能源，是指能为人类提供能量的各种物质的总称。能源有多种多样，如煤、石油、天然气、核能、太阳能、风能、水能、生物质能、沼气、地热能、海洋能、潮汐能和氢能等。

　　存在于自然界，不经转换可直接使用的能源称一次能源，如煤、石油、天然气、水能、太阳能等属于一次能源。将一次能源经过转化以后得到的能源称第二次能源，如煤气、汽油、电能、蒸汽等。

　　能源与人类是什么关系呢？原始人钻木取火，用火加热猎物，用火取暖御寒，由此开始人类利用能源的历史，摆脱了原始人的生活方式，随着利用能源的水平、数量的不断发展，人类文明与生产力也随之快速发展。能源成了人类生存、生产力发展的物质基础。

　　一、 不可再生能源

　　在一次能源中，那些经使用后，将逐步减少，得不到补充，以至枯竭，这种随着人类不断开采只会越来越少的能源，称为不可再生能源，如煤、石油、天然气等。

　　煤 炭

　　煤，是黑色固体矿物。主要成分是碳、氢、氧和氮。煤是古代的植物体在不透空气或空气不足的情况下受到地下高温和高压而变质形成的，按形成阶段和炭化程度的不同，可分为泥煤，褐煤、烟煤和无烟煤四种，主要用做燃料和化工原料，也叫煤炭。

　　大约在900年前，人类发现地下的煤矿并开始采煤。煤是植物垫的最表层——储存了三亿年之久。由于燃煤，使人类第一次能够使用古远时候储存下能源。

　　我国是世界上主要产煤大国，2005年煤炭产量比2004年增长30%。

　　我国有煤7.5亿吨，煤炭产量占全球的35%。

　　石 油

　　石油，是由数亿年前沉入海底之植物，因陷于地底下，受到压力而形成的液体矿物，是具有不同结构的碳氢化合物的混合物。可以燃烧，一般呈褐色、暗绿色或黑色，渗透在岩石的空隙中。用分馏法可以从石油中提取汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡、沥青等。
2005年我国原油产量1.8亿吨，同比增长4.2%，成为世界上第五原油生产国，但仍不能满足国内需求，还需进口石油9486万吨，同比增长10.6%。

　　天 然 气

　　天然气，产生在油田，煤田和沼泽地带的可燃气体，主要成分是甲烷，是埋藏在地下古代生物经过高温、高压等作用而形成的。也叫天然煤气。天然气比人工煤气热能量高，主要用作做燃料和化工原料。

　　2005年，我国生产天然气500亿立方米。

　　核 电

　　核电是原子核发生裂变或聚变反应时释放出的能量，这种能量比燃烧同量物质放出的能量约大数百倍。核反应有两种方式：一种是让一些原子大的放射性物质（如铀-235）发生裂变；一种是让一些小原子（如氘原子和氚原子）发生聚变。核电是利用铀、钚等通过链式裂变反应或氢核通过热核反应聚合成氦核形成热能进行发电。目前我国核电比例较低。我国在秦山与大亚湾等处建立核电站，岭澳核电站二期已开工，标志着我国核电自主设计、自主建设、自主制造、自主运营又跨出一大步。如中核集团2005年主营业务收入180亿元，利润超过11亿元，我国以核电为龙头的核工业正在日趋完善。我国核电站装机容量2020年将达到4000万千瓦，从澳大利亚进口20，000吨铀矿，发展30余座核电厂。核电事业大有可为。

　　中国的核电有9台机组投入商业运行,在建的2台机组将在今年和明年分别投入运行,届时,中国的核电装机容量将达到870万千瓦,形成浙江秦山、广东大亚湾、江苏田湾三大核电基地。中国核技术应用有了长足的进步，同位素和辐射技术的产业规模达到年总产值300亿元。

　　核3

　　月球不但拥有丰富的太阳能资源，其土壤中含有氢、氩、氮等资源，特别是核聚变燃料“核3”蕴藏量十分惊人，月球土壤中“核3”资源总量100万-500万吨，10吨的“核3”所产生的能量能满足中国一年的需要，100吨的“核3”产生的能量能满足全世界一年的需要，经计算，月球上的“核3”能供应全世界使用上万年。

