钢铁是否是可再生资源

双碳

钢铁工业是典型的资源、能源密集型行业。2021年，我国粗钢产量高达10.33亿吨，占全球粗钢产量的约53%；我国钢铁行业碳排放占全球钢铁碳排放的60%以上，占全国碳排放总量的15%，是国内31个制造业门类中碳排放量最大的行业。因此，在“十四五”要求更为严格的能耗“双控”和“双碳”目标下，钢铁工业是实现绿色低碳发展的关键领域。

近期，中共中央国务院印发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》及《2030年前碳达峰行动方案》；为了推动我国钢铁工业“双碳”目标的实现，《钢铁行业碳达峰及降碳行动方案》也即将发布。在多个顶层设计文件的指导下，钢铁工业的降碳减排路径也逐渐明晰，可以概括为以下5个方面。

第一，推动绿色布局，包括优化产业布局、严禁新增产能、继续淘汰落后产能，壮大绿色物流等。一方面，通过优化布局引导钢铁项目向生产基地聚集发展，通过兼并重组提高产业集中度、优化资源配置，进而加快实现技术突破和绿色发展。《关于推动钢铁工业高质量发展的指导意见（征求意见稿）》指出，到2025年，钢铁行业集中度CR5/CR10分别要达到40%/60%（该指导意见最终出台时未提及这一集中度目标）。2020年，我国前10家钢铁企业粗钢产量合计为41292.19万吨，占全国总产量的39.21%，与日、韩、俄、美等国家存在较大差距——日本前两大钢企产业集中度高达79.2%，美国前三大钢企占比58.7%，俄罗斯前四大钢企占比达73.0%，韩国前两大钢企占比更是高达90.0%，印度前三大钢企占比也达到了57.7%。为此，我们应通过兼并重组提高产业集中度，加速产业资源整合和产业链延伸，提高投资效率和科技创新水平，促进钢铁产业结构调整和绿色低碳转型。另一方面，切实改变“北钢南运”现象，减少不必要的物流运输等过程，进而降低碳排放。

第二，节能及提升能效，包括推广先进适用节能低碳技术，深挖节能降碳潜力，强化数字化、智能化技术应用，推动实现钢铁工业的智慧制造等。根据中国钢铁工业协会会员单位能耗统计，2020年吨钢综合能耗为545.27千克标准煤/吨，同比下降6.51千克标准煤/吨。尽管我国吨钢综合能耗指标已位于世界先进行列，但钢铁工业体量大，行业绿色发展水平不均衡，仍有较大节能减排潜力。我国钢铁行业余热资源利用率低，大型钢铁企业的余热利用率为30%~50%，与国际先进水平（90%）存在明显差距。因此，通过提高余热余能自发电率、推动低品位余热供暖发展，将钢铁企业的自发电率从当前的53%提高到60%以上，基本满足自身用电需求，对于钢铁工业的低碳发展具有重要意义。

此外，钢铁企业数字化转型也是低碳减排的需要。有调研结果表明，我国仅有不到1/3的企业开始着手数字化试点或转型工作，极少数钢铁企业有清晰且符合整体业务发展的数字化战略。因此，未来，钢铁企业还可以通过加强数字化管理、推动智慧制造，助力生产过程的绿色化、集约化、互联化，从而降低生产过程碳排放。

第三，优化用能及流程结构，有序发展短流程电炉钢工艺，推动原燃料结构优化、促进清洁能源替代。2020年，我国长流程生产的粗钢占全国总产量的90.8%，远高于全球平均水平（73.2%）。长流程炼钢的碳排放强度为2.0吨二氧化碳/吨粗钢，是短流程炼钢的3倍以上，因而推行全废钢的电炉工艺是钢铁工业最终实现碳达峰、碳中和的重要途径。然而，目前推进短流程炼钢存在成本高、废钢质量和供给不稳定等诸多阻力，优化燃料结构、降低铁钢比，提高清洁能源比例，是实现我国钢铁工业降碳减排短期目标的关键。我国钢铁行业能源结构高碳化，化石燃料燃烧产生的碳排放占行业排放的80%以上，其中煤、焦炭(3415, 73.50, 2.20%)占能源投入总量的比例近90%，促进清洁能源的替代将对钢铁行业碳达峰、碳中和起到强有力的推动作用。

第四，构建循环经济产业链，包括区域能源资源整合、固废资源化利用、推动钢化联产。《指导意见》指出，推进产业间耦合发展，构建跨资源循环利用体系，力争率先实现碳排放达峰。钢铁行业应通过构建循环经济产业链，充分开发利用钢铁生产过程中富含一氧化碳、氢气等副产品的附加值，加速企业转型升级，构筑互利共赢的产业链供应链合作体系，实现资源能源的高效处置利用。

第五，应用突破性低碳技术，包括电解还原、氧气高炉、非高炉冶炼以及CCS（碳捕获与封存）/CCUS（碳捕获、利用与封存）等。通过以再生能源为基础的技术创新，实现冶炼过程完全零排放，是实现“双碳”目标的关键。目前，国内外已经开展了大量关于氢冶金、电解还原等绿色低碳技术的探索，如国际层面的日本COURSE50（日本环境和谐型炼铁工艺技术开发项目）、德国“以氢代煤”、韩国COOLSTAR（氢还原炼铁工艺项目）、奥钢联H2FUTURE（无二氧化碳工业氢试制工厂）、欧盟ULCOS（超低二氧化碳炼钢）、瑞典HYBRIT（突破性氢能炼铁）等项目；国内层面，中国宝武与中核集团、清华大学签订了有关合作框架协议，积极探索低碳冶金工艺，河钢、酒钢、邢钢等多家企业也开启了低碳冶金的创新研发工作。超前布局低碳冶金前沿技术领域，不仅可以推动钢铁行业绿色低碳转型，对于掌握行业领先的核心技术、形成自主知识产权、增强技术保障、提高竞争力也具有重大战略意义。

《2030年前碳达峰行动方案》指出，工业领域要加快绿色低碳转型和高质量发展，力争率先实现碳达峰。在能耗“双控”和“双碳”目标下，钢铁工业面临巨大压力。作为国民经济重要的基础产业，钢铁产量与国民经济发展需要密切相关，在压减钢铁产能的同时，保障好下游需求是减排工作的难点。因此，未来逐步降低产量是钢铁工业实现碳达峰的重要条件，引导钢铁企业由以量取胜的发展模式向高质量发展模式转变至关重要。

短期内，电炉炼钢的节能环保效益无法在经济效益中体现，推广相对成熟的节能减排技术是当前落实减排工作最直接有效的办法。然而，节能减排技术的应用需要大量的前期资金投入，压缩了企业的利润空间，给企业带来了一定的运营压力。因此，一方面，应将钢铁行业尽快纳入全国碳市场，利用市场化机制配置资源，降低钢铁行业的减排成本；另一方面，企业自身应做好节能减排技术的减排潜力与成本评估，选择“性价比”高的减排技术，做好“技术组合”。大型钢企更应发挥“头雁”作用，主动承担社会责任，披露碳排放情况，接受社会各界的监督。

一、充分利用太阳能：太阳能的利用有被动式利用（光热转换）、光化转换和光电转换三种方式，是一种使可再生能源被利用的新兴方式。使用太阳电池通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。使用太阳能热水器利用太阳光的热量加热水。利用太阳光的热量加热水并利用热水发电。利用太阳能进行海水淡化。

二、充分利用核能。核能最大的用途是发电，还可以用作其它类型的动力源、热源等。

三、充分利用地热能是由地壳抽取的天然热能，运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法就是直接取用这些热源，运用钻探的手段来获取地热能。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。

四、充分利用水力资源。通过水力发电工程开发利用，将水流体中含有的能量天然资源，转化为人类可以利用的能源，例如水力发电。

五、充分利用风能。风力发电就是应用风能的一个典型例子，风能本身环保，低碳，但是地域限制较大，如何利用好风能一直是我们需要探讨的课题。风能可为温室气体减排带来巨大潜力。陆上风能已在许多国家得到迅速推广，更多风能并入供电系统在技术上也不存在不可逾越的障碍。

