第一章 能源系统基础
1.能源的定义：能源是指提供能量的自然资源，是机械能、热能、化学能、原子能、生物能、光能等的总称。
能源开发利用的广度和深度，是衡量一个国家的科学技术和生产发展水平的主要标志之一，人类利用能源的历史表明，每一种能源的发现和利用，都把人类支配自然的能力提高到一个新的水平。能源科学技术的每一次重大突破，都引起生产技术的革命。
2.能源的分类【选择题】
（一）可再生能源与非再生能源
（1）可再生能源：可供人类永续利用的自然界的能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、波浪、洋流和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环、地热能等等。
（2）非再生能源：煤炭、石油、天然气等化石能源。【核能也属于非再生能源】
（二）新能源与常规能源
（1）新能源：在新技术基础上开发利用的能源，例如太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能、氢能等。
（2）常规能源：已经大规模生产和广泛利用的化石燃料和水能，称为常规能源或传统能源。
（三）商品能源与非商品能源
（1）商品能源：作为商品经过流通环节大量消费的能源，如：煤炭、石油、天然气、水电和核电等。
（2）非商品能源：是指薪柴、秸秆等农业废料、人畜粪便等就地利用的能源。
（四）一次能源与二次能源
（1）一次能源：从自然界取得的未经任何改变或转换的能源。【薪柴是一次能源】
（2）二次能源：一次能源经过加工或转换得到的能源。【汽油、沥青、液化石油气等】
3.能源生产总量是指一定时期内全国（地区）一次能源生产量的总和，是观察全国（地区）能源生产水平、规模、构成和发展速度的总量指标。一次能源生产量包括原煤、原油、天然气、水电、核能及其他动力能（如风能、地热能等）发电量，不包括低热值燃料生产量、生物质能、太阳能等的利用和由一次能源加工转换而成的二次能源产量。
4.能源消费总量是指一定时期内全国（地区）物质生产部门、非物质生产部门和生活消费的各种能源的总和，是观察能源消费水平、构成和增长速度的总量指标。能源消费总量包括原煤和原油及其制品、天然气、电力，不包括低热值燃料、生物质能和太阳能等的利用。全国（地区）能源消费总量＝能源期初库存量＋一次能源生产量＋能源进口量（调入量）－能源出口量（调出量）－能源期末库存量。
5.能源消费总量分为：终端能源消费量、能源加工转换损失量和能源损失量三部分。
（1）终端能源消费量：指一定时期内全国（地区）生产和生活消费的各种能源在扣除了用于加工转换二次能源消费量和损失量以后的数量。
（2）能源加工转换损失量：指一定时期内全国（地区）投入加工转换的各种能源数量之和与产出各种能源产品之和的差额，是观察能源在加工转换过程中损失量变化的指标。
（3）能源损失量：指一定时期内能源在输送、分配、储存过程中发生的损失和由客观原因造成的各种损失量，不包括各种气体能源放空、放散量。
6.能源平衡通常指某一特定的地区或系统内在一定时期内能源投入与产出之间的平衡。能源平衡问题涉及各种能源的开发、加工、转换、输送、分配、储存和利用等能源系统各环节的技术、经济和管理问题。
7.影响能源平衡主要因素：国民经济发展水平及其结构、能源系统效率、能源资源条件及其利用程度、能源的进出口以及其他社会因素等。
为了达到能源平衡优化，要认真研究影响能源平衡的各种因素，并采取适当措施，使在能源系统的各道环节达到最好的能源经济效益。
8.能源平衡表以一种矩阵形式的表格将各种能源的供应、加工转换、传输损失及终端消费的数据集中在一起，从数量上揭示能源的生产、加工转换和终端消费间的关系，直观反映各种能源在 告期内的流向与平衡关系。“列”为各种一次能源和二次能源，“行”为能源流向和各种经济活动。
能源平衡表总矩阵的平衡关系式为：
