化学能源的今天和明天

热心网友：全球能源供求状况以及资源潜力直接关系到国际政治经济发展态势，进入21世纪以来，能源问题日益成为摆在各国政府面前的重要问题。近年来，伴随世界经济的复苏和发展，国际石油价格节节高攀，对能源化工的发展产生重大的影响；同时，来自环境保护的压力以及能源资源综合利用等方面的要求，也促使以石油、天然气、煤炭等资源为原料的能源化工发生深刻的变化。如何应对能源化工发展面临的挑战，发展适合我国资源特点和国情的能源化工，为全面建设小康社会提供清洁、充足的二次能源和化工产品，成为摆在我们面前的一个重大课题。

　　一、我国能源化工面临的挑战

　　能源化工，主要指利用石油、天然气和煤炭等基础能源资源，通过化学过程制备二次能源和化工产品的过程，主要包括石油化工、天然气化工和煤化工等。能源化工产品涉及国民经济和人民生活的各个领域。合成塑料、合成纤维、合成橡胶等关系人们衣食住行的化工产品几乎全部来自于石油化工；氮肥、甲醇等则主要来源于煤化工和天然气化工。

　　在能源化工领域，占据主导地位的是石油化工。目前，车用燃料的99%以上、所有的航空燃料以及石蜡、沥青、润滑油等都来自于石油化工。截至2004年底，我国原油一次加工能力约为3.1亿吨/年，二次加工以催化裂化工艺为主，约为8000万吨/年。乙烯原料全部来自于石油炼制产品，乙烯产能为608.5万吨/年，仅能满足国内乙烯当量需求的不足40%。煤炭的利用仍然是以一次能源燃烧利用为主，化工利用仅限于以煤制气生产合成氨和甲醇，2004年占煤炭总消费不足10%，且产品附加值较低，能耗高，污染大。天然气的大规模化工利用也主要是合成氨和甲醇，占2004年天然气消费的不足40%。在当前石油价格高位动荡的形势下，以石油化工为主的能源化工面临前所未有的严峻挑战。

　　1. 挑战之一：资源尤其是石油资源偏紧，导致能源化工缺乏持续发展的有力保障

　　在我国的能源资源结构中，煤炭、天然气的蕴藏量相对较为丰富，石油资源相对缺乏。近十多年来，我国石油消费量持续快速上升，1993年我国重新成为石油净进口国；2004年，我国实际生产原油1.75亿吨，消费原油3.14亿吨，进口量首次突破1亿吨，达到1.22亿吨，对外依存度高达38.9%。根据国家发展和改革委员会能源研究所的研究，2020年中国石油的需求量将达到4.5亿～6.1亿吨，届时石油进口量将达到2.7～4.3亿吨，进口依存度将高达60%～70%。

　　面对这种情况，近年来我国采取一系列措施，积极拓宽原油资源来源渠道。从总体看，我国海外石油主要有三个来源。一是从中东以及南美、非洲国家进口石油。2004年我国从中东进口原油6295万吨，占全部进口量的50%以上；运输路线过度依赖马六甲海域，一旦国际形势发生变化，原油保障将会变得极为脆弱。第二个油源是从俄罗斯和中亚地区进口。2004年中国—哈萨克斯坦原油管线正式开工建设，一期工程输油能力为1000万吨/年；另外，中—俄输油管线经过多次反复，最近俄罗斯基本确定首先保障中国支线的输油量，并承诺通过铁路加大对中国的原油出口。这个方向的油源相对较为稳定，但也存在诸多政治、经济的变数，而且受资源量的限制，预期总输油量不会超过5000万吨/年。第三个油源是我国石油公司在国外勘探开发获得的份额油。2004年，我国三大石油公司在国外油田获得的份额油达到1750万吨。由于我国石油公司拥有权益的多数海外油田东道国处于国际政治、经济冲突的前沿，继续扩大产量将受到资源量、所在国家政治环境以及国际形势的影响。国际、国内石油供应的严峻形势，使我国能源化工的持续发展面临重大的考验。

　　石油资源的紧缺直接影响石油化工的发展。石油资源主要用来炼制作为燃料使用的汽、煤、柴油和用来生产作为乙烯裂解原料的石脑油。根据现有规划，我国将在“十一五”期间建成若干个百万吨级以上的大型乙烯基地，加上原有乙烯基地的扩能改造，预计2010年乙烯产能将达到1000万～1500万吨，作为乙烯裂解原料的石脑油需求量将达到3500万～4500万吨。同时，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提高，汽车保有量和客货交通运输量迅速上升，汽、柴、煤油等燃料油品消费量也将持续增长。因此，炼油工业面临保石化原料还是保运输燃料的问题，矛盾异常突出。资源的紧缺和供需之间的矛盾还将直接导致石脑油价格的上涨，使得乙烯和聚烯烃产业面临成本上升的巨大压力。

　　鉴于上述情况，我们必须一方面通过技术进步，大力提高轻质油收率，提高石油资源的利用率，另一方面，大力开发替代能源和资源，采用新型车用燃料替代汽、柴油，尽可能多的把轻质油用于乙烯裂解，同时要积极探索用重质油、煤或天然气生产低碳烯烃的新途径，有效降低能源化工的成本。

