摘要：能源短缺与环境污染是当今世界面临的巨大难题。为了维持社会进步、经济发展与保护环境，世界各国正在不断探索开发各种替代能源、清洁能源，尤其是可再生能源。当前可再生能源发展呈现技术水平不断提高，成本持续下降，发展速度加快，市场份额增加，潜在经济利益大的特点，已成为各国实施可持续发展的重要选择。鉴于我国人口多、能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济兼顾的可持续发展。

关键词：可再生能源　太阳能　风能　生物质能　水能　可持续发展

人类对能源的利用往往是人类文明发展程度的显示器。人类对早期能源－－火的利用，开启了人类文明的进程；随后对风力、水力的初步利用无不对人类古代生产力的发展起到了巨大的促进作用；煤炭与石油的利用是人类能源史上的两次巨大转变，对人类社会经济技术的发展起到了极大的推动作用，人类文明在此基础上得到了空前的发展。但化石能源的使用也带来了环境污染、温室效应加剧等一系列全球问题。据研究，在过去的20年中全球大约有3／4左右的人为二氧化碳排放量来源于化石燃料燃烧，而化石燃料燃烧中又以煤炭燃烧贡献最大［1］。能源短缺与环境污染是当今世界面临的巨大难题［2］，在我国问题尤为突出。

为了维持社会进步、经济发展与保护环境，人类正在不断探索开发各种替代能源、清洁能源，尤其是可再生能源，能源消费结构已开始由石油为主向多元化能源结构发展。太阳能、氢能、海洋能、风能、生物质能等新能源的研究与开发利用已成为各发达国家优先发展的关键领域［3,.4］。

1.　可再生能源种类与利用方式

可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。新能源一般指借助新技术可以开发利用的可再生能源如太阳能、生物质能、水能、地热能、氢能等。新能源将为世界未来发展提供重要的动力支持与环境保护支持［2-4］。

1.1　太阳能的新型利用

太阳能是太阳核聚变释放的巨大能量，地球上蕴存的风能、水能、生物质能等可再生能源均来源于太阳能。事实上煤炭、石油、天然气等化石能源从根本意义上来说也来源于太阳能。太阳的能量可以认为是取之不尽、用之不竭的。

虽然人类数千年来一直利用太阳辐射晾晒谷物与衣物，但太阳能作为真正意义上的能源只有几十年的历史。对于太阳能的新型利用方式主要有直接利用太阳辐射的热量，或者将其转换成电能。太阳能的热利用是以传热学作为理论基础，利用形式有太阳能集热器、太阳灶、太阳房、太阳能热水器、太阳能干燥和太阳能空调等；太阳能发电是将太阳辐射能量转换为电能的过程。对于转换过程目前主要通过两种途径：一种是将太阳能转换热能，再利用热能发电；另一种是将太阳辐射直接通过光电转换转换器即光伏发电系统转换为电能。太阳能光伏发电系统的研究应用尽管只有几十年的历史，但应用却很广泛，在空间飞行器的电力供应、交通工具、通讯工具、国防工程、电器设备和生活用电等方面都有光伏发电系统的成功应用。

1.2　生物质能的新利用与加工转换

生物质直接燃烧是人类最早获得的能源利用方式。但直接燃烧生物质燃烧效率低，易产生有害气体，也造成了资源的大量浪费。在直接燃烧利用方面生物质能的利用技术现在已有极大改进。一种改进是大量燃用生物质进行生物技能发电，生物质能区域性热电联产，使其利用效率大大提高；另一种生物质采用压缩成型技术制成固体燃料使之便于运输、储藏和使用。近几十年来人们还陆续开发了各种生物质能转化技术，主要包括生物质能气化技术和利用生物质制取液体燃料。

利用沼气技术，动物粪便、秸杆、工农业有机废弃物、城市生活污水和垃圾等均可成为生产沼气的原料，不仅变废为宝，还可净化环境。农村地区的能源-生态型沼气工程将养殖业与种植业有机结合起来，可以形成农业生产、废弃物处理、能源生产和有机肥生产的生态农业链。而通过热化学反应利用作物秸杆、农业加工剩余物和林业木质废弃物等制取的生物质燃气可用于供热、供应民用燃气、发电和生产化工原料等方面。

