未来的能源与环境之可再生能源发电新技术

新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能等。此外，还有氢能等；而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、核裂变能等能源，称为常规能源。新能源发电也就是利用现有的技术，通过上述的新型能源，实现发电的过程。

20世纪末发电多用化石燃料，但化石燃料的资源不多，日渐枯竭，人类已渐渐较多的使用可再生能源（水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等）来发电。

扩展资料：

水力发电主要有以下特点

1、水能是可再生能源，并且发过电的天然水流本身并没有损耗，一般也不会造成水体污染，仍可为下游用水部门利用。

2、水力发电是清洁的电力生产，不排放有害气体、烟尘和灰渣，没有核废料。

3、水力发电的效率高，常规水电站的发电效率在80%以上。

4、水力发电可同时完成一次能源开发和二次能源转换。

5、水力发电的生产成本低廉，无需燃料，所需运行人员较少、劳动生产率较高，管理和运行简便，运行可靠性较高。

6、水力发电机组起停灵活，输出功率增减快，可变幅度大，是电力系统理想的调峰、调频和事故备用电源。

7、水力发电开发一次性投资大，工期长。如三峡工程，1994年12月开工，2003年7月第一台机组并网发电。

参考资料来源：百度百科-新能源发电

能源在一个文明中的地位是显著的，工业革命以后，电能被大规模利用，人类文明再一次实现飞跃。爱因斯坦提出了质能公式，为核能的利用打下基础。按照科幻小说里的说法，人类文明现在还不算1级文明，低级文明要以充分利用母星能源为目标。

能充分利用一颗恒星的能源，是高级文明的标志之一，而站在文明等级的金字塔顶端的神级文明，其强大的实力不是我们能想到的。在它们面前，恒星的能源都不够看。有科学家提出人类要掌握三种能源技术，才能快速提高文明等级，成为神级文明也是有可能的。

可控核聚变

化石能源几乎被开发完了所有可能性，我们得找到一个能让人类突破的新能源，可控核聚变就是我们的目标。核能的应用一般是两种：核裂变和核聚变，前者我们已经见识到了威力。原子弹等杀伤力强大的核武器所利用的就是核裂变，其负面作用是带来核辐射。核辐射难以消除，广岛和长崎至今还有核辐射残留。

比起核裂变，核聚变就好多了，太阳的能量便来自于核聚变。氢元素是核聚变反应的原料，地球上随处可见，宇宙中更是如此。核聚变的“三重积”原理，要求我们掌握大量制备氢的能力，还有初始能量大规模供应的能力，最关键的是约束设备，它必须得保证自己内外完全隔热，温度不能下降。

这些问题想解决还有很长一段路要走，科学家目前正在攻克“电磁约束”的难关，电磁约束能把氢的同位素的原子核约束在一定空间内，保证其能量不会泄露。总而言之，可控核聚变如果能掌握，我们的工业水平将跨越数个文明等级，人类文明将实现全方位的升级。我国在核聚变研究领域已经取得了领先地位，人造太阳的出现就是证明。

反物质能源

物质由基本粒子构成，基本粒子由正负之分，物质也有正反之分。电子带负电，反电子带正电。质子带正电，反质子就带负电，它们都属于反物质。科学家用粒子加速器来研究粒子和反物质粒子的性质，两者对撞后，便会发生湮灭反应，释放出伽马射线。

只需要1克反物质，它在湮灭反应中所爆发的能量就能比肩核武器，毁灭小半个城市都没有问题。现如今的难点在于如何在自然界中寻找反物质，我们拥有的反物质都是实验室里人为制造出来的。

我们也没办法把反物质储存起来，实验室里的反物质在制造出来后，只能在空气里生存不到一秒钟。又没找到合适的“容器”储存它，反物质能源的研究将长期处于初级阶段。可控核聚变的能量确实大，却依旧比不上反物质能源。

暗物质能源

作为宇宙中无处不在的事物，暗物质可以说是宇宙的“隐形主宰”。引力透镜效应和微波背景辐射都证明了它的存在，暗物质由一些弱相互作用的有质量粒子构成，可能是中性粒子。它的特殊性在于它们不表现出电性，不论是正电荷还是负电荷。可惜，这样的构成注定了暗物质难以掌握，神级文明也不一定能做到。

除此之外，暗物质还有可能由轴子构成，这种粒子在宇宙温度下降时，会下降自身的能量密度。理论得不到证实，说明我们对暗物质的了解还不够，暗物质能源还是遥不可及的梦。

新能源技术种类：

1、洁净煤：

采用先进的燃烧和污染处理技术和高效清洁的煤炭利用途径(如煤的气化与液化)，减少燃煤的污染物排放，提高煤炭利用率，已成为我国乃至全世界的一项重要的战略性任务。

2、太阳能：

太阳向宇宙空间辐射能量极大，而地球所接受的只是其中极其微小的一部分。因地理位置以及季节和气候条件的不同，不同地点和在不同时间里所接受到的太阳能有所差异，地面所接受到的太阳能平均值大致是:北欧地区约为每天每一平方米2千瓦/小时，大部分沙漠地带和大部分热带地区以及阳光充足的干旱地区约为每平方米6千瓦/小时。目前人类所利用的太阳能尚不及能源总消耗量的1%。

3、地热能：

①据测算，在地球的大部分地区，从地表向下每深人100米温度就约升高3℃，地面下35公里处的温度约为1100℃一1300℃，地核的温度则更高达2000℃以上。估计每年从地球内部传到地球表面的热量，约相当于燃烧370亿吨煤所释放的热量。如果只计算地下热水和地下蒸汽的总热量，就是地球上全部煤炭所储藏的热量的1700万倍。

