资源简介

(共26张PPT)
幻灯片 1：封面
标题：22.1 能源利用的现状和面临的挑战
副标题：洞察能源格局 剖析发展困境
幻灯片 2：全球能源生产与消费概况
生产总量与趋势：近年来全球一次能源生产总量持续攀升，2023 年达到约 [X] 亿吨标准煤。传统化石能源（煤、油、气）仍占主导，占比约 [X]%，但增长趋于平缓；可再生能源生产快速崛起，风电、太阳能发电装机容量年均增长率达 [X]% 以上。
消费结构与特点：全球能源消费以化石能源为主，煤炭、石油、天然气占比超 [X]%。工业领域是能源消费主力，占比约 [X]%，其次是交通（[X]%）和建筑（[X]%）。不同地区能源消费差异显著，发达国家人均能源消费量远高于发展中国家，如美国人均能源消费量是印度的 [X] 倍。
数据图表：展示近 10 年全球一次能源生产总量变化折线图，标注化石能源与可再生能源占比；绘制全球能源消费结构饼状图，分工业、交通、建筑等领域呈现。
幻灯片 3：我国能源生产现状
总体产能与增长：我国是世界能源生产第一大国，2023 年一次能源生产总量达 48.3 亿吨标准煤，自 2013 年以来累计增长 35%。原煤生产能力稳步增强，2023 年产量达 47.1 亿吨，自给率超 90%；原油产量稳定在 2 亿吨左右，天然气产量实现翻番，2023 年达 2324 亿立方米。
能源结构多元化发展：能源生产结构不断优化，煤炭占比从新中国成立初期的 96.3% 降至 2023 年的 66.6%；清洁能源加速发展，水电、核电、风电、太阳能发电等占比大幅提高至 27.2%。建成一批大型清洁能源基地，如 “西电东送” 工程，输电能力超 3 亿千瓦，有力支撑东中部用电。
产能分布与特色产区：煤炭主要产区集中在山西、内蒙古、陕西等地，占全国总产量超 60%；油气产区有大庆、胜利、塔里木等油田，以及西南、西北的天然气产区；水电集中在长江、黄河上游，如三峡水电站是世界最大水电站。新能源方面，西北、华北地区风电资源丰富，西部、北部地区太阳能资源充足，形成众多大型风电、光伏基地。
幻灯片 4：我国能源消费现状
总量增长与趋势：能源消费总量持续增长，1953 - 2023 年年均增长 6.9%，2023 年达到 57.2 亿吨标准煤。随着经济发展和生活水平提高，能源需求仍呈刚性增长态势，尤其是工业现代化、城镇化加速推进，对能源需求形成强劲拉动。
消费结构与领域分布：消费结构以化石能源为主，煤炭消费比重从 2013 年的 67.4% 下降到 2023 年的 55.3%，但仍占主导；非化石能源消费比重逐步提高至 17.9%。工业领域能源消费占比最大，约 70%，其中钢铁、化工、建材等高耗能行业占比超 50%；交通领域随着机动车保有量增加，能源消费占比达 15% 左右，且对石油依赖度高；建筑领域能源消费占比约 10%，且随着建筑规模扩大和生活品质提升，消费增长明显。
人均能耗与城乡差异：人均能源消费量不断上升，但与发达国家相比仍有差距，仅为 G7 国家平均水平的一半左右。人均生活用电量从 500 千瓦时增长到近 1000 千瓦时，但不到美国的 1/4。城乡能源消费存在显著差异，城市能源消费以电力、天然气为主，消费结构多元化；农村地区仍以煤炭、生物质能为主，清洁能源利用水平较低。
幻灯片 5：能源资源分布与供需矛盾
国内资源分布不均：煤炭资源主要集中在北方和西北地区，山西、内蒙古、陕西三省煤炭储量占全国的 60% 以上；油气资源主要分布在东北、华北、西北及海域，陆上原油资源主要集中在松辽、渤海湾、塔里木等盆地；水能资源主要分布在西南地区，仅金沙江、雅砻江、大渡河 “三江” 流域水能蕴藏量就占全国的 40% 以上。这种分布不均导致能源生产与消费区域错配。