利用生物质制取的液体燃料有生物柴油和乙醇，它们可以用来补充或替代石油能源。生物柴油是以各种植物油为原料，采用化学方法提炼的生物燃料，它们即可以一定的比例与柴油混用，也可单独代替柴油使用。通过生物发酵法，含各种糖、淀粉和纤维素的生物质均可制取乙醇。乙醇作用燃料加入汽油，可使汽油燃烧更充分，减少有害气体和温室气体的排放，还可有效避免发动机关键部件的积炭，延长发动机使用寿命。随着完全使用乙醇作燃料的发动机面世，乙醇还将在替代化石燃料上发挥更大的作用。

1.3　水能及其开发利用

由于地势高差产生的水体势能和水体流动中的动能称为水能。地球上接受的太阳辐射能中有四分之一是通过参与水循环的方式被吸收的，因此水能的源泉仍是太阳能。人类对水能的开发利用历史悠久，通过水车和水磨进行生产活动已有3000年之久。目前水能是世界上利用最多的可再生的商业性能源，对水能的利用方式主要是拦河筑坝，通过水能驱动水轮机带动发电机发电。水电即是一种清洁能源又是可再生能源，只要地球上存在水循环，人类就可获得源源不断的水能。

我国地势复杂多变，拥有庞大而复杂的水系水网，大江大河的发源地青藏高原与沿海平原落差高达数千米，很多河流径流丰沛、落差巨大，但目前水能的实际开发程度还不高，因此可能被开发的潜在水能资源居世界首位。

海洋能更是人类可开发利用的能源宝库。海洋占地球表面积的四分之三，其蕴藏的丰富而无污染的可再生能源估计远远超出全球目前能源的总消耗量。海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等，利用这些能源进行发电的方法正在开发当中。

1.4　地热能的开发利用

地球本身也是一个巨大的热源，地核温度高达4000℃以上。目前国际上较一致的观点认为地热的形成主要是由于地球深层存在的天然放射性物质在自然蜕变中释放的热能。地热梯度是随着距地表深度的增加而增加的，就现在的技术条件而言人类对地球的探索只能达到距地表10km以内的范围，但仅这一范围内的地热资源估计就达12.6×1026J,相当于全球煤炭可开采储量含热量的7万倍。

根据地热流体的不同温度，目前人们对地热资源进行分类利用。对于中低温热田可直接利用，简洁方便。常用于日常生活中温泉洗浴、建筑采暖等；工业生产中用于供热、制冷、干燥脱水等；农业生产上建设地热温室、水产养殖等。高温地热流体的利用方式最主要是地热发电。目前世界上的地热发电站大体上分为蒸汽型和热水型两种类型，另外在20世纪未又开始出现了一种联合循环地热发电系统，将前两种发电系统结合起来，利用蒸汽发电系统一次发电后的余热作为双工质热水型发电系统的热带动其二次发电，从而充分利用地热流体能量，石灰质高了地热电站的效率。在当前化石能源资源日渐短缺的形势下，地热发电得到了各国的普遍重视。

2.　世界可再生能源研究现状与发展趋势

由于受到高位石油价格、能源供应安全和环境保护压力等问题的困扰．欧美各国纷纷制定出新的可再生能源计划［5］。

欧盟委员会于2007年3月初制定可再生能源发展目标：到2020年可再生能源将占欧盟总能源供应20％。美国可再生能源委员会于2006年12月披露可再生能源发展策略，到2025年可再生能源将至少达到电能需求的25％。

德国联邦认为，发展可再生能源对保证能源多样性、减少环境污染以及把握技术革新先机都至关重要。德国风力发电机组占世界风力发电总量的1/3 强，可再生能源发电的消费已从1998年的4．7％提升到2006年的11.6％。德国为促进可再生能源的开发制定了多项和法律，为投资太阳能、风能、水利、生物质能和地热提供了可靠的法律保障。目前，每年投入6000多万欧元用于开发可再生能源，推动太阳能、风能和地热的开发。

