六年级:什么是能源

利用风能、太阳能等可再生能源技术产生的能源量往往取决于天气条件，而为保证持续稳定的供电方式，科学家正想方设法在大自然中寻找各种靠谱的储能材料和方法。

大规模储能技术研究成为热点

据外媒称，英国大多数核电站均将在本世纪20年代末到期退役；而日本日立公司近日也宣布因建设成本上升将暂停其在英国的核电项目；出于减排等因素考虑，英国政府计划2025年前关闭所有火电厂，这将给整个国家的电力供应留下相当大的缺口。

据介绍，所谓多孔介质压缩空气储能技术(PM-CAES)，其工作原理是利用可再生能源的电力为产生压缩空气的发动机提供动力，将这些空气以高压状态储存在砂岩孔隙里。在能源短缺时，释放出井里的压缩空气，为涡轮发电机提供动力，然后将电力输送到电网。

英国科学家这次对近海盐湖蓄水层进行了多孔岩石储能潜力的预估，利用蒙特卡罗方法计算了在大量多孔岩石的地点上构建电厂的功率输出和效率。研究表明，进行一次PM-CAES存储可以满足两个月所需的空气流量，其往返效率(RT)介于42%至67%之间。此外，该方法地表损耗较小，这将受到土地表面或水资源有限的地区的青睐，同时这项技术在能源需求旺盛的人口密集地区也更具有吸引力。

一种潜在可行季节性存储技术

“建设智能电网和分布式能源系统等，储能系统是其中的关键技术。迄今，大规模(500兆瓦以上)商业应用的电力储能系统，主要是抽水蓄能电站。抽水蓄能虽然借助高低落差地势，利用势能差能够大量储能和发电，但是受限于地理条件和投资建设周期长，还需要开发其他大规模储能技术，尤其是跨季节储能技术。”陈永翀指出，多孔岩石分布较广，这将使PM-CAES技术能够跨季节运行，从而大大加强了其应用的普适性。

根据论文资料，陈永翀分析道，英国研究人员使用数学模型评估这种储能技术的潜力后发现，北海的地质构造可以储存满足英国3个月电力需求的能量，且大量富含多孔岩石的近海盐湖蓄水层靠近风力发电场，这可以在生成和存储之间产生有价值的协同作用。

论文作者之一、爱丁堡大学的朱利安·穆利-卡斯蒂略指出，这种技术有可能在夏季把可再生能源发电储存起来，留待冬季用电高峰时使用。只是这种方法虽然有可行性，但成本相对较高。另外，多孔岩石储能技术仍存在着不少潜在的问题，未来还需更多研究来完善技术，以便把成本降下来，并提高该技术的应用安全性。

奇思妙想探寻“存储”路径

陈永翀指出，实际上，把可再生能源“存”在哪儿，科学家一直在积极 探索 更多的可能性，如海水蓄能、沙漠储能、人工绿叶等，可谓八仙过海，各显神通。

德国弗劳恩霍夫协会风能和能源系统研究所设计出名为海中蓄能(StEnSea)的新思路，将蓄能主体为多个内直径30米的混凝土空心球，置于600—800米深海床上。每个球内都有一台水轮发电机和水泵，当电网负载低、电力多余时，水泵会抽出海水进行蓄能；当电网负载高、需要峰值发电时，这些球体的阀门即会打开，让涌进的海水驱动水轮发电。

研究人员还向绿叶借智慧，效仿自然界的光合作用，即将太阳能转化为化学能，把能量储存在化学键当中，基本上能够实现碳中和的过程，这样通过一定的反应方式吸收环境中的二氧化碳，达到环保和能量储存的目的。同时，提高过程中的转化效率和稳定性，形成获取可再生能源的一种途径。

另外，有的科学家在尝试抽沙储能的方法，通过皮带将沙子运到高位仓，高位沙子对风叶做功，以沙子的形式储存势能，从而提供发电所需要的动能。(华凌

张添奥 闫欣)

读图可知，（1）图①所示省区最丰富的可再生能源是水能，该能源丰富的原因是湖北省西部位于地势的第二与第三阶梯的分界线上，落差大，水能资源丰富．（2）图①所示省区众多的湖泊集中分布在江汉平原，围湖造田使该地区湖泊面积锐减，其危害有使湖泊的调蓄能力下降，易发生旱涝灾害．（3）图②所示省区的地形特点是“三山夹两盆”，图中B山脉的走向是东西走向．（4）图②所示省区境内，降水稀少，气候干旱，荒漠面积广大，其主要的自然原因是深居内陆，距离海洋遥远，海洋湿润气流难以到达．根据题意．

故答案为：（1）水能；湖北省西部位于地势的第二与第三阶梯的分界线上，落差大，水能资源丰富；（2）江汉平原；使湖泊的调蓄能力下降，易发生旱涝灾害；（3）“三山夹两盆”；东西走向；（4）深居内陆，距离海洋遥远，海洋湿润气流难以到达．

高中学习容量大，不但要掌握目前的知识，还要把高中的知识与初中的知识溶为一体才能学好。在读书、听课、研习、 总结 这四个环节都比初中的学习有更高的要求。接下来是我为大家整理的高中地理能源资源的开发教案教学设计，希望大家喜欢!

