长迅速
ii.终端消费（直接购买煤炭）增长缓慢
3.洁净煤技术：
a）定义：
旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称
i.洁净生产
ii.洁净加工
iii.高效清洁转化
iv.高校洁净燃烧与发电
v.燃煤污染排放治理
b）选煤：
i.借助煤炭中各组分件物理化学性质的差异，将其分离开的技术
ii.目的：
1.清除无机矿物质，降低灰分和硫分，提高质量和实用价值，达到清洁高效地目的，得到精煤
2.炼焦煤：
降低精煤的灰分，硫分，水分，提高回收率
3.动力煤：
排除煤矸石，降低灰分，提高发热量
iii.意义：
节能减排
iv.现状：
1.起步晚，发展阻力大
2.引进技术和自出创新，已经建立了较为完整的技术体系
3.产品种类少，精煤质量差
v.种类;
1.干法选煤
2.湿法选煤
3.重力选煤
4.浮游选煤
5.特殊选煤
vi.步骤：
1.原煤破碎
2.原煤入洗
3.末煤浮选
4.煤炭脱水
c）型煤：
i.用机械方法将粉煤或低品质煤加工成一定形状尺寸和理化性质的煤制品
ii.投资小、见效快、适宜普遍推广
iii.优点：
1.热效率提高
2.节约煤
3.烟尘排放量减少
4.CO排放量减少
5.二氧化硫减少
iv.分类：
1.工业型煤
a）铁路机车用型煤
b）高炉
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