1、1可持续发展之新能源的开发与利用【内容提要】论文从科学发展观的基本要求-可持续发展入手，分析了可持续发展与能源之间的联系。将能源的开发利用与可持续发展观的研究相结合，从目前世界能源利用现状出发，分析了当前能源应用现状和面临的危机。新能源的开发和利用将成为可持续发展最重要的部分。一、可持续发展与能源概述（一）可持续发展基本定义可持续发展是一种注重长远发展的经济增长模式，最初于 1972年提出，指既满足当代人的需求，又不损害后代人满足其需求的能力，是科学发展观的基本要求之一。可持续发展思想是人类反思伴随工业文明而至的生态环境恶化、自然资源锐减以及全球性人口激增、贫困加剧等一系列威胁人类生存和延续的
2、问题而提出的新的发展理念，是对以往发展观的创新和超越。邓小平同志作为中国特色杜会主义现代化建设的总设计师，在领导中国人民改革开放、发展中国特色社会主义的伟大实践中，运用马克思主义关于发展的理沦，借鉴国外可持续发展的经验和做法，提出和形成了具有中国特色的可持续发展战略思想，奠定了科学发展观的基本内容和理论前提。邓小平可持续发展战略思想是邓小平理论的莺要观点，构成中国特色社会主义理论体系的重要部分，为我国实现经济社会全面、协调、可持续发展提供了科学指南。可持续发展的核心是发展，但要求在严格控制人口、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的前提下进行经济和社会的发展。发展是可持续发展的前提；人是可持续
3、发展的中心体；可持续长久的发展才是真正的发展。使子孙后代能够永续发展和安居乐业。也就是江泽民同志指出的：“决不能吃祖宗饭，断子孙路”1。1论邓小平关于可持续发展的战略思想，中国人口.资源与环境 2011 年版，第 10 期 1-4 页(二)能源基本概念2世界是由物质构成的，运动是物质的存在方式，能量是物质运动的度量，物质和能量是构成客观世界的基础。而能源是能量的来源、是提供能量的资源。这些来源或资源，要么来自物质，要么来自物质的运动，前者如煤炭、石油、天然气等化石燃料，后者如水流、风流、海浪、潮汐等能源按不同的标准可分成许多类型。按地球上的能量来源可将能源分为三类：一类是地球本身蕴藏的能源，如
4、核能、地热能；一类是来自地球外天体的能源，如宇宙射线、太阳能以及太阳能引起的水能、风能、波浪能、海洋温差能、生物质能、化合作用、化石燃料(如煤、石油、天然气等都是一亿年前由积存下来的有机物质转化而来)等；还有一类是地球与其他天体相互作用的能源，如潮汐能源。按被利用的程度可将能源分为常规能源和新能源，前者如煤炭、石油、天然气、水能、薪柴燃料等，后者如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能等。按获得的方法可将能源分为一次能源和二次能源，煤炭、石油、天然气、风能、水能等是一次能源，而电、蒸汽、焦炭、煤气、氢等则是二次能源。按对环境的污染情况可将能源分为清洁能源和非清洁能源，其中太阳能、水能、海洋能属清洁能
5、源，煤炭、石油等对环境污染较大的能源属非清洁能源。按是否可再生可将能源分为可再生能源和不可再生能源，前者如水能、风能、潮汐能、太阳能等，后者如石油、煤炭、天然气、核燃料等。1980 年联合国召开的“联合国新能源和可再生能源会议”对新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、潮汐能、地热能、氢能和核能。新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外
6、，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。 目前前在中国，可以形成产业的新能源主要包括水能（主要指小型水电站） 、风能、生物质能、太阳能、地热能等，是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段，也是环境治理和生态保护的重要措施，是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。 一般地说，常规能源是指技术上比较成熟且已被大规模利用的3能源，而新能源通常是指尚未大规模利用、正在积极研究开发的能源。因此，煤、石油、天然气以及大中