　　2. 挑战之二：石油资源品质低劣导致加工难度增加，对能源化工技术进步提出了更高的要求

　　当前，世界范围内原油变重、品质变差的趋势十分明显。原油资源品质的变化影响成品油的品质和乙烯裂解原料石脑油的品质，使得石脑油的收率降低，裂解性能变差。

　　对于我国而言，石油资源品质的变化主要体现在三个方面。一是我国东部优质石蜡基原油的产量逐年递减，蒸汽裂解乙烯收率有下降趋势。这种变化使得必须采用更多的资源、更高的代价才能保障乙烯产量的提升。二是重质、高稠原油产量逐年上升，对这种劣质原油的加工已成为石化企业不得已的选择。这种原油轻油收率低，必须经过催化裂化、焦化、加氢等复杂过程才能生产合格油品和石脑油。三是进口原油绝大部分是高硫原油。近年来，随着石油进口量的增加，来自中东、俄罗斯的高硫环烷基、中间基原油所占比例越来越大，这一方面导致原油加工流程更加复杂，现有设备需要改造才能适应高硫含量的变化；另一方面，与适用乙烯裂解的低硫石蜡基原油相比，用环烷基原油和中间基原油生产的石脑油，乙烯收率大约降低2～4个百分点。

　　与原油资源品质劣质化趋势明显相反，成品油质量要求不断升级，乙烯产能迅速扩张对石脑油的品质也提出了更高的要求。在资源品质下降的情况下，汽、煤、柴油要达到新的排放标准需要付出更高的代价，尤其是硫含量要达到欧III甚至以上标准，需要更多的高压加氢过程，加工成本大幅上升。在乙烯方面，乙烯产能的竞争在很大程度上将转化为对原料石脑油的竞争，原料的成本和品质将成为石化企业竞争力的关键，石脑油品质和数量的保障将成为乙烯市场的矛盾焦点。这种变化趋势将迫使能源化工企业通过技术进步，降低劣质原料加工成本；或者采用替代资源，努力提升企业竞争力。

　　3. 挑战之三：环境保护的压力，迫切需要提高对能源的综合利用和清洁利用

　　能源的消费在促进经济发展和人民生活水平提高的同时，也给环境带来污染，而且，在我国，能源浪费的现象和不合理利用现象仍比较严重。据统计，城市大气中64%的CO、69%的NOX、33%的CO2、40%的悬浮颗粒物和80%的噪声都是由汽车交通产生的。我国能源消费总量中约有70%为煤炭，其中85%采用效率低、污染严重的直接燃烧方式。每年由于燃煤引发的SO2污染和酸雨造成的经济损失已超过1000亿元，酸雨面积占到国土面积的三分之一。显然，提高资源的综合利用和清洁利用程度，大力开发能源的清洁利用途径，实现能源资源和环境的协调发展，已经成为当前经济和环境保护发展的迫切要求。生产符合环境保护要求的更清洁的汽油、柴油和煤油，是今后几年我国石油化工面临的重要任务。

　　根据我国治理汽车尾气污染排放计划，北京从2005年7月1日起全面使用欧Ⅲ标准的汽油和柴油，2008年，中国车用燃料要整体达到欧III燃油标准，2010年要与世界先进水平保持同步。当前，要大规模地满足硫含量低于50μg/g甚至10μg/g以及低芳烃、烯烃等要求，炼厂还需要采取很多的技术措施和更多的资金投入。发展清洁燃料技术一方面要求改进原油加工工艺，另一方面还要不断开发新型替代能源，例如不含硫的天然气合成油、醇类燃料、氢能等，以解决资源和环境对燃料日益增长的压力。

　　二、我国能源化工发展的发展方向

　　技术进步和技术创新是能源化工发展的永恒动力。进入21世纪以来，我国能源化工的发展步伐明显加快。面临资源紧缺和环境保护的双重压力，我国能源化工将向以下四个方面加快发展。

　　1. 产品清洁化、高性能化与生产过程清洁化

　　近年来，清洁燃料技术发展和应用十分迅速，燃油强制性标准不断提高。清洁汽油的生产发展方向是进一步降低汽油的烯烃含量、硫含量和苯含量，提高辛烷值和清净性。清洁柴油的总体目标是降低柴油的硫含量、芳烃特别是多环芳烃含量，提高十六烷值和抗磨性能。原油价格的不断上涨和品质劣质化趋势的加剧，使得单纯从原油加工过程生产超低硫清洁化燃油要付出过高的代价。以天然气为原料生产合成油（GTL）作为无硫、高清洁油品调和组分，无疑具有极大的经济吸引力和可行性。

　　产品的高性能化是能源化工发展的重要趋势。合成树脂、合成橡胶和合成纤维的新产品和新牌号不断涌现，特别是合成树脂专用料和差别化合成纤维的开发异常活跃，产品开发呈现出多样化、系列化、高附加值和高性能化的特点。同时，随着工艺技术和催化剂的发展，石化产品的综合性能增强，应用领域进一步拓展。

　　过程的清洁化是能源化工不懈追求的目标，而技术进步是实现这一目标的最重要手段。清洁化生产过程对能源化工的意义不仅仅在于降低污染物排放，降低处理成本，更重要的是提高资源利用效率，因为有些污染物本身也是可以利用的原料。近年来，新的清洁化生产过程不断替代传统工艺，例如，生产高辛烷值汽油调和组分的烷基化过程，离子液催化过程有替代氢氟酸工艺的趋势，天然气经绿色工艺生产聚碳酸酯工艺将逐步取代光气法工艺，生产有机玻璃原料甲基丙烯酸甲酯的丙酮氰醇法极有可能被碳四直接氧化法所替代，等等。

