能源管理基础第6章至第8章..ppt
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1、2024/5/13 周一1 1 1能源管理基础(第一讲)2024/5/13 周一2n 第六章 能源与能量n 第七章 能源发展现状与意义n 第八章 节能的意义与途径2024/5/13 周一3n第六章 能 源 与 能 量2024/5/13 周一4 4 4第六章 能 源 与 能 量 第一节第一节 能能 源源一、能源的定义一、能源的定义二、能源的种类及划分二、能源的种类及划分三、常规能源三、常规能源四、新能源四、新能源 第二节第二节 能能 量量 一、能量的定义一、能量的定义二、能量的分类二、能量的分类三、能量的特性三、能量的特性四、能量的贮存四、能量的贮存五、能源与能量五、能源与能量 5 5 5第一节
2、第一节 能能 源源n一、能源的定义一、能源的定义n能源的定义,目前约有20种。n例如:例如:n科学技术百科全书定义科学技术百科全书定义n日本大百科全书定义日本大百科全书定义n 我国的能源百科全书定义我国的能源百科全书定义n节约能源法中规定:节约能源法中规定:“本法所称能源,是指煤炭、石油、天然气、生物质能和电力、热力以及其他直接或者通过加工、转换而取直接或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源得有用能的各种资源”。6 6 6第一节第一节 能能 源源n二、能源的种类及划分二、能源的种类及划分n根据能源的来源、形态、性质等特点,常用的分类根据能源的来源、形态、性质等特点,常用的分类方法有以下八种:
3、方法有以下八种:n(一)按能源的来源分(一)按能源的来源分n(二)按能源的基本形态分(二)按能源的基本形态分n(三)按能源性质分(三)按能源性质分n(四)按能源消耗后是否造成环境污染分(四)按能源消耗后是否造成环境污染分n(五)按能源使用的类型分(五)按能源使用的类型分n(六)按能源的形态特征或转换与应用的层次分(六)按能源的形态特征或转换与应用的层次分n(七)按是否进入市场分(七)按是否进入市场分n(八八)按按使使用用中中是是否否得得到到补补充充或或能能在在较较短短周周期期内内再再产生分产生分7 7 7第一节第一节 能能 源源n(一)按能源的来源分(一)按能源的来源分n1.来自地球外部天体的
4、能源(主要是太阳能)。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。n2.地球本身蕴藏的能量:地热能等。n3.与原子核反应有关的能源。n4.地球和其他天体相互作用而产生的能量,如潮汐能等。n(二)按能源的基本形态分(二)按能源的基本形态分n1.一次能源,是指在自然界现成存在的能源,如煤炭、石油、天然气、水能等。n2.二次能源,是指由一次能源加工转换而成的能源产品,如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品、氢能等。8 8 8第一节第一节 能能 源源n(三)按能源性质分(三)按能源性质分n1.燃料型能源,包括煤炭、石油、天然气、柴薪等。n2.非燃料型能源,包括水能、风能、地热能、海洋能等。n(四)按能源消
5、耗后是否造成环境污染分(四)按能源消耗后是否造成环境污染分n1.污染型能源包括,煤炭、石油等。n2.清洁型能源包括,水力、电力、太阳能、风能以及核能等。9 9 9第一节第一节 能能 源源n(五)按能源使用的类型分(五)按能源使用的类型分n1.常规能源,包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。n2.新能源,包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等。n(六)按能源的形态特征或转换与应用的层次分(六)按能源的形态特征或转换与应用的层次分n固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。n化石类能源化石类能
6、源(化石燃料):指可以作为能源使用的化石,它是由上古时期遗留下来的动植物遗骸在底层下经过上千万年演变形成的能源,比如煤炭(由植物遗体转化),石油和天然气(由动物遗体转化)。101010第一节第一节 能能 源源n(七)按是否进入市场分(七)按是否进入市场分n1.商品能源,进入能源市场作为商品销售的能源,如煤炭、石油、天然气和电等。n2.非商品能源,未进入市场交易的能源,主要是风能、太阳能、薪柴和农作物残余等。n(八)(八)按使用中是否在较短周期内可以再生分按使用中是否在较短周期内可以再生分n1.可再生能源,可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源;包括风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能等。n
