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100　L汽油燃烧释放的能量。地球上的海水几乎是“取之不尽”的，因此受控氢核聚变的研究成功将使人类摆脱能源危机的困扰。利用氢能的最终目标是要实现受控氢核聚变，这也是“氢能源”利用的终极目标。尽管现在世界限制核能的发展，但是核能小型化，如核动力汽车等等，都是很有潜力的。

　　2　。　我国能源储量

　　随着经济建设的推进，资源储量的勘探也越来越清楚。中国地大物博，能源资源丰富，据2006年中国统计年鉴的数据，全国主要能源的基础储量为：石油万吨、天然气亿m3　；煤炭亿吨。若以“人均拥有量”来衡量，中国却是资源贫国；2006年人均石油储量只有，人均天然气储量2168m3，人均煤炭储量256t，分别为世界平均值的；和，中国的人均资源储量远远低于世界水平。

　　（1）煤炭

　　煤炭我国煤炭总储量为14380亿吨。1985年底探明储量为7822亿吨，而且煤种齐全，分布面广。在探明储量中，炼焦煤占％，无烟煤占14％，其他占54。　4　％。探明的可采储量为3326亿吨。

　　但是，我国煤炭资源区域分布很不平衡。华北地区占总储量的71。　13％，西北占％，华东占8。　65％，西南占5。　16％，东北占3。　6％，中南占2。　33％，山西省的煤炭资源占全国已探明的总储量的60％以上，产量约占全国总产量的1/3，每年调出的商品煤约占全国商品煤总盘的85％，而且质量、品种都居全国之冠。我国南方还有大量石煤，估计蕴藏量在1　000亿吨以上。

　　（2）石油

　　石油根据地质普查，我国可能蕴藏油、气的沉积岩面积达545万平方公里，有300多个可供勘探石油的沉积盆地。还有120多万平方公里的沿海大陆架，它们构成了我国石油资源雄厚的地质基础。估计我国石油资源储量为300亿吨到600亿吨，主要分布在渤海湾、松辽、塔里木和准葛尔四大盆地，已探明的可采储量有90亿吨，按照45％采收率，至1985年累计生产量为亿吨，剩余可采储量为25。　3亿吨，已探明的储盆按目前的产量可维持开采20年左右。

　　（3）天然气　　

　　天然气将作为中国未来的新能源，有常规天然气和煤层气、甲烷气等非常规天然气。值得一提的是，2007年中国天然气剩余探明储量为1。　88万亿立方米，去年公布的2006年中国天然气剩余探明储量数据为2。　45万亿立方米，今年将此数据下调了0。　77万亿立方米。由于数据调整，储采比也由2006年的41。　8（年）骤降至2007年的27。　2（年）。

　　（4）天然气水合物

　　在中国南海海域资源潜力最大，11个天然气水合物远景分布区有效分布面积约为125833km2。南海的调查程度相对较高，发现了天然气水合物存在的地球物理证据和一系列地质、地球化学异常标志，初步圈定了天然气水合物的分布范围及其厚度。

　　（5）油砂与油贞岩资源

　　中国油砂资源也很丰富，在柴达木等地已发现了大量高品质的油砂矿，这能极大地补充中国石油供应不足的状况。中国油页岩资源丰富，探明资源量315　x108　t，预测资源量4520　x108　t　；其中所含页岩油资源量476x108　t，排第2位（2006年），主要集中在东部区、青藏区和中部区，其中东部区页岩油资源量占全国的35　％。目前，页岩油探明储量20x108t；主要分布在吉林省、广东省，辽宁省。

　　（6）水能

　　我国水能的理论蕴藏量为6。　8亿千瓦，年发电量5。　9万亿度，已探明可开发的为3。　78亿千瓦，总年发电量可达1。　9万亿度，均居世界第一位（其他国家依次为：苏联2。　69亿千瓦，巴西2。　09亿千瓦，美国2。　05亿千瓦，加拿大1。　53亿千瓦，印度0。　7亿千瓦）。

