后油氣時代——人類開創的多元能源時代

（本文發表于2025年第1期）

作者簡介呂林素，博士，三級研究員，自然資源首席科普傳播專家，長期從事寶石學、礦物學、巖石學、礦床學相關研究及展陳設計、科普宣傳工作，中國地質博物館巖石礦物研究室原主任，現聘為四川文化藝術學院教授。

能源，“能與力，最完美的組合，最親密的搭擋。”實質上，能源就是地球上蘊藏的、直接或者通過加工與轉換而取得有用能的各種資源。換句話說，能源就是人類利用自然界能量資源的總稱。能源按其來源和可否再生性劃分為三大類：化石能源、核能源與可再生能源。

能源利用方式的每次變革，都極大地推動了人類社會的進步。人類能源利用經歷薪柴時代、煤炭時代與油氣時代。第三、四次工業革命——“科技革命”與“智能革命”浪潮相繼來襲，能源、材料與信息技術（尤其是大數據、人工智能）成了“三大支柱”，并且能源革新尤為突出。正因為“新能源與電動機”的邂逅，打破了以煤油氣為主體的傳統能源觀念，引領人類從化石能源逐漸轉向非化石能源。如今，化石能源、核能源與可再生能源多能互補、協同發展，開創了能源的新時代——“后油氣時代”，即以新能源為主導的多元能源時代。

能源迭代利用新史

我們的祖先生生不息，得益于與大自然和諧共處，最早利用的是活體含碳燃料——薪柴來滿足生產生活需求。蒸汽機與內燃機的相繼出現，實現了燃料從化學能經熱能到機械能或電能的轉化，才使碳基燃料——化石燃料成為主要動力能源。然而，電能的廣泛應用，為人類大規模利用水能、核能和地熱能等自然能源創造了條件，開辟了更為廣闊的能源利用之路。

> 中國能源礦產榜單 呂林素/繪

古代能源——自然資源的直接利用

古代能源主要依賴于自然界的直接資源，利用方式簡單且受限于當時的技術水平。人力和畜力（如牛、馬、駱駝）是農業社會的重要動力來源，用于耕作、運輸等，人力則是最基本的能源形式。然而，古人利用的自然能源，除了薪柴、煤炭、石油和天然氣，就是水能、風能、太陽能和地熱能，其應用歷史可追溯至幾千年前。

古代水能。將水力驅動機械裝置應用于生產和生活。古代中國的水力機械技術發達，不僅有立式水輪（驅動磨坊、碾米、榨油等）、臥式水輪（如用于灌溉的翻車）和筒車（提水灌溉裝置），而且有水碓（磨）（加工糧食的舂米或磨粉設備）和水排（冶金鼓風機），還有宋代發明的水轉大紡車（水力紡織機械）和水運儀象臺（水力天文儀器）。西歐還出現了潮汐磨坊——利用潮汐能驅動水輪，是海洋能之潮汐能的最早應用。

古代風能。將風力驅動機械裝置應用于生產和生活。風車和帆船是風能利用的典例。古代中國的先進風力機械技術，既有風車（抽水灌溉或磨粉），又有風帆車、風帆助航，還有風力提水機（灌溉）。此外，荷蘭風車主要用于排水和工業應用，現多作為文化遺產。

古代太陽能。通過建筑設計（如陽光供暖）和晾曬食物間接利用太陽能。中國東漢王充在《論衡·說日》中提到：“夫日者，天之火也，與地之火，無以異也。”，體現了古人對太陽能的初步認知。

古代地熱能。無論是中國還是古羅馬，都在地熱資源豐富區對溫泉進行了多元應用——洗衣、沐浴、供暖、烹飪、灌溉、醫療和休閑，地中海地區還流傳著地熱能的神話和傳說。

因此，這些古代能源在人類歷史中扮演了重要角色，推動了早期文明的發展和進步。隨著電能技術的進步，能源利用方式逐漸向更高效的現代能源轉變。

現代能源——能源礦產的主體地位

從能源資源主體來說，最關鍵的還是能源礦產——是指埋藏于地下的，經過漫長的地質作用形成的，呈固態、氣態和液態的，并蘊含某種形式的能，且能夠成為經濟上可采出、有價值、可加工、可利用的自然資源，包括化石能源、核能源和可再生能源三大類。