　　可燃冰

　　可燃冰是天然气水合物的俗称，是近半年世纪来在海洋和冻土带发现的新型洁净资源，是天然气和水在一定的温度、压力条件下相互作用所形成的貌似冰状可以燃烧的固体，可以作为传统石化原料如石油、碳的代替品。而且，可燃冰储量巨大。据估算，世界上可燃冰所含有机碳的总资源量相当于全球已知煤、石油和天然气储量的2倍。

　　由于形成条件的制约，可燃冰通常仅分布在海洋大陆架外的陆坡、深海和深湖以及永久冰土带。大约27%的陆地（极地冰川冰土带和冰雪高山冻结岩）和90%的大洋水域是可燃冰的潜在区，其中大洋水域的30%可能是其气藏的发育区。

　　迄今，世界上至少有30多个国家和地区在进行可燃冰的研究与调查勘探。

　　我国从1999年起开始对可燃冰开展实质性的调查和研究，6年来已在南海北部陆坡、南沙海槽和东海陆坡等3处发现可燃冰存在的证据。为了后来居上抢占可燃冰勘察的技术制高点，我国在“十五”期间的“863”计划中专门设立了“可燃冰探测技术“课题，旨在整合国内科研力量，尽快形成适合我国海域特点的可燃冰探测技术体系。经过几年的努力攻关，目前已在可燃冰的地震识别技术、地球化学探测技术、资源综合评价技术和保真取样技术等方面取得了显著进展，为顺利实施我国海域可燃冰资源调查与评价工作提供了有力的技术支撑。

　　二、可再生能源

　　在一次能源中，那些经使用后能得到补充的能源称为可再生能源，如太阳能、风能、水能、生物能、海洋能、地热能等。

　　太 阳 能

　　太阳，银河系的恒星之一，是一炽热的气体球，体积是地球的130万倍，质量是地球的333,400倍，表面温度约6,000℃，内部温度约15,000℃内部经常不断进行原子核反应而产生大量的热能。太阳是太阳系的中心天体，距地球约为一亿五千万公里。地球和其他行星都围绕着它旋转并且从它得到光和热。

　　太阳能，通常是指太阳发出的辐射能，是太阳内部氢原子核进行聚合反应所产生的。太阳能是地球上光和热的源泉。据测算太阳每秒钟向四周辐射的能量为380亿亿亿焦耳，而地球表面吸收它的能量仅20亿分之一，换成电能，每年为60亿亿千瓦小时，相当于全球消耗总能量的2000倍。用大面积的聚光镜可以直接利用太阳能取得高温，用来烧水、煮饭、焊接、致冷、冶炼、发电等。

　　太阳能，还包括由太阳光转变所得的其他的能源。太阳能产业，一是不用燃烧任何燃料；二是不会排放CO2等温室气体；三是最清洁的可再生能源。太阳能的能量是1千瓦/平方米，硅太阳能电池的转化率达24.7%。

　　太阳能是取之不尽用之不竭、没有污染的再生能源。

　　我国太阳能产业刚刚起步，如江苏省江宁科技园投资3000万美元，建设太阳能电池生产基地，为光伏产业全国第一，现年产100兆瓦，2008年将达到600兆瓦，将成为世界上最大的太阳能电池开发生产基地。同时进行1000个屋顶计划，把太阳光变成绿色能源，上海市政府大院门口的两间传达室屋顶装上2块太阳能电池板，个头、功率不大，却“五脏俱全”：采用了规模化的并网技术，可将电能寄存在公共电网上留待二次分配，从此没了浪费阳光的后顾之忧。上海将大力推进太阳能工程技术研究中心的建设工作，旨在让更多上海人家享用阳光的力量。

　　进入2006年，上海建设太阳能光伏发电示范点的步伐进一步加快，容量达到200-250千瓦，超过上海前两年建成的总和。到今年年底新项目建成后，上海太阳能光伏发电总容量将超过400千瓦，年发电量将达到40万度。到2010年上海太阳能发电装机达到30万千瓦，相当于目前上海发电总装机容量的2%。

　　风 能

　　风，跟地面大致平行的空气流动，是由于气压分布不均匀而产生的。通常根据风速的大小，从0-12共分13级，速度每秒0.2米以下的风是0级风，每秒32.6米为12级风。利用风力的动力机械装置，可以带动其它机器，用来发电，美国加州目前有1.5万个风力发电机，能够满足整个旧金山照明的电力。在世界许多地方，屋机型、院子型风力发电机足以供给一家的用电。

