1、第2章 常规能源l2.1煤炭l2.2石油l2.3天然气l2.4电力l2.5水力能l 常规能源指在一定历史时期，技术上比较成熟，应用广泛的能源，也就是最为主要的一种或几种能源。当前，常规一次能源包括煤、石油、天然气、水力、核能等，常规二次能源包括电力、煤气、蒸汽、石油制品等。l 常规（一次）能源是不能再生的，随着开采和使用将会越来越少的，当前时期内我们面临的任务是：l（1）探明储量渤海湾冀东南堡油田（10亿t，2，2007）四川龙岗气田（7000亿m3，1，2007)新疆艾丁湖区煤田（30亿t-270亿t,2009）东海油气田（4.35亿t），南海（估计230-300亿t）l（2）以先进技术开采
2、，提高采收率；l（3）提倡节约与合理利用。2.1 煤炭l 煤炭作为燃料使用已有2000多年的历史。l 11世纪以后，煤炭的开采逐步得到了发展，并开始成为建筑材料和冶金工业的燃料。l 18世纪资本主义产业革命后，煤炭成为主要能源。l 19世纪初由于电的发明，煤炭的消费量迅速增长，一直到二十世纪中叶，煤炭在世界能源结构中都占主导地位。l 由于煤炭资源比石油、天然气丰富得多煤炭资源比石油、天然气丰富得多，以煤为主要一次能源的格局在相当长的一个时期内不会发生改变。煤的形成l 煤是古代植物遗体堆积在湖泊、海湾、浅海等地方，在地壳的长期运动中被埋在地下，在一定的地理环境下，经过复杂的生物化学和物理化学作用
3、转化而成的一种具有可燃性能的沉积岩。这一演变过程称为成煤作用。高等植物腐植煤腐植煤，低等植物腐泥煤腐泥煤，植物变成煤可以分为以下两个阶段：*泥炭化阶段泥炭化阶段是被泥沙覆盖的植物在厌氧细菌的作用下，有机质分解而生成泥炭。通过这种作用，植物遗体中氢、氧成分逐渐减少，而碳的成分逐渐增加，形成泥煤泥煤，工业价值不大，只可作为地方性燃料在产区附近使用。*煤化阶段煤化阶段包括成岩作用和变质作用。泥炭在沉积物的压力作用下，开始被压紧、脱水而胶结，碳的含量进一步增加，过渡成为褐煤褐煤，这称为煤的成岩作用。褐煤机械强度较大，但在空气中极易风化和破碎，因而不适于远地运输和长期储存，只能作为地方性燃料使用。*当褐
4、煤埋藏在地下较深位置时，受到高温高压的作用，使水分和挥发分减少，含碳量相对增加，密度、比重、光泽和硬度增加，而成为烟煤烟煤。这种作用是煤的变质作用。烟煤颜色为黑色，有光泽，致密状，用蜡烛可以引燃，火焰明亮，有烟。烟煤是冶金工业和动力工业不可缺少的燃料，也是近代化学工业的重要原料。*烟煤进一步变质，成为无烟煤无烟煤。无烟煤颜色为黑色，质地坚硬，有光泽，用蜡烛不能引燃，燃烧无烟。无烟煤密度大，含碳量高，挥发分极少，组织致密而坚硬，吸水性小，适于长途运输和长期储存，但其受热时易碎，可燃性较差，不易着火。煤的组成煤的组成l 煤主要由碳、氢、氧三种元素组成，并含有少量的氮、硫、磷、稀有元素及放射性元素铀
5、等，另外还含有泥、沙等矿物杂质和水分。由于变质程度不同，煤的碳、氢、氧、氮的含量，发热量和其它性能也不同。l 煤的组成成分可用元素分析、工业分析二种方法表示。l 煤的元素分析元素分析包括碳、氢、氧、氮、硫、灰分和水分含量。l 煤的工业分析工业分析包括水分、灰分、挥发分和固定碳4种组成部分。l 在成分表出时采用四种基准，每种组分所占分析基准的质量百分数称为煤的该基成分。灰分硫酸盐硫氢氧氮有机硫硫铁矿硫化合结晶水内部水外部水碳焦碳灰分固定碳挥发分水分干燥无矿物质基（dmmf）干燥无灰基（daf）干燥基（d）空气干燥基（ad）收到基（ar）煤的成分图解煤的成分图解 煤炭资源煤炭资源l 煤炭是地球上蕴
6、藏量最丰富的化石能源。世界煤炭资源在地理上的分布都很不均衡。世界煤炭资源的绝大部分埋藏在北纬三十度以上地区，美国、俄罗斯和中国占有世界煤美国、俄罗斯和中国占有世界煤炭总资源的一半以上炭总资源的一半以上。l 我国煤炭资源丰富，资源分布广泛，但煤炭资源的自然分布极不平衡，在全国形成了几个重要的煤炭分布地区。昆昆仑山秦岭大别山一线以北的北方地区，已发现煤炭资仑山秦岭大别山一线以北的北方地区，已发现煤炭资源占全国的源占全国的90.390.3，形成了包括山西、陕西、宁夏、河南及内蒙古中南部的富煤地区（华北富煤区的中部和西部），秦岭大别山一线以南的我国南方地区，已发现资源只占全国的9.6，主要集中在川、贵
