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1、本科毕业论文论文题目：科学技术的发展与人类对能源的利用学生姓名： 学号： 专业： 指导教师： 学 院： 年 月 日毕业论文（设计）内容介绍论文（设计）题 目科学技术的发展与人类对能源的利用选题时间完成时间论文（设计）字数关 键 词能源利用史；能源分类；能源转换；绿色能源与新能源 论文（设计）题目的来源、理论和实践意义：当我们回顾人类科学技术发展史，就会发现科学技术的发展是一步一个台阶不断向高峰前进的。人类文明至今经历了三次产业革命，分别是以蒸汽机和纺织机的发明和使用为主要标志的第一次产业革命，以电力和电动机的发明和使用为主要标志的第二次产业革命和以核能和电子计算机的发明和使用为主要标志第三次产
2、业革命。而这些无不与能源的变革息息相关。当前，以新能源为主导的第四次产业革命悄然来临，在全球气候逐渐变暖，能源供应日渐紧张的今天，发展新能源是一个新的经济增长点。第四次产业革命将是新能源引导产业革命、能源革命，这次能源革命对于经济的可持续发展来说将是一个有效推动力。因此研究科技进步与能源的更好的利用有着紧迫的理论与现实意义。论文（设计）的主要内容及创新点：本论文阐述了什么是能源、能源的分类、人类利用能源的历史演变、能源的转换和存储技术、能源的利用与新能源的开发等几个方面。着重探讨依托科技进步对能源的转换利用和新能源开发前景。人类社会正处在由常规能源向新能源的过渡的时期，近年来，随着能源形势的急
3、剧变化，能源问题越来越受到国际社会的广泛关注。对于能源利用与新能源的开发方面的研究也越来越多，本文在借鉴近年来国内外的研究成果的同时努力创新，对当今社会广泛使用的各种常规能源的转换利用方面以及各种新能源开发前景有着自己的理解与探讨。思考依托科技的发展更好的开发利用能源，探索由新能源引导的高效、低碳的第四次产业革命对人类社会的巨大推动作用。附：论文（设计）本人签名： 年 月 日目 录中文摘要1英文摘要1一、引言2二、能源概念、分类及历史演变2（一）能源2（二）能源的分类2（三）人类利用能源的历史演变3三、常规能源及利用5（一）常规能源利用现状5（二）能量的利用与转换8四、能源与环境9（一）能源利
4、用与环境污染9（二）绿色能源10五、新能源开发前景分析11（一）太阳能12（二）风能12（三）地热能13（四）海洋能14（五）生物质能14（六）氢能15六、结束语16参考文献171科学技术的发展与人类对能源的利用 （姓名） （专业）摘要：能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。本文首先介绍了能源的概念、分类以及人类对能源利用的历史演变，接着介绍了当今世界对常规能源的利用现状及出现的发展瓶颈，最后展望新能源的开发前景和依托科技进步展开的新能源引导的
5、第四次产业革命将对人类社会产生的巨大影响。关键词：能源利用史；能源分类；能源转换；绿色能源与新能源中图分类号：TK01The development of science and technology and the use of energy resources（name） Abstract: The energy resources are the foundations of human activity. In some sense, human society can not develop without the use of advanced energy resources a
6、nd the exploitation of new sources of energy. The development of energy resources and the energy-environment contradiction have attracted the attention of the general public in the whole world，and they are key problems of our economic development. This article first introduces the concepts, classifi
