能源问题1.0.doc

生活中的新能源

能源是发展农业、工业、国防、科学技术和提高人民生活水平的重要基础。煤、石油、天然气是当今世界最重要的三大化石燃料，它们以及从它们中分离出来的各种燃料照亮了我们这个世界，使整个世界变得美丽多姿。然而，这些资源在地球上的蕴藏量是有限的，按照目前这些能源的消耗速度，并考虑人口增长等因素，有人估计石油和天然气不过几十年，煤不过几百年就会消耗完。因此，我们一方面要节约开发现有的能源，另一方面还要研究和开发如太阳能、氢能、核能、地热能、潮汐能、风能等新的能源。

1.太阳能

太阳照射到地面的能量相当于全球能耗的1.6万倍，既无污染，又是永久性能源。可惜太阳辐射到地球的能量密度太低，只有1kW／m2,还受气候影响。太阳能的利用形式主要有两种：一是热能的直接利用，如利用镜面或反射槽将太阳光聚焦在收集器上，由中间介质吸热产生蒸汽，推动气轮机组发电；另一种形式是利用小型太阳能装置为房屋采暖供热，现己大量应用。

发达国家都在积极开发太阳能，如美国“百万屋顶”计划、日本“600个屋顶”太阳能电池系统等。我国对西部地区的开发应把太阳能的利用列为重点，因为西部地区日照好、居民分散，适合发展太阳能。20世纪70年代美国有一个异想天开的计划，就是在同步人造卫星上装两个16km2的电池板和聚光系统，将所获电能用微波传到地面。由于在大气层外阳光强度比地面高1.4倍，又不受气候影响，据估计，由此得到的电能成本可与常规电能相比。

2.氢能

氢被认为是理想能源，资源丰富、热值高、无污染。但是氢作为能源，存在两个问题，一是氢的来源，只能通过电解水，太阳能分解水，生物制氢，以及化工、冶金等流程制氢，这就需要消耗能源；二是氢在存储、运输及应用过程中容易发生爆炸，加上氢对材料产生氢脆、氢腐蚀，以及氢渗漏等，所以近年来对储氢材料的研究很多。一种储氢方式是将材料与氢结合成为氢化物，需要时加热放氢，放完后还可继续充氢。同时储氢材料又是高能蓄电池的负极。目前正在研究的纳米碳管，因其储氢能力大而受到广泛关注。

3.核能

原子核在聚变和裂变时，能放出巨大的能量，简称核能。核裂变的燃料是铀、钚等物质，核聚变的燃料是氘、氚等物质。有些物质，例如钍，本身并非核燃料，但经过核反应可以转化为核燃料。核能不仅单位质量产生的能量大，而且资源丰富。据初步统计，地球上已勘探到的铀矿和钍矿资源，按蕴藏的能量计算，相当于地壳中有机燃料能量的20倍，如果将可控聚变反应产生能量用于工业，那么人类就更不必为能源供应担忧了。

核能发电是利用核能的重要形式。从廿世纪50年代第一座核电站建成以来越来越受到人们重视，许多国家先后建造了核电站。据统计，截止2002年底世界上已有30多个国家和地区建成约441座核电站，发电容量约为3.6亿千瓦。预计到2030年，世界核电站总数将达到1000座，核发电量将占总发电量的三分之一，可以预期在相当长一段时期内核电将成为电力工业的支柱。

核能除了用来发电外，还可以作为船舶、火箭、宇宙飞船、人造卫星等的动力能源。特别是核动力不需要空气助燃，因而它在地下、水下、空间等缺乏空气的环境下作为特殊动力，它将是人类开发海底世界的理想能源。

4.地热能

地热能是指贮存在地球内部的可再生能源，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池、房间、温室和发电站。这种热能的储量相当大。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。

5.潮汐能

潮汐能是以位能形态出现的海洋能，是指海水潮涨和潮落形成的水的势能。海水涨落的潮汐现象是由地球和天体运动以及它们之间的相互作用而引起的。在海洋中，月球的引力使地球的向月面和背月面的水位升高。由于地球的旋转，这种水位的上升以周期为12小时25分和振幅小于1m的深海波浪形式由东向西传播。太阳引力的作用与此相似，但是作用力小些，其周期为12小时。当太阳、月球和地球在一条直线上时，就产生大潮；当它们成直角时，就产生小潮。同时地表的海水又受到地球运动离心力的作用，月球引力和离心力的合力正是引起海水涨落的引潮力。除月球、太阳外，其他天体对地球同样会产生引潮力。世界上潮差的较大值约为13~15m，但一般说来，平均潮差在3m以上就有实际应用价值。

