21世纪的世界能源形势新解析.pptx

21世纪的世界能源形势 主要介绍三个方面内容主要介绍三个方面内容n n11能源及能源分类能源及能源分类n n22能源利用及其发展能源利用及其发展n n33能源危机及能源安全能源危机及能源安全uu3.13.1传统能源形势传统能源形势uu3.23.2新能源形势新能源形势n n44小结小结这里提到的能源仅限于可转化为电能的能源。这里提到的能源仅限于可转化为电能的能源。21世纪的世界能源形势1能源及能源分类能源能为人类提供电能、热能、机械能、化学能等的动力源（资源）称之为能源一般分为传统能源和新能源两大类也可分为：不可再生能源和可再生能源，一次能源和二次能源。本课程基本不涉及二次能源二次能源包括电能、氢能、汽油、煤油、柴油、煤气、液化气、沼气、火药、酒精、硝化甘油等等。1能源及能源分类1.1传统能源，其中主要为化石燃料电能电能传统的二次能源传统的二次能源1能源及能源分类1.2主流新能源n n核能：核能：a.a.核裂变能核裂变能 具有相当规模，但发展前途不确定；具有相当规模，但发展前途不确定；b.b.核聚变能核聚变能 还不能实现商业化。还不能实现商业化。n n太阳能：包括太阳能发电和太阳热能，发电的商业化未解决太阳能：包括太阳能发电和太阳热能，发电的商业化未解决n n风能：包括风力风能：包括风力机械能及风力机械能及风力发电，发电还需要规模发电，发电还需要规模 化、商业化化、商业化n n地热能：包括地热利用及地热发电地热能：包括地热利用及地热发电n n海洋能：主要指海洋能发电海洋能：主要指海洋能发电n n非薪炭型生物质能，如制非薪炭型生物质能，如制CHCH4 4、光合作用、玉米油发电等光合作用、玉米油发电等1能源及能源分类1.3其他新能源t t可可燃燃冰冰（天天然然气气水水合合物物，即即CHCH4 4与与水水合合成并固结）；成并固结）；t t水溶气、深源气等；水溶气、深源气等；t t声能发电声能发电t t岩浆发电岩浆发电t t氢能，一种最优质的二次能源；氢能，一种最优质的二次能源；t t其他：真空能（零点能）、黑洞能等。其他：真空能（零点能）、黑洞能等。2 能源利用及其发展能源利用即能源消耗，能源利用是人类文明史的标志。2.1 火（能源）的利用是人类文明开始的象征，50万年前就开始，最早的能源均为生物质能源（即薪炭），古代就有普罗米修斯，燧人氏的传说2 能源利用及其发展2.2 2.2 煤煤炭炭利利用用，中中国国在在25002500年年前前在在周周朝朝就就采采出出了了煤煤（利利用用），18001800年年前前出出现现炼炼铁铁，600 600 年年前前用用焦焦炭炭炼炼铁铁，在在出出现现了了蒸蒸汽汽机机和和冶冶炼炼技技术术成成熟熟以以后后能能源源消消费费才才进进入入煤煤炭炭时时代代，煤煤炭炭时时代代是是人人类类文文明明的的新新时时代代，这这个个时时代代大大约约从从1717世世纪纪末末开开始始的的。煤煤炭炭称称霸霸了了260260年年。煤煤炭炭的的利利用用开开始始了了人人类类的的第第一一次次工业革命。工业革命。2能源利用及其发展2.3 2.3 石油和天然气的利用石油和天然气的利用中中国国在在公公元元1 1世世纪纪出出现现了了天天然然气气井井，4 4世世纪纪有有天天然然气气熬熬盐盐的的记记载载，18591859年年美美国国打打出出第第一一口口油油井井，随随后后的的1010-2020年年相相继继出出现现内内燃燃机机和和汽汽车车，19651965年年石石油油取取代代煤煤炭炭成成为为第第一一能能源源，开开辟辟了了人人类类文文明的又一新时代，石油天然气的时代。明的又一新时代，石油天然气的时代。2能源利用及其发展20世纪世界主要能源发展及其在能源消费中比重变化（单位：亿吨*）能源类别1900192019401960197019791993煤产量5.049.3813.1614.6315.9619.844%56635841292727.5石油产量0.210.983.159.5921.4931.231.64%271428394240.4天然气产量0.070.210.844.4110.2913.02.18%11413181722.92能源利用及其发展2.4水能作用水水能能利利用用包包括括直直接接利利用用水水力力，如如水水运运、水水磨磨等等，也也包包括括水水力力发发电电。水水力力利利用用甚甚至至可可能能早早于于火火的的利利用用。