世界能源现状与展望

Extraction & Conversion Technologies 开采转换技术
•Exploration •Deeper water •Arctic •LNG 天然气 •Refining 提炼 •Differentiated fuels •Advantages chemicals •Gasification 气化 •Syngas conversion 合成气 •Power generation 能源转换 •Photovoltaics •Bio-enzymatics •H2 production & distribution 产氢与输运 •CO2 capture & storage 二氧化碳收集储存
发达国
转型国
发展中国家
Sector Growth: Mostly in Power 电力增长主导能源发展
运输
电力
工业
其它行业
“Business as Usual” Energy Supply Forecast 按现行趋势预测能源需求
相当百万吨油
年增长
再生能 水力 核能 煤 天然气
石油
Substantial Fossil Fuel Reserves 化石燃料储量
化石燃料的广泛应用推动工业化的兴起
化石燃料使用: 化石燃料使用:人类历史长河的一瞬间
Energy Use Grows with Economy 能源使用与经济增长
人均能耗
国民人均产值
Lighting Shows Standard of Living 光明与黑暗 发达与滞后
Forms of Energy in Use 能源种类
Hydrocarbon Resource Distribution 碳氢化合物能源分布
Mismatch of Supply and Demand 能源与使用分布的错位
石油 用量 储量 天然气 煤
三大能源市场（北美，欧州，亚州）
其他国家
Fuels are NOT All In Large Economies 多数燃料不在经济大国
– – – – – – – – Nuclear 核能 Wind 风能 Hydrogen 氢（载体） Fuel Cell 燃料电池 Biomass 生物质能 Combined Cycles 整体煤气化联合循环 Efficiency 提高效率 Digital Design 数字化设计
History of Energy Use 能源使用的历史
Outline 结构要点
• Energy Use History and Status 能源使用的历史和现状 • Forms of Energy in Use 能源种类 • Global Energy Supply/Demand Outlook 全球能源的供需 展望 • Impact of Energy Use on Environment 能源使用对环境 的影响 • Energy Solutions and Technologies 能源技术
Evolution of Nuclear Reactors 核电站发展趋势
第二代
第三代 第四代
第一代
How Wind Power Works 风能原理
Wind Power Grows in Size 大型风机发展趋向
~130m
~80m ~60m ~40m
~34m ~30m
Leading Wind Energy Countries 风能使用领先国家
U.S. DOE “A NATIONAL VISION OF AMERICA'S TRANSITION TO A HYDROGEN ECONOMY —TO 2030 AND BEYOND” 美国能源部氢能经济发展计划
• We use more “horses” than a small army in ancient times
10,00010,000-100,000 HP
100100-300 HP = 1 HP
1-10 HP 0.1 HP
Complex Energy Flows in USA 能源在美国的流通
用天然气置换1400大型 用天然气置换1400大型 煤电厂
2x现有总发电量 2x现有总发电量
Key Developing Energy Technologies 主要开发的能源科技
Primary Energy Sources 主能源
•Light Crude •Heavy Oil •Tar Sands •Wet Gas •CBM •Tight Gas •Nuclear 核能 •Coal 煤 •Solar •Wind 风能 •Biomass •Hydro •Geothermal
Earth Greenhouse Effect 大气温室效应
Energy & Environment 能源与环境
Beijing
Los Angeles
Xi’an
Hangzhou
国民人均产值
二氧化碳年排放量
Shanghai
Global Warming & CO2 from Energy Uses 全球变暖与能源使用
Energy Present & Future
世界能源现状与展望
-Supply/Demand Outlook and Technology Frontiers - 能源供需及前沿技术
Dr. Ning Li 李宁博士
Energy Uses in Modern Daily Lives 现代生活中的能源应用
Nuclear Power: GHG Emission-Free Emission核电：不产温室气体
秦山核电站
Nuclear Reactors and Shares in Electricity Generation 核电站分布与产电比例
2004核电比例 2004核电比例
法国
韩国 日本 美国
印度 中国
Energy Security: Import Dependence
能源安全与进口依賴
石油
进口国
天然气
出口国
Global Oil Trade Flows 全球石油贸易流向
Global Natural Gas Trade Flows 全球天然气贸易流向
Fossil Fuels: Burning of Earth’s Resource 化石燃料：燃烧地球资源
十亿吨碳/年
一板块: 十亿吨碳/ 一板块: 十亿吨碳/年 避免翻倍: 避免翻倍: 共需七块 避免翻倍
