3.3能源资源

2018-04-15 作者： 王麟生；戴立益

3.3能源资源

3.3.1基本概念

能量与能源

1.能量

物质和能量是组成客观世界的基础。Www.Pinwenba.Com 吧世界是由物质构成的,运动是物质存在的方式,是物质固有的属性,能量则是物质运动的度量。物质存在着不同的运动形态,因此能量也就具有不同的形式。热力学第一定律指出“自然界中的一切物质都具有能量,能量既不能被创造,也不可能被消灭,而只能在一定的条件下,从一种形式转化为另一种形式,在互相转化中,能量的总数量保持恒定不变。”

1922年爱因斯坦提出了著名的质能公式,揭示了能量与物质质量之间的关系,即:

E=mc2式中E——物质释放的能量,单位为J(焦耳),简称焦，m——转变为E的物质的质量,单位为kg(千克),c——光速,为3×108,单位为m/s（米/秒）。

上述公式表示,质量和能量的总和在任何能量转换过程中都将保持不变。

在国际单位制中能量的单位通常用J(焦耳)表示。

相应于不同的运动形式,能量可分为机械能、分子内能、电能、化学能、核能等。

（1）机械能

机械能是指物体之间或物体内部各部分之间相对位置变化过程中相应的能量,包括动能与势能。势能与物体的状态有关,又可分为重力势能(物体因位置或高度不同而具有的做功本领)、弹性势能(由于弹性变形而具有的做功本领)和表面势能(不同类物质或同类物质在不同相分界面上,由于表面张力的存在而具有的做功本领)。

如果质量为m的物体的运动速度为v，则该物体的动能Ek可以用下式计算:

Ek=12mv2重力势能Ep可以用下式计算:

Ep=mgHm为物体的质量;g为重力加速度;H为物体的高度。

弹性势能的计算式为:

E =12kx2k为物体的劲度系数;x为物体的变形量。

表面势能可用下式计算:

Es=骃笪.砻嬲帕ο凳 ;S为相界面的面积。

（2）分子内能

内能是由系统内部状况决定的能量。热力学系统由大量分子、原子组成,储存在系统内部的能量是全部微观粒子各种能量的总和,即微观粒子的动能、势能、化学能、电离能、核能等的总和。由于在系统经历的热力学过程中,物质的分子、原子、原子核的结构一般都不发生变化,即分子的内禀能量(原子间相互作用能、原子内的能量、核能)保持不变,可作为常量扣除。因此,系统的内能通常是指全部分子的动能以及分子间相互作用势能之和,前者包括分子平动、转动、振动的动能(以及分子内原子振动的势能),后者是所有分子之间相互作用势能的总和。

（3）电能

电能是由于电子流动做功的能量,它可以由电池中的化学能转换而来,或通过发电机由机械能转换而来。计算公式如下:

Ee=UIU为驱动电子流动的电动势,I为电流强度。

（4）辐射能

辐射能是物体以电磁波形式发射的能量。

物体的辐射能Er可由下式计算:

Er=錭0T1004逦锾宓姆⑸渎 ;c0为黑体辐射系数;T为绝对温度。

（5）化学能

化学能是物质发生化学变化时释放或吸收的能量,物质在化学反应过程中以热能的形式释放的分子内能称为化学能,煤、石油、天然气等燃烧时放出的热能即为化学能。

（6）核能

核能是物质的原子核结构发生变化时放出的能量，是蕴藏在原子核内部的物质结构能。原子核是由质子和中子所组成的,但是原子核的质量总是小于组成原子核的质子和中子质量之和,当质子和中子结合成原子核时,相应释放出的能量称为原子核的结合能,即为核能。根据爱因斯坦提出的质能公式,我们可以计算出释放出的核能的大小。当比较重的原子核发生裂变成两个中等原子核时,会释放出巨大的能量,称为核裂变,而当两个轻原子核结合成较重的原子核时,将会释放出更为巨大的能量,称为核聚变,核聚变又叫“热核反应”。迄今达到工业应用规模的核能只有核裂变能。物质所具有的核能要比化学能大几百万倍以至一千万倍以上,如1千克235U全部裂变时产生的核能相当于2500吨优质煤燃烧时放出的全部能量。

能量守恒和转换定律指出:在能量转换与传递过程中,能量的总量恒定不变。

由于存在着耗散作用、不可逆过程以及可用能损失,在能量转换和传递过程中,各种热力循环、热力设备和能量利用装置的效率都不可能达到100％。能量在空间上的转移,为能量的传输。能量在时间上的转移,为能量的储存。能量的传递包括转移与转换两种形式。转移是某种形态的能量从一地转移到另一地,从一物转移到另一物;转换则是能量由一种形态变为另一种形态。

在体系边界面上的能量交换通常以两种方法进行:传热——由温差引起的能量交换,这是能量传递的微观形式;做功——由非温差引起的能量交换,这是能量传递的宏观形式。传热的三种基本方式是热传导、热对流和热辐射;做功(这里指机械功)的三种基本方式是容积功、转动轴功和流动功(推动功)。能量传递的最终去向通常只有两条:或转移到产品,或散失于环境,包括直接损失和用于过程后再进入环境这两种情况。

2.能源

能源是指含有能量的自然资源。《大英百科全书》对能源的解释是“能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语,人类采用适当的转换手段,给人类自己提供所需的能量。”辞海的解释是“产生机械能、热能、光能、电磁能、化学能等各种能量的自然资源。”