化石能源。是由遠古動植物化石經地質作用演變成的能源（2024版《中華人民共和國能源法》，以下簡稱《能源法》），即過去的燃料礦產，主要包括煤、石油和天然氣。此外，還有以油頁巖、油砂、天然瀝青及未被列為獨立礦種的“頁巖油”“致密油”等形式儲存的非常規石油（具有黏度高、密度大、非烴化合物含量高等特點），以及以煤成氣、頁巖氣、天然氣水合物（俗稱“可燃冰”）及未被列為獨立礦種的“煤層氣”“煤巖氣”“致密氣”等形式儲存的非常規天然氣（具有低碳、潔凈、綠色、低污染特性，可視為清潔能源）。這些非常規油氣已然成了當今全球油氣儲量和產量新的增長點。

核能源。指能用于制造核燃料的能源，即過去的放射性礦產。目前只有鈾（U）和釷（Th），這兩種放射性金屬元素像孿生兄弟一樣，幾乎總是成對出現，均可制造核裂變燃料。然而，釷因其利用問題而只有潛在價值，使鈾成了唯一。

可再生能源。指能夠在較短時間內通過自然過程不斷補充和再生的能源，如水能、風能、太陽能和地熱能等（《能源法》），均為儲量大、分布廣、無污染、可再生的綠色能源。目前只有地熱是能源礦產榜單上唯一的可再生能源。未來或有“天然氫氣”與之為伴。

能源礦產——永遠的一次能源，其中的煤、油、氣構成了當今世界的三大能源。非常規油氣資源的開發利用，正改變著全球油氣生產格局，被國際公認為傳統煤油氣的接替能源。我國鼓勵規模化開發致密油氣、頁巖油氣、煤層氣（《能源法》），其中重慶涪陵頁巖氣田已實現商業化開發。截至2023年底，我國173個礦種榜單上，能源礦產僅占13個席位，但卻成就了我國一次能源生產大國的地位，同時一次能源消費也位居世界首位。《中國礦產資源報告2024》顯示，我國能源消費結構持續優化，2013年到2023年，煤炭消費占比從67%降至55%，清潔能源占比從10%提高至20%，能源資源節約集約與清潔利用穩步推進。

> 能源按能量產生方式劃分示意圖 呂林素 / 繪

（藍字代表未列入能源礦種或待開發新能源，數據統計截至2024年）

新型能源——邁向綠色能源新時代

化石能源、核能源和可再生能源主要用于發電和供熱，同時化石能源還是重要的化工原料。 有“工業糧食”之稱的“煤老大”和有“工業血液”之稱的“石油老二”作為能源支柱，在經濟發展中發揮基礎作用，在造就了我們如今美好生活的同時，也帶來了生態環境問題。 “富煤、缺油、少氣”是我國的能源稟賦特點，而“減煤、降油、增氣、加新”則是我們的必由之路。 我們每個人都應踐行綠色低碳的生活方式。

新能源，是指在實現“2030年碳達峰、2060年碳中和”的“雙碳”目標背景下，以新技術和新材料為基礎，正在系統開發和推廣應用的各種低碳或零碳能源形式，主要包括太陽賦能的太陽能、風能、水能、海洋能、現代生物質能（區別于傳統薪柴直接燃燒）以及埋藏于地下的地熱、天然氫氣等可再生的一次能源，還包括核能——核裂變能（如鈾、釷）和核聚變能（如氘、氚，處于實驗階段）等非再生的一次能源，也包括利用清潔能源生產的氫能（特別是綠氫）及其衍生的合成燃料（如合成甲烷）等二次能源，具有總量豐富、環境友好、可持續性強的特點，是替代傳統化石能源、實現能源結構轉型的關鍵。其實，新能源就是與人類賴以生存的地球生態環境保持和諧共存的綠色能源。

總之，人類對自然能源的開發利用經歷了從薪柴到化石能源，再到非化石能源的轉型，每次能源變革都提升了人類對自然的掌控力。能源科技的飛躍不僅推動了生產技術的革新，還在“雙碳”目標的引領下，為可再生能源產業帶來了機遇與挑戰。我國通過實施可再生能源消費最低比重目標，并完善其電力消納保障機制（《能源法》），推動可再生能源成為更具“綠色”特征的新質生產力。換言之，人類文明發展史，也是一部人類能源利用史。

