上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程号：BI906 班级号：F1115004 姓名：王慧曦 学号：5111509074专业：资源环境科学 课程小论文 题目编号 20.清洁能源有哪些 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争一生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或视频、能源或人类健康领域）
上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI906 班级号： F1115004 姓名： 王慧曦 学号： 5111509074 专业： 资源环境科学 课程小论文 题目编号 20.清洁能源有哪些 得分 序号 选题 1 生物技术的由来与发展 2 基因工程与农业革命 3 “黄金水稻”所引发的故事 4 “绿色革命”与农业基因工程 5 转基因食品安全吗？ 6 舌尖上的生物技术 7 功能食品与生物技术 8 新能源的希望-生物柴油 9 化解能源危机的微生物 10 “白色革命”与生物技术 11 改变环境的基因科学 12 “红色革命”与基因工程 13 非典型战争—生物战与基因武器 14 抗生素与耐药菌 15 转基因的影响 16 基因的伦理 17 试管婴儿的是与非 18 转基因与生物多样性 19 人类基因与专利 20 自选题目（限在粮食或视频、能源或人类健康领域）
“清洁能源”有哪些 王慧曦 (上海交通大学农业与生物学院资源环境科学，上海200240) 摘要：广义的清洁能源包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源。既而， 清洁能源技术是指可再生能源、新能源及煤的高效清洁利用等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术。 清洁能源有海洋能，太阳能，氢能，风能，生物能，地热能，水能等。由于煤，油，气等常规能源具有污染 环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视清洁能源的开发和利用。 关键词：低污染可再生能源新能源 0引言 在全球能源危机和油价不断上涨的大背景下，各国寻找新能源的脚步也前所未有地加快。 清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源是指原材料可以再 生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能这些能源。可再生能 源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。 1清洁能源概况 传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。 但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分， 从而误解清洁能源的本意。 清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。含义有三点： 第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系：第二清洁能源不但强调 清洁性同时也强调经济性：第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。 1.1清洁能源的分类 清洁能源和含义包含两方面的内容： (1)可再生能源：消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能， 生物能、水能，地热能，氢能等。中国目前是国际洁净能源的巨头，是世界上最大的太阳能、 风力与环境科技公司的发源地。 (2)非再生能源：在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染，包括使用低污染 的化石能源（如天然气等）和利用清洁能源技术处理过的化石能源，如洁净煤、洁净油等
“清洁能源”有哪些 王慧曦 （上海交通大学农业与生物学院资源环境科学，上海 200240） 摘 要：广义的清洁能源包括在能源的生产及其消费过程中，选用对生态环境低污染或无污染的能源。既而， 清洁能源技术是指可再生能源、新能源及煤的高效清洁利用等领域开发的有效控制温室气体排放的新技术。 清洁能源有海洋能，太阳能，氢能，风能，生物能，地热能，水能等。由于煤，油，气等常规能源具有污染 环境和不可再生的缺点，因此，人类越来越重视清洁能源的开发和利用。 关键词：低污染 可再生能源 新能源 0 引言 在全球能源危机和油价不断上涨的大背景下，各国寻找新能源的脚步也前所未有地加快。 清洁能源是不排放污染物的能源，它包括核能和“可再生能源”。可再生能源是指原材料可以再 生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、生物能（沼气）、海潮能这些能源。可再生能 源不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。 1 清洁能源概况 传统意义上，清洁能源指的是对环境友好的能源，意思为环保，排放少，污染程度小。 但是这个概念不够准确，容易让人们误以为是对能源的分类，认为能源有清洁与不清洁之分， 从而误解清洁能源的本意。 清洁能源的准确定义应是：对能源清洁、高效、系统化 应用 的技术体系。含义有三点： 第一清洁能源不是对能源的简单分类，而是指能源利用的技术体系；第二清洁能源不但强调 清洁性同时也强调 经济 性；第三清洁能源的清洁性指的是符合一定的排放标准。 1.1 清洁能源的分类 清洁能源和含义包含两方面的内容： （1）可再生能源：消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能， 生物能、水能，地热能，氢能等。中国目前是国际洁净能源的巨头，是世界上最大的太阳能、 风力与环境科技公司的发源地。 （2）非再生能源：在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染，包括使用低污染 的化石能源（如天然气等）和利用清洁能源技术处理过的化石能源，如洁净煤、洁净油等
