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能源環(huán)境新聞

我國能源利用現(xiàn)狀及其發(fā)展

星之球科技 來源:華工激光2012-01-06 我要評論(0 )   

引言 能源是現(xiàn)階段全世界普遍關注的問題,因為能源的短缺而造成的問題日益突出,并得到想到的重視,所以新能源的開發(fā)以及舊能源的的合理利用已經成為不可忽視的以及值得...

引言
能源是現(xiàn)階段全世界普遍關注的問題,因為能源的短缺而造成的問題日益突出,并得到想到的重視,所以新能源的開發(fā)以及舊能源的的合理利用已經成為不可忽視的以及值得所有人的重視。
1能源的分類
  一、按照來源分為3類:地球本身蘊藏的能量通常指與地球內部的熱能有關的能源和與原子核反應有關的能源。
  來自地球外部天體的能源(主要是太陽能)。除直接輻射外,并為風能、水能、生物能和礦物能源等的產生提供基礎。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。它們實質上是由古代生物固定下來的太陽能。此外,水能、風能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉換來的。
   地球本身蘊藏的能量。如原子核能、地熱能等。
  地球和其他天體相互作用而產生的能量。如潮汐能。溫泉和火山爆發(fā)噴出的巖漿就是地熱的表現(xiàn)。地球內部為地核,地核中心溫度為2000度??梢姡厍蛏系牡責豳Y源貯量也很大。
  二、按能源的基本形態(tài)分類,有一次能源和二次能源。前者即天然能源,指在自然界現(xiàn)成存在的能源,如煤炭、石油、天然氣、水能等。后者指由一次能源加工轉換而成的能源產品,如電力、煤氣、蒸汽及各種石油制品等。一次能源又分為可再生能源(水能、風能及生物質能)和非再生能源(煤炭、石油、天然氣、油頁巖等);二次能源則是指由一次能源直接或間接轉換成其他種類和形式的能量資源,例如:電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等能源都屬于二次能源。
三、按能源性質分有燃料型能源(煤炭、石油、天然氣、泥炭、木材)和非燃料型能源(水能、風能、地熱能、海洋能)。人類利用自己體力以外的能源是從用火開始的,最早的燃料是木材,以后用各種化石燃料,如煤炭、石油、天然氣、泥炭等?,F(xiàn)正研究利用太陽能、地熱能、風能、潮汐能等新能源。當前化石燃料消耗量很大,但地球上這些燃料的儲量有限。未來鈾和釷會提供世界所需的大部分能量。一旦控制核聚變的技術問題得到解決,人類實際上將獲得無盡的能源。
四、根據(jù)能源消耗后是否造成環(huán)境污染可分為污染型能源和清潔型能源,污染型能源包括煤炭、石油等,清潔型能源包括水力、電力、太陽能、風能以及核能等。
  五、根據(jù)能源使用的類型又可分為常規(guī)和新型能源。
  利用技術上成熟,使用比較普遍的能源叫做常規(guī)能源。包括一次能源中的可再生的水力資源和不可再生的煤炭、石油、天然氣等資源。
  新近利用或正在著手開發(fā)的能源叫做新型能源。新型能源是相對于常規(guī)能源而言的,包括太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物能、氫能以及用于核能發(fā)電的核燃料等能源。新能源大多數(shù)是再生能源。資源豐富,分布廣闊,是未來的主要能源之一。
2、我國的主要能源
2、1 煤炭資源
煤炭一直作為我們的主要利用資源,與生活息息相關,而豐富的煤炭資源也正好提供了我們的開發(fā)利用,所以我們直到現(xiàn)在,無論多少新型能源的開發(fā),也離不開煤炭對我們的幫助,現(xiàn)在雖然煤炭的重要位置逐漸已被石油所代替,但在今后相當長的一段時間內,由于石油的日漸枯竭,必然走向衰敗,而煤炭因為儲量巨大,加之科學技術的飛速發(fā)展,煤炭汽化等新技術日趨成熟,并得到廣泛應用,煤炭必將成為人類生產生活中的必不可少的能源。
2、1、1煤炭資源的概念
