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能源经济学基础知识

时间:2020-03-28来源:未知 作者:admin点击:
能源经济学基础知识 能源经济学定义: 能源经济学是研究分析能源在开发利用过程中的各 种经济现象及其演变规律的一门科学。 1971年,英国的罗马尼亚籍教授、经济学家乔治 斯库罗

  能源经济学基础知识 能源经济学定义: 能源经济学是研究分析能源在开发利用过程中的各 种经济现象及其演变规律的一门科学。 1971年,英国的罗马尼亚籍教授、经济学家乔治 斯库·罗根出版发表《熵的定律和经济过程》,他 指出:历来的经济学家们都认为,只要付出费用就 能充分满足物质欲望,这是因为他们忘却了所谓费 用,在本质上并非货币,而是由低熵形成的它不能 不受到自然规律的限制。 作业:请查出这本著作以及相应的著作 如,铀矿是一种燃料,据估计1克U235 相当于2t石油。但制备1克U235需要 200克铀矿,若把矿渣包括在内,则所 需资源量1吨左右,在加上在铀矿的采 掘、加工、原子堆内部的反应以及放射 能的处理等过程中产生的大量熵,以及 为铲除这些污秽又需要的额外的石油和 水。 能源分类表 可再生能源 一 次 能 源 非 常 规 能 源 新能源 常 规 能 源 商品能源 传统能源 水力(大型)、核能 生物质能(粪便等)、 太阳能、地热 水力(水车等) 风力(风力机等) 畜力 生物质能(燃料等) 太阳能(光电池) 水力(小水电) 风力(风力机等) 海洋能 地热 不可再生能源 化石燃料(煤、油、天然气) 核能 二 次 电力、煤炭、沼气、汽油、柴油、煤油、重油等油制品、蒸汽、热水、压缩空气、氢能等 能源的基本概念 能的形态和性质 能是物质运动的量度,是物质运动状态的一个单值函数。能 有不同的运动形态,主要有以下五种: 1.储存能,是指那些在自然状态下比较稳定地存在的能 量。 2.不规则能,是指由于分子、原子等粒子不规则运动所产 生的能量。 3.机械能,是指物体宏观动能、位能、振动能等。 4.电磁能,主要是指由电压与电荷移动 量的乘积所具有的电能。 5.辐射能。 能的形态在转换时,能的总量保持不变. 遵循能量守恒定律。而且在转换时还具有方向 性。 转换效率的不同,体现了各种形态的能量有质 的差异性。 量的守恒性和质的差异性是能量转换的 两重性。 能源的定义和分类 能源指人类取得能量的来源,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。 能源可按如下分类: 1.可再生能源与不可再生能源 2.常规能源与非常规能源 3.商品能源与非商品能源 4.一次能源与二次能源 影响世界未来能源系统的因素 未来几十年能源系统的变化将受很多因素的影响,主要有: 1.人口增长 2.经济增长 3.能源系统的惯性 能源系统的变化是逐步的,预计未来几十年世界能 源系统仍以油,天然气和煤为主要能源。 4.能源资源 各种能源资源的储量和生产成本将是影响未来能 源系统的关键因素。 ⑴化石资源 未来30年化石资源将是足够的,问题可能出现在30年后, 除非在中东以外再发现若干个巨大油田。如果石油资源仍过分集 中在中东,则问题仍是石油贸易过分依赖中东将会影响世界能源 市场。 ⑵水力资源 ⑶核资源 ⑷新能源与可再生资源 主要指太阳能、风能、地热和生物质能等。 5.环境影响 所有的能源资源的利用都会带来环境问题。二氧化碳浓度的 增加已造成地球表面温度升高和气候变化。温室气体中它的作用 最大,约为50%。 6.提高能源利用效率 7.投资 主要指合理利用资金。 单位及其转换关系 1.国际单位制(SI) 2.其他单位的换算 3.近似热当量 4.电力及其能量 1.国际单位制(SI) 国际单位制已被国际上确认,但在能源统计领域中还 没有得到尽快普及使用。能量的单位叫做焦耳,简写 为焦(J);功率的单位叫作瓦特,简写为瓦(W), 等于1焦耳/秒。其倍数由前缀表示,见表1。 英国物理学家焦耳(James P. Joule,1840) 提出以 热量单位估算功的方法,定义:1牛顿的力使物体移动 1米所做的功。 1Kwh=3.6x106ws =3.6X106焦或36MJ 表1 国际单位制常用的前缀 前缀 Exa Peta Tera Mega Kilo 符号 E P T M K 乘方 10 18 10 15 10 9 10 6 10 3 例子 EJ (艾焦) PJ (拍焦) GJ (吉焦) MW(兆瓦) KW(千瓦) 2.其他单位的换算 1千瓦小时 (KWh) 等于3.6×106瓦秒,或 3.6×106焦, 或3.6(兆焦)。能量单位间的转换关系,见表2 其它不常用的转换关系: 1热量单位=105英制热量单位=1.055×108焦 1卡=4.186焦 1马力小时=2.685×106焦 1电伏=1.6×10-19焦 功率是表示做功的速度。功率间的转换关系见表3 表2 由\对 能量转换系数 焦耳(J) 1 3.6×106 1.055×103 千瓦小时(KWh) 英制热量单位(Btu) 0.278 ×10-6 1 0.293 ×10-3 0.948×10-3 3.412×103 1 1 1 1 J KWh Btu 表3 功率转换系数 由\对 瓦(W) 1 0.746×103 0.293 马力(hp) 1.341×10-3 1 0.393×103 英制热量单位/小时(Btu/h) 3.41 1 1 1 W hP Btu/h 2.54×103 1 3.