　　我国水能资源分布很不均匀，主要集中在西南地区，约占71　％。云南、四川、西藏的水能资源超过1亿千瓦。其次是中南和西北地区，分别占全国的10％左右。东北、华北、华东三个地区合计仅占9％，是水能资源相对较少地区。

　　（7）　太阳能

　　在中国，大约有2/3的国土面积年日照小时数在2200小时以上，年太阳辐射总量大于每平方米5000兆焦，全国年接受的太阳能相当于1。　7万亿吨标准煤。年太阳辐射能超过140千大卡/厘米2的地区，占全国2/3的面积。以西部为最丰富，每年每平方厘米为140－200万大卡，东部为80－　160万大卡。根据各地接受太阳总辐射量的多少，可将全国划分为五类地区：一类地区包括青海、西藏的西部，宁夏、甘肃的北部和新疆南部。二类地区包括青海、西藏的东部，宁夏、内欢古的南部，山西北部，甘肃中部等地。这两类地区年日照时数大于3000小时，辐射总量高于5。　9　X　I　04焦耳/（厘米2。年），是我国太阳能资源丰富和较丰富的地区，具有利用太阳能的良好条件；三类地区包括新疆北部、陕西、江苏、安徽的北部、山东、河南、吉林、辽宁、河北和甘肃东南部、山西、广东和福建的南部等地，是太阳能资源中等类型区。其余的四、五类地区，虽然太阳能资源条件较差，但也有一定的利用价值。　　

　　（8）风能　　

　　我国地处欧亚大陆东南部，季风盛行，有较丰富的风能资源，全国可开发利用的风能资源总量为10x108kW。其中陆地上离地10　m高，可开发和利用的风能储量有2。　53　x108kW，海上7。　5x108　kW。东南沿海及岛屿、青藏高原，华北及西北部分的地区条件为最好，这些地区有效风能密度每平方米200瓦以上，平均风速大于每秒3米的时间超过6000小时。华东沿海、东北地区的全年平均风速超过3米/秒，而且接连有3…5个月风速接近或超过6米/秒，其中如福建东山岛，风速7。　3米/秒。山东成山头，风速7。　8米/秒，条件更有利。

　　（9）地热资源：

　　中国地热资源丰富，据中国地调局统计，2000　m以浅可采热水量68。　5　x108m3　/　a，折合标煤3285　x104t/　a。

　　地热能我国地热资源据不完全统计，至今已经发现的天然和人工地热露头点，包括温泉、热水井及矿坑热水等有2　700多处。按已经勘查的2　412个地热点统计，天然热流量总值约为焦/年，这些热相当于378万吨标准煤。

　　从地热能的分布来看，按热能计算，西藏自治区的地热能资源最多，折合162万吨标准煤，占全国查明地热能的43％。仅羊八井地热田远景储量就达15万千瓦左右。发现地点最多的是云南省，有706处。另外，四川、广东、福建、台湾，以及京津地区地热资源也较多，不少温度在80℃以上，开发利用有较好的经济价值。

　　（10）生物柴油

　　目前中国生物柴油发展以民营企业为主，已经建成了一些小型生产装置，总产能11　x　104t/a，主要以地沟油、植物油脚为原料。大型企业正积极扩大生物柴油产能建设，中粮集团“十一五”期间，规划利用地沟油等建设10套生物柴油生产装置，总产能达55　x104t/　a

　　（11）生物质能

　　我国的森林面积为18。　3亿亩，林木蓄积量95亿立米，年产柴薪1　982亿斤，森林资源的能量热值相当于39亿吨原煤的发热量。其中薪炭林面积5　400万亩，蓄积量4　971万立方米，年产薪柴432亿斤，折标准煤1。　2亿斤，是农村中的主要能源。估计目前我国每年森林资源消耗2亿立米中，用作然料的约7　000万立米。

　　我国农村最重要的生物然料是秸杆，估计我国年产秸杆9。　58亿吨，薪柴2　800万吨。目前，全国有家用沼气池463万户，集中供应沼气站3　800处，供应3万户农户使用。还有沼气动力站195处，沼气发电站286处，共有发动机容量7　20千瓦。

