能源是现代文明发展的重要物质基础,能源问题已成为当前全社会关注的焦点,成为关系到国计民生的关键问题。
面对地球唯一的家园、有限的能源,你我的举手投足之间就会造就截然不同的世界!
一 认识能源家族
所谓能源是指煤炭、太阳能、风能、水能、天然气、地热能、核能等等。
能源家族的成员分类:
从能源产生的方式可分为一次能源和二次能源。
所谓一次能源,是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源,它包括:原煤、天然气、太阳能、水能、风能、地热等;为了满足生产和生活的需要,有些能源要加工转换后使用,成为二次能源,指由一次能源经过加工转换以后得到的另一种形态的能源产品,例如:电力、蒸汽、煤气、汽油、柴油等。
- 从
能源是否可再利用的角度,一次能源可再次被分为再生能源和非再生能源两大类。
可再生能源,是指在自然界中可不断再生并可以持续利用的资源,它主要包括太阳能、风能、水能、地热能、生物质能等;而非再生能源,是指经过亿万年的,短期内无法恢复的能源,包括原煤、原油、天然气、油页岩、核能等。随着我们使用越来越多,它就会变得越来越少,直到用到枯竭为止,在自然界中它们将不会再生。
- 根据能源消耗后是否造成环境污染可分为非清洁型能源和清洁型能源。
对环境污染大的能源称为非清洁型能源,包括煤炭、石油等;对环境无污染或污染小的能源称为清洁型能源,包括水能、太阳能、风能和核能等。
- 根据使用的类型又可分为常规能源和新型能源。
常规能源是指经过相当长的历史时期已经被人类长期广泛利用的能源。它包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新型能源是指采用新的科学技术才能开发和利用并有发展潜力的能源,包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及用于核能发电的核燃料等。
能源家族成员种类繁多,而且新成员的不断加入也使这个大家庭得到不断的更新和扩充。
二 国家能源现状
我们形容祖国经常会用到“地大物博”一词,但事实表明我们的能源和资源总量并不丰富,由于我国人口众多,人均资源能源的占有量从世界整体水平看存在着明显的差距。严峻的形势让人触目惊心。
从能源总量来看,我国是世界第二大能源生产国和第二能源消费国。
据资料显示,截止到2004年底,我国石油剩余可采储量23亿吨,占世界总量的1.4%;天然气剩余可采储量2.23万亿立方米,占世界天然气可采储量总量的1.2%;煤炭剩余可采储量1145亿吨,占世界总量的12.6%等。就可采储量而言,有关专家估计,若按目前的开采水平,我国石油资源和东部的煤炭资源将在2030年耗尽,水力资源的开发也将达到极致。就质量而言,我国能源资源以煤炭为主,按各种燃料的热值计算,在目前的探明储量下,世界能源资源中,固体燃料和液体、气体燃料的比例为4:1,而我国则远远落后于这一比值。目前,在世界能源产量中,高质量的液、气体能源所占比例为60.8%,而我国仅为19.1%。
2004年,中国一次能源消费总量19.7亿吨标准煤,比上年增长15.2%。其中,煤炭消费量18.7亿吨,原油2.9亿吨,天然气415亿立方米。从人均水平来看,2004年中国人均一次能源消费量1.08吨油当量,为世界平均水平1.63吨油当量的66%,是美国人均8.02吨油当量的13.4%,日本人均3.82吨油当量的28.1%。从能源结构来看,2004年一次能源消费中,煤炭占67.7%,石油占22.7%,天然气占2.6%,水电等占7.0%。这些只是部分能源消费情况,其形势不容乐观。
面对国家这样的能源现状,触目惊心的数据,提醒着我们应更冷静、更客观地面对中国的能源问题。人们不能再大手大脚的对待现有的能源,从现在开始我们应该树立节约能源、适度消费的观念。
单位: %
|
|
人口 |
GDP |
能源总量 |
煤炭 |
原油 |
天然气 |
发电 |
核电 |
|
生产 |
21 |
2.55 |
10.47 |
35.7 |
4.8 |
0.8 |
7.6 |
0.55 |
|
消费 |
|
|
11.18 |
37.5 |
