新能源的发展现状和趋势是什么

在全球变暖趋势不断加剧，传统化石能源供应日趋紧张的形势下，各国政府在制定能源发展战略时纷纷提出要进一步开发和加大可再生能源的利用比例。但美国科学家的最新研究分析表明，可再生能源也许并不如想象的那样环保，发展可再生能源需要耗费大量的土地资源，最终的代价可能是环境遭到破坏。可再生能源是否是把“双刃剑”再次成为科学家们争论的焦点。 反对者：占地过多侵蚀自然 纽约洛克菲勒大学的杰西·奥索贝尔带领的研究小组在最新出版的《核能管理、经济和生态》杂志上发表论文称，他们对每一种可再生能源所占用的土地资源以及相对应的电力产出进行了考察分析。根据测算，生物质能和风能每生产1瓦或者2瓦电需要占用1平方米土地，要想改变全球能源供应格局，就需要兴建足够多的风电场以及拦河大坝，种植足够多的生物燃料作物，这势必会给自然带来巨大的侵蚀。 以美国为例，如果要满足2005年全美国的电力需求，必须在相当于得克萨斯州面积（约26.7万平方公里）大小的地方安装风力发电设施，并保持昼夜不停运转，才能保证供应。而纽约市所有的电力设备要想正常工作，也需要一个面积相当于康涅狄格州（约1.3万平方公里）的巨大风力发电场。 赞成者：所需土地其实有限 有些科学家则不认同奥索贝尔的分析结论，认为他采用能源密度（即每单位土地上的能源产出）作为唯一的衡量标准有失偏颇，不能够全面估算可再生能源对环境产生的影响。 美国国家可再生能源实验室主任研究员约翰·特纳表示，利用能源密度作为评估标准，不足以涵盖各种不同可再生能源的发展潜力。他说，如果用转换效率为10%的太阳能电池来为整个美国提供电力保障，那么只需要在亚利桑那州或者内华达州这种阳光充沛的地方安装1万平方英里（约合2.6万平方公里）的太阳能板就足够了，而整个美国大陆面积有370万平方英里，占用的土地面积不过是九牛一毛。而且，这仅仅只是采用了其中一种可再生能源技术。 是否环保：思路不同结论迥异 根据奥索贝尔的分析报告，如果美国以生物质能作为主要能源，那么爱荷华州965平方英里（约合2500平方公里）的可耕地都将被占用。如果利用太阳能，仅太阳能面板覆盖的土地面积就达到58平方英里（约合150平方公里），此外还要考虑兴建配套的储存工厂所占用的土地。因此他认为，太阳能和生物质能等可再生能源是“不环保的”。 对此，特纳表示，完全不必要在新的土地上建太阳能工厂，只需在现有建筑或房屋的屋顶上支起太阳能板，就能够满足全美国年电力需求的25%%。至于占地面积很大的风力发电场，实际上有95%%的地面是闲置的，可以合理利用土地，用来耕种农作物。 未来趋势：核能也是绿色能源？ 奥索贝尔认为，核能具有排放污染小的优势，是未来能源发展与利用的方向。他解释说，强调环保理念的能源政策有三大支柱，一是增进能源效率，二是利用碳捕获和封存技术，逐渐加大对天然气的依赖，第三就是发展核能。 特纳也赞同核能的发展潜力，但他提醒，核废料的处理不容忽视，应该在确保安全的前提下逐步推广。