②现在地热能主要用来发电，不过非电应用的途径也十分广阔。世界第一座利用地热发电的试验电站于1904年在意大利运行。地热资源受到普遍重视是本世纪60年代以后的事。目前世界上许多国家都在积极地研究地热资源的开发和利用。地热能主要用来发电，地热发电的装机总容量已达数百万千瓦。中国地热资源也比较丰富，高温地热资源主要分布在西藏、云南西部和台湾等地。

4、核能：

①核能与传统能源相比，其优越性极为明显。1公斤铀235裂变所产生的能量大约相当于2500吨标准煤燃烧所释放的热量。现代一座装机容量为100万千瓦的火力发电站每年约需200一300万吨原煤，大约是每天8列火车的运量。同样规模的核电站每年仅需含铀235百分之三的浓缩铀28吨或天然铀燃料150吨。所以，即使不计算把节省下来的煤用作化工原料所带来的经济效益，只是从燃料的运输、储存上来考虑就便利得多和节省得多。据测算，地壳里有经济开采价值的铀矿不超过400万吨，所能释放的能量与石油资源的能量大致相当。如按目前速度消耗，充其量也只能用几十年。不过，在铀235裂变时除产生热能之外还产生多余的中子，这些中子的一部分可与铀238发生核反应，经过一系列变化之后能够得到怀239，而怀239也可以作为核燃料。运用这些方法就能大大扩展宝贵的铀235资源。

②目前，核反应堆还只是利用核的裂变反应，如果可控热核反应发电的设想得以实现，其效益必将极其可观。核能利用的一大问题是安全问题。核电站正常运行时不可避免地会有少量放射性物质随废气、废水排放到周围环境，必须加以严格的控制。现在有不少人担心核电站的放射物会造成危害，其实在人类生活的环境中自古以来就存在着放射性。数据表明，即使人们居住在核电站附近，它所增加的放射性照射剂量也是微不足道的。事实证明，只要认真对待，措施周密，核电站的危害远小于火电站。据专家估计，相对于同等发电量的电站来说，燃煤电站所引起的癌症致死人数比核电站高出50一1000倍，遗传效应也要高出100倍。

5、海洋能：

①海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能和海水温差能等，这些都是可再生能源。海水的潮汐运动是月球和太阳的引力所造成的，经计算可知，在日月的共同作用下，潮汐的最大涨落为0.8米左右。由于近岸地带地形等因素的影响，某些海岸的实际潮汐涨落还会大大超过一般数值，例如我国杭州湾的最大潮差为8一9米。潮汐的涨落蕴藏着很可观的能量，据测算全世界可利用的潮汐能约109千瓦，大部集中在比较浅窄的海面上。潮汐能发电是从上世纪50年代才开始的，现已建成的最大的潮汐发电站是法国朗斯河口发电站，它的总装机容量为24万千瓦，年发电量5亿度。我国从50年代末开始兴建了一批潮汐发电站，目前规模最大的是1974年建成的广东省顺德县甘竹滩发电站，装机容量为500。千瓦。浙江和福建沿海是我国建设大型潮汐发电站的比较理想的地区，专家们已经作了大量调研和论证工作，一旦条件成熟便可大规模开发。

②大海里有永不停息的波浪，据估算每一平方公里海面上波浪能的功率约为10x104至20x104千瓦。70年代末我国已开始在南海上使用以波浪能作能源的浮标航标灯。1974年日本建成的波浪能发电装置的功率达到100千瓦。许多国家目前都在积极地进行开发波浪能的研究工作。

③海流亦称洋流，它好比是海洋中的河流，有一定宽度、长度、深度和流速，一般宽度为几十到几百海里之间，长度可达数千海里，深度约几百米，流速通常为1一2海里/小时，最快的可达4?5海里/小时。太平洋上有一条名为"黑潮"的暖流，宽度在100海里左右，平均深度为400米，平均日流速30一80海里，它的流量为陆地上所有河流之总和的20倍。现在一些国家的海流发电的试验装置已在运行之中。

④水是地球上热容量最大的物质，到达地球的太阳辐射能大部分都为海水所吸收，它使海水的表层维持着较高的温度，而深层海水的温度基本上是恒定的，这就造成海洋表层与深层之间的温差。依热力学第二定律，存在着一个高温热源和一个低温热源就可以构成热机对外作功，海水温差能的利用就是根据这个原理。上世纪20年代就已有人作过海水温差能发电的试验。1956年在西非海岸建成了一座大型试验性海水温差能发电站，它利用20℃的温差发出了7500千瓦的电能。

6、超导能：

①超导储能是一种无需经过能量转换而直接储存电能的方式，它将电流导入电感线圈，由于线圈由超导体制成，理论上电流可以无损失地不断循环，直到导出。目前，超导线圈采用的材料主要有铌钛(NbTi)和铌三锡(Nb3Sn)超导材料、铋系和钇钡铜氧(YBCO)高温超导材料等，这些材料的共同特点是需要运行在液氦或液氮的低温条件下才能保持超导特性。因此，目前一个典型的超导磁储能装置包括超导磁体单元、低温恒温以及电源转换系统等。

②超导磁储能具有能量转换效率高(可达95%)、毫秒级响应速度、大功率和大容量系统、寿命长等特点，但与其它技术相比，超导储能系统的超导材料及维持低温的费用较高。未来要实现超导磁储能的大规模应用，仍需在发展适合液氮温区运行的MJ级系统的超导体，解决高场磁体绕组力学支撑问题，与柔性输电技术结合，进一步降低投资和运行成本，分布式超导磁储能及其有效控制和保护策略等方面开展研究。