2“清洁能源”有哪些 2.1海洋能 海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量， 这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。 2.1.1潮汐能 因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水 流动所产生的能量称为潮汐能。这种能量是永恒的、无污染的能量。潮汐能的能量与潮量和 潮差成正比，或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量 密度很低，相当于微水头发电的水平。 海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能， 而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能：在落潮的过程中，海水奔腾而去， 水位逐渐降低，势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为13一15m,但一般说来，平均潮 差在3如以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统， 他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对于任何地方 的潮汐都可以进行准确预报。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等 有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发电厂房， 通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电 站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国都已 选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。 2.1.2波浪能 波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动 周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由 风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关， 也和风与水相互作用的距离有关。 在海洋上，波浪中再大的巨轮也只能像一个小木片那样上下漂荡。大浪可以倾覆巨轮， 也可以把巨轮折断或扭曲。假如波浪的波长正好等于船的长度，当波峰在船中间时，船首船 尾正好是波谷，此时船就会发生“中拱”。当波峰在船头、船尾时，中间是波谷，此时船就 会发生“中垂”。一拱一垂就像折铁条那样，几下子便把巨轮拦腰折断。20世纪50年代就发 生过一艘美国巨轮在意大利海域被大浪折为两半的海难。此时，有经验的船长只要改变航行 方向，就能避免厄运，因为航向改变即改变了波浪的“相对波长”，就不会发生轮船的中拱 和中垂了。 波浪的破坏力大得惊人。扑岸巨浪曾将几十吨的巨石抛到20米高处，也曾把万吨轮船举 上海岸。海浪曾把护岸的两、三千吨重的钢筋混凝土构件翻转。许多海港工程，如防浪堤、 码头、港池，都是按防浪标准设计的。 2.1.3海水温差能 海水温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重要形式。 海洋的表面把太阳的辐射能大部分转化为热水并储存在海洋的上层。另一方面，接近冰点的 海水大面积地在不到1000的深度从极地缓慢地流向赤道。这样，就在许多热带或亚热带海 域终年形成20℃以上的垂直海水温差。利用这一温差可以实现热力循环并发电。 温差发电的基本原理就是借助一种工作介质，使表层海水中的热能向深层冷水中转移， 从而做功发电。海洋温差能发电主要采用开式和闭式两种循环系统。 开式循环系统主要包括真空泵、温水泵、冷水泵、闪蒸器、冷凝器、透平发电机等组成 部分。真空泵先将系统内抽到一定程度的真空，接着启动温水泵把表层的温水抽入闪蒸器， 由于系统内己保持有一定的真空度，所以温海水就在闪蒸器内沸腾蒸发，变为蒸汽。蒸汽经 管道由喷嘴喷出推动透平运转，带动发电机发电。从透平排除的低压蒸汽进入冷凝器，被由
2 “清洁能源”有哪些 2.1 海洋能 海洋能指依附在海水中的可再生能源，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量， 这些能量以潮汐、波浪、温度差、盐度梯度、海流等形式存在于海洋之中。 2.1.1 潮汐能 因月球引力的变化引起潮汐现象，潮汐导致海水平面周期性地升降，因海水涨落及潮水 流动所产生的能量称为潮汐能。这种能量是永恒的、无污染的能量。潮汐能的能量与潮量和 潮差成正比，或者说，与潮差的平方和水库的面积成正比。和水力发电相比，潮汐能的能量 密度很低，相当于微水头发电的水平。 海洋的潮汐中蕴藏着巨大的能量。在涨潮的过程中，汹涌而来的海水具有很大的动能， 而随着海水水位的升高，就把海水的巨大动能转化为势能；在落潮的过程中，海水奔腾而去， 水位逐渐降低，势能又转化为动能。世界上潮差的较大值约为 13—15m，但一般说来，平均潮 差在 3m 以上就有实际应用价值。潮汐能是因地而异的，不同的地区常常有不同的潮汐系统， 他们都是从深海潮波获取能量，但具有各自独特的特征。尽管潮汐很复杂，但对于任何地方 的潮汐都可以进行准确预报。潮汐能的利用方式主要是发电。潮汐发电是利用海湾、河口等 有利地形，建筑水堤，形成水库，以便于大量蓄积海水，并在坝中或坝旁建造水利发电厂房， 通过水轮发电机组进行发电。