摘要：本文通過分析世界能源消耗引發(fā)的全球性矛盾，闡述能源發(fā)展的趨勢(shì)，特別是新能源的發(fā)展走向。通過闡述太陽能和核能的基本原理，分析新能源發(fā)展需要的技術(shù)支撐，從而闡述新能源發(fā)展與高等學(xué)校專業(yè)發(fā)展的關(guān)系。
　　關(guān)鍵詞：能源；環(huán)境；專業(yè)
　　中圖分類號(hào)：F206 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A
　　
　　一、引言
　　
　　能源是人類活動(dòng)的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)。從某種意義上講，人類社會(huì)的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類共同關(guān)心的問題，也是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題。
　　隨著工業(yè)、交通和科技的迅速發(fā)展，隨著人們生活水平的提高，人類對(duì)能源的需求迅速增長(zhǎng)，然而，如何保護(hù)人類生存環(huán)境的問題也越來越迫在眉睫。要解決這樣一個(gè)全球性的矛盾，必須制定新的能源發(fā)展戰(zhàn)略，改變能源結(jié)構(gòu)，強(qiáng)化節(jié)能減排措施，兼顧能源發(fā)展和環(huán)境保護(hù)。
　　作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，中國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)和消費(fèi)大國(guó)。能源生產(chǎn)量?jī)H次于美國(guó)和俄羅斯，居世界第三位；基本能源消費(fèi)占世界總消費(fèi)量的1/10，僅次于美國(guó)，居世界第二位。中國(guó)又是一個(gè)以煤炭為主要能源的國(guó)家，發(fā)展經(jīng)濟(jì)與環(huán)境污染的矛盾比較突出。近年來能源安全問題也日益成為國(guó)家生活乃至全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，日益成為中國(guó)戰(zhàn)略安全的隱患和制約經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的瓶頸。上個(gè)世紀(jì)90年代以來，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展帶動(dòng)了能源消費(fèi)量的急劇上升。自1993年起，中國(guó)由能源凈出口國(guó)變成凈進(jìn)口國(guó)，能源總消費(fèi)已大于總供給，能源需求的對(duì)外依存度迅速增大。煤炭、電力、石油和天然氣等能源在中國(guó)都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由此引起的結(jié)構(gòu)性矛盾日益成為中國(guó)能源安全所面臨的最大難題。因此，開辟清潔能源的開發(fā)、生產(chǎn)途徑，減少化石能源的比例，既發(fā)展能源，又減少污染，是我國(guó)也是全世界面臨的迫切的任務(wù)。
　　
　　二、全球能源枯竭和全球變暖的嚴(yán)峻形勢(shì)
　　
　　 （一）當(dāng)前能源組成結(jié)構(gòu)
　　1.當(dāng)前世界各國(guó)的能源結(jié)構(gòu)
　　圖1 顯示了2007年公布的世界上8個(gè)能耗大國(guó)能源結(jié)構(gòu)，可以看出，盡管世界各國(guó)都清醒地意識(shí)到溫室氣體對(duì)人類生存環(huán)境會(huì)產(chǎn)生巨大的危害，但由于開發(fā)新能源在技術(shù)和成本上還有許多問題，各國(guó)仍然將生產(chǎn)傳統(tǒng)能源放在主導(dǎo)地位，從結(jié)構(gòu)上看，所有能源大國(guó)的煤炭、石油、天然氣的產(chǎn)量所占整個(gè)能源的比例都在60%以上，水電及核電所占比例很小。
　　
　　2.中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)
　　中國(guó)是一個(gè)能源生產(chǎn)大國(guó)，也是一個(gè)能源消費(fèi)大國(guó)。50多年來，中國(guó)能源消耗量急劇上升，而且所消耗的能源始終是以煤炭為主。圖2顯示了1953年~2005年中國(guó)一次能源消耗變化情況。
　　
　　以2003年為例,全年能源消費(fèi)總量約為16.8億噸，比2002年增長(zhǎng)13%，其中：煤炭占67.2%，石油占22.7%，天然氣占2.8%，水電等占7.3%。與其他各國(guó)相比，我國(guó)煤炭能源的比重很大，而清潔能源的比重很小，由此可以看出，要想我國(guó)的能源今后能夠得到可持續(xù)發(fā)展，改變能源結(jié)構(gòu)的任務(wù)將非常艱巨。
　　（二）國(guó)際上礦物能源枯竭還有多遠(yuǎn)
　　當(dāng)今世界，每年要消耗大量的能源，且能源的消耗量正以驚人的速度增長(zhǎng)著，在消耗的能源中，非再生能源就占了90%。如煤、石油、天然氣等礦物能源（也稱為化石能源），它們是幾十萬年來沉寂在地層深處的自然資源，是不可能再生的。對(duì)這些資源的大量開采，總有一天會(huì)“彈盡糧絕”，“坐吃山空”。
　　根據(jù)1992年世界能源會(huì)議的報(bào)告說，目前世界非再生能源的資源和前景不容樂觀，按目前已探明的儲(chǔ)量，礦物能源的可供開采期為：
　　煤炭：還可開采210多年。
　　石油：僅夠開采40多年。
　　天然氣：僅可開采50多年。
　　根據(jù)日本、歐盟等能源機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，全球化礦物源的枯竭是不可避免的，其峰值將在2020－2030年出現(xiàn)，并在本世紀(jì)內(nèi)基本開采殆盡。
　　人類自1973年以來，共向地球索取了5000億桶（約合800億噸）石油，剩下的石油按現(xiàn)有生產(chǎn)水平匡算，還可保證開采44年。天然氣也只能持續(xù)開采56年，一些國(guó)家的煤炭資源已采掘殆盡。
　　世界各國(guó)都還在積極地探測(cè)蘊(yùn)藏在地底下尚未被發(fā)現(xiàn)的可開采能源。我們還不能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)出地球上的礦物能源還夠人類開采多少年，但有一點(diǎn)是肯定的，那就是數(shù)量再多，究竟有限，總有被開采完的一天。
　�。ㄈ�）中國(guó)傳統(tǒng)能源枯竭還有多遠(yuǎn)
　　1．需求
　　我國(guó)長(zhǎng)期能源形勢(shì)十分嚴(yán)峻，但能源需求卻越來越大。預(yù)測(cè)到2050年，能源年耗將達(dá)到標(biāo)煤38億噸（相當(dāng)于2000年的3倍），成為世界第一能耗大國(guó)。
　　2．儲(chǔ)量
