《能源和环境》PPT课件.ppt

能源和环境,盛况空前的上海汽车展,能源产业是世界经济增长的火车头,一、能源的分类 1、按能源的加工分：按能源的加工情况可分为一次能源和二次能源。一次能源指从自然界直接取得，而不改变其基本形态的能源，有时也称初级能源。包括煤、石油、天然气、水能、风能、太阳能等。二次能源指经过加工，转换成另一种形态的能源。包括电、焦炭、煤气、各种石油制品等。,2、按能源再生分：按能源再生情况可分为再生能源和非再生能源。再生能源是能够不断得到补充供使用的一次能源。如太阳能、水能等。非再生能源是须经过地质年代才能形成而短期无法再生的一次能源。如煤、石油等。,3、按能源性质分：按能源性质可分为燃料能源和非燃料能源。燃料能源指在使用时经过燃烧产生热量的能源，如化石（煤、石油）、生物、核等。非燃料能源使用时不经过燃烧，如风、水、太阳能等。,1克铀-235裂变释放的热量:1吨石油完全燃烧释放的热量;2.5吨优质煤燃烧释放的热量。,4、按能源利用技术分：按能源利用技术可分为常规能源和新能源。常规能源是指当前被广泛利用的一次能源；新能源是指目前尚未广泛利用而正在积极研究以便推广应用的一次能源。,產生10億千瓦(每年)的電力(以30年壽命的年平均計算)，各種發電方式的比較,二、当前世界能源消耗特点 能源利用的历史：生物质能煤（蒸汽机）石油（内燃机）1、能源主要来自一次不可再生能源，以石油、煤炭、天然气及常规核燃料为主。70年代和80年代末以前在一次能源消耗结构中，石油比例最大，占40%以上，其次是煤，占20%以上，天然气占10%以上。2、近来一次能源消耗结构发生较大变化，并且天然气的比例明显上升。,3、能源消耗水平差异很大。发达国家人口只占世界的1/4，而消耗的能源占世界能源的3/4；发展中国家却只消耗世界能源的1/4。4、世界能源消耗在继续增长，能源紧张是世界性问题。按目前情况，全世界石油到20152035年将消耗掉80%，煤炭也只能再利用200-300年。,世界能源地图（一次能源需求总量全球分布图）,三、我国能源利用现状 1、能源丰富而人均消费量少。我国能源总量处于世界前列，但人均占有量和消费量却远低于世界平均水平。2、能源构成以煤为主，煤炭在我国一次能源中占70%以上。全国直接燃烧煤炭总消耗量的84%。3、工业部门消耗能源占很大比重，占全国总能耗量的60%左右。,4、农村能源短缺，以生物质能源为主，生物质能占55%。5、能源利用率低，浪费严重。6、燃煤严重污染环境，产生大量的粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳。,1990年代以来中国石油净进口量变化,2000-2005年中国能源经济,四、能源与环境污染,化石燃料的影响1、开采过程（1）在开采过程中发生开采事故，造成职业性伤害。（2）地面生态平衡遭受破坏，如产生地面沉陷、地震等现象。（3）生产中产生大量矿井废水和含油废水，造成严重的环境污染。2、运输过程 能源在运输过程中产生扬尘、废水、海洋污染等环境污染问题。,地质灾害,瓦斯爆炸,3、加工过程 在加工过程产生各种有毒有害废水、废气，污染环境。4、利用过程（1）排放污染物，污染环境。（2）CO2造成温室效应，影响全球气候。（3）造成水环境的热污染问题。,核电站与污染 目前全世界的核电站已达500多座，核能在全世界能源中所占的比例近10%核电站存在放射性污染及安全问题。其主要问题如下。1、慢性辐射的影响问题 核电站向外辐射放射性，影响人的身体健康。不过一般核电站对周围居民所辐射的放射性剂量小于每天看1 小时电视，不会产生什么影响。但是由反应堆和前后处理车间中释放的少量放射性，通过水和空气特别是食物链的富集作用，会造成人体内的慢性辐射。