7、、云三省，形成以贵州西部、四川南部和云南东部为主的富煤地区（华南赋煤区的西部）。在东西分带上，大兴安岭太行山雪峰山一线以西地区，已发现资源占全国的89，而该线以东仅占全国的11 l 我国煤炭包括了从褐煤到无烟煤各种不同的煤类，但其数量和分布极不平衡数量和分布极不平衡。褐煤占已发现资源的12.7，低变质烟煤所占的比例为总量的42.4，贫煤和无烟煤占17.3，而中变质烟煤，即传统上称之为“炼焦用煤”的数量却较少，只占27.6，而且大多为气煤，肥煤、焦煤、瘦煤则更少。l 我国煤炭资源和水资源正好呈逆向分布，煤炭资源主要集中地和煤炭生产企业不可避免地面临缺水的问题；煤炭资源和煤炭生产企业与中国的经济发
8、展水平也呈逆向分布，远距离“北煤南运北煤南运”、远距离“西电东输西电东输”的格局将长期存在；煤炭资源中等偏下的地质条件和严重的自然灾害，影响煤炭的经济可采储量和煤炭企业的经济效益。煤炭开采煤炭开采l 煤的开采同地质情况和开采技术有密切关系，可分为露天开采露天开采和井下开采井下开采两种方式。l 露天开采采收率高露天开采采收率高，可达8090，开采成本低，人工消耗量只需井下采煤的1/51/10，生产安全，建设周期短。目前露天开采量约占世界煤炭产量的40以上。美国、俄罗斯、德国和澳大利亚等发达国家的露天矿产量高达6080。l 我国大部分煤炭资源位于地表深处，露天煤矿很露天煤矿很少少，只有6的储量适宜
9、露天作业，其它煤田则只能井下开采。煤炭生产和消费煤炭生产和消费l 世界原煤生产最多的地区是亚太地区，占世界总量的52.3，而中国是原煤生产最多的国家中国是原煤生产最多的国家，占世界总量的33.5。l 我国一直是以煤炭为主要能源的国家我国一直是以煤炭为主要能源的国家，煤炭工业在我国有着极其特殊的地位。煤炭生产到1996年增长迅速，之后由于国家宏观调控，产量有所下降，近两年又迅速增长。l 我国现有煤矿的分布同煤炭资源的分布一样，是北多南少，西多东少。“北煤南运北煤南运”，“西煤东西煤东运运”的局面将在相当长的时期内存在。l近20年来，世界煤炭消费结构逐步优化世界煤炭消费结构逐步优化，煤炭在加工转换
10、部门的消费比例逐渐增大，在终端直接利用的比例逐渐减少。l在我国的能源消费结构中，煤炭的消费比重煤炭的消费比重占到了占到了2/32/3左右左右。二十多年来，煤炭的消费一直保持了较高的增长速度。1996年我国煤炭消费总量首次突破了10亿吨标准煤（原煤13.7亿吨），此后的数年内稍有起伏，但总体呈增长态势。煤炭消费除主要产煤区外，江浙、广东、湖北也消费较多。我国煤炭的发展战略l 20082008，我国原煤产量达到，我国原煤产量达到26.2226.22亿吨亿吨，消耗煤约27亿吨，占总能源消费量的70%，占世界耗煤总量的40%。l（1）重视煤炭生产基地的建设重视煤炭生产基地的建设。建成安徽淮南和淮北、辽
11、宁铁岭、山西古交和大同、山东兖州、河南平顶山、内蒙古霍林河等八大大矿区；建成山西平朔、内蒙古元宝山、准格尔、伊敏河、霍林河等五大露天矿区。这批重点矿区产量将达到总产量的45%。l（2）加大煤炭资源投资，提高机械化水平和露天开采率，加速旧矿改造，明显改变煤矿面貌，提高劳动提高劳动生产率，尽量提高煤矿的综合经济效益，改善煤矿职生产率，尽量提高煤矿的综合经济效益，改善煤矿职工知识结构和小型煤矿的安全状况工知识结构和小型煤矿的安全状况。l（3）提高原煤洗选率提高原煤洗选率*，近期内达到80%以上，多出精煤，多出商品煤，增加出口创汇能力。研究煤矸石的利用途径，搞好综合利用。l（4）改革价格体系改革价格体