潮汐是因地而异的，不同的地区常有不同的潮汐系统，它们都是从深海潮波获取能量，只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。我国海岸线曲折，沿海还有6000多个大小岛屿，组成1.4×104km的海岸线，漫长的海岸蕴藏着十分丰富的潮汐能资源。我国潮汐能的理论蕴藏量达1.1×108kw，其中浙江、福建两省蕴藏量最大，约占全国的80.9％。

6.风能

太阳能在地面上约2％转变为风能，全球风力用于发电功率可达11.3万亿kW，很有发展前景。风能与风速密切相关，我国沿海与西北地区的风力资源丰富，大有作为，但风车材料是关键。一个2.5MW的风车，转子叶片直径要80m，包括传动箱的总重达30t；风车高近百米，用材几百吨。风车叶片要有足够的强度和抗疲劳性能，目前主要采用玻璃钢或碳纤维增强塑料，正向增强木材发展。虽然风能发电装置造价较高，但电价可与常规能源相比。
生活中的常用能源
石化燃料 ：石油
优点:
1．容易储存和提炼。
2．容易开采。
3．容易运输，且安全性颇高。
缺点:
1．不可以再重复使用。
2．石油是石化燃料储存量最少的。
3．政治不稳，影响了石油的供应量。
4．世界上有产石油的地方不多。
5．石油会造成空气污染。<>
石化燃料 ：煤
优点:
1．煤的储藏量很丰富。
2．容易被转换成热能。
3．容易运送，
且使用安全性高。
缺点:
1．不能再重复被用。
2．开采煤矿危险性高，经常发生矿灾。
3．燃烧煤时会浪费一些热能，并释放出二氧化硫、二氧化碳、微粒及黑烟等，造成空气污染。
石化燃料：天然气
优点:
1．最干净的燃料，不会造成空气污染。
2．运送及存放皆容易。
缺点:
1．不可以重复使用。
2．目前产量不多，有待再研究开发。
核能
优点:
1．与石化燃料比，较不会造成环境污染。
2．不需要空气中的氧来帮助燃烧。
3．少量的原料，即可产生大量的热能。
4．单位成本比较低。
缺点:
1．会造成周围的海域生态污染。
2．核废料存放不易，估计需埋放百年以上。
3．造厂之费用颇高。
4．热效率只有33%。

太阳能
优点:
1．它是干净且取之不尽的能源。
2．不会增加或减少地球上的温度。
3．建厂容易，成本低。
4．安全性高。
5．热效率亦很高。
缺点:
1．有阳光的日子，才会发电，亦即只有 白天才能发电。
2．受阴雨天影响，发电日子无法控制。
3．风大的地方其热效率会降低。
风能
优点:
1．蕴藏多，有风的
地方即可设立。
2．不会造成空气污染。
3．不需要热能。
缺点:
1．风能来源不稳，因风速不是定值。
2．风速必须大于每小时11公里以上，
才可以被用来发电。

水力(指水力发电)
优点:
1．可以重复使用，亦即取之不尽。
2．单位成本低。
3．水能转换成电能的效率是90％。
4．不会造成空气污染。
5．可以用来生产氢气。
缺点:
1．建筑费用相当高。
2．河川上筑水坝，会破坏生态。
3．很难找到适合筑水坝的地点