区域供需差异分析：东部沿海地区经济发达，能源消费量大，但本地能源资源匮乏，对外部能源调入依赖度高，如长三角、珠三角地区能源自给率不足 20%。中西部地区能源资源丰富，但经济发展相对滞后，能源消费市场有限，存在能源外送压力。如山西煤炭产量的 60% 以上用于外调，保障全国能源供应。
资源运输与调配难题：为平衡区域供需，形成 “西煤东运”“北煤南运”“西气东输”“西电东送” 等大规模能源运输调配格局。但长距离、大运量能源运输面临运输成本高、运力紧张等问题。铁路运输是煤炭主要运输方式，但铁路运能难以满足煤炭运输需求，公路运输成本高且易受天气等因素影响。天然气管道建设虽取得进展，但部分地区管道覆盖率仍不足，制约天然气供应。
幻灯片 6：能源利用效率现状
总体效率提升成果：我国能源利用效率大幅提升，成为全球能耗强度下降最快的国家之一。2013 - 2023 年，单位 GDP 能耗累计下降约 26.4%，工业领域能源利用效率显著提高，如钢铁行业吨钢综合能耗较 10 年前下降 10% 以上，火电供电煤耗持续降低。
不同行业效率对比：不同行业能源利用效率差异明显。高耗能行业如钢铁、有色、石化、化工、建材等，整体能源利用效率较低，仍有超过 10% 的产能能效低于基准水平，节能潜力巨大。制造业中，先进制造业如电子信息产业能源利用效率较高，得益于技术创新和先进生产工艺应用。服务业能源利用效率相对稳定，但在建筑节能、交通运输节能等方面仍有改进空间。
能源利用效率的国际比较：与发达国家相比，我国能耗强度仍偏高，约为世界平均水平的 1.5 倍。在能源转换效率方面，我国火电机组平均供电效率约为 40%，与国际先进水平 45% - 50% 存在差距；工业锅炉热效率约为 70% - 80%，低于发达国家 85% - 90% 的水平。这反映出我国在能源利用技术、设备和管理等方面与国际先进水平的差距。
幻灯片 7：清洁能源发展现状
可再生能源装机与发电量增长：可再生能源发展迅速，装机规模和发电量持续攀升。截至 2023 年底，全国可再生能源发电总装机 15.19 亿千瓦，占全国发电总装机的比重达 52.0%，占全球可再生能源发电总装机近四成。水电、风电、太阳能发电装机连续多年稳居世界首位，其中水电装机 4.2 亿千瓦，风电装机 4.4 亿千瓦，太阳能发电装机 6.1 亿千瓦。清洁能源发电量从 1978 年的 446 亿千瓦时增加至 2023 年的 3.2 万亿千瓦时，占全部发电量比重由 17.4% 提高至 33.7%。
新能源产业发展成果：新能源产业形成完整产业链，技术水平不断提升，成本持续下降。光伏产业中，高效晶体硅、钙钛矿等光伏电池技术转换效率多次刷新世界纪录，光伏发电成本较 10 年前下降 80% 以上。风电产业在长叶片、高塔架等技术处于国际领先水平，风电发电成本下降 60% 以上。新能源汽车产业蓬勃发展，我国新能源汽车产销量连续多年位居全球第一，充电桩等基础设施建设不断完善。
清洁能源发展面临的瓶颈：新能源快速发展面临用地等要素保障压力，集中连片新能源发展用地、用海空间不足，如部分地区为建设风电、光伏电站，面临土地资源紧张、土地性质限制等问题。电力系统承载力有待提升，新能源发电具有波动性、随机性和间歇性特点，给电网的稳定运行和电力调配带来挑战，电网调节能力不足，导致部分地区出现 “弃风弃光” 现象。清洁能源技术研发和产业化仍需加强，如储能技术成本高、储能容量有限，制约新能源大规模存储和消纳。
