鄧秉南 王偉韜

【摘 要】能源是當(dāng)今整個(gè)世界發(fā)展的基本動(dòng)力，隨著人類社會(huì)的進(jìn)程，傳統(tǒng)的一次能源，二次能源已經(jīng)逐漸枯竭，無法滿足人類目前的需求。而且使用傳統(tǒng)能源所造成的生態(tài)破壞，也成為了當(dāng)今社會(huì)面臨的一個(gè)重大危機(jī)！所以對(duì)于新能源的開發(fā)與利用，已經(jīng)成為了世界各國的戰(zhàn)略核心。

【關(guān)鍵詞】能源工程；新能源；傳統(tǒng)能源

一、新能源的定義

什么是新能源？新能源（NE）：又稱非常規(guī)能源。是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式。指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮?、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等。

二、新能源與傳統(tǒng)能源的優(yōu)劣勢

傳統(tǒng)能源一般指常規(guī)能源，如煤炭，石油，天然氣等，多為不可再生能源，且儲(chǔ)存量有限。現(xiàn)階段的傳統(tǒng)能源在當(dāng)今的科技條件下，已被人們廣泛使用，相對(duì)應(yīng)的技術(shù)已經(jīng)成熟，但缺點(diǎn)也不可忽視，傳統(tǒng)能源對(duì)于環(huán)境的污染較大，如溫室效應(yīng)，酸雨，水質(zhì)，空氣污染等，同時(shí)傳統(tǒng)能源的儲(chǔ)量有限，最終終會(huì)用耗盡的一天。

而相對(duì)新能源來說，新能源具有可再生性，儲(chǔ)量巨大，并且更為環(huán)保，大大降低了溫室氣體的排放，但相對(duì)的，新能源的開發(fā)要比傳統(tǒng)能源困難得多，相對(duì)應(yīng)的技術(shù)上未成熟，開發(fā)所需要的資金龐大。

三、傳統(tǒng)能源的局限性

就現(xiàn)階段而言，常用的傳統(tǒng)能源有煤炭，石油，天然氣，核能（如核裂變能，核裂變能早在上個(gè)世紀(jì)50年代初期，就已經(jīng)被人類開發(fā)使用，在當(dāng)時(shí)來說是一種新能源，但到了80年代，核裂變能已被世界上多數(shù)國家認(rèn)定為傳統(tǒng)能源，相應(yīng)的技術(shù)也已經(jīng)趨近完善）。

上述的傳統(tǒng)能源之中，煤炭，石油，天然氣在使用過程中，會(huì)釋放大量的，一氧化碳，二氧化碳，會(huì)加劇溫室效應(yīng)。

其中煤炭使用，會(huì)產(chǎn)生或釋放大量的有毒有害氣體，粉塵，如SO2等。SO2不僅污染空氣，還會(huì)造成影響礦區(qū)植物的生長，更會(huì)導(dǎo)致酸雨的產(chǎn)生。酸雨不僅能大規(guī)模破壞森林與農(nóng)作物，更會(huì)導(dǎo)致水質(zhì)酸化，從而使大部分水生生物死亡。

石油的污染更不可忽視。石油除了在使用過程中釋放有毒有害氣體外，它本身就屬于一種污染源。石油本身的污染可分為三個(gè)方向：一是大氣污染，表現(xiàn)為油氣揮發(fā)物與其它有害氣體被太陽紫外線照射后，發(fā)生的理化反應(yīng)污染。產(chǎn)生致癌物質(zhì)和溫室效應(yīng)，破話臭氧層等。二是污染土地，石油物質(zhì)進(jìn)入土壤后，會(huì)引起土壤理化特性的變化，主要為淤堵土壤孔隙結(jié)構(gòu)，使其被破壞，使之鹽堿化，瀝青化，板結(jié)化，使土壤的透水性降低；石油物質(zhì)富含反應(yīng)基，能夠與土壤中的無機(jī)氮，磷結(jié)合并限制硝化作用和脫磷酸作用，從而使土地的有效氮，磷含量減少，導(dǎo)致土地的碳氮比和碳磷比的變化，大大降低了土壤中的養(yǎng)分，使植被死亡。三是污染水體，土壤中的石油向下滲透會(huì)污染地下水，或被雨水?dāng)y帶污染地表水，或海上溢油，有研究表明，長期使用被含有石油的污水灌溉農(nóng)作物，會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，生長受阻，康蟲害性降低，甚至導(dǎo)致作物死亡。若人類長期食用這類污水會(huì)大大提高癌癥的幾率。石油對(duì)大海的危害也很大，石油在海上大規(guī)模泄露時(shí)，會(huì)在海面覆蓋一層油膜，隔絕海面與大氣的接觸，妨礙大氣中的氧溶如海水中，使海水含氧量降低，從而導(dǎo)致海中的魚類和其他生物的死亡。