地热能
优点:
1．蕴藏量很丰富。
2．单位成本比开采
石化燃料或核能低。
3．建造地热厂时间短且容易。
缺点:
1．热效率低，共有30%的地热能用来推动涡轮发电机。
2．所流出的热水含有很高的矿物质。
3．一些有毒气体(如硫、硼或铵摩尼亚)会随着热气，而喷入空气中，造成空气污染
能源开发利用的环境问题与对策
摘要：人类社会发展对能源的开发利用日益增长，化石能源消耗量的持续增长引发一系列的经济和环境问题，能源的开发和利用对我们生存的环境造成了严重的影响。人类应该调整经济增长模式，提高能源利用率，节约节能，大力发展清洁和可再生能源，实现人类社会的可持续发展。
关键词：能源开发 环境污染 能源利用 新能源
随着经济的高速发展和人类生活水平的不断提高，人类社会对能源的需求量也不断提高，生产上对能源的需求量也越来越大，一般来说，一个国家能源消耗量越大，国民生产总值越高，那么就意味着这个国家越富裕，国民生活水平越高。人类为了生存和发展对能源的开发和利用是必要的，但是所有的开发和利用活动都应当从整个自然界，尤其是地球环境的生态系统，全面地和科学地考虑，在保护自然环境、维持生态多样性的前提下，实现人类的发展与自然环境之间相协调。
1．  地球能源的开发和利用
1．1全球能源开发利用现状
2004年,世界能源消费构成中,原油、天然气和煤炭三大能源各占30%左右,其中原油占36.8%,天然气占23.7%,煤炭占27.2%,水电占6.2%,核电占6.1%。工业发达国家主要还是以石油，天然气为主要消费能源，而且核电，水电等新能源的开发利用率也比发展中国家要高很多。发展中国家还是以煤炭为主要能源，石油天然气次之，新能源开发能力相对落后。
1．2我国能源开发现状与趋势
我国的能源比较丰富，但其分布很不均匀。煤炭资源有60%分布在华北，水力资源有70%分布在西南。从目前的统计数据看，在一次性能源的构成中，煤炭仍然占有主要地位，所占比重为67.7%，石油为22.7%，水电、核电、风能、太阳能为7%,天然气所占比重仅为2.6%。燃烧煤炭引起多种环境问题，环境污染问题严重，发达国家煤炭平均只占能源总消费量的25％。
我国近二三十年来，虽然能源开发利用发展很快，但无论从生产到生活，煤、油、电等仍全面短缺。近10余年来中国国民生产总值增长速度很快，但人均GNP仍然很低。所以只有靠增加能源开发，提供足够能源使经济得以持续发展。根据国情，最经济最丰富的能源资源是煤炭。石油是交通工具的主要动力能源，其中汽车是石油消耗的最大用户。为了达到经济与环境的协同发展，我国首先应该加大力度调整能源结构，从以煤炭为主要能源的现状转型到以石油天然气为主要能源，石油天然气相对于煤炭来讲利用率要高很多，造成的环境污染也相对较少，与此同时，还要积极致力于清洁和可再生能源的开发利用。
2．  能源开发利用对环境的影响
2．1煤碳能源的开发利用对环境的影响
2．1．1采煤排水造成对地下水资源的破坏
在煤炭开采过程中，为了保证采矿安全，需要进行人为的疏干排水；这种人为疏干排水会使地下水资源受到破坏和污染，不少矿区井泉干涸，在半干旱的中国西部矿区还有可能诱发荒漠化，进一步加剧水资源的短缺、影响区域的社会经济发展。
2．1．2煤燃烧产生的气体有烟尘排放到大气中造成的大气污染
全国目前煤炭消费占能源消费总量的70％以上，烟尘排放量的70％、SO2排放量的90％来自燃烧煤炭。加上冶金、化工等企业还要排放的SO2，全国每年约有2300万t SO2污染大气。全国火电站每年飞灰量约1200万t，加上工业锅炉等飞灰排放量，每年约有2100万，以上飞灰污染大气。烧煤过程中每年还要产生1500万t左右的CO2及大量的NOx，对环境造成了严重污染。
煤燃烧后产生的气体其中的SOx及NOx在云层中溶于水滴形成酸露、酸雾或酸雨，落到地面使土壤及水源酸化，破坏水中及陆地上生态环境，影响人类及动植物生存；CO2与其它气体吸收红外线并反辐射到大气层中产生温室效应。若COx排故量照现有速度增长，到2030年全球大气温度将至少升高3℃，甚至可能达到6℃，造成严重后果——气候变化、海平面升高及巨浪狂风等，造成更多更大的经济财产等损失。
2．1．3煤碳开采利用引的其它环境问题
大量固体废弃物污染：一般煤矿的固体废弃物主要有煤矸石、露天矿剥离物、煤泥、粉煤灰和生活垃圾等。这些固体废弃物占用大量土地，影响生态，破坏景观。煤矸石自燃会污染大气，矸石山淋溶水有时呈现较强酸性或含有有害有毒元素，污染周围的土壤和水体，使土壤中的微生物死亡，成为无腐解能力的死土，同时有害物质的过量积累，还会造成土壤盐碱化、毒化。
