Comparative Analysis of International Energy Consumption Characteristics and China's Countermeasures

With the rise of low carbon economy and the deterioration of the international energy situation, most countries in the world pay more attention to energy issues. In this paper, based on a comparison with several countries of large energy consumption, we used long sequence statistics to analyze the energy consumption characteristics from the world and the history, including energy consumption, energy consumption structure and energy efficiency, and then summed up the characteristics of energy consumption in developed countries, analyzed China's energy consumption process and the current stage, and found out the main problems of energy consumption in China. At last, countermeasures for the healthy development of China's energy were proposed, including actively promoting scientific and technological progress, upgrading energy structure, developing low carbon economy, rationalizing energy prices, improving the proportion of clean energy consumption and emphasizing synergistic effect on environment protection.     

我国海洋无碳能源调查与开发利用主要进展

海洋可再生能源属于无碳能源,包括潮汐能、潮流能、波浪能、温差能、盐差能和风能等多种形式.文章介绍了国内外海洋无碳能源的开发利用现状,重点阐述了我国海洋无碳能源储量、分布及其开发利用条件,以及我国海洋无碳能源发展存在的问题和开发利用前景.开发利用海洋无碳能源符合碳中和发展需求,在能源转换中占有重要地位,对沿海和海岛经济发...     

全球可再生能源消费现状分析

随着全球经济的发展,能源消费不断增长。在全球的能源消费中,可再生能源占比不断提高,2017年占比为10.4%,成为能源消费的重要组成部分。全球可再生能源的利用中,水电处于主导地位,占6成以上;其次为风能,占比超过1成;太阳能和地热发展较晚,占比均不足1成。各国可再生能源利用水平不均,挪威、加拿大和巴西等国家的可再生资源已成为本国能源消费的主要来源之一。中国同样重视可再生能源的开发利用,2017年中国能源消费中可再生能源占比为11.8%,已超过天然气成为第三大能源消费来源。总之,随着可再生能源开发利用水平的不断提高,可再生能源在全球能源消费中的比重将进一步增加,将成为化石能源的重要替代资源。     

加卸荷条件下灰岩能耗变化规律试验研究

对灰岩开展单轴、常规三轴与峰前卸荷试验,对比分析不同应力路径下灰岩变形过程的能量变化特征。试验分析表明,灰岩加荷破坏和卸荷破坏的能量变化规律存在明显差异。由于围压抑制了裂纹的扩展,与单轴压缩破坏相比,常规三轴压缩试验灰岩吸收的总能量 和积蓄的弹性能 更多。常规三轴试验灰岩积蓄的弹性能 在峰值强度前一直增加,而卸荷破坏的弹性能 在卸荷开始后基本不变,说明卸荷破坏释放的弹性能 主要是在加荷阶段累积完成的,岩体所处的初始地应力状态决定了其破坏的能量释放量。加荷和卸荷应力路径下,灰岩临近破坏点耗散能 都快速增加,但是卸荷破坏耗散能 增速远大于加荷破坏耗散能增速,耗散能的迅速增加表明岩石破坏的发生。随着围压升高,灰岩吸收的总能量 和储存的弹性能 逐渐升高。随着卸荷速度增加,灰岩吸收的总能量 、储存的弹性能 和耗散的应变能 逐渐减小。     

国家能源结构调整的战略选择——加强可再生能源开发利用

分五个方面就加快我国可再生能源开发利用作为国家能源结构调整战略选择的重要性、紧迫性、可行性进行了阐述。①实现社会的可持续发展,迫切要求调整国家能源构成体系;②可再生能源作为21世纪主导能源已显示出强大生命力。着重对太阳能、风能和海洋能开发利用的进展作了重点概括;③可再生能源开发利用的经济性。就建设费用、电价成本、占地面积、环境效益及贮能技术等方面进行了比较分析;④我国可再生能源资源及其开发利用的简要回顾;⑤加快我国可再生能源开发利用的对策建议。从提高重视程度,加强科技开发研究,大力推进产业化,统一规划,加大投入,制定优惠政策和管理政策,加强信息交流和国际合作,认真开展全民环保意识和可持续发展观的宣传教育等方面采取积极措施,尽快把我国可再生能源开发利用的水平和规模搞上去。     

