荷兰有哪些可再生能源

荷兰莱顿大学的天体物理学家Simon Portegies Zwart富有生态意识。他几乎不再因为工作缘故坐飞机，而是选择乘火车出行。“我喜欢成为素食环保主义者，尽量减少自己的碳足迹，同时也告诫孩子们避免洗澡时间过长，并尽可能使用可再生资源。”在他决定做出这些生活上的改变时，也在思考着其他方面带来的碳足迹。

“我经常使用大型计算机，它们消耗的能源相当于一座小城市，”他说道，“我可能是这条街上污染最严重的人了。假如使用一台超级计算机耗费的能源相当于10000户家庭，那么我有何权利去跟我的孩子或者别人说，他们不该洗20分钟的澡？”

在全球为解决气候变化问题而努力的同时，许多科学家开始正视自己碳排放量过大的现实。

巨大的计算成本

除学术旅行影响气候变化外，过去几年中许多物理学家还发现，使用计算机造成的碳足迹数量巨大——有时甚至超过航空旅行。

Adam Stevens是西澳大利亚大学的一名天体物理学家，他和同事们对2018—2019年期间澳大利亚天文学家因旅行、使用超级计算机以及在大型观测站工作等“常规活动”产生的温室气体排放总量进行了分析。他们的研究发现，平均每位澳大利亚天文学家产生约37吨二氧化碳当量，超出澳洲人的平均水平40%，是全球平均水平的5倍。其主要原因在于天文学家需要使用超级计算机来处理望远镜收集的大量数据，并进行宇宙学模拟。每位天文学家在此项工作上的排放量约为15吨，几乎是年飞行排放量的4倍(图1)。

图1 澳大利亚天文学家的四种排放来源，以吨(t)二氧化碳(CO2)当量(e)每年(yr-1)每人为单位。图中标明了误差线，注意观测站的数值为排放量下限

另一个例子是即将开展的大型中微子探测阵列(GRAND)项目，该项目计划利用分布在世界各地山区的20万根天线，探测来自深空的超高能量中微子。2021年，该项目背后的团队估算了三个不同实验阶段的温室气体排放，分别是：原型实验、中规模实验以及将于2030年进行的全面实验。他们把模拟和数据分析、数据传输和存储以及计算机和其他电子设备称为“数字技术”，这些技术将在碳足迹中占据很大比重。

预计原型实验阶段数字技术产生的排放将占69%，相比之下旅行仅占27%，4%来自“硬件设备”，如制造无线电天线。在中期实验阶段，数字技术将占总排放量的40%，剩余排放中旅行和硬件各占一半。当整个实验完成并投入使用后，主要排放量将由硬件(48%)和数字技术(45%)分担。

超级计算机的环境成本很大程度上取决于为设备供电的能源来源。2020年，荷兰天文学委员会邀请Portegies Zwart和另一支研究团队分析其6个成员机构的碳足迹。据估计，2019年平均每位荷兰天文学家排放4.7吨二氧化碳当量，远低于澳大利亚，而其中仅有4%来自超级计算。

荷兰天体物理学家Florisvander Tak主持了该项研究，他认为荷兰的天文学家不会比澳大利亚的同行们更少使用超级计算机，因此差异可能源自不同的能源供应。由于荷兰100%使用风能或太阳能产生的可再生能源，国家级超级计算中心SURF不产生任何碳排放，少量的排放由国际设备和荷兰的小型超级计算机产生。如今，Portegies Zwart已经养成查看自己所用的超级计算机是否采用环保能源的习惯，如果不是，他将考虑使用其他设备。

问题根源

德国马克斯‧普朗克天文研究所的温室气体排放数据同样显示出国家间的碳排放差异。2018年，该研究所每位研究人员排放了约18吨二氧化碳当量——超过荷兰天文学家，但只有澳大利亚同行的一半(图2)。这一数值比普通德国居民高出60%，是德国2030年减排目标的三倍，而该目标是符合巴黎气候协定的。

图2 一位澳大利亚天文学家和一位马克斯‧普朗克天文研究所的德国研究员2018年的平均排放量，按排放来源分类，并与德国根据《巴黎协定》设置的2030年目标排放比较。与电力相关的排放包括计算和非计算消耗，无论在德国还是澳大利亚，其绝大部分排放都是由计算产生的