六、充分利用生物质能。依据来源的不同，可以将适合于能源利用的生物质生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物及畜禽粪便等五大类。其蕴藏量极大，仅地球上的植物，生产量就像当于人类消耗矿物能的20倍。在各种可再生能源中，生物质是贮存的太阳能，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 。

七、充分利用海洋能。海洋能是海水运动过程中产生的可再生能源，主要包括温差能、潮汐能、波浪能、潮流能、海流能、盐差能等。

八、充分利用地热能。

九、充分利用潮汐能。

十、充分利用盐差能。 盐差能是两种含盐度不同的水体相混时放出的一种能量。其广泛分布于陆地江河入海处。两种水体的含盐浓度相差越大，它们之间产生的盐差能就越多。

十一、可燃冰。因其外观象冰一样而且遇火即可燃烧，可燃冰是替代石油、天然气的一种重要能源。但暂时不可大范围使用，还在研究中。

十二、细菌发电，即利用细菌的能量发电。作为一种绿色无污染的新型能源，细菌发电经过一个世纪的发展，逐步受到世界各国的重视。

大部分的可再生能源其实都是太阳能的储存。可再生的意思并非提供十年的能源，而是百年甚至千年的。

随着能源危机的出现，人们开始发现可再生能源的重要性。

·太阳能

·地热能

·水能

·风能

·生物质能

·潮汐能

所有人类活动的基本能源都来自太阳，透过植物的光合作用而被吸收。

木材

柴是最早使用的能源，透过燃烧成为加热的能源。烧柴在煮食和提供热力很重要，它让人们在寒冷的环境下仍可生存。

动物牵动

传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外，亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。

生物质燃料

此种燃料原为可再生能源，如能产出与消耗平衡则不会增加二氧化碳。但如消耗过量而毁林与耗竭可返还土壤的有机物，就会破坏产耗平衡。用生物质在沼气池中产生沼气供炊事照明用，残渣还是良好的有机肥。用生物质制造乙醇甲醇可用作汽车燃料。

水力

磨坊就是采用水力的好例子。而水力发电更是现代的重要能源，尤其是中国这样满是河流的国家。此外，中国有很长的海岸线，也很适合用来作潮汐发电。

风力

人类已经使用了风力几百年了。

太阳能

太阳直接提供了能源给人类已经很久了，但使用机械来将太阳能转成其他能量形式还是近代的事。

潮汐能

潮汐发电利用潮水涨落，世界已有电站容量16GW。

从地球蕴藏的能源数量来看，自然界存在有无限的能源资源。仅就太阳能而言，太阳每秒钟通过电磁波传至地球的能量达到相当于500多吨煤燃烧放出的热量。这相当于一年中仅太阳能就有130万亿吨煤的热量，大约为全世界目前一年耗能的一万多倍。不过，由于人类开发与利用地球能源尚受到社会生产力，科学技术、地理原因及世界经济、政治等多方面因素的影响与制约。包括太阳能、风能、水能在内的巨大数量的能源，可以利用的仅占微乎其微的比例，因而，继续发展的潜力巨大。人类能源消费的剧增、化石燃料的匮乏至枯竭以及生态环境的日趋恶化，逼迫使人们不得不思考人类社会的能源问题。国民经济的可持续发展，依仗能源的可持续供给，这就必须研究开发新能源和可再生能源。

太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，也是人类可利用的最丰富的能源。太阳每年投射到地面上的辐射能高达1.05×1018千瓦时（3.78×1024J），相当于1.3×106亿吨标准煤。按目前太阳的质量消耗速率计，可维持6×1010年。所以可以说它是“取之不尽，用之不竭”的能源。但如何合理利用太阳能，降低开发和转化的成本，是新能源开发中面临的重要问题。

风能是利用风力机将风能转化为电能、热能、机械能等各种形式的能量，用于发电、提水、助航、制冷和致热等。风力发电是主要的风能开发利用方式。中国的风能总储量估计为1.6×109千瓦，列世界第三位，有广阔的开发前景。风能是一种自然能源，由于风的方向及大小都变幻不定，因此其经济性和实用性由风车的安装地点、方向、风速等多种因素综合决定。

对于核电站，人们有许多误解，其实核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变，核燃料是铀、钚等元素，核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有些物质，例如钍，本身并非核燃料，但经过核反应可以转化为核燃料。我们把核燃料和可以转化为核燃料的物质总称为核资源。

近年来，许多发展中国家虽然都制订了一系列鼓励民企投资小水电的政策。由于小水电站投资小、风险低、效益稳、运营成本比较低，在国家各种优惠政策的鼓励下，全国掀起了一股投资建设小水电站的热潮，尤其是近年来，由于全国性缺电严重，民企投资小水电如雨后春笋，悄然兴起。国家鼓励合理开发和利用小水电资源的总方针是确定的，2003年开始，特大水电投资项目也开始向民资开放。2005年，根据国务院和水利部的“十一五”计划和2015年发展规划，中国将对民资投资小水电以及小水电发展给予更多优惠政策。

氢是一种二次能源，一种理想的新的含能体能源，在人类生存的地球上，虽然氢是最丰富的元素，但自然氢的存在极少。因此必需将含氢物质加工后方能得到氢气。最丰富的含氢物质是水，其次就是各种矿物燃料（煤、石油、天然气）及各种生物质等。氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等；化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电，其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善，氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。

地热是指来自地下的热能资源。我们生活的地球是一个巨大的地热库，仅地下10千米厚的一层，储热量就达1.05×1026焦耳，相当于9.95×1015标准煤所释放的热量。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。

海洋能通常指蕴藏于海洋中的可再生能源，主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐差能等。海洋能蕴藏丰富，分布广，清洁无污染，但能量密度低，地域性强，因而开发困难并有一定的局限。开发利用的方式主要是发电，其中潮汐发电和小型波浪发电技术已经实用化。波浪能发电利用的是海面波浪上下运动的动能。1910年，法国的普莱西克发明了利用海水波浪的垂直运动压缩空气，推动风力发动机组发电的装置，把1千瓦的电力送到岸上，开创了人类把海洋能转变为电能的先河。目前已开发出60-450千瓦的多种类型波浪发动装置。

此外，还有生物质能，是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量，目前发展中的开发利用技术主要是，通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等，通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等，通过压块细蜜成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料等。

(化学中心教研组：宋江峰)

课题1 燃烧和灭火

一、教学目标

（一）知识与技能

1、 燃烧的条件

2、 灭火的原理和方法

3、 易燃物和易爆物的安全知识

（二）情感态度和价值观

通过对实验的探究和自制灭火器，以培养学生的创新精神。

二、教学设想

1、 重点、难点、疑点

重点：燃烧的条件和灭火的原理。

难点：对着火点的理解。

疑点：着火点是否可以降低？

2、 课型及基本教学思路

课型：探究式

思路：（1）通过探究实验由学生讨论燃烧的条件，教师引导归纳总结。（2）灭火的原理，可利用教材中的讨论由学生根据燃烧的条件来推出，再通过[实验7-1]和自制灭火器的探究活动来加以验证，教师加以引导。（3）易燃物和易爆物的安全知识。

三、课时安排

二课时

四、教学步骤

第1课时

（一）本课目标

1、 了解燃烧的条件

2、 通过燃烧的条件推出灭火的原理和方法

（二）教学过程

1、 情境导入

列举古代人类利用火种的事例和日常生活中燃烧的利用。

2、 课前热身

（1） 什么是可燃物？

（2） 留意我们身边的器材，与消防有关的有哪些？

3、合作探究

（1） 整体感知：本课主要讲述燃烧的条件和灭火原理。通过对实验的探究和自制灭火器，培养学生的创新精神。

（2） 四边互动

互动1

师：燃烧条件的探究，图7-4薄铜片上是红磷燃烧还是白磷燃烧？说明什么问题？

生：白磷燃烧。说明白磷燃烧时所需的温度低。

互动2

师：水中的白磷燃烧吗？

生：不能，没有氧气。

互动3

师：图7-5你观察到什么现象？

生：水中白磷燃烧。当白磷既达到燃烧温度，又与氧气接触时就可燃烧。

明确 燃烧需要三个条件：

（1） 可燃物（2）氧气（空气） （3）达到燃烧所需的最低温度（也叫着火点）

互动4

师：什么叫做燃烧？

生：可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应。

互动5

根据燃烧的条件推论灭火的原理

师：图7-8中，从左到右在三个实验的现象是否相同？为什么？

生：不同，第一个实验由于隔绝氧气（空气）而使蜡烛熄灭，第二个实验蜡烛继续燃烧，没有变化。第三个实验由于生成了二氧化碳而使蜡烛熄灭。

师：清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离，隔绝氧气（或空气）以及使温度降到着火点以下，都能达到灭火的目的。