　　（12）潮汐能

　　我国潮汐能资源较为丰富。如果按照堤线长2^…5公里以下，堤线处水深一般在10米以下、多年平均潮位差在0。　5米以上的500处潮汐能地址来计算的话，全国潮汐能的理论蕴藏量大约是1。　1亿千瓦，年可发电2750亿千瓦时，其中可开发的约为3　580万千瓦，年发电量870亿千瓦时。从资源的地理分布来看，全国有1l个省、市、自治区有潮汐能资源。其中，浙江和福建两省的蕴藏量最大，约占全国潮汐能总资源的，并且港湾地形优越，潮差较大，有利于开发。其它蕴藏较多的省有山东、广东、辽宁等省。

　　（13）海洋能

　　理论估算我国沿海有波浪功能约17　000亿千瓦，海流动能约5　000万千瓦到1亿千瓦，海水盐度差能蕴藏量为1。　5亿千瓦，可利用的海洋热能约为1。　2亿千瓦。

　　（14）核能

　　核燃料初步探明，仅天然铀即可供1500万千瓦的核电站运行30年之用。

第二节　　世界能源消费
第二节　　世界能源消费

　　随着世界经济规模的不断增大，世界能源消费量持续增长。1990年世界国内生产总值为26。　5万亿美元（按1995年不变价格计算），2000年达到34。　3万亿美元，年均增长2。　7％。根据（（2004年BP能源统计》，1973年世界一次能源消费量仅为57。　3亿吨油当量；2003年已达到97。　4亿吨油当量（见表1）。过去30年来，世界能源消费量年均增长率为1。　8％左右。

　　
　　
　　自19世纪70年代的产业革命以来，化石燃料的消费量急剧增长。初期主要是以煤炭为主，进入20世纪以后，特别是第二次世界大战以来，石油和天然气的生产与消费持续上升，石油十20世纪60年代首次超过煤炭，跃居一次能源的主导地位。虽然20世纪70年代世界经历了两次石油危机，但世界石油消费量却没有丝毫减少的趋势。此后石油、煤炭所占比例缓慢下降，天然气的比例上升。同时，核能、风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用，形成了目前以化石燃料为主和可再生能源、新能源并存的能源结构格局。到2003年底，化石能源仍是世界的主要能源，在世界一次能源供应中约占87。　7％，其中，石油占37。　3％；煤炭占26。　5％、天然气占23。　9％。非化石能源和可再生能源虽然增长很快，但仍保持较低的比例，约为12。　3％（见表2）　　　　

　　根据美国能源信息署（EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105。　99亿吨油当量，2020年达到128。　89亿吨油当量，2025年达到136。　50亿吨油当量，年均增长率为1。　2％（见表5）。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布不均匀度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。

　　随着世界能源消费量的增大，二氧化碳、氮氧化物、灰尘颗粒物等环境污染物的排放量逐年增大，化石能源对环境的污染和全球气候的影响将日趋严重。据EEA统计，1990年世界二氧化碳的排放量约为215。　6亿吨，2001年达到239。　0亿吨，预计2010年将为277。　2亿吨，2025年达到371。　2亿吨，年均增长1。　85％。

　　根据《中国统计年鉴2008》中提供的数据，2007年我国能源生产总量约23。　5亿吨标煤，同比增长6。　5％，能源消费总量约26。　6亿吨标煤，同比增长7。　8％。我国在世界能源生产和消费中占据重要地位，主要化石能源产量、消费量及能源消费总量均居世界前列，我国已成为世界第二大能源生产和消费国。根据《BP世界能源统计》，2007年我国能源生产、消费及世界排名情况如下表所示：

