■文/王國強(qiáng)

能源是可以提供能量的自然資源，是人類生存、生活和社會發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。能源開發(fā)利用的水平是一個時代、一個國家科技創(chuàng)新、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步的重要標(biāo)志。能源變革給人類帶來福祉的同時，也給人類帶來一些負(fù)面影響。歷史上的兩次石油危機(jī)就曾給現(xiàn)代西方經(jīng)濟(jì)帶來沉重打擊，能源消費(fèi)造成的社會不公、環(huán)境污染、極端氣候等問題近年來也愈加凸顯?；厥啄茉窗l(fā)展的歷史，人類文明進(jìn)程中的機(jī)遇與挑戰(zhàn)無不與能源開發(fā)利用息息相關(guān)。

能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變

能源結(jié)構(gòu)是各類能源在能源總量中的比例關(guān)系，造成結(jié)構(gòu)變化的主要原因是技術(shù)和經(jīng)濟(jì)問題。因此，在一定時期內(nèi)，一種能源取代另一種能源而形成新的能源體系不僅取決于替代能源對現(xiàn)有主導(dǎo)能源的綜合競爭優(yōu)勢，還取決于能源利用設(shè)備的重大突破。

煤炭取代柴薪是人類歷史上發(fā)生的第一次能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。柴薪是人類利用的第一種自然能源。約20萬年前，原始人類利用雷火、山火來燃燒柴草以獲得熱能。約5萬年前，原始人類從撞擊石器產(chǎn)生火星受到啟發(fā)，發(fā)明了“鉆木取火”，結(jié)束了人類茹毛飲血的原始生活，把人類帶進(jìn)了農(nóng)業(yè)文明，開始了漫長的以柴薪為主要能源的時代。“鉆木取火”從利用自然火轉(zhuǎn)變?yōu)槔萌斯せ?，可視為人類在能源方面最早的一次技術(shù)革命。迄今為止，柴薪、秸稈等生物質(zhì)能源仍然占有重要的地位，約占世界總消費(fèi)能源的6%。18世紀(jì)60年代，英國人瓦特（James Watt）發(fā)明了以煤炭為動力源的蒸汽機(jī)，催生了以冶金工業(yè)和紡織工業(yè)為主體的第一次工業(yè)革命。蒸汽機(jī)在鐵路、航運(yùn)等部門的推廣應(yīng)用，使煤炭工業(yè)迅速崛起。19世紀(jì)末，人們又發(fā)明了以蒸汽機(jī)為動力的發(fā)電機(jī)，帶動火電廠的大規(guī)模建設(shè)，進(jìn)一步刺激了對煤炭工業(yè)的需求。據(jù)統(tǒng)計，1860年世界煤炭產(chǎn)量已達(dá)1.36億噸，1900年增加到7.35億噸，分別占到世界一次能源總量的97.2%和94.5%。因此，19世紀(jì)，煤炭已成為資本主義工業(yè)化的主要動力資源，世界能源結(jié)構(gòu)進(jìn)入以煤炭為主要能源的時代。

石油取代煤炭是人類歷史上發(fā)生的第二次能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。19世紀(jì)中期，美國等國相繼開發(fā)了石油能源，出現(xiàn)了石油工業(yè)。1872年，德國工程師奧托（Nikolaus August Otto）發(fā)明了煤氣內(nèi)燃機(jī)。1883年，德國工程師戴姆勒（Gottlieb Daimler）發(fā)明了汽油內(nèi)燃機(jī)。1892年，德國工程師狄塞爾（Rudolf Diesel）發(fā)明了柴油內(nèi)燃機(jī)。內(nèi)燃機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用促進(jìn)了汽車、輪船、拖拉機(jī)、飛機(jī)和發(fā)電機(jī)的誕生，使得石油需求量大大增加。反過來，石油需求也促進(jìn)了石油勘探利用技術(shù)的發(fā)展。20世紀(jì)20年代，管線焊接技術(shù)的發(fā)明為石油、天然氣遠(yuǎn)距離輸送創(chuàng)造了更好的條件。第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，由于中東石油的開發(fā)、石油開采冶煉技術(shù)的進(jìn)步及煤炭成本的上升，石油的比較優(yōu)勢更加明顯。1920年，世界能源結(jié)構(gòu)中煤炭占87%，到了1959年，煤炭的比重下降到48%，而石油和天然氣的比重則從11%上升到50%，超過了煤炭而居首位，世界能源結(jié)構(gòu)開始進(jìn)入石油和天然氣時代。