煤炭是古代植物埋藏在地下經歷了復雜的生物化學和物理化學變化逐漸形成的固體可燃性礦物。一種固體可燃有機巖,主要由植物遺體經生物化學作用,埋藏后再經地質作用轉變而成。俗稱煤炭。煤炭被人們譽為黑色的金子,工業(yè)的食糧,它是十八世紀以來人類世界使用的主要能源之一。
2、1、2煤炭的儲量
中國煤炭資源豐富,除上海以外其它各省區(qū)均有分布,但分布極不均衡。在中國北方的大興安嶺-太行山、賀蘭山之間的地區(qū),地理范圍包括煤炭資源量大于1000億噸以上的內蒙古、山西、陜西、寧夏、甘肅、河南6省區(qū)的全部或大部,是中國煤炭資源集中分布的地區(qū),其資源量占全國煤炭資源量的50%左右,占中國北方地區(qū)煤炭資源量的55%以上。在中國南方,煤炭資源量主要集中于貴州、云南、四川三省,這三省煤炭資源量之和為3525.74億噸,占中國南方煤炭資源量的91.47%;探明保有資源量也占中國南方探明保有資源量的90%以上。我國煤炭從儲量相當豐富,僅次于蘇聯(lián)、美國,所以在能源結構中以煤為主將持續(xù)很長一段時間。
2、1、3 煤炭的用途
煤炭的用途十分廣泛,可以根據(jù)其使用目的總結為兩大主要用途:(1)動力煤,(2)煉焦煤。
動力煤主要用來:1、發(fā)電用煤2、蒸汽機車用煤3、建材用煤4、一般工業(yè)鍋爐用煤5、生活用煤6、冶金用動力煤
煉焦煤的主要用途是煉焦炭,焦炭由焦煤或混合煤高溫冶煉而成,一般1.3 噸左右的焦煤才能煉一噸焦炭。焦炭多用于煉鋼,是目前鋼鐵等行業(yè)的主要生產原料,被喻為鋼鐵工業(yè)的“基本食糧”。
2、2 核能
核能作為一種新型能源,越來越得到人類的重視,因為化學與物理的發(fā)展,原子核與原子知識的越來越了解,人們開始認識到,這種組成世間物質的原子可以提供極其廣闊的研究環(huán)境,而人們從它們身上得到的不僅僅是研究價值,而且是極其豐富的利用價值。所以越來越多的好處被人們發(fā)現(xiàn),核電廠的建設更是一種對于人類的發(fā)展具有重要意義的。而且核能作為一種能源,更是極大的緩解的現(xiàn)階段能源不足的壓力,值得人們對它進行更深的研究。
2、2、1 核能的概念
核能是通過轉化其質量從原子核釋放的能量,符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc;,其中E=能量,m=質量,c=光速常量。核能通過三種核反應之一釋放:1、核裂變,打開原子核的結合力。2、核聚變,原子的粒子熔合在一起。3、核衰變,自然的慢得多的裂變形式。
2、2、2核能的用途
核能的用處很多,其主要用途為發(fā)電,其過程是:核能→水和水蒸氣的內能→發(fā)電機轉子的機械能→電能。
其次甚至可為微型裝置提供動力。因為微型裝置的動力極其復雜,用一些宏觀的動力裝置來運轉和它們是很耗費能源的,所以這些微型裝置的能源不是靠轉動的渦輪機來發(fā)電,而是利用微量的放射性物質,通過它們的衰變來產生電能。
2、3水能
    提起水能,也許很多人會一愣的,因為很多人沒聽說過,但是水能現(xiàn)在已經成為不可忽視的能源之一,一位它不污染環(huán)境,僅此一條也許就可成為科學家不得不研究的。而且還不僅僅如此,它還是一種可再生能源。在中國水能變得更加值得研究,更加作為一種能源能夠成為不可忽視。
2、3、1水能的概念
水能是一種可再生能源,水能或稱為水力發(fā)電,是運用水的勢能和動能轉換成電能來發(fā)電的方式。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源;狹義的水能資源指河流的水能資源。是常規(guī)能源,一次能源。狹義的水能是指河流水能.人們目前最易開發(fā)和利用的比較成熟的水能也是河流能源.以水力發(fā)電的工廠稱為水力發(fā)電廠,簡稱水電廠,又稱水電站。#p#分頁標題#e#
2、3、2水能的利用
