凡是能提供能量的资源叫做能源.doc

凡是能提供能量的资源叫做能源. 它包括能提供能量的物质资源, 如煤、石油、天然气等，还包括能提供能量的物质运动形式，如流动的水和流动的空气, 风等。 长期以来, 人们在征服自然，改造自然的过程中，各种能源被广泛的利用，给人类的物质文明和精神文明带来了巨大进步。像煤，石油、天然气以及水能等资源，人类已经利用多年，这类能源叫做常规能源。随着人类的日益深入认识自然，人类又开始利用像核能、太阳能、潮汐能、地热能等新能源。但新能源的开发和利用还很不充分，有些能源也只是刚刚被认识和开发，所以，现在人类可利用的能源还只是以常规能源为主。现阶段世界能源消费呈现以下热点：1.受经济发展和人口增长的影响，世界一次能源消费量不断增加；2.世界能源消费呈现不同的增长模式，发达国家因进入后工业化社会，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，能源消费增长速率明显低于发展中国家；3.世界能源消费结构趋向优质化，但地区差异仍然很大；4.世界能源资源仍比较丰富，但能源贸易及运输压力增大。未来，伴随着能源消费的持续增长和能源资源分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂；同时，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。面对以上挑战，世界能源供应和消费将向多元化、清洁化、高效化、全球化和市场化趋势发展。 能源是人类社会发展的重要基础资源。但由于世界能源资源产地与能源消费中心相距较远，特别是随着世界经济的发展、世界人口的剧增和人民生活水平的不断提高，世界能源需求量持续增大，由此导致对能源资源的争夺日趋激烈、环境污染加重和环保压力加大。近几年我国出现的“油荒”、“煤荒”和“电荒”以及前一阶段国际市场超过50美元/桶的高油价加重了人们对能源危机的担心，促使我们更加关注世界能源的供需现状和趋势，也更加关注中国的能源供应安全问题。进入80年代以后，随着工业的发展，全球性的环境污染和生态破坏越来越严重，能源和资源的短缺也日益困扰着人们。在经历了几十年的末端处理之后，以美国为首的一些发达国家重新审视了他们的环境保护历程，发现虽然它们在大气污染控制、水污染控制以及固体和有害废物处置方面均已取得了显著进展，无论是空气质量还是水环境质量均要比20年前好得多，但仍有许多环境问题令人望而生畏，包括全球气候变暖和臭氧层破坏，重金属和农药等污染物在环境介质间转移等。一、 能源利用过程中的污染问题1 煤炭 11 地表塌陷 我国煤炭以地下开采为主，占整个煤炭产量的95以上。据不完全统计，每采万吨原煤将塌陷土地 2000平方米，全国因地下采煤而引起的地表塌陷总面积达 867平方千米，在众多的煤矿区中，出现严重地表塌陷的有40多座，如阳泉矿区塌陷面积达60平方千米，焦作矿区达51.7平方千米。一般而言，塌陷区面积约为煤层开采面积的12倍，最大下沉值为煤层采出厚度的 70-80。煤炭开采造成的地表塌陷，不但使东部平原矿区土地大面积积水受淹或盐渍化，而且也加剧了西部矿区水土资源流失和荒漠化，同时还可引起山地、丘陵矿区发生泥石流，山坡坍塌滑移，严重破坏土地资源和生态环境。 12 煤矿废水污染 煤矿开采过程中，大部分矿井水没有被处理而直接排放，不但造成了水资源的浪费，更引起地表环境的严重污染。废水渗入农田引起减产；排人河流、湖泊，会淤塞河道，破坏生态环境，抑制鱼类生长甚至引起死亡；渗入地下会污染饮用水源，诱发人体多种疾病。另外，堆放的煤矸石富含碱金属和硫，经降水的淋溶和冲刷，煤矸石中有毒、有害的可溶成分被带入水系循环系统，造成水污染。 13 大气污染 131 燃煤过程中排放的烟尘和有害气体 在发达国家煤炭的主要消费是发电，而我国煤炭85以上用于直接燃烧 (包括发电)。作为一次性能源燃烧，煤中含硫的80以上将转化为二氧化硫形式排放，二氧化硫进人大气可形成酸雨，从而侵害土壤、破坏森林，对城市建筑、名胜古迹等造成严重侵蚀。燃煤时排放的氮氧化物对人体的影响比各自污染影响总和要严重得多，可导致肺气肿、肺癌等疾病；而产生的二氧化碳导致温室效应，使气候变暖，降雨量及其分布改变，造成干旱和洪水，严重威胁人类的健康和生存。据统计，我国二氧化硫排放量占世界第一，二氧化碳排放量居世界第二。燃煤产生的二氧化硫排放量占全国总排放量的80左右；二氧化碳排放量占总排放量的85；NO排放量占总排放量的60。此外，燃煤排放的烟尘中含有大量潜在危害的化学物质，可影响气候和大气能见度，还能造成光化学烟雾，导致大气污染。 132 煤矿井下开采时产生的有害气体和煤粉尘煤层气是成煤作用过程中生成的烃类气体，它在采煤过程中释放出来，成为矿井瓦斯的主要有害气体。我国大部分煤矿都有瓦斯，并且瓦斯矿井和煤与瓦斯突出矿井约占47左右。为了井下生产安全，通常采用通风方式将井下的有害气体抽出排人大气中。据统计，全国煤炭系统排人大气中的废气每年1 700亿立方米，其中瓦斯每年约60亿立方米，占世界同类瓦斯排放总量的 1413。此外，在井下其他作业中还会产生如CO和 NO 的有害气体，这些有害气体不仅威胁井下安全生产及工人身心健康，而且造成大气污染，严重影响地球的生态环境。