18781878年年法法国国建建成成世世界界上上第第一一座座水水电电站站（法法国国18751875年年建建成成世世界界上上第第一一座座火火电电站站，美美国国为为18791879年年）。目目前前世世界界水水电电为为2.12.1万万亿亿KW-h/KW-h/年年，占占世世界界总总发发电电量量的的17%17%，欧欧洲洲已已开开发发的的水水电电总总量量达达到到可可开开发发量的量的70%70%。2能源利用及其发展2.52.5核能利用核能利用核核能能包包括括核核裂裂变变和和核核聚聚变变，核核能能是是一一种种新新能能源源，核核能能用用于于军军事事，首先是核裂变首先是核裂变原子弹（原子弹（19451945年）。年）。核聚变核聚变氢弹（氢弹（19521952年）相差年）相差7 7年。年。核能用作发电核能用作发电裂变堆（裂变堆（19541954年实现），可控用了年实现），可控用了9 9年。年。聚变堆大约在聚变堆大约在20502050年才可实现商业化，需用半个世纪实现可控。年才可实现商业化，需用半个世纪实现可控。19731973年是核电发展的高峰，当年增长年是核电发展的高峰，当年增长37%37%。19931993年年全全世世界界核核电电发发电电量量占占发发电电总总量量的的17%17%，装装机机容容量量约约为为3446034460万万KWKW。2能源利用及其发展2.5核能利用n n2020世世纪纪8080年年代代对对建建立立热热核核反反应应堆堆（裂裂变变）有有不不同同看看法法，核核电电站站发发展展速速度度明明显显减减缓缓，9090年年代代提提出出不不用用核核电电站站的的问问题题。例例如如德德国国20002000年年核核电电装装机机容容量量2236.52236.5万万千千瓦瓦，占占全全国国发发电电量量的的31%31%，世世界界上上最最大大的的1010个个核核电电站站中中德德国国占占6 6个个，位位列列1 1、2 2、3 3、6 6、7 7、8 8。20012001年年6 6月月联联邦邦政政府府决决定定逐逐步步关关闭全部核电站。闭全部核电站。n n核核电电站站的的发发展展：热热中中子子堆堆快快中中子子堆堆混混合合堆堆聚变堆的道路，也可以认为是聚变堆的道路，也可以认为是4 4代核堆。代核堆。n n核核聚聚变变将将解解决决裂裂变变目目前前存存在在的的问问题题，最最终终解解决决人人类类能能源需要，在源需要，在20502050年后估计可以实现商业化。年后估计可以实现商业化。2 能源利用及其发展能源利用及其发展2.6风能利用一种古老的能源，作为重要能源则是近一种古老的能源，作为重要能源则是近一种古老的能源，作为重要能源则是近一种古老的能源，作为重要能源则是近20202020年的事。年的事。年的事。年的事。1982198219821982年德国第一台风力发电机只有年德国第一台风力发电机只有年德国第一台风力发电机只有年德国第一台风力发电机只有20202020千瓦。千瓦。千瓦。千瓦。近年世界各国都在大力发展风力发电。近年世界各国都在大力发展风力发电。近年世界各国都在大力发展风力发电。近年世界各国都在大力发展风力发电。近年来各国风力发电装机容量（单位：万千瓦）国家年德美丹麦西班牙意大利荷兰印法英瑞典日中19905.516334.34.53.8199464.3171.77.22.215.318.214.73.83.019993902491967.52001875.4432.7241.7333.769.77.22能源利用及其发展2.7太阳能利用n n太太阳阳能能利利用用有有着着古古老老的的历历史史，22002200多多年年前前“墨墨经经”关关于于“阳阳燧燧”的的记记载载，22202220年年希希腊腊阿阿基基米米德德烧罗马战船。是关于太阳能利用的最早记载。烧罗马战船。是关于太阳能利用的最早记载。n n太阳能早先的利用主要是利用其热能。太阳能早先的利用主要是利用其热能。n n19541954年年后后发发明明了了光光电电能能转转换换的的光光电电池池，太太阳阳能能发发电电才才被被提提上上日日程程，因因此此，太太阳阳能能仍仍被被称称为为新新能能源。源。n n太阳能发电目前仍为小容量的。太阳能发电目前仍为小容量的。2 能源利用及其发展能源利用及其发展2.8 其他新能源的利用其他新能源的利用地热能地热能广泛利用其热能，地热发电范围较小。广泛利用其热能，地热发电范围较小。海洋能海洋能主要利用其发电，潮汐发电是成熟技术，其主要利用其发电，潮汐发电是成熟技术，其他如海流能、波浪能、温差、盐差等发电技他如海流能、波浪能、温差、盐差等发电技术都处于在实验阶段。