7、型水电都被看作常规能源，而把太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能以及核能、氢能等作为新能源。随着技术的进步和可持续发展观念的树立，过去一直被视作垃圾的工业与生活有机废弃物被重新认识，作为一种能源资源化利用的物质而受到深入的研究和开发利用，因此，废弃物的资源化利用也可看作是新能源技术的一种形式。 新近才被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源，相对于常规能源而言，在不同的历史时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等。（三）可持续发展与能源成立于 1999 年的联合国教科文组织世界科学知识和技术伦理委员会能源伦理分委员
8、会在 2001 年提交了它的第一份报告，报告中写道：“可持续发展即为我们现在和将来地球上的“居民”的幸福而利用资源，已经成为在各个方面引导个人和集体行为以及国家和国际政策的一个概念4。这是一个著名的宣言，因为它包含了对能源可持续发展的三个关键的伦理性挑战：第一，可持续发展必须成为人们行为的一个指南而不仅仅是一个考虑因素，可持续发展这一理念在各个方面都将引导能源的决策。第二，可持续发展是为地球上的所有“居民”谋幸福，这里的“居民”包括所有的生物与非生物。相应地，能源的可持续发展也应关注地球上的所有生物和非生物，人与自然的关系问题在这里成为重点。第三，可持续发展所关注视阈的不仅是现在，而且还包括将
9、来。以往很少涉及的代际问题在这里被提及，并成为可持续发展的落脚点。这样，能源就不再是仅仅是一个扩大能源供应以满足人们日渐增长的需要的问题，它还是一个社会、环境和未来均衡的问题。从对联合国教科文组织世界科学知识和技术伦理委员会能源伦理分委员会的报告中可以看出，有关能源的各项活动都要以可持续发展为指导，并且可持续发展所体现的生态伦理及代际伦理的相关观点也必然成为能源可持续发展的伦理基础。自然地，作为一种伦理观的可持续发展伦理就成为能源可持续发展伦理研究的指南，并且为能源可持续发展提供理论支持与辩护。换言之，可持续发展伦理是能源可持续发展的基础，这主要反映在以下几个方面：第一，可持续发展伦理实现了人
10、际伦理思想与生态伦理观念的整合与统一，在人与自然的关系方面，它关注的是地球上的所有“居民” ，包括所有的生物与非生物，这样就扩大了伦理关怀的范围，使能源可持续发展具有了伦理前提。传统伦理主要以人与人、人与社4会之间的关系为调整对象，其基本论题是人际伦理问题，它对于建构人与人之间关系的和谐必不可少。但当环境污染、能源匮乏等一系列问题接踵而至之时，传统的人际伦理对这些由于人与自然的关系处理不得当而引起的紧张局面显然存在着局限人际伦理无法解决资源稀缺、生态失衡、环境污染等带来的人与自然的关系紧张问题，而这些却又是亟待解决的。可持续发展伦理正是人际伦理思想与生态伦理观念的整合与统一：一方面，它汲取了生
11、态伦理关于人与自然关系的新向度，主张人与自然和谐统一。可持续发展伦理以更为广阔的视野和历史跨度，全面探索“人与人” 、 “人与自然”两种关系的内在本质及其相互联系，主张人与自然和谐统一，更承认人类对自然的保护作用和道德代理人的责任；另一方面，它承认自然不仅具有工具价值，而且具有内在价值，这是对生态伦理中关于生态具有内在价值的思想的肯定与认可但是，可持续发展伦理又不把自然的内在价值仅仅归于自然自身，而是提高为人与自然和谐统一的整体性质；同时，可持续发展伦理在人与自然和谐统一整体价值观的基础上，不但承认隐藏在人与自然关系背后的人与人之间的矛盾和冲突，而且强调改善人与人关系对实现人与自然和谐、实现可
