能源工程管理與評(píng)估概述

能源工程管理

概述能源是能量的來源，是提供能量的資源來自物質(zhì)（煤炭、石油）來自物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)（水流、風(fēng)流、海浪，潮汐等）1萬年前，人類進(jìn)入原始的農(nóng)業(yè)社會(huì)，開始能源利用時(shí)代。古代（18世紀(jì)前）：人類主要能源來自生物質(zhì)能，風(fēng)能和太陽能（柴薪時(shí)期）。

公元前500左右，中國就開始利用煤炭作為燃料

2000年前，中國西北就用石油點(diǎn)燈18世紀(jì)末，瓦特發(fā)明了蒸汽機(jī)，大量以煤炭為能源的動(dòng)力機(jī)械逐漸替代手工生產(chǎn)方式，使世界能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大變革，進(jìn)入煤炭時(shí)期。1859年，在賓夕法尼亞州打出西方第一口石油井，成為現(xiàn)代石油業(yè)的起點(diǎn)。1886年，德國的戴姆勒制成了第一臺(tái)使用液體石油的內(nèi)燃機(jī)，從此石油和內(nèi)燃機(jī)互為需求，形成了世界能源革命的第二個(gè)高潮。19世紀(jì)60年代初，石油占據(jù)了能源消費(fèi)的首位，這樣能源進(jìn)入了石油時(shí)期。

能源利用發(fā)展歷程后石油時(shí)代是一個(gè)新的主體能源的接替時(shí)期，它將是一個(gè)相當(dāng)長的時(shí)期，至少需要20～30年，甚至更長一些時(shí)間。后石油時(shí)代是新能源、可再生能源快速成長和發(fā)展時(shí)期。

石油資源減少，石油價(jià)格沖入特高油價(jià)區(qū)域，并長期維持在高油價(jià)水平上震蕩，即可認(rèn)為，全球邁入了后石油時(shí)代。可再生能源時(shí)代水能、風(fēng)能、太陽能、核能……

煤炭時(shí)期石油時(shí)期柴薪時(shí)期十八世紀(jì)20世紀(jì)50年代可再生能源時(shí)期能源時(shí)期分類方法：能源來源、能源存在和產(chǎn)生的形式、能源本身的性質(zhì)、能源利用的時(shí)間、普及程度等幾種分類方法。能源的分類■第三類：來自地球和其它天體相互作用：潮汐能等。能源的分類－按能源來源分■第二類：來自地球外天體：宇宙射線、太陽能、由太陽能引起的風(fēng)能、波浪能、海洋溫差能、生物質(zhì)能、光合作用、化石燃料等。■第一類：來自地球自身：核能、地?zé)崮?、地震能、火山噴發(fā)、溫泉等。新能源：利用較少、正在研究，大都是可再生資源。如太陽能、風(fēng)能、垃圾或廢棄物、節(jié)能系統(tǒng)。能源的分類－按利用程度分常規(guī)（傳統(tǒng)）能源：利用時(shí)間長、技術(shù)較成熟、大量生產(chǎn)、廣泛使用。如煤炭、天然氣、水利、電力等。二次能源：由一次能源直接或間接加工、轉(zhuǎn)換而來的能源，如電、蒸汽、各種機(jī)械能等。能源的分類－按獲得方法分一次能源：自然存在、可直接利用的能源，如煤炭、石油、天然氣、風(fēng)能、水能等。能源一次能源二次能源常規(guī)能源新能源非可再生能源可再生能源煤制品石油制品電力、氫能、沼氣等非可再生能源可再生能源如：水能如：太陽能如：焦炭、煤氣如：汽油、煤油能源的分類－按能否再生分非再生能源：煤炭、石油、天然氣、核燃料等?？稍偕茉矗核堋L(fēng)能、潮汐能、太陽能等。含能體（載體）能源：本身提供能量，如煤炭、石油、天然氣。能源的分類－按能源本身性質(zhì)分過程性能源：物質(zhì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生，如水能、風(fēng)能、潮汐能、電能。燃料能源：礦物燃料(煤炭)、生物燃料(木材)、核燃料(鈾)。能源的分類－按反應(yīng)性分非燃料能源：機(jī)械能、熱能、太陽能。非清潔能源：污染較大，如煤碳、石油。能源的分類－按清潔性分清潔能源：無污染或小污染，如太陽能、水能、風(fēng)能。商品能源：經(jīng)流通環(huán)節(jié)消耗的能源，如煤碳、石油、天然氣。能源的分類－按流通環(huán)節(jié)分非商品能源：不經(jīng)流通環(huán)節(jié)，自產(chǎn)自用，如農(nóng)戶自產(chǎn)的薪柴。能源的評(píng)價(jià)1.儲(chǔ)量（1）探明儲(chǔ)量：化石燃料的地質(zhì)資源量，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿鹊馁Y源總量(不考慮可采率，也不扣除已采出量)。（2）可采儲(chǔ)量：技術(shù)上可利用的資源量。（3）可采儲(chǔ)資比：累計(jì)探明的可采儲(chǔ)量與可采資源量之比。（4）經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量：技術(shù)上可利用且經(jīng)濟(jì)上合理的資源量。2.能量密度：單位質(zhì)量、空間或面積內(nèi)能得到的能量，如1千克煤的發(fā)熱量29300千焦。3.儲(chǔ)能的可能：能源的儲(chǔ)存性，如礦物能源。4.供能的連續(xù)性：能源能否連續(xù)得到供應(yīng)，如太陽能、潮汐能。5.能源的地理分布：我國煤碳多在西北，水能多在西南，用電量大的工業(yè)卻在東部沿海－－北煤南運(yùn)，西電東送。能源的評(píng)價(jià)6.開發(fā)和利用能源的費(fèi)用：勘探、開采、加工到利用的投資，如礦物能源多、太陽能少。7.運(yùn)輸費(fèi)用與損耗：能源運(yùn)輸至用戶終端過程的費(fèi)用及能耗，如石油管道、電網(wǎng)等。8.能源的品位（轉(zhuǎn)換為機(jī)械能或作功）：水能高于化石燃料。9.對(duì)環(huán)境的影響：我國能源以煤、石油為主。能源的評(píng)價(jià)根據(jù)目前對(duì)礦物能源的開采和消耗速度，從現(xiàn)在起全球的石油資源估計(jì)還可以用60年，天然氣的儲(chǔ)量也最多可以使用120年左右，煤可以使用230年。