4.9 |
0.8 |
|
|
表 1 中国能源在世界的地位
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国家 |
消费总量( MTCE ) |
占世界比重( % ) |
能源消费结构( % ) |
|
石油 |
天然气 |
煤炭 |
核电 |
水电 |
|
美国 |
3063.0 |
25.2 |
39.5 |
26.5 |
24.6 |
8.0 |
1.4 |
|
俄罗斯 |
929.3 |
6.8 |
22.1 |
51.3 |
19.5 |
4.8 |
2.3 |
|
日本 |
723.3 |
6.0 |
52.6 |
11.6 |
17.7 |
16.5 |
1.6 |
|
德国 |
485.7 |
4.0 |
40.2 |
20.9 |
25.5 |
12.9 |
0.5 |
|
法国 |
349.0 |
2.9 |
37.6 |
12.8 |
5.4 |
41.8 |
2.4 |
|
英国 |
321.3 |
2.6 |
36.1 |
34.3 |
18.0 |
11.3 |
0.2 |
|
中国 |
1292.3 |
10.6 |
20.5 |
1.9 |
75.4 |
0.4 |
1.8 |
|
印度 |
371.9 |
3.0 |
31.9 |
8.5 |
56.2 |
1.0 |
2.4 |
|
世界总计 |
12156.0 |
100 |
39.9 |
23.2 |
27.0 |
7.3 |
2.6 |
表 2 国内外能源消费结构比较
三 培养节能的意识
随着社会经济的快速发展和人们生活水平的逐步提高,能源需求量不断的扩大,能源的大量需求与有限的能源之间的矛盾越来越激化。就全球而言,能源紧缺是世界的共同课题。在某些时候,能源问题会引发全球性动荡与危机,甚至能够造成国家间的军事冲突。严峻的形势要求我们必然走节约能源的道路,大幅度提高能源利用效率,加快建设节约型社会。
人类的一切都有赖于能源的利用,人们的“衣食住行”都需要耗能,没有足够的能源,我们的社会将无法发展,地球上的生命将遭受威胁。面对紧张的能源状况,除了惊讶和慨叹之余,我们还应积极采取有效措施,尽快解决能源紧张问题,满足日益增长的经济与社会发展需要。我们经常会遇到这种画面,如洗手时水管一直开着,水不断的流出、外出时灯一直开着等等这些被忽视的问题,都最终导致了能源的浪费和紧张。因此“节约能源要从我做起”,从生活中一点一滴做起,人们在开发新能源的同时要注意节约能源。以电视机为例,平均每台电视机每天待机2小时,待机耗电0.02度(千瓦时),按3.5亿台计,则一年的待机耗电高达25.55亿千瓦时。如果城镇居民每户都将一个40瓦的灯换成同样亮度的8瓦节能灯,全国1.4亿多户城镇居民,就能形成98亿度电的节电能力,相当于一个装机150万千瓦容量电站的全年发电量。如能及时关闭电器电源,每个家庭每年可节约用电100~150度。全国13亿人口,每人节约一度电,可以节约5亿多人民币,可建5000余所希望小学。
日本是个岛国,由于本国的能源缺乏使日本人都有一种能源危机感,并且从小就开始灌输和培养节能意识。节能在日本已经深入到工作和生活的每个细节中,并早已成为一种习惯。面对世界能源紧缺的状况,我们应大力宣传和提倡节能意识和节能习惯。
节能,培养节能意识、形成节能习惯更为重要!
四 生产方面的节能
国家《节能中长期专项规划》中明确指出,我国节能重点领域包括工业、建筑、交通运输等。下面将有侧重点的分别阐述。
未来20年工业能耗始终占一半以上,存在着能源耗高、二次能源利用效率低、固体废物利用率低等三方面突出问题。工业节能是节能的重点领域。工业节能中研究开发节能重点有钢铁、电力、石油化工、化学、煤炭和机械等高耗能行业。其中钢铁行业的能源消耗最为突出。主要措施有:延长设备使用寿命并淘汰落后工艺和设备,节水、节电同时要简化工序,使生产流程实现连续化、紧凑化、高效化,最大限度综合利用各种能源。据调查,电耗成为钢铁业的第二大项生产成本支出。2005年大型钢铁企业电能成本占总生产成本的10%左右。钢铁企业要想提高利润空间,除了扩大销售外,还要靠有效节能来实现,采用科技含量高、安全性能好、节能率高的节电设备成为最佳途径。有了先进的节能技术和设备,才能避免生产过程中能源不必要的浪费,这样既节约了能源又提高了工作效率。