我国近海有7.5亿千瓦巨量风能，?待开发利用。如浙江、福建、广东等，号称“兰天白煤”的可再生能源具有商业化开发，规模化发展的巨大潜力。

　　风力发电几乎不需要“原料”，可无限制地使用，目前世界上许多国家已经作为一种成熟的清洁能源技术进入商业化开发，被人们誉为“绿色电力”，据全国900多个气象台站实测资料推算，我国近海（水深10米）离海面10米高的风能储量为7.5亿千瓦，迄今为止我国近海风电开发仍属空白。

　　截止2005年上半年，我国已建立40多个风电站，总装机容量为76.4万千瓦，仅占全国发电机总装机容量的0.17%，新疆维吾尔自治区风力发电装机容量为12.55万千瓦，占当地发电机总装机总量的2%。

　　上海“借风”生“电”，到2005年，5,000万度电是利用东海上的风发出来的，仅崇明、奉贤、南汇三个风电场的风电输出量就达到5368万千瓦小时。以上海人均生活用电量484千瓦时算，足够11万上海人一年生活用电。除内蒙古是我国最适合风力发电地区之一外，上海地处东海沿岸，上海50米高度的年平均风速是每秒6.7-7.1米，年有效风力累计7300小时。对电力主要来自火力发电的上海来说，风力发电的潜力与意义是很明显的了。风力发电一度，就可以相应减少960克CO2排放量。

　　上海将在芦潮港——洋山的跨海大桥两边兴建20万千瓦的风力发电机组，可通过大桥内的电缆传输上岸。

　　在现实生活中，风力发电的规模正以年均30%的速度递增。去年我国风电装机容量达100万千瓦，到2020年，这一数字刷新至3000万千瓦。到那时，全球风电装机容量将占世界发电总量的12%，这意味着人类将减少CO2排放110亿吨。

　　水 能

　　水力是指海洋、河流、湖泊的水流所产生的作功能力，是自然能源之一，可作为发电和转动机器的动力。水力发电就是利用江河等的水力转动水轮机，使水轮机带动发电机发电。

　　水力资源是大自然赏赐于人类的最大福音。仅长江三峡水电站累计发电2亿千瓦时。
　　备受瞩目的我国第二大水电站溪洛渡电站工程已正式开工，该电站位于金沙江下游的云南省永善县和四川雷波县接壤的溪洛渡峡谷。装机规模在国内仅次于长江三峡水电站，居世界第三位，整个工程静态投资503.4亿元，2013年首批机组发电，2015年竣工，发电量达640万千瓦时。预计“十一五”期间在金沙江流域有数个大型电站开工。金沙江水能蕴藏量达1.12亿千瓦位于国家规划的12大水电站之首。

　　潮汐是由月亮和太阳的吸引力的作用，海洋水面发生的定时涨落现象。

　　在潮汐变化较大的地段，可利用潮汐的变化，利用其来发电。

可大力开采温泉，使用地热既可发电，又可供人们日常生活的需要，目前利用较好的地方如陕西、福建、广东、浙江等地，有望更大的发展、造福人类。

　　垃圾高温焚烧

　　城市生活垃圾处理，传统方式是自然堆放或卫生填埋，这不仅需要大面积土地，而且造成长期严重的二次污染，还对地下水、空气造成污染，要解决城市生活垃圾无害化、减量化和资源化的处理，一直是世界上工业化国家着力解决的一大难题。

　　采用现代工业技术，将生活垃圾高温焚烧，利用产生的热能和电力，这是处理城市生活垃圾最有效、最环保、最经济的途径。

　　日本、丹麦、瑞士的生活垃圾焚烧率达70-80%。垃圾焚烧，一是减少垃圾存量，二是将其转化电能。

　　上海已经在江桥与浦东建立了垃圾焚烧企业，如杭州余姚环保能源有限公司1998年8月达到日焚烧垃圾150吨，日发电量43万多度，仅浙江省的杭州、宁波、温州、绍兴、金华、嘉兴等八家垃圾焚烧供热发电企业，日处理生活垃圾总能力4010吨，发电装机总容量达19.53万千瓦，生产电力468万千瓦和大量热能，已累计生产电力3.7亿千瓦时。