12、系，调整煤价，做到优质优价，以经济杠杆促使煤炭的合理利用。l（5）改革管理体制改革管理体制，建立开采许可证制度，扶植和促进地方小煤矿的健康、稳定地发展，使煤炭资源得到综合合理的开发和利用。*煤炭洗选：煤炭洗选可显著降低灰分和硫分的含量，减少烟尘，二氧化硫等 污染物的排放。2.2 石油l石油和天然气是最主要的动力燃料，同时也是最重要的化工原料，其共同特点是，容易开采，使用方便，污染小，易储存和输送，使用过程易调节和控制。因此是至今难以替代的能源。l石油是当今世界最重要的能源，有“工业的血液”之称。石油的形成石油的形成l 按照有机成油理论有机成油理论，水体中沉积于水底的有机物和其他淤积物一道，随着
13、地壳的变迁，埋藏的深度不断增加，并经历生物和化学转化过程。先是被喜氧细菌，然后是厌氧细菌彻底改造，细菌活动停止后，有机物便开始了以地温为主导的地球化学转化阶段。一般认为，有效的生油阶段大约从5060开始，150160时结束。过高的地温将使石油逐步裂解成甲烷，最终演化为石墨。因此，石油只是有机物在地球演化过程中的一种中间产物。l 石油是古生物长期埋藏在地下生成的，是几千种碳氢化合物的混合物。未经处理的石油叫原油原油，原油及其加工所得的液体产品总称为石油石油。l 原油的分类有许多方法，按含烃类比例的不同，原油可分为石蜡基原油、环烃基（也叫沥青基）石蜡基原油、环烃基（也叫沥青基）原油和中间基（也称混
14、合基）原油原油和中间基（也称混合基）原油。根据硫含量不同，硫含量小于0.5为低硫石油，0.52.0之间为含硫石油，大于2.0者称高硫石油。l 原油经过炼制经过炼制，可以得到石油气、汽油、煤油、柴油、重油、油渣、沥青、石蜡等产品，以满足不同的用途。石油资源石油资源l 从石油储量来看，第二次世界大战后，发现和开发了一批重要的油气区，包括中东、伏尔加乌拉尔、西伯利亚、阿拉斯加、利比亚、尼日利亚、东南亚等，使探明储量迅速增加，在1970年以前大约每10年翻一番，但1985年后，每年所增储量逐渐减少，甚至出现下降趋势。l 2007年底世界石油剩余可采储量1686亿吨*，按现有开采速度可采41.6年*。但
15、从全球来说，新发现新发现的储量跟不上石油开采量的储量跟不上石油开采量。*BP世界能源统计（2008年6月）l 目前世界上已找到近3000030000个油田和个油田和75007500个气田个气田，这些油、气田分布于地壳上六大稳定板块及其周围的大陆架地区。在156个较大的盆地内，几乎均有油、气田发现，但分布极不平衡。l 世界上石油储量超过10亿 t和天然气储量超过10000亿m3的特大油、气田共42个（我国除外），它们仅分布于10个盆地内，其波斯湾盆地就占20个，西伯利亚盆地占10个，储量为650亿 t，占世界总储量的近一半。沙特阿拉伯的加瓦尔油田和沙特阿拉伯的加瓦尔油田和科威特的布尔干油田的石油
16、储量占目前世界储量科威特的布尔干油田的石油储量占目前世界储量的的1/51/5。l我国沉积盆地广阔，有485个沉积盆地，其中面积10000 km2以上的盆地盆地6262个，拥有全个，拥有全国石油地质资源量的国石油地质资源量的9797；l2006年我国石油储量预计约石油储量预计约650650亿吨，可采亿吨，可采储量储量253253亿吨，可开采亿吨，可开采60607070年；年；l新中国成立后，在西北、东北、华东和中南等地区找到了100100多个油田多个油田。尤其是大庆油田、胜利油田、辽河油田和克拉马依油田等一批大型油田的发现和投入开发，使我国石油工业得到高速发展。石油工业的发展历史石油工业的发展历
17、史l1859年美国打出第一口油井，现代石油工业真正开始。18601900年，主要用煤油作为照明和民用燃料，称为“煤油时期煤油时期”；19001950年，内燃机的出现使得汽油用量大增，称为“汽油时期汽油时期”；50年代开始为“石油化工时期石油化工时期”。石油的消费量剧增。石油开采石油开采l 油田开发包括石油勘探、钻井和油田的开采石油勘探、钻井和油田的开采。石油勘探是石油开发中最重要的基础环节，包括油田的寻找、发现和评估。l 钻井钻井是从地面打开一条通往油、气层的孔道，以获取地质资料和油气能源。最古老的钻井方法是绳钻，即用绳端的铲头掷向井下打井取泥，现代则使用井架钻台，油井平均深度为1700m，有
