能源是经济与社会发展的基本动力，但矿物能源消费也是造成环境污染的因素之一。因此，提高能源效率和开发利用新能源与可再生能源就成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分，尤其是新能源与可再生能源的开发利用，已成为大多数发达国家和发展中国家21世纪能源发展的基本选择。

新能源是相对于常规能源说的，有核能、太阳能、风能、生物质能、氢能、地热能和潮汐能等许多种。新能源的共同特点是比较干净，除核裂变燃料外，几乎是永远用不完的。由于煤、油、气常规能源具有污染环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视新能源的开发和利用。

1.核能利用

核能有核裂变能和核聚变能两种。核裂变能是指重元素（如铀、钍）的原子核发生分裂反应时所释放的能量，通常叫原子能。核聚变能是指轻元素（如氘、氚）的原子核发生聚合反应时所释放的能量。核能产生的大量热能可以发电，也可以供热。核能的最大优点是无大气污染，集中生产量大，可以替代煤炭、石油和天然气燃料。核能利用技术有两种：①核裂变技术。从1954年世界上第一座原子能电站建成以后，全世界已有20多个国家建成400多个核电站，发电量占全世界16%。我国自己设计制造建成的第一座核电站是浙江秦山核电站30万kW；引进技术建成的是广东大亚湾核电站180万kW。核电站同常规火电站的区别是核反应堆代替锅炉，核反应堆按引起裂变的中子不同分为热中子反应堆和快中子反应堆。由于热中子堆比较容易控制，所以采用较多。热中子堆按慢化剂、冷却剂和核燃料的不同，有轻水堆（用轻水作慢化剂和冷却剂，浓缩铀为燃料，包括压水堆和沸水堆）、重水堆（重水慢化和冷却，天然铀为燃料）、石墨气冷堆（石墨慢化，二氧化碳或氦冷却，浓缩铀为燃料）、石墨水冷堆（石墨慢化，轻水冷却，浓缩铀为燃料），这些堆型各有优点，目前一般采用轻水堆较多。快中子反应堆的优点可以充分利用天然铀资源，热中子堆只能利用天然铀中2%左右的铀，而快中子增值堆可以利用60%以上，这种堆型还在进行商业规模示范试验。②核聚变技术，这是在极高温度下把两个以上氢原子核聚合，故叫热核反应。由于聚变核燃料氚在海水中储量丰富，所以世界各国极为重视。

2.太阳能利用

在人类寻找的新能源中，最理想的是太阳能。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害，所以商业化开发利用太阳能已成为世界性的趋势。①太阳能热利用技术比较成熟，有太阳能热水器、太阳能锅炉烧蒸汽发电、太阳能制冷、太阳能聚焦高温加工、太阳灶等，在工业和民用中应用较多。②太阳能光电转换技术，通过太阳能光电池把光能转换成电能（直流电），主要是光电池制造技术，太阳能电池有单晶硅、多晶硅、非晶硅、硫化镉和砷化锌电池许多种。这种发电技术利用最方便，但大功率发电成本太高。③光化学转换技术，利用太阳能光化学电池把水电解分离产生氢气，氢气是很干净的燃料。在中国，有600万km2土地面积上太阳能年辐射总量超过60万J/cm2。特别是西藏、云南、青海等省日照时间更长，利用前景广阔，可发展太阳能热水器、太阳灶、被动式太阳房和太阳能电池等。目前太阳能利用仍属起步阶段，但年产生能量仅为200万～300万t标准煤。可以想象，随着太阳能开发利用技术水平的提高和应用范畴的扩大，每年可以节省大量标准煤，利于生态环境的保护。1997年全世界太阳能电池发电能力为13万kW，比1996年增加了43%；从1990年开始，平均年增长率为16%，可见发展之迅速。日本电池公司开发的附有蓄电装置的太阳能发电系统已付应用。它的特点是节约能源，降低成本，保护环境，有利于经济的可持续发展。

太阳能的应用在我国不仅具备了技术条件，而且已经有了不少成功的应用实例。天安门广场上的人行道指示灯就是用太阳能来驱动的，它的头顶上戴着一个太阳能电池板“小帽子”。

2004年9月，北京市路灯管理中心的四栋办公楼和天安门宾馆的屋顶上就分别安装了太阳能发电系统，成为我国首座屋顶太阳能发电站。同时，正在建设中的首都博物馆新馆顶部也铺设了一种新型的太阳能发电设备。在采集天光的玻璃顶棚和拱形的多功能厅顶部周围，黑色的太阳能板覆盖了建筑顶层的其余部分。首都博物馆新馆由此将成为我国第一家采用太阳能发电技术满足日常用电需求的博物馆。屋顶安装的太阳能光伏电池板有5000m2，最大功率为300kW，产生的电量可以基本满足馆内部分日常照明需求及安全设施的不间断用电需求。在太阳能供电系统无法达到用电需求的时候，可使用传统电网供电。

3.风能利用

风能是一种机械能，风力发电是常用技术，目前世界上最大风力发电机为3200kW，风机直径97.5m，安装在美国夏威夷。我国风能资源总量为16亿kW，约有10%可供开发利用，特别是内蒙古、新疆、青海、甘肃等省（自治区）风能丰富，可用风能发电，目前风力发电装机容量已达20万kW，最大风力发电机为120kW，潜力巨大。若能进一步发展风能，可达到经济发展与环境保护双赢之目的。

