5．新能源

　　
正在开发利用尚未普遍使用的能源。如太阳能、风能、地热能、生物质能、波浪能、潮汐能、海流能、海洋热能、氢能等。新能源是世界新技术革命的重要内容,是未来世界持久能源系统的基础。
5．1 一般术语
能源(energy sources) 自然界中为人类用来获取能量的自然资源称为能源。能源按其形态、特性或转化和利用的层次进行分类，给每种或每类能源以专门名称。世界能源会议推荐的能源分类如下:固体燃料、液体燃料、气体燃料、水力、核能、电能、太阳能、生物质能、风能、海洋能、地热能、核聚变。能源还可分为:一次能源、二次能源和终端能源;可再生能源和非再生能源;新能源和常规能源;商品能源和非商品能源等。
一次能源(primary energy) 从自然界取得的未经任何改变或转换能得到的能源。如采出的原煤、原油、天然气、水力和天然铀矿等.
二次能源(secondary energy)将一次能源加工转换后获得的能源。如电力、用做燃料的各种石油制品、焦炭、煤气、氢能等。一次能源转换成二次能源时,有转换损失,但二次能源终端利用效率高,更为清洁和便于使用。
终端能源(final energy)通过用能设备供消费者使用的能源。即经过输送、贮存和分配成为终端使用的能源。
常规能源(conventional energy)又称传统能源。已经大规模生产和广泛利用的煤炭、石油、天然气、水力等能源。
可再生能源(renewable energy)具有可再生性的能源。这类能源大都直接或间接来自太阳，包括太阳能、水能、生物质能、风能、波浪能以及海洋表面与深层之间的热循环等。地热能也可算作可再生能源。
非再生能源(non-renewable energy) 指煤炭、石油、天然气等不能再生的化石能源。
替代能源(alternative energy)指可代替目前广泛使用的化石燃料(煤炭、石油和天然气)的能源,包括核能、太阳能、水能、地热、风能、海洋能、氢能等。
商品能源(commercial energy)作为商品经流通环节大量消费的能源。目前,商品能源主要有煤炭、石油、天然气、水电和核电5种。
非商品能源(non-commercial energy)指秸杆、人畜粪便等就地利用的能源。非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重。目前我国农村不少地区的居民生活用能源是非商品能源。
5．2 太阳能(solar energy)　
太阳能是以电磁辐射的形式发射的能量。每年以太阳光辐射形式到达地球的总能量大约相当于30万亿吨标准煤。我国陆地表面每年接收的太阳总辐射量相当于17000亿吨标准煤。今天的太阳能技术主要是将太阳辐射的能量转化成为热和电的技术，技术发展方向划分成太阳能热利用和太阳能发电两大分支。太阳能热利用技术是通过反射、吸收或其它方式收集太阳辐射能，并使其转换成热能的技术。太阳能热利用技术有许多种，主要的有太阳灶、太阳房、太阳池、太阳能热水器等。太阳能发电技术主要有两种：太阳能热发电技术、太阳能电池。太阳能热发电的原理是首先将阳光聚焦到一高塔上，在焦点上布置一台蒸汽发生器，将光能转变为高温蒸汽的热能，然后驱动汽轮机发电。太阳能电池可以将光能直接转化为电能。
太阳灶(solar cooker)供事用的太阳集热器。有聚光式、箱式和平板式几种，大量应用的是聚光式。太阳幅射由旋转抛物面反射到一个焦点上产生高温，将锅或水壶置于焦点上就可以炒菜、烧水、做饭。抛物面反射镜应能跟踪太阳的旋转。
太阳房(solar house)利用太阳辐射能代替部分常规能源，使建筑物达到一定温度的建筑。太阳房可分为主动式太阳房和被动式太阳房两类。主动式太阳房是由太阳集热器收集太阳能，经蓄热系统贮存并通过常规采暖系统供暖的建筑物。被动式太阳房是直接利用建筑物加大了的朝阳窗户、附加温室等来收集太阳能，以达到供暖目的的房屋。
太阳池(solar pond)是一个深三米左右的盐水池，从上到下形成稳定的盐的浓度梯度，在中部存在一个完全不发生对流的盐水层，起到很好的绝热保温作用，阳光透过不对流层被下层的浓盐水吸收，浓盐水温度提高后再通过换热器将热量取出。这种方法被认为是一种很有希望的大规模太阳能热利用的方法。
