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一次能源

转换前的原始自然形态能源,如原油、煤炭、天然气、铀、生物质,以及来自可再生能源的电和热。

一次能源是刚开采或捕获时的能源:井口或矿口的化石燃料、铀、生物质,以及太阳、风和水的能量流。能源总供应(TES,旧称 TPES)等于一次能源产量加进口,减去出口、国际燃料舱和库存变化。2023 年全球一次能源消费约 620 EJ(Energy Institute Statistical Review 2024),约 80% 来自化石燃料。

终端能源 ≈ 一次能源 - 转换损失 - 能源部门自用 - 输送损耗
一次能源系数 (PEF) = 一次能源投入 / 交付的终端能源

不经燃烧的能源怎么计入,需要约定一种方法:

  • 物理能量含量法(IEA、Eurostat):风电、光伏和水电按 1 kWh = 3.6 MJ 计;核电按产生的热量计(假定效率 33%);地热按 10% 计
  • 替代法(Energy Institute、EIA):非化石电力按发同样电量所需的化石燃料投入计,约为发电量的 2.5 倍
  • 直接当量法(IPCC):所有不经燃烧的电力(包括核电)都按发电量计

选哪种方法,可再生能源在一次能源中的表观占比会差很多。这也带来了“一次能源谬误”:电气化省掉了热转换损失,脱碳后的能源系统提供同样的服务所需的一次能源少得多,所以化石一次能源不必一比一地替换。参见终端能源和能源强度。

相关术语

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  • 终端能源

    经过转换和输送后交付给终端用户(家庭、工业、交通、服务业)的能源,形式包括电力、燃料和集中供热。

  • 能源强度

    单位经济产出(如每美元 GDP 的 MJ)或单位活动量的能源消耗,常用来近似衡量能效。

  • 艾焦(EJ)

    国际单位制能量单位,等于 10¹⁸ 焦耳(277.8 TWh),用于表示国家和全球的一次能源供应。

  • 吨油当量(toe)

    惯用能量单位,等于 41.868 GJ(10 Gcal,11.63 MWh),即一吨原油的名义热值,用于能源平衡表。

  • 热耗率

    火电厂每发 1 kWh 电消耗的燃料能量;即效率的倒数,通常以 BTU/kWh 或 kJ/kWh 表示。

  • EROI(能源投资回报率)

    能源在整个寿命期内提供的可用能量,与获取和输送这些能量所投入的能量之比。