英国海岸线1万多公里，为借助这一地理优势，英国把研究海洋风能潮汐能、波浪能等作为开发新能源的突破口，希望海洋成为未来英国的能源之源。不久前在苏格兰奥克尼群岛成立的世界首座被称为欧洲海能中心的海洋能量试验场正式启动，标志着英国在海洋能源领域捷足先登。

法国生物燃料的产量超过德国，成为欧洲生物燃料生产的第一大国。法国用生物能源替代石油，几年后每年可为法国节省1100万吨的石油进口。法国积极准备进入“后石油时代”，在继续发展利用核能的同时加快开发太阳能、生物能等清洁能源的步伐。目前已经对家庭安装太阳能发电装置提供补贴，还大幅度提高电力部门购买太阳能和沼气发电产生的电力价格，从而鼓励这些清洁能源的使用。

瑞典经济发展部宣布，到2020年瑞典计划停止使用石油。要做到这一点就必须依靠再生能源。2003年瑞典的能源消费中替代再生能源占26％，石油在能源消费中的比重从1970年的77％下降到32％。

20世纪70年代第一次石油危机爆发后，一直依赖能源进口的丹麦着手推行能源多样化，制定适合本国国情的能源发展战略，积极开发生物能以及风能、太阳能等清洁可再生能源。丹麦是较早利用秸秆发电的国家。丹麦BWE公司率先研发秸秆生物燃烧发电技术，迄今在这一领域仍保持世界最高水平。在该公司的技术支持下，丹麦1988年就建成世界上第一座秸秆生物燃烧发电厂。丹麦的秸秆发电技术现已走向世界，并被联合国列为重点推广项目。

美国2005年能源消费构成中，可再生能源比例小于1％ 。美国能源部已决定加大可再生能源研发和利用力度。美国2005年能源总研发投资7．66亿美元，而可再生能源占42％。美国计划加大发展太阳能和风能力度，到2017年减少天然气消费量20％，并提升可再生燃料标准和深化混合燃料汽车的电池研究。美国制定了庞大的风力发电计划，美国出台的“百万屋顶计划”计划在1997年到2010年里在百万个屋顶上安装光伏系统。2008财年美国能源部预算中约12亿美元将用于提高能效和用于可再生能源，也涉及关键能源计划的拓展，集中于开发清洁和可再生能源，包括生物燃料启动项目、汽车提高效率、太阳能启动项目、氢能技(包括燃料电池开发)和风能项。美国能源部于2007年5月初核准，将在今后5年内提供2亿美元资金支持在美国开发小规模纤维素生物炼油厂，以加速采用新技术从纤维素原料生产乙醇和其他生物燃料。

加拿大确定了2010年汽车燃料中可再生燃料占5％的目标。为执行可再生能源计划，加拿大将拓展风能、太阳能、生物质能和水力能等可再生能源利用，在今后10年内清洁能源向电网供电将增加10亿瓦。这些项目中，从3千瓦住宅太阳能光伏设施到10兆瓦风能场均有。

3.　世界可再生能源发展特点与前景

3.1　世界可再生能源发展特点

纵观世界可再生能源的发展，有以下几个特点： 

（1） 技术水平不断提高，成本持续下降。以风力发电为例，自20世纪80年代初以来，风力发电的单机容量从10个千瓦，上升到几千千瓦。2003年世界安装的风机平均单机容量已经达到1300千瓦，风电成本从80年代初的20美分/千瓦时，下降到目前的5美分/千瓦时左右，其中自90年代以来，成本就下降了50%。据预测，2000至2010年风电成本还可以下降30%。届时，风电成本基本上可以和常规能源发电相当。