我国能源发展战略研究

介绍了我国能源资源状况和开发利用程度及其与世界发展水平的对比,分析了我国在能源问题上存在的“三大”、“三少”矛盾。依据能源生产的全球化进程和消费的天然气化趋势,分析了调整和改善我国能源结构、实现能源替代的必要性和可行性。综合众多专家的观点认为,我国必须实行品种优质化、多元化的用能发展战略。研究了实行这一战略的资源和技术保证条件。提出:我国应充分发挥水能资源优势,提高水电比重;开发西部天然气资源,扩大天然气消费份额;利用国外油气资源,降低煤炭消费比例;发展洁净煤技术,加速煤炭清洁利用;加快太阳能利用技术研究和转化,为可再生能源的战略替代作准备;建立节能型能源供应和消费体系。     

全球清洁能源发展现状与趋势分析

一次能源尤其是化石能源的大规模开发利用,导致环境破坏越来越严重,对人类生活造成了极大的负面影响,因此,清洁能源的开发利用引起全球的广泛重视,美国、日本、欧盟、中国、印度等国家或地区从20世纪开始开展清洁能源的开发利用工作.本文在前人的研究基础上,首先明确了清洁能源的概念和能源种类.其次,从投资、装机容量和消费变化等方面...     

我国能源前景与能源科技前沿

能源资源的开发利用是关系到我国经济社会有序发展的基础。通过国内外能源消费结构分析发现,煤炭在我国一 次能源消费结构中仍占很大比重, 2030年能源消费预测煤炭的降低幅度有限,核能、水电,以及其他新能源上升幅度也有 限。本文从我国能源消费结构出发,分析我国能源资源现状与发展前景,总结能源科技前沿领域,提出能源资源各领域重 大科技问题,以加快我国能源资源开发利用步伐。     

贵州岩溶地区能源生态足迹及其效率的动态变化评价

为了把握贵州岩溶地区的能源生态足迹和能源生态足迹效率的动态变化情况,文章采用基于生态足迹模型的能源生态足迹效率的定量研究方法,利用1978-2011年的历史数据计算,分析了贵州岩溶地区能源生态足迹和能源生态效率的动态变化特征。研究结果表明,在研究时段,贵州岩溶地区能源生态足迹和能源生态足迹产值呈阶段性递增趋势,能源生态足迹强度呈阶段性下降趋势,能源生态足迹产值虽有所提高,但仍低于全国平均水平。社会经济发展与能源足迹灰色关联分析结果表明,贵州岩溶地区经济发展与能源消耗关系十分密切,高能耗经济问题比较突出。      

单轴压缩下红色砒砂岩水泥土的能量演化机制研究

砒砂岩水泥土受荷变形的过程中伴随着能量的积聚和耗散,在能量的驱动下致使水泥土变形破坏。为了探寻单轴加载过程中砒砂岩水泥土的能量演化规律,根据不同养护龄期和不同水泥掺量下砒砂岩水泥土在变形破坏过程中总能量、峰值点总能量、峰值点弹性应变能、峰值点耗散能的演化规律,从能量的角度分析了龄期和水泥掺量对砒砂岩水泥土的影响。研究表明:能量耗散与砒砂岩水泥土的强度衰减密切相关,试样受荷过程中的损伤情况可以用耗散能的多少来反映,砒砂岩水泥土单轴受压破坏的整个过程中,破坏总能量和耗散能均呈“S”状增长,弹性应变能呈先增加后减小的“凸”状趋势发展;随水泥掺量的增加有效能比也随之增加,不同龄期下各水泥掺量的砒砂岩水泥土都是以吸收弹性能为主,而峰值点应变能可以代表水泥土试样的储能极限,因此有效能比、峰值点应变能能够很好地反映砒砂岩水泥土抵抗破坏的能力。通过利用能量分析原理对砒砂岩水泥土的变形过程进行研究,可以打破以往仅仅利用传统的应力-应变强度来描述其破坏特征的思路,为该类材料的受荷变形分析提供了新的方法和思路。     

Energy distribution during the quasi-static confined comminution of granular materials

A method is proposed to calculate the distribution of energy during the quasi-static confined comminution of particulate assemblies. The work input, calculated by integrating the load-displacement curve, is written as the sum of the elastic deformation energy, the breakage energy and the redistribution energy. Experimental results obtained on samples subjected to compression stresses ranging between 0.4 and 92 MPa are used to calibrate the model. The elastic energy stored in the samples is obtained by simulating the compression test on the final particle size distributions (PSDs) with the discrete element method and by extracting the contact forces. A PSD evolution law is proposed to account for particle breakage. The PSD is related to the total particle surface in the sample, which allows calculating the breakage energy. The redistribution energy, which comprises the kinetic energy of particles being rearranged and the friction energy dissipated at contacts, is obtained by subtracting the elastic energy and breakage energy from the work input. Results show that: (1) at least 60% of the work input is dissipated by particle redistribution; (2) the fraction of elastic deformation energy increases, and the fraction of redistribution energy decreases as the compression stress increases; (3) the breakage energy accounts for less than 5% of the total input energy, and this value is independent of the compressive stress; (4) the energy dissipated by redistribution is between 14 and 30 times larger than the breakage energy.     