互动6

师：可燃物的着火点是否可以降低？

生：不可以。因为着火点是可燃物燃烧时所需的最低温度，不可以改变。

互动7

根据灭火的原理和上述实验设计一个简易的灭火器，书上图7-9的装置可供参考。

师：通过此环节一方面可以激发学生的学习兴趣，培养学生的动手能力，同时可巩固所学知识。

互动8

列举生活中灭火的实例，分析其灭火的原理。

明确 （1）炒菜时油锅中的油不慎着火，可用锅盖盖灭。隔绝氧气（空气）

（2） 放杂物的纸箱着火时，可用水扑灭。隔绝空气，降低温度。

（3）扑灭森林火灾的有效方法之一是将大火蔓延线路前的一片树木砍掉。隔离可燃物。

互动9

教材表7-2几种常用灭火器的灭火原理和适用范围。

明确 培养学生在突发情况下的应变能力。

2、 达标反馈

（1）下列变化中，属于化学变化的是（ ）

A、干冰升华 B、冰雪融化 C、燃烧 D、矿石粉碎

（2）下列有关燃烧的叙述中，正确的是（）

A、可燃物燃烧时，温度必须达到着火点或与氧气接触

B、所有的燃烧反应都属于化合反应

C、燃烧是可燃物与氧气发生的一种发光、发热的剧烈的氧化反应

D、在空气中不能燃烧的物质在氧气中也不能燃烧

（3）水可以灭火的原因是（ ）A、降低着火点 B、隔绝空气

C、降低温度至着火点以下并隔绝空气 D、使可燃物变成不可燃

（4）要使火熄灭可采取的方法有：（ ）

A、隔绝空气 B、移开可燃物或建立隔离带 C、使可燃物的温度低于着火点

在下列灭火措施后面的括号里填写它们各属于上述哪种方法。

① 草原着火时，常在着火处周围割除草，打出防火道

② 纸张着火，用脚踩灭

③ 酒精在桌上燃烧，用湿沫布盖灭

④ 将沙土铺在燃烧的化学药品上

3、 学习小结

（1） 内容总结：本课主要学习燃烧的条件和灭火的原理。

（2） 方法归纳：生活中处处都是学问，我们要留心观察，认真思考。同时要学以致用，不断培养自己的实践能力。

（一） 拓展延伸

1、 链接生活

链接1：火灾会给人类的生命和财产造成巨大损失。如果我们的住房着火，是否要打开所有的门窗？为什么？从火灾中逃生时，常用湿毛巾捂住鼻子和嘴，其主要作用是什么？

链接2：想一想，为防止煤气大量泄漏，常在其中加入少量有特殊臭味的硫醇。

链接3：试一试，为使家用燃气灶完全燃烧，应采取什么方法？

2、 实践探索

（1）实践活动

请你通过询问他人、走访消防部门、查阅报刊杂志等方式，了解人们在日常生活和生产中通常采用的灭火方法，将调查结果填入下表，并与同学们交流、讨论。

灭火事例 灭火方法 灭火原理

油锅着火 用锅盖盖灭 燃着的可燃物与空气隔离

（2）巩固练习

P131 1、2、3、4、5

（二） 板书设计

1、 可燃物与氧气发生的一种发光、放热的剧烈的氧化反应叫做燃烧，燃烧需要三个条件：（1）可燃物 （2）氧气（空气）（3）达到燃烧所需的最低温度（也叫着火点）

2、 灭火的原理

（1） 清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离

（2） 隔绝氧气或空气

（3） 使温度降到着火点以下

第2课时

（一）本课目标

1、 知道爆炸的原因。

2、 了解易燃物、易爆物的安全知识。

3、 识别与燃烧和爆炸有关的图标。

（二）教学过程

1、情境导入

想一想你所见到或听说过的爆炸事故。

2、课前热身

（1）哪些物质遇明火有可能发生爆炸？

（2）加油站为什么要严禁烟火？

（3）注意我们身边的与燃烧、爆炸有关的图标。

3、合作探究

（1）整体感知：本课在燃烧的基础上讲述易燃物、易爆物的安全知识，通过一些安全图标来加强对安全的认识，说明随时注意防火、防爆及采取安全措施的重要性。

（2）四边互动

互动1

师：探究爆炸的知识，你是怎样理解爆炸的？

生：可燃物在有限的空间内急剧地燃烧，短时间内，产生大量的热，使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。