可再生、多樣化新能源取代化石能源或?qū)⑹侨祟愓诎l(fā)生的第三次能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。20世紀(jì)40年代，核能的出現(xiàn)揭開了人類能源發(fā)展史上新的一頁。50年代，核能開始用于發(fā)電。由于世界各國政治、經(jīng)濟(jì)及科技水平的不同，核電的發(fā)展有著較大的差別，但核電在世界能源結(jié)構(gòu)中占有了一席之地。70年代的兩次石油危機(jī)，使人們認(rèn)識到煤炭、石油、天然氣等不可再生能源儲量有限，而能源需求卻日益增長，依靠化石能源無法長期維持高速發(fā)展的世界經(jīng)濟(jì)，因此，可再生能源成為各國實(shí)施可持續(xù)

發(fā)展戰(zhàn)略的重要選擇。另外，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，客觀上為新能源的開發(fā)利用創(chuàng)造了條件。除傳統(tǒng)水能外，風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、淺表地?zé)崮艿刃滦涂稍偕茉吹玫窖杆侔l(fā)展，在能源結(jié)構(gòu)中的比例逐年增加。1990年，世界一次能源結(jié)構(gòu)中，石油、煤炭、天然氣、可再生能源、核能分別占32%、26%、20%、17%和5%；到2020年，其比重將分別占28%、24%、21%、21%和6%。據(jù)預(yù)測，到21世紀(jì)中葉，可再生能源將超越“化石能源+核能”，有望成為一次能源的主體，化石能源開發(fā)利用將更趨高效低碳，世界能源結(jié)構(gòu)將進(jìn)入多元化、可再生能源為主導(dǎo)的新時期。

化石能源的利用

化石能源主要有煤炭、石油和天然氣，都是不可再生能源?；茉粗瘟?9世紀(jì)到20世紀(jì)近200年來人類文明的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，但化石能源的不可再生性和人類對其的巨大消耗，使化石能源面臨巨大的挑戰(zhàn)。

煤炭發(fā)現(xiàn)的歷史悠久，但成為世界主要能源經(jīng)歷了漫長的歲月。中國是開發(fā)利用煤炭最早的國家，3 000多年前就發(fā)現(xiàn)了煤炭，陜西寶雞菇家莊兩座西周古墓中出土的煤雕制品達(dá)200多件。中國在春秋時期開始用燃煤，西漢開始采煤煉鐵，唐朝產(chǎn)煤地附近民間生活已普遍使用煤炭，至宋代已有焦炭煉鐵技術(shù)。英國和德國直到9世紀(jì)和10世紀(jì)才相繼發(fā)現(xiàn)煤炭。12世紀(jì)，歐洲才開始有人把煤炭用作家庭生活的燃料。14世紀(jì)，英國開始有組織地開發(fā)利用煤炭。18世紀(jì)，英國相繼發(fā)明了用焦炭代替木炭煉鐵技術(shù)和用煤炭冶煉熟鐵技術(shù)，使煤炭需求量增加。1769年，瓦特對蒸汽機(jī)做出重大改進(jìn)，成為工礦和交通運(yùn)輸部門的主要動力裝置，為煤炭應(yīng)用開辟了廣闊的前景。18世紀(jì)末，人們開始用蒸汽機(jī)排水、通風(fēng)，使采煤深度和采煤數(shù)量有了較快的增加。1815年英國化學(xué)家戴維（Humphry Davy）發(fā)明了防爆安全燈，1867年瑞典化學(xué)家諾貝爾（Alfred Nobel）發(fā)明了黃色炸藥，大大提高了采煤效率。19世紀(jì)末，截煤機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用使采煤機(jī)械化取得了突破性進(jìn)展。1952年，英國第一臺移動式液壓支架和滾筒采煤機(jī)相繼問世。1954年，自移式液壓支架裝備了世界上第一個機(jī)械化采煤工作面，于20世紀(jì)60年代開始廣泛應(yīng)用?，F(xiàn)代綜合采煤工作面采用大功率滾筒采煤機(jī)械落煤和裝煤，重型可彎曲鏈板輸送機(jī)運(yùn)煤。綜合機(jī)械化采煤是煤礦現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。煤炭分布廣泛、儲存量大，開發(fā)和利用比較容易，所以仍是當(dāng)前主要能源。但是，其發(fā)熱量和燃燒效率較低，輸送和使用不便，易造成環(huán)境污染和危害健康，使當(dāng)前許多國家一直致力于研究開發(fā)煤的氣化、液化和凈化技術(shù)。

