【文章內容簡介】 作為“回報”的同時，被迫迎來了自我檢討和亡羊補牢的時代。從這個意義上講，以節(jié)約能源，減少碳排放為特征的“新能源革命”只是遲到的自我救贖。 三、 常規(guī)能源及利用 （一）常規(guī)能源利用現(xiàn)狀 常規(guī)能源是指在現(xiàn)階段科學技術水平下，人們已經廣泛利用，并且利用技術 較為成熟的能源。 煤炭、石油、天然氣和水能 等都屬于常規(guī)能源。 煤炭 煤炭是能源世界的主將 ， 在各類能源中，今后 20 年內可大量增產和彌補石油不足的能源是煤炭，煤炭成了過渡到 以 可再生能源和核能為主的未來能源的橋梁 。 煤 的形成是大自然的造化 ， 煤是地質史上的陸地植物在沼澤中大量沉積而成的，一般產在地6 質成煤時期的沉積盆地邊緣。 煤炭既是動力燃料，又是化工、 制焦 和 煉鐵的原料，素有“ 工業(yè)糧食 ” 之稱。在工業(yè)生產和生活中，煤炭 常 被用作燃料燃燒以提供熱量或動力，煤炭燃燒后釋放的熱能可以轉化成電能，實現(xiàn)能源的遠距離傳輸 。 火力發(fā)電在 我國電力結構中占有很大比重，在全球范圍內火力發(fā)電也是電能的主要來源之一 ；煤炭煉焦、高溫干餾的煤氣是重要的化工原料，也可以用來合成氨；低灰、低硫和可磨性好的品種，可以用來制造多種碳素材料，在生產活動中有著廣泛的應用。 煤作為能源，與 石油比較有兩大優(yōu)點：一、 分布廣，儲量大。全世界煤的探明儲量是石油的 20 多倍，我國還高于這個倍數(shù)。二、 開發(fā)和利用的技術難度不大。所以，我國和世界許多國家都很重視煤炭資源的開發(fā)利用。另一方面，用煤作燃料，也有很多地方不如石油，例如發(fā)熱量和燃燒效率不如石油高，輸送和使用不如石油方便；灰渣 、粉塵多，容易污染環(huán)境， 露天開采會破壞土地，使礦井地面塌陷。礦井和選煤廠廢水 造成水 污染，燒煤產生大量二氧化碳會造成溫室效應，影響氣候等 [3]。 在未來 100 年內，煤炭不可避免地仍將是一種主要能源。我們的任務是尋求更有效的、環(huán)境可接受的途徑，使每噸煤發(fā)更多的電，減少污染物的排放總量。煤炭的綜合利用是今后的發(fā)展方向 ， 煤是非可再生的資源，要節(jié)約使用，要研究如何利用得合理，發(fā)揮它更大的作用。現(xiàn)在，科學家們正在研究提高煤燃燒的效率，減輕對環(huán)境的污染，同時研究煤的氣化、液化等技術，使它能經濟地替代石油。 現(xiàn)在世界各國正 在執(zhí)行清潔煤技術計劃，這將是造福人類的偉大舉措。 石油 石油 是當今世界的主要能源， 是從地下深處開采的棕黑色可燃粘稠液體 ， 主要是各種烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴的混合物。它是古代海洋或湖泊中的生物經過漫長的演化形成的混合物，與煤一樣屬于化石燃料。 石油 在國民經濟中占 有 非常重要的地位。 人們一般不直接用石油作燃料，而是利用石油各成 分 的 沸點不同，把它 們 加熱蒸餾而分開，稱為分餾。石油經過加熱分餾就得到石油 汽 、 汽 油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟等產品。它們都是由碳、氫兩種元素組成的有機化合物，它們之間的差別就是分子大小不一，它 們燃燒后的產物都是 CO2 和 H2O ，同時放出熱量。