　　如圖3所示，我國(guó)各種一次性能源資源儲(chǔ)量均低于世界平均水平。且我國(guó)正處在經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展時(shí)期，已經(jīng)成為世界第二大能源消費(fèi)國(guó)，快速增長(zhǎng)的能源需求態(tài)勢(shì)，使能源供應(yīng)問題在未來越發(fā)嚴(yán)重。
　　
　　3．開采
　　與全球能源形勢(shì)相比，我國(guó)一次性能源煤炭、石油和天然氣的開采形勢(shì)更不容樂觀，其時(shí)間表均早于全球化石能源枯竭速度。開采、利用技術(shù)水平低、能效差，能源安全形勢(shì)嚴(yán)峻。
　　4．結(jié)構(gòu)
　　電力在能源結(jié)構(gòu)中比重小、供應(yīng)缺口大。 可再生能源的比重很小，發(fā)展緩慢。
　�。ㄋ模�氣候變暖的嚴(yán)重后果
　　1．熱帶面積擴(kuò)大
　　最近一期的英國(guó)《自然•地球科學(xué)》雜志發(fā)表了美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局實(shí)驗(yàn)室的一項(xiàng)研究報(bào)告，地球上的熱帶區(qū)域從1979年至2005年間已向南北方向總計(jì)擴(kuò)張了2至4.8個(gè)緯度的距離，相當(dāng)于200公里至500公里。一般而言，熱帶是指地球上南緯23.5度和北緯23.5度之間的區(qū)域。
　　2．干旱、洪澇加劇
　　 干旱和洪澇程度提高，地域面積擴(kuò)大。氣候良好的地域面積減少。
　　3．海平面提高
　　報(bào)告預(yù)測(cè)，本世紀(jì)末全球海平面將上升大約一米。而其中15%是由于北極變暖而造成的。在孟加拉，大約有一千七百萬人口居住在海平面一米以下的區(qū)域。而在其他地方，如美國(guó)的佛羅里達(dá)、路易斯安那、曼谷和馬尼拉等地也都將受到海平面上升的威脅。
　　（五）溫室氣體帶來的嚴(yán)重后果
　　溫室氣體是指具有溫室效應(yīng)的氣體。大氣層短波太陽輻射可以較容易通過這些氣體到達(dá)地面，而地面和物體發(fā)散的長(zhǎng)波輻射卻被這些氣體阻隔不易逸出，使近地面的氣溫增高。
　　大氣中的主要溫室氣體有二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氟氯烴化合物（CFCS）等，空氣中溫室氣體的雖然只有1/10000-1/1000，但其溫室效應(yīng)十分強(qiáng)烈。
　　研究溫室氣體對(duì)全球氣候的影響都是利用數(shù)值實(shí)驗(yàn)取得，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)CO2加倍時(shí)會(huì)使所有緯度上地面氣溫增加；全球年降水量增加，但各緯度增加不一致。
　　1．大氣中的二氧化碳濃度增加
　　自18世紀(jì)晚期以來，大氣中的二氧化碳濃度增加了36％，這主要是由人類使用化石燃料和毀林等活動(dòng)引起的。另外，釋放到大氣中的一氧化二氮有1/3左右來源于人類活動(dòng)；大氣中60％的甲烷來源于人類活動(dòng)。
　　2．對(duì)北極造成毀滅性影響，北極熊可能滅絕
　　《北極氣候變化影響評(píng)估》報(bào)告是由北極協(xié)會(huì)的八國(guó)政府聘請(qǐng)250多個(gè)科學(xué)家經(jīng)過一系列的考察和分析做出的。
　　報(bào)告指出，北極地區(qū)正在受到氣候變化影響并產(chǎn)生嚴(yán)重的后果。北極生物將受到生存環(huán)境改變的巨大威脅。北極熊、海豹等物種首當(dāng)其沖，北極脆弱的生態(tài)系統(tǒng)岌岌可危。同時(shí)，北極地區(qū)氣候變化所產(chǎn)生的后果還將反作用于氣候系統(tǒng)，引起更大的全球變化。北極冰川所儲(chǔ)存大量的淡水注入海洋將使海平面上升。海冰的大量融化使得北極地區(qū)反射太陽光能力減弱，這也將進(jìn)一步引起氣溫變暖。
　　3．颶風(fēng)和海嘯次數(shù)增加、強(qiáng)度加大
　　美國(guó)國(guó)家海洋及大氣管理局3月14日發(fā)布了2005年大氣的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，初步測(cè)算結(jié)果顯示，2005年大氣中二氧化碳濃度創(chuàng)造了新的最高記錄，達(dá)到了381ppm（ppm表示每百萬個(gè)空氣分子中二氧化碳分子的數(shù)量）。
　　據(jù)專家介紹，在過去40萬年間，二氧化碳在大氣中的濃度約為180～280ppm，但是從工業(yè)革命后，二氧化碳濃度不斷上升。世界氣象組織2006年3月14日公布的首份《大氣中溫室氣體狀況》年度報(bào)告中公布，到2004年底，大氣中二氧化碳、甲烷和一氧化二氮三種溫室氣體濃度分別比工業(yè)化時(shí)代之前高出35%、155%和18%。
　　4．大氣輻射驅(qū)動(dòng)效應(yīng)增強(qiáng)
　　溫室氣體長(zhǎng)期留存在大氣中就會(huì)形成輻射驅(qū)動(dòng)效應(yīng)并導(dǎo)致大氣溫度上升。世界氣象組織說，自1750年工業(yè)化時(shí)代開始以來，各種溫室氣體的變化導(dǎo)致了大氣輻射驅(qū)動(dòng)效應(yīng)增強(qiáng)，而二氧化碳、甲烷和一氧化二氮這三種主要溫室氣體所起的作用，在所有溫室氣體中所占比例高達(dá)88%。
　　根據(jù)美國(guó)航空航天局的監(jiān)測(cè)結(jié)果，2005年地球表面的平均溫度達(dá)到了19世紀(jì)末有溫度記錄以來的最高。去年9月的一份研究報(bào)告指出，過去20年中，風(fēng)力強(qiáng)大的四級(jí)、五級(jí)颶風(fēng)的發(fā)生頻率一直在持續(xù)上升，而在此期間，海洋表面的平均溫度也一直在升高。因此，很可能是海洋上溫暖的水蒸氣為颶風(fēng)提供了強(qiáng)大能量。
　　科學(xué)家擔(dān)憂地表示，目前大氣二氧化碳的濃度已經(jīng)是侏羅紀(jì)時(shí)期發(fā)生嚴(yán)重溫室效應(yīng)時(shí)二氧化碳濃度的1/4。人類如果放任它如此增長(zhǎng)下去，100年以后，或者是更短的時(shí)間內(nèi)，很可能發(fā)生像侏羅紀(jì)時(shí)期同樣程度的溫室效應(yīng)。屆時(shí)，兩極冰蓋融化，陸地減少，氣溫大幅上升，大量生物滅絕……
　　
　　三、新能源和可再生能源的潛力及新的危機(jī)
　　
　�。ㄒ唬┠茉吹姆诸�
　　1. 常規(guī)能源的種類
　　常規(guī)能源是指當(dāng)前普遍使用的能源，即煤、石油和天然氣燃燒產(chǎn)生的能源以及水能。
　　2. 新能源的種類
　　新能源的定義是相對(duì)于常規(guī)能源，其種類有：太陽能，潮汐能，地?zé)崮�，生物能源，核能等�?
　　3. 可再生能源的種類
　　可再生能源是指自然界中可以再度產(chǎn)生的能源，如風(fēng)能、太陽能、水能、潮汐能、地?zé)崮芎蜕�物質(zhì)能等。
　�。ǘ�）新能源和可再生能源的原理及發(fā)展?jié)摿?
　　此處僅針對(duì)太陽能和核能闡述其原理和發(fā)展?jié)摿Α?