　 　高中地理能源资源的开发教案教学设计一

一、教学目标

【知识技能】

1.了解能源资源开发与区域可持续发展的关系

2.理解能源开发的条件

3.了解山西能源基地建设的成就及综合开发的意义

4.理解山西省产业结构调整与能源的综合利用与环境保护治理的关系。

【过程与 方法 】

1.通过阅读图表资料，分析能源资源开发的条件及山西能源综合开发的意义

2.通过师生互动交流，培养学生良好的地理思维能力。

【情感与价值观】

1.树立科学的资源观、环境观，促进形成可持续发展的理念。

2.理解“开发”与“整治”的辩证关系，培养学生用发展的观点去评判地理事物的合理与否，养成理论联系实际的科学态度。

二、教学重难点

1.评价山西资源开发条件

2.山西能源基地建设和能源综合利用的具体 措施 与发展方向。

3.山西能源资源的开发过程中环境保护和治理的方法与手段。

三、 教学方法

导入渐进法、创境设问法、多媒体展示等。

四、教学过程

【导入新课】

多媒体展示我国近些年能源需求的数据及国民经济发展迅速的图片及我国能源消费结构图表。

学生讨论：我国能源资源开发的必要性。

教师归纳：随着国民经济的发展和人民生活水平的不断提高，能源需求与日俱增，充足的能源供应是保证区域经济发展和居民生活水平提高的重要条件，所以加快能源资源的开发加快能源基地的建设已经成为我国经济发展的一项刻不容缓的重要举措。

导入新课：山西省是我国主要的能源供应基地，素有“煤炭之乡”的美誉。本节课我们就以山西省为案例讨论能源基地建设的条件、发展的方向及开发过程中环境的保护和治理。

板书课题：能源的开展——以我国山西省为例。

【讲授新课】

课堂活动：阅读教材，学生归纳能源基地建设的区位条件(资源开发条件)。

学生归纳：资源状况、市场条件、交通条件。

创设情境：“山西省主要煤田和煤矿的分布图”，学生分析山西煤炭资源状况。

教师强调：区域的资源状况应从资源的分布、种类、品质、组合状况、开采条件等角度来分析和描述。

学生归纳：资源状况——分布广、煤种全、品质优、开采条件好……

知识拓展：教师讲授我国煤层气的分布及开发利用现状。

教师转承：了解了山西省煤炭资源状况，让我一起来分析其资源开发的社会经济条件。

创设情境：多媒体“中国与世界主要能源消费结构图”、“我国能源生产量与消费量情况对照表”。

学生讨论：我国能源消费结构和国民经济的发展对山西省煤炭资源开发的意义。

教师归纳：随着人口的增加，人民生活水平的提高，我国对能源的需求量还会继续增加，能源缺口将进一步扩大，而且我国以煤炭消费为主的能源结构在相当长的时间内不会改变。这些都为山西省煤炭资源开发提供了良好的市场条件。

创设情境：多媒体展示“我国主要工业中心与城市分布图”“我国主要铁路干线分布图”，分析山西省煤炭资源开发的良好交通条件。

学生归纳：位置适中，交通便利。

教师归纳：前面我们从资源状况、市场交通条件综合评价了山西煤炭资源开发背景——山西省具备能源基地建设得天独厚的条件。

板书归纳：

(一)山东省煤炭资源开发条件：

1.资源条件：分布广、煤种全、品质优、开采条件好

2.市场条件：市场广阔

3.交通条件：位置适中、交通便利。

教师转承：为了充分发挥山西省煤炭资源优势，加快山西煤炭的开采和加工转化，从1982年起，国家加快了建设山西能源重化工业基地的步伐，取得了许多成就。

课堂活动：学生阅读教材，归纳自1982年以来山西利用能源优势是如何加快能源基地建设步伐并取得了哪些成就。

学生归纳：(略)

高中地理能源资源的开发教案教学设计二

课程标准

1、以某区域为例，分析该区域能源和矿产资源的合理开发与区域可持续发展的关系。

2、结合实例，分析区域能源和矿产资源开发条件与开发现状，分析区域能源和矿产资源对环境的影响，综合治理和保护措施。

三维目标

一、知识与技能

1.了解能源资源开发与区域可持续发展的关系。

2.理解能源资源开发的条件。

3.了解山西省能源基地建设的成就。

4.理解山西省构筑三条产业链的资源条件及意义。

5.理解山西省产业结构调整与能源的综合利用与环境保护治理的关系。

6.了解科技创新是山西省经济发展的先决条件。

7.理解山西省工矿区生态环境建设模式，学会知识迁移，为我国其他工矿区生态环境建设出谋划策。

二、过程与方法

1.通过阅读图表、资料，分析能源资源开发的条件及能源基地建设的成就。

2.通过师生交流讨论，培养学生良好的地理思维能力。

三、情感态度与价值观

1.能源工业是发展国民经济的基础，我国把能源工业放在战略重点的首位，急需科技人才为能源工业出谋划策，使学生们深知肩负的重任，同时学会一分为二地看待能源基地的建设成就，力求能源基地的建设有新的突破。

2.经济发展与环境保护两手都要抓，两手都要硬，经济发展与环境治理、保护要同步，引导学生树立正确的发展观与生态道德观。

3.凡事要学会因时而变，要学会用发展的观点去评判地理事物的合理与否。

教学重点

1.能源资源的开发条件。

2.产业结构的调整。

教学难点

山西能源基地建设。

教具准备

视频展示台，关于能源与生活的视频资料及关于山西煤炭基地的景观图，关于我国能源消费构成及山西能源地位的数据表格。

课时安排：2课时

教学过程

第一课时

导入新课：

提问：研究一个区域的地理环境，主要从哪些方面入手呢?

