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能源与人类文明发展

能源与人类文明发展

一、作业题(名词解释)

常规能源:常规能源也叫传统能源,英文名conventional energy ,是指已经大规模生产和广泛利用的能源。

新能源:指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

能源效率:能源效率是单位能源所带来的经济效益多少的问题,也就是能源利用效率的问题。

可持续发展:指既满足当代人的需求,又不损害后代人满足其需求的发展,是科学发展观的基本要求之一。科学发展观:科学发展观是中国共产党党章规定的党的指导思想,是胡锦涛为总书记的党的第四代领导集体对马克思主义、毛泽东思想的发展,是中国特色社会主义理论体系的重要组成部分。指"坚持以人为本,树立全面、协调、可持续的发展观,促进经济社会和人的全面发展",按照"统筹城乡发展、统筹区域发展、统筹经济社会发展、统筹人与自然和谐发展、统筹国内发展和对外开放"的要求推进各项事业的改革和发展的方法论--科学发展观,也是中国共产党的重大战略思想。

循环经济:循环经济(cyclic economy)即物质循环流动型经济,是指在人、自然资源和科学技术的大系统内,在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中,把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济,转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。

低碳经济:低碳经济是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。

能源消费强度:是反映能源消费水平和节能降耗状况的主要指标,一次能源供应总量与国内生产总值(GD P)的比率,是一个能源利用效率指标。该指标说明一个国家经济活动中对能源的利用程度,反映经济结构和能源利用效率的变化。

能源消费弹性系数:指一定时期能源消费平均增长率与同期国民生产总值平均增长率或工农业生产总值平均增长率的比值。

绿色能源:是指温室气体和污染物零排放或排放很少的能源,主要是新能源和可再生能源。

生态文明:生态文明是以人与自然、人与人、人与社会和谐共生、良性循环、全面发展、持续繁荣为基本宗旨的社会形态。

温室效应:大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表受热后向外放出的大量长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温作用类似于栽培农作物的温室

天然气水合物:天然气水合物又称“可燃冰”,是分布于深海沉积物或陆域的永久冻土中,由天然气与水在高压低温条件下形成的类冰状的结晶物质。

页岩气:页岩气是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源。

节能技术:节能技术是指采取先进的技术手段来实现节约能源的目的。

智能电网:智能电网就是电网的智能化(智电电力),也被称为"电网 2.0",它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上,通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用,实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标,其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

分布式能源系统:是直接面向用户,按用户的需求就地生产并供应能量,具有多种功能,可满足多重目标的中、小型能量转换利用系统。

微电网系统:是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。

能源互联网:能源互联网可理解是综合运用先进的电力电子技术, 信息技术和智能管理技术, 将大量由分布式能量采集装置, 分布式能量储存装置和各种类型负载构成的新型电力网络、石油网络、天然气网络等能源节点互联起来, 以实现能量双向流动的能量对等交换与共享网络。

核聚变:核聚变,即轻原子核(例如氘和氚)结合成较重原子核(例如氦)时放出巨大能量。

二、作业题(问答题)

1.简述能源的分类

能源按来源可分为三大类:

(1) 来自太阳的能量。包括直接来自太阳的能量(如太阳光热辐射能) 和间接来自太阳的能量(如煤炭、石油、天然气、油页岩等可燃矿物及薪材等生物质能、水能和风能等)。

(2) 来自地球本身的能量。一种是地球内部蕴藏的地热能,如地下热水、地下蒸汽、干热岩体;另一种是地壳内铀、钍等核燃料所蕴藏的原子核能。

(3) 月球和太阳等天体对地球的引力产生的能量,如潮汐能。

能源按产生可分为两类:

(1) 一次能源指在自然界现成存在的能源,如煤炭、石油、天然气、水能等。

(2) 指由一次能源加工转换而成的能源产品,如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。

能源按使用类型可分为两类:

(1) 常规能源指利用技术上成熟,使用比较普遍的能源。

(2) 新近利用或正在着手开发的能源叫做新型能源。

2.简述中国的可持续发展战略

可持续发展,是指满足当前需要而又不削弱子孙后代满足其需要之能力的发展。可持续发展还意味着维护、合理使用并且提高自然资源基础,这种基础支撑着生态抗压力及经济的增长。

