北京大学：下一百年的能源（PPT专题讲座，物理学院：雷奕安）

下一百年的能源 雷奕安,北大物理学院 2010年9月9日

下一百年的能源 雷奕安，北大物理学院 2010年9月9日

大纲 能源的基本性 人类社会的能源问题 ·能源现状与困境 新能源 核能,聚变,燃料循环 蓄能技术 百年内能源预测

大纲 • 能源的基本性 • 人类社会的能源问题 • 能源现状与困境 • 新能源 • 核能，聚变，燃料循环 • 蓄能技术 • 一百年内能源预测 2

能源的基本性 相关概念:能量,时间,物质,运动,负熵,演化,进化, 发展. 能量是一切变化的基础,没有能量(能源)就没有时间 从大爆炸到地球 从最简单的生物到人类 从原始社会到现代社会 生物进化史和社会发展史就是能源利用史。从低等生物到 高等生物,从原始社会到现代社会,虽然能量利用效率不 断提高,但比能量消耗越来越大。对于人类社会,能源消 耗总量刚性增加。 ·电力弹性系数(电力/GDP)一般大于1

3 能源的基本性 • 相关概念：能量，时间，物质，运动，负熵，演化，进化， 发展…… • 能量是一切变化的基础，没有能量（能源）就没有时间 – 从大爆炸到地球 – 从最简单的生物到人类 – 从原始社会到现代社会 • 生物进化史和社会发展史就是能源利用史。从低等生物到 高等生物，从原始社会到现代社会，虽然能量利用效率不 断提高，但比能量消耗越来越大。对于人类社会，能源消 耗总量刚性增加。 • 电力弹性系数（电力/GDP）一般大于1

人类的 生物进 化史和 LUCY EIDELBERG NEBRASKA MAN DOWN PEKING MAN Nearly all experts MAN Scientifically built up Supposedly 500,000 agree lucy was Built from a jawbone from one tooth, later The jawbone turned years old, but all just a 3 foot tall that was conceded by found to be the tooth of out to belong to a evidence has 社会进 chimpanzee. many to be quite human. an extinct pig modern ap disappeared 化史都 是能源 消耗增 加史 NEANDERTHAL MAN WGUINEA CROMAGNON MAN MODERN MAN At the Int'l Congress of Zoology (1958) MAN One of the earliest and best This genius thinks we Dr. A J.E. Cave said his examination Dates way back to 1970, established fossils is at least came from a monkey showed that this famous skeleton found This species has been equal in physique and brain in France over 50 years ago is that of an found in the region just capacity to modern man... Professing themselves to old man who suffered from arthritis north of australia so what's the difference? be wise they became fools (Romans 1: 22

人类的 生物进 化史和 社会进 化史都 是能源 消耗增 加史 4

世界能源需求(百万吨石油) 10000 8000 6000 4000 2000 0 1980 1990 2000 2010 2020 2030 OECD Developing countries Transition economies

世界能源需求（百万吨石油） 5

二氧化碳排放 50 40 Ec9co 30 20 1980 1990 2004 2010 2015 2030 ■oil Gas

二氧化碳排放 6

能源困境 如果没有大的变化(政策,技术,能源消 耗模式),到2030年,总能量消耗在2006 年基础上增加45%,化石燃料仍然占80%。 到2030年,全球气温将升高6度。海平面上 升,极端气候频繁 大量发展中国家不太可能得到大规模先进 能源供应。能源枯竭,社会动乱 国际争端加剧

能源困境 • 如果没有大的变化（政策，技术，能源消 耗模式），到2030年，总能量消耗在2006 年基础上增加45%，化石燃料仍然占80%。 • 到2030年，全球气温将升高6度。海平面上 升，极端气候频繁 • 大量发展中国家不太可能得到大规模先进 能源供应。能源枯竭，社会动乱 • 国际争端加剧 7

中国能源问题 作常严重 煤比重过大,消耗量占全世界40%,最大煤炭消费国 发电量增加很快。每年一个法国,其中90%来自燃煤 环境污染严重,国际压力很大。京都议定书约定发达国 家到2012年减少的CO2排放量不足中国同期增加的零头 石油储量仅可开采18年,煤147年 ·人口众多,城市化,现代化(家电,交通),工业 用电,人均消耗增加更快 能源是国家重大战略问题,必须很快找到大规模, 安全(技术与战略)的替代能源

中国能源问题 • 非常严重 – 煤比重过大，消耗量占全世界40%，最大煤炭消费国 – 发电量增加很快。每年一个法国，其中90%来自燃煤 – 环境污染严重，国际压力很大。京都议定书约定发达国 家到2012年减少的CO2排放量不足中国同期增加的零头 – 石油储量仅可开采18年，煤147年 • 人口众多，城市化，现代化（家电，交通），工业 用电，人均消耗增加更快 • 能源是国家重大战略问题，必须很快找到大规模， 安全（技术与战略）的替代能源 8

第42卷笫3期 上海交通大学学报 Vol 42 No. 3 208年3月 JOURNAL OF SHANGHAI JIAOTONG UNIVERSITY Mar.2008 文章编号:10062467(2008)03-034515 对中国能源问题的思考 江泽民 摘要:本文阐明了能源问题的重要性,指出能源是我国经济社会发展的重妥制约因 素,事关经济安全和国家安全.从资源、生产、消費以及对环境和经济社会发展影响等 方面,分析了世界能源基本状况和发展趋势,并探讨了我国能源发展面临的机遇和挑 战,关于中国能源发展的战略思路,是本文论述的重点.文中提出走中国特色新型能源 发展道路,主要涵义是:坚持节约高效、多元发展、清洁环保、科技先行、国际合作,努力 建设一个利用效率高、技术水平先进、污染排放低、生态环境影响小、供給稳定安全的 能源生产流通消费体系,文章阐述了节约优先的长期战略、一次能源的有效开发利用 和先进电力系统的发展等内容,展望了未来能源技术的发展前景.同时,还提出实施好 能源发展战略,需要进一步完善能源政策,健全体制机制,加强宏观管理,更好地发挥 市场配置资源的基础性作用,为经济社会发展提供有力的能源保障 关键词:能源;能源发展;能源安全;能源战略;能源政策

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地球能量平衡 EARTHS ENERGY BUDGET Reflected by Reflected Reflected from at mosphere by clouds earth' s surface 6%20% 64%6% Incoming Radi ated to space solar energy from clouds and 100 atmosphere Absorbed by atmosphere 16% Radiated directly to space from earth Absorbed by clouds 3%6 Radiation absorbed by Conduction and atm osphere ng air 7%6 15% Carried to clouds and atmophere by Absorbed by land latent heat in and oceans 51%6 water vapor 23x

地球能量平衡