与此同时，煤矿在生产、贮存、运输等各环节中产生的大量粉尘也不可忽视。它们对人体的危害很大，有的容易为鼻腔、气管黏液所捕捉，并逐渐排出体外；有的粉尘则可深入到气管深部，而有的粉尘则 90可沉积在气管、肺泡上，引起肺泡的充血反应而导致尘肺病。我国煤矿粉尘危害严重，尘肺病的发病率高，而且大量粉尘随矿井排风进入大气，造成环境污染。 14 固体废物污染 煤矿开采中产生的固体废物主要是煤矸石、选煤产生的尾矿及燃煤排放的粉煤灰、炉渣等。煤矸石是煤炭开采过程中排出的主要固体废物，约占煤炭产量的 10以上。目前全国煤矸石累计堆积已达30亿 t，每年煤矸石外排量为 15亿 t。煤矸石的排放不仅占用大量土地，而且风化自燃后，排放出大量的烟尘及有毒气体，严重污染了矿区及周边地区的大气环境。个别地区因暴雨导致矸石滑坡，甚至矸石山爆炸等事故，严重危害人民的生命财产安全。 15 噪声污染 煤矿开采过程中噪声污染主要是由于各种机械设备产生的。根据噪声产生的地点不同，分为井下噪声源和地面噪声源。井下噪声源主要来自凿岩放炮、采煤等所用的各种机电设备。由于煤矿井下工作场所狭小，噪声得不到有效扩散，噪声源再与岩壁、煤壁等的反射噪声叠加，致使同一机电设备井下作业噪声比地面高 56 dB。地面噪声源主要集中在通风机 、提升机、鼓风机等。煤矿噪声具有强度大、连续噪声多等特点，直接影响操作工人的身体健康，噪声太高还会掩蔽各种安全警报信号造成事故。2 石油 21 油田“三废”对地表水的污染 落地原油通过径流污染地表水 、海水等地表水是农业生产的主要灌溉水源，一旦污染会直接造成土壤及农作物污染 ，作物的污染又促进家畜、家禽和人体内有毒物质的富集，在整个食物链中最终危及人体健康。油田废水处理应严格达标排放。 22 油田“三废”对地下水的污染 地下水是饮用水的主要来源之一，我国有的油田区周围居民掘井取用地下水为饮用水。长庆油田的陕、甘、宁三省区，采油区周围好多居民取用地下水为人畜共饮，如果石油废物通过各种途径污染了地下水源，它对人体危害不象细菌或病毒那样来得激烈而明显，而是在日积月累、潜移默化地发生作用。所以应引起足够的重视。石油对水色、水味和溶解氧有较大的影响，不同国家对饮用水中的油允许界限定在 011OOppm之间。 23 油田“三废”对海洋的污染 现在全世界有100多个国家和地区进行海洋石油勘探，其中已有40多个国家正在进行海上采油。我国有著名的渤海海上油田。随着海洋石油生产的发展，增大了污染事故的机率。全世界海上泄油事故不断发生，19701990年发生泄油事故1000多起 ，泄油量69吨276万吨之间。近年来因人类活动每年排入海洋的石油及其制品达1000万吨以上，其中海上油井开采与事故的石油入海量 100万吨以上。在海湾战争中有1100万桶石油被放入海域，据生态学家的资料近720km长的海岸线被重油污染，有些地方石油渗进沙里达 35cm，一些当地的鱼类将永远消失。我国 l973年1985年，发生了 l8起溢油在100吨以上的事故，溢油总量达215万吨 ，平均每年2000吨。19831984年间，仅青岛水域就发生了两次大油船溢油事故，分别溢油 3347吨和757吨，污染海岸线分别 为 230km和88km，造成 1000万元以上的经济损失。同时这些事故严重污染了海洋环境，破坏了海洋生态平衡 。据实验，水中含油浓度为 0Olppm 时，鱼类一天内就出现油臭 ，食用价值降低，为 20ppm时，鱼类不能生存。石油污染对鱼苗和鱼卵的危害更大。海水含油浓度为 001ppm时，畸形鱼苗可达23 40 ；浓度达01ppm时，孵化的鱼苗都有缺陷，存活期仅 l2天。石油污染还会破坏海滨风景区和海滨浴场，有时还会使海面着火。海洋一旦被石油污染，要经 57年，海区生物才可能重新繁殖起来。 我国已于1982年8月公布中华人民共和国海洋环境保护法 ，为贯彻此法，1983年 l2月 由国务院颁发了中华人民共和国防止船舶污染海域管理条例和中华人民共和国海洋石油勘探开发环境保护条例，对我国在防止海洋石油污染，保护海洋环境方面，有十分重要的意义。 2.4油田“三废”对土壤的污染 油田土壤环境污染，主要来自钻井、洗井、试井、采油和修井过程中的落地原油或井喷及固体废弃物。土壤一旦遭受石油污染，便会引起多项环境要素的改变，以致危害生态环境。土壤被石油污染影响其通透性，凡能聚在土壤中的石油烃，绝大部分是高分子组成 ，它们粘着在植物根系上形成一种粘膜，阻碍植物根系的呼吸与吸收，引起根系腐烂。因此采油区应种树种草绿化、净化保护土壤，石油污染的土地不应急于种粮食、蔬菜等。据报道石油污染的土壤长出的稻米光泽较差，粘性较低 ，蔬菜味道不佳、易腐烂、不易保存。所以对落地原油和泥浆等要回收处理，一方面可回收资源 ，另一方面可保护环境。三、 能源的有效利用与环境保护31提高煤炭利用效率，可以从以下几个方面来考虑 ： 以循环经济理论为指导，提高煤炭资源的综合利用效率，就必须根据煤的结构和性质科学合理利用煤炭资源；通过区域产业集聚，实现以煤为核心的能源和化工产品联产；以科技创新和管理创新来提高煤炭资源利用效率，最大限度利用自然资源，使生态环境最大程度得到保护和经济效益最佳。