在马克斯‧普朗克研究所2018年的碳排放中，约有29%来自电力消耗，其中计算(尤其是超级计算)占75—90%。德国和澳大利亚碳排放差异的关键在于电力的来源。2018年，德国约有一半电力来自太阳能和风能，而在澳大利亚，绝大部分电力来自化石燃料，主要是煤炭。这就意味着在澳大利亚，用于计算的电力每千瓦时产生0.905 kg二氧化碳，而在马克斯‧普朗克研究所只有0.23 kg。

van der Tak同时指出，这些调查工作是在几年前进行的，如今世界已经向前发展，比如现在使用可再生能源的机构越来越多。荷兰的一项研究发现，2019年荷兰天文学界的碳足迹中只有不到三分之一(29%)来自电力使用，包括为六家研究机构的本地计算供电。当时就有一半研究所使用绿色电力，随后又有两家开始改用100%可再生能源，van der Tak预计第六家研究所将在未来两年内实现转变。

澳大利亚的状况也在改变。作为该国三大国家级高性能计算设施之一的超级计算机OzSTAR，自2020年7月起已改用从附近的风力发电厂购买的100%可再生能源。超级计算机所在的斯威本 科技 大学声称，这将大幅度减少其碳足迹，因为电力排放占总排放的70%以上。

地点，地点，还是地点

但是，如何能确切计算出使用超级计算机的碳排放量呢？英国剑桥大学的数学家和物理学家Loïc Lannelongue没有找到简单的方法，于是他开发了一个名为“绿色算法”(green-algorithms.org)的在线工具，估算研究人员的碳足迹。

Lannelongue重申地点是关键。举例来说，在同样的硬件上运行相同任务，澳大利亚排放的二氧化碳大约是瑞士的70倍，因为瑞士的大部分电力来自水电。虽然估算任何一种算法的碳足迹都需要依据硬件、任务所需时间和数据中心或超级计算机的位置等关键因素，但绿色算法还有一个“实际比例因子”(PSF)，用于估计实际计算的次数——这对排放量有着直接影响。

事实上，大多数算法都要运行多次，有时甚至要在不同参数下运行数百次，而且根据任务和研究领域的不同，运行次数会有很大差异(图3)。研究还发现，南非和美国某些州有着与澳大利亚类似的计算排放量，而冰岛、挪威和瑞典的电力碳排放则特别低。

图3 绿色算法是一款免费工具，用于估计算法的碳足迹，估算过程涉及一系列因素，包括硬件要求、运行时间和数据中心位置等。用户可对计算性能进行评估，或者估算在其他架构上重新部署算法节约或消耗的碳。该图对比了不同科学领域算法的碳足迹——从粒子物理模拟和DNA辐射损伤到大气科学再到机器学习——并比较了每个算法只运行一次和同一任务的重复计算(PSF)的结果。上述结果以克(g)二氧化碳(CO2)当量(e)为单位，并与树木固碳量以及日常活动(如驾驶 汽车 )的碳排放量进行了比较

如今，随着云计算的出现，研究人员可以更方便地选择所使用的超级计算机。但即使无法更换机器，他们仍有其他方法可以减少碳排放。Lannelongue说，如果无法改变自己的所在地，则可以使用最新版本和优化的软件，因为这将会降低计算要求。

更好的编码

高效的代码对于使计算更环保同样至关重要。正如Portegies Zwart所说，如果你花费更多时间在代码优化上，它会运行得更快，产生的排放也会更少。此外，更换编码语言不失为一种好办法。

为验证这一观点，Portegies Zwart进行了实验，他用十几种不同的编码语言运行同样的算法。没有哪种语言的代码经过特别优化，而且编写每种代码花费的时间相近。与其他编码语言(如C++或Fortran)相比，物理学家常用的Python运行算法时间要长得多，因此会产生更多碳排放。问题在于Python易于使用，却难以优化，而其他语言虽难编码，但更容易优化。

然而，远离Python未必能解决问题。法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的研究员Pierre Augier称，更好的教育和Python编译器的使用同样有效。他采用更加优化的代码和5种不同的Python实现方式进行了类似的实验，其中四种实现方式比C++和Fortran更快，产生的排放更少，而且更容易被理解和使用。