近似热当量 在能源经济中,使用的许多单位都是以近似热当量为依据的,这 样,一吨煤当量作为标准,在联合国能源统计资料中被使用。而它的确 切含义是7000×106卡,近似于29.3吉焦(GJ)。然而选择它作为热当 量并没有标准的规定,并且总综合误差还因其他方面的原因而有所变 化,例如,在美国的统计资料中,1吨煤当量相当于26.4吉焦(GJ)。 同样,广泛使用的吨油当量在一些资料和报告中也有差异,热值含义有 时高一点,有时低一点,有时不确定。无论什么燃料,1吨油当量意味着 它的热值在42—45吉焦(GJ)左右。尽管在国际单位制被广泛使用的今 天,能源经济学家也在努力促进它的实施,但是,这些单位的非单值性 是如此普遍,所以他们还必须学会习惯地应用它们。 表4 近似热当量 煤 =29.3吉焦(联合国公约) =26.4吉焦(英国公约) =16吉焦 =7.3桶原油 =6吉焦 =1×106桶/日油当量 =50×106吨油/年 1000立方米 =38.2吉焦 1000立方英尺 =1.08吉焦 含量为2%的一吨天然铀理论上可以产生1.6 ×106吉 焦的热量,相当于55,韩涵虎牙停播000吨煤当量 含量为80%的一吨天然铀理论上可以产生63×106吉 焦的热量,相当于2.2 ×106吨煤当量 1千瓦小时(Kwh) =3.6兆焦 1吨煤 1吨煤 1吨褐煤 1吨原油 1桶原油 1mbdoe 油 天然气 铀 电 4.电力及其核能 电力产生的热量 (a)对于一个现代矿物燃料动力电站来说,从热力输入到电力输出, 其 转换效率大约为0.35(35%)。这样,输入1焦耳的热量能产生 0.35焦的电,即10兆焦的热量产生大约1千瓦小时的电。 (b)载荷系数为70%的一个1吉瓦的电站,一年能发6136吉瓦小时 或22拓焦的电。在转换系数为0.35时,这就需要输入63拍焦的热量, =2.2 ×106 吨煤当量/年 =1.4×106 吨油当量/年 (c)1艾焦/年=1 ×1018焦/年=32吉瓦 =34 ×106 吨煤当量/年 =23 ×106 吨油当量/年 =0.45 ×106 桶油/天 能源统计中的通用单位 1)直接用热量作单位:焦耳(J)(我国法定计量单位 ) 卡(cal)(我国法定计量单位 ) BTU 2)换算成燃料当量:煤当量——吨煤当量(TCE)(标煤),1吨 TCE=7x106kcal或7千大卡 油当量——我国或OECD:吨油当量(TOE)(标 油)1吨=107kcal或1万大卡 UN统计:1吨=1.02x107kcal 其他单位 1桶=158.987升 APIO=141.5/15.5O密度-131.5 如何换算吨桶系数? 能源统计中常用的通用单位之间的换算 百万千卡 106k cal 百万千卡 106k cal 万吨标煤 104TCE 万吨标油 104TOE 亿千瓦时 108kw·h 万亿焦耳 1012J 万亿BTU 1012BTU 1 7×104 10×104 8.6×104 238.9 25.21×104 万吨标煤 104TCE 1.43×10-5 1 1.43 1.23 3.413×10-3 3.6 万吨标油 104TOE 10-5 0.7 1 0.86 2.389×10-3 2.521 亿千瓦时 108kw·h 万亿焦耳 万亿BTU 1012J 1012BTU 3.97×10-6 0.278 0.397 0.3413 0.9479×10-3 1 0.116×10-4 4.18×10-3 0.813 1.163 1 2.77×10-3 2.93 1吨标油=107 k cal 293 418.6 360 1 1055 1吨标煤=7×106 k cal 水电与水能的转换 水电换算成水能有三种方法: (1)水电的理论热值方法。1kW·h=860kcal,或者 1kW·h=0.123千克标煤。 此种方法是用产出量计算投入量,所以相当于假设水电 站发电效率为100%。联合国统计司采用此法,以使各国 水利开发情况可比。 (2)水轮发电机的实际效率折算法。设水轮发电机的 效率为η水,那么1kW·h=kcal/η水。η水一般为80%85%。 此方法一般用于水电在供电系统中占有比重较大的国 家。 水电与水能的转换 (3)火力发电平均煤耗折算法。比如1990年我国6000kW 以上的火电厂平均发电煤耗为392克标准煤/(kW·h),效 率为31.3%。 31.3%= 860kcal(1kW·h电的热量折算值) 392*7(392克标煤的热量折算值) 这种方法的含义是:如果不用水力发电而用火力,那么 1kW·h电要消耗392克煤的化石燃料。 大多数火力发电的国家都采用此种方法。 在用火电标准煤换算水电时,我国采用的是6000kW以上火 力电厂的年平均发电煤耗,所以各年不同。2007年上半年 我国单位发电煤耗为356克标煤。 计算示例 据中国石油报报道,截至11月2日7时,三峡电站投产后累计 发电2000亿千瓦小时。据测算,三峡电站投产至今,已相当 于燃烧1.2亿吨原煤所发电量。 水电到煤电的转换 水电到标煤换算系数:356g/kwh,0.000356亿吨/亿千瓦时 (中国电力企业联合会《2007年上半年全国电力供需与经济运行形势分 析预测报告》) 标煤到原煤换算系数:1吨原煤=0.714吨标准煤 2000亿千瓦小时转换成标煤:2000*0.000356=0.712亿吨标煤 0.712亿吨标煤转换成原煤:0.712/0.714=0.997亿吨原煤

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