能源管理工程思考题2014
1.论述能源与社会经济发展的关系及四个能源时期（P28~30）
答：能源与人类社会的发展有密切联系。以薪柴为主要能源的时代，生产和生活水平低下，社会发展迟缓。18世纪末的第一次产业革命，煤炭成为主要能源，蒸汽机成为生产的主要动力，促进了社会生产的发展。19世纪末的第二次产业革命，电力促进了社会生产力的大幅增长，从根本上改变了人类社会的面貌。石油和天然气的开发应用使世界能源由煤炭转向石油，促进了汽车、飞机、内燃机车和远洋客货轮的迅猛发展，也大大促进了世界经济的繁荣。20世纪四五十年代由互联网及新能源技术等引导的第三次产业革命，极大地推动了社会生产力的发展，促使社会经济结构和社会生活结构发生重大变化。
能源是国民经济发展的不可或缺的重要基础，经济运行离不开能源支持和稳定的能源价格。能源是现代化生产的主要动力来源，现代工业和农业都离不开能源动力。
四个能源时期：薪柴时期、煤炭时期、石油和天然气时期、复合与新能源时期。
2.论述中国能源对经济发展的促进作用
答：能源是经济发展的重要基础和主要动力来源，经济增长离不开能源。一般来说，一个国家的国民生产总值和它的能源消费量是成正比的。我国已经成为世界第一煤炭消费大国和第二石油、电力消费大国，源源不断的能源供给促进我国经济持续高速发展，GDP已居世界第二。但能源作为经济动力因素的同时也是一种障碍。我国能源利用率低，单位产值能耗高，能源紧缺制约了经济的发展。同时能源消耗造成的环境污染也间接导致了经济损失。
3.国家能源局2014年能源工作指导意见核心内容及相关指标
答：核心内容：（1）转变能源消费方式，控制能源消费过快增长；（2）认真落实大气污染防治措施，促进能源结构优化；（3）大力发展清洁能源，促进能源绿色发展；（4）加快石油天然气发展，提高安全保障能力；（5）优化布局，推进煤炭煤电大基地和大通道建设；（6）以重大项目为载体，大力推进能源科技创新；（7）深化能源国际合作，拓展我国能源发展空间；（8）加快能源民生工程建设，提高能源普遍服务水平；（9）推进体制机制改革，强化能源市场监管；（10）加强能源行业管理，转职能改作风抓大事解难题办实事建机制。 相关指标：（1）提高能源效率。2014年，单位GDP能耗0.71吨标准煤/万元，比2010年下降12%。（2）优化能源结构。2014年，非化石能源消费比重提高到10.7%，非化石能源发电装机比重达到32.7%。天然气占一次能源消费比重提高到6.5%，煤炭消费比重降低到65%以下。（3）增强能源生产能力。2014年，能源生产总量35.4亿吨标准煤，同比增长4.3%。其中，煤炭生产38亿吨，增长2.7%；原油生产2.08亿吨，增长0.5%；天然气生产（不含煤制气）1310亿立方米，增长12%；非化石能源发电1.3万亿千瓦时，增长11.8%。（4）控制能源消费。2014年，能源消费总量38.8亿吨标准煤左右，同比增长3.2%；用电量5.72万亿千瓦时，同比增长7%；煤炭消费量38亿吨，增长1.6%；石油表观消费量5.1亿吨，增长1.8%；天然气表观消费量1930亿立方米，增长14.5%。
4.能源的评价指标（P7）
答：储量、能量密度、储能的可能性、供能的连续性、能源的地理分布、开发费用和利用能源的设备费用、运输费用与损耗、能源的可再生性、能源的品位、对环境的影响。
5.论述世界与我国能源使用构成特点及差别
答：世界能源使用构成的特点：（1）石油占一次能源消费量的比重最大；（2）煤炭消费量仅次于石油的消费量，略高于天然气，是三种主要化石燃料（石油、煤炭、天然气）中增长最快的；（3）可再生能源消费量保持高速增长，但所占比重较低。 我国能源使用构成的特点：（1）煤炭占一次能源消费量的比重最大，约为70%，处于基础性地位；（2）石油消费量仅次于煤炭且保持高速增长；（3）天然气消费量增长迅猛，但目前使用量依然较低；（4）可再生能源所占比重很低。