Assessment of energy supply vulnerability between China and USA

USA and China are the two largest energy-consuming countries, and energy supply vulnerability is a prior topic on energy policy. Then, we develop energy supply vulnerability assessment index including the sustainability, the stability, the reliability, and the diversification indicators to assess and compare the change of energy supply vulnerability between China and USA based on the data in 2001–2010. We found that the fluctuations of energy supply vulnerability in China are more than those of USA. In 2001–2006, the index of China’s energy supply vulnerability presented a quick uptrend, but it presented a slow downtrend in 2007–2010 due to the uncertainty of some indicators; energy supply vulnerability of USA presented smaller change from 2000 to 2008 because of the stable and comprehensive energy supply system, but in 2009 and 2010, it became obviously less than those in other years due to the decline of energy consumption per capita. Additionally, Chinese energy supply also faces higher maritime transportation and geopolitical vulnerability than that of USA. The comparisons of the change of energy supply vulnerability between China and USA show that it is important to develop comprehensive energy supply system to reduce the uncertainty of main effect indicators, such as the control of energy consumption growth, and the diversification of energy supply and import.     

泥质砂岩在循环荷载作用下能量响应规律的试验研究

目前应用能量原理研究岩体结构的破坏、变形及稳定性是岩石力学领域研究的重点。为了研究泥质砂岩在循环荷载作用下3类能量——单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能的响应规律,开展了考虑动应力频率、围压和动应力幅值影响的循环加卸载试验。试验结果表明,3类能量在同一频率、不同围压下具有相同的能量响应规律。随着频率的增加,单位体积能、单位体积弹性能和单位体积耗散能随循环次数的响应规律呈现出有规律的波动性;累计单位体积能和单位体积弹性能随循环次数近似线性发展,而累计耗散能呈现出更强的非线性特点。采用了能量速率指标来衡量3类能量的变化程度,频率越高,3类能量的变化速率越大。在能量速率-时间曲线中存在明显的突变点,初步分析为岩样内部或表面裂缝发展的阈值点。通过对影响耗散能的因素分析可知,耗散能与围压、动应力频率和动应力幅值之间均为正增长趋势。结合相关文献的分析结果,综合分析了从循环开始到岩石最终破坏之间全部周期内的3类能量的响应规律,阐明了岩样在循环荷载作用下的能量响应规律,有助于深化对泥质砂岩能量响应规律、损伤及破坏的认识,为应用能量原理分析岩体工程的稳定性提供试验依据和应用指导。     

我国新能源发展障碍与应对: 全球现状评述

以化石能源为主的能源消费模式已经难以满足可持续发展的要求, 改善能源消费结构、减少对化石能源的依赖势在必行。在此背景下, 发展环境友好、地域分布相对均衡且潜力无限的新能源成为各国共识。新能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能、天然气水合物、核能、核聚变能等共9种类型。由于种类繁多、资源禀赋和物化特征差异悬殊, 开发利用新能源需要面对比化石能源复杂得多的规划、管理和技术问题。如果措施不当, 不但会造成经济损失, 而且可能会威胁到人类安全。在全面深入了解全球新能源发展现状的基础上, 认真总结各国经验教训, 制定合理的发展战略, 是开发利用新能源的先行性工作, 具有重要意义。本文对国内外新能源资源情况、技术水平、总体发展现状进行分析, 并对我国新能源发展过程中的制约因素进行深入剖析, 结合我国国情提出新能源发展的对策建议。     

Energy equation and stress–dilatancy relationship for sand

The energy equation is an expression of the first law of thermodynamics or the law of conservation of energy. According to the first law of thermodynamics, the externally applied work to a system is equal to the sum of dissipation energy and Helmholtz free energy of the system. However, most of the currently available stress–dilatancy relationships are based on the energy equation of Taylor-Cam Clay type, which hypothesizes that the applied plastic work is equal solely to the frictional dissipation energy. The Helmholtz free energy has been completely neglected. Recently, observed from acoustic experiments, it has been recognized that Helmholtz free energy can be caused by deformation mechanisms other than friction between particles. Thus, it is necessary to include additional terms in the energy equation in order to correctly model the stress-dilatancy behavior. This paper addresses the issue regarding the balance of this energy equation. Analyses of experimental results are presented. Specific forms of the frictional energy and Helmholtz free energy are proposed. The proposed energy equation is verified with the experimental data obtained from Silica sand, Ottawa sand, and Nevada sand.

