1、第二章 能源材料物理科学与技术学院方 鹏 飞2005年年3月月5日，温总理作日，温总理作政府工作报告政府工作报告要注重能源资源节约和合理利用要注重能源资源节约和合理利用 缓解我国能源资源与经济社会发展的矛盾，必须立足国内，显著提高能源资源利用效率。一要坚决实行开发和节约并举、把节约放在首位的方针。鼓励开发和应用节能降耗的新技术，对高能耗、高物耗设备和产品实行强制淘汰制度。二要抓紧制定专项规划，明确各行业节能降耗的标准、目标和政策措施。抓好重点行业的节能节水节材工作。鼓励发展节能环保型汽车、节能省地型住宅和公共建筑。三要大力发展循环经济。从资源开采、生产消耗、废弃物利用和社会消费等环节，加快推进
2、资源综合利用和循环利用。积极开发新能源和可再生能源。四要加强矿产资源开发管理。整顿和规范矿产资源开发秩序。完善资源开发利用补偿机制和生态环境恢复补偿机制。五要大力倡导节约能源资源的生产方式和消费方式，在全社会形成节约意识和风气，加快建设节约型社会。第二章 能源材料 2.1 前前 言言 能源、材料和信息被成称为人类社会发展的三大支柱。所谓能源指的是提供能量的自然资源。人类的文明始于火的使用，燃烧把化学和能源紧紧地联系在一起。人类巧妙的利用化学变化过程中所伴随的能量变化，创造了五光十色的物质文明。第二章 能源材料主要能源分类主要能源分类 凡是能提供某种形式能量的物质,或是物质的运动,统称为能源。它
3、是人类取得能量的来源，包括已开采出来的可供使用的自然资源与经过加工或转移的能量的来源。第二章 能源材料能源可分为一次能源和二次能源：自然界中以现成形式提供的能源称为一次能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。一级能源一级能源二级能源二级能源燃料能源燃料能源非燃料能源非燃料能源煤、石油、薪柴、天然气煤、石油、薪柴、天然气 汽油、酒精、液化气、煤气汽油、酒精、液化气、煤气 水力、铀、风力水力、铀、风力 热水、蒸汽、电热水、蒸汽、电 第二章 能源材料能源还可以分为常规能源与新能源能源还可以分为常规能源与新能源。常规能源：在一定历史时期和科学水平下，已被人们广泛利用的能源称为常规能源，如
4、煤、石油、天然气、水能等；新能源：随着科技的不断发展，才开始被人类采用先进的方法加以利用的古老能源以及新发展的利用先进技术所获得的能源都是新能源，如：核聚变能、用以发电的风能、太阳能、海洋能等。第二章 能源材料此外，能源也可以分为再生能源和非再生能此外，能源也可以分为再生能源和非再生能源。源。再生能源：可连续再生、持续利用的一次能源称为可再生能源，如水力、风能等；非再生能源：经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，称之为非再生能源，如：石油、煤、天然气等。第二章 能源材料人类对于能源的利用大致可以分为三个时代。人类对于能源的利用大致可以分为三个时代。柴草能源时代，人类学会利用火，以草木取暖、吃
5、熟 食，靠人力、畜力以及太阳、风和水的动力从事生产 活动。化石能源时代，人类发明了蒸汽机和发电机，使能源 消费从柴草转变到以煤、石油、天燃气等化石燃料，以及电力等为主。多能源时代,这是即将到来的新能源时代，核能、太 阳能、氢能等将成为这个时代的主要能源。表1.世界能源消费总量和构成的变化能 源 消 费 总 量 及 构 成 能 源 消 费 总 量 占 能 源 消 费 总 量 的 比 重 ()年 份 (万 吨 标 准 煤)煤 炭 石 油 天 然 气 水 电 1957 9644 92.3 4.6 0.1 3.0 1965 18901 86.5 10.3 0.9 2.7 1970 29291 80.9
