一、能源的概念
自然資源（能源）指在一定時(shí)期和地點(diǎn)，在一定條件下具有開(kāi)發(fā)價(jià)值、能夠滿足或提高人類當(dāng)前和未來(lái)生存和生活狀況的自然因素和條件，包括氣候資源、水資源、礦物資源、生物資源和能源等。
能是物質(zhì)做功的能力，能量是指能的數(shù)量，其單位是焦耳（J）。 能量是考察物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀況的物理量，是物體運(yùn)動(dòng)的度量。如物體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能、分子運(yùn)動(dòng)的熱能、電子運(yùn)動(dòng)的電能、原子振動(dòng)的電磁輻射能、物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而釋放的化學(xué)能、粒子相互作用而釋放的核能等。
能量的來(lái)源即能源，自然界中能夠提供能量的自然資源及由它們加工或轉(zhuǎn)化而得到的產(chǎn)品都統(tǒng)稱為能源。也就是說(shuō)，能源就是能夠向人類提供某種形式能量的自然資源，包括所有的燃料、流水、陽(yáng)光、地?zé)�、風(fēng)等，它們均可通過(guò)適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段使其為人類生產(chǎn)和生活提供所需的能量。例如煤和石油等化石能源燃燒時(shí)提供熱能，流水和風(fēng)力可以提供機(jī)械能，太陽(yáng)的輻射可轉(zhuǎn)化為熱能或電能等。
二、能源的分類
在能源的獲取、開(kāi)發(fā)和利用的過(guò)程中，為了表達(dá)的需要，可以根據(jù)其生成條件、使用性能、利用狀況等進(jìn)行分類，能源的分類方式多種多樣。
1.按生成條件分類
按生成條件分類，可以把能源分為一次能源與二次能源。
一次能源又稱自然能源，指以天然形態(tài)存在于自然界中（現(xiàn)成存在），可直接取得而不需改變其基本形態(tài)的能源，如煤炭、石油、太陽(yáng)能、風(fēng)能及地?zé)崮艿取?duì)于一次能源來(lái)說(shuō)， 各種燃料的熱值是不同的，在統(tǒng)計(jì)能源的生產(chǎn)和消費(fèi)，特別是在計(jì)算能耗指標(biāo)時(shí)，常定義一種假想的標(biāo)準(zhǔn)燃料，即標(biāo)準(zhǔn)煤。標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值為2. 9x104kJ/kg，各種燃料均可按平均發(fā)熱量折算成標(biāo)準(zhǔn)煤。
自然界中一次能源的初始來(lái)源，大致有3種情況。
第一類能源是來(lái)自地球以外天體（主要是太陽(yáng)）的能量，側(cè)如能以光和熱的形式直接利用的太陽(yáng)能，能以化石或生物體等物質(zhì)形式存儲(chǔ)的能量，能以風(fēng)流、波浪等形式體現(xiàn)的能量。
二類能源是來(lái)自地球內(nèi)部的能源，主要是核能和地?zé)崮�，還包括地需火山噴發(fā)和溫泉等自然呈現(xiàn)的能量。
3）第三類能源是地球與其他天體相互作用產(chǎn)生的能量，例如月亮、太陽(yáng)引為變化形成的潮汐能。
為工滿足生產(chǎn)和生活的需要，有些能源通常需要經(jīng)過(guò)加工進(jìn)行直接或間接的轉(zhuǎn)換才能使用。由一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換而獲得的另兩種形態(tài)的能源即頭二次能版。如電能、沼氣、酒精、汽油以及氫能等，其中電能是最重要的二次能源。
按發(fā)展應(yīng)用狀況分類
按發(fā)展應(yīng)用狀況分類，可把能源分為常規(guī)能源與新能源。
常規(guī)能源是在當(dāng)前的技術(shù)水平和利用條件下，已被人們廣泛應(yīng)用了較長(zhǎng)時(shí)間的能源，這類能源使用較普遍，技術(shù)比較成熟，現(xiàn)階段主要有煤炭、石油、天然氣、水能、核（裂變）能等。它們的工業(yè)化程度非常高，在總耗能量中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)和份額。
新能源是由于技術(shù)、經(jīng)濟(jì)或能源品質(zhì)等因素的限制而未能大規(guī)模使用的能源，有的甚至還處于研發(fā)或試用階段如太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)帷⑸镔|(zhì)和氫能等。