差别：我国使用的能源以煤炭为主，石油、天然气为辅，而世界能源以石油为主；我国可再生能源和核能的使用比重明显低于世界。
6.论述能源对环境影响主要特点及防治措施（20~27）
答：主要特点：能源在其开采、输送、加工、转换、利用和消费过程中必然对生态系统产生各种影响，成为环境污染的主要根源。能源对环境的影响主要表现在温室效应、酸雨、臭氧层破坏、热污染、放射性污染等。其影响可分为地区性的影响和全球性的影响。 防治措施：针对温室效应：（1）提高能源的利用率，减少化石燃料的消费量，大力推广节能新技术；（2）开发不产生CO2的新能源，如核能、太阳能、地热能、海洋能；（3）推广植树绿化，限制森林砍伐，制止对热带森林的破坏；（4）减慢世界人口增长速度，在农村发展“能源农场”，利用种植薪柴树木通过光合作用固定CO2；（5）采用天然气等低含碳燃料，大力发展氢能。针对酸雨：推广洁净煤燃烧技术，燃煤电厂推广脱硫脱硝技术，控制SO2和NOx的排放。针对臭氧层破坏：停止使用CFCs；发展低NOx燃烧技术；对烟气和尾气进行脱硝。针对热污染：提高电厂和一切用热设备的热效率。针对放射性污染：制定并严格执行有关核电站厂址选择、设计、运行和质量保证等安全法规。
7.论述温室气体构成、来源及减排意义（P20~21）
答：构成：二氧化碳、甲烷、CFC（氟利昂）、二氧化氮和其他气体。
来源：能源、农业、冷冻和空调设备、天然产生、其他来源。
（或者，来源：化石燃料的燃烧、地球植被的破坏；能源工业、与化石燃料有关的产业等。）
减排意义：（1）有利于调节气候，遏制全球气候变暖，降低极端天气气候事件出现的频率与强度；（2）有利于生态平衡，保护物种多样性；（3）有利于节约能源，限制温室气体排放就等于限制对能源的消耗，将对世界各国产生制约性的影响，有利于人类社会的可持续发展；（4）有利于新能源和节能新技术的开发和推广使用；（5）有利于人体健康，减少传染病的发生。
8.可持续发展理念（P32）
答：可持续发展是既满足当代人的需求又不危害后代人满足自身需求能力的发展。其深刻内涵表现在以下四个方面： （1）“发展”是大前提，发展是人类永恒的主题。 （2）“协调性”是核心。人口、经济、社会、环境、资源协调发展。 （3）“公平性”是关键。代际公平和代内不同人群、不同区域和国家之间的公平。 （4）“科学技术进步”是必要保证。
9.中国面临的能源问题及对策（P34~37）
答：能源问题：（1）人均能源资源相对不足，资源质量较差，探明程度低。
（2）能源生产消费以煤为主，原煤在一次能源生产和消费结构中的比例均超过70%，环境保护压力大。
（3）能源工业技术水平低，劳动生产率低。
（4）能源资源发布不均，交通运力不足，制约了能源工业发展。 （5）能源供需形势依然紧张。
（6）能耗水平高，能源利用率低下。 （7）农村能源问题突出。
（8）能源环境问题日趋严重，制约了经济社会发展。 （9）能源开发逐步西移，开发难度和费用增加。 （10）能源安全面临严重挑战。
（11）能源建设周期长，投资超预算。
（12）能源价格未能反映其经济成本和能源资源的稀缺性。 对策：（1）改善能源结构。
（2）提高能源利用率，节约用能。 （3）实施洁净煤技术。
（4）合理利用石油和天然气。 （5）加快电力发展。 （6）开发利用新能源。
（7）建立合理的农村能源结构。 （8）改善城市民用能源结构。 （9）重视能源的环境保护。
10.能源管理目的及意义
答：目的：（1）技术进步：推动技术进步，提高能源使用效率，研究新技术，开发使用新能源；