4.生物质能利用

这是利用动植物有机废弃物（如木材、柴草、粪便等）的技术。①热化学转换技术，把木材等废料通过气化炉加热转换成煤气或者通过干馏将生物质变成煤气、焦油和木炭。②生物化学转换技术，主要把粪便等生物质通过沼气池厌气发酵生成沼气，沼气的主要成分是甲烷。沼气技术在我国农村得到较好应用，工业沼气技术也开始应用。③生物质压块成型技术，把烘干粉碎的生物质挤压成型，变成高密度的固体燃料。(www.daowen.com)

5.氢能利用

氢气热值高，燃烧产物是水，完全无污染。制氢原料主要也是水，取之不尽，用之不竭。所以氢能是前景广阔的清洁燃料。①氢气制造技术有水电解法、水热化学制氢法、水光电池分解法等。②氢气储运技术有三种氢气贮存方式，一是压缩，二是低温液化，三是贮氢金属吸收。③氢气利用技术有三种利用方式，一是作为燃料直接燃烧，二是通过氢燃料电池直接发电，三是用作各种能源转换的中介质使用。

6.地热能利用

地热能有蒸汽和热水两种。地热蒸汽有较高压力和温度，可直接通过蒸汽轮机发电；地热热水最好是梯级利用，先将高温地热水用于高温用途，再将用过的中温地热水用于中温用途，然后再将用过的低热水再利用，最后用于养鱼、游泳池等。地热资源尚有待进一步勘查，前景看好。我国已探明的地热储量约为60亿t标准煤，现加以利用的仅为其万分之一，可见开发利用的潜力之巨大。北京市郊区就打出171多处温泉，热水可用于冬季取暖和日常洗浴，有益于人体健康。

7.潮汐能利用

潮汐发电技术是低水头水力发电技术，容量小，造价高。我国海岸线长达14000km，有丰富潮汐能。据估算，全国可开发利用潮汐发电装机容量为2800万kW，年发电700亿kW·h。

8.水力资源开发

水力资源是另一大类无污染的干净能源，我国水电可开发资源为3.78亿kW。特别是我国西南诸省和浙江、福建等省水力资源丰富，发展水力发电大有用武之地。目前，仅开发利用了约1%，近8000万kW。其中，长江三峡水电站可解决南方数省能源问题。青海省是发展水电而得益的例子。青海省以前主要靠火力发电，但该省缺煤，每年要从外省调运100万t煤，用于发电，才能满足用电需求。近年来，青海省着力于发展水电。1997年全省发电量中水电占60%，仅龙羊峡水电一项，其装机容量就达到128万kW，从一定程度上解决了煤炭资源短缺问题^[5]。

近100年来，全球能源消耗平均每年以3%的速度递增。尽管许多工业化国家能源消耗基本趋于稳定，但大多数发展中国家，包括我国，由于工业化进程加快，能源消耗仍在不断增加。专家预测，随着世界人口的增加和社会生活的进步，全世界能源消耗仍将以3.0%的速度增长。大量能源的消耗已带来十分严重的后果，不仅大大加快了传统化石能源的消耗速度，使这些有限的资源有可能在本世纪内消耗殆尽；同时排放出大量的二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物和烟尘，给生态环境造成破坏，造成地球变暖，自然灾害频繁，从而使得整个地球遭受损失，严重制约着人类社会、经济活动的发展。因此，全球许多国家正在制定鼓励新能源与可再生能源发展的战略和发展规划，以期积极开发利用这种能源。

欧盟制定了一个使新能源与可再生能源比重从6%增加到2010年的12%的战略目标，已开始实施并初见成效。美国在新能源与可再生能源的研究开发方面投资很大，目前已有10个州制订了相关法律，以保证新能源与可再生能源的发电量达到一定比例。印度已有一个重要的新能源与可再生能源商业化的计划，为此在过去10年中，风电装机容量超过100万kW，小水电超过21万kW，蔗渣发电为17.4万kW。印度政府计划在2012年实现新能源与可再生能源发电占全国总发电量的10%，同时计划4500个村庄（共1.8万个无电村）在2010年前利用新能源与可再生能源发电实现电气化。

另外，法国巴黎国际能源机构题为《能源技术前景：方案和战略》的报告指出，如果现有的清洁能源技术得到全面应用，全球的石油和电力消费需求将会大幅减少，这还将给环境带来巨大益处。这份报告指出，过去10年，全球二氧化碳气体的排放量增加了20%以上。如果按照目前的趋势发展下去，未来25年里全球石油需求和二氧化碳气体的排放量还会继续快速增长。到2030年以后，情况有可能变得更加糟糕；为减少石油需求和保护环境，全球各个国家和地区都应该想办法提高能源利用效率，这是任何新能源政策不可或缺的一部分。提高能源利用效率的技术目前已经存在，如果这些技术得到广泛应用，到2050年，全球能源需求的减少量将可以达到目前全球能源需求量的一半。利用新技术对发电和工业生产产生的二氧化碳气体进行处理也非常重要。通过利用二氧化碳气体处理技术，加上更多地使用可再生能源和核能以及提高天然气和煤炭的利用效率，将可以大幅减少发电所排放的二氧化碳气体的总量。人类可以实现能源的可持续利用，但前提条件是全球各个国家和地区从现在开始必须立即推广、开发和应用各种清洁能源技术。目前有很多清洁能源技术已经存在，所需要的是全面应用这些技术的意愿。