作者：王社教,闫家泓
出版社：石油工业出版社
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石油公司的可再生能源之路试读：
前言
随着世界经济发展对油气消耗的不断增加，化石能源消费带来越来越严重的环境问题，清洁的可再生能源迎来了前所未有的发展机遇。近10年来，许多国家都把新能源与可再生能源作为国家战略，制定规划、加大投资、开发技术、扩大市场，提高其在能源消费结构中的比例。据国际能源署（IEA）资料，化石燃料在全球一次能源消费中的比重将从当前的81%左右降至2030年的75%，可再生能源所占比重从当前的13%增加至2030年的18%。2009 年1 月，国际可再生能源机构（IRENA）在德国波恩正式成立，是继国际能源署（IEA）和国际原子能机构（IAEA）之后的第三个国际能源机构，旨在促进可再生能源的开发和利用。因此，可再生能源的发展代表一种新的能源发展趋势，就像煤炭代替薪柴及石油代替煤炭成为全球主要能源一样，可再生能源的发展预示着新的能源时代的到来。
众所周知，无论是石油还是天然气，都是不可再生资源，总有枯竭的时候。石油安全逐渐升级，全球变暖的压力加大，人们正在努力开发新能源作为长久之道。世界范围内很多石油巨头逐渐加大新能源投资，由单纯的“油公司”向“综合能源公司”发展，并且已经开始了非常有意义的可再生能源商业活动。目前，壳牌和BP公司是公认的可再生能源领域的领先者，雪佛龙德士古和道达尔开展了地热能、风能、太阳能和氢能等方面的业务。
中国石油、中国石化、中国海油三大国内石油公司也正在加大发展新能源与可再生能源的步伐。
2003年，中国石油天然气股份有限公司原科技与信息管理部启动新能源与可再生能源研究项目，并在中国石油勘探开发研究院资源规划所组建新能源研究室，全面开展新能源与可再生能源研究。2006年，中国石油勘探与生产公司成立新能源处，负责公司新能源业务的发展。多年来，中国石油相继开展了国内外可再生能源的技术和产业跟踪研究，筛选了具有战略性发展前景的可再生能源项目，制定了发展战略和策略，启动了一批示范工程，吉林燃料乙醇厂、油区地热能利用、野外物探队太阳能光伏发电、加油站太阳能光伏并网发电、航空生物柴油生产等一批示范工程进展顺利，为规模化发展奠定了基础。
2006年，中国石化集团新星石油有限责任公司（简称新星公司）与冰岛恩莱克斯公司合资成立陕西绿源地热能源开发有限公司，专门从事地热资源开发利用，初步形成了具有自身特色的科学规划、多井集输、梯级换热、尾水净化和采灌结合等配套技术，建立了综合开发示范基地。在生物质液体燃料方面，已涉足燃料乙醇、生物柴油，并开始了纤维素乙醇技术、微藻生物柴油技术和生物航煤技术等的研发。
2006年，中国海洋石油总公司成立中海油新能源投资有限责任公司，开展风能、生物质能、煤基清洁能源、太阳能、氢能、清洁能源等可再生能源及清洁能源的开发利用，已建大型陆上和海上风力发电场，规模化生产生物柴油、煤制天然气等，2009年成立新能源研究院，开展新能源与可再生能源技术研发。
笔者多年从事新能源与可再生能源研究工作，对石油公司如何介入、如何发展和如何布局可再生能源业务有些粗浅的认识。希望本书能对石油行业的专家和科研人员加深对可再生能源的了解、认识可再生能源在替代化石能源中的作用和地位，对石油行业已经从事可再生能源技术研究和应用的专家及科研人员，以及期望了解石油企业可再生能源发展状况的专家和学者有所帮助。
本书的编写和出版，得益于中国石油科技管理部长期对新能源与可再生能源科技活动的支持，得益于中国石油勘探开发研究院以及资源规划所的各位领导的重视和大力支持，在此，对他们长期以来对我们新能源与可再生能源研究团队的支持和帮助表示衷心的感谢。
本书内容涉及领域广，限于笔者研究水平，在资料、数据的掌握和分析问题的深度与广度方面肯定存在不足，欢迎读者批评指正。
第一章 综述
第一节 可再生能源基本内涵
一、可再生能源定义