6、 14.7 0.9 3.5 1975 45425 71.9 21.1 2.5 4.6 1980 60275 72.2 20.7 3.1 4.0 1985 76682 75.8 17.1 2.2 4.9 1990 98703 76.2 16.6 2.1 5.1 1995 131176 74.6 17.5 1.8 6.1 2000 128000 67.0 23.6 2.5 6.9 世 界 26.2 39.9 23.6 10.1 注:2000 年 能 源 消 费 量 为 估 算 数。表2.有关国家的能源结构特点 煤炭煤炭石油石油天然气天然气核电核电水电水电南非南非77.1%中国中国72.9%印度印度
7、56.8%波兰波兰68.1%澳大利亚澳大利亚44.5%36.3%美国美国24.9%39.7%日本日本 51.1%16.8%德国德国 40.6%法国法国 37.9%40.1%英国英国 35.4%35.1%加拿大加拿大 37.9%13.0%意大利意大利 58.4%俄罗斯俄罗斯 55.5%伊朗伊朗 43.8%沙特沙特 41.2%韩国韩国 13.8%巴西巴西 19.8%世界世界 26.2%39.9%23.6%10.1%第二章 能源材料世界能源消费比重变化图世界能源消费比重变化图中国能源消费构成变化图中国能源消费构成变化图天然天然气气水能、核水能、核能能石油石油煤煤煤煤石油石油第二章 能源材料 我国进入
8、20世纪90年代以来，能源的生产量略小于消费量。在能量消费总量中，煤占70%80%，因此煤是我国的主要能源。近年来，煤的比重有所下降，天然气保持在2%左右。总的来看，我国能源有以下特点：l 资源总量丰富，但人均不足。我国是世界第三大能源生产国和第二大能源消耗国。煤炭、石油和天然气人均占有量只有95吨，是世界平均值的1/2。l能源消费结构不合理。电能消费比例低，非商品生物能源比例高。我国我国煤炭煤炭人均资源人均资源是全世界平是全世界平均人均的均人均的5050，而石油只有而石油只有1010；我国人年均能源消耗是10001000公斤标准煤，而美国是11000公斤第二章 能源材料l能源消费系数高，效率
9、低。主要表现在生产耗能高。能源系统的总效率低下，还不到发达国家的1/2。从GDP的能源消费看，我国的能源效率也处于较低的水平。l环境形势严峻。我国的一次能源以煤为主，环境污染严重。l我国地域广阔，蕴藏着丰富的可在生资源，有利于多元化能源的开发利用。我国可开发利用的水能源为3.78亿千瓦，目前只开发了11%。中国的产值能耗与其它国家比较 美元/公斤标准煤 据国家发改委主任马凯所言，2003年取得了9.1的高增长速度，付出的代价也相当大。中国的GDP占世界GDP的比重大约为4，却消耗了相当于全球总产量30的主要能源和原材料，其中石油为7.4，原煤为31，钢材27，氧化铝25，水泥40。如果按每1美
10、元生产总值能耗计算，我国比发达国家能耗高45倍。在20302050年，我国人年均能源消耗最多达20003000公斤，是目前英、德、法等国家的50以下。考虑到我国人口的增加（1516亿），能耗总消耗量也将高达40亿吨标准煤以上。第二章 能源材料第二章 能源材料 2.2 传统能源的利用传统能源的利用第二章 能源材料2.1 柴草时期l从火的发现到18世纪产业革命期间，树枝杂草一直是人类使用的主要能源。柴草不仅能烧烤食物，还可以用来烧制陶器和冶炼金属。l陶器是人类利用火制造出来的第一种自然界不存在的材料。世界古文明的发源地都在新石器时代中出现过陶器。把自然界中的粘土，加水调和，揉搓成一定形状的泥坯，晾
11、干后用柴火烧烤，使粘土中部分的发生化学变化，冷却后就变成陶器了。第二章 能源材料2.2 化石能源煤炭l煤炭的开采始于13世纪，1769年瓦特发明蒸汽机，煤炭作为蒸汽机的动力之源而受到关注。l煤是发热量很高的一种固体燃料。它的主要成分是碳（C）还有一定数量的氢（H）和少量的氧（O）、氮（N）、硫（S）等。煤是既含有有机物也含有无机物的复杂化合物。煤可以直接当燃料使用，但从物尽其用的角度来说，还是提倡煤的综合利用。第二章 能源材料第二章 能源材料第二章 能源材料第二章 能源材料中国煤炭出口量（1 9 8 2 2 0 0 2）0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.
