能源构成及发展综述
能源是一种特殊的资源，人们通过能源获得能量，从事生产、生活，能源的发现和使用极大地提高和改善了人类生活的品质。现代农业、工业、国防、
人类衣食住行，没有一项不是靠能源的大量消耗作为动力支撑和动力源泉。能源包括已经开采出来可供使用的自然资源和经过加工或转换的能源来源，尚未开采出来的能量资源只称为资源。
目前，世界上的能源主要由煤炭、石油、天然气、水能、核能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能等构成。
从能源的形式和来源分类
①来自太阳的能量 太阳的光和热除直接给人类利用外，还可通过大气循环、光合、水分蒸发等作用，转化为地球上其他多种能源。例如植物通过光合作用，把太阳能转变为化学能，在植物体内贮存下来。风能、水能、波浪能等也都是由太阳能转换而成的。各种矿物能源，像石油、煤炭和天然气等亦由地质时代深埋地下的动、植物，经过漫长的岁月而转化形成。
②引力能 月球和太阳对地球的引力，使海水涨落，形成了潮汐能。
③放射能 指原子核裂变或核聚变时所释放出来的能量。进行核裂变时，常使用的放射性矿物原料有铀、钍等。进行核聚变，就得应用海水中的稀有元素氘和氚。
④地热能 它蕴藏于地球内部。地球本身就是一个大热库。从地球表面向下，随着深度的增加，温度不断增高，蕴藏了大量热能。温泉和火山岩浆等都是喷出或流出于地面的地热能。
从能源的基本形态分类
①一次能源 指在自然界现成的未经任何，不改变原有形态就可直接使用的能源。如原油、天然气、煤炭、水能、风能、太阳能、地热能、生物质能等等。
②二次能源 指一次能源经过加工转换成另一种形态的能源产品。例如电力、蒸汽、各种成品油（汽油、煤油、柴油和润滑油等）、煤气和焦炭等。
从能源的再生性分类
①可再生能源 指能持续产生或经历一定时期而再生。如太阳能、水能、潮汐能、风能、生物质能等。
②不可再生能源 指不能再生的能源。它们埋藏于地壳中，经长期地质时期才形成，经人类开发取用后，储量将逐步减少，而又无法再生。如煤炭、石油、天然气、铀、钍等。
从能源的利用进程和利用频率来分类
①常规能源 指在当前已被人类社会广泛应用的能源，如石油、煤炭、天然气和水能等。
②非常规能源亦称新能源指在当前的技术经济水平下，尚未为人类大量利用，但已经或即将被利用或可能加强利用的能源。如太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等。
能源发展历史概况
火的发现是人类利用能源的开始。一般认为火的发现才是人类文化的起源。人类使用火的历史可以追溯到旧石器时代。据史前考古学家的发掘，在 50 万年以前，生活在周口店的北京猿人便开始用火了。
人类懂得利用火之后，逐步扩大了它的用途。寒冬岁月取暖，夜晚昏暗照明，用火驱散野兽，用火做饭以丰富食物种类，靠火产生的热熔炼金属、烧制陶瓷以及加工各种各样的物品。正是在火的光辉照耀下，人类才迈出了大发展的步伐。 在古希腊神话中，把人类由于利用火而开创了文明生活这件事编成了一个故事： 普罗米修斯盗取天上的圣火送给人间，因而犯了罪，被绑缚在奥林匹斯山上，由神鹰啄食了他的心脏，那时普罗米修斯流下来的血就是石油。 这个故事表现了火的重要性。总之，获取外界的能源用于生活、生产是人类文明史上最应受到注目的事件。时至今日，火仍然是人类所使用的能源主体。
能源发展大致经历了木柴能源时代、煤炭能源时代、石油能源时代三个时代，并已开始向第四个能源时代——新能源时代转变。
（一）木材能源时代
这一阶段大约始于新石器时代，一直延续到前资本主义时代。这个时代，人们主要以森林中的树木作为燃料，伐木作薪。森林能源的最大特点是能再生，每公顷森林每年能产生 12.9 吨干物质，被固定的太阳能相当于 5 吨石油的能量，实际上是一个不断“生产”能量的“绿色宝库”。
薪材被用来做饭、取暖、照明，并且用火烧土具，制成各种器具。随着文明的发展，生活水平的提高，人口的增多等原因，对木材需要量迅速增加，出现了木材供不应求的局面。欧洲曾是世界工业最发达的地区，那里的能源需要量最先增长起来，早在十六世纪文艺复兴时期，就出现过木材供应不足的现象。为此各地加剧采伐木材，森林相继变为原野。史蒂文森发明火车后，用作铁路枕木的木材不断地增加，这样对木材的需求增加更快，用作燃料的木材就更加紧缺了。另一方面，森林大面积被砍伐，又破坏了环境，造成了公害，引起社会各方面的不满。凡此种种，曾使欧洲文明一度出现停滞局面，由于煤炭的开发才摆脱了窘境。
（二）煤炭能源时代
煤炭发现的历史已相当长了，有文献记载，我国早在 6800-7200 年前就已采到了煤炭，希腊两千多年前也开始煤。但由于种种原因，直至近代才达到实用化的地步。
1764 年珍尼机的问世，特别是蒸汽机的发明和