Portegies Zwart同意Python可以是高效的，但并不能反映实际情况。他认为天文学家对代码的优化程度并不高，与其让他们学更多计算机知识，物理研究机构或许应该雇佣更多计算机专家。“我们擅长物理，但计算机科学家把我们学习物理的时间都花在了学习计算机上，”他说，“毫无疑问，‘他们’更擅长编程。”

隐性排放

碳密集型工作不止有超级计算机上的仿真。作为GRAND中微子项目的联合发起人，法国索邦大学的Kumiko Kotera和她的同事们发现，在实验的原型阶段，数据存储和传输将占年总排放量的大约一半，中期阶段占四分之一，全面实验阶段占三分之一以上。相比之下，数据分析和仿真在三个阶段产生的碳排放占比分别为16%、13%和7%。

数据存储和传输的碳足迹取决于数据中心的能源需求，使用排放量较低的数据中心可以在一定程度上解决问题。不过，缩减数据量仍有作用，科学家们会对所传输的内容更加谨慎。Kotera表示，GRAND项目将研究如何减少数据量，找到有效清理数据的方法。

图4 为降低整体碳排放，CERN 聘请了一名环境工程师，负责监督未来项目的建造工程

粒子物理学家也需要贡献力量。欧洲核子研究中心(CERN)每年产生约100 PB数据。全球LHC计算网格(WLCG)整合全球40多个国家约170个计算中心的计算资源，并对这些数据进行存储、分发和分析。CERN近年来开始发布环境报告，2021年发布的第二份报告介绍了在LHC上实施的能效改进措施(图4)，改进后每单位能源能够采集更多数据。升级后，LHC在20年使用寿命内的能效将是首次启用时的10倍。但该报告也承认其中并没有真正涵盖WLCG的全部排放，仅对CERN拥有或运营的WLCG设备能耗进行了详细说明。

改变心态

Lannelongue希望越来越多的研究人员能够开始考虑计算产生的碳排放，并将其纳入决策之中。一个典型的例子就是从前研究者经常通宵运行那些效率低下的代码和软件，当被告知提高计算效率将减少碳足迹后，他们有了改变的动力。

谈及GRAND项目，Kotera表示，他们计划建立一个仿真库，让用户可以重复使用常用的仿真，而不用自己创建，这样能够避免同样的数据被不断复制。即使在大型合作中，由于没有中央存储，经常会有不同用户反复运行同一个仿真的现象。“只需按下一个按钮，就能进行为期一周的仿真，得到结果然后说‘哦，其实我并不需要它’，这实在太常见了，”Kotera说，“我们的目的在于，鼓励用户在运行之前先思考是否真正需要这次仿真。”

目前可再生能源主要分为几种，分别是风能，水能，太阳能，地热能，海洋能。

中国2010可再生能源达15%利用率，而欧盟等发达地区则为20%。

到目前为止中国投入发展可再生能源的资金排名前三位，但由于科技较已发展国家低，

在发电效率、效能等方面都有些差距。

可再生能源的发展需要以下几个主要因素分别有 “资金”“科技”“地理及环境”等。

为楼主介绍几个可再生能源发展发达的国家

冰岛 地热能最为发达

芬兰-荷兰 风能最为发达

中国 水能发电较为发达（著名的三峡工程）

中国美国 太阳能 日照时间较佳 （中国东北或其他偏远三区太阳能已经普遍的运用）

至于太阳能。以理论上说地球大部分地区为海洋所覆盖，海洋能理应发展最为发达。

但是因为 海洋能 的发展都还尚未成熟以至于发展较其他可再生能源缓慢、

在大约五十个国家里勘探石油天然气，在三十四个国家里提炼石油，把石油销往100多个国家。这样，一个地方发生动乱对该公司的其他部分不会有大的影响。在政治气候微妙的国家，公司通过垄断市场以确保产获得高额利润。否则便马上撤走。产品多样化限于相互紧密关联和协同的能源和化工行业，极少越出熟悉的行业范围。此结构极易有效的拉平季度不同的收益。在勘探和生产、提炼、销售以及相关化工产品之间保持了良好的平衡态势。

