讲义——《能源与环境概论》完整版
能源环境概论讲义复习资料
按能源的商品性划分
商品能源是指在能源市场上作为商品销售的能源， 商品能源是指在能源市场上作为商品销售的能源，如 是指在能源市场上作为商品销售的能源 煤炭、石油、焦炭、核燃料、电等。 煤炭、石油、焦炭、核燃料、电等。 非商品能源是指未经商品流通领域， 非商品能源是指未经商品流通领域，未进入市场进行 是指未经商品流通领域 正规的买卖活动，一般是农民自产自用的能源，如柴 正规的买卖活动，一般是农民自产自用的能源， 草、农作物秸杆、人畜粪便等就地利用的能源。 农作物秸杆、人畜粪便等就地利用的能源。 国际上的能源统计数据均限于商品能源。 国际上的能源统计数据均限于商品能源。 非商品能源在发展中国家农村中广泛使用。 非商品能源在发展中国家农村中广泛使用。
短期内重复再生的能源。如煤炭、原油、天然气、油页岩、 如煤炭、原油、天然气、油页岩、
核燃料等。 核燃料等。
按能源技术开发的程度划分
常规能源也称传统能源，是指以往利用多年， 常规能源也称传统能源，是指以往利用多年，目 也称传统能源 前在科学技术条件已成熟，经济上比较合理， 前在科学技术条件已成熟，经济上比较合理，已 被人类大规模生产和广泛使用的能源，如煤炭、 被人类大规模生产和广泛使用的能源，如煤炭、 原油、天然气、 水能、生物质能等。 原油、天然气、电、水能、生物质能等。 新能源是指人类新近才开发利用或正在研究开发， 新能源是指人类新近才开发利用或正在研究开发， 是指人类新近才开发利用或正在研究开发 今后可以广泛利用的能源，如太阳能、风能、 今后可以广泛利用的能源，如太阳能、风能、地 热能、海洋能、天然气水合物、氢能、燃料电池、 热能、海洋能、天然气水合物、氢能、燃料电池、 现代生物质能等。 现代生物质能等。
能源的分类
（1）按能量的原始来源划分：地球以外天体、地球自身、地球与其他天 按能量的原始来源划分：地球以外天体、地球自身、
《能源与环境系统工程概论》课程教学大纲
节能的热力学分析方法：锅炉、换热器、简单蒸汽动力循环的节能分析3个例子
M1
1
讲授
/
/
8
2.4
夹点技术及换热网络设计
夹点技术的理论基础，问题表法确定夹点位置和最小公用工程，换热网络的设计
M1
5
讲授
2
作业
9
第三章
污染物的排放控制
重点难点：三废处理技术的基本原理、工艺流程及典型设备。
/
/
/
/
/
10
《能源与环境系统工程概论》教学大纲
一、课程基本信息
课程名称
能源与环境系统工程概论
Introduction to Energy and Environmental Systems Engineering
课程编码
CNE123811015
开课院部
新能源学院
课程团队
环设与节能组
学分
1.5
课内学时
24
讲授
24
实验
0
上机
0
实践
0
课外学时
24
适用专业
环保设备工程
授课语言
中文
先修课程
工程热力学、流体力学与流体机械
课程简介
（必修）
本课程是环保设备工程专业的学科基础课程，是必修课。课程主要讲授能源与环境系统工程基础，常规能源、新能源的利用技术，节能的分析方法和夹点技术，三废处理技术的基本原理、工艺流程及典型设备，净能量分析法、㶲分析法等能源与环境系统的分析评价方法。通过课程学习，使学生了解系统工程学，掌握各种能源利用技术、节能的热力学分析方法，掌握夹点技术并能利用夹点技术进行换热网络的设计，熟悉污染物的排放控制方法，培养学生利用相关节能技术和分析方法对典型能源系统、用能过程和设备进行用能分析的能力，以及用能过程对环境影响的评价能力。
能源与环境系统工程概论第一章
人类所认识的六种能量形式
• 机械能 •热 能 •电 能 • 辐射能 • 化学能 •核 能
机械能
• 机械能是与物体宏观机械运动或空间状 态相关的能量，前者称为动能，后者称 为势能。
• 机械能是动能与部分势能的总和，是表 示物体运动状态与高度的物理量。
机械能
• 如果质量为m的物体的运动速度为v则该 物体的动能Ek可以用下式计算：
第三节 能源与人类文明
能源更迭与社会发展
• 人类利用能源的历史，也就是人类认识和 征服自然的历史。 (1)火的发现和利用； (2)畜力、风力、水力等自然动力的利用； (3)化石燃料的开发和热的利用； (4)电的发现及开发利用； (5)原子核能的发现及开发利用。
能源更迭与社会发展
人类社会已经经历了三个能源时期： • 薪柴时期； • 煤炭时期； • 石油时期。
第二节 能源的分类与评价
能源的分类
• 所谓能源，是指能够直接或经过转换而 获取某种能量的自然资源。
• 自然资源包括煤、石油、天然气、太阳 能、风能、水能、地热能、核能等。
• 为了便于运输和使用，上述资源经加工 可得到一些更符合使用要求的能量来源， 如煤气、电力、焦炭、蒸汽、沼气、氢 能等。
能源的分类
• 全球石油需求（生物燃料除外）平均每年上升1％ ，从 2007年8500万桶/日增加到2030年1.06亿桶/日。
• 全球天然气需求的增长更加迅速，以1.8％的速度递增，在 能源需求总额中所占比例微略上升至22％ 。
• 世界煤炭需求量平均每年增长2％，其在全球能源需求量中 的份额从2006年的26％攀升至2030年的29％。
• 重力势能Ep可以用下式计算：
机械能
• 弹性势能 EqTd的S 计算式为：Eτ• 表面能 EeI可用下式计算： Es热能
能源与环境讲义doc
一、能源的定义《科学技术百科全书》：能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源《大英百科全书》：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我国《能源百科全书》：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。