石油和天然氣相伴而生，是高質(zhì)量的化石能源。中國同樣是世界上最早發(fā)現(xiàn)和利用石油、天然氣的國家，東漢時期班固所著《漢書》就有記載。但是，近代石油工業(yè)的出現(xiàn)和石油技術(shù)的發(fā)展卻始于19世紀(jì)的西方國家。1859年，美國石油鉆探家德雷克（Edwin Drake）在賓夕法尼亞州用頓鉆開鑿了第一口工業(yè)油井，拉開了石油工業(yè)的序幕。隨后，1871年俄羅斯開發(fā)巴庫油田，1885年印度尼西亞開發(fā)泰拉嘎-坦戈爾油田。19世紀(jì)后期，內(nèi)燃機(jī)、發(fā)電機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用，兩次世界大戰(zhàn)軍事上的需要，以及石化工業(yè)的發(fā)展，極大地促進(jìn)了石油科學(xué)、勘探開采技術(shù)的迅速發(fā)展。1963年，美國首次使用機(jī)載紅外掃描儀和紅外攝影機(jī)勘探夏威夷群島地質(zhì)構(gòu)造，尋找石油資源。1964年，第一臺地震數(shù)字儀問世。20世紀(jì)70年代，微電子技術(shù)應(yīng)用于石油工業(yè)。到了80年代，油、氣勘探中非地震物探法新儀器新方法開始大行其道。

英國是西方最早利用天然氣的國家，始于1868年。19世紀(jì)后期，美國等開始將天然氣應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)。大規(guī)模開發(fā)利用天然氣，美國是在第二次世界大戰(zhàn)之后，歐洲是在1959年荷蘭開發(fā)煤氣田之后。由于天然氣具有價廉、無污染、供應(yīng)安全等優(yōu)點(diǎn)，已成為世界各國青睞的重要能源。天然氣工業(yè)開發(fā)利用初期，主要用作鍋爐燃料和化肥原料。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，天然氣開始用作汽車的燃料，主要技術(shù)措施是在汽車上安裝一個耐壓鋼瓶和把天然氣轉(zhuǎn)化成汽油。1985年，新西蘭建成了世界上第一座把天然氣轉(zhuǎn)化成汽油的工廠，每天可生產(chǎn)汽油1.4萬桶，能滿足本國所需汽油的1/3。近20年來，各國還致力于開發(fā)非常規(guī)油氣資源，包括煤層氣（瓦斯）、油砂礦、油頁巖、頁巖氣、可燃冰等。因?yàn)樗姐@井、水壓裂等技術(shù)的進(jìn)展，到2013年美國頁巖氣所占比重已近40%。天然氣水合物是由水和天然氣在中高壓和低溫條件下混合組成的類冰籠形結(jié)晶化合物，因外觀像冰遇火即可燃燒，又被稱作“可燃冰”?？扇急诤Ｑ笾械姆植济娣e約占海洋總面積的10%，如果開采利用合理，足以滿足人類未來千年之需。目前，可燃冰的開采多還停留在探索的模擬實(shí)驗(yàn)階段。

電能的發(fā)展

電能又稱電力，是二次能源，在現(xiàn)代能源結(jié)構(gòu)中占有獨(dú)特的位置。火電、水電和核電構(gòu)成了世界電力的三大支柱。電力比一次能源具有更高的利用效率、適宜遠(yuǎn)距離輸送、能大規(guī)模生產(chǎn)、按需任意分配等特點(diǎn)，進(jìn)入20世紀(jì)就取代蒸汽動力占據(jù)統(tǒng)治地位。