常規(guī)能源與新能源的分類是相對(duì)的，在不同歷史時(shí)期會(huì)有變化，這取決于應(yīng)用歷史和使用規(guī)模。例如在 20世紀(jì) 50年代，核（裂變）能屬于新能源，現(xiàn)在有些國(guó)家已把它歸為常規(guī)能源。有些能源雖然應(yīng)用的歷史很長(zhǎng)，但正經(jīng)歷著利用方式的變革，而那些較有發(fā)展前途的新型應(yīng)用方式尚不成熟或規(guī)模尚小，也被歸為新能源，例如太陽(yáng)能、風(fēng)能。在中國(guó)，新能源指除常規(guī)化石能源和大中型水力發(fā)電、核裂變發(fā)電之外的一次能源，包括生物質(zhì)能、太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮埽约昂Ｑ竽堋?/p>
按循環(huán)恢復(fù)能力分類
按循環(huán)恢復(fù)能力分類，能源分為非再生能源和可再生能源。非再生能源又稱不可再生能源，指用完后不可重新生成的能源，這類能源總有－天會(huì)枯竭，如化石燃料和核燃料均為非再生能源。據(jù)估計(jì)，按照現(xiàn)有的探明儲(chǔ)量和開(kāi)采程度，地球上的化石燃料最多還可使用幾百年。
而可再生能源則可以循環(huán)使用，能夠有規(guī)律地不斷得到補(bǔ)充、沒(méi)有使用期限，也不會(huì)因長(zhǎng)期使用而減少，如太陽(yáng)能、水能、風(fēng)能、海洋能、地?zé)崮芎蜕镔|(zhì)能，均為可再生能源。
按能源存在和轉(zhuǎn)移形式分類
能源按其能源存在和轉(zhuǎn)移形式可以分為能體能源和過(guò)程性能源。能體能源包含能量的物質(zhì)或?qū)嶓w。這類能源可以直接存儲(chǔ)和運(yùn)輸，例如化石燃料、核燃料、生物質(zhì)、地?zé)崴偷責(zé)嵴羝?/p>
過(guò)程性能源是隨著物質(zhì)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生、并且僅以運(yùn)動(dòng)過(guò)程的形式存在的能源。這類能源無(wú)法直接存儲(chǔ)和運(yùn)輸。如風(fēng)、水、海潮、波浪和地?zé)岬取?/p>
5.按環(huán)境污染程度分類
按環(huán)境污染程度分類，能源分為清潔能源和非清潔能源。
清潔能源是指對(duì)環(huán)境沒(méi)有污染或污染較小的能源，有時(shí)也叫綠色能源，如太陽(yáng)能、鳳能、海洋能、垃圾發(fā)電和沼氣等。
非清潔能源是指可能對(duì)環(huán)境造成較大污染的能源，例如煤炭等化石燃料。清潔與非清潔能源的劃分也是相對(duì)的。
能源分類
三、能源的品質(zhì)
各種能源均有優(yōu)點(diǎn)，也各有不足。從開(kāi)發(fā)、利用的角度考慮，可以從以下幾個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。
1.能流密度
能流密度是指在單位空間或單位面積內(nèi)，能夠從某種能源獲得的功率�；剂吓c核燃料的能流密度大，各種可再生能源的能流密度一般都比較小。 能流密度太小，經(jīng)濟(jì)性就會(huì)過(guò)差，不利于開(kāi)發(fā)利用。
開(kāi)發(fā)費(fèi)用和設(shè)備造價(jià)
對(duì)于化石能源與核燃料，探、采、加工、運(yùn)輸均需投入大量人力和物力，而其發(fā)電設(shè)備單位容量的初期投資較小。而可再生能源的開(kāi)發(fā)費(fèi)用主要是開(kāi)發(fā)能源的一次性投資，其設(shè)備造價(jià)比較高，而運(yùn)營(yíng)費(fèi)用很低。開(kāi)采和利用的成本與能源的轉(zhuǎn)化和利用的技術(shù)難度關(guān)系很大。隨著技術(shù)的發(fā)展、政策的傾斜、污染代價(jià)的計(jì)人，對(duì)于需要能源規(guī)模不是很大的場(chǎng)合，可再生能源發(fā)電的初期投資相對(duì)成本正在不斷降低。
3.存儲(chǔ)的可能性與供能的連續(xù)性
在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和人們的日常生活中，對(duì)能量的需求都存在著高峰、低行、間歇等規(guī)律，有時(shí)要求持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間不同斷地供能，這就要求所使用的能源在不需要的時(shí)候能夠存儲(chǔ)起來(lái)，需要時(shí)能立即輸出。在這方面，化石燃料都比較容易存儲(chǔ)，也便于連續(xù)供應(yīng)：而太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源則不易保存，能量供應(yīng)也可能有波動(dòng)性和間歇性。
4.運(yùn)輸費(fèi)用與損耗
運(yùn)輸過(guò)程本身也要投資并消耗能源，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸?shù)某杀竞蛽p耗會(huì)影響能源的使用。太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮茈y以運(yùn)輸，但可以就地利用，無(wú)需運(yùn)輸。而化石燃料可以運(yùn)輸，但要考慮運(yùn)輸?shù)某杀竞秃哪堋?/p>
