目标7：确保人人获得负担得起的、可靠和可持续的现代能源

导语：在我们现在生活的世界，纵使说是生命之源的水如此短缺，仍能满足我们活下去的要求，不至于负担不起水的价格，可是短缺的黑色“水”—

导语：

在我们现在生活的世界，纵使说是生命之源的水如此短缺，仍能满足我们活下去的要求，不至于负担不起水的价格，可是短缺的黑色“水”——石油，短缺且不能够足以使人人负担得起。而且直至现在仍有很大一部分的地区人民没有能力负担得起现代能源。

可是，纵使一部分的人很幸运的获得了上帝的眷顾，拥有充足的能源，但他们一部分人依旧不幸，因为沉重的污染让他们的健康受到致命的威胁。

电力是现代社会能源体系的血液，无论是个人生活，还是工业生产，都离不开电。此时此刻你头顶的灯用着电，工厂里的机床靠电力运行，医院里的医疗设备也需要电。电作为清洁能源，已经走入中国的千家万户。电，对我们不过是司空见惯的能源。

然而你触手可及的光，对某些人却是奢望

全球范围内，仍然13%的人口无法使用现代电力

30亿人口通过燃烧木头和煤炭来进行烹饪

每年有400万人因使用固体燃料或煤油烹饪导致室内空气污染而 死亡，我国煤炭仅够使38年，石油和天然气仅仅只够用37年和19年。

怎么办？！

能源可持续发展是唯一选择！

无电人口有8.4亿

这份全球能源进展系列报告由国际能源署（IEA）、国际可再生能源机构（IRENA）、联合国统计司（UNSD）、世界银行和世界卫生组织（WHO）共同编制，受世行“能源部门管理援助计划（ESMAP）”资助。

其中的全球可获得电力报告称，近十年来发展中国家的电气化取得重大进展，全球已获得电力供应的人口（用电人口）比例从2010年的83%增长至2017年的89%——这相当于全球年均电气化率达到0.8个百分点，新增电力用户超过9.2亿人。得益于此，全球无电人口从2010年的12亿下降到2017年的8.4亿。

无电人口用不起电的原因是什么

数据呈现中的26个缺电国家，其中占40%的贫穷家庭将其每月家庭支出的5%以上用于30千瓦时的电力消耗。在这些国家中，有2.85亿人能够获得电力，但是却无法持续负担生活中基本的用电量。

与之相对应的是，大概三分之一的缺电国家存在电费相对较高的状况，超过每千瓦时0.15美元，相当于每月仅仅30千瓦时的用电量便需要花费超过4.5美元。

贫穷是无电人口用不起电的最大的原因，其次便是因为地处偏远，根本没有电力设施来供电。要解决世界无电难题，需要联合国和世界银行的帮助，随着世界经济的发展，以后世界无电人口会越来越少的。

报告显示，少数发展中国家在向本国人民提供电力方面取得了突飞猛进的进展，但其他国家——主要是撒哈拉以南非洲国家——却落在了后面。

国际机构周三表示，随着印度、孟加拉国、缅甸和肯尼亚政府加大努力，人们获得电力的速度正在加快，但许多非洲国家的前景依然黯淡。

一份追踪2030年全球能源目标进展的报告显示，全球无电人口从2016年的10亿降至2017年的8.4亿左右。这一目标是在2015年设定的，作为终结贫困和饥饿、应对气候变化的广泛努力的一部分，旨在为地球上的每个人提供负担得起的绿色能源。

其中，在2016年印度仍有2.05亿无电人口，截至2017年底，该国有9900万人无法用电，成为全球无电人口最多的国家。该数字在中国、美国、加拿大、俄罗斯等国均为零。

报告警告说，如果不采取进一步行动，到2030年仍将有6.5亿人得不到电力供应，其中90%生活在撒哈拉以南非洲地区。

国际能源署(IEA)执行主任法提赫•比罗尔(Fatih Birol)表示:“我特别担心的是，世界某些地区，特别是撒哈拉以南非洲地区，严重缺乏可靠、现代和可持续的能源，我们需要在该地区真正集中精力。”

调查结果基于官方的国家级数据，并考虑到2017年的全球进展。

电力供应:经过10年稳步发展，全球电气化率达到89%，每年有1.53亿人用上电。然而，最大的挑战仍然存在于全球最偏远地区和撒哈拉以南非洲地区，那里仍有5.73亿人生活在黑暗中。为了连接最贫穷和最难到达的家庭，包括太阳能照明、太阳能家庭系统和越来越多的微型电网在内的离网解决方案将是至关重要的。2017年，全球至少有3400万人通过离网技术获得基本电力服务。报告还强调了可靠性和可负担性对可持续能源获取的重要性。