　　1. 太陽能
　　（1） 原理：
　�、� 電的產(chǎn)生
　　太陽能電池結(jié)構(gòu)如圖4所示。當(dāng)光線照射太陽電池表面時(shí)，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。
　　
　�、� 光伏電源系統(tǒng)構(gòu)成
　　圖5顯示了光伏電源系統(tǒng)構(gòu)成，太陽能電池組件經(jīng)過光照，在兩極產(chǎn)生電位差，形成電壓，送至控制器，控制器將電壓送到直流負(fù)載，供支流設(shè)備用電，如果負(fù)載是交流設(shè)備，則經(jīng)過逆變器轉(zhuǎn)換成交流，再送至交流負(fù)載�？刂破饕部梢詫㈦妷核椭岭娖拷M進(jìn)行充電，在需要的時(shí)候再將電瓶組的電傳送至負(fù)載，例如，白天對(duì)電瓶組充電，晚上供照明用電。
　　
　　（2） 太陽能的發(fā)展?jié)摿?
　　太陽是一個(gè)巨大的、久遠(yuǎn)的、無窮無盡的能源。盡管太陽輻射到地球大氣層的能量?jī)H為其總輻射能量（約為3.75×1026W）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。假如把地球表面0.1%的太陽能轉(zhuǎn)為電能，轉(zhuǎn)變率5%，每年發(fā)電量相當(dāng)于目前世界上能耗的40倍。
　　太陽能源是可再生能源，它取之不盡、用之不竭；并且，由太陽能產(chǎn)生的能源對(duì)環(huán)境友好，對(duì)地球及人類的生存環(huán)境的危害幾乎可以忽略不計(jì)。因此，世界各國(guó)都非常重視太陽能的利用。
　　在地球上應(yīng)用光伏技術(shù)也有許多不利因素，下雨、陰天影響發(fā)電，灰塵影響對(duì)電池組件的光照效果，風(fēng)暴可能毀壞電池組件，架設(shè)電池組件的地方影響植物生長(zhǎng)等。
　　對(duì)于人類來說，接收太陽能最理想的地方是月球。因?yàn)樵虑蛏蠜]有空氣，沒有云彩，不會(huì)下雨，天空中沒有灰塵，對(duì)太陽光的吸收率很高。世界上發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)提出了在月球上建立光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)想。
　　（3） 太陽能的應(yīng)用現(xiàn)狀：
　�、� 國(guó)際太陽能的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　2005年全球太陽能裝機(jī)總量達(dá)到歷史新高的1460MW，增長(zhǎng)了34%，而其中德國(guó)占據(jù)了整個(gè)光伏市場(chǎng)的57%，在05年達(dá)到837MW，增長(zhǎng)53%（如圖6所示）。預(yù)測(cè)到2010年全球年裝機(jī)總量將達(dá)到3.2至3.9GW。
　　
　　據(jù)國(guó)際太陽能咨詢公司最新統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2007年全球太陽能電池產(chǎn)量達(dá)到3436兆瓦，較2006年增長(zhǎng)了56%，中國(guó)廠商市場(chǎng)占有率由2006年的20%提升至35%。
　　② 國(guó)內(nèi)太陽能的應(yīng)用現(xiàn)狀
　　與國(guó)際上蓬勃發(fā)展的光伏發(fā)電形式相比，我國(guó)落后于發(fā)達(dá)國(guó)家10－15年，甚至明顯落后于印度。但是，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正以每年30%的速度增長(zhǎng)。
　　光伏發(fā)電目前主要的方法是使用硅，我國(guó)是世界上盛產(chǎn)硅的國(guó)家之一。
　　目前全球金屬硅產(chǎn)能100萬噸左右，主要生產(chǎn)國(guó)有美國(guó)、俄羅斯、日本、挪威、巴西、中國(guó)等。近幾年，巴西、中國(guó)生產(chǎn)能力不斷提高，成為世界金屬硅生產(chǎn)、出口大國(guó)，我國(guó)金屬硅生產(chǎn)能力在77萬噸左右，2000年以來，我國(guó)每年的工業(yè)硅產(chǎn)量都達(dá)到40萬噸以上，約占世界工業(yè)硅的三分之一，年出口量超過了30萬噸。
　　據(jù)四川網(wǎng)絡(luò)電視視頻臺(tái)（作者：楊力君）于2007年7月26日?qǐng)?bào)道，從西昌市政府獲悉：“十一五”國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域重點(diǎn)科技項(xiàng)目――“兆瓦級(jí)聚光伏（CPV）并網(wǎng)電站（簡(jiǎn)稱太陽能光伏電站）”經(jīng)四川省科技廳上報(bào)，獲國(guó)家科技部批準(zhǔn)落戶西昌。
　　通過該項(xiàng)目的研究實(shí)施，建立并網(wǎng)聚光光伏（CPV）電站的科學(xué)研究體系，將帶動(dòng)我國(guó)并網(wǎng)聚光光伏電站產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，還大幅度的降低太陽能光伏發(fā)電成本，并加快了太陽能光伏發(fā)電商業(yè)步伐。
　　2. 核能
　�。�1） 原理
　�、倌芰康漠a(chǎn)生
　　原子彈：是利用鈾-235或钚-239等重原子核裂變反應(yīng)所產(chǎn)生巨大的能量。
　　氫彈：用一層能產(chǎn)生聚變反應(yīng)的氘，把一個(gè)原子彈包圍起來，就成了氫彈。當(dāng)原子彈爆炸時(shí)，產(chǎn)生的熱能夠引起氘的聚變，這就是氫彈爆炸。
　　由于熱核反應(yīng)難以控制，所以把核聚變能轉(zhuǎn)變成動(dòng)力，就成了科學(xué)家努力的方向之一。在地球上，只有在原子彈的爆炸中心才具備熱核反應(yīng)發(fā)生的條件，因?yàn)槟抢锬墚a(chǎn)生幾百萬度以上的高溫。
　�、� 核能發(fā)電原理和核燃料狀況