应变力强是公司成功的关键。公司密切注视世界各地政治、经济形式的变化，以及对国际石油市场的影响，并随时准备应付一切不测。公司经常向各地分公司灌输危机意识，分公司每年都要举行4次石油供应突然中断的演习。壳牌船队会随时遇到突如其来的模拟意外。这种能力给公司带来了巨大益处。例如，海湾战争给世界石油市场造成了巨大冲击，但由于壳牌公司从以往的演习中摸出一套应付危机的办法，所以没有受到致命的创伤。

壳牌重视研究开发采油投资。这是由于污染带来的风险不断增大，在深海和在北极钻井使采油成本不断上升等因素决定的。同时公司采用先进技术，改进设备，减少生产人员的生命危险，还降低了钻井费用。目前，壳牌在世界的研究机构达16个，研究人员达6900人。安全和环保问题是各研究所综合研究课题中的重要部分。壳牌的勘探和生产公司在全世界45多个国家有勘探和生产活动，每天总计生产400多万桶原油和4亿多立方米天然气，其中壳牌的份额约占半数。壳牌的油品业务包括全球油品的运输、贸易、炼油和经销。壳牌在50个炼油厂有股权，并在航煤、润滑油和加油站业务方面居世界领先地位，全球加油站总数约有5万个。壳牌的承诺是为客户提供最高质量的产品和服务。

最近化工业务重新定位集中发展具有世界规模的大项目，包括壳牌已经或能够实现全球领先地位的主要化工结构单元。壳牌集团的目标是发展其在亚洲的化工地位，使之与壳牌在美国和欧洲地位相匹敌。壳牌天然气公司每年销售800多亿立方米天然气，并在20多个国家有天然气权益（一般是通过与当地政府或其他石油公司合资的方式）。世界上某些主要天然气市场大量依靠进口天然气，供应方式或采用液化天然气或通过长距离管道运输。壳牌在三个世界主要液化天然气工厂（文莱、马来西亚和澳大利亚）与一些正在建设中的液化天然气工厂（尼日利亚和阿曼）有权益，并在欧洲、美国和其他地区的主要天然气管输公司有权益。1996年起壳牌开始拓展发电业务的权益，主要是通过在英国、墨西哥、菲律宾、哥伦比亚、中国和巴西等国正在运转和建设中总计发电能力为3百32万千瓦的电厂中拥有权益，并计划在另外6百68万千瓦的发电厂中拥有权益。可再生能源是壳牌的第五大核心业务，壳牌有20年左右的造林业经验，70年代起就开始进行太阳能发电研究。壳牌在今后5年中将投资5亿多美元发展可再生能源，初期集中发展太阳能发电、生物质能和造林业，同时目前还在开发面向市场的风力发电项目。

壳牌于2011年2月将金属加工油及金属轧制润滑油业务转让给好富顿（美国、总部宾夕法尼亚州、费城），自此壳牌的金属加工油及金属轧制润滑油业务将停止。为适应旨在提高壳牌经营业绩的改革，壳牌同时加强了对遵守集团经营宗旨和实行严格的健康、安全和环保标准的承诺，并且现在还将这种承诺延伸到可持续能源的发展。尽管目前全球各大石油公司合并风潮迭起，壳牌采取的种种举措将继续牢固地保持自己在国际石油工业界的领先地位。

荷兰皇家壳牌公司（Royal Dutch Shell）创立的政策指导矩阵，主要是用矩阵来根据市场前景和竞争能力定出各经营单位的位置。市场前景分为吸引力强、吸引力中等，无吸引力3类，并用赢利能力、市场增长率。市场质量和法规形势等因素加以定量化。竞争能力分为强、中、弱3类，由市场地位、生产能力、产品研究和开发等因素决定。由矩阵可看出，对落入不同区域的产品，用了不同的关键词指明应采用的战略类型。这里必须指出，由那些矩形组成的区域并未精确地加以限制。