全球能源資源總體形勢(shì)目前，人類可以利用的主要能源是各種化石能源，約占全世界能源消耗的90%以上；可再生能源比重很低。中國能源資源占有量能源資源探明可采儲(chǔ)量：

世界中國煤炭（2006年）：8915億噸1145億噸

（12.8%）石油（2006年）：2357億噸35億噸

（1.48%）天然氣（2006年）：187萬億立方米5.44萬億立方米

（2.9%）

中國能源消費(fèi)增長很快能源與原材料資源不足的矛盾日益尖銳，如鐵礦石談判。中國是世界能源消費(fèi)大國已經(jīng)成為全球煤炭、鋼鐵、鐵礦石、氧化鋁、銅的第一消費(fèi)大國。煤炭供不應(yīng)求，出現(xiàn)全面緊張，煤炭價(jià)格一路攀升。能源緊張問題已經(jīng)顯現(xiàn)我國能源總體形勢(shì)1、能源資源總量占世界前列，但人均資源量偏低；2、能源消費(fèi)增長快，人均和總體能源需求量逐漸增加，能源供應(yīng)緊張；3、能源對(duì)外依存度逐漸加大，能源安全面臨巨大挑戰(zhàn)。能源與環(huán)境環(huán)境問題分為2類:（1）原生環(huán)境問題：由自然力引起，如地震、滑坡、洪澇、干旱（2）次生環(huán)境問題：由人類活動(dòng)引起，分為環(huán)境污染和生態(tài)破壞。能源對(duì)環(huán)境污染的污染表現(xiàn)在：溫室效應(yīng)、酸雨、臭氧層破壞、熱污染、放射性污染等溫室效應(yīng)全球氣候正在變暖是一個(gè)不爭的事實(shí)。有些地區(qū)極端天氣氣候事件（厄爾尼諾、干旱、洪澇、雷暴、冰雹、風(fēng)暴、高溫天氣、沙塵暴等）出現(xiàn)的頻率和強(qiáng)度增加。溫室氣體：使地球變暖的氣體，包括CO2、CH4、氟利昂、N2O等。單原子氣體和空氣中的N2、O2等雙原子氣體的輻射和吸收能力很小，均可看成透明體。溫室氣體CO2、CH4、氟利昂、N2O等三原子氣體輻射和吸收能力相當(dāng)大，且輻射和吸收有選擇性：只吸收長波，不吸收短波。太陽表面溫度很高，輻射能主要是短波；地球表面溫度低，輻射能主要是長波。溫室氣體讓太陽短波輻射自由通過大氣層達(dá)地面，使地表溫度升高；強(qiáng)烈吸收地面的長波輻射，使散失到宇宙空間的熱量減少，于是地面吸收的熱量多，散失的熱量少，導(dǎo)致地球溫度升高，此乃溫室效應(yīng)。1997.12《京都議定書》2015.12《巴黎氣候變化協(xié)定》地球?yàn)槭裁磿?huì)變暖？是由于人類大量使用能源而放出的熱量使地球變暖的嗎？溫室效應(yīng)結(jié)論由于人類大量使用化石燃料，其排放出的CH4、CO2等溫室氣體對(duì)輻射的選擇性和吸收特性是地球變暖的主要原因。減緩溫室效應(yīng)對(duì)策提高能源利用率開發(fā)不產(chǎn)生CO2的新能源植樹綠化減慢人口增長，在農(nóng)村發(fā)展“能源農(nóng)場(chǎng)”：種植薪柴、樹木，通過光合作用固定CO2。采用天然氣等低碳燃料，大力發(fā)展氫能。