清洁烹饪:2017年仍有近30亿人无法获得清洁烹饪，主要居住在亚洲和撒哈拉以南非洲地区。

缺乏清洁的烹饪途径继续造成严重的健康和社会经济问题。根据目前和计划中的政策，2030年将有22亿人无法获得医疗服务，这将对健康、环境和性别平等产生重大影响。

2016年，可再生能源占全球能源消费总量的17.5%，2010年为16.6%。可再生能源在发电方面一直在快速增长，但在热能和交通等能源消费方面进展甚微。

需要进一步大量增加可再生能源，使能源系统变得负担得起、可靠和可持续，重点放在现代用途上。

随着可再生能源成为主流，政策需要包括将可再生能源纳入更广泛的能源体系，并考虑到影响可持续性和转型速度的社会经济影响。

与之相比的是，我国电力生产和消费规模不断扩大。

全社会电力生产和消费规模不断扩大

电力作为经济生产和居民生活中的重要能源，拥有着不可替代的地位。根据前瞻产业研究院分析，中国电力企业联合会(简称“中电联”)数据显示，2018年全国全口径发电量6.99万亿千瓦时，同比增长8.4%;全社会用电量6.84万亿千瓦时，同比增长8.5%。2018年，我国全口径发电量和用电量增速，均较上年提升1.9个百分点。

发电结构不断优化，第三产业用电提升明显。中电联数据显示，2018年我国非化石能源发电量2.16万亿千瓦时、同比增长11.1%，占总发电量的比重为30.9%，较2017年提高0.6个百分点。从用电结构来看，全年第三产业用电量1.08万亿千瓦时，同比增长12.7%，增速同比提高2.1个百分点，占全社会用电量的15.79%;第二产业用电量4.72万亿千瓦时，占比69.01%，仍是毫无疑问的用电主体。

——来源：前瞻网

那么电是怎么产生的呢？

1. 水力发电

水力发电的基本原理是利用水位落差 ，配合水轮发电机产生电力，也就是利用水的位能转为水轮的机械能，再以机械能推动发电机，而得到电力。科学家们以此水位落差的天然条件，有效的利用流力工程及机械物理等，精心搭配以达到最高的发电量，供人们使用廉价又无污染的电力。

我国最大、最著名的水力发电站是三峡水电站，年发电量约1000亿度，约占全国年发电总量的3%。

2. 核能发电

核能发电的核心装置是核反应堆。核反应堆按引起裂变的中子能量分为热中子反应堆和快中子反应堆。

快中子是指裂变反应释放的中子。热中子则是快中子慢化后的中子。目前，大量运行的是热中子反应堆，其中需要慢化剂，通过它的原子核与快中子弹性碰撞将快中子慢化成热中子.热中子堆使用的材料主要是天然铀(铀-235含量3%)和稍加浓缩铀(铀-236含量3%左右)。根据慢化剂、冷堆剂和燃料不同， 热中子反应堆分为轻水堆(包括压水堆和沸水堆)、重水堆、石墨气冷堆和石墨水冷堆。至今已运行的核电站以轻水堆居多，中国已选定压水堆作为第一代核电站，如秦山核电站。

核反应堆的起动、停堆和功率控制依靠控制棒，它由强吸收中子能力的材料(如硼、镉)做成。为保证核反应堆安全，停堆用的安全棒也是由强吸收中子材料做成。

核电作为一种清洁能源，拥有很好的前景。一旦可控核聚变实现，人类能源就可以“取之不尽，用之不竭”。

核电站安全性其实很高，然而一旦发生事故，后果不堪设想。前苏联切诺贝利核电站、日本广岛核电站事故都造成了严重的核污染。

3. 风力发电

风力发电机一般有风轮、发电机(包括装置)、调向器(尾翼)、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成。风力发电机的工作原理比较简单，风轮在风力的作用下旋转，它把风的动能转变为风轮轴的机械能。发电机在风轮轴的带动下旋转发电。

风轮是集风装置，它的作用是把流动空气具有的动能转变为风轮旋转的机械能。一般风力发电机的风轮由2个或3个叶片构成。在风力发电机中，已采用的发电机有3种，即直流发电机、同步交流发电机和异步交流发电机。

风力发电机中调向器的功能是使风力发电机的风轮随时都迎着风向，从而能最大限度地获取风能。一般风力发电机几乎全部是利用尾翼来控制风轮的迎风方向的。尾翼的材料通常采用镀锌薄钢板。

限速安全机构是用来保证风力发电机运行安全的。限速安全机构的设置可以使风力发电机风轮的转速在一定的风速范围内保持基本不变。

塔架是风力发电机的支撑机构，稍大的风力发电机塔架一般采用由角钢或圆钢组成的桁架结构。风力机的输出功率与风速的大小有关。由于自然界的风速是极不稳定的，风力发电机的输出功率也极不稳定。风力发电机发出的电能一般是不能直接用在电器上的，先要储存起来。如今风力发电机用的蓄电池多为铅酸蓄。

4. 太阳能发电

太阳能发电近几年迅速发展，发电量直线上升。

利用太阳能发电有两大类型，一类是太阳光发电（亦称太阳能光发电），另一类是太阳热发电（亦称太阳能热发电）。

太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。

太阳能光发电是指无需通过热过程直接将光能转变为电能的发电方式。 它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电。 光伏发电是利用太阳能级半导体电子器件有效地吸收太阳光辐射能，并使之转变成电能的直接发电方式，是当今太阳光发电的主流。在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池，目前得到实际应用的是光伏电池。

太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。另一种方式是将太阳热能通过热机（如汽轮机）带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过是其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。

5.火力发电

这是我国目前应用最广泛，发电量最大的发电方式。

火力发电一般是指利用石油、煤炭和天然气等燃料燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。以煤、石油或天然气作为燃料的发电厂统称为火电厂。

