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yangtingck

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能源未来的发展之路 能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲,人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界,能源的发展,能源和环境,是全世界、全人类共同关心的问题,也是我国社会经济发展的重要问题。  “能源”这一术语,过去人们谈论得很少,正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力,是人类赖以生存的基础。自工业革命以来,能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天,国际能源安全已上升到了国家的高度,各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的二十多年里,在稳定能源供应的支持下,世界经济规模取得了较大增长。但是,人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时,也遇到一系列无法避免的能源安全挑战,能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。 能源种类繁多,而且经过人类不断的开发与研究,更多新型能源已经开始能够满足人类需求。根据不同的划分方式,能源也可分为不同的类型。  按来源分为3类:地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。 ①来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)。除直接辐射外,并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外,水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。  ②地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。  ③地球和其他天体相互作用而产生的能量。如潮汐能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层,它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层,一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔,它大部分是熔融状的岩浆,厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核,地核中心温度为2000度。可见,地球上的地热资源贮量也很大。 中国目前的能源利用困难主要表现为:能源资源总量比较丰富但人均能源资源拥有量较低;能源资源赋存分布不均衡;能源资源开发难度较大;资源约束突出,能源效率偏低;能源消费以煤为主,环境压力加大;市场体系不完善,应急能力有待加强等。 因此开发新能源是能源发展的必要途径,而在我看来在开发新能源当中,核能应重点开发;理由如下: 一,由人类研究核的发展历程来看,核由难以被人发现的不可再分粒子演变成可以释放巨大能量的核反应堆,这说明每一个阶段的科学家都在埋头于发现核的秘密,从另一个角度看,核能越来越重要了。 二,核能之所以受到科学家的关注,不仅是因为人类的能源缺乏,更重要的是核能本身的巨大能量,如我们看到的太阳就是通过核聚变释放能量的,甚至我们现在利用的化石能源都是来自太阳内部的核聚变! 三,核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量的污染物质到大气中,因此核能发电不会造成空气污染。   四,核能发电不会产生加重地球温室效应的二氧化碳。   五,核能发电所使用的铀燃料,除了发电外,没有其他的用途。   六,核燃料能量密度比起化石燃料高上几百万倍,故核能电厂所使用的燃料体积小,运输与储存都很方便,一座1000百万瓦的核能电厂一年只需30公吨的铀燃料,一航次的飞机就可以完成运送。   七,核能发电的成本中,燃料费用所占的比例较低,核能发电的成本较不易受到国际经济情势影响,故发电成本较其他发电方法为稳定。 基于以上的优点,在当下每一个国家都在大学设立了相关的课题研究核能;在我国,几所著名大学如北大,清华,浙大,中大等大学都设立了和工程与核技术专业;这再一次证明了核能就是能源未来的发展! 然而,我认为使核能不能成为目前的主要能源的原因主要是: 核能电厂会产生高低阶放射性废料,或者是使用过之核燃料,虽然所占体积不大,但因具有放射线,故必须慎重处理,且需面对相当大的政治困扰。   核能发电厂热效率较低,因而比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境裏,故核能电厂的热污染较严重。   核能电厂投资成本太大,电力公司的财务风险较高。   核能电厂较不适宜做尖峰、离峰之随载运转。   兴建核电厂较易引发政治歧见纷争。   核电厂的反应器内有大量的放射性物质,如果在事故中释放到外界环境,会对生态及民众造成伤害。 核能的释放主要通过裂核反应和热核反应(即核反应堆),但是热核反应是要利用裂核反应来实现的,而裂核反应是需要不稳定的重核,不稳定的重核主要是铀-235,这是一种很稀小资源!所以在资源方面也造成了一定的困难。 核技术的难度极高,所以需要尖端的技术人才,这也是一个困难。 总的来说,能源未来的发展之路即使很模糊,但这就像法拉第当年发现电磁感应定律一样,核能的未来将是不可估计的巨大!