学生回答：地理位置、气候条件、地形条件、土壤条件、水文条件、植被条件、矿产资源条件等方面入手。

师：这些条件影响着一个区域的发展，作为一个区域，它要如何实现可持续发展呢?一方面要对区域的自然条件实施改造，另一方面要开发利用区域的自然资源。区域所拥有的自然条件和自然资源状况，影响着区域发展的方向对自然条件的适度改造和对自然资源的合理利用，事关区域的可持续发展。今天我们就来探究区域自然资源综合开发利用。

第三章、区域自然资源综合开发利用

同学们都知道哪些自然资源啊?

学生回答。

师：自然资源主要包括：土地资源、气候资源、水 资 源、生物资源、矿产资源

( 投影)工业生产、汽车、火车等图片，提问：这些机械的运转与什么资源离不开啊?

学生回答——能源资源

师：以上这些机械的运转，离不开能源资源，今天我们就来学习能源资源的开发。

第一节、能源资源的开发

什么是能源资源?是指能为生产和生活提供动力的物质或能量。

思考：我们人类所使用的能源可分为哪两大类?各包括哪些能源?

学生回答：

问：对可再生能源我们应如何开发利用呢?对非可再生能源我们又该如何开发利用呢?

学生回答

师：对于可再生能源，我们应该保护和促进更新，并进行充分利用对于非可再生能源，是经过漫长的地质历史时期而形成的，人类用一点少一点，而且利用不当还会造成生态环境的破坏，因此，在利用时应该节约、提高利用效率和寻找新的代替品。在非可再生能源中的煤炭，在世界能源消费结构中占有重要地位，我国更是如此。假如请你投资开发我国的煤炭资源，你会选择在哪里开发呢?为什么?

投影中国煤矿分布图。请同学们进行选择。

学生回答

师：我国山西省煤炭资源得天独厚，素以“煤海”著称于世，这里不仅是我国重要的煤炭基地，也是世界重要煤炭基地之一，所以，合理开发山西省煤炭资源直接影响着山西省乃至我国的经济的可持续发展。因此本节课主要以山西省煤炭资源的开发为例分析能源资源的开发。

我们在山西省投资开发煤炭资源，除了考虑这个地方有丰富的煤炭资源以外，我们还应考虑哪些开发条件呢?

学生回答，还应考虑开采条件、市场条件及交通条件。

一、资源开发条件

探究：请同学们看课本，探究山西资源开发条件的优势有哪些?具体表现在哪些方面?

学生回答。

师：投影

1)煤炭资源丰富，开采条件好

煤炭资源的有利条件 具体表现 储量丰富 已探明的煤炭资源储量为2700亿吨，按2002年生产规模(4.8亿吨)计算，可开采560年 分布范围广 全省40%的土地下面有煤田分布。 煤种齐全 全国10大煤种，山西省都有分布。 煤质优良 具有低灰、低硫、低磷、发热量高的特点，大同煤田为低硫、低灰、高发热量的优质动力煤产地，河东煤田则是优质主焦煤基地 开采条件好 煤田多为中厚煤层，埋藏浅，适于露天开采和大规模机械化开采

2)市场广阔

投影我国能源生产量和消费量比较表，请同学们看表，你能从中看出什么问题吗?

1998 2002 2004 2020 生产量(亿吨标准煤) 12.4 14 18.46 消费量(亿吨标准煤) 13.6 15 19.7 30(预计) 学生回答：

从表中我们不难看出，我国能源的消费量大于生产量，大约比生产量大1亿吨标准煤。我国能源的消费量很大，而生产量不足，随着人口的增加、人民生活水平的提高和国民经济的发展，我国对能源的需求量会不断的增加，预计到2020年时，我国的煤炭消费量将达到30亿吨，到那时，我国的能源缺口会更大。

投影中国与世界主要能源消费结构图，请同学们看图，思考：我国与世界的能源消费结构各有什么特点?

学生回答

师：我国能源消费以煤炭为主，而世界能源消费以石油和天然气为主世界核能比重大，而我国核能却很少。我国的能源消费结构是以煤炭为主，且我们刚刚分析了我国能源消费结构有很大的缺口，这样的消费结构在很长一段时间内基本上是不会改变，这为山西省煤炭资源的开发提供了广阔的市场。

3)位置适中，交通比较便利

投影中国政区图，请同学们找到山西省，请问同学们，山西省位于我国的什么位置呢?

学生回答：中部地区。

山西省地处我国中部地区，临近我国这样一些工业区，北京、天津、郑州、洛阳、西安、咸阳等，与上海、沈阳、武汉等城市相距不远，所以从输煤输电来讲都非常便利。

投影山西省交通线分布图，请同学们看课本43页图3.4，在图中总结出山西省对外的交通运输方式主要有几种?