《现代汉语词典》：能产生能量的物质，如燃料、水力、风力等。
内涵：能量的来源，提供能量的资源。
能源指能够直接或经过转化而获取某种能量的自然资源，包括已开采出来可供使用的自然资源与经过加工或转换的能量的来源。
自然资源：煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、水能、地热能、核能能量：煤气、电力、蒸汽、沼气、氢能区分能源与资源资源：资源就是指自然界和人类社会中一种可以用以创造物质财富和精神财富的具有一定量的积累的客观存在形态。
自然资源，可利用的自然物质，如煤、铁、石油、土地资源、森林、海洋等。
二、能源的意义能源在现代工业中占有重要地位。
任何机器进行生产，都必需有足够的能源供应作保证。
能源和现代化农业的关系十分密切。
在现代化的农业生产各环节都要直接消耗能源；能源工业的发展水平将直接影响农业生产的发展。
现代化的交通运输工具更离不了能源。
能源在国防建设中具有重要作用。
实现国防现代化必需依靠发达的能源工业。
人民日常生活和公用事业也要消耗大量能源。
三、能源的分类按存在和产生的形式分类按来源分类按是否再生分类按使用性能分类按技术利用状况分类按对环境的影响分类按存在和产生的形式分类一次能源自然界存在的，可以直接利用的煤、石油、天然气、植物燃料、水能、风能、太阳能、原子能、地热能、海洋能、潮汐能等二次能源由一次能源经过加工转换而成的能源产品电、蒸汽、煤气、焦炭、石油制品、沼气、酒精、余热等按来源分类第一类：来自地球外天体的能量太阳辐射能，其他恒星或天体发射到地球上的各种宇宙射线的能量植物燃料，矿物燃料，风能、太阳能等第二类：地球自身蕴藏的能量地热能：地球内以热能形式存在的能源，包括地下热水、蒸汽、热岩层、火山爆发能。
能源与环境概论ppt
联合国环境规划署
推动全球环境治理和可持续发展，提供政策建议 和技术支持。
石油输出国组织
协调成员国石油政策，维护石油市场稳定和供应 安全。
ABCD
国际原子能机构
促进核能安全和和平利用，推动核能技术在全球 范围内的应用。
世界银行和国际货币基金组织
提供资金支持发展中国家能源和环境项目，促进 全球能源和环境治理的公平性和包容性。
可持续发展
可持续发展是指在满足当代人需求的同时，不损害未来世代 满足自身需求的能力的发展模式。在能源领域，可持续发展 要求实现能源的长期稳定供应、清洁高效利用和环境友好性 。
02
环境问题与挑战
全球气候变化
总结词
全球气候变化是由于人类活动导致温室气体排放，引起地球气候 系统长期变化的现象。
详细描述
应对措施
03
减少污染物排放、加强空气质量监测与治理、推广清洁能源等。
生物多样性丧失
总结词
生物多样性是指在一定区域内生 物种类的丰富程度和生态系统的 复杂程度，是生态系统健康和稳
定的重要标志。
详细描述
生物多样性丧失会导致生态系统失 衡、生态服务功能下降等问题，影 响人类生存和发展。
应对措施
保护自然生态环境、加强生物多样 性保护和管理、限制开发和利用珍 稀濒危物种等。
能源利用现状与趋势
现状
目前全球能源消费仍以化石能源为主，其中煤炭、石油和天然气分别占据较大比重。同时，可再生能源的利用也 呈现出快速增长的趋势。
趋势
随着全球气候变化和环境问题日益严重，未来能源消费结构将逐渐向清洁、可再生能源转型，以降低碳排放和保 护环境。
能源安全与可持续发展
能源安全
能源安全是指一个国家或地区在一定时期内，能够保障能源 供应、满足经济发展和人民生活需要，同时避免对环境造成 不良影响的能力。保障能源安全是实现可持续发展的重要前 提。
《能源与环境工程概论》教学大纲
《能源与环境工程概论》教学大纲一、课程地位与课程目标（一）课程地位《能源与环境工程概论》课程是热能与动力工程专业的一门学科基础类选修课。
能源和环境是人类赖以生存、繁衍和发展的基本条件，能源和环境问题已成为世界各国共同关注的热点。
人类能否解决能源和环境问题，将深刻影响着人类社会的可持续发展。
本课程阐述和介绍能源和环境保护的基本概念和基本知识，对能源环境的现状及其与社会发展的关系作了较系统的探讨。
（二）课程目标1. 使学生了解和掌握当前能源环境学科发展现状2. 了解对可持续发展的基本思想和战略意义以及能源环境管理体系等内容也有所，为将来从事能源环境方面的工作做好准备。
二、课程目标达成的途径与方法本课程着重介绍目前能源与环境领域工程技术发展的最新进展、能源利用的途径和方法，能源应用过程中的污染物排放及控制、新能源与可再生能源发展现状。
通过PPT教学，结合大量实际工程案例讲解，使学生对能源与环境领域的发展前景及现状有直观的认识。
三、课程目标与相关毕业要求的对应关系四、课程主要内容与基本要求第一章绪论初步了解当今世界的能源与环境问题，掌握酸雨、臭氧层破坏、温室效应形成的原因；理解能源和环境在社会可持续发展中的作用，了解能源与环境形势。
第二章能量的转换与存储理解能量的基本性质，掌握能源转换的基本原理；了解主要的能量转换过程；了解能量的储存原理与技术。
第三章常规能源了解煤炭资源及其生产状况和洁净煤技术；了解石油资源与生产消费状况；了解天然气资源与生产状况；了解水能资源与利用状况，了解水轮发电机组；理解电、蒸汽、热水等二次能源。
第四章新能源了解核能利用现状，理解核反应堆原理；了解太阳能利用的现状，掌握太阳辐射的基本知识；了解风能、地热能、海洋能、生物质能、氢能等新能源利用的现状。
第五章节能技术了解节能法，掌握能源的利用效率，理解节能的组织与管理、节能经济评价等知识；掌握热能的主要用途，理解余热利用和回收技术；理解集中供热、热电联产、联合循环发电等节煤技术；了解各种节油技术。
《能源与环境》PPT课件
pH=8.5 pH=8.0