能源与经济发展论文范文初中

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Bokovsky

新能源是相对于常规能源说的,有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净,除核裂变燃料外,几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点,因此,人类越来越重视新能源的开发和利用。  (1)核能技术。核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素(如铀、钍)的原子核发生分裂反应时所释放的能量,通常叫原子能。核聚变能是指轻元素(如氘、氚)的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电,也可以供热。核能的最大优点是无大气污染,集中生产量大,可以替代煤炭、石油和天然气燃料。①核裂变技术,从1954年世界上第一座原子能电站建成以后,全世界已有20多个国家建成400多个核电站,发电量占全世界16%。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站30万千瓦;引进技术建成的是广东大亚湾核电站180万千瓦。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉,核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制,所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同,有轻水堆(用轻水作慢化剂和冷却剂,浓缩铀为燃料,包括压水堆和沸水堆)、重水堆(重水慢化和冷却,天然铀为燃料)、石墨气冷堆(石墨慢化,二氧化碳或氦冷却,浓缩铀为燃料)、石墨水冷堆(石墨慢化,轻水冷却,浓缩轴为燃料),这些堆型各有优点,目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利用天然铀资源,热中子堆只能利用天然铀中2%的左右的铀,而快中子增值堆可以利用60%以上,这种堆型还在进行商业规模示范试验。②核聚变技术,这是在极高温度下把两个以上轻原子核聚合,故叫热核反应。由于聚变核燃料氘在海水中储量丰富,几乎人类可用之不尽。所以世界各国极为重视。可以说,世界人类永恒发展的能源保证是核聚变能。  (2)太阳能技术。①太阳能热利用技术比较成熟,有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等,在工业和民用中应用较多;②太阳能光电转换技术,通过太阳能光电池把光能转换成电能(直流电),主要是光电池制造技术,太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便,但大功率发电成本太高。③光化学转换技术,利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气,氢气是很干净的燃料。  (3)风能技术。风能是一种机械能,风力发电是常用技术,目前世界上最大风力发电机为3200千瓦,风机直径97.5米,安装在美国夏威夷。我国风力发电装机总共20万千瓦,最大风力发电机为120千瓦。  (4)生物质能技术。这是利用动植物有机废弃物(如木材、柴草、粪便等)的技术。①热化学转换技术,把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气,或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭;②生物化学转换技术,主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气,沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用,工业沼气技术也开始应用。③生物质压块成型技术,把烘干粉碎的生物质挤压成型,变成高密度的固体燃料。  (5)氢能技术。氢气热值高,燃烧产物是水,完全无污染。而且制氢原料主要也是水,取之不尽,用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。①氢气制造技术,有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等;②氢气储运技术,氢气贮存有三种方式,一是压缩,二是低温液化,三是贮氢金属吸收。③氢气利用技术,有三种利用方式,一是作为燃料直接燃烧,二是通过氢燃料电池直接发电,三是用作各种能源转换的中介质使用。  (6)地热能技术。地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度,可直接通过蒸汽轮机发电;地热热水最好是梯级利用,先将高温地热水用于高温用途,再将用过的中温地热水用于中温用途,然后再将用过的低热水再利用,最后用于养鱼、游泳池等(表13-6)。  (7)潮汐能技术。潮汐发电技术是低水头水力发电技术,容量小,造价高。我国海岸线长达14000公里,有丰富潮汐能。据估算,全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万千瓦,年发电700亿千瓦时。 资料来源:
