《能源監測與評價》——能源概論(一)
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。

責任編輯:繼電保護
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