我国人口基数大,今后十五年还将增加近两亿人口,这对农业发展、人民生活水平提高和整个经济建设都造成了很大的压力。必须坚定不移地执行计划生育的基本国策,严格控制人口数量增长,大力提高人口质量。我国耕地、水和矿产等重要资源的人均占有量都比较低。今后随着人口增加和经济发展,对资源总量的需求更多,环境保护的难度更大。必须切实保护资源和环境,统筹规划国土资源开发和整治,严格执行土地、水、森林、矿产、海洋等资源管理和保护的法律,实施资源有偿使用制度。要根据我国国情,选择有利于节约资源和保护环境的产业结构和消费方式。坚持资源开发和节约并举,把节约放在首位,克服各种浪费现象,提高资源利用效率。要综合利用资源,加强污染治理,植树种草,搞好水土保持,防治荒漠化,改善生态环境。总之,不仅要安排好当前的发展,还要为子孙后代着想,决不能吃祖宗饭,断子孙路,走浪费资源和先污染、后治理的路子。

3.简述能源安全的定义及三个层次的要求

能源安全是指以可支付得起的价格获得的充足的能源供应。

第一,国家的进口能源供应必须数量充足,但是进口不能危及国家安全;

第二,进口能源供应必须持续,能源进口中断和暂时性短缺会严重影响工业国的经济和政治稳定,资源丰富的国家也就有了影响能源进口国的实力;

第三,进口能源必须价格合理。以合理价格保证数量充足的持续供应成为能源安全问题缺一不可的三个方面,任何一方面的失败会对消费国的经济福祉、政治稳定和国家安全构成威胁。

4.简述我国能源安全面临的问题

(1) 能源需求持续增长对能源供给形成很大压力。我国正处于工业化、城镇化进程加快的时期,能源消费

强度较高。随着经济规模进一步扩大,能源需求还会持续较快地增加,对能源供给形成很大压力,供求矛

盾将长期存在,石油天然气对外依存度将进一步提高。

(2) 资源相对短缺制约了能源产业发展。我国能源资源总量不小,但人均拥有量较低。资源勘探相对滞后,影响了能源生产能力的提高。同时,我国能源资源分布很不平衡,大规模、长距离地运输煤炭,导致运力紧张、成本提高,影响了能源工业协调发展。

(3) 以煤为主的能源结构不利于环境保护。煤炭是我国的基础能源,富煤、少气、贫油的能源结构较难改变。我国煤炭清洁利用水平低,煤炭燃烧产生的污染多。这种状况持续下去,将会给生态环境带来更大压力。

(4) 能源技术相对落后影响了能源供给能力的提高。我国能源技术虽然已经取得较大进步,但与发展的要

求相比还有较大差距。可再生能源、清洁能源、替代能源等技术的开发相对滞后,节能降耗、污染治理等

技术的应用还不广泛,一些重大能源技术装备自主设计制造水平还不高。

(5) 国际能源市场变化对我国能源供应的影响较大。我国石油天然气资源相对不足,需要在立足国内生产保障供给的同时,扩大国际能源合作。但目前全球能源供需平衡关系脆弱,石油市场波动频繁,国际油价高位振荡,各种非经济因素也影响着能源国际合作。这要求我们统筹国内开发和对外合作,提高能源安全保障程度。

5.简述我国能源安全的政策及应对措施

(1) 转变经济增长方式,提高能源利用效率;

(2) 大力发展替代能源,降低依赖石油进口;

(3) 多发展可再生能源,调整优化能源结构;

(4) 坚持开发节约并举,确立节能首要地位;

(5) 加快石油储备建设,建立能源安全保障体系;

(6) 开设石油期货市场,规避国际价格风险。

6.简述如何实现煤炭的清洁、高效、低碳转化利用

(1) 新一代高效燃煤发电技术和超低排放循环流化床燃煤技术;

(2) 煤炭资源化分级分质利用,提高煤的利用价值;

(3) 燃煤污染物超低排放,污染物控制及大气污染物治理;

(4) 发展固态废弃物及生物质与燃煤掺烧发电技术;

(5) 发展二氧化碳捕获封存及转化技术;

(6) 发展智慧能源技术。

7.简述节能的意义及途径

节能的意义

(1) 节约资源是我国的一项基本国策;

(2) 节约与开发并举,把节约放在首位是我国的能源发展战略;

(3) 节能是保障国家能源安全的重要手段;

(4) 节能是应对全球气候变化、减小环境污染的有效途径;

(5) 节能是推动低碳经济体系建立的重要抓手;