,2、放射性废物的污染 由于需要换装燃料和清除放射性废物，反应堆大约每年须定期排放大量放射性物质，主要是裂变碎片产物和中子活化产物。这些放射性物质的放射性较强，而且半衰期长，目前尚无好的最终处理方法，一般是贮存在大钢槽中，需要经常冷却和搅拌。,3、反应堆安全问题 反应堆本身是否安全，是否会象原子弹那样爆炸，放射性物质是否会四处泄漏，危及人类和生态系统的安全，这是人们十分关注的问题。目前世界上普遍使用的反应堆都是轻水堆，功率一旦过高，核裂变反应就变弱，功率将自动降下来。即使操作人员未发现，紧急停堆装置也能实现自动停堆。即便堆蕊部分燃料熔化了，从堆蕊泄漏的放射性物质也被限制在气密性很高的安全壳内，还会释放到大气中去。只要加强安全管理，核电站的安全是有保障的。象原苏联切尔诺贝利核电站发生事故主要是反应堆本身不是轻水堆，而且有缺陷，当时正进行一项特殊的电力试验，关闭了紧急自动停堆系统和堆蕊冷却系统，运行人员严重操作失误，从而导致了事故的发生。,切尔诺贝利核电站,，前苏联的切尔诺贝利核电站四号机组发生强烈爆炸，顷刻间，核泄漏、核辐射、火灾核爆炸同时发生，其后果相当于500颗原子弹的当量，受污染地区（主要在乌克兰、俄罗斯和白俄罗斯）达15万KM2，受害人口为695万，迄今因遭受辐射而死亡的人数达30多万。,水力发电对环境的影响 水电是一种经济、干净、可再生的能源，不会产生环境污染，但对环境也有一些影响。,2、水质变化 水库中的深层水的水温低，沉积库底的有机物不能充分氧化而发生厌氧分解，产生沼气甚至硫磺气体。,1、自然方面 巨大的水库可能引起生态平衡破坏，动物、植物生活环境发生改变，诱发地面沉降、地表活动、地震、改变局部小气候。,3、生物方面 水库建成后，大量的野生动植物被淹没死亡，有一些生物又可能应运而大量繁殖，结果破坏了原有的生态平衡。上游原来是陆地生态系统，建成水库后则变成水域生态系统，而下游正好相反。可能会引起一些地区性疾病蔓延。4、社会经济方面 修建水库有利农田灌溉、发电和工农业生产，但如果计划不周，可能会引起一系列社会经济问题，如人口迁移，文物古迹的淹没和破坏等。,太阳能的利用 1、直接利用，如太阳能热水器、太阳能电池、太阳灶等。2、间接利用（1）、生物质能与沼气（2）、风能（3）、海洋能,五、未来的能源供应,停車場加太陽能板,生質能電廠,住家屋頂上的太陽能板,風力發電,單結晶矽太陽電池 SINGLECRYSTAL 多結晶矽太陽電池 POLYCRYSTAL,太陽能發電站,全球光電池的產量顯著的增加！,全球光電池的價格，逐漸下降！,Virginia州Reston市的Terraset 小学。这所小学裝设有太阳能板，每年可以节省14,400美元的耗能经费。National Geographic special report,February 1981.,太陽能的利用,国道104线道路照明工程,德州经济开发区风景区照明工程,成功的經驗 德國,全球首位，總裝置容量 8,753 MW原因：民眾重視環境、政府政策鼓勵、優異的風力工業,各國的風力發電成長情況：,德國,美國,丹麥,西班牙,潮汐发电,三、未来的核能,1、快中子增殖反应堆（Fast-Breeder Reactor）目前，核电站反应堆大多是热中子核反应，使用的原料是U-235，只占天然铀的0.71%，其储量有限。快中子增殖反应堆利用U-238，温度更高，热效率可达40%，而U-238占99.283%，其储量很大。反应过程：92U238+n-92U239-93Np239+-94Pu239+,铀的储量,铀在陆地上的储量并不丰富，总量不超过500万吨，按目前的消耗量，仅够人类使用几十年。在浩瀚的海水中，有超过陆地几千万倍的铀，但其分布不集中，1000吨海水中仅含有3克铀，如何提取出来是一项关键性步骤。