可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。一般认为，可再生能源包括太阳能、风能、生物质能、地热能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢能。联合国开发计划署（UNDP）把新能源分为以下三大类：大中型水电；新可再生能源，包括小水电、太阳能、风能、现代生物质能、地热能、海洋能；传统生物质能。
可再生能源的特性表现为：一是具可再生性，不会因开发利用的延续而枯竭；二是能量密度相对较低，如1kg生物秸秆的能量密度仅为煤炭的1/2，石油天然气的1/3或1/4，风能和太阳能的能量密度则更低；三是具有间断性，即资源量和能量密度随季节和昼夜变化而变化，呈现不连续性和波动性；四是分布分散，具有明显的地域性；五是可再生能源和生态环境密切相关。
迄今为止，可再生能源经历了三个快速发展阶段。第一次是在1973年的石油危机以后，受高油价的影响，美国、日本、西欧等发达国家和地区经济发展受到沉重打击，发达国家都建立了自己的可再生能源研发机构，并制定相应的专项计划，加强可再生能源的研究与应用，力图减少对化石能源的依赖。虽然可再生能源资源丰富，但能量密度低，限于当时的科技水平，可再生能源的转换效率低、成本高，很难与传统的化石能源竞争，新能源开发如“昙花一现”。第二个阶段是以1992年在巴西里约热内卢召开的环境与发展大会为标志。会议通过了《里约宣言》和《21世纪议程》等重要文件，确定了相关环境责任原则，可持续发展的观念也逐渐形成，可再生能源的开发利用再次引起重视，提到议事日程。第三个阶段是进入21世纪以后，随着全球气候问题的日益凸显以及能源供需矛盾的日益加剧，世界各国从可持续发展的角度和保障能源供给安全的角度，调整了各自的能源政策，进一步将可再生能源发展纳入国家的发展战略。2005年2月16日，《京都议定书》正式生效，促进了承担减排义务的各国完成温室气体减排目标，同时发达国家承担了减排二氧化碳等6种温室气体的义务，对可再生能源的支持力度进一步加大，可再生能源开始蓬勃发展。
二、可再生能源分类
（一）太阳能太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等都是由太阳能导致或转化成的能量形式。利用太阳能的方法主要有：太阳能电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能；太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电等。二、可再生能源分类01
太阳能电池又称为“光伏电池”，是近些年来发展最快和最具经济潜力的能源开发领域。
太阳能光电转换电池主要分为两类，一类是晶体硅电池，包括单晶硅（sc-Si）电池、多晶硅（mc-Si）电池两种，它们占据约93%的市场份额；另一类是薄膜电池，主要包括非晶体硅（a-Si，使用的是硅，但以不同的形态表现）太阳能电池、铜铟镓硒（CIGS）太阳能电池和碲化镉（CdTe）太阳能电池，这类电池占据7%的市场份额。（二）风能
地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同，因而引起各地气压的差异，在水平方向高压空气向低压地区流动，即形成风。风能与其他能源相比，具有明显的优势，它蕴藏量大，是水能的10倍，分布广泛，永不枯竭，对交通不便、远离主干电网的岛屿及边远地区尤为重要。风能的利用主要是以风能作动力和风力发电两种形式，其中又以风力发电为主。二、可再生能源分类02
以风能作动力，就是利用风来直接带动各种机械装置，如带动水泵提水等。这种风力发动机的优点是投资少、工效高、经济耐用。目前，世界上有100多万台风力提水机在运转。利用风力发电，以丹麦应用最早，而且使用较普遍。自19世纪末，丹麦研制成风力发电机以来，人们认识到石油等能源会枯竭，才重视风能的发展。（三）地热能