互动2

师：哪些气体燃烧能发生爆炸？

生：可燃烧的气体燃烧都可能发生爆炸。

互动3

师：家庭用天然气、煤气、液化气等泄漏该如何处理？

生：打开门窗，关闭阀门。

互动4

师：探究粉尘的爆炸情况，在[实验7-2]中，你观察到的现象是什么。

生：听到爆炸声。由于面粉在有限的空间内急速燃烧，而发生爆炸。通过该实验能说明面粉、煤粉等粉尘也能发生爆炸。

互动5

师：可燃物燃烧剧烈的程度与哪些因素有关？

生：与氧气的浓度，与氧气的接触面积等有关。

互动6

师：在你所熟悉的场所中，哪些地方贴有“严禁烟火”的字样或图标？

生：油库、面粉加工厂、纺织厂、煤矿矿井内等。

互动7

图7-12中一些与燃烧和爆炸有关的图标。

生：随时注意防火、防爆及采取安全措施的重要性。

4、 达标反馈

（1）下列说法中正确的是

A、 要使可燃物燃烧必须跟氧气接触且温度达到可燃物的着火点

B、 物质跟氧气反应都放出大量热量

C、 爆炸都是化学反应 D、凡是氧化反应都发光、发热

（2）实验室用高锰酸钾制取氧气时，不慎混入一些木炭粉，某同学未经任何处理，就要开始给试管加热，可能发生的情况为（ ）

A、收集到的氧气可能不纯 B、可能会引起爆炸

C、可能会使反应速率减慢 D、没有影响

（3）下列物质中，属于易燃物的是（ ）

①酒精 ②白磷 ③煤气 ④食盐 ⑤食醋 ⑥液化石油气 ⑦镁 ⑧铜片

A、只有①②③ B、只有①③⑥ C、只有①②③⑥⑦ D、全部都是

（4）某些媒体曾有下列报道，其中不符合科学原理的是（ ）

D、 某人成功地将水变成了可以燃烧的油

E、 某小煤窑因通风不良而导致井下瓦斯爆炸

F、 面粉加工厂要严禁烟火

G、 大气中二氧化碳含量的增多是造成温室效应的主要原因

（5）钾是一种很活泼的金属，能与水发生剧烈的反应，产生的热量能把生成的氢气点燃。试问，若是由于钾引起的火灾，能用水来灭火吗？你认为可以采取什么样的有效措施？

5、学习小结

（1）内容总结：本课主要学习一些易燃物、易爆物的安全措施和有关爆炸的知识。（2）方法归纳：常观察生活中的一些事情，你就能获得许多知识。

（三）拓展延伸

1、链接生活

链接1：自行车轮胎、锅炉等发生爆炸是由什么原因引起的？

链接2：你家里有哪些易燃物、易爆物，安全措施搞得怎么样？

2、实践探索

（1）实践活动

加油站是否可以接听手机？

（2）巩固练习

根据自己住宅的特点设计预防火灾的方案。

（四）板书设计

1、 可燃物在有限的空间内急剧地燃烧，短时间内聚积大量的热使气体的体积迅速膨胀而引起爆炸。

2、 可以发生爆炸的物质：可燃性气体、粉尘

3、 在生产、运输、使用和贮存易燃物和易爆物时，必须严格遵守有关规定，绝不允许违章操作。

课题2 燃料和热量

一、教学目标

（一）知识与技能

1、 几种化石燃料的主要成分。

2、 合理开采和节约使用化石燃料的重要性。

3、 石油炼制出的几种主要产品及其用途。

4、 天然气的性质及其用途。

5、 化学反应中的能量变化。

（二）过程与方法

通过学生自己思考、阅读和讨论学习有关知识，培养学生的独立解决问题的能力。

（三）情感态度和价值观

通过活动与探索，认识合理开发和节约使用化石燃料的重要性和科学技术的重要性。

二、教学设想

1、重点、难点、疑点

重点：天然气的性质和化学反应中能量的变化。

难点：化学反应中能量的变化。

疑点：化石燃料用完了怎么办？

2、课题及基本教学思路

一课时

四、教学步骤

（一）教学过程

1、情境导入

（1）说说有关“西气东输”的事情。

（2）谈谈当地的化石燃料。

2、课前热身

（1）你家中做饭，洗浴等使用什么燃料？汽车、拖拉机、飞机、摩托车使用什么燃料？

（2）使燃料充分燃烧，通常需要考虑哪两点？

3、合作探究

（1）整体感知：本课主要讲述化石燃料的主要成分和用途，证明化学反应产生的能量的利用，使学生充分认识科学技术的重要性。

（2）四边互动

互动1

化石燃料的形成的探究

师：哪些燃料称为化石燃料？

生：煤、石油和天然气。

互动2

师：通过图7-13的观察，你能知道煤是怎样形成的吗？

生：植物等被埋于土中，经长期复杂变化形成煤。

互动3

师：通过图7-14的观察，你能知道石油和天然气主要是怎样形成的吗？

生：是由生物遗骸被泥沙掩埋后经长期复杂变化而形成的。

互动4

师：这些能源可再生吗？

生：不可以再生。

互动5

煤和石油的活动与探究

师：你家中做饭，洗浴等使用什么燃料？汽车、轮船、飞机、拖拉机等使用什么燃料？炼钢厂、热电厂等使用什么燃料？

生：煤气、石油、液化气、天然气、煤等；汽车用汽油，飞机用航空煤油，轮船、拖拉机用柴油；炼钢厂、热电厂用煤。

互动6

煤的主要成分及其利用的探究

师：通过教材的阅读，你知道煤的成分吗？用煤作为燃料的原理是什么？

生：煤是复杂的混合物，主要含碳元素，此外还含有少量的H、N、S、O等元素以及无机矿物质（主要含硅、铅、钙、铁等元素）。用煤作为燃料的原理主要是利用碳元素与氧反应所放出的热量。

互动7

师：为使煤得到综合利用，通常可采取哪些措施？

生：1、用煤隔绝空气加强热制焦炭，同时还可以得到煤焦油等化工原料。2、制煤气。

互动8

师：煤气的主要成分有哪些？

生：主要有H2、CH4、CO，还有其他气体。

互动9

石油的主要成分及石油产品的探究

师：石油的炼制原理是什么？石油的主要成分有哪些？

生：石油是一种黏稠状的液体，它主要含有碳和氢两种元素。利用石油中各成分的沸点不同，使它们分离。

互动10

师：石油产品主要有哪些？

生：溶济油、汽油、航空煤油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等。

互动11

师：你知道罐装“煤气”吗？

生：罐装“煤气”就是液体石油气，它是石油化工的一种产品，经加压压缩到钢瓶中的，瓶内压强是大气压强的7-8倍。

互动12

师：石油可直接用作燃料吗？石油产品有哪些是常用的燃料？

生：不可以。汽油、航空煤油、煤油、柴油。

互动13

师：煤气泄漏会造成什么危害？使用罐装液体石油气在安全上应注意什么问题？

生：使人中毒，发生爆炸。不能加热，不能猛烈撞击等。

互动14

师：天然气的主要成分是什么？

生：有石油的地方一般都存在天然气，主要是由碳和氢组成的气态化合物，最主要的是甲烷（CH4）

互动15

甲烷的性质探究

师：通过[实验7-3]你知道甲烷有哪些物理性质吗？点燃甲烷前是否要验纯？

生：甲烷是无色、无味的气体，极难溶于水，密度比空气小。可燃性气体点燃都可能发生爆炸，所以要验纯。

互动16

师：你观察到甲烷燃烧有哪些现象？

生：1、在瓶壁上有许多水雾出现。2、向杯中注入少量澄清石灰水振荡后变浑浊。说明甲烷是由碳和氢两种元素组成。化学方程式为CH4+2O2= CO2+2H2O

互动17

师：哪些地方还存在甲烷？沼气是怎样制取的？农村主要利用沼气干什么？

生：池沼的底部存在沼气。把秸杆、杂草、人畜粪便等放在密闭的沼气池中发酵可制取沼气。农村可利用沼气解决生活用燃料、照明等问题，提高肥效。

互动18

师：化石燃料可在哪些方面利用？

生：工业、农业、交通、生活中都要用到化石燃料。

互动19

化石燃料的用量探究

师：根据表7-3结算大约多少年后我们的石油和天然气能被耗尽？由此你联想到什么问题？

生：石油约20年，天然约63年。

1、 化石燃料最终被耗尽，人类必须要合理开采和节约使用化石燃料。

2、 开发新能源是人类的重点研究项目。

互动20

化学反应中能量变化的探究

师：[实验7-4]观察现象，并用手触摸外壁。产生大量气泡，用手触摸试管外壁，有热量产生。

生：化学反应在生成新物质的同时，还伴随着能量的变化，而能量的变化通常表现为热量的变化，这种现象通常叫做放热反应。

互动21

师：是否所有的化学反应都能放热？列举人类利用化学反应产生的能量。

生：不是，有些化学反应并不放出热量，而是吸收热量，即产生吸热现象，如碳与二氧化碳反应就是一个吸热反应。

古代烧制陶器，生活燃料的使用，火力发电、冶炼金属、火箭发射、炼钢、火药爆炸、人体体温和日常活动所需要的能量等。

互动22

提高燃料的燃料利用率的探究

师：使燃料充分燃烧的措施有哪些？提高燃料的燃烧利用率有什么意义？燃料燃烧不充分有哪些危害？

生：1、燃烧时要有足够多的空气。2、燃烧与空气要有足够大的接触面。

人类通过化学反应获得的能量，大多来自于化石燃料而化石燃料资源是有限的，因此，控制燃烧反应，使燃料充分燃烧，对于节约能源，延长使用期限是非常重要的；燃料燃烧不充分时，不仅使燃料燃烧产生的热量减少，浪费资源，而且还会产生大量的CO等有害物质，污染空气。