科学合理设计是提高煤炭资源利用效率的起点 循环经济要求在产品设计中把经济效益、社会效益和环境效益结合起来，充分注意到物质的循环利用。煤炭中的有效成分是碳、氢、氧等，而其中的硫、氮等则是造成污染的有害成分，但是，由于成煤物质和成煤历史的影响，煤的结构与组成高度不均衡，化学成分十分复杂并随不同热加工过程而动态变化。因此就必须科学合理利用煤炭资源，按照循环经济理论，采用先进科学的方法，从煤的类型和煤化程度两个方面去深刻认识煤的结构与性质，实现煤中碳、氢、氧等有效成分最大程度地转化和利用的同时，使煤中硫、氮等污染成分得到最有效脱除，以满足实现循环经济型煤炭能源化工及建筑所需的技术开发和工艺优化的要求，提高煤炭资源利用效率，降低环境污染。 2、通过区域产业集聚，实现以煤为核心的产品联产是提高煤炭资源利用效率的重要方式。产业集聚是现代区域经济增长的一种特有现象， 在产业集聚区内，同一产业或相关产业的企业集聚在一起，下游企业使用上游企业排放的废弃物作为原料，使得进入系统的物质被最大限度地循环利用，提高资源的利用效率，促进区域经济的可持续的发展。煤炭本身是一次能源，同时它还可以通过不同的转化方式变成电能、气体燃料、液体燃料等洁净能源。以煤炭企业为核心,在推行清洁生产、发展生态企业的基础上,积极引进建设与现有企业配套互补的企业和项目,努力实现企业间资源的循环利用与内废物的零排放,并通过产业、企业间的协调合作，逐步形成产品或废物食物链(加工链),谋求工业群落的优化配置,节约土地,互通物料,提高效率,最大限度地实现经济、社会和环境三个效益的统一。如设计一个产业关联度高、协调发展的:煤、电、化工产业链；煤、电、养殖、种植一体化产业链；煤、矸石、建筑材料一体化产业链等,使得产业间的原料、废料尽可能被充分综合利用，不仅可以提高煤炭资源的利用效率，而且可以实现煤炭资源价值从高到低的梯级利用，提高能量转化率。3、科技创新是提高煤炭资源利用效率的技术支撑 循环经济是一个系统工程，各环节所需要的污染治理技术、废物利用技术和清洁生产技术等是循环经济发展的支撑点。因此，技术创新在循环经济发展中具有十分重要的地位，没有技术上的可行性，或在现有技术水平下循环利用资源的成本很高，则循环经济就没有经济上的可行性，也谈不上资源的有效利用。要提高煤炭资源的利用效率，就必须想方设法提高矿产资源利用的技术水平，使有限的矿产资源得到最大限度充分合理的利用，为此要重点在以下技术上进行研究提高。 研究煤炭转化技术,即气化、液化、热解等技术。煤炭本身是一次能源，同时它还可以通过不同的转化方式变成电能、气体燃料、液体燃料等洁净能源。如煤炭地下气化技术可以集中方便地脱除煤气中的焦油、硫分等有害物质,从而为国家规定不准开采的高硫高灰劣质煤寻找到了广阔的市场,使传统工艺难以开采的边角煤、废弃煤柱得以回收,使受高温、高压威胁而放弃开采的深部煤、“三下”压煤得到很大程度的解放，可大大提高煤炭资源回收利用率。 进一步加强煤矿的共伴生资源煤矸石、电厂的废弃物粉煤灰等的综合利用技术。如在国内已经成功研制出利用煤矸石、粉煤灰制作市场前景非常好的微珠纳米、微晶玻璃等高技术含量、高附加值产品的适用技术。不仅提高了煤炭资源利用效率，而且使资源减量开采、循环再利用、减量排放成为可能。 提高煤炭开采技术。对传统矿井开拓布置和采煤工艺进行改革，尽可能采用先进技术装备和工艺,实现规范化生产,对矿产资源、水资源、土地资源和伴生矿资源等进行综合开发，减少开采过程中的物料使用量和有害物质的排放。 发展煤炭洗选加工和燃烧技术。通过对原煤产品进行粗加工、深加工和精加工,加快发展选煤、动力配煤、民用型煤、水煤浆等的分类,以及研究煤炭燃烧技术,使煤炭高效、洁净燃烧,提高煤炭资源利用效率和煤炭工业的产品层次,减少污染和浪费。4、管理创新是提高煤炭资源利用效率的必要条件 循环经济是一门集经济、技术和社会一体的系统工程，科学和严格的管理是推行循环经济的重要条件。虽然煤炭企业已形成了一套较为科学的管理方法，但企业生产过程还存在程度不同的浪费现象。调查证实，煤炭工业污染排放在30-40%是管理不善造成的。只要加强管理，不需要浪费很都资源，便可获得削减物料和污染的明显效果。因此，要提高煤炭资源的利用效率，还必须根据循环经济的要求，制定和建立一套法规制度及操作规程，在管理体制、管理机制、组织结构和用人制度方面进行创新，提高管理水平，提高煤炭利用效率改善环境 32开发石油天然气资源，提高利用效率 加强石油天然气资源勘探和开发，增加后备储量 ，保持石油天然气产量稳步增长 ，同时逐步改变我国以煤为主的能源结构。世界上目前广泛使用的煤、石油、天然气 3种化石燃料中，以天然气燃烧排放二氧化碳最少，推广天然气的利用 ，可减少温室效应从而减缓全球变暖的趋势。燃烧石油及煤炭产生的大量氮硫氧化物，是形成酸雨的元凶，而燃烧天然气几乎不产生这类有害气体。从产量和消费构成来看，我国目前天然气只占2。我国天然气资源比较丰富，可采资源量达12万亿，主要分布在东部的松辽盆地，中部的四川盆地，西部的塔里木盆地、准噶尔盆地、柴达术盆地和吐哈盆地，以及一些海湾和海域。天然气是相对比较清洁的能源，应加快开发。同时应加快建立我国天然气工业体系。