　　在传统燃料油品生产过程和产品清洁化的同时，清洁化的替代燃料发展方兴未艾。近年来，乙醇汽油已经在我国开始大规模应用，2004年销售量接近80万吨，低碳醇类燃料、醚类燃料等都开始进入汽车应用，生物柴油、氢能开发也在积极进行当中。这些新型燃料具有相同的特点，即：不含硫，现有燃料应用体系不需要经过大规模改造即可适应，成本可望与现有成品油相当，发展前景看好。

　　2. 一体化综合利用

　　在石油化工领域，通过更加紧密的炼油化工一体化来协调生产、降低成本以实现经济效益最大化，已成为炼化业发展的主要趋势。目前，炼油化工一体化的方向可以体现在三个方面：多产低碳烯烃、多产芳烃和多产化工轻油，使炼油厂、乙烯厂和芳烃厂紧密结合形成一体化。

　　首先，由炼油厂催化裂化装置增产丙烯将是未来炼化一体化发展的重点。为此，催化裂化工艺向短接触时间、快速分离、高剂油比、进料反应速率与催化剂活性匹配方向发展；催化剂向提高烯烃特别是丙烯收率方向发展。二是多产芳烃，除继续发展催化重整工艺和催化剂，提高芳烃产率外，正在发展轻烃芳构化、重质芳烃轻质化等技术。三是多产化工轻油，通过加氢裂化根据不同的目的产品选择不同的催化剂装填方案和工艺条件，以最大限度生产乙烯和重整原料，其中多产化工轻油技术在其中所起的作用正在加大。可以预见，利用重质油催化裂化或者催化裂解生产低碳烯烃将具有极大的经济吸引力，成为未来石脑油蒸汽裂解制乙烯的重要补充。

　　值得注意的是，石油化工与煤化工、天然气化工的一体化发展逐渐成为可能，成为能源化工未来发展的新的增长点。对于天然气化工而言，造气是关键的环节，合成气可以通过费托合成油品，也可以生产甲醇，进而通过甲醇裂解（MTO）生产乙烯、丙烯等基本化工原料；对于煤化工而言，煤可以通过直接催化加氢生产油品，也可以通过造气过程生产合成气，然后经过与天然气化工相同的过程生产油品或乙烯、丙烯等基本化工原料。显然，天然气化工、煤化工通过大规模合成油或MTO过程可以实现与传统石油化工的有机结合，优势互补。例如，天然气化工过程合成油可以作为石油化工汽油的无硫、高辛烷值调和组分，而天然气、煤制烯烃则可以降低对石脑油的依赖。这种一体化过程将提高资源综合利用效率，拓宽优化调整的范围，实现石油、天然气和煤炭三种重要能源资源的一体化综合利用。

　　3. 高效利用劣质资源和拓展原料范围

　　前已述及，石油资源品质劣质化是当前石油化工面临的一大挑战，同时，石油资源的紧缺也是目前以石油化工为核心的能源化工不得不面对的现实。因此，劣质资源的高效利用和原料范围的拓展成为当前能源化工发展需要突破的难点。从保护资源的角度看，劣质资源的高效利用是节约资源的重要手段，而原料范围的拓展将使能源化工摆脱目前对石油资源过度依赖的现状，有利于能源化工的更大发展。

　　最大限度地把重油转化为高附加值的交通运输燃料和化工原料的重油深加工技术是炼油技术发展的主要方向。加氢裂化由于具有原料适应广泛、产品方案灵活、液体产品收率高等特点，已经成为重油深加工和生产清洁燃料的关键技术，得到了重点发展和更为广泛的应用。催化裂化装置具有投资少，见效快，操作成本低等优势，是我国重要的原油二次加工装置和提供车用燃料的主要装置，催化裂化技术今后的发展方向是在提高重油转化能力的同时，降低产品硫含量和烯烃含量并提高目的产物收率。为了适应原油变重和油品轻质化的需要，提供更多的柴油和化工原料，延迟焦化技术向着装置大型化，原料多元化，低压、低循环比，提高收率，降低能耗，采用先进控制，提高操作灵活性的方向发展。同时，与渣油加工相关的渣油/石油焦气化和焦化—气化—汽电联产组合工艺将继续发展并得到广泛应用，也是未来炼厂的发展方向。

　　在石油、天然气和煤炭三种资源中，煤炭的化工利用难度最大。由于煤炭的含氢量很低，无论是加工成油品还是通过MTO过程生产烯烃，其技术难度比天然气化工更高。但是，煤炭在我国能源资源中储量最为丰富，积极发展煤化工，对拓展能源化工原料来源具有全局性、战略性重要意义。当前煤化工开发有两个热点：一个是“煤变油”技术；另一个是煤通过造气制甲醇，甲醇可以催化裂解制乙烯、丙烯等基本有机原料。目前我国正在以内蒙古、陕西、山西和云南为基地，加快推进“煤变油”战略。由于我国煤资源丰富，据估计，如果石油价格高于25美元/桶，“煤变油”可具有经济竞争力。“煤变油”可以进一步加工为车用燃料和优质的乙烯裂解原料，对于缓解传统石油化工原料的压力有积极的作用。煤造气、生产甲醇，甲醇裂解制取低碳烯烃（MTO），整个过程均有成熟的工业化技术，不存在大的技术难点。其中，煤造气可采用水煤浆或先进粉煤气化技术替代传统的固定床造气技术，降低能耗和污染。目前，大型化的甲醇生产装置能力可达7500吨/日，甲醇制烯烃过程也在UOP公司实现了工业化技术开发，我国中国科学院大连化学物理研究所也开发了类似的技术。目前，神华公司拟建设的大型煤制烯烃项目正在开展可行性研究工作，计划2008年建成投产。煤制烯烃工业化的成功实施，将对我国传统石油化工行业产生深远的影响。