地球内部隐藏的能量，是驱动地球内部一切热过程的动力源，它起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。地球内部的温度高达7000℃，而在距地表130～160km的深度处，温度会降至650～1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地表1～5km的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。其储量比目前人们所利用的总量多很多倍，而且集中分布在构造板块边缘一带，该区域也是火山和地震多发区。
地热资源分浅层地热资源（0～200m）、水热型地热资源（200～3000m）、干热岩地热资源（3～10km）。
干热岩地热资源是一种特殊地热资源。干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩类岩体。干热岩普遍埋藏于距地表3～6km的深处，其温度范围很广，在150～650℃之间。在学术界，干热岩有时被称为“热干岩”，其英文名称为“Hot Dry Rock”。干热岩的热能赋存于岩石中，较常见的岩石有黑云母片麻岩、花岗岩、花岗闪长岩以及花岗岩小丘等（Tenzer，2001）。一般干热岩上覆盖有沉积岩或土等隔热层。从现阶段来说，干热岩地热资源专指埋深较浅、温度较高、有经济开发价值的热岩体。
中国地热资源丰富，分布广泛，已有5500处地热点，地热田4522个。我国12个主要沉积盆地热资源量2.5×10J，折合标准煤8532×821810t；可开采资源量7.5×10J，相当于2560×10t标准煤（王贵玲，2011）。地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。
1.地热发电
1）地热蒸汽发电系统
利用地热蒸汽推动汽轮机运转产生电能，技术成熟、运行安全可靠，是地热发电的主要形式。西藏羊八井地热电站采用这种形式。
2）双循环发电系统
也称有机工质朗肯循环系统和卡林纳循环系统。它以低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，并产生有机质蒸气，推动汽轮机旋转。有机工质朗肯循环（ORC）是以色列专家1961年提出，使用氯乙烷、正戊烷和异戊烷等低沸点有机工质。卡林纳（Kalina）循环是1987年苏联人Kalina提出的使用氨水混合物作为工质。二、可再生能源分类03
3）全流发电系统
将地热井口的全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝气体等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀做功。该系统可以充分利用地热流体的全部能量，技术上有难度，尚在攻关。
4）干热岩发电系统（增强型地热发电系统）
利用地下干热岩体发电设想，是美国人莫顿和史密斯于1970年提出的。1972年，在新墨西哥州北部打了两口约4000m的深斜井，从一口井中将冷水注入干热岩体，从另一口井取出自岩体加热产生的蒸气，功率达2300kW。迄今尚无大规模应用。
2.直接利用
是指不需进行热、电能量转换的地热利用，即地热非电利用。地热资源除发电利用外，更为大量的地热资源直接用于加热、冷却和各种形式的工农业利用以及医疗、旅游等方面。热泵技术的应用是目前地热直接利用的主要方式，已占50%。热泵技术是一种利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的装置，分水源（海水、污水、地下水、地表水等）热泵、地源（包括土壤、地下水）热泵以及空气源热泵等。（四）生物质能
生物质能来源于生物质，是指植物叶绿素将太阳能转化为化学能贮存在生物质内部的能量。它直接或间接地来源于绿色植物的光合作用，可转化为常规的固态、液态和气态燃料，它包括自然界可用作能源用途的各种植物、人畜排泄物以及城乡有机废物转化成的能源，如薪柴、沼气、生物柴油、燃料乙醇、林业加工废弃物、农作物秸秆、城市有机垃圾、工农业有机废水和其他野生植物等。二、可再生能源分类04