该公司的经验是：

一．各区域的形状是不规则的；

二．区域的边界不固定，可以相互变化；

三．在某些情况下，区域之间允许重叠。

处于矩阵中不同位置的拟议战略可概括如下：

1． 领先地位。应优先保证该区域产品需要的一切资源，以维持其有利的市场地位。

2． 不断强化。应通过分配更多的资源，努力使该区域产品向下一区域（领先地位区）移动。

3． 加速发展或撤退。该区域产品应成为公司未来的高速飞船。不过，只应选出其中最有前途的少数产品加速发展，余者放弃。

4． 发展。这个区域中的产品一般会遇到2~4个强有力的竞争对手，因此，没有一个公司处于领先地位。可行战略是分配足够的资源，使之能随着市场而发展。

5． 密切关注。该区域产品通常都有为数众多的竞争者。可行战略是使其能带来最大限度的现金收入，停止进一步投资。

6．分期撤退。这些区域应采取的战略是缓慢地退出，以收回尽可能多的资金，投入盈利更大的经营部门。

7．资金源泉。可行战略是只花极少投资于未来的扩展，而将其作为其他快速发展的经营部门的资金来源。

8．不再投资。所应采取的战略是尽快清算，将其资金转移到更有利的经营部门。他们的先进的管理方法主要是在以下几个方面： 采用EP--5500勘探与生产安全手册

SP--5500安全手册是为下属公司和所雇请的承包商而制定的。这个手册体现了壳牌公司的HSE管理的政策、原则和做法。要求下属作业公司和承包商在施工设计和作业过程中的HSE管理标准写成文件时，要把公司总部的SP--5500手册建议作为一个指导原则。下属制定的标准或建议，凡不符合手册中的具体建议和做法，都应加以更新和修改，目的是能有效地加强和增进人身安全和环境保护。

EP--5500手册的范围

这套手册主要向勘探与生产作业公司管理部门的安全顾问和专业人员提出了一整套的指导原则和意见。其中包括：

管理部门的体制；包括培训、审查、承包人安全、工程安全及鼓励职工参与HSE的指导原则；

介绍具体的工程项目；包括对所有的新工程项目，都应采用其范围；⑶提出作业方面的指导原则；其中包括勘探、钻井、维修、运输和物资装备，以及消防的指导原则和要求。 壳牌公司HSE管理的主要特点显示在11条原则上，这11条原则为：

HSE管理的具体保证；

HSE管理的政策；

HSE是行业管理的责任；

有效的HSE培训；

能胜任的HSE倾向；

通俗易懂的HSE高标准；

测定HSE实施情况的技术；

HSE标准的实践的检验；

现实可行的HSE目标管理；

人员伤害和事故的彻底调查与跟踪；

有效的HSE鼓励和交流。

壳牌的HSE政策

壳牌认为HSE的政策是HSE规划中心不可少的组成部分。要求其政策做到简明易懂；同时适用于每个人；分发到每个人并要张贴；下属承包商都应根据自己的具体情况制定自己的HSE政策。强调必须有下列的政策。

预防发生各种人身伤害；

HSE是业务经理的责任；

HSE目标同其它经营目标一样，具有同样的重要意义；

建立一个安全和健康的工作营地（基地)

保证有效的安全、健康训练；

培养HSE的兴趣和热情；

对HSE要承担个人责任；

对环境要给予应有的重视。 壳牌集团考虑到技术、商业风险和法律责任这三个主要因素而采取HSE措施，提出必须要舍得花费人力和财力来预防事故的发生，这是明智的做法。为了做到地震作业行之有效的HSE管理，必须制定一个明确的计划和建立一个必不可少的管理机构，应把其看作是承担法律责任，也是技术上不可缺少的条件和所承担的商业风险。这个组织的管理任务有四个方面：

⑴通过野外观察看来发现风险，如进行安全观察；医疗和职业保健评价；环境评价和审查；事故和事件报告；HSE检查报告；地方类型统计报告等等。

⑵通过HSE委员会去制定管理层的正确措施和政策。这个委员会应包括：

壳牌公司和承包商的高级管理人员

指定一个协调员来执行委员会的决议和建议。

⑶通过协调员（如直升南等驾驶、 医疗顾问或医生）与有关部门共同执行的行动计划，这些计划包括；

发展或更新工艺过程；

供应或更换个人防护用品（用具)

制定和改进培训计划。

⑷检查结果，对事故或事件进行审查，根据统计数分析发展趋势，派安全管理小组去进行全面的现场检查。地震队安全审查工作可由壳牌公司派医务、 环保顾问专家来完成。程序为现场检查/审查事故/事故分析安全委员会会议业务管理员安全会议组长/组员安全会议发现危险

