能源危机、环境保护与新能源开发.ppt

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1、能源危机、环境保护与新能源开发,能源危机,石油危机（Oil Crisis）为世界经济或各国经济受到石油价格的变化，所产生的经济危机。1960年12月石油输出国组织(OPEC)成立，主要成员包括伊朗、伊拉克、科威特、沙特阿拉伯和南美洲的委内瑞拉等国。石油输出国组织也成为世界上控制石油价格的关键组织。迄今被公认的三次石油危机，分别发生在1973年、1979年和1990年。,第一次危机（1973年）,1973年10月第四次中东战争爆发，为打击以色列及其支持者，石油输出国组织的阿拉伯成员国当年12月宣布收回石油标价权，并将其积陈原油价格从每桶3.011美元提高到10.651美元，使油价猛然上涨了两倍多

2、，从而触发了第二次世界大战之后最严重的全球经济危机。持续三年的石油危机对发达国家的经济造成了严重的冲击。在这场危机中，美国的工业生产下降了14%，日本的工业生产下降了20%以上，所有的工业化国家的经济增长都明显放慢。,第二次危机（1978年）,1978年底，世界第二大石油出口国伊朗的政局发生剧烈变化，伊朗亲美的温和派国王巴列维下台，引发第二次石油危机。此时又爆发了两伊战争，全球石油产量受到影响，从每天580万桶骤降到100万桶以下。随着产量的剧减，油价在1979年开始暴涨，从每桶13美元猛增至1980年的34美元。这种状态持续了半年多，此次危机成为上世纪70年代末西方经济全面衰退的一个主要原因

3、。,第三次危机（1990年）,1990年8月初伊拉克攻占科威特以后，伊拉克遭受国际经济制裁，使得伊拉克的原油供应中断，国际油价因而急升至42美元的高点。美国、英国经济加速陷入衰退，全球GDP增长率在1991年跌破2%。国际能源机构启动了紧急计划，每天将250万桶的储备原油投放市场，以沙特阿拉伯为首的欧佩克也迅速增加产量，很快稳定了世界石油价格。,世界能源危机是人为造成的能源短缺。石油资源将会在一代人的时间内枯竭。它的蕴藏量不是无限的，容易开采和利用的储量已经不多，剩余储量的开发难度越来越大，到一定限度就会失去继续开采的价值。在世界能源消费以石油为主导的条件下，如果能源消费结构不改变，就会发生能

4、源危机。 现在，世界各国都认识到石油的局限性，各国政府都在竭力发展自己的新能源技术，力求在新能源技术革新中抢占先机。随着新能源技术的不断发展，石油需求量会逐渐减小直至其最终退出历史舞台。,CO2排放,C O2 CO2 每摩尔的工程量 12kg 22.4Nm3 22.4Nm3 44kg 单位质量燃料 1kg 1.866Nm3/kg 1.866Nm3/kg 3.667kg/kg 以商品煤含碳量为50计，每kg煤燃烧将产生CO2 1.833kg,SO2排放,S O2 SO2 每摩尔的工程量 32kg 22.4Nm3 22.4Nm3 64kg 单位质量燃料 1kg 0.7Nm3/kg 0.7Nm3/k

5、g 2kg/kg 以商品煤含硫量为1计，每kg煤燃烧将产生SO2 0.02kg,能源的转型是国家经济转型的关键环节,也是社会进步的重要标志。实现低碳化的、有序的能源结构是中国能源战略定位的根本。 能源既是“工业的粮食”甚或“现代工业的血液”,但却持续释放着巨大的外部性影响。资源赋存的特征从根本上决定了我国长期以来保持“以煤为主”的能源消费结构特征。总体上,我国的能源生产及消费呈现出“富煤、缺油、少气”,以及“新型能源短缺”的结构特征。这种以低热值的化石燃料为主的能源结构, 使得能源对环境造成的巨大影响,远甚于其他产业。,环境污染生态破坏,全球环境问题 1. 温室效应与气候变化 2. 臭氧层破坏