火力發(fā)電在電力工業(yè)中占有非常重要的地位，在世界發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中比例最大?；鹆Πl(fā)電就是將煤炭、石油、天然氣等燃料燃燒產(chǎn)生熱能，利用高溫高壓的蒸汽來推動發(fā)電機(jī)發(fā)電。自18世紀(jì)后期至19世紀(jì)末，燃煤蒸汽機(jī)作為動力機(jī)發(fā)揮了革命性的影響。隨著電力工業(yè)的快速發(fā)展，發(fā)電用蒸汽機(jī)因速度低、功率小而被容量大、效率高的汽輪機(jī)所代替。1891年，英國工程師帕森斯（Charles Algernon Parsons）研制成功了世界上第一臺帶有凝汽器功率為100千瓦的汽輪發(fā)電機(jī)，使蒸汽發(fā)電效率大大提高。1959年，世界上第一臺超臨界壓力機(jī)組在美國運(yùn)行，之后在西歐各國以及蘇聯(lián)普遍使用，使火力發(fā)電煤耗大幅度下降。在發(fā)電機(jī)方面，金屬材料的選擇和制造技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了發(fā)電機(jī)組容量的增加，冷卻技術(shù)的進(jìn)步提高了發(fā)電機(jī)的出力。20世紀(jì)三四十年代，冷卻技術(shù)主要采用空氣冷卻，50年代后期主要采用氫冷技術(shù)。1958年，中國成功試制出首臺雙水內(nèi)冷汽輪發(fā)電機(jī)。隨著發(fā)電機(jī)組容量的增大，火電廠的規(guī)模也越來越大，造成了煤、灰、水等環(huán)境污染問題。70年代后期，日本、法國、英國、德國和美國開始增加火電中燃油的比重，以減少對環(huán)境的污染。80年代，為提高發(fā)電效率，世界各國開始采用燃?xì)廨啓C(jī)和汽輪機(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。當(dāng)前，火力發(fā)電在世界發(fā)電能源結(jié)構(gòu)中仍占64%左右，而中國火力發(fā)電則占到了75%左右。

水電是可再生能源，也是常規(guī)能源中最干凈的能源。水力發(fā)電就是利用水的勢能，推動水輪發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。由于不產(chǎn)生任何有害污染物，水力發(fā)電備受世界各國推崇，有100多年的發(fā)展歷史。早在3 000多年前，人類就發(fā)明了水輪。1849年，美國工程師弗朗西斯（James B.Francis）研制出世界首臺向心式水輪機(jī)，因其結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠，成為歷來應(yīng)用最廣的混流式水輪機(jī)。1878年，法國首次用水輪機(jī)驅(qū)動直流發(fā)電機(jī)，組成世界上第一臺水輪發(fā)電機(jī)組，揭開了人類水電開發(fā)的歷史。1881年，英國建成了世界上第一個25千瓦常規(guī)水電站。1886年，美國興建當(dāng)時世界上最大的尼亞加拉水電站，開商業(yè)水電之先河。進(jìn)入20世紀(jì)，隨著工業(yè)發(fā)展，水電站規(guī)模也不斷增大，第二次世界大戰(zhàn)前后世界大型水電開發(fā)達(dá)到高峰。1994年，中國興建了世界上最大的水電站——三峽水電站。隨著水能開發(fā)的發(fā)展，各種類型的水輪機(jī)制造技術(shù)也不斷進(jìn)步。1933年和1938年，燈泡式和全貫流式水輪分別在德國問世，滿足了低水頭水能資源的利用。1957年，第一臺適應(yīng)水頭較大變化的斜流式水輪機(jī)研制成功。目前，世界水輪機(jī)組已處于多品種、大容量時代。

核電是利?用核反應(yīng)堆中核裂變所釋放出的熱能進(jìn)行發(fā)電，核能的和平開發(fā)利用揭開了能源發(fā)展史的一個新紀(jì)元。美國于1942年建成了世界上第一座核反應(yīng)堆，1945年建成了世界上第一艘核潛艇，并將原子彈應(yīng)用于戰(zhàn)爭。1954年，蘇聯(lián)建成世界上第一個試驗(yàn)性核電站——奧布寧斯克核電站，開啟了核能和平開發(fā)利用的大門。受政治、經(jīng)濟(jì)、資源及科技水平的影響，世界各國有著不同的核電發(fā)展經(jīng)歷。美國和蘇聯(lián)為搶先發(fā)展核武器，建立了擴(kuò)散廠，生產(chǎn)濃縮鈾，因此核電站采用濃縮鈾堆型。英國和法國由于缺少足夠的鈾和生產(chǎn)重水的技術(shù)，重點(diǎn)發(fā)展天然鈾石墨氣冷堆，直到20世紀(jì)60年代后期才從美國引進(jìn)技術(shù)，實(shí)行壓水堆核電發(fā)展計劃。受石油危機(jī)的影響，核電在80年代得到迅速推廣，成為世界各種能源中增長最快的一種。截至1988年底，世界上26個國家有核反應(yīng)堆429個，總發(fā)電量達(dá)17 960億千瓦時，占世界用電量的17%。其中，美國、法國、蘇聯(lián)、日本、聯(lián)邦德國的核發(fā)電量占該國總發(fā)電量的比例分別為19.5%、69.9%、12.6%、23.4%、34.0%。此時，中國的核電工業(yè)才剛剛起步。1991年，中國秦山核電站建成發(fā)電，實(shí)現(xiàn)了中國大陸核電零的突破。截至2015年底，中國投入的商業(yè)運(yùn)行核電機(jī)組有30臺，約占全國發(fā)電量的3.01%，與發(fā)達(dá)國家仍有較大差距。