7、cation, utilizing history of energy resources. Then, the utilizing status of conventional energy, problems in energy development, conversion of energy resources and development trend of new sources of energy are introduced in detail; at last, the paper discusses the great influence of the fourth ind
8、ustry revolution which is led by new energy.Keywords: utilizing history, classification of energy resources; energy conversion; new and renewable energy technologies一、引言能源是人类社会赖以生存和发展的物质基础，人类社会发展史在一定意义上就是一部能源开发和利用的历史。火的利用，使人类结束了茹毛饮血的原始生活，火不但改造了人类自身，使人类头脑更聪明、体魄更强悍，而且推动了社会生产力的发展和社会结构的变革。18世纪，煤的开发和利用促成
9、了蒸汽机的发明及应用，从此开启了人类文明史上第一次工业革命，人类开始走出刀耕火种时期，进入工业化大生产时代。进入20世纪，电子技术的应用，又使人类再一次解放了生产力，引发了深刻的社会变革与科技进步。步入现代社会以后，人类开发能源的视野更为广阔，核能、氢能等新型能源陆续得到开发，为人类社会的进步提供了源源不断的动力。科技发展与能源利用是相辅相成的。科学技术的发展促进了社会的发展，也促进了能源的开发利用。而能源的开发利用必定会推动整个社会科技的进步。能源是人类社会发展的柱石，因而对它的研究和利用，已受到人们的普遍关注。二、能源概念、分类及历史演变（一）能源能够为人类提供某种形式能量（如机械能、热能
10、、电能、化学能等）的自然资源及其转化物称为能源。或者说能量的来源称为能源。例如煤炭、石油、天然气、水能、太阳能、核能等都是能源1。（二）能源的分类1、按能源的生成方式分：一次能源和二次能源。一次能源是指直接取自自然界，而不改变它的形态的能源。例如，煤炭、石油、天然气、柴草、地热、风力、太阳辐射能等都属一次能源范畴。二次能源是指一次能源经人为加工成另一种形态的能源。例如，电能、热水、蒸汽、煤气、焦炭以及各种石油制品（诸如汽油、煤油、柴油、重油等），还有生产中的余能和余热等也都属于二次能源范畴。2、按开发利用状况分：常规能源和新能源。煤炭、石油、天然气、水能等都已得到大规模经济开发和利用，被称为常
11、规能源；而太阳辐射能、地热能、风能、潮汐能、氢能等，因它们都是开发研究中的能源，尚未得到大规模开发利用，而被称为非常规能源，亦称为新能源。3、按能否再生分（对一次能源）：可再生和不可再生能源。太阳辐射能、水能、生物质能、风能、潮汐能、海洋能等都是能不断地再生和得到补充的能源，所以被称为可再生能源。而煤炭、石油、天然气等化石燃料和铀、钍等核燃料，都是亿万年前遗留下来的，用掉一点就少一点，无法得到补充，总有一天会枯竭的，它们被称为不可再生能源。4、按其来源分（对一次能源）：第一类是来自地球以外的太阳能。它们除了太阳直接照射到地球的光和热外，常见的煤炭、石油、天然气，以及生物质能、水能、海洋能和风能
12、等，都间接地来自太阳。第二类是来自地球自身的能源，其中一种是地球内部蕴藏着的地热能，常见的地下蒸汽、温泉、火山爆发的能量都属于地热能。另一种是地球上存在的铀、钍、锂等核燃料所蕴有的核能。第三类是太阳和月亮等天体与地球相互作用所产生的潮汐能等。 成因分类地球自身的能源由太阳作用产生的能源地球与其他天体作用产生的能源一次能源可再生能源地热能太阳能 风能 水能生物质能 海洋能潮汐能不可再生能源核能煤炭 石油 天然气 陨石二次能源电力 氢能 液化气 煤气 汽油 煤油 柴油 酒精 重油 电石 焦炭表一 能源分类表2（三）人类利用能源的历史演变人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。人类利用能