互动23

师：为了使煤等固体燃料与空气有足够大的接触面，你认为应对燃料进行怎样的处理？

生：制成蜂窝状（即疏松多孔）

3、 达标反馈

（1）下列变化中都有能量改变，属于在化学变化中吸收热量的是（）

A、镁与稀硫酸反应B、碳还原氧化铜

C、浓硫酸溶于水D、干冰升华进行人工降雨

（2）下列叙述中正确的是（）

A、石油是大自然留给人类的取之不尽的资源

B、埋藏在海底的“可燃冰”中的甲烷是溶解在水中的

C、在我国，利用沼气可解决家用燃料问题

D、在化学反应中，只要加热条件，该反应一定是吸热的

（3）煤的充分燃烧对提高煤的使用效率和减少对环境的污染十分有益。下列措施中，对煤的充分燃烧无效的是（ ）

A、将煤块压成粉 B、燃烧时用鼓风机 C、将煤块改为蜂窝状煤球

D、做煤球时加入泥土

（4）下列变化中，属于物理变化的是（ ）

A、将木材隔绝空气加强热得到木炭 B、植物的光合作用 C、将石油加热分馏制取汽油、煤气、柴油

D、将秸杆、杂草、人畜粪便等废弃物放在密闭的沼气池中发酵，可产生甲烷

（5）能源紧缺已成为世界危机，节约能源，提高能源的利用效率非常重要。你认为在我产身边有没有浪费能源的现象？如有，请列举出来并提出改进意见。

5、学习小结

（1）内容总结：本课主要学习化石燃料的主要成分及用途，以及化学反应与热量的有关知识。

（2）方法归纳：化石燃料与我们日常生活关系非常密切，只要我们留心观察，认真思考，将会学到更多、更新的知识。

（二）拓展延伸

1、 链接生活

链接1：试一试，用化学反应产生的热量将鸡蛋煮熟。

链接2：想一想，你家里烧的煤饼为什么都是蜂窝煤？

2、实践探索

（1）实践活动

①走访当地煤矿、油田等探讨化石燃料的形成。

②走访当地石油液体气厂，探讨石油的炼制和用途。

③和你所在同一社区的同学组成一个小组，大家做好分工，调查一下你们社区居民某一类能源的使用情况。然后写一份调查报告，其中包括你们对节约能源的建议。

（2）巩固练习

P139 1、2、3、4、5

（三）板书设计

1、 燃料在生活和生产中起着重要作用，燃料充分燃烧对于节约能源，减少环境污染非常重要。

2、 石油是由沸点不同的化合物组成的混合物，从石油炼制出的燃料有汽油、煤油和柴油等，它们有广泛的用途。

3、 化石燃料面临着被耗尽的危险，要合理开采，节约使用。

4、 物质发生化学反应的同时，伴随着能量的变化，通常表现为热量变化，即有放热现象或吸热现象发生。

课题3 使用燃料对环境的影响

一、 教学目标

（一）知识与技能

1、 化石燃料对环境的影响。

2、 开发清洁燃料及各种新能源。

（二）过程与方法

通过自身体验探究活动来分析认识化石燃料对空气的污染，培养学生以事实为依据研究问题的科学态度。

（三）情感态度与价值观

通过开发能源的探讨，培养学生的创新精神。

二、教学设想

1、重点、难点、疑点

重点：（1）酸雨、CO对环境的影响 （2）新能源的开发。

难点：酸雨的形成及其危害。

疑点：最理想的能源如何开发。

3、 课型及基本教学思路

课型：探究式

思路：（1）通过探究活动，认识燃烧对空气的污染。（2）通过讨论，并结合“化学、技术、社会”中的资料，说明化石燃料的利与弊，认识开发和利用清洁能源的重要性。（3）由学生畅谈新能源的开发，教师引导归纳总结。

三、课时安排

一课时

四、教学步骤

（一）教学过程

1、情境导入

学生自己畅谈自身受过哪些由污染物所带来的影响。

2、课前热身

（1） 汽车尾气的主要污染物有哪些？

（2） 什么是你认为最清洁的燃料？

（3） 你认为我们人类在利用能源方面，还可以怎样开发？

3、合作探究

（1）整体感知：本课主要讲述燃料燃烧对环境的影响和使用开发清洁能源的重要性。

（2）四边互动

互动1

师：煤燃烧时排出哪些有害气体？这些气体排入到空气中形成什么物质？

生：煤燃烧时排出二氧化硫（SO2）、二氧化碳（NO2）等污染物；这些气体溶于雨水，会形成酸雨。

互动2

师：在酸雨危害的模拟实验中观察现象。

生1：将植物叶子或果实放入酸雨中，枯萎、发黄。

生2：将镁条放入酸雨中有气泡产生。

生3：将大理石放入酸雨中有气泡产生。

总结：酸雨对植物、金属制品、大理石制品等都有破坏作用。

互动3

师：你想应该采取怎样的防止和保护措施？

生：1、尽量少用含硫燃料。2、含硫燃料脱硫后再使用。3、除去烟道气中的有害气体再排入。4、开发新能源。

互动4

汽车用燃料的燃烧对空气污染的探究

师：目前汽车主要使用哪些燃料？汽车尾气中的主要污染物有哪些？

生：汽油或柴油。有一氧化碳、未燃烧的碳氢化合物、氮的化合物、含铅化合物和烟尘等。

互动5

师：为了减少汽车尾气对空气的污染，你认为可采取哪些措施？

生：1、改进发动机结构，使燃烧更充分。2、使用催化净化装置，使有害气体转化为无害物质。3、使用无铅汽油，禁止含铅物质排出。4、禁止没达到环保标准的汽车上路。5、使用清洁燃料，如：压缩天然气（CNG）、液化石油气（LPG）等。

互动6

师：化石燃料燃烧造成对空气的污染，主要原因有哪些？

生：1、燃料中的一些杂质如硫等燃烧时，产生空气污染物如二氧化硫等。

2、 燃料燃烧不充分，产生一氧化碳。

3、 未燃烧的碳氢化合物及碳粒、尘粒等排入到空气中。

互动7

清洁能源乙醇的探究

师：乙醇是由什么制得的，它的俗名是什么？化学式怎样写？我们经常什么时候使用酒精？说明什么？

生：乙醇是由高梁、玉米和薯类等经过发酵、蒸馏得来的，它属于可再生能源，它的俗名是酒精，化学式为C2H5OH。

酒精具有可燃性，其燃烧的化学方程式为：C2H5OH+3O2= 2CO2+3H2O

互动8

师：除酒精灯外，乙醇还可以在哪些地方使用？

生：内燃机的燃料、火锅。在汽油中加入适量乙醇作为汽车燃料，可节省石油资源，减少汽车尾气的污染。

互动9

氢气知识的探究

师：用氢气作燃料有哪些优点？

生：氢气无毒，极易燃烧，放热高，产物是水，无污染，所以氢气被认为是最清洁的燃料。氢气燃烧的化学方程式为：2H2+O2=2H2O

互动10

师：目前氢能源为何不能广泛使用？

生：氢气制取的成本高，贮存困难。

互动11

师：当前经常使用的燃料有哪些？

生：经常使用的燃料有煤、煤气、液化石油气、天然气、汽油、柴油和酒精等。

互动12

师：从资源、环境、经济等方面考虑，这些燃料各有什么优缺点？

生：煤、汽油、柴油的成本较低，放热量多，但污染较大；煤气、液化石油气、天然气、酒精等燃料污染较小，使用成本稍高。相比应该是酒精较好，因为它是可再生能源。

互动13

师：现代社会对能量的需求量越来越大，化学反应提供的能量已不能满足人类的需求，你认为哪些能源可以开发？

生：太阳能、核能、风能、地热能和潮汐能等。

4、 达标反馈

（1） 下列情况下，不会引起环境污染的是

A、农业上大量使用化肥和农药 B、城市污水的任意排放

C、大量种植树木和草D、大力发展氢能源

（2）一些城市的汽车已经开始使用液化石油气和压缩天然气作为燃料。下列符号属于加气站的是（ ）

A、LPG B、CNG C、MTY D、CCN

（3）国家决定推广乙醇汽油的使用，所谓乙醇汽油就是在汽油中加入适量的乙醇混合而成的一种燃料。下列叙述中错误的是（ ）

A、乙醇汽油是一种新型化合物 B、用玉米、高梁发酵可以制得乙醇

C、用石油可以制得汽油 D、汽车使用乙醇汽油能减少有害气体的排放

（4）酸雨造成的危害 有（ ）

①腐蚀建筑物 ②腐蚀金属制品 ③影响植物的生长 ④腐蚀雕像 ⑤岩石风化

A、①②③④ B、②③④⑤ C、①③④⑤ D、①②③④⑤

（5）从环境保护的角度考虑，下列燃料中最理想的是（ ）

A、天然气 B、氢气 C、乙醇 D、汽油

（6）下列属于可再生能源的是（ ）

A、酒精 B、煤 C、石油 D、天然气

（7）为了减少汽车尾气对空气污染，目前在燃料使用和汽车制造技术方面已采取了哪些措施？

5、学习小结

（1）内容总结：本课主要学习化石燃料对环境的影响以及开发和利用清洁燃料和其他新能源的重要性。

（2）方法归纳：通过亲身体验探究活动来认识化石燃料对空气的污染，增强环境保护的意识。

近日，中国电动汽车百人会论坛（2020）在北京召开，中国电动汽车百人会副理事长、中科院院士欧阳明高做了题为“新能源汽车技术热点问题和趋势预测”的报告。

欧阳明高认为，2019年新能源汽车产业呈现出四大特征：第一，国内新能源汽车产业遭遇补贴退坡阵痛，全球汽车产业形成了向新能源汽车转型的大趋势。第二，新能源汽车动力系统的技术价值越来越受到重视。第三，由电动汽车核心技术经济性决定的市场前景已经非常明朗。第四，新能源汽车推动新能源革命的战略意义开始被认识，但还没有受到足够重视。

