第1篇 能源教育及項目化管理

第1章 能源發展戰略探析

1.1 能源的定義及分類

能源是人類活動的物質基礎。從某種意義上講，人類社會的發展離不開優質能源的出現和先進能源技術的使用。當今世界，能源的發展、能源和環境的關系，是全世界、全人類共同關心的問題，也是我國社會經濟發展的重要問題。

“能源”這一術語，過去人們談論得很少，正是兩次石油危機使它成了人們議論的熱點。能源是整個世界發展和經濟增長的最基本的驅動力，是人類賴以生存的基礎。自工業革命以來，能源安全問題就開始出現。在全球經濟高速發展的今天，國際能源安全已上升到了國家的高度，各國都制定了以能源供應安全為核心的能源政策。在此后的20多年里，在穩定能源供應的支持下，世界經濟規模取得了較大增長。但是，人類在享受能源帶來的經濟發展、科技進步等利益的同時，也遇到一系列無法避免的能源安全挑戰，能源短缺、資源爭奪以及過度使用能源造成的環境污染等問題威脅著人類的生存與發展。能源是與每個人息息相關的重要問題，而不僅僅是政府的責任，要解決能源問題必須要發動每個人的力量，提高公眾對能源問題的重視度，培養公眾的能源思維。要調動公眾的力量首先必須弄清楚什么是能源。

1.能源的定義

關于能源的定義，目前約有20種。例如，《科學技術百科全書》說“能源是可從其獲得熱、光和動力之類能量的資源”；《大英百科全書》給出的定義是“能源是一個包括所有燃料、流水、陽光和風的術語，人類用適當的轉換手段便可讓它為自己提供所需的能量”；《日本大百科全書》說“在各種生產活動中，我們利用熱能、機械能、光能、電能等來做功，可利用來作為這些能量源泉的自然界中的各種載體，稱為能源”；我國的《能源百科全書》將能源定義為“可以直接或經轉換提供人類所需的光、熱、動力等任一形式能量的載能體資源”。由此可見，能源是一種呈多種形式的且可以相互轉換的能量的源泉。簡單地說，能源是自然界能量的源泉，能為人類提供生產和生活所需的能量。自然界中的能源呈多種多樣的形態，日間的太陽光照、流動的風和水，以及埋藏在大地深處的多種化石燃料等，都是可以用于產生能量的能源。

能源也稱能量資源或能源資源。能源是指可產生各種能量（如熱量、電能、光能和機械能等）或可做功的物質的統稱，是能夠直接取得或者通過加工、轉換而取得有用能的各種資源，包括煤炭、原油、天然氣、煤層氣、水能、核能、風能、太陽能、地熱能、生物質能等一次能源和電力、熱力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。

2.能源的分類

能源種類繁多，而且經過人類不斷的開發與研究，越來越多的新型能源被開發出來以滿足人類需求。對于能源的分類，至今還沒有統一的說法。根據不同的劃分方式，能源可分為不同的類型，常見的有以下幾種。

（1）按來源可分為三類。① 來自地球外部天體的能源（主要是太陽能）。除直接輻射外，并為風能、水能、生物能和礦物能源等的產生提供基礎。人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉變成化學能在植物體內儲存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經過漫長的地質年代形成的。它們實質上是由古代生物固定下來的太陽能。此外，水能、風能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉換來的。② 地球本身蘊藏的能量。如原子核能、地熱能等。③ 地球和其他天體相互作用而產生的能量。如潮汐能等。

（2）按能源的基本形態分可分為一次能源和二次能源。一次能源是指自然界中以天然形式存在并沒有經過加工或轉換的能量資源，一次能源包括可再生的水力資源和不可再生的煤炭、石油、天然氣資源，其中包括水、石油和天然氣在內的三種能源是一次能源的核心，它們成為全球能源的基礎；除此以外，太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物能及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范圍內。二次能源是指由一次能源直接或間接地轉換成其他種類和形式的能量資源，如電力、煤氣、汽油、柴油、焦炭、潔凈煤、激光和沼氣等。

（3）按能源性質可分為有燃料型能源（煤炭、石油、天然氣、泥炭等）和非燃料型能源（水能、風能、地熱能等）。人類利用自己體力以外的能源是從用火開始的，最早的燃料是木材，以后用各種化石燃料，如煤炭、石油、天然氣、泥炭等。現正研究利用太陽能、地熱能、風能、潮汐能等新能源。當前化石燃料消耗量很大，但地球上這些燃料的儲量有限。未來鈾和釷將提供世界所需的大部分能量。一旦控制核聚變的技術問題得到解決，人類實際上將獲得無盡的能源。

（4）按能源消耗后是否造成環境污染可分為污染型能源和清潔型能源。污染型能源包括煤炭、石油等，清潔型能源包括水力、電力、太陽能、風能及核能等。

（5）按能源使用的類型可分為常規能源和新型能源。常規能源包括一次能源中的可再生的水力資源和不可再生的煤炭、石油、天然氣等資源。新型能源是相對于常規能源而言的，包括太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物能及用于核能發電的核燃料等能源。由于新能源的能量密度較小、品位較低或有間歇性，按已有的技術條件轉換利用的經濟性尚差，還處于研究、發展階段，只能因地制宜地開發和利用；但新能源大多數是再生能源，資源豐富，分布廣闊，是未來的主要能源之一。

（6）按能源的形態特征或轉換與應用的層次分類。世界能源委員會推薦的能源類型分為固體燃料、液體燃料、氣體燃料、水能、電能、太陽能、生物質能、風能、核能、海洋能和地熱能。其中，前三個類型統稱為化石燃料或化石能源。已被人類認識的上述能源，在一定條件下可以轉換為人們所需的某種形式的能量。如薪柴和煤炭，把它們加熱到一定溫度，它們能和空氣中的氧氣化合并放出大量的熱能。我們可以用熱來取暖、做飯或制冷，也可以用熱來產生蒸汽，用蒸汽推動汽輪機，使熱能變成機械能；還可以用汽輪機帶動發電機，使機械能變成電能。如果把電送到工廠、企業、機關、農牧林區和住戶，它又可以轉換成機械能、光能或熱能。

（7）按是否能進入市場作為商品可分為商品能源和非商品能源。凡進入能源市場作為商品銷售的煤、石油、天然氣和電等均為商品能源。非商品能源主要指薪柴和農作物殘余（秸稈等）。

（8）按能源是否會枯竭可分為再生能源和非再生能源。人們對一次能源又進一步加以分類。凡是可以不斷得到補充或能在較短周期內再產生的能源稱為再生能源，反之稱為非再生能源。風能、水能、海洋能、潮汐能、太陽能和生物質能等是可再生能源；煤、石油和天然氣等是非再生能源。地熱能基本上是非再生能源，但從地球內部巨大的蘊藏量來看，又具有再生的性質。核能的新發展將使核燃料循環而具有增殖的性質。核聚變的能比核裂變的能可高出5～10倍，核聚變最合適的燃料重氫（氘）又大量地存在于海水中，可謂“取之不盡，用之不竭”，是未來能源系統的支柱之一。

隨著全球各國經濟發展對能源需求的日益增加，現在許多發達國家都更加重視對可再生能源、環保能源及新型能源的開發與研究。同時，我們也相信隨著人類科學技術的不斷進步，人們會不斷開發研究出更多新能源來替代現有能源，以滿足全球經濟發展與人類生存對能源的高度需求，而且能夠預計地球上還有很多尚未被人類發現的新能源正等待我們去探尋和研究。

1.2 能源危機及能源戰略

1.2.1 能源危機與環境污染

能源危機是指因為能源供應短缺或價格上漲而影響經濟。這通常涉及石油、電力或其他自然資源的短缺，能源危機通常會造成經濟衰退。能源危機不是從來就有的，是隨著人類文明和科技的發展，伴隨著人類的能源消耗方式在逐漸顯現的。

人類社會發展的歷史，是通過不斷勞動和科學技術創新，將自然資源轉化為人類社會文明和財富的過程，尤其是開發和利用能源實現發展的過程。人類社會曾經歷過多次能源時代的更迭：柴草時期、煤炭時期、19世紀中葉的石油時期及始于20世紀中期的新能源時期，這是由多方面因素決定的。首先，任何時代社會的能源結構都要與社會的發展狀態相適應，優質、高效地為生產和生活的運轉提供所需要的能量。其次，對能源的開發和利用是與科學技術的發展密不可分的，能源要在人類技術的駕馭下為人類社會的發展服務。隨著人類對能源認識的不斷加深，在對于該時代而言的傳統能源和新能源都會出現很多有待解決的問題，這需要社會和科學技術的進一步發展來加以解決。而且，隨著社會的發展，社會關系變得越來越復雜，能源問題不可避免地與一系列的社會問題產生千絲萬縷的聯系，這種復雜聯系的存在也會對能源應用的發展產生深遠的影響。

圖1-1反映了自1850年以來各種形式的能源在社會能源結構中所占份額的變化趨勢，反映了人類社會發展的過程中所經歷的三次能源發展波峰。在遠古時期，人類以人力、畜力、水力和風力等為動力，維持生存的基本需要。“鉆木取火”的技術為人類帶來熱和光明，這不僅豐富了人類可以獲取的食物的種類，也讓人類可以去探索更為廣闊的自然世界。雖然現在看來這只是很樸素、落后的技術，但已經能夠滿足當時社會發展的需要，為人類文明的產生與發展做出了重要的貢獻。這一時期，植物能源占據了人類利用能源的主導地位，人類控制和利用能源的形式是單一的。煤炭資源的發現極大地豐富和提高了人類控制和利用熱能的技術及能力，尤其是在工業革命之后，蒸汽機與煤炭的配合相得益彰。機器勞動代替了手工勞動，大大提高了勞動的生產效率。滾滾的蒸汽推動人類社會以令人驚嘆的速度開始了工業化的進程，這也促進了人類對煤炭資源的開發和利用的規模，讓人類對能源有了全新的認識，先進的科學技術讓能源在真正意義上成為人類社會發展的動力源泉。石油資源的發現進一步開拓了人類利用能源資源的新時代，比煤炭效率更高、更便于運輸、儲量豐富等優勢讓石油在短短的一個多世紀的時間內就超過了煤炭的消費量，成為與煤炭比肩的人類社會的主要能源之一。在真正意義上成為人類社會發展的動力源泉。石油資源的發現進一步開拓了人類利用能源資源的新時代，比煤炭效率更高、更便于運輸、儲量豐富等優勢讓石油在短短的一個多世紀的時間內就超過了煤炭的消費量，成為與煤炭比肩的人類社會的主要能源之一。

圖1-1 各種形式的能源在社會能源結構中所占份額的變化趨勢

人類在能源領域的每次革命，都伴隨著人類社會的一次跨越式發展。隨著人類文明的發展，能源的重要意義也越來越凸顯，對能源問題的關注蘊涵著人類社會對未來發展的深刻思考。

人類社會對于能源的開發和利用經歷了若干不同的發展時期，代表了若干次舊的能源形式逐步淡出歷史舞臺，或者在開發和利用的過程中暴露出越來越多的問題，新生的能源形式逐步興起，帶來人類能源利用技術的一次質的發展。在過去對能源的開發和利用都尚處于較低水平的時候，能源問題及由此衍生的環境污染問題、氣候變化問題等社會問題都不容易被察覺，而在近代很長的一段時間內又被繁榮的發展景象所掩蓋。這使得人類在很長的一段時間內都滿足于簡單的能源結構。可以說，人類近代的工業文明都是依靠化石能源建立起來的，而化石能源是不可再生的，是具有污染性的，這為人類社會未來的可持續發展埋下了隱患。直到20世紀中葉，幾次重大的能源危機讓“能源安全”的議題進入人們的視野，人們開始意識到當今人類社會賴以發展的幾大主要資源都將面臨用盡枯竭的一日，而由能源問題衍生的嚴重的環境污染問題、氣候變化問題等社會問題也是人類始料未及的。

經濟越發展，生產和生活對能源需求就越大，由此產生的大氣污染也越來越嚴重。我國目前煤炭消費占能源消費總量的70%以上，煙塵排放量的70%、SO2排放量的90%來自燃燒煤炭。以一年燒煤12億t計，產生2100萬t SO2，加上冶金、化工等企業排放的SO2，全國每年約有2300萬t的SO2污染大氣。全國火電站1.75億kW裝機容量，每年飛灰量約1200萬t，加上工業鍋爐等飛灰排放量，每年約有2100 萬t以上飛灰污染大氣。燒煤過程中每年還要產生1500萬t左右的CO2及大量的NOX，對環境造成了嚴重污染。

煤燃燒后產生的氣體（SOX、NOX、COX）及煙塵排放到大氣中造成大氣污染，其中的SOx及NOx在云層中溶于水滴形成酸露、酸霧或酸雨，落到地面使土壤及水源酸化，破壞水中及陸地上的生態環境，影響人類及動植物生存；COX與其他氣體吸收紅外線并反輻射到大氣層中產生溫室效應。

大氣污染對人類特別是其呼吸器官產生極有害的影響，使人感到不舒適、生病甚至死亡。據統計，過早的死亡是在大氣污染區，包括致命的呼吸器官病及不致命的眼疾和皮膚病（包括癌）。大氣污染及酸雨對植物損害使農作物產量大減，包括直接影響及間接影響（如土壤酸化）。酸雨也使河、湖水源污染，如果水的pH值低到一定數值以下，將使水生動植物特別是漁業生產的產量大減。

由上可見，燃燒化石燃料產生的煙塵以及SOX、NOX、COX、HC氣體，除影響人類健康以外，對環境的影響是多方面的。根據有關資料計算，1990年全世界燃燒化石燃料所造成的環境污染以經濟損失來表示為23600 億美元，人均為460美元。其中，煤炭消費量占能源總消費量的33%，污染環境造成的損失占總損失的40%；石油消費量占40%，造成的損失占42%；天然氣消費量占27%，造成的損失占18%。我國能源消費以煤炭和石油為主，環境污染更加嚴重。

能源危機和環境污染使得能源除資源以外被賦予更多的意義，這也使得能源問題變得更加復雜。幸運的是，人類已開始嘗試在能源問題上尋求新的出路。一方面，對于傳統能源，人類正在為研究和開發高效率的、清潔的新技術而努力；另一方面，核能、太陽能、水能等新的能源形式開始受到廣泛的關注，這些新的能源形式代表的是可再生的、清潔的新生代能源形式。雙管齊下，這些舉措都撼動著當今世界的能源結構，多元化的能源結構將更穩定可靠地為人類社會的發展提供動力。現在，雖然煤、石油和天然氣這些化石燃料仍然是人類社會的主要能源形式，但從人類社會的發展歷史不難看出，人類開發和利用能源，總是朝著效率更高、社會效益更好、對人類社會發展更有益的方向在不斷努力。

1.2.2 我國能源發展戰略

回顧我國能源政策的演進歷程，大致可以分為三個階段。第一階段為新中國成立后到改革開放前這段時間，在計劃經濟的體制下，國家的能源政策比較簡單，由于技術落后，能源生產和消費由國家計劃調撥，以產定銷。能源效率低，浪費和污染都比較嚴重。第二階段，是從改革開放到“十五”規劃前，能源產業由計劃經濟轉入市場經濟，借鑒國外經驗，大膽嘗試改革，完善能源管理體制，強調能源的開發與節約并重。第三階段，我國面臨著新的能源問題，能源發展戰略逐步走向成熟，能源政策更趨全面和理性，強調能源安全，優化能源結構和效率，以及保護生態環境。

世界主要國家能源戰略的制定和調整無不以國家利益的最大化和子孫后代的福祉為主旨，美國封存本國的石油資源，日本從20世紀60年代即開始購買國外煤炭沉海建礦。我國過去30年的高速發展，是以資源與環境的破壞性透支為代價的，現在我們已經認識到過去戰略存在的問題，制定能源發展戰略不能一味追求速度，盲目跟進，需要防止以擴大內需為名，出現第二次環境資源破壞和氣候壓力。能源發展戰略制定要更多地著眼于未來，堅持科學發展觀，從全球視野制定一個長遠的、符合國情的、可操作的能源發展大戰略。

客觀地看，我國是一個有13億人口的發展中國家，由于自然稟賦、人口等諸多因素的影響，到2050年，“農耕社會”生產形態仍將延續，煤仍將是我國能源的主力。雖然煤在總能源中的比例可能會由現在的75%下降到60%左右，但總量仍會不斷增加，這是我國能源的基本國情，也是制定能源發展戰略的基本立足點。我國未來能源發展必須調整自己的以煤為主的能源結構，實現能源替代，使能源構成優質化、多元化。

1.發揮水能資源優勢，提高水電比重

我國水能資源量巨大，但開發利用率較低，不符合永續利用的基本原則。水能是最清潔的可再生能源之一，是當今可再生能源中利用技術最成熟、經濟性最好的一種。開發水能資源不僅可節約礦物能源，彌補石油、天然氣供應的不足，而且還有極大的綜合利用效益（防洪、灌溉、航運、養殖及旅游等）。據有關專家測算，我國常規水電裝機容量約可開發3000億kW，抽水蓄能電站裝機容量可爭取達到1000億kW，這樣可節約7億t原煤。所節約的煤相當于1998年全年耗煤量的一半。由于水電資源的可再生性，開發得越早越快，節約也越大，加快水電開發充分有效地利用可再生水電能源，以節約不可再生的煤炭、石油等一次能源是最大的節能工程，也最符合以較少的能源消耗生產更多的物質財富這一經濟增長方式的根本性轉變的要求。

2.挖掘天然氣資源潛力，擴大天然氣消費份額

我國目前對非常規天然氣的資源評價工作是很粗略的，對其中大部分氣種的資源只是做了大致的推測（僅對煤層氣資源做了較細致的評價），如果加上對非常規氣種的保守測算結果，我國天然氣可采資源量應在43萬億m3之上，開發潛力極大。

3.共享國際油氣資源，有計劃地進口油氣，降低煤炭消費比例

石油和天然氣在一些用途上是其他能源品種所無法替代或無法大規模替代的。因此，保障對國際能源市場有著依賴性的石油和天然氣的供應將是我國能源戰略中必不可少的組成部分。這里指出了一個很重要的問題，那就是進口石油和天然氣是我國能源發展戰略的組成部分，而不是什么權宜之策，或僅僅為了能源供應平衡的需要。首先，改變以煤炭為主的能源供需結構，利用發達國家已經充分開發了的能源系統技術，把我國的能源發展戰略同全球化的能源供應結合起來，使我們在能源轉換過程中立于不敗之地；其次，進入國際大貿易市場，參與國際貿易；最后，逐步建立國家能源戰略儲備制度，建立石油和天然氣的國家戰略周轉庫存。

4.發展潔凈煤技術，使煤炭清潔地開發和利用

煤炭在我國經濟發展和人民生活中立了大功，但由于自身的缺陷，煤炭已不適應經濟和社會的可持續發展。根據我國的實際情況，又不可能一下子棄煤炭而不用，煤炭畢竟是我國的能源資源優勢和寶貴的財富，而其他能源品種短期內又不能取而代之，水能、天然氣、新能源和其他可再生能源畢竟還有一個發展過程才能達到理想的結構比例。所以說，在短期內改變以煤炭為主的能源結構是不現實的，也是不可能的。故而，眼下還得做煤炭的文章，把燃煤對環境的影響減少到最小限度，其辦法就是發展潔凈煤技術，使煤炭清潔地開發和利用。潔凈煤技術是指在減少污染和提高效益的煤炭加工、燃煤轉換和污染控制等項技術總稱。

5.加快研制可再生能源利用技術，實現能源戰略替代的技術準備

現階段，我國開始重視新能源發展，出臺了多方面的政策措施支持新能源發展，其中包括項目支持、財稅和價格補貼、成本與風險分攤機制等多種優惠政策。《中華人民共和國可再生能源法》的頒布實施，確立了可再生能源的重點建設地位。國家在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》中明確指出了要推進能源結構多元化，增加能源供應，在提高油氣開發利用及水電技術水平的同時，大力發展核能技術，并使風能、太陽能、生物質能等可再生能源技術取得突破和規模化發展。目前，國家正在積極開展新能源的相關國家標準的研究和制定工作，規范新能源建設。國家也加強了新能源市場的準入審批和監管力度，盡可能避免新能源開發和利用過程中可能出現的問題。國家同時還取消了對具有實力的民營資本和外國資本開發、生產、經營新能源的各種限制，促進新能源產業投資主體的多元化，為新能源產業的發展注入新鮮的血液和活力。

可再生能源是取之不盡、用之不竭的，但工業化、規模化生產尚需許多時日，主要原因是其利用的技術含量高，在價格上敵不過傳統的石油、天然氣及煤炭。政策的支持讓我們看到了可再生能源發展的曙光，但只有科學技術發展了，使可再生能源特別是太陽能的民用和工業利用方便、廉價而熱值高時，人類才會進入真正意義上的清潔能源時代。

6.節約能源是我國能源發展戰略的組成部分，建立節能型能源供應和消費體系

我國人均資源少，但能源資源開發過程中浪費大，能源利用水平低，單位產值能耗高，說明我國必須遵循一條資源節約型和節約用能型能源發展道路，實際上，我國是有很大的直接節能潛力的。

優質化、多元化的能源發展戰略本身就有著可持續發展和節約能源的內涵。節約能源就是這個戰略的組成部分。早一天利用可再生能源，就早一天節省一次能源煤炭、石油和天然氣，多一些利用可再生能源就能多一些節省一次能源資源。只有這樣，才能實現一次能源相對的永續利用和代際公平。