（一）能源的重要性 人类的生存依赖于能源的供应，不仅直接把能源用作机车动力燃料，发热、发光，而且其他所有资源的利用也有赖于把能源用于采矿、加工和运输。把原料加工制成各种产品都需要附加的能源。从人类在不同历史时期的人均耗能估计数字（表6-2）可以看出，人类社会的进步，是以消耗更多的能量为代价的。

　　一个国家的发达程度，常常以人均耗能量为标志。目前，最大的能源消费国为美国，约占世界商品能源的25％，前苏联次之，约占18.4％。按人均计算，加拿大耗能最高，人均8.8吨石油当量（TOE），美国人均7.8TOE，前苏联4.8TOE，西欧3.4TOE，发展中国家仅0.5TOE。

　　（二）能源利用现状及生态对策 随着社会生产的发展，人们生活水平的逐步改善，对能源的利用要求日益提高。从世界各国对能源利用的发展趋势看，普遍重视能源质量的逐步优质化，高效、方便、清洁的优质能源逐渐取代劣质能源是人类社会发展进步过程的一种规律。

　　蒸气机的早期燃料是木柴，到19世纪末，煤炭成为主要燃料。煤炭的缺点是：①燃烧时有浓烟、烟尘和有毒气体，尤其是SO2，造成严重污染；②开采煤炭，尤其是露天剥采，严重破坏土地，复土和恢复生态系统耗费大、需时长；③废热形成热污染。

　　在19世纪后期，油井钻探技术的发展和内燃机的研制成功提供了取代蒸汽机的条件。由于石油及其产品的管理和运输比较干净，燃烧时烟尘少，尤其是内燃机具很有价值的动力重量比的优点，因此，石油在世界燃料结构中的比例迅速上升，在本世纪50年代末取代了煤炭而成为第一大能源。至70年代中期，石油消耗已占总能量的大约48％，并且仍在继续增加。

　　另一种优质能源是天然气，天然气几乎与石油同时被发现，在本世纪初进入商品能源阶段。天然气燃烧时比石油还干净，从污染角度看，天然气是所有矿物燃料中最合乎理想的。天然气的利用发展很快，到1970年，天然气已占美国能源总消耗量的大约35％。1987年，世界天然气总产量达189148亿立方米，已占世界商品能源消费总量的近20％。连同另外两种清洁的优质能源水电和核电，1987年全世界优质能源已占消费总量的69.5％，而煤仅占30.5％，在绝大多数工业比较发达的国家，煤炭在能源总消费中的比例都低于30％，可以说，我国是目前世界能源消费大国中唯一的以煤为主的国家（表6-3）。

　　石油和天然气的开采，只引起轻微的土地破坏，燃烧时仅有轻度或中度的空气污染，它取决于含硫量，但油轮和近海油井易造成事故性溢油，造成海洋污染。中东战争中科威特油井大规模破坏还形成严重环境问题。此外，地球的油气贮存量有限，有学者认为几十年内就将受到限制。核能的重要优点是不产生大量的气体污染，不会形成酸雨等问题，开采对土地破坏也较煤炭轻得多，但其废热则较烧煤发电多。最使人担心的是放射性物质，主要还是事故，例如前苏联的Cher-nobyl核电站1986年4月26日的事故，其散放的放射性物质分布于世界各大洲，只有澳洲未波及。放射性废料的处理是另一问题，一些铀裂变产生的长寿命同位素，例如钚-239长达24000年，它意味着必需与生物圈隔离20万年（8个半衰期）才能彻底安全。一些放射性元素通过生物放大过程常在身体一定部位累积。用水能发电无任何污染，但可供修建水坝和水库的地区有限，而大工程的修建，如长江三峡，又有其他的种种环境问题。正确的能源利用对策，必需考虑以上种种的生态后果。