　　核能發(fā)電就是利用核燃料在核反應(yīng)堆中進(jìn)行可控自持鏈?zhǔn)搅炎兎磻?yīng)產(chǎn)生的熱能進(jìn)行發(fā)電的方式。核燃料通常指可裂變核素鈾233、鈾235和钚239或其混合物。核燃料在裂變反應(yīng)后，發(fā)生所謂質(zhì)量虧損，即反應(yīng)中核燃料的一部分質(zhì)量（m）轉(zhuǎn)化為能量（E）。按愛因斯坦質(zhì)能關(guān)系式 E＝mc2（式中c為光速），很少的質(zhì)量虧損能轉(zhuǎn)化為巨大能量。據(jù)計(jì)算，一座百萬千瓦的核電站，每年消耗鈾235約25噸。而同功率的火電廠每年耗煤達(dá)6875萬噸。
　　由于過去使用的核燃料具有放射性，所以對(duì)核電站的安全防護(hù)要求格外嚴(yán)格，所花費(fèi)投資也很大。從1954年首座核電站在前蘇聯(lián)建成后，直到1966年，由于核濃縮技術(shù)的發(fā)展，核能發(fā)電的成本在發(fā)達(dá)國(guó)家才低于火電成本，從而使核能發(fā)電真正邁入實(shí)用階段。自然界存在的可裂變?cè)�素只有�?35，而它只占天然鈾的0.7％（其余均為鈾238），但在核電站中可將一部分鈾238轉(zhuǎn)變?yōu)轭?39，釷232（自然界中大量存在）轉(zhuǎn)變?yōu)殁?33，所以核燃料的儲(chǔ)藏量能滿足較長(zhǎng)時(shí)期的核能發(fā)電的需要。
　　從圖3可以看出，世界上和中國(guó)鈾的儲(chǔ)量有限，只夠開采幾十年，為最終解決人類的能源問題，科學(xué)家們正在研究熱核聚變發(fā)電。核聚變能在瞬間釋放巨大能量（如氫彈），1千克氘的熱值相當(dāng)于4千克鈾235裂變所能釋放的能量。而當(dāng)前最需要解決的問題是如何實(shí)現(xiàn)核聚變反應(yīng)的人工控制。世界各國(guó)對(duì)此都投入了巨大的人力、財(cái)力和物力。
　�、� 壓水反應(yīng)堆核電廠原理
　　利用核能生產(chǎn)電能的電廠稱為核電廠。由于核反應(yīng)堆的類型不同，核電廠的系統(tǒng)和設(shè)備也不同。壓水堆核電廠主要由壓水反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱一回路）、蒸汽和動(dòng)力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)（又稱二回路）、循環(huán)水系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)和輸配電系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)組成，其流程原理如圖7所示。通常將一回路及核島輔助系統(tǒng)、專設(shè)安全設(shè)施和廠房稱為核島。二回路及其輔助系統(tǒng)和廠房與常規(guī)火電廠系統(tǒng)和設(shè)備相似，稱為常規(guī)島。電廠的其他部分，統(tǒng)稱配套設(shè)施。實(shí)質(zhì)上，從生產(chǎn)的角度講，核島利用核能生產(chǎn)蒸汽，常規(guī)島用蒸汽生產(chǎn)電能。
　　
　　反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)將堆芯核裂變放出的熱能帶出反應(yīng)堆并傳遞給二回路系統(tǒng)以產(chǎn)生蒸汽。通常把反應(yīng)堆、反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)合稱為核供汽系統(tǒng)�，F(xiàn)代商用壓水堆核電廠反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)一般有二至四條并聯(lián)在反應(yīng)堆壓力容器上的封閉環(huán)路（見圖8）。每一條環(huán)路由一臺(tái)蒸汽發(fā)生器、一臺(tái)或兩臺(tái)反應(yīng)堆冷卻劑泵及相應(yīng)的管通組成。一回路內(nèi)的高溫高壓含硼水，由反應(yīng)堆冷卻劑泵輸送，流經(jīng)反應(yīng)堆堆芯，吸收了堆芯核裂變放出的熱能，再流進(jìn)蒸汽發(fā)生器，通過蒸汽發(fā)生器傳熱管壁，將熱能傳給二回路蒸汽發(fā)生器給水，然后再被反應(yīng)堆冷卻劑泵送入反應(yīng)堆。如此循環(huán)往復(fù)，構(gòu)成封閉回路。整個(gè)一回路系統(tǒng)設(shè)有一臺(tái)穩(wěn)壓器，一回路系統(tǒng)的壓力靠穩(wěn)壓器調(diào)節(jié)，保持穩(wěn)定。
　　
　　為了保證反應(yīng)堆和反應(yīng)堆冷卻劑系統(tǒng)的安全運(yùn)行，核電廠還設(shè)置了專設(shè)安全設(shè)施和一系列輔助系統(tǒng)。
　　一回路輔助系統(tǒng)主要用來保證反應(yīng)堆和一回路系統(tǒng)的正常運(yùn)行。壓水堆核電廠一回路輔助系統(tǒng)按其功能劃分，有保證正常運(yùn)行的系統(tǒng)和廢物處理系統(tǒng),部分系統(tǒng)同時(shí)作為專設(shè)安全設(shè)施系統(tǒng)的支持系統(tǒng)。專設(shè)安全設(shè)施為一些重大的事故提供必要的應(yīng)急冷卻措施，并防止放射性物質(zhì)的擴(kuò)散。
　　二回路系統(tǒng)由汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)組、冷凝器、凝結(jié)水泵、給水加熱器、除氧器、給水泵、蒸汽發(fā)生器、汽水分離再熱器等設(shè)備組成。蒸汽發(fā)生器的給水在蒸汽發(fā)生器吸收熱量變成高壓蒸汽，然后驅(qū)動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電，作功后的乏汽在冷凝器內(nèi)冷凝成水，凝結(jié)水由凝結(jié)水泵輸送，經(jīng)低壓加熱器進(jìn)入除氧器，除氧水由給水泵送入高壓加熱器加熱后重新返回蒸汽發(fā)生器，如此形成熱力循環(huán)。為了保證二回路系統(tǒng)的正常運(yùn)行，二回路系統(tǒng)也設(shè)有一系列輔助系統(tǒng)。
　　循環(huán)水系統(tǒng)主要用來為冷凝器提供冷卻水。
