求助!科学作文《能源与我们的生活》

【专家解说】：能源与我们的生活 能源是宇宙的推动力，是系统作功能力的量化特性，能源可以是动能、位能、热能。能源的 形式有很多(例如热力、电力等)，而且一种能源形式可以转化成另一种形式。 中国能源发展的回顾 　　能源是人类赖以生存的五大要素之一，是国民经济和社会发展的重要战略物资。经济、能源与环境的协调发展，是实现中国现代化目标的重要前提。在中国很久以前就开始开发和利用自然界中各种形态的能源，但是能源的社会化和大规模的商业化开发和利用还是在新中国成立以后才真正开始。中国现代能源工业的出现至今虽已有百年的历史，但是由于中国在鸦片战争之后相当长的时期内一直处于半封建半殖民地的社会状态，工业化的进程非常缓慢，经济和社会发展水平低下，商品能源的开发利用水平也很低。 　　1949年新中国成立时，全国一次能源的生产总量只有2400万吨标煤。到1953年，经过建国初的经济恢复，一次能源生产总量已经达到5200万吨标煤，一次能源消费也达到了5400万吨标煤。随着中国社会主义经济建设的展开，中国的能源工业得到了迅速的发展，到1980年一次能源生产和消费分别达到了6.37亿吨和6.03亿吨标煤，同1953年相比，平均年增长9.7%和9.3%。 　　改革开放以后，中国能源工业无论从数量上还是质量上均取得了空前的进步，进入了世界能源大国的行列。1996年一次能源生产和消费分别达到了13.1亿吨和13.9亿吨标煤，跃居世界第二位。 　　经过50年的发展，目前中国能源工业已经形成了以煤炭为主、多能互补的能源生产体系，在一次能源生产和消费总量中的比重大约为：煤炭75%，石油17%，天然气2%，一次电力（水电、核电、新能源发电）6%。 新中国建立以来，中国能源工业在许多领域已接近或赶上世界先进水平，这是值得我们自豪的地方，但是同时我们也应该对中国的资源情况进行客观详实的分析。中国地大物博、资源丰富，自然资源总量排世界第七位，能源资源总量约4万亿吨标准煤，居世界第三位。煤炭保有储量为10024.9亿吨，精查可采储量893亿吨；石油的资源量为930亿吨，天然气的资源量为38万亿立方米，现已探明的石油和天然气储量只占资源量的约20%和约3%；水力的可开发装机容量为3.78亿千瓦，居世界首位；新能源与可再生能源资源丰富，风能资源量约为16亿千瓦，可开发利用的风能资源约2.53亿千瓦，地热资源的远景储量为1353.5亿吨标准煤，探明储量为31.6亿吨标准煤，太阳能、生物质能、海洋能等储量更是属于世界领先地位。但因我国人口众多，能源资源相对匮乏。我国人口占世界总人口21％，已探明的煤炭储量占世界储量的11％、原油占2.4％、天然气仅占1.2％。人均能源资源占有量不到世界平均水平的一半，石油仅为十分之一。我国1997年一次能源生产量为13.34亿吨标准煤，人均能源消费量仅为1.165吨标准煤，人均电量为893kWh，不足世界人均能源消费水平2.4吨标准煤的一半，居世界第89位。北美人均能源消费量超过10吨标准煤，欧洲及独联体人均能源消费量为5吨标准煤。随着我国经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，我国年人均能源消费量将逐年增加，到2050年将达到2.38吨标准煤左右，相当于目前世界平均值，远低于发达国家目前的水平。人均能源资源相对不足，是中国经济、社会可持续发展的一个限制因素，这也是发展新能源与可再生能源，开辟新的能源供应渠道的一个重要原因。 一次能源 一次能源是指自然界以自然形态存在的、人类可以直接利用的能源，主要有风能、水力能、太阳能、地热能、化学能和核能等，但通常需要经过适当加工转换后才能利用。一次能源根据其利用的情况可以分为常规能源和新能源。常规能源是指在现有经济和技术条件下,已经大规模生产和广泛使用的能源,如煤炭、石油、天然气、水能等。常规能源相对于新能源而言, 新能源指近年来才开始利用或早以利用但又有了新的利用方式的能源，如核能、海洋能、沼气等。常规能源和新能源是相对的概念，如核能在许多国家是新能源，但在法国、日本等国已不是什么新能源。 煤炭 　　在地质历史上，沼泽森林覆盖了大片土地，包括菌类、蕨类、 灌木、乔木等植物。但在不同时代海平面常有变化，当水面升高时，植物因被淹而死亡。如果这些死亡的植物被沉 积物覆盖而不透氧气，植物就不会完全分解，而是在地下形成有机 地层。随着海平面的升降，会产生多层有机地层。 经过漫长的地质作用，在温度增高、压力变大的还原环境中，这一有机层最后会转变为煤层。因埋深和埋藏时间的差异，形成的煤也不尽相同。 　　我国煤炭资源十分丰富，据预测，我国煤炭资源远景总量为５０５９２亿吨，仅次于独联体，居世界第二位。