　　有人认为，化石燃料储量虽然可观，但均属于非更新资源。近30年来，全世界化石燃料的消费量平均每年增长5％，人均消费量平均每年增长2.5％，在世界人口急剧增长的情况下，化石燃料有枯竭之虞，即所谓出现“能源危机”。煤是地球上蕴藏量最丰富的化石燃料，据世界能源会议估计，可开发的煤约有11万亿吨，经济上有开采价值的约有7370亿吨，从当前世界消耗量来看，估计煤的开发寿命，包括潜在储量在内约有400年。而石油开采仅一百多年历史，人们已经感到“石油枯竭”的威胁更为明显，有人估计，石油和天然气的开发寿命只有数十年。因而提出用煤炭重新替代石油的主张。

　　1973年和1979年两次出现“石油危机”，从最近10年的现实来看，有人提出所谓“石油危机”实际上是石油价格危机，而不是真正的资源危机。石油价格上升促进了节能技术的发展，而不是全面的能源替代。煤炭仅局限于先进燃烧技术集中使用的部门，如用来发电等。由于环保的各种排放标准的要求，因而煤炭使用受到限制。至于民用和运输部门，煤炭对油、气的替代并不存在。近年来，石油价格下降，其消费量又出现回升，煤炭在能源结构中的增长趋于停止。可以预见，即使是出现石油、天然气资源的枯竭，替代的能源必将以终端消费的优质能源形式出现，很难想象世界会回到直接烧煤的时代。

　　就我国能源状况而言，有二个问题比较突出，一是一次性能源品种消费结构中，煤炭占76.3％，油、气仅占19.1％，这相当于世界上本世纪20年代的水平；二是煤炭转换率低，1987年煤炭发电仅占煤炭消费总量的24.1％，炼焦为7.8％，而发达国家以上二项合计约占煤炭总量的66～90％（表6-4）。因此，我国能源的发展战略，不仅应在数量上求得能源的供需平衡，更有必要重视能源向优质化转移的问题。

　　改善我国能源质量结构的基本途径有两条，一是大幅度提高煤炭用于发电的比例，增加终端用电的比例。煤炭转换的另一方面是发展煤气制，液燃料和煤化工。二是强化开发煤以外的优质一次能源，包括核能、水能、其他可再生能源以及石油和天然气。我国秦山核电站已于1991年底开始并网发电。

　　（三）新能源的开发 新能源作为新技术、新产业的组成部分，在近十多年来有了较大的发展，尽管它目前所占能源的比重不大，但是新能源的资源丰富、清洁少害，技术发展潜力大，社会效益与经济效益均较明显，将成为今后能源过渡的主要对象。

　　1．太阳能 在太阳能技术方面，光电转换技术发展较快。太阳电池在50～60年代主要用于空间技术上，70年代转入地面应用，生产成本大幅度下降。现在世界上已建成兆瓦级光伏电站，各种实用性太阳电池系列产品已商品化，目前世界太阳电池的总产量约40000千瓦／年。我国已能生产单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳电池，年生产能力约4000千瓦。将太阳电池供电用于家庭照明、微波通信、航标信号、气象观测等方面已取得明显效果。

　　太阳能热转换技术门类较多，其中以热水器用途最广，我国目前生产的品种主要有普通平板型热水器，铜铝复合型和玻璃真空管型热水器。世界太阳能热水器以圆柱抛物面聚光型热水器发展迅速，并作为工业用热水及太阳能热发电的集热器。此外，各种太阳房和温室也越来越具有多功能的建筑特色，节能效益明显，受到人们的关注。目前我国大约有太阳房近30万平方米面积，太阳能温室约500多万亩，在农业和水产养殖上发挥了良好的作用。

