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能源利用與節能概論

一、能源與社會經濟發展

人類利用能源歷史

火、薪柴——原始社會

煤——17世紀、18世紀冶煉業，蒸汽機，19世紀燃煤電力（發電機和電燈）

石油——16~21世紀（油燈、內燃機）

（一）能源是社會發展的物質基礎

能源是指能夠轉換成熱能、機械能、電磁能和化學能等各種能量的資源。

能源是人類賴以生存發展的物質基礎，也是現代發展工農業生產、交通運輸和提高人民生活水準的重要物質保證

能源從何而來？

地球

壽

命

第一節

人類

恐龍

能源危機

20世紀70年代發生了2次能源危機：

兩次中東石油危機

1973年10月，中東的石油輸出國組織停止了對包括美國在內的許多西方國家的石油輸出。石油從25美分/加侖漲至1美元/加侖。

1979年伊朗總統霍梅尼上臺又一次捲入了石油危機。

1.目前世界能源危機

世界石油已探明儲量為1400億t，每年產量按34億t計，僅夠開採41年，到2050年全世界將面臨石油耗盡的局面;

全球探明可采煤炭儲量10316.1億t，按目前的開採水準可開採200年以上;

世界天然氣儲量為152萬億m3，按目前的開採水準可開採65年。

41年

65年

200年

2.我國能源危機現狀

我國煤炭剩餘可采儲量為900億t，可供開採不足百年；

石油剩餘可采儲量為23億t，僅可供開採14年；

天然氣剩餘可采儲量為6310億m3，可供開採不過32年。

如何解決能源危機問題？

既要節約使用，又要積極開發

常規能源的生產：煤、油、電力

積極開發利用新能源：核能、太陽能、生物質能、風能、地熱能、海洋能

杜絕浪費：提高能源利用率

什麼叫節能？

節能就是在滿足相同需要的前提下，減少能源消耗量。

節能就是從能源生產、運輸、儲存到消費的各個環節減少能源損失和浪費，提高有效利用率。

是指加強用能管理，採取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以承受的措施，減少從能源生產到消費各個環節中的損失和浪費，更加有效、合理地利用能源。

高效

合理

減少浪費

節能減排：指的是減少能源浪費和降低廢氣排放。

CO2排放

氫的利用

與節能有關的辭彙

1.

例：2008年初

我國南方的暴雪

2.節能環保：除了新興替代能源以外，節能技術的推廣使用是解決能源問題的另一個重要手段，通常情況下節能技術同時也帶來環保的效果。

例1：2008奧運

青島滸苔

1990年後我國有157次較大規模的赤潮，2000年發生28次

例2：松花江污染

節能降耗：指的是減少能源浪費和降低能源損耗。

節水

節電

節～

據亞洲開發銀行的研究，如果中國的用電效率達到世界的平均水準，那麼在2015年前中國不需要建新電廠

（二）能源與國民經濟發展的關係

我國能源消費彈性係數變化圖

二、能源利用和節能分析基礎

（一）能量利用的數量分析

能量分析基礎

能量守恆定律：∑E入=∑E出+△E

不變

能耗：能源消耗量

包括：產品、過程和散失於環境中的全部能源消耗量

綜合能耗：企業在計畫期內，對實際消耗的各種能耗進行綜合折算後所得的能耗量

分類：直接能耗和間接能耗

載能體：凡是在生產過程中消耗了能量的物質以及本身能產生能量的物體

（二）能量利用的品質分析

能量有品質差別

“傭”是指物質或工質的有效能

它表示在某一狀態下作最大功的本領，是一個熱力學狀態函數

B=Wmax=(H-T0S)-(H0-T0S0)=△H-T0·△S

Wmax：最大有用功

H：工質的焓

S：工質的熵

H0，S0，T0：工質狀態變化到與環境平衡時的焓、熵、溫度

B的另一個運算式：高溫熱源T向低溫熱源T0，熱量轉化為功的最大限度（有效能）：

Wmax=Q.(T-T0)/T

=Q.(1-T0/T)

溫度高低是衡量熱量品質的標誌

單位熱量的有效能只與溫度有關

(1-T0/T)是熱能的品質係數

熱源溫度越高，所含有效能越多

節能——按質供能

實際用能過程應該充分利用能源的有效能，即應按質多次逐級利用，儘量避免有效能的損失，充分利用能源的有效能就是節能。

高質能→低質用戶（浪費）

低質能→高質用戶（達不到）

優質方案：供能接近用能

品質衡算方程

∑B入=∑B出+∑D

∑B入：投入系統的各股能流的有效能之和

∑B出：離開系統的各股能流的有效能之和

∑D：無效能之和

有效能效率ηB=∑B出/∑B入

（三）節能的一些基本理念

直接節能、間接節能

現代節能原則：能量的品質匹配——防止能量降質，逐級多次重複利用——“門當戶對”

系統節能：針對管理、整體優化

能量的內部損失表現為外部損失

（四）節能的經濟效果分析

投資指標K，投資回收期T：T=K/L

利潤額L由節能量Z決定：L=ZJ-S

J為當時能源價格，S投產後為維護費用

T=K/（ZJ-S）

只有技術上有節能效果，經濟上有顯