总之,凡是能直接或间接通过转换而获得某种能量的自然资源都可以通称为能源。能源是能量的来源,是提供能量的资源。这些资源或者本身就是物质,如煤炭、石油、天然气、核燃料等,或者来自物质的运动,如太阳能、水流、风力、海浪等。

能源的形式多种多样,因此对能源的分类也有多种。

能源按形成方式不同可分为一次能源和二次能源。

一次能源是指自然界存在的,可供直接利用的能源,如煤、石油、天然气、太阳能、水能、风能、地热能等。

二次能源又称人工能源,是指由一次能源经过加工直接或间接转换成其他形式的、符合人们生产生活使用条件的能源产品。二次能源通常都属高品质的能源,与一次能源相比,它们或者是热值高、燃烧清洁、热效率高;或者是运输使用方便,能够容易地转换成其他形式的能量;或者是能满足不同工艺的要求。如焦炭、煤气、电力、各种石油制品、蒸汽、热水、酒精、氢气、激光等都属于二次能源,生产过程中排出的余能、余热,如高温烟气、可燃废气、废蒸汽也属此类。

二次能源可分为燃料型二次能源和非燃料型二次能源。

燃料型二次能源包括气体燃料、液体燃料、焦炭等。

气体燃料简称煤气,是以可燃气体为主要成分的混合气体。它是人为地利用固体燃料或液体燃料加工而得到的气态的二次能源。按制气原料和制气工艺不同煤气又可分为干馏煤气、气化煤气和油制气。

液体燃料种类繁多,除最常用的汽油和柴油外,还有燃料油、航空煤油、醇类液体燃料(甲醇、乙醇)以及新兴起的柴油的替代燃料——二甲基醚(DME)等。燃料油的主要性能指标包括黏度、含硫量、低温性能和安定性等。

二次能源中焦炭是最重要的固体燃料,也是冶金工业不可缺少的原料,特别在现代高炉炼铁中,它既为矿石在炉内还原提供热源和还原剂,又是整个高炉料柱的主要支撑物和疏松剂。

焦炭是炼焦用煤在焦炉炭化室内,隔绝空气加热到1300℃以上使煤炭化得到的。焦炭生产除了主要产品焦炭作为重要的二次能源产品外,还有焦炉煤气和多种煤化工产品,这些产品与国防、冶金、轻工、化工、电讯、交通运输等部门都有密切的关系,是重要的原料。

非燃料型二次能源最重要的是电能。电能是由其他一次能源转换而来的二次能源。由于电能输送、控制、转换和使用都非常方便,又不污染环境,因此是一种非常优质的二次能源。电能替代其他能源可大大降低单位产值的能耗,节约能源。

世界电力工业起源于19世纪后期。世界上第一台火力发电机组是1875年建于巴黎北火车站的直流发电机,用于照明供电。1879年,美国旧金山实验电厂开始发电,这是世界上最早出售电力的电厂。经过约100年的发展,到1980年全世界发电装机总容量达到20.24亿千瓦,年发电量达到82473亿千瓦时。1997年全世界发电装机容量超过32亿千瓦,年发电量达到139487亿千瓦时。

其他非燃料型二次能源有蒸汽、热水、余热等。

蒸汽作为二次能源,广泛用于各种加热过程,是纺织、轻工、化工、制药、食品、建材、采暖等行业的理想热源。

热水是除蒸汽之外被用作热源的另一种二次能源。热水大多由热水锅炉提供,少量是由高温蒸汽将水加热而获得的。

凡是温度比环境高的排气和待冷物料所包含的热量都属于余热。主要有:高温烟气余热;可燃废气、废液、废料的余热;高温产品和炉渣的余热;冷却介质的余热;化学反应余热;废气、废水的余热。

能源按能否再生可分为可再生能源和不可再生能源。

可再生能源是起源于可持续补给的自然过程的能量,本身不会随其变化或人类的利用而日益减少,它的各种形式都是直接或间接的来自于太阳或地球内部深处产生的热能,包括太阳能、水能、风能、生物质能、地热能、海洋能以及由可再生资源衍生出来的生物燃料和氢能等。不可再生能源是指随着人类的使用而日益减少的能源,如石油、煤、天然气、核燃料等。

可再生能源的开发和应用将减轻对化石能源的需求和对国外能源资源的依赖。可再生能源作为未来能源的品种之一,有利于改善能源结构,实现能源资源的多元化配置。可再生能源替代化石能源后可以大幅度减少污染物的排放量。

按使用情况可分为常规能源和新能源。常规能源是指人类开发利用时间长、技术成熟、能大量生产并广泛使用的能源,如煤、石油、天然气、水能等。新能源是指人类正在研究开发之中,利用不太广泛的能源,如太阳能、地热能、潮汐能、核能等。有时又称为替代能源。

按对环境的污染情况可分为清洁能源和非清洁能源。清洁能源是指对环境无污染或污染较少的能源,如太阳能、水能、风能、潮汐能等。非清洁能源是指对环境污染较大的能源,如煤、石油等。

能量密度是衡量能源质量的一个重要指标,它是指在一定的质量、空间或面积内,从某种能源中所得到的能量。某种能源的能量密度很小,就很难作为主要能源。风能、太阳能的能量密度很小,石油等常规能源的能量密度较大,而核燃料的能量密度最大。