石油并非清洁能源，但在交通运输、农业、工业炉 窑、化工及航空工业中还必须用石油作为原料或燃料 ，因此既要增加产量又要节约用油，提高利用效率。石油最大用户是内燃机与汽车，必须进一步提高发动机热效率。与此同时根据环保要求，还要减少发动机排气中的氨硫氧化物和一氧化碳、烃类的含量。 四、 开发利用清洁能源与可再生能源4.1发展核能1945年，第二次世界大战的时候，美国人为了减少参加战斗的各国的死亡人数，在日本投下了两枚原子弹，造成了大量日本平民的伤亡，原子弹巨大的威力给日本政府造成了巨大的战争压力，迫使日本投降。但是两枚原子弹也给日本留下了难以磨灭的影响，核能的辐射破坏了日本的环境，给日本人留下了后遗症。20世纪中期，核能被应用到了工业领域，尤其是核能发电，解决了人类的能源危机，现在世界上核能发电是相当安全、环保、经济的。核能正在逐步的代替其它的各种能源。1995年统计，核电已占全世界发电量的23.16%。而且，核能发电将成为今后世界发电的主要方式。核电站产生的放射性气体排放前先经过衰变或用活性炭吸附，达到允许标准后才由高空烟囱排至大气。排出物中只有氪85、氙133和碘131对公众有轻微影响。一般用相对危害指数来比较各种有害排出物对人们健康的影响。人们常常关注核电站的气体排出物，却容易忽视危害较大的煤电站气体排出物。一座100万千瓦的煤电站每年至少排出24000吨CO2，360吨SO2,67吨NO2和3吨其他气体会引起呼吸道疾病，而且对电站附近的农作物生长有害，NO2和飞灰的危险也较大。核电站就没有这些问题。根据相对危害指数的分析计算，煤电站气体排放物对人们健康的危害比核电站大1880倍，燃油电站气体排放物对健康的危害比核电站大830倍。核电站产生的放射性液体在排放前经过衰变，处置除去放射性或者稀释到无害水平才允许排放到湖泊、河流或海洋中去。此外，科学家们担心地球上CO2的大量积累会对气候带来严重影响。因此，正常的核电站的气体排出物对公众和环境的影响是最轻微的。4.2发展水电水流可以成为一种再生资源，具有发电、防洪、灌溉、养鱼等效益。从狭义上讲，可持续性系指工程的使用寿命应尽可能的长。从广义上讲，可持续性系指对环境和社会的损害已经得到防止或补偿，各种残余影响都很小。此外，可持续性要求环境和社会的代价低，且代价不会再增加，比如气候的改变不会加剧。可持续不仅仅是连续不断地输出能量，还应将适当数量的能源销售收入用于社会和环境，以减轻影响。发展水电要选择最合适的水电站坝址，决不能在不可持续性的地点兴建水电站。全世界1995年水电总装机容量约7亿kW，年发电量约21 491亿kW.h，水电供电量占世界总供电量的18.5%。有63个国家水电供应量占国家电力总量的50%以上，其中18个国家的水电超过90%。水电的优势和重要作用在我国建国后的50年里已经充分显示出来，在下一个世纪其开发形势还将进一步看好。水力发电的优点：(1)水电是可再生的清洁能源。(2)绝大多数水电工程都是多目标利用。它可以在一定程度上提高抗御自然灾害和洪旱灾害的能力，改善水质和提高供水量，改善运输条件，创造和改善旅游环境等。例如1998年长江大水由于汉江丹江口、清江隔河岩和葛洲坝等水电站水库合理调度，对长江防洪的胜利起到了很大作用。(3)水电在能源组合系统中有重要作用。由于水电运行成本低，运行灵活，使得水力发电成为电力系统的一个重要和颇受欢迎的组成部分。(4)水电规划、设计、施工和运行技术不断进步。从工程技术观点看，可以肯定地认为水电是一个完全成熟的技术领域。4.3积极开发新能源1.清洁、高效，可再生能源氢气氢气是最理想的未来能源.氢气燃烧仅产生水蒸汽，清洁、高效.氢是宇宙最丰富的元素，大约占所有物质的3/4.氢是恒星和许多行星的基本物质组成，然而地球上的游离氢(H2)十分贫乏，地球大气中仅含有痕量的氢气(0.07%).地球表层大约含有0.14%的氢，是第10位最丰富的元素，但大部分是与氧结合成水.可以说，海洋、湖泊、江河均是氢源(氢矿床).地壳储层中少量的H2与天然气共存，仅在少数天然气井发现有大量H2的存在.如美国Kansas的某些天然气中H2的含量可高达40%，N2 60%和痕量的烃类气体3.每年从大洋中脊进入海水的地球深部H2可高达1.3109m34.H2作为一代能源，其关键问题之一是如何从水中获得大量氢气.在氢的能量系统中，H2不是初始能源.H2可以从其燃烧产物水中再生，它的应用领域可与现今化石燃料的应用媲美，而且具有更大的优势，但它必须消耗其他形式的能源从水中获得.在当前全球能源紧张的现实面前，要大量生产H2尚有困难，同时生产价格亦十分昂贵.寻求一条有效、经济的途径将初始能源转化成H2，同时尚能保持良好的环境是应用H2作能源的关键.利用煤制氢既不经济，亦会影响环境.利用石油、天然气制氢，由于其自身资源短缺可以说是无能为力，更有多此一举之感.为使人类未来能应用H2这一高效、清洁的能源，科学家们正在做不懈的努力，以便利用太阳能或其他有效的能源制H2.或许随着核科学技术的发展，人类可获得大量核能，特别是核聚变能(D-3H反应和D-3He反应)，并用以从水中制氢，将会使人类用H2作能源的时代早日到来.地球内部游离氢(H2)的存在也是地球科学家们应予关注的问题.