廖秀华  教授级高工

(一)     什么是传统能源？

目前广泛使用的煤炭、石油和天然气等称之为“传统能源”，又称“常规能源”。它们都源自动植物的化石。因不能在短期内重复再生，所以又称不可再生能源。它们在使用中对环境的污染很大，为非清洁能源。

由于传统能源储量有限、又不可再生，所以总有开尽用完的一天。据世界经济学家和科学家预测和分析，这些能源将在二十一世纪迅速接近枯竭并预测了它们的枯竭期。在这种供求矛盾日趋严重的形势下，世界各国都在探索和研发以新一种能源取代传统能源的办法。

(二)     什么是新能源？

新能源也称“非常规能源”，指新近开发利用或正在研发、尚未大规模利用的能源。它们可以不断再生和补充，所以又称可再生能源。它们在使用中无污染或污染少，为清洁能源。新能源家族有：太阳能、生物质能、地热能、风能、核能、海洋能（包括潮汐能、波浪能、温差能、洋流和盐差能）等。

(三)     几种新能源简述

一、  太阳能

对于太阳能大家比较熟悉，它可以直接用来晒干衣物，干燥食物，普照大地等。从开发利用的角度来说，太阳能可以转换为其他形式的热能电能，逐步减少对传统能源的依赖。

太阳能是指太阳辐射所产生的能量。在太阳内部每时每刻都进行着核裂变（像氢弹爆炸）反应产生巨量的热。太阳表面温度达6000℃左右（其内部温度高达20000℃），太阳不断的向四周辐射能量，也以辐射的方式传到地球。

太阳光被吸收转换成热能或电能是利用太阳能的最基本方式，也是目前最普遍广泛的利用方式。如太阳能热水器、太阳灶、太阳房、太阳能温室、太阳能干燥设备、太阳能制冷与空调等都属于太阳光被吸收转换成热能的利用方式。而太阳光照射在太阳能电池上，产生伏特效应，电池的电极间产生电压并通过外电路将电能输出，利用太阳能电池方阵所组成的光伏发电系统。这就属于把太阳能转换成电能的利用方式。

除了上述的利用方式，太阳能还可以转换为生物能和风能。

二、  生物质能

提到生物质能，大家自然会联想到沼气发电、垃圾发电。的确如此，生物质能顾名思义就是贮藏在生物体的能量。具体来说，生物质能就是太阳通过光合作用转换的化学能储藏在生物体的能量。也就是说，生物能是太阳能的一种表现形式。生物能是人类赖以生存的重要能源，它是仅次于煤炭、石油和天然气而居于世界能源消费总量第四位的能源。它的来源有：林业资源（如森林）、农业资源（如秸秆），生活污水和工业有机废水、城市固体有机废物、人禽畜粪便。

生物质能源经过适当方式可转变为燃料，这些转变技术称之为生物质能的转换技术，基本可以分成三种类型：直接燃烧、热化学转换和生物化学转换。

直接燃烧在今后相当长的时间内仍将是我国生物质能利用的主要方式。当前是改造热效率仅为10％左右的传统烧柴灶，推广效率可达20-30%的节柴灶。

热化学转换是利用化学方法将生物质能量转换成燃料的方法，转换成的产品有气态、液态燃料和化学物质。

生物化学转换是指利用微生物发酵的方式把生物质能转换成可燃性的液体或气体燃料，如乙醇、丙酮、丁醇、甲烷（沼气）和氢。

我国目前对城镇垃圾的处理方法主要是填埋、堆肥和焚烧，并向资源化利用方向推进。

垃圾的资源化利用有四种形式，分别是垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、生活垃圾生产有机肥和生活垃圾沼气发电。四种形式中，垃圾填埋发电对垃圾没有分类的要求，是原有垃圾填埋场改造利用的最佳选择。但由于规模小、投资大，投资回收期较长而无法快速得以推广。