幻灯片 8：能源需求压力挑战
经济增长与能源需求增长的关系：经济增长与能源需求紧密相关，随着我国经济持续发展，尤其是工业化、城镇化进程加速，对能源需求形成刚性拉动。历史数据显示，GDP 每增长 1 个百分点，能源消费总量约增长 0.5 - 0.8 个百分点。未来一段时期，我国经济仍将保持中高速增长，预计能源消费还将持续增加。
人口增长与生活水平提高带来的能源需求：人口增长和居民生活水平提高推动能源需求上升。随着人口增加，生活用电、用气等需求稳步增长。同时，居民对生活品质要求提升，家电普及、汽车保有量增加、居住面积扩大等，都大幅提高人均能源消费量。如过去 10 年，我国人均生活用电量年均增长约 8%。
能源需求预测与供应保障压力：根据能源需求预测模型，到 2030 年我国能源消费总量可能达到 65 - 70 亿吨标准煤。保障如此庞大的能源需求，特别是在迎峰度夏、度冬等用电高峰时段，面临巨大压力。传统化石能源储量有限，对外依存度高，如我国石油对外依存度超 70%，天然气对外依存度超 40%，能源供应安全面临挑战。而清洁能源短期内难以完全替代化石能源，能源供应结构调整面临艰巨任务。
幻灯片 9：清洁能源供给制约挑战
新能源发展的土地资源限制：新能源项目建设对土地资源需求大，尤其是风电、光伏电站。但目前集中连片新能源发展用地、用海空间不足，部分地区优质土地资源已被大量开发，剩余土地存在地形复杂、远离负荷中心等问题。如在一些人口密集、土地资源紧张的东部地区，建设大型风电、光伏项目选址困难，且土地流转成本高，制约新能源规模化发展。
电力系统对新能源接纳能力不足：新能源发电的波动性、随机性和间歇性特点，与传统电力系统稳定供电要求存在矛盾。当前我国电力系统灵活性调节能力不足，常规电源调峰能力有限，储能设施建设滞后，导致电网难以有效接纳大规模新能源电力。部分地区在新能源发电高峰时段，因电网消纳能力不足，出现 “弃风弃光” 现象，造成能源浪费。如 2023 年部分西北地区 “弃风率”“弃光率” 一度超过 10%。
清洁能源技术研发与成本问题：清洁能源技术虽取得进展，但仍面临诸多瓶颈。储能技术是解决新能源消纳问题的关键，但目前储能成本高，如锂离子电池储能成本约为 0.5 - 1 元 / Wh，大规模应用受到限制。氢能产业发展面临制氢、储氢、运氢技术难题，成本居高不下，制约其在交通、能源存储等领域大规模推广。此外，新能源设备的可靠性、耐久性等方面也有待进一步提高。
幻灯片 10：消费侧低碳转型挑战
高耗能行业节能改造难度：钢铁、有色、石化、化工、建材等行业是能源消耗和碳排放大户，占工业能源消费总量的 70% 以上。这些行业设备老化、工艺落后，部分产能能效低于基准水平，节能改造需大量资金投入和较长时间。如钢铁行业部分老旧高炉能耗比先进水平高 10% - 20%，但改造一座高炉成本高达数亿元，且改造期间影响正常生产，企业改造积极性不高。
终端用能清洁化替代困境：终端用能清洁化替代进展缓慢，面临技术、成本和基础设施等多重障碍。交通领域，新能源汽车推广虽取得成效，但充电桩、加氢站等基础设施建设滞后，新能源汽车续航里程焦虑、充电时间长等问题仍制约其普及。工业领域，部分高耗能工艺难以直接用清洁能源替代，如钢铁冶炼中的高温熔炼环节，目前缺乏成熟的清洁替代技术。建筑领域，既有建筑节能改造难度大，新建绿色建筑推广面临成本增加、消费者认知不足等问题。