学生回答：铁路和公路运输。

师：山西省主要的运输方式是铁路和公路。下面我们来找出主要的铁路运输线。从北京经大同到包头的京包线石家庄到太原的石太线从太原到河南焦作的太焦线从大同到秦皇岛的大秦线从神木到黄骅港的神黄线从图可看出，经过山西的铁路线较多，除了以上的铁路线外，还有很多铁路线和公路线，这些都为山西省煤炭的外运提供便利的交通条件，所以我们说山西省位置适中，交通比较便利。

过渡：以上是我们分析的山西省能源资源开发的优势条件，那么山西省能源资源的开发有没有不利条件呢?

下面请同学们读材料，分析这些材料说明山西省煤炭开采中存在着哪些问题?

学生回答：交通动力不足水资源缺乏生态环境脆弱。

从这几则材料我们看出，山西省资源的开采中也存在着不利条件。因此，在资源开发条件评价中，我们要学会分析它的有利条件和不利条件。只有了解了有利条件和不利条件，我们才能扬长避短的对区域资源进行合理的开发利用。

过渡：山西省资源开采的优势条件是明显的，因此，为了充分发挥山西省煤炭资源优势，加快山西煤炭的开采和加工转换，从1982年起，国家加快了山西能源重化工业基地的建设。

二、能源基地的建设

请同学们看课本，归纳山西省采取了哪些措施来建设能源基地。

学生回答

投影：

1.扩大煤炭开采量

问：为什么要扩大煤炭开采量?

学生回答：因为我国的能源消费量大于生产量，为了满足全国的市场需求因此要扩大煤炭开采量。

请同学们看图3.3，请同学们分析从1952年到2007年山西原煤的生产量是如何变化的?

学生回答：原煤的生产量是不断增加

问：从什么时候原煤生产量增加的速度很快呢?

学生回答：1980年以后。

问：到2007年原煤的生产量达到了多少?

学生回答：6.3亿吨。

师：从图中可看出来，山西的煤炭从建国初期，一直到2007年都是稳步增长的，在2007年原煤生产量达到了6.3亿吨，形成了以大同、河东、平朔、西山、等一些大型煤炭生产基地。

2.扩大晋煤外运能力

问：为什么要提高晋煤的外运能力呢?

学生回答：因为山西交通运力不足，为了缓解交通压力。

问：山西的煤炭外运主要选择哪些交通运输方式呢?请读图3.4。

学生回答：铁路和公路

问：山西省为什么选择铁路和公路，为什么不选择其他的运输方式呢?山西临黄河，为什么不利用黄河来发展水运呢?

　 　高中地理能源资源的开发教案教学设计三

一、教材分析

本节教材主要是通过案例分析，来探讨能源和矿产资源的开发与可持续发展的关系，煤炭在我国乃至世界的能源结构中都占重要地位，而煤炭又是非可再生资源，能源开发和资源保护是一对矛盾，山西能源基地建设既面临机遇，又充满了挑战。

二、教学目标

(一)知识与技能

1、能源分类。

2、山西煤炭资源有哪些优越的开发条件。

3、我国怎样加强山西省能源基地建设。

(二)过程与方法

1、阅读相关地图，理解山西省煤炭资源的分布特点，掌握重要煤田和煤矿。

2、阅读相关图表，了解我国如何加强山西能源基地建设的。

(三)情感、态度和价值观

充分认识能源对人类生产、生活的重要性，让学生了解我国能源结构的特点，并自觉养成节约用能的习惯。

三、教学重点和难点

1、重点：能源基地的建设

2、难点：我国能源消费结构的特点

四、教法

我本着“因材施教”以及“教学有法，但无定法”的原则，结合该课的教学目标、教材特点和学生的实际情况，我准备用讲授法结合讨论法进行教学，加强师生双边活动。

五、教学过程

第一课时 资源开发条件和能源基地建设

引入：神舟飞船发射成功，并顺利返回离不开充足的能源，人们日常生活和生产都离不开充足的能源，同学们初中和高一都学习过能源资源的内容。

根据学生的回答逐步引入可再生能源和非可再生能源的概念。

按性质分类 ⑴可再生资源：水能、风能、生物能、潮汐能、太阳能

⑵非可再生资源：煤炭、石油、天然气

导入新课：煤炭虽然是非可再生能源，用一点就少一点，但在世界能源消费结构中占有重要地位，我国更是如此。山西省是我国重要的煤炭基地，合理开发和利用煤炭资源直接影响到山西省乃至全国的可持续发展。

资源开发条件

阅读分析：山西省主要煤田和煤矿的分布图， 分析山西煤炭资源状况

1、煤炭资源丰富，开采条件好

⑴储量丰富 ⑵分布范围广 ⑶煤种齐全 ⑷煤质优良 ⑸开采条件好

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国务院将支持山东大力发展可再生能源，目前当地的可再生能源处于发展当中的一个阶段。

国务院发表了一些信息，在信息中可以了解到山东将转换新旧能源之间的变动，会推动绿色低碳的能源发展，这也是高质量发展的一种情况。也会支持山东去发展可再生能源，这样就能够打造出海上风电基地，也可以利用鲁北的盐碱滩土地还有鲁西南的一些沉陷区，将这些规模建设出来，变成风电光伏基地，在探索的过程中，这种发展方式也会融合当地的一些发展。