13、源的历史可分为五大阶段：1、火的发现与利用；2、畜力、风力、水力等自然动力的利用；3、化石燃料的开发和热能的利用；4、电的发现及开发利用；5、原子核能的发现及开发利用。根据各个历史阶段所使用的主要能源，可以分为柴草时期、煤炭时期、石油时期和常规能源向新能源过渡的时期。火的发现与利用是人类走向文明的起点，正如恩格斯所说的“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物分开”。火让人类开始食用熟食、进行取暖，增强了体质和抵御恶劣环境的能力；让人类可以对付动物和天敌，加强了生命安全和增加了食物来源；让人类开始真正与自然界做斗争，懂得了使用工具改造自然界，增加了活动范围，使得人类扩大繁衍成为可
14、能。作为可直接利用的燃料，柴草的利用贯穿着整个人类的文明发展史。人类从原始穴居开始，以树木、杂草等生物能源作为原料，用于熟食和取暖，还被用来烧制陶器和冶炼金属，并以人力、畜力和一些简单的水力、风力机械等自然资源取得动力，从事日常的生产活动。以生物质能为主要能源的柴草时期延续了漫长的时间，利用柴草使人们摆脱了完全依附自然生存的状态，开拓了物质文明的新局面。柴草的广泛使用，适应了以刀耕火种为特征的早期农耕文明发展的需要。18世纪前，人类只限于对风力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用，尤其是木材，在世界一次能源消费结构中长期占据首位。人类对能源的利用处在“柴草时期”。18世纪60年代以蒸汽机的出
15、现为标志的第一次产业革命拉开序幕，蒸汽机的应用具有划时代的意义，它使人类从繁重体力劳动中解放出来，把旧的作坊手工业变成了大工业，是一次生产技术上的根本性变革。蒸汽机将热能转换为机械能，这种热能的转换形式促使大工业动力机械蒸汽机的诞生，之后，英国首先完成了以蒸汽推动纺织机械为先导的产业革命，而且迅速波及到矿山、机械、金属等工业部门，凡是有蒸汽机的地方都集中地建起了工厂，从此开创了的蒸汽时代，是石器、陶器、新铜器时代无法比拟的新时代，社会生产力获得了巨大发展。蒸汽机的广泛应用促进了煤炭的大规模开采，19世纪末煤炭在世界一次能源消费结构中居统治地位。从此，世界进入了“煤炭时期”。第二次产业革命对于科
16、学技术的发展的第二次巨大推动，是电能的出现和应用。1866年，西门子发电机的问世，在科学技术发展史上具有像瓦特发明蒸汽机一样的划时代意义，跟随西门子的前进脚步，美国发明家爱迪生于1879年最先发明了钨丝电灯，1881年开始兴建起工业规模的火力发电站，从此电能得到了大规模的利用。19世纪80年代开始，由于电能应用的迅速发展，发电机、电动机、电车、电力起重机、有线电报机、电话、无线电话、电炉炼钢（包括炼铜、炼铝）、制氮工业、硝酸铵肥料工业等新兴工业及其产品都相继问世。19 世纪末到20 世纪初，电能的利用愈来愈广泛，规模越来越大，科学技术的发展进入了一个崭新的“电气时代”。第二次世界大战后期，美国
17、对日本投放第一颗原子弹，核能从此一鸣惊人。战后，出现了世界上第一座核电站，而且如雨后春笋迅速发展起来，成为电力工业的新军，核供热、核能炼钢向人们展示了核能利用的美好前景。放射性同位素应用已经成为核工业中的轻工业。核能的利用揭开了第三次产业革命的序幕。随着“电气时代”的发展，煤炭在世界能源消费结构中的比重逐渐下降。第二次世界大战之后，在美国、中东、北非等地区相继发现了大油田及伴生的天然气，每吨原油产生的热量比每吨煤高一倍。内燃机的发明使石油得到广泛应用，石油炼制得到的汽油、柴油等是汽车、飞机所使用的燃料。世界各国纷纷投资石油的勘探和炼制，新技术和新工艺不断涌现，石油产品的成本大幅度降低，发达国家
18、的石油消费量猛增。1965年，石油首次取代煤炭占居首位，世界进入了“石油时期”。但是地球上石油的储量有限，石油的大量消费，使能源供应严重短缺，世界能源向石油以外的能源物质转移已势在必行。世界能源正面临一个新的转折点。在能源消费结构中，已开始从石油为主要能源逐步向多元能源结构过度。当前，以新能源为主导的第四次产业革命悄然来临。回顾三次产业革命，我们确实可以发现，几乎每一次产业革命都伴随着能源利用的革命性转变。三次产业革命使人类先后步入了机械化时代、电气化时代和信息化时代，并带动主要一次能源消耗实现从薪柴向煤炭转化，继而从煤炭向石油转化，最终形成当前石油、煤炭、天然气三足鼎立的化石能源消耗格局。然