世界能源分布、生产与消费

人类的发展与能源有着密切的联系,人类发展的历史,也是人类利用能源的历史,也就是人类认识、利用和改造自然的历史。

至今人类社会的发展已经历了三个能源时期:即薪柴时期、煤炭时期和石油时期,进一步的发展将进入核能时期。

18世纪以前,人类以薪柴等生物质燃料为主要能源,生产和生活水平低下,社会发展缓慢。进入18世纪以后,人类以煤炭取代薪柴作为主要能源,蒸汽机成为生产的主要动力,工业迅速发展,劳动生产力增长很快。依靠煤炭作为主要燃料的电力工业也逐步发展起来,电力成为工矿企业的主要动力,成为生产和生活照明的主要来源。石油和天然气的发展,使人类开始了能源利用的石油时期。近30年来,世界上许多国家依靠石油和天然气,创造了人类历史上空前的物质文明。进入21世纪以后,核能将逐渐成为世界能源的主角,清洁能源的时代也将随之到来。

世界经济的增长和发展水平的提高都需要能源来支撑,因此,能源消费与经济发展有着密不可分的关系。从世界能源消费的增长趋势看,能源消费与世界经济发展的趋势是一致的。世界各国经济发展的实践证明,在经济正常发展的情况下,能源消耗总量和能源消耗增长速度与国民经济生产总值和增长率成正比例关系。

人类在地球上可以利用的能源,在再生能源中,占99.5％以上的是太阳能,其他如水能、风能、地热能、潮汐能、生物质能加起来也不足1％。在非再生能源中,利用海水中的氘资源产生的核聚变能几乎占了100％,而目前人类广泛使用的煤炭、石油、天然气以及核裂变能加起来也不足千万分之一。因此从长远的角度看,太阳能是人类发展所需能源的保证。但目前人类所使用的能源主要还是不可再生能源,如石油、天然气、煤炭和核裂变材料等,再加上少量的(10％左右)可再生能源,如水力、风力、太阳能等。

世界能源资源分布并不均匀,这种能源资源分布的不均衡给全球各个国家和地区的发展带来重大的影响。这一问题在石油资源方面表现更为严重。世界石油资源的消费与储量分布极不均衡,对石油资源的利用和竞争给国际关系带来错综复杂的影响。

从世界范围看,石油需求最多的一些发达国家和地区有不少是石油资源储藏量较少或极为贫乏的地区。全球能源消费量最大的前10个国家2002年石油消费量占世界的60％,而占有的石油资源量仅为11％。其中经济合作发展组织国家（OECD）石油消费量占世界总消费量的61％,生产量则占28％,而石油资源储存量仅占不到10％。

经济合作与发展组织简介

经济合作与发展组织,英文名为OrganisationforEconomicCooperationandDevelopment,简称为OECD,成立于1961年,其前身是欧洲经济合作组织(OEEC),是在二战后美国与加拿大协助欧洲实施重建经济的马歇尔计划的基础上逐步发展起来的,目前共有29个成员国,其国民生产总值占全世界的三分之二。

OECD的职能主要是研究分析和预测世界经济的发展走向,协调成员国关系,促进成员国合作。OECD主要关心工业化国家的公共问题,也经常为成员国制定国内政策和确定在区域性、国际性组织中的立场提供帮助。

OECD的最初成员国是:奥地利、比利时、加拿大、丹麦、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士、土耳其、英国和美国。其他成员国及加入时间(括号内)为:日本(1964年)、芬兰(1969年)、澳大利亚(1971年)、新西兰(1973年)、墨西哥(1994年)、捷克共和国(1995年)、匈牙利(1996年)、波兰(1996年)和韩国(1996年)。

OECD的日常工作机构是秘书处,设在巴黎OECD总部。

世界上目前已探明的煤炭、石油、天然气及核能资源储藏总量,在目前及今后50—100年左右的时间内基本上还是能满足人类社会发展所需要的能源需求的。对于不可产生的化石能源,地球上的储藏量是有限的,随着消费需求的增长会逐渐面临资源枯竭的问题,但由于能源勘探和开发技术的发展,在未来相当长的时期内,先进的勘探开发技术应用于油气资源的探测和深层油气资源的发现,地球油气资源可探明的储存量尚会不断增加,如全球探明的石油储存量在过去20年里增加了50％,阿拉伯国家天然气储存量过去5年中增加了25％。俄罗斯、中东、非洲的尼日尔河和刚果河三角洲、格陵岛东北部和大陆架等处被认为尚蕴藏着大量未发现的石油。开采技术的提高可使石油开采率由目前的40%—50％提高到75％,同时,科技的发展将使目前尚不能利用或尚未充分利用的有丰富储量的油砂、重油、超重油、天然气水合物如委内瑞拉的重油、加拿大的沥青砂油、美国的页岩油及含硫高的石油等非油气资源得到开发利用。

但是随着人口的不断增长和社会经济的迅速发展,世界能源需求会逐渐走向紧张,由于能源资源结构与能源消费结构之间的不平衡现象,特别是新增能源需求中对石油和天然气的依赖,使世界能源储存与消费的矛盾日益紧张,促使人类从以油气为主要的能源系统向寻求可再生能源的可持续发展的能源系统转换。

