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《能源監測與評價》——能源概論(一)

2019-01-02 20:09:13 《能源監測與評價》;作者:黃素逸 閆金定 關欣  點擊量: 評論 (0)
本書詳細地闡述了有關能量與能源的基本概念、能源監測技術、能源有效利用的分析方法、能源建設項目的不確定性及能源方案的技術經濟評價以及能源系統工程等。在此基礎上重點介紹了高耗能企業的節能監測,包括冶金、建材、煉油、化工、電力、機械加工等諸多領域,取材新穎

五、能源分類

能源可簡單地理解為含有能量的資源。從廣義上講,在自然界里有一些自然資源本身就擁有某種形式的能量,它們在一定條件下能夠轉換成人們所需要的能量形式,這種自然資源顯然就是能源,如煤、石油、天然氣、太陽能、風能、水能、地熱能、核能等。但生產和生活過程中由于需要或為便于運輸和使用,常將上述能源經過一定的加工、轉換使之成為更符合使用要求的能量來源,如煤氣、電力、焦炭、蒸汽、沼氣、氫能等,它們也稱為能源,因為它們同樣能為人們提供所需的能量。

由于能源形式多樣,因此通常有多種不同的分類方法,或按能源的來源、形成、使用分類,或從技術、環境保護角度進行分類。不同的分類方法都是從不同的側重面來反映各種能源的特征。

1.按地球上的能量來源分類

地球上能源的成因不外乎以下三方面:

(1)地球本身蘊藏的能源,如核能、地熱能等。

(2)來自地球外天體的能源,如宇宙射線及太陽能,以及由太陽能引起的水能、風能、波浪能、海洋溫差能、生物質能、光合作用、化石燃料(如煤、石油、天然氣等)等。

(3)地球與其他天體相互作用的能源,如潮汐能。

2.按被利用的程度分類

從被開發利用的程度、生產技術水平和經濟效果等方面對能源進行分類則有:

(1)常規能源,其開發利用時間長、技術成熟、能大量生產并廣泛使用,如煤炭、石油、天然氣、薪柴燃料、水能等,常規能源有時又稱為傳統能源。

(2)新能源,其開發利用較少或正在研究開發之中,如太陽能、地熱能、潮汐能、生物質能等,核能通常也被看成新能源,盡管核燃料提供的核能在世界一次能源的消費中已占15%,但從被利用的程度上看還遠不能和已有的常規能源比;另外,核能利用的技術非常復雜,可控核聚變反應至今未能實現,這也是將核能仍視為新能源的主要原因之一。不過也有不少學者認為應將核裂變作為常規能源,核聚變作為新能源。新能源有時又被稱為非常規能源或替代能源。