19、而，产业革命之所以带上“革命”的帽子，是因为它使得整个社会的产业组织结构发生根本性变化，不仅创造出了新兴产业，细化了社会分工，提高了生产效率，而且加深了不同产业之间的相互渗透与融合，并从根本上改变了人类的生产生活方式。毋庸置疑，能源利用的变革大大推动了产业革命的进程，但从根本上讲，它只是产业革命的结果之一。三次产业革命使人类物质文明实现了跨越式的发展，但其代价却是大量资源的耗竭和全球气候变暖，世界的可持续发展能力遭到严重破坏，我们在大自然以“厄尔尼诺现象”、“冰川融化”、“海平面上升”、“大飓风”等作为“回报”的同时，被迫迎来了自我检讨和亡羊补牢的时代。从这个意义上讲，以节约能源，减少碳排放为
20、特征的“新能源革命”只是迟到的自我救赎。三、常规能源及利用（一）常规能源利用现状常规能源是指在现阶段科学技术水平下，人们已经广泛利用，并且利用技术较为成熟的能源。煤炭、石油、天然气和水能等都属于常规能源。1、煤炭煤炭是能源世界的主将，在各类能源中，今后20年内可大量增产和弥补石油不足的能源是煤炭，煤炭成了过渡到以可再生能源和核能为主的未来能源的桥梁。煤的形成是大自然的造化，煤是地质史上的陆地植物在沼泽中大量沉积而成的，一般产在地质成煤时期的沉积盆地边缘。煤炭既是动力燃料，又是化工、制焦和炼铁的原料，素有“工业粮食”之称。在工业生产和生活中，煤炭常被用作燃料燃烧以提供热量或动力，煤炭燃烧后释放的
21、热能可以转化成电能，实现能源的远距离传输。火力发电在我国电力结构中占有很大比重，在全球范围内火力发电也是电能的主要来源之一；煤炭炼焦、高温干馏的煤气是重要的化工原料，也可以用来合成氨；低灰、低硫和可磨性好的品种，可以用来制造多种碳素材料，在生产活动中有着广泛的应用。煤作为能源，与石油比较有两大优点：一、分布广，储量大。全世界煤的探明储量是石油的20多倍，我国还高于这个倍数。二、开发和利用的技术难度不大。所以，我国和世界许多国家都很重视煤炭资源的开发利用。另一方面，用煤作燃料，也有很多地方不如石油，例如发热量和燃烧效率不如石油高，输送和使用不如石油方便；灰渣、粉尘多，容易污染环境，露天开采会破坏
22、土地，使矿井地面塌陷。矿井和选煤厂废水造成水污染，烧煤产生大量二氧化碳会造成温室效应，影响气候等3。在未来100 年内，煤炭不可避免地仍将是一种主要能源。我们的任务是寻求更有效的、环境可接受的途径，使每吨煤发更多的电，减少污染物的排放总量。煤炭的综合利用是今后的发展方向，煤是非可再生的资源，要节约使用，要研究如何利用得合理，发挥它更大的作用。现在，科学家们正在研究提高煤燃烧的效率，减轻对环境的污染，同时研究煤的气化、液化等技术，使它能经济地替代石油。现在世界各国正在执行清洁煤技术计划，这将是造福人类的伟大举措。2、石油石油是当今世界的主要能源，是从地下深处开采的棕黑色可燃粘稠液体，主要是各种烷
23、烃、环烷烃、芳香烃的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成的混合物，与煤一样属于化石燃料。石油在国民经济中占有非常重要的地位。人们一般不直接用石油作燃料，而是利用石油各成分的沸点不同，把它们加热蒸馏而分开，称为分馏。石油经过加热分馏就得到石油汽、汽油、煤油、柴油、润滑油、石蜡等产品。它们都是由碳、氢两种元素组成的有机化合物，它们之间的差别就是分子大小不一，它们燃烧后的产物都是 CO2 和 H2O ，同时放出热量。人们常利用液化石油气、汽油、煤油、柴油等的燃烧，给工厂、农村、汽车、轮船、火车、飞机和家庭生活等提供所需要的动力和热量。石油被人们誉为工业的“血液”，是名不虚传的。首先，
24、石油是优质的动力燃料的原料。汽车、内燃机车、飞机、轮船等现代交通工具都是用石油的产品汽油、柴油作动力燃料的；新兴的超音速飞机、导弹、火箭，也都以石油提炼出来的高级燃料为动力的。石油也是提炼优质润滑油的原料。一切转动的机械的“关节”中添加的润滑油都是石油制品。石油还是重要的化工原料。石油化工厂利用石油产品可加工出几千种重要的有机合成原料。常见的涤纶、尼纶、腈纶、丙纶等合成纤维；能与天然橡胶相比美的合成橡胶；苯胺染料、洗衣粉、糖精、人造皮革、化肥、炸药等等都是由石油产品加工而成的。石油经过微生物发酵，还可以制成合成蛋白。放在石油中的嚼蜡菌吃食石蜡后，会以惊人的速度繁殖起来。嚼蜡菌自身含有丰富的蛋白