术都处于在实验阶段。生物质能（非薪炭）生物质能（非薪炭）发酵制沼气是成熟技术，光合发酵制沼气是成熟技术，光合作用发电，叶绿素发电则处在实验阶段。作用发电，叶绿素发电则处在实验阶段。2 能源利用及其发展能源利用及其发展2.9 其他新能源资源的发掘其他新能源资源的发掘可燃冰可燃冰天然的气水合物（天然的气水合物（CHCH4 4+水），存在于深海，水），存在于深海，据说可供人类使用据说可供人类使用100100万年万年声能发动机声能发动机靠声能推动的发动机靠声能推动的发动机岩浆岩浆利用岩浆的热量，这是美国目前和很重视开发利用岩浆的热量，这是美国目前和很重视开发的能源。的能源。3 能源危机和能源安全能源危机和能源安全2121世世纪纪人人类类最最关关心心的的问问题题之之一一是是会会不不会会发发生生能能源源危危机机？能源是否安全？能源是否安全？产生能源危机的原因：产生能源危机的原因：1 1）战争和政治动乱；）战争和政治动乱；2 2）能源资源匮乏。）能源资源匮乏。前前两两次次石石油油危危机机（19731973年年和和979979年年）属属于于前前者者；2121世世纪纪预计将出现的能源危机属于后者。当然不排除前者。预计将出现的能源危机属于后者。当然不排除前者。由由于于资资源源卫卫星星被被广广泛泛利利用用和和地地面面实实地地勘勘探探，人人类类对对地地球球资资源源的的了了解解日日渐渐充充分分，就就有有可可能能早早作作安安排排，实实现现能能源安全。源安全。3能源危机和能源安全从从能能源源资资源源的的角角度度出出发发，在在以以下下两两种种情情况况同同时时，发生时将出现能源危机，否则能源就是安全的：发生时将出现能源危机，否则能源就是安全的：1 1）传统能源枯竭或匮乏；）传统能源枯竭或匮乏；2 2）新新能能源源还还不不足足以以成成为为主主导导能能源源，能能源源总总量不能满足消量不能满足消 费需求。费需求。在在2121世纪上半叶能源危机是可能发生的。世纪上半叶能源危机是可能发生的。3能源危机和能源安全3.1 3.1 传统能源形势传统能源形势传统能源形势传统能源形势1.1.煤炭形势煤炭形势煤炭形势煤炭形势 煤煤炭炭的的储储量量较较多多，2121世世纪纪不不存存在在资资源源匮匮乏乏问问题题，在在2121世世纪纪上上半半叶叶将将会会再再现现辉辉煌煌，成成为为第第一一能能源源。但但它它面面临临环环保保的的严严重重压压力力而而可可能能被被限产。限产。19931993年全世界固体燃料产量排名前年全世界固体燃料产量排名前1010位表（单位：位表（单位：10101515焦耳焦耳=3.6=3.6103103千瓦千瓦-时）时）12345678910中国美国俄罗斯印度澳大利亚南非波兰德国哈萨克乌克兰2404.520218630961414639406437193675280928023.1传统能源形势1.1.煤炭形势煤炭形势19931993年年全全世世界界已已探探明明煤煤炭炭总总储储量量18294.4518294.45亿亿吨吨，无无烟烟煤煤及及烟烟煤煤为为10879.8210879.82亿亿吨吨，次次烟烟煤煤及及褐褐烟烟煤煤为为7414.637414.63亿亿吨吨，按按当当年年煤煤炭炭产产量量4444亿亿吨吨、采采出出率率0.60.6计计算算，可可以以开开采采250250年年。可可以以认认为为2121世世纪纪煤煤炭炭不不存存在在危危机机，不不仅仅如如此此，在在新新能能源源不不足足以以满满足足能能源源需需求求时时，煤煤炭炭将将主主宰宰世界能源。所以，人们说煤炭作为主要能源将东山再起，再度辉煌。世界能源。所以，人们说煤炭作为主要能源将东山再起，再度辉煌。煤煤炭炭作作为为主主要要的的能能源源，压压力力主主要要来来自自“污污染染治治理理”，包包括括SOSO2 2、粉粉尘、废渣等，最困难的是尘、废渣等，最困难的是COCO2 2。煤炭能源最好的发展途径是二次能源转化。煤炭能源最好的发展途径是二次能源转化。3.1传统能源形势1.1.煤炭形势煤炭形势煤炭形势煤炭形势1993年世界煤炭储量较多国家排名（单位：亿吨）煤种123456789无烟煤及烟煤美国印度中国南非波兰德国22701969177612126495440次烟煤褐烟煤美国中国德国印度波兰加拿大蒙古缅甸巴西204510887802601441441201201023.1传统能源形势2.2.