2．2石油的开采利用对环境的影响
2．2．1石油开采利用对土壤环境的影响
陆地采油生产时，有大量的生产设施分布于油田内，如油井，集输站，转输站，联合站等，这些设施由于各种原因，会把原油直接或间接地泄于油区地面上，这些石油类物质进入土壤环境后，会发生一系列的物理、化学和生化作用对土壤造成污染。
污染主要发生在井场周围及集油管线区域，一般新井投产、油井大修时，平均每口井残留地面的原油约0.5-1t，还有因泄漏而落地的原油等。通常，距离油井越近，土壤中含油量越大。
2．2．2石油开采利用对水环境的影响
石油开采过程中钻井、井下作业和采油环节都会产生大量的含油污水，钻井施工过程中，配置泥浆、冲洗井底、冷却泥浆泵以及润滑设备都要消耗大量的水，不可避免地要产生大量废水，对环境造成污染。
井下作业时试井和修井作业时排出的压井卤水、无固相压井液，冲砂等工艺中使用的循环水，洗井水等等都对地下以及地表水资源造成了严重的影响。
我国能源消费以煤炭和石油为主，污染环境更加严重。因此必须依靠科学进步，加强能源科学管理，从工业结构调整、经济增长方式转变、提高能源利用效率、节约能源、大力发展清洁和可再生能源等方面来解决环保问题。
3．  能源的有效利用与环境保护
3．1提高环保认识，转变经济增长方式，增加环保投入，加强生态保护和建设
环境污染已成为制约经济、社会发展，危及人类生存的重要因素，经济的发展必须与能源、环境统筹考虑。党的十六届四中全会提出了坚持以人为本、全面协调可持续的科学发展观，要求全党全国人民充分认识转变经济增长方式的极端重要性和紧迫性，改变传统的粗放型经济增长方式，采取有利于节约能源资源和保护生态环境的生产和消费方式，加强生态保护和建设，解决严重威胁人民群众健康安全的环境问题。胡锦涛总书记指出：“要加快转变经济增长方式，将循环经济的理念贯穿到区域经济发展、城乡建设和产品生产中，使资源得到最有效的利用。最大限度地减少废弃物排放，逐步步入生态良性循环”。发展循环经济，建设循环型社会，是当前经济发展与环境保护有机的结合，是转变经济增长方式，实现可持续发展的重要途径。
加强生态保护和建设，必须严格环境管理，所新建、扩建、改建和技术改造项目以及区域经济开发建设，都必须严格执行环境影响评价，坚持防治污染设施和项目主体工程同时设计、同时施工、同时投产的制度。积极推进经济增长方式的转变，要积极采用先进适用技术装备，逐步淘汰落后设备；严格禁止能源消耗大、原材料浪费大、污染严重的产品生产，大力发展节能型产品，关闭一些能耗高污染严重的小厂。
增加环保资金的投入，加强法制建设，严格执行排放法规，要把环境保护建立在法制的基础上，这是环保事业向前推进的重要保证。
3．2提高能源利用效率，节约能源
全国约有60万台工业锅炉，年耗煤约4亿t，锅炉平均热效率仅60％左右，容量小、效率低、污染大、煤耗高。国外单台工业锅炉容量一般为30～130t／h，机械化自动化程度高，除尘及水处理设备好，因而热效率高，大气污染大为减轻。我国应采取热电联供、集中供热或分片供热系统以取代分散的小锅炉，不仅有利于降低煤耗，也有利于改善环境。
全国城镇民用炊事用煤一年达6500万t以上，效率低，只有15％左右，改烧煤气其效率可提高到50％。加快煤气化可先从人口集中的大中城市做起。
机车电气化、内燃机化。蒸汽机车效率很低，只有6％～7％。内燃机车和电力机车效率均在20％以上，既节约煤炭，还增加运输能力。
节约节能是一种新的生产方式，也是一种新的社会生活方式；是一种新的价值观念。从高消耗、高污染、高浪费、低效益走向低投入、低消耗、低污染、高效益的发展道路，进入节约节能的发展阶段，是文明进步的重要标志。
3．3 采用洁净煤技术，加强开发石油天然气资源
3．3．1 煤炭燃烧净化技术
燃烧前除去或减少原煤中所含的灰分、矸石、硫等杂质。高硫煤成型时可加入适量的固硫剂，大大减少SO2排放。
研制新型燃烧器如低NOx燃烧器，使燃料和空气逐渐混合，或调节燃料与空气的混合比，降低火焰温度，减少NOx生成。流化床燃烧，把煤和吸附剂加人燃料床层中，沸腾燃烧，减少SO2排放，且燃烧温度较低，大大减少NOx生成量。第2代流化燃烧技术——循环流化床，进一步降低NOx排放量并提高脱硫率和燃烧效率。