25、质，因而可利用石油制成大量合成蛋白。炼油最后剩下的石油焦和沥青也都用途很广。石油焦做炼钢炉里的电极，可以提高钢的产量，还可用它作为制造石墨的原料。沥青则可以制作油毡纸或铺路。作为动力燃料，同煤相比，石油有许多优越之处。（1）石油燃烧时放出的热量，比煤炭大得多。1千克的煤的发热量是5000千卡，而燃烧1千克的石油却能得到10000多千卡的热量。（2）石油使用方便。它易燃，且不留灰烬。储存时所占空间小，可用管道运输，经济便捷。（3）石油可以炼制成许多优质高效的特种燃料。（4）石油是流体，易于开采。石油在当今世界能源中占有极为重要的地位，石油对于各国来说，其消费量与国家经济的发展程度是密切相关的。中
26、国由于人口众多和经济发展迅速目前已经成为全球第二大石油消费国，如何保障长期的、稳定的石油供应，是未来我国经济安全面临的一个重大问题4。3、天然气天然气指天然蕴藏于地层中的烃类和非烃类气体的混合物，主要存在于油田气、气田气、煤层气、泥火山气和生物生成气中。天然气又可分为伴生气和非伴生气两种。伴随原油共生，与原油同时被采出的油田气叫伴生气；非伴生气包括纯气田天然气和凝析气田天然气两种，在地层中都以气态存在。天然气已成为全球继煤炭和石油之后的第三大常规能源，以天然气作为能源的优势是：（1）清洁环保：可燃天然气的主要成分是甲烷，燃烧时无悬浮颗粒物，它产生单位热量放出的温室气体（CO2）只有煤炭的1/2
27、左右，比石油还少1/3，是清洁、优质、具有竞争力的能源和化工原料，也是环保首选燃料。其含碳量低的性质，符合能源低碳化发展的规律。（2）资源丰富：天然气与石油探明的可开采储量接近，但是天然气资源更丰富，采出程度低，可开采年限长，有着巨大的潜力。（3）发展前景广阔：天然气可以用于工业燃料、发电燃料、民用与商业燃料、能源工业和化工原料。石油和煤炭消费领域里有很大部分可以用天然气来取代。（4）使用方便，只需最低程度的处理。（5）有较高的综合经济效益：燃气联合循环发电的效率可达60%，造价只为常规煤电的1/2。天然气用作化工原料，工艺简单，转换效率高，能耗低，投资少，易实现清洁生产5。随着人类环保意识的
28、增强，天然气作为一种优质能源逐渐受到各国的重视，目前，发展天然气工业已成为各国改善人类生存环境和维持经济可持续发展的最佳选择。4、水能水能，通常是河川径流相对于某一水平面所具有的势能。把天然水流具有的水能积聚起来，去推动水轮机，带动发电机，便可发出电能。这个物理过程使一次能源开发和二次能源生产同时完成，而水流本身并不发生化学变化，所以水能是一种清洁能源。由于地球上水的总量恒定，在太阳能作用下不断进行着蒸发、降水循环，因此水能是可再生的能源。 水能开发利用的历史也相当悠久。早在古代，我国劳动人民就发明了“水磨”、“水碾”。现代广泛采用的水力发电是人类对水能利用的高级阶段。水能是可再生的能源，可持
29、续地利用它来发电。水电站投产以后，发电成本低，积累多，收益大。而且水电站除发电供给能源以外，为水电而修建的水库，大多还有防洪、灌溉、航运、养殖水产、改善自然环境、旅游等综合效益。水电同火电比较，修建大型水电站要建坝拦水，工期较长，投资较多。但是，如果把发展火电需要新建的煤矿、铁路工程一并计算在内，有些水电站建设工期并不比建火电站长，投资也相差无几。水电还有一个突出的优点，就是不污染环境，是一种绿色能源。常规能源在今后一段时间仍将是世界能源的主体部分，因此对常规能源的开发利用和技术改造具有迫切的现实意义。（二）能量的利用与转换通过一定的方式，蕴藏在能源中的能量能够得以释放或转化，而被应用于人类的
30、生产、生活等领域。人类生产、生活各个领域都需要能量，因此能源的利用形式呈现出多样性的特点。从能源使用角度看，人类直接使用最多的能源是电能和热能，而电能是能源利用最普遍的形式，人类对热能的利用技术是目前最成熟的，所以人类对其他能源利用的主要目的是使其转化为热能或电能。能量虽然可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体转移到另一个物体，但它既不能凭空创造，也不能凭空消失。在转化和转移过程中，能量的总值不变，这称为热力学第一定律，即能量转化与能量守恒定律6。对于矿物能源来说，如煤炭、石油、天然气等利用方式主要是通过燃烧释放蕴含的化学能，进而生成热能或电能。近年来出现了很多新技术，实现了化学能或电磁能