石油形势石油形势石油形势石油形势 2020世世纪纪是是石石油油世世纪纪，由由于于石石油油的的广广泛泛使使用用，人人类类社社会会得得以以空空前前繁繁荣荣，但但2020世世纪纪对对石石油油埋埋藏藏的的疯疯狂狂开开采采，使使石石油油危危机机在在石石油油繁繁荣荣仅仅经经历历了了半半个个世世纪纪后后就就敲敲响响了了人人类类的的大门。大门。下下表表表表明明，世世界界剩剩余余储储量量仅仅有有13701370亿亿吨吨，考考虑虑到到50%50%的的采采出出率率，按按19961996年年产产量量估估算算可可采采2020年年左左右右，即即20162016年年石石油油枯枯竭竭。再再考考虑虑到到石石油油探探明明储储量量肯肯定定会会增增加加，石石油油需需求求虽虽然然会会增增加加，但但也也可可能能延延缓缓石石油油枯枯竭竭时时间间，不不过过不不会会太长。太长。世界排名前10位的石油储、产、消形势（单位：亿吨）排名12345678910总计备注剩余储量沙特伊拉克阿联酋科威特伊朗委内瑞拉独联体墨西哥利比亚中国1997年1月1日资料35715313313212788786740101370原油年产量沙特独联体美国伊朗中国挪威委内瑞拉墨西哥英国阿联酋1996年资料4.043.523.241.841.561.541.481.431.321.1石油年消费量美国日本中国德国俄罗斯韩国意大利法国英国加拿大1996年资料8.332.701.7251.3741.281.0140.9410.910.8370.79533.133.1传统能源形势美国能源情报局美国能源情报局“年度展望年度展望”说石油需求：说石油需求：20002000年年 76007600万桶万桶/天，（约天，（约39.439.4亿亿t/t/年）年）20202020年年 1.1891.189亿桶亿桶/天，（约天，（约62.662.6亿亿t/t/年）年）年均增长年均增长2%2%3.1传统能源形势2.2.石油形势石油形势石油形势石油形势 当当然然人人们们还还能能继继续续勘勘探探出出一一些些石石油油，但但不不会会太太多多。19801980年年19901990年年石石油油勘勘探探发发现现石石油油新新增增储储量量60%60%，基基本本与与石石油油消消费费增增长长同同步步；而而1990200019902000年年新新增增储储量量仅仅4%4%，严严重重地地入入不不敷敷出出；估估计计到到20102010年年石石油油消消费费将将从从19961996年年的的3333亿亿吨吨增增加加到到43454345亿亿吨吨（或或6060亿亿吨吨）；20012001年年底底美美国报纸就惊呼石油产量在国报纸就惊呼石油产量在20102010年达到顶峰后不可逆转地将下降。年达到顶峰后不可逆转地将下降。近近几几年年石石油油形形势势的的一一个个特特点点是是美美国国石石油油消消耗耗继继续续增增加加，由由于于国国内内能能源源不不足足、进进口口激激增增，20002000年年进进口口石石油油为为世世界界第第一一，占占石石油油总总产产量量的的31%31%，第第2 2个个特特点点是是俄俄罗罗斯斯石石油油产产量量急急增增，由由世世界界第第2 2上上升升为为世世界界第第1 1，主主要要用用于于出出口口，中中国国的的总总形形势势是是消消费费第第3 3，产产量量第第5 5，储储量量第第1010，形形势势十十分分严严峻峻，而而从从9696年年以以来来，消消费费增增长长很很快快，产产量量增增长长缓缓慢慢，进进口口增增加加很快。很快。石油危机将来临，这是无法改变的，问题是怎么办？石油危机将来临，这是无法改变的，问题是怎么办？3.1传统能源形势2.2.石油形势石油形势石油形势石油形势n n能源是人类的第二食粮，一个国家出现能源危机，这能源是人类的第二食粮，一个国家出现能源危机，这个国家就将瘫痪，其中最主要的是石油。因此，石油个国家就将瘫痪，其中最主要的是石油。因此，石油决定一个工业化国家的政治、经济和军事的战略和策决定一个工业化国家的政治、经济和军事的战略和策略，可以以美国为例：略，可以以美国为例：n n美国每天消费美国每天消费20002000万桶石油，但只能生产万桶石油，但只能生产560560万桶。万桶。n n每天消费的石油占世界的每天消费的石油占世界的25%25%，3/43/4靠进口石油。靠进口石油。n n美国仅拥有世界石油储量的美国仅拥有世界石油储量的3%3%。n n石油几乎可以决定美国的对外政策，也是他想独霸世石油几乎可以决定美国的对外政策，也是他想独霸世界的根本原因。界的根本原因。n n沙特和科威特生产一桶原油成本为沙特和科威特生产一桶原油成本为1 1美元，而北海原油美元，而北海原油成本为成本为6868美元，这是美要牢牢控制中东的根本原因。