目前在研究的有：吸附法、共沉淀法、气泡分离法、藻类生物浓缩法 需要指出的是，铀废料的放射性污染问题是令人担忧的。,2、核聚变能（1）、氘-氚反应 1D2+1T3-2He4+n+17.6 MeV 目前氢弹的核聚变反应就是氘氚反应。氘从海水中提取，1500个氢原子有一个氘原子，提取费用时美分/克，而氚只能人工制造，如：3LI6+n-2He4+1T3+4.8MeV，地球上锂的储量很少,难以解决问题。,（2）氘自身反应：1D2+1D2-2He4+n+3.2MeV 1D2+1D2-1T3+P+4.0MeV 1D2+1T3-2He4+n+17.6 MeV 1D2+2He3-2He4+P+18.3MeV 总反应式为:6 1D2-2He4+2P+2n+43.1 MeV 从反应式中可以算出，每个氘原子产生 7.2 MeV,按此计算,1升海水所提供的能量约与几百升石油相当。但是其反应条件要求引燃温度达4109 Ok，而太阳内部的温度也只有2109 oK。目前世界各国正在研究产生高温的方法。,核能,核能发电示意图,根据欧盟、中、美、日、韩、俄、印7方签署的协定，国际热核计划将历时35年，总投资额为99亿欧元。它是目前世界上仅次于国际空间站的大型国际科学工程计划。,ITER效果剖面图,ITER的建设地法国卡达拉舍鸟瞰图,我国的能源供应和环境保护,1、控制人口，减少能源消耗,2、提高能源使用效率,提高能源利用率 加速研究热机新技术，发展高效热电并供，集中供热，热电联产；淘汰落后的工业生产方式；发展炊事用电；,3、煤的综合利用和燃烧技术的改进煤的气化和综合利用改进煤的燃烧技术循环流化床、水煤浆4、保持农村生态平衡的能源政策 在农村地区应该大力开发生态农业，充分利用农村的桔杆、农业废弃物产生沼气，保证农村能源供应，从而保护农村生态平衡。,我国的能源供应和环境保护,5、因地制宜开发多种能源 为了增加能源供应，保护环境，应大力开发水力发电、核电及开发太阳能。6、节约能源保护环境 合理利用石油资源；开展能源软科学的研究,垃圾发电模型,中国生产的集热器面积约占世界的76%,建筑节能,我国“十一五”能源发展方针和目标,可再生能源中长期发展规划,规划总的目标是，提高可再生能源在能源结构中的比重，解决偏远地区无电人口供电问题，改善农村生产、生活条件，推行有机废弃物的能源化利用，推进可再生能源技术的产业化发展。到2010年，可再生能源占能源消费总量的10%；到2020年，可再生能源在能源结构中的比例将达到16%。,节能减排综合性工作方案的要点,狠抓节能减排责任落实和执法监管：发挥政府主导作用，强化企业主体责任。建立强有力的节能减排领导协调机制：国务院成立节能减排工作领导小组（办公室设在发展改革委，负责承担领导小组的日常工作，其中有关污染减排方面的工作由环保总局负责。地方各级人民政府也要切实加强对本地区节能减排工作的组织领导）。,具体做法,控制增量，调整和优化结构 加大投入，全面实施重点工程 创新模式，加快发展循环经济 依靠科技，加快技术开发和推广 强化责任，加强节能减排管理 健全法制，加大监督检查执法力度 完善政策，形成激励和约束机制 加强宣传，提高全民节约意识 政府带头，发挥节能表率作用,低碳能源战略,加快制定能源法 加强能源战略规划研究与制定 建立低碳能源供应体系有序开发水电（到2010年CO2减排约5亿吨）积极推进核电建设（到2010年CO2减排约0.5亿吨）提升火力发电技术（到2010年CO2减排约1.1亿吨）大力发展煤层气产业（到2010年减排约2亿吨CO2当量）推进生物质能源（到2010年减排约0.3亿吨CO2当量）积极扶持其他可再生能源开发和利用（到2010年减排约0.6亿吨CO2当量）,请问中国应该如何应对世界石油资源日益枯竭的严峻经济发展环境？,课堂作业：,