能源环境工程
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1.1.3 能源的评价

能源多种多样,各有优缺点。为了正确选择和使用能源,必须对各种能源进行正确的评价。能源评价包括以下几个方面。

(1)储量

储量是能源评价中一个非常重要的指标,作为能源的一个必要条件是储量要足够丰富。对储量常有不同的理解。一种理解是,对煤和石油等化石燃料而言,储量是指地质资源量;对太阳能、风能、地热能等新能源而言则是指资源总量;另一种理解是,储量是指有经济价值的可开采的资源量或技术上可利用的资源量。有经济价值的可开采资源量又分为普查量、详查量和精查量等。在油气开采中,通常将累计探明的可采储量与可采资源量之比称为可采储之比,用以说明资源的探明程度。储量丰富且探明程度高的能源才有可能被广泛应用。

(2)能量密度

能量密度是指在一定的质量、空间或面积内,从某种能源中所能得到的能量。如果能量密度很小,就很难用作主要能源。太阳能和风能的能量密度很小,各种常规能源的能量密度都比较大,核燃料的能量密度最大。

(3)储能的可能性

储能的可能性是指能源不用时是否可以储存起来、需要时能否立即供应。化石燃料容易储能,而太阳能、风能则比较困难。大多数情况下,能量的使用是不均衡的,通常白天用电多,深夜用电少;冬天需要热,夏天需要冷。因此在能量利用中,储能是很重要的一环。

(4)供能的连续性

供能的连续性是指能否按需要的量和所需的速度连续不断地供给能量。显然太阳能和风能很难做到供能的连续性。太阳能白天有,夜晚无;风力时大时小,且随季节变化大。因此常常需要储能装置来保证供能的连续性。

(5)能源的地理分布

能源的地理分布和能源的使用关系密切。能源的地理分布不合理,开发、运输、基本建设等费用都会大幅度地增加。

(6)开发费用和利用能源的设备费用

各种能源的开发费用以及利用该种能源的设备费用相差悬殊。太阳能、风能不需要任何成本即可得到,各种化石燃料从勘探、开采到加工却需要大量投资。但利用能源的设备费用正好相反,对于太阳能、风能、海洋能等能量密度低的能源,其单位能量的利用设备费远高于利用化石燃料。核电站的核燃料费远低于燃油电站,但其设备费却高得多。因此,在对能源进行评价时,开发费用和利用能源的设备费用是必须考虑的重要因素,需进行经济分析和评估。

(7)运输费用与损耗

运输费用与损耗是能源利用中必须考虑的一个问题。例如,太阳能、风能和地热能都很难输送出去,煤、石油等化石燃料很容易从产地输送到用户。核电站的核燃料运输费用极少,因为核燃料的能量密度是煤的几百万倍,而燃煤电站的输煤费用很高。此外,运输中的损耗也不可忽视。

(8)能源的可再生性

在能源日益短缺的今天,评价能源时必须考虑能源的可再生性。太阳能、风能、水能等都可再生,而煤、石油、天然气不能再生。在条件许可和经济上基本可行的情况下,应尽可能采用可再生能源。

(9)能源的品位

能源的品位有高低之分。例如,水能可以直接转换为机械能和电能,其品位必然要比先由化学能转换为热能,再由热能转换为机械能的化石燃料高些。另外在热机中,热源的温度越高,冷源的温度越低,循环热效率就越高,因此温度高的热源品位比温度低的热源品位高。在使用能源时,特别要防止高品位能源降级使用,应根据使用需要适当安排不同品位的能源。

(10)对环境的影响

使用能源一定要考虑对环境的影响。化石燃料对环境的污染大;太阳能、氢能、风能对环境基本上没有污染。在使用能源时应尽可能地采取各种措施防止对环境的污染。

在对各种能源进行选择和评价时还须考虑国情。我国能源结构是以煤为主的格局,经济发展不均衡、人口众多;此外也应依据国家的有关政策、法规,例如,我国能源开发与节约并重的基本方针;同时充分考虑技术与设备的难易程度,只有这样才能对能源进行正确的评价和选择。