美元，这是美要牢牢控制中东的根本原因。3.3.天然气形势天然气形势天天然然气气是是一一种种优优质质洁洁净净的的燃燃料料，2020世世纪纪最最后后的的3030年年天天然气开采和使用都有了高速发展。然气开采和使用都有了高速发展。3.1传统能源形势20世纪世界天然气储量及开采简况（单位：万亿m3）时间70年代初80年代初90年代初1996年地质储量190250280295.9404探时储量95102.6116.3133.6146年产量1.01.52.14 3.3.天然气形势天然气形势天然气形势天然气形势1993年全世界已探明的天然气储量141万亿m3，中国排名16，拥有探明储量1.6万亿m2。排名前10名的是（单位：万亿m3）3.1传统能源形势12345678910俄罗斯伊郎阿联酋沙特美国委内瑞拉尼日利亚伊拉克吐库曼加拿大48.220.75.85.34.64.03.53.12.92.23.天然气形势 按按19931993年年世世界界天天然然储储量量1414万万亿亿mm3 3、采采出出率率为为0.40.4计计算算可可采采2626年年，但但近近年年来来天天然然气气地地质质储储量量增增长长很很快快，消消费费量量也也增增长长很很快快，按按预预计计20102010年年天天然然气气年年消消费费量量将将达达4 4万万亿亿mm3 3（由由于于利利用用部部分分天天然然气气代代替替石石油油，天天然然气气消消费费量量可可能能比比预预计计更更高高），即即使使19961996年年404404万万亿亿mm3 3的的地地质质储储量量全全部部探探明明落实，天然气仍然将在比石油晚落实，天然气仍然将在比石油晚20302030年出现枯竭。年出现枯竭。3.1传统能源形势 近近年年来来，一一个个很很值值得得兴兴奋奋的的成成果果是是可可用用“可可燃燃冰冰”接接替替天天然然气气能能源源的的预预测测，可可燃燃冰冰是是一一种种在在低低温温、高高压压下下的的CHCH4 4水水合合物物（0 00 0C C、26at26at，10100 0C C、76at76at），温温度度上上升升或或压压力力下下降降时时立立即即分分解解释释放放出出CHCH4 4的的天天然然资资源源，据据估估计计其其资资源源量量在在永永冻冻 区区 为为 1414 3396033960万万 亿亿 m m3 3，海海 洋洋 沉沉 积积 为为，3.1133.113 76417641万万亿亿m m3 3，足足够够人人类类使使用用6.46.4万万年年。在在黑黑海海、加加里里福福尼尼亚亚海海、北北海海、挪挪威威海海、鄂鄂霍霍次次克克海海都都有有可可燃燃冰冰的的开开发发将将能能较较快快地地缓缓解解和和解解决决能源危机能源危机。3.1传统能源形势4.4.水能源形势水能源形势水水是是一一种种可可再再生生的的、无无污污染染的的、清清洁洁的的、廉廉价价能能源源。地地球球上上的的水水资资源源是是可可以以算算出出来来的的（淡淡水水），有有限限的的水水循循环环：海海洋洋蒸蒸发发降降水水河流（或补充地下水）河流（或补充地下水）发电发电入海。入海。每年大体不变，可计算的用作发电的水能：每年大体不变，可计算的用作发电的水能：全世界总蕴藏量：全世界总蕴藏量：44.28 44.28 万亿千瓦时万亿千瓦时可利用量：可利用量：19391939万亿千瓦时万亿千瓦时可经济开发：可经济开发：6.46.4万亿千瓦时万亿千瓦时已开发：已开发：2.02.0万亿千瓦时万亿千瓦时我我国国水水能能蕴蕴藏藏量量为为2.82.8万万千千瓦瓦-时时，约约为为全全世世界界的的1/15.81/15.8，人人口口却却为为世世界界的的1/51/5。3.1传统能源形势5.5.小结小结小结小结2121世纪传统能源出现某种危机是不可避免的，传统能源的格局将会有重世纪传统能源出现某种危机是不可避免的，传统能源的格局将会有重大调整。大调整。传统能源出现的危机类型是不同的传统能源出现的危机类型是不同的石油、天然气危机石油、天然气危机是一种资源危机，这是不可能逆转的是一种资源危机，这是不可能逆转的煤炭危机煤炭危机是使用危机，是环境要求对煤炭生产的压力，是使用危机，是环境要求对煤炭生产的压力，这就需要调整和转移危机这就需要调整和转移危机水能危机水能危机主要是资源危机，是供不应求的危机，也可以说不是危机。主要是资源危机，是供不应求的危机，也可以说不是危机。