18、的大于10000m。油被溶解气或四周水压压出岩砂流向孔道，形成自喷井。当自喷井产油一段时间后，油压降低，产量下降。当不能自喷时，就需用油泵或深井泵采油。石油生产与消费石油生产与消费l 世界上开展油气资源普查的国家有150多个，生产油气的国家有70多个。70年代后，世界石油产量上升缓慢，近30年来，石油产量一直在石油产量一直在3030亿亿t t 左左右徘徊右徘徊。l 目前石油生产最多的地区是中东和欧洲石油生产最多的地区是中东和欧洲；沙特阿拉伯和俄罗斯是世界石油生产最多的国家。石油输出国组织储量约占世界探明储量的3/4，而其海湾成员国家沙特阿拉伯、科威特、伊朗、伊拉克、阿联酋和卡塔尔六国占世界总储
19、量的1/2。1bbl（1桶）0.14tl 目前在世界一次能源的消费中，石油仍处在第一位,年消费量年消费量3333亿吨亿吨。目前世界一次性能源消费约为100亿 t标准油，其中石油消费量约占石油消费量约占4040。l 在消费行业中交通运输占57.0，工业占19.7，其他行业占17.1，非能源行业占6.2。l 我国能源消费结构中，石油的比重远小于煤，只占占我国一次能源消费总量的我国一次能源消费总量的2020多多，而煤炭比例却近70。自1993年，我国开始由净出口国变成为净进口国。2006年，全年原油表观消费约3.3亿吨，石石油净进口量达油净进口量达1.451.45亿吨亿吨；成品油全年表观消费量为2亿
20、吨，并以每年12%左右的速度增长。石油产品石油产品l 原油为制造石油产品的原料，由原油制造石油产品的过程称为炼油炼油。l 石油的加工过程可分三步石油的加工过程可分三步：一是将原油蒸馏，称一次加工；二是将一次加工所得到的产品再次加工，叫二次加工（又称深度加工）；三是把炼油厂的副产品（炼厂气等）和石油产品（即油品）及原油用来生产基本有机化工原料，叫三次加工。l 通常把一、二次加工叫做石油炼制石油炼制，把第三次加工称为石油化工石油化工。l 原油经过蒸馏后，依沸点范围可把石油分成不同组分依沸点范围可把石油分成不同组分。一般沸点范围为40205的组分为汽油；180300的组分为煤油；250350的组分为
21、柴油；350520的组分为润滑油（或重柴油）；高于520的渣油作为重质燃料油。l 原油经过蒸馏后大约只能提取2540的轻质油品（汽油、汽油、煤油和轻柴油煤油和轻柴油等）。同时蒸馏所得到的油品，有些质量还不够高（如汽油的辛烷值较低等），必須再经过转化过程方可获得更多价值较高的轻质油品，因此尚需进行二次加工。常用的转化法有热裂化、加氢裂化、催化重整热裂化、加氢裂化、催化重整（铂重整）和焦化焦化等。石油蒸馏工艺流程示意图石油蒸馏工艺流程示意图 图图2-4燃料型炼油厂的流程图燃料型炼油厂的流程图石油化工产品石油化工产品l由石油、天然气及其相关产品为原料制成的化学产品，都可称为石油化学品。石油化学品包括
22、化学肥料、合成树脂、油漆和化学肥料、合成树脂、油漆和清洁剂清洁剂等。l重要的石油化工产品是三大合成材料（合合成树脂、合成纤维、合成橡胶成树脂、合成纤维、合成橡胶）、化肥、化肥、农药和洗涤剂农药和洗涤剂等。l（1）合成树脂合成树脂：主要有聚乙烯树脂、聚丙烯树脂和聚氯乙烯树脂。绝大多数塑料制品都是用合成树脂制成的。此外，还可以生产有机玻璃等。l（2）合成纤维合成纤维：是目前世界上产量最多和最重要的化学纤维。最主要的合成纤维产品是五大“纶”，即锦纶、涤纶、维纶、腈纶和丙纶。l（3）合成橡胶合成橡胶：广泛用在工业、农业、交通运输业及国防等方面。世界上合成橡胶的产量早已超过天然橡胶，合成橡胶的产品层出不
23、穷，许多合成橡胶的质量也远超过了天然橡胶。l（4）化肥化肥：化肥主要有氮、磷、钾肥三种。其中以氮肥的产量最多，用途也最广。用石油为原料所生产的化肥正是氮肥。常见的有氨水、尿素、碳酸氢铵、硫酸铵和硝酸铵等。l 此外，以石油为基础原料还可生产农药、洗涤剂、农药、洗涤剂、炸药、染料、油漆炸药、染料、油漆等多种化工产品。石油工业的发展趋势（1）加大勘查找油力度和范围，主要是向未知地域、地层深部、海底特别是大陆架发展。（2）提高石油采收率（我国，30%左右，1.5亿吨/1个百分点；先进国家在45%以上）。（3）稳产和限产。（4）在通过立法倡导节约用油的同时，从技术上寻求节油的途径。（5）积极开发和利用非