12、0080.0090.00100.001982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002数量：百万吨中国煤炭产量与出口量对比（19962002）00.20.40.60.811.21.41.619961997 199819992000 20012002数量：亿吨产量出口量中国出口煤煤种分布81%7%12%动力煤炼焦煤无烟煤第二章 能源材料中国2 0 02年 煤 炭出口市场分布050010001500200025003000日本韩国台湾香港印度
13、巴西菲律宾欧洲其它数量：万吨 在燃烧煤的过程中，会排放出大量的二氧化碳在燃烧煤的过程中，会排放出大量的二氧化碳及有毒的二氧化硫及有毒的二氧化硫.二氧化碳的增多会导致全球变暖。二氧化硫会形成酸雾随雨雪降落，形成酸雨。煤中煤中含含有的多环芳烃产生的有的多环芳烃产生的煤烟会随煤烟会随雨雨水水降落到水体中，造降落到水体中，造成是的有机成是的有机污染。污染。煤燃烧的环境问题煤燃烧的环境问题第二章 能源材料煤的综合利用煤的综合利用1、煤的干馏：煤的干馏：把煤隔绝空气加强热使它分解的过程，叫煤的干馏。2、煤的气化煤的气化：煤在氧气不足的情况下煤在氧气不足的情况下部分氧化部分氧化，使煤中的有机物转化使煤中的有
14、机物转化为为H2、CH4、CO 等气体等气体物质。物质。3、煤的液化煤的液化：把煤加热把煤加热裂解裂解，并在催化剂作，并在催化剂作用下用下加氢加氢，得得到多种到多种燃料油燃料油。（人造石油）（人造石油）国家支持煤炭液化产业的发展国家中长期科学和技术发展规划纲要：“大力开发煤液化以及煤气化、大力开发煤液化以及煤气化、煤化工等转化技术煤化工等转化技术”“十一五”规划纲要：“发展煤发展煤化工，开发煤基液体燃料，有序推进化工，开发煤基液体燃料，有序推进煤炭液化示范工程建设，促进煤炭深煤炭液化示范工程建设，促进煤炭深度加工转化度加工转化”产业政策支持液化技术路线（1）：直接液化液化技术路线（2）：间接液
15、化煤直接液化对煤质的要求高于间接液化，但是煤直接液化路线相对简单，热效率高，液体产品收率也比较高。煤炭间接液化对煤质要求不如直接液化苛刻，但是煤间接液化路线比较长，热效率和液体收率比直接液化低一些。液化技术路线（3）：经济性比较资料来源资料来源:吴春来，吴春来，煤炭液化在中国的发展前景煤炭液化在中国的发展前景，地学前沿，地学前沿2005.92005.9国外煤液化（1）：间接法已商业化国外商业化的煤间接液化典型技术是南非SASOL公司的F-T合成技术。SASOL-I厂始建于1955年。七十年代石油危机后，于1980年和1982年又相继建成了SASOL-II厂和SASOL III厂。目前，三个厂年
16、处理煤炭总计达4590万吨。主要产品为汽油、柴油、蜡、燃气、氨、乙烯、丙烯、聚合物、醇、醛、酮等113种，总产量达760万吨，其中油品占60%左右,保证了全南非28的汽油、柴油供给量国外煤液化（2）：间接法已商业化国外煤液化（3）：直接法研究煤直接液化技术研究也始于上世纪初的德国，1927年在Leuna建成世界上第一个10万吨年直接液化厂。19361943年间，德国先后建成11套直接液化装置，1944年总生产能力达到400万吨/年，为德国在第二次世界大战中提供了近三分之二的航空燃料和50的汽车及装甲车用油。二战结束，美国、日本、法国、意大利及前苏联等国相继开展了煤直接液化技术研究。50年代后期
17、，由于中东地区廉价石油的大量开发，使煤直接液化技术的发展由此处于停滞状态。1973年，爆发石油危机，煤炭液化技术重新活跃起来。国内煤液化：技术条件具备中试项目 规模（d/a）时间 地点 兖矿间接液化 10000 2001-2004 山东鲁南化肥厂 神华直接液化(煤科总院)1000 2003-2004 上海 中科院山西煤化所 1000 2001-2003 太原 国内实施煤炭液化项目的技术条件基本具备：其中，兖矿、神华和中科院都已经建立不同规模的中试装置，运行结果比较理想煤炭液化：南非SASOL暴利作为全球最大的商业化煤炭液化企业，南非作为全球最大的商业化煤炭液化企业，南非SASOLSASOL公司