采用湿式或干式脱硫工艺，效率可达90％。烟气通过催化剂，在300～400℃下加入氨可脱除NOx50％～80％。在大型电站中应采用静电除尘，除尘效率可达99％。
3．3．2加强石油天然气资源勘探和开发
加强石油天然气资源勘探和开发，增加后备储量，保持石油天然气产量稳步增长，同时逐步改变我国以煤为主的能源结构。世界上目前广泛使用的煤、石油、天然气3种化石燃料中，以天然气燃烧排放CO2最少，推广天然气的利用，可减少温室效应从而减缓全球变暖的趋势。燃烧天然气也几乎不产生燃烧石油及煤炭产生的SO2及NOx这类有害气体。天然气是相对比较清洁的能源，应加快开发建立我国天然气工业体系。我国石油已探明储量为170亿t，年产量1.5亿t。石油并非清洁能源，但在交通运输、农业、工业炉窑、化工及航空工业中还必须用石油作为原料或燃料，因此既要增加产量又要节约用油，提高利用效率。石油最大用户是内燃机与汽车，必须进一步提高发动机热效率。与此同时根据环保要求，还要减少发动机排气中的氮硫氧化物和一氧化碳、烃类的含量。
4．  开发利用清洁和可再生能源
随着科学技术的进步，人类对可再生能源尤其是水能、风能、太阳能、生物质能等可再生能源的认识不断深化。上个世纪七十年代以来，可再生能源的开发利用日益受到重视，技术水平不断提高，产业规模持续扩大，成为世界能源领域的一大亮点，呈现出良好的发展前景。
4．1 加快开发水电
加快水电的发展有利于改善我国电力工业结构，降低煤炭消费量；同时，水能是可以再生的清洁能源，运行费用低，无大气污染问题。在发展水电时，要贯彻因地制宜，以及实行流域梯级滚动综合开发的方针，将水能资源和负荷分布密切结合，与电网建设密切配合。在调峰能力弱、系统峰谷差大的电网，可建设抽水蓄能电站。
4．2大力发展核电
1996年全世界已有32个国家建立核电站共443座，总装机容量达3.5亿kW，在世界电力工业结构中占第二位，仅次于火电，是世界电力生产总量的17％。核电是比较清洁的能源，目前是我国电力发展的重要补充，可以预见今后核电将加快发展。目前，核能利用技术不断发展，各种新技术都在快速进步之中，利用效率更高、更安全可靠的新型核反应堆正在得到应用，例如最近进入中国市场的美国西屋公司AP1000压水堆。能够实现核能增值的先进堆型技术也在快速进步，快堆是当前唯一能实现核燃料增值的先进堆型，可将天然铀资源的利用率从压水型反应堆的约1％提高到60％－70％。我国已经正式加入国际热核聚变实验堆（ITER）计划，可控核聚变技术也在紧锣密鼓地研究发展，被称之为：“人造小太阳”的核聚变反应堆可以利用从海水中提炼的氢的同位素氘和氚，可说是取之不尽、用之不竭，而且反应之前之后没有辐射性污染问题，代表着人类文明的未来。
4．3 积极开发新能源
除重点搞好风力发电场的建设外，还要积极促进和扶持太阳能、地热能、潮汐能和生物质能的发电试点和研究工作。
氢能的开发利用。氢能既能代替石油燃料方便使用又没有污染，还可以直接利用现有的热机转化为动力。氢能不是一次能源，目前在制氢储氢等方面还未达到经济适用的地步，但很有发展前途。
煤层气以吸附、游离状态赋存于煤层及其围岩中，每m3煤层气发热量为35.5MJ，1000m3煤层气相当于1t石油，是一种优质洁净的新能源。我国是个煤层气大国，初步预测煤层气储量达35万亿m3。据悉，我国已选定辽宁、安徽、山西等省区的一些条件较好的老矿区作为开发煤层气的试点，建立两个大型的煤层气基地。以上矿区和两个基地要达到年产10亿m3煤层气的规模，到2010年达到100亿m3以上。
环境由自然系统和人类社会组成，是这两者相互依存的整体。任何一方的存在和兴旺都赖于另一方的存在和兴旺。人类是大自然的一部分。人类与所有在这个星球上的其他物种一样，同样都受永恒的生态规律所支配。人类为了自己的发展所进行的能源消费已经对我们现有地球环境和生态平衡造成了严重的影响。优美的生态环境更能促使社会经济获得持续进步，使人类的生活更加幸福、美好。因此，人类在开发利用能源的时候必须重新审视人与自然的关系，通过理性思维规范人们的行为用科学的生产技术与消费方式去改变我们消耗能源所引起的一系列问题，逐步减少环境污染，维护自然界的生态平衡，构建优美的生态环境。真正做到人类与自然相协调，经济与环境同步发展。
除此以外，能源与环境问题不只是一个国家的事情，它影响到全人类共同的生存未来，要我们全世界的人们共同努力，建造我们共同的绿色家园。