截至１９９６年底，探明储量的矿区５３４５处，保有储量总量为１００２５亿吨。我国保有储量总量中的精查储量２２９９亿吨，与世界探明可采储量相比，位于独联体、美国之后，居世界第三位。 　　 　　我国是世界上最大的煤炭生产国，年产量达１２亿吨，占世界煤炭总产量的１／３，年出口煤炭量３０００多万吨，约占世界煤炭贸易量的６％。 石油、天然气 　　石油是地下岩石中生成的、液态的、以碳氢化合物为主要成份的可燃性矿产。天然气作为石油的伴侣，它也是以碳氢化合物为主要成分，而是以气体状态从地下岩石中来到地面的。从广义上来说，天然气除了以碳氢化合物组成的可燃气体外，凡经地下产出的任何气体都可称为天然气。如二氧化碳气、硫化氢气等。不过，通常所说的天然气都是指的可燃性气体。从地下采出来的石油，没有经过加工提炼成各种产品以前通称为原油。原油的化学元素主要是碳、氢、氧、氮、硫，其中碳和氢所占的比例最高，含碳84~87%，含氢12~14%，剩下的~2%为氧、氮、硫、磷、钒等元素。 　　原油的物理性质最直观的就是丰富多彩的颜色，由浅到深有白色、淡黄色、褐色、黑绿色以至黑色。我们常见到的石油一般都是黑色的。颜色的深浅和其中含有的非烃类物质的多少有关，含量高的颜色就深。此外，用仪器测得的原油物理性质还有密度、粘度、凝固温度以及在荧光灯下发出颜色各异的荧光等。这些不同的物理性质都是与它的化学成分和含量有关。例如，原油的凝固温度就与蜡的含量有关，蜡含量高，凝固温度也高 ，反之，凝固温度就低。 　　要使沉积物中的有机质能够保存下来，需要有特定的地质条件。大家都知道“水往低处流”的道理。泥沙和有机质是在水的携带下，在一个低洼的地区沉积下来。因此，首要的地质条件就是要有一个低洼的地形。这种低洼地形，根据它的规模大小，分别称为盆地、坳陷、凹陷、洼槽等，并在各个地质历史时期中是不断变化的。若随着地壳的运动继续下沉，它就能继续保持低洼的地形，可以继续接受沉积物，使地层厚度不断增大。若随着地壳运动上升，则低洼幅度就逐渐变小，接受沉积物就少，使沉积的地层厚度变薄。如果升到水面以上，则失去了低洼的形态，不但不接受沉积物了，反而使早先沉积的东西会被风化剥蚀掉。由此可见，不断下沉的盆地或坳陷对有机质的聚集才是有利的。 　　要生成石油还有一个必须具备的地质条件，就是缺氧的“还原环境”。这就是要求接受沉积物后的洼地水体能保持封闭或半封闭，或富含有机质的沉积物能迅速被后来的沉积物所覆盖，使之与氧隔绝，防止有机质的氧化和逸散。 　　现代的生油理论还认为，生物体中的有机质先要转化成一种特殊的有机质，这种特殊有机质叫做“干酪根”，再由干酪根转化成石油。这种转化要在一定的物理化学条件下才能实现，这个条件主要是地下温度。干酪根开始变成石油的温度范围大致是100~130°C，因为地下温度从浅到深是逐渐升高的，早先的沉积物不断被后来的沉积物所覆盖，埋藏也就越来越深，有机质只有在达到一定的埋藏深度时才能转化成石油。 　　除了温度的因素以外，还与埋藏的时间长短有关，温度和时间两个因素可以互补。也就是说如果温度低一些但埋藏时间较长，或者温度高一些但埋藏时间较短，两种情况对干酪根转化成油的影响效果都是一样的。 　　可见，生成石油的地质条件是综合性的，它既需要在沉积过程中保持“补偿沉积速度”的条件，又需要使得沉积物能具有缺氧的“还原环境”，还需要有相应的地层温度(即要有一定的地层埋藏深度)的作用等多方面因素的配合，才能有效地生成石油。 生物能 　　以生物质为载体的能量.生物界一切有生命的可以生长的有机物质,包括动植物和微生物.所有生物质都有一定的能量,而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物,也包括人畜分粪便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料。 　　生物能具备下列优点: (1)提供低硫燃料， (2)提供廉价能源(於某些条件下)， (3)将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)， (4)与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 　　其缺点有: (1)植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物， (2)单位土地面的有机物能量偏低， (3)缺乏适合栽种植物的土地， (4)有机物的水分偏多(50%～95%) 　　生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式。