18、取得公司取得了高额的利润。了高额的利润。20052005年会计年度经营利润率高达年会计年度经营利润率高达41%41%，按照，按照大约大约6 6兰特兰特=1=1美元的汇率折算，折合每吨油品的利润高达美元的汇率折算，折合每吨油品的利润高达169169美元。美元。而而20062006上半财年（上半财年（20052005年底）经营利润又增长了年底）经营利润又增长了99%99%，达到，达到了了73367336百万兰特，按照百万兰特，按照6.36.3兰特兰特1 1美元，折合每吨油品利润美元，折合每吨油品利润315315美元。美元。南非 SASOL 2005 2006 年中 油品生产（万吨）746 收入(百
19、万兰特)18684 经营利润（百万兰特）7560 7336 煤炭液化：SASOL给出的成本构成项目 参考值 规模 8万桶/天 产品 66柴油，34%石脑油和其他 资本投入 4864亿$煤价为10$/t时原料成本 5$/桶 其他直接操作成本 15$/桶 煤炭液化产业链原料煤提供液化设备提供技术支持煤炭液化厂煤矿柴油、汽油、LPG以及其他化学品液化技术开发机构设备生产商国内煤炭公司积极参与煤制油产业 合计 一期 技术路线 地点 规模（万吨）投资（亿元）规模（万吨）投资（亿元）工期 神华 直接法 内蒙古鄂尔多斯市 500 108 100 2007.10建成一期 伊泰 B 间接法 内蒙古鄂尔多斯 48
20、 50.05 16 18.57 2008 年建成一期 潞 安 煤矿 间接法 山西长治屯留 520 400500 16 18.87 兖矿 间接法 陕西榆林市 500 100 120 2009 年 神华：国内煤炭液化的先行者l在内蒙古鄂尔多斯的直接液化项目一期工程总在内蒙古鄂尔多斯的直接液化项目一期工程总投资投资245亿元，每年用煤量亿元，每年用煤量970万吨，可生产各万吨，可生产各种油品种油品320万吨，其中第一条生产线万吨，其中第一条生产线108万吨，万吨，预计预计2007年年7月建成；后两条线预计月建成；后两条线预计2010年建成年建成l陕西的间接液化项目预计建设在陕西榆林，设陕西的间接液化
21、项目预计建设在陕西榆林，设计规模计规模300万吨，计划引进南非万吨，计划引进南非SASOL的技术的技术l神华宁煤间接液化项目：同样计划引进神华宁煤间接液化项目：同样计划引进SASOL的技术，在宁夏建立的技术，在宁夏建立300万吨的间接液化项目。万吨的间接液化项目。兖矿：自主研发十年磨一剑l兖矿集团依靠自主研发，基本掌握了煤炭间接兖矿集团依靠自主研发，基本掌握了煤炭间接液化技术，并且在鲁南化肥建立了万吨级的煤液化技术，并且在鲁南化肥建立了万吨级的煤炭间接液化中试项目，取得了圆满的结果炭间接液化中试项目，取得了圆满的结果l利用掌握的煤炭液化技术，兖矿准备投资利用掌握的煤炭液化技术，兖矿准备投资95
22、.26亿元在陕西榆林综合开发煤炭液化制油亿元在陕西榆林综合开发煤炭液化制油l计划投资计划投资100亿元，在贵州省开发建设百万吨级亿元，在贵州省开发建设百万吨级煤炭液化基地；煤炭液化基地；伊泰B、潞安：借力中科院l伊泰伊泰B股：准备利用中科院山西煤化所的技术，股：准备利用中科院山西煤化所的技术，建立起年产建立起年产16万吨的示范项目，投资万吨的示范项目，投资18.57亿元，亿元，二期工程二期工程48万吨万吨/年。年。l潞安煤矿：也准备上马一个利用中科院山西煤潞安煤矿：也准备上马一个利用中科院山西煤化所的技术，建立化所的技术，建立16年万吨的示范项目，投资年万吨的示范项目，投资18.86亿元，最终