太阳能热水器(solar hot water heater)利用温室效应接收太阳能并产生热水的装置。集热器上面有一层玻璃，下面是集热板。集热板表面涂上选择性吸收涂料以尽可能地吸收太阳光谱中的辐射能。玻璃对波长较短的阳光几乎是全透明的，而对波长较长的红外辐射几乎是不透明的。阳光透过玻璃被集热板下的水吸收，水温升高后向外辐射的红外线又被玻璃挡回，从而产生热水。
太阳能电池(solar cell)又叫光伏电池，是一种半导体元件。它由不同类型的半导体即N型(电子型)和P型(空穴型)组成，在交界面即P-N结上形成一个内电场或叫势垒电场。受到太阳光照射时，吸收一定量的光子，使半导体中的原子释出电流，从而获得电能。
辐射(radiation)能量通过空间或物质介质以波或粒子流的形式发射和传播,如光辐射,核辐射等.热辐射是热物体表面以电磁波的形式向外传送能量,波长随辐射物表面的温度而异,可以由可见光或不可见的红外线发射。辐射能可以被所达到的物体表面吸收,反射或透过。
太阳辐射(solar radiation)以直射、漫射或反射光的形式从太阳传播到地球上的能量。
直接辐射(direct radiation) 由太阳直接发出而没有因大气和地面介质反射和折射改变投射方向的辐射量。
漫射辐射(diffuse radiation) 除太阳方向以外所有方向发出的太阳辐射量。它是因大气中悬浮微粒、云等对太阳辐射的散射及地球表面上海洋、陆地及建筑物等对太阳辐射的反射引起的。
太阳辐射强度(solar mdiationintensity)单位平面面积在单位时间内所接受的太阳能数量。
透过率(transmisivity)透过物体的辐射量和投射到该物体表面的辐射量之比值。透过率与波长和投射角有关。
反射率(refkctivity)从物体表面反射的辐射量和投射到该物体表面的辐射量之比值。反射率和波长有关,没有反射的剩余部分被物体吸收或透过。
大气质量(air mass) 太阳光实际穿过地球大气层长度和垂直于地球水平方向的大气层厚度之比值。用来分析大气层对太阳辐射的吸收量。大气质量和太阳高度角有关,并随大气混浊度的增加而增加大气质量。
日照时数(sunshine duration)从早晨太阳直射光平行于地球某观察地水平面时起,至傍晚太阳光平行于该地水平面时止的时间间隔。某地日照时数和该地位置及季节有关。
太阳模拟器(solar simulator)模拟太阳辐射的一种人工辐射源。它有一组电光源和配套设备组成的发光装置,能在一定的受光面积上产生平行、均匀、稳定的辐射,且其辐射强和光谱分布接近规定的大气质量下相应的太阳辐射值。太阳模拟器主要应用对太阳集热器,太阳电池的性能测试。
5．3 风能(wind energy)
风能是指流动空气具有的动能。风能技术就是利用风力将风的动能转化为机械能或电能。目前的风能技术主要形式是风力机发电。风力机由塔架、浆叶、传动机构、发电机和控制仪器组成。风力驱动浆叶，把风能转变成机械能，再通过传动机构带动发电机转变马电能。
风能资源(wind energy resources)在地球表面一定的范围内,经过长期测量调查与统计得出的平均风能密度的概况.它是该范围内风能利用的依据。全世界可利用的有效风能资源约为200亿kW，若能全部开发，相当于每年215亿吨标准煤，是目前全世界耗能总量的2倍以上。
风速(wind speed)单位时间内空气流动的距离.一般指在当地规定高度上(国际标准高度为10米)气流运动的速度。
平均风速(average wind speed)　在规定的时间内,在标准高度10米处测得风速的算术平均值.短时间(10秒～1分)内的瞬时风速的平均值称瞬时平均风速.全年(或全月)内,每隔一定时间(2～3分钟或多至1小时)测得的瞬平均风速的平均值。
风向(wind direction)风速在2m/s以上的风的流动方向。通常以16或8个方位表示。
风力(wind force)又称风压。风作用在垂直于风向的单位面积上的总压力。按国际通过标准,风力分为6～17级,风速相当于0～61.2米/秒。
5．4 地热能(geothermal energy)