7、2.非(不)可再生能源,一旦使用难以再生的能源,包括煤炭、石油、天然气、核能、地热能?、氢能等。111111第一节第一节 能能 源源n三、常规能源三、常规能源n是指已经大规模生产和广泛利用的能源。n(一)煤炭(一)煤炭 (二)石油(二)石油n(三)天然气(三)天然气 (四)水能(四)水能n(一)煤炭(一)煤炭n煤炭是一次能源,也是不可再生能源。通常所指的煤的元素组成主要是五种元素、即碳、氢、氧、氮和硫。121212第一节第一节 能能 源源n三、常规能源三、常规能源n(二)石油(二)石油n石油又称原油,是从地下深处开采的天然的、黄色、褐色或黑色可燃粘稠液体。主要是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物
8、。131313第一节第一节 能能 源源n三、常规能源三、常规能源n(三)天然气(三)天然气n天然气是指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物,主要存在于油田气、气田气中。天然气的主要成分是甲烷等烷烃。141414第一节第一节 能能 源源n三、常规能源三、常规能源n(四)水能(四)水能n水能是一次能源,也是可再生能源。n广义的水能资源包括河流水能、潮汐能、波浪能、海流能等能量资源。n狭义的水能资源是指河流的水力资源。n水能,是运用水的势能和动能作功转换成其它可利用的能源形式(主要是水力发电)。151515第一节第一节 能能 源源n四、新能源四、新能源n相对于常规规能,新能源(也叫非常规能源)
9、是指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如核能、太阳能、风能、地热能。n新能源中除了核能、氢能外都是可再生能源。n(一)核能(一)核能 (二)风能(二)风能n(三)地热能(三)地热能 (四)海洋能(四)海洋能n(五)生物质能(五)生物质能 (六)氢能(六)氢能n(七)新开发的两种能源(七)新开发的两种能源161616第一节第一节 能能 源源n(一)核能(一)核能n核能(又称原子能)是通过转化其质量从原子核释放的能量。核能可分为三类:裂变能、聚变能和原子核衰变时发出的放射能。n(二)风能(二)风能n风能是一次能源,也是可再生能源。n中国的东南沿海、内蒙古、新疆、甘肃河西走廊、华北和青藏
10、高原的部分地区风能资源也很丰富。171717第一节第一节 能能 源源n(三)地热能(三)地热能n地球是个巨大的球体,越往地球的内部深入,其温度就越高。n一般来说,地表以下每深入一百米,温度就升高三度,这说明地球本身是不断向外散发热量的。n地球内部热量是由地球内部的放射性同位素衰变时释放出来的。当这些热量通过火山活动和地壳运动集中到某些地点并达到人类开发利用的条件,就称之为地热能,地热能也是可再生能源。n 18第一节第一节 能能 源源n(四)海洋能(四)海洋能n海洋能是一次能源。n海洋能是海水中蕴藏的动能、势能、热能的统一称谓,是一个广义的能源概念;n海洋能包括潮汐能、洋流能、波浪能、温差能、盐
11、差能等。191919第一节第一节 能能 源源n(五)生物质能(五)生物质能n生物质能是一次能源,也是可再生能源。n生物质能是通过光合作用将太阳能转化、储存的可利用的有机物质。n生物质能的来源非常广泛,包括木材、森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市与工业的有机废物等。202020第一节第一节 能能 源源n(六)氢能(六)氢能n氢元素是宇宙中含量最多的元素,位于元素周期表第一位。n氢能,是指氢气作为燃料时的称谓。氢能是二次能源,也是不可再生能源。n人类把自然界中的氢元素提取出来制成氢气。n(七)(七)新开发的两种能源新开发的两种能源n1.可燃冰 n2.可控核聚变212121第一节第一节
12、 能能 源源n1.可燃冰可燃冰n当海底的石油、天然气在地球板块运动的作用下,涌入海洋中时在海底低温、高压的作用下与海水产生化学作用相结合,形成的天然气水合物。n可燃冰的形成就必须具备三个必要条件:低温、高压和油气源。n可燃冰的分子结构外层是水、核心是燃气分子,其主要成分是甲烷,所以可燃冰也被成为甲烷水合物。n根据理论计算,1m的可燃冰中蕴含甲烷168m,水0.8m。可燃冰中甲烷的含量可占其总质量的80%以上。222222第一节第一节 能能 源源n1.可燃冰可燃冰n可燃冰只能保存于低温、高压的状态下,一旦温度超过20和压力小于10MPa,它就会分解并析出甲烷。n我国在南海和东海的深水海底有可燃冰