可供本地区消费的能源量=终端消费量+损失量+平衡差-加工转换投入产出量
9.能源平衡表的作用【可能简答题】：
（1）全面反映各种能源的生产、消费、分配与进出口的平衡关系，了解各种能源的自给程度和对经济发展与提高人民生活的保证程度，为编制能源规划提供依据。
（2）考察能源系统加工转换过程，投入与产出的数量平衡关系，为分析能源加工转换效率提供基础数据。
（3）反映能源消费结构。
（4）反映能源与经济发展的关系，分析节能潜力，为进一步开展节能工作和进行能源供需预测提供基础数据。
从能流图可以直观反映出各个环节的投入产出关系，这样便于测算每个环节对应的大气污染物和温室气体的排放量。
11.能源加工转换效率是指一定时期内能源经过加工、转换后，产出的各种能源产品的数量与同期内投入加工转换的各种能源数量的比率。它是观察能源加工转换装置和生产工艺先进与落后、管理水平高低等的重要指标。
计算公式为：【1704 本计算题，这次也可能考，大家搞清楚分子分母】
能源加工转换效率＝（能源加工、转换产出量）／（能源加工、转换投入量）×100%
第二章 能源环境问题
1.人类社会能源开发利用经历了生物质能、煤炭和石油天然气三个历史时期，目前处于煤炭、石油、天然气利用为主和向（新能源）和（可再生能源）利用的过渡时期。
2.能源资源禀赋特征【简答题，记住 5 个标题】
（1）我国常规能源资源总量较丰富，但人均资源量贫乏
我国能源资源总量较丰富，煤炭储量居世界第三位，水电资源量居世界首位。但是我国的人均能源资源拥有量相对贫乏。常规能源资源总量约为世界的 10%，但人均拥有的能源资源只占世界平均值的 40%。2009 年我国人均煤炭、石油、天然气资源量仅分别为世界平均水平的 70%、6%和 7%。
（2）我国油气资源短缺，保证程度低
若按目前煤炭、石油、天然气生产能力计算，我国剩余可采储量的保证程度：煤炭为 38年，石油为 11 年，天然气为 30 年，大大低于世界平均水平。2011 年我国能源消费总量达到 34.8 亿吨标准煤，其中石油 4.7 亿吨，石油对外依存度超过 55%，能源安全供应压力进一步加大。
（3）能源资源开发速度较快
（4）常规能源资源地理分布区域与主要能源消费区域距离较远
煤炭资源主要在太行山-秦岭以西的地区，水电资源集中分布在西南地区，天然气资源集中分布在西南和西北地区。而我国的能源消费地却主要在东部沿海地区。
（5）我国能源产量以煤为主，可再生能源资源和核能开发利用比重偏低。
3.能源产区和消费区的空间错位造成了我国北煤南运、西气东输和西电东输的空间调配格局，区际能源运输量巨大。能源结构以煤炭为主。
我国能源生产结构以煤炭为主，煤炭开发引发的生态环境问题较其他能源资源危害严重，因此我国能源开发表现为煤炭型生态环境约束。
4.煤炭基地
煤炭基地指具有年产 5000 万吨以上煤炭生产能力、有一个或多个矿区、在全国范围或大区供给起关键作用的煤炭产区。2006 年国家发展改革委规划了 13 个大型煤炭基地：主要包括神东、陕北、黄陇、晋北、晋中、晋东、鲁西、两淮、冀中、河南、云贵、蒙东（东北）、宁东等基地，包含 98 个矿区，分布在 14 个省份，总面积 287143 平方公里，保有资源储量约占全国保有资源储量的 85%。
5.煤炭基地开发面临的生态问题【1804 本科简答题】记住大标题 5 个
我国煤炭基地大多位于中西部地区，自然环境相对恶劣。煤炭开采对水资源有巨大破坏作用，水资源的缺乏导致植被破坏、水土流失和土地荒漠化等生态问题。目前煤炭基地开发主要面临的生态环境问题主要包括以下几个方面：
（一）水资源的破坏和污染。【如何理解？简答题】
煤炭开采如何污染水资源：（理解）采煤需要对矿井排水和对地下含水层进行预先人工疏干，采掘形成的导水裂隙带会对上覆含水层产生自然疏干。由于矿井水矿物质含量高，污水处理费用大，大部分矿井污水并未加以处理就近排掉。由矿井水、选煤厂的污水和煤矸石渗水构成的矿区水污染源，使地表水体严重污染并含有害元素。