12、持续发展的重大意义。这样，以人与入、人与自然和谐为终极目标的能源可持续发展的实现就不仅依赖于制度上和政策上的变革与法律上的约束，其更为重要、更为久远、更为深刻的支持力量就来自于可持续发展伦理的约束。质言之，依靠扎根于人们内心深处的信念、以人类发自内心的自觉行为来保证能源的可持续发展，实现人与人、人与自然的和谐。第二，作为可持续发展伦理重要内容的代际伦理，以实现代际公平为目标，强调本代对后代负责，将本代人之间的内部伦理关系延伸到本代人与后代的伦理关系，进一步扩大了伦理关怀和伦理思考的范围，加固了能源可持续发展的伦理基础。伦理关系以纵横交错的形式呈现出复杂的结构。可持续发展伦理将伦理关怀的范围扩大
13、到人一自然系统，它立足于人与自然的横向关系、立足于发展不能以生态破坏为代价，来思考可持续发展的问题。可持续发展的代际伦理是对人际伦理纵向的延伸，它突破了只在代内讨论人际伦理的局限，把人际伦理扩展至代际对人类后代的伦理关怀，很显然会在社会决策和环境决策以及能源决策的过程中减少对后代利益的损害，从而减小人类对生态环境的破坏和减缓或消除能源枯竭的可能，最终使能源可持续发展、生态和环境状况良好、人与自然和谐。需要说明的是，当代入对后代入的伦理关怀就是要求当代人树立代际伦理的思维方式、思想观念和代际责任，依靠当代人的境界与自觉，充分尊重后代人的利益和权利，自觉地充当后代人的道德代言人和5权利代言人。只有
14、这样，发展才能够可持续，能源的可持续发展才会真正具有指向未来的伦理基础，并得到更有力的伦理支持与辩护。二、 能源的应用现状能源是生产生活的物质基石，随着我国经济的快速发展，如今的生活衣食住行方方面面无一不被能源左右与影响，我国的能源需求量近 30 年间翻了两番，目前我国的能源消耗中，主要能源来源是化石燃料煤炭、石油等，随着社会对能源需求的日益增长，主要能源化石燃料迅速地减少，而需求量却在不断增加，这给我国的能源消费和能源安全带来了重大隐患。有关部门预测，到 2025 年，全球能源消耗量将比 2001 增长 54%，工业国家的能源消耗量以每年 1.2%的速度增长，包括中国、印度在内的亚洲发展中国
15、家能源消耗量将比目前增长一倍。而目前中国已经成为世界第二大能源消费国。2虽然我们国家自然资源丰富，但主要的能源来源煤炭与石油的利用前景堪忧。中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。2005 年，中国煤炭产量达 2190 Mt，消费 2140 Mt，分别占世界的 37.4%和 36.9%(按热值计)，同时煤炭占中国一次能源消费量的 69.6%。除此而外，中国还是最具影响力的煤炭贸易国。长期以来，中国是全球煤炭出口大国。可从 2001 年下半年开始，中国的社会经济进入前所未有的高速发展期，能源需求日趋紧张，甚至出现“煤荒” 。3 2009 年中国煤炭年产量已超过 30 吨，但我国当前的煤炭供给缺口还
16、有 30%，如果按照目前的这个煤炭供需缺口运行下去，专家预计20 年后山东省的煤就将全部开挖完毕。为了保证可持续发展，中国不断调整煤炭产业结构，控制进出口量来缓解煤炭的使用危机，但煤炭资源的再生是一个长期的过程，因此只能循序渐进的调整与改善，规划使用以期持续利用。石油是现今社会利用最广泛，需求最多的能源物质， 。据相关行业报告提出 2009 年的中国石油年的产量已居于世界第四，占世界原油产量的 5.4%，自 1993 年中国成为石油进口国以来，1999 年进口原油 4200108t “，2007 年进口原油 159108 t。据专家预计，2010 年和 2020 年中国石油对外依存度将分别达到
17、 47和60。但是实际上到 2007 年中国石油对外依存度已近 50。中国油气资源对外需求增长速度已经超过预期，油气能源紧张局面加速扩大。42国内外新能源产业发展动态,陈柳钦，河北经贸大学学报 2011 版，第 32 期第 5 页.63中国煤炭进出口变化及其对策研究，康淑云，2006 年 12 月4中国新能源资源基础及发展，王红岩，李景明，赵群，林英姬，石油学报，2009 年第五期，第 30 卷第 3 期）除了煤炭与石油，天然气资源、金属矿产等也是不可再生资源，并非取之不尽用之不竭，面对常规能源越来越多的损耗与需求，可再生能源可以在有效的循环期内再生再利用，但是不可再生资源若是用尽我们的子孙后
