(完整版)能源利用与节能减排

海洋表层海水的温度高于深 层海水的温度，在热带和亚 热带海域，这个温差可以达 到20 ℃。
从热力学上讲，有温差就可 以产生动力，所以海洋温差 中蕴含着能量称作海洋温差 能或海洋热能。
据测算，全球热带海洋的水 温只要下降1 ℃就能释放出 1200亿千瓦的能量。
实际上海洋的温差能居于海 洋能之首。
潮汐能是海水受月球和太阳 的引力作用而发生周期性涨 落所具有的能量。
太阳能——化学能
太阳能催化水分解制氢气
利用太阳能生产氢气的系统，有 光分解制氢，太阳能发电和电解 水组合制氢系统
✓ 太阳能：利用方式
太阳能——电能
工程概论及职业发展规划
太阳能发电与存储
A）Nellis太阳能发电站 ，内罗斯空军基地的14兆 瓦光伏机组 B）Ivanpah，CA的集中太 阳能热力392兆瓦机组 C）世界上最大的太阳能 电池（NiCd）存储设施， 40 MW，7分钟，26 MW， 15分钟 D）一个光电极放出氢气 的太阳能燃料示范
潮汐能的利用主要是发电。
能源与动力工程专业
✓ 核能
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能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
一、能源概述 二、能源转化与利用
三、工业节能技术
四、污染物减排及绿色发展
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节能技术
依靠科技进步，通过开发新型高效用能设备、开发能源 转化新技术等来改造传统能源工业是实现现有能源合理利用 的主要途径。
5．8245 5．6918 11．0085 0．4017 1．5687 0．6655 0．5519 1．0642 1．8339
3．6486 3．3099 4．2067 0．1084 0．3311 0．1093
0.0652 0．1118 0．1352
单位GDP能耗 (吨标准煤/万
美元) 1.60 1.72 2.62 3.71 4.74 6.09 8.47 9.52 13.56
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✓ 太阳能：利用方式
太阳能——内能
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太阳能热水器原理图
太阳能热水器是将太阳光能转化为热能 的加热装置，将水从低温加热到高温， 以满足人们在生活、生产中的热水使用 。太阳能热水器按结构形式分为真空管 式太阳能热水器和平板式太阳能热水器 ，主要以真空管式太阳能热水器为主， 占据国内95%的市场份额
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✓ 生物质能
• 生物质能是太阳能以化学 能形式贮存在生物中的一 种能量形式。
• 生物质能是地球上最广泛 存在的物质，包括所有的 动物、植物和微生物以及 由这些有生命物质派生、 代谢而形成的有机质（矿 物燃料除外）具有的能量。
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常见的生物质能利用技术
国内光伏发电应用市场开始 起步，2010年约新增50万千瓦。
白皮书指出，要推进太阳能多元化利用。到2015年，中 国将建成太阳能发电装机容量2100万千瓦，太阳能集热面积 达到4亿平方米。
青海、甘肃等13个项目28万千瓦招标，0.7288~0.9791 元/kwh“金太阳示范工程”272MW，补贴28亿元
✓ 地热能
据估计，全世界地热资源总量相当于4948万亿吨标准煤， 据不完全统计，我国已查明地热资源相当于2000万亿吨标准 煤。西藏、云南、四川、广东、福建等地的温泉多达1 503处， 占全国温泉总数的61.3％。在全国121个水温高于80 ℃的温泉 中，云南，西藏占62％，广东、福建占18.2％，其他省区不足 1/5。
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广州垃圾发电厂
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生物质能发电原理图示
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✓ 风能
25,000
2011 年全球风电新增装机容量为 4,003.20 万千瓦 截止 2011 年，全球风电装机总量为 23,766.90 万千瓦
20,000
15,000
10,000
5,000
0
1995
国度本国国班大国萄国麦兰典尔腊地兰利西国拿大西及
台
牙利
牙
兰
利
时
大利兰
湾
亚
主要风电装机国容量比较
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✓ 风能