地热能是指地球内部蕴藏的能量，通常指地下热水或地下蒸汽以及用人工方法从干热岩体中获得的热水与蒸汽。据估计,从地球内部每年传到地球表面的热量,相当于370亿吨煤当量燃烧时发出的热量。人类利用的地热,只是目前技术经济可达到的聚集在距地表5000m以内的那部分热能。地热能具有量大、面广,利用范围大的特点,是一种有前途的新能源。
地热资源(geothermal resource)简称地热。是当前或可以预见的未来的技术经济条件下能够为人类开发利用的地下岩石或地下水中的热能。地热资源可分为远景地热资源、推测地热资源及已查明地热资源。
地热梯度(geothermal gradient)即地热温度梯度。通过地壳和地幔上层朝地心方向每单位深度的温度增加值。各地的地热梯度差别较大,它与地质构造、岩石导热性能、火山与岩浆活动情况,以及水文地质等因素有关。
地热流体(geothemal fluid)地下热水、地热蒸汽以及载热气体等赋存于地下、温度高于正常值的各种热流体的总称。它包括地热蒸汽、地热水和含有多种成分且浓度很大的热液。载热气体常见的有二氧化碳、硫化氢、氢、氧、氮、甲烷等气体。地热流体通常以地下热水和地热蒸汽为主。
地热田(geothermal field)在目前技术经济条件下可以采及的深度内,富含可经济开发利用的地热能及载热流体的地域。地热田可分为主要含高温天然水蒸气的蒸汽田、含热水的热水田、干热岩地热田及岩浆型地热田等。
温泉(thermal spring)又称热泉。水温高于当地年平均气温的泉水。水温在20℃以上,矿化度1g/L以上者为热矿泉。
5．5 生物质能(biomass energy)
生物质能是绿色植物通过叶绿素将太阳能转化为化学能而储存在生物质内部的能量。树林茎叶、作物秸秆、人畜粪便和有机垃圾都是生物质能资源。地球上的生物资源非常丰富，其中陆地上每年的干有机物净产量为1200亿吨。能量总值相当于目前全世界总能耗的5倍以上。我国生物质的生产量约为50多亿吨干物质，相当于年耗能总量的2.5倍。全世界实际利用了生物质总量的10%左右，开发利用的潜力还十分巨大。
生物质(biomass) 绿色植物通过光合作用将太阳能转化成化学能，以有机质的形式将它固定贮存起来的可作为制取生物质能的原料，它包括植物和动物两大类。各种生物质间存在着相互依赖和相互作用的关系。生物质对人类有着广泛而重要的用途。
工业沼气(industrial biogas)采用制糖、制药、酒精及食品加工等工业的有机废物作为发酵原料,在适宜的温度、湿度和酸碱度条件下，经微生物厌氧发酵而产生的一种以甲烷为主要成分的可燃混合气体。工业沼气的制取工程一般规模较大,生产的沼气量也较多,适合集中利用。制取工业沼气不但可取得能源,同时还使工业有机废弃物经厌氧消化后达到排放标准,减少环境污染。
能源植物(energy plant)为全部或部分利用其能量而种植的植物。光合作用过程使植物将太阳的辐射能以碳水化合物的形式贮存在体内。因此,可把植物看成将太阳能转变为生物质能的转换器,产生大量碳水化合物的植物是潜在的能源作物。能源作物光合作用效率高,生长发育快,其能量利用效率也较高。包括陆生植物和水生植物。目前作为能源作物研究的植物有含油植物、热带草类、谷类、甘蔗、木薯、藻类和海草等。
5．6 海洋能(ocean enegrgy)
所谓海洋能是指蕴藏在海洋中的可再生能源，包括海洋温差能、潮汐能、波浪能、潮流能以及盐浓度梯度中的能量等，属于间接的太阳能。海洋能源十分丰富，其特点是能量密度低，总蕴藏量大，能在同一地点进行综合利用。
海洋温差能(ocean thermal energy)又称海洋热能。利用海洋中受太阳能加热的暖和的表层水与较冷的深层水之间的温差进行发电而获得的能量。在南北纬30度之间的大部分海面，表层和深层海水之间的混养在20度左右；在赤道附近海区，温差达30度左右，储存的能量很大。如果在南、北纬20度海面上，每隔15公里建造一个海洋温差发电装置，理论上最大发电能力估计为500亿KW。
潮汐能　(tidal energy) 从海水面昼夜间上涨和降落中获得的能量。由于月亮和太阳的引潮力使海水发生位移，因而作功，转移到海洋潮汐中的能量，高达3亿kW。
波浪能(wave energy)又称海浪能。波浪具有的能量。波浪能是一种低密度不稳定的能源，中国沿岸波浪能源总功率约为0.7亿kW。