> 能源分類體系示意圖 呂林素 / 繪

（藍字表示未列入能源礦種或待開發新能源，數據統計截至2024年）

能源之光——照亮我們的能源之路

早在20世紀20年代，地質學家李四光先生就關注能源問題，并以《現代繁華與炭》為題演講，科普能源，以喚醒民眾；40年代，他創立了“地質力學”新理論，賦能石油和鈾礦的尋找和勘探，打破“中國貧油論”，還助力核能事業的發展；70年代，他倡導新能源之地熱能的開發利用；直至生命的最后一刻，他仍心系煤炭的綜合利用。讓我們每一位地質人在傳承中發展，共促“能源基業”長青。

決定生活品質和經濟的重要參數是能源。那么“什么東西是現代繁華的最大憑據?”回答是煤炭。但煤炭燒盡后，未來能源出路何在?李四光先生于20世紀20年代便預見性地指出：一是月球、太陽等天體對地球的引潮力，即今之海洋能中的潮汐能和潮流能；二是原子裂變的，即今之核能（或原子能）中的核裂變能；三是太陽送來的，既有直接的太陽輻射能，也有間接的水力和風力，即今之太陽能、水能和風能；四是蘊藏于地下的熱，即今之地熱能。這些非化石能源無一不是新能源，真是高瞻遠矚，令人折服。

地下的能源新寶藏

天然氫氣（亦稱“地質氫”“白氫”“金氫”）是由地質作用自然生成的，具有清潔且可再生特性，可視為新能源。地熱能綠色零碳且可循環，無疑是新能源。核能中，核聚變能是新能源；核裂變能雖因鈾燃料不可再生及安全顧慮不被視為新能源，而從能源來源新穎性、利用技術創新性、能源潛力巨大性、環境可持續性看，加之能量密度高、零碳等優點，使其具備新能源特質。天然氫氣、地熱、鈾礦都是埋藏于地下的、由地質作用形成的無碳能源，堪稱“不可忽視的無碳新型能源寶藏”。

天然氫氣——點燃了綠色用能希望之火

氫能是指氫作為能量載體進行化學反應釋放出的能源（《能源法》）。氫是宇宙中最輕、最豐富的元素，其單質氫氣無色、無臭、無味，高度易燃，在氧氣中燃燒僅產生水蒸氣，是清潔能源。因此，氫能作為高效燃料，被視為眼下最具競爭力的新能源，備受矚目。

氫能特點。氫作為能源具備七大特性：質量最輕，密度極低，易于擴散；極為普遍，廣泛存在于空氣、地下及可通過人工合成獲得；導熱性能優異，是氣體中的佼佼者；燃燒性能好，氫點燃迅速，燃點高，燃燒速度快；發熱值高，是汽油的三倍，僅次于核燃料；本身無毒，氫燃燒產物僅為水和少量可處理的氨氣，極為環保；氣液固三態間轉換靈活，氫能便于儲存、運輸及適應多種應用環境。

氫能利用。氫作為優異的新能源載體，扮演著平衡電網的關鍵角色，并且是儲能和實現終端能源電氣化的極為重要途徑。從利用形式看，氫能既可通過燃燒產生熱能，在熱力發動機中產生機械功，又可作為能源材料用于燃料電池，還可轉換成固態氫，用作結構材料。無疑，氫燃料電池是當下氫能一個比較合適的解決方案。

天然成藏。自然界中存在天然氫氣，往往通過水—巖反應、放射性衰變和深部地球過程產生，分布于洋中脊熱液體系、地幔流體以及火山氣體中。21世紀初，俄羅斯發現首個天然氫氣田，而非洲馬里的天然氫氣井（純度達98%）已應用于民生，成為天然氫能源利用的先驅。而我國天然氫氣主要富集于華北、東北和西北地區的含油氣盆地和地熱活躍區，這些天然氫或將成為極具潛力的一次能源。

其實，通常所說的氫能多指人工制氫，分為“灰氫”“藍氫”“綠氫”。灰氫通過化石能源（如煤氣化、天然氣）制氫及工業副產氫，全球占比高達96%，成本低但碳排放高，占全球氫能的96%；藍氫同樣源自化石能源，但采用碳捕獲和碳封存技術，碳排放減少，成本較高；綠氫則利用可再生能源（如水能、風能、太陽能等）電解水制氫、生物質氣化制氫，零碳排放，但成本高。可見，這些氫能都屬于二次能源。

目前，灰氫因其經濟性和高占比成為主流，藍氫在減排上有所進步，而綠氫雖代表未來的綠色方向，但規模受限。于是，地球母親孕育的天然氫氣就成了最具吸引力的選擇。我國已將天然氫氣列為重點發展方向，其研究、勘探、開采和儲存技術正在快速推進，展現出作為潛在能源礦產的魅力。

