能源问题
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2023年2月20日发(作者：有机膜)一、开发利用新能源是人类面临的最大课题之一
能源短缺和环境污染是人类长期面临的两大难题，开发以可再生能源为主的
新能源、发展低碳经济是解决这两大难题的重要途径，也是发展新兴产业的突破
口。
顾名思义，“能源”就是能量的源泉，粗略地说也可以是“动力”的源泉。
“新能源”是指太阳辐射能、风能、生物质能、水能、地热能、海洋能等可
再生能源，也包括核能、氢能、海冰（天然气水合物）等人类新近开发的能源。
一般的煤炭、石油、天然气等被认为是传统的能源。
广义而言，太阳能、风能、生物质能、水力能、海洋能是由太阳、地球、月
亮等天体的运动所产生的，是可不断再生的，因此被称为可再生能源（Renewable
Energy）。电能、氢能等是用煤炭、石油、天然气等一次能源转化而来的，常被
称为二次能源。
随着工农业的发展和人民生活水平的提高，能源的消耗不断增加。据估计，
煤炭、石油、天然气等传统能源将在数十至数百年内被人类使用殆尽。因此，开
发利用以可再生能源为主的新能源是人类面临的最大课题之一。
二、世界和我国的能源形势
（1）世界能源形势
➢煤炭、石油、天然气等矿物能源已接近耗尽
➢矿物能源的使用产生了大量的二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物（NOX）
等温室气体和废气废物，造成地球温度上升和严重的环境污染
➢全世界都重视新能源的开发和利用
由此可见，世界能源形势十分紧迫，开发和利用可再生能源是人类的必然选
择。
（2）我国能源形势
我国能源消耗快速增长，主要体现在以下方面：
➢我国的能源消耗总量很大
2008年，我国折合消耗标准煤28.5亿吨（2008年上海的能源消耗总量折合
标准煤约1亿吨）。
➢煤的开采消耗量增加速度很快、数量很大
2000年：11亿吨；2005年：22.2亿吨；2007年：26亿吨；2008年：27
亿吨。年增幅达到15%～20%。
➢石油消耗量不断增大
2007年，消耗大约4亿吨，其中40%以上依靠进口；2008年，消耗石油大
约3.6亿吨，其中1.9亿吨依靠进口。
➢电力装机容量与电力消耗增加很快
2005年为5亿千瓦，近几年每年递增约1亿千瓦。2008年，我国电力消耗
约22000亿千瓦时（KWh）。
面对日渐严峻的能源形势，政府提出了如下能源发展总体方针：坚持能源供
应基本立足国内，形成以煤炭为主体，电力为中心，油气、核电、新能源全面发
展的能源供应格局，石油、天然气要充分利用国内外两种资源、两个市场。
三、太阳能的开发与利用
太阳内部由于氢聚变而产生大量的能量，表面温度达到6000℃，从而产生
了大量的光辐射。据估计每年地球上接收到的太阳辐射能相当于49000亿吨标准
煤。
目前太阳能的利用主要分为两个方面：
其一是利用光热效应，即把太阳光的辐射能转换为热能，太阳能热水器和太
阳灶就是典型的例子。太阳能热水器的节能效果很好，普及率不断增加，全世界
不少国家（例如以色列）规定新建设的住房都必须安装太阳能热水器。中国现在
已经是太阳能热水器的第一生产大国和使用大国。根据统计，2007年我国太阳
能热水器的年产量已经超过2千万平方米，累计保有量达到1亿2千万平方米。
全国有比较大的太阳能热水器制造工厂30余家，年产值200余亿元。
太阳能利用的另一主要方面是利用光生伏特效应（简称光伏“Photovoltaic，
PV”效应，也称为光生电动势效应），将太阳光的辐射能直接转变为电能，太阳
能电池就是具有这种性能的半导体器件。由于太阳能电池是利用光生伏特效应的
原理来工作的，所以太阳能电池又称光伏器件。由于太阳能电池可以将太阳光的
辐射能直接转变为电能，应用非常方便，所以受到全世界的重视。
1．太阳能热水器的发展情况
我国已经成为太阳能热水器的世界第一生产大国和第一使用大国。据统计，