以1995年世界石油年开采量33.2×108吨计算,至2050年全球石油资源枯竭。天然气储存量为131800×106—152900×106立方米,每年开采量2300×106立方米,则在57—69年内枯竭,煤的储藏量为5600×108吨,按1999年开采量为33×106吨,可以供应169年,铀的开采量以目前每年6×104吨计算,可维持40年左右。

中国能源发展状况

中国是世界上最大的发展中国家,既是能源消费大国,也是能源生产大国。中国的能源主要靠国内供应,多年来能源自给率一直保持在90％左右。近年来,随着中国经济快速发展,中国能源消费增长较快,但总体水平依然较低。

中国国土面积辽阔,具有一定的能源储藏量。按目前探明的储藏量，我国水能能源蕴藏量居世界第一,煤炭储藏量居世界第三,石油储藏量居世界第十一,天然气储藏量居世界第十八。中国能源需求结构以煤炭为主,煤炭资源丰富,国内能源发展具有巨大潜力。我国还具有丰富的新能源和可再生能源资源,具有丰富的太阳能、风能、地热能和生物质能资源。中国大量水电资源尚未开发,核电、风力发电、生物质发电刚刚起步,还有很大发展余地。燃料乙醇、甲醇、二甲醚以及煤炭液化等替代能源发展前景广阔。

中国能源发展现状

国家发改委副主任、国家能源局局长张国宝2008年8月18日在北京举行的“中国能源状况和国际合作”新闻发布会上,介绍了中国能源发展的现状:

我国2000年一次能源生产总量折合成标准煤是12.9亿吨标准煤。到2007年,产量达到了23.7亿吨标准煤,是2000年的1.8倍,7年年均增长7.1％。2007年中国化石能源生产总量占全球的15.87％,已经成为全球第二大能源生产国。

2000年中国一次能源消费占全球的比重是10.41％,2007年,中国能源消费总量达到26.5亿吨标准煤,中国一次能源消费占全球的比重提高到了16.8％,是世界上第二大能源消费国。但由于中国人口众多,世界人均能源消费量是2.38吨标准煤,而中国人均消费1.87吨标准煤。只有世界平均水平的62％。

2007年我国可再生能源利用量折合2.2亿吨标准煤,相当于一次能源消费总量的8.5％。可再生能源比重较大的是水力发电,占整个发电量的16％;风力发电2007年新增340万千瓦,累计风力发电的装机容量达到605万千瓦;我国太阳能热水器的年生产能力达到2300万平方米,使用量达到1.2亿平方米,使用面积居世界首位;太阳能光伏发电,目前有10万千瓦,光伏电池年生产能力达到100万千瓦,我国已成为世界第一大光伏电池生产国。

我国风力发电的装机容量已经达到世界第五位。仅2007年,新增的风力发电装机容量就达到305万千瓦。截止到2007年,我国水电、核电、风电的比重从过去的7.2％增加到了8.2％。目前中国正在提高核电方面的装机容量计划,到2012年由原来占总装机容量的4％提高到5％。

与2000年相比,2007年我国一次能源生产总量中的天然气比重增加了1.1％,核电、水电以及其他可再生能源的比重增加了1％;火电煤耗大幅下降,每千瓦时耗煤从392克标准煤下降到357克。

新一轮全国油气资源评价结果显示:我国石油远景资源量1086亿吨,地质资源量765亿吨,可采资源量212亿吨,勘探进入中期;天然气远景资源量56万亿立方米,地质资源量35万亿立方米,可采资源量22万亿立方米,勘探处于早期;煤层气地质资源量37万亿立方米,可采资源量11万亿立方米;油页岩折合成页岩油地质资源量476亿吨,可回收页岩油120亿吨;油砂油地质资源量60亿吨,可采资源量23亿吨。评价结果表明,我国石油储量产量进入平稳增长阶段,天然气储量产量进入快速增长阶段,到2030年,石油产量可以保持在2亿吨水平,天然气产量可以达到2500亿立方米,油气当量“二分天下”的格局初步形成。同时,油页岩和煤层气资源潜力可观,未来可以对常规油气资源逐渐形成重要的补充。

注:地质资源量指在目前的技术条件下最终可以探明的油气总量,包括已探明的和尚未探明的。可采资源量,指在未来可预见的条件下可以采出的油气总量,包括已采出的。

2008年8月19日东方早报1980—2000年数据根据中国统计年鉴和中国能源年鉴整理,2010年和2020年数据系国务院发展中心《国家能源战略框架》预测。

目前,我国人均能源消费量远低于发达国家和世界平均水平,我国一次能源消费量已超过俄罗斯,居世界第二位,但由于人口过多,人均能耗水平仍很低,人均能源消费水平只相当于世界平均水平的84％,人均石油消费只相当于世界平均水平的二分之一,石油人均进口量只相当于世界平均水平的37％。2002年我国人均商品能源消费量1.15吨标准煤,折合油当量为0.8吨标准油/人,仅为世界平均水平的42％,OECD国家平均水平的1/5和北美国家的1/10。城乡居民生活用电量仅为132千瓦时。随着我国经济和社会的发展,我国能源需求将大幅上升,据保守的估计,2020年我国能源需求总量将达到30亿吨标准煤,现有能源储藏将无法满足需求。