一是关注其成氢机理和可能的H2资源，另一则是从天然成氢(H2)机理中获得启迪，以寻求有效、经济的制氢途径.2. 可再生能源可再生能源是清洁能源，包括风能、太阳能、生物质能和地热等能源。自上世纪九十年代以来，可再生能源发展很快。1）进一步加大对太阳能的开发利用对太阳能的研究与开发起步较早，太阳能正日益成为传统能源的替代能源。2O世纪9O年代末，从阳光直接转变成电流的太阳能电池的其销售量猛增到21，达到152兆瓦。发达国家还在太阳能电池市场进行着激烈竞争，美国居领先地位日本居第二位，欧洲居第三位。进入21世纪，太阳能更是得到广泛的开发利用。德国政府宣布将兴建1O万个太阳能发电屋顶的目标为此 ，英荷壳牌石油公司和皮尔金顿太阳能国际公司创建了一个合资企业 在德国兴建世界上最大的太阳能电池制造设施。意大利政府大力支持发展太阳能电池发电其目标是兴建1万个太阳能发电屋顶。日本政府已实现安装7000套屋顶太阳能发电系统美国太阳能电池的应用已经从备用电力系统扩大到照明、安全系统、长途通信等范围里美国能源部利用太阳能大规模加热水的最新技术和太阳光集中反射的原理，通过融化盐来储存太阳能。在俄亥俄州利用太阳能热水系统生产热水，为该州带来了可观的经济效益。福特汽车公司利用太阳能为车间取暖，每年创造经济效益达数十万美元。加拿大蒙特利尔安装了吸热面积达lO万平方英尺的太阳能系统 ，并在为印度和日本安装类似的系统。日本就太阳能发电提出了创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到2000年、2050年、2100年 ，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为 6511万平方公里 、 18679万平方公里 、82919万平方公里 。82919万平方公里才占全部海洋面积的2，3或全部沙漠面积的 514，相当于撒哈拉沙漠的915 。因此，这方案是有可能实现的。 但是，为了应对传统的能源危机，一些发达国家把眼光紧紧瞄向太空。并制订了一些措施和技术方案，向太空要能源的步伐不断加快。2）开发利用风能风能是一种清洁、廉价、储量极为丰富的可再生能源 ，它与常规能源不同，在其利用过程中不会带来环境污染问题 ，其储量也不会 随着其本身的转化和利用而减少。因此自20世纪70年代末以来 ，随着世界各国对环保、能源短缺及节能等问题的日益关注认为大规模利用风力发电(简称风电)是减少空气污染，缓解能源短缺的有效措施之一。中国三北地区 (西北 、华北 、东北)及东南沿海地区有丰富的风能资源 ，而这些地区又都存在能源短缺和环境污染问题 ，因此通过利用风电来改变能源结构并改善环境 ，不失为能源开发领域中重要的策略之一。风力发电机组 (简称风电机组)是将风能转化为电能的机械 ，其最主要的部件是风轮。在理论上，最好的风轮只能将约 60的风能转换为机械能。风电机组输出达到额定功率之前，其功率与风速的立方成正比，可见风电的效率与当地的风速关系极大。 风电作为新能源发电方式之一，有着自己的特点，主要体现在：（1）造价低 ，与常规能源发电机相比具有竞争力。建造风力发电场费用比水力发电厂、火力发电厂、核电站低廉。（2） 容量小、装机规模灵活、发电方式多样化、建设周期短。如个体风力机容量可以是小型的只有十几千瓦乃至千瓦以下，可以随时拆卸。（3） 运行维护简单 、可靠性强。不需要燃料，除正常维护外，没有其它消耗 。（4） 是一种可再生的清洁能源 。如果运用生命周期分析法(LGA)分析可以得出，与燃煤发电相比，每发10 MW h电，风电与火电比较，可节省3、731 t标煤，减少向大气排放 049887 t粉尘 、9935 t CO 2、00499872 t NOx、007885 t SO 2 。（5）风电易于和其它的能源形式构成多能互补系统 ，根据各地的情况不同，可以构建风电一水电互补系统，也可以构建风电一太阳能发电互补系统等等。正是这种可大可小 、可规模可分散 、可独立可互补的机动灵活性造就 了风能资源的利用，也焕发出风电的无限生命力。3）开发利用地热能地热能是来自地球深处的可再生热能，它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100PWh。不过，地热能的分布相对来说比较分散，开发难度大。4）开发利用生物质能任何由生物的生长和代谢所产生的物质（如动物、植物、微生物及其排泄代谢物）中所蕴含的能量。直接用作燃料的有农作物的秸秆、薪柴等；间接作为燃料的有农林废弃物、动物粪便、垃圾及藻类等，它们通过微生物作用生成沼气，或采用热解法制造液体和气体燃料，也可制造生物炭。生物质能是世界上最为广泛的可再生能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达14401800亿吨(干重)，其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的38倍。但是尚未被人们合理利用，多半直接当薪柴使用，效率低，影响生态环境。现代生物质能的利用是通过生物质的厌氧发酵制取甲烷，用热解法生成燃料气、生物油和生物炭，用生物质制造乙醇和甲醇燃料，以及利用生物工程技术培育能源植物，发展能源农场。