2020世纪世界各种能源发电比重世纪世界各种能源发电比重3.1传统能源形势1900年1980年2000年水电53%23%20%火电47%67%4550%核电10%3035%1.1.核能核能核能是核能是2020世纪下半叶发展起来的重要能源资源，是人类能世纪下半叶发展起来的重要能源资源，是人类能源生产的一个重要里程碑，源生产的一个重要里程碑，7070年代得到大发展。年代得到大发展。2020世纪世界核能发展状况世纪世界核能发展状况3.2新能源开发形势年代60年代70年代80年代初1985年90年代初1995年世界装机总容量，109KW0.0851.891.72.503.273.44装机国家个数，2933核电站数量，台420437国名立陶宛法国比利时瑞典保加利亚斯洛伐克匈牙利比重%85.676.155.546.646.444.142.3国名瑞士斯洛文尼亚乌克兰韩国西班牙日本德国比重%39.939.537.836.134.134.1311995年核能占各国发电量的比重3.2新能源开发形势1.核能核能包括核裂变能和核聚变能核能包括核裂变能和核聚变能n n原子序数原子序数30633063的原子核是较稳定的核的原子核是较稳定的核n n两个原子量较小的原子核聚合为一个原子核称为核聚变两个原子量较小的原子核聚合为一个原子核称为核聚变n n一个原子量较大的原子核分裂为两个以上的较轻原子及其他物质称为核一个原子量较大的原子核分裂为两个以上的较轻原子及其他物质称为核裂变裂变n n无论裂变、聚变都将有质量损失，损失的质量将转化为巨大的能量无论裂变、聚变都将有质量损失，损失的质量将转化为巨大的能量n n损失的质量损失的质量E E可按爱因斯坦公式推算：可按爱因斯坦公式推算：E=mcE=mc2 2式中：式中：m-m-损失的质量损失的质量c-c-光速（光速（3103108 8m/secm/sec）n n2 2个个聚合形成聚合形成1 1个个n n1 1个个由由2 2个质子个质子+2+2个中子组成个中子组成n n氦的质量是氦的质量是4.0026044.002604个原子质量单位个原子质量单位n n质子的质量是质子的质量是1.0078261.007826个原子质量单位个原子质量单位n n中子的质量是中子的质量是1.0086651.008665个原子质量单位个原子质量单位n n 是一个质子加一个中子是一个质子加一个中子n n时，质量亏损时，质量亏损0.0303780.030378个原子质量单位个原子质量单位n n亏损的质量转化为巨大的能量。亏损的质量转化为巨大的能量。3.2新能源开发形势1.核能3.2新能源开发形势1.核能n n核裂变能的基本方程核裂变能的基本方程n n核聚变的基本方程核聚变的基本方程混合堆238U232Th包裹在外聚变材料作芯压水堆沸水堆快中子堆高温气冷堆（石墨软化剂）重水堆（重水冷却）裂变堆热中子堆慢中子轻水堆惯性约束堆磁性约定堆聚变堆3.2新能源开发形势1.核能核能反应堆分类233U239Pu235U235U239Pu或233U238U239Pu233U232Th两个不稳定的同位素2个粒子2个粒子中子3.2新能源开发形势1.核能核能核能反应堆分类3.2新能源开发形势1.核能核能我国的核能电站发展情况（均为压水堆）我国的核能电站发展情况（均为压水堆）我国的核能电站发展情况（均为压水堆）我国的核能电站发展情况（均为压水堆）1.1.核能核能核能核能2020世纪世纪80908090年核裂变发电出现了严重危机，发展放缓或停止。年核裂变发电出现了严重危机，发展放缓或停止。核裂变发电危机出现的原因（弃核原因）核裂变发电危机出现的原因（弃核原因）n n核资源匮乏，世界铀矿，大陆为核资源匮乏，世界铀矿，大陆为20002000万吨，可经济开采的仅万吨，可经济开采的仅200200万吨，海洋中多，但可采量也只有万吨，海洋中多，但可采量也只有6 6亿吨，开采成本高，仅亿吨，开采成本高，仅够世界用几十年。铀资源中中仅够世界用几十年。铀资源中中仅0.724%0.724%易裂变，极少数转化为易裂变，极少数转化为可利用，总量中也只有不到可利用，总量中也只有不到1%1%可利用；可利用；n n 核泄漏：切尔诺贝利，日本都出现过核泄漏：切尔诺贝利，日本都出现过n n核废料核废料n n 绿色和平组织的阻挠绿色和平组织的阻挠3.2新能源开发形势3.2新能源开发形势1.