千克标准煤或吨标准煤(tce)各种燃料含能量是不同的,如1吨煤约7560千瓦时,1吨泥煤约为2200千瓦时,1吨焦炭为7790千瓦时,1立方米煤气为4.7千瓦时等。为了使用的方便,在进行能源数量、质量的比较时,统一标准,将煤炭、石油、天然气等都按一定的比例统一换算成标准煤来表示(1公斤标准煤的热值为29.27兆焦耳,即每吨标准煤为29270兆焦耳)。可用千克标准煤或吨标准煤(tce)表示,也可简写成千克标准或吨标煤。

综合能耗计算通则(中华人民共和国国家标准GB258981)。

油当量,按标准油的热值计算各种能源量的换算指标。中国又称标准油。1千克油当量的热值,联合国按42.62兆焦(MJ)计算。1吨标准油相当于1.454285吨标准煤。

我国人均能源资源相对不足,资源质量较差,探明程度低;能源工业技术水平低下,劳动生产率较低;能源资源分布不均,交通运力不足,制约了能源工业的发展。

我国能源需求急剧增长已经打破了长期以来我国自给自足的能源供应格局。自1992年起,我国已成为石油净进口国,且石油进口量呈逐年递增的趋势。预计2010年我国需进口石油1.5—2.4亿吨,2020年石油进口量将达2.2—4.0亿吨,天然气进口量也将达到数百亿立方米的水平。未来我国能源供应对国际能源市场的依赖将越来越大。进口能源的依存度过高,将影响我国能源安全,导致经济发展的不确定性和风险。

我国能源消费结构不合理,以煤炭为主,占70％左右的比例,石油和天然气的储量不足,油气消费比例很低。

我国是全世界区域环境污染最严重的国家之一,能源消费是造成我国区域环境污染的主要原因。我国是以煤炭为主要能源的国家,多年来煤炭占我国一次能源消费总量的70％左右。我国煤炭等资源中含硫量较高、质量不够好,在能源利用过程中向环境排放出大量污染物,形成对环境污染的巨大压力。

清洁能源、新能源、再生能源在我国的使用和开发不够,我国能源结构多元化配置尚待形成。

能源与环境

在人类的发展过程中,地球整体环境状况持续恶化。贫困和过度消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源,这是造成环境恶化的罪魁祸首。能源作为人类赖以生存的基础,其开采、输送、加工、转换、利用和消费的过程都直接或间接地改变着地球上生态系统的物质交换和能量转换平衡,必然对生态平衡产生各种影响,成为环境污染源之一。以矿石燃料为主的能源结构将带来严重的环境污染,这种环境污染主要表现在导致温室效应、酸雨、臭氧层破坏、热污染、放射性污染等。

由于人类大量使用煤、石油、天然气等化石燃料,其过量排放的CO2等气体对地球产生温室效应,导致地球气候变化,使全球气候变暖,自然灾害发生的频率和强度大幅度增加,海平面上升与陆地淹没,植被迁徙与物种灭绝。化石燃料燃烧时排放的大量粉尘、SO2、H2S、NOx等污染大气环境,形成酸雨,危害农作物、森林、植被和水环境,严重地影响人体健康。煤炭中含有的微量重金属元素在燃烧过程中会随烟尘和炉渣排出,从而对大气、水和土壤产生重金属污染。

火力发电厂、核电站和钢铁厂的冷却系统排出的热水以及石油、化工、造纸等工厂以及人类生活中排放的废水中均含有大量废热,造成环境热污染,污染大气和水环境。

核能的开发在带给人类巨大福利的同时也伴随着现实的或潜在的放射性污染。

因此,在考虑能源的建设和发展的同时必须坚持保护环境。以建设资源节约型、环境友好型社会为目标,兼顾经济性和清洁性的双重要求,积极促进能源与环境协调发展:在能源发展中保护环境,在环境保护中促进能源发展。

节能与可持续发展

能源是人类赖以生存和发展的重要物质基础,人类社会的发展和文明的进步与能源的改进和发展密切相关,世界经济的发展需要开发更多的能源资源,世界能源资源难以长期维持世界经济快速发展的需求,能源危机严重地影响了世界上很多国家的经济和社会发展,能源的合理开发利用和可持续发展对世界经济和人类社会发展具有重大意义。能源问题是全球性问题，促进世界能源供求平衡、维护世界能源安全,是世界各国共同面临的紧迫任务。

世界能源的可持续发展涉及以下两大问题:

能源短缺与经济发展造成的供需矛盾以及由此引起的能源危机，包括能源供需形势紧张、能耗水平高、能源利用率低下、能源开发难度和费用增加、能源安全，制约了社会经济发展。

能源发展和环境保护的矛盾,随着经济的发展和生活水平的提高,人们对环境质量的要求越来越高,而人类对能源无节制地开发和过度消费造成环境严重恶化,能源开发和使用中的环境问题日趋严重。

要维持能源的可持续发展,应该从以下方面着手:

1.大力开发新能源、可再生能源和清洁能源

今后一个时期,我国可再生能源发展的重点是水能、生物质能、风能和太阳能,到2020年建成水电3亿千瓦、风电3000万千瓦、生物质发电3000万千瓦、太阳能发电180万千瓦,到2020年建成太阳能热水器面积3亿平方米。实现沼气年利用440亿立方米、生物质成型燃料5000万吨。积极发展非粮生物液体燃料,到2020年形成年替代1000万吨石油的能力。