2007 年 12 月 7 日，澳大利亚工党陆克文 ( Kevin Rudd) 政府执政后，先后实施了一系列不同于前届政府的新政策，包括: 签署京都议定书、制定明确的减排目标 ( 到 2050 年澳大利亚在 2000 年水平上减少二氧化碳排放60% ) ，制定新的能源和资源安全政策，强化环境保护政策，改组资源、工业与旅游部并调整其职能，大幅增加强制性可再生能源目标，加强区域和多边协商与合作，自觉履行澳大利亚的国际义务等，这些都和当今世界发展的潮流相一致。这意味着未来的澳大利亚矿业与土地资源管理政策会更加顺应全球化发展趋势，同时，新政府倡导: ①发展清洁煤炭技术②强调发展可再生能源③鼓励发展能源创新技术④进行能源市场改革⑤计划制定能源与资源安全白皮书⑥大力促进能源效率⑦加速自由贸易区谈判⑧加速能源与环境技术国际合作⑨建立全球共同危机应对机制等。

1. 发展清洁煤炭技术

在 2008 ～2009 财年预算中，新成立的资源、能源与旅游部在其预算说明中，提出了 3 项旗舰的新政策计划，其中之一是 “国家清洁煤计划”，该计划的基本目的是: 加速清洁煤技术在澳大利亚的开发和利用。国家清洁煤计划启动于 2008 年 7 月 1 日，并支持部署低排放技术战略直到 2030 年。国家清洁煤基金将在最初 7 年内支持国家清洁煤计划，即从 2008 年 7 月 1 日一直到 2015 年 6 月 30 日。

清洁煤技术早在 20 世纪 90 年代特别是 21 世纪初就在世界许多国家如美国、德国、日本、加拿大、英国等开展了全面研究。美国在 20 世纪 70 ～80 年代开始进行对煤炭清洁技术的研究，80 年代末 90 年代初，美国能源部正式与产业界和相关州机构开展了清洁煤技术项目研究，2002 年，美国布什总统正式提出了 “国家清洁煤计划”，以作为改善美国能源安全与环境的措施之一。日本也在 20 世纪 90 年代初就开始了清洁煤技术研究，1995 年成立了 “清洁煤技术中心”，专门负责开发 21 世纪煤炭利用新技术课题。2000 年，日本政府又公布了 “21 世纪煤炭计划”，提出分三阶段开发清洁煤技术等。

澳大利亚约 80% 的电力来源于煤炭。作为国家清洁煤计划的一部分，陆可文政府宣布将建立一个5 亿澳元的国家清洁煤基金 ( National Clean CoalFund) 。在该国家清洁煤基金中，目前至少投资 3 个项目: ①投资 5000 万澳元的位于昆士兰州的试验煤炭气化厂项目②投资 5000 万澳元的位于新南威尔士州的碳捕获与储藏项目③投资 500 万澳元在西澳大利亚州填图和试验碳储藏潜力项目。在清洁煤技术方面，国家清洁煤基金将产生价值约 15亿澳元的投资活动。

2. 发展可再生能源

新成立的资源、能源与旅游部在 2008 ～ 2009 财年预算中，提出了设立可再生能源基金 ( Renewable Energy Fund) 计划。设立可再生能源基金的目的，是通过在较大范围内和商业规模上演示可再生能源新技术，加速可再生能源新技术在澳大利亚的商业化应用。发展可再生能源利用技术目前也是世界能源利用的重要发展趋势之一。在世界许多国家特别是发达国家如美国、加拿大、德国、日本、法国、荷兰、韩国等都有相关的发展可再生能源计划和研究项目。美国早在 20 世纪 80 年代就明确提出了发展可再生能源，2001年布什总统入主白宫后，相继制定了一系列加速发展可再生能源的政策和措施。2009 年 1 月 20 日奥巴马新政府执政后，也把进一步发展可再生能源作为其经济振兴计划的突破口。

在澳大利亚联邦政府 2008 ～2009 财年预算中，公布的可再生能源基金为 5 亿澳元，拨款从 2009 ～2010 财年开始。最先的可再生能源基金资助将是地热能源，将投资 5000 万澳元用于地热钻探项目。澳大利亚全面重视可再生能源发展转折点应始于 2000 年。当年澳大利亚议会通过了 《可再生能源 ( 电力) 法 2000》，并依据该法于 2001 年 2 月 12 日成立了可再生能源管理者办公室 ( Office of the Renewable Energy Regulator) ，专门负责监督、管理澳大利亚政府可再生能源目标的实施工作。