根据全球风能理事会和国际环保组织——绿色和平发 布的《全球风能展望2010》报告乐观估计，中国5年后风 电装机将达到1.35亿千瓦，20年后更可达到5.13亿千瓦。 今后20年，中国平均每年将新增大约2500万千瓦风电装机。 中国每年在风电市场投入将超过250亿欧元(超过2250亿元 人民币)投资，风电行业从业人员也将从目前的20万人倍增 至2030年的40万人。
2011年，中国人均一次能源消费量2.6吨标准煤，人均NG消费 量89.6立方米，人均用电量3493KWh。人均能源拥有量仅为世界平 均水平的：煤67%、石油5.4%、NG7.5%。
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世界常规能源可开采量
世界能源消费的年增长率以3%计算，石化燃料 将在70年内殆尽[IEA资料]。
✓ 生物质能
生物质能制沼气
充分利用农村秸秆、生活垃圾 以及畜禽养殖废弃物，在发展 户用沼气的同时，大力推动大 型沼气工程供气和村级生物质 气化集中供气，鼓励剩余沼气 资源发电。
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河北青县东姚庄村大型 秸秆沼气站
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德国典型的大中型沼气工程
✓ 生物质能
生物质能发电
白皮书指出，要有效发展 风电。中国是世界上发展最快 的国家，到2015年，中国风 电装机容量将达到1亿千瓦。
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✓ 地热能
目前世界上大约有120多个国家和地区，已 经发现和开采的地热泉及地热井多达7 500多处。 对于地热能的开发利用，目前主要是在采暖、 发电、育种、温室栽培和洗浴等方面。地热能 的利用可分为地热发电和直接利用两大类。
能源的总体规划和管理，即从总能系统的概念出发， 根据能源的特性和品位高低，从环境和社会的高度安排 好各种能量的配合关系和转换利用，从而实现一个机组、 一个企业以至一个地区的能源的合理利用。
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3.1 工业节能概述
➢ 工业是国民经济建设中的一个主要产业。消耗的能
源约占我国全部消耗能源的70%左右。 ➢ 工业产值占GDP约为44%（2006），工业经济总规模
在工业上，地热能可用于加热、干燥、制 冷、脱水加工、提取化学元素、海水淡化等方 面。
在农业生产上，地热能可用于温室育苗、 栽培作物、养殖禽畜和鱼类等。例如，地处高 纬度的冰岛不仅以地热温室种植蔬菜、水果、 花卉和香蕉，近年来又栽培了咖啡、橡胶等热 带经济作物。
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2011年世界能源消费结构
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2011年我国能源消费结构
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我国能源结构现状
《中国的能源政策》2012白皮书指出：2011年，中国一次能源 生产总量达到31.8亿吨标准煤，居世界第一。其中，原煤产量35.2亿 吨，原油产量2亿吨，成品油产量2.7亿吨，天然气产量1031亿立方 米，天然气主干管线长4万公里，电力装机容量10.6亿千瓦，年发电 量4.7万亿千瓦时。全国水电装机容量达到2.3亿千瓦，世界第一；风 电并网装机容量达到4700万千瓦，世界第一；光伏发电装机容量达 到300万千瓦；太阳能热水器集热面积超过2亿平方米。非化石能源 占一次能源消费比重达到8%，每年减排二氧化碳6亿吨以上。
1997
1999
全球风电装机总量
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2001
2003
2005
2007
2009
4,500 4,000 3,500 3,000 2,500 2,000 1,500 1,000 500 0 2011
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✓ 风能
截止 2011 年，全球风电装机装机容量前三分别是中国、美国和德国，其中中国的装 机容量为 6,236 万千瓦
7,000 6,236
6,000
5,000
4,692
4,000
3,000 2,000 1,000
0
2,906
1,608
250 56
2,167
674 680
654
408
387 233 297 163 163 108 162 108 151
527 222 62 55
中印日中德西意法葡英丹荷瑞爱希奥波比巴美加澳新埃
3.2 工业节能潜力分析
2006年我国与其他国家每万美元GDP能耗比较
国家
2006总能源消费 人均能耗 人均GDP （万吨标准煤） (吨标准煤) (万美元)