只有出现大潮，能量集中时，并且在地理条件适于建造潮汐电 站的地方，从潮汐中提取能量才有可能。虽然这样的场所并不是到处都有，但世界各国都已 选定了相当数量的适宜开发潮汐电站的站址。 2.1.2 波浪能 波浪能是指海洋表面波浪所具有的动能和势能。波浪的能量与波高的平方、波浪的运动 周期以及迎波面的宽度成正比。波浪能是海洋能源中能量最不稳定的一种能源。波浪能是由 风把能量传递给海洋而产生的，它实质上是吸收了风能而形成的。能量传递速率和风速有关， 也和风与水相互作用的距离有关。 在海洋上，波浪中再大的巨轮也只能像一个小木片那样上下漂荡。大浪可以倾覆巨轮， 也可以把巨轮折断或扭曲。假如波浪的波长正好等于船的长度，当波峰在船中间时，船首船 尾正好是波谷，此时船就会发生“中拱”。当波峰在船头、船尾时，中间是波谷，此时船就 会发生“中垂”。一拱一垂就像折铁条那样，几下子便把巨轮拦腰折断。20世纪50年代就发 生过一艘美国巨轮在意大利海域被大浪折为两半的海难。此时，有经验的船长只要改变航行 方向，就能避免厄运，因为航向改变即改变了波浪的“相对波长”，就不会发生轮船的中拱 和中垂了。 波浪的破坏力大得惊人。扑岸巨浪曾将几十吨的巨石抛到20米高处，也曾把万吨轮船举 上海岸。海浪曾把护岸的两、三千吨重的钢筋混凝土构件翻转。许多海港工程，如防浪堤、 码头、港池，都是按防浪标准设计的。 2.1.3 海水温差能 海水温差能是指海洋表层海水和深层海水之间水温差的热能，是海洋能的一种重要形式。 海洋的表面把太阳的辐射能大部分转化为热水并储存在海洋的上层。另一方面，接近冰点的 海水大面积地在不到1000m的深度从极地缓慢地流向赤道。这样，就在许多热带或亚热带海 域终年形成20℃以上的垂直海水温差。利用这一温差可以实现热力循环并发电。 温差发电的基本原理就是借助一种工作介质，使表层海水中的热能向深层冷水中转移， 从而做功发电。海洋温差能发电主要采用开式和闭式两种循环系统。 开式循环系统主要包括真空泵、温水泵、冷水泵、闪蒸器、冷凝器、透平发电机等组成 部分。真空泵先将系统内抽到一定程度的真空，接着启动温水泵把表层的温水抽入闪蒸器， 由于系统内已保持有一定的真空度，所以温海水就在闪蒸器内沸腾蒸发，变为蒸汽。蒸汽经 管道由喷嘴喷出推动透平运转，带动发电机发电。从透平排除的低压蒸汽进入冷凝器，被由
冷水泵从深层海水中抽上来的冷海水所冷却，重新凝结为水，并排入海中。在此系统中，作 为工作介质的海水，由泵吸入闪蒸器蒸发，推动透平做功，然后经冷凝器冷凝后直接排入海 中，故称此工作方式的系统为开式循环系统。 闭式循环发电系统来自表层的温海水现在热交换器内将热量传递给低沸点工作质一一丙 烷、氨等，使之蒸发，产生的蒸汽再推动汽轮机做功。深层冷海水仍作为冷凝器的冷却介质。 这种系统因不需要真空泵是目前海水温差发电中常采用的循环。 2.1.4盐差能 盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学 能形态出现的海洋能。 盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学 能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可 以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。 一般海水含盐度为3.5%时，其和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度， 从理论上讲，如果这个压力差能利用起来，从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发0.65kwh 的电。一条流量为1m3/S的河流的发电输出功率可达2340kw。从原理上来说，这种水位差可以 利用半透膜在盐水和淡水交接处实现。如果在这一过程中盐度不降低的话，产生的渗透压力 足可以将盐水水面提高240，利用这一水位差就可以直接由水轮发电机提取能量。如果用很 有效的装置来提取世界上所有河流的这种能量，那么可以获得约2.6TW的电力。更引人注目的 是盐矿藏的潜力。在死海，淡水与咸水间的渗透压力相当于5000m的水头，而盐穹中的大量干 盐拥有更密集的能量。 利用大海与陆地河口交界水域的盐度差所潜藏的巨大能量一直是科学家的理想。在本世 纪70年代，各国开展了许多调查研究，以寻求提取盐差能的方法。实际上开发利用盐度差能 资源的难度很大，上面引用的简单例子中的淡水是会冲淡盐水的，因此，为了保持盐度梯度， 还需要不断地向水池中加入盐水。如果这个过程连续不断地进行，水池的水面会高出海平面 240m。对于这样的水头，就需要很大的功率来泵取咸海水。目前己研究出来的最好的盐差能 实用开发系统非常昂贵。这种系统利用反电解工艺（事实上是盐电池）来从咸水中提取能量。 根据1978年的一篇报告测算，投资成本约为50000美元/kw。也可利用反渗透方法使水位升高， 然后让水流经涡轮机，这种方法的发电成本可高达10~14美元/kw·h。还有一种技术可行的 方法是根据淡水和咸水具有不同蒸气压力的原理研究出来的：使水蒸发并在盐水中冷凝，利 用蒸气气流使涡轮机转动。这种过程会使涡轮机的工作状态类似于开式海洋热能转换电站。 这种方法所需要的机械装置的成本也与开式海洋热能转换电站几乎相等。但是，这种方法在 战略上不可取，因为它消耗淡水，而海洋热能转换电站却生产淡水。盐差能的研究结果表明， 其他形式的海洋能比盐差能更值得研究开发。 据估计，世界各河口区的盐差能达30TW,可能利用的有2.6TW。我国的盐差能估计为1.1 ×108kw,主要集中在各大江河的出海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利 用。盐差能的研究以美国、以色列的研究为先，中国、瑞典和日本等也开展了一些研究。但 总体上，对盐差能这种新能源的研究还处于实验室实验水平，离示范应用还有较长的距离。 2.1.5海流能 海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐 导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的海洋能。 海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言，海流能的变化要平稳且有规 律得多。潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。一般来说，最大流速在2m/s以上的 水道，其海流能均有实际开发的价值。 所谓海流主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水 流动。其中一种是海水环流，是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。 2.2太阳能