6、 3. 有毒、有害化学物质污染与越境转移 4. 海洋污染 5. 物种灭绝 6. 生态环境恶化,大气污染物的主要来源,环境污染,水环境污染 大气环境污染 土壤环境污染 生物污染 物理环境污染,环境污染的分类,按污染范围：局部性、区域性和全球性污染； 按环境因素：大气污染、水体污染、土壤污染等； 按污染产生原因：生产污染和生活污染； 按污染产生的活动性质分：工业污染、农业污染、交通污染等； 按污染物的性质：生物污染、化学污染和物理污染 按污染物的形态：废气污染、废水污染、固废污染； 按污染形成机制：一次性污染和二次性污染,环境污染的危害,急性中毒和死亡：当某种或几种高浓度污染物质在短时间内进入人体

7、后引起急性中毒和死亡，如印度博帕尔事件 慢性危害：人长期生活在低浓度污染环境中所引起的中毒症状。如水俣病 远期危害：环境污染所引起的后果在短期内未表现出来，延长到隔代甚至几代人后才表现出来。,1、水污染,水污染即指“水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。,象“绿油漆”似的滇池湖水,水污染,水污染,水污染的原因,发展经济时不顾保护环境 废物处理观念不正确 缺乏水污染知识 不了解人类活动与环境的关系 湿地堆放废物，填海填湖 法律法规不健全 缺少资金建污水处理厂 管理机构无或不得力,云南滇池,水污

8、染的危害,危害人体健康 降低农作物的产量与质量 影响渔业生产的产量和质量 制约工业发展 加速生态环境的退化与破坏 造成经济损失,水污染控制,积极推行清洁生产 节水减污 实行污染物排放总量控制 提高工业用水重复利用率 促进工业废水与生活的集中处理,水资源是人类生活和经济发展的重要资源之一，为了实现可持续发展，一方面要合理地开发、利用水资源，保护好水资源；另外一方面要积极研究开发经济、高效的水处理工艺，保证饮用水的安全。,2、大气污染,大气污染的定义起源于对大气中有害影响的观察。如果大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，达到对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学因素产生可以测量的影响

9、，这就是大气污染。,一、大气污染源 1.工业污染源： 工业生产过程、工业燃料的燃烧 2.农业污染源： 农业燃料、有机农药 3.生活污染源： 民用炉灶、生活取暖、垃圾焚烧 4.交通污染源： 汽车尾气排放 5.扬尘,B.分类： 1）局部地区大气污染 2）区域性大气污染 3）广域性大气污染 4）全球性大气污染：温室效应与全球气候变暖、酸雨、臭氧层空洞,二、大气污染与大气污染物,1.大气污染（ISO定义）： 指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害环境的现象。,2.大气污染的危害,对人体健康的危害 对植物的植物 对材料的

10、危害 对大气环境的危害,3.主要大气污染物,A.一次污染物： 是从污染源直接排出原始物质，进入大气其形态没有发生变化的污染物； B.二次污染物： 由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分，或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变化或光化学反应，形成与原污染物性质不同的新污染物，则形成了新污染物称为二次污染物,C.主要污染物,1）颗粒污染物： 尘粒：75um 粉尘： 10um75um； 可吸入颗粒(飘尘)：10um 烟尘： 1um 煤尘： 75um,危害： 对人体健康的影响 影响日照时间和地面的能见度，改变局部地区的小气候条件,三、大气污染综合防治,1.提高能源效率和节能 2.洁净煤技术 3.

11、开发清洁能源和可再生能源 4.控制酸雨和二氧化硫污染 5.机动车污染的控制 6.工业污染控制,燃煤电厂 工业锅炉 钢铁工业 建材工业,*提高能源效率和节能 -是解决大气污染防治的核心问题。,3、土壤污染,土壤污染对环境和人类造成的影响与危害在于它可导致土壤的组成、结构和功能发生变化，进而影响植物的正常生长发育，造成有害物质在植物体内累积，并可通过食物链进入人体，以致危害人体健康。,土壤污染的类型,水体污染型：污灌引起重金属和油类污染 大气污染型：如酸雨造成的土壤酸化 农业污染型：化肥、农药、地膜 固体废物污染型：工业废物堆场和城市垃圾场，被雨水淋滤后，污染物渗入土壤造成污染,固体废弃物及化学品