(6) 节约资源是发展循环经济的基本前提;

(7) 节能是增强用能单位竞争力,提高用能单位经济效益的重要途径。

节能的途径:

结构节能:国家结构调整,比如强制炸掉所有不符规定的小高炉、强制淘汰某些落后生产能力的设备或产品。

管理节能:通过建立体系、制度等方法,加强对用能过程的科学管理,进行节能。

技术节能:新技术、新设备、新材料、新工艺。

8.简述分布式能源系统的特征、优点及发展意义

它有以下四个主要特征:

(1) 作为服务于当地的能量供应中心,它直接面向当地用户的需求,布置在用户的附近,可以简化系统提

供用户能量的输送环节,进而减少能量输送过程的能量损失与输送成本,同时增加用户能量供应的安全性。

(2) 由于它不采用大规模、远距离输出能量的模式,而主要针对局部用户的能量需求,系统的规模将受用

户需求的制约,相对目前传统的集中式供能系统而言均为中、小容量。

(3) 随着经济、技术的发展,特别是可再生能源的积极推广应用,用户的能量需求开始多元化;同时伴随

不同能源技术的发展和成熟,可供选择的技术也日益增多。分布式能源系统作为一种开放性的能源系统,

开始呈现出多功能的趋势,既包含多种能源输入,又可同时满足用户的多种能量需求。

(4) 人们的观念在不断转变,对能源系统不断提出新的要求(高效、可靠、经济、环保、可持续性发展等),新型的分布式能源系统通过选用合适的技术,经过系统优化和整合,可以更好地同时满足这些要求,实现

多个功能目标。

分布式能源系统的优点:

(1) 分布式能源系统的最主要优点是用在冷热电联产中。联产符合总能系统的“梯级利用”的准则,会得到很好的能源利用率,具有很大的发展前景。

(2) 分布式能源系统还可以让使用单位本身有较大的调节、控制与保证能力,保证使用单位的各种二次能

源能够充分供应,非常适合对发展中区域及商业区和居民区、乡村、牧区及山区提供电力、供热及供冷,

大量减少环保压力。

发展意义:

推进用户侧分布式能源加储能规模化发展,可有效地提高可再生能源利用率、降低高峰负荷压力,是应对当前电力系统两端波动性加大,提升系统安全稳定性,降低系统运行调节成本的重要手段。随着储能技术的快速发展、成本的快速下降,用户侧分布式储能调节的经济性已在很多情形下优于供应侧,且优势将越来越明显。

9.简述能源互联网的作用及意义

(1) 生活方面:

全球能源互联网让人人享受智能生活。未来,人类生产生活各个方面无不打上全球能源互联网的印记。在生产领域,信息技术与清洁能源系统的更好结合,使整个能源系统实现智能化,信息技术系统与能源系统联手,推动难以计数的各种机械、自动化生产线运转,共同调节建筑、汽车、工厂、电源间的联动运行。在生活领域,全球能源互联网给人类带来了空前便利。

(2) 社会方面:

全球能源互联网让社会组织形式更高效。全球能源互联网让社会分工合作在全球范围内得到更广泛实施。新科学、新技术、新理念过渡到新产品、新服务、新应用之间的时间跨度缩短,转换成本降低。对于个人而言,人类的生活方式呈现出网络虚拟集中、地理现实分散的鲜明特征,人类将身处更为宽松的工作环境、更具效率的社会组织中。

(3) 生态方面:

全球能源互联网让生态环境得到恢复。全球能源互联网使困扰人类的诸多能源生态问题迎刃而解。传统化石能源的生产、传输和消费规模都会缩减,广大消费者不必再为化石能源所产生的污染治理成本埋单,人的生活质量提高,平均寿命延长,从源头上降低环境污染对公众健康造成的负面影响。

10.简述氢能的特性及制备技术

特征:

(1) 氢燃烧性能好,点燃快,与空气混合时有广泛的可燃范围,而且燃点高,燃烧速度快。

(2) 氢本身无毒,与其他燃料相比氢燃烧时最清洁,除生成水和少量氨气外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质,少量的氨气经过适当处理也不会污染环境,而且燃烧生成的水还可继续制氢,反复循环使用。

(3) 氢能利用形式多,既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油,不需对现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可使用。

(4) 氢可以以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求。

制备技术:

电解水制氢,天然气制氢,煤制氢,甲醇制氢,工业副产气体提纯制氢,生物制氢以及太阳能制氢。

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