地熱——開辟了人類用能的新紀元

地熱能是指來自地球內部的天然熱能，這是地球的自身引力和核聚變引起的可再生資源，20世紀初開始用于發電。感人至深的是，李四光先生直到1971年去世前夕，仍會見了天津地熱指揮部負責人，探討了中低溫地下熱水的利用問題。他指出：“開發利用地熱能，就像人類發現煤炭、石油能夠燃燒一樣，開辟了人類用能的新紀元。”

地熱特點。地熱作為能源有三大特點：熱源來自地球深部，主要通過巖石熱傳導至循環水形成地熱水，或經斷裂構造傳導地下熱能；地熱包含地球早期殘留熱及放射性元素衰變熱；地球內部溫度隨深度增加而急劇上升，地殼平均增溫率30℃/千米，地心溫度預估高達4 500℃ ~ 7 000℃，接近太陽表面溫度。此外，地熱資源集中于地殼板塊邊緣及部分板內熱點。

地熱類型。地熱資源有水熱型（含水）和干熱巖型（不含水）之分，前者是指地球內部熱能影響形成的地下熱水或蒸汽，通常以20℃為冷熱水界限，是常規地熱資源；而后者則是指地下深處高溫且少流體的熾熱巖石，埋深數千米、溫度超200℃，屬于非常規地熱資源。據估算，地下3 ~ 10千米的干熱巖占地球地熱資源總量的90%，我國該深度范圍內干熱巖資源量折合標準煤達856萬億噸，顯示了地熱資源的巨大潛力。

> 全球主要地熱資源分布（張英 等，2017）

地熱優勢。地熱資源正成為全球新能源焦點，利用方式包括直接利用和發電，并有三大獨特優勢：穩定性好，不受季節、氣候影響，可靠且持續；利用率高，發電利用效率超70%，遠高于風能和太陽能；地源熱泵，隨著這種技術的興起，使地熱能在各地均可開發。

地熱分布。地球是一個龐大的熱庫，蘊藏著令無數人難以想象的巨大熱能，總量相當于煤炭儲量的1.7億倍，能滿足人類數十萬年的能源需求。全球有四大高溫地熱帶：東太平洋離散板緣型、大西洋中脊、特提斯匯聚板緣型和西太平洋離散板緣型地熱帶，其中東、西太平洋離散板緣型地熱帶合稱環太平洋地熱帶。此外，還有紅海—亞丁灣—東非離散板內地熱帶和地中海—喜馬拉雅地熱帶。

開發地熱。目前環太平洋地熱帶的開發利用水平高，這里既有“全球地熱田之冠”美國加州的蓋瑟斯地熱田，又有后來居上者菲律賓地熱田，還有“新西蘭的地熱之星”懷拉基地熱田。盡管其他地熱帶的開發程度較低，但也有著名的冰島地熱田——被譽為“大西洋中脊上的地熱奇苑”，以及西藏羊八井地熱田——中國最大的高溫濕蒸汽熱田，二者發電潛力超過100萬千瓦，展現出兩地地熱資源的豐富與潛力。此外，地熱還廣泛用于供暖制冷、農業等領域。

鈾——開啟了人類利用核能之火

鈾是自然界能夠找到的最重原生元素，主要包含鈾—238（占99.275%）、鈾—235（占0.720%）和鈾—234（占0.005%）三種同位素。“奧本海默帶給人類原子能之火”之后，鈾即被用作核燃料（核能發電的主要燃料，235U>3%）和原子彈裝料（235U>90%）之一。繼摩擦取火、蒸汽機革命及電能應用之后，核裂變能再度引領人類開啟了自然能源利用的新紀元。

核能發電。核電站就是以核反應堆替代火電站的鍋爐，利用鈾—235在核反應堆中進行獨特的“核燃燒”，所釋放的熱能將水加熱轉化為高溫高壓蒸汽，進而驅動汽輪機（也稱渦輪機）發電，即將核能間接轉換為電能，這是目前核能和平利用的最主要方式。我國最大核電站——深圳大亞灣核電站，年發電約450億千瓦時。耐人尋味的是，多國正同步推進核電發展：法國重啟核電計劃，標志重大立場轉變；印度、南非等國計劃大幅擴建核電，以滿足電力需求增長并降低煤電依賴；巴西也視核電為能源轉型的關鍵。這些舉措展現了核電在全球能源戰略中的重要地位。