　　我們看到，在壓水堆電廠，一回路系統(tǒng)的冷卻劑與汽輪機(jī)回路工質(zhì)是完全隔離的，這就是所謂的“間接循環(huán)”。采用間接循環(huán)具有使二回路系統(tǒng)免受放射性玷污的優(yōu)點(diǎn)，但它與采用直接循環(huán)的沸水堆核電廠（圖9）相比，增加了蒸汽發(fā)生器。壓水堆體積較小和控制要求簡(jiǎn)單等因素可以彌補(bǔ)這一不足，并使這種系統(tǒng)設(shè)計(jì)在經(jīng)濟(jì)上具有競(jìng)爭(zhēng)力。
　　發(fā)電機(jī)和輸配電系統(tǒng)的主要設(shè)備有發(fā)電機(jī)、勵(lì)磁機(jī)、主變壓器、廠用變壓器、啟動(dòng)變壓器、高壓開關(guān)站和柴油發(fā)電機(jī)組等組成。其主要作用是將核電廠發(fā)出的電能向電網(wǎng)輸送,同時(shí)保證核電廠內(nèi)部設(shè)備的可靠供電。
　　發(fā)電機(jī)的出線電壓一般為22kV左右，經(jīng)變壓器升至外網(wǎng)電壓。為保證核電廠安全運(yùn)行，核電廠至少與兩條不同方向的獨(dú)立電源相連接，以避免因雷擊、地震、颶風(fēng)或洪水等自然災(zāi)害可能造成的全廠斷電。
　　
　　每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的引出母線上，均接有兩臺(tái)廠用變壓器。為廠用電設(shè)備提供高壓電源。高壓廠用電系統(tǒng)一般為6kV左右。該高壓廠用電系統(tǒng)直接向核電廠大功率動(dòng)力設(shè)備供電。對(duì)于小功率設(shè)備,經(jīng)
　　變壓器降壓后供給380/220V低壓電源。通常高壓廠用電系統(tǒng)分為工作母線和安全母線兩部分，高壓廠用電系統(tǒng)的工作母線，可以由外電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)供電，高壓廠用電的安全母線，除外網(wǎng)和發(fā)電機(jī)外，還可由柴油發(fā)電機(jī)供電。
　　在電廠正常功率運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能大部分經(jīng)主變壓器升壓至外網(wǎng)電壓輸送給用戶。同時(shí)，整個(gè)廠用設(shè)備的配電系統(tǒng)由發(fā)電機(jī)的引出母線經(jīng)廠用變壓器降壓后供電。當(dāng)發(fā)電機(jī)停機(jī)時(shí)，則由外部電網(wǎng)經(jīng)啟動(dòng)變壓器供電。當(dāng)外網(wǎng)和發(fā)電機(jī)組都不能供電時(shí)，則由柴油發(fā)電機(jī)組向安全母線供電，以保證核電廠設(shè)備的安全。
　　輸配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與機(jī)組容量、電網(wǎng)系統(tǒng)環(huán)境等密切相關(guān)，各核電廠設(shè)計(jì)會(huì)有較大差異，圖10所示為一般核電廠電氣系統(tǒng)示意圖。
　　
　　 將重原子的核裂變反應(yīng)和輕原子的聚變反應(yīng)所產(chǎn)生的巨大能量不是用于武器而是用于發(fā)電等民用需求，稱為和平利用核能。
　　世界上已有許多國(guó)家加速利用核能。
　　核能的和平利用方式主要是核電廠，其他的還有船舶動(dòng)力、核供熱和海水淡化等。下面以壓水堆核電廠為例，簡(jiǎn)要介紹如何實(shí)現(xiàn)核能發(fā)電（如圖7所示）。
　　（2） 新的核燃料
　　談到核能，人們很容易想到鈾，介紹新的核能源的燃料，需要認(rèn)識(shí)四種人們過去不熟悉的物質(zhì)，即氕、氘、氚和氦-3。
　　氕〈名〉[piē]
　　原子質(zhì)量為1的普通的輕氫同位素
　　氕是氫的同位素之一，符號(hào)H。質(zhì)量數(shù)1。它是氫的主要成分。
　　氘 [dāo]
　　氘，氫的同位素之一，符號(hào)D，其原子量為普通輕氫的二倍，少量的存在于天然水中，用于核反應(yīng),并在化學(xué)和生物學(xué)的研究工作中作示蹤原子。
　　氚〈名〉[chuān]
　　氫的放射性同位素,原子量為普通氫的三倍，半衰期12.5年，蛻變時(shí)放出β射線后形成質(zhì)量數(shù)為三的氦。用中子轟擊鋰可產(chǎn)生氚。
　　氚是氫的同位素之一，即“超重氫”。符號(hào)T，質(zhì)量數(shù)3。具有放射性。自然界中存在極微，從核反應(yīng)制得。主要用于熱核反應(yīng)。
　　3He氦-3
　　氦-3是氦的同位素，是一種地球上稀罕的物質(zhì)，在核聚變反應(yīng)中能釋放出巨大能量，幾乎不產(chǎn)生放射性污染，因而被稱為完美能源。
　　上述四種物質(zhì)中，氘、氚和氦-3可以作為核燃料。
　�。�3） 新的核燃料的開發(fā)潛力和應(yīng)用前景
　　 談到新的核燃料的開發(fā)潛力和應(yīng)用前景，可以這樣下結(jié)論：取之不盡，用之不竭，應(yīng)用前景廣闊。
　　①氘和氚
　　氘和氚在地球上蘊(yùn)藏極其豐富，據(jù)測(cè)，每１升海水中含30毫克氘，而30毫克氘聚變產(chǎn)生的能量相當(dāng)于300升汽油，這就是說，1升海水可產(chǎn)生相當(dāng)于300升汽油的能量。一座100萬千瓦的核聚變電站，每年耗氘量只需304千克。
　　氘的發(fā)熱量相當(dāng)于同等煤的2000萬倍，天然存在于海水中的氘有45億噸，把海水通過核聚變轉(zhuǎn)化為能源，按目前世界能源消耗水平，可供人類用上億年。鋰是核聚變實(shí)現(xiàn)純氘反應(yīng)的過渡性輔助“燃料”，地球上的鋰足夠用1萬年~2萬年，我國(guó)羌塘高原鋰礦儲(chǔ)量占世界的一半。
　　氚雖然在自然界中幾乎不存在，但它卻可以在聚變過程中通過鋰的轉(zhuǎn)化產(chǎn)生，而地球上鋰的儲(chǔ)量非常豐富。
　　1公斤聚變?nèi)剂纤�產(chǎn)生的能量相當(dāng)于1000萬升石油產(chǎn)生的能量。由此推算，地球上氘和鋰的儲(chǔ)量足夠人類使用數(shù)百萬年。
　　地球上海水的總量，估計(jì)有13億7千萬立方公里，因此海水中氘的總貯存量，大約有25萬億噸，相當(dāng)于5萬億億噸石油。假如將這么多石油放在地球上，可以使整個(gè)地球表面包上一層厚達(dá)1000公里的石油!