24、常规石油。l 加大勘查找油力度和范围加大勘查找油力度和范围，向未知地域特别是沉积盆地和沙漠地区、底层深部、海底特别是近海大陆架发展；l 提高开采技术和装备水平提高开采技术和装备水平，以提高石油采收率；l 在没有发现更好的石油替代品以前，对石油资源实行保护措施，对石油年产量进行限制对石油年产量进行限制；l 从技术上寻求节油途径，并积极研究代替石油的措施。此外，还要积极开发和利用非常规石油开发和利用非常规石油。l 建立石油战略储备建立石油战略储备 国家或组织石油储备天数国家或组织石油储备天数 总天数总天数 政府储备政府储备 民间储备民间储备 美国美国 158 90 68 日本日本 169 90 7
25、9 德国德国 127 95 32 欧盟欧盟 90 韩国韩国 74.5 29.7 44.8 中国台湾中国台湾 60 新加坡新加坡 44 泰国泰国 36 印度印度 19 印度尼西亚印度尼西亚 21 中国中国 35 14 21 来源：环球能源网2007-08-09 l非常规石油包括油页岩、重质油和油砂油页岩、重质油和油砂，这类资源的探明储量折算成石油有7700多亿吨，是世界上常规石油剩余探明储量的八倍左右。目前其开采方式与采煤一样，有露天和矿井开采两种。其利用和加工方法有直接燃烧和加热干馏两种。当前主要因成本问题还未得到大规模开发和利用，但这些非常规石油很可能是解决今后世界石油问题的最有效途径。我国
26、石油现状我国石油探明储量为探明储量为3232亿吨亿吨，居世界第十位；可采储量25亿吨。石油产量约为1.6亿吨，居世界第五位。全年原油表观消费约2.8亿吨，石油净进口量达1.2亿吨；对于我们这个人口大国，无论从石油资源还是产量，人无占有量都远远低于世界平均水平。我们无论在勘测能力、开采技术和装置水平，还是在加工方法和有效利用等各方面，和发达国家相比，都还存在较大差距，这都有待于石油和能源工作者的继续努力。l 目前我国石油供需矛盾日益突出供需矛盾日益突出，一方面我国人均石油资源量仅为世界水平的1/6，另一方面，已开发的油田多数已进入高含水的中后期开发阶段，水驱采收率不高（平均只有33），约2/3的
27、资源还留在地下，而开发剩余可采储量和勘探发现新储量的难度也越来越大，另外，尽管我国在石油的勘测、开采和生产、加工几方面都已取得了很大的成绩，但与发达国家相比，无论在勘测能力、无论在勘测能力、开采的技术和装置水平，还是在加工方法和有效开采的技术和装置水平，还是在加工方法和有效利用诸方面，都还存在较大的差距利用诸方面，都还存在较大的差距。所以，在提高已探明资源的利用率的同时，迫切需要发展新的石油开采技术，以大幅度提高老油田的采收率。2.3 天然气l 天然气是另一重要一次能源。它与石油、煤炭构成了当代世界能源的三大支柱。石油和天然气的共同特点是，容易开采，使用方便，污染小，易容易开采，使用方便，污染
28、小，易储存和输送，使用过程易调节和控制储存和输送，使用过程易调节和控制，目前是主要的动力燃料，同时也是最重要的化工原料。l 天然气(Natural GasNatural Gas，简称NG)，是一种产于地表下的天然气体。天然气的成因l 一般认为石油和天然气是孪生的石油和天然气是孪生的，二者在成因上、聚集和保存上均有共性。l 天然气生成条件比石油生成条件要宽得多比石油生成条件要宽得多。当生油岩埋藏较浅，地温低于70时，有机质则由细菌和温度作用形成干气，即甲烷；当生油岩埋藏的深度在13002100米，地温为70110时，有机质转化的主要方向是石油，同时还生成天然气；当生油岩埋藏深度超过2100米，地
29、温超过110时，有机质继续转化为天然气；此外，在90110时，石油也开始裂解成为天然气，随着温度的增高，裂解的石油就越来越多，地温越高，干气在天然气中占的比例愈大，当地温超过145时，就只生成干气了。l（1）油成气油成气，即有机物在成油过程中产生的天然气，这是迄今为止被世界各国开发利用的主要一类。其资源量大致与石油量相当，即一吨石油储量相应有1000立方米的天然气。l（2）煤成气煤成气，即有机质在成煤过程中产生的以甲烷为主要的成分的天然气。一般认为每吨煤伴生天然气38-68立方米。l（3）生物成气生物成气，是未成熟的有机质在低温（70）下由厌氧生物分解生成的甲烷气体，约占天然气总储量的20%左