23、产业化规模据称要达到亿元，最终产业化规模据称要达到520万万吨。吨。液化技术研究机构国内主要有如下几家：国内主要有如下几家：一是煤科总院北京煤化工分院，为神华直接液一是煤科总院北京煤化工分院，为神华直接液化项目提供了技术支持。煤科总院为上市公司化项目提供了技术支持。煤科总院为上市公司天地科技的母公司。天地科技的母公司。中科院山西煤化所：该所为伊泰中科院山西煤化所：该所为伊泰B股、潞安煤股、潞安煤矿的间接液化项目提供技术支持矿的间接液化项目提供技术支持兖矿集团：该公司自主研发了间接液化兖矿集团：该公司自主研发了间接液化华东理工大学：在煤炭气化方面国内领先华东理工大学：在煤炭气化方面国内领先液化设
24、备提供商的机会l作为第一套煤炭液化示范项目，煤炭液化设备主要在作为第一套煤炭液化示范项目，煤炭液化设备主要在国外定制。但随着煤液化项目的大规模推广，实施国国外定制。但随着煤液化项目的大规模推广，实施国产化将势在必行。目前每吨产品的投资达到产化将势在必行。目前每吨产品的投资达到0.81.0万元，如果国产化后可以大幅度降低投资水平。万元，如果国产化后可以大幅度降低投资水平。l在煤炭液化项目中，设备和固定资产投资占到了在煤炭液化项目中，设备和固定资产投资占到了90%以上，大致投资比例如下。以上，大致投资比例如下。直 接 液 化 间 接 液 化 项 目 投 资 占 比 项 目 投 资 占 比 液 化
25、4 0%气 化 5 5%-6 0%制 氢 2 0%合 成 2 5%-3 0%油 品 加 工 2 5%油 品 精 制 1 0%-2 0%液化设备提供商的机会l2004年年9月，神华集团联合月，神华集团联合上海电气集团、上海华谊、上海华谊集团共同出资组建了神华煤制油研究中心有限公司，集团共同出资组建了神华煤制油研究中心有限公司，初步建成了煤制油中试装置初步建成了煤制油中试装置(PDU)。l上海市已将煤制油成套装备列入上海市已将煤制油成套装备列入“上海优先发展先上海优先发展先进制造业行动方案进制造业行动方案”重点培育和发展的新兴产业，重点培育和发展的新兴产业，“到到2007年，拥有主要关键设备制造能
26、力和自主知年，拥有主要关键设备制造能力和自主知识产权，形成煤液化装备的制造设备成套能力；到识产权，形成煤液化装备的制造设备成套能力；到201O年，基本建成我国煤液化装备制造基地年，基本建成我国煤液化装备制造基地”。第二章 能源材料2.3 化石能源石油1.第二次世界大战之后，在美国、中东等地区相继发现了大油田和天然气，每吨原油产生的热量比每吨煤高一倍。于是世界各国纷纷投资石油的勘探和炼制。到60年代初期，天然气的消耗比例开始超过煤炭而居首位。2.从1950到1990这40年间，世界能源消耗的增长速度是相当快的，各种能源在消耗比例有明显的变化：煤的比例下降，石油和天然气、水电都呈增长趋势。国家或地
27、区石油储量（万吨）同比增长（%）天然气储量（亿立方米）同比增长（%）在产油井数石油估算产量（万吨）同比增长（%）世界总计世界总计1661480617.615578380.9827469330214-1.1亚太地区总计530302-11.61261262.888780368840.9澳大利亚479450.0254850.0141731650.1中国250000-24.01510010.47225170003.1印度7352310.9762917.8330033153.0印尼684930.0261930.083735600-7.8马亚西亚410960.0212380.078838002.1西欧总计
28、2479155.65341519.6612530335-2.0丹麦1845221.08429.421318254.8法国20346.014325.6463131-5.7德国4689-6.03198-6.69913594.1挪威1406168.72188975.583315750-2.9英国64589-4.46966-5.2138711250-3.5东欧和原苏联总计108712635.5557027-0.273346456928.5阿塞拜疆95890494.28495581.8210215000.5哈萨克斯斯坦12328866.1184060.011676400013.1俄罗斯82191823.