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刘右左

人类社会消耗的90%的能源来自于矿产资源。工业化程度高低,生活水准的高低都直接与能源消耗成正消长关系(图1)。工农业生产中的机械化程度和电气化程度对生产力水平提高起着决定性的作用。农业本身就是一个庞大的能量转换系统,通过太阳能把H2O与CO2转化为碳水化合物,贮存在食物和其他农产品中,农业现代化的过程就是由能源推动的机械来代替人畜劳作,生产出更多的农产品。1920年美国农业人口3200万,1960年减少了一半,到70年代中期再减一半,为780万,而这一阶段,能耗增加了2倍,谷物单位面积产量增加了5倍,但所用工时则由原来的57h减至17h。消耗在农业机械的汽油约1682×104m3/a,柴油1318×104m3/a,液化气50×104m3/a。平均生产1t谷物用油04m3。美国每人每年用于食物有关的能源为59×109J。据1991年统计,全球石化燃料的25%被用于与食物有关的生产和加工过程。我国是发展中国家,工业化和农业机械化程度还不高,也有20%左右的能源被用于此。能源对于人类技术进步起到了火车头的作用,人类历史上3次能源技术应用的转变:蒸汽、电力、原子能都引起了生产技术的重大变革。人们物质与文化生活所消耗的一切物品均体现了能源的最终消耗(图2、表1)。国民经济的增长与能源之间关系密切,一般来说,能源增长与国民生产总值(GDP)的增长速度成正相关。能源消耗弹性系数,即能源消耗和国民生产总值两者年平均增长速度之间的比值,基本上能反映这种关系(表2)。1962~1972年,日本能耗增长最快达7%,其GDP增长也最快,达3%,而能耗增长较慢(2%)的美国其GDP年均增长仅8%。但随着新技术、新设备、新工艺的应用,能源结构的改变和能源管理的改善,GDP增长速度在能耗增长较低的情况下,也可能飞速发展。能源供应对工业布局有重要影响,单位产值耗能大的工业,如炼铝1t,耗68t标准煤,其能耗占成本的1/3,故多建于靠近能源基地的地方。但科技进步改变了矿石原料和能耗在成本中所占比例之后,工业的地理布局也将在价值规律的支配下得到调整。图1 美国从1850~2000年能耗变化曲线图(据CStarr,科学,1971,第9期,39页)注:在过去的世纪中能耗由树木、石油、天然气来提供,而未来世纪中能耗将依靠核能和煤图2 人均能耗与生活水平的关系(据王庆一,1988)表1 1996年主要矿产品人均消耗量对比 单位:kg①钢为产量;②煤为油当量。(据朱训世纪之交的中国矿业中国矿业协会通讯,总第39期)表2 主要工业发达国家能源弹性系数的变化资料来源:(1)日本《能源》杂志,1982年第12期,1983年第2期;(2)世界银行《1989年世界发展报告》。能源的开发,能源基地的建立,能带动一个地区相关的产业发展,如炼油、石油化工、钢铁、建材、电力、有色、机械、交通、通讯等工业腾飞。中国的大庆、大同、抚顺、德国的鲁尔、美国的阿巴拉契亚、英国的中部地区、原苏联的库兹巴斯等就是以能源为主业的复合型工业基地。主要能源结构的改变会影响产业结构的调整。70年代中期,全球石油价格的上涨引发了世界能源危机,对西方能源缺乏的工业国家造成了极大冲击。以日本为例,其能耗高的重、化工业利润急剧下降甚至转为亏损,钢铁、造船、化工、纺织、造纸等明显衰退,日本采取了用节省能源和其他工业原材料的知识密集型产业来代替原高耗能的产业,推动了电子机械工业的迅速发展,产品结构也向高科技含量、高附加值、低能耗和低原材料消耗方向发展,从1973~1980年,就少进口原油77×108t。其国民生产总值每增长1%,所用能耗的增长由1973年以前的1%减到46%,每亿美元产值能耗由1970年的1×104t标准煤降至1985年的4×104t。可见,产业结构与能源结构之间存在着密切的关系,产业结构的变化不仅影响着能源的利用效益,在一定程度上也影响产业部门能源消费结构(表3、4)。中国正处在工业迅速发展和基础设施建设阶段,能耗增长速度和单位产值能耗都相当高,这已引起了经济界和有关部门的高度重视。未来社会经济发展与地质能源关系密切。按世界能源会议分类:固体燃料、液体燃料、气体燃料、核能、地热能等几种能源属于地质资源。煤是最重要的固体燃料,全球已探明2×1012t油当量的煤储量,约占已探明非再生能源的90%,可供全人类使用230a,其中原苏联、美国、中国的煤储量占全世界已探明储量的3%,其次是澳、法、印、南非、波等国合占7%。表3 1983年世界几个主要国家工业能耗构成(中国科学院能源研究所,1986)表4 中国1997年能源生产总量及消耗总量构成(%)①以万吨标准煤为单位。 (据朱训,1999)20世纪初,5%的能源来自于煤,至今仍占30%。中国是煤炭使用大户,75%能源依赖于煤。中国成煤期多,储量大,分布广,煤种齐,开发易。煤炭及其相关产业,不仅为中国经济发展提供了丰富的能源,还推动了产煤区地方经济的发展。石油天然气是当今世界最重要的能源,有国民经济的“血液”之称。特别是20世纪的40~50年代,由于中东大型油气资源区的发现引发了资本主义世界的动力革命,石油消费剧增,年消费增长达4%,60年代中期以来,油气消费占能源总消费的62%~65%(表5、6)。利于油气的沉积盆地1027个,有27%的盆地已勘探。据估计,世界石油最终可采储量2460×108~3040×108t,天然气为310×1012m3(表7)。据IEA资料,1998年世界石油平均需求量为3×106桶/日,1999年增至7×106桶/日。经济合作与发展组织工业国家1998年石油需求量为7×106桶/日,1999年可达3×106桶/日。我国已成为世界重要的油气资源保有与生产国。为了满足需求剧增的能源,各国正向深部、向海洋、向荒漠进军,以保证社会经济持续发展的能源供给。核能很可能是化石能源之后供人类使用的又一种动力,1981年世界拥有核电的国家23个,核电站266个;1989年核电已占世界总发电量的17%,20世纪末全世界将有核电站515座,装机容量78×108kW。1985年,世界核电已达12×108t油当量,预计2000年将达37×108t,2020年则可能达到13×108t油当量,有价值的铀矿床以北美、非洲和澳大利亚为丰富(表8)。中国也已发现200多个铀矿床,并已具备发展核电的基本条件,1994年底装机容量210×104kW,发电14×109kW·h,2010年中国将有另外四座8套机组运行,装机总容量将提高到2000×104kW。表5 世界商品能源生产和消耗构成资源来源:(1)联合国《世界能源供应》,1950~1976年,1985年;(2)联合国《1988年能源统计年鉴》,1990年;(3)《世界能源导报》,1991年12月15日第2版;(4)《世界能源导报》,1992年10月30日第2版。其他地质能源如地热能、油页岩、煤层气、油砂等也都逐渐得到利用,成为能源紧缺的重要补充。能源消耗仍在增长,石油仍是世界能源的主要支柱,随着新技术革命其他能源的开发利用已日渐扩大。2020年世界一次能源的消耗将比1995年增长50%~75%,年增长率2%~6%,今后一段时期,经济发展水平不同的国家能源消耗形势仍将有较大差别,发达国家仍将利用其资金雄厚的优势,发展能源技术,开发新能源,研制新设备,应用新工艺,调整能源结构,投资方向转向低能耗、高产值部门,能源弹性系数将维持下降趋势,至2020年,可能下降一半。而发展中国家的基础性产业所占比例高,工业发展速度快,人口增长快。能源消费的需求的增长是不可避免的。到2010年,发达国家能源消耗年增长率为4%,而发展中国家仅3%;前者在世界能源消费比例中将由7%上升到8%,后者将从1%降至4%。表6 世界一些主要工业发达国家进入“石油时代”的标志年份(据世界能源导报,1992)表7 世界常规原油原始可采资源的估算(根据CDMaster等,1983)各国根据本国情况制订了不同的能源发展战略。美国是世界最大的能源进口国,把能源安全可靠供应、节能和环保放在同等位置上来考虑,减少石油进口量,加强核电生产,加快煤与天然气开发,增加新能源的利用;独联体国家有丰富的能源资源,自给有余,现采取石油、天然气、煤并重的战略;日本是能源贫乏的第二大石油进口国,抑制能源需求,加速核电和再生能源的发展,降低对进口石油的依赖程度;西欧推进积极寻找新能源的战略,提高核能、天然气的利用,推进风能,太阳能、地热能、生物能利用的研究,发展中国家多数以可再生能源作为其发展重点,占全球人口3/4的发展中国家能耗预计2020年仅占40%,其能源结构中生物质能占35%,其次是煤和石油分别占28%和23%,这些国家由于经济发展程度低,工业建设和人民生活耗能大,能源供应不足,电力紧张,生物质能消耗大,对生态环境造成巨大压力,化石燃料的低效使用,污染物排放正在形成严重的社会问题。表8 世界铀储量分布情况注:本表不包括中国、原苏联及东欧国家的铀储量。 (据金景福等,1991)表9 1991年中国在世界能源生产中的地位资料来源:①1991年资料;其余为美国《Oil Gas》,1991年底,1992年3月《Statistics Monthly Report of UN》,1992年6,7月。中国是世界第一大煤炭生产国,第五大石油生产国,发电量居世界第四(表9)。其能源发展战略是优化重点和多样化发展,发挥煤炭的主导作用,制订合理规划,加速煤炭开发,满足社会需求,稳定能源供应,提高水能和核能开发和油气资源勘探开发的力度,合理、高效、清洁、节省地利用能源,特别是煤和油气是我国经济发展所面临的严重问题,与其他国家类似,权衡能源开发利用中可能产生的各种利弊,应用最新科技成果,尽最大可能兴利除弊,提高单位能耗的经济效益。
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