　　2．风能 在风能利用上，各种大小不同的风力发电机发展迅速。世界大中型风力发电机已将近2万台，总装机容量约2000万千瓦。特别是近几年来建成的风电场规模不断扩大，美国已有世界上最大的风电场，仅加利福尼亚州就有140万千瓦风电机。我国小型风力发电机就有10余万台，仅内蒙古自治区目前已安装百瓦级微型风力发电机达8万多台。许多风能资源良好的国家都在规划发展风力发电。据欧洲共同体的资料，到2000年，德国将发展风力发电50万千瓦、丹麦100万千瓦、荷兰100万千瓦、英国70万千瓦等。亚洲国家也在逐步发展，如印度成立了班加罗尔风能开发中心，拟建500万千瓦的风电场；泰国正在兴建卡亚塔风电场，已安装15台90千瓦的风力发电机。

　　全世界拥有的风力提水机折合为电功率约100万千瓦，我国有风力提水机1600多台，约合2110千瓦。此外，风能利用在航运上出现了新式风帆助航，它是用计算机控制风帆和柴油机转速，构成自动切换和互补系统。

　　3．生物质能 生物质是世界上最丰富的可再生能源资源，目前人们仅用其产量的1～3％作为能源，却提供了大约世界能耗的15％，尤其对发展中国家更重要。目前世界上大约有15亿人靠烧柴生活，我国约占一半。中国每年消耗的生物质燃料可折成2.5亿吨标准煤，如能合理利用，将发挥更好的效益。从技术上说，生物质能的核心问题是气化和液化。

　　目前比较成熟的技术是生物质厌氧发酵制取沼气。工业发达国家主要利用工业有机废料和牲畜排泄物制造沼气，而发展中国家，如印度、中国等，主要是发展农村沼气，以牲畜粪便和秸秆为发酵原料。我国现有此类沼气池约500万个，对解决农村能源起了一定的作用。

　　利用农业残余物通过气化炉制取燃料气，也是一种生物质气化的途径，这种技术早在本世纪30、40年代就有应用，但发展缓慢。近年来石油供应紧张，一些国家又开始用木材、稻壳、秸秆等进行生物质气化，以此供热和发电。

　　4．海洋能 地球上海洋能资源极为丰富，据联合国教科文组织公布的资料，全世界海洋能的总量为736亿千瓦，其中温差能400亿千瓦，盐差能约300亿千瓦，潮汐和波浪能30亿千瓦，海流能6亿千瓦。但迄今被开发利用的海洋能还极少，法国的朗斯潮汐电站24万千瓦是目前最大的潮汐电站，加拿大的安娜波里斯2万千瓦是现在最大的全贯流潮汐发电机组。我国也已建成运行几座小型潮汐电站。我国东南沿海潮汐能可供开发的约有1亿千瓦以上，若能合理开发利用，具有良好的经济和社会效益。波浪发电在一些国家已开始研究，但规模不大。我国也研制了用于海上航标的波浪发电装置，并在广东建设了小型岸式波浪发电站。

　　5．地热能 地热利用时间较长，但地热发电却是近代才发展起来。1904年意大利在拉德瑞罗建成了世界上第一座地热试验电站，到目前全世界地热电站的总装机容量已超过500万千瓦，其中美国居首位，达220多万千瓦，其次为菲律宾，90万千瓦。我国地热发电自70年代中期开始，先后建立一批中、低温地热电站。西藏羊八井地热田有150℃的地热资源，逐年扩大装机容量，现在有2万千瓦的地热发电，占拉萨电网的一半容量。

　　目前，我国中、低温地热水的综合利用比较普遍，据不完全统计，每年地热水的开采量将达7198×1012焦耳，已在农业、水产、医疗等多方面发挥了良好作用。

　　6．氢能 从理论上讲，氢能是世界上最理想的可再生能源，能量密度大、用途广，对生态环境很有益处。目前许多国家在寻求廉价的制氢方法，并在储氢和用氢方面有一定的突破。科学家认为，今后制氢的途径除利用廉价和低荷电力电解水制氢和利用煤及其他碳氢化合物制氢外，太阳能络合催化制氢、生物质转化制氢将较有前途。