新能源汽车市场整体向好，全球转型是大势

欧阳明高指出，如果仅仅从交通工具角度、化石能源角度看，新能源汽车的价值就会被大大低估，还应该注意到其推动新能源革命的角度。

国内看，补贴政策退坡，新能源汽车销量不及预期，但是国际上看德国、法国、美国刚刚都发布了新能源汽车继续补贴的政策。从中国公司看，比亚迪和宁德时代为代表的中国公司加快技术创新力度，尤其在电池技术方面，相继推出刀片电池技术和C2P技术，并且进一步扩大了配套公司的速度和规模。从新兴公司看，特斯拉市值突破700亿美元，超过奔驰、宝马成为仅次于大众、丰田第三大市值高的公司，其中在上海的超级工厂建成，即将大规模量产，全球转型是大势。

在欧阳明高看来，虽然近期新能源车市出现了下滑趋势，但整体还是朝着好的方向发展。针对近期热度持续升高的PHEV，欧阳明高预测，今后五年PHEV要上涨，但是中间会有一个大概5年左右的高峰，估计繁荣期大概10年左右，而在2035年之后，纯电动将成为汽车市场主体。

纯电动技术逐渐成熟，未来可期

针对纯电动汽车，欧阳明高提到了应对里程焦虑、成本焦虑、充电焦虑、寿命焦虑、回收焦虑、安全焦虑的一些进展情况。2019年，宁德时代和比亚迪同时在电池包问题上取得重大突破，以前是单体电池、电池模块、电池PACK三个层次，现在基本上去掉中间模块，直接单体到PACK。这一突破使得电池系统的重能量密度提升10%—15%，体积能量密度提升15—20%，零部件减少了40%。

此外，比亚迪电动大客车现在已经提出10年100万公里的质保，现在宁德时代还做了新的一种自加热技术，靠电机里的电缆、电容、电路，来进行高频振荡，可以到加热2度/分钟，低温条件对性能的影响问题也有了很大进步。

快充方面，目前常规的电压平台，可以做到半小时至45分钟充至80%，超级快充可以做到15分钟充至80%，不过需要增加一定的成本。当然，技术升级的同时，安全理念也在升级。当下新能源领域关注的已经不仅仅是单体的安全，而是包括电池系统、整车、充电桩在内整个系统的安全。

燃料电池优势与挑战并存，出路在创新

欧阳明高还介绍了2019年燃料电池的发展情况。他指出，氢能的合理性取决于它可作为再生能源转型中的大规模能量储存，另外，氢能是多元化利用需求，不仅仅是车用，将来可用于工业原料、农业化肥，甚至医学、炼钢、取暖等领域。

在可再生能源话语体系下，氢能具有极大优势。一是更低的储能成本；二是跟储电具有互补性；三是作为商品属性更好，特别是对外出口，卖氢比卖电更具可行性。欧阳明高指出，基于可再生能源，动力蓄电池和氢能成为储能的优先选择，纯电动汽车、燃料电池汽车成为智能低碳能源系统的互动终端，新能源汽车的优势才会凸显。

据了解，中国燃油电池商用车4000辆，已经居世界首位，但目前中国燃料电池商用车仍然面临着氢运输、车载储氢和加氢站三大挑战。欧阳明高认为，市场突破口一是在弃风弃电弃水和副产氢富余的地方，尽量在当地使用，不要增加运输成本；二是在温度较低的北方地区，燃料电池效率是50%，其排出的废热在北方可作为取暖使用，防止能源浪费。

来源：新华网

编辑：车冀录

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

在南美洲巴西，有“三大怪”：汽车两开门，酒精当燃料，炼钢用木材。

1、两门汽车。

当今世界的小轿车以四门车为多，乘客上下颇为方便，但两门车，坐后排者上车须将前排司机旁边那个座位的椅背向前扳倒，低头弯腰“屈尊”入座。

两门车上车时确实有些麻烦。这种两门车一般2．5米到3米长，车身短但略高，车内容量小，后备箱不大，其貌短粗，看上去有点不顺眼，确实有点“怪”，但由于两门车便宜，在一万美金上下即可购得一辆，一般工人都可购买私车，汽车业也因此日益兴旺。

2、酒精当燃料

在巴西，汽车的燃料，大部分使用的都是酒精。巴西也是世界上唯一一个较普遍使用酒精作为汽车燃料的国家。在全国1800万辆汽车中，有900多万辆汽车是用酒精作燃料的。

因为巴西缺乏石油的特殊国情所造成的。为了根据本国的特殊国情，解决本国的汽车燃料问题，巴西政府提出了“全国酒精计划”，决定利用巴西作为世界第一大甘蔗生产国——年产甘蔗2亿吨，这一优势，用甘蔗渣生产酒精，以代替汽油作为汽车的燃料，鼓励国民把汽油燃料的汽车，改造成为以酒精为燃料的汽车。

3、炼钢用木材

巴西，是拉丁美洲第一大钢铁生产国，2008年，巴西的钢铁产量为4850万吨。但巴西又是个缺煤的国家，该国炼钢铁的煤，大部分都是从国外进口的。然而，巴西却又是世界上的木材生产大国，因而在巴西国内，许多炼钢厂都采用木材炼钢。

扩展资料：

巴西是拉丁美洲第一大钢铁生产国，2010年钢铁产量3280万吨。但它又是个缺煤国，炼钢的煤炭需要进口。然而巴西却是世界木材生产大国，因而许多炼钢厂都用木材炼钢，经多年使用，技术成熟，2立方米木材可炼1吨钢。这样当然会影响到生态。

于是巴西政府制订森林政策规定，“伐一树须植一树”，因此，炼钢厂用的木材大多是自己栽植的成片林木，比如按树等速生林，五-六年可成材，钢厂就规划出六片用地，伐一片，植一片，轮流使用，生生不息，一个850万平方公里的国度，只有1.9亿人，有的是土地，这又是利用可再生能源的一“怪”。

参考资料：环球网-巴西人生活三大“怪” 酒精当燃料

文/熊华文 符冠云，国家发改委能源研究所，环境保护

当前，世界各国都在加快推进氢能产业发展，初步形成了四种典型模式，即以德国为代表的“深度减碳重要工具”模式，以日本为代表的“新兴产业制高点”模式，以美国为代表的“中长期战略技术储备”模式和以澳大利亚为代表的“资源出口创汇新增长点”模式。我国在推动氢能产业高质量发展的过程中，应充分参考借鉴国际经验，进一步明确“初心”与“使命”、目标与路径，以推进能源革命为出发点，构建“大氢能”应用场景，统筹推进氢能产业技术与市场、供应与需求的协调发展。

氢能作为二次能源， 具有来源广泛、适应大范围储能、用途广泛、能量密度大等多种优势。随着氢能产业的兴起， 全球迎来“氢能 社会 ” 发展热潮，欧盟、日本、美国、澳大利亚、韩国等经济体和国家均出台相关政策，将发展氢能产业提升到国家（地区）战略高度，一批重大项目陆续启动，全球氢能产业市场格局进一步扩大。对我国而言，加快发展氢能产业，也有现实而迫切的意义。具体来看， 发展氢能产业是优化能源结构、推动能源转型、保障国家能源安全的战略选择，是促进节能减排、应对全球气候变化、实现绿色发展的重要途径，是超前布局先导产业、带动传统产业转型升级、培育经济发展新动能、推动经济高质量发展的关键举措。