31、转化为电能。如燃料电池技术、磁流体发电技术等都可以把燃料的化学能直接转化为电能，效率比把化学能转化为热能、再利用热能来发电要高得多。对太阳能的利用主要有两种形式，即光热转换和光电转换。光热转换先是把太阳能转化为热能，然后再加以利用，如太阳能热水器，太阳灶等。光电转换是利用光伏电池，把太阳能直接转化为电能，效率比较高。水能和风能是人类很早以前就开始利用的能源，但仅仅限于舂米、磨面等小规模机械能利用。在现代的技术条件下，对水能、风能的利用主要是水力发电和风力发电。能量转换过程为势能转化为机械能，机械能再转化为电能。对核能的利用，目前主要是通过核裂变来供热和发电。未来的趋势是受控核聚变，它是一种资源
32、丰富、清洁的新能源，将会成为人类社会未来最主要的能源形式之一。能源的利用手段及转换技术的发展是科技水平提高的重要标志。在当前全球面临能源危机的情况下，对能源利用形式要不断研究与开发，研发出能源利用及转化设备等产品，是能源可持续发展的一条重要途径。四、能源与环境人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源挑战，过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。（一）能源利用与环境污染能源对人类发展的巨大贡献是显而易见的，但也并不仅仅如此。它也给人类带来了许多麻烦。这主要是由于能源（化石能源）的利用所造成的日益严重的环境污染。化石燃料在燃烧过程中都要放出SO
33、2、CO、烟尘、三四苯并芘、放射性飘尘、氮氧化物、CO2等。这些排放物中，CO、烟尘会直接危害人畜；三四苯并芘是强致癌物质；放射性飘尘使生物受辐射损伤；SO2和氮氧化物会产生酸雨，使植物死亡，饮水变质；CO2被现代社会认为是造成温室效应，使地球气温升高的罪魁祸首7。在人类利用能源的初期，能源的使用量及范围有限，加上当时科学技术和经济不发达，对环境的损害较小。又由于环境的恶化是积累性的，只有较长时间的积累，才能察觉到它的明显变化。在这个过程中环境的改变并没有引起人类的特别注意，因此环境保护意识不强。然而 随着工业的迅猛发展和人民生活水平的提高，能源的消耗量越来越大。由于能源的不合理开发和利用，致
34、使环境污染也日趋严重。目前全世界每年向大气中排放几十亿吨甚至几百亿吨的CO2、SO2、粉尘及其他有害气体。这些排放物都主要与能源的利用有关。它给人类带来的后果是：由于CO2等所产生的“温室效应”使地球变暖，全球性气候异常，海平面上升，自然灾害增多；随着SO2等排放量增加，酸雨越来越严重，使生态遭破坏，农业减产；氯氟烃类化合物的排放使大气层的臭氧层遭到破坏，加之大量粉尘的排放，使癌症发病率增加，严重威胁人类健康。能源的利用，使人类的物质生活不断得到改善，但却逐渐恶化了自己的生存环境。人类在谋求持续发展的过程中必须解决好这一矛盾。（二）绿色能源绿色能源也称清洁能源，是环境保护和良好生态系统的象征和
35、代名词。它可分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源，如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充，很少产生污染。广义的绿色能源则包括在能源的生产、及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源，如天然气、清洁煤和核能等8。“绿色能源”有两层含义：一是利用现代技术开发干净、无污染新能源，如太阳能、风能、潮汐能等；二是化害为利，改造能源同改善环境相结合，如充分利用城市垃圾淤泥等废物中所蕴藏的能源、洁净煤等。 当前我国能源消费结构中对煤炭的过分依赖导致了环境污染十分严重。煤炭的生产和利用是对大气污染、酸雨等区域环境问题以及气候变化等全球环境问题的主要影
36、响因素。我国煤炭资源的特点是高硫、高灰煤比重大，而且高硫煤产量在逐年增加。加之煤炭在今后相当长时间内都将是我国能源的主体，其在一次能源结构中的主导地位不会有太大的改变，煤炭的开发和加工利用已成为我国环境污染物排放的主要来源。为了促进能源与环境的协调发展，开发推广洁净煤技术是减少污染物排放的最有效的途径之一。洁净煤技术是指从煤炭的开发到利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术的总称。它将经济效益、社会效益与环保效益结为一体，成为能源工业中高新技术的一个主要领域。洁净煤技术按其生产和利用的过程可分为三类：第一类是在燃烧前的煤炭加工和转化技术，包括煤炭的洗选