在发展的过程中，为了确保相对的安全，会在交通半岛也会有序的发展核电，在推动自主先进核电发展的规模当中，也会有一些其他规模的发展，这样就能够拓展供热以及海水淡化这些方面的发展，最后达到综合利用，这样的发展是绿色的一种发展方式，也会推动绿电入鲁，这样就能够加强山东与相邻省份之间的合作，还能够积极参与大型的风电光伏基地的相关建设。

在陇东以及山东这一阶段会有特高压的输入电通道建设在输特高压的时候就拥有再生能源的电量比例也是不会低的，在原则上会不低于50%。在构建的过程中，在构建的过程中也会有智能的能源系统，也会推动水速能电站的建设，通过这些方式会有新的应用水平。发带新，能源是一种绿色的发展，对当地来说更是好的，发展在光伏电站以及风力电站这些领域内都会有具体的产品。现在都提倡绿色低碳环保的发展方式，当山东支持可再生能源的发展就是一种正确的发展方式，不仅能够解决能源问题，也能够让一些能源得到充分的利用。

优点

1．清洁：水能为可再生能源，基本无污染。

2．营运成本低，效率高。

3．可按需供电。

4．取之不尽、用之不竭、可再生。

5．控制洪水泛滥。

6．提供灌溉用水。

7．改善河流航动。

8．有关工程同时改善该地区的交通、电力供供应和经济，特别可以发展旅游业及水产养殖。

不利方面

1．生态破坏：大坝以下水流侵蚀加剧，河流的变化及对动植物的影响等。不过，这些负面影响是可预见并减小的。如水库效应。

2．需筑坝移民等，基础建设投资大。

3．降水季节变化大的地区，少雨季节发电量少甚至停发电。

4．下游肥沃的冲积土减少。

地理研究性学习课题

1、噪声污染及危害

2、所在乡镇的农村耕地利用现状及处理

3、亲自观察、记录月相的变化，拍摄系列照片

4、关于句容市水资源利用状况

5、句容市地区（或自己所在镇区）大气污染及危害

6、关于贫困地区与人口问题的探讨

7、关于城区（或自己所在镇区）绿化的研究

8、某工厂的污染危害及治理

9、从伽利略望远镜到哈勃太空望远镜——人类对宇宙的认识史

10、农村垃圾现状及处理

11、无磷洗衣粉为何难以推广的探研

12、生活垃圾能再利用研究

13、城区生活垃圾处理状况的调查

14、绿色能源离我们多远

15、句容市工业废水污染情况

16、废电池的危害和处理方法

17、农村生活用水调查

18、工厂密集度和生活环境的关系

19、哪家超市最便宜

20、大气污染对农作物的影响

21、太阳能的利用

22、万有引力与天体运动（从第谷、开谱勒到牛顿）

23、居室污染

24、生活中的地理（或地图）

25、古代中国的地理学贡献（或者地理学家、地理著作）

26、食品污染

27、可再生能源

28、比较美国西进运动与中国西部大开发

29、小论文：从电球箱到臭氧层

30、泰山为什么成为帝王封禅的选择地

31、句容市文化的特点（从气候、地理位置等要素来研究）

32、化肥对土壤的影响，或者农药污染问题

33、中国与周边国家的领土\领海纠纷问题研究（中国的国界问题）

34、部分废品的回收利用

35、调查本市某个行业或者某个产品的情况及发展前景分析

36、城市化给句容市带来的变化（问题或好处）

37、句容市（或自己所在镇区）过去的历史沿革，历史地位，地理、人文优势，现状分析（优、缺点），未来的发展构思等。成果呈送市政府及有关部门

38、句容市城市规划布局存在的问题分析，未来城市的特色、规模、布局、环保等，成果呈送市政府及有关部门

40、中国近代疆域变迁问题研究

不是，核能不是可再生能源，但是它是清洁能源。与火电厂相比，核电站是非常清洁的能源，不排放这些有害物质也不会造成"温室效应"，因此能大大改善环境质量，保护人类赖以生存的生态环境。中国正在加大能源结构调整力度。积极发展核电、风电、水电等清洁优质能源已刻不容缓。中国能源结构仍以煤炭为主体，清洁优质能源的比重偏低。

扩展资料：

世界上核电国家的多年统计资料表明，虽然核电站的投资高于燃煤电厂，但是，由于核燃料成本远远地低于燃煤成本，相反核燃料反应所释放的能量却远远高于化石燃料燃烧所释放出来的能量，而且核燃料取之不尽，这就使得核电站的总发电成本低于烧煤电厂。

参考资料：百度百科-核能

人类生存和发展的三要素

物质、能量与信息。

因此，能源的发展史直接影响人类的发展史。

我们人类生存与发展中最具有决定性意义的要素是三个：¾¾ 物质、能量和信息。

组成我们的世界是物质；人类生存活动决定于对信息的认知和反应；而维持生命，从事发展的活动又地要通过消耗能量来进行。

一切能量来自能源，人类离不开能源。能源是人类生存、生活与发展的主要基础。能源科学与技术，能源利用的发展在人类社会进步中一直扮演着及其重要的角色。

能源发展的里程碑可以这么说，每一次能源利用的里程碑式发展，都伴随着人类生存与社会进步的巨大飞跃。几千年来，在人类的能源利用史上，大致经历了这样四个里程碑式的发展阶段：原始社会火的使用，先祖们在火的照耀下迎来了文明社会的曙光；18世纪蒸汽机的发明与利用，大大提高了生产力，导致了欧洲的工业革命；19世纪电能的使用，极大地促进了社会经济的发展，改变了人类生活的面貌；20世纪以核能为代表的新能源的利用，使人类进入原子的微观世界，开始利用原子内部的能量。