5）开发利用海洋能海洋能源通常指海洋中所蕴藏的可再生的自然能源，主要为潮汐能、波浪能、海流能（潮流能）、海水温差能和海水盐差能。更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。 能源紧缺环境污染能源的消费是人类环境污染的主要原因。特别是对于大气的污染，能源消费所造成的负面影响更为突出。人类社会的发展和经济的增长需要能源供应的支撑。但是，能源消费带来了环境的污染，反过来又制约了社会经济的发展。我国正处于快速工业化的进程之中，能源消费量仅次于美国，居世界第二位。大量的能源消费也造成了严重的环境污染。据世界银行按人力资本方法估算，1995年中国大气和水污染造成的损失高达240亿美元，占当年GDP的3.5。为了实现社会经济可持续发展的战略要求，我们必须重视能源消费所造成的环境影响，建立适合中国国惰?quot;资源节约型和环境友好型的国民经济体系，实现能源、环境和社会经挤的协调发展。、中国能源消费的现状与特点改革开放以来，我国能源工业获得了迅猛的发展，已经成为世界上最重要的能源生产大国之一。一汰能源的产量在1986年至199年间，从8.81亿tce（吨标煤），增至13.1亿tce，支持了国民经济的高发展。图1给出了1980年至1999年间我国国民生产总值（GDP）及能源消费增长率的变化。图2则给出了同期内我国平均每万元GDP的能源消费量。特别值得注意的是在九五期间我国已经实现了经济高速发展下能源消费的负增长。199年至1999年间经济增长了36.7，而能源消费却下降了7，煤炭消费更下降了16。这一可膏的变化得益于大规模的产业结构调整，也是坚持节能优先战略，优化能源结构，推动能源技术进步所获得的成果。但是，作为一个发展中的大国，我国的能源消费与环境保护仍面临着严峻的挑战，这是同我国能源消费的以下特点密切相关的。图3给出了我国1980年至1999年一次能源消费量及其构成。十分明显，我国的能源消费高度依赖于煤炭的消耗。1987年至1991年间煤炭在一次能源消费中所占的比例高达76，而1995年世界一次能源构戚中，这一比例只占27.3。近年来，我国煤炭消费所占的比例有所下降，但在1999年仍高达68.0。1995年，我国煤炭消费占世界煤炭消费总量的29.同石油、天然气相比，煤炭的能源利用效率要低810，而所造成的环境污染要严重得多。我国主要的污染物，包括总悬浮颗粒物（TSP）、二氧化硫（SO2）、氟氧化物（NOx）以及温室气体（CO2），其主要来源均为煤炭的燃烷和利用。这种以煤为主的能源结构是造成我国能源效率低、环境污染严重的重要原因。2.人均能源消费量低尽管我国能源消费量已仅次于美国，居世界第二位，但由于人口众多，人均能耗仍然很低。表1给出了我国与世界及若干国家的平均能源消费量。可以看到，我国人均能耗不及世界平均值的1/2，不及美国的1/10，仍处于很低的水平。到20世纪中叶，我国将努力达到中等发达国家水平，为此必须保持67左右的年平均经济增长率，同时努力改进能源利用效率，使平均年能耗下降约为3.5（我国1980年至1995年间此值约为4.5）。到20世纪中叶，全国终端能源消费量估计为3540亿tce。3.能源利用效率低能源系统的总效率是由开采效率（能源储量的采收率）、中间环节效率（加工转换效率和贮运效率）和终端利用效率（终端用户的有用能与输人能量之比）三部分组成的。我国学者估算.1992年中国能源系统的效率，三者各为32、70和41，三者乘积称为能源系统总效率，约为9.2。中间环节效率和终端利用效率的乘积为能源效率，约为29，比国际先进水平低10个百分点。终端利用效率也大约低近10。近年来，我国能源利用效率不断提高，但总的水平仍然是落后的。4.人均能源储量低我国能源储量十分丰富，水能资源和煤炭探明储量分别居世界第一、二位。但按人均计算，前者和后者分别为世界水平的55和45，而石油、天然气的人均储量更远低于世界水平（表2）.二、能源消费对我国环境污染的影响大气环境污染是我国能源消费对环境影响的主要表现。2000年影响我国城市空气质量的首要污染物是总悬浮颗粒物（TSP），特别是可吸人颗粒物（PM10）。TSP和PM10年均值超过国家二级标准限值的域市占统计城市的61.1。2000年我国烟尘排放量达1165万.，工业粉尘排放量为1092万.。二氧化疏是另一主要空气污染物，排放总量为1995万t。20.7的诚市SO2浓度年均值超过国家二级标准限值，比上一年度下降近个百分点。酸雨范围和频率保持稳定，酸雨区面积约为国土面积的30。我国城市空气质量恶化的趋势已有所减缓，部分城市空气质量有所改善，但整体污染水平仍较严重。1.煤炭燃烧是我国生态环境破坏的最大污染源由于煤炭在我国能源消费中占有很大比重，煤烟型污染是我国生态环境破坏的首要因素。在我国大气中，约的TSP、87的SO2、67的NOx和71的CO2均来自煤炭的燃烧。燃煤排放的大量SO2和NOx也是我国酸雨形成的主要原因。继欧洲、北美之后，我国己成为世界上出现的第三大片酸雨区。降水年均pH值小于5.6的城市主要分布在长江以南、青藏高原以东的广大地区及四川盆地。