13、蕴藏,2009年在新疆也发现了大量的可燃冰。n目前美国、日本等国计划开始可燃冰的商业试开采,我国计划2015年左右进行商业开采。232323第一节第一节 能能 源源n2.可控核聚变n核聚变(也叫热核反应)是氢同位素(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时放出巨大能量的过程。n核聚变所需的氘元素在自然界中储量很大,每升海水中含有0.03g氘。这0.03g氘聚变时释放出的能量相当于300L汽油燃烧的能量。海水的总体积为13.71017m,共含有几百亿吨的氘。n目前,世界各国都在积极研究开发可控核聚变试验装置,一旦试验成功并投入商业运行,将为人类带来取之不尽、用之不竭的清洁能源,人类的历史也将就此改观。
14、242424 第二节第二节 能能 量量一、能量的定义一、能量的定义 能量是物质运动的度量能量是物质运动的度量。物质存在着各种不同的运动形态,对于每一种具体的物质运动形式存在相应的能量形式。当运动形式不相同时,两个物质的运动特性唯一可以相互描述和比较的物理量就是能量,即能量特性是一切运动着的物质的共同特性,能量尺度是衡量一切运动形式的通用尺度。252525 第二节第二节 能能 量量二、能量的分类二、能量的分类对能量的分类方法没有统一的标准,到目前为止,人对能量的分类方法没有统一的标准,到目前为止,人类认识的能量有如下六种:类认识的能量有如下六种:n(一一)机械能机械能 (二二)热能热能n(三三)
15、电能电能 (四四)辐射能辐射能n(五五)化学能化学能 (六六)核能核能262626 第二节第二节 能能 量量n(一一)机械能机械能n机械能是物体宏观机械运动或空间状态相关的能量,前者称之为动能,后者称之为势能。n动能是指系统(或物体)由于机械运动而具有的作功能力。n势能与物体的状态有关,分为重力势能、弹性势能和表面能。272727 第二节第二节 能能 量量(二二)热能热能 热能是能量的一种基本形式,构成物质的微观分子运动的动能和势能总和称之为热能。这种能量的宏观表现是温度的高低,它反映了分子运动的激烈程度。(三三)电能电能 电能是与电子流动与累积有关的一种能量,通常是由电池中的化学能转换而来,
16、或是通过发电机由机械能转换得到;反之,电能也可以通过电动机转换为机械能,从而显示出作功的本领。282828 第二节第二节 能能 量量n(四四)辐射能辐射能n 辐射能是物体以电磁波的形式发射的能量。n是最常见的,例如太阳能就是最重要的热辐射能。n(五五)化学能化学能n 化学能是物质结构能的一种,即原子核外进行化学变化时释放出的能量。n 人类利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢,这两种元素正是煤、石油、天然气、薪柴等燃料中最主要的可燃元素。292929 第二节第二节 能能 量量n(六六)核能核能n 核能是蕴藏在原子核内部的物质结构能。n轻质量的原子核(氘、氚等)和重质量的原子核(铀等)在一定条件下可以通
17、过核聚变和核裂变转变为在自然界中更加稳定的中质量原子核,同时释放出巨大的结合能。这种结合能就是核能。303030 第二节第二节 能能 量量n三、能量的特性三、能量的特性n(一一)状态性状态性n能量取决于物质所处的状态,物质的状态不同,所具有的能量也不同(包括数量和质量)。n(二二)可加性可加性n物质的量不同,所具有的能量也不同,即可相加;不同物质所具有的能量亦可相加,即一个体系所获得的总能量为输入该体系多种能量之和。313131 第二节第二节 能能 量量n(三三)转换性转换性n能量的转换是能量最重要的属性,也是能量利用中最重要的环节。n任何能量转换过程都必须遵守自然界的普遍规律能量守恒定律,即
18、:能量既不会凭空产生,也不会凭空消灭,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。n任何能量转换过程都需要一定的转换条件,并在一定的设备或系统中实现。323232 第二节第二节 能能 量量n(四四)传递性传递性n能量可以从一个地方传递到另一个地方,也可以从一种物质传递到另一种物质。n能量传递的条件是所谓“势差”。n能量传递遵循的规律为传递的速率正比于传递的动力而反比于传递的阻力。n能量传递的最终去向通常只有两种:一是转移到产品,二是散失于环境,包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情况。333333 第二节第二节 能能 量量n(五五)