火力发电站的主要设备系统包括:燃料供给系统、给水系统、蒸汽系统、冷却系统、电气系统及其他一些辅助处理设备。

火力发电系统主要由燃烧系统(以锅炉为核心)、汽水系统(主要由各类泵、给水加热器、凝汽器、管道、水冷壁等组成)、电气系统(以汽轮发电机、主变压器等为主)、控制系统等组成。前二者产生高温高压蒸汽;电气系统实现由热能、机械能到电能的转变;控制系统保证各系统安全、合理、经济运行。

火力发电的重要问题是提高热效率，办法是提高锅炉的参数(蒸汽的压强和温度)。90年代，世界最好的火电厂能把40%左右的热能转换为电能;大型供热电厂的热能利用率也只能达到60%~70%。此外，火力发电大量燃煤、燃油，造成环境污染，也成为日益引人关注的问题。

热电厂为火力发电厂，采用煤炭作为一次能源，利用皮带传送技术，向锅炉输送经处理过的煤粉，煤粉燃烧加热锅炉使锅炉中的水变为水蒸汽，经一次加热之后，水蒸汽进入高压缸。为了提高热效率，应对水蒸汽进行二次加热，水蒸汽进入中压缸。通过利用中压缸的蒸汽去推动汽轮发电机发电。从中压缸引出进入对称的低压缸。已经作过功的蒸汽一部分从中间段抽出供给炼油、化肥等兄弟企业，其余部分流经凝汽器水冷，成为40度左右的饱和水作为再利用水。40度左右的饱和水经过凝结水泵，经过低压加热器到除氧器中，此时为160度左右的饱和水，经过除氧器除氧，利用给水泵送入高压加热器中，其中高压加热器利用再加热蒸汽作为加热燃料，最后流入锅炉进行再次利用。（百度）

我国发电总量构成图

火力发电使用的煤炭、石油、天然气有具有怎样的特点呢？

1.煤炭

煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。是一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成，俗称煤炭。煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一。

煤主要由碳、氢、氧、氮、硫和磷等元素组成，碳、氢、氧三者总和约占有机质的95%以上，是非常重要的能源，也是冶金、化学工业的重要原料，有褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤这等分类。

中国是世界上煤炭产量最大的国家，煤炭产量32.4亿吨，相当于18.004亿吨油当量，占世界比例高达48.3%;其次是美国，占世界产量比例为14.8%;排名第三的是澳大利亚，占世界产量比例为6.3%;印度和印尼则分别排名第四五，占世界产量比例分别是5.8%和5.0%。

煤在我国是至关重要的能源，占我国一次能源消费结构60%左右。煤不仅是能源，同时也是重要的化工原料，经过不同的加工可以得到多种化工产物。根据种类的不同，目前煤的价格在400-900元每吨。

煤作为廉价能源，却并不是清洁能源。煤会产生二氧化硫，硫化氢，一氧化氮等有毒有害气体。我们可以通过一些方法减少这些污染。燃烧前脱硫可由煤炭洗选及转化中完成。燃烧中脱硫可以用加入脱硫剂办法除掉部分硫分，常用的脱硫剂为白云石和石灰石。更常用的脱硫技术为排烟脱硫，即将排放的含硫烟气或废气通入吸收剂和吸附剂去掉硫氧化物，又可分为干法、半干法及湿法三种。干法采用固态吸附剂、吸收剂，其装备庞大，费用较高。半干法包括将半固态脱硫剂吹入烟道，也可将排烟气和空气同时吹入半固态脱硫剂，以除去烟气中的二氧化硫。湿法用液态吸收剂，包括碱性吸收剂法和碱土金属类吸收剂法等，前者使用铵、钠、钾溶液，后者使用有钙镁的氧化物或氢氧化物溶液。

下图是我国目前的一次能源消费结构图。

2. 石油

石油（petroleum, oil），地质勘探的主要对象之一，是一种粘稠的、深褐色液体，被称为“工业的血液”。地壳上层部分地区有石油储存。主要成分是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物。石油的成油机理有生物沉积变油和石化油两种学说，前者较广为接受，认为石油是古代海洋或湖泊中的生物经过漫长的演化形成，属于生物沉积变油，不可再生；后者认为石油是由地壳内本身的碳生成，与生物无关，可再生。石油主要被用来作为燃油和汽油，也是许多化学工业产品，如溶液、化肥、杀虫剂和塑料等的原料。古埃及、古巴比伦人在很早以前已开采利用石油。“石油”这个中文名称是由北宋大科学家沈括第一次命名的。

原油的颜色非常丰富，有甚红、金黄、墨绿、黑、褐红、至透明；原油的颜色是它本身所含胶质、沥青质的含量决定的，含的越高颜色越深。我国重庆黄瓜山和华北大港油田有的井产无色石油，克拉玛依石油呈褐至黑色，大庆、胜利、玉门石油均为黑色。无色石油在美国加利福尼亚、原苏联巴库、罗马尼亚和印尼的苏门答腊均有产出。无色石油的形成，可能同运移过程中，带色的胶质和沥青质被岩石吸附有关。但是不同程度的深色石油占绝对多数，几乎遍布于世界各大含油气盆地。