工业锅炉是重要的热能动力设备,广泛应用于工厂动力、采暖通风等生产过程。但锅炉效率普遍较低。目前我国大型工业炉窖总数约为12万台,其能源消耗占全国能耗总量的25%,同时,工业炉窖排放大量二氧化碳、氧化氮、氧化硫等有害气体,成为大气环境的主要污染源之一。因此要利用先进的节能技术对工业锅炉机组进行改造,以消除锅炉缺陷并改进燃烧技术和设备,从而实现工业生产中的节约能源和环境保护。
蓄热式高温空气燃烧技术能使燃耗指标比目前的各种常规工业炉指标降低30%-70%;二氧化碳等有害气体的排放量比原来减少30%-70%。新型蓄热式高温燃烧系统具有高效节能和低污染的特点,可作为工业及民用化石燃料系统的替代产品,有利于高效利用煤、石油、天然气等化石燃料,并能有效改善环境。

蓄热式燃烧器的工作原理如图所示,从鼓风机出来的常温空气由换向阀切换进入蓄热式燃烧器B后,在经过蓄热式燃烧器B时被加热,在极短时间内常温空气被加热到接近炉膛温度(一般比炉温低50~100°C)被加热的高温空气进入炉膛后,卷吸周围炉内的烟气形成一股含氧量大大低于21%的稀薄贫氧高温气流,同时往稀薄高温空气附近注入燃料(燃油或燃气),燃料在贫氧(2~20%)状态下实现燃烧;与此同时,炉膛内燃烧后的热烟气经过另一个蓄热式燃烧器A排入大气,炉膛内高温热烟气通过蓄热式燃烧器A时,将显热储存在蓄热式燃烧器A内,然后以低于150°C的低温烟气经过换向阀排出。工作温度不高的换向阀以一定的频率进行切换,使两个蓄热式燃烧器处于蓄热与放热交替工作状态,从而达到节能和降低NOX排放量等目的,常用的切换周期为30~200秒。
蓄热式高温空气燃烧技术节能达10~70%,同时大大缓解了大气的温室气体的排放;扩展了火焰燃烧区域,火眼的边界几乎扩展到炉膛的边界,从而使得炉膛内温度分布均匀,一方面提高了产品质量,另一方面延长了炉膛寿命;炉膛的平均温度增加,加强了炉内传热,导致在相同产量情况下,工业炉和锅炉炉膛尺寸可以缩小10~50%;对于相同尺寸的炉子,改造后产品的产量可以提高10%以上,大大降低了设备的造价;采用传统的节能燃烧技术,助燃空气预热温度越高,烟气中NOX含量越大;而采用蓄热式高温空气燃烧技术,在助燃空气预热温度高达近1000°C的情况下,炉内NOX生成量反而大大减少;炉膛内为贫氧燃烧,使冶金工业炉的钢坯氧化烧损减少。
据统计,建筑在建造和使用两个阶段所耗用的能源已占社会总能耗的44.3%。建筑节能已成为国家节能战略重点。随着社会发展,人们生活水平的提高,房屋需求量增加,建筑使用能源量也在迅速增长,在全社会能源消费比例将从目前的35%上升到2020年的57%-75%,建筑用能逐渐成为能源需求增长的最大的领域。因此,建筑节能成为保证国家能源安全和建设节约型社会的重要领域。我国现有建筑面积330亿平方米,节能型住宅不足2%,我国新建房屋有95%以上是高能耗建筑。因此在建筑节能方面分为两类,第一在新建建筑上要求节能50%,同时对既有建筑进行改造。所谓建筑节能是指通过提高墙体、门窗、屋面的保温性、密封性,以降低采暖、空调等设施的能耗,达到改善居室环境和节约能源的目的。在建筑中做到合理使用能源并有效利用能源。
建筑耗能包括对建筑的保温、隔热、建筑采暖、房屋的照明、居住建筑的生活用能等等。其中建筑采暖、空调、通风等能耗约占建筑总能好的三分之二以上。建筑成为巨大的能量耗散系统,围护结构的隔热性能和通风换气都对建筑能耗产生巨大的影响。为了维持人居环境适宜的温度、湿度和室内空气质量,不可避免地造成巨大的能量消耗。针对这些建筑耗能问题,应采取相应的节能措施。如,鼓励采用蓄冷、蓄热空调技术,中央空调系统采用风机水泵变频调速技术,节能门窗、新型墙体材料等。
下面将简单介绍几个建筑节能实例。
- 节能窗。根据有关机构研究表明,玻璃门窗的节能是建筑节能的重要环节。夏季太阳辐射热通过玻璃进入室内,会大大提高室温,增加建筑能耗。目前我国建筑能耗占全社会总能耗27%以上,而玻璃门窗造成的能耗占到了建筑能耗的40%左右,