目前，我國CO2排量居世界第2，CH4、N2O居世界前列；2025-2030年間，CO2排量超過美國，居世界第1。酸雨酸雨：pH小于5.6的降雨引起雨水酸化的物質(zhì)：SO2、NOx，主要來自化石燃料燃燒中國酸雨以硫酸為主(能源結(jié)構(gòu)以煤為主)。酸雨危害水生生態(tài)系統(tǒng)、陸生生態(tài)系統(tǒng)，腐蝕材料，影響人體健康。我國西南地區(qū)是世界3大酸雨區(qū)之一。酸雨是pH小于5.6的大氣降水。濕沉降干沉降自然來源人為來源酸化污染物酸雨污染來源酸雨對(duì)湖泊和土壤的影響受到酸雨危害的農(nóng)作物左圖為葉子受酸雨危害的情形；右圖為顯微鏡觀察到的葉子內(nèi)部的組織酸雨對(duì)樹木和土壤的影響酸雨對(duì)建筑物的影響臭氧層破壞臭氧O3:氧的同位素，可以吸收紫外線（減少人類皮膚癌發(fā)病幾率）。南北極臭氧層破壞。原因：人類過多使用的氟氯烴、燃料燃燒產(chǎn)生的氮氧化物。2006發(fā)現(xiàn)的臭氧空洞是有史以來觀測(cè)到的最大一次，達(dá)到2950萬km2的面積。臭氧層遭破壞的后果：①使皮膚癌患者增加；②破壞生態(tài)系；③引起新的環(huán)境問題。熱污染熱污染：生產(chǎn)和生活排放的廢熱造成的環(huán)境污染（水體和大氣）水體：水生物，水溫升高，水含氧量減少，水體缺氧；水生物代謝率增高，需更多氧；藻類大量繁殖。致病微生物溫床。許多疾病發(fā)生，如傷寒、流感、登革熱。大氣：城市熱島效應(yīng)，上海熱島強(qiáng)度（即城鄉(xiāng)溫差）是6.8度。固體廢物污染固體廢物：多產(chǎn)生于現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程中，如冶金渣、化工渣、燃料渣等。主要危害：占用土地、損傷地質(zhì)、破壞土壤、危害生物、污染水質(zhì)等放射性污染主要產(chǎn)生于核能開發(fā)及利用中。輕度損傷：如乏力，不適，食欲減退。中度損傷：如頭昏，惡心，嘔吐，白細(xì)胞數(shù)下降。重度損傷：雖經(jīng)治療但患者有50%可能在30天內(nèi)死亡，其余50%能恢復(fù)。表現(xiàn)為多次嘔吐，可有腹瀉，白細(xì)胞數(shù)明顯下降。極重度損傷：死亡率很高。核事故和原子彈爆炸的核輻射都會(huì)造成人員的立即死亡或重度損傷。還會(huì)引發(fā)癌癥、不育、怪胎等。能源的可持續(xù)發(fā)展聯(lián)合國“21世紀(jì)議程”第一次正式提出可持續(xù)（sustainable）發(fā)展思想?？沙掷m(xù)發(fā)展的內(nèi)涵：“發(fā)展”是大前提：發(fā)展是人類永恒的主題。為了實(shí)現(xiàn)全球范圍的可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)把發(fā)展經(jīng)濟(jì)、消除貧困作為首要條件?！皡f(xié)調(diào)性”是核心：可持續(xù)發(fā)展的基本目標(biāo)是人口、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境、資源的協(xié)調(diào)發(fā)展。能源的可持續(xù)發(fā)展“公平性”是關(guān)鍵：可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵性問題是資源分配和福利分享，它追求在時(shí)間和空間上的公平分配，也就是代際公平和代內(nèi)不同人群、不同區(qū)域和國家之間的公平?！翱萍歼M(jìn)步”是必要保證：加深人類對(duì)自然規(guī)律的理解，開拓新的可利用的自然資源領(lǐng)域，提高資源的綜合利用效率和經(jīng)濟(jì)效益，提供保護(hù)自然和生態(tài)環(huán)境的技術(shù)。中國