能源工程发展的必然性

邓秉南 王伟韬

【摘 要】能源是当今整个世界发展的基本动力，随着人类社会的进程，传统的一次能源，二次能源已经逐渐枯竭，无法满足人类目前的需求。而且使用传统能源所造成的生态破坏，也成为了当今社会面临的一个重大危机！所以对于新能源的开发与利用，已经成为了世界各国的战略核心。

【关键词】能源工程；新能源；传统能源

一、新能源的定义

什么是新能源？新能源（NE）：又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源，如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能等。

二、新能源与传统能源的优劣势

传统能源一般指常规能源，如煤炭，石油，天然气等，多为不可再生能源，且储存量有限。现阶段的传统能源在当今的科技条件下，已被人们广泛使用，相对应的技术已经成熟，但缺点也不可忽视，传统能源对于环境的污染较大，如温室效应，酸雨，水质，空气污染等，同时传统能源的储量有限，最终终会用耗尽的一天。

而相对新能源来说，新能源具有可再生性，储量巨大，并且更为环保，大大降低了温室气体的排放，但相对的，新能源的开发要比传统能源困难得多，相对应的技术上未成熟，开发所需要的资金庞大。

三、传统能源的局限性

就现阶段而言，常用的传统能源有煤炭，石油，天然气，核能（如核裂变能，核裂变能早在上个世纪50年代初期，就已经被人类开发使用，在当时来说是一种新能源，但到了80年代，核裂变能已被世界上多数国家认定为传统能源，相应的技术也已经趋近完善）。

上述的传统能源之中，煤炭，石油，天然气在使用过程中，会释放大量的，一氧化碳，二氧化碳，会加剧温室效应。

其中煤炭使用，会产生或释放大量的有毒有害气体，粉尘，如SO2等。SO2不仅污染空气，还会造成影响矿区植物的生长，更会导致酸雨的产生。酸雨不仅能大规模破坏森林与农作物，更会导致水质酸化，从而使大部分水生生物死亡。

石油的污染更不可忽视。石油除了在使用过程中释放有毒有害气体外，它本身就属于一种污染源。石油本身的污染可分为三个方向：一是大气污染，表现为油气挥发物与其它有害气体被太阳紫外线照射后，发生的理化反应污染。产生致癌物质和温室效应，破话臭氧层等。二是污染土地，石油物质进入土壤后，会引起土壤理化特性的变化，主要为淤堵土壤孔隙结构，使其被破坏，使之盐碱化，沥青化，板结化，使土壤的透水性降低；石油物质富含反应基，能够与土壤中的无机氮，磷结合并限制硝化作用和脱磷酸作用，从而使土地的有效氮，磷含量减少，导致土地的碳氮比和碳磷比的变化，大大降低了土壤中的养分，使植被死亡。三是污染水体，土壤中的石油向下渗透会污染地下水，或被雨水携带污染地表水，或海上溢油，有研究表明，长期使用被含有石油的污水灌溉农作物，会导致农作物减产，生长受阻，康虫害性降低，甚至导致作物死亡。若人类长期食用这类污水会大大提高癌症的几率。石油对大海的危害也很大，石油在海上大规模泄露时，会在海面覆盖一层油膜，隔绝海面与大气的接触，妨碍大气中的氧溶如海水中，使海水含氧量降低，从而导致海中的鱼类和其他生物的死亡。

核能，核能作为上个世纪中叶的新能源，在当今乃至未来的数十年内将会成为世界能源的主体，核能的效率远高于其他传统能源，1千克铀-235全部裂变放出的能量相当于2700吨标准煤燃烧放出的能量。但在高效率的同时，核能的危险性也远高于其他传统能源，核电站在运行的时候，的确不排放二氧化碳及其它化学污染物，但并不代表核电没有排放，核电站常规运行中，会排放反射性物质氚，乏燃料中有巨量的放射性物质，如铯137，铯135，锶90，锝99，氪85，铀，钚和其它放射性锕系元素等。这些放射性元素量大，辐射强，对生物圈和人类都有巨大的危害。这些放射性污染在自然界停留的时间，比化学污染长得多，而且无法处理，只能等它们在几百到几百万，乃至几亿年的时间尺度内慢慢衰减。而且就目前而言，核废料的处理方法多为陆地深埋法或送人太空，并没有一个经济，有效，环保的处理方法。

四、新能源的开发现状

（一）风能

全球风能的蕴量巨大，相比于可开发使用的水能总量都要大10倍！2016 年全球新增装机容量为 54，642MW，过去 15 年复合增长率为 15.25%；截至 2016 年底，全球风电累计装机容量达到486，790MW，过去 15 年复合增长率为 22.25%。而同期我国风电累计装机容量的年复合增长率为49.53%，增长率位居全球第一；2016年，我国新增风电装机容量23，328MW（临时数据），占当年全球新增装机容量的42.7%，位居全球第一。在风能急速发展的同时也伴随着一些挑战性的问题，如弃风限电，风力不稳定等问题。

“弃风限电”是指在风电机组设备状态正常、风况良好的情况下，由于种种原因风电场被迫暂停部分机组发电的现象。如欠发展地区拥有充足的风力，消耗的电力远低于生产的电力，多出来的电力远距离运输困难，便会出现弃风限电。

（二）太阳能

尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173，000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为1.465×10^14焦。若能充分开发太阳能，能源危机的问题解决迎刃而解了。

就目前来说，开发太阳能有着以下几大难题：

1.不稳定性，由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。

2.效率低和成本高：太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，现在的实验室利用效率也不超过30%，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。

3.太阳能板污染：现阶段，太阳能板是有一定寿命的，一般最多3-5年就需要换一次太阳能板，而换下来的太阳能板则非常难被大自然分解，从而造成相当大的污染。要想开发太阳能，这些问题必须要解决。

五、能源工程及自动化

能源工程及自动化专业顺应国家节能减排和发展可再生能源、清洁能源政策需要，培养能源工业急需掌握清洁能源（特别是太阳能、风能的大规模利用）、发电技术、节能技术相结合的复合型人才。能源工程及自动化包括能源工程、能源自动化及清洁能源的利用，研究能源的转换、传输与利用及与之相关的系统与设备，研究风能、太阳能、生物质能等新能源的开发利用，是与新兴能源、清洁能源的发展密切相关的科学。

【参考文献】

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