2008年我国太阳能热水器的年产量已经达到3100万平方米，累计保有量达到
12500万平方米，年产值430余亿元，出口80余个国家，创汇1亿美元以上。
太阳能热水器的节能效果显著，每平方米热水器在适当的管理下，每年可节
约的能量相当于标准煤60-100公斤，可减少排放二氧化碳180-300公斤。我国
自从推广应用太阳能热水器以来，累计节约能量相当于标准煤2亿吨以上。
2．太阳能电池与光伏发电
（1）太阳能光伏发电的发展情况
根据世界太阳能专家估计，到2040年全世界太阳能光伏发电量将占总发电
量份额的40%，无疑太阳能光伏发电将成为未来的朝阳产业。
大面积的沙漠是光伏发电的好地方，我国有沙漠面积52万平方公里，另外
有半沙漠化的面积33万平方公里，
如果全部用来进行光伏发电，将相当于2万座标准核电站。最近欧盟正准备
在非洲撒哈拉大沙漠建造特大型太阳能发电站，总投资1000亿欧元以上，可解
决欧洲四分之一的电力需求。
太阳能光伏发电之所以在未来能够得到迅猛发展，是因为其存在着以下的优
点：
➢阳光随处可得，不受地域限制
➢无可动部件，安全可靠
➢无噪声、无污染
➢不用水，不消耗燃料
➢使用寿命长（25-30年）
➢安装简单、方便，建设周期短，维护方便
➢分散建设，就地发电，为分布式电源
➢不需要架设远距离输电线路
➢便于分步实施
当然太阳能光伏发电也存在着缺点，包括：
➢成本高（现在每千瓦2-3万元）
➢太阳光能量密度低（地面峰值辐射每平方米1KW）
➢发电时数低（每年满功率1500小时左右）
➢晚上及阴雨天不能发电
（2）太阳能电池的发展现状
近十年来，全世界太阳能电池产业高速发展，每年以30%～50%的速度增长，
超过其它任何产业，被称为朝阳产业。中国和中国台湾地区太阳能电池产量占世
界总产量的49%，亚洲正逐渐成为太阳能电池的制造中心。根据2009年的统计
数据来看，德国仍为第一大太阳能电池安装国，意大利为第二，美国第三，日本
排第四。
据统计，2009年全球太阳能电池工厂按照产量排名的前十大企业的产量总
共约5595兆瓦，占全球总产量的60%左右。这十家企业分别为：①FirstSolar
（美国）1100MWp；②尚德（中国）704MWp；③夏普（日本）595MWp；④Q-cells
（德国）586MWp；⑤英利（中国）525MWp；⑥晶澳（中国）520MWp；⑦京瓷（日
本）400MWp；⑧天合（中国）399MWp；⑨SunPower（美国）397MWp；⑩昱晶（中
国台湾）368MWp。
（3）太阳能电池的应用
太阳能电池正应用于以下领域：
➢空间应用，包括人造卫星，航空航天器
➢地面应用，包括航标灯、路灯等中小型电源，各种大小光伏发电站；
其中光伏建筑一体化（BIPV）是重点研究方向
光伏建筑一体化（BIPV）是太阳能电池应用的重要方向
有效地利用了太阳能资源
可以有效利用建筑物面积，节约土地资源
节约建筑成本
是一种分布式能源、有利于能源安全
有利于电力供应的调峰
有利于边远地区的电力供应
四、风力发电的发展情况
受世界能源紧缺和全球气候变暖、减排温室气体的影响，世界风电发展迅速，
技术不断进步。
（1）世界风电装机容量发展趋势
风电一直是世界上增长最快的能源，装机容量年平均增长约30％。近十年
来，世界风力发电的发展不断超越人们预期的发展速度。2009年，世界新增装
机容量为3750万KW。到2009年末，全球风电累计装机容量已达15790万KW。
其中美国第一，达到3500万KW；德国第二，达到2578万KW；中国第三，达到
2510万KW。
我国风电已开始进入大规模发展时期，在上海崇明、南汇、奉贤和洋山深水
港正在兴建大型风电场。
（2）风机技术发展迅速
新装风机的单机容量越来越大，风机技术正朝着大型高效率风力发电的制造
技术和发展多种应用的小风力电机这两个方向迈进。
五、生物质能源的开发
除了太阳能和风能资源的开发，生物质能源的开发也受到重视。我国有丰富
的生物质能源资源，如秸杆、树枝、禽畜粪便。但我国人口平均土地资源不多，
因此发展种植型生物质能源受到限制。