它直接或间接地来源于植物的光合作用，其蕴藏量极大，仅地球上的植物，每年生产量就像当于目前人类消耗矿物能的20倍，或相当于世界现有人口食物能量的160倍。 水能 　　水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的地区，水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。 新能源 太阳能 　　太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。 风能 　　风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，产生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。 　　人类利用风能的历史可以追溯到公元前，但数千年来，风能技术发展缓慢，没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种无污染和可再生的新能源有着巨大的发展潜力，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有着十分重要的意义。 即使在发达国家，风能作为一种高效清洁的新能源也日益受到重视。 　　我国位于亚洲大陆东南、濒临太平洋西岸，季风强盛。全国风力资源的总储量为每年16亿kw，近期可开发的约为1.6亿kw，内蒙古、青海、黑龙江、甘肃等省风能储量居我国前列。 海洋能 　　地球表面积约为5.1X108km，其中陆地表面积为1.49X108km，占29％；海洋面积达3.61X1O8km，占71％。以海平面计，全部陆地的平均海拔约为840m，而海洋的平均深度却为380m，整个海水的容积多达1.37X109km3。一望无际的汪洋大海，不仅为人类提供航运、水产和丰富的矿藏，而且还蕴藏着巨大的能量。通常海洋能是指依附在海水中的可再生能源，包括：潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能等，更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。全球海洋能的可再生量很大，上述五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。虽然海洋能的强度较常规能源为低，但在可再生能源中，海洋能仍具有可观的能流密度。 氢能 　　氢能是指以氢为转换媒介的能量。氢由水的电分解或者热分解而得到，氢的储藏、输送可以采用高压气体氢和金属氢化物等三种方式。根据需要，氢能可以通过燃烧转变为热能，或者用内燃机转变为机械能，或者用燃料电池转变为电能，各种转变方式均可高效率地进行。更广义而言，氢能还包括氢的同位素氘与氘核聚变反应引起的能量。 　　氢作为二次能量被受到注目的原因有：①氢的原料是丰富的水，氢用种种一次能量制出故没有资源的限制。②氢的燃烧生成物是水，不污染环境。③与长年累月生成的化石燃料不同，氢来自水燃烧后又回归于水，不影响地球上的物质循环。④与电力储藏困难骓相反，氢能储藏很容易。⑤氢能作为取代石油的液体燃料，可用于汽车燃料，飞机燃料等。⑥氢能可由燃料电池直接用来发电。⑦氢与储氢材料之间的可逆反应具有能量转换功能。故可广泛用于电池等。⑧氢可广泛用作化工等的原料。 　　氢能的实用化，尚待解决以下几技术难题：①大量地且低成本地制造氢的技术开发②安全地储藏、运送氢的技术开发。③高效率地转换氢能的技术开发。④将氢能用于社会各行各业的技术开发。 生物能 　　生物质是讨论能源时常用的一个术语，是指由光合作用而产生的各种有机体。生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t，含能量达x1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当于全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源，生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大。世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林产品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等（中国生物质资源主要是农业废弃物及农林产品加工业废弃物、薪柴、人畜粪便、城镇生活垃圾等四个方面),人类对生物质能使用的历史十分悠久，如果从传统意义上来使用生物能，如农村使用薪柴等，生物质能属于常规能源。