19、作功性作功性n利用能量来作功,是利用能量的基本手段和主要目的。n通常按其转换程度可以把能量分为无限制转换(全部转换)能、有限转换(部分转换)能和不转换(废)能。又分别称为高质能、低质能和废能,显然这一分类也是以转换为功的程度来衡量的。343434 第二节第二节 能能 量量n(六六)贬值性贬值性n能量不仅有“量的多少”,还有“质的高低”之分。n能量在传递与转换过程中,由于多种不可逆因素的存在,总伴随着能量损失,表现为能量质量和品位的降低,即作功能力的下降,直至达到与环境状态平衡而失去作功本领,成为废能,这就是能的质量贬值。353535 第二节第二节 能能 量量n三、能量的特性三、能量的特性n(一
20、一)状态性状态性 (二二)可加性可加性n(三三)转换性转换性 (四四)传递性传递性n(五五)作功性作功性 (六六)贬值性贬值性363636 第二节第二节 能能 量量四、能量的贮存四、能量的贮存n 为了使利用能量的过程连续地进行,就必须由某种形式的能量储存措施或专门设置一些储能设备。例如汽车的油箱,飞机和飞行器的燃料储存箱、燃煤电厂的堆煤场,它们都是能量储存中最常见的例子。n(一一)机械能的储存机械能的储存 n(二二)热能的储存热能的储存n(三三)电能的储存电能的储存 373737 第二节第二节 能能 量量n(一一)机械能的储存机械能的储存机械能以动能或势能的形式储存。动能通常可以储存于旋转的飞
21、轮中。旋转飞轮的动能与其转动惯性和转速成正比;势能储存机械能的方式多种多样,包括弹簧、扭力杆和重力装置等。383838 第二节第二节 能能 量量n(二二)热能的储存热能的储存n热能的储存从储存的时间来看,有以下三种情况:n1.随时储存。随时储存。以小时或更短时间为周期,随时调整热能供需的不平衡。例如热电站中的蒸汽蓄热器。n2.短期储存。短期储存。以日或周为储热周期,其目的是为了维持一日(或一周)的热能供需平衡。例如太阳能采暖。n3.长期储存。长期储存。主要通过显热、潜热和化学能储存三种方式。393939 第二节第二节 能能 量量n(三三)电能的储存电能的储存n最常见的电能储存形式是蓄电池和抽水
22、蓄能。404040 第二节第二节 能能 量量五、能源与能量五、能源与能量n能源具有两个重要的特征能源具有两个重要的特征:首先,能源是可以被人类开发利用的自然资源;其次,能源可以提供人类生产生活所必需的各种能量。n能量是物质运动的度量,能量是物质运动的度量,能量特性是一切运动着的物质的共同特性。n能源的总量是不断变化的,能源的总量是不断变化的,它随着人类的开发利用而逐渐减少。n能量的总量是不会改变的,能量的总量是不会改变的,能量不会凭空产生,也不会减少,而是从一种物质上转移到另外一种物质上,或者转化成不同的能量形式。n能源能源的储量只能估算,能源的消费量可以精确统计。n能量是可以计算的能量是可以
23、计算的,如机械能可以用动能、势能表示,可以通过物理公式计算出来。414141 学习小结1.了解能源的种类及划分,常规能源、新能源的含义与区别、能量的分类2.理解能源和能量的定义及两者的关系3.掌握能量的特性2024/5/13 周一42n第七章第七章 能源发展现状与意义能源发展现状与意义2024/5/13 周一43第七章第七章 能源发展现状与意义能源发展现状与意义n n 第一节 能源资源n 第二节 我国能源发展现状与任务n 第三节 能源的意义2024/5/13 周一44n学习内容学习内容n了解世界和我国能源资源的储量、产量和消费情况、我国能源及再生能源发展现状与任务n理解能源对经济社会的意义n掌
24、握能源分类与安全、环境和可持续发展的关系、可再生能源的发展意义2024/5/13 周一454545第一节第一节 能能 源源 资资 源源一、能源资源的储量和产量一、能源资源的储量和产量目前能源资源使用量最大的是煤炭、石油、天然气、核能和水力资源等一次能源。(一)煤炭资源的储量和产量(一)煤炭资源的储量和产量n1.储量储量2009年底,世界煤炭探明储量8260亿t。主要分布在欧洲及欧亚大陆、亚太和北美三个地区。煤炭探明储量居世界前三位的国家是美国、俄罗斯和中国。其中中国探明储量为1145亿t,占世界总储量的13.9%。2024/5/13 周一464646第一节第一节 能能 源源 资资 源源一、能源
25、资源的储量和产量一、能源资源的储量和产量(一)煤炭资源的储量和产量(一)煤炭资源的储量和产量2.产量产量 2009年,世界煤炭产量为69.41亿t。主要分布在亚太、北美、欧洲及欧亚大陆三个地区。煤炭产量居世界前三位的国家是中国、美国和澳大利亚。3.储产比储产比n储产比是指某年年底的储量与该年度产量的比值,表示资源储量可供开采的年限。n2009年底,全世界煤炭储产比为119,即按目前开采速度,可够开采119年。n中国煤炭资源储产比为38,仅够开采38年。2024/5/13 周一474747第一节第一节 能能 源源 资资 源源(二)石油资源的储量和产量(二)石油资源的储量和产量1、储量、储量 20
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