垃圾的焚烧发电、沼气发电和生产有机肥都要求垃圾分类。对焚烧发电而言，未分类的垃圾焚烧燃值低、质量大、水分大，无论是进口还是国产的焚烧炉，都需要掺煤或喷重油助燃，增大了建设投资和经营成本。沼气发电和生产有机肥就是指对城市生活中的厨余垃圾而言，必须垃圾分类后才能得到。可见，垃圾的资源化利用，很大程度上取决于是否实行垃圾分类了。

三、  风能

去过内蒙古、新疆、海南岛等地旅游的朋友都会发现风机高耸林立的风力发电场。这就是风能利用的缩影。当然，广东汕头的南澳岛也有风力发电场，而且是国内较早的风电场，只不过规模没有前面提到的那几个省的那么大而已。

空气的流动形成风，其中蕴含着动能。风电机组将风的动能转化为机械能进而转化成电能。从动能到机械能的转化是通过风机的叶片实现的。这就是风力发电的简单原理。

众所周知，自然界的风是很不稳定的，时有时无、时大时小、时东时西、时南时北。这些变数都直接影响发电机的出力大小、电压高低、频率快慢和安全。只有这些不稳定因素解决了，才能发出有实际应用价值的电能。这些问题的解决，一是靠功能齐全、动作协调的风电机组结构系统，二是靠性能先进可靠的控制系统，以600千瓦的机组为例，总重20多吨，无人值守运行。一般在4米/秒左右的风速就会自动启动，在风速14米/秒时发出额定功率。随着风速的增加，一直控制在额定功率附近发电，直到风速达到25米/秒时才自动停机。现代风机的存活风速为60-70米/秒。也就是这么大的风速都不会被吹坏。通常所说的12级台风，风力范围也仅为32.7-36.9米/秒。这里仅举控制功能的一例，其它从略。

    四、  核能

核能又称原子能，是通过原子核转化其质量从原子核释放的能量。该能量是通过核反应释放的，其释放形式分核裂变、核聚变和核衰变三种。

核裂变是指由重的原子，主要是铀或钚，分裂成较轻的原子的一种核反应形式。原子弹爆炸以及核能发电站的能量来源都是核裂变。加热后的铀原子放出两到四个中子，中子再去撞击其它原子，从而形成链式反应而自发裂变。

核聚变是指两个较轻的原子聚合为一个较重的原子核，并释放出能量的过程。自然界最容易实现的聚变反应就是氢的同位素——氘和氚。对氘和氚的混合气体加热到上亿摄氏度，然后氘和氚原子核以极高的速度碰撞，两种原子核发生融合，形成一种新的原子核——氦外加一个中子，在这个过程中释放出巨大的能量。氢弹爆炸就属于这种聚变。太阳能发光发热的能源也来自核聚变。不同的是前者为不可控制，而后者是可以控制的。（能量不能持续稳定输出，谓之不可控）。

核能的优点：

1. 核能发电不像化石燃料发电那样排放巨量污染物质到大气中。因此，核能发电不会造成空气污染，也不会排出加重地球温室效应的二氧化碳。

2. 核燃料能量密度远比化石燃料高上几百万倍，故核能电站所使用的燃料体积小，运输与储存都很方便。一座100万千瓦的核电站一年只需30吨的铀燃料，一航次的飞机就可以完成运送。而且燃料铀除发电外，暂时没有其他用途。也就是利用的资源相对丰富。

3. 核能的发电成本中，燃料费用占比较低，因此核能发电的成本不易受到国际形势的影响，发电成本相对较稳定。

核能发电的缺点：

1、  核电站会产生高低价放射性废料，虽然所占体积不大，但因具有放射性，故必须慎重处理。而且需要面对相当大的政治困扰。

2、  核能发电热效率较低，因此比一般化石燃料电厂排放更多废热到环境中，故核能电厂的热污染较严重。

3、  核电厂投资成本太大，电力公司的财务风险较高。

4、  核电厂较不宜做尖峰、离峰的随载运转。

5、  兴建核电厂易引发政治歧见纷争。

6、  核电厂的反应器内有大量的放射性物质，如果在事故中释放到外界环境，会对生态及民众造成伤害。