　　目前，美、英、俄、德、法、日等國(guó)都在競(jìng)相開發(fā)核聚變發(fā)電廠，科學(xué)家們估計(jì)，到2025年以后，核聚變發(fā)電廠才有可能投入商業(yè)運(yùn)營(yíng)。2050年前后，受控核聚變發(fā)電將廣泛造福人類。
　　我國(guó)自行設(shè)計(jì)和研制的最大的受控核聚變實(shí)驗(yàn)裝置“中國(guó)環(huán)流器一號(hào)”已在四川省樂山地區(qū)建成，并于1984年9月順利啟動(dòng)，它標(biāo)志著我國(guó)研究受控核聚變的實(shí)驗(yàn)手段，又有了新的發(fā)展和提高，并將為人類探求新能源事業(yè)做出貢獻(xiàn)。美中兩國(guó)科學(xué)家分別于1993年和1994年在這個(gè)領(lǐng)域的研究和實(shí)驗(yàn)中取得新成果。
　　2002年12月2日，標(biāo)志著我國(guó)核聚變研究踏上新征程的核聚變研究裝置――中國(guó)環(huán)流器二號(hào)Ａ（HL-2A）裝置在位于四川成都的核工業(yè)西南物理研究院宣告建成并舉行了隆重的開機(jī)典禮。
　　圖11給出了中國(guó)的“人造太陽”裝置――“中國(guó)環(huán)流器二號(hào)Ａ”（簡(jiǎn)稱“HL -2A”）。它是我國(guó)第一個(gè)具有偏濾器位形的托卡馬克裝置，其中央為一環(huán)形的真空室，外面纏繞著無數(shù)線圈，通電時(shí)其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生巨大的螺旋型磁場(chǎng)，它可以約束高溫（通常為上億攝氏度）高壓極端條件下的等離子體。該裝置的目的是探索利用磁約束原理來實(shí)現(xiàn)受控核聚變。
　　在最近的幾年里，我國(guó)科學(xué)家利用“HL -2A”取得了一系列成果。
　　2006年，“HL-2A”的運(yùn)行參數(shù)達(dá)到等離子體電流430 kA，縱向磁場(chǎng)2.7 T，并實(shí)現(xiàn)了在高等離子體電流條件下連續(xù)23次的重復(fù)穩(wěn)定放電。這是繼“HL-2A”2003年成功實(shí)現(xiàn)偏濾器位形放電以來，我國(guó)核聚變裝置取得的又一重要成果。
　　2006年12月，通過利用兆瓦級(jí)電子回旋共振加熱等手段，“HL-2A”內(nèi)的等離子體電子溫度“躍升”到5 500萬攝氏度，朝核聚變裝置“點(diǎn)火”所需的上億攝氏度高溫邁進(jìn)了一大步，成為迄今我國(guó)磁約束核聚變裝置達(dá)到的最高等離子體電子溫度，標(biāo)志著我國(guó)磁約束核聚變研究躍上了一個(gè)新臺(tái)階。
　　2007年，“HL-2A”的物理實(shí)驗(yàn)又取得了一批國(guó)際創(chuàng)新性的成果：在國(guó)際磁約束聚變研究領(lǐng)域，首次發(fā)現(xiàn)了自發(fā)產(chǎn)生的粒子輸運(yùn)壘存在；首次觀測(cè)到與理論一致的準(zhǔn)模結(jié)構(gòu)；首次證實(shí)低頻帶狀流的環(huán)向?qū)ΨQ性現(xiàn)象。這是我國(guó)科學(xué)家對(duì)磁約束聚變等離子體物理做出的新貢獻(xiàn)，表明我國(guó)在高溫等離子體輸運(yùn)物理研究方面已步入國(guó)際前沿。
　　
　　與此同時(shí)，中國(guó)西南物理研究院還自主研制了兆瓦級(jí)中性束加熱系統(tǒng)，并成功地應(yīng)用于“HL-2A”裝置的物理實(shí)驗(yàn)；首次成功研發(fā)了國(guó)內(nèi)最大功率中性束離子源（單個(gè)離子源離子束功率達(dá)0.8兆瓦以上），填補(bǔ)了我國(guó)在大功率中性束加熱領(lǐng)域的工程技術(shù)空白，成為我國(guó)在核聚變關(guān)鍵工程技術(shù)方面的又一項(xiàng)重大技術(shù)突破。
　　中性束加熱是當(dāng)今核聚變能源研究及未來聚變堆的主要加熱手段之一。大功率離子源是中性束加熱系統(tǒng)的核心關(guān)鍵部件。目前，只有日本和歐美等少數(shù)西方發(fā)達(dá)國(guó)家掌握了大功率離子源的研制技術(shù)。西南物理研究院“HL-2A”兆瓦級(jí)中性束系統(tǒng)的成功研制和應(yīng)用，標(biāo)志著我國(guó)大功率中性束加熱技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，表明我國(guó)已具備開展中性束注入條件下聚變等離子體物理實(shí)驗(yàn)研究的能力。這不僅極大地提升了我國(guó)核聚變的工程研制能力和實(shí)驗(yàn)研究水平，也為我國(guó)未來聚變堆的自主研發(fā)和運(yùn)行奠定了必備的工程技術(shù)基礎(chǔ)。
　�、诤�-3
　　氦-3的性能：
　　以3He為燃料的核聚變反應(yīng)比氘氚聚變更清潔，效益更高，而且與放射性的氘氚不同的是3He是一種惰性氣體，操作安全。獲得過諾貝爾獎(jiǎng)金的科學(xué)家博格、美國(guó)總統(tǒng)軍備控制顧問保羅•尼采1991年曾撰文說，沒有其它能源能像3He那樣幾乎無污染。
　　3He的儲(chǔ)量：
　　在地球上氦-3的儲(chǔ)量?jī)H有半噸，可在月球上卻蘊(yùn)藏豐富，約有100萬噸~500萬噸，可滿足地球數(shù)千年的電力需要。
　　假如能實(shí)現(xiàn)以核聚變的能源原料發(fā)電，中國(guó)一年的發(fā)電量需要“氦-3”約為十噸，全世界一年的用量約一百多噸，可供人類近一萬年的能源需求。
　　美國(guó)核聚變技術(shù)專家認(rèn)為，如果以石油價(jià)格為標(biāo)準(zhǔn)，每噸氦-3價(jià)值約40億美元，因此可以說，氦-3是月球上的“金礦”。
　　開發(fā)應(yīng)用計(jì)劃：
　　美國(guó)和俄羅斯都將開采月球上的氦-3作為未來太空開發(fā)計(jì)劃的重點(diǎn)。俄羅斯太空能源機(jī)構(gòu)稱，俄計(jì)劃于2015年在月球上建立氦-3開采基地，使用一次可攜帶25噸的太空拖船運(yùn)回地球。雖然開采和運(yùn)輸成本巨大，但據(jù)初步估算，在發(fā)電量相同的情況下，使用月球能源氦-3的成本只有目前核能成本的1/10。
　　獲取能源的方案：
　　獲取能源有兩種方案。
　　方案一：可以用航天飛機(jī)將氦-3運(yùn)回地球，然后加以利用。如今的技術(shù)條件已經(jīng)足夠達(dá)到這一點(diǎn)。而星際開發(fā)的花費(fèi)只是現(xiàn)在的核電站發(fā)電成本的1/10。
　　方案二：目前還在假設(shè)階段。不將氦-3運(yùn)回地球，而是直接在月球上建立核能源基地，將電能傳輸?shù)届o止軌道上的中斷衛(wèi)星，再傳送到位于地球的接收站，然后分配到各個(gè)地區(qū)，供用戶使用。
　　3．我國(guó)發(fā)展新能源的優(yōu)勢(shì)和前景分析
　　中國(guó)是一個(gè)常規(guī)能源原料貧乏的國(guó)家（煤、石油、鈾等，但是中國(guó)是一個(gè)發(fā)展新能源占優(yōu)勢(shì)的國(guó)家。
　　太陽光伏：我國(guó)盛產(chǎn)硅，太陽能電池原料豐富。我國(guó)太陽能資源非常豐富，理論儲(chǔ)量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。我國(guó)地處北半球，南北距離和東西距離都在5000公里以上。在我國(guó)廣闊的土地上，有著豐富的太陽能資源。大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在每平方米４千瓦時(shí)以上，西藏日輻射量最高達(dá)每平米７千瓦時(shí)。年日照時(shí)數(shù)大于2000小時(shí)。與同緯度的其他國(guó)家相比，與美國(guó)相近，比歐洲、日本優(yōu)越得多，因而有巨大的開發(fā)潛能。