（2）经济效益：减少能源费用，提高企业效益和竞争力；
（3）国家利益：减少资源消耗，保障能源供给，减少费用支出； （4）环境效益：减缓气候变化，减少酸雨等污染。 意义：（1）有利于推进国家能源方面法律法规、政策、标准和其他要求的实施；（2）有利于组织将节能工作落到实处，提高节能工作整体效果和效率；（3）有利于及时发现能源管理工作中职责不清问题，为建立和完善相互联系、相互制约和相互促进的能源管理组织结构提供保障。总之，能源管理对我国现阶段实现“十二五”规划提出的节能目标、建设节约型社会、缓解能源紧缺对经济发展的制约具有十分重要的意义。
11.能量的性质与能量的传递内容（P38~41）
答：能量的性质主要有：状态性、可加性、传递性、转换性、做功性、贬值性。 能量的传递：（1）条件：推动力是势差；
（2）规律：传递速率正比于传递推动力，反比于传递阻力； （3）形式：包括转移和转换两种； （4）途径：携带和界面处的交换。
（5）方法：传热和做功两种。传热的三种基本方式是热传导、热对流、热辐射。做功（这里指机械功）的三种基本方式是容积功、转动轴功、流动功（推动功）。 （6）结果：转移到产品中的有用能和散失于环境中的损失。
（7）实质：能量被利用了，能源被消耗了，为有用能；或能量利用不是能量的数量而是能量的质量，即能量的质量急剧降低，直至进入环境，最终成为废能。
12.能量守恒与转换定律（P42）
答：自然界的一切物质都具有能量；能量既不能创造，也不能消灭，而只能从一种形式转换为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体；在能量转换与传递过程中能量的总量恒定不变。
13.热力学第二定律与能量贬值原理（P42~45）
答：热力学第二定律：（1）克劳修斯说法：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化。（2）开尔文说法：不可能从单一热源吸取热量使之完全转变成功而不产生其他的影响。
热力学第二定律的实质是能量贬值原理。能量不仅有量的多少，而且有质的高低。自然界的能量转换过程是有方向性的，能量转换过程总是朝能量贬值方向进行。
14.卡诺循环、制冷循环、朗肯蒸汽动力循环、卡诺热泵循环、燃气-蒸汽联合循环
答：卡诺循环：由两个定温过程及两个绝热过程组成的可逆循环称为卡诺循环。 制冷循环：消耗机械功或其它高温热源提供的能量，通过制冷剂的循环过程将热从低温物体移向高温物体从而将物体冷却到低于周围环境温度并维持此低温的循环称为制冷循环。 朗肯蒸汽动力循环：由锅炉中的定压吸热过程、汽轮机中的等熵膨胀过程、凝汽器中的定压放热过程和水泵中的等熵压缩过程构成的理想的简单蒸汽动力循环称为朗肯蒸汽动力循环。 卡诺热泵循环：由两个定温过程及两个等熵过程组成的通过消耗外功将热从低温冷源输送给被加热对象的可逆循环称为卡诺热泵循环。
燃气-蒸汽联合循环：作为第一工质的燃气经燃气轮机做功后，具有较高温度的排气进入余热锅炉，作为第二工质的水在余热锅炉中吸收余热后变为蒸汽，进入蒸汽轮机做功后再进入凝汽器冷凝，从而构成一个闭合循环。该闭合循环即为燃气-蒸汽联合循环。
15.论述能量转换过程及动力设备特点（P47~56）
答：化学能转换为热能：在锅炉及工业窑炉中完成。锅炉的特点：本体由“锅”和“炉”组成，还有许多辅助装置。“炉”即燃烧系统，完成燃料的燃烧放热过程，“锅”即汽水系统，完成由水变成高温高压蒸汽的吸热过程。工业窑炉的特点：量大面广，类型繁多，能耗大，热效率较低，节能潜力较大。