30、右。l（4）水合物气水合物气，是低温或高温条件下，气体分子（甲烷）渗入地层深处的水分子晶隙中而被水缔合成气体水合物，估计资源约50万立方米。l（5）深海圈闭气深海圈闭气，有深海类似冰一样的水和甲烷混合物所圈闭的天然气，至今尚未勘探。l 天然气的主要成份为甲烷主要成份为甲烷及微量的乙烷、丙烷、丁烷及其它杂质如硫化氢和其它含硫化合物、水份、二氧化碳、氮气等。l 天然气比空气轻天然气比空气轻，比重约为空气的0.65。天然气燃点为550。液态的天然气比水轻，比重约为水的0.45。l 天然气完全燃烧后，CO2排放量为煤的一半，油的75%，可减轻地球温室效应可减轻地球温室效应。天然气液化后，可为汽车提供方
31、便的污染小的天然气燃料，一氧化碳（CO）排放量约为汽油车的1/3，氮氧化物（NOX）排放量约为汽油车的1/2。l 天然气的勘探、开采同石油类似勘探、开采同石油类似，但采收率较高，可达6095。在常温常压下，天然气以气态存在，故天然气皆以管线输送，每隔80160km需设一增压站，加上天然气压力高，故长距离管道输送投资很大。l 为运输和使用方便时，通常先将天然气冷冻至摄氏零下162形成液态的液化天然气液化天然气（Liquefied Natural Gas，简称LNG），液化后体积仅为原来体积的1/600，因此可以用冷藏油轮运输，运到使用地后再予以气化。天然气资源天然气资源l 天然气蕴藏量丰富，但在
32、许多国家的天然气工业比石油工业落后3040年。l 和石油一样，世界天然气资源分布很不均匀天然气资源分布很不均匀，主要集中在中东、俄罗斯和东欧，三者之和约占世界天然气总储量的70。l 世界最大的非伴生气田是卡塔尔的北方气田，1971年发现，储量面积6000平方公里，拥有世界探明天然气储量的20。l 煤层气资源最丰富的国家按地质储量依次是俄罗斯（17113万亿m3）、加拿大（676万亿m3）、中国（3035万亿m3）、澳大利亚（814万亿m3）、美国（11万亿m3）。这五个国家约占世界总量的95。l 2006年我国天然气资源储量为我国天然气资源储量为2525万亿万亿 m3m3，探明，探明储量储量6
33、.26.2万亿万亿 m3 m3。近十年的新增探明储量与前四十年的累积探明储量相当。特别是新疆、青海、川渝、陕甘宁四大气区的大力发展，为我国发展天然气工业提供了资源基础，实施西气东输工程西气东输工程有了资源条件。天然气生产与消费天然气生产与消费l 20世纪70年代后，世界石油产量上升缓慢，但天然天然气的产量却高速增长气的产量却高速增长。19701996年，从10000亿 m3/a 上升到23400亿m3/a，年产气量翻了一番多。2003年世界天然气生产最多的国家是俄罗斯、美国、加拿大、英国和阿尔及利亚。l 进入21世纪，我国气田气的储量增长很快，但天然天然气的产量增加却明显滞后气的产量增加却明显
34、滞后，主要原因是天然气管线严重不足，难以把中、西部气田的气送到东部经济发达的用气区，因而气田不能进行产能建设。这也是我国政府启动西气东输工程的主要原因。l 目前，天然气已成为世界上主要能源之一天然气已成为世界上主要能源之一，它与石油、煤炭构成了当代能源的三大支柱。一些工业发达国家在经受两次石油危机之后，正在大力推行以天然气取代石油。并以更多的人力和财力投入到的勘探、开发和利用的研究。因此天然气在能源结构中的比重不断上升，40年代4%，60年代13%，80年代20%，目前已达目前已达25%25%左右左右。l 我国天然气在能源结构中的比重只达到比重只达到2-3%2-3%左右左右，与发达国家比较还很