华中、华南、西南及华东地区仍是酸雨污染严重的区域（图4）。北方只有局部地区出现酸雨。1995年我国由酸雨和SO2污染造成的农作物、森林和人体健康等三方面的经济损失已达1100亿元，约占当年全国国民生产总值的2%。在煤炭开采过程中，还大量排出煤矸石和煤层气，也对环境造成了污染。前者已积存达30亿t，后者年排放量数以亿m3计，其主要成分为甲烷，它的温室效应比CO2高出10倍以上。2.机动车尾气排放污染的影响1999年我国交通运输部门石油消费量达到4852.67万t，占石油消费总量的26%。这一比例比全球统计数字55.1%（1995）要低得多。但随着我国人民生活水平的提高，汽车保有量将迅速增加，汽车尾气排放将日益成为城市空气污染的重要问题。在一些大城市中，煤烟型空气污染已开始转向煤烟与尾气排放的混合型污染。在我国一些城市，机动车排放平均占一氧化碳（CO）排放的85和NOx排放的4560。汽车内燃机排出的碳氢化合物（HC）和细颗粒物（主要来自柴油机）也是城市空气的重要污染源。3.臭氧层破坏与消耗臭氧层物质（ODS的限制便用在距离地面30km左右的大气层中集中了大气层中90%以上的臭氧，虽然其浓度仅在10ppm左右，但却吸收了大量紫外线，从而成为保护地球生物的一道天然屏障。在过去数十年中，广泛用作制冷剂的氯氟烃化合物（CFCs如代号为CFC-11的CFC13和代号为CFC-12的CF2Cl2等），在散布到大气中后，受到紫外线的照射，发生分解并释放出氯原子。后者在低温下大量陂坏臭氧分子，使臭氧层浓度降低，甚至出现臭氧空洞，导致地球上生物受到紫外线辐射的伤害。1998年12月，世界气象组织在日内瓦宣称：当年9月南极上空臭氧层空洞面积己达2500万km3，远远超过南极大陆面积（约1400万km，）。同年6月，世界气象组织和联合国环境署宣称：北极臭氧层厚度比20世纪60年代减少了25%30。氯氟烃广泛用作制冷剂，用于空调制冷系统。因此，臭氧层的破坏是同人类能源消费密切相关的。但对臭氧层的破坏还有用作灭火剂的哈龙类化合物（如代号为H-1211的CF2BrCl和代号为H-1301的CF3Br等），及用作清洗剂的四氯化碳（CCl4）等多种物质（统称ODS。1985年一些国家已在奥地利签署了保护臭氧层维也纳公约，1987年又在加拿大签署了蒙特利尔议定书，限制对ODS的生产和使用，并在1990年对议定书进行了修订，提出了伦敦修订案。我国在1989年签署了维也纳公约，并在1993年制定了中国消耗臭氧层物质淘汰国家方案。1986年至1994年间我国ODS消费量以12%年增率增长，1995年达到10.5万tODP（Ozone depleting potential，消耗臭氧层潜能值）的峰值。1997年我国ODS的消费量降至8.76万tODP。1999年我国成功地实现了1993年制定的国家方荣，将ODS的消费量控制在19951997年的平均水平。4.温室气体与全球气候变暖化石燃料，特别是煤炭的燃料不可避免地产生大量CO2等温室气体，造成了全球气候的变化。这是能源消费对人类生存环境至关重要的影响。我国CO2的排放量仅次于美国，居世界第二位。1990年至1998年中国CO2排放量由6.1亿t碳增至7.4亿t碳，由占全球排放量的10%增至12，而美国所占份额在同期内由23增至24。考虑到我国巨大的人口及经济快速增长，我国政府和人民对减少全球CO2排放量所做出的努力和贡献是十分明显的。实际上，中国按人口平均计算的CO2排放量仍然很低，1997年仅为0.685t碳，只有世界平均水平的一半。我国CO2排放主要来自煤炭，其次是石油。由于汽车数量的增加，石油消费量不断增长，为了控制CO2的排放，必须大力发展洁净煤技术，同时也要注意内燃机的节能。煤、油、气的CO2排放系数分别为3.66、2.73和2.07t/吨油当量。因此，从煤炭转向石油和天然气等优质、低碳能源，可以在提高能源利用效率的同时，大大减少温室气体的排放。三、建立环境友好和资源节约型的能源供应与消费体系能源是我国实现现代化的动力。建立在以煤炭为主的化石燃料大量消耗基础之上的我国能源消费格局，难以避免地在很大程度上以高资源消耗和高环境污染为其特征。为了摆脱这种传统的发展模式，近年来我们已做出了巨大努力并获得了重要进展。在21世纪，我们必须从中国基本国情出发，对能源、资源和环境进行整体化的考虑和部署，建立符合中国国情的资源节约与环境友好型的能源供应与消费体系，以实现国民经济的可持续发展。1.提高效率，节能优先1980年我国政府确定了开发与节约并重，近期把节能放在优先地?quot;的能源方针。1986年国务院颁布节约能源管理暂行条例。1997年国家颁布了中华人民共和国节约能源法。1981年至1998年间全国节能投资累计1363亿元，全国累计节能约8.34亿比的仅国家投资和贷款形成的节能能力即达到9.03亿比./年。但是，我国节能潜力仍十分可观。我国1997年能源系统总效率为10.3，只有发达国家的一半。同年，我国11个主要行业的33项重要产品（其总能耗占工业交通部门总能耗的82）平均能耗比国际先进水平高出46。而全国所有产品生产用能同国际先进水平相比，每年多消耗的能源约为3亿tce.。