3. 发展能源创新技术

在资源、能源与旅游部 2008 ～2009 财年预算中，同时也提出了另一项新政策计划———设立能源创新基金 ( Energy Innovation Fund) 。建立该能源创新基金目的是: 投资关键的清洁能源技术研究，加速新的创新能源清洁技术发展，以实现中长期二氧化碳排放减少的目标。设立该基金的目的也是要确保澳大利亚在清洁能源技术研究与开发中处于国际领先地位。进入 21 世纪，能源创新技术是世界各国能源领域研究的重点，也是竞争的焦点。各国都相继投入巨幅资金，来研究能源创新技术问题。

2007 年 11 月 21 日，陆克文刚当选联邦总理不久就宣布，在未来 6 年内，将在新能源创新基金名下投资 1. 5 亿澳元，用于关键清洁能源技术研究。包括: 为澳大利亚太阳能研究所投资 5000 万澳元，显著扩大太阳能热研究能力为通用清洁能源研究和发展投资 5000 万，包括能源效率、能源储藏技术和氢运输燃料投资 5000 万澳元用于光电研究和开发，以维护澳大利亚在该领域的领先地位。能源创新基金在2008 年7 月1 日启动，延续4年，直到 2012 年。

4. 加快实施能源市场改革

在新成立的资源、能源与旅游部中，专门成立了从事能源市场改革工作的能源市场改革局，以加速推进能源市场改革，加大能源市场改革的力度，满足应对世界新形势、新发展、新挑战的需要。

5. 制定能源与资源安全白皮书

2008 年 5 月 28 日，澳大利亚联邦总理陆克文在澳大利亚矿产理事会每年晚餐会上宣布，将制定能源问题白皮书。在白皮书中将阐述联邦政府在能源问题上的政策和立场，同时明确，政府打算采取措施，确保提供清洁、足够、可靠和用得起的能源供应，以满足到 2030 年能源消费预期增长 44% 、到 2050 年能源消费预期增长 80% 的要求。能源白皮书将由资源与能源部长负责制定。

6. 大力促进能源效率

在 2008 ～2009 财年联邦资源、能源与旅游部的预算中，也明确提出了要达到的能源效率目标。与此同时，联邦政府部门还加快了制定新的 “国家能源效率框架”( National Framework for Energy Efficiency，NFEE) 的步伐与进程。

澳大利亚国家能源效率框架的目的是要取得澳大利亚能源效率显著提高的业绩，减少温室气体排放。它涵盖一系列政策措施，以克服阻止市场提高实际能源效率经济潜力的各种障碍和挑战因素。它着重需求方的能源效率，主要是住宅、商业和工业界，也关注能源转化过程中的能源利用问题，并探讨解决可影响能源效率选择的中间商因素。

国家能源效率框架 ( NFEE) 发展的基本过程是: 2002 年 11 月，能源部长理事会 ( Ministerial Council On Energy) 支持制定国家能源效率框架的建议。2004 年 8 月，能源部长理事会承诺实施包含 NFEE 第一阶段的一揽子政策措施。2004 年 12 月，能源部长理事会批准 NFEE 一阶段 2005 ～2007年政策措施 8 个高层次实施计划。陆克文新政府执政后，2007 年 12 月 13日，第 14 次能源部长理事会会议在西澳大利亚州首府珀斯召开，参加会议者的联邦和州与领地能源部长同意以下一揽子新能源效率措施: ①扩大和提高最低的能源业绩标准计划②加热、通风和空调高效率系统战略③分阶段去除低效白炽灯照明④通过绿色租约加强政府领导⑤制定国家热水战略措施，以后考虑。该一揽子新能源效率措施也是国家能源效率框架第二阶段的措施。