水能主要用于水力發(fā)電,其優(yōu)點是成本低、可連續(xù)再生、無污染。缺點是分布受水文、氣候、地貌等自然條件的限制大。開發(fā)利用水體蘊藏的能量的生產技術。天然河道或海洋內的水體,具有位能、壓能和動能三種機械能。水能利用主要是指對水體中位能部分的利用。水能利用的另一種方式是通過水輪泵或水錘泵揚水。其原理是將較大流量和較低水頭形成的能量直接轉換成與之相當?shù)妮^小流量和較高水頭的能量。雖然在轉換過程中會損失一部分能量,但在交通不便和缺少電力的偏遠山區(qū)進行農田灌溉、村鎮(zhèn)給水等,仍不失其應用價值。
2、4 地熱能
    地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它來源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后,把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方,熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達地面,這種熱能的儲量相當大。所以我國現(xiàn)階段研究的能源也包括地熱能,雖然由于目前經濟上可行的鉆探深度僅在3000m以內,再加上熱儲空間地質條件的限制(例如資源的高溫環(huán)境和高鹽度),因而只有當熱能運移并在淺層局部富集時,才形成可供開發(fā)利用的地熱田。
2、4、1地熱能的概念
地熱能是由地殼抽取的天然熱能,這種能量來自地球內部的熔巖,并以熱力形式存在,是引致火山爆發(fā)及地震的能量。地球內部的溫度高達7000℃,而在80至100公英里的深度處,溫度會降至650至1200℃。透過地下水的流動和熔巖涌至離地面1至5公里的地殼,熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔巖將附近的地下水加熱,這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,并抽取其能量。地熱能是可再生資源。
2、4、2地熱能的利用
相對于太陽能和風能的不穩(wěn)定性,地熱能是較為可靠的可再生能源,這讓人們相信地熱能可以作為煤炭、天然氣和核能的最佳替代能源。另外,地熱能確實是較為理想的清潔能源,能源蘊藏豐富并且在使用過程中不會產生溫室氣體,對地球環(huán)境不產生危害。
地熱能和其他可再生能源起步階段一樣,地熱能形成產業(yè)的過程中面臨的最大問題來自于技術和資金??稍偕茉吹陌l(fā)展一般能夠得到政府優(yōu)惠政策的支持,例如稅收減免、政府補貼以及獲得優(yōu)先貸款的權力。在相關優(yōu)惠政策的指引下,投資者們將更有興趣對地熱項目進行投資建設。所以地熱能的發(fā)展空間是相當之大的。
2、5生物能
    生物能作為一種能夠污染環(huán)境的能源,雖然不被很多人所認可,但是現(xiàn)階段能源大量開發(fā)中仍然占有很大一部分比例,因為它廉價,而中國能用到一些新型能源以及無污染環(huán)境的能源的人畢竟相對與整個中國來說還是少數(shù)的,例如燃燒植物殘渣,使植物變成沼氣來利用等等,在中國得到廣泛的利用。
2、5、1生物能概念
生物能是以生物為載體將太陽能以化學能形式貯存的一種能量,它直接或間接地來源于植物的光合作用,其蘊藏量極大,僅地球上的植物,每年生產量就像當于目前人類消耗礦物能的20倍。在各種可再生能源中,生物質是貯存的太陽能,更是一種唯一可再生的碳源,可轉化成常規(guī)的固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)燃料。據(jù)估計地球上每年植物光合作用固定的碳達 2x1011t ,含能量達 3x1021j。
2、5、2生物能的利用
發(fā)展生物能源產業(yè)必須具備資源條件、技術條件和體制條件。我國發(fā)展生物能源產業(yè)有著巨大的資源潛力。我國人口多,雖然可作為生物能源的糧食、油料資源很少,但是可作為生物能源的生物質資源有著巨大的潛力。如農作物秸稈尚有60%可用于能源用途,約合2.1億噸標煤,有約40%的森林開采剩余物未加工利用,現(xiàn)有可供開發(fā)的生物質能源至少能達4.5億噸標煤,同時還有約1.33億公頃宜農宜林荒山荒地,可以用于發(fā)展能源農業(yè)和能源林業(yè)。發(fā)展生物能源產業(yè),利用農林廢棄物,開發(fā)宜林荒地,培育與生產生物能源資源,增加了農民的就業(yè)機會。
