当前世界能源是以化石燃烧为主,消耗核能和水力能的比例,就是在发达国家也不高,大多数工业发达国家早已对水电资源进行了充分地利用,估计今后一段时期内水电增长不会太快.而核能资源的利用将迅速增长,目前已探明天然可利用的能源相当于18500~25600亿吨标准煤,具有广阔的前景[1]。新能源和可再生能源不仅取之不尽，而且对环境影响相对较小，在资源贫乏的今天，开发新能源和可再生能源具有巨大的意义。新能源和可再生能源主要包括以下几种：

1. 太阳能

    太阳能辐射是地球获得的最根本也是唯一极端丰富的既无污染又可再生的天然能源[2]。

1.1 热能利用是当前太阳能利用工作中的重要方面，其关键设备是集热气，长剑的太阳能用于干燥和太阳能采暖。太阳房是太阳转换为温热能加以利用的一种建筑，其能量转换效率高，同时还具有清洁不污染环境的优点，太阳房可以通过.集热气、管道、风机、水等设备来收集、储存和输出太阳能，达到建筑物室温的要求。

1.2 太阳能电池也是利用光电效应将太阳能直接转换为电能的装置，光电电池已成为计算机、手表、卫星常用动力源，太阳能还可以在太阳能热电站被转化为电能，太阳能集热气加上其他可再生能源技术，可将太阳光转换为电力，大型槽将太阳能反射到充油管中以产生驱动透平的蒸汽，可将22％的太阳光转换为电能。

1.3 未来的太阳热能发电预计成本更便宜，抛物面盘可能跟踪太阳，并将太阳聚焦于小型热机的某点，或者可将能量传输到中央透平。21世纪中叶，大面积干燥和半干燥的农村地区可用来发电，并可将太阳能电力送到缺电地区。

1.4 太阳能的另一利用形式是风力发电，这是利用地球大气温差获得能量，这种风力发电成本低廉。

2．地热能

    地热能是来自地下的热能。

    1972年有人估计在地球表面3千米以内，可利用地热能约为8.4*1020（接近世界煤储量的含热量）。按10％的的转换率计，相当于50年内5800万千瓦的发电量[3]

    地热来源于干蒸汽、湿蒸汽和热水三种形式，其中干蒸汽最好，温度在150oC以上，属于高温地热田，可直接用来发电。地热发电的基本原理与一般蒸汽发电大体相同，它是利用地下蒸汽通过汽轮机——发电机组发电的，作为热源的岩浆侵入地壳某处并加热不透水的的晶型岩层使其上的地下水升温到270oC左右。但由于顶岩封盖压力很大，所以水蒸气人处于液体状态，需要打井才能喷出地面。

     地热发电潜力很大，以美国为例，2000年美国的的热发电达4亿千瓦，占全国总发电量的21％左右，相当于节省46亿桶石油，约占计划进口量的50％，地热对一个国家非常重要。

    湿蒸汽储量可能比干蒸汽多20倍，温度在90～150oC之间属于中温地热田，用前必须脱水，所以技术上比较困难，不过可副产脱盐水，是一个数量很大的淡水来源。

     热水储量最大，温度一般在90oC以下，属于低温地热田，只能直接用于取暖或供热，不能用来发电,但直接利用比比发电具有更广阔的应用前景,因为资源更为丰富,分布广泛,技术要求相对较低,因而易于推广应用。采暖供热已成为世界地热直接利用的主导领域。其设备功能占总功率的45%（含热泵）；其次为地热温室和养殖，占25%；洗浴和医疗占19%；工业应用占10%。地热利用技术的进步是促进其规模扩大的直接原因，随着地热勘探、井下工程、井口工程和供热技术及设备的改进和完善，大大推动了地热采暖的发展[4]。

3．核能

     目前核能利用是通过核裂变反应进行发电的。核裂变对环境具有一定的潜在污染威胁，从减少环境的角度出发，现在还在进行研究的核聚变将是理想能源。

3.1 核聚变能[5]

     核聚变是利用两个轻原子核结合一个较重的原子核释放出巨大的能量,如太阳能的形成就是利用这种核聚变反应,其优点是不产生裂变碎片,所以其放射性影响没有核裂变那么严重,在安全方面,由于聚变反应堆没有列编反应堆那种工作状况突变的事故,也不存在核武器材料鉟被转移的问题,因而是理想的反应堆,其热效率可达50%~60%,它的热污染问题较其它任何发电方法都少。

     目前研究利用氦（2He4）、锂（3Li6）和氢的同位素氘（1D2）、及氚（1T3）而产生的几种不同的聚变反应其中氘—氚反应和氘—氘反应较为理想，氘在天然水中含量极为丰富，而且提取又经济，每1立方米海水中的氘具有的潜能可以释放8x109KJ的能量，相当于大约270t煤或1360桶石油的燃烧能量，而全球海洋中的氘的总能量供应，可能相当于全世界原始化石燃料总能量供应的5000万倍。

3.2 快中子增殖反应堆[6]

     常用核裂变反应堆所用的92U235的储量十分有限，它仅占天然铀的0.711％而U238却占99.283％。增殖堆的目的就在于利用极为丰富的同位素U238进行裂变反应，而使可利用的铀数量增加约140倍，从而核燃料的供应可维持二万多年。