（二）植被破坏。
煤田的大面积开发直接破坏了地表景观，毁坏了自然植被。同时，植被的破坏导致了干旱、暴雨增多和水土流失，严重的水土流失又加剧了地面切割、沟谷发展和土壤养分流失，破坏了植被立地条件，致使生态环境陷入一种恶性循环。（露天煤矿开采剥离地表层和井土煤矿煤矸石占地，造成林木和植被破坏）
（三）土地荒漠化和水土流失。
煤炭基地开发对水资源的污染和破坏会进一步引发和加重基地的沙漠化和水土流失问题。煤炭基地的开采不仅破坏植被和地下含水层，而且导致地表水泄漏，并改变地表土壤的灌溉性、持水性和水土平衡，致使表土疏松、裸岩面积扩大，加剧矿区水土流失，使煤矿地区土地荒漠化趋势加快。（晋陕蒙接壤地区水土流失严重）
（四）地质灾害：
采煤引起的地质灾害主要表现为地面塌陷和裂缝、滑坡、泥石流等。
（五）煤矸石排放：
目前全国历年累计堆放的煤矸石约 50 亿吨，规模较大的矸石山有 1900 多座，占用土地约 1.5 万公顷，而且堆积量每年还以 2 亿吨的速度增加。全国每年除综合利用约 6000 万吨外，其余大量的煤矸石堆积在地表，形成了矸石山。煤矸石不仅占用了大量土地，压占土地植被，诱发滑坡、泥石流和岩爆等灾害，而且煤矸石有毒有害物质和盐分，如汞、镉等。此外，煤矸石在一定气候条件下发生自燃现象，释放大量一氧化碳、二氧化硫、硫化氢等有毒有害气体，污染大气环境并损害居民身体健康。
6.煤电基地开发面临的生态问题【可能简答题】
煤电基地遭受煤炭开采和煤炭发电叠加的双重生态环境破坏，因此，煤电基地的生态环境问题比纯煤炭基地严重很多。
（一）地表水径流减少，地下水水位下降
（二）水体盐咸化和水污染
（三）水环境破坏 山西省每挖 1 吨煤要损耗 2.5 吨水。
（四）草场与植被退化
（五）对生态环境的影响
（六）土壤盐渍化 （我国晋东南、陕北、蒙西、锡盟、宁夏基地，水资源相对不足，加之水资源的不合理利用，极易引起基地土壤的盐渍化。）
（七）水土流失严重，土地荒漠化加剧，引发沙尘暴
（八）废弃物排放
将煤炭燃烧转换成电力资源，在这个过程中，除产生大量的热量外，还产生了大量的粉煤灰、炉渣和煤矸石。粉煤灰进入环境后，除占用大量土地、耗用资金，还会严重污染水质、大气，危害人体健康。【简答题】
7.水电基地开发面临的生态问题【可能简答题】
（一）土地淹没与移民安置 （水电开发建设要求以做好移民安置工作为前提）
（二）生物多样性
（三）地质灾害
（四）下游水生生态系统变化
水电基地开发中的生态环境问题：
（一）土地淹没、移民安置
（1）水电工程建库淹没农田、植被和名胜古迹。
（2）水电工程建库需要对淹没区移民安置。
（二）生物多样性损害：植被、动物、鱼类和水生生物
（1）水库淹没库区植被和动物栖息地。
（2）闸坝阻隔和水生环境变化破坏鱼类和水生生物生活条件。
（三）地质灾害：崩塌、滑坡、泥石流
（1）水电工程施工在一定条件下可诱发崩塌、滑坡和泥石流等地质灾害。
（四）下游水生生态系统变化：下游脱水、减水、库区及坝下游水质恶化
（1）引水式和混合式水电开发方式无安排下泄生态环境流量造成下游脱水、减水。
（2）建坝使流速减小，降低水体自净能力，造成库区及坝下游水质恶化。
我国的水能资源居世界首位，理论蕴藏量为 6.46 亿千瓦，年发电量 59200 亿千瓦时。我国经济可开发的水能资源量为 4.02 亿千瓦。我国水利资源较集中地分布在大江大河干流，便于建立水电基地实行战略性集中开发。
8.油气基地开发主要面临的生态问题
（一）对生态环境脆弱区土地利用覆被影响显著。
（二）诱发地面沉降。
（三）油气田开发破坏地表和地下水循环，形成环境污染。【简答题】
油气田开发由于水资源消耗大，可以引起油气田中下游地区地表水量减少，循环失衡；同时由于钻井施工工艺破坏地下岩层，油气田排放的多种废水导致地下水环境遭受严重污染，难以恢复。