　　氘和氚：海中公共資源。我國(guó)有300多萬平方公里的領(lǐng)海，岸線長(zhǎng)，從最北的遼寧鴨綠江口至最南的廣西北侖河口，總長(zhǎng)18000多公里。如果加上6000多個(gè)島嶼與周圍海域形成的島嶼岸線14000公里，那么我國(guó)海岸線的總長(zhǎng)度則超過32000公里，在世界各國(guó)中名列前茅。
　　氦-3：中國(guó)是一個(gè)航天大國(guó)，如果其他國(guó)家能從月球獲取氦-3，中國(guó)也已定能夠做到。
　　
　　四、世界能源發(fā)展趨勢(shì)和各國(guó)政策導(dǎo)向
　　
　�。ㄒ唬﹪�(guó)際
　　人類進(jìn)入21世紀(jì)以后，世界各國(guó)更加清醒地認(rèn)識(shí)到化石能源燃料枯竭的危險(xiǎn)性、溫室氣體的危害性和發(fā)展新能源的重要性。各國(guó)根據(jù)自身的國(guó)情，紛紛出臺(tái)政策，鼓勵(lì)和促進(jìn)新能源的發(fā)展，并采取有力的保護(hù)和激勵(lì)措施。
　　1、美國(guó)
　　美國(guó)2005年8月公布的能源新法案（EPACT，2005）除了鼓勵(lì)美國(guó)本土的能源生產(chǎn)之外，從立法上提出了促進(jìn)消費(fèi)者節(jié)約能源，使用清潔能源的可行措施。新能源法案的重點(diǎn)是鼓勵(lì)企業(yè)使用可再生能源和無污染能源，并以減稅等措施，鼓勵(lì)企業(yè)、家庭和個(gè)人更多地使用節(jié)能和清潔能源產(chǎn)品。
　　2、英國(guó)
　　英國(guó)能源新政策的四大目標(biāo)：
　　-鋪筑減碳之路：英國(guó)將走上減碳的道路，到2050年減少（當(dāng)前水平的）60%的溫室氣體排放
　　-確保能源供應(yīng)的可靠性
　　-培育競(jìng)爭(zhēng)性市場(chǎng)，提高生產(chǎn)力，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展
　　-提供每一家庭充足和廉價(jià)的能源
　　2000年1月，英國(guó)制定了2010年可再生能源發(fā)電占英國(guó)電力總量10%的目標(biāo)，而且電價(jià)應(yīng)是消費(fèi)者能夠承受的。在白皮書中，英國(guó)政府又提出了2020年可再生能源發(fā)電達(dá)20％的目標(biāo)。
　　3、德國(guó)
　　2000年4月德國(guó)聯(lián)邦議院正式通過了可再生能源法（KEL）。該法取消了對(duì)可再生能源發(fā)電的上限，并要求將可再生能源發(fā)電在所有供電公司按其總電力銷售量進(jìn)行分配，確保沒有一個(gè)地區(qū)財(cái)政負(fù)擔(dān)過重。可再生能源法還要求運(yùn)行輸電線路的公司支付與電力網(wǎng)連接的費(fèi)用，消除電力公司以抬高聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用來阻礙風(fēng)能的開發(fā)。
　　該法案最重要的一點(diǎn)是，根據(jù)發(fā)電的實(shí)際成本，為每一種可再生能源發(fā)電技術(shù)確立了每kWh的特定支付金額。電力公司有資格參與該支付費(fèi)用的確定，這是電力部門解除官方控制產(chǎn)生的一種變革。該法的實(shí)施對(duì)德國(guó)風(fēng)電的發(fā)展起到的非常重要的促進(jìn)作用，2001～2005年間，德國(guó)風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量年均增長(zhǎng)20.9%，2005年達(dá)到18428MW，為全球最大的風(fēng)能市場(chǎng)。
　　4、法國(guó)
　　法國(guó)尤為重視核能的開發(fā)利用，2005年核電生產(chǎn)量占其電力生產(chǎn)量的份額高于78%。在其他新能源開發(fā)方面，法國(guó)制訂相應(yīng)的法規(guī)，重點(diǎn)實(shí)施加速發(fā)展生物能源的各項(xiàng)措施，力求到2010年實(shí)現(xiàn)將可再生能源產(chǎn)量提高50%的目標(biāo)。
　　從2005年1月1日開始，法國(guó)政府對(duì)使用可再生能源生產(chǎn)能源的設(shè)備實(shí)施稅收抵免40%的政策，并在2006年將抵免幅度進(jìn)一步提高到50%。與此同時(shí)，國(guó)家還制定了一系列的扶持計(jì)劃，其中包括國(guó)家電力公司和其他電力供應(yīng)公司不得拒絕收購企業(yè)利用可再生能源，尤其是風(fēng)能生產(chǎn)的電力等，并制定了在2010年，全國(guó)可再生能源生產(chǎn)應(yīng)占全國(guó)能源生產(chǎn)10%的目標(biāo)。
　　5、日本
　　日本是一個(gè)陸地面積僅為37萬平方公里的小國(guó)，但卻是世界第四大能源消費(fèi)國(guó)，第二大能源進(jìn)口國(guó)。由于資源匱乏，日本的能源嚴(yán)重依賴進(jìn)口，進(jìn)口能源占能源消費(fèi)總量的80%。特別在油氣資源方面，日本國(guó)內(nèi)產(chǎn)量幾乎為零，99%以上的石油都需要依賴進(jìn)口，是世界第二大油氣消費(fèi)和進(jìn)口大國(guó)。
　　日本是世界上能源利用效率最高的國(guó)家之一。當(dāng)年的能源利用率為中國(guó)的7倍，美國(guó)的2倍，為同等發(fā)達(dá)國(guó)家之首。
　　日本擁有核電站55座（2006年）之多，核能發(fā)電量占全國(guó)發(fā)電總量的1/3，是僅次于美國(guó)的世界第二大核電國(guó)家。
　　從2000年開始，日本太陽能光伏發(fā)電、太陽電池產(chǎn)量和出口量就已經(jīng)多年位居世界首位，約占世界的半壁江山。
　　日本大力發(fā)展清潔能源車，2000年底，共有清潔能源車6.2萬輛，其中電動(dòng)車3800輛，混和車5萬輛，天然氣車7800輛，甲醇車1304輛。燃料供應(yīng)設(shè)施中，有54處充電站，556處天然氣加氣站，38處甲醇添加站。預(yù)計(jì)到2010年，潔凈能源車將達(dá)到348萬輛，比2000年增長(zhǎng)50多倍。
　　日本汽車企業(yè)已基本將氫燃料電池視為未來汽車的主要替代能源，而豐田、本田等日本企業(yè)在氫燃料電池方面走在世界前列。2002年12月2日，豐田會(huì)長(zhǎng)奧田碩將燃料電池車“FCHV”交給小泉，成交了世界第一單燃料電池車的生意。另外，日本政府最近制定出環(huán)保汽車的發(fā)展規(guī)劃，希望在2010年能夠有5萬輛燃料電池車在日本國(guó)內(nèi)行駛。日本運(yùn)輸省及環(huán)保省的官員宣布：日本將盡量提升低污染汽車的使用率，即從當(dāng)前全國(guó)的63萬輛包括雙動(dòng)力引擎汽車和燃料電池汽車增至2010年的1000萬輛。
　�。ǘ�）國(guó)內(nèi)