2.提高能源效率

世界能源委员会（WEC）在1995年出版的“应用高技术提高能效”中,把“能源效率”定义为:减少提供同等能源服务的能源投入。一个国家的综合能源效率指标是增加单位GDP的能源需求,即单位产值能耗。

能源效率是指靠科学技术提高能源的利用效率。从物理观点来讲,是指在利用能源资源的各项活动(从开采到终端利用)中,所得到的起作用的能量与实际消费的能量之比;从消费的观点而论,能源效率是指为终端用户提供的能源服务与所消费的能量之比。

提高能源效率是指主要依靠技术手段来提高能源资源的利用效率,而节能则侧重于能源生产利用的经济效益。中间环节和终端利用效率的乘积通常称为“能源效率”,1992年中国能源效率为29％,约比国际先进水平低10个百分点,终端利用效率也低10个百分点以上。

能源消费强度又称能源强度,是指单位GDP所使用的能源量,单位一般为吨标煤/万元。可以体现能源的经济效率。

3.节能

节约能源、提高能源效率是我国实行经济增长方式转型,实现可持续发展的重要手段,也是保障我国能源安全和经济安全的重要措施,还是减轻环境压力的有效途径。

26度空调节能行动中国经济高速发展,以及1999年以后国家电力建设不足,2003—2005年全国各地普遍出现了电力紧张的情况。因空调广泛使用和电力危机,为倡导空调节能,2004年由北京地球村、世界自然基金会、中国国际民间组织合作促进会(“民促会”)、自然之友、环境与发展研究所、绿家园志愿者六家环保NGO(英文“nongovernmentorganization”一词的缩写,是指在特定法律系统下,不被视为政府部门的协会、社团、基金会、慈善信托、非营利公司或其他法人,不以营利为目的的非政府组织)最初发起、全国50余家NGO响应,拉开了“26（摄氏）度空调节能行动”。“26度行动”具有明确的目标和时间期限,节能工作小组经过对中国社会情况进行分析和判断后做出战略分析,设定了一个从2004到2006年的三年期限,实现两个中期目标,而最终目标是在第三年推动政府出台相关政策——控制夏季使用空调的温度不低于26摄氏度。2005年又新加入几家倡导机构:中国环境文化促进会、香港地球之友、保护国际。中国环境文化促进会和保护国际以资金资助的方式参与,地球之友则主要在香港地区进行“26度”倡导工作。2005年6月26日,“26度空调节能行动——2005我们承诺”在京启动。

夏季空调温度设定不低于26度的概念,是NGO开展26度行动的主要依据和背景。近年中国空调市场需求飞速增长,而且空调耗电是季节性的需求,已在很多发达城市中占夏季电力高峰期负荷的40％左右。另外,由于我国建筑物的保温节能性能差、空调运行效率低、许多人尚未形成良好的节能习惯等原因,我国的空调节能潜力非常大。其中,宾馆酒店商场等公共建筑比起居民建筑,节能潜力尤为巨大。据分析,到2020年全面实现小康社会时,我国空调高峰负荷节电空间约9000万千瓦,相当于5个三峡电站的满负荷容量,是规划中2020年全国核电总装机容量的2—3倍,相应可减少电力建设投资4000亿元以上。

采用合理的方式来节约空调的能耗,对国家来说可以节约资源、保护环境,并且可以避免不必要的电力建设投资;对用户来说则可以减少空调运行费用的开支。国家发改委专家指出,以北京为例,如果将空调温度从22—24℃提高到26—28℃,就能够给北京市节约4—6亿千瓦时以上的空调耗电量,削减大约50—75万千瓦的电力高峰期容量需求,为用户节约1.8—2.7亿元的空调运行费用,而且可以减排二氧化硫2400—3500吨,减排二氧化碳40—60万吨,降低缺电压力,降低成本,减缓全球气候变暖。

2005年6月30日,**总理在其题为《加快建设节约型社会》的讲话中明确提出:夏季办公室、会议室等办公区域的空调温度设置不得低于26摄氏度;讲话还进一步指出,除重要活动和外事活动,其他公务活动可不着正装,以利节约能源。此番讲话一出,引发巨大的社会反响。7月5日,国务院机关事务管理局及**中央直属机关事务管理局发出关于切实加强当前中央和国家机关资源节约工作的通知,明确要求各单位“合理设置空调温度,办公室、会议室等办公区域的夏季空调温度设置不得低于26摄氏度,做到无人时不开空调,开空调时不开门窗……”。为应对夏季用电高峰,北京市政府提出,2005年7月1日至8月31日期间,北京市各级党政机关、事业单位办公楼空调温度要设定在26摄氏度以上。7月27日,北京市政府向全市法人单位发出“节约每一度电,为节能作贡献”的公开信,信中明确指出:宾馆饭店要将空调温度调高到26摄氏度以上;办公室及公共活动场所夏季空调温度都要设定在26摄氏度以上。

2005年6月26日,德国驻华使馆、布隆迪驻华使馆宣布参与26度行动,承诺馆舍空调调至26度。中国环境新闻出版大楼、中日环境保护交流中心、中国环境科学院等环保系统的3个办公楼也承诺空调26度。

2005年7月30日,由中国国际民间组织合作促进会、美国环保协会以及长三角地区的多家民间环保组织共同发起的“26℃空调节能行动——绿色长三角,我们的承诺”项目在上海启动,以缓解盛夏的长三角地区电力紧张。