核能核能 核废料的处理是核能发展有巨大障碍，例如：核废料的处理是核能发展有巨大障碍，例如：核废料的处理是核能发展有巨大障碍，例如：核废料的处理是核能发展有巨大障碍，例如：20022002年年7 7月月2323日，美国总统布什签署议案，在内华达州亚卡山日，美国总统布什签署议案，在内华达州亚卡山区建核废料储藏基地（核坟墓）引起轩然大波，美国有区建核废料储藏基地（核坟墓）引起轩然大波，美国有100100个核个核电站，发电量占美国发电量的电站，发电量占美国发电量的20%20%，核废料累计达，核废料累计达4500045000吨，每吨，每年以年以20002000吨的速度递增，储存在吨的速度递增，储存在3939个州的个州的131131个地面储存点，目个地面储存点，目前储存能力已饱和，必须另找出路，而且分散储存点可能出现前储存能力已饱和，必须另找出路，而且分散储存点可能出现的污染也是一个威胁。但新的的污染也是一个威胁。但新的“核坟墓核坟墓”的建立却威胁内华达的建立却威胁内华达州，特别是赌城拉斯维加斯，现在正准备打官司。州，特别是赌城拉斯维加斯，现在正准备打官司。1.1.核能核能核能核能核能发电的前途：核能发电的前途：（1 1）发展快中子堆，消化核废料，缓解核资源危机；）发展快中子堆，消化核废料，缓解核资源危机；（2 2）发展混合堆，节约核资料。）发展混合堆，节约核资料。（3 3）加速发展核聚变，利用氢原子聚合产生热量。从根本上）加速发展核聚变，利用氢原子聚合产生热量。从根本上解决解决核原料不足的问题。核原料不足的问题。快中子堆的反应为快中子堆的反应为使核废料（不可裂变）大多数变为可裂变元素。使核废料（不可裂变）大多数变为可裂变元素。3.2新能源开发形势1.核能核能我国我国“863”863”高技术研究发展计划中耗资最大的一高技术研究发展计划中耗资最大的一个项目就是设计，建造一座热功率为个项目就是设计，建造一座热功率为6.56.5万万KWKW，电功，电功率为率为2 2万万KWKW的实验块堆，定名为的实验块堆，定名为“中国实验块堆中国实验块堆”。20022002年年8 8月，我国宣布月，我国宣布“中国快堆中国快堆”主厂房封顶，主厂房封顶，这表明我国快中子堆的核心部分已建成，尽管功率很这表明我国快中子堆的核心部分已建成，尽管功率很小，是小，是“实验堆实验堆”，但这个成功却是划时代的。，但这个成功却是划时代的。3.2新能源开发形势1.核能n n核聚变利用氢、氘、氚原子聚合产生热量，人们认核聚变利用氢、氘、氚原子聚合产生热量，人们认为是彻底解决能源问题的希望，原因是：为是彻底解决能源问题的希望，原因是：1 1、原料取之不尽，用之不褐，以氘为燃料获得总能、原料取之不尽，用之不褐，以氘为燃料获得总能量可供地球用量可供地球用200200亿年，以氘亿年，以氘-氚为燃料也可用氚为燃料也可用50005000万年；万年；2 2、极安全，因为如出现任何事故，聚变堆会立即停、极安全，因为如出现任何事故，聚变堆会立即停止运转；止运转；3 3、极清洁，电站不产生任何、极清洁，电站不产生任何CO2CO2、SO2SO2、（、（NONO）化）化物；物；4 4、产生大量高能中子，它可以生产氚、钴、产生大量高能中子，它可以生产氚、钴-60-60、裂变、裂变燃料，处理核废料。燃料，处理核废料。3.2新能源开发形势1.核能由由于于可可控控聚聚变变反反应应难难以以实实现现，到到上上世世纪纪末末才才建建成成工工程程试试验验堆堆，在在20302030年年左左右右建建成成示示范范堆堆，20502050年年以以后后才才能能实实现商业化。现商业化。在在2121世世纪纪上上半半叶叶，人人们们在在送送别别核核裂裂变变的的同同时时，却却不不能能迎迎来核聚变。来核聚变。但但为为了了接接替替而而推推出出的的快快中中子子堆堆和和混混合合堆堆发发展展的的速速度度也也很很慢慢。但但有有人人说说，快快中中子子堆堆和和混混合合堆堆是是通通向向核核聚聚变变的的走走廊廊。这这个个说说法法虽虽不不确确切切，但但实实现现快快堆堆还还是是有有划划时时代代意意义的。快堆也许是一个义的。快堆也许是一个“时代时代”。3.2新能源开发形势2.太阳能太阳送至地球的能量80104亿KW/秒，相当于550万吨煤燃烧发的电。每年接收的太阳能相当于煤、油气燃料的3.5万倍；n n太阳能发电太阳能发电19851985年年2.4KW2.4KW，19971997年年1212万万KWKW。n n目前利用太阳能可分为三大类目前利用太阳能可分为三大类目前利用太阳能可分为三大类目前利用太阳能可分为三大类：1 1）光热转换；）光热转换；2 2）光电转换；）光电转换；3 3）光化学转换。）光化学转换。