冷水泵从深层海水中抽上来的冷海水所冷却，重新凝结为水，并排入海中。在此系统中，作 为工作介质的海水，由泵吸入闪蒸器蒸发，推动透平做功，然后经冷凝器冷凝后直接排入海 中，故称此工作方式的系统为开式循环系统。 闭式循环发电系统来自表层的温海水现在热交换器内将热量传递给低沸点工作质——丙 烷、氨等，使之蒸发，产生的蒸汽再推动汽轮机做功。深层冷海水仍作为冷凝器的冷却介质。 这种系统因不需要真空泵是目前海水温差发电中常采用的循环。 2.1.4 盐差能 盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学 能形态出现的海洋能。 盐差能是指海水和淡水之间或两种含盐浓度不同的海水之间的化学电位差能，是以化学 能形态出现的海洋能。主要存在与河海交接处。同时，淡水丰富地区的盐湖和地下盐矿也可 以利用盐差能。盐差能是海洋能中能量密度最大的一种可再生能源。 一般海水含盐度为3.5%时，其和河水之间的化学电位差有相当于240m水头差的能量密度， 从理论上讲，如果这个压力差能利用起来，从河流流入海中的每立方英尺的淡水可发0.65kw·h 的电。一条流量为1m3/S的河流的发电输出功率可达2340kw。从原理上来说，这种水位差可以 利用半透膜在盐水和淡水交接处实现。如果在这一过程中盐度不降低的话，产生的渗透压力 足可以将盐水水面提高240m，利用这一水位差就可以直接由水轮发电机提取能量。如果用很 有效的装置来提取世界上所有河流的这种能量，那么可以获得约2.6TW的电力。更引人注目的 是盐矿藏的潜力。在死海，淡水与咸水间的渗透压力相当于5000m的水头，而盐穹中的大量干 盐拥有更密集的能量。 利用大海与陆地河口交界水域的盐度差所潜藏的巨大能量一直是科学家的理想。在本世 纪70年代，各国开展了许多调查研究，以寻求提取盐差能的方法。实际上开发利用盐度差能 资源的难度很大，上面引用的简单例子中的淡水是会冲淡盐水的，因此，为了保持盐度梯度， 还需要不断地向水池中加入盐水。如果这个过程连续不断地进行，水池的水面会高出海平面 240m。对于这样的水头，就需要很大的功率来泵取咸海水。目前已研究出来的最好的盐差能 实用开发系统非常昂贵。这种系统利用反电解工艺（事实上是盐电池）来从咸水中提取能量。 根据1978年的一篇报告测算，投资成本约为50000美元/kw。也可利用反渗透方法使水位升高， 然后让水流经涡轮机，这种方法的发电成本可高达10～14美元/kw·h。 还有一种技术可行的 方法是根据淡水和咸水具有不同蒸气压力的原理研究出来的：使水蒸发并在盐水中冷凝，利 用蒸气气流使涡轮机转动。这种过程会使涡轮机的工作状态类似于开式海洋热能转换电站。 这种方法所需要的机械装置的成本也与开式海洋热能转换电站几乎相等。但是，这种方法在 战略上不可取，因为它消耗淡水，而海洋热能转换电站却生产淡水。盐差能的研究结果表明， 其他形式的海洋能比盐差能更值得研究开发。 据估计，世界各河口区的盐差能达30TW，可能利用的有2.6TW。我国的盐差能估计为1.1 ×10^8kw，主要集中在各大江河的出海处，同时，我国青海省等地还有不少内陆盐湖可以利 用。盐差能的研究以美国、以色列的研究为先，中国、瑞典和日本等也开展了一些研究。但 总体上，对盐差能这种新能源的研究还处于实验室实验水平，离示范应用还有较长的距离。 2.1.5 海流能 海流能是指海水流动的动能，主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐 导致的有规律的海水流动所产生的能量，是另一种以动能形态出现的海洋能。 海流能的能量与流速的平方和流量成正比。相对波浪而言，海流能的变化要平稳且有规 律得多。潮流能随潮汐的涨落每天两次改变大小和方向。一般来说，最大流速在2m/s以上的 水道，其海流能均有实际开发的价值。 所谓海流主要是指海底水道和海峡中较为稳定的流动以及由于潮汐导致的有规律的海水 流动。其中一种是海水环流，是指大量的海水从一个海域长距离地流向另一个海域。 2.2 太阳能
太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过 程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。 目前开展的对太阳能综合利用的全生命评估(LCA)结果显示，以往的太阳能光电转换的 利用方式，由于依赖太阳能电池板这一生产过程中高污染、高耗能的材料，因此利用成本和 环境代价都较高。目前研究的热电在太阳能热利用方向上。 1、光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热发电系统等。 2、光与电的转换，如太阳能电池板、太阳能车、船等。 2.3风能 地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气 中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即 形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积 可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算，全世界的风能总量约 1300亿千瓦。