日本 德国 美国 菲律宾 巴西 印尼 印度 埃及 中国
74332 46929 331037 3594 29504 16335 60456 8396 242549
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工程概论及职业发展规划
能源的概念
能源是指能够直接或经过转换而获取某种能量 的自然资源。
自然资源：煤、石油、天然气、太阳能、风能、 水能、地热能、核能等。
能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
世界能源发展现状
以矿物资源为主的一次能源消耗量，占能源总消耗 的90%以上，能源结构不合理，增加了碳排放，破坏了环 境。能源危机已成为世界各国普遍关注和亟待解决的重 大问题。
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IS(R)系列单级单吸离心泵 轴流泵
工程概论及职业发展规划
主要耗能设备效率低于世界平均水平 ➢ 燃煤工业锅炉平均运行效率65%左右，比国际
先进水平低15～20个百分点； ➢ 中小电动机平均效率87%，风机、水泵平均设
计效率75%，均比国际先进水平低5个百分点， 系统运行效率低近20个百分点 。
已居世界第四位；钢材、水泥、化肥等工业产品， 生产规模和产量已连续多年居世界第一位； ➢ 工业涉及范围广，有些工业部门是能源消耗大户， 如钢铁工业、冶金工业、建材工业；有些是能源转 换加工企业，如石油石化工业中的炼油企业、能源 工业中的煤炭加工企业、火力（热力）发电厂等。
能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
工业节能方法分类：
1、按行业划分，节能方法：化工行业节能、石油、 钢铁、机械、水泥、纺织、建材行业节能等； 2、按设备划分，节能方法：锅炉节能法、窑炉、热 力管道、换热器、风机泵节能法等； 3、按具体原理划分，节能方法：绝热节能法、强化 传热、燃烧、电力、余热回收节能法等。
能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
燃油/燃气锅炉系列
能源与动力工程专业
LHS系列立式燃油（气）蒸汽锅炉 WNS系列卧式燃油(气)蒸汽锅炉
工程概论及职业发展规划
整体能源效率低于世界先进水平
✓ 地热发电 ✓ 地热直接利用
能源与动力工程专业
地源热泵
工程概论及职业发展规划
✓ 海洋能
波浪能
海洋温差能
海洋温差能
波浪是由于风和重力作 用而形成的海水的起伏 运动，它所具有的能就 是波浪能。
通过某种装置将波浪能 转换为机械能、气压能 或液压能，然后通过传 动机构、气轮机、水轮 机或油压马达驱动发电 机发电，这样就将波浪 能转化成了电能。
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✓ 可再生能源
太阳能 生物质能 风能 地热能 海洋能 核能 ……
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工程概论及职业发展规划
✓ 传统能源
木材、煤炭、石油、天然气
✓ 太阳能
工程概论及职业发展规划
太阳能（solar energy），是 指太阳的热辐射能（热能传播的 三种方式:辐射），主要表现就是 常说的太阳光线。
34年
57年Байду номын сангаас
174年
58年
石 油 天然气 煤 炭
6974亿桶 903600亿立方米 5158亿吨
铀
232万吨形势
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常规能源资源概况
工程概论及职业发展规划
能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
一、能源概述
二、能源转化与利用
三、工业节能技术 四、污染物减排及绿色发展
能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
能源利用与节能减排
授课人：杜涛 教授 热能工程系
能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
工程概论及职业发展规划
一、能源概述 二、能源转化与利用 三、工业节能技术 四、污染物减排及绿色发展
能源与动力工程专业
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工程概论及职业发展规划
一、能源概述
二、能源转化与利用 三、工业节能技术 四、污染物减排及绿色发展
能源与动力工程专业
工程概论及职业发展规划
各行业能耗高于世界平均水平
我国工业部门的8个行业主要产品单位能耗平均比 国际先进水平高40%，如火电供电煤耗高22.5%，大 中型钢铁企业吨钢可比能耗高21.4%，铜冶炼综合 能耗高65%，大型合成氨综合能耗高31.2%，纸和纸 板综合能耗高120%。
SH型双吸离心泵