全社会节能意识与行为问题：全社会节能意识有待进一步提高，能源浪费现象仍较为普遍。公共机构、商业场所存在长明灯、空调温度设置不合理等浪费行为；居民家庭在日常生活中，对节能电器、节能行为的重视程度不够。此外，节能产品市场监管不完善，部分低能效产品充斥市场，影响节能产品推广应用。
幻灯片 11：典例解析 1—— 能源生产消费数据分析
题目：根据我国 2023 年能源生产与消费数据，煤炭生产 47.1 亿吨，消费占比 55.3%；原油生产 2.1 亿吨，消费对外依存度 70% 以上；可再生能源发电装机 15.19 亿千瓦，占总装机 52%。分析我国能源生产消费特点及面临的问题。
解析：
特点：煤炭仍是主体能源，在生产和消费中占比大；原油生产相对稳定，但消费依赖进口；可再生能源装机发展迅速，占比超一半。
问题：能源结构不合理，煤炭占比过高；能源对外依存度高，供应安全存在风险；可再生能源发展与能源消费结构调整不同步，需提高可再生能源消费比重。
幻灯片 12：典例解析 2—— 清洁能源发展案例分析
题目：某地区计划建设大型风电基地，规划装机容量 100 万千瓦。但在项目推进中，面临土地资源紧张、电网接入困难等问题。请提出解决方案并分析其可行性。
解析：
解决方案：
土地资源方面，采用分散式风电布局，利用荒山、荒坡、滩涂等闲置土地，减少对优质耕地的占用；探索与农业、渔业等产业融合发展模式，如 “风电 + 农业”“风电 + 渔业”，提高土地综合利用效率。
电网接入方面，加强电网规划与风电基地建设的协同，提前布局输电线路，提高电网对风电的接纳能力；建设储能设施，如电池储能电站，调节风电出力的波动性，保障电网稳定运行。
可行性分析：分散式风电布局可充分利用闲置土地，降低土地获取难度和成本，且与农业、渔业融合发展具有良好的经济效益和社会效益，可行性较高。加强电网规划和建设储能设施虽需大量资金投入，但从长远看，是解决新能源消纳问题的必要措施，随着技术进步和成本下降，具有较强的可行性。
幻灯片 13：典例解析 3—— 消费侧低碳转型案例分析
题目：某大型钢铁企业，能耗强度高于行业平均水平 15%。为实现低碳转型，企业计划进行节能改造。请分析改造的重点方向及可能面临的挑战。
解析：
改造重点方向：
设备升级改造，淘汰老旧高耗能设备，如将传统高炉升级为高效节能型高炉，可降低炼铁工序能耗 10% - 15%。
优化工艺流程，采用先进的冶炼工艺，如采用直接还原铁工艺替代部分传统炼铁工艺，可减少焦炭消耗，降低能源消耗和碳排放。
加强能源管理，建立能源管理系统，实时监测能源消耗，优化能源分配，提高能源利用效率。
可能面临的挑战：
资金投入大，设备升级和工艺改造需大量资金，企业可能面临融资困难。
技术难题，部分先进节能技术在国内应用尚不成熟，企业引进和消化技术存在风险。
生产衔接问题，改造期间可能影响正常生产，导致产量下降，影响企业经济效益。
幻灯片 14：应对能源利用挑战的策略
能源结构调整策略：持续降低煤炭消费比重，提高清洁能源消费占比。加大对可再生能源的开发利用，加快风电、光伏、水电、生物质能等项目建设，规划建设大型清洁能源基地，推动清洁能源大规模并网消纳。合理发展核电，稳步推进核电项目建设，提高核电在能源结构中的比重。同时，推动传统化石能源清洁高效利用，加大煤炭洗选、清洁燃烧、碳捕集与封存等技术应用。
提高能源利用效率措施：加强工业领域节能改造，推动高耗能行业技术升级，推广先进节能工艺和设备，如高效电机、智能控制系统等，提高能源利用效率。建筑领域推进绿色建筑发展，采用节能门窗、保温材料等，提高建筑节能水平；加强公共建筑能耗监测和管理，推广节能运行模式。交通领域发展新能源汽车，完善充电桩、加氢站等基础设施建设；优化交通运输结构，提高铁路、水路运输比重，降低公路运输能耗。