0
2
25 30 3 4
0
水温/℃ 5 0
图1 未离解氨随水温的变化 长山电厂——库里泡水库，夏季Fra bibliotek0.8
未0.7 离0.6 解
0. 50.4
0. 30.2
0.1
pH=8.2~ 8.5
0 5 10 1 2 2 30 3 4
5水温0/℃5
50
图2 未离解氨随水温的变化 徒河电厂——徒河水库，夏季
〔3〕其它污染物及酸雨
气体废物中硫氧化物数量最大，苯并〔a〕 芘最毒
二、核电站与环境
1987年底，核能在全世界能源中所占的比重为8％，预计到2021年将到达31 ％〔见下表〕
单位：%
年份 石油 煤 天然气 核能 其他 总计
1979 43
28 20
2
7
100
2000 29
28 23
10
10
100
田灌溉，生产电力及其它工农业生产等社会经济
效益，但同时亦有其不利之处，如居民搬迁后重
新定居，会对社会构造(宗教信仰、生活习惯、农
村户口转城镇户口等)产生影响。
以上几个方面的影响，彼此又相互作用，使情况 更为复杂(如图1)，因此，对利用水电所带来的环 境影响决不能等闲视之。
下面以我国丹江口水利枢纽为例，说明水力发电对环境的影响。 丹江口水利枢纽位于汉水上游，有一个狭长的水库，面积l
标准量/1021J 19.8 年限 实物量/105Mt 7.11
4.58 209 3.28
5.64 45 1.35
比重/%
57.2 13.3 16.2
天然气 5.00
总储 量
34.6
能源与环境概论(卢平)教案
第一次授课教学目的：全世界能源资源的现状与发展趋势教学重点：能源资源现状与能源问题教学难点：能源与社会发展教学内容：第一章：绪论第一节：能量与能源一、能量及其形式1、能量：就是“产生某种效果的能力”。
2、分类：机械能、热能、电能、辐射能、化学能、核能。
二、能源及其分类1、能源：能够直接或经过转换而提供能量的资源。
2、分类：分类方式可按能源的来源、形成、使用分类等等。
第二节：能源与社会发展一、能源利用与人类文明1、时代：薪柴时代、煤炭时代、石油时代、新能源与可再生能源时代。
二、能源与经济发展1、能源在经济增长中的作用。
2、经济增长对能源的需求。
3、能源增长与人民生活。
第三节：能源资源现状与能源问题一、全世界能源资源的现状与发展趋势1、世界化石能源的分布。
2、多元化能源结构。
3、能源消费与需求快速增长。
4、气候变化对能源发展的影响。
5、国际能源问题的政治化。
二、能源利用的现状及面临的问题1、能源结构：世界的资源分布不均匀。
2、能源效率：从能源开采、加工与转换、储运和终端利用的能源系统的总效率。
3、能源环境4、能源安全三、中国能源发展现状与问题1、能源资源品种多，人均占有量较少。
2、资源建设不断加强。
能源效率任然较低。
3、能源生产迅速增长，生态环境压力明显。
4、能源消费以煤为主，能源结构需要优化。
5、能源需求继续增加，可持续发展面临挑战。
第四节：环境与环境问题一、环境及其组成1、环境：与体系有关的周围客观事物的总和。
2、组成：自然环境、社会环境、环境要素、环境质量。
二、环境的形成和发展三、环境问题的由来与发展1、环境问题的分类2、环境问题的发展四、全球性环境问题1、全球气候变暖2、臭氧层破坏3、酸性降水4、多样性锐减5、森林和草原植被减少6、土地退化7、水污染8、大气污染9、海洋生态问题10、危险性废物越境转移第五节：能源利用与环境效率一、能源开发与环境问题1、煤炭开发的环境问题2、铀生产的环境问题3、水能开发对环境的影响二、能源消费与环境污染三、环境污染对生物的影响第二次授课教学目的：能源转换与利用技术教学重点：能量转换的基本定理教学难点：燃烧的基本原理教学过程：第二章：能源转换与利用技术第一节：能量的基本性质1、状态性2、可加性：E=E1+E2+E3+….+En3、转换性4、做功性5、贬值性第二节：能量转换的基本定理一、能量形式的转换二、能量的转换定理：能量的守恒与转换定律第三节：化学能转换成热能的技术一、燃烧的基本原理（我们在锅炉及其锅炉房设备中已讲）二、燃烧技术1、层燃2、室燃3、流态化燃烧4、液体燃烧燃烧技术第四节：热能转换为机械能或电能一、蒸汽轮机的结构和工作原理二、燃气轮机的结构和工作原理三、内燃机的结构和工作原理四、火力发电厂的构造和热力系统图第五节：能量的储存一、机械能的储存：旋转飞轮二、电能的储存：蓄电池三、热能的储存：潜热储存和显热储存第六节：能源利用的评价主要从以下方面来评价能源的利用1、储量2、能源密度3、储能的可能性4、供能的连续性5、能源的地理分布6、能源的利用成本7、能源的运输费和损耗8、能源的可再生性9、能源的品位10、对环境的影响i第四次授课教学目的：了解能源现状教学重点：煤的工业分析和元素组成教学难点：洁净煤技术教学过程：第三章：化石燃料能源第一节：煤炭一、煤炭的形成与分类根据成煤物质及条件可以分为腐植煤、腐泥煤和残植煤三大类二、煤的工业分析和元素组成1、煤的分析：水分、挥发分、固定碳和灰分2、煤的元素分析成分：C、H、S、N、O3、煤的发热量4、煤的分类：表3-1三、煤炭资源：表3-2表3-3表3-4四、煤炭的生产1、世界煤炭的生产2、中国煤炭生产与消费第二节：石油一、石油的形成和分类石油可分为轻质石油、中质石油、重质石油和特重质石油二、石油的加工1、类型：燃料型、燃料-润滑油型、石油化工类2、石油炼制：分离法、转化法3、石油的产品：溶剂油、燃料油、润滑油、润滑脂、沥青、石油焦三、石油资源1、世界石油资源的分布：表3-82、中国石油资源分布：表3-9四、石油消费1、世界石油消费：表3-10表3-112、中国石油消费：表3-12表3-13表3-14第三节：天然气一、天然气的分类与特性天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