生物成油理论（罗蒙诺索夫假说）

石油研究表明，石油的生成至少需要200万年的时间，在现今已发现的油藏中，时间最老的达5亿年之久。但一些石油是在侏罗纪生成。在地球不断演化的漫长历史过程中，有一些“特殊”时期，如古生代和中生代，大量的植物和动物死亡后，构成其身体的有机物质不断分解，与泥沙或碳酸质沉淀物等物质混合组成沉积层。由于沉积物不断地堆积加厚，导致温度和压力上升，随着这种过程的不断进行，沉积层变为沉积岩，进而形成沉积盆地，这就为石油的生成提供了基本的地质环境。大多数地质学家认为石油像煤和天然气一样，是古代有机物通过漫长的压缩和加热后逐渐形成的。按照这个理论石油是由史前的海洋动物和藻类尸体变化形成的。（陆上的植物则一般形成煤。）经过漫长的地质年代这些有机物与淤泥混合，被埋在厚厚的沉积岩下。在地下的高温和高压下它们逐渐转化，首先形成腊状的油页岩，后来退化成液态和气态的碳氢化合物。由于这些碳氢化合物比附近的岩石轻，它们向上渗透到附近的岩层中，直到渗透到上面紧密无法渗透的、本身则多空的岩层中。这样聚集到一起的石油形成油田。通过钻井和泵取人们可以从油田中获得石油。地质学家将石油形成的温度范围称为“油窗”。温度太低石油无法形成，温度太高则会形成天然气。

实际上，这个假说并不成立，原因是即使把地球所有的生物都转化为石油的话，成油量与地球上探明的储量相差过大。

非生物成油理论

非生物成油的理论天文学家托马斯·戈尔德在俄罗斯石油地质学家尼古莱·库德里亚夫切夫（Nikolai Kudryavtsev）的理论基础上发展的。这个理论认为在地壳内已经有许多碳，有些碳自然地以碳氢化合物的形式存在。碳氢化合物比岩石空隙中的水轻，因此沿岩石缝隙向上渗透。石油中的生物标志物是由居住在岩石中的、喜热的微生物导致的。与石油本身无关。在地质学家中这个理论只有少数人支持。一般它被用来解释一些油田中无法解释的石油流入，不过这种现象很少发生。

3.天然气是一种洁净环保的优质能源，几乎不含硫、粉尘和其他有害物质，燃烧时产生二氧化碳少于其他化石燃料，造成温室效应较低，因而能从根本上改善环境质量。

经济实惠。预计2030年前，天然气将在一次能源消费中与煤和石油并驾齐驱。到2040年天然气的比例将与石油持平，到2050年，世界能源需求将增加60%，但煤炭和石油消费将处于逐步下降趋势，天然气的高峰期持续时间较长，非常规天然气的出现和大发展必将支撑天然气继续快速发展，最终超过石油，成为世界第一大消费能源。

石油：石油是一种粘稠的、深褐色液体，被称为“工业的血液”。

中国也是世界上最早发现和利用石油的国家之一。东汉的班固（公元32-92年）所著《汉书》中记载了“高奴

中国古代油井

（百度百科）有洧水可燃”。高奴在陕西延长附近，洧水是延河的支流。“水上有肥，可接取用之”（见北魏郦道元的《水经注》）。这里的“肥”就是指的石油。到公元863年前后，唐朝段成武的《酉阳杂俎》记载了“高奴县石脂水，水腻浮水上，如漆，采以燃灯，极明”。西晋《博物志》（成书于267年）、《水经注》都记载了“甘肃酒泉延寿县南山出泉水，“水有肥，如肉汁，取著器中，始黄后黑，如凝膏，燃极明，与膏无异，膏与水碓缸甚佳，彼方人谓之石漆”

生物能源：生物能源又称绿色能源，是指从生物质得到的能源，它是人类最早利用的能源。古人钻木取火，伐薪烧炭，实际上就是在使用生物能源。“万物生长靠太阳”，生物能源是从太阳能转化而来的，只要太阳不熄灭，生物能源就取之不尽。其转化的过程是通过绿色植物的光合作用将二氧化碳和水合成生物质，生物能的使用过程又生成二氧化碳和水，形成一个物质的循环，理论上二氧化碳的净排放为零。生物能源是一种可再生的清洁能源，开发和使用生物能源，符合可持续的科学发展观和循环经济的理念。生物能源的载体是有机物，所以这种能源是以实物的形式存在的，是唯一一种可储存和可运输的可再生能源。而且它分布最广，不受天气和自然条件的限制，只要有生命的地方即有生物质存在。从利用方式上看，生物质能与煤、石油内部结构和特性相似，可以采用相同或相近的技术进行处理和利用，利用技术的开发与推广难度比较低。

氢能：氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，是二次能源。氢能在21世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的能源，氢的制取、储存、运输、应用技术也将成为21世纪备受关注的焦点。氢具有燃烧热值高的特点，是汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。氢燃烧的产物是水，是世界上最干净的能源。资源丰富，可持续发展。早在1970年，美国通用汽车公司的技术研究中心就提出了“氢经济”的概念。1976年美国斯坦福研究院就开展了氢经济的可行性研究。20世纪90年代中期以来多种因素的汇合增加了氢能经济的吸引力。这些因素包括：持久的城市空气污染、对较低或零废气排放的交通工具的需求、减少对外国石油进口的需要、CO2排放和全球气候变化、储存可再生电能供应的需求等。氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的新能源，被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，是人类的战略能源发展方向。世界各国如冰岛、中国、德国、日本和美国等不同的国家之间在氢能交通工具的商业化的方面已经出现了激烈的竞争。虽然其它利用形式是可能的（例如取暖、烹饪、发电、航行器、机车），但氢能在小汽车、卡车、公共汽车、出租车、摩托车和商业船上的应用已经成为焦点。