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地 带。在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源 危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们 赖以生存的地球。 风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。以风能 作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是： 投资少、工效高、经济耐用。 2.4氢能 所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业 中氢是极好的传热载体。 氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外， 它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢 全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。 除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为 142,351kJ/kg,是汽油发热值的3倍。 氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如 一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮 化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 2.4生物能 生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能 量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是 贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。所有 生物质都有一定的能量，而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物，也包括人 畜分粪便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料。甜高粱是主要的生物质能，我国甜 高粱最早是科学家于1965年开始培育的雅津系列甜高粱品种，甜高粱耐涝、耐旱、耐盐碱， 适合从海南岛到黑龙江地区种植，糖锤度在18-23%，每4亩甜高粱秸秆可生产1吨无水生物乙 醇。我国汽油中的甜高粱生物乙醇比例占10%。我国生物质能储量丰富70%的储量在广大的农 村，应用也是主要在农村地区。目前己经有相当多的地区正在推广和示范农村沼气技术，技 术简单成熟，正在逐步得到推广。 2.4.1生物能具备下列优点 (1)、提供低硫燃料
太阳能清洁能源是将太阳的光能转换成为其他形式的热能、电能、化学能，能源转换过 程中不产生其他有害的气体或固体废料，是一种环保、安全、无污染的新型能源。 目前开展的对太阳能综合利用的全生命评估（LCA）结果显示，以往的太阳能光电转换的 利用方式，由于依赖太阳能电池板这一生产过程中高污染、高耗能的材料，因此利用成本和 环境代价都较高。目前研究的热电在太阳能热利用方向上。 1、光与热的转换。如太阳能热水器、太阳能灶、太阳能热发电系统等。 2、 光与电的转换，如太阳能电池板、太阳能车、船等。 2.3 风能 地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气 中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即 形成风。风能资源决定于风能密度和可利用的风能年累积小时数。风能密度是单位迎风面积 可获得的风的功率，与风速的三次方和空气密度成正比关系。据估算，全世界的风能总量约 1300亿千瓦。风能资源受地形的影响较大，世界风能资源多集中在沿海和开阔大陆的收缩地 带。在自然界中，风是一种可再生、无污染而且储量巨大的能源。随着全球气候变暖和能源 危机，各国都在加紧对风力的开发和利用，尽量减少二氧化碳等温室气体的排放，保护我们 赖以生存的地球。 风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。以风能 作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等这种风力发动机的优点是： 投资少、工效高、经济耐用。 2.4 氢能 所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业 中氢是极好的传热载体。 氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75%，除空气中含有氢气外， 它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢 全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大9000倍。 除 核 燃 料 外 氢 的 发 热 值 是 所 有 化 石 燃 料 、 化 工 燃 料 和 生 物 燃 料 中 最 高 的 ， 为 142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如 一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮 化氢经过适当处理也不会污染环境，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 2.4 生物能 生物能是太阳能以化学能形式贮存在生物中的一种能量形式，一种以生物质为载体的能 量，它直接或间接地来源于植物的光合作用，在各种可再生能源中，生物质是独特的，它是 贮存的太阳能，更是一种唯一可再生的碳源，可转化成常规的固态、液态和气态燃料。所有 生物质都有一定的能量,而作为能源利用的主要是农林业的副产品及其加工残余物,也包括人 畜分粪便和有机废弃物.生物质能为人类提供了基本燃料。甜高粱是主要的生物质能，我国甜 高粱最早是科学家于1965年开始培育的雅津系列甜高粱品种，甜高粱耐涝、耐旱、耐盐碱， 适合从海南岛到黑龙江地区种植，糖锤度在18-23%，每4亩甜高粱秸秆可生产1吨无水生物乙 醇。我国汽油中的甜高粱生物乙醇比例占10%。我国生物质能储量丰富70%的储量在广大的 农 村 ，应用也是主要在农村地区。目前已经有相当多的地区正在推广和示范农村沼气技术，技 术简单成熟，正在逐步得到推广。 2.4.1 生物能具备下列优点 (1)、提供低硫燃料