等构成二、天然气的用途1、发电燃料2、民用燃料3、化肥及化工原料4、工业燃料5、交通运输三、天燃气资源1、世界天燃气资源分布：表3-152、中国天燃气资源分布：表3-16四、天然气消费1、世界天然气消费2、中国天然气消费：表3-17表3-18表3-19第四节：21世纪的化石燃料一、化石燃料使用带来的问题1、化石能源的使用比例：表3-202、化石能源带来的问题：环境污染、全球气候变暖、化石燃料的污染排放对比二、洁净煤技术1、煤的清洁燃料生产：煤的洗选与加工、煤炭转化煤炭液化高效洁净燃煤发电技术烟气污染排放治理技术三、21世纪煤炭能源系统如图3-7所示的煤基多联产系统概念第五次授课教学目的：学习掌握能源现状教学重点：风力发电的现状与前景教学难点：水电站的工作原理教学过程：第四章：可再生能源第一节：概述可再生能源是指那些随着人类的大规模开发和长期利用，能在自然界中不断再生、永续利用的能源。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
4
导 语
一 . 课程简介：
本课程为北京市能源管理专业专业证书课程之一，系统介绍与能源相关的主要环境问 题， 包括： 能源与大气污染物排放， SO2、 NOX、 PM 排放量估算方法， 节能减排政策进展； 能源与全球气候变化问题，化石燃料燃烧的 CO2、CH4、N2O 排放量估算方法，气候变化 的国际谈判进程及其对能源发展的影响。根据自考办的考期安排，本课程属于五月证书考 季。课程难易适中。重点考查学员对理论知识的掌握程度，及对能源与环境问题的宏观把 握。 课程共分为十一章,总学时为 20 小时，分为 10 次课程。每次课程为一个单元。时长 2 小时。 为方便大家记忆和学习，我们将全书拆分成 66 个知识点。并在每个知识点后配以精 心挑选的课后练习。边学边练，增强记忆。
第五章 国际社会和我国应对气候变化的努力 ................................................................. 42 第一节 第二节 .................................................................. 42 能源消费与历史积累排放 ................................................................................. 45 工业化国家的减排进展..................................................................................... 46 我国减缓温室气体排放的积极行动 ................................................................... 48 我应对气候变化的清洁能源发展战略分析......................................................... 49
3
第一节 钢铁行业发展现状............................................................................................ 62 第二节 钢铁行业减排对策............................................................................................ 62 第九章 建材行业排放与控制.......................................................................................... 63 第一节 建材行业发展现状............................................................................................ 63 第二节 建材行业减排对策............................................................................................ 63 第十章 交通运输行业排放与控制................................................................................... 65 第一节 交通运输行业发展现状..................................................................................... 65 第二节 交通运输行业减排对策..................................................................................... 65 第十一章 清洁发展机制................................................................................................. 67 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 清洁发展机制简介............................................................................................ 67 中国清洁发展机制运行框架及管理机构 ............................................................ 70 中国清洁发展机制项目实施现状....................................................................... 70 中国区域电网基准线排放因子 .......................................................................... 73 中国开展清洁发展机制项目合作经验................................................................ 73
能源与环境概论（一） （二） 课程讲义
1
2
目录
导 语............................................................................................................................... 5 第一章 能源系统基础 ...................................................................................................... 8 第一节 能源分类............................................................................................................ 8 第二节 能源平衡.......................................................................................................... 10 第二章 能源环境问题 .................................................................................................... 17 第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 能源资源禀赋特征............................................................................................ 17 煤炭基地开发现状及主要生态问题 ................................................................... 18 煤电基地开发现状及主要生态问题 ................................................................... 19 水电基地开发现状及主要生态问题 ................................................................... 19 油气开发现状及主要生态问题 .......................................................................... 20 能源开发的生态环境约束评价 .......................................................................... 21 能源消费的大气污染问题 ................................................................................. 22
第六章 排放清单编制方法 ............................................................................................. 51 第一节 排放源界定 ...................................................................................................... 51 第二节 排放测算方法................................................................................................... 53 第七章 电力行业排放与控制.......................................................................................... 60 第一节 电力行业发展现状............................................................................................ 60 第二节 电力行业减排对策............................................................................................ 60 第八章 钢铁行业排放与控制.......................................................................................... 62