但如果是利用生物质来制成沼气或用垃圾来发电，此时的生物能的利用方式则属于新能源。 天然气水合物 　　天然气水合物（Natural Gas Hydrate，简称Gas Hydrate），又称笼形包合物（Clathrate），它是在一定条件（合适的温度、压力、气体饱和度、水的盐度、pH值等）下由水和天然气组成的类冰的、非化学计量的、笼形结晶化合物，其遇火即可燃烧。它可用M•nH2O来表示，M代表水合物中的气体分子，n为水合指数（也就是水分子数）。组成天然气的成分如CH4、C2H6、C3H8、C4H10等同系物以及CO2、N2、H2S等可形成单种或多种天然气水合物［1］。形成天然气水合物的主要气体为甲烷，对甲烷分子含量超过99％的天然气水合物通常称为甲烷水合物（Methane Hydrate）。 　　天然气水合物在自然界广泛分布在大陆、岛屿的斜坡地带、活动和被动大陆边缘的隆起处、极地大陆架以及海洋和一些内陆湖的深水环境。在标准状况下，一单位体积的气水合物分解最多可产生164单位体积的甲烷气体，因而其是一种重要的潜在未来资源。 地热能 　　地热能是来自地球深处的可再生热能。它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面，自史前起它们就已被用于洗浴和蒸煮。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池。 房间、温室和发电站。这种热能的储量相当大。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PW•h。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。实际上，如果不是地球本身把地热能集中在某些地区（一般来说是那些与地壳构造板块的界面有关的地区），用目前的技术水平是无法将地热能作为一种热源和发电能源来使用的。 严格地说，地热能不是一种“可再生的”资源，而是一种像石油一样，可开采的能源，最终的可回采量将依赖于所采用的技术。将水（传热介质）重新注回到含水层中可以提高再生的性能，因为这使含水层不枯竭。然而在这个问题上没有明确的结论，因为有相当一部分地热点可采用某种方式进行开发，让提取的热量等于自 然不断补充的热量。实事求是地讲，任何情况下，即使从技术上来说地热能不是可再生能源，但全球地热资源潜量十分巨大，因此问题不在于资源规模的大小，而在于是否有适合的技术将这些资源经济开发出来。 　　地热能是指贮存在地球内部的热能。其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度， 那么地热能便是可再生的。高压的过热水或蒸汽的用途最大，但它们主要存在于干热岩层中，可以通过钻井将它们引出。 　　地热能在世界很多地区应用相当广泛。老的技术现在依然富有生命力，新技术业已成熟，并且在不断地完善。在能源的开发和技术转让方面，未来的发展潜力相当大。地热能是天生就储存在地下的，不受天气状况的影响，既可作为基本负荷能使用，也可根据需要提供使用。 二次能源 二次能源指由一次能源加工转换后的能源，如电能、蒸气、沼气、机械能等。 我国的海洋能源 　　据估算，世界仅以可利用的潮汐能一项就达30亿千瓦，其中可供发电约为260万亿度。科学家曾作过计算，沿岸各国尚未被利用的潮汐能要比目前世界全部的水力发电量大一倍。我国的潮汐能量也相当可观，蕴藏量为1．1亿千瓦，可开发利用量约2100万千瓦，每年可发电580亿度。浙江、福建两省岸线曲折，潮差较大，那里的潮汐能占全国沿海的80％。浙江省的潮汐能蕴藏量尤其丰富，约有1000万千瓦，钱塘江口潮差达8，9米，是建设潮汐电站最理想的河口。 　　50年代后期，我国曾出现过利用潮汐能办电高潮，沿海诸省市兴建了42个小型潮汐电站，总装机容量500千瓦。70年代初再度出现潮汐办电热潮，至今仍在运转的潮汐电站共有8座，总装机容量7245千瓦。其中较大的3座为浙江江厦电站、山东半岛白沙口电站和广东甘竹滩洪电站。波浪发电主要集中研究小型气动式装置，应用在海上做航标灯。据估算，我国可供利用的海洋能量还有：潮流能1000万千瓦、波浪能7000万千瓦、海流能2000万千瓦、温差能1．5亿千瓦和盐差能约为1亿千瓦。据计算，海浪每秒钟在1平方千米海面上产生20万千瓦的能量，全世界海洋中可开发利用的波浪约为27—30亿千瓦，而我国近海域波浪的蕴藏量约为1，5亿干瓦，可开发利用量约3000一3500万千瓦，目前，一些发达国家已经开始建造小型的波浪发电站。对利用温差和盐差的能量转换为能源的问题正在研究和开发中。 不对追问