生物质能

这是目前应用最广泛，效果最好的方法。

生物质是指利用大气、水、土地等通过光合作用而产生的各种有机体，即一切有生命的可以生长的有机物质通称为生物质。它包括植物、动物和微生物。其中生物质广义包括所有的植物、微生物以及以植物、微生物为食物的动物及其生产的废弃物。有代表性的生物质如农作物、农作物废弃物、木材、木材废弃物和动物粪便。

那么现代技术又是怎么利用生物质生产能源的呢？大体有以下几种：

生物质发电站

生物质能源燃料

生活垃圾发电

美国现况：

美国是目前生物质能应用较为发达的国家。虽然美国的生物质发电累计装机容量低于欧洲，但美国的生物质发电技术处于世界领先水平，生物质发电已成为美国配电系统的重要组成部分。来自于美国各大农场的农业废弃物、木材厂或纸厂的森林废弃物是美国生物质发电的主要原料来源。

据统计，目前美国已经建立了超过450座生物质发电站，且仍在不断增长。与此同时，美国生物质能发电累计装机规模仍在不断增长。

数据显示，2017年，美国生物质能发电新增装机容量为0.17GW，装机规模为13.07GW，同比增长1.3%。而2008年美国的累计生物质能发电装机容量不足10GW。虽然增速有所下滑，但整体规模仍在增长。2018年的累计装机容量或在13.3GW左右。

从其生物质能源燃料来源来看，美国是世界上较早发展燃料乙醇的国家，且已经成为世界上主要的燃料乙醇生产国和消费国。2017年，美国以158亿加仑的产量占据全球58%的产量份额，超过其他所有国家的产量之和。美国玉米种植业规模化程度高、技术先进，因此美国燃料乙醇的主要原材料40%来自于玉米。

据了解，美国最初发展燃料乙醇是为了减少美国的原油对外依赖度，减少贸易赤字。事实上，美国确实因为燃料乙醇的大范围推广，一定程度上缓解了其能源对外的依赖程度，提高了农业收入，与此同时，达到了环境保护的目的。

美国使用4560万吨玉米燃料乙醇，占其汽油消耗的10.2%，减少5.1亿桶原油进口，节省201亿美元，创造了420亿美元GDP和34万个就业岗位，增加税收85亿美元。（新能源网）

国内现况:

秸秆利用是我国生物质能应用最广泛的一种。传统秸秆的利用方式是作为燃料直接燃烧，这样使用能源效率不高，产热值低。对环境危害更大的是有些人会将无法利用的秸秆在田中直接点燃，这就造成了严重的空气污染和能源浪费。将秸秆利用微生物在厌氧条件进行发酵产生沼气（主要成分甲烷），可大大减少环境污染，提高能源效率，实现变废为宝。

下面着重介绍生物沼气发酵过程：

1.液化阶段

2.产酸阶段

2．1 产氢产乙酸菌

2．2 耗氢产乙酸菌

产甲烷阶段

3．1 产甲烷菌的类群

① 由CO2和H2产生甲烷反应为 ：CO2+4H2—CH4+ H2O

② 由乙酸或乙酸化合物产生甲烷反应为：

CH3C00H—CH4+CO2 ; CH 3COONH4+ H20—CH4+ NH4 HCO3

总述

生物质能拥有光明前景，但也像每一个行业一样，生物能在技术、政策、成本等方面，均有束缚发展的瓶颈。

数据显示，我国秸秆理论年产量高达9亿吨，农产品加工副产物约5.8亿吨，林业“三剩物”月1.1亿吨，畜禽粪便产生量约30多亿吨。1吨秸秆的价值相当于0.5吨标煤，如果把50%的秸秆作为燃料利用，等同于年产4000万吨原油和33亿立方米天然气。但我国农林废弃物综合利用在研究深度、技术成熟度、系统集成和产业规模等方面，仍与国际水平存在较大差距。

开发生物质能源的技术问题就是如何高效率低成本地实现生物质脱氧。但生物质在脱氧过程中，往往需要稀缺的氢元素，这是一个技术制约难题。

而针对产品经济价值低的问题，应结合生物质自身的特点，走高值化利用道路。如生物质油制备多元醇醚，尤其是香草醛、丁香醛等，能够广泛应用于化妆品、香水等时尚品中，具有极高的附加值。

从化工的角度考虑，生物基平台化合物炼制、低成本生物及精细化学品制造、复合材料制造等材料化关键技术，都是实现产品高值化的重要途径。而从燃料角度来看，高品质生物燃料、纤维类生物质航空煤油等都具有发展前景。