29、54757260.041192369258.9中东总计93923600.05605850.31084597643-6.4阿布扎比12630140.0555300.012008450-7.9伊朗12287670.02300190.0112017250-6.7伊拉克15410960.0310920.0168510150-13.8科威特12876710.0147810.07908000-6.7沙特阿拉伯35520550.0634872.4156036900-4.1非洲总计10606700.01184115.9872034088-1.2阿尔及利亚1260270.0452220.0131242501.7
30、安哥拉741370.04590.0561450029.3埃及5068525.51656566.312583750-1.3利比亚4041100.013139-14706500-4.8尼日利亚3287670.0351130.025869650-7.4西半球总计4296434109.4142275-3.3639653855720.3巴西113996-1.722913.71198.83744014.2加拿大24660413605.7170240.654061109756.9墨西哥172904-53.22485-70.32991159001.7美国3074791.8519503.452107028850
31、-0.5委内瑞拉10657530.2419090.31539512075-10.1欧佩克总计112192740.07053030.236742126175-6.72002年世界油气估算探明储量、石油产量、在产油井数年终统计年世界油气估算探明储量、石油产量、在产油井数年终统计注：油气估算探明储量统计截至2003年1月1日。在产油井数统计截至2001年12月31日，其中不包括关闭井、注入井（或服务井）数。石油储量换算系数为1桶=0.1370吨，天然气储量换算系数为1立方英尺=0.028317立方米，产量换算系数为1桶/日=50吨/年 1970197519801985199019951998加拿大加
32、拿大0.260.250.210.140.140.130.13美国美国0.220.220.190.160.140.140.13北美总计北美总计0.220.220.200.160.150.140.14法国法国0.140.140.120.090.080.070.07德国德国0.140.130.110.090.080.080.07意大利意大利0.140.140.110.090.090.080.08英国英国0.170.140.110.100.090.080.08西欧总计西欧总计0.150.140.120.100.090.090.08东欧东欧0.300.350.350.290.280.240.26澳大利亚
33、澳大利亚0.170.160.150.110.110.110.1中国中国0.340.620.600.390.330.260.26印度印度0.170.170.190.200.200.200.20日本日本0.150.150.120.090.090.090.08亚太总计亚太总计0.180.190.180.140.140.150.15表表3 石油消费量与国内生产总值的关系石油消费量与国内生产总值的关系(吨油当量/1000美元）世界各地区原油开采成本比较世界各地区原油开采成本比较 美元美元/桶桶 开采总成本 勘探费用 开发费用 生产费用 俄罗斯 11.92 3 3.87 5.05 北海（英国、挪威）10.
34、95 2.47 3.54 4.94 西非深海 9.87 1.93 4.40 3.54 墨西哥湾 9.02 1.50 3.01 4.51 拉丁美洲 8.48 1.93 3.01 3.54（巴西、哥伦比亚、玻利维亚）中欧、里海 7.94 1.50 2.47 3.97 欧佩克中东地区 2.90 0.43 0.86 1.61 欧佩克北非地区 3.96 0.96 0.7 1.93 欧佩克其他国家 4.93 0.96 1.50 2.47（陆上油田）1995年1996年1997年1998年1999年2000年大庆5600.75600.85600.95570.45450.25300辽河1552.31504.3
35、1504.11452.11430.41401华北466467468.1473468.1456大港430434435430410400吉林340370400.3397.1380.1375新疆790.3830.1870.2871898.5920长庆220275.2330400.1430.1464玉门40.443.2404040.143青海121.7140.1160.2176.1190200四川17.221.323.321.820.417延长73.588.1107.3162.6211.9246冀东515761.163.863.262塔里木253.1310.5420.3385418.6435吐哈220