2019年是我国氢能发展的创新之年，“理想照进现实”特点明显— 战略共识基本成形， 探索 的步伐正在加快， 先进理念、技术、模式层出不穷。超过30个地方政府发布了氢能产业发展规划/ 实施方案/ 行动计划，相关的“氢能产业园”“氢能小镇”“氢谷”项目涉及总投资额多达数千亿元，氢燃料电池 汽车 规划推广数量超过10万辆，加氢站建设规划超过500座。我国在加快发展氢能产业的过程中，需要广泛参考借鉴国际经验。我们认为，对于国际经验的研究不应只停留在政策、措施和行动的简单总结及归纳层面，而应该深入分析各国发展氢能背后的初衷、动机、利益格局等内容。在充分了解各国资源禀赋、产业基础、现实需要等各方面因素的基础上，找到发展的方向、目标、路径、模式与政策措施之间的逻辑关系。换言之，不止要看“做了什么”，更要研究“为什么做”“做了有什么好处”等深层次问题。

从不同国家发展氢能产业的出发点、侧重点、着力点等方面看， 全球各国实践大致可总结为四大类型，本文称之为四种典型模式，即把氢能作为深度脱碳的重要工具的德国模式（法国、英国、荷兰等国做法类似）；把氢能作为新兴产业制高点的日本模式（韩国做法类似）；把氢能作为中长期战略技术储备的美国模式（ 加拿大做法类似） 以及把氢能作为资源出口创汇新增长点的澳大利亚模式（ 新西兰、俄罗斯等国做法类似）。

德国模式：推动深度脱碳，促进能源转型

德国能源转型近年来暴露出越来越多的问题。首先，随着可再生能源装机容量和发电量的稳步提升，维护电力系统稳定性成为其头等挑战。2019年德国部分地区出现了电力供应中断事故，暴露出其储能和调度能力不足的短板。其次，为提升电力系统供应能力，德国增加了天然气发电，但由此需要从俄罗斯等国家进口更多天然气，导致能源对外依存度提升。最后， 能源转型使带来能源价格走高，能源转型面临越来越多的争议。与能源转型陷入困境一脉相承的问题是碳减排进展不如预期。德国政府已经提出了2030年比1990年减排55%的中期目标和2050年实现碳中和的长期目标，然而自2015年以来碳排放量不降反升，2018年在暖冬的帮助下才实现了“转跌”。传统减排路径边际效益递减，急需开辟新途径，挖掘更多减碳潜力。

发展氢能可助力大规模消纳可再生能源，并实现“难以减排领域”的深度脱碳。电解水制氢技术发展迅速，规模提高、响应能力增强、成本下降，使其有望成为大规模消纳可再生能源的重要手段。在区域电力冗余时，通过电解水制氢将多余电力转化为氢气并储存起来，从而减少“弃风能”“弃光能”“弃水能”等现象，降低可再生能源波动性对于电力系统的冲击。与此同时，氢能具有高能量密度（质量密度）、电化学活性和还原剂属性， 能够在各种应用领域扮演“万金油”角色，对“难以减排领域”的化石能源进行规模化替代，实现深度脱碳目标。

围绕深度脱碳和促进能源转型，德国创新提出了电力多元化转换（Power-to-X）理念，致力于 探索 氢能的综合应用。具体而言，在氢气生产端，利用可再生电力能源电解水制取低碳氢燃料，从而构建规模化绿色氢气供应体系。在氢气应用端，将绿色氢气用于天然气掺氢、分布式燃料电池发电或供热、氢能炼钢、化工、氢燃料电池 汽车 等多个领域。现阶段，德国政府与荷兰等国正在开展深度合作，重点推广天然气管道掺氢，构建氢气天然气混合燃气（HCNG） 供应网络。其中，依托西门子等公司在燃气轮机方面的技术优势， 已开展了若干天然气掺氢发电、供热等示范项目。截至2019年年底，德国已有在建和运行的“P to G”（可再生能源制氢 天然气管道掺氢）示范项目50个，总装机容量超过55MW。此外，蒂森克虏伯集团已开展氢能炼钢示范项目，预计到2022年进入大规模应用阶段。

日本模式：保障能源安全，巩固产业基础

日本能源安全形势严峻，急需优化能源进口格局和渠道。日本的能源结构高度倚重石油和天然气，二者占能源消费比重高达2/3，因为国内能源资源比较匮乏，95%以上的石油和天然气都需要进口。能源地缘政治局势日趋复杂，断供风险犹如“达摩克利斯之剑”，再加上国际能源市场价格的大起大落，都会给日本能源安全甚至经济安全带来冲击。2011年福岛核事故之后，日本核电发展遇到越来越多的阻力，如果实现本土“弃核”，意味着能源对外依赖程度还要提升。因此，日本迫切需要在当前能源消费格局中开辟新的“阵地”，寻找能源安全的缓冲区和减压阀，摆脱其对于石油和天然气的依赖。

发展氢能可提升能源安全水平、分化能源供应中断及价格波动风险。日本未来消费的氢能虽然仍需要从海外进口， 但主要来自澳大利亚、新西兰、东南亚等国家和地区， 与中东、北非等传统油气来源地区形成了空间分离，进而分化了地缘政治风险。同时，石油和天然气在价格上有较高的关联度，两者仍然属于“一个篮子里的鸡蛋”。而氢能来源广泛，价格与油气的关联度不高，增加氢能进口和消费，能够在一定程度上分化油气价格同向波动对本国经济的影响。此外，氢能还能够提升本国的能源安全水平。日本是地震、海啸、台风等自然灾害多发的地区，能源供应中断情况经常发生。氢燃料电池 汽车 、家用氢燃料电池热电联产组件等设备在充满氢气或其他燃料的情况下，可维持一个家庭1 2天的正常能源供应。氢能终端设备的普及，还可以为日本减灾工作作出贡献。

日本氢能基本战略聚焦于车用和家用领域的应用，是产业和技术发展的必然延伸。日本在技术、材料、设备等方面拥有非常明显的优势， 尤其是已基本打通氢燃料电池产业链。经过多年耕耘，日本已在氢能领域打造出一批“隐形冠军”，如东丽公司的碳纤维、川崎重工的液氢储运技术和装备等。据统计，日本在氢能和燃料电池领域拥有的优先权专利占全球的50%以上，并在多个关键技术方面处于绝对领先地位。专利技术既是日本的“保护网”，也是其他国家的“天花板”。推广氢燃料电池 汽车 和家用燃料电池设备，一方面，可将过往的投入在市场上变现、获取现金流，另一方面，还能及时获取信息反馈，完善技术和设备，由此形成了“技术促产业、产业促市场、市场促技术”的良性循环和正向反馈。

美国模式：储备战略技术，缓推实际应用

美国氢能发展经历“ 两起两落”，但将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变。早在20世纪70年代，美国政府就将氢能视为实现能源独立的重要技术路线，密集开展了若干行动和项目， 但热度随着石油危机影响的消退而降温。2000年前后氢能迎来了第二个发展浪潮。2002年美国能源部（DOE）发布了《国家氢能路线图》，构建了氢能中长期愿景，启动了一批大型科研和示范项目，但后因页岩气革命和金融危机的冲击，路线图被搁置，不过联邦政府对氢能相关的研发支持延续至今。

在过去的10年中，美国能源部每年为氢能和燃料电池提供的支持资金从约1亿美元到2.8亿美元不等，根据2019年年底参议院、众议院通过的财政拨款法案，2020年支持资金为1.5 亿美元。总体来看，在近50年的时间里，尽管有起伏，但联邦政府将氢能视为重要战略技术储备的工作思路一直没有改变，持续鼓励 科技 研发使得美国能够保持在全球氢能技术的第一梯队。