乔黎明,汪澎,http://www.samsco.com.cn/info/98680.htm

限用塑料袋

据中国连锁经营协会调研数据显示,我国超市每年塑料袋用量在40万吨,而超市以外的百货商店、菜场、水果摊用量大概是超市的3倍。全国塑料袋每年使用160万吨的塑料。每生产1吨塑料袋,需要消耗3吨以上的石油。如果全国两个人每天至少要用掉一个塑料袋,每天用于生产超市的塑料购物袋须消耗石油至少1300多吨,全年消耗石油将近50万吨。

东方早报,2008年5月30日小排量汽车在我国目前的经济条件下,小排量汽车的概念通常是指排气量在1.0升(含1.0升)以下的汽车。小排量汽车具有以下优点:1.节能。小排量汽车油耗量基本上在每百公里6升以下,与一般排量在1.4升的家庭经济型轿车相比,每百公里可省3—4升油。2.环保。我国城市环境空气质量检测表明,70％的城市环境空气质量不达标,随着城市机动车保有量的急剧增加,机动车污染排放已成为很多城市空气污染的主要来源。3.经济。小排量汽车称得上是最佳的城市用车,价格便宜,一般在8万元以下,在家庭经济承受范围之内。同时,可降低制造的材料成本。

国外发达国家为环保的需要,积极促进小排量汽车的发展,如法国政府对大排量汽车加以重税,同时补贴小排量汽车的购买。在日本及欧洲等国市场,小排量汽车的消费约占汽车市场的60％—70％。目前我国交通管理上的种种限制,制约了小排量汽车的发展。建议政府相关部门重视小排量汽车的发展,制订有助于小排量汽车发展的相关政策,以可持续发展观,合理引导市民消费,使小排量汽车和大排量汽车协调发展。

3.3.2常规能源

煤

煤是古代的植物体因为地壳运动而埋没地下,在适宜的地质环境中经过复杂的物理化学和生物化学作用转变而成的,煤中含碳量一般为46％—97％。煤中碳含量越多,煤的发热量也越大,煤中碳含量随着煤的转变过程的加深而增加。

煤是由有机物质和无机物质混合组成的。煤中有机物质主要由碳(C)、氢(H)、氧(O)、氮(N)四种元素构成,煤中的无机物质主要有硫(S)、磷(P)以及少量重金属元素等。

煤的科学分类为煤的合理开发和利用提供了基础,常用的煤质指标有煤中水分、灰分、挥发分的含量和发热量。通常最简单的分类方法是根据煤中干燥无灰基挥发分含量将煤分成褐煤、烟煤和无烟煤三大类。

煤是重要的燃料和化学工业原料。煤在地球上的储量非常丰富。煤炭是地球上蕴藏量最丰富、分布地域最广的化石燃料。根据世界能源委员会的评估,世界煤炭可采资源量达4.84×104亿吨标准煤,占世界化石燃料可开采资源量的66.8％。

我国能源资源的基本特点是富煤、贫油、少气。这就决定了煤炭在我国一次能源中的重要地位。统计表明,我国煤炭资源占世界总储量的11％,而石油仅占世界总储量的2.4％,天然气仅占1.2％。

我国的煤炭资源主要分布在山西、陕西、内蒙古、黑龙江、辽宁、山东等省区,著名的大型煤矿有大同煤矿、东胜煤矿、神府煤矿等。

中国煤炭资源总量虽然较多,但探明程度低,人均占有储量较少,按1999年人均可采储量对比,中国人均可采储量仅为90.9吨,约为世界人均可采储量的55％。

中国煤炭资源和现有生产力呈逆向分布,造成了“北煤南运”和“西煤东调”的困难局面。大量煤炭自北向南、由西到东长距离运输,给煤炭生产和运输造成了极大的压力。

我国适合露天开采的煤炭资源不多,煤炭生产以地下开采为主。

我国大部分煤的含硫量偏高,在燃烧过程中对环境造成严重污染。

我国是世界上最大的煤炭消费国。煤炭是主要的能源,但煤炭的开采利用也严重地污染了人们赖以生存的环境,在所有的能源资源中,煤炭对环境所造成的污染是最严重的。

煤的成分主要为固定碳、挥发分、灰分和水分,煤在燃烧过程中会产生大量烟尘、烟气和炉渣等污染物。炉渣主要由煤中的矿物质转化而来,所含有害物质成为水域、地下水和土壤的污染源。烟尘中含有矿物质和未燃烧的炭粒,每燃烧1吨煤将释放出6—11千克烟尘,形成大气中的悬浮颗粒。烟气含有SO2、CO2、CO、NOx、蒸气以及多环芳烃等有机物质,SO2及NOx进一步与水蒸气结合成为酸雾,从而形成酸雨和次生颗粒物等二次污染物。我国排放到大气中85％的CO2、80％的烟尘和90％的SO2来自煤的燃烧。

因此煤炭的清洁开发和利用是摆在全人类面前的紧迫问题。洁净煤技术是旨在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃烧、转换和污染控制等新技术的总称。它主要包括洁净生产技术、洁净加工技术、高效洁净转化技术、高效洁净燃烧与发电技术、燃煤污染排放治理技术等。