目前采用的低辐射中空镀膜玻璃(low-e玻璃)是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品。该产品对可见光有较高的透射率,对红外线(尤其是中远红外)有很高的反射率,具有良好的隔热性能。将会逐渐改变高能耗。它对远红外热辐射的反射率很高:冬季,将室内暖气及室内物体散发的热辐射反射回室内,起到保温作用;夏季,则阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内,节约空调制冷费用。L OW - E 玻璃的可见光反射率一般在11%以下,与普通白玻璃相近,可避免造成反射光污染。
- 建筑采暖。如地暖系统标准发热电缆地暖系统是以电力为能源,以埋入地下的低温发热电缆为发热体,以建筑物内部地面作为散热面,将电能全部转化成热能,通过辐射和传导的方式对室内环境进行加热。该系统由安装于墙上的智能温控器控制。温控器采用双探头设计,能分别感应地温及室温,以保证准确控制和调整室内温度,满足采暖需要。该系统可以高效保温蓄热层,热效率高。 达到设定温度后,可维持房间舒适 8-10 小时 ,比空调等其他方式节能 15-20 %(美国能源部数据)
地源热泵。因为大地土壤吸收和存储了许多从太阳那接收的能量,所以全年的地下温度基本恒定,地源热泵可以使用这种地下能量为任何建筑加热、制冷或供应热水等。地源热泵于一般的空调,提在大地和室内之间“转移能量”,利用极小的电力维持室内需要的冷暖温度。在夏天,室内的热量被转移到土壤中,用于室内制冷;在冬天,获取地下能量,供室内取暖。周而复始,将建筑空间和大自然之间联为一体。用地热交换每冷吨负荷可减少用电量大约1000瓦;地热交换的能源费用比一般空调系统节约能源25~50%。
建设节约型社会应该重视交通节能。交通运输行业作为主要的终端用能部门之一,其能源消费包括两个部分:一是由完成运输活动的各种运输工具或设施直接消耗的能源;二是由各运输组织或管理部门服务于运输生产活动对能源的消耗。通常所涉及的交通运输行业能源消费等相关概念是指前者,而后者则可归于其他用能部门。交通运输领域的能源消费主要通过各种运输工具或设施对能源的消耗。专家认为,我国交通节能目前面临两大任务:发展汽车节油技术、建设城市轨道交通。近年来我国汽车消费不断升级,数量急剧增加的汽车使能源供应和环境保护面临新的压力,随之而来的交通节能已成为节约能源战略中的重要组成部分。
如何实现交通节能:
- 改善交通条件
改善交通条件包括改进交通信号、拓宽交叉路口、尽可能减少堵车,缩短车辆在路上的等待时间等,可以降低车辆运行过程中的能源消耗。改善道路质量,减少道路养护中的能源消耗。
- 改进各类运输
交通运输:如各种类型的汽车、电车、拖拉机、摩托车等;应改善发动机的燃料经济性、减轻车辆自重、减少行使阻力等。 促进汽车制造企业改进技术,降低油耗,提高燃油经济性,引导消费者购买低油耗汽车。
铁路运输:目前包括蒸汽机车、内燃机车和电力机车三种类型,分别采用煤炭、燃油、电力作为驱动能源,磁悬浮列车也采用电力为驱动能源,可归于电力机车类型;加快发展电气化铁路,实现铁路运输以电代油;优化机车操纵,降低铁路运输燃油消耗。
航空运输:主要是各种民用飞行器,以航空煤油为燃料;采用节油机型,加强管理,提高载运率、客座率和运输周转能力,提高燃油效率,降低油耗。
水上运输:包括各种在内河、湖泊、远近洋运输的船舶以及港口装卸作业设施等以不同类型能源作动力源,这些能源主要有柴油、重油、汽油、电力等;通过制定船舶技术标准,加速淘汰老旧船舶;采用新船型和先进动力系统;发展大宗散货专业化运输和多式联运等现代运输组织方式;优化船舶运力结构,提高船舶平均载重吨位等。
- 利用替代燃料
加强汽车替代燃料的研究应用工作,摆脱汽车对石油的完全依赖,如开发使用液化石油气汽车、压缩天然气汽车;用乙醇、裂解油、碱性植物油等生物质液体清洁燃料直接代替汽油柴油等动力燃料等,加强科技开发,积极使用其他替代能源是节能的重要途径。
- 适当发展柴油轿车
