能源的未来发展 班级：13级建筑环境与能源应用工程1班 学号：[1**********]
姓名：郭兵
摘要：传统的化石能源不仅面临着日益枯竭的严峻现实，而
且在使用的同时也给人类的生存环境带来了严重的污染。因而，寻求替代能源也日益成为世界各国的关注焦点。伴随着新技术的出现，人类在寻找替代能源的道路上仿佛看到了曙光。例如，可燃冰、页岩气、生物质能、太阳能、地热能、潮汐能、风能、水利势能以及核聚变能和核裂变能等，这些新兴能源必将在人类的发展道路上扮演着无可比拟的作用。然而，人类每一次的飞跃，都注定不会是一帆风顺的。这些新兴能源如果要充分被人类利用起来，或者说要做到技术成熟、经济环保、安全可行、可大规模工程化应用，就目前而言，是不现实的。因而，未来能源领域的技术发展，必须要想方设法去解决这些摆在人类面前的复杂的问题。能源的发展事关人类的生死存亡，应当引起我们所有人的重视。
关键词：传统化石能源 新能源 页岩气 氢能
瓶颈 趋势 意义
引言：从远古时期的钻木取火，到第一次工业革命时期的煤
的大规模应用，再到后来的石油化工所引领的技术革命，人类每一次的进步与飞跃，都与能源的应用息息相关。如今，化石能源（主要为煤、石油、天然气）仍在支撑着人类的发展。但是，如我们所知，传统的化石能源不仅储量有限，总有一天会被消耗殆尽，同时，在使用的过程中，也给人类的生存环境带来了严重的污染。当下，在世界范围内，能源问题日益突出，如何破解这一发展难题，需要全人类的智慧。一些新兴能源的出现，仿佛给人类带来了希望的曙光。但就目前来说，显然还有许多有待解决的问题。
一、世界的能源现状
一部人类的发展史也是能源利用的发展史，人类因为改变了能源利用方式使得社会不断进步。能源是人类生存与经济发展的物质基础，然而随着世界经济持续、高速地发展，能源短缺、环境污染、生态恶化等问题逐渐加深，能源供需矛盾日益突出。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其他国家大部分则是以石油与天然气为主。根据专家预测，按目前的消耗量，石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类
面临的能源危机都日趋严重。
大规模使用化石燃料至今，环境污染已经到了地球难以承受的程度。工业革命以来，煤炭、石油、天然气、水电、核能与可再生能源等相继大规模地进入了人类活动领域。能源结构的演变推动并反映了世界经济发展和社会进步，同时也极大地影响了全球二氧化碳排放量和全球气候。
当今，世界能源消费有两大特点：一是发达国家能源消费增速低于发展中国家。究其原因，一方面，发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，高能耗的制造业逐步转向发展中国家；另一方面，发达国家高度重视节能与提高能源使用效率。二是终端能源消费呈现清洁化趋势。在能源供应中，煤炭所占比重较高，但在终端消费中，其比重明显较低。在发展中国家，随着经济增长和社会进步，电力比重显著上升；而对于发达国家，工业化进程已完成，对电力的需求增长较低，因此电力在终端能源消费中的比重增长缓慢。 目前世界能源消费结构为：石油占34.8%，煤炭占29.4%，天然气占23.8%，水电占6.6%，核电占5.5%。而中国的能源消费结构为：煤炭占70.0%，石油占17.8%，水电占6.7%，天然气占3.9%，核电占0.8%，其他占0.8%（注：世界以及中国的能源消费结构数据截至2009年）。
根据美国能源信息署（EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2％。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。 因为能源而产生的世界范围的问题，已经严重影响了人类未来的发展。
二、新兴能源的崛起
自上世纪五十年代以来，人类就已经开始了对新能源的探索。时至今日，人类也从未停止对新兴能源的研究。一般认为，除了传统的化石能源（指石油、天然气和煤炭），剩下的就都为新兴能源。例如，核能、风能、水能、潮汐能、地热能、太阳能、生物质能、页岩气以及尚未被人类利用起来的海底可燃冰等。我们尤其要关注近几年兴起的页岩气发展以及被认为是人类未来最理想的终极能源核聚变氢能的发展现状。 相信很多人都还不太了解近几年尤其是近两年来页
岩气的飞速发展，下面就简单介绍一下页岩气的发展轨
迹：页岩气，是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，中国的页岩气可采储量居世界首位。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规气天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。世界上对页岩气资源的研究和勘探开发最早始于美国。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。美国页岩气的时间表包括了若干个重要的里程碑：