35、低，也与石油生产很不相称。统计资料表明，能源用气占41（其中发电占29），包括原材料在内的工业用气占30，住宅和商业用气占29%。2.4 电能l 电能是二次能源电能是二次能源。煤炭、石油、天然气、水能和核能以及各种可再生能源都可以转化为电能。l 电力是最清洁的能源电力是最清洁的能源，适于大量生产和集中管理。电能容易输送和分配，使用方便、灵活、经济、洁净、易控，利用率高，共用性好，是目前应用应用最广泛的常规能源最广泛的常规能源。l 电力是一种特殊商品，一般来说，发电、供电和用电必须同时完成，不能大量储存。电力一般只电力一般只在本国范围内平衡在本国范围内平衡。这样电力过剩就会造成电力生产能力的积压
36、和消费，电力短缺就会影响国民经济的发展。l 电能直接影响差国民经济发展速度和人民生活水平。电力发展速度总是超过经济增长速度，反映这一关系的指标是电力弹性系数：01.率国民生产总值平均增长电力平均增长率电力弹性系数电力生产与消费l 电力用于照明，已有一百多年的历史。1882年世界第一座发电厂在英国伦敦建成，当时为低压直流电。1891年德国洛芬火电厂安装了第一台三相发电机，开始采用三相交流输电系统。1920年美国人将输电电压提高到150kV。1934年美国加州建成了第一座水电站，装机容量134万kW。1954年苏联建成了世界上第一座核机组。l 目前世界电力生产最多的国家是美国、中国和日本，分别占世
37、界总量的24.2、11.55和6.5。l 电力消费最多的国家也是美国、中国和日本，其次为俄罗斯、德国和加拿大。电力的生产方式l 火力发电火力发电：以煤炭、石油或天然气为燃料，加热水使之成为一定压力和温度的水蒸汽，然后由水蒸汽膨胀做出的功推动发电机发电。l 电站的主要设备：蒸汽锅炉和汽轮机、发电机组和变电站。l 水力发电水力发电：利用水的高差能推动水轮机做功，从而带动发电机组发电。l 核电核电：利用核燃料裂变或聚变的方式释放出核能，再转化为蒸汽能推动发电机组发电。2007年世界发电量前4名 美 国 43800-44000亿度中国大陆 32559亿度日 本 11800-12000亿度 俄 罗 斯
38、10160亿度 中国历年发电量统计 1990年:发电量为6212亿度 1995年:发电量为1.008万亿度 1996年：发电量为1.081万亿度 1997年：发电量为1.134万亿度 1998年：发电量为1.166万亿度 1999年：发电量为1.204万亿度 2000年:发电量为1.313万亿度 2001年：发电量为1.478万亿度 2002年：发电量为1.640万亿度 2003年：发电量为1.908万亿度 2004年：发电量为2.187万亿度 2005年:发电量为2.475万亿度 2006年：发电量为2.834万亿度 2007年：发电量为3.256万亿度 我国电力工业历史与现状l 我国电力工
39、业已有百余年历史百余年历史，最早于1879年在上海建成发电厂，但旧中国电力工业发展缓慢，到1949年，装机容量为1.8GW，年发电量仅为43亿度，且发电设备都依赖进口，发电量的55%为外国资本所有。l 从1949年到2000年，我国电力总体上一直以高于国民经济增长的速度在发展，基本上保证了经济发展和人民生活水平提高的需要。l 到2003年全国电力装机容量达装机容量达3.913.91亿千瓦，发电亿千瓦，发电量达量达1.911.91万亿千瓦时，均居世界第二万亿千瓦时，均居世界第二。l 目前我国电力缺口依然很大缺口依然很大，人均用电水平只有1463千瓦时，仅为2000年世界平均水平2548千瓦时的5
40、7。我国电力生产存在的问题l 我国电气化水平较低电气化水平较低，电力消费在终端能源中的比重约为13，而发达国家为20以上，l 我国用于发电的能源在一次能源消费中所占比重约40左右，发达国家高达80以上；l 我国能源生产转换装置的效率较低转换装置的效率较低，我国发电设备中机组容量小，老旧机组多，热电联产比重小，煤耗高，厂用电在，线损大；l 用电设备装置的效率低用电设备装置的效率低，我国电动机平均效率只有87，而发达国家一般能达到92，其它如配电变压器、传动装置，流量调节装置等的效率都较低。电力工业发展趋势l（1）发电能源多元化发电能源多元化。除了传统的火电、水电外，核电的发展会很迅速，20年之内
