第1章 前言

能源也称作能量资源，是指自然界中能为人类提供某种形式能量的物质资源。我国《能源百科全书》，对能源含义作了进一步阐述，指出：“能源是可以直接或经转换提供人类所需的光、热、动力等任一形式能量的载能体资源。”这表明，能源不仅具有多种存在状态，而且是一些可以相互转换能量的源泉，它能够通过直接或间接的方式，满足人们某一方面的能量需求。

一、世界能源发展概述

人类社会发展离不开能源这个重要的物质基础，它对人类的文明有着巨大的影响。人们常说：石油是工业的血液，煤炭是黑色的金子。能源利用的每次飞跃，都引起生产技术的变革，从而推动社会生产力的发展。现代世界，自从电气时代取代蒸汽时代以来，依靠充足的能源供给，经济获得高速发展。然而，20世纪70年代后期开始，先后出现的两次石油危机，对能源保障敲响了警钟，国际能源安全已上升到国家高度，各国都制定了以能源供应安全为核心的能源政策。

（一）能源的重要性

能源是国民经济的重要物质基础，它的开发和有效利用程度，以及人均消费量，是生产技术和生活水平的重要标志。能源消费与经济发展的关系，可以通过能源消费弹性系数的变动，获得一个侧面的反映。能源消费弹性，是指一个国家或一个地区在一定时期内，能源消费量随国民经济总量增减而升降的情况。能源消费弹性系数，等于能源消费量与上年比较的增长率，除以国内生产总值与上年比较的增长率。

（二）能源分类方式

能源种类，是随着人们对世界认识的加深而不断增多的。今天，越来越多的新型能源，走出实验室，进入推广应用市场，开始与常规能源一起满足人们的需求。由于能源种类日渐增多，其分类方式也在不断完善。其中常见的有下述几种：

1.按照能源来自何处划分

可分为：（1）来自地球外部天体的能源，如太阳能等；（2）地球本身含有的能量，如原子核能和地热能等；（3）地球和其他天体相互作用而产生的能量，如潮汐能等。

2.按照能源如何产生划分

可分为：（1）一次能源，即自然存在、可直接利用的能源。它包括已广泛利用的常规能源和尚等推广的新能源。常规能源又可分为水力、生物能（木材、秸秆）等可再生能源，化石燃料即石油、煤炭、天然气、核裂变燃料等不可再生能源。新能源可分为太阳能、风能、潮汐能、地热能等可再生能源，核聚变燃料等不可再生能源。（2）二次能源，是指经过加工转换形态而获得的能源。主要包括：电力、汽油、煤油、柴油、焦炭、煤气、洁净煤、激光、氢能、沼气、热水、余热、余能等。

3.按照能源能否燃烧划分

可分为：（1）燃料型能源，如煤炭、石油、天然气、泥炭、木材等；（2）非燃料型能源，如水能、风能、地热能、潮汐能等。

4.按照能源消耗后是否造成环境污染划分

可分为：（1）污染型能源，包括煤炭、石油等内容；（2）清洁型能源，包括水力、电力、氢能、太阳能、风能以及核能等。

5.按照能源形态特征划分

可分为：固体燃料、液体燃料、气体燃料；水能、电能、氢能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能等。这是世界能源委员会推荐的能源类型划分方式。

（三）新能源开发出现的重要成果

20世纪90年代以来，世界许多国家大力倡导和推广清洁、干净的新能源，以求在促进经济发展的同时加强环境保护。各国政府对新能源的开发利用给予大力支持，重点推进新能源采集、存储、调节、分配和传输技术的开发，加强新型发电技术等方面的研究，从而促使能源领域的创新活动获得不少突破性的进展。

电池开发方面，在大力发展含锂电池特别是锂离子电池的同时，加强研发固体氧化物燃料电池、氢燃料电池、生物燃料电池和太阳能电池，还着手探索钠电池、铝电池、镁电池、钙电池等轻金属电池，镍电池、含铜电池、含锑电池等重金属电池，以及贵金属和金属氧化物电池。

氢能开发方面，在制氢方法、储氢技术和用氢设备等探索中取得了一系列新突破。

太阳能开发方面，在太阳能电池研制、太阳能电站建设、太阳能设备制作，以及太阳能综合利用等领域，迅速加快了推进步伐。

生物质能开发方面，获取了提炼乙醇、丁醇、生物柴油和“生态石油”的各种新方法，大大拓展了制造生物燃料技术和原料的范围。

风能开发方面，风车质量不断提高，数量成倍增长，风力发电装置产生了不少新样式。

核能开发方面，已经开始建设国际热核聚变实验堆，并积极推进第四代高温气冷核反应堆建设。另外，在海洋能、地热能、动能与热能等方面的开发利用，也出现了一些令人惊叹的新成果。

二、本书的框架结构

本书以21世纪国外科技创新活动为考察对象，集中分析其在能源开发领域取得的创新成果。本书以国外能源开发方面的发明创造事实为依据，采用取精用宏的方法，对搜集到的各类消息报道和成果介绍材料统一汇总，通过对比分析，细加考辨，实现同中求异，异中求同，精心设计成研究国外能源创新信息的分析框架。本书分10章，其内容梗概如下：

第一章 电池领域的创新信息。主要分析锂电池和锂离子电池、燃料电池，以及其他金属材料电池、无机材料电池和有机材料电池等研制成果。

第二章 氢能开发领域的创新信息。主要考察二硫化钼等制氢催化剂、太阳能制氢催化剂和燃料电池制氢催化剂、制氢技术与设备，以及储氢和用氢材料和装置等方面的创新进展。

第三章 生物质能开发领域的创新信息。主要描述用含油或含糖植物、草类或藻类原料、含纤维素和木质素植物、生产或生活废弃物等制造生物燃料，开发生物电能，及其出现的相关新技术等内容。

第四章 太阳能开发领域的创新信息。主要分析研制无机太阳能电池、有机太阳能电池，以及非电池领域开发利用太阳能的新成果。

第五章 风能开发领域的创新信息。主要考察风力发电建设项目、风力发电设备和利用风能建造节能环保房屋等方面的创新进展。

第六章 核能开发领域的创新信息，主要阐述研制新一代核裂变反应堆的新举措，开发核聚变清洁能源的新进展，同时阐述核辐射污染防治领域的研究成果。

第七章 开发地热能与海洋能的创新信息。先考察开发新型地热采暖系统、建立以干热岩技术为基础的地热发电站等地热能开发新成果。再考察开发海洋燃油资源和可燃冰资源，探索利用海洋能发电，利用波浪动能为船舶提供动力等海洋能开发新成果。

第八章 开发动能与热能的创新信息。先分析利用人体动能、车辆动能和重力运动发电，研制把动能转换为电能的材料和动能采集装置等动能开发新进展。接着分析开发人体热能资源、余热或废热资源，研制热电材料和微型热电装置等热能开发创新信息。

第九章 多种能源综合开发的创新信息。这里的考察对象，是上面各章尚未涉及或者难以涵盖的一些能源形式。主要分析优化开发石化燃料资源，运用二氧化碳制造燃料，用水开发燃料，以及利用电子自旋、磁流体、摩擦能和压缩空气发电等方面创新信息。

第十章 高效节能环保产品领域的创新信息。研制高效节能环保产品，可以提高产品质量，节约原材料消耗，降低人力成本，特别是可以减少能源消耗，所以也是能源创新领域的重要内容。这里主要分析研究高效节能电器设备、节能环保型交通工具，以及高效先进电力设施建设等方面的新进展。

张明龙 张琼妮

2016年8月12日