5.對(duì)環(huán)境的影響
隨著環(huán)保呼聲的提高和可持續(xù)發(fā)展概念的提出，人類對(duì)環(huán)境的重視會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)，對(duì)排污指標(biāo)的限制也將增加�；剂先紵^(guò)程中會(huì)排放CO2等溫室氣體，甚至還有一些有毒或腐蝕性物質(zhì)，對(duì)環(huán)境影響較大。核燃料有放射性污染及廢料處理的問(wèn)題。即使是水力發(fā)電，也會(huì)對(duì)生態(tài)平衡、土地鹽堿化、灌溉與航運(yùn)造成不利影響，需要加以考慮。而可再生能源大多對(duì)環(huán)境的影響較小。
6.蘊(yùn)藏量
蘊(yùn)藏量是能源品質(zhì)評(píng)價(jià)的一個(gè)重要方面，儲(chǔ)量少的能源就沒(méi)有開(kāi)發(fā)利用的價(jià)值，與蘊(yùn)藏量有關(guān)的評(píng)價(jià)還應(yīng)考慮其可再生性和地理分布情況。像化石燃料等非再生能源，蘊(yùn)藏量是有限的，總有用完的時(shí)候。而太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源可以循環(huán)使用，不斷地得到補(bǔ)充，即使每年更新的數(shù)量有限，長(zhǎng)期來(lái)看，也是無(wú)窮無(wú)盡的。
7.能源品位
能源品位反映的是能源利用的方便程度。其中，二次能源要比一次能源品位高。而能直接變成機(jī)械能和電能的能源（如水力和風(fēng)能），要比那些必須先經(jīng)過(guò)熱利用環(huán)節(jié)的能源（如化石燃料）的品位高。
從以上幾個(gè)方面評(píng)價(jià)能源的品質(zhì)，應(yīng)以動(dòng)態(tài)的觀點(diǎn)來(lái)衡量。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用的發(fā)展，其各項(xiàng)指標(biāo)都可能發(fā)生變化，也許會(huì)得到改善。
四、能源與社會(huì)發(fā)展
1.能源利用與人類文明
能源是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的命脈。天然能源的原始利用起源非常早，幾十萬(wàn)年以前人類就學(xué)會(huì)了用火，這是利用能源的第一次大突破。在漫長(zhǎng)的歲月里，人類一直以柴草為生活能量的主要來(lái)源，燃火用于燒飯、取暖和照明，這一時(shí)期也被稱為柴草時(shí)期。后來(lái)人類逐漸學(xué)會(huì)將畜力、風(fēng)力、水力等自然動(dòng)力用于生產(chǎn)和交通運(yùn)輸。
2000多年以前人類就知道煤炭可以作為燃料。14 世紀(jì)的中國(guó)、17世紀(jì)的英國(guó)采煤業(yè)都已相當(dāng)發(fā)達(dá)，但煤炭長(zhǎng)期未能在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中占據(jù)主導(dǎo)地位。在1860年的世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，薪柴和農(nóng)作物秸稈仍占能源消費(fèi)總量的73.8%，煤炭?jī)H占25. 3%。
18世紀(jì)70年代，英國(guó)的瓦特制成了以煤炭作為燃料的改良型蒸汽機(jī)，這種蒸汽機(jī)得到迅速推廣，大大推動(dòng)了機(jī)器的普及和發(fā)展。人類社會(huì)由此進(jìn)入了“蒸汽時(shí)代”。蒸汽機(jī)的廣泛應(yīng)用使煤炭迅速成為第二代主體能源，煤炭時(shí)期即從此時(shí)開(kāi)始。煤炭在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占的比重，從1860年的25%，上升到1920年的62%。煤炭的大量使用，使人類進(jìn)入了機(jī)械化時(shí)代。
之后便是石油時(shí)代。人類很早就發(fā)現(xiàn)了石油，《漢書》（夢(mèng)溪筆談）中都有描述。直到19世紀(jì)，石油工業(yè)才逐漸興起。1854 年，美國(guó)賓夕法尼亞州開(kāi)采出了世界上第一口油井，是現(xiàn)代石油工業(yè)的開(kāi)端。1886 年，德國(guó)人本茨和戴姆勒研制出第一輛以汽油為燃料、由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車，從此進(jìn)入大規(guī)模使用石油的汽車時(shí)代。石油和天然氣逐漸取代煤炭，在世界能源消費(fèi)構(gòu)成中占據(jù)主要地位。1965 年，在世界能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油首次超過(guò)煤炭占據(jù)首位，成為第三代主體能源。到1979年，石油所占的比重達(dá)到54%，相當(dāng)于煤炭的3倍。