n n光热转换光热转换光热转换光热转换：目前主要用于：目前主要用于：1 1）太阳灶；）太阳灶；2 2）太阳能集热器；）太阳能集热器；3 3）太阳能热水器；）太阳能热水器；4 4）太阳房；）太阳房；5 5）海水淡化装置；）海水淡化装置；6 6）太阳能干燥器；）太阳能干燥器；7 7）空调。）空调。n n光电转换光电转换光电转换光电转换：1 1）太阳热发电；）太阳热发电；2 2）太阳光发电。）太阳光发电。对光电转换，人们寄予很大希望，美国有人甚至提出对光电转换，人们寄予很大希望，美国有人甚至提出20202020年太阳能发电占年太阳能发电占25%25%，20012001年年6 6月美国报导最大发电系统将投产，功率为月美国报导最大发电系统将投产，功率为500500千瓦，实际与愿望相差太千瓦，实际与愿望相差太远。远。太阳能工业年增长率太阳能工业年增长率20%20%左右，年销售左右，年销售1414亿美元（其中亿美元（其中1212亿为太阳能电池）。亿为太阳能电池）。n n光化学转换，主要是利用太阳能制氢光化学转换，主要是利用太阳能制氢3.2新能源开发形势n n太阳能的优点：太阳能的优点：太阳能的优点：太阳能的优点：t t可再生，太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源；可再生，太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源；t t清洁，发电时不产生噪音；清洁，发电时不产生噪音；t t安全，无污染；安全，无污染；t t发电过程可以完全自动化。发电过程可以完全自动化。n n太阳能目前存在的问题太阳能目前存在的问题太阳能目前存在的问题太阳能目前存在的问题：t t能源密度小，收集设备庞大；能源密度小，收集设备庞大；t t太阳能贮存困难，有太阳有电，无太阳无电；太阳能贮存困难，有太阳有电，无太阳无电；t t转化效率低，目前最高不超过转化效率低，目前最高不超过35%35%，一般为，一般为3-7%3-7%。n n人人人人类类类类对对对对太太太太阳阳阳阳能能能能利利利利用用用用抱抱抱抱有有有有极极极极大大大大期期期期望望望望，但但但但在在在在21212121世世世世纪纪纪纪上上上上半半半半叶叶叶叶使使使使太太太太阳阳阳阳能能能能成成成成为有实际意义的主要能源还没有希望为有实际意义的主要能源还没有希望为有实际意义的主要能源还没有希望为有实际意义的主要能源还没有希望。3.2新能源开发形势2.太阳能3.2新能源开发形势2.太阳能用几个数据来说明太阳能发电的弱点用几个数据来说明太阳能发电的弱点（1 1）把世界上一年所产的钢和水泥来建造太阳能电站，所得能量还不足世）把世界上一年所产的钢和水泥来建造太阳能电站，所得能量还不足世界年能耗的界年能耗的1/101/10；（2 2）建造）建造100100万千瓦的电站，需占地万千瓦的电站，需占地100KM100KM2 2；（3 3）由于存在阴雨、昼夜等自然现象，太阳电站供电是不稳定的；）由于存在阴雨、昼夜等自然现象，太阳电站供电是不稳定的；（4 4）即使是阳光普照，由于）即使是阳光普照，由于“漫射漫射”，只有，只有85%85%的太阳能可直接利用。的太阳能可直接利用。美国有人提出在西部建设美国有人提出在西部建设10001000万千瓦的太阳能电站，估万千瓦的太阳能电站，估计提出的依据可能是计提出的依据可能是：（1 1）美国西部有大片沙漠可以覆盖；）美国西部有大片沙漠可以覆盖；（2 2）美国有转化率为）美国有转化率为35%35%的技术。的技术。3.3.风能风能风能风能风能虽然是古老的能源（风车），但作为电能，则是新能源风能虽然是古老的能源（风车），但作为电能，则是新能源风能虽然是古老的能源（风车），但作为电能，则是新能源风能虽然是古老的能源（风车），但作为电能，则是新能源n n风能主要指风力发电，世界上可利用的风能为风能主要指风力发电，世界上可利用的风能为风能主要指风力发电，世界上可利用的风能为风能主要指风力发电，世界上可利用的风能为200200200200亿亿亿亿KWKWKWKW，人们对风力发电期望很高，技术先进国家投入大量资金。人们对风力发电期望很高，技术先进国家投入大量资金。人们对风力发电期望很高，技术先进国家投入大量资金。人们对风力发电期望很高，技术先进国家投入大量资金。t t德国德国20002000年总装机比年总装机比1010年前增加年前增加100100倍占倍占2.5%2.5%，20202020年