清洁能源发展支持政策：政府加大对清洁能源的政策支持力度，制定补贴政策，对风电、光伏等新能源发电给予补贴，降低新能源企业运营成本；出台税收优惠政策，对清洁能源企业减免税收，鼓励企业加大研发和投资力度。加强能源科技创新投入，支持储能技术、氢能技术、新能源材料等关键技术研发，建立产学研用协同创新机制，促进科技成果转化应用。完善能源法律法规和标准体系，加强能源市场监管，规范能源市场秩序，为清洁能源发展创造良好环境。
幻灯片 15：总结与展望
现状与挑战回顾：我国能源生产总量增长，结构逐步优化，但仍以化石能源为主，能源利用效率提升但与国际先进水平有差距，能源需求持续增长，清洁能源发展面临诸多制约，消费侧低碳转型任务艰巨。
未来发展趋势展望：能源结构将持续向清洁低碳方向转型，可再生能源将成为能源增量主体，能源利用效率将进一步提高，能源科技创新将
2024人教版物理九年级全册
22.1能源利用的现状和面临的挑战
第二十二章 能源与可持续发展
授课教师： . 班 级： . 时 间： .
（1）物质的运动和相互作用的方式多种多样，每种运动形式都对应相应的能量。
（2）常见的能量：如机械能、内能、化学能、电能、核能等。
2. 能源
能够提供能量的物质资源叫做能源。
生产和生活中利用的各种能量，是通过不同的能源提供的。各种能源的广泛利用，极大地促进了人类文明的发展。
1. 能量
一、人类利用能源的历程
3. 常见的能源
（1）化石能源
①我们使用的煤、石油、天然气，是千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形成的，所以称为化石能源。
一、人类利用能源的历程
②化石能源的形成示意图
岩石
岩石
岩石
岩石
褐煤
煤
动、植物化石
煤
转化
一、人类利用能源的历程
③化石能源是当今世界的主要能源
使用化石能源的交通工具：货车、轮船、飞机、汽油机、柴油机等。
一、人类利用能源的历程
（2）生物质能
由生命物质提供的能量称为生物质能。生物质能可以理解为生物机体物质发生化学变化时释放的能量。例如，食物分解和柴薪燃烧等都提供了生物质能。
一、人类利用能源的历程
（3）太阳能
由太阳辐射提供的能量。
一、人类利用能源的历程
（4）水能、风能
由自然界中的流水和风提供的能量。
一、人类利用能源的历程
（5）地热能
由地球内部提供的一种内能。
一、人类利用能源的历程
新西兰陶波菲尔德地热发电站
（6）电能
由其他形式的能转化而成的供各种用电器使用的能源叫做电能。
为什么我们要使用电能，不直接使用石化能源呢？
① 电能便于输送。
一、人类利用能源的历程
②电能便于转化
电能通过用电器可以比较方便地转化为机械能、化学能光能、内能等其他形式的能量，为人类所用。
一、人类利用能源的历程
电能
内能光能
转化
内能
机械能
转化
化学能
转化
转化
4. 人类利用能源的历程
能源利用 历程 代表事件 能源利用简介 意义 能量
转化
火的利用
钻木取火是从利用自然火到利用人工火的转变，开启了以柴薪作为主要能源的时代。现在，柴薪仍是某些地区的重要生活能源.
蒸汽机的发明是人类利用能量的新里程碑。人类从此逐步以机械动力大规模代替人力和畜力，直接导致了第二次能源革命。化石能源是当今世界的主要能源，推动了化石燃料工业的兴起，使人类进入工业化社会.