1821年，在美国纽约的弗里多尼亚商业天然气井中首次生产出页岩气。
1859年，埃德温·德雷克表示油可大量生产，启动了美国的石油工业。
19世纪60年代到20世纪20年代，天然气，包括在阿巴拉契亚山脉和伊利诺伊州的盆地由浅，低压产出的页岩气，仅限于用在靠近生产领域的城市。
20世纪30年代，技术的发展使得运用大口径管道把大量的中大陆和东南部油田的天然气输送到东北部城市成为可能;天然气工业的迅速发展。
20世纪40年代后期，液压压裂首次用于刺激石油和天然气井。1947年泛美石油股份公司经营的堪萨斯州格兰特县的气井第一次运用了水力压裂技术。
20世纪70年代初，井下发动机，作为定向钻井技术的关键组成部分，发展加速。在随后的三十年里，定向钻井能力继续向前推进。
20世纪70年代末和80年代初，出于对美国的天然气资源日益减少的担心，联邦政府开始资助“非常规天然气藏”，如页岩气，致密砂岩和煤层的气体等方面的估算方法的研究和如何改善将气体从这些岩石中提取的方法。页岩埋藏较深，如得克萨斯州Barnett和宾夕法尼亚州Marcellus区块，都是被众所周知，认为其通透性基本上为零，因此也不考虑其经济性。
20世纪80至90年代初，Mitchell 能源公司结合大裂缝设计，严谨的油藏描述，水平井，更低的成本和水力压裂，使得Barnett页岩区块具有经济性。
2003年至2004年，从Barnett页岩区块生产的页岩气超越了一些浅层天然气井的产量，如历史上的阿巴拉契亚俄亥俄区块和密歇根盆地Antrim页岩区块。现在每天约有20亿立方英尺的天然气是产自美国页岩气。
2005年至2010年，Barnett区块的页岩产量增长到大约每天5亿立方英尺。在其他主要盆地的主要页岩区块也开始发展。
2010年，Marcellus页岩区块亚特兰大中部/东北部地区--靠近东海岸的大城市的天然气需求中心的一个重要的组成部分-被认为拥有接近一半的技术可采近的页岩气资源。
美国以其强大的经济实力、成熟的开采技术和优惠
便利的政策，在全世界掀起了一场“页岩气革命”。 核聚变能的研究近年来也引起了世界范围内的关
注。核聚变研究是当今世 界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划。与不可再生能源和常规清洁能源不同，聚变能具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料等优点，是人类未来能源的主导形式之一，也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途
径之一。多个轻原子核（如氘和氚）在超高温下相互聚合，可生成更重的新原子核（如氦），并释放出巨大能量。太阳持续“燃烧”就是典型的核聚变反应。人类已经实现了不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想让这种核聚变能量被有效利用，即实现受控核聚变，条件却非常苛刻。“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，它的建造大约需要10年，耗资50亿美元（1998年值）。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。2003年1月，国务院批准我国参加ITER计划谈判，经过三年谈判，2006年5月24日，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定，这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖的人口接近全球一半。我国参加ITER计划是基于能源长远的基本需求。国际热核计划是目前世界上仅次于国际空间站的一个大型国际科学工程计划。根据签署的协定，国际热核计划的实施将历时３５年，其中建设阶段１０年，运行和开发阶段２０多年。由于投资巨大，时间跨度长，技术挑战十分艰巨，科学家预计，即使将有关设施建好以后，核聚变研究也需要几十年的时间才能真正获得成果。尽管
如此，成百上千的各国科学家长期聚集法国卡达拉舍，交流经验、提高科研水平，这本身将极大地促进各国的新能源研究，并最终造福于人类社会。
三、未来的发展
目前，世界各国都在积极进行新兴能源的研究。能源之于人类，犹如水之于鱼一般。能源的发展事关人类的美好明天，但其所面临的挑战也是显而易见的。因此，积极加强国际间的能源合作研究也十分重要。我们有理由相信，人类一定能够解决好困扰人类未来发展的能源瓶颈，创造一个更美好的明天！
参考文献： 《期报知识》（期刊）