12、污染,固体废物是指在社会的生产、流通、消费等一系列活动中产生的，在一定时间和地点无法利用而被丢弃的污染环境的固体、半固体废弃物质。不能排入水体的液态废物和不能排入大气的置于容器中的气态废物，由于多具有较大的危害性，一般也归入固体废物管理系统。,固体废物对环境的危害 1. 侵占土地，造成资源浪费: 2. 污染土壤 ： 3. 污染水体 4. 污染大气 5. 影响环境卫生,四、固体废物的综合防治和管理 1.综合防治的原则: 无害化 减量化 资源化 2. 废物综合管理模式,植被破坏,植被是生态系统的基础，为动物或微生物提供了特殊的栖息环境，为人类提供食物和多种有用物质材料。植被还是气候和无机环境条件的

13、调节者，无机和有机营养的调节和储存者，空气和水源的净化者。,生态破坏,森林生态功能衰退,森林覆盖率有所增加，天然林、成熟林蓄积量持续下降 人工林面积扩大，单位面积蓄积量下降 林业用地利用率不高，林地资源流失严重,我国5000年前的生态格局,在没有人类活动之前，森林和草原覆盖着大地，荒山不存在，沙漠面积很小。,二十世纪中国的生态格局,在人类的破坏下，陆地上的绿色大幅度减少，荒山和沙漠迅速增加。,草场破坏,生态破坏,草地资源退化,草地面积逐年减少 草地生物量下降，优良草种减少 草原鼠害严重,草原退化原因分析,过度放牧 重用轻养 乱开滥垦 虫害鼠害 挖发菜和虫草,水土流失,在自然力的作用下，形成1c

14、m厚的土壤需要100-400年的时间。,生态破坏,水土流失,我国是世界上水土流失最严重的国家之一，据统计，水土流失面积已从解放初期的150万平方公里增加到90年代的179.4万平方公里，占国土面积的18.6%。 黄河中游的黄土高原是我国水土流失最严重的地区 长江流域的水土流失面积已从1957年的36.38万平方公里增加到90年代的56.97万平方公里，30余年水土流失面积增长了56.6%,水土流失的危害,侵蚀表土，养分流失 淤积水库 危害航道 造成贫困,水土流失,黄色的长江,荒漠化,荒漠化是包括气候变异和人类活动在内的种种因素所造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化。,生态破坏,荒漠化：

15、土地的癌症,土地荒漠化：是土地退化的表现，它使土地生物和经济生产潜力减少，甚至基本丧失。 我国荒漠化土地占国土面积27%，并以每年2460km2（相当于一个中等县）的速度扩展 北方六七十年代风沙灾害由以前的100年一次，发展到每两年一次，进入90年代已发展为一年一次 沙漠距北京边界仅18公里,荒漠化,过度放牧占29.4%,土地的过分使用占23.3%,水资源利用不当占8.6%,沙丘移动占5.5%,森林过度采伐占32.4%,中国沙漠化原因分类图,城市、工矿建设占0.8%,生物多样性的减少,生态破坏,物种濒危类型,灭绝种：野外50年以上未被发现的物种 濒危种：野外50年内未被发现，面临灭绝的物种 渐

16、危种：致危因素仍存在，种群数量急剧下降，很快沦为濒危种 稀有种：总数较少，但有补救措施，使种群开始恢复 未定种：资料不充分，无法确定属于上述种类的哪一种,生物多样性丧失的速度 自然丧失,地球上有生命以来，物种灭绝不断发生，现存的生物也许只代表曾经存在过的生物总数的千分之几 脊椎动物的平均生存期为500万年，其灭绝速率为每100年90种；高等植物每27年灭绝1种，即每100年约3.7种 灭绝是生物进化的必然，一些生物灭绝，另一些生物出现,生物多样性丧失的速度 人类活动引起的丧失,自1600年以来，地球上有记录的动、植物种灭绝数目为：大陆动物124种，植物380种；海岛动物367种，植物219种