　　4. 二次能源与化工资源接替

　　能源化工提供的产品主要是二次能源和化工产品。二次能源是除一次利用之外最主要的能源利用形式，也是能源资源实现清洁利用的最有效途径。通过技术进步和技术创新，使石油化工、天然气化工和煤化工协调发展，实现清洁二次能源和化工资源的接替战略，是确保我国能源化工业长期稳定发展的必由之路。

　　技术的进步使得以天然气和煤炭为原料的醇类、醚类、烯烃、芳烃等重要中间品的大规模、低成本生产成为可能。因此，以天然气和煤炭为原料的清洁油品、醇类、醚类、氢能等完全有可能对现有油品体系形成二次能源的有效接替，而烯烃、芳烃等的生产则能够实现与石油化工的有机结合。把煤化工、天然气化工的发展上升到石油化工接替战略的高度，将对我国石油安全战略和能源体系的不断完善具有深远和重大的影响。

　　三、能源化工发展应关注的几个问题

　　进入21世纪以来，人口、资源、环境的协调和可持续发展日益成为人类发展的共同主题。为此，中央明确提出要坚持以人为本，树立全面、协调、可持续的发展观，促进经济社会和人的全面发展。在经济发展上，必须坚持走科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染少、人力资源得到充分发挥的新型工业化道路。能源化工是国民经济的重要组成部分，能源化工的发展也必须走新型工业化道路，充分利用有限的能源资源，持续推进技术进步和技术创新，实现能源化工发展的新突破。

　　1. 能源化工发展如何与国家石油安全战略相适应

　　为了保障我国以石油化工为主的能源化工的持续稳定发展，利用好宝贵的石油增量资源，需要从国家石油安全战略的高度统筹考虑。首先要提高石油资源的化工利用效率，用尽可能少的石油资源生产尽可能多的石油化工产品；同时面对世界石油供应偏紧的状况，要大力发展可替代资源，减少对石油资源的依存度。从石油加工角度看，要大力发展炼化一体化技术，一方面尽可能多地生产满足市场需求的合格油品以及芳烃、乙烯裂解原料，另一方面还要统筹考虑成品油生产与芳烃、乙烯裂解原料生产的平衡，做到对石油资源的优化利用。

　　石油安全的保障，不仅仅是一个如何增加资源供应量的问题，更是一个各种形式能源协调发展和提高资源利用程度的问题。加快发展天然气和煤化工是解决我国能源化工中石油资源紧缺状况的有效手段。通过对天然气和煤的化工利用，可以生产清洁油品和新型替代燃料等二次清洁能源，减少对石油炼制油品的依赖；也可以生产低碳烯烃、含氧化合物等基本有机原料，作为石油化工产品的重要补充和替代。天然气化工和煤化工在提高资源品质和价值的同时，也将实现资源的清洁利用，在未来能源化工发展格局中占有重要地位。

我国西部拥有丰富的天然气资源，其中有不少属于不利于开发和远距离运输的困气资源；同时，随着我国石油企业海外油气战略的实施，我国在海外也将不断有新的天然气资源发现。发展天然气化工，将这些不易或不宜运输的国内外的天然气资源就地转化为便于运输、高附加值的液体或固体产品，这样不仅有利于巩固和扩大海内外市场份额，实现资源的充分利用，而且也是对国内油品和石油化工产品良好的市场补充，有助于国家控制石油消费，减少对进口石油的依存度。

　　2. 能源化工发展如何与建设节约型企业、节约型社会相适应

　　能源资源的紧缺，是长期制约我国经济社会发展的瓶颈，节约利用资源是实现高效益、可持续发展的关键措施。据测算，我国大型企业平均能耗比国际水平高40%左右，降低能源、资源消耗有很大的潜力。因此，应坚持开发与节约并举、把节约放在首位的方针，提高能源、资源的利用效率，坚决扭转高能耗、高污染、低产出的状况，大力发展循环经济，努力建设节约型企业。

　　节约资源，尤其是石油资源，需要做到资源的优化利用。从宏观上看，需要优化资源配置，提高资源综合利用水平，从国家石油安全战略的高度统筹考虑，加大对来自国内外的增量石油资源的宏观调控力度，进行整体优化。另一方面，应根据主要消费市场分布特点、各企业生产和布局特点以及原油品质特点，做好总体布局和分类加工，使适合作为化工原料的优质原油向炼化一体化企业倾斜，稠油、超稠油集中加工用于出产高性能沥青等产品，总体资源配置向靠近主要消费市场的加工基地倾斜。做好整体和区域的资源优化利用，是节约资源的关键。