制定政策

实施和修改

检查结果。 壳牌公司认为；不安全的作业及其由此引起的伤亡事故或职业病的责任，在于从主管人员到各级负责人和业务管理机构。全体职工都应该知道他们对HSE所产生的具体作用和所负的责任。要求以上各项要求必须在任务上和对他们的业绩期望中写的清清楚楚。要适当地考虑到每位经理和负责人对HSE的态度和表现。

⑴经理和负责人对HSE责任；

向下属发出指示，并明确HSE目标和目的；

必须采取相应的措施加以执行；

提供各种资源，如设备、培训、人力、财力等。

检查和监督这些指示和落实情况；⑤坚持进行监视，记录和审查。

⑵管理部门包括公司管理部门和工地管理部门。管理人员包括现场管理人员和所有员工。

他们的任务主要是；

1）提出意见或建议；

2）协调和监督。这些部门所聘请的HSE顾问，应当是受过充分训练和有经验的人来担任；

公司管理部门的职责；

1）制定HSE政策和重点；

2）明确执行范围；

3）提供人力、财力和物力资源

4）监督落实执行情况；

工地管理部门的职责；

1）规定具体的实施办法；

2）选择目标、标准和实施步骤；

3）检查和组织人力、物力、财力和培训；

现场管理人员的职责；

1）对HSE进行鼓励、动员和交流；

2）执行现场监督检查；

3）贯彻执行安全规程和为员工树立榜样。

员工的职责；

1）执行HSE管理规程、标准；

2）了解不安全因素事故；

3）向上面提出改进意见。

HSE规划和目标

⑴提出的HSE规划和目标必须是合理，可以达到的适当的。

⑵一个好的HSE管理部门其目标是：

实现和保持事故频率、严重程度和费用应是向下发展的趋势；

尽量减少对环境的影响；

尽量减少职业和对健康的危害。

⑶公司加强安全规划时，应对生产事故、财产损失和停工损失要有明确的目标。实现这些目标的方法应尽可能用数字表示，其内容：

HSE会议的频率和次数；

检查和审查的频率和次数；

编导或审查的工艺规程文件及完成的进度表。

⑷制定规划的要求：

为落实HSE规划的详细方法，每个部门都应编写一份局面的时间表；

各部门的HSE规划与壳牌公司的HSE总体规划相一致。 ⑴HSE规划中最重要的因素是：明确规定的期望所作出的业绩标准和管理部门应有明确的表现。好坚持达到规定的标准。这些标准通常写成指导原则和步骤去强调如何完成任务。其中多数是技术方面的，但也必须包括HSE方面的内容，这些内容必须切实可靠，并随时得到执行者的补充。使它们能够被人们所接受和执行。

⑵HSE管理部门如果没建立审查制度或制度执行得很差，则往往使HSE计划失败或无效。

⑶壳牌石油集团把野外停工时间列为事件,把事件的出现频率作为检验HSE实施情况的一个重要尺度，这也是壳牌所有工伤统计数字的基础。他们认为：即使对一些小作业公司，在短时间内完成地震作业任务，情况也往往如此。壳牌还认为；一个更加灵敏的显示尺度是把所有的如：停工事件、保密工作案件、医疗案件、死亡事故案件加上差点发生的事件都要记录下来，并成为一个惯例的做法。我们应把工作重点放在基础，即放在不安全做法上，就是直接努力预防事故的发生。检查不安全的行为和条件是一个费力的重要阶段，因为任何衡量技术的主要目的都要通过消除事故来提高安全性能。不管危险性类型和特点如何，只要采用行为或工程手段就能加以控制。但最好采用工程的手段。在某些情况下用两种手段去同时采用也是可以的。行为手段包括培训、挑选和强制执行等作法。工程手段重点应放在工作场所和生产实践中进行技术政策来消除不安全因素。如机器设备的维护和改进防护措施等。一般处理短期内的不安全因素应采用行为手段去实施。总之，为了保持有效的HSE规划的成功，必须用行为或工程手段去作出不懈的努力。 HSE管理规划成功必须要取决于有关各方的积极参与和交谈。如果靠现以下三种情况，说明可能鼓励与交谈方面存在着问题：一是安全性能指标未显示出稳步的改善；二是工作人员不了解或不关心HSE；三是工作人员不能自由和积极地发表意见，或者不能经常地提出改进工作方法意见和建议。因此要采取如书面通知、报告、业务通讯、提高活动、奖励等办法，鼓励大家关心HSE。

