進(jìn)入到 20 世紀(jì)以來，人類面臨了環(huán)境與社會發(fā)展問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。在人類文明高速發(fā)展的今天，能源已經(jīng)成為了人類可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程的重要因素之一。世界經(jīng)濟(jì)的現(xiàn)代化，得益于化石能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入與應(yīng)用，伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，人類對能源的依賴性越來越大。然而，能源的消耗急劇增加導(dǎo)致了環(huán)境污染、臭氧層破壞和地球變暖等問題。不僅如此，這些化石能源將在 21 世紀(jì)中葉迅速地接近枯竭。據(jù)預(yù)測，按現(xiàn)有的已探明儲備量和開采速度，石油只夠開采 50 年，天然氣只夠開采 60 年，煤炭儲量稍微多一些，但也只能開采不到 200 年。化石能源的枯竭必將導(dǎo)致世界經(jīng)濟(jì)危機(jī)和地區(qū)沖突的加劇，實(shí)際上，近些年來的中東戰(zhàn)爭和美軍攻打伊拉克等歸根到底還是屬于能源戰(zhàn)爭。這種軍事沖突在今后還將更猛烈、更頻繁。

 

  目前，世界上各個國家使用的能源主要是石油、天然氣、煤等一次性不可再生能源，占能源總消耗量的 90%左右，現(xiàn)有的能源供應(yīng)和消耗模式是與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略背道而馳的。但是，如何以可持續(xù)發(fā)展的方式滿足人類日益增長的能源需求成為了難題。改善能源結(jié)構(gòu)，開發(fā)利用新能源和提高能源利用率成為了能源、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。

 

  我國的能源現(xiàn)狀可以概括為總量豐富，但人均不足。中國是發(fā)展中國家，人口眾多，人均能源資源相對匾乏。中國自然資源總量居世界第七位，能源資源總量排世界第三。但是中國人均能源資源占有量還不到世界平均水平的一半[1]。拿石油來說，中國的石油消耗量增幅水平遠(yuǎn)高于世界增幅水平，但中國的人均石油占有量僅為世界人均石油占有量的十分之一。另一方面，中國的單位 GDP 能耗卻很高，為發(fā)達(dá)國家的4-6倍。中國每千克標(biāo)煤GDP僅為0.36美元，日本為5.58，是我國的 15 倍[2]。

 

  目前我國是世界第二大能源消費(fèi)國，能源年產(chǎn)量以 4%-5%的速度增長，而這樣的增長速度還遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，供需矛盾日益顯現(xiàn)。全國各地頻頻傳出有拉閘限電的報道。自 1990 年以來，我國的煤炭產(chǎn)量一直穩(wěn)居世界第一。2010 年我國發(fā)電量達(dá)到了 4.14 萬億度，略高于美國。我國是以煤炭為主要能源的國家，在能源消費(fèi)中，煤炭所占的比例為 70%以上。我國火電廠中用來發(fā)電的一次能源中煤炭占的比例達(dá)到了 77%。我們知道，煤炭如果作為燃料直接燃燒掉是一種極大的浪費(fèi)，而且還會對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。在用煤炭發(fā)電的第一章 緒論2過程中會產(chǎn)生大量的 CO2，SO2和粉塵，對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，并加劇了溫室效應(yīng)，產(chǎn)生大面積的酸雨，破壞我國的生態(tài)環(huán)境。如果將煤炭進(jìn)行綜合利用，不僅可以減少環(huán)境污染，而且還可以創(chuàng)造更大的價值。聯(lián)合國公布的數(shù)字表明:1965 年到 1998 年，全球 CO2排放量增加了一倍。2009 年全球 CO2排放量比2008 年下降 1.3%，但仍比 2000 年增加了 25%，而 2010 年全球 CO2排放量再創(chuàng)紀(jì)錄。影響全球變暖的溫室氣體主要來源是礦物燃料燃燒，占總量的 75%，這加劇了溫室效應(yīng)的產(chǎn)生。因此，面臨著如此嚴(yán)峻的能源形勢，我們必須加快開發(fā)新能源，提高能源利用效率。