当前生物质主要利用方式是燃烧发电、气化和发酵，这些利用途径在经济上无法与传统化石能源竞争，却具有极大的环保优势。

燃料乙醇具有较高的辛烷值。如果用于调和汽油，则可以提升汽油的辛烷值，同时降低其烯烃、芳烃等污染组分的浓度。炼厂通常使用MTBE(甲基叔丁基醚)作为汽油辛烷值的调节剂，但醚类产品无法被人类代谢，有损健康。且MTBE本身是一种高耗能的产品，生产1吨MTBE的二氧化碳排放当量是生产1吨重整汽油的1.77倍，无法满足低碳社会的发展预期。而燃料乙醇则是目前替代MTBE最好的含氧化合物，也是汽油辛烷值短缺问题的唯一解决方案。

2014年我国汽油表观消费量已达1亿吨。考虑到天然气、电动汽车等新能源汽车保有量增加因素，未来几年，汽油消费量增速放缓。按年递增7%计算，2020年将消费1.5亿吨汽油。这些汽油如果按照10%的比例添加燃料乙醇，需要燃料乙醇1500万吨，产值约1500亿元，并减少进口原油2400亿吨，降低石油对外依存度最高可达57.8%。

现代能源体系

现代能源体系是基于可再生能源与气体能源相融合的多元能源结构，依托清洁能源和互联网相耦合的智慧能源技术，从传统能源体系逐步进化形成的全新的能源体系，也是从传统能源体系走向未来能源体系的必经阶段。现代能源体系应具备三个核心特征：

一是可再生能源优先、气体能源支持，因地制宜的多元能源结构；

二是分布式为主、集中式为辅，相互协同的可靠供应模式；

三是供需互动，有序配置、节约高效的平衡用能方式。

核心特征

一是可再生能源优先、气体能源支持，因地制宜的多元能源结构。在能源的增量上优先利用可再生能源，清洁的气体能源对其作为补充和调节。因地制宜是指，不同地区资源条件不同，我们需要根据当地自然条件，因地制宜地设计或建立适用于当地的能源结构。

二是分布式为主、集中式为辅，相互协同的可靠供应模式。可再生能源最有效的利用方式是就近利用，就近分配。而气体能源可以根据需要分布式或集中式利用，既可以作为分布式可再生能源的调峰支持，也可以是分布式供应不足时的补充。

三是供需互动，有序配置、节约高效的平衡用能方式。首先，消费者在用能的同时，也可能产能，既是能源需求者，也是能源供应者。而供需双方的地位将趋于平等。其次，为了提高系统可再生能源接受程度，需求侧应响应供应侧，优先配置可再生能源。最后，还应充分发掘供需两侧的可调控资源，实现平衡用能、节约用能。

互联网能源

或许20年后，互联网将像 冲击传统商业一样，对传统能源行业重新洗牌，出现全新的能源生产和消费的产业组织模式——互联网能源

互联网能源是从客户的角度出发构建的能源生产消费模式，是去垄断，去中心化的“无中心网络”传统能源体系里，自家屋顶太阳能发的电用不完只能卖给电网，未来互联网能源中则可能跳过中间环节，直接交易。新奥集团董事局主席王玉锁在一次论坛上大胆预言：或许20年后，互联网将像 冲击传统商业一样，对传统能源行业重新洗牌，互联网能源将是未来能源的新形态。

泛能网

6月10日开幕的北京国际节能与环保博览会上，泛能网亮相。新奥展台的城市微缩模型是一座搭建了泛能网的智慧能源城市。在这座“城市”中，天然气、太阳能、气电联产、煤气化生产、微藻生物能源、地热等多种能源生产方式并存，以最佳方式保障整个城市的能源稳定供应。城市中的泛能站，则将天然气、电能转化为汽、电、热等能量，并根据不同消费载体的能源用量、时间段、使用形式等，实现能源的优化补给和调度。而调度、优化、传输、使用、流转等环节，都能在泛能服务平台上一览无余。泛能网主要通过地下气化采煤技术、气电联产技术和微藻生物吸碳技术等生成清洁煤电、生物柴油和煤制燃气，同时与可再生能源风电和太阳能汇集于储能单元，并通过智能控制平台向用户提供洁净能。

互联网能源：

互联网能源是互联网和新能源技术相融合的全新的能源生态系统。它具有“五化”的特征：能源结构生态化、市场主体多元化、能源商品标准化、能源物流智能化及能源交易自由多边化。互联网能源的优势在于基于更低的成本，能为消费者提供更优的服务，同时赋予消费者更自主的权利。

泛能网：

泛能网是在泛能理念的指导下，将能源设施互联互通，利用数字技术，为能源生态各参与方提供智慧支持，为用户提供价值服务，实现信息引导能量有序流动的网络平台。

——来源：百度百科

全球能源发展现状

全球能源发展经历了从薪柴时代到煤炭时代，再到油气时代、电气时代的演变过程。目前，世界能源供应以化石能源为主，有力支撑了经济社会的快速发展。适应未来能源发展需要，水能、风能、太阳能等清洁能源正在加快开发和利用，在保障世界能源供应、促进能源清洁发展中，将发挥越来越重要的作用。

长期以来，世界能源消费总量持续增长，能源结构不断调整。特别是近20年，世界能源发生了深刻变革，总体上形成煤炭、石油、天然气三分天下，清洁能源快速发展的新格局。

能源资源

全球能源资源主要有煤炭、石油、天然气等化石能源和水能、风能、太阳能、海洋能等清洁能源。全球化石能源资源虽然储量大，但随着工业革命以来数百年的大规模开发利用，正面临资源枯竭、污染排放严重等现实问题；清洁能源不仅总量丰富，而且低碳环保、可以再生，未来开发潜力巨大。