　　技术的进步是节约资源的最重要手段。能源化工是资源消耗大户，也是能源消耗大户。节约能源和资源，不仅仅限于现有石油化工过程采用新技术、新设备、新材料，降低现有过程能源和资源的消耗，更重要的是能源化工工艺路线的革新。能源化工的发展，从技术角度，必须采取能源和资源消耗少的工艺路线。例如，以石脑油裂解生产乙烯然后生产醋酸的过程，在资源消耗和能源消耗上的节约程度远不如甲醇羰基合成生产醋酸的天然气化工路线，显然，后者更符合能源化工发展的新方向。在能源化工发展方向上，应该综合比较石油化工、天然气化工和煤化工不同的工艺路线，选择最节约资源和能源的技术。在这方面还有很长的路要走，需要国家和企业不断加大投入，瞄准能源化工发展新方向，不断开发新技术、新工艺。

　　3. 能源化工发展如何与可持续发展相适应

　　能源化工产品关系到国民经济的运行和人民生活的几乎每一个环节。经济和社会的可持续发展，离不开能源化工的可持续发展。能源化工的可持续发展，应该包含三层含义。一是能源化工的发展与环境保护的协调。能源化工很多过程污染很大，如何改造传统的能源化工，降低污染程度，是能源化工发展过程中迫切需要解决的问题。二是能源化工的发展必须符合经济发展规律。发展替代能源、资源应该考察技术和项目的经济可行性，只有在经济上可行才可能进一步发展，不能为发展替代能源、资源而盲目发展。三是要形成能源化工发展的逐步替代战略。从长远看，预计石油价格在很长一段时间内将会处于高位震荡，资源的紧缺是必然的趋势，应该未雨绸缪，加快天然气化工利用、煤的清洁化化工利用等技术的发展步伐，把天然气、煤炭逐步作为石油化工原料的替代资源，为逐步形成石油化工、天然气化工、煤化工协调发展、互为补充奠定良好的基础，为国家石油安全、能源安全战略做出更大的贡献。

热心网友：

三大化石能源煤、石油、天然气是我们目前用得最多的能源，但是他们都是非可再生资源、用一点少一点终究有用完枯竭的一天，而且就目前能源的利用情况来看，并不是完全的有效利用、存在较大的浪费。

因此人们就需要不断的研究和开发新能源。如利用硅半导体将太阳能直接变为电能、氢气也是理想的绿色能源、核能量的研究，在如风能、潮汐能等这些新能源的开发和利用将是未来能源课题的重要内容。

热心网友：氢位于元素周期表之首，它的原子序数为1，在常温常压下为气态，在超低温高压下又可成为液态。作为能源，氢有以下特点： （l）所有元素中，氢重量最轻。在标准状态下，它的密度为0.0899g/l；在-252.7°C时，可成为液体，若将压力增大到数百个大气压，液氢就可变为金属氢。 （2）所有气体中，氢气的导热性最好，比大多数气体的导热系数高出10倍，因此在能源工业中氢是极好的传热载体。 （3）氢是自然界存在最普遍的元素，据估计它构成了宇宙质量的75％，除空气中含有氢气外，它主要以化合物的形态贮存于水中，而水是地球上最广泛的物质。据推算，如把海水中的氢全部提取出来，它所产生的总热量比地球上所有化石燃料放出的热量还大90O0倍。 （4）除核燃料外氢的发热值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，为142,351kJ/kg，是汽油发热值的3倍。 （5）氢燃烧性能好，点燃快，与空气混合时有广泛的可燃范围，而且燃点高，燃烧速度快。 （6）氢本身无毒，与其他燃料相比氢燃烧时最清洁，除生成水和少量氮化氢外不会产生诸如一氧化碳、二氧化碳、碳氢化合物、铅化物和粉尘颗粒等对环境有害的污染物质，少量的氮化氢经过适当处理也不会污染环境巨，而且燃烧生成的水还可继续制氢，反复循环使用。 （7）氢能利用形式多，既可以通过燃烧产生热能，在热力发动机中产生机械功，又可以作为能源材料用于燃料电池，或转换成固态氢用作结构材料。用氢代替煤和石油，不需对现有的技术装备作重大的改造现在的内燃机稍加改装即可使用。 （8）氢可以以气态、液态或固态的金属氢化物出现，能适应贮运及各种应用环境的不同要求。 由以上特点可以看出氢是一种理想的新的含能体能源。目前液氢已广泛用作航天动力的燃料，但氢能的大规模的商业应用还有待解决以下关键问题： 廉价的制氢技术。因为氢是一种二次能源，它的制取不但需要消耗大量的能量，而且目前制氢效率很低，因此寻求大规模的廉价的制氢技术是各国科学家共同关心的问题。 安全可靠的贮氢和输氢方法。由于氢易气化、着火、爆炸，因此如何妥善解决氢能的贮存和运输问题也就成为开发氢能的关键。 许多科学家认为，氢能在二十一世纪有可能在世界能源舞台上成为一种举足轻重的二次能源。氢能是一种二次能源，因为它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不象煤、石油和天然气等可以直接从地下开采。在自然界中，氢已和氧结合成水，必须用热分解或电分解的方法把氢从水中分离出来。如果用煤、石油和天然气等燃烧所产生的热或所转换成的电支分解水制氢，那显然是划不来的。现在看来，高效率的制氢的基本途径，是利用太阳能。如果能用太阳能来制氢，那就等于把无穷无尽的、分散的太阳能转变成了高度集中的干净能源了，其意义十分重大。目前利用太阳能分解水制氢的方法有太阳能热分解水制氢、太阳能发电电解水制氢、阳光催化光解水制氢、太阳能生物制氢等等。利用太阳能制氢有重大的现实意义，但这却是一个十分困难的研究课题，有大量的理论问题和工程技术问题要解决，然而世界各国都十分重视，投入不少的人力、财力、物力，并且业已取得了多方面的进展。因此在以后，以太阳能制得的氢能，将成为人类普遍使用的一种优质、干净的燃料。 氢的应用及展望 早在第二次世界大战期间，氢即用作A—2火箭发动机的液体推进剂。196O年液氢首次用作航天动力燃料。1970年美国发射的“阿波罗”登月飞船使用的起飞火箭也是用液氢作燃料。现在氢已是火箭领域的常用燃料了。对现代航天飞机而言，减轻燃 料自重，增加有效载荷变得更为重要。氢的能量密度很高，是普通汽油的3倍，这意味着燃料的自重可减轻2／3，这对航天飞机无疑是极为有利的。今天的航天飞机以氢作为发动机的推进剂，以纯氧作为氧化剂，液氢就装在外部推进剂桶内，每次发射需用1450 m3，重约100t。 现在科学家们正在研究一种“固态氢”的宇宙飞船。固态氢既作为飞船的结构材料，又作为飞船的动力燃料。在飞行期间，飞船上所有的非重要零件都可以转作能源而“消耗掉”。这样飞船在宇宙中就能飞行更长的时间。 在超声速飞机和远程洲际客机上以氢作动力燃料的研究已进行多年，目前已进人样机和试飞阶段。 在交通运输方面，美、德、法、日等汽车大国早已推出以氢 作燃料的示范汽车，并进行了几十万公里的道路运行试验。其中美、德、法等国是采用氢化金属贮氢，而日本则采用液氢。试验证明，以氢作燃料的汽车在经济性、适应性和安全性三方面均有 良好的前景，但目前仍存在贮氢密度小和成本高两大障碍。前者使汽车连续行驶的路程受限制，后者主要是由于液氢供应系统费用过高造成的。美国和加拿大已联手合作拟在铁路机车上采用液氢作燃料。在进一步取得研究成果后，从加拿大西部到东部的大陆铁路上将奔驰着燃用液氢和液氧的机车。 氢不但是一种优质燃料，还是石油、化工、化肥和冶金工业中的重要原料和物料。石油和其他化石燃料的精炼需要氢，如烃的增氢、煤的气化、重油的精炼等；化工中制氨、制甲醇也需要氢。氢还用来还原铁矿石。用氢制成燃料电池可直接发电。采用燃料电池和氢气-蒸汽联合循环发电，其能量转换效率将远高于现有的火电厂。随着制氢技术的进步和贮氢手段的完善，氢能将在21世纪的能源舞台上大展风采。