广泛应用后，木材已不适应机器生产的需要和日益增长的能源需求，从而促进了对地下丰富的矿物燃料煤炭的开发利用。 1860 年，煤炭在世界一次能源消费结构中占 24% ， 1920 年上升为 62% ，从此，世界进入煤炭时代。直到二十世纪前半期，煤炭始终占据能源的权威地位，统霸着热源、动力源和电力源。在这次大转变中，世界许多国家兴起了以煤炭为主的大工业区。如美国的东北部区、联邦德国的鲁尔区、英国的英格兰区和中国的东北工业区等。大工业区的崛起，推动了现代经济的发展。可以说，产业革命以后，文明的发展是靠煤炭推进的。
（三）石油能源时代
十九世纪末石油开始开采。 1859 年，美国人多列依库开发油田成功，使长眠于地下的石油成为大量供应的燃料。诺贝尔兄弟的发明，使石油精炼成灯油等石油制品；汽油发动机的发明，使难于使用的汽油得到了利用；柴油机的发明使重油得到了利用。由此，石油更加迅速地推进了机械文明和近代文明的发展。世界上很多工业部门都纷纷把煤锅炉改为油锅炉。同时，新颖的运输工具，如飞机、汽车、内
燃机车、远洋海轮等也都以石油为燃料。进入 20 世纪后，石油最后动摇了煤炭的权威地位， 1965 年，在能源消费结构中第一次跃居为第一位。据 1979 年资料，世界能源消费构成中，石油占 54% ，煤炭和天然气各占 18% ，油、汽之和高达 72% 。石油、天然气取代煤炭，完成了能源的第二次转换。当然各个国家的发展是不平衡的，有的国家是以石油、天然气为主要能源，有的仍然以煤炭为主要能源。
这一时期，在世界能源布局上出现了专门性的大生产区、加工区、消费区和重要的石油运输线，并且以石油为基础，形成了许多世界性的大工业区。例如美国西、南新兴工业区、苏联的伏尔加—乌拉尔工业区、西伯利亚新工业区、墨西哥东部沿海工业区，新加坡石油加工区等。
（四）新能源时代
20 世纪 80 年代以来，世界能源发展开始向第四个能源时代转变，即从石油、天然气为主的能源时代，开始向以新能源为基础的持续发展的新能源时代转变。美国能源部曾预测， 2070 年以后，世界将进入以太阳能、地热能、风能、水能、海洋能和核聚变增殖堆等能源为主导的多样性新能源时代。其中，最具发展潜力的是太阳能、核能。
之所以会发生这样的转变，是因为现今以石油、天然气、煤炭为主的石化能源是不可再生的，供应也过分集中。 1973 年中东战争触发的第一次石油危机，说明原有能源系统不可能长久维持下去。据专家估计，全世界已探明的石油、天然气、煤炭、油页岩等石化燃料的资源总量，大约只够人类使用 100 多年（虽然还会有相当数量的资源有待探明）；另一方面，目前以石化燃
料为主体的能源系统，造成了严重的全球环境问题。每年排放的数以亿吨的二氧化碳和氮氧化物大部分是燃煤、燃油所致。全球日益高涨的保护环境的呼声，是促进第四次能源大转变的重要因素。但是，更重要的原因是技术的进步，世界新的技术革命促成了新兴工业蓬勃发展，它们终将形成新的生产体系，这种新的生产体系要求采用可再生的、分散的和多样化的新能源。
在今后相当长一段时期内，世界能源系统仍将以石化燃料为主。在这个过渡时期，天然气因其对环境影响较小，将日益受到各国的重视；煤炭将因洁净煤技术的推广，煤炭液化、煤炭气化技术的开发而变成比较清洁的能源，成为过渡时期能源发展中的一大重要支柱。
未来的以新能源为基础的持续发展的能源系统，主要包括太阳能、地热能、水能、风能、氢能、海洋能、生物质能以及核裂变发电和核聚变发电，此外，还有在陆上和海洋底下形成的大量的天然气（甲烷）水化物等。由于地域、气候等因素的影响，风能、地热能以致太阳能、海洋能等的利用受到限制，核能则将在满足未来世界长期能源需求方面起重要作用。核电的发展将从目前的热中子裂变反应堆发电过渡到快中子增殖堆发电和核聚变发电。核聚变是一种安全而清洁的能源，等主要物质氘蕴藏于浩瀚的大海中，全世界海水中总共含氘约 40 × 10 4 亿 t 。因此，核聚变能可视为人类取之不尽的理想能源。
世界能源结构转变到以新能源为主，将是一个漫长的过程。从现在起，大约需要经历 100 多年时间。到那时，太阳能发电、核聚变反应堆发电及其他新能源发电，将为全世界的人们提供充足的取用不竭的能源。煤炭、石油和天然气则主要用作化工原料。科学家们还设想，未来的大规模太阳能电站，主要将建在世界上阳光充足的地区和太空，并利用太阳能从水中制取氢，通过管道或大油轮把氢气或液态氢输送到世界各地。诺贝尔奖金获得者、美国卡尔文教授也曾从更远更高的角度论述了如何解决未来的、既无污染又能不断提取的能源的途径。他说：植物藉以吸收太阳能（太阳量子）并将其转化成稳定的化学物质形式的那种机理，在较远的未来可能被用来设计出与该机理起同样作用的完全人造的设备来。要模拟绿色植物的光合作用，并制造一种能做这种工作的“机器”（设备）来。他认为，在一个世纪左右，我们可以期待创立这种合成装置。这种装置一旦出现，人类将获得无穷尽的能源。