未来对能源的要求

有足够满足人类生存和发展所需要的储量，并且不会造成影响人类生存的环境污染问题。

未来对能源的需求 未来的人类社会依然要依赖于能源，依赖于能源的可持续发展。因此，我们须现在就很清楚地了解地球上的能源结构和储量，发展必须开发的能源利用技术，才能使人类的生存得于永久维持。

而我们赖于生存的能源是取之不尽用之不完的吗？回答是：不是，也是。事实上，进入21世纪后，人类目前技术可开发的能源资源已将面临严重不足的危机，当今煤、石油和天然气等矿石燃料资源日益枯竭，甚至不能维持几十年。因此，必须寻找可持续的替代能源。而近半世纪的核能和平利用，已使核能已成为新能源家属中迄今为止能替代有限矿石燃料的唯一现实的大规模能源。而且，未来如能实现核能的彻底利用，人类的能源将是无穷的。

除了物质、能量和信息三大因素外，人类对安全的要求也越来越重要了。安全包括社会安全、健康安全和环境安全等。它们同能源的关系也是非常密切的。现在利用的能源已造成了大量的环境污染问题，严重影响了人类的生存。因此，未来对能源的要求将不仅是储量充足，而且还必须是清洁的能源。相对其它化石能源而言，核能的和平利用已充分证明了核能是清洁的能源之一。

u 能源的定义与源头

究竟什么是“能源”呢？《科学技术百科全书》是这样说的：“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》说：“能源是一个包括着所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”。可见，能源是呈多种形式的、可以相互转换的能量的源泉。简而言之，能源是自然界中能为人类提供能量的物质资源。

能源的源头

来自地球以外天体的能源（如太阳能）、地球本身蕴藏的能源（如地热、核能）、地球与其它天体相互作用产生的能源（如潮汐）。

而能源是产生能量的源头。

人们通常按形态与应用方式对能源进行分类。一般分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三类统称化石燃料或化石能源。已被人类认识的这些能源，在一定条件下可以转换为人们所需的各种形式的能量。比如薪柴和煤炭，加热到一定温度，能和氧气化合并放出大量热能，可以直接用来取暖，也可用来产生蒸汽推动汽轮机，再带动发电机，使热能变成机械能，再变成电能。把电送到工厂、机关和住户，又可以转换成机械能、光能或热能。

在我们生活的地球上，能源形形色色。总起来说有三个初始来源。

太阳能

地球

来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

地球本身蕴藏的能量 通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。

与地球内部的热能有关的能源，我们称之为地热能。温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。火山爆发一般是这部分岩浆喷出。地球内部为地核，地核中心温度为2000度。可见，地球上的地热资源贮量也很大。

与原子核反应有关的能源正是本书要介绍的核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。它则来自于地壳中储存的铀、钚等发生裂变反应时的核裂变能资源，以及海洋中贮藏的氘、氚、锂等发生聚变反应时的核聚变能资源。这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。

来自星球引力的能量指由于地球与月球、太阳等天体相互作用的形成的能源。地球、月亮、太阳之间有规律的运动，造成相对位置周期性的变化，它们之间的引力随之变化使海水涨落而形成潮汐能。与上述二类能源相比，潮汐能的数量很小。全世界的潮汐能折合成煤约为每年30亿吨，而实际可用的只是浅海区那一部分，每年约可折合为6000 万吨煤。

u 能源结构与储量

地球上有哪些能量资源可供我们使用？它们还能维持多久？我们该怎么办？

能源的种类

一次能源：煤炭、石油、核能等自然界天然能量资源；

二次能源：汽油、电力、蒸汽等人工制造的能量资源，

一次能源和二次能源能源按其生成方式，分为天然能源（一次能源）和人工能源（二次能源）两大类。天然能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，如煤炭、石油、天然气、核燃料、风能、水能、太阳能、地热能、海洋能、潮汐能等；人工能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，如煤气、汽油、煤油、柴油、电力、蒸汽、热水、氢气、激光等。

常规能源和新能源其中，已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源，称为常规能源，通常是指煤炭、石油、天然气、水能等四种。而新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。

煤的时代

能源结构的变迁历史上，伴随着新的化石资源的发现和大规模开采与应用，世界的能源消费结构经历了数次变革。18世纪的以煤炭替代柴薪，到19世纪中叶煤炭已经逐渐占主导地位。20世纪20年代，随着石油资源的发现与石油工业的发展，世界能源结构发生了第二次转变，即从煤炭转向石油与天然气，到20世纪60年代，石油与天然气已逐渐称为主导能源，动摇了煤炭的主宰地位。但是，20世纪70年代以来两次石油危机的爆发，开始动摇了石油在能源中的支配地位。以此同时，大部分化学能源的储量日益减少，并伴随着许多环境污染问题。