2、5、3 生物能的開發(fā)
    一是建立以沼氣為中心的農村新的能量,物質循環(huán)系統(tǒng),使秸稈中的生物能以沼氣的形式緩慢地釋放出來,解決燃料問題;
  二是建立“能量林場”,“能量農場”,“海洋能量農場”。建立以植物為能源的發(fā)電廠。變“能源植物”為“能源作物”,如“石油樹”,綠玉樹,續(xù)隨子;
  三是種植柑蔗,木薯,海草,玉米,甜菜,甜高粱等,既有利于食品工業(yè)的發(fā)展,植物殘渣又可以制造酒精以代替石油。
2、6太陽能
太陽能(Solar Energy),一般是指太陽光的輻射能量,在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存,而自古人類也懂得以陽光曬干物件,并作為保存食物的方法,如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下,才有意把太陽能進一步發(fā)展。太陽能的利用有被動式利用(光熱轉換)和光電轉換兩種方式。其中太陽能發(fā)電是一種新型的可再生的能源。
2、6、1太陽能的概念
太陽能能源是來自地球外部天體的能源(主要是太陽能)人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能在植物體內貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的。它們實質上是由古代生物固定下來的太陽能。此外,水能、風能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉換來的。
2、6、2太陽能的利用
就目前來說,人類直接利用太陽能還處于初級階段,主要有太陽能集熱、太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能暖房、太陽能發(fā)電等方式。
   太陽能集熱器在太陽能熱系統(tǒng)中,接受太陽輻射并向傳熱工質傳遞熱量的裝置。
   早期最廣泛的太陽能應用即用于將水加熱,現(xiàn)今全世界已有數(shù)百萬太陽能熱水裝置。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括收集器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分。
   利用太陽能作房間冬天暖房之用,在許多寒冷地區(qū)已使用多年。因寒帶地區(qū)冬季氣溫甚低,室內必須有暖氣設備,若欲節(jié)省大量化石能源的消耗,設法應用太陽輻射熱。
太陽能發(fā)電則是直接將太陽能轉變成電能,并將電能存儲在電容器中,以備需要時使用。最重要的利用莫過于太陽能電池,太陽能電池是一對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。
2、6、3太陽能的發(fā)展
   中國蘊藏著豐富的太陽能資源,太陽能利用前景廣闊。目前,我國太陽能產業(yè)規(guī)模已位居世界第一,是全球太陽能熱水器生產量和使用量最大的國家和重要的太陽能光伏電池生產國。我國比較成熟太陽能產品有兩項:太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)。
2007年8月,國家發(fā)改委發(fā)布了《可再生資源中長期發(fā)展規(guī)劃》,規(guī)劃提出,到2010年我國可再生能源年利用量將達到2.7億噸標準煤。其中,水電達到1.8億千瓦,風電超過500萬千瓦,生物質發(fā)電達到550萬千瓦,太陽能發(fā)電達到30萬千瓦;燃料乙醇和生物柴油年利用量分別達到200萬噸和20萬噸;沼氣年利用量達到190億立方米,太陽能熱水器總集熱面積達到1.5億平方米。到2020年,我國一次能源消費結構可再生能源比例將由目前的7%提升到16%。#p#分頁標題#e#