18、代将再无可用，面对能源危机，我们只能以新的能源代替。三、新能源的开发与利用本文所述新能源指太阳能、风能、生物质能、核能、海洋能及地热能其中风能、生物质能和海洋能实质上都是由太阳能引起的，但因为其表现和利用方式的不同，仍然把它们与太阳能区分开来。下面对这几种新能源的现状分别予以介绍。5（一）太阳能太阳是一个巨大无尽的能源，它辐射到达地球表面的能量高达40000000000Mw，相当于每年 360000 亿吨标准煤，约为全球能耗的2000 倍。它既免费使用，又不需运输，对环境也无任何污染。但太阳能能流密度太低，还受季节、气候、昼夜以及地理位置的影响。世界各地全年平均能流密度介于 0.080.25k
19、wm2，要得到一定的辐射功率，需要较大的接受面积，导致设备成本上升，为实现连续稳定地供能，还需要采用相应的蓄能设备，以将白天、睛好天气的太阳能储存起来，供夜问及阴天使用。目前太阳能的利用方式，主要是太阳能的热利用和太阳能的光利用，且主要用于发电“。（二）太阳能热利用太阳能的热利用，就是使用各种形式的集热器将太阳光转换成的热能收集起来，利用气体、液体等中间介质输送到需要热量的设备中，以用于热力发电、供暖、干燥、海水淡化、制冷等生产生活目的。其中，用于太阳能热力发电的技术与设备是多年来研究的重点，其大型集热器需要应用镜面反射及日光定向跟踪系统将太阳光聚集起来，在集热器上形成较高的温度，再由中间介质
20、吸热产生蒸汽，推动汽轮机组发电，目前发达国家已取得了较大进展，美国单机容量已达 80Mw。太阳能热利用的其它形式对技术的要求相对简单，已趋于成熟，如现已大量用于家庭的小型太阳能热水器、供暖器等。1、太阳能光利用太阳能的光利用是根据半导体的光电效应制成太阳能电池太阳光照到这种电池上商接转换成电能。太阳能电池重量轻，无活动部件，使用安全，单位重景的输出功率高，适用于小碰或大型发电，所以一问75新能源的开发与利用，化工装备技术 2003 年版，第 24 卷第 3 期 58-60 页。世就倍受关注。太阳能光利用的关键是研制高效、长寿、廉价的光电转换材料。经过多年努力，光电转换材料不断得到了改进。到19
21、98 年，日本设置的太阳能电池的发电量已达到 13.3 万千瓦，居世界第一且还在以每年 10 万千瓦的速度增长，其中家庭用户占了大头，其家庭用户的太阳能电池系统安装在屋顶吸收太阳光发电。目前日本太阳能发电的成本为每度电 60 日元，仍比常规电能高出许多，随着光电转换技术的不断进步，这一差距正在不断缩小。目前在日本，太阳能高出常规电能的差价由政府提供补贴。我国太阳能资源十分丰富全国 23 地区全年日照在 2200h 以上，高的达到28003300h，其中内蒙、新疆、甘肃、宁夏、青海、西藏等地区都是日照充足，气温较低，居民分散，在这些地区发展太阳能，利用太阳能进行发电、供暖、制冷，解决当地能源需求
22、，意义十分重大，在我国西部大开发中，这一点理应得到足够的重视。2、风能风是太阳光辐射在地球上不均匀分布引起地表各处冷热不同，从而造成大气对流的自然现象。它的能量虽然只占太阳对地球辐射能的2，但其总量仍十分可观，其中可利用的风能为 20000000Mw。接近全球能耗。风能也是一种清洁能源，因此一直受到人们的青睐。由于风能的能流密度比太阳能还低，而且也随地点、季节而变，所以，虽然人类利用风能的历史已有数千年，但风能技术的发展十分缓慢。然而在日益严重的能源危机与环境污染面前，风能的利用正在得到越来越多的重视，相关设备的开发研制也不断取得进展。风能的利用方式比较简单，就是利用机械设备将风的动能转换成机
23、械能，再用于发电、拖动。目前的研究主要是用于发电，在这方面需要解决三个问题：一是地点的选择；二是风车的材料；三是供能的连续性。因为风力能流密度低，所以风力机一般都是庞然大物且大多设于牧场、草原、沿海、岛屿上；风力机叶片要有足够的强度和抗疲劳性能，目前主要采用玻璃钢或碳纤维增强塑料；另外因为风能也是一种间歇性、不稳定的能源，因此需配备蓄能设备且要与火电或水电配合使用才能实现连续供能。当前在风能利用上居世界领先地位的是丹麦、美国等西方发达国家。丹麦所拥有的风力发电设备总装机容量为 1500 Mw，发电量相当于总耗电量的 9。美图是目前世界上风力机装机容量最多的国家，超过 20000Mw，占总发电量