人們常利用液化石油氣、汽油、煤油、柴油等的燃燒，給工廠、農村、汽車、輪船、火車、飛機和家庭生活等提供所需要的動力和熱量 。 石油 被人們譽為工業(yè)的“血液”，是名不虛傳的。 首先，石油是優(yōu)質的動力燃料的原料。汽車、內燃機車、飛機、輪船等現(xiàn)代交通工具都是用石油的產品 —— 汽油、柴油作動力燃料的；新興的超音速飛機、導彈、火7 箭，也都以石油提煉出來的高級燃料為動力的。石油也是提煉優(yōu)質潤滑油的原料。一切轉動的機械的“關節(jié)”中添加的潤滑油都是石油制品。 石油還是重要的化工 原料。石油化工廠利用石油產品可加工出 幾千 種重要的有機合成原料。常見的滌綸、尼綸、腈綸、丙綸等合成纖維；能與天然橡膠相比美的合成橡膠；苯胺染料、洗衣粉、糖精、人造皮革、化肥、炸藥等等都是由石油產品加工而成的。 石油經過微生物發(fā)酵，還可以制成合成蛋白。 放在石油中的嚼蠟菌吃食石蠟后，會以驚人的速度繁殖起來。嚼蠟菌自身含有豐富的蛋白質 ，因而可利用石油制成大量合成蛋白。 煉油最后剩下的石油焦和瀝青也都 用途很廣。石油焦做煉鋼爐里的電極，可以提高鋼的產量， 還可用它作為制造石墨的原料。瀝青則可以制作油氈紙或鋪路。 作為動力 燃料，同煤相比，石油有許多優(yōu)越之處。 （ 1） 石油燃燒時放出的熱量，比煤炭大得多。 1 千克的煤的發(fā)熱量是 5000 千卡，而燃燒 1 千克的石油卻能得到 10000 多千卡的熱量。 （ 2） 石油使用方便。它易燃，且不留灰燼。儲存時所占空間小，可用管道運輸，經濟便捷。 （ 3） 石油可以煉制成許多優(yōu)質高效的特種燃料。 （ 4） 石油是流體，易于開采。 石油在當今世界能源中占有極為重要的地位， 石油對于各國來說，其消費量與國家經濟的發(fā)展程度是密切相關的。中國由于人口眾多和經濟發(fā)展迅速目前已經成為全球第二大石油消費國，如何保障長期的、穩(wěn)定的 石油供應，是未來我國經濟安全面臨的一個重大問題 [4]。 天然氣 天然氣 指天然蘊藏于地層中的烴類和非烴類氣體的混合物，主要存在于油田氣、氣田氣、煤層氣、泥火山氣和生物生成氣中。天然氣又可分為伴生氣和非伴生氣兩種。伴隨原油共生，與原油同時被采出的油田氣叫伴生氣；非伴生氣包括純氣田天然氣和凝析氣田天然氣兩種，在地層中都以氣態(tài)存在。 天然氣已成為全球繼煤炭和石油之后的第三大常規(guī)能源，以天然氣作為能源的優(yōu)勢 是 ： （ 1） 清潔環(huán)保：可燃天然氣的主要成分是甲烷，燃燒時無懸浮顆粒物，它產生單位熱量放出的溫室氣體（ CO2）只有煤炭的 1/2 左右，比石油還少 1/3，是清潔、優(yōu)質、具有競爭力 的能源和化工原料，也是環(huán)保首選燃料。其含碳量低的性質，符合能源低8 碳化發(fā)展的規(guī)律。 （ 2） 資源豐富：天然氣與石油探明的可開采儲量接近，但是天然氣資源更豐富，采出程度低，可開采年限長，有著巨大的潛力。 （ 3） 發(fā)展前景廣闊：天然氣可以用于工業(yè)燃料、發(fā)電燃料、民用與商業(yè)燃料、能源工業(yè)和化工原料。石油和煤炭消費領域里有 很大部分 可以用天然氣來取代。 （ 4） 使用方便，只需最低程度的處理。 （ 5） 有較高的綜合經濟效益：燃氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電的效率可達 60%，造價只 為常規(guī)煤電的 1/2。