核能優勢。核能具有四大優勢：核能的能量密度遠超可再生能源，1千克鈾—235核裂變能量相當于2 500噸煤；核能運轉可靠高效，可全天候發電，遠超風電、光伏等；雖新建核電站成本高昂，但運營成本較低；核能還能用于電力調峰、制氫、海水淡化和供暖，有助于降低國家能源對外依存度。

核安全性。核安全因其技術復雜性、事故突發性、影響隱蔽性、污染持久性和公眾高度敏感性，成為能源領域的重中之重。因此，只有加強核廢物處理技術的研發和應用，同時嚴格遵守核安全法規和標準，才能確保核能的安全利用和可持續發展。

鈾礦榜單。從儲量看，位居世界鈾礦前列有澳大利亞、加拿大、哈薩克斯坦和南非，這四國就占世界總儲量的80%以上，僅澳大利亞就超40%，堪稱“坐在礦車上的國家”。不過，產量最高的當屬哈薩克斯坦，約占世界的三成。我國鈾礦資源現已躋身世界前十，特別是內蒙古中部大營和甘肅平涼涇川這兩座世界級砂巖型特大鈾礦功不可沒。中國的“貧鈾”史已然被打破，新的“鈾”故事才剛剛開啟。

相比核裂變能，核聚變能具有兩大顯著優勢。首先，聚變燃料更為豐富，主要是氫的同位素氘和氚，并且氘大量儲藏于海水中，每升海水中大約含有30毫克的氘，所蘊含的能量相當于300升汽油，被稱為“未來天然燃料”；其次，核聚變能清潔安全，不產生放射性污染，且反應過程穩定可控，特別是氦—3的核聚變反應，比氘氚聚變更清潔、高效、安全。如今，我國不僅擁有自主設計的“東方超環”（EAST）——世界首個全超導非圓截面托卡馬克核聚變實驗裝置，還正在建造“緊湊型聚變能實驗裝置”（BEST），這使我國在探索可控核聚變研究領域走在了世界前列，或將引領一場“聚變革命”。

總之，隨著化石能源的日益枯竭，作為零碳清潔的氫能（特別是天然氫）、地熱能和核能，贏得了巨大的發展空間。我國更是積極有序推進氫能開發利用，促進氫能產業高質量發展；因地制宜發展作為可再生能源的地熱能；安全有序發展核電——加強對核電站規劃、選址、設計、建造、運行等環節的管理和監督（《能源法》）。

> 中國第一塊鈾礦石標本——被譽為中國鈾礦地質的“開業之石”。

（陳春琳攝于李四光地質科學獎基金會與中國地質博物館共同舉辦的

“地質之光——弘揚李四光精神 共繪地質科學華章主題繪畫展”）

太陽賦能的新能源

地球上的自然能源之新能源，無論是現代生物質能（由植物通過光合作用轉化太陽能而來；即便是化石能源，本質上也是埋藏于地下的史前生物儲存的“太陽能”），還是風能、水能以及海洋能之海浪能（或波浪能）、海流能（洋流能）、溫差能（或海洋能）及鹽差能（或鹽差梯度能），其原始能量主要源自太陽輻射，抑或是地球與月亮和太陽之間相互作用產生的引力勢能，如海洋能中的潮汐能和潮流能這對孿生兄弟，更甭說太陽能——直接利用太陽輻射的能量。它們最終都源自太陽的能量，都是取之不盡、用之不竭的清潔可再生能源，是大自然賜予我們的綠色能源寶藏。

太陽能——無盡光芒 綠色動力

太陽能是指從太陽輻射到地球的光能和熱能。它來源于太陽內部發生的核聚變反應，并以電磁波的形式輻射到地球，最早于19世紀被人類轉化利用。

太陽能特點。太陽能具有三大特點：普遍性，只要太陽照耀的地方就可利用，即使夜間也可通過儲存技術加以利用；巨大性，太陽每秒鐘照射到地球上的能量相當于500萬噸煤燃燒產生的熱量，可謂巨大的能源寶庫；長久性，可穩定地向地球輻射能量約50億年。

太陽能利用。太陽能主要有光電和光熱兩大利用方式。光電利用通過太陽能電池板將陽光轉為電能，關鍵技術為光電轉換，已有晶體硅、薄膜、鈣鈦礦等電池，染料敏化、量子點等新型電池正在研發，光伏建筑一體化技術將發電產品與建筑融合，提供清潔電力。光熱利用則通過集熱器轉換太陽光為熱能，常見應用為太陽能熱水系統，也為供暖技術打下基礎。此外，太陽能還用于熱發電、制冷及海水淡化等領域。