新能源的開發(fā)

新能源一般是指在新技術(shù)基礎(chǔ)上加以開發(fā)利用的可再生能源，包括太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、生物質(zhì)能和氫能等。從技術(shù)發(fā)展趨勢看，太陽能電池、燃料電池、生物質(zhì)氣化液化以及大型風(fēng)力發(fā)電有了更快的發(fā)展。

●太陽能

世界上各種可再生能源幾乎都直接或間接來自太陽，太陽能是最為重要的基本能源。太陽能最早用于取暖、供熱和干燥，而后又應(yīng)用于冷藏、制氫和抽水等。太陽能作為發(fā)電能源是太陽能利用的革命性變化。

1839年，法國科學(xué)家貝克雷爾（Edmond Becquerel）發(fā)現(xiàn)了光伏效應(yīng)。1904年，愛因斯坦（Albert Einstein）提出光子假設(shè)，解釋了光電效應(yīng)。1954年，美國貝爾實(shí)驗(yàn)室的蔡平（Daryl M.Chapin）、皮爾遜（Gerald L.Pearson）、富勒（Calvin S.Fuller）研制出世界上第一批可供實(shí)驗(yàn)的轉(zhuǎn)換效率為6%的單晶硅太陽能電池，開創(chuàng)了直接把太陽光能轉(zhuǎn)變成電能的新紀(jì)元。20世紀(jì)80年代末，全世界5 000多顆飛行器中90%以上都使用太陽能電池供電，西方各國也相繼建成了許多以太陽能電池方陣組成的電站。

太陽能熱發(fā)電是太陽能利用的另一種重要形式，主要有塔式、分散式和太陽池三種類型的太陽能熱發(fā)電站。20世紀(jì)40年代，蘇聯(lián)人首先提出塔式太陽能熱發(fā)電的構(gòu)想，并于1950年設(shè)計出世界上第一座塔式太陽能熱發(fā)電站的小型實(shí)驗(yàn)裝置。1952年，法國建成了第一座塔式太陽能熱發(fā)電站。分散式太陽能熱電站又稱太陽田，70年代末美國最早建成一座150千瓦該類型電站。太陽池發(fā)電的設(shè)想最早在1902年由羅馬尼亞的卡列克辛斯基（Alexander von Kalecsinsky）提出，直到1979年以色列在死海建成首座150千瓦太陽池電站后才引起了許多國家的重視。從長遠(yuǎn)前景來看，太陽能發(fā)電是最具潛力的戰(zhàn)略替代發(fā)電技術(shù)，許多國家正在努力探索新的轉(zhuǎn)換方式。

●風(fēng)能

風(fēng)能是太陽能的一種轉(zhuǎn)換形式，到達(dá)地球的太陽輻射約有2%轉(zhuǎn)換成風(fēng)能。人類利用風(fēng)能的歷史可追溯至公元前3000年左右，古埃及人首先在尼羅河上利用風(fēng)能揚(yáng)起棕葉帆，馭風(fēng)而行。中國在公元前2100年左右學(xué)會利用帆船。1891年，丹麥物理學(xué)家拉庫爾（Poul la Cour）研制成風(fēng)輪驅(qū)動的直流發(fā)電機(jī)機(jī)組，開創(chuàng)了人類利用風(fēng)能的新途徑。20世紀(jì)初，荷蘭、丹麥等國風(fēng)電發(fā)展風(fēng)行一時，五六十年代受水電、火電和電網(wǎng)發(fā)展的影響，風(fēng)力發(fā)電逐漸被淘汰。70年代，受石油危機(jī)的影響，風(fēng)力發(fā)電再受世界各國重視。八九十年代，美國、墨西哥、丹麥等國一些大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建成投產(chǎn)。風(fēng)能發(fā)電的主要問題是造價，但由于風(fēng)力發(fā)電可以減少污染、儲量巨大，各國對風(fēng)力發(fā)電的研究仍方興未艾。

●生物質(zhì)能

生物質(zhì)能是世界上最為豐富的可再生能源之一，在世界能源結(jié)構(gòu)中占有舉足輕重的地位。生物質(zhì)能的開發(fā)利用主要有兩個方面：一個是綠色植物的生產(chǎn)；另一個是生物質(zhì)能的氣化、液化和固化。