柴油车的燃烧效率要高于汽油车,一辆2吨重的轿车,柴油车的燃烧效率要比汽油车高20%。由于柴油车的经济性明显高于汽油车,在整个欧洲,柴油车在新车市场上的占有率从1997年的22%上升到了2000年的 32%;在日本,柴油车占了社会保有量的14%。随着我国私人拥有轿车的不断增加,从节约能源角度出发,应当适当发展柴油轿车。
发展公共交通
不同客运方式之间的能源单耗水平相差很大,铁路和公共汽车都要远低于轿车,它们的能耗比是,铁路:公共汽车:汽车=1:3:20,我们应选坐公车和地铁,发展社会公共交通是节约能源消费的一个重要途径。
- 加强交通管理
发展改善公共交通服务,包括公共交通专用车道,公交线路优化;改进运输组织、加强运输管理,通过车辆购置费、注册费、养路费(或燃油税)、停车费、过路过桥费等对车辆购买及使用加以适当调节,鼓励人们选择节能的交通方式出行。
五 生活中的节能
随着生活水平的提高,人们对越来越多的电器设备和汽车感兴趣,而这些都加剧了对能源的消耗量,面对严峻的能源形式,我们应该从日常生活中培养和建立节约型生活方式。
我国居民用电占全社会用电量的12%左右,其中冰箱、空调、电热水器就占居民用电的80%以上。下面列举几个生活中的节约用电的方法:
在选用空调时应选用变速空调,其中的变频器会使空调保持最佳的速度转速状态,从而提高能效比,比一般的空调节能20%--30%。
- 要对长期不开的空调进行打扫清除, 因为散热片上的灰尘过多,可大幅度增加耗电量;
- 增加房间的封密性,比如把门窗关严,不要让冷气跑出去,不要频繁开关空调;
- “通风”开关不要处于常开状态,否则将增加耗电量;
- 空调温度不宜太低,否则既耗能又对身体健康不利;
- 安装空调时应避免放置在阳光直接照射的地方。
要及时清除储藏室和冷冻室的霜层,霜层太厚会产生很大的热阻,影响冷热交换,制冷效果差,耗电量会增多。
- 调节温控器,在夏天应将其调到“4”或者最高处,以免冰箱频繁启动,增加耗电在。在冬天,将其调到“1”就可以了,这样可以减少并向压缩机的启动次数。
- 减少打开冰箱的次数和开门时间,防止冷气逸出。如果打开时间过长不但会耗能降温还会影响冰箱的使用寿命。
- 水分较多的水分蔬菜水果等,应先洗净沥干后,用塑料袋包好放入冰箱。以免水分蒸发从而加厚霜层、缩短除霜时间,以达到节能的效果。
- 热的食品将其自然冷却后再放到冰箱里,热的食物放入冰箱,会使冰箱内的温度升高,增加耗电降温。
- 电冰箱也应放在避免阳光直射的地方,要远离热源,最好是摆放在环境温度低的地方。
- 选择保温效果好,带防结垢装置的电热水器。
- 淋浴时把电热水器一般温度设在50℃~60℃之间,不需要用水时应及时关闭,这样可减少电耗。
- 不需要等电热水器里没有热水了再烧,而是有热水,但估计快用完了开始烧电热水器,这个方法比把一箱凉水加热到相同温度所用的电要少得多,而且加热速度也快得多。
电脑在不用时,应让其保持休眠状态,自动降低机器的运行速度。
- 如果只是听音乐,可以将电脑的显示器关闭,降低耗电量。
- 要对电脑经常保养,注意防潮、防尘。尘土过多会影响散热,要保持机器清洁,才能节约电能,延长电脑寿命。
六 节能的未来展望
- 根据国家发改委能源所所作的研究表明,在现有基础上继续加大节能力度,2020年我国能源需求总量可从2000年的13亿TCE增加到23亿TCE,源消费年均增长率约为2.9%。如果不坚持节能到2020年我国能源需求也可能达到31亿吨标煤甚至更高。
要解决资源战略问题,必须大力开展节能工作,特别是要把节约和替代石油放在突出位置,这是保障国家经济安全和长远发展的重大战略措施。也是为实现党的十六大提出的未来20年经济总量翻两番,全面建设小康社会的宏伟目标,缓解一下能源短缺问题。
- 技术进步对提高能源效率有推动作用,同样节能也能促进技术进步。技术的飞速发展,越来越多的新材料、新技术问世,势必带来生产工艺和产品结构的变革,科学技术的推广和应用更显突出的地位。
- 在转变经济增长方式走“新型工业化”过程中,要求加强节能和提高能源效率。坚持以信息化带动工业化,以工业化促进信息化,走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。