17、本世纪以来，物种灭绝速度是正常的1000倍以上 估计，现在每天有372种生物灭绝；今后的2030年内，物种总量的1/4将要濒临灭绝,人口膨胀造成污染与自然资源消耗加速 生物资源的过度开发掠夺 工业化和城市化的发展使栖息地改变，生 存境破碎化 湿地丧失 保护区不足,人为因素造成生物多样性灭绝的原因（1）,森林是生物的家园,家园被毁,环境的破坏是造成生物多样性破坏的最主要原因,气候变化 栖息地受污染 现代单一的种植方式 减少了遗传多样性 法制不严 错误的政策导向 物种入侵,人为因素造成生物多样性灭绝的原因（2）,中国的外来有害植物,紫茎泽兰 水葫芦 水花生 豚草 大米草 微甘菊,保护环境 人人有责

18、,加大宣传力度 加强行政管理 严格法律法规 加快科技发展,新能源的开发利用,1、新能源的概念 新能源是相对于传统能源而言的。传统能源又称为矿物能源或化石能源，主要包括煤炭、石油、天然气及其衍生燃料。 其实，人类最早利用的能源就是现在称之为新能源的太阳能、风能、水能等，只不过当时的应用手段简单、效率低下。 自从工业革命以来的约200年间，人类过量开采、使用矿物能源，导致能源资源日见匮乏，而人类赖以生存的环境却污染日益严重。为了人类的未来，国际社会提出了可持续发展的观念，可持续发展观体现在能源领域，就是要开发以可再生（或永不枯竭） 、低污染（或零污染）为特征的新能源。,2005年2月全国人大颁布了

19、可再生能源法，为可再生能源的开发利用提供了基本的法律保障。,2、新能源分类,新能源的种类繁多，常见的有以下一些种类： 1）太阳能 来自太阳光线照射的能量 2）风能 风吹的速度所具有的能量（动能） 3）生物质能 太阳能（太阳辐射）通过光合作用转化为以生物质形态储存的能量 4）水能 水流的速度所具有的能量（动能）和水位的高度差所具有的能量（势能） 5）地热能 来自地下的热能 6）海洋能 以浩瀚的海洋为载体的能量形式,太阳能,根据太阳能的转换方式，太阳能又分为光利用、光热利用和光电利用。 将太阳能通过采光传输照明的方式直接加以利用。 将太阳能转换为热介质如热水、热风等形式加以利用，称为光热利用。常见

20、的有房屋采暖、热水供应等方式。 将太阳能直接转换为电能加以利用，则称为光电利用（相关领域称之为光伏发电）。常见的有太阳能电池、太阳能汽车等方式。,风能,风能的利用方式可以是直接利用其机械能，即以风帆、风车等机械带动其它机械作功，也可以通过风力机驱动发电机发电。,生物质能,生物质能包括农、林、牧业及水生作物资源等含有的能量。作为能源资源利用的生物质一般包括农作物秸杆和皮壳、林产品下脚料、薪柴及水生作物等等。生物质能的利用有直接燃烧、气化（热化学反应）、液化（热化学或生物化学反应）、沼气（生物化学反应）等形式。,水能,水能的利用方式可以是直接利用其机械能，即以水车、水磨等机械带动其它机械作功，也可

21、以通过水轮机驱动发电机发电。,地热能存在的形式有蒸汽型、热水型、地压型、热岩型、岩浆型等。 海洋能包括潮汐、波浪、洋流、温度差、盐度差等多种形式。 除此以外，核聚变能也是人类很有希望较快实现高效、规模化、低污染利用的一种新能源。,3、新能源的使用特点,与传统能源相比，新能源具有以下显著特点： 1）可再生（或永不枯竭） 2）低污染（或零污染） 3）使用性能（或工艺性能）较差,可再生,以生物质能为例，我国是个农业大国，按一般粮食作物的草谷比1-2:1计算，仅粮食生产过程中我国每年就可获得约7亿吨秸杆，可折合为约3亿吨标准煤； 再以太阳能为例，相对于地球的寿命，来自太阳的光能可以说是取之不尽、用之不