普林斯顿环境研究中心
Wedges with Current Technologies 用现有技术达成板块
• + 2M windmills for power 二百万风机发电 • PV area = New Jersey 光电：新泽西州面积(22,590 光电：新泽西州面积(22,590 km2) • 1/6 world cropland
新奥尔良
卫星测量
威尼司
CO2 Emissions by Country 各国二氧化碳年排放量
Impact of Primary Energy Sources 主要能源的影响
煤
二氧化碳年排放量
石油
天然气
国民人均产值
Carbon Stabilization Wedges 减少碳排放的三角拼块
趋向三倍
Oil Coal
煤 石油
Gas
天然气
Nuclear
核能
Biomass
生物能
Hydro
水力
Geothermal
地热
Wind
风能
Solar Solar
-Thermal
-热
太阳能
-PV
-光电
Energy Use and Trends 能源使用与趋向
核能 水力 石油 石油 天然气 天然气 水力 核能 煤
煤
近千年地表平均温度（北半球） 地表温度预测（公元1000-2100） 地表温度预测（公元1000-2100）
大气二氧化碳浓度
2100年比现在高1.5-5.5度 2100年比现在高1.5-5.5度
A Warmer Planet 变暖的地球
Rising Sea Level 海平面升高
上世纪海平面升高 厘米 厘米
石油
传统型 未开发 非传统型
储量/生产=41年 储量/生产=41年 两万亿桶
煤
天然气
相当两万亿桶油
相当四万八千亿桶油
“Hubbert Peak” - End of Cheap Oil? “赫伯特顶峰” - 廉价石油的终结？
ຫໍສະໝຸດ Baidu
中东 其他 俄国 欧州
美国
US “Hubbert Peak” – First Peaked in 1970s 美国的“赫伯特顶峰” - 第一次在上世纪七十 年代
车耗油量：1/2 车耗油量：1/2 发电：2x总功率@2x效率 发电：2x总功率@2x效率
二氧化碳收集储存
增进效率和节能
森林和土壤
• 2x forest
核能
燃料置换
• replacing 1400 large coal plants by nat. gas
2x森林覆盖 2x森林覆盖
• 2 x current capacity
Wind Farm in Mongolia
内蒙
GE Plant in Shenyang 沈阳
Hydrogen - Clean Energy Carrier 氢 － 洁净能源载体
Hydrogen Production Pathways 产氢途径
电解水
热化学分解水
催化氧化
Hydrogen Production from Clean Energy 洁净能源产氢
生物能：1/6全球可耕地 生物能：1/6全球可耕地
• 800 coal plants • 1600 nat. gas plants
• cars 60mpg (30mpg) • electricity: 2xW & 2xeff.
800煤电厂 800煤电厂 1600天然气电厂 1600天然气电厂
再生能发电和燃料
Key Drivers of the Energy Future 影响未来能源的主要因素
需求 供应
科技 环保
可靠
Population Changes: Mostly in Asia 人口增长集中在亚洲
北美 南美 欧州
大洋州 非州
亚州
Energy Growth: Mostly in Asia 能源增长集中在亚洲
Energy in the News Media 媒体对能源的关注
Energy Companies Are Large 能源产业占据全球大公司之首
• Fortune 2005 Global 500 top 12: • 财富期刊全球五百强
Rank 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 BP Exxon Mobil Royal Dutch/Shell Group General Motors DaimlerChrysler Toyota Motor Ford Motor General Electric Total Chevron ConocoPhillips Company Wal-Mart Store WalRevenue ($M) 287,989 285,059 270,772 268,690 193,517 176,688 172,616 172,233 152,866 152,610 147,967 121,663 Profit ($M) 10,267 15,371 25,330 18,183 2,805 3,067 10,898 3,487 16,819 11,955 13,328 8,129
End Use Technologies 终端使用技术
•ICEs •Adv. Batteries •Hybridisation •Fuel Cells 燃料电池 •Hydrogen Storage •Gas turbines 气泵 •Building efficiency •Urban infrastructure •Systems design 系统设计 •Other efficiency Technologies 效率增进技术 •Appliances •Retail technologies
风能产电比例
各类能源电价
美国
其余国家
印度
德国
西班牙
丹麦
World Wind Energy Market Share 世界风能市场比例
Wind Power in China 风能在中国
各国风能发展趋向
Wind Reserves风能总量: 3200 GW Usable可用量: Usable可用量: 253 GW (on shore) 750 GW (off shore) Total Power中国总电量: 456 GW Power中国总电量: Three Gorges三峡葛州坝电站: 17 GW Gorges三峡葛州坝电站: