第1篇 能源教育及项目化管理

第1章 能源发展战略探析

1.1 能源的定义及分类

能源是人类活动的物质基础。从某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。当今世界，能源的发展、能源和环境的关系，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。

“能源”这一术语，过去人们谈论得很少，正是两次石油危机使它成了人们议论的热点。能源是整个世界发展和经济增长的最基本的驱动力，是人类赖以生存的基础。自工业革命以来，能源安全问题就开始出现。在全球经济高速发展的今天，国际能源安全已上升到了国家的高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。在此后的20多年里，在稳定能源供应的支持下，世界经济规模取得了较大增长。但是，人类在享受能源带来的经济发展、科技进步等利益的同时，也遇到一系列无法避免的能源安全挑战，能源短缺、资源争夺以及过度使用能源造成的环境污染等问题威胁着人类的生存与发展。能源是与每个人息息相关的重要问题，而不仅仅是政府的责任，要解决能源问题必须要发动每个人的力量，提高公众对能源问题的重视度，培养公众的能源思维。要调动公众的力量首先必须弄清楚什么是能源。

1.能源的定义

关于能源的定义，目前约有20种。例如，《科学技术百科全书》说“能源是可从其获得热、光和动力之类能量的资源”；《大英百科全书》给出的定义是“能源是一个包括所有燃料、流水、阳光和风的术语，人类用适当的转换手段便可让它为自己提供所需的能量”；《日本大百科全书》说“在各种生产活动中，我们利用热能、机械能、光能、电能等来做功，可利用来作为这些能量源泉的自然界中的各种载体，称为能源”；我国的《能源百科全书》将能源定义为“可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源”。由此可见，能源是一种呈多种形式的且可以相互转换的能量的源泉。简单地说，能源是自然界能量的源泉，能为人类提供生产和生活所需的能量。自然界中的能源呈多种多样的形态，日间的太阳光照、流动的风和水，以及埋藏在大地深处的多种化石燃料等，都是可以用于产生能量的能源。

能源也称能量资源或能源资源。能源是指可产生各种能量（如热量、电能、光能和机械能等）或可做功的物质的统称，是能够直接取得或者通过加工、转换而取得有用能的各种资源，包括煤炭、原油、天然气、煤层气、水能、核能、风能、太阳能、地热能、生物质能等一次能源和电力、热力、成品油等二次能源，以及其他新能源和可再生能源。

2.能源的分类

能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，越来越多的新型能源被开发出来以满足人类需求。对于能源的分类，至今还没有统一的说法。根据不同的划分方式，能源可分为不同的类型，常见的有以下几种。

（1）按来源可分为三类。① 来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）。除直接辐射外，并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内储存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。② 地球本身蕴藏的能量。如原子核能、地热能等。③ 地球和其他天体相互作用而产生的能量。如潮汐能等。

（2）按能源的基本形态分可分为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没有经过加工或转换的能量资源，一次能源包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源，其中包括水、石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、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围内。二次能源是指由一次能源直接或间接地转换成其他种类和形式的能量资源，如电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等。

（3）按能源性质可分为有燃料型能源（煤炭、石油、天然气、泥炭等）和非燃料型能源（水能、风能、地热能等）。人类利用自己体力以外的能源是从用火开始的，最早的燃料是木材，以后用各种化石燃料，如煤炭、石油、天然气、泥炭等。现正研究利用太阳能、地热能、风能、潮汐能等新能源。当前化石燃料消耗量很大，但地球上这些燃料的储量有限。未来铀和钍将提供世界所需的大部分能量。一旦控制核聚变的技术问题得到解决，人类实际上将获得无尽的能源。

（4）按能源消耗后是否造成环境污染可分为污染型能源和清洁型能源。污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能及核能等。

（5）按能源使用的类型可分为常规能源和新型能源。常规能源包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能及用于核能发电的核燃料等能源。由于新能源的能量密度较小、品位较低或有间歇性，按已有的技术条件转换利用的经济性尚差，还处于研究、发展阶段，只能因地制宜地开发和利用；但新能源大多数是再生能源，资源丰富，分布广阔，是未来的主要能源之一。

（6）按能源的形态特征或转换与应用的层次分类。世界能源委员会推荐的能源类型分为固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三个类型统称为化石燃料或化石能源。已被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量。如薪柴和煤炭，把它们加热到一定温度，它们能和空气中的氧气化合并放出大量的热能。我们可以用热来取暖、做饭或制冷，也可以用热来产生蒸汽，用蒸汽推动汽轮机，使热能变成机械能；还可以用汽轮机带动发电机，使机械能变成电能。如果把电送到工厂、企业、机关、农牧林区和住户，它又可以转换成机械能、光能或热能。

（7）按是否能进入市场作为商品可分为商品能源和非商品能源。凡进入能源市场作为商品销售的煤、石油、天然气和电等均为商品能源。非商品能源主要指薪柴和农作物残余（秸秆等）。

（8）按能源是否会枯竭可分为再生能源和非再生能源。人们对一次能源又进一步加以分类。凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为再生能源，反之称为非再生能源。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源；煤、石油和天然气等是非再生能源。地热能基本上是非再生能源，但从地球内部巨大的蕴藏量来看，又具有再生的性质。核能的新发展将使核燃料循环而具有增殖的性质。核聚变的能比核裂变的能可高出5～10倍，核聚变最合适的燃料重氢（氘）又大量地存在于海水中，可谓“取之不尽，用之不竭”，是未来能源系统的支柱之一。

随着全球各国经济发展对能源需求的日益增加，现在许多发达国家都更加重视对可再生能源、环保能源及新型能源的开发与研究。同时，我们也相信随着人类科学技术的不断进步，人们会不断开发研究出更多新能源来替代现有能源，以满足全球经济发展与人类生存对能源的高度需求，而且能够预计地球上还有很多尚未被人类发现的新能源正等待我们去探寻和研究。

1.2 能源危机及能源战略

1.2.1 能源危机与环境污染

能源危机是指因为能源供应短缺或价格上涨而影响经济。这通常涉及石油、电力或其他自然资源的短缺，能源危机通常会造成经济衰退。能源危机不是从来就有的，是随着人类文明和科技的发展，伴随着人类的能源消耗方式在逐渐显现的。

人类社会发展的历史，是通过不断劳动和科学技术创新，将自然资源转化为人类社会文明和财富的过程，尤其是开发和利用能源实现发展的过程。人类社会曾经历过多次能源时代的更迭：柴草时期、煤炭时期、19世纪中叶的石油时期及始于20世纪中期的新能源时期，这是由多方面因素决定的。首先，任何时代社会的能源结构都要与社会的发展状态相适应，优质、高效地为生产和生活的运转提供所需要的能量。其次，对能源的开发和利用是与科学技术的发展密不可分的，能源要在人类技术的驾驭下为人类社会的发展服务。随着人类对能源认识的不断加深，在对于该时代而言的传统能源和新能源都会出现很多有待解决的问题，这需要社会和科学技术的进一步发展来加以解决。而且，随着社会的发展，社会关系变得越来越复杂，能源问题不可避免地与一系列的社会问题产生千丝万缕的联系，这种复杂联系的存在也会对能源应用的发展产生深远的影响。

图1-1反映了自1850年以来各种形式的能源在社会能源结构中所占份额的变化趋势，反映了人类社会发展的过程中所经历的三次能源发展波峰。在远古时期，人类以人力、畜力、水力和风力等为动力，维持生存的基本需要。“钻木取火”的技术为人类带来热和光明，这不仅丰富了人类可以获取的食物的种类，也让人类可以去探索更为广阔的自然世界。虽然现在看来这只是很朴素、落后的技术，但已经能够满足当时社会发展的需要，为人类文明的产生与发展做出了重要的贡献。这一时期，植物能源占据了人类利用能源的主导地位，人类控制和利用能源的形式是单一的。煤炭资源的发现极大地丰富和提高了人类控制和利用热能的技术及能力，尤其是在工业革命之后，蒸汽机与煤炭的配合相得益彰。机器劳动代替了手工劳动，大大提高了劳动的生产效率。滚滚的蒸汽推动人类社会以令人惊叹的速度开始了工业化的进程，这也促进了人类对煤炭资源的开发和利用的规模，让人类对能源有了全新的认识，先进的科学技术让能源在真正意义上成为人类社会发展的动力源泉。石油资源的发现进一步开拓了人类利用能源资源的新时代，比煤炭效率更高、更便于运输、储量丰富等优势让石油在短短的一个多世纪的时间内就超过了煤炭的消费量，成为与煤炭比肩的人类社会的主要能源之一。在真正意义上成为人类社会发展的动力源泉。石油资源的发现进一步开拓了人类利用能源资源的新时代，比煤炭效率更高、更便于运输、储量丰富等优势让石油在短短的一个多世纪的时间内就超过了煤炭的消费量，成为与煤炭比肩的人类社会的主要能源之一。

图1-1 各种形式的能源在社会能源结构中所占份额的变化趋势

人类在能源领域的每次革命，都伴随着人类社会的一次跨越式发展。随着人类文明的发展，能源的重要意义也越来越凸显，对能源问题的关注蕴涵着人类社会对未来发展的深刻思考。

人类社会对于能源的开发和利用经历了若干不同的发展时期，代表了若干次旧的能源形式逐步淡出历史舞台，或者在开发和利用的过程中暴露出越来越多的问题，新生的能源形式逐步兴起，带来人类能源利用技术的一次质的发展。在过去对能源的开发和利用都尚处于较低水平的时候，能源问题及由此衍生的环境污染问题、气候变化问题等社会问题都不容易被察觉，而在近代很长的一段时间内又被繁荣的发展景象所掩盖。这使得人类在很长的一段时间内都满足于简单的能源结构。可以说，人类近代的工业文明都是依靠化石能源建立起来的，而化石能源是不可再生的，是具有污染性的，这为人类社会未来的可持续发展埋下了隐患。直到20世纪中叶，几次重大的能源危机让“能源安全”的议题进入人们的视野，人们开始意识到当今人类社会赖以发展的几大主要资源都将面临用尽枯竭的一日，而由能源问题衍生的严重的环境污染问题、气候变化问题等社会问题也是人类始料未及的。

经济越发展，生产和生活对能源需求就越大，由此产生的大气污染也越来越严重。我国目前煤炭消费占能源消费总量的70%以上，烟尘排放量的70%、SO2排放量的90%来自燃烧煤炭。以一年烧煤12亿t计，产生2100万t SO2，加上冶金、化工等企业排放的SO2，全国每年约有2300万t的SO2污染大气。全国火电站1.75亿kW装机容量，每年飞灰量约1200万t，加上工业锅炉等飞灰排放量，每年约有2100 万t以上飞灰污染大气。烧煤过程中每年还要产生1500万t左右的CO2及大量的NOX，对环境造成了严重污染。

煤燃烧后产生的气体（SOX、NOX、COX）及烟尘排放到大气中造成大气污染，其中的SOx及NOx在云层中溶于水滴形成酸露、酸雾或酸雨，落到地面使土壤及水源酸化，破坏水中及陆地上的生态环境，影响人类及动植物生存；COX与其他气体吸收红外线并反辐射到大气层中产生温室效应。

大气污染对人类特别是其呼吸器官产生极有害的影响，使人感到不舒适、生病甚至死亡。据统计，过早的死亡是在大气污染区，包括致命的呼吸器官病及不致命的眼疾和皮肤病（包括癌）。大气污染及酸雨对植物损害使农作物产量大减，包括直接影响及间接影响（如土壤酸化）。酸雨也使河、湖水源污染，如果水的pH值低到一定数值以下，将使水生动植物特别是渔业生产的产量大减。

由上可见，燃烧化石燃料产生的烟尘以及SOX、NOX、COX、HC气体，除影响人类健康以外，对环境的影响是多方面的。根据有关资料计算，1990年全世界燃烧化石燃料所造成的环境污染以经济损失来表示为23600 亿美元，人均为460美元。其中，煤炭消费量占能源总消费量的33%，污染环境造成的损失占总损失的40%；石油消费量占40%，造成的损失占42%；天然气消费量占27%，造成的损失占18%。我国能源消费以煤炭和石油为主，环境污染更加严重。

能源危机和环境污染使得能源除资源以外被赋予更多的意义，这也使得能源问题变得更加复杂。幸运的是，人类已开始尝试在能源问题上寻求新的出路。一方面，对于传统能源，人类正在为研究和开发高效率的、清洁的新技术而努力；另一方面，核能、太阳能、水能等新的能源形式开始受到广泛的关注，这些新的能源形式代表的是可再生的、清洁的新生代能源形式。双管齐下，这些举措都撼动着当今世界的能源结构，多元化的能源结构将更稳定可靠地为人类社会的发展提供动力。现在，虽然煤、石油和天然气这些化石燃料仍然是人类社会的主要能源形式，但从人类社会的发展历史不难看出，人类开发和利用能源，总是朝着效率更高、社会效益更好、对人类社会发展更有益的方向在不断努力。

1.2.2 我国能源发展战略

回顾我国能源政策的演进历程，大致可以分为三个阶段。第一阶段为新中国成立后到改革开放前这段时间，在计划经济的体制下，国家的能源政策比较简单，由于技术落后，能源生产和消费由国家计划调拨，以产定销。能源效率低，浪费和污染都比较严重。第二阶段，是从改革开放到“十五”规划前，能源产业由计划经济转入市场经济，借鉴国外经验，大胆尝试改革，完善能源管理体制，强调能源的开发与节约并重。第三阶段，我国面临着新的能源问题，能源发展战略逐步走向成熟，能源政策更趋全面和理性，强调能源安全，优化能源结构和效率，以及保护生态环境。

世界主要国家能源战略的制定和调整无不以国家利益的最大化和子孙后代的福祉为主旨，美国封存本国的石油资源，日本从20世纪60年代即开始购买国外煤炭沉海建矿。我国过去30年的高速发展，是以资源与环境的破坏性透支为代价的，现在我们已经认识到过去战略存在的问题，制定能源发展战略不能一味追求速度，盲目跟进，需要防止以扩大内需为名，出现第二次环境资源破坏和气候压力。能源发展战略制定要更多地着眼于未来，坚持科学发展观，从全球视野制定一个长远的、符合国情的、可操作的能源发展大战略。

客观地看，我国是一个有13亿人口的发展中国家，由于自然禀赋、人口等诸多因素的影响，到2050年，“农耕社会”生产形态仍将延续，煤仍将是我国能源的主力。虽然煤在总能源中的比例可能会由现在的75%下降到60%左右，但总量仍会不断增加，这是我国能源的基本国情，也是制定能源发展战略的基本立足点。我国未来能源发展必须调整自己的以煤为主的能源结构，实现能源替代，使能源构成优质化、多元化。

1.发挥水能资源优势，提高水电比重

我国水能资源量巨大，但开发利用率较低，不符合永续利用的基本原则。水能是最清洁的可再生能源之一，是当今可再生能源中利用技术最成熟、经济性最好的一种。开发水能资源不仅可节约矿物能源，弥补石油、天然气供应的不足，而且还有极大的综合利用效益（防洪、灌溉、航运、养殖及旅游等）。据有关专家测算，我国常规水电装机容量约可开发3000亿kW，抽水蓄能电站装机容量可争取达到1000亿kW，这样可节约7亿t原煤。所节约的煤相当于1998年全年耗煤量的一半。由于水电资源的可再生性，开发得越早越快，节约也越大，加快水电开发充分有效地利用可再生水电能源，以节约不可再生的煤炭、石油等一次能源是最大的节能工程，也最符合以较少的能源消耗生产更多的物质财富这一经济增长方式的根本性转变的要求。

2.挖掘天然气资源潜力，扩大天然气消费份额

我国目前对非常规天然气的资源评价工作是很粗略的，对其中大部分气种的资源只是做了大致的推测（仅对煤层气资源做了较细致的评价），如果加上对非常规气种的保守测算结果，我国天然气可采资源量应在43万亿m3之上，开发潜力极大。

3.共享国际油气资源，有计划地进口油气，降低煤炭消费比例

石油和天然气在一些用途上是其他能源品种所无法替代或无法大规模替代的。因此，保障对国际能源市场有着依赖性的石油和天然气的供应将是我国能源战略中必不可少的组成部分。这里指出了一个很重要的问题，那就是进口石油和天然气是我国能源发展战略的组成部分，而不是什么权宜之策，或仅仅为了能源供应平衡的需要。首先，改变以煤炭为主的能源供需结构，利用发达国家已经充分开发了的能源系统技术，把我国的能源发展战略同全球化的能源供应结合起来，使我们在能源转换过程中立于不败之地；其次，进入国际大贸易市场，参与国际贸易；最后，逐步建立国家能源战略储备制度，建立石油和天然气的国家战略周转库存。

4.发展洁净煤技术，使煤炭清洁地开发和利用

煤炭在我国经济发展和人民生活中立了大功，但由于自身的缺陷，煤炭已不适应经济和社会的可持续发展。根据我国的实际情况，又不可能一下子弃煤炭而不用，煤炭毕竟是我国的能源资源优势和宝贵的财富，而其他能源品种短期内又不能取而代之，水能、天然气、新能源和其他可再生能源毕竟还有一个发展过程才能达到理想的结构比例。所以说，在短期内改变以煤炭为主的能源结构是不现实的，也是不可能的。故而，眼下还得做煤炭的文章，把燃煤对环境的影响减少到最小限度，其办法就是发展洁净煤技术，使煤炭清洁地开发和利用。洁净煤技术是指在减少污染和提高效益的煤炭加工、燃煤转换和污染控制等项技术总称。

5.加快研制可再生能源利用技术，实现能源战略替代的技术准备

现阶段，我国开始重视新能源发展，出台了多方面的政策措施支持新能源发展，其中包括项目支持、财税和价格补贴、成本与风险分摊机制等多种优惠政策。《中华人民共和国可再生能源法》的颁布实施，确立了可再生能源的重点建设地位。国家在《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中明确指出了要推进能源结构多元化，增加能源供应，在提高油气开发利用及水电技术水平的同时，大力发展核能技术，并使风能、太阳能、生物质能等可再生能源技术取得突破和规模化发展。目前，国家正在积极开展新能源的相关国家标准的研究和制定工作，规范新能源建设。国家也加强了新能源市场的准入审批和监管力度，尽可能避免新能源开发和利用过程中可能出现的问题。国家同时还取消了对具有实力的民营资本和外国资本开发、生产、经营新能源的各种限制，促进新能源产业投资主体的多元化，为新能源产业的发展注入新鲜的血液和活力。

可再生能源是取之不尽、用之不竭的，但工业化、规模化生产尚需许多时日，主要原因是其利用的技术含量高，在价格上敌不过传统的石油、天然气及煤炭。政策的支持让我们看到了可再生能源发展的曙光，但只有科学技术发展了，使可再生能源特别是太阳能的民用和工业利用方便、廉价而热值高时，人类才会进入真正意义上的清洁能源时代。

6.节约能源是我国能源发展战略的组成部分，建立节能型能源供应和消费体系

我国人均资源少，但能源资源开发过程中浪费大，能源利用水平低，单位产值能耗高，说明我国必须遵循一条资源节约型和节约用能型能源发展道路，实际上，我国是有很大的直接节能潜力的。

优质化、多元化的能源发展战略本身就有着可持续发展和节约能源的内涵。节约能源就是这个战略的组成部分。早一天利用可再生能源，就早一天节省一次能源煤炭、石油和天然气，多一些利用可再生能源就能多一些节省一次能源资源。只有这样，才能实现一次能源相对的永续利用和代际公平。