太陽能優勢。光伏發電具有資源無盡、分布式發電（可散布于屋頂、陽臺、荒漠等各個角落），使用壽命長（25 ~ 30年）、運維成本低（只需常規清潔和檢查）等優勢，可謂經濟實惠。光熱利用則具備友好并網與調峰能力，并在裝機規模擴大時具有成本優勢。光熱發電更是唯一能同時實現友好并網與有效調峰的可再生能源發電技術，或可滿足全球電力需求。

因此，太陽能是一種無窮無盡且持久可用、但需克服能量密度低和間歇性的綠色能源，其魅力在于其可持續、經濟、創新和社會價值；太陽能之美則體現了人類與自然和諧共生的理念。我國積極推進太陽能開發利用，堅持集中式與分布式并舉，加快光伏發電基地建設，支持分布式光伏發電就近開發利用，積極發展光熱發電（《能源法》），并在廣袤的沙漠戈壁上造就了光伏—綠化—牧羊生態奇觀，且使中國光伏治沙的實踐成了時代工程的典范。

風能——風舞翩躚 動力無限

風能，源自地球大氣層流動的清潔能源，并伴隨著地球的自轉與太陽輻射的不均勻分布而生。本質上，它源于太陽輻射造成的地球表面受熱不均勻，導致大氣層壓力分布不平衡，形成空氣流動，也就是風，從而為人類提供了無盡的動力源泉。

風能特點。風能具有五大特點：廣泛性，從平原到山脈、海洋到峽谷，空氣流動處皆有風能，且不受地域時間限制；可再生性，只要地球自轉不息，太陽輻射不均，風能就永不枯竭；波動性，受風速、風向、天氣氣候、地形影響，具有間歇性、季節性和不穩定性；差異性，資源分布不均勻如我國西北內陸與東南沿海資源豐富，需合理規劃；生態友好性，其設施多為非立體化，利于保護生態和生物多樣性，促進可持續發展。

風能分布。地球上的風能資源豐富，尤其在沿海和開闊大陸收縮地帶。非洲風能蘊藏量達650萬億千瓦時/年，集中在蘇丹、索馬里和埃及；亞洲500萬億千瓦時/年，主要在俄羅斯、中國和哈薩克斯坦；北美洲400萬億千瓦時/年，以美國、加拿大和墨西哥為主。我國風能資源豐富區在“三北”和東南沿海，青藏高原、甘肅北部等地也擁有較豐富的風能資源。

風能利用。風力發電是利用風的動能驅動葉片旋轉，再通過發電機將機械能轉化為電能，這是目前風能利用中最常見也最商業化的方式。此外，還有風力致熱將風能轉換為熱能的技術，轉換方法主要有間接發熱法、空氣壓縮放熱法和液體攪拌致熱法，主要用于供熱采暖；風力提水利用風能驅動水泵抽水；風力滅火機用于森林防火；風能為船舶助航；風力驅動的汽車和飛行器更為綠色出行提供新的可能。

風能優勢。風力發電優勢有三：基建周期短、占地少，單臺機組安裝僅需幾周，多建于荒島、沙漠等閑置土地上，高效利用資源；裝機規模靈活、維護簡便，采用分布式技術，可單機或多機運行，日常維護成本低；經濟與社會效益兼具，既能降低能源成本，又能推動風能制氫等產業鏈發展，如并網型和離網型風電制氫技術。

因此，風能是一種潛力巨大、但需克服間歇性和不穩定性的綠色能源，其魅力在于其無盡的動力和清潔的特性；風能之美則體現在人類利用自然力、推動社會可持續發展的智慧與勇氣中。我國積極開發風能，堅持集中式與分布式并舉，加快風電基地建設，支持分布式風電就近開發，有序推進海上風電（《能源法》），使風電領跑世界，成了全球最大的風電裝備制造和裝機大國。內蒙古準格爾旗更是建成了綠色“風光氫儲車”集群，展現了中國風能等清潔能源的風采。

