1.1.2 能源的量与质之分

能源作为能量资源，提供的能量符合热力学第一定律，即能量守恒与转换定律：自然界一切物体都具有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递过程中能量的总和不变。各种能量在热力学第一定律面前“人人平等”，并具有可加性，没有品质高低之分。

为了研究和对比不同能源所含的热力学能，我国将热值为7000千卡/千克的煤炭定为标准折算单位，称为标准煤。另外，我国还经常将各种能源折合成标准煤的吨数来表示，如1吨秸秆的能量相当于0.5吨标准煤，1立方米沼气的能量相当于0.7千克标准煤。

能源折标准煤参考系数的计算公式如下：

能源折标准煤参考系数=某种能源实际热值（千卡/千克）/7000（千卡/千克）

其中，某种能源实际热值为实际平均热值，也称平均发热量，是指不同种类或品种的能源实测发热量的加权平均值，其计算公式如下：

平均热值（千卡/千克）=∑[某种能源实测低位发热量（千卡/千克）×该能源数量（吨）]/能源总量（吨）

各种能源折标准煤参考系数详见附录A。

能量的品质指其蕴含的最大可用功的占比。电能和机械能可以完全转换为机械功，属于较高品质能量；热能只有部分可以转换为机械功，能量品质较低。不同能量品质的高低排序如下：电能＞机械能＞高温热能＞常温热能＞低温热能（冷量）。热力学第二定律指出：任何事物的变化都伴随着能量品质的变化，能量品质只能从高走向低，而不可能自发地从低走向高，最多是保持品质不变。因此，任何过程都是一个能量贬值的过程。能量贬值虽不会使能量的总量减少，却会使能量降级为不大可用的形式，所以要节约能源。

能源的品位是一种对能源的分级形式，品位高低是相对而言的。较难转化成电能的为低品位能源，较易转化成电能的为高品位能源。例如，水能可直接转化为机械能，再转化为电能；而化石燃料需要先通过燃烧转化为热能，再转化为机械能，进而转化为电能。因此，水能更容易转化成电能，水能的品位比化石燃料高。当比较不同温度的热源时，高温热源被认为是高品位能源，低温热源则为低品位能源。在工业工程标准中，典型能量转换设备的能量效率如表1-2所示。需要注意的是，设备的能量效率会随着技术进步、运行工况而变化。

表1-2 典型能量转换设备的能量效率

人类在使用能源时，通常会将能源本来的形式转化为需要的形式，如将生物质能的柴薪点燃来获取热能。在这个过程中用到的能量转换设备的转换效率是由转换前后能源形式的品位差距决定的。典型能量转换设备的㶲效率如表1-3所示。需要注意的是，设备的㶲效率也会随着技术进步、运行工况而变化。同时，转换类型相同的不同设备因为采用了不同技术而在效率上存在差别。例如，参数设置相同的热电联产技术和燃气锅炉在将天然气转换为热能时前者效率为45%，而后者效率为85%。

表1-3 典型能量转换设备的㶲效率

续表

由此可见，除了能源本身的能量与品位，用能设施中新技术的产生、旧技术的进步与不同技术的综合利用对能源市场的发展也至关重要。