41、将由1990年的18%上升至35%以上；其它如地热发电、太阳能发电、海洋波动能和温差发电等也将有长足进步，成为不可忽视的生产力军。l（2）大容量、高参数机组和大电厂大容量、高参数机组和大电厂。这是提高发电效率和能源利用率以及规模效益的较好途径。目前世界上单机容量最大为130万kW，不久还会有150万kW以上的机组问世；亚临界参数（22MPa，370）机组将得到普遍采用；超临界参数机组超临界参数机组也已问世；火电厂规模将会达到400-500万kW。l（3）燃气燃气蒸汽联合循环发电机组蒸汽联合循环发电机组进入工业实用并得到推广。这是提高发电效率的更为有效的途径，其发电效率将超过50%。l（4）电力
42、在能源消费中的比重会进一步提比重会进一步提高高。由现在的40%左右提高到50-60%，工业发达国家会更高。2.5水力能l 世界陆地由于地势高低不同，遍布江河。水在江河中流动，由于高度落差，形成水力势能，从而形成了丰富的水能资源。l 水力势能可以转换成动能，并通过适当的能量转换装置做功。依装置和用途的不同，有水力装置（如水车、水磨等）、动力发电装置水轮机组。l 水能是自然界广泛存在的一次能源。它既是常规能源，又是可再生能源和清洁能源，所以水能是世界上众多能源中永不枯竭的优质能源。l 我国国土辽阔，河流众多，径流丰沛，落差巨大，蕴藏着丰富的水能资源。l 我国河流水能资源的理论蕴藏量为6.76108
43、 kW，年发电量为59200108 kWh，不管是水能资源的理论蕴藏量，还是可能开发的水能资源，中国在世界各国中均居第1位。l 单机装机容量500kW及以上的可开发的水电站共11000余座，总装机容量可达37853104 kW。l 水能资源主要集中在长江、黄河中上游、雅鲁藏布江中下游、珠江、澜沧江、怒江和黑龙江上游。这7条江河可开发的大中型水电资源都在1000104 kW以上，占全国大中型水电资源量的90。水力发电l 水力发电是利用水的高度差能推动水轮机做功，从而带动发电机组发电。发电的同时还可以方便地开展综合利用，它还可以储蓄和调节，启动快，工作灵活，运行成本低，效率高，经济性高l 水能受自
44、然和地理条件的限制和影响大，一次性投资大，建设时间长，库区需要定期清淤。按集中河道落差的方式，水电站通常可以分为堤坝式、堤坝式、引水式、混合式和抽水蓄能式引水式、混合式和抽水蓄能式。l 由于水力发电相对火力发电具有明显的优势，西方国家都优先发展水电，一些先进国家水电资源的开发利用率都已达到80 90。l 我国早在4000年前就开始兴修水利。至春秋战国时期，水利工程已有相当规模，建设水平也比较先进。l 现代化的水电建设起步很晚，直到1910年才开始在云南滇池修建第一个水电站石龙坝水电站，装机容量472kW。到1949年底，全国水电装机容量也仅为16.3104 kW，占全国总装机容量的8.8，当时
45、的水电装机容量居世界第20位。l 经过50年的发展，我国水电事业突飞猛进，至20082008年底，全国装机容量达到年底，全国装机容量达到1.751.75亿亿kWkW，占全国，占全国发电装机容量的发电装机容量的21.621.6，稳居世界第一，预计到，稳居世界第一，预计到20202020年水电装机容量达年水电装机容量达3 3亿千瓦。亿千瓦。l 三峡水利枢纽工程是多目标开发的综合利用工程，其防洪、发电、航运三大主要效益，均世界同类水利工程前列，创下了多项世界第一：l 世界防洪效益最为显著的水利工程：三峡水库总库容393108m3，防洪库容221.5108m3。l 世界上最大的水电站：三峡电站装有26台70104kW的水轮发电机组，总装机容量1820104kW，年发电量846.81012kWh。l 航运效益最显著的枢纽：年单向通过能力由1千万吨增加到5千万吨。l 世界上建筑规模最大的水利工程：三峡大坝轴线长2309.74m，双线5级船闸加升船机。l 世界上工程量和施工难度最大的水利工程。l 施工期流量最大水利工程。l 世界泄洪能力最大的泄洪闸。l 世界级数最多、总水头最高的内河船闸。l 世界上规模最大、难度最高的升船机。l 世界上水库移民最多、工作最为艰巨的移民建设工程。