想方设法消除不安全因素及行为；

要求职工为HSE做出贡献；

参与并保证执行HSE规划；

解决大家关心的事情和出现的问题。 ⑴最重要HSE培训是对新雇员和承包商进行诱导式培训，要求对新来的人员都必须参加。

⑵实践证明培训职工进行急救，能使工伤事故率降低。

⑶应该把具体的安全培训纳入规划之中。培训要安排得当，并使行为与完成任务相结合。

⑷公司和承包商的业务经理必须接受HSE管理技能的培训，这是十分必要的。

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.

常见的清洁能源主要有：潮汐能、风能、太阳能、地热能等等。

但是这其中，应用最广泛，国家大力扶持的、未来最有可能代替燃煤化石燃料的能源当属太阳能。

太阳能，是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式:辐射），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。

大型地面电站

在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种可再生能源。广义上的太阳能颤岁也包括地球上的风能、化学能、水能等。

光伏电站

太阳能光伏电站目前已经在全世界范围内推广，而且光伏电站不限地区、不限安装条件，只要有阳光的地方，都可以使用，未来的光伏发电成本也在不断降低，是最有可能代替化石燃料的清洁能源。

在我国的十四五计划中，更是将清洁能源的发展明确了发展的目标，未来光伏发电将会持续火爆，终端用户需求量也很大，未来我国每一个家庭的屋顶，都可以是一个“发电站”！

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当我们使用常规电力时，我们其实是间接的污染者，因为我们对电力的需求才产生了供给，从而间接对环境造成了污染。同时我们又是污染的受害者。

北京作为一个国际化的城市，特别作为一个正在申办奥运会的城市，应该向世界展示北京改善环境的能力和行动。然而非常遗憾的是，北京的用电结构非常不合理，几乎没有使用绿色电力，北京每年的用电量将近300亿度，94%来自于燃煤发电。北京市近郊有九家发电厂，除了两家水力发电厂外，其余均为火力发电厂，新建的三河火电厂距市中心只有50公里。据统计1998年北京发电厂消耗原煤591.62万吨，占全市1998年消耗原煤总量2677.7万吨的20%以上；燃油38.19万吨，燃气21119万立方米，并且每年要排放二氧化碳将近1035万吨，二氧化硫及二氧化氮14.6万吨，几乎占全市工业排放总量的一半；此外，燃煤发电厂需要消耗大量水资源，冲灰水的排放及重金属汞等污染物的排放对水体造成的污染也是殛待解决的问题，这对原本就缺水的北京地区来说，无疑是十分严峻的。

北京地区的外购电基本上来自内蒙古、山西等地的火力发电，这些火力发电自然在当地也造成不可忽视的环境污染。

北京目前正在积极申请2008年奥运会主办权，并提出了响亮的绿色奥运的口号。北京市政府也表示出极大的决心要改善北京环境状况，让奥运的天空变蓝。

众所周知悉尼绿色奥运会的成功举办给我们留下了深刻的印象，他们在环境保护方面所做的努力更为世人所称道。能源保护和可更新能源的利用被他们列为环保的首要目标。在悉尼奥运村，建设者采用了太阳能技术，使奥运村成为真正的绿色村落。沿着奥运大道步向主体育场一侧，一?quot长"得像长颈鹿的太阳能塔直冲云霄。这是奥运村的供电设备，可以满足全部体育场馆的照明。

绿色北京也需要绿色能源，而且北京周边省份不乏绿色能源的供应。内蒙古地区就有着丰富的风能资源，其风能储量可达10.1 亿千瓦，从1989年到1999年，内蒙古共实施了12个风电项目，总装机容量达45375千瓦，年发电量可达1亿度。因此内蒙古风电公司完全有能力向北京提供优质可靠的绿色电力。内蒙古地区的生态环境的持续恶化是北京近年来沙尘暴加强的原因之一，如果能通过风电带动内蒙经济的发展，对改善内蒙地区的生态环境将大有裨益，无疑也将对北京环境的改善起到重大作用。因此相比悉尼奥运村太阳能的利用意义，绿色电力对北京意义的更为深远。而与北京相邻的内蒙古有着丰富的风能资源，目前其风力发电的年发电量已达到了1亿度，完全有能力向北京提供优质可靠的绿色电力。

