能源化学概述

能源化学第一章能源简介

1能源的分类2能源利用史3能源的作用4能源储量及消费

5中国能源的发展

6能源化学

7能源与材料

8能源与环境

9能源发展趋势

第一节能源的分类

1 能（量）：能量是物质运动的一种度量，是物体做功的能力。

对应于物质的不同的运动形态，能量也有不同的形式。各种运动形态是可以相互转化的，所以各种形式的能量之间也能够相互转换。能量是物质的属性，任何物质都具有能量，能本身不是物质，而是指物质的一种状况或状态。

（2）能的形式：机械能（动能、势能）、热能、化学能、电能、光能、核能

（3）能量的性质：状态性；可加性；传递性；转换性；做功性；贬值性。

2 能源

国际上，衡量一个国家现代化的程度

①能源的人均占有量；②能源构成；③能源使用率；④能源对环境的影响。

（1）什么是能源？

能源和能量既有联系又有区别，能量来自能源，但能量本身是量度物质运动形式和量度物体做功的物理量，包括机械能、热能、电能、电磁能、化学能、原子能等。

能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源。《科学技术百科全书》

能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量。《大英百科全书》

能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。《能源百科全书》

（2）能源的形式：石油、天然气、煤、生物质能、太阳能、风力能、地热能、水力能、核能、丙烷

（3）能源的分类

①能源按其形成方式分为：

➢一次能源：直接从自然界取得的以自然形态存在的能源。

如：煤炭、石油、天然气、风能、水能、太阳能、地热能、核能、生物质能、化学能等。

➢二次能源：由一次能源经过加工或转换得到的能源。

如：焦炭、汽油、重油、煤气、热能、机械能、电能等。

二次能源是联系一次能源和能源用户的中间纽带。

一次能源

地球上的一次能源来源于三个方面：

1)地球以外天体中的太阳辐射能（包括直接的太阳辐射能外，还包括间接来自太阳能能源，

如化石能源、生物能、水能、风能、海洋能等）。

2)地球本身蕴藏的能量资源，诸如地热能、火山能、地震能以及核燃料（铀、钍、钚）等。

3)地球和其他天体相互作用而产生的能量。如天体运动中，太阳和月亮对地球表面的水有

吸引力作用而产生的潮汐能。

这三类能源中，太阳辐射能是最主要的，也是人类利用最多的。

②一次能源按其是否能够再生的性质分为：

➢可再生能源：可再生能源是指使用后仍能更新或是再生的能源；如：太阳能、水能、风能、地热能、潮汐能、海洋能、生物质能等。

取之不尽，用之不竭

➢不可再生能源：不可再生能源是有限的能源，开采消耗后，短期内无法恢复的能源；如煤炭、石油、天然气、核燃料等。

可再生能源的主要类型和特点：

可再生，无污染或污染小，地区分布广，适合就地开发利用。

③能源按其使用性质不同可分为：

➢含能体能源：指能够提供能量的物质能源，即储存起来的能源，其特点是可以保存且可运输，如草木燃料、矿物燃料、核燃料、高位水库中的水等。

➢过程性能源：指能够提供能量的物质运动形式，它不能直接储存，存在于“过程”之中，如太阳能、风能、水能、潮汐能、电能等。

④能源按其使用的成熟程度和技术状况可分为：

➢常规能源：技术上比较成熟，已被人类广泛利用，在生产和生活中起着重要作用的一次能源。如煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等。

➢新能源：一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源。如太阳能、生物质能、氢能、地热能、核聚变能等。

⑤能源按其形态方式分为：

➢化石能源、（矿物能源）如煤炭、石油、天然气。

➢非化石能源（替代性能源）如太阳能、风能、水能、生物质能、地热能、海洋能等。

⑥能源按其性质可分为：

➢燃料能源

✧矿物燃料（煤、石油、天然气等）

✧生物燃料（柴草、木材、沼气、有机废弃物等）

✧化工燃料（丙烷、甲醇、酒精、废旧塑料制品等）

✧核燃料（铀、钍、钚、氘等）

➢非燃料能源

✧多数具有机械能，如风能、水能、潮汐能、波浪能等，

✧有的含有热能，如地热能和太阳能等。

⑦根据能源是否流通分为：

➢ 商品能源：指经过流通环节大量消费的能源，主要有煤炭、石油、天然气、电力等。 ➢ 非商品能源：指不经流通环节而自产自用的能源，如农户自产自用的薪秸秆，牧民自用的

牲畜粪便，风能、太阳能等。（在农村地区开发的为生产和生活使用的能源又叫做农村能源）

⑧根据能源消耗后是否造成环境污染可分为：

➢ 清洁能源（绿色能源）：利用现代技术开发的干净、无污染的新能源。如太阳能、氢能、

风能、潮汐能等。

“绿色能源”有两层含义：

✧ 利用现代技术开发干净、无污染的新能源，如太阳能、氢能、风能、潮汐能等； ✧ 化害为利，将发展能源同改善环境紧密结合，充分利用先进的设备与控制技术来利用

城市垃圾、淤泥等废物中所蕴藏的能源，以充分提高这些能源在使用中的利用率。 ➢ 非清洁能源：包括煤炭、石油等。

⑨按能源载体同地球构成关系划分

➢ 地壳能源：地壳能源是指在地球演变过程中，经过漫长的地质年代逐渐自然形成的载能

物体，如煤炭、石油、天然气、油页岩等。它们的形成与地壳运动、海水进退、气候变化、生物兴衰等息息相关。

➢ 地壳外能源：地壳外能源是指除地壳能源以外的能源，它的形成不是地壳物质，如太阳

能、风能等。

（4）分布式能源：分布式能源是一种建在用户端的能源供应方式，既可独立运行，也可并网运行。分布式能源是相对于传统的集中供电方式而言，是指将冷热电系统以小规模、小容量（数千瓦至50兆瓦）、模块化、分散式的方式布置在用户附近，可独立地输出冷、热、电能的系统。

3能源的评价

➢ 储量 ➢ 能量密度 ➢ 储能的可能性与供能的连续性 ➢ 能源的地理分布 ➢ 开发费用和利用能源的设备费用 ➢ 运输费用与损耗

➢ 能源的可再生性 ➢ 能源的品位

➢ 对环境的影响

4 有关能源的国际组织

● 国际能源机构（国际能源署、国际能源组织）International Energy Agency, IEA

● 世界能源理事会（世界能源委员会）World Energy Council, WEC

● 国际原子能机构International Atomic Energy Agency, IAEA

● 世界石油大会（世界石油理事会）World Petroleum Congress, WPC

● 石油输出国组织Organization of the Petroleum Exporting Countries 简称欧佩克（OPEC ）或

油组

● 政府间气候变化专业委员会Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC

● 经济合作与发展组织Organization for Economic Cooperation and Development, OECD 5 能源计量单位

能源计量单位可以有3种表示方法

1) 能量单位：用热功单位来表示，如焦耳（J ）、卡（cal ）、千瓦小时（kWh ）；英国热能单

位（BTU ）

2) 当量单位：用能源的当量值表示，常见的如煤当量和油当量。

3) 能源的实物量单位：用能源的实物量来表示，如煤用吨（t ），石油用（桶），天然气用立

方M （m 3）。

6 温度表示方法：华氏温度、摄氏温度、开尔文温度 ()()95 C ⨯-︒32华氏温度＝摄氏温度()32+⨯︒5

9 F 摄氏温度＝华氏温度