 （2） 发展速度加快，市场份额增加。进入20世纪90年代，以欧盟为代表的地区集团，大力开发利用可再生能源，取得了积极的成果，连续十多年来，可再生能源的年增长速度在15%以上。近年来，以德国、西班牙等国为代表，一些国家通过立法等方式，进一步加快了可再生能源的发展步伐，1999年以来年均增长速度达到30%以上。发展较快的西班牙，2002年风力发电占到全国电力供应量的4.5%，德国在过去的11年间，风力发电增长了21倍，2003年占全国发电量的4%；瑞典和奥地利的生物质能源在其能源消费结构中的比例高达15%以上；巴西生物液体燃料替代了50%的石油进口。

 （3） 可再生能源已成为各国实施可持续发展的重要选择。可再生能源，由于其清洁、无污染、可再生，符合可持续发展的要求而受到发达国家的青睐。世界各发达国家都制定并实施了一系列宏大的计划和工程。欧盟是世界可再生能源发展最快的地区，也是受益最多的地区。1997年欧盟颁布了可再生能源发展，制定了2010年可再生能源要占欧盟总能源消耗的12％、2050年可再生能源在整个欧盟国家的能源构成中要达到50%的雄伟目标。2004年4月，主要的欧盟国家达成共识，分别制定了2010年和2020年可再生能源的发展目标，提高再生能源的比例以及利用风力发电和生物质发电逐步替代核电的战略目标。

日本于1993年实施“新阳光计划”，主要目的是解决清洁能源问题，加速光伏电池、燃料电池、氢能及地热能等的开发利用，以降低现有能耗和减少二氧化碳排放；之后日本1997年又宣布了7万太阳能光伏屋顶计划，计划到2010年安装760万千瓦的太阳能电池。在其指导下，日本的光伏技术在90年代有了长足的发展，到2000年，京都陶瓷、夏普集团年生产能力合计达到10万千瓦级，超越德国西门子，位居世界的前两位；日本的汽车工业普遍开始了燃料电池汽车的研制，丰田、本田定于近期实现市场化，这样日本也将成为像美国、德国等国家一样在燃料电池车技术领先的国家。

 美国提出了逐步提高绿色电力的发展计划。主要是通过风力发电、光伏发电、生物质能源发电等来达到目标，其中太阳光伏发电预计到2020年将占美国届时发电装机增量的15%左右，累计安装量达到3600万千瓦，保持美国在光伏发电技术开发、制造水平的世界领先地位。专家们估计，到2020年全球太阳光伏电池将超过7000万千瓦，其中美国占50%。美国发展可再生能源技术的基本战略，一方面是占领技术发展的制高点，同时建立可再生能源的发展广阔市场。在这一发展战略指导下，美国不仅拥有各种高科技的可再生能源技术的研究和制造能力，同时也要拥有巨大的市场份额。

（4） 可再生能源是一种朝阳的产业，孕育着巨大的潜在经济利益，并可提供越来越多的就业机会。当今世界上，可再生能源作为新兴产业在国民经济中的作用和影响已越来越大。据欧洲风能协会统计，2002年全世界风电市场产值在70亿欧元，开发出的电力可以满足4000万人的需求；预计2020年全世界风机规模将达到12亿千瓦，年营业额在670亿欧元。光伏发电市场发展前景也很广阔，据欧盟估计，全球光伏市场到2020年将增加到7000万千瓦，光伏发电将解决非洲30％、OECD国家10％的电力需求。澳大利亚在新世纪能源规划中，提出2010年前建立年销售额40亿美元的可再生能源市场；美国进一步加强了光伏发电技术开发与制造，估计到2020年美国将占领全球太阳光伏电池的一半。另外，全世界生物质能源的商业化利用将达到1亿吨油当量，并形成千万吨级规模的生物液体燃料的生产能力。根据欧洲太阳能协会的预测，到2020年，全球可能拥有14多亿平方米的宏大市场。欧盟计划到2015年安装大约1.9亿平方米的太阳能热水器，相当于提供3700万千瓦和930亿千瓦时的电力和电量。