水能——流水不息 能源綿綿

水能，源自地球水體（如河流、湖泊、瀑布）的重力勢能與動能，是自然賦予、源源不絕的清潔能源。它依賴于地勢起伏和水流循環，通過水體流動與落差展現能量。本質上，水能由自然地理條件導致的水體勢能差異形成，在重力作用下轉化為動態能量，為人類提供連綿不絕的動力資源。在我國，水能因歷史悠久和技術成熟曾被視為傳統能源，但從清潔可再生角度看，它又是新能源。不過，國際上通常僅將小水電視為新能源。

水能特點。水能具備四大特點：蘊藏豐富，遍布全球河流、湖泊及瀑布，不受地域限制；可再生性，自然水循環中持續生成，永不枯竭；穩定性好，適合大規模、長周期能源供應；環境影響大，水電站建設可能影響河流生態與水文，需合理規劃。

水能分布。地球上的水能資源極為豐富，以亞洲地區最為豐富，集中于中國、印度、俄羅斯。我國水能資源蘊藏量居世界首位，主要分布于西部的青藏高原及中部的長江流域、黃河流域等地。其中，長江、黃河兩大水系的水能資源最為豐富。

水能利用。水力發電是通過建設水電站，利用水流的重力勢能或動能驅動渦輪發電機轉動，從而將水能轉換為電能，這是目前水能利用中最主要也最成熟的方式，并且是許多國家電力供應的重要組成部分。此外，水電富余電力可用于制氫，環保且純度高。

水能優勢。水力發電優勢主要有四：轉換率高，能有效將水流能量轉為電能；裝機容量大；成本低廉，水電站建成后，運行穩定，僅需日常運維即可；促進區域經濟的繁榮，帶動基建、旅游及相關產業。

因此，水能應該是迄今為止最受歡迎且廣泛采用的可再生能源，其魅力在于其源源不絕的動力與清潔環保的特性；水能之美則體現在人類利用自然力量、推動經濟社會發展與生態保護和諧共生的智慧與努力中。我國統籌水電開發和生態保護，以三峽水電站——我國最大的水電站為代表，嚴控小型水電站建設，合理布局抽水蓄能電站，推進新型儲能高質量發展（《能源法》）。

海洋能——深藍寶藏 能量巨大

海洋能，源自浩瀚無垠的海洋，涵蓋多種形式的能量，包括潮汐能、潮流能、海浪能、洋流能、海洋溫差能及鹽差能六種。本質上，它們主要來源于太陽輻射、月球和太陽引力以及地球自轉等自然力量的作用，是蘊藏在浩瀚海水中的各種可再生能源，更是日月與大海的結晶。海洋能利用的概念最早可追溯至100年前，當時就提出利用海洋表層溫差發電——通過海洋能轉換技術（OTEC）的構想。

海洋能特點。海洋能具有四大顯著特點：豐富性，海洋覆蓋地球表面的近三分之二；多樣性，以多種形式存在，每種形式都有其獨特的開發方式和應用場景；可再生性，源于自然界的循環過程，不會因人類利用而枯竭；巨大性，據估算，全球海洋能的總儲量遠超人類目前的能源需求。

海洋能利用。海洋能的利用方式多種多樣，不僅有動能被潮汐、潮流、海浪、海流或洋流發電機轉化為電能，而且有熱能被海洋溫差能發電機轉化為電能，還有化學能被滲透能（鹽度差引起）電站所利用。每種方式都蘊含著先進的技術和廣闊的應用前景。目前全球已有潮汐能、潮流能和海浪能的示范項目。

海洋能優勢。海洋能發電優勢有五：發電方式多樣，包括潮汐能、海浪能、海洋熱能等，可依地區特點選擇適合技術；技術成熟度高，如潮汐能和海浪能技術已相對成熟；發電穩定可靠，潮汐發電適于沿海供電，潮流發電適合海島及近海能源供給；經濟效益顯著，因海洋能的能量密度高還可用于海水淡化等，具有多重效益。

因此，海洋能是一座深藏不露、潛力無限的藍色寶藏，其魅力在于其可再生、清潔、多樣和巨大的特點，吸引著全球傾力開發；海洋能之美則體現在浩瀚的藍色海洋中，書寫著人類探索新能源的壯麗篇章。我國通過立法推動海洋能規模化開發利用（《能源法》），尤其是潮流能發電技術引領世界，浙江LHD站成為首座獲國際能源署認可的潮流能電站。

現代生物質能——生命之源 能源新生

生物質能是指利用自然界的植物和城鄉有機廢物，通過生物、化學或者物理過程轉化成的能源（《能源法》）。其實，生物質能是太陽能以化學能形式儲存于生物質中的清潔能源，源于生命、循環再生。它根植于大自然的生命循環，通過光合作用形成各種有機體——包括動植物、微生物及其廢棄物所蘊含的能量，等待著人類的智慧去發掘和利用。