　　沼 气

　　沼气是用池沼污泥中埋藏的植藏的植物体发酵腐烂生成的气体，也可以用粪便、植物茎叶加甲烷细菌，使发酵而制得。主要成份是甲烷，也有二氧化碳、氮等。用作燃料和化工原料。

　　我国广西已有270万户农民使用上沼气，浙江省1/4农户使用上沼气。新农村规划，每年将发展250万户农民使用上沼气。

牛粪发电，英国农民建起了一座牛粪发电厂，他们先是对牛粪进行消毒，杀死里面的病毒和野草籽，再密封储存20天，使它发酵产生沼气，而这些沼气就是最终用来发电的基础能源。这种方式 不但可以变废为宝，消除了牲畜粪便污染环境的麻烦。现在他们又将目光投向了人粪排泄物处理上，将独创造更多的绿色电力。

　　食品残渣发电，日本一家制糕厂的研究人员成功开发出一种电力设备，它能将食品残渣发酵产生的沼气作为发电燃料，进而转换成电能。

　　烂香蕉发电，近日，澳大利亚科学家发现，烂香蕉在细菌的作用下产生甲烷气体，甲烷气体作为气体能源而产生能力，澳大利亚每年约有1/3香蕉滞消，现在用它来发电，人们不用担心了。

　　生 物 能

　　此外利用生物能发电。如秸杆发电，如丹麦一家公司率先研发秸杆物燃烧发电技术，并建成世界上第一座秸杆物燃烧发电厂。将秸杆送入锅炉燃烧，产生540℃高压蒸汽，推动气轮机发电。灰则经过专门回收作为肥料供给农民。

　　我国四川正在建立秸杆生物燃烧发电厂。

　　生物柴油，它是清洁的可再生能源，以大豆和油菜籽等油料作物、油棕和黄连木等油料林木果实、工程微藻等油料水生植物，以及动物油脂、废餐饮油、工农业生产中有机废物等为原料，经酯交换反应制成的液体燃料，用来替代柴油。

2005年全球玉米产量为6.84亿吨，我国为1.26亿吨。人们用普通玉米淀粉为原料，采用化学和生物等手段开发出了多元醇及淀粉多羟基化合物的生产技术，生产出的有机化工醇产品几乎可以完全替代石油化工产品，并且还具有工艺及加工技术方面的低成本、无污染等特点。目前，我国已在长春建成世界上第一条2万吨规模生产线，不久还将扩建到20万吨。

用高梁生产的生物乙醇汽油，河南省基本实现全部使用乙醇汽油，其市场占有率在90%以上，全年节约汽油约21万吨。

　　氢 能

　　氢是元素中最轻的，无色、无臭、是强的还原剂。氢的导热能力特别强，常用来冷却发电机，也可用氢来发电。

经历了柴薪时代，煤炭时代、石油时代之后，下一次工业革命将从氢能源开始。

　　国际能源预测 ，21世纪人类社会将告别化石能源时代，进入氢能时代。英国、加拿大、日本、德国、意大利、俄罗斯等国，都在进行氢燃料电池和氢能源车的研究，以应对化石能源车的淘汰。

　　氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，视为21世纪最具发展潜力的能源。

　　2000年首届国际氢能论坛“在慕尼黑举行，第二届在我国北京举行，2003年包括中国在内的14个国家成立了国际氢能经济合作组织（IPHE）。

　　氢能燃料电池是目前利用氢能的最重要的技术之一。燃料电池作为一种电化学反应装置，能够将储存在燃料（氢）中的能量与氧化剂（空气）不通过燃烧直接转化为电能，其能量转换率高达50%以上，且工作温度底，唯一排放的是纯净水，真正实现废气的零排放。
燃料电池的内部结构象是千层饼，一层石墨板板夹一层特殊的薄膜。石墨板两面有不同的纹路，分别是氢气和氧气的“通道”。薄膜分三层，中间是质子交换膜，它是薄薄的氟氢聚合物，是氢燃料电池的核心。两边是涂了催化剂的碳纤维纸。如此层叠起来，就构成了不同的燃料电池。

