能量转换与储存管理.ppt

能量的转换和储存管理;主 要 内 容;0 能源/能量转换概述;常用的四大能源：矿物能源（煤、石油、天然气等）、江河水力能（电力）； 正在开发利用的能源：太阳能、风能、(原子)核能、地热能、海洋温差能、潮汐能及生物质能、氢能； 有待开发利用的能源： 可燃冰(天然气水合物)、核聚变能等。;;我们的一切生产和生活活动都离不开生产资料和生活资料（资源），尤其是“能源” 的消耗和利用。 能源种类很多，并不是所有能源都可以直接利用。;自然界中，各种自然资源如煤、石油、天然气、风能、水能、地热、核燃料等（一次能源），本身都拥有某种形式的能量，但其中能够直接用作终端能源（即通过用能设备供消费者直接使用的能源）的很少，一般不能直接利用（提供能量）。 一次能源，需要转换成人们所需要的能源形式（二次能源，即能源产品） 。;为了供应适合消费者需要的能源，必须转换成容易运输、分配并在各种设备中能方便使用的形态。这就形成了“能源供应网”，如电力网、燃气网和区域供热网。 液体燃料也趋向于建立分配网，以便于储存、携带和运输，如汽油和柴油。;能源“利用”过程 == 能量“转换”过程! 在工业生产和日常生活中，涉及到的主要能量形式有：热能、机械能、电能、化学能。;能源转换主要是指形态转换，如煤化工中的煤制油、制煤气、制甲醇、二甲醚等； 能量转换主要是指形式转换，如煤的下列转换过程： 电能通过电动机、电灯或电灶等设备转换为机械能、光能或热能。;能量的转换过程就是能量的利用过程!;广义地说，能源转换还包括： （1）能源的储存：能源在时间上的转移。 （2）能源的输送：能源在空间上的转移。;一次能源转换成二次能源有不同的方式。 例如：燃煤电站生产电力，有时还进行区域供热/制冷；石油炼制成更方便的液体燃料——汽油、喷气燃料、柴油、石脑油等。 能源转换设备有时是一个系统，如核裂变能，在核电站发电以前，要进行化学转换、同位素浓缩、核燃料制作等；有时则是简单的机器，如水电机或风电机。;1 能量转换的基本原理;能量的性质：;从热力学的角度看，能量是物质运动状态的度量。 只要物质运动状态一定，物质拥有的能量就确定了。 而运动是物质的固有属性和存在的方式，因此，一切物质都有能量。;物质的运动状态多种多样，就其形态而论只有有序运动和无序运动两类，因而能量也可分为有序能和无序能。 有序能：指一切宏观物体整体运动的能量； 无序能：指物质内部微观粒子杂乱无章的热运动。 有序能可以完全、无条件地转换为无序能；相反的转换是有条件的。这说明能量有量和质的区别。 ;各种形式的能量可以相互转换（核能除外），但其转换难易程度均不相同。 研究能量转换方式和规律的科学是热力学。 能量在转换过程中，遵循热力学基本定律。 （1）热力学第一定律，即能量转换与守恒定律； （2）热力学第二定律。;由能量贬值原理可知，不是每一种能量都可以连续地、完全地转换为任何一种其它的能量形式。 为了衡量能量的可用性（可转换性），能量可分为“可用能”和“不可用能”两部分，可用能称为“火用”，用Ex表示；不可用能称为“火无”，用An表示。 总能量： E＝Ex + An 不同能量的可转换性不同，反映了其可利用性不同，也就是它们的品质不同。;根据转换能力不同，能量可分为三类： 第一类，“高级能”或无限转换能： 可以不受限制地、完全转换的能量。例如电能、机械能（水能、风能），称为全部转换能） 。 从本质上来说，高级能是完全有序运动的能量。它们在数量上和质量上是统一的。比如电。。 E＝Ex，An＝0。 ;第二类，“中级能”： 具有部分转换能力的能量，或称有限转换能（部分转换能）。例如热能等。 根据热力学第二定律，热能不可能连续地、全部变为功，热机的热功转换效率总是小于1。 “中级能”的数量与质量是不统一的： E Ex，E＝Ex + An. ;第三类，“低级能”： 受自然环境所限，完全没有转换能力的能量，或称为非转换能（废能）。 例如处于环境状态下的大气、海洋、岩石等所具有的热力学能和焓。 虽然它们具有相当数量的能量，但在技术上无法使它转变为功。所以，“低级能” 是只有数量而无质量的能量：Ex＝0，E＝An ;从物理意义上说，能量的品质高低取决于其有序性。 第二、三类能量是组成物系的分子、原子的能量总和。这些微观粒子的运动是无规则的，因而不能全部转变为有序能。; 能源转换的最后阶段，是二次能源转换成终端使用的能源，即炉灶、汽车、计算机、灯泡等终端设备所用的能源。 在能源的终端利用过程中，终端能源变成有效能，有效能就储存在产品中，或用于服务。 ;一次能源转换成二次能源、终端能源过程