华北电力大学-能源概述.pptVIP

朱永强， zyq@ncepu.edu.cn 华北电力大学 电气与电子工程学院 本课程的配套教材： 《新能源与分布式发电技术》，朱永强 主编，北京大学出版社，21世纪创新型人才培养规划教材 新能源与分布式发电 能源概述 新能源与分布式发电技术 第1讲 能源概述 §1 能源概述 关注的问题 什么是能源？ 能源有哪些类型？ 怎么评价能源的优劣？ 人类面临着什么样的能源和环境问题？ 新能源利用可以发展起来吗？ 教学目标 了解能源的概念和评价方法， 掌握能源的分类方法和常见类型， 了解能源危机与环境问题； 理解新能源发展的重要意义。 §1.1 能源利用的历史 人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 几个发展阶段 (1)天然能源的原始利用 几十万年以前人类学会了用火，在漫长的岁月里，一直以柴草为生活能量的主要来源，燃火用于烧饭、取暖和照明。 后来逐渐学会将畜力、风力、水力等自然动力用于生产和交通运输。 这种初级形式的能源利用直到19世纪中期都没有太大突破。 在1860年的世界能源消费结构中，薪柴和农作物秸秆仍占能源消费总量的73.8%。 §1.1 能源利用的历史 人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。 几个发展阶段 (2)煤炭 2000多年以前人类就知道煤炭可以作为燃料。 14世纪的中国、17世纪的英国采煤业都已相当发达，但煤炭长期未能在世界能源消费结构中占据主导地位。 18世纪70年代，英国的瓦特发明以煤炭作燃料的蒸汽机。蒸汽机的广泛应用使煤炭迅速成为第二代主体能源。 煤炭在世界一次能源消费结构中所占的比重，从1860年的25％，上升到1920年的62％。 §1.1 能源利用的历史 (3)石油 人类很早就发现了石油，《汉书》、《梦溪笔谈》有描述。 直到19世纪，石油工业才逐渐兴起。1854年，美国宾夕法尼亚州打出了世界上第一口油井，是现代石油工业的开端。 1886年德国人本茨和戴姆勒研制出第一辆以汽油为燃料、由内燃机驱动的汽车，进入大规模使用石油的汽车时代。 石油和天然气逐渐取代煤炭，在世界能源消费构成中占据主要地位。 1965年，在世界能源消费结构中，石油首次超过煤炭占居首位，成为第三代主体能源。到1979年，石油所占的比重达到54%，相当于煤炭的三倍。 §1.1 能源利用的历史 (4)电力 1881年，美国建成世界上第一个发电站，同时还研制出电灯等实用的用电设备。 从此以后，电力的应用领域越来越广，发展规模也越来越大，人类社会逐步进入电气化时代。 石油、煤炭、天然气等化石燃料被转换成更加便于输送和利用的电能，进一步推动工业革命，带来了巨大的技术进步 。 §1.1 能源利用的历史 (5)核能和可再生能源 1942年美国建立世界上第一座核反应堆， 1954年前苏联建成世界第一座发电的反应堆并正式启用， 1956年美国的核电站投入运行， 核能利用迅速发展起来，在世界能源结构中占据重要位置。 到20世纪90年代，核能发电所提供的电力占全世界发电总量的17%左右。 进入21世纪以来，太阳能、风能、海洋能、生物质能等可再生新能源发展很快，并且逐渐走向成熟和规模化，所占的比重也有望大幅度提高，为人类解决能源和环保问题开辟了新的天地 。 §1.1 能源利用的历史 最广泛的利用方式 电能 最成熟的利用方式 热能 §1.2.1 资源和能源 ——资源—— 在一定时期和地点，在一定条件下具有开发价值、能够满足或提高人类当前和未来生存和生活状况的自然因素和条件，称为自然资源，有时简称资源。 包括气候资源、水资源、矿物资源、生物资源、能源，等等。 ——能源—— 能源就是能够向人类提供某种形式能量的自然资源， 包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等， 通过适当的转换手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量。 例如煤和石油等化石能源燃烧时提供热能，流水和风力可以提供机械能，太阳的辐射可转化为热能或电能。 §1.2 能源的概念 能源种类很多，通常按其形态特征或转换与应用的层次分类。 (1)一次能源和二次能源（按形成条件） 以天然形态存在于在自然界中，可直接取得而不需改变其基本形态的能源，称为一次能源。 简单说，一次能源就是自然界中现成存在的天然能源。如煤炭、石油，及风能、地热能等。 为了满足生产和生活的需要，有些能源通常需要经过加工进行直接或间接的转换才能使用。由一次能源经加工转换而获得的另一种形态的能源，称为二次能源。 如沼气、酒精、汽油，以及蒸汽、氢能等。电能是最重要的二次能源。 §1.2.2 能源的分类 一次能源的来源 自然界中一次能源的初始来源，大致有三种情况： ① 来自地球以外天体（主要是太阳）的能量，例如能以光和热的形式直接利用的太阳能，以化石或生物体等物质形式存储的能量，以风、水流、波浪等形式体现的能量； ② 来