37、和加工转化技术，如型煤、水煤浆、煤炭液化、煤炭气化等；第二类是煤炭燃烧技术，主要是洁净煤发电技术，如循环流化床燃烧、增压流化床燃烧、整体煤气化联合循环、超临界机组加脱硫脱硝装置；第三类是燃烧后的烟气脱硫技术，主要有湿式石灰石石膏法、炉内喷钙法、喷雾干燥法、电子束法、氨法、尾部烟气、海水脱硫等多种，主要包括煤炭加工（选煤、型煤、水煤浆等）、煤炭转化（气化、液化、燃料电池等）、煤炭燃烧（流化床锅炉、高效低污染粉煤燃烧、燃煤联合循环发电等）、污染排放控制与废弃物管理（烟气净化、粉煤灰综合利用等）9。洁净煤技术我国来说有着深远的意义。首先可大幅度减少大气污染物排放，从而在环境允许条件下可扩大煤炭的作用
38、。其二是可大大提高煤炭利用效率和经济效益，降低煤炭需求的增长速度，减缓二氧化碳排放的增长。其三是可促进中国能源供应向多样化方向发展。清洁煤作为我国最有现实意义的绿色能源，我们应当大力发展洁净煤技术，做到能源与环境的协调发展。肆意消耗以煤和石油为主的石化能源所引发的环境污染、温室效应、热带雨林消失、物种多样性减少等一系列生态危机正在日益严重地威胁着人类的自身的生存和社会的持续发展。为此，不论是解决能源问题，还是解决环境污染问题，都必须积极开发可再生绿色能源，尤其是太阳能、风能、生物能、海洋能等绿色环保的新能源。五、新能源开发前景分析随着经济的不断发展，要满足人类生活现代化需要，能源需求量将越来越
39、大，随着常规能源资源的逐渐枯竭，能源供需矛盾将日趋尖锐。特别是消耗大量化石燃料，给地球的生态环境已带来了严重的影响，使能源问题越来越成为经济发展中的突出问题和瓶颈所在。因此，各国正在积极寻找各种办法和措施开源节流，以保证社会的可持续发展。中国新能源和可再生能源发展纲要明确指出，节约能源，提高能源利用效率，尽可能多地用洁净能源替代高含碳量的矿物燃料，是我国能源建设遵循的原则。如果说立足节能，研究开发先进能源利用及转化设备等产品，提高能源利用率是“节流”的表现，那么大力探索和开发各种绿色环保的新能源则是“开源”的重要途径。在我国，新能源和可再生能源是指除常规化石能源和大中型水力发电、核裂变发电之外
40、的太阳能、风能、地热能、海洋能、生物质能和氢能等。（一）太阳能 太阳是地球上万物生长的能量源泉。太阳能来自太阳辐射，故也称为“太阳辐射能”，它是地球的总能源，也是唯一极庞大的，既无污染又可再生的天然能源。人们利用太阳能的方法主要有三种：1、太阳能的热利用太阳能的热利用是通过反射、吸收或其它方式收集太阳辐射能，使之转化为热能并加以利用。我国推广应用的太阳能热利用项目主要有太阳能灶、太阳能热水器、太阳能温室、太阳能干燥、太阳能采暖等。2、太阳能的光电利用太阳能转换为电能的方法很多，其中应用较普遍的就是太阳能电池，它是利用光电效应将太阳能直接转换成电能的装置。太阳能电池有多种，主要有硅电池、硫镉电池
41、、碲化镓电池和砷化镓-砷化铅电池等。3、太阳能直接转换成化学能植物的光合作用就是把太阳能直接转换成化学能的过程。自然界中植物借光合作用将太阳能转换成自身的化学能的效率很低，约为千分之几。为了提高太阳能的利用率，已经推出了一种使用人工“能量栽培场”的方法，即利用某些藻类催其生长，而将太阳能转换成藻类的储存热能用作燃料（通过处理可制成木炭、煤气、焦油、甲烷等）。对太阳能这种新能源的开发利用，当前还仅处于初始阶段。随着科学技术的发展和人们对能源日益增长的需求，太阳能的开发利用必将出现一个蓬勃发展的新局面。未来时代将是太阳能大显身手的时代，在我国的现代化建设中，太阳能也将发挥越来越重要的作用。（二）风
42、能风能是空气在流动过程中所产生的能量，而大气运动的能量来源于太阳辐射。由于地球表面各处受太阳辐射后散热的快慢不同，加之空气中水蒸汽的含量不同，从而引起各处气压的差异，结果高压地区空气便向低气压地区流动，从而形成了风，简言之，风能是指太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，引起各地温差和气压不同，导致空气运动而产生的能量。利用风力机可将风能转换成电能、机械能和热能等。风能利用的主要形式有风力发电、风力提水、风力致热以及风帆助航等。风力发电机一般有风轮、发电机（包括装置）、调向器（尾舵）、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。其工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能