热心网友：你完全可以结合实际来讲：比如有机金属，有机肥，生物化学。鸟巢钢铁中碳含量的配比，废旧电池重金属的利用和回收，垃圾的回收处理。火箭的发射，农业中有机肥的中和利用，警察在破案时候也需要一些化学试剂。等等

热心网友：

我认为能源问题是最大的问题

三大能源已经枯竭，现在的绿色能源是最关注的焦点，

1：比如乙醇可以代替石油，就是不普遍

2：开发核能是刻不容缓的

3：比如风能，太阳能都是绿色能源

热心网友：

中国作为世界上人口最多的发展中国家，是一个能源消费大国；同时，中国能源资源丰富，经济建设蓬勃发展，也是一个能源生产大国。建国以来，能源的勘查、开采、加工、运输与利用均取得了巨大的成就。但是，就因为改革开放以后的飞速发展，中国的能源问题日渐明显，这种种的问题不由得引起我们深思。

一、中国能源的现状

从能源总量来看，我国是世界第二大能源生产国和第二能源消费国，能源消费主要靠国内供应，能源自给率为94%。2004年，中国一次能源消费总量19.7亿吨标准煤，比上年增长15.2%。其中，煤炭消费量（原煤）18.7亿吨，原油2.9亿吨，天然气415亿立方米。一次能源生产总量18.46亿吨标准煤，比上年增长15.2%。其中，原煤生产19.56亿吨，原油生产1.75亿吨，天然气408亿立方米。2004年年底，我国发电装机容量达到4.4亿千瓦，居世界第二位，发电量2.19亿千瓦时。

从人均水平来看，2004年中国人均一次能源消费量1.08吨油当量，为世界平均水平1.63吨油当量的66%，是美国人均8.02吨油当量的13.4%，日本人均3.82吨油当量的28.1%。目前，中国人均电力装机容量仅0.3千瓦，为美国人均水平（3千瓦）的十分之一。

从能源结构来看，2004年一次能源消费中，煤炭占67.7%，石油占22.7%，天然气占2.6%，水电等占7.0%；一次能源生产总量中，煤炭占75.6%，石油占13.5%，天然气占3.0%，水电等占7.9%。

二、中国能源的布局

建国初期，煤炭生产建设重点放在辽宁、河北、河南等省的原有矿区；70年代以后一方面大力加强山西煤炭基地的开发，另方面对黑龙江、山东、安徽、贵州等具有一定资源并且距消费区较近的省区进行了矿区的扩建与新建；进入80年代后期，含煤丰富的东胜神府煤田着手大规模建设，标志着煤炭开发重点进一步西移。石油开采60年代集中于黑龙江大庆；70年代以后随着胜利、辽河、中原、冀中等油田的发现与开发，使石油生产形成以东北、华北为主的局面；进入90年代，随着塔里木石油勘探的突破和准噶尔盆地、吐鲁番盆地等地区勘探与开发的进展，以及海域石油勘探的成就，石油开发向更大范围铺开。电力生产则随着骨干火电厂在全国广泛的布点，大中型水电站的开发和高压输电线的建设，大部分城乡已由电网覆盖，迄今全国已形成大中小结合的能源工业总体布局，包括约20个年产1000万吨以上原煤的大矿区，5个年产500万吨以上原油的大油田，4个装机总容量超过2000万千瓦的跨省大电网。