　　為了促進(jìn)可再生能源的開發(fā)利用，增加能源供應(yīng)，改善能源結(jié)構(gòu)，保障能源安全，保護(hù)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展， 2005年2月28日，我國(guó)頒布了《中華人民共和國(guó)可再生能源法》，此后，各省紛紛出臺(tái)具體政策，鼓勵(lì)和促進(jìn)新能源的開發(fā)和應(yīng)用。例如，為加強(qiáng)民用建筑節(jié)能管理，降低建筑物使用能耗，提高能源和資源的利用效率，9月20日起，甘肅省開始實(shí)施《甘肅省民用建筑節(jié)能管理規(guī)定》。根據(jù)此項(xiàng)規(guī)定，甘肅省將鼓勵(lì)單位和個(gè)人在不影響建筑物質(zhì)量、安全和城市景觀的前提下安裝使用太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能供熱采暖和制冷系統(tǒng)、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)等太陽能利用系統(tǒng)。建設(shè)單位未在設(shè)計(jì)或施工招標(biāo)文件及相關(guān)合同中明確民用建筑節(jié)能技術(shù)要求和產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)的，由縣級(jí)以上建設(shè)行政主管部門處以1萬元以上3萬元以下的罰款。
　　
　　五、新能源的發(fā)展必然促進(jìn)高校專業(yè)的發(fā)展
　　
　　世界能源結(jié)構(gòu)和能源燃料的大幅度改變必然導(dǎo)致支撐技術(shù)和人才的新的需求，這包括需要在高校開設(shè)新的專業(yè)，或者已有專業(yè)擴(kuò)展新的方向�，F(xiàn)在，僅就太陽能和核能的發(fā)展來看需要支撐的專業(yè)或技術(shù)。
　�。ㄒ唬┕夥�技術(shù)
　　這是新興的技術(shù)，目前大學(xué)里沒有這個(gè)專業(yè)，人才非常缺乏，應(yīng)該在電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)中增設(shè)光伏技術(shù)方向，讓學(xué)生在學(xué)習(xí)電氣工程與自動(dòng)化專業(yè)的專業(yè)課程的基礎(chǔ)上學(xué)習(xí)太陽能發(fā)電原理、太陽能電池制造工藝等課程。
　�。ǘ�）核工程與核技術(shù)
　　這是教育部頒布的《全國(guó)普通高等學(xué)校本科專業(yè)目錄》已有的專業(yè)，但是，全國(guó)只有極少數(shù)學(xué)校開設(shè)了此專業(yè)，隨著核能開發(fā)與應(yīng)用的發(fā)展，人才必然緊缺。
　　（三）航天技術(shù)、智能機(jī)器人技術(shù)
　　無論是在月球上開采氦-3，還是在月球上大面積地安裝太陽能光伏系統(tǒng)，都存在一個(gè)很大的問題，那就是誰去做這些事情。月球上沒有空氣，沒有水，人不可能長(zhǎng)期呆在那兒，只有用機(jī)器人取代人，哪個(gè)國(guó)家擁有高智能的機(jī)器人和先進(jìn)的航天技術(shù)，哪個(gè)國(guó)家就在向月球索取能源方面占有優(yōu)勢(shì)。因此，我國(guó)應(yīng)該大力發(fā)展智能機(jī)器人技術(shù)，大學(xué)應(yīng)該為培養(yǎng)這方面的人才做出貢獻(xiàn)。
　�。ㄋ模┨�陽能量轉(zhuǎn)換新材料
　　2006年5月8日-12日，第四屆世界光伏能量轉(zhuǎn)換大會(huì)（The 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion -WCPEC）在美國(guó)夏威夷州庫納島舉行。會(huì)議預(yù)言，在2050年以后，光伏發(fā)電量將達(dá)到世界總發(fā)電量的50%以上。如果這個(gè)預(yù)言將來能成為現(xiàn)實(shí)，太陽能量轉(zhuǎn)換材料是至關(guān)重要的。目前，世界上大量使用的是硅材料，但是，目前世界上95％以上的太陽能生產(chǎn)廠家和產(chǎn)品均為多晶硅電池，此項(xiàng)技術(shù)制作成本高，制作工藝復(fù)雜，且核心技術(shù)被少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家掌握，嚴(yán)重影響太陽能發(fā)電的大面積應(yīng)用。因此，基于硅材料的新的制造工藝的研究（如非晶硅薄膜光伏電池技術(shù)），基于其它材料的太陽能電池的研究（如染料敏化太陽電池）迫在眉睫，高校如果在這個(gè)方面積累技術(shù)力量，以物理、化學(xué)為基礎(chǔ)，開展光電轉(zhuǎn)換新材料的研究是非常必要的，培養(yǎng)人才，不僅向社會(huì)做出了貢獻(xiàn)，也會(huì)為自身形成特色。
　�。ㄎ澹┘す饧夹g(shù)
　　激光技術(shù)應(yīng)用非常廣泛，而從月球上索取能源，也離不開激光技術(shù)，利用激光技術(shù)，可以進(jìn)行用于遠(yuǎn)距離測(cè)量和探測(cè)稀有資源。
　　（六）自動(dòng)控制技術(shù)
　　太陽能光伏系統(tǒng)和核能發(fā)電系統(tǒng)都離不開自動(dòng)控制技術(shù)。
　　《2006年中國(guó)太陽級(jí)硅材料及硅太陽電池研討會(huì)》大會(huì)報(bào)告中，有人語言，到2020年全球光伏發(fā)電量將占總發(fā)電量的1.1%。到2040年占21-26%，在2050年以后，光伏發(fā)電量將達(dá)到世界總發(fā)電量的50%以上。要達(dá)到這個(gè)目標(biāo)，需要實(shí)現(xiàn)一個(gè)巨大的工程，需要大批的工程技術(shù)人員，教育若不跟上這個(gè)形勢(shì)，人員將會(huì)奇缺。
　　2007年4月份國(guó)務(wù)院發(fā)布了關(guān)于核能發(fā)展的全球規(guī)劃，到2020年，我國(guó)的電力、核電裝機(jī)容量要達(dá)到4000萬千瓦。目前，中國(guó)核電只占整個(gè)的裝機(jī)容量的2．2％，世界平均值是16％，所以中國(guó)有廣闊的空間和發(fā)展的余地。
　　到2020年我國(guó)總裝機(jī)容量達(dá)到4000萬千瓦，必須具備30座百萬級(jí)千瓦的核電站，只占我們整個(gè)裝機(jī)容量的4％，因此大部分能源供給還是依靠化石原料，煤占了75％，新能源，包括核能在內(nèi)比例很小。如果我們要達(dá)到世界平均值16％，將要建立一批百萬級(jí)千瓦的核電站，技術(shù)人員同樣緊缺。
　　六、結(jié)束語
　　本文的目的是想引起投資者、教育界人士對(duì)能源發(fā)展動(dòng)向的關(guān)注，共同促進(jìn)新能源相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。文中如有不妥之處，敬請(qǐng)批評(píng)。本文引用網(wǎng)上諸多文章中的闡述和數(shù)據(jù)，在此向被引用文章的作者和網(wǎng)站表示感謝。
　　
　　參考文獻(xiàn)
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　　[8] http：//www.省略/txt/2006-07/21/content_7019388.htm，月球兩種能源可供地球使用 可控核聚變發(fā)電受關(guān)注，2006.
　　[9] http：//www.省略 中國(guó)經(jīng)濟(jì)時(shí)報(bào)，發(fā)展核能前景廣闊，2008.

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