燃烧前的处理:燃烧前的处理主要是选煤、型煤和水煤浆三项措施。选煤的目的是降低原煤中的灰分、硫分等杂质的含量,并将原煤加工成质量均匀、能适应用户需要的不同品种及规格的商品煤。采用的脱硫方法有热解法脱硫、碱法脱硫、气体脱硫、氧化脱硫等。型煤是将粉煤或低品位煤加工成一定形状、尺寸和有一定理化性能的煤制品。型煤是各种洁净煤技术中投资小、见效快、适宜普遍推广的技术。水煤浆是20世纪70年代兴起的煤基液态燃料。它是由煤粉、水和少量添加剂组成。水煤浆的制备以浮选精煤为原料,经脱水、脱灰、磨制,加添加剂后与水混合成浆。

燃烧中处理:为达到环保目的,工厂企业通常采用高烟囱排放,它是将燃烧装置产生的有害烟气排放到远离地面的大气层中,并通过大气的运动使污染物浓度降低,以改善污染源附近的大气质量,但这种方法并不能减少有害物的排放总量,因此燃烧过程中处理,即炉内脱硫、脱硝是十分重要的。

燃烧后处理:燃烧后处理主要是烟气净化和除尘。由于炉内脱硫往往达不到环保要求,所以还需对燃烧后的烟气进行脱硫处理。

煤的液化:飞机、坦克、火箭、汽车等都使用液体燃料,石油的储量又比煤少得多，其他水能、核能又不能代替液体燃料,因此煤的液化一直是人们努力的目标。发展煤的液化可以扩展“石油资源”,从根本上补充石油资源不足的问题,是多元化解决石油供需矛盾的重要途径之一。

石油

1.石油产品

石油是仅次于煤的化石燃料,它是一种天然的黄色、褐色或黑色的流动或半流动的黏稠的可燃液体烃类混合物。石油也称为“原油”。它可以被加工成各种馏分,包括天然气、汽油、石脑油、煤油、柴油、润滑油、石蜡以及其他许多种衍生产品,是最重要的液体燃料和化工原料。

石油只是有机物在地球演化过程中的一种中间产物。石油主要是由烷烃、环烷烃、芳香烃等烃类化合物组成。由于石油是一种由多种化合物组成的复杂的混合物,因此其成分随产地的不同而变化很大。

石油由许多组分组成,每一组分都有其各自的沸点。通过炼制加工,可以把石油分馏成几种不同沸点范围的组分:(1)40℃—205℃的组分作为汽油;(2)180℃—300℃的组分作为煤油;(3)250℃—350℃的组分作为柴油;(4)350℃—520℃的组分为润滑油(或重柴油);(5)高于520℃的组分作为重质燃料油。

按石油产品的用途和特性,可将石油产品分成14大类,即溶剂油、燃料油、润滑油、电器用油、液压油、真空油脂、防锈油脂、工艺用油、润滑脂、蜡及其制品、沥青、油焦、石油添加剂和石油化学品。

2.世界石油消费

目前在世界一次能源的消费中,石油仍处在第1位。根据2001年的统计资料,世界一次性能源消费约为69.95亿吨标准油,其中石油消费量占43.0％。在石油消费中,交通运输占57.0％,工业占19.7％,其他行业占17.1％,非能源行业占6.2％。石油消费偏重于经济发达地区,经济越发展,越需要更多的石油,美国是世界第一大石油消费国。目前世界上已找到近3万个油田和7500个气田,这些油气田遍布于地壳上六大稳定板块及其周围的大陆架地区。在156个较大的盆地内几乎均有油气田发现,但分布极不平衡。按目前的开采速度,到2050年世界石油的产量会缩减至1960年时的水平。目前专家们比较一致的看法是,在石油资源严重短缺前,现有的石油资源还可维持40多年,加上非常规石油(油页岩,油沙等),估计石油资源可持续开发70年。

由于石油资源日益匮乏,人们开始把眼光投向另一类烃类资源:油页岩和油砂。油页岩是埋藏于沉积岩中,和矿物水成岩一层层地交错沉积形成的。油砂也称沥青砂,是一种含有很黏沥青油的砂石,其中80％—90％为无机质,3％—6％为水,6％—20％为沥青油。

3.我国的石油资源

我国有485个沉积盆地,拥有沉积岩面积670万平方千米,其中陆上面积520万平方千米,近海大陆架面积150万平方千米。面积大于1万平方千米的盆地62个，其中面积大于4万平方千米的大型盆地12个。这62个盆地占盆地总数的12.8％,却拥有全国石油地质资源量的97％;其中9个主要含天然气的盆地拥有全国天然气地质资源量的80％。目前我国石油资源的探明程度远低于其他产油国,特别是近海大陆架可采储资源比仅为0.145。而以上盆地和大陆架中很可能存在丰富的油气资源,因此在油气方面我国尚有巨大的资源潜力。根据2000年资料,我国石油资源的地质资源量为1020亿吨,可采资源量114.4亿吨。我国石油资源主要分布在东部区,约占地质资源量的40％、可采资源量的60％左右。

20世纪80年代以来,我国石油年产量从1988年的1.0122亿吨增加到2002年的1.689亿吨,成为世界第五大产油国。2002年石油消费量达到2.3831亿吨,成为世界第二大石油消费国,我国已从石油净出口国变成石油净进口国,2002年石油进口达到7185.2万吨。中国石油产量将不会有大的增长,中国石油消费量速度远远超过中国石油产量的增长速度,供需矛盾在未来20年中将不断扩大,进口石油数量将超过50％以上。

天然气