绿色电力实际上为消费者提供了一个机会选择对环境有益的绿色能源消费，他们只需要付出比常规电力稍高一点的价格就可保护环境，也间接支持了可再生能源的发展，选择使用绿色电力的行为更是对可持续发展理念的身体力行。 大力提倡使用绿色能源，有效控制北京及周边地区新建燃煤电场，是根治环境的明智选择。

使用常规电力，意味着排放更多的温室气体和污水。

使用绿色电力，意味着享受清新的空气和清洁的水。太阳能

太阳是一个巨大、久远、无尽的能源，同时也是许多能源的来源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约?3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当於500万吨煤。 地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源於太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限於太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它的资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境没有任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。

地热能

地热能是来自地球深处的可再生热能，它起源於地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变，其利用可分成地热发电和直接利用两大类。 地热能的储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。如果热量提取的速度不超过补充的速度，那麼地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛，据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当於100PW·h。 不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度较大。

风能

风是地球上的一种自然现象，它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面，地球表面各处受热不同，生温差，从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2.74X109MW，其中可利用的风能为2X107MW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。

风能是一种有巨大发展潜力的无污染可再生能源，特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆，作为解决生产和生活能源的一种可靠途径，有著十分重要的意义。即使在已开发国家，高效洁净的风能也日益受到重视。

海洋能

大海，不仅为人类提供航运、水源和丰富的矿藏，而且还蕴藏著巨大的能量，它将太阳能以及派生的风能等以热能、机械能等形式蓄在海水裏，不像在陆地和空中那样容易散失。

海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在於海洋之中，分述如下：

潮汐与潮流能来源於月球、太阳引力，其他海洋能均来源於太阳辐射，海洋面积占地球总面积的71%，太阳到达地球的能量，大部分落在海洋上空和海水中，部分转化成各种形式的海洋能。

海水温差能是热能，低纬度的海面水温较高，与深层冷水存在温度差，而储存著温差热能，其能量与温差的大小和水量成正比。

潮汐、潮流，海流、波浪能都是机械能，潮汐能是地球旋转所产生的能量通过太阳和月亮的引力作用而传递给海洋的，并由长周期波储存的能量，潮汐的能量与潮差大小和潮量成正比；潮流、海流的能量与流速平方和通流量成正比；波浪能是一种在风的作用下产生的，并以位能和动能的形式由短周期波储存的机械能，波浪的能量与波高的平方和波动水域面积成正比。

河口水域的海水盐度差能是化学能，入海径流的淡水与海洋盐水间有盐度差，若隔以半透膜，淡水向海水一侧渗透可生渗透压力，其能量与压力差和渗透流量成正比。因此各种能量涉及的物理过程开发技术及开发利用程度等方面存在很大的差异。

生物能

生物质是指由光合作用而产生的各种有机体，生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能量，它直接或间接地来源於植物的光合作用。在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是贮存的太阳能，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。

据估计地球上每年植物光合作用固定的碳达2x1011t，含能量达3x1021J，因此每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能，相当於全世界每年耗能量的10倍。生物能是第四大能源，生物质遍布世界各地，其蕴藏量极大。世界上生物质资源数量庞大，形式繁多，其中包括薪柴，农林作物，尤其是为了生产能源而种植的能源作物，农业和林业残剩物，食品加工和林?品加工的下脚料，城市固体废弃物，生活污水和水生植物等等。

氢能

氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其他能源制取的，而不像煤、石油和天然气等可以直接从地下开采，这种能源总有枯竭的一天，而氢能若能从中生产，则可望能抒解能源危机的警戒。

在自然界中，氢已和氧结合成水，必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。燃料电池即是将氢与氧直接通过电化学反应产生电与水，一个步骤就可发电，发电较传统方式有效率。商品化后，这样的发电系统不但适合一般家庭使用，其副产品所产生的热水，大约在摄氏40到60度间，相当适合家庭洗澡与厨房利用，一举两得。

如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电支分解水制氢，那显然是划不来的。现在看来，高效率的制氢的基本途径，是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢，那就等於把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的乾净能源了，其意义十分重大。