截至2013年，全球煤炭、石油、天然气剩余探明可采储量分别为8915亿吨、2382亿吨和186万亿米，折合标准煤共计1.2万亿吨。按照目前世界平均开采强度，全球煤炭、石油和天然气分别可开采113年、53年和55年。全球水能、风能、太阳能等清洁能源资源非常丰富。据估算，全球清洁能源资源每年的理论可开发量超过150000万亿千瓦·时，按照发电煤耗300克标准煤/（千瓦·时）计算，约合45万亿吨标准煤，相当于全球化石能源剩余探明可采储量的38倍。

能源消费

全球能源消费呈现总量和人均能源消费量持续“双增”态势。受世界人口增长、工业化、城镇化等诸多因素拉动，全球一次能源年消费总量从53.8亿吨标准煤增长到181.9亿吨标准煤，近50年时间增长了2.4倍，年均增长2.6%。亚太地区逐渐成为世界能源消费总量最大、增速最快的地区。

世界能源消费结构长期以化石能源为主，但其所占比重正在逐步下降，电能占终端能源消费比重逐步提高。随着电气化水平提高，越来越多的煤炭、天然气等化石能源被转化成电能，化石能源在世界终端能源消费结构中的比重持续下降。1973～2012年，煤炭、石油在世界终端能源消费中的比重分别下降了3.6个、7.5个百分点，而电能所占比重从9.4%增长到18.1%，仅次于石油占比，位居第二位。

能源生产

世界能源生产总量稳步上升，化石能源逐步增加，清洁能源发展迅猛。工业化以来，化石能源支撑着世界经济的发展，在化石能源生产中，石油目前占据着最重要的地位，其次是煤炭和天然气。

进入21世纪，风能、太阳能等清洁能源发展迅猛。2000～2013年，全球风电、太阳能发电装机容量分别由1793万千瓦、125万千瓦增长到3.2亿千瓦、1.4亿千瓦，分别增长了17倍和111倍，年均增长率分别达到24.8%和43.7%。但由于基数小，风能、太阳能等非水可再生能源比重仍然较低，占全球一次能源供应总量的2.2%。

能源贸易

全球能源贸易以化石能源为主，总量稳步增加。化石能源生产和消费分布的不均衡，需要能源资源在世界范围内优化配置。随着海运、铁路、油气管网等能源运输网络的逐步建立与完善，跨国跨洲能源贸易流量逐渐增大。

受电网输电能力等因素限制，电力主要以国内和区域内平衡为主，跨国跨洲电力贸易规模较小，按热值当量计算，仅为全球化石能源贸易量的1.3%。目前，石油是全球贸易量最大的能源品种。

总之，全球能源生产与消费结构目前仍以化石能源为主，清洁能源和电力比重增长较快；由于能源分布不均衡，能源供需分离程度不断加深，全球能源贸易规模不断扩大。

——来源：能源财经

全面放开竞争性环节价格

　　能源生产和消费战略发布

　　非化石能源占比20%，新增能源主要为清洁能源

　　国家发改委25日透露，《能源生产和消费革命战略（2016-2030）》（以下简称《战略》）已经正式印发。《战略》提出，到2020年全面启动能源革命体系布局，推动化石能源清洁化，根本扭转能源消费粗放增长方式，能源自给能力保持在80%以上，基本形成比较完善的能源安全保障体系。

2021年至2030年，能源消费总量控制在60亿吨标准煤以内，非化石能源占能源消费总量比重达到20%左右，新增能源需求主要依靠清洁能源满足。单位国内生产总值能耗达到目前世界平均水平。

　　同时，到2050年，能源消费总量基本稳定，非化石能源占比超过一半，能效水平、能源科技、能源装备达到世界先进水平。

　　发改委表示，结合新型城镇化、农业现代化建设，同步推进电气化和信息化建设，大力推进城镇以电代煤、以电代油。加快制造设备电气化改造，提高城镇产业电气化水平。提高铁路电气化率，超前建设汽车充电设施，完善电动汽车及充电设施技术标准，加快全社会普及应用，大幅提高电动汽车市场销量占比。

　　在推进煤炭行业去产能的同时，推动煤炭高效利用。适度推进煤炭向深加工方向转变，适时开展现代煤化工基地规划布局。在能源增量需求方面主要依靠清洁能源。大力发展风能、太阳能(3.840, 0.03, 0.79%)，推动煤层气、页岩气、致密气等非常规天然气低成本规模化开发，推动天然气水合物试采。

　　《战略》要求，未来，东部地区将发展核电、分布式可再生能源和海上风电；中部地区降低煤炭生产规模，加快发展煤层气，建设区外能源输入通道及能源中转枢纽；西南地区大力发展水电、天然气、生物质能源；西北地区，建设化石能源和可再生能源大型综合能源基地；东北地区，大力发展新能源和可再生能源，实现供需平衡，完善国外能源输入通道。