《可再生能源》（期刊）
《能源研究与信息》（期刊）
《科学导报》（期刊）
《石油与化学工业》（期刊）
能源的未来发展 班级：13级建筑环境与能源应用工程1班 学号：[1**********]
姓名：郭兵
摘要：传统的化石能源不仅面临着日益枯竭的严峻现实，而
且在使用的同时也给人类的生存环境带来了严重的污染。因而，寻求替代能源也日益成为世界各国的关注焦点。伴随着新技术的出现，人类在寻找替代能源的道路上仿佛看到了曙光。例如，可燃冰、页岩气、生物质能、太阳能、地热能、潮汐能、风能、水利势能以及核聚变能和核裂变能等，这些新兴能源必将在人类的发展道路上扮演着无可比拟的作用。然而，人类每一次的飞跃，都注定不会是一帆风顺的。这些新兴能源如果要充分被人类利用起来，或者说要做到技术成熟、经济环保、安全可行、可大规模工程化应用，就目前而言，是不现实的。因而，未来能源领域的技术发展，必须要想方设法去解决这些摆在人类面前的复杂的问题。能源的发展事关人类的生死存亡，应当引起我们所有人的重视。
关键词：传统化石能源 新能源 页岩气 氢能
瓶颈 趋势 意义
引言：从远古时期的钻木取火，到第一次工业革命时期的煤
的大规模应用，再到后来的石油化工所引领的技术革命，人类每一次的进步与飞跃，都与能源的应用息息相关。如今，化石能源（主要为煤、石油、天然气）仍在支撑着人类的发展。但是，如我们所知，传统的化石能源不仅储量有限，总有一天会被消耗殆尽，同时，在使用的过程中，也给人类的生存环境带来了严重的污染。当下，在世界范围内，能源问题日益突出，如何破解这一发展难题，需要全人类的智慧。一些新兴能源的出现，仿佛给人类带来了希望的曙光。但就目前来说，显然还有许多有待解决的问题。
一、世界的能源现状
一部人类的发展史也是能源利用的发展史，人类因为改变了能源利用方式使得社会不断进步。能源是人类生存与经济发展的物质基础，然而随着世界经济持续、高速地发展，能源短缺、环境污染、生态恶化等问题逐渐加深，能源供需矛盾日益突出。当前世界能源消费以化石资源为主，其中中国等少数国家是以煤炭为主，其他国家大部分则是以石油与天然气为主。根据专家预测，按目前的消耗量，石油、天然气最多只能维持不到半个世纪，煤炭也只能维持一二百年。所以不管是哪一种常规能源结构，人类
面临的能源危机都日趋严重。
大规模使用化石燃料至今，环境污染已经到了地球难以承受的程度。工业革命以来，煤炭、石油、天然气、水电、核能与可再生能源等相继大规模地进入了人类活动领域。能源结构的演变推动并反映了世界经济发展和社会进步，同时也极大地影响了全球二氧化碳排放量和全球气候。
当今，世界能源消费有两大特点：一是发达国家能源消费增速低于发展中国家。究其原因，一方面，发达国家的经济发展已进入到后工业化阶段，经济向低能耗、高产出的产业结构发展，高能耗的制造业逐步转向发展中国家；另一方面，发达国家高度重视节能与提高能源使用效率。二是终端能源消费呈现清洁化趋势。在能源供应中，煤炭所占比重较高，但在终端消费中，其比重明显较低。在发展中国家，随着经济增长和社会进步，电力比重显著上升；而对于发达国家，工业化进程已完成，对电力的需求增长较低，因此电力在终端能源消费中的比重增长缓慢。 目前世界能源消费结构为：石油占34.8%，煤炭占29.4%，天然气占23.8%，水电占6.6%，核电占5.5%。而中国的能源消费结构为：煤炭占70.0%，石油占17.8%，水电占6.7%，天然气占3.9%，核电占0.8%，其他占0.8%（注：世界以及中国的能源消费结构数据截至2009年）。
根据美国能源信息署（EIA）最新预测结果，随着世界经济、社会的发展，未来世界能源需求量将继续增加。预计，2010年世界能源需求量将达到105.99亿吨油当量，2020年达到128.89亿吨油当量，2025年达到136.50亿吨油当量，年均增长率为1.2％。欧洲和北美洲两个发达地区能源消费占世界总量的比例将继续呈下降的趋势，而亚洲、中东、中南美洲等地区将保持增长态势。伴随着世界能源储量分布集中度的日益增大，对能源资源的争夺将日趋激烈，争夺的方式也更加复杂，由能源争夺而引发冲突或战争的可能性依然存在。 因为能源而产生的世界范围的问题，已经严重影响了人类未来的发展。
二、新兴能源的崛起
自上世纪五十年代以来，人类就已经开始了对新能源的探索。时至今日，人类也从未停止对新兴能源的研究。一般认为，除了传统的化石能源（指石油、天然气和煤炭），剩下的就都为新兴能源。例如，核能、风能、水能、潮汐能、地热能、太阳能、生物质能、页岩气以及尚未被人类利用起来的海底可燃冰等。我们尤其要关注近几年兴起的页岩气发展以及被认为是人类未来最理想的终极能源核聚变氢能的发展现状。 相信很多人都还不太了解近几年尤其是近两年来页
岩气的飞速发展，下面就简单介绍一下页岩气的发展轨