三、中国能源的使用情况

改革开放以来，我国经济迅速发展，所消耗的能源也随之增多。能源消费巨增直接导致能源生产快速增长。2004年全国一次能源生产总量为18.46亿吨标准煤,同比增长15.2%;发电量21870亿千瓦时,同比增长14.5%;煤炭超速增长,近两年年增产量达到2亿吨以上,2004年产量达19.56亿吨,同比增长17.3%;原油产量1.75亿吨,同比增长2.9%。 由此引发能源建设规模日趋庞大,电力投资热、煤炭投资热等热潮不断。尽管如此,中国仍然存在能源短缺。电力持续短缺,今年最大缺口将达2500万千瓦;煤炭全面紧张,市场价格一路攀升,达到历史高峰;煤炭运输能力严重不足,严重制约煤炭供应;缺电造成燃料油和柴油发电增加;天然气出现季节性短缺……一方面能源需求巨大,另一方面资源并非取之不尽、用之不竭,巨大的矛盾迫使我们走节约能源的道路,大幅度提高能源利用效率,加快建设节约型社会。

四、中国所遇到的能源问题

我国所遇到的能源问题归纳为以下几点：

(l)人均能耗水平低。人均能耗水平是衡量一个国家人民生活质量的关键指标之一。正如上文所提到的情况一样，1993年中国商品能源人均消费量为943公斤标准煤（1995年为1065公斤），仅为世界平均值的47％。家庭人均用电量只有62千瓦小时，不到美国的2％。这主要是由于我国人口过多，使得大幅度提高人均能耗水平非常困难。

(2)单位产值能耗高，能源利用效率低。由于中国尚处在工业化初期，国民经济各部门的技术构成和管理均较落后，加之能源价格长期偏低，使能耗水平长期居高不下。现在中国的产值能耗约为中等收入国家的2.5倍，工业发达国家的4倍，主要工业产品的单位能耗要比国外先进水平高出30％～90％。目前我国能源利用效率为29％，比国际先进水平低10个百分点。如果把开采效率32％计入，则从开采、加工、转换、运输到终端用新设备的总效率只有9％，不到发达国家的1/2。

(3)农村能源矛盾突出。中国有8亿人生活在农村。当前农村居民生活用能的70％依靠生物质能，估计每年当作燃料烧掉的薪柴达1.06亿吨标煤，秸秆1.53亿吨标煤，从而造成大面积森林破坏和减少土壤有机质。近些年来农业生产和乡镇企业使用商品能源数量直线上升，1993年已达1.8亿吨标煤。同时，由于现有农村电气化水平很低，1994年农村人均拥有电量仅275千瓦小时，全国还有7000万人口没有用上电。因之，今后整个农村能源供应还是一个很大的问题。

(4)人均能源资源相对不足，尤其是石油。中国能源资源总的来说比较丰富多样，全国到1993年1月l日经地质勘探证实的煤炭储量为9863亿吨，其中相当于世界能源委员会定义的探明储量约占30％。探明可采储量居世界第三位。石油预测总资源量达940亿吨，其中累计最终可采储量158亿吨。天然气预测总资源量60万亿立方米。水能资源经济开发装机容量2.9亿千瓦，发电量12600亿千瓦小时，居世界各国首位。但是，由于中国人口太多，人均能源资源就显出相对不足。煤炭人均探明储量仅为世界平均值的一半，石油人均可采贮量，按美国《油气杂志》的数据计算为2.9吨，仅为世界平均值的11.6％。显然这将成为我国长远经济发展的一个重要限制因素。

(5)以煤为主的能源结构面临特殊困难。中国是世界上极少数几个能源结构以煤为主的国家之一。且不说50年代煤炭占到一次商品能源消费量的92％～95％，即使自60年代中期石油大量增产之后，煤炭的比重最低也在69.9％（1976年），整个80年代则在72％～76％之间，90年代前半期一直在75％左右。1995年为12亿吨的煤炭年产量提供了全国70％的工业燃料和动力，60％的化工原料和80％的民用商品能源。煤炭占用了铁路运力的42％、公路的25％和水运的20％，全国大部分大气污染和相当一部分水污染直接或间接来自煤炭的燃烧与加工（1992年全国SO2排放量1685万吨，烟尘排放量1414万吨，其中的90％和70％是烧煤造成的）。预计今后二三十年内以煤为主的能源消费结构不会有质的改变，也就是说能源需求的增长仍将主要靠增产煤炭来满足。这样，将必然继续加大煤炭对运输、环境的压力。

五、我国能源使用的方向

（1）大力开发新型能源、积极改善能源结构

　　我国目前能源结构以煤为主。按目前不完全的统计口径，２００４年，煤炭在一次能源生产和消费结构中分别占７５．６％和６７．７％，石油占１３．５％和２２．７％，天然气占３．０％和２．６％，水电占７．９％和７．０％。而核能及太阳能、风能、生物质能等新能源和可再生能源，在能源结构中所占比重还微乎其微。

