第1章 能源概论课件.pptVIP

第一章 能源概论 1.能源、社会与环境 人类正面临着严峻的能源危机 2002年世界人口62亿，消耗的能源为451EJ（1EJ=1018J），其中化石能源占总能量的3/4。 据预测，以目前的消耗速度，地球上的煤储藏，大约还能维持200年，石油最多只有40年！天然气约60年！而且全世界的石油产量，很可能在2010年左右即达到峰值。因此，人类正面临日益严峻的能源危机！ 1.1 人类利用能源的历史 人类进化发展的历史，也是一部不断地向自然界索取能源的历史。 伴随着能源的开发利用，人类社会逐渐地从远古的刀耕火种走向现代文明。 人类使用能源的四个历史时期 1.柴草时期——从远古时代一直到18世纪中叶 大约50万年前，人类学会了使用工具和火。此时的燃料主要是树枝、杂草等，人类完成了从猿到人的进化，能源利用进入了柴草时期。 人类以柴草烧饭、取暖和照明，以人力、畜力和极少量水车、风车为动力，从事手工生产和交通运输。这一时期生产力低下，人类受制于大自然。 2.煤炭时期——从18世纪中叶到20世纪初，以蒸汽机 的发明为代表 17世纪开始，英国人开始大规模地开采和利用煤。煤气灯的使用，结束了人类的漫漫长夜。 18世纪中叶，蒸汽机的发明，使煤炭一跃成为第二代主体能源。 以煤炭作燃料的蒸汽机的广泛应用，使纺织、冶金、采矿、机械加工等产业获得迅速发展。同时，蒸汽机车、轮船的出现，使交通运输业得到巨大进步。以煤炭作为主要的动力能源，人类开始对大自然进行大规模的改造。 3. 石油时期——从20世纪初至今，以内燃机和电力为代表 中国人很早就发现石油是一种可燃液体，宋朝的沈括对石油作了详细的记载。 1854年，美国宾夕法尼亚州打出世界上第一口油井，现代石油工业由此发端。 1886年，德国人本茨和戴姆勒研制成以汽油为燃料、内燃机驱动的世界第一辆汽车，开始了利用石油的汽车时代。 19世纪初法拉第发现电磁感应现象，19世纪末爱迪生发明电灯，作为一次能源的石油和煤炭被转换成更加便于输送和利用的二次能源—电能。 20世纪60年代，全球石油的消费量超过煤炭，成为第三代主体能源。以石油和电能为基础，汽车、轮船、飞机、电力机车、发电站、以及电话、电视、电子计算机等信息设备的发明和使用，将人类快速推进到现代文明时代。 4. 可再生能源时期——从21世纪中叶开始，多种能源的联合利用 进入21世纪，人类将逐渐步入可再生能源时代 传统的化石能源面临枯竭，且具有环境污染，石油、煤、天然气等化石能源将逐渐推出历史舞台 水力能以及太阳能、风能、海洋能、生物质能等可再生能源逐渐走上历史舞台，发挥主导作用。 按照目前的发展趋势预测，到21世纪中叶，能源利用很可能是包括水力能、太阳能、风能、生物质能等可再生能源以及核能（核裂变和核聚变）的多种能源联合利用的体系。 1.3 能源的定义和分类 什么是能源？广义地讲，能源即能够向人类提供能量的自然资源。如煤和石油等化石能源提供热能，水力和风 力提供机械能，地热提供热能，太阳提供电磁辐射能（可转化为热能或电能）。 许多自然过程都产生一定的能量，甚至普通的垃圾也可以产生能量，但转化的数量和转化的难易程度则差异极大。 *因此能源又可定义为较集中而又较容易转化的含能物质或含能资源。 按照来源的不同，能源可分为:来自太阳的辐射能、地球内部固有的能、地球与其它天体相互作用产生的能共三大类。 (2) 按照不同的资源形态，能源可分为: 含能体能源：能量存在于物质中，易于储存。包括化石燃料（煤、石油、天然气）、草木秸秆、核燃料、地热水或汽、氢能等。 过程性能源：能量存在于运动过程中，无法直接储存。包括太阳辐射、风、河流、海流、潮汐、波浪、地震、闪电等。 (3) 按照开发和使用程度，能源可分为: 常规能源：使用较普遍、技术较成熟的能源。如煤、石油、水力等。 新能源：正在研发利用、但尚未普遍使用的能源。如太阳能、风能、海洋能等。 *核能曾属于新能源，但随着其广泛的开发程度，已归纳为常规能源。 （4）按照能否反复使用，能源可分为: 不可再生能源，即只能一次性使用，用完后不可再生的能源。包括所有化石能和核能。据估计，地球上的石油最多还可使用40年，天然气还可使用60年，煤还可使用20年。 可再生能源，即可以反复使用，不断再生，不会耗尽的能源。它包括太阳直接辐射能（以后即称太阳能）、水力能、风能、海浪能、地热能等。 (5) 按照是否经过加工或转换，能源又分为： 一次能源，指自然界中以天然形态存在，未经任何形式转换的能源。如原油、原煤、天然气、薪柴、水流、核燃料，以及太阳辐射、地热、潮汐等。 二次能源，指由一次能源经过加工或转换得到的能源。如煤气、焦炭、汽油、煤油、热水、电能、氢能等。电