　　在常温常压下，氢和氧都相安而处，但它们一碰上碳纸上的催化剂，就会立刻“吭奋”起来，结合成水（H2O），并放出热量。而燃料电池中看不到任何火星。

　　氢气能源很丰实，氢气是化工厂的一大副产品，如上海氯碱化工厂每年副产品氢气所约有4000万M3，整个上海潜在氢能力达60亿M3。

　　“氢矿”就是水，可以通过太阳能等浇洁能源电解海水，得到氢气。

　　2000年科技部启发了氢能源研发的973项目“氢能的规模制备、储运及相关燃料电池的基础研究”。2001年9月“863”计划电动汽车重大专项启动。目前已汇集200多家单位和2000多人的研发队伍，已有60多辆样车在各地示范运营，燃料电池轿车和客车的样车已分到累计运行4000KM和8000KM。

　　上海神力公司与同济大学，研发了燃料电池轿车“超越”1#-3#，最高时速达120KM。自主研发了嵌入式平台，分布式控制系统，从而使我国在燃料电池整车领域走到了国际前例。

上海神力公司与清华大学研制的最新一代燃料电池发动机“清能”1#-3#为国内燃料电池的最高水准。从去年8月以来，3个月内累计到驶里程达到12000公里，各方面性能良好。

　　2004年5月，清华大学研制的燃料电池城市客车与戴——克公司的车型在北京并驾齐驱，而造价只有国外平均水平的1/4。2008年，采用神力公司技术的3辆清华大学车型，有望出现在北京奥运会。

　　上海神力公司与苏州金龙汽车公司联合研制的金龙氢燃料电池高档客车，其额定功率达到100千瓦，最高速度达到80公里/小时，最大的续驶里程达到600公里以上，可承载35名乘客。

　　上海新能源汽车的研发正在加速推进，预计到2010年将有6万辆新能源汽车上路。2008年混合动力轿车批量生产，完成500辆混合动力轿车。新能源汽车主要分为氢动力的燃料电池汽车，兼含电能和燃料推动的混合动力汽车和“喝”二甲醚等能源的代用燃料汽车。

氢气作为一种可再生能源，来源极为广泛。氢能发电是一种新型发电方式，在不远的将来，氢能广泛用于航天、航空、工业生产和民用等方面。

　　氢能及燃料电池技术已列到2020年发展规划，成为我国建设新型国家的支点之一。

　　地 热 能

　　是指利用地球内部释放出来的热能进行发电。

　　三、能源危机

　　约在1850年前，罗马第一次使用石油，而真正盛行是1859年美国宾夕法尼亚州的泰特斯尔发现石油以后，此时世界人口仅10亿多。如果没有煤和石油，地球所能维持的人口大约在2.5亿——10亿。也就是说，在煤与石油未发现之前地球尽能供养的人数，即若失去煤与石油，现在将有50亿人口由于能源不足而难以生存。如石油枯竭，从塑料制品，到经石油为动力机械、汽车、卡车、火车、轮船、飞机等将无法运转。

　　石油作为不可再生能源，在全球现存仅1.5万亿至2万亿桶，按照如今每年开采250亿桶的速度，65年后，地球将无油可采。目前已探明天然气，仅够使用62年，煤炭只能使用230年，能源将是人们生存和社会发展重大问题，能源危机，已经到来，必将引起人们的重度重视与严肃对待。

　　世界人口由公元1000年左右的5亿增加到迄今的65亿。人口专家预测到2050年，世界人口将增长至90亿，而燃料只够30亿人口使用，将有60亿人因能源危机而艰难生活在饥饿边缘上。

　　四、我国能源应有的对策

　　据国家统计局测算，2005年我国能源消费总量22.2亿吨标准煤，原油3.0亿吨，汽油5000万吨，天然气500亿立方米，水电4010亿千瓦小时，核电523亿千瓦小时。

　　我国的能源政策是立足国内，节约优先，效率为本。我国的核能比例较低，水能只利用20%。能源结构：一是加快发展核能，由目前的7%到2020年的15%；二是大力发展可再生能源，可替代千亿吨标准煤，减排CO210亿吨，SO2700多万吨；三是大力发展水电。
我国能源自给率达到94%，能源消费对外依存度为6%，目前煤炭占中国的能源为75%，“十一五”要下降到50%，因此要大力发展核电。大力发展再生能源（水力、风力、生物质、太阳能、海洋能、地热能）其中尤其是大力发展水力发电。同时要注意节约能源，以使人类社会达到可持续发展。

夏期明

http://www.sic.cas.cn/kxcb/kpwz/200908/t20090826_2447065.html