而人类对能源的需求却在与日俱增。例如主要能源形式 地球能源的储量估计

煤炭：～200年

石油、天然气：～50年

核能：无穷多

之一的电力消耗逐年增加。根据统计，人口若每30年增加一倍，电力的需求量每八年就要增加一倍。

于是，20世纪末，能源结构开始经历第三次转变，即从以石油为中心的能源系统开始向以煤、核能和其它再生能源等多元化的能源结构转变。特别是随着时间的推移，核能的比例将不断增长，并将逐步替代石油和天然气而成为主要的大规模能源之一。

化学能的储存量煤炭、石油、天然气还有多少年可以让人类开采利用？据世界能源会议统计，世界已探明可采煤炭储量共计15980亿吨，预计还可开采200年。探明可采石油储量共计1211亿吨，预计还可开采30～40年。探明可采天然气储量共计119万亿立方米，预计还可开采60年。必须指出的是，煤炭、石油等直接燃烧用来生产电能与热能实在太可惜了，且不说可能带来的环境污染，它们还是很好的化工原料呢！

水能及新能源的潜力那么水能呢？我们知道，水力是可以长期开发利用的。但是，在那些大面积缺水、水力资源不丰富的国家和地区怎么办？再说，水能还有个季节性的问题。这些都使水能无法成为世界能源结构中唯一的主力军。新能源中，太阳能虽然用之不竭，但代价太高，并且就目前的技术发展情况来看，在一代人的时间里不可能迅速发展和广泛使用。其它新能源也是如此。其它一些能源与水能相似，它们的规模受到环境、季节、地理位置等条件的限制，如风能、潮汐能、地热能等等。

易裂变核素

易发生裂变的原子只有铀-235（U235）、钚-239（Pu239）、铀-233（U233）三种。而天然存在的易裂变元素只有铀-235，钚-239可由铀-238生成，铀-233可由钍-232（Th232）生成。

易聚变核反应

氘（D2）-氚（D3）反应。氘和氚都是氢原子的同位素。氘天然存在，而氚极少，必须由人工生成（如由锂制造）。

核能--无穷的能源 核能分为裂变能和聚变能两种。目前人类能正在用于和平利用的只有裂变能。可控聚变能利用技术正在攻克。

天然铀的成份

天然铀中占99.3%为难裂变的铀-238，仅有0.714%为易裂变的铀-235。铀-238可通过吸收一个中子变成易裂变的钚-239。

作为发展核裂变能的主要原料之一的铀，世界上已探明的铀储量约490万吨，钍储量约275万吨。如果利用得好，可用2400～2800年。

聚变反应主要来源于氘-氚的核反应，氘来可大量自海水，氚可来自锂。因此聚变燃料主要是氘和锂，海水中氘的含量为0.03克／升，据估计地球上的海水量约为138亿亿米3，所以世界上氘的储量约40亿万吨；地球上的锂储量虽比氘少得多，也有2000多亿吨，用它来制造氚，足够满足人类对聚变能的需求。这些聚变燃料所释放的能量比全世界现有能源总量放出的能量大千万倍。按目前世界能源消费的水平，地球上可供原子核聚变的氘和氚，能供人类使用上千亿年。如果人类实现了氘-氚的可控核聚变，核燃料就可谓“取之不尽，用之不竭了”，人类就将从根本上解决能源问题，这正是当前核科学家们孜孜以求的所以。聚变能源不仅丰富，而且安全、清洁。聚变产生的放射性比裂变小的多。

专家们预测，核能在未来将成为人类取之不尽的持久能源。

1.2 变脏的地球与干净的核电

本节要点：回答的问题以下问题：现有的能源还能维持多久？能源利用可以不污染环境吗？核能真是可持续能源吗？

u 能源的可持续发展

必须寻找一些既能保证有长期足够的供应量又不会造成环境污染的能源。

而目前人类面临的问题正是：能源资源枯竭；环境污染严重。

能源利用与环境的可持续发展

能源危机

目前世界上常规能源的储量有的只能维持半个世纪（如石油），最多的也能维持一、二百年（如煤）人类生存的需求。

今天，几乎所有的工业化国家都面临着两个关系到可持续发展的紧密相连的挑战：保证令人满意的长期能源供应和减少人类活动带给环境的影响。能源利用与环境的可持续发展已成为关系到人类未来生存与文明延续的一个重要问题。

能源供应危机今天的世界人口已经突破60亿，比上个世纪末期增加了2倍多，而能源消费据统计却增加了16倍多。无论多少人谈论“节约”和“利用太阳能”或“打更多的油井或气井”或者“发现更多更大的煤田”，能源的供应却始终跟不上人类对能源的需求。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其它国家大部分则是以石油与天然气为主。按目前的消耗量，专家预测石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类面临的能源危机都日趋严重。

浓烟滚滚的火电厂

能源对环境的污染 另一方面，特别是利用化石能源的过程也直接影响地球的环境，使大气和水资源遭受严重污染。大气中主要的五种污染物是：氮氧化物（如NO与NO2）、二氧化硫（SO2）、各种悬浮颗粒物、一氧化碳（CO） 大气污染的主要源头