2、7 石油
   石油又稱原油,是從地下深處開采的棕黑色可燃粘稠液體。主要是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成的混合物,與煤一樣屬于化石燃料。石油主要被用來作為燃油和汽油,燃料油和汽油組成目前世界上最重要的一次能源之一。石油也是許多化學工業(yè)產品如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。
2、7、1 石油的概念
    石油,也稱原油,是一種粘稠的、深褐色(有時有點綠色的)液體。地殼上層部分地區(qū)有石油儲存。石油的性質因產地而異,密度為0.8 ~ 1.0 克/厘米3,粘度范圍很寬,凝固點差別很大(30 ~ -60°C),沸點范圍為常溫到500°C以上,可溶于多種有機溶劑,不溶于水,但可與水形成乳狀液。它由不同的碳氫化合物混合組成,組成石油的化學元素主要是碳、氫、其余為硫、氮、氧及微量金屬元素(鎳、釩、鐵、銻等)。
2、7、2石油的利用
  石油燃料是用量最大的油品。按其用途和使用范圍可以分為如下五種:
  1、點燃式發(fā)動機燃料 有航空汽油,車用汽油等。
  2、噴氣式發(fā)動機燃料(噴氣燃料) 有航空煤油。
  3、壓燃式發(fā)動機燃料(柴油機燃料) 有高速、中速、低速柴油。
  4、液化石油氣燃料 即液態(tài)烴。
  5、鍋爐燃料 有爐用燃料油和船舶用燃料油。
2、7、3 石油的發(fā)展
   自上世紀50年代初期以來,我國先后在82個主要的大中型沉積盆地開展了油氣勘探,發(fā)現(xiàn)油田500多個。我國石油資源集中分布在渤海灣、松遼、塔里木、鄂爾多斯、準噶爾、珠江口、柴達木和東海陸架八大盆地,其可采資源量17.2億噸,占全國的81.13%。雖然現(xiàn)階段石油開采及其豐富,但是石油乃不可再生能源,且儲量相對于煤炭資源來說畢竟還是不足,所以石油的重要地位將逐漸被其他主要能源所取代,尤其這幾年研發(fā)煤炭變?yōu)槭偷墓S愈來愈多。
3 能源的可持續(xù)發(fā)展
3、1 必不可少的新能源
雖然現(xiàn)在的能源在未來的幾十幾百年里足夠我們使用,但是世界各國現(xiàn)階段已經開始研發(fā)新能源,并在過去的幾年里大量開發(fā)太陽能、風能、熱能等的新能源,現(xiàn)階段已經取得重大成果而且給人們帶來了巨大的收益。相對于傳統(tǒng)能源,新能源普遍具有污染少、儲量大的特點,對于解決當今世界嚴重的環(huán)境污染問題和資源(特別是化石能源)枯竭問題具有重要意義。同時,由于很多新能源分布均勻,對于解決由能源引發(fā)的戰(zhàn)爭也有著重要意義。
3、2 新能源的現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢
   部分新能源利用技術已經取得了長足的發(fā)展,并在世界各地形成了一定的規(guī)模。目前,生物質能、太陽能、風能以及水力發(fā)電、地熱能等的利用技術已經得到了應用。隨著能源危機日益臨近,新能源已經成為今后世界上的主要能源之一。其中太陽能已經逐漸走入我們尋常的生活,風力發(fā)電偶爾可以看到或聽到,可是它們作為新能源如何在實際中去應用?新能源的發(fā)展究竟會是怎樣的格局?這些問題將是我們在今后很長時間里需要探索的。
3、3 新能源的環(huán)境意義  
   新能源與舊能源相比,它的環(huán)境污染較少,甚至如太陽能、氫能等是完全綠色能源,不造成任何污染,所以我國目前開發(fā)利用新能源已經成為刻不容緩的事情。開發(fā)新能源不僅可以解決大部分能源缺少的問題,而且可以緩解因為中國石油能源的不足而對國際上的依賴。
結論
   張文焦、張永戰(zhàn) 中國風電的時空分布特征和發(fā)展趨勢2007 6(4)87-94
孔祥應 能源與環(huán)境保護1991 11(1)3-90
 

 

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