22、竭的能源。,低污染,以生物质能为例，由于其组成特性，其重要组分C（碳）与环境形成一种循环链，在利用生物质能的过程中不会对环境产生CO2（主要的温室气体）的净排放；太阳能和风能的利用过程中，也几乎不会向环境排放污染物；即使是核聚变能，在其利用过程中可能产生的综合污染效应远远小于任何一种传统能源。,使用性能,以生物质能为例，虽然生物质的挥发份含量较高，易于着火燃烧，但是，其体积疏松、能量密度低，难以直接作为商品能源；再以太阳能为例，虽然辐射到地球表面的太阳能总量极大，但是，由于其品位不高，即其绝对温度较低、单位面积的辐射能较小，因此，难以进行高效、规模化利用。,长期以来，新能源资源的利用存在两方面

23、的问题，一是可作为传统能源的补充或替代资源未能充分加以利用，二是使用过程中能量利用率低下。因此，积极开发实用高效的新能源能量转换、利用技术，合理利用新能源，是推行节能减排、改善能源结构、促进社会经济发展的一个重要途径。,太阳能发电的主要优点,(1)太阳能取之不尽，用之不竭，地球表面接受的太阳辐射能，足够满足目前全球能源需求的1万倍。只要在全球4的沙漠上安装太阳能光伏系统，所发电力就可以满足全球的需要。太阳能发电安全可靠，不会遭受能源危机或燃料市场不稳定的冲击。 (2)太阳能随处可得，可就近供电，不必长距离输送，避免了长距离输电线路的损失。 (3)太阳能不用燃料，运行成本很低。 (4)太阳能发电

24、没有运动部件，不易损坏，维护简单，特别适合于无人值守情况下使用。 (5)太阳能发电不产生任何废弃物，没有污染、噪声等公害，对环境无不良影响，是理想的清洁能源。 (6)太阳能发电系统建设周期短，方便灵活，而且可以根据负荷的增减，任意添加或减少太阳电池方阵容量，避免了浪费。,太阳能发电的主要缺点,(1)能量密度较低 标准条件下，地面上接收到的太阳辐射强度为1000Wm2，大规模使用时，需要占用较大面积。 (2)地面应用时有间歇性和随机性 获得的能量受到四季、昼夜、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等气象条件的影响，在晚上或阴雨天就不能或很少发电。 (3)目前价格仍较贵，为常规发电

25、的515倍，初始投资高,1976年，太阳电池发电成本下降到1956年时的120，19881998年间，又由15美元(kW.h)下降到3.0美元(kW.h)。 目前，中国太阳能光伏电池生产成本已大幅下降，从2000年的40元w，降到2003年的33元w，2004年已经降到27元w。,2006年风电机组累计安装容量 前十名国家（截至2006年12月）,荷兰政府对风力发电的支持政策补贴为主。一般风力发电开发商可以得到35%40%的投资补贴。并且制定了较高的上网电价。风力发电前10年上网电价为9美分/度，第11年起，降为7美分/度。,生物质能属于环境友好的清洁能源，是物质与能量的循环利用。生物质能开发

26、的一个很重要的出发点就是减少温室气体CO2释放量。采用高效合理的利用方式，CO2减排率能够达到90%左右。生物质能替代化石能还能够减少SO2等污染物质排放。此外，生物质能的利用对生物多样性、水土流失、土壤肥力变化和水污染等生态环境问题都有重要影响，将对环境的改善做出巨大贡献。 另一方面，生物质能的开发利用也可能对环境产生不利影响。目前，粮食等农业用水占全世界淡水使用量的86%。水资源短缺已经日渐成为全世界各国发展的制约因素，工、农业及城市居民用水之间的竞争越来越激烈，若要采用生物质能完全取代化石能源，必将耗费大量的水资源来种植生物质原料，从而加剧水资源枯竭的进程。此外，为获取生物质原料而大面积