目前世界上最严重的大气污染来自化石能源燃烧造成的大气中二氧化碳量的增加。带来的主要后果是：酸雨、温室效应和臭氧层破坏。

和碳氢化合物（如CH4、C2H6、C2H4等）。其来源主要有三个方面：① 煤、石油等化石燃料的燃烧；② 汽车排放的废气；③ 工业生产（如各种化工厂、炼焦厂等）产生的废气。而其中燃烧化石燃料的火力发电厂是最大的固定污染源。

1. 多元化

世界能源结构先后经历了以薪柴为主、以煤为主和以石油为主的时代，现在正在向以天然气为主转变，同时，水能、核能、风能、太阳能也正得到更广泛的利用。可持续发展、环境保护、能源供应成本和可供应能源的结构变化决定了全球能源多样化发展的格局。天然气消费量将稳步增加，在某些地区，燃气电站有取代燃煤电站的趋势。未来，在发展常规能源的同时，新能源和可再生能源将受到重视。在欧盟2010年可再生能源发展规划中，风电要达到4000万千瓦，水电要达到1.05亿千瓦。2003年初英国政府公布的《能源白皮书》确定了新能源战略，到2010年，英国的可再生能源发电量占英国发电总量的比例要从目前的 3%提高到10%，到2020年达到20%。

2. 清洁化

随着世界能源新技术的进步及环保标准的日益严格，未来世界能源将进一步向清洁化的方向发展，不仅能源的生产过程要实现清洁化，而且能源工业要不断生产出更多、更好的清洁能源，清洁能源在能源总消费中的比例也将逐步增大。在世界消费能源结构中，煤炭所占的比例将由目前的26.47%下降到2025年的21.72%，而天然气将由目前的23.94%上升到2025年的28.40%，石油的比例将维持在37.60%～37.90%的水平。同时，过去被认为是“脏”能源的煤炭和传统能源薪柴、秸杆、粪便的利用将向清洁化方面发展，洁净煤技术（如煤液化技术、煤气化技术、煤脱硫脱尘技术）、沼气技术、生物柴油技术等等将取得突破并得到广泛应用。一些国家，如法国、奥地利、比利时、荷兰等国家已经关闭其国内的所有煤矿而发展核电，它们认为核电就是高效、清洁的能源，能够解决温室气体的排放问题。

3. 高效化

世界能源加工和消费的效率差别较大，能源利用效率提高的潜力巨大。随着世界能源新技术的进步，未来世界能源利用效率将日趋提高，能源强度将逐步降低。例如，以1997年美元不变价计，1990年世界的能源强度为0.3541吨油当量/千美元，2001年已降低到0.3121吨油当量/千美元，预计 2010年为0.2759吨油当量/千美元，2025年为0.2375吨油当量/千美元。

但是，世界各地区能源强度差异较大，例如，2001年世界发达国家的能源强度仅为0.2109吨油当量/千美元，2001～2025年发展中国家的能源强度预计是发达国家的2.3～3.2倍，可见世界的节能潜力巨大。

4. 全球化

由于世界能源资源分布及需求分布的不均衡性，世界各个国家和地区已经越来越难以依靠本国的资源来满足其国内的需求，越来越需要依靠世界其他国家或地区的资源供应，世界贸易量将越来越大，贸易额呈逐渐增加的趋势。以石油贸易为例，世界石油贸易量由1985年的12.2亿吨增加到2000年的21.2 亿吨和2002年的21.8亿吨，年均增长率约为3.46%，超过同期世界石油消费1.82%的年均增长率。在可预见的未来，世界石油净进口量将逐渐增加，年均增长率达到2.96%。预计2010年将达到2930万桶/日，2020年将达到4080万桶/日，2025年达到4850万桶/。世界能源供应与消费的全球化进程将加快，世界主要能源生产国和能源消费国将积极加入到能源供需市场的全球化进程中。

5. 市场化

由于市场化是实现国际能源资源优化配置和利用的最佳手段，故随着世界经济的发展，特别是世界各国市场化改革进程的加快，世界能源利用的市场化程度越来越高，世界各国政府直接干涉能源利用的行为将越来越少，而政府为能源市场服务的作用则相应增大，特别是在完善各国、各地区的能源法律法规并提供良好的能源市场环境方面，政府将更好地发挥作用。当前，俄罗斯、哈萨克斯坦、利比亚等能源资源丰富的国家，正在不断完善其国家能源投资政策和行政管理措施，这些国家能源生产的市场化程度和规范化程度将得到提高，有利于境外投资者进行投资。

三、启示与建议

1. 依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，走高效、清洁化的能源利用道路

中国有自己的国情，中国能源资源储量结构的特点及中国经济结构的特色，决定在可预见的未来，我国以煤炭为主的能源结构将不大可能改变，我国能源消费结构与世界能源消费结构的差异将继续存在，这就要求中国的能源政策，包括在能源基础设施建设、能源勘探生产、能源利用、环境污染控制和利用海外能源等方面的政策应有别于其他国家。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和政策引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。

2. 积极借鉴国际先进经验，建立和完善我国能源安全体系

为保障能源安全，我国一方面应借鉴国际先进经验，完善能源法律法规，建立能源市场信息统计体系，建立我国能源安全的预警机制、能源储备机制和能源危机应急机制，积极倡导能源供应在来源、品种、贸易、运输等方式的多元化，提高市场化程度；另一方面应加强与主要能源生产国和消费国的对话，扩大能源供应网络，实现能源生产、运输、采购、贸易及利用的全球化.