核能，核能作為上個(gè)世紀(jì)中葉的新能源，在當(dāng)今乃至未來的數(shù)十年內(nèi)將會(huì)成為世界能源的主體，核能的效率遠(yuǎn)高于其他傳統(tǒng)能源，1千克鈾-235全部裂變放出的能量相當(dāng)于2700噸標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒放出的能量。但在高效率的同時(shí)，核能的危險(xiǎn)性也遠(yuǎn)高于其他傳統(tǒng)能源，核電站在運(yùn)行的時(shí)候，的確不排放二氧化碳及其它化學(xué)污染物，但并不代表核電沒有排放，核電站常規(guī)運(yùn)行中，會(huì)排放反射性物質(zhì)氚，乏燃料中有巨量的放射性物質(zhì)，如銫137，銫135，鍶90，锝99，氪85，鈾，钚和其它放射性錒系元素等。這些放射性元素量大，輻射強(qiáng)，對(duì)生物圈和人類都有巨大的危害。這些放射性污染在自然界停留的時(shí)間，比化學(xué)污染長得多，而且無法處理，只能等它們?cè)趲装俚綆装偃f，乃至幾億年的時(shí)間尺度內(nèi)慢慢衰減。而且就目前而言，核廢料的處理方法多為陸地深埋法或送人太空，并沒有一個(gè)經(jīng)濟(jì)，有效，環(huán)保的處理方法。

四、新能源的開發(fā)現(xiàn)狀

（一）風(fēng)能

全球風(fēng)能的蘊(yùn)量巨大，相比于可開發(fā)使用的水能總量都要大10倍！2016 年全球新增裝機(jī)容量為 54，642MW，過去 15 年復(fù)合增長率為 15.25%；截至 2016 年底，全球風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到486，790MW，過去 15 年復(fù)合增長率為 22.25%。而同期我國風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量的年復(fù)合增長率為49.53%，增長率位居全球第一；2016年，我國新增風(fēng)電裝機(jī)容量23，328MW（臨時(shí)數(shù)據(jù)），占當(dāng)年全球新增裝機(jī)容量的42.7%，位居全球第一。在風(fēng)能急速發(fā)展的同時(shí)也伴隨著一些挑戰(zhàn)性的問題，如棄風(fēng)限電，風(fēng)力不穩(wěn)定等問題。

“棄風(fēng)限電”是指在風(fēng)電機(jī)組設(shè)備狀態(tài)正常、風(fēng)況良好的情況下，由于種種原因風(fēng)電場被迫暫停部分機(jī)組發(fā)電的現(xiàn)象。如欠發(fā)展地區(qū)擁有充足的風(fēng)力，消耗的電力遠(yuǎn)低于生產(chǎn)的電力，多出來的電力遠(yuǎn)距離運(yùn)輸困難，便會(huì)出現(xiàn)棄風(fēng)限電。

（二）太陽能

盡管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達(dá)173，000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤，每秒照射到地球的能量則為1.465×10^14焦。若能充分開發(fā)太陽能，能源危機(jī)的問題解決迎刃而解了。

就目前來說，開發(fā)太陽能有著以下幾大難題：

1.不穩(wěn)定性，由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。

2.效率低和成本高：太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因?yàn)樾势停杀据^高，現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室利用效率也不超過30%，總的來說，經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競爭。

3.太陽能板污染：現(xiàn)階段，太陽能板是有一定壽命的，一般最多3-5年就需要換一次太陽能板，而換下來的太陽能板則非常難被大自然分解，從而造成相當(dāng)大的污染。要想開發(fā)太陽能，這些問題必須要解決。

五、能源工程及自動(dòng)化

能源工程及自動(dòng)化專業(yè)順應(yīng)國家節(jié)能減排和發(fā)展可再生能源、清潔能源政策需要，培養(yǎng)能源工業(yè)急需掌握清潔能源（特別是太陽能、風(fēng)能的大規(guī)模利用）、發(fā)電技術(shù)、節(jié)能技術(shù)相結(jié)合的復(fù)合型人才。能源工程及自動(dòng)化包括能源工程、能源自動(dòng)化及清潔能源的利用，研究能源的轉(zhuǎn)換、傳輸與利用及與之相關(guān)的系統(tǒng)與設(shè)備，研究風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能等新能源的開發(fā)利用，是與新興能源、清潔能源的發(fā)展密切相關(guān)的科學(xué)。

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