27、采伐森林，将对生态系统的稳定性带来巨大破坏，降低其生态服务功能，并可能引起环境问题；同时，不合理地大面积种植用于提取生物质能的单一物种，也将降低生物多样性。,三峡水电站,三峡水电站，又称三峡工程、三峡大坝。位于中国重庆市市区到湖北省宜昌市之间的长江干流上。大坝位于宜昌市上游不远处的三斗坪，并和下游的葛洲坝水电站构成梯级电站。它是世界上规模最大的水电站，也是中国有史以来建设最大型的工程项目。而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题，使它从开始筹建的那一刻起，便始终与巨大的争议相伴。三峡水电站的功能有十多种,包括航运、发电、种植等等。三峡水电站1992年获得中国全国人民代表大会批准建设，1994年正

28、式动工兴建，2003年开始蓄水发电，于2009年全部完工。 水电站大坝高程185米，蓄水高程175米，水库长600余公里，安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组，另外还有2台5万千瓦的电源机组，总装机容量2250万千瓦建成后将成为全世界最大的水力发电站。,如果将三峡水电站替代燃煤电厂，相当于8座260万千瓦的火电站，每年可减少燃煤5800万吨，少排放二氧化碳约1亿吨，二氧化硫230万吨，一氧化碳约1万吨，氮氧化合物约40万吨以及大量的工业废物，这对减轻我国和周边国家及地区的环境污染和酸雨等危害有巨大的作用。,开发水电可以有效改善我国能源结构。我国水能资源理论蕴藏量近7亿千瓦，占我国常规能源资

29、源量的40，是仅次于煤炭资源的第二大能源资源，是世界上水能资源总量最多的国家。根据目前的勘测设计水平，我国水电有2.47万亿千瓦时的技术可开发量。如果开发充分，至少每年可以提供相当于10亿到13亿吨原煤的能源。由此可见，开发水电可以有效改善我国能源结构，利用好丰富的水能资源是我国能源政策的必然选择。,全国农村沼气用户超过3000万户 年增收节支150亿,目前，全国农村户用沼气已达3050万户，各类农业废弃物处理沼气工程395万处。据测算：3050万户用沼气和养殖场沼气工程年生产沼气约122亿立方米，生产沼肥（沼渣、沼液）约3.85亿吨，使用沼气相当于替代1850万吨标准煤，减少排放二氧化碳45

30、00多万吨，替代薪材相当于1.1亿亩林地的年蓄积量，每年可为农户直接增收节支150亿元。 2003至2009年，中央累计投入资金190亿元，支持建设户用沼气1406万户、养殖小区和联户沼气工程1.3万处、大中型养殖场沼气工程1776处、乡村沼气服务网点6.36万个。 沼气建设有效拉动了农村内需，2008年底和2009年初中央新增农村沼气投资80亿元，带动地方和群众（企业）自筹175亿元，安排户用沼气约360万户、大中型沼气工程1600多处、沼气服务网点6万处。项目建成后年产沼气17亿立方米，相当于节约321万吨标准煤，可以实现减排二氧化碳729万吨。,发展可再生能源的动力,(1) 减少温室气体

31、排放 (2) 能源安全和能源供应多元化 (3) 减少化石燃料引起的城市环境污染 (4) 替代核能 (5) 创造就业机会和发展中小企业 (6) 扩大技术和装备出口,中国需要大力发展可再生能源,(1)可持续发展的需要 (2)调整能源结构的需要 (3)保护环境的需要 (4)开发西部的需要 (5)农村用能、边远地区用电和生态建设的需要 (6)提高能源供应安全的需要 (7)开辟新的经济增长点的需要,结束语,中国能源多元化的发展趋势 通过促进天然气、煤层气等清洁气体能源的跨越式发展,促进能源体系由“以煤为基础”的结构特征向“煤油气并重”转化。这是“十一五”期间中国能源体系改造的重要方向,也是我国实现基础能源体系多元化战略的必然选择。 能源结构层次呈现低碳多元格局 尽管未来的能源形势仍存在种种不确定性,但我国的能源消费结构正在趋向全面多元化。日前,国家有关部门正在研究制定新的“能源发展十二五规划”。据了解,拟议中的新能源产业规划,要求在“十二五”规划期内,将新能源占能源消费总量比重从目前水平提高到12%-13%左右,到2020年新能源在能源结构中的比例将达到15%。将对风能发电、太阳能发电和核能发电的装机目标进行大幅度调整,这将对新能源行业产生巨大的推动作用。,