原始能源最廣泛的利用方式是轉(zhuǎn)化為電能。1881 年，美國(guó)建成了世界上第一個(gè)發(fā)電站，同時(shí)還研制出電燈等實(shí)用的用電設(shè)備。從此以后，電力的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣，發(fā)展規(guī)模也越來(lái)越大，人類社會(huì)逐步進(jìn)入電氣化時(shí)代。石油、煤炭、天然氣等化石燃料被轉(zhuǎn)換成更加便于輸送和利用的電能，進(jìn)步推動(dòng)了工業(yè)革命， 帶來(lái)了巨大的技術(shù)進(jìn)步。
1973年西方世界爆發(fā)了石油危機(jī)，宣告了石油時(shí)代的結(jié)束。核能利用迅速發(fā)展起來(lái)，在世界能源結(jié)構(gòu)中占據(jù)了重要位置。到20世紀(jì)90年代，核能發(fā)電所提供的電力已占全世界發(fā)電總量的17%左右。
進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，太陽(yáng)能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等可再生能源發(fā)展很快，并且逐漸走向成熟化和規(guī)模化，所占的比重也有望大幅度提高，為人類解決能源和環(huán)保問(wèn)題開(kāi)辟了新的天地。
2.全球能源發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)英國(guó)石油公司（ Brish Petroleum, BP) 發(fā)布的（BP世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒2017版，截至2016年化石能源探明可采儲(chǔ)量分別為，全球石油2407億噸、天然氣186.6萬(wàn)億立方米，以及煤炭193.31億噸，折合1.72萬(wàn)億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中煤炭占66. 1%。這些化石能源在全球分布不均勻，48%的石油資源分布在中東地區(qū)73%的天然氣資源分布在中東地區(qū)和歐洲及歐亞大陸，47%的煤炭資源分布在亞太地區(qū)。中國(guó)化石能源以煤炭為主，其可采儲(chǔ)量為2440.1億噸，上95.3%；石油可采儲(chǔ)量為36億噸，占2%；天然氣5.4萬(wàn)億立方米，占2.7%。
全球他源消費(fèi)持續(xù)增長(zhǎng)，2016 年全球一次能 源消耗達(dá)到189.6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，增長(zhǎng)1.3%。其中石油消費(fèi)量為63億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占33%，為消費(fèi)量最大的能源品種。其次為煤炭，占28%，天然氣占24%�；茉疵媾R枯竭、污染排放嚴(yán)重等現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，占比逐步降低，而清潔能源不僅總量豐富，而且低碳環(huán)保，可以再生，消費(fèi)量逐步增多。水電及可再生能源的消費(fèi)量持續(xù)增長(zhǎng)，2016年水電消費(fèi)量達(dá)到了13億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長(zhǎng)3.0%，近十年增長(zhǎng)約32%，占一次能源消費(fèi)量的6.86%; 2016 年可再生能源消費(fèi)量達(dá)到了6億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長(zhǎng)14.4%，近十年增長(zhǎng)約350%，占一次能源消費(fèi)量的3.16%。
目前，石油是全球一次能源消費(fèi)量最大的能源品種。中東地區(qū)和俄羅斯石油產(chǎn)量合計(jì)占46.8%，而其石油消費(fèi)量只占全球消費(fèi)總量的12.8%。與此相反，北美、歐洲和亞太地區(qū)石油產(chǎn)量合計(jì)占全球總產(chǎn)量的35.9%，而消費(fèi)量卻占75.6%。
隨著產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移和人口比重的變化，發(fā)達(dá)國(guó)家在全球一次能源消費(fèi)中的占比重下降，發(fā)展中國(guó)家占比上升。2016年亞太地區(qū)一次能源消費(fèi)達(dá)到79.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，同比增長(zhǎng)2.4%，進(jìn)10年增長(zhǎng)42%。