36、.8292.2300.1295.1295.1285胜利*3000.32911.62801.227312665.22675中原*410.3400.3402.1400.2375.4377河南*191.6186.9185.1186183185江汉*8586.582.175.784.187江苏*101.4107.2117.2133.83145.3155滇黔桂*10.274.953.43安徽*5898新星（其它）56.4(27.2)86.862.0(31.1)62.8(53.2)98240中油集团合计13981.214141.414322.31074610706.710605中石化集团合计3531.73
37、456.53724海洋石油合计841.61501.11628.71631.91617.41757全国合计全国合计14906.415729.216044.116025.615878.616086中国各油田原油产量中国各油田原油产量(万吨万吨)1995年年1996年年1997年年1998年年1999年年2000年年大庆22.923.3223.423.322.3523辽河17.5115.9215.5112.011111.5华北3.133.373.293.133.514.4大港3.823.873.893.543.784新疆8.8410.5212.4413.381516.2塔里木1.431.311.83
38、2.614.367.5吐哈1.222.36.026.598.349.2四川71.873.8175.175.375.6479.9长庆11.031.664.612.0720.6青海0.641.232.22.683.63.9玉门0.120.120.120.110.110.2冀东0.240.280.330.460.510.6吉林1.832.052.31-2.342胜利*12.8511.9110.029.187.336.88中原*11.0211.0411.5711.912.4313.38河南*0.360.330.320.30.560.53江汉*0.760.710.660.820.920.91江苏*0.1
39、90.150.120.170.220.24滇黔桂*1.811.210.980.870.810.79新星5.110.9911.515.216.53中油集团合计161.46164.4171.8149.83162.6183.1中石化集团合计23.2422.2639.26海洋石油合计3.752640.538.6443.9239.6全国合计全国合计170.31201.28221.3223.21243.99262天然气产量（亿立方米）天然气产量（亿立方米）中国石油储量与开采年限中国石油储量与开采年限 中国目前探明油、气储量占世界总量的37和196，人均石油拥有量只有12和4。因此，维持产量稳定和提高后备储
40、量的意义十分重大。石油储量分为地质储量和可采储量，在现有技术水平下，地质储量中大约只有30左右可以开采出，称为可采储量。1998年中国原油探明的可采储量为176亿桶，年产量119亿桶，开采期限为148年。随着勘探的进行，可采储量的开采期限有望维持在10年以上。目前，对中国的最终可采储量的认识不是很统一，如果按中国的最终可采储量为140亿吨计算，2005年产量有望达到185亿吨，随后达到2亿吨的峰值稳产并开始缓慢递减，最终开采年限将可达70年。天然气地质资源3814万亿立方米，可采储量为158万亿立方米，按照2000年天然气年产量为2654亿立方米推算，可开采79年。目前中国的天然气勘探处于发现
41、的高峰期，实际开采年限将远远超过79年。天然气将成为21世纪中国的主要能源。中国原油和石油产品净进口量中国原油和石油产品净进口量-5000-4000-3000-2000-10000100020003000400050001987198819891990199119921993199419951996199719981999年份净进口量/万吨原油及石油产品原油石油产品中国石化：中国石化：20002005年，中国国内生产总值(GDP)将年增78，20062010年将年增67。由此预测，20002010年，中国原油消费将以年均4.5的速度增长：2005年 2010年 原油（亿吨）2.5 3 天然气（
42、亿立方米）610 1100 柴油（万吨）70007400 87008900 +30 汽油（万吨）42004800 50005800 +56 煤油（万吨）9901000 13301340 航空燃料油（万吨）900 1240v由于我国石油资源条件限制，我国石油生产能力难以有显著增长，因此石油消费的对外依存度还将持续上升，2010年有50%需要从国外进口；2020年，对外依存度为60%；到2030年中国净进口比率达到74%。0%20%40%60%80%100%201020202030国内生产进口第二章 能源材料 专家认为，当一国的石油进口超过专家认为，当一国的石油进口超过5000万万吨时，国际市场吨
43、时，国际市场的行情变化就会影响该国的国民经济运行；进口量超过的行情变化就会影响该国的国民经济运行；进口量超过1亿吨亿吨以后，就要考虑采取外交、经济、军事措施以保证石油供应安以后，就要考虑采取外交、经济、军事措施以保证石油供应安全。一方面是我国的石油进口量在逐年增加，极易受到国际油全。一方面是我国的石油进口量在逐年增加，极易受到国际油价上涨的影响；另一方面国际油价又极易受到政治、军事、经价上涨的影响；另一方面国际油价又极易受到政治、军事、经济等各种因素的牵制。由此，石油安全问题对我国也就成了一济等各种因素的牵制。由此，石油安全问题对我国也就成了一个日益紧迫的问题。个日益紧迫的问题。一个国家经济增