第一次能源
革命的标志，
第一次使人支配了一种自然力
第二次能源革命的标志，引发了世界性的工业革命
化学能→内能
化学能→内能→机械能
蒸汽机的应用
钻木取火
一、人类利用能源的历程
化石能源的利用
能源利用 历程 代表事件 能源利用简介 意义 能量
转化
电能的 利用
19世纪以来，电磁感应现象的发现，发明了发电机，使煤、石油等化石能源转换成更加便于输送和利用的电能。电能最终通过用电器转化为光能、内能、机械能等其他形式的能，为人类所用.
20世纪40年代，科学家发明了可以控制核能释放的装置——核反应堆，拉开了以核能为代表的新能源利用的序幕
电能的利用是人类进人现代文明社会的标志
第三次能源革命的标志，开始了开发和利
用核能的新纪元
机械能→电能
核能→电能
核能发电
一、人类利用能源的历程
电能支撑的城市
核能的
利用
（1）一次能源
像化石能源这样可以直接从自然界获得的能源称为一次能源。
化石能源（煤、石油、天然气）都是一次能源，其他常见的一些能源：风能、水能、太阳能等也都是一次能源。
　5. 一次能源与二次能源
一、人类利用能源的历程
常见的一次能源：地热能、核能等。
地热能
核能
一、人类利用能源的历程
（2）二次能源
①无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源称为二次能源。
②常见的二次能源：电能，因为电能是消耗一次能源得到的。
风能发电
风能
水能
水力发电
电能
一、人类利用能源的历程
光发电时，把光能转化为电能。因为光能是一次能源，消耗一次能源才能得到电能，所以电能是二次能源。
光能
电能
转化
光发电
一、人类利用能源的历程
其他常见的二次能源：汽油、柴油、酒精等。
汽油
货车使用的柴油
酒精
一、人类利用能源的历程
分类 概念 实例
一次能源
可直接从自然界获得的能源
太阳能、电能、风能、水能、潮汐能、地热能等
化石能源、风能、水能、太阳能、地热能、核能、潮汐能等
煤、石油、柴薪等
一、人类利用能源的历程
二次能源
无法从自然界直接获取，必须通过消耗一次能源才能得到的能源
电能、酒精、木炭、煤气、柴油、液化气、沼气、氢气、汽油等
按照对环
境的影响
清洁能源
污染能源
使用时对环境没有污染或污染较轻的能源
使用时对环境污染较重的能源
按照人类开发早晚
新能源
常规能源
人类已经利用多年的能源
人类新近才开始利用的能源
煤、石油、天然气及水能等
核能、太阳能、潮汐能、地热
能、风能、生物质能等
　6. 总结——能源的分类
按照获
取方式
预学新知
1.自从人类从茹毛饮血到开始烤火吃上熟食，一直需要消耗柴薪、煤炭
等，加热食物是通过________方式改变食物的内能的，此时燃料燃烧提
供了______，现在家里的电饭锅煮饭需要消耗____能。
热传递
能量
电
2.随着生活水平的提高，家中改用清洁的天然气煮饭。小明利用家中的
天然气灶加热质量为、初温为的水，将水加热至 ，此过
程消耗的天然气为 ，则加热过程中水吸收的热量为__________
_____，天然气完全燃烧释放的热量为___________，此次加热的热效率
为______。
新知梳理
3.化石能源是指千百万年前埋在地下的动、植物经过漫长的地质年代形
成的能源，主要有煤、______和天然气等。
石油
4.根据是否可以从自然界直接获得，可以把能源分为__________、
___________。
一次能源
二次能源
5.根据是否短时间得到恢复，能从自然界源源不断地获得的是________
能源，否则是__________能源。
可再生
不可再生
6.自然界的能量是______（填“守恒”或“不守恒”）的，但能量的转化或
转移具有______性，因而人类存在能源危机。
守恒
方向
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