24、的 1，且还在以每年 l0的速度增长。我国地处太平洋西岸，季风强盛，西北地区与沿海的风力资源十分丰富风能利用大有可8为。（三）生物质能生物质是指由光合作用而产生的有机体。生物质能则是指光合作用将太阳能转换成化学能储存在生物质中的能量。全球生物质资源数量庞大，种类繁多，包括所有的陆生、水生植物人类和动物的排泄物以及工业有机废弃物。生物质的能量相当于世界能耗的 lo倍以上，因而生物质能正得到世界各国越来越多的关注。目前对生物质能的利用主要有这样三种方法：直接燃烧、生物转换、化学转换。直接燃烧是应用最广、最简单、效率最低、对环境污染最厉害的一类方法。我国很多农村地区的生活用能还在使用这种方式；生物转
25、换和化学转换通过发酵或用化学手段将生物质转化成不同形式的燃料，用作发电或车用燃料。6当前英国已有 350 多座电厂采用生物质能燃料发电，总发电量达7000Mw 多。瑞典正在兴建总装机容量为 6Mw 的生物质能发电厂。巴西大量种植甘蔗，生产酒精，作为汽车的己醇燃料，代替常规的汽油、柴油，目前其乙醇燃料已占汽车燃料的 50以上。美国足世界第二大乙醇燃料生产国，其车用汽油大部分都由 10的己醇和 90的汽油混合而成。我国是农业大国，绿色资源丰富在 2l 世纪汽车数量将急剧增加，大力发展乙醇代用燃料是解决能源危机、缓解环境恶化的一个有效办法。在我国广大农村地区则应大力推广沼气应用技术以解决农村用能保护
26、农村生态环境。（四）核能全球核电站现在采用的堆型都是慢中子裂变堆，已建核电装置约400 余座，生产的电能目前占世界电能的 17我国则还不到 1%。由于核电站的安全隐患终归不可能根除，核废料的处理也是一个很难解决、遗患万年的全球问题导致目前核电发展缓慢。因此核电发展的方向足在继续对现有核电技术改进的同时，转向取之不尽、用之不竭、对环境没有污染、没有危害的核聚变反应堆。核聚变指两个轻原子核在特殊条件下，融合成个较重原子核同时释放出能量的过程，目前主要指氢的两个同位素氘和氚，它们在几千万度的超高温条件下发生持续聚合反应，生成氦原子核，释放出巨大能量。海水中氘含量为 0.0349kg，全球海水中的氘含
27、量多达 450 亿吨，氚也存在于地球上丰富的锂矿中。每一克这种核燃料即相当于8 吨石油，因此聚变燃料几乎是取之不尽的，所以一旦聚变堆开发成功，核能将成为永久性能源。由于核聚变要求很高的温度，目前主要研究用高能加速器产生的粒子碰撞来实现，欧美都已通过这种方式点火成功，但要达到商业化，还需要相当长的时间。另外，棱聚变对设备材料的要求也 r 分苛刻必须能耐中子辐射、耐高温和9抗氢脆等。因此材料是聚变堆能否实用化的关键因素。目前我国也有两台聚变实验装置，用以探索物理原理，也可做一些材料研究。6生物质能源的开发与利用，化学进展 2007 年版，第 19 卷第 7/8 期 1091-1093 页。（五）其
28、它能源除太阳能、风能、生物质能和核能之外，新能源还包括海洋能、地热能，其中海洋能从根本上说也来自于太阳能。地球表面7l0 为海洋，平均深度达 3800m蕴藏着十分巨大的能源。海洋能包括潮汐能、波浪能、温差能、海流能披盐差能等，海洋能开发技术尚在不断进展之中。目前全世界的潮汐电站共有一百多窿。我国也已建成 9 座潮汐电站，装机容量达 10Mw。潮汐电站的技术已比较成熟，而波浪能、温差能、海流能及盐差能的利用尚需进行大量工作。地热能足地球内部蕴藏的能量，是地球深处物质的运动和放射性物质衰变产生的。地热能包括蒸汽划、热水型、干热岩型和岩浆型五大类，目前应用最广的是蒸汽型和热水型。在地热能的利用中，应注意防止过量开采，减少对环境的不良影响。四、结束语再生型新能源的开发利用对解决能源短缺、缓解环境污染有着巨大的社会经济效益其中，有些已比较成熟，堪与常规能源相比，有的还处于萌芽状态。新能源的研究开发受到成本与技术的制约，但是，为了社会的生存与发展，新能源的开发必须得到足够重视。可以预期，新能源将在 21 世纪的世界发挥巨大作用，在我国的能源结构调整上扮演重要角色，同时也能够更好的实现资源的可持续发展。