 3.2.　对能源发展前景几点看法

到目前为止，世界上所有国家的经济与财富均是通过增加能源消费而实现大幅度增长的。世界各国经济发展的实践证明，正常情况下能源消耗总量和增长速度与国民生产总值与增长率成正比例关系。因此在世界经济发展的需求与推动下，能源需求在今后将继续增加。

但煤炭及石油等化石燃料的储量是有限的，按照目前的开采与消费速率，石油仅可再开采40年，天然气可开采70年，煤炭也只能再支持200年。如此有限的化石能源已对人类经济活动的持续发展构成了趋势直接威胁。另外，化石燃料的大量使用在推动社会经济发展的同时也已带来一系列环境污染、温室效应加剧、酸雨等等全球性环境问题。从战略上来说，世界最终将转入可再生能源的永续利用，所以为实现能源安全和能源供应多元化，减少温室气体排放，减少化石燃料引起的城市环境污染，世界各国都将推动可再生能源的发展作为21世纪能源发展的基本选择。

4.　对我国可再生能源研究与利用的几点建议

我国已成为世界第二大能源消费国，而对于处于经济大发展的中国现阶段来说，能源的开发和利用又直接影响着经济发展的程度和速度，如何在不影响经济发展的前提减少温室气体减排，实现“发展型减排”与“环保型发展”是中国能源利用领域当前面临的重要挑战。鉴于我国人口多、能源资源特别是优质能源资源有限，以及正处于工业化进程中等情况，应特别注意依靠科技进步和引导，提高能源效率，寻求能源的清洁化利用，积极倡导能源、环境和经济的可持续发展。

　（1）大力推进生物质能的应用。生物质发电在欧美受到了高度重视，技术得到很好的发展。主要是直接燃烧发电和利用先进的小型燃气轮机联合循环发电。我国是农业大国，人口大国，生物质能来源广泛、种类繁多，可注意以下方面的应用：一是秸秆的利用，在农作物集中种植区，建设以秸秆为燃料的发电厂或气化厂；二是在林业加工区和大型木材加工厂，建设以木材加工废弃物为原料的生物质发电厂或气化厂；三是要扩大蔗渣热电联产规模，提高资源利用水平；四是沼气的利用，在大中型禽畜养殖场、工业废水处理和城市污水处理厂建设配套的大中型沼气工程，利用沼气发电或供气。五是垃圾焚烧发电和大中型填埋场沼气发电。

可再生能源的发展在根本上要依靠科技进步，不断创新，提高技术水平，研究开发具有自主知识产权的可再生能源技术。要提高元件的转换效率，降低产品生产成本，改进系统的稳定性和兼容性。可再生能源的发展在国际上越来越受到重视，在国内越来越受到的关注和民间的拥护。可再生能源是可持续发展的能源、未来的能源，谁掌握了可再生能源，谁就掌握了能源的未来。

（2）持续稳步发展小水电。小水电是解决“三农”问题的一个非常重要的途径，具有显著的社会效益和环境效益，在解决农村电力供应，保护农村环境，促进扶贫，解决就业，推动农村生产力发展等方面具有显著的作用。

（3）加快发展风力发电。风力发电建设周期短，只要到位，可以当年建设，当年见效。

（4）积极发展太阳能发电。太阳能发电对解决偏远地区无电人口的供电问题相对架设输电线路尤为灵活有效。对太阳能资源丰富的地区应加强利用光伏系统发电； 

参考文献

［1］　IPCC. Climate Change 2001:the Scientific Basis[R]．Combridge,Newyork:Combridge University Press,2001．

［2］ 鄂勇,伞成立编著.能源与环境效应.北京:化学工业出版社.2006.　

［3］ 苏亚欣,毛玉如,赵敬德编著.新能源与可再生能源概论.北京:化学工业出版社.2006. 

［4］ 袁振宏,吴创之,马隆龙等编著.生物质能利用原理与技术.北京:化学工业出版社.2005.

［5］ 金枫.欧美可再生能源计划炫目登场.中国石化.2007，7.59-61.下载本文