页岩气革命是美国氢能发展战略被搁置的最主要原因。凭借具有经济、清洁、低碳优势的页岩气，美国已逐步实现能源独立和转型，而页岩气和氢能在应用端存在较多重合，对氢能形成了巨大的挤出效应。加州燃料电池合作伙伴组织（CaFCP）的数据显示，美国的氢燃料电池 汽车 市场已陷入停滞状态，在2019年甚至出现了12%的下滑，发展势头已被日韩、中国赶超。

澳大利亚模式：拓宽出口渠道，推动氢气贸易

澳大利亚一直是全球最主要的资源出口国，同时资源出口也是其最重要的经济增长引擎。根据澳大利亚联邦矿产资源部发布的数据，2019年资源出口直接贡献了该国GDP增长的1/3 以上。但传统的“三大件”（煤炭、液化天然气、铁矿石）出口已现颓势。在煤炭方面，长期以来澳大利亚在全球煤炭贸易中占比超过1/3， 主要目标市场集中在东北亚地区，然而近几年中、日、韩相继开展减煤控煤行动，煤炭出口前景暗淡。在铁矿石方面，中国买走了60%以上的澳大利亚出口铁矿石，而中国钢铁产量进入峰值平台、电炉钢比重提升，这都将拉低其对铁矿石的需求；在液化天然气（LNG）方面，尽管市场需求增长潜力仍然可观，但由于国际油价暴跌，LNG出口创汇能力也被大幅削弱。据世界天然气网站分析， 未来五年内澳大利亚LNG出口收入将持续收缩。

出于经济可持续发展考虑，澳大利亚政府急需找准新兴市场需求，拓宽出口渠道。2019年11月，澳大利亚政府发布了《国家氢能战略》，确定了15大发展目标、57项联合行动，力争到2030年成为全球氢能产业的主要参与者。打造全球氢气供应基地是澳大利亚发展氢能的重要战略目标。澳大利亚正积极推动与日、韩等国的氢气贸易，签订氢气供应协议，同时与相关企业开展联合技术创新，完善氢能供应链，扩大供应能力、降低成本。

如澳大利亚政府与氢能供应链技术研究协会（HySTRA，由川崎、岩谷、电力开发有限公司和壳牌石油日本分公司组成）合作组成联合技术研究组，开展褐煤制氢、氢气长距离输送、液氢储运等一系列试点项目。2019年年底川崎重工首艘液氢运输船下水，补齐了澳大利亚和日本氢气供应链最后一块拼图。这种“贸易 技术创新”一体化模式调动了各参与方的积极性，澳方可实现本国氢气资源的规模化开发，川崎等企业能够获得成本更低的氢气，技术研发团队获得了宝贵的试验田。

值得一提的是， 澳大利亚提出的低碳氢能，既包括可再生能源电解水制氢，也包括化石能源（尤其是煤炭） 制氢（ 碳捕捉） 与储运技术。虽然化石能源制氢备受争议，但正是在煤炭出口增长乏力背景下的现实选择。

对我国的启示：明确氢能“协同互补”定位，构建多元化应用场景

每个国家发展氢能产业都有其“初心”和“使命”。德国模式将氢能视为手段，即发展氢能是为了破解能源转型和深度脱碳过程中出现的诸多问题；日本模式将氢能视为目的， 即发展氢能是关乎国家能源安全和新兴产业竞争力的战略选择，是迎合技术在市场变现中的强烈诉求；美国模式将氢能视为备选，即氢能只是众多能源解决方案中的一种，氢能发展与否，取决于其技术进步、成本下降等因素；澳大利亚模式将氢能视为产品，即乘着全球刮起的“氢风”，积极扩展出口产品结构，获取更多收益。

从上述对全球氢能发展四种典型模式的分析中可以看到，各国发展氢能产业均有其出发点和立足点，均考虑了各自的资源禀赋、产业基础、现实需要等多方面因素，大多遵循了战略上积极、战术上稳健，坚守发展初衷、不盲从、不冒进的推进策略。当前，我国有关部门正在研究制定国家层面的氢能产业发展战略规划，首先应该明确的是我国发展氢能产业的“初心”与“使命”、目标与路径等问题。参考借鉴国际经验，结合我国实际国情，本文提出我国氢能产业战略定位及发展导向等方面的三点建议。

一是明确产业定位，发挥氢能在现代能源系统中的载体和媒介作用。 国家《能源统计报表制度》已将氢气纳入能源统计，明确了氢能的能源属性，氢能即将成为能源系统的新成员，其发展必须服从和服务于能源革命的总体要求。需要认清的是，我国拥有多个与氢能存在替代关系的能源解决方案，因此氢能并非我国的必选项，而是备选项和优选项。因此，应从我国能源系统的核心问题出发，找准切入点，选择融入能源系统的合适路径。应利用氢能的特点和优势，发挥其在可再生能源消纳、增强能源系统灵活性与智能性等方面的作用，更好地与既有的各种能源品种互动，最终促进能源革命战略的深入实施。

二是提升认识视角，逐步构建绿色低碳的多元化应用场景。 2018年以来出现的各地区扎堆造车情况，既源于对氢燃料电池 汽车 发展前景认知过于乐观，又源于对氢能认识的局限。事实上，我国的氢能技术储备不足、产业根基不牢固，地区间差异非常明显，绝大多数地区都不具备将技术装备推向市场变现的能力和条件。而在深入推进生态文明建设和积极应对气候变化的格局之下，我国已经提出2030年前碳达峰和2060年碳中和的目标愿景，“难以减排领域”的深度脱碳将成为未来我国需要面对的重大问题。因此，应统筹经济效益、节能减碳和产业发展等因素，利用氢能具有的“高效清洁的二次能源、灵活智慧的能源载体、绿色低碳的工业原料”三重特点，逐步构建在交通、储能、工业、建筑等领域的多元化应用场景。

三是加强统筹协调，推动技术与市场、供应与需求“齐步走”。 氢能和燃料电池集尖端材料、先进工艺、精密制造于一身，兼具高附加值和高门槛属性。须清醒地看到，我国氢能产业与发达国家差距明显，远未达到大规模商业化的临界点，对价值创造功能不可预期过高。再加上目前产业利润集中在国外企业的事实，我国更应保持战略定力，坚持以“安全至上、技术自主、协调推进”为原则，不盲目追求市场扩张，避免强行通过补贴手段刺激下游需求，进而把大量补贴资金输送至国外公司。各地在谋划氢能产业发展过程中，应遵循“需求导向”原则，“自下而上”布局生产、储运及相关基础设施建设，推动氢能供应链各环节协同发展，避免某环节“单兵突进”。

日本往海里填煤炭是在进行资源储备，担心以后的什么时候出现资源短缺。

如果你去过日本，你会发现日本许多沿海地区都有浮标。这个地区的水下是日本人用混凝土箱密封的煤。他们为什么把煤沉到水里？他们疯了吗？当然，并不是所有人都知道日本是一个地震频发、资源严重匮乏的岛国。这种客观的自然状态在日本产生了强烈的焦虑感。日本港口每天进出大量船只，其中大部分是来自山西和东北地区的优质煤炭。

但令人惊讶的是，他们没有进口我们的煤。取而代之的是，他们用巨大的混凝土盒子将煤炭密封起来，并储存在海里。据统计，他们这些年储存的煤炭相当于一个中型煤田。这不是最令人震惊的。日本几乎没有煤田。他们买了煤，慢慢地储存起来，这是可以理解的。但是，我们都知道，日本的森林覆盖率是世界上最高的中国的几倍。此外，与煤不同，木材没有用完。它可以再生、切割和再植。几年后，它又变成了木头。

但日本人不这么认为。他们严禁伐木。很多木材是从中国进口的。北海道札幌港的许多船只来自大连，装载着来自中国东北的原木。站在札幌的制高点上，我们可以看到无边无际的原始森林，甚至在卸货的港口岸边。那些比原木还粗的树仍然完好无损地矗立着。一辆木材车经过一排排茂密的树木，被运到他们的城市。

日本人之所以这样做，是因为他们担心，如果有一天资源短缺，储存的能源将成为他们的救命稻草。日本人这种强烈的忧患意识，确实值得我们一些国民深思。