(2)、提供廉价能源（于某些条件下）。 (3)、将有机物转化成燃料可减少环境公害（例如，垃圾燃料）。 (4)、与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 2.4.2生物能缺点 (1)、植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物， (2)、单位土地面的有机物能量偏低， (3)、缺乏适合栽种植物的土地， (4)、有机物的水分偏多(50%~95%) 2.5地热能 地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在， 是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度，而在80至100公英里的深度 处，温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳， 热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最 终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽 取其能量。地热能是可再生资源。 2.5.1地热能的利用 200-400℃直接发电及综合利用： 150一200℃双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工： 100~150℃双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品： 50~100℃供暖，温室，家庭用热水，工业干燥： 20~50℃沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。 2.6水能 水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广 义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源：狭义的水能资源指河 流的水能资源。是常规能源，一次能源。水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太 阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的 地区，水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。 目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。 包括常规能源的清洁利用，如煤的气化和液化：可再生能源如太阳能、风能、水能、海 洋能、地热能、生物能的利用：以及新能源（如氢燃料）的开发。氢燃料的发热值为同等重 量碳的4倍，燃料产物是水，对环境无污染，是未来理想的清洁能源。 3“清洁能源”的发展 3.1中国前景 未来十年，中国能源将实现两个目标：一是到2020年非化石能源占一次能源消费总量的 比重达到15%左右：二是到2020年单位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%45%。 如今，中国已经成为全球清洁能源投资第一大国。 据2012年全球清洁能源投资报告显示，2012年全球投资总额为2687亿美元，相当于2004 年的5倍。其中，中国在清洁能源方面的投资达到创纪录的677亿美元，较2011年增加20%， 投资总额位居世界第一，成为全球清洁能源领头羊。 3.2国际前景 随着世界各国对能源需求的不断增长和环境保护的日益加强，清洁能源的推广应用己成
(2)、提供廉价能源(于某些条件下)。 (3)、将有机物转化成燃料可减少环境公害(例如，垃圾燃料)。 (4)、与其他非传统性能源相比较，技术上的难题较少。 2.4.2 生物能缺点 (1)、植物仅能将极少量的太阳能转化成有机物， (2)、单位土地面的有机物能量偏低， (3)、缺乏适合栽种植物的土地， (4)、有机物的水分偏多(50%～95%) 2.5 地热能 地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在， 是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达摄氏7000度，而在80至100公英里的深度 处，温度会降至摄氏650度至1200度。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳， 热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最 终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽 取其能量。地热能是可再生资源。 2.5.1 地热能的利用 200～400℃直接发电及综合利用； 150～200℃双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工； 100～150℃双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品； 50～100℃供暖，温室，家庭用热水，工业干燥； 20～50℃沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工。 