　　
　　“其他”中，包括　　核能消费量1130万toe，占能源消费总量的0。　8％，水电消费量为7420万toe，占能源消费总量的5。　4％。

　　（注：Toe=Ton　of　Oil　Equivalent，吨油当量）。

　　按标准油的热值计算各种能源量的换算指标。中国又称标准油。1千克油当量的热值，联合国按兆焦（MJ）计算。1吨标准油相当于吨标准煤。

　　由世界和中国的传统石化能源储量和消费量来看，世界传统石化能源储量不足支撑人类使用200年，而中国的能源储备量不足支撑中国使用100年。而且，传统石化能源的使用带来巨额的温室气体排放和其他污染气体排放，因此，开发利用无污染的新能源势在必行。　。。

前言
在2006年，全球能源生产构成中，石油占，煤炭，核电，天然气，可再生能源份额为。而在可再生能源生产中，水电为，太阳能与光伏电池为，包括木材、废物、乙醇燃料在内的生物质能占，风能为，地热。

　　尽管以可再生能源为主的新能源在全球能源生产中所占的比例较小，但其发展应用的潜力巨大，其中太阳能、风能、地热能和生物质能（包括木材、废物和乙醇燃料）的消费从2005年的37010亿Btu（英热单位，1Btu＝焦耳）增加到2006年的39540亿Btu，尤其是风能在整个可再生能源（包括水电在内）消费中占比，增加了一个百分点，达到。

　　美国市场调查公司Clean　Edge自2000年以来一直跟踪世界清洁能源的研发进程，其发布的年度报告显示，太阳能光伏、风能、生物燃油以及燃料电池等产品的收益在2007年较前一年增长40％，从2006年的550亿美元增加到2007年的773亿美元（图1）。

　　图1　　2007年部分新能源市场规模及对2017年的预测（单位：10亿美元）资料来源：Clean　Energy　Trends　2008

第一节　　　太阳能光伏发电
第一节　　　太阳能光伏发电

　　1。　光伏发电原理

　　太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。　太阳能电池发电的主要原理是半导体的光电效应。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体硅为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。　当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。　

　　目前的主要的太阳能电池是硅太阳能电池。用的硅是“提纯硅”，其纯度为“11个9”，比半导体或者说芯片硅片“只少两个9”；又因为提纯硅结晶后里头的成分不同，分为多晶硅和单晶硅；目前，单晶硅太阳能电池的光电转换率为15％左右，最高达到了24％，使用寿命一般可达15年，最高达25年，比转换率仅12％　左右的多晶硅太阳能电池的综合性能价格比高。

　　制作时，多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后，制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等，就形成P…N结。然后采用丝网印刷，将精配好的银浆印在硅片上做成栅线，经过烧结，同时制成背电极，并在有栅线的面涂一层防反射涂层，电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件，就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框，正面覆盖玻璃，反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备，就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电，需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储，也可输入公共电网。发电系统成本中，电池组件约占50％，电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外50％。

　　1954年，美国贝尔实验室诞生第一个太阳能电池。上世纪60年代开始，美国用太阳能电池作为人造卫星　能源。70年代能源危机爆发，太阳能电池开始被应用到民用领域。　

　　2。世界太阳能发电情况

　　在德国、西班牙、美国等的带动下，2007年全球太阳能光伏（PV）市场装机新增容量约为3430MW（兆瓦），其中装机容量在200KW以上的大规模的光伏发电厂在过去三年的增长率接近100％。目前，全球太阳能光伏总装机容量达到10GW。从各国太阳能光电市场来看，德国光伏市场在2007年的规模为1328MW，全球市占率为47％；西班牙光伏市场规模则由480MV增长为640MW，而美国的光伏市场规模则增长了57％达到220MW。

　　在太阳能电池方面，据Solarbuzz的数据，2007年全球太阳能电池的产量约为3436MW，增长率达；其中，薄膜太阳能电池的产能由2006年的181MW增长了一倍，在2007达到400MW。从各国厂商表现来看，日本太阳能电池制造商的产量继续下降，市场占有率从2005的46％下降为26％，而中国太阳能电池制造商的全球市占率，则由2006年的20％增长到2007年35％。

　　3、我国太阳能发电发展状况

　　我国具有丰富的太阳能资源，