提高能源 ( 使用) 效率目前也是国际上的重要发展趋势。美国、加拿大、日本、德国、法国、英国、瑞典、荷兰等世界许多国家都在开展此项行动。

7. 加大能源与环保技术的国际合作力度

陆克文政府执政后，继承和加大了在能源与环保技术方面同国际社会进行合作的力度，集中体现在对 APP 承诺的重视和对 APP 项目的投资增加上。所谓 APP，即关于清洁发展与气候的亚太合作关系框架 ( Asia-PacificPartnership on Clean Development and Climate) ，是一个创新性的国际社会新努力，旨在加速开发和利用清洁能源技术。参加伙伴国包括澳大利亚、中国、印度、日本、韩国、美国等。该合作关系框架建立的主旨是: ①创造一个自愿的、非具法律约束性的国际合作框架，在合作国间通过具体和实质性的合作，促进现有的新兴的和长期成本有效、清洁、有效率的技术和实践的开发、传播、利用和转让，取得具体成果②提升和创造有利的环境以帮助实现这种努力③促进各自国家污染减少、能源安全和应对气候变化目标的实现④提供一个在清洁发展目标框架内探讨合作国或伙伴国之间各自有关涉及相互联系的发展，有关能源、环境和气候变化问题的政府论坛，同时也是提供分享、制定和实施各自国家发展和能源战略经验的论坛。

8. 推进和加快建立自由贸易区谈判

2008 年 11 月 15 日在美国首都华盛顿举行的 20 国会议上，澳大利亚总理明确表示，澳大利亚将加快与各主要贸易伙伴就建立自由贸易区的谈判，包括澳大利亚与东盟、澳大利亚与中国、澳大利亚与日本、澳大利亚与印度、澳大利亚与海湾合作理事会等的自由贸易区谈判等。

建立自由贸易区，加强贸易关系和往来，促进经济发展，消除贸易障碍，也是当今世界经济发展的重要趋势。

9. 建立全球共同危机应对机制

澳大利亚新政府执政后，积极参与建立全球共同危机应对机制，包括与国际社会一道，采取积极措施，应对经济危机等。此外，澳大利亚新政府也积极参与各种对话机制，寻求互利共赢。

事实上，进入 21 世纪以来，随着经济全球化发展速度的加快，随着人类面临共同危机的日益明显和突出，如能源问题、气候变化等，澳大利亚各州和领地政府都在积极开展行动，努力顺应全球化发展的趋势与潮流。以发展可再生能源为例，南澳大利亚州在 “南澳战略计划”中确立支持发展可再生能源，目标是，到 2014 年，可再生能源生产和消费要在能源生产和消费中的比例达到20% 。提高能源利用效率，到2014 年，在2000 ～2001 年的水平上，提高政府建筑物能源利用效率 25%

西澳大利亚州政府 ( 工业与资源部) 则在 2007 ～2008 年度制定了 “可再生能源工业发展战略”，确立了可再生能源工业发展计划和目标，并优先发展生物燃料等。

昆士兰州则于 2008 年建立了一个 5000 万澳元的可再生能源投资基金( Queensland Renewable Energy Fund) ，以支持可再生能源生产技术的开发和利用。此外，昆士兰州政府还于 2008 年 11 月成立了清洁能源办公室，专门从事帮助投资者、能源公司或其他兴趣方在昆士兰州建立清洁能源产业。清洁能源办公室的主要职能是: ①支持清洁能源计划的恰当政策框架，向政府提出建议②鉴别、填图和追索潜在的可再生能源位置③去除可再生能源工业发展的管理障碍④制定合作计划，鼓励私人行业投资和启动清洁能源工业，包括研究与发展以及新技术的示范⑤在设计强制性的可再生能源目标计划方面与联邦政府密切合作，确保昆士兰州的利益在国家层面上能得到保护⑥与电力工业密切合作，以帮助需求方创新能源效率⑦帮助部署可再生能源基础设施。