（四）海洋油气田生态环境污染。
9. 油气基地开发对生物多样性造成的影响：
（1）钻井过程中产生的污染物会通过植物的根、茎、叶等各种途径进入植物体内，影响植物的生理性质和存活时间。
（2）油气开采对水资源
破坏和污染及对土壤的污染，使植被失去生存条件。
（3）采油工程占地、噪音和植被破坏影响野生动物生存。
油气基地开发对水资源破坏和污染：
（1）采油引起地下水位下降，破坏地下水资源，采1 吨油需注水 4 吨。
（2）钻井废液、冲洗废水、修井作业排放污水、压井卤水等含有石油类、盐类、有机聚合物、可溶性金属元素等有毒有害污染物，排入水体对地表水造成损害。原油泄漏、溢油使原油中的有害物质渗入土壤污染地下水。
油气基地开发造成土地荒漠化草原退化：
（1）采油引起地下水位下降，造成了地表植物供水条件的恶化，影响植物的生存。
（2）钻井、洗井、试油等作业中产生的落地原油及含油污水，钻井岩屑废水外泄、修井喷油、管线破裂及原油泄漏事故等对土壤污染。我国油气资源地理分布不均，主要集中在大盆地。2011 年全国原油产量达到 2 亿吨，列世界第五位；天然气产量 1030 亿立方米，列世界第七位。石油资源分布相对集中。预防井喷、溢油等生态环境事故是油气基地首要的生态环境保护工作。
油气基地开发造成地质灾害：
（1）诱发地震
（2）地表变形、地裂。
油气基地开发对海洋生物影响：
（1）海洋石油开采中含油污水、钻井泥浆、钻屑等污染海水。
（2）漏油、溢油、井喷等事故造成海水油污染。
油气基地开发中造成的海洋油气田生态环境污染主要是钻屑、机舱污水、生活垃圾、消油剂等，但对海洋生态影响不大。但海洋溢油事故造成海洋生态影响严重。墨西哥漏油事件
10.生态环境对能源开发约束程度取决于当地生态环境条件、能源开发对生态环境破坏严重程度以及生态恢复治理技术水平。（生态环境的评价地域性差异是客观存在的）
11.能源开发生态环境影响的约束评价【只本科考】【可能简答题】【1704 本选择题】
（一）煤炭开发主要受到水资源和采空塌陷的约束。我国煤炭开发生态环境状况持续恶化，形势严峻。煤炭的井工开采造成地下水的破坏与污染。
（二）煤电开发主要受到水资源的约束。生态环境对煤电的约束主要是水资源的短缺。
（三）水电开发主要受生态功能的约束。水电开发可以造成一个流域生态系统的改变和某些物种的消失，而且这种对生物多样性的影响是很难进行有效评估，且无法弥补的。
（四）油气开发不存在明显的约束。我国油气供应紧张，油气进口涉及国家能源安全问题。能源开发生态问题与能源资源交织在一起的，大致可以分为三类：
一是原生态环境问题，主要表现为旱涝盐碱、水土流失等生态问题脆弱的问题；
二是由于能源开发集约化造成的废水、废弃、固体废弃物污染等，这一问题可进一步扩展为地表水、地下水的危害；
三是由于能源生产和能源区居民生活造成的外源污染。
12.大气污染源是指大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害的场所、设备和装置。
大气污染物的自然源主要有：火山喷发（排放出二氧化硫、硫化氢、二氧化碳及火山灰等颗粒物）、森林火灾（排放出一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮、碳氢化合物等）、自然尘（风砂、土壤尘等）、森林植物释放（主要为萜烯类碳氢化合物）、海浪飞沫（颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐）。
大气的人为污染源主要包括四个方面：【可能简答题】
（1）燃料燃烧。煤、石油、天然气等燃料的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。
【冬季农村取暖，人为污染源】
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