　　为提高能源使用和输送效率，未来将大力发展智慧能源(5.270, 0.11, 2.13%)技术。推动互联网与分布式能源技术、先进电网技术、储能技术深度融合。加强新能源并网、微网等智能电网技术研发应用，完善并推广应用需求侧互动技术、电力虚拟化及电力交易平台技术等。发展可变速抽水蓄能技术，以及高性能燃料电池、超级电容等化学储能技术。重点推进能源交换路由器技术、能气交换技术、能量信息化与信息物理融合技术、能源大数据技术及能源交易平台与金融服务技术等。

　　在全面提高能源利用效率和技术的同时，全面放开竞争性环节能源价格。发改委介绍，未来将推动形成由能源资源稀缺程度、市场供求关系、环境补偿成本、代际公平可持续等因素决定能源价格机制。稳妥处理和逐步减少交叉补贴。加强政府定价成本监审，推进定价公开透明。

——来源：新浪财经

全球一次能源需求仅增长1%

　　《年鉴》显示，2015年全球一次能源的需求仅增长了1%，与2014年1.1%的增幅接近，但远低于1.9%的十年期平均增幅。　除2009年的衰退外，这是自1998年以来的全球最低增长。《年鉴》显示，其背后原因是全球经济持续疲软，中国正在从工业型经济向服务型经济转变，这导致了能源消费增长缓慢。2015年，中国能源消费增长仅为1.5%，增速不到过去十年平均水平5.3%的1/3，并且是自1998年以来的最低值。

石油市场份额出现了1999年以来的首次增长

　　《年鉴》显示，石油仍是全球的主要燃料。2015年，石油占全球能源消费的占比达到了32.9%，市场份额出现了1999年以来的首次增长。原油价格方面，2015年即期布伦特平均价格为每桶52.39美元，与2014年相比每桶下降了46.56美元，是2004年以来的最低年平均价格。主要原因是欧佩克国家，尤其是伊拉克和沙特阿拉伯，大幅增产导致2015年末油价暴跌。石油消费量方面，去年全球石油消费增长了190万桶/日，上升1.9%——几乎是近期历史均值1%的两倍，并显著高于2014年110万桶/日的增长。炼油方面，尽管中南美洲、非洲和俄罗斯的炼油量均有下跌，但去年全球原油加工量仍增长180万桶/日，同比增长2.3%，是过去十年平均水平的三倍多。与之相反，全球炼油产能仅增长了45万桶/日，为23年以来最小增幅。

石油储量方面，2015年，全球探明石油储量减少了24亿桶至1.6976万亿桶。BP表示，这是他们数据库中仅有的两次全球探明储量年度减少之一，另一次是1998年。尽管如此，全球探明储量在过去十年仍增长了24%，即3200亿桶；足以满足50.7年的全球生产需要。

全球天然气占一次能源消费比例增至23.8%

　　《年鉴》显示，2015年，世界天然气消费增加了1.7%，相比于2014年0.6%的增长，有了显著提高，但仍低于过去十年平均值2.3%。截至2015年底，全球天然气占一次能源消费占比到了23.8%。产量方面，全球天然气生产增长2.2%，快于消费增速。其中，美国以5.4%的增速，录得了最大增量，欧盟产量则急剧下跌。天然气贸易方面，2015年，全球天然气贸易出现反弹，上涨3.3%，其中全球液化天然气贸易增长1.8%。国际天然气贸易量占全球消费量的30.1%；全球天然气贸易的管道气份额已升至67.5%。

全球煤炭需求出现了有记录以来的最大跌幅

　　根据《年鉴》，2015年，全球煤炭消费降低1.8%，远低于其2.1%的十年平均增长率。BP表示，这是他们数据库中降幅最大的一次。煤炭在全球一次能源消费中占比降至29.2%，刷新自2005年以来的最低纪录。而所有煤炭消费的净下降都由美国和中国引起。就产量而言，全球煤炭产量降低4%，其中美国、印度尼西亚和中国出现了大幅减产。美国煤炭产量下降了10.4%，印度尼西亚为14.4%，中国为2%。

全球核能发电量净增长均来自于中国

　　《年鉴》显示，去年全球核能发电量增长为1.3%，几乎所有增长都来自中国。截至2015年底，核能在全球一次能源消费中占比为4.4%。中国去年核能发电量同比增长了28.9%，已超越韩国成为第四大核能发电国。

中国仍是全球最大的水电生产国

　　水电方面，去年全球水力发电量增长1%，低于其十年均值3%。截至2015年底，水电占全球一次能源消费的6.8%。中国仍是世界最大水力发电国，发电量增长5%。全球水电净增长全部来自中国，尽管其增速不到历史平均值的一半。另外，土耳其、斯堪的纳维亚等国的水电也出现较大幅度增长，但意大利、西班牙、葡萄牙和巴西出现下降。

中国超德美成为世界最大太阳能发电国

　　可再生能源方面，根据《年鉴》，2015年，可再生能源在全球能源消费中的比重达2.8%，高于十年前的0.8%。可再生能源发电量增长了15.2%，稍低于其十年平均水平15.9%。截至2015年底，可再生能源在全球发电中占比达6.7%。值得一提的是，中国超越德国和美国成为世界最大太阳能发电国。全球太阳能发电增长了32.6%，其中中国增长幅度为69.7%，位列全球增幅最大，其次是日本和美国。全球而言，风能仍是可再生能源发电的最大来源，占比为52.2%。全球生物燃料产量仅增长0.9%，远低于其十年均值14.3%