2.6 水能 水能是一种可再生能源，是清洁能源，是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。广 义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源；狭义的水能资源指河 流的水能资源。是常规能源,一次能源。水不仅可以直接被人类利用，它还是能量的载体。太 阳能驱动地球上水循环，使之持续进行。地表水的流动是重要的一环，在落差大、流量大的 地区，水能资源丰富。随着矿物燃料的日渐减少，水能是非常重要且前景广阔的替代资源。 目前世界上水力发电还处于起步阶段。河流、潮汐、波浪以及涌浪等水运动均可以用来发电。 包括常规能源的清洁利用，如煤的气化和液化；可再生能源如太阳能、风能、水能、海 洋能、地热能、生物能的利用；以及新能源（如氢燃料）的开发。氢燃料的发热值为同等重 量碳的4倍，燃料产物是水，对环境无污染，是未来理想的清洁能源。 3 “清洁能源”的发展 3.1 中国前景 未来十年，中国能源将实现两个目标：一是到 2020 年非化石能源占一次能源消费总量的 比重达到 15%左右；二是到 2020 年单位 GDP 二氧化碳排放比 2005 年下降 40%~45%。 如今，中国已经成为全球清洁能源投资第一大国。 据 2012 年全球清洁能源投资报告显示，2012 年全球投资总额为 2687 亿美元，相当于 2004 年的 5 倍。其中，中国在清洁能源方面的投资达到创纪录的 677 亿美元，较 2011 年增加 20%， 投资总额位居世界第一，成为全球清洁能源领头羊。 3.2 国际前景 随着世界各国对能源需求的不断增长和环境保护的日益加强，清洁能源的推广应用已成
必然趋势。专家预测，由于天然气联合循环发电具有高效、运行灵活、投资少和建设时间短 等优势，其发电占全世界发电燃料的比例，将从2003年的19%增加到2030年的22%。2003~ 2030年，天然气发电装机容量将增加10.7亿千瓦，占全球发电装机容量的比例将从27%增 加到33%。核电发展也呈现提升势头。展望未来，2003~2030年，国际上核电装机容量将从3.61 亿千瓦增加到4.38亿千瓦。其中，中国、印度和俄罗斯核电装机容量增加最多。全世界核 电发电量将从2003年的2.5万亿千瓦时，增加到2030年的3.3万亿千瓦时。水电及其他 清洁能源发电均有望提高。到2030年，联网的水电和其他清洁能源发电装机容量将比2003 年增加5.53亿千瓦。这其中，大部分的增长来自亚洲国家的大型水电。中国将是水电增加 最多的国家，印度、老挝和越南都有开发水电的计划。而受高油价等因素影响，用燃油发电 占全世界发电的比例将从2003年的10%降低到2030年的7%。 2012年9月世界经济论坛与HIS剑桥能源研究协会联合发布的《2012年最新能源展望报 告》指出，目前己有100多个国家制定了可再生能源发展目标，新能源产业的增长能够将气 候、能源和金融领域的危机转变为全新的可持续增长机遇，从而为世界经济发展提供新动力。 2011年全球可再生能源发电量比2010年增长了17.7%，连续8年呈两位数增长，可再生能源 发电量占当年全球发电总量的3.8%。其中风能发电量增长了25.8%，首次超过当年可再生能 源发电总量的50%。受日本福岛核事故的影响，2011年全球核电总发电量为2518太瓦时，比 2010年减少了4.3%。 尽管前景诱人，但要广泛应用可再生能源发电必须有效地降低其成本。2011年5月，联 合国政府间气候变化专门委员会发布的一份报告指出，目前全球己有的可再生能源技术潜力 只有2.5%得到了利用，如果这些潜力能够在正确的公共政策支持下得到充分利用，到2050年 可再生能源将能提供全球每年能源需求的77%，并能减少总量高达2200到5600吨的二氧化碳 排放。报告同时指出，可再生能源的推广在经济性和技术方面都将面临巨大的挑战。 据国际能源署预测，未来很多国家都将会采取碳定价等措施，努力减少发电过程中温室 气体的排放量，但可再生能源发电未来成本的降幅却并不令人乐观，如2020年海上风能发电 站的均化成本为每千瓦时90美元（以2010年美元的实际价值计算），美国能源信息署预测 2016年其成本为每千瓦时80到120美元。 从发电站的均化成本来看，风能发电站（发电风速为每秒7到7.5米）为每千瓦时73美 元（不包含电力输送成本），专家预计2020年将降为每千瓦时60美元以下。2011到2012年 期间建成的公用事业太阳能光伏发电站，在没有任何补贴的情况下其成本为每千瓦时150美 元，这与《通向新一代乙醇经济》研究报告的估算基本吻合。在某些自然条件较好的地区， 未来太阳能光伏发电成本可以降为每千瓦时60到120美元。目前美国传统的天然气循环发电 站成本最低，为每千瓦时50到60美元。除了均化成本之外，电站规模、储存电力的潜力等 因素也同样十分重要。 对某些均化成本超过每千瓦时200美元的地区来说，目前可再生能源发电已经具备了价 格优势。据预测，未来全球范围内风能、太阳能发电的成本将会越来越趋于经济合算。此外， 随着高性能、低成本和耐用的储能电池的研发，电力储能技术将有望使中、小规模输电网络 满足偏远农村地区的用电需求。 尽管未来各种可再生能源发电成本将会持续降低，但要充分发挥其作用必须将其与现有 发电方式进行有效整合，克服可再生能源发电在输送、分配、存储等环节的瓶颈。2050年可 再生能源发电将占全美电力供应总量的8%，即使要实现该目标的一半，依然需要在技术创新、 运营程序、商业运作模式和管理措施等方面对现有电力系统进行改革。 [参考文献] [1]邢继俊，黄栋，赵刚，低碳经济报告。电子工业出版社，2010. [2]何建坤，低碳技术是发展低碳经济的关键。绿叶，2009(1). [3]LASER M.SEHULMAN D,AILEN S G.A comparison of liquid hot water and steam