生物質能特點。首先，可再生性，源于生生不息的生命活動，只要生命存在，就能源源不斷地產生；其次，碳中性，燃燒釋放的二氧化碳與植物生長吸收的二氧化碳持平，實現天然碳循環閉合；再次，無處不在，從廣袤的森林到鄉村的秸稈，從城市的廚余垃圾到養殖場的畜禽糞便，遍布生活各個角落；復次，靈活多變，以固態（如木柴）、液態（如生物柴油）和氣態（如沼氣）等形式存在，為能源利用提供了多樣化的選擇。

生物質能利用。現代生物質能的利用方式靈活多樣，涉及生物質能的轉化技術，既有物理轉化技術（生物質成型燃料），又有化學轉化技術（如直接燃燒發電、氣化、熱解和液化），還有生物—化學轉化技術（如生物乙醇、生物柴油、氫和沼氣等燃料），其間穿插著生物質利用技術——包括燃料乙醇制備、生物柴油制備、生物質制氫和沼氣發酵等技術，還有生物質發電技術——包括垃圾、沼氣和氣化氣等發電技術。可以說，每種方式都蘊含著高效的能源轉換技術和廣闊的應用領域。

生物質能優勢。首先，低污染性與碳中性，硫、氮含量低，且生長、燃燒過程中二氧化碳平衡；其次，可再生性與總量豐富，來源既有植物，又有農業及林業廢棄物，還有城市有機垃圾等，總量遠超全球能源需求；再次，多樣性與靈活性，既可制成固體燃料，又可發酵產沼氣，還可氣化發電，也可生產燃料乙醇及生物柴油；復次，經濟高效與分散供給，生物質資源雖分布不均，而利用本地資源，可促進農業廢棄物資源化，提升農業效益，為農村提供可靠能源，增強能源供應穩定性和安全性，實現能源分散供給優勢。

因此，在全球可再生能源中，生物質能雖是唯一非零碳能源，而作為生命之源的能源新生和碳中性，一直是主要貢獻者，在發展中國家被廣泛使用。我國鼓勵合理開發利用生物質能，因地制宜發展生物質發電、生物質能清潔供暖和生物液體燃料、生物天然氣（《能源法》）。生物質能的魅力在于以其可再生、環保、分布廣和形式多樣著稱；生物質能之美更有助于構建人與自然和諧共生的美好家園，是生命循環與能源利用的完美結合。

此外，清潔能源轉型推動了能源結構向金屬密集型轉變，涉及化學電源，既有鋰電池，又有鎳氫電池，也有鈉離子、鉛酸和鋁電池。鋰電池中的石墨烯電池更因高性能而備受關注。鋰、鎳、鈷等金屬因此成為新能源或清潔能源礦產的關鍵，催生了“有‘鋰’走遍天下”“妖鎳”“鈷奶奶”等新詞屢上熱搜。“鋰三角”阿根廷、玻利維亞、智利擬效仿石油輸出國組織——“歐佩克（OPEC）”成立南美“鋰佩克”，印尼也想搞所謂的“鎳佩克”，鋰被譽為新能源時代的“白色石油”。我國鋰礦儲量顯著增長，2025年初全球占比已達16.5%，躍居世界第二，四川射洪等地更是打造了鋰電全產業鏈，在新能源礦產領域彰顯了強勁實力。

綜上所述，新時代的“雙碳”目標，呼喚著新能源，更呼喚著清潔能源。我國的頁巖氣、“可燃冰”和干熱巖儲量居世界之首，被譽為“能源之星”；而光伏、風能、水電并稱“世界三大清潔能源”。可再生能源的開發與利用，正在引發一場深刻的能源革命——包括消費、供給、技術和體制四個方面，并提高終端能源消費“四化”——包括清潔化、低碳化、高效化、智能化的水平，成為構建清潔低碳、安全高效新型能源體系的關鍵。因此，可再生能源的最優利用是實現未來能源系統可持續性和零碳的核心，是破解能源危機、助力“雙碳”目標實現的新密碼。然而，能源領域的終極夢想是可控核聚變能——“人造太陽”，將點亮人類能源夢想。

作者： 呂林素 趙 曼

編輯： 張佳楠

排版： 張佳楠

審核： 刁淑娟

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