44、长速度与消耗石油有关 石油还决定了战争的速度 即将来临的石油危机即将来临的石油危机真正的危机真正的危机 全球每天消耗石油量已达万桶，几乎每年增加。以每年这个增加数字计算，到年，全世界将消耗掉从经济到技术上都容易开采的全部石油的一半一半。现有石油消费量同新勘探到的石油量的比例是 。到年，不论是发达国家还是发展中国家，最终都会面临石油危机。目前，世界每年消费石油亿亿桶，而新勘探出的石油越来越少，每年只有亿亿桶。据美国石油业协会估计，在年到来之前，世界经济的发展将越来越多地依赖煤炭。其后在到年之间，煤炭也将消耗殆尽，矿物燃料供应枯竭。第二章 能源材料克拉玛运河克拉玛运河第二章 能源材料天然气是一种天
45、然气是一种清洁清洁的能的能源和化工原料源和化工原料l利用天然气作燃料与煤相利用天然气作燃料与煤相比，可减少比，可减少 SO2、粉尘排、粉尘排放量近放量近 100，可减少，可减少 NOX 排放量排放量 50、CO2 排放量排放量 60。电力在终端能源中的比重将大幅提高电力在终端能源中的比重将大幅提高l电力占终端能源比重是衡量现代化程度的重要指标电力占终端能源比重是衡量现代化程度的重要指标l发达国家发达国家 人均装机人均装机 1KW1KW人均年用电人均年用电45004500度度 人均年生活用电人均年生活用电 10001000度度电能比重电能比重16%16%l我国我国电能占终端能源的比重电能占终端能
46、源的比重年年19952005201502468亿千瓦亿千瓦总装机总装机年年1995201020200101520电能比重电能比重%18大型水力发电厂的远程输电系统将以空前速度发展大型水力发电厂的远程输电系统将以空前速度发展l现在现在20202020年年快速增长期快速增长期 东东l西部、西南水电的大开发西部、西南水电的大开发 东南东南 国外国外l我国水能资源与其它国家比较我国水能资源与其它国家比较国名可开发总量(亿KW)KW/平方公里KW/人中国3.8400.34俄国3.0120.95美国2.0220.83加拿大1.5155.8日本0.51330.44l分布分布 西南：67.8%长江水系：53%
47、西南诸河：11%西藏诸河：15%黔电粤送为例：2003年150万千瓦 2005年350万千瓦 AC/DC并行l水火比例（装机）水火比例（装机）2000年2005年2010年 1:3 1:2 1:1.5第二章 能源材料开源节流开源节流第二章 能源材料 4.3 新能源的开发新能源的开发l几个令人乐观的数字几个令人乐观的数字 水能：水能：可开采可开采3.83.8亿千瓦，已开发亿千瓦，已开发0.720.72亿千瓦亿千瓦 太阳能：太阳能：620620大卡大卡/平方厘米平方厘米年，平均年日照年，平均年日照20002000小时小时 风能：风能：2.52.5亿千瓦亿千瓦 地热：地热：3030亿吨标准煤（已探明
48、）亿吨标准煤（已探明）生物质能：生物质能：沼气、垃圾、秸秆等数量巨大沼气、垃圾、秸秆等数量巨大 海洋能发电：潮汐发电，尚处于实验阶段海洋能发电：潮汐发电，尚处于实验阶段 氢能：氢能：9 9吨水吨水 1 1吨氢吨氢 8 8吨氧吨氧 低谷时电解水低谷时电解水既得氢又调峰既得氢又调峰世界核能发电占全部电量1/4 第二章 能源材料第二章 能源材料 第二章 能源材料未来的核能未来的核能1、快中子增殖反应堆（FastBreeder Reactor)及其环境影响热中子核反应堆所用U235的储量很有限。它仅占天然铀的0.711%，增殖堆的目的就在于利用极为丰富的同位素U-238进行裂变反应，而使可用的铀数量增
49、加约140倍，从而核燃料的供应可维持二万多年。另外增殖堆设计的温度比轻水堆高。第二章 能源材料增殖堆的操作特点与安全问题增殖堆的操作特点与安全问题v 燃料堆芯需用不同的冷却剂水氦或液态钠v 轻水堆在水冷却剂发生流失事故时，因缺少慢氧化剂，堆便自动停车。增殖堆没有冷却剂照样裂变，可能熔毁。增殖堆中裂变材料的浓度比轻水堆高的多,可以发生小规模核爆炸。v 生产和处理大量钚-239的操作特别危险。v 钚的生产是原子弹制造中最重要的一个步骤，大约710公斤钚即足够制造一颗原子弹。2、核聚变能及其环境影响、核聚变能及其环境影响 核聚变反应核聚变反应 1、在一定的空在一定的空间范围内要间范围内要有足够多的有
50、足够多的轻原子核。轻原子核。2、必须使反应温度必须使反应温度超过所谓超过所谓“引燃温度引燃温度”。氘氚反应的引爆温度氘氚反应的引爆温度为为109K。要发生核聚变反应，必须具备两个条件：利用磁场作用封装等离子利用磁场作用封装等离子核聚变反应l61D22He4+2P+2n+43.1MeVl每个氘核产生7.2MeV的能量。按些计算，1升海水提供的能量约与几百升的石油所提供的能量相当。聚变能的环境问题聚变能的环境问题首先，聚变反应不产生裂变碎片其次，聚变反应堆不象裂变反应堆那样存在着偏离额定值的所谓功率聚增（Micleav excursion)事故，也不存在象钚那样转变为核武器材料的问题。再次，氘氚聚