3.按獲得的方法分類

(1)一次能源。自然界存在的,可供直接利用的能源,如煤、石油、天然氣、風能、水

能等。

(2)二次能源。由一次能源直接或間接加工、轉換而來的能源,如電、蒸汽、焦炭、煤氣、氫等,它們使用方便,易于利用,是高品質的能源。

4.按能否再生分類

(1)可再生能源。它不會隨其本身的轉化或人類的利用而日益減少,如水能、風能、潮汐能、太陽能等。

(2)非再生能源。它隨人類的利用而越來越少,如石油、煤、天然氣、核燃料等。

5.按能源本身的性質分類

(1)含能體能源。其本身就是可提供能量的物質,如石油、煤、天然氣、氫等,它們可以直接儲存,因此便于運輸和傳輸,含能體能源又被稱為載體能源。

(2)過程性能源。它是指由可提供能量的物質的運動所產生的能源,如水能、風能、潮汐能、電能等;其特點是無法直接儲存。

6.按是否能作為燃料分類

(1)燃料能源。它可以作為燃料使用,如各種礦物燃料、生物質燃料以及二次能源中的汽油、柴油、煤氣等。

(2)非燃料能源。它是不可作為燃料使用的能源,其含義僅指其不能燃燒,而非不能起燃料的某些作用,如加熱等。

7.按對環境的污染情況分類

(1)清潔能源。對環境無污染或污染很小的能源,如太陽能、水能、海洋能等。

(2)非清潔能源。對環境污染較大的能源,如煤、石油等。

六、能源評價

能源多種多樣,各有優缺點。為了正確地選擇和使用能源,必須對各種能源進行正確的評價。通常能源評價包括以下幾方面。

1.儲量

儲量是能源評價中的一個非常重要的指標。作為能源的一個必要條件是,儲量要足夠豐富。對儲量常有不同的理解:一種理解認為,對煤和石油等化石燃料而言,儲量是指地質資源量;對太陽能、風能、地熱能等新能源而言則是指資源總量。另一種理解是,儲量是指有經濟價值的可開采的資源量或技術上可利用的資源量。在有經濟價值的可開采的資源量中又分為普查量、詳查量和精查量等幾種情況。在油氣升采中,通常又將累計探明的可采儲量與可采資源量之比稱為可采儲資比,用以說明資源的探明程度。儲量豐富且探明程度高的能源才有可能被廣泛應用。

2.能量密度

能量密度是指在一定的質量、空間或面積內,從某種能源中所能得到的能量。顯然,如果能量密度很小,就很難用作主要能源。例如,太陽能和風能的能量密度就很小,各種常規能源的能量密度都比較大,核燃料的能量密度最大。幾種能源的能量密度見表1-3。

3.儲能的可能性

儲能的可能性是指能源不用時是否可以儲存起來,需要時是否又能立即供應。在這方面化石燃料容易做到,太陽能、風能則比較困難。由于大多數情況下,用能是不均衡的,比如白天用電多,深夜用電少;冬天需要熱,夏天卻需要冷;因此在能量的利用中,儲能是很重要的一環。

4.供能的連續性

供能的連續性是指能否按需要和所需的速度連續不斷地供給能量。顯然,太陽能和風能就很難做到供能的連續性。太陽能白天有,夜晚無;風力則時大時小,且隨季節變化大。因此常常需要有儲能裝置來保證供能的連續性。

5.能源的地理分布

能源的地理分布和能源的使用關系密切。能源的地理分布不合理,則開發、運輸、基本建設等費用都會大幅度地增加。例如,我國煤炭資源多在西北地區,水能資源多在西南地區,工業區卻在東部沿海,因此能源的地理分布對使用很不利,帶來“北煤南運”、“西電東送”等諸多問題。

6.開發費用和利用能源的設備費用

各種能源的開發費用以及利用該種能源的設備費用相差懸殊。例如,太陽能、風能不需要任何成本即可得到。各種化石燃料從勘探、開采到加工卻需要大量投資。但利用能源的設備費用則正好相反,利用太陽能、風能、海洋能的設備費用按每千瓦計遠高于利用化石燃料的設備費用。核電站的核燃料費用遠低于燃油電站,但其設備費用卻高得多。因此在對能源進行評價時,開發費用和利用能源的設備費用是必須考慮的重要因素,并需進行經濟分析和評估。

7.運輸費用與損耗

運輸費用與損耗是能源利用中必須考慮的一個問題。例加,太陽能、風能和地熱能都很難輸送出去,但煤、油等化石燃料很容易從產地輸送至用戶。核電站的核燃料運輸費用極少,因為核燃料的能量密度是煤的幾百萬倍,而燃煤電站的輸煤就是一筆很大的費用。此外,運輸中的損耗也不可忽視。

8.能源的可再生性

在能源日益匱乏的今天,評價能源時不能不考慮能源的可再生性。例如,太陽能、風能、水能等都可再生,煤、石油、天然氣則不能再生。在條件許可和經濟上基本可行的情況下應盡可能地采用可再生能源。

9.能源的品位

能源的品位有高低之分,例如,水能能夠直接轉變為機械能和電能,它的品位比先由化學能轉變為熱能,再由熱能轉換為機械能的化石燃料必然要高些。另外,在熱機中,熱源的溫度越高,冷源的溫度越低,則循環的熱效率就越高,因此溫度高的熱源品位比溫度低的熱源品位高。在使用能源時,特別要防止高品位能源降級使用,并根據使用需要適當安排不同品位能源。

10.對環境的影響

使用能源一定要考慮對環境的影響。化石燃料對環境的污染大;太陽能、氫能、風能對環境基本上沒有污染。在使用能源時應盡可能地采取各種措施防止對環境的污染。在對各種能源進行選擇、評價時還必須考慮國情,例如,我國能源結構以煤為主的格局;我國經濟發展不平衡、人口眾多的實際情況。此外,也應依據國家的有關政策、法規,例如,我國能源開發與節約并重的基本方針;同時充分考慮技術與設備的難易程度,只有這樣才能對能源進行正確的評價和選擇。

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