我国建筑用能量达到了3.4亿tce/年（1998年），占当年全国商品能源和生物质能消费量的22。我国采暖能耗比相同气候条件的发达国家高出3倍，建筑节能潜力十分可观。节能不但降低了成本，推动了技术和管理水平的提高，而且减少了对生态环境的污染。2.使用优质能源，优化能源结构在化石燃料中石油和天然气不但有较高的能源效率，而且SO2、NOx和CO2的排放均大大低于煤炭。天然气的燃烷基本上不产生固体颗粒和SO2，是比较清沽的能源。但我国的能源结构以煤为主，1999年天然气和石油所占比重分别只有2.2和23.2。同世界一次能源消费结构相比，这一比率分别为23.5和395（1996年）。天然气已成为人类首选的优质清洁化石能撅，正逐渐取代石油而成为全球能源消耗的主体。我国实施西气东输后，将为大城市能源结构的优化创造条件。3.积极开发可再生能源世纪之交，人类正开始从化石能源逐步向可再生能源过渡，这一发展趋势正推动着人类第三次能源结构的大调整。太阳能、风能、地热能、生物质能和海洋能都受到很大重视。我国拥有世界最丰寓的水力资源，开发水电具有独特的优势。1999年，我国水电装机容量已达7297万kW，但只占水力资源的11。配合西部大开发，重点开发西部水力资源，实现西电东送，具有重要战略意义。我国生物质能可开发资腺量约7亿tce，1998年作为非商品能源其总消费量达2.22亿比，占一次能源总量的14。我国太阳能热水器1998年的产量（400万m2）和保有羹（1500万3），均居世界第一位，技术水平己位于国际前列。可再生能源比较适合应用于分布式冷热电联产的供能系统。可再生能源的应用需要有政府政策的支持，并且要进一步加强科技开发的投入。4.积极发展洁净煤技术我国以煤为主的能源结构难以在短期内改变，大力开发沽净煤技术是我国能源工业面对的巨大挑战。煤炭的洗选加工、煤炭的燃烷与污染控制（包括先进的烟气脱疏技术、低NOx燃烧技术、硫化床燃烷技术、燃煤高超临界发电技术和燃煤联合循环发电技术）、煤的气化与液化技术等，都需要巨大的投资和长期的努力。用煤制取二甲醚（DME）的技术基本成熟，产品在经济上有竞争力，是一种可以替代柴油和液化石油气（LPG）的清涪燃料，值得积极研究和发展。5.大力发展我国能源环保科技与产业能源消费带来的环境问题也为我国发展相应的能源环保技术和产业带来了挑战和机遇。能源结构的调整创造了巨大的市场，也为高科技产业的发展提供了机会。燃料电池、电动汽车、高效三元汽车尾气催化反应器、新型热泵、高效蓄能和建筑节能技术等都具有巨大的发展空间。为了消除能源消费产生的SO2和Nox，采用光催化技术是改善空气质量行之有效的方法。图5给出了北京工业大学研制的光催化涂料消除上述有害气体的实验结果.这些高新技术的产业化将有利于经济的发展和环境的改善.能源是国民经济的基本支撑，是人类赖以生存的基础。能源安全是国家经济安全的重要方面，它直接影响到国家安全、可持续发展及社会稳定。能源安全不仅包括能源供应的安全(如石油、天然气和电力)，也包括对由于能源生产与使用所造成的环境污染的治理。作为世界上最大的发展中国家，中国是一个能源生产和消费大国。能源生产量仅次于美国和俄罗斯，居世界第三位；基本能源消费占世界总消费量的l10，仅次于美国，居世界第二位。中国又是一个以煤炭为主要能源的国家，发展经济与环境污染的矛盾比较突出。长期以来，能源问题一直是我国国民经济和社会发展中的热点和难点。我国政府对能源一直予以高度重视。邓小平1982年曾经指出：我们整个经济发展的战略。能源、交通是重点，农业也是重点。邓小平将能源放在国家经济发展战略的第一位，体现了他规划经济发展格局的远见卓识，也说明了能源对我国国计民生的至关重要性。2001年3月15日九届人大四次会议上通过的中华人民共和国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要，提出了发挥资源优势，优化能源结构，提高利用效率，加强环境保护的能源建设方针。这也是中国政府十五期间推进经济和社会发展的一项基本方略。如何认识我国能源安全的基本问题，采取何种应对策略保证我国的能源安全，这是关系到能否全面贯彻十五计划纲要，保持国民经济健康发展的重大问题。本文从规避危及能源安全的风险出发，就我国能源安全中的若干突出问题作些探讨。我国能源自给能力难以满足国民经济和社会发展的需求，要实行对外开辟海外能源渠道和对内节能并举的方针我国已经实现了邓小平确定的三步走发展战略的前两步，正在开始实施第三步战略，即在本世纪中叶，人均国民生产总值达到中等发达国家，基本上实现现代化。实现这样一个宏伟的目标，是全体中国人民的共同心愿，而这一目标的实现，也必将伴随着能源消费的激增。能源安全的最重要的标志是能源的供给满足国民经济和社会发展。在过去的20多年里，我国经济年均增长9.7%，而能源消费的增长率仅为4.6%。据估计，我国煤炭剩余可采储量为900亿吨，可供开采不足百年；石油剩余可采储量为23亿吨，仅可供开采14年；天然气剩余可采储量为6310亿立方米。可供开采不过32年(当然，这种估计的准确性也值得商榷，因为它可能忽略了新的矿藏能源的不断探明)。我国能源安全的一个制约性因素是人口众多，导致能源资源的相对匮乏