4．生物质能与沼气

4.1   生物质能     生物体直接或间接吸收太阳能并不断进行转化，成为维持生命活动的能源，就是生物质能[7]

     植物的叶绿体在阳光的作用下，把水、CO2、无机盐分等转变为简单的小分子物质，再合成糖类、蛋白质、脂肪等较复杂的大分子，以ATP的形式把能量储存起来。全世界每年储存的能量，如按人平均，相当于目前世界上各种商品能源人均总耗量的十倍多，如折合成标准煤约为20～30吨。

   通常作为能源耗掉的生物质能，包括薪柴、木炭、农副产品的下脚料或废弃物（如谷壳、甘蔗渣、秸秆）、能源树、杂草、人畜粪便，以及上述物质经过一定的工艺过程而制成的醇类、沼气等。

    能源树是一种能分泌出可直接燃烧的乳状液体的树种，发展和培养高产能源树种，对解决石油的代用能源问题具有重要的意义，而且由于这种树汁不含硫，所以没有SO2的污染问题。

4.2 沼气

     沼气是利用城市垃圾、污水、污泥、人畜粪便、庄稼秸秆、杂草等废弃物经好氧分解和厌氧分解两个阶段而得到的混合气体[8]

     沼气的热值视其中甲烷的含量而定，一般为2～2.6*107J/m3。1立方米的沼气杨当于1.2千克的煤或0.7千克的汽油，即相当于60W电灯使用7小时所需的电量。沼气燃烧后产物为CO2和水故为一种清洁能源[12]

5．风能

      风作为一种自然能源是一种无污染而又廉价地能源,是取之不尽，用之不竭的能源。 前一时期美国人曾重新估计了世界在80米高空的风能资源，总计约为700亿千瓦。由于风电的运转是3000h所以四十亿千瓦的风电只能折成20亿千瓦的火电，如果开发其中的1/2，亦即相当于1000座标准核电站。

     在世界范围内，风电技术已相当成熟。已出现有单机为5MW的大风机，并正在向10MW进军！风电成本已具有市场竞争力，在国外，风电成本已下降到和煤电成本相当，甚而比煤电还要低廉一些，并仍在不断下降中[9]。最近7年来，风力发电机械的年均增长率达25%。据预计，到2010年全球风机装机总功率将达到1.975亿千瓦；2011-2014年，机装机总功率年增速将缓减至20%，2014年底，风电总装机功率将达到4.538亿千瓦；随后，风机装机容量的奶奶增长率将减至15%，到2019年将降至10%；到2020年底，全球风机装机功率累计将达到12亿千瓦[10]

6．潮汐能

     潮汐能是由于海岸潮汐的振荡流动产生的。包括水平面的上升与下降的垂直运动和涨潮与退潮的潮汐浪的水平运动。潮汐运动依赖于很多因素，其中以月球的引潮力最为显著，故而形成周期性涨落，这种能量是永远不会枯竭的。例如，形成潮汐最大的海湾、海峡、河口地区等流水的动力均可以开发利用，用以发电。

     潮汐产生的能量较其他能量来说是无足轻重的，有人估计过世界潮汐力资源总量不到水力资源的1％。世界上的一座大型潮汐发电站建于法国拉朗斯，其发电能力为24*104KJ。但随着能源需求的增加，潮汐能的利用必将越来越广泛，将成为能源中的补充力量[11]

7．氢能

氢能又叫氢燃料,就是大家熟知的氢气,它是一种清洁能源。

利用氢能源的主要方式，主要是燃料电池。直到20世纪，燃料电池才受到关注，用于宇宙飞船和潜艇等。到上世纪末和本世纪初，以燃料电池为动力，似乎成了人类摆脱石油依赖的希望[12]。

燃料电池还可用于发电厂，应用于发电厂的燃料电池共有四种。世界上采用磷酸型燃料电池的发电设备已有60台，总输出功率达4.1亿千瓦。

氢的以下特点使它当之无愧的成为人类未来的能源[13]

氢的资源丰富。水是地球上无处不在的“氢矿”，而水是地球的主要资源，地球表面的70%以上被水覆盖，即使是在大陆，也有丰富的地表和地下水。

氢的来源多样性。可以通过各种一次能源；也可以是可再生能源或者是二次能源来开采“氢矿”。地球各处都有可再生能源，而不像化石燃料有很强的地域不均匀性。

氢是最环保的能源。利用低温燃料电池，由电化学反应将氢转化为电能和水，不排放CO2和NOX，没有任何污染。使用氢燃料内燃机，也是显著减少污染的有效方法。

氢气具有可储存性。这是氢能和电、热最大的不同。这样，在电力过剩的地方和时间，可以用氢的形式将电和热储存起来。这也使氢在可再生能源的应用中起到其他能源载体所起不到的作用。

氢的可再生性。氢由化学反应发出电能（或热）并生成水，而水又可由电转化为氢和氧，如此循环。

氢是“和平”能源。因为它既可再生又来源广泛，每个国家都有丰富的“氢矿”。不必像化石能源那样常常引起激烈战争。