迹：页岩气，是蕴藏于页岩层可供开采的天然气资源，中国的页岩气可采储量居世界首位。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规气天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。世界上对页岩气资源的研究和勘探开发最早始于美国。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。美国页岩气的时间表包括了若干个重要的里程碑：
1821年，在美国纽约的弗里多尼亚商业天然气井中首次生产出页岩气。
1859年，埃德温·德雷克表示油可大量生产，启动了美国的石油工业。
19世纪60年代到20世纪20年代，天然气，包括在阿巴拉契亚山脉和伊利诺伊州的盆地由浅，低压产出的页岩气，仅限于用在靠近生产领域的城市。
20世纪30年代，技术的发展使得运用大口径管道把大量的中大陆和东南部油田的天然气输送到东北部城市成为可能;天然气工业的迅速发展。
20世纪40年代后期，液压压裂首次用于刺激石油和天然气井。1947年泛美石油股份公司经营的堪萨斯州格兰特县的气井第一次运用了水力压裂技术。
20世纪70年代初，井下发动机，作为定向钻井技术的关键组成部分，发展加速。在随后的三十年里，定向钻井能力继续向前推进。
20世纪70年代末和80年代初，出于对美国的天然气资源日益减少的担心，联邦政府开始资助“非常规天然气藏”，如页岩气，致密砂岩和煤层的气体等方面的估算方法的研究和如何改善将气体从这些岩石中提取的方法。页岩埋藏较深，如得克萨斯州Barnett和宾夕法尼亚州Marcellus区块，都是被众所周知，认为其通透性基本上为零，因此也不考虑其经济性。
20世纪80至90年代初，Mitchell 能源公司结合大裂缝设计，严谨的油藏描述，水平井，更低的成本和水力压裂，使得Barnett页岩区块具有经济性。
2003年至2004年，从Barnett页岩区块生产的页岩气超越了一些浅层天然气井的产量，如历史上的阿巴拉契亚俄亥俄区块和密歇根盆地Antrim页岩区块。现在每天约有20亿立方英尺的天然气是产自美国页岩气。
2005年至2010年，Barnett区块的页岩产量增长到大约每天5亿立方英尺。在其他主要盆地的主要页岩区块也开始发展。
2010年，Marcellus页岩区块亚特兰大中部/东北部地区--靠近东海岸的大城市的天然气需求中心的一个重要的组成部分-被认为拥有接近一半的技术可采近的页岩气资源。
美国以其强大的经济实力、成熟的开采技术和优惠
便利的政策，在全世界掀起了一场“页岩气革命”。 核聚变能的研究近年来也引起了世界范围内的关
注。核聚变研究是当今世 界科技界为解决人类未来能源问题而开展的重大国际合作计划。与不可再生能源和常规清洁能源不同，聚变能具有资源无限，不污染环境，不产生高放射性核废料等优点，是人类未来能源的主导形式之一，也是目前认识到的可以最终解决人类社会能源问题和环境问题、推动人类社会可持续发展的重要途
径之一。多个轻原子核（如氘和氚）在超高温下相互聚合，可生成更重的新原子核（如氦），并释放出巨大能量。太阳持续“燃烧”就是典型的核聚变反应。人类已经实现了不受控制的核聚变，如氢弹的爆炸。但是要想让这种核聚变能量被有效利用，即实现受控核聚变，条件却非常苛刻。“国际热核聚变实验堆（ITER）计划”是目前全球规模最大、影响最深远的国际科研合作项目之一，它的建造大约需要10年，耗资50亿美元（1998年值）。ITER装置是一个能产生大规模核聚变反应的超导托克马克，俗称“人造太阳”。2003年1月，国务院批准我国参加ITER计划谈判，经过三年谈判，2006年5月24日，经国务院批准，中国ITER谈判联合小组代表我国政府与欧盟、印度、日本、韩国、俄罗斯和美国共同草签了ITER计划协定，这七方包括了全世界主要的核国家和主要的亚洲国家，覆盖的人口接近全球一半。我国参加ITER计划是基于能源长远的基本需求。国际热核计划是目前世界上仅次于国际空间站的一个大型国际科学工程计划。根据签署的协定，国际热核计划的实施将历时３５年，其中建设阶段１０年，运行和开发阶段２０多年。由于投资巨大，时间跨度长，技术挑战十分艰巨，科学家预计，即使将有关设施建好以后，核聚变研究也需要几十年的时间才能真正获得成果。尽管
如此，成百上千的各国科学家长期聚集法国卡达拉舍，交流经验、提高科研水平，这本身将极大地促进各国的新能源研究，并最终造福于人类社会。
三、未来的发展
目前，世界各国都在积极进行新兴能源的研究。能源之于人类，犹如水之于鱼一般。能源的发展事关人类的美好明天，但其所面临的挑战也是显而易见的。因此，积极加强国际间的能源合作研究也十分重要。我们有理由相信，人类一定能够解决好困扰人类未来发展的能源瓶颈，创造一个更美好的明天！
参考文献： 《期报知识》（期刊）
《可再生能源》（期刊）
《能源研究与信息》（期刊）
《科学导报》（期刊）
《石油与化学工业》（期刊）