風電（屬于清潔能源、新能源範疇）

火電（屬于化石能源、傳統能源範疇）

一、 能源定義與分類

1、 能源定義：

要理解能源的含義，首選要理解什麼是能量。

不同教材對能量的定義表達方式略有不同，但其核心含義是一緻的。

根據張志英、魯嘉華編著，由清華大學出版社出版的《新能源與節能技術》一書，能量是物質運動、變化和相互作用的度量。

物質與能量是構成客觀世界的基礎。世界由物質構成，而運動是物質存在的根本形式，能量是物質運動、變化和相互作用的度量。物質存在不同的運動形态，能量具有不同形式。不同形式的能量轉化決定了物質的不同狀态。

按照傳統的能量分類方法，目前主要有六種形式能量，即：機械能、熱能、電能、輻射能、化學能、核能。不同形态的能量轉化是有規律的，即能量守恒定律。1922年，大科學家愛因斯坦提出了能量守恒關系式：

E = mc²

公式中：E—物質釋放的能量 （單位J） m—轉變為能量的物質的質量（kg）

c—光速

了解了能量定義與基礎知識，便可以更好的理解能源含義。

能源是能夠提供各種所需能量、或可做功的資源。能源是人類文明發展的物質基礎。在工業社會、信息時代，能源與環境、能源的可持續發展已經成為影響當今世界發展的重要問題。

2、能源分類：

能源擁有多種分類标準，常見的有：

（1）清潔能源與非清潔能源

清潔能源：也叫綠色能源，使用能源過程中不産生CO2、SO2等污染物質，如太陽能、風能、地熱能、氫能等。

非清潔能源：一般指化石能源，由億萬年前古生物變化而成的能源，如煤炭、石油、天然氣等。

（2）一次能源與二次能源

一次能源：直接從自然界中取得的能源,如原油、原煤、天然氣、生物質能、水能、核燃料、潮汐能等。

二次能源：将一次能源加工或轉換得到的能源,如煤氣、焦碳、汽油、煤油、電力、熱水、氫能等。

（3）傳統能源與新能源

傳統能源：一般指常規能源，即開發利用時間久，技術成熟的能源。比如煤炭、石油、天然氣、水電、火電等。

新能源：也叫替代能源，開發利用晚，或隻有利用新的科學技術手段才能開發利用的能源；比如太陽能發電、風電、地熱能與潮汐能發電、氫能等。

（4）可再生能源與不可再生能源

可再生能源:太陽能、水能、風能、生物質能等可以“再生”的能源。

不可再生能源：煤炭、石油、天然氣、核燃料等不可以“再生”，越用越少的能源。

（5）燃料型能源和非燃料型能源。

燃料型能源：是指以燃料形式存在，可以直接利用并可二次轉化的能源。比如石油、天然氣、煤炭、生物質等。

非燃料型能源：是指不能直接做能源（燃料）使用，必然經過二次轉化才能利用的能源。比如水能、風能等

（6）分布式能源與中央能源：

分布式能源與中央能源實際上隻是能源的一種制造轉換模式，并非實質上的能源。

分布式能源，是指貼近用戶端的能源綜合制造利用系統，其一次能源以氣、油為主，風力、太陽能等可再生能源為輔，利用一切可以利用的技術提升能源利用效率；輸出的能源以冷、熱、電聯供為主，實現能源梯級利用，原則上輸出的能源自産自銷，減少長距離輸送能源的損失。

中央能源是與分布式能源相對的能源制造利用系統。中央能源一般意義上指大的發電廠，比如主力火電廠、核電站、水電站，生産出來的電能供社會廣泛使用，甚至遠距離供給其他地區使用。

本部小結：

在能源的各種分類中，一次能源煤炭是過去中國及世界範圍内應用量最大的第一能源。未來二三十年内、煤炭還将會是中國的第一能源，但煤炭在能源中的份額分将會逐步降低，并在一定時間後，煤炭将會退出能源市場主導地位。

二次能源中的電能是最為便捷的能源，是使用範圍最廣的能源，也是許多新能源、傳統能源的最終實現使用價值的方式；未來，可再生能源在能源中的比例将會持續上升，三五十年後将在能源市場占有主導任用。

露天采煤

二、從曆史中感受人類開發能源的艱辛曆程

1、火的發現與傳統能源開發史

原始社會時期，人們無意中發現了天然火種，并逐漸學會了用火取暖、用火将食物烤熟食用。從這一時刻起，能源便走進了原始人的生活之中。那時的能源主要是草木等生物質能源。在原始社會末期，人們學會了人工取火，利用生物質能源進行制陶與冶煉。

人類對能源的認識與使用，促進了人類社會進步。使用能源（天然取火或人工取火）将食物由生變熟延長了人的壽命，提升了原始人安全防護效果（有些食肉動物怕火），促進了人類智力進步與器具制作技術。