     

泥沙输移与坡面降雨和径流能量的关系

从导致土壤侵蚀的降雨和径流能量出发,提出了基于物理学原理的降雨能和径流能的概念,并采用人工模拟降雨实验,分析了泥沙输移与降雨和径流能的关系,结果显示:坡面薄层径流泥沙剥蚀量随着地表坡度、降雨能和径流能的增加而增加,雨滴击溅作用下泥沙剥蚀量远远大于无雨滴击溅作用时泥沙剥蚀量;薄层水流泥沙浓度随着坡度和降雨能的增加而增加,当坡度和降雨能一定时,泥沙浓度随着径流能的增加而减小;降雨扰动系数与降雨和径流能的比值按照对数关系增长,在相同坡度下,当降雨能一定时,降雨扰动系数随着径流能的增加而减小,当径流能一定时,降雨扰动系数随着降雨能的增加而增加。降雨能是导致泥沙剥离的本质,径流能是泥沙搬运的动力。     

煤岩组合体峰前能量分布公式推导及试验

冲击地压一定是在能量驱使下发生的,为探索引发冲击地压的能量在煤岩系统中的积聚层位,构建了煤岩组合体力学模型,推导了煤岩组合体峰前能量分布公式,对细砂岩−煤（fine sandstone-coal,简称FC）、粗砂岩−煤（gritstone-coal,简称GC）、细砂岩−煤−粗砂岩（fine sandstone-coal-gritstone,简称FCG）3种组合体开展5种加载速率下的能量积聚规律试验,分析了组合体破坏特征、力学特性及能量积聚规律。试验表明：（1）在0.001 mm/s加载速率下,组合体峰前能量主要以原生裂纹的扩展、贯通的形式缓慢耗散,属于塑性完全破坏;在0.1 mm/s加载速率下,组合体峰前能量主要以局部弹射破坏的形式快速释放,属于脆性不完全破坏。（2）组合体的抗压强度、弹性模量、峰前能量、冲击能量指数与加载速率呈对数关系。随着加载速率增大,组合体抗压强度、弹性模量、冲击能量指数增幅逐渐减小,峰前能量增长率呈现低－高－低的趋势。（3）随着加载速率增加,煤组分储能增多,能量占比增大。在0.001～0.010 mm/s加载速率下,煤组分积聚能量增加较快;在0.010～0.100 mm/s加载速率下,煤组分积聚能量增加较慢。（4）相同加载速率下,煤组分能量占比顺序：FC组合体＞FCG组合体＞GC组合体。（5）组合体中煤组分能量占比均大于50%,煤组分是能量积聚的主要载体。相同应力条件下,软弱岩层能量积聚能力强于坚硬岩层,更易积聚能量。研究结果可为确定冲击地压能量积聚层位和释能减冲工作提供参考。     

高寒地区浅层地温能开发利用条件研究及多种能源联用探讨

深入研究高寒地区建筑物供暖制冷需求及浅层地温能开发利用条件,可发挥浅层地温能在建筑能源供应中的最大效益; 探讨多种能源在供暖中的联合应用,能够更好地解决高寒地区能源紧缺问题。通过对高原气候特点分析,浅层地温能开发利用条件的调查、勘探、评价及多种能源联用的研究认为: 高寒地区对浅层地温能需求主要为冬季供暖和生活热水供应,且热量需求大; 高寒地区浅层地温能资源品位低,主要体现为换热温差小; 换热方式以地下水水源热泵最为经济实用; 城市中可供开发利用的空间小。鉴于当地深部地热、太阳能资源丰富,可充分利用这些可再生能源及常规能源,尽可能采用“基础负荷+调峰负荷”的方式,解决热量需求大的问题,从而提高能源的利用效率。     

三轴压缩条件下千枚岩破裂与能量特征研究

利用MTS815程控伺服岩石力学试验系统,对千枚岩进行不同围压下的三轴压缩试验,研究围压对千枚岩变形破坏特征和能量演化特征的影响。结果表明:在低围压下,千枚岩破坏模式为张-剪复合型破坏,随着围压升高,破坏模式转变为剪切破坏;弹性应变能曲线和耗散能曲线的交点k为能量分界点,k之前表现为能量积聚,k之后表现为能量释放;总能量与轴向应变关系曲线在加载初期呈下凹曲线,能量增速升高,加载后期呈上凸曲线,能量增速降低;特征应力点的总能量和储能的弹性应变能均随围压的增大而增大;围压对岩石内部裂纹扩展和峰后能量释放均有阻碍作用。