（2）采用先进适用技术，加大核电开发力度。从中长期看，解决能源短缺问题关键在于调整能源结构，积极发展新能源。采用先进适用技术、加大核电开发利用是一个比较现实的选择。有关方面已经制订了到２０２０年发展到４０００万千瓦的核电发展长期规划，届时核电将占能源供给总量的４％左右，对此规划的落实应加以积极推动，并力争有更大的发展。

（3）节能优先。坚持能源开发与节约并举，把节约放在首位的方针。我们将认真总结20多年来能源消费翻一番支撑国内生产总值翻两番的经验，大力抓好能源节约，进一步提高能源利用效率。为此，中国政府专门制定了能源节约规划，把促进产业结构优化升级、控制高耗能产业盲目扩张、加快转变经济增长方式、努力建立节约型社会，作为解决能源问题的根本举措，要求依靠科技进步，全方位提高能源效率，认真落实和严格执行重点领域、重点工程、重要产品和主要耗能设备能效标准。节约迫在眉睫，节约是每个公民的责任。小学生应该认识到节约的重要性以及如何从自己做起进行节约，为此，我们在全体中小学生都应该节约能源，这是我们的义务。

我国能源生产总量和能源消费总量屡创新高，有力地保证和促进了国民经济的快速增长。但是中国能源发展中的基本矛盾，如总量不足，石油紧缺，环境污染严重，以及利用效率较低等，依然存在。根据某报告提出，从中国实际出发，今后时期中国能源产业发展要“以电力为中心，以煤炭为基础，煤电一体化发展”。由此，中国能源产业的发展将会呈现新的结构形态。在能源结构和电源结构方面，必须加快核电发展，特别是在东部沿海地区发展核电对稳定电力供应、优化能源结构、保护生态环境都有重要的战略意义。为了缓解石油供应短缺的能源结构性矛盾，中国石油发展在采取各种有效措施增加储量和稳定产量的同时，必须高度重视石油节约和石油替代，尽力减少石油消费量凤凰卫视7月12日消息 据香港大公报报道，一项关于中国未来能源供需的预测，爆出了一个惊人的数字：到2020年，国内石油供需缺口将达2.5亿吨。为填补供需缺口，应对能源危机，北京正致力于制定国家中长期科学和技术发展规划，以推动国家未来十年二十年的经济社会可持续发展。 自1980年以来，中国的能源总消耗量每年增长约5%，为世界平均增长率的近3倍。权威人士警示，目前的能源储量与未来发展需求之间存在巨大的缺口，而这个缺口亦将越来越大。 现有供应渠道势难追上 中国目前的石油消费量为2.3亿吨，占全球石油消费量的6%左右。中国的石油供给来源，除不断在国内开采石油外，还通过各种方式从国际市场寻找供货渠道，与吉尔吉斯斯坦、哈萨克斯坦、俄罗斯等邻国开展了石油能源合作项目，并且积极与中东产油国发生贸易关系。然目前看来，现有供应渠道仍然难以满足中国经济高速增长的需要。2003年，我国原油净进口近1亿吨，对境外石油的依存度达到36.5%，预计今年将超过1亿吨。 16年后成最大石油进口国 专家预测，到2020年，中国石油消费量将达4.5亿吨至6.1亿吨，而国内可供量却只有1.8亿吨至2亿吨，缺口达2.5亿吨至4.3亿吨。专家甚至预言，由于中国石油产量不可能大幅增长，今后新增的石油需求量几乎要全部依靠进口，到2020年前后，石油进口量有可能超过3亿吨，而成为世界第一大油品进口国。 电荒煤荒油荒齐来挑战 权威人士指出，所有国家在工业化过程，能源短缺的瓶颈制约作用是必然会出现的。除石油出现危机外，今夏电荒、煤荒亦接踵而来，中国面临着能源危机的挑战。 今年1至5月，全国电量完成8150.9亿千瓦时，同比增长16.3%，然仍难满足每月10%以上的经济发展速度的需求。虽然有关部门采取了错峰避峰等措施，仍有24个省、区、市拉闸限电。据权威部门预计，今年用电量缺口将达600亿千瓦时。 专业人士指出，中国的能源利用效率较低，工业部门每年多用能源约2.3亿吨标准煤。到2010年，按照测算原煤缺口可能达到5亿吨，2020年达到12亿吨。 中国的石油后备资源不足，产量亦难有大幅度提升，石油需求在较大程度上依赖进口。而中国在国际石油价格体系里作用小，石油价格的上涨亦将成为经济发展的制约瓶颈。 发展健康经济寻新能源 为应对能源供应的矛盾，北京已经开始采取一系列宏观调控措施，抓紧制定国家中长期发展规划，以应对能源危机。 此外，北京正加紧进行石油战略储备工作，国家发改委组建了国家石油储备办公室，将斥资60亿元在国内4个港口建立石油储备基地。 制造业领域中的宏观调控，就是通过限制投资、限制融资等手段，限制高消耗产业的发展。同时加大制约性瓶颈产业的投资，使煤电油运等得到优先发展权，最终达到一定程度的平衡。然石油类能源产业投资周期长，此措施在短期内仍难见明显之效果。 专家指出，自然资源紧缺确为事实，然亦通过调整产业结构、节约资源、寻找新资源和替代途径换取经济效益