所有这些事例均确凿无疑地表明未来澳大利亚矿业及土地资源管理会更加顺应全球化发展趋势。

有一点需要指明的是，在联邦政府层面上，在原工业、旅游和资源部“战略 计 划 2006 ～ 2009 ” 中，霍 华 德 政 府 将 “全 球 融 合” ( Globalintegration) 放在第八位，而在现创新、工业、科学与研究部的 “战略计划2007 ～ 2010” 中，则将 “全球融合” 放在第二位，可能隐含着陆克文政府与霍华德政府在应对全球化问题上重视程度的不同，即陆克文政府更顺应、更重视全球化趋势。

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.

随着经济的发展和社会的进步，世界各国将会更加重视环境保护和全球气候变化问题，通过制定新的能源发展战略、法规和政策，进一步加快可再生能源的发展。

从目前可再生能源的资源状况和技术发展水平看，今后发展较快的可再生能源除水能外，主要是生物质能、风能和太阳能。生物质能利用方式包括发电、制气、供热和生产液体燃料，将成为应用最广泛的可再生能源技术。风力发电技术已基本成熟，经济性已接近常规能源，在今后相当长时间内将会保持较快发展。太阳能发展的主要方向是光伏发电和热利用，近期光伏发电的主要市场是发达国家的并网发电和发展中国家偏远地区的独立供电。太阳能热利用的发展方向是太阳能一体化建筑，并以常规能源为补充手段，实现全天候供热，提高太阳能供热的可靠性，在此基础上进一步向太阳能供暖和制冷的方向发展。

总体来看，最近20多年来，大多数可再生能源技术快速发展，产业规模、经济性和市场化程度逐年提高，预计在2010－2020年间，大多数可再生能源技术可具有市场竞争力，在2020年以后将会有更快的发展，并逐步成为主导能源。 多年来，世界各国为了促进可持续发展，应对全球气候变化，积极推动可再生能源发展，已积累了丰富的经验，主要是：

1、目标引导

为了促进可再生能源发展，许多国家制定了相应的发展战略和规划，明确了可再生能源发展目标。1997年，欧盟提出可再生能源在一次能源消费中的比例将从1996年的6%提高到2010年的12%，可再生能源发电量占总发电量的比例从1997年的14%提高到2010年的22%。2007年初，欧盟又提出了新的发展目标，要求到2020年，可再生能源消费占到全部能源消费的20%，可再生能源发电量占到全部发电量的30%。美国、日本、澳大利亚、印度、巴西等国也制定了明确的可再生能源发展目标，引导可再生能源的发展。

2、政策激励

为了确保可再生能源发展目标的实现，许多国家制定了支持可再生能源发展的法规和政策。德国、丹麦、法国、西班牙等国采取优惠的固定电价收购可再生能源发电量，英国、澳大利亚、日本等国实行可再生能源强制性市场配额政策，美国、巴西、印度等国对可再生能源实行投资补贴和税收优惠等政策。

3、产业扶持

为了促进可再生能源技术进步和产业化发展，许多国家十分重视可再生能源人才培养、研究开发、产业体系建设，建立了专门的研发机构，支持开展可再生能源科学研究、技术开发和产业服务等工作。发达国家不仅支持可再生能源技术研究和开发活动，而且特别重视新技术的试验、示范和推广，经过多年的发展，产业体系已经形成，有力地支持了可再生能源的发展。

4、资金支持

为了加快可再生能源的发展，许多国家为可再生能源发展提供了强有力的资金支持，对技术研发、项目建设、产品销售和最终用户提供补贴。美国2005年的能源法令明确规定了支持可再生能源技术研发及其产业化发展的年度财政预算资金。德国对用户安装太阳能热水器提供40%的补贴。许多国家还采取了产品补贴和用户补助方式扩大可再生能源市场，引导社会资金投向可再生能源，有力地推动了可再生能源的规模化发展。