43、。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。在自然界，风是一种巨大的能源，它远远超过矿物能源所提供的能量总和，是一种取之不尽、尚未得到大量开发利用的能源。根据我国风能资源分布情况和当前的技术条件，近期开发利用风能的重点将放在内蒙古、东北、西北、西藏和东南沿海，以及岛屿、高山、风口等风能资源丰富的地区。在年平均风速超过6 米/秒的地区，特别是电网很难达到的牧区、海岛和高山边远地区，开发利用风能资源更具有深远意义。（三）地热能人们把来自地球内部的热能，叫地热能。地球通过火山爆发和温泉等途径，将它内部的热能源源不断地输送到地面。温泉就是人类很早开始利用的一种地热能。然而，目前对地热能大规模的开发利用还处于初始
44、阶段，所以说地热还属于一种新能源。地热资源：是指在当前技术经济和地质环境条件下，地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中的热能量和地热流体中的热能量及其伴生的有用组分。地热资源按赋存形式可分为水热型(又分为干蒸汽型、湿蒸汽型和热水型)、地压型、干热岩型和岩浆型4大类；目前能为人类开发利用的主要是地热蒸汽和地热水两大类。其中干蒸汽利用最好，地热能利用可分为直接利用和地热发电两方面。如温度超过150以上的干蒸汽，属于高温地热田，可直接用于发电，但其数量也最少；湿蒸汽田的储量大约是干蒸汽田的20倍，温度在90150之间，属中温地热田。湿蒸汽使用前必须预先除去其中的热水，在发电技术上较困难；热水储量最大
45、，温度一般在90以下，属低温地热田，可直接用于取暖或供热10。 地热发电的原理与一般火力发电相似，即利用地热能产生蒸汽，推动汽轮发电机组发出电来。大部分地热电站是利用高温水蒸汽为能源来发电的。这种电站是将地热蒸汽引出地面后，先进行净化，除掉所含的各种杂质，然后就可以推动汽轮发电机发电；以高温蒸汽为能源的地热电站，大多采用汽水分离的方法发电；对于以地下热水为能源的电站，一般通过一定的途径用地下热水为热源产生蒸汽，然后用蒸汽来推动汽轮发电机组发电。利用地热能发电，具有许多独特的优点：建造电站的投资少，通常低于水电站；发电成本比水电、火电和核电站都低；发电设备的利用时数较长；地热能干净，不污染环境；
46、发电用过的蒸汽和热水，还可以用于取暖或其它方面。另外，地热能在工业上可用于加热、干燥、制冷与冷藏、脱水加工、淡化海水和提取化学元素等；在医疗卫生方面，温泉水可以医治皮肤和关节等部位的疾病，许多国家都有供沐浴医疗用的温泉。（四）海洋能海洋能是海洋所具有的能量，即衡量海水各种运动形态的大小尺度。它既不同于海底或海底下储存的煤、石油、天然气、热液矿床等海底能源资源，也不同于溶存于海水中的铀、锂、重水、氘、氚等化学能源资源，它主要是以波浪、海流、潮汐、温度差、盐度差等方式，以动能、位能、热能、物理化学能的形态，通过海水自身所呈现的可再生能源，它是波浪能、潮汐能、海水温差能、海（潮）流能和盐度差能的统称
47、。目前，世界各国有关海洋能源的研究和利用还处于初始阶段，因而海洋能属于有待开发利用的新能源。其中，波浪能的利用处于试验研究阶段；海洋热能的利用正在进行工程性研究；海流和盐度差能的利用，仅处于原理研究阶段；对于潮汐能的开发技术比较成熟，已进入技术经济评价和工程规划阶段。潮汐是一种自然现象，是在月球和太阳与地球万有引力作用下发生的海水周期性的涨落运动。一般情况下，每昼夜有两次涨落，一次在白天，称为潮，一次在晚上，称为汐，合起来即称潮汐。人类对潮汐能的利用有三种方式：1、潮汐磨在港、湾筑坝，利用潮汐涨落产生的水位差作为原动力，推动水轮机旋转，带动石磨进行粮食和其它农副产品的加工。2、潮汐水轮泵在有潮流的河段港湾，利用水位差驱动水轮来解决灌溉问题。3、潮汐发电在海湾或潮汐河口建筑闸坝，形成水库，并在其旁侧安装水电机组。涨潮时海水由海洋流入水库，落潮时，水库水位比海洋水位高，从而形成库内潮位差。利用潮汐涨落潮差的能量，推动水轮发电机组发电。潮汐能是一种清洁无污染、不影响生态平衡的可再生能源。完全可发展成为沿海地