天然氣用作化工原料，工藝簡單，轉換效率高，能耗低，投資少，易實現(xiàn)清潔生產 [5]。 隨著人類環(huán)保意識的增強， 天然氣作為一種優(yōu)質能源逐漸受到各國的重視 ，目前，發(fā)展天然氣工業(yè)已成為各國改善人類生存環(huán)境和維持經濟可持續(xù)發(fā)展的最佳選擇。 水能 水能，通常是河川徑流相對于某一水平 面 所 具有的勢能。把天然水流具有的水能積聚起來，去推動水輪機，帶動發(fā)電機，便可發(fā)出電能。這個物理過程使一次能源開發(fā)和二次能源生產同時完成，而水流本身并不發(fā)生化學變化，所以水能是一種清潔能源。由于地球上水的總量 恒定， 在太陽能 作用下不斷進行著蒸發(fā)、降水循環(huán)，因此水能是可再生的能源。 水能開發(fā)利用的歷史也相當悠久。早在古代，我國勞動人民就發(fā)明了“水 磨”、“ 水碾”。現(xiàn)代廣泛采用的水力發(fā)電是人類對水能利用的高級階段。 水能是可再生的能源，可持續(xù)地利用它來發(fā)電。水電站投產以后，發(fā)電成本低，積累多，收益大。而且水電站除發(fā)電供給能源以外，為水電而修建的水庫，大多還有防洪、灌溉、航運、養(yǎng)殖水產、改善自然環(huán)境、旅游等綜合效益。水電同火電比較，修建大型水電站要建壩攔水，工期較長，投資較多。但是，如果把發(fā)展火電需要新建的煤礦、鐵路工程一并計算在內 ，有些水電站建設工期并不比建火電站長，投 資也相差無幾。水電還有一個突出的優(yōu)點，就是不污染環(huán)境，是一種 綠色 能源。 常規(guī)能源在今后一段時間仍將是世界能源的主體部分，因此對常規(guī)能源的開發(fā)利用和技術改造具有迫切的現(xiàn)實意義 。 （二）能量的利用與轉換 通過一定的方式，蘊藏在能源中的能量能夠得以釋放或轉化，而被應用于人類的生產、生活等領域。人類生產、生活各個領域都需要能量，因此能源的利用形式呈現(xiàn)出多樣性的特點。從能源使用角度看，人類直接使用最多的能源是電能和熱能，而電9 能是能源利用最普遍的形式，人類對熱能的利用技術是目前最 成熟的，所以人類對其他能源利用的主要目的是使其轉化為熱能或電能。 能量雖然可以從一種形式轉化為另一種形式，從一個物體轉移到另一個物體，但它既不能憑空創(chuàng)造，也不能憑空消失。在轉化和轉移過程中，能量的總值不變，這稱為熱力學第一定律，即能量轉化與能量守恒定律 [6]。 對于礦物能源來說，如煤炭、石油、天然氣等利用方式主要是通過燃燒釋放蘊含的化學能，進而生成熱能或電能。近年來出現(xiàn)了很多新技術，實現(xiàn)了化學能或電磁能轉化為電能。如燃料電池技術、磁流體發(fā)電技術等都可以把燃料的化學能直接轉化為電能，效率比把化學能轉化為熱能、 再利用熱能來發(fā)電要高得多。 對太陽能的利用主要有兩種形式，即光熱轉換和光電轉換。光熱轉換先是把太陽能轉化為熱能，然后再加以利用，如太陽能熱水器，太陽灶等。光電轉換是利用光伏電池，把太陽能直接轉化為電能，效率比較高。 水能和風能是人類很早以前就開始利用的能源，但僅僅限于舂米、磨面等小規(guī)模機械能利用。在現(xiàn)代的技術條件下，對水能、風能的利用主要是水力發(fā)