根據現有考古材料，史前文明中最早的用火遺址是北京周口店遺址，距今四五十萬年。當時的人們應該是利用天然火種，但當時的人們知道了用火取暖，烤熟食物。

考古學者普遍認為，距今一萬八年的北京山頂洞人已經掌握了鑽木取火技術。距今一萬多年的廣西甑皮岩、湖南玉蟾岩遺址中發現的世界早期低溫陶器證明了這些文化中的先民已經熟練掌握了用火技能，能源利用成為常态。

在距今8000年左右的浙江跨湖橋遺址中發現了弓鑽取火工具，證明當時人們的人工取火技術進一步提升。新疆吉仁台溝口遺址，是中國乃至世界範圍内最早的用煤遺迹，距今3500年左右，說明夏商兩朝時當地人們已經開始利用煤炭作為能源進行冶煉或制陶。兩宋時期，煤炭開始大量應用于制磚、冶煉及瓷器制作，并成為上層社會的取暖用能源。

新疆吉仁台溝口遺址（中國最早煤炭發現地）

在西漢時期，中國人就發現了作為燃料用途的石油。《漢書·地理志》中記載：“高奴有淆水，可燃”。高奴者，今延安市古名之一，西漢時期，當時的人們在延安地區的河水中發現了可燃的油，當時人用以作為燈油。宋朝沈括在《夢溪筆談》中也記載了延安出産可燃水，命名為“石油”，并預言“此物後必大行于世”。1905年，光緒末期，延安延長縣誕生了中國第一口油井，拉開了中國現代石油工業曆史。

中國也是世界上最早發現并利用天然氣的國家。在秦漢時期，四川是我國重要的井鹽産地，當時的人們在開采井鹽過程中發現了可燃的氣體，即天然氣。東漢時期，自貢地區的人們學會了利用天然氣火煮鹽，使得井鹽産量大幅增加。清道光年間，四川自貢人民利用十三年建成了深達1001.42米的燊海井，該井即産井鹽，又産天然氣，用氣煮鹽，這是世界上第一口千米深井，1988年被評為全國文物保護單位。

2、可再生能源開發史

我國是世界上最早利用水動力驅動機械設備的國家，也是世界上最早認識并利用可再生能源驅動設備的國家。古代中國除了發明水車用于農業灌溉外，還發明了水碓用于各行業生産，從而提升了多行業的勞動生産效率。

水碓最早出現在西漢，是人們利用江河中的水流驅動水輪，水輪轉動帶動碓杆進行舂米的糧食加工設備。到了西晉時期，杜甫的祖上、大将軍杜預發明了連碓機，進一步提升了農業舂米效率。後來，中國人将水碓廣泛推廣到冶煉、造紙、中藥等其他行業生産中有“粉碎”需求的環節，比如冶煉過程中的礦石粉碎，造紙過程中的原材料搗制等，大大提升了勞動生産效率。

江西省高安華林造紙作坊遺址是我國迄今為止發現的最早竹紙制造遺址，此處發現了十餘處古代水碓遺址，最早的水碓出現于南宋。華林造紙遺址被國務院核定公布為第七批全國重點文物保護單位。在浙江省的一些山區，作為舂米用的水碓一直沿用到20世紀末。

商周時期，冶煉用風機“橐”的動力主要依賴于人力或畜力。到了東漢初期的建武七年，即公元31年，南陽太守、水力學家杜詩發明了水動力風機，簡稱“杜詩水排”或“水排”。“水排”的工作原理與水碓相似，利用水流驅動水輪，再利用傳動裝置驅動“橐”（風囊）往複運動産生空氣流動，為冶煉爐提供空氣。我國“杜詩水排”的發明比歐洲早了一千餘年，極大地提高了冶煉行業的生産效率。

杜詩水排流程簡圖

3、電力開發史

18世紀中期，美國科學家富蘭克林組織的風筝實驗證明了電的存在，并提出了電流概念，從此加快了電的研究。

1831年十月初，英國著名科學家邁克爾·法拉第發現當磁鐵穿過一個閉合線路時，線路内就會有電流産生，即“電磁感應”。同年10月28日，法拉第根據電磁感應原理發明了世界上第一台圓盤發電機，從此改變了人類文明的進程，人世社會即将開始進入電力時代，法拉第因此被稱為“電學之父”和“交流電之父”。

1866年德國人西門子（Siemens）對發電機進行了創新改進，制成世界上第一台工業用的發電機。1882年9月4日，美國科學家愛迪生在紐約珍珠街籌建的世界上第一座中央型商用發電廠正式投産。這座發電廠利用蒸汽機驅動直流發電機，内裝6台發動機，從此電力真正改變人們的生産與生活，世界進入快速發展期。

在愛迪生電廠投産之際，英國人在中國上海也建成了隻有12KW的小電廠，用于照明。1937年，七七事變爆發之時，中國全國共建有電廠461個，裝機總量約630MW。到1949年建國之時，全國發電裝機達到1848MW。截至2021年底，全國發電裝機為238萬MW。

以電燈、電動機、發電機為代表的電氣時代的到來，極大地推動了社會生産力的發展，對人類社會的經濟、政治、文化、軍事，科技等方面均産生了極其深遠的影響。因此，電氣時代成為第二次工業革命的标志。

1993年，老尹在哈爾濱第三發電廠

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