热能转换成机械能：在热机中完成，热机主要有蒸汽轮机、燃气轮机和内燃机。蒸汽轮机的特点：将蒸汽的热能转换为机械功，单机功率大、效率高、运行平稳。燃气轮机的特点：燃料燃烧产生的高温气体直接推动叶轮做功；重量轻、体积小、投资省；起动快、操作方便；水、电、润滑油消耗少；热功转换效率高于汽轮机，但单机功率远小于汽轮机。内燃机的特点：大多为往复式，有气缸和活塞。燃料在气缸内燃烧，生成高温高压燃气，推动活塞做功，将热能转换为机械能。
机械能转换为电能：在同步发动机中完成。同步发动机的特点：将机械能通过电磁相互作用转变为定子绕组中的电能。
16.火力发电厂的热力系统（P127~128）
答：火力发电厂分别在锅炉、汽轮机和发电机中完成从燃料化学能到热能、热能到机械能和机械能到电能的能量转换过程。将锅炉、汽轮机及其辅助设备按汽水循环过程用管道和附件连接起来构成的系统称为火力发电厂的热力系统。火力发电厂可分为凝汽式电厂和热电厂。凝汽式电厂采用凝汽式汽轮机。大容量凝汽式电厂的热力系统都采用给水回热和中间再热系统。热电厂视采用背压式汽轮机或抽汽式汽轮机，其热力系统略有不同。背压式汽轮机的全
部排汽都用于供热，以热定电。抽汽式汽轮机的供热则依靠抽汽，热、电负荷可在一定范围内调节。
17.论述热电冷联产系统及特点
答：热电冷联产是热电联产技术与制冷技术的结合，是一种建立在能量梯级利用概念基础上，将制冷、供热（采暖和供热水）及发电过程一体化的多联产总能系统。锅炉产生的蒸汽先通过背压式汽轮机或抽汽式汽轮机发电，其排汽或抽汽除满足各种热负荷外，还用做吸收式制冷机的热源生产冷水用于空调或工艺冷却。 特点：（1）实现不同品质能量的梯级利用，能源综合利用效率较高；（2）在夏季空调用电高峰季节可缓解电网用电压力，对电力和燃气有双重削峰填谷的作用；（3）具有良好的经济性；（4）可减少碳化物和有害气体的排放，用吸收式制冷机组代替氟利昂压缩式制冷机组，具有良好的环保效益；（5）增强建筑物能源供应的安全性。
18.发电厂效率组成及厂用电率指标（P130）
答：发电厂效率由锅炉效率、输汽管道效率和汽轮发电机组绝对效率三部分组成。其中汽轮发电机组绝对效率包括汽轮机绝对内效率、汽轮机输出环节的机械效率和发电机效率。 目前大型凝汽式电厂的厂用电率一般在5%~10%。
19.影响发电厂效率因素及原理（P130、133）
答：进入锅炉的燃料热能需通过一系列的环节才能最终转变为电能。根据热力学第二定律，其中每一个环节都不可避免地存在能量损失，即每一个环节的效率都不可能是100%。各种损失包括：（1）燃料化学能转变为热能过程中的损失，如燃料的加工损失，不完全燃烧，灰渣、排烟损失，锅炉的散热等；（2）热力学过程损失，如流动损失，凝结的端部温差损失等；（3）辅助的动力消耗，如燃料制备系统、风机、水泵、凝结水泵、给水泵的动力消耗，发电及输电损失等。
20.整体煤气化联合循环发电（IGCC）构成（P148）
答：由煤的制备、煤的气化、煤气的冷却、煤气净化、燃气轮机发电、蒸汽轮机发电等组成。
21.中国火力发电厂的发展方向（P132~133）
答：（1）发展高参数的大机组；
（2）采用先进的煤炭洁净燃烧技术； （3）进一步提高燃煤电厂的效率； （4）关停和改造小火电； （5）积极发展热电联产；
（6）发展燃气-蒸汽联合循环机组； （7）加紧建设坑口电厂。
22.电力网与变电所（P117~118）
答：为了把发电厂发出的电能安全可靠地送到用户，并使输送的损耗减至最小，就必须有专门的输电系统，即通常所说的电力网。按其供电范围、电压高低可分为地方电力网和区域电力网。
为了供电力用户使用，在用电终端还需将输电的高电压再降低下来，因此接受、输送和分配电能就成为变电所的任务。变电所是电力网的重要组成部分，是电力系统的中间环节。变电
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