20世紀(jì)前后，沼氣技術(shù)得到世界各國的重視。1881年，意大利首先提出厭氧消化法生產(chǎn)沼氣的理論。1895年和1911年，英國相繼建成消化槽和厭氧消化廠。隨后，許多國家開展了沼氣技術(shù)的研究。1920年，德國利用污水、污泥生產(chǎn)的沼氣驅(qū)動汽車。1960年后，隨著石油供應(yīng)的改善和價格下降，沼氣發(fā)展一度停滯。70年代石油危機(jī)后，沼氣開發(fā)利用再受重視。1988年，僅聯(lián)邦德國就建有39個工業(yè)沼氣和80個農(nóng)業(yè)沼氣池。發(fā)展中國家農(nóng)村人口的80%～90%的生活能源來源于木柴、農(nóng)作物和牲畜糞便等生物質(zhì)能。沼氣技術(shù)因具有投資少、見效快等優(yōu)點(diǎn)，在發(fā)展中國家得到迅速推廣。近年來，燃料乙醇、生物柴油生物質(zhì)發(fā)電等生物質(zhì)能產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)得到了快速的發(fā)展。

●海洋能

海洋能是一種來自太陽能及天體與地球相互間作用的能量，理論上足以滿足人類目前以及未來的能量需求。潮差、波浪、潮流、洋流、溫度差和鹽度差是人們常利用的6種形式。

早在11世紀(jì)，法國、西班牙和英格蘭地區(qū)的漁民就利用潮差推動碾磨來磨碎糧食。19世紀(jì)末，法國科學(xué)家提出興建潮汐電站的設(shè)想。1912年，德國建成世界第一座實(shí)驗(yàn)性小型潮汐電站——布蘇姆潮汐電站。1966年法國建成了近代最著名的朗斯潮汐電站，至今仍在正常運(yùn)行，效益良好。到了七八十年代，韓國、日本、挪威也相繼建成實(shí)驗(yàn)性潮汐電站。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著石油價格的不斷上升，美國、英國、加拿大、丹麥、瑞典、挪威、韓國等國開始積極研究潮汐發(fā)電技術(shù)。2011年，韓國建成世界上最大的潮汐電站——始華湖潮汐電站。我國的潮汐電站自20世紀(jì)50年代中期開始興建，至80年代初共建有76個潮汐電站。

海水溫差發(fā)電就是利用表層海水的溫度將工質(zhì)汽化，驅(qū)動汽輪機(jī)獲取動力。1930年，法國首次試驗(yàn)海水溫差發(fā)電成功。雖然溫差能利用的理論比較完善，但在實(shí)際應(yīng)用中維持真空閃蒸室的真空度、防止海水腐蝕、生物腐蝕等問題仍不能很好地解決。

波浪能利用歷史久遠(yuǎn)。早在1799年，法國人吉拉德（Pierre-Simon Girard）和兒子就發(fā)明了可以利用波浪能的機(jī)械，并申請了專利。但是，直到20世紀(jì)70年代石油危機(jī)后，波浪能的研究才開始活躍起來。到了80年代，一些波浪能發(fā)電裝置才開始投入運(yùn)行。目前，大約有50余種波浪能轉(zhuǎn)換裝置處在研發(fā)、試用階段中。全世界對波浪發(fā)電重視的主要原因是，波浪能轉(zhuǎn)換裝置能為海上石油開采平臺、海港及海岸航海設(shè)備提供電力。

人類正在走向以可再生能源為主的綠色低碳、可持續(xù)能源時代。光伏、光熱、風(fēng)能、水電、生物質(zhì)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽艿瓤稍偕茉吹拈_發(fā)利用促進(jìn)了分布式能源技術(shù)的發(fā)展，為能源結(jié)構(gòu)第三次轉(zhuǎn)型奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。歷次能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變都無法回避成本問題，各國都在實(shí)行能源開發(fā)與節(jié)約并重的政策。節(jié)約能源不是少用或限用能源，而是依靠技術(shù)的進(jìn)步充分利用好能源。當(dāng)前，信息網(wǎng)絡(luò)、大數(shù)據(jù)、云計算、先進(jìn)制造、智能電網(wǎng)、儲能與控制、交通與運(yùn)載等技術(shù)創(chuàng)新與變革，促進(jìn)了能源互聯(lián)網(wǎng)的興起，優(yōu)化了能源系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)，真正做到了節(jié)能減排。