必然趋势。专家预测，由于天然气联合循环发电具有高效、运行灵活、投资少和建设时间短 等优势，其发电占全世界发电燃料的比例，将从 2003 年的 19%增加到 2030 年的 22%。2003～ 2030 年，天然气发电装机容量将增加 10．7 亿千瓦，占全球发电装机容量的比例将从 27%增 加到 33%。核电发展也呈现提升势头。展望未来，2003～2030 年，国际上核电装机容量将从 3．61 亿千瓦增加到 4．38 亿千瓦。其中，中国、印度和俄罗斯核电装机容量增加最多。全世界核 电发电量将从 2003 年的 2．5 万亿千瓦时，增加到 2030 年的 3．3 万亿千瓦时。水电及其他 清洁能源发电均有望提高。到 2030 年，联网的水电和其他清洁能源发电装机容量将比 2003 年增加 5．53 亿千瓦。这其中，大部分的增长来自亚洲国家的大型水电。中国将是水电增加 最多的国家，印度、老挝和越南都有开发水电的计划。而受高油价等因素影响，用燃油发电 占全世界发电的比例将从 2003 年的 10%降低到 2030 年的 7%。 2012 年 9 月世界经济论坛与 HIS 剑桥能源研究协会联合发布的《2012 年最新能源展望报 告》指出，目前已有 100 多个国家制定了可再生能源发展目标，新能源产业的增长能够将气 候、能源和金融领域的危机转变为全新的可持续增长机遇，从而为世界经济发展提供新动力。 2011 年全球可再生能源发电量比 2010 年增长了 17.7%，连续 8 年呈两位数增长，可再生能源 发电量占当年全球发电总量的 3.8%。其中风能发电量增长了 25.8%，首次超过当年可再生能 源发电总量的 50%。受日本福岛核事故的影响，2011 年全球核电总发电量为 2518 太瓦时，比 2010 年减少了 4.3%。 尽管前景诱人，但要广泛应用可再生能源发电必须有效地降低其成本。2011 年 5 月，联 合国政府间气候变化专门委员会发布的一份报告指出，目前全球已有的可再生能源技术潜力 只有 2.5%得到了利用，如果这些潜力能够在正确的公共政策支持下得到充分利用，到 2050 年 可再生能源将能提供全球每年能源需求的 77%，并能减少总量高达 2200 到 5600 吨的二氧化碳 排放。报告同时指出，可再生能源的推广在经济性和技术方面都将面临巨大的挑战。 据国际能源署预测，未来很多国家都将会采取碳定价等措施，努力减少发电过程中温室 气体的排放量，但可再生能源发电未来成本的降幅却并不令人乐观，如 2020 年海上风能发电 站的均化成本为每千瓦时 90 美元（以 2010 年美元的实际价值计算），美国能源信息署预测 2016 年其成本为每千瓦时 80 到 120 美元。 从发电站的均化成本来看，风能发电站（发电风速为每秒 7 到 7.5 米）为每千瓦时 73 美 元（不包含电力输送成本），专家预计 2020 年将降为每千瓦时 60 美元以下。2011 到 2012 年 期间建成的公用事业太阳能光伏发电站，在没有任何补贴的情况下其成本为每千瓦时 150 美 元，这与《通向新一代乙醇经济》研究报告的估算基本吻合。在某些自然条件较好的地区， 未来太阳能光伏发电成本可以降为每千瓦时 60 到 120 美元。目前美国传统的天然气循环发电 站成本最低，为每千瓦时 50 到 60 美元。除了均化成本之外，电站规模、储存电力的潜力等 因素也同样十分重要。 对某些均化成本超过每千瓦时 200 美元的地区来说，目前可再生能源发电已经具备了价 格优势。据预测，未来全球范围内风能、太阳能发电的成本将会越来越趋于经济合算。此外， 随着高性能、低成本和耐用的储能电池的研发，电力储能技术将有望使中、小规模输电网络 满足偏远农村地区的用电需求。 尽管未来各种可再生能源发电成本将会持续降低，但要充分发挥其作用必须将其与现有 发电方式进行有效整合，克服可再生能源发电在输送、分配、存储等环节的瓶颈。2050 年可 再生能源发电将占全美电力供应总量的 8%，即使要实现该目标的一半，依然需要在技术创新、 运营程序、商业运作模式和管理措施等方面对现有电力系统进行改革。 [参考文献] [1]邢继俊，黄栋，赵刚，低碳经济报告。电子工业出版社，2010. [2]何建坤，低碳技术是发展低碳经济的关键。绿叶，2009（1). [3]LASER M, SEHULMAN D, AILEN S G ． A comparison of liquid hot water and steam
pretreatments Of sugar cane bagasse for bioconversion to ethanol[J].Bioresource Technology,2002, 81(1):33—44. [4]沈辉，曾祖勤，太阳能发电技术。北京：化学工业出版社，2008 [5]梁才浩，段献忠，分布式发电及其电力系统的影响，电力系统自动化，2001(6)， [6]杜尚斌，浅谈风电产业中的风能技术。新能源，2009(1)。 [7]于树峰，生物质的开发与利用。化学工业，2008(12)。 [8]NAJAFPOUR,YOUNESI H.Bioconversion of synthesis gas to hydrogen using a light-dependent photosynthetic bacterium,Rhodospirillum rubrum [J].World J Microbial Biotechnol, 2007(23):275-2842007(23) [9]李利文，生物质能发电模式探讨，内蒙古科技与经济，2009(10)。 [10们张杰，地热能的利用，农村电工，2004(10)。 [11]IEROPOULOS I A,GREENMAN J,MELHUISH C,et al.Comparative study of three types of microbial fuel cell[J].Enzyme Microbial Technol,2005,37:238-245 [12]俞珠峰，洁净煤技术发展与应用，北京：化学工业出版社，2004
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