地球上的生物质能资源较为丰富，而且是一种无害的能源。地球8每年经光合作用产生的物质有1730×10t，其中蕴含的能量相当于全世界能源消耗总量的10～20倍，但目前的利用率很低。目前发展中的开发利用技术主要是通过热化学转换技术将固体生物质转换成可燃气体、焦油等，通过生物化学转换技术将生物质在微生物的发酵作用下转换成沼气、酒精等，通过压块成型技术将生物质压缩成高密度固体燃料。（五）水能
水的流动可产生能量，通过捕获水流动的能量发电，称为水电。它是由建筑物集中天然水流的落差，形成水头，并以水库汇集、调节天然水流的流量。基本设备是水轮发电机组。小水电在中国是指总装4机容量不大于5×10kW的水电站。目前，水电是应用最广的可再生能源。世界上大约20%的电力来自可再生的水电，而其他类型的可再生能源发电总和还不到1%。二、可再生能源分类05
水力发电是目前一种技术上成熟、可以大规模开发的可再生能源。世界上水电资源开发量较多、开发程度较高或水电比重较大的国家主要有中国、加拿大、美国、巴西、挪威等。（六）海洋能
海洋能是潮汐能、波浪能、温差能、盐差能和海流能的统称，海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量，这些能量以潮汐、波浪、温度差、海流等形式存在于海洋之中。例如，潮汐的形式源于月亮和太阳对地球的吸引力，涨潮和落潮之间所负载的能量称之为潮汐能。潮汐和风又形成了海洋波浪，从而产生波浪能。太阳照射在海洋的表面，使海洋的上部和底部形成温差，从而形成温差能。所有这些形式的海洋能都可以用来发电。二、可再生能源分类06
1.波浪发电12
据科学家推算，地球上波浪蕴藏的电能高达90×10kW·h。目前，海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明，大型波浪发电机组也已问世。中国也在对波浪发电进行研究和试验，并制成了供航标灯使用的发电装置。
2.潮汐发电
据世界动力会议估计，到2020年，全世界潮汐发电量将达到881000×10～3000×10kW·h。世界上最大的潮汐发电站是法国北部英4吉利海峡上的朗斯河口电站，发电能力24×10kW，已经工作了30多年。中国在浙江省建造了江厦潮汐电站，总容量达到3000kW。（七）氢能
氢能是通过氢气和氧气反应所产生的能量。氢在地球上主要以化合态的形式出现，是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，氢能属二次能源。工业上生产氢的方式很多，常见的有水电解制氢，煤炭气化制氢，重油及天然气、水蒸气催化转化制氢等。在众多可再生能源中，氢能以其重量轻、无污染、热值高、应用面广等独特优点脱颖而出，将成为21世纪的理想能源。主要是用电解法、热化学法、光电化学法、等离子体化学法等制备氢气，用压缩、低温液化或贮氢合金吸收等方法贮存，或直接用作燃料，或制成氢燃料电池，用于发电和用作各种机动车、飞行器燃料及家用燃料等。二、可再生能源分类07
第二节 能源发展形势
一、世界能源供给历史回顾
能源是指可以转化为机械能、热能、电能和化学能的各种能量资源。按能源的形成过程，可以把能源划分为不可再生能源和可再生能源。在地球自然演化过程中形成的、随着消费不断减少的能源是不可再生能源，如石油、天然气和煤炭等。在自然演化过程中不断形成、不随消耗而减少的能源属于可再生能源，如风能、太阳能和水能等。人类社会的发展是建立在能源的开发利用基础之上的，能源是人类发展的动力。
随着生产力的发展和科学技术的进步，人类在能源消费上经历了三个阶段，目前正酝酿走向第四阶段。人类利用能源的历史已经有50多万年了，其实人类最先利用的能源是可再生能源。人类首先学会了钻木取火和使用火，薪柴作为能源燃料开始广泛利用，人类开始进入农业文明社会。在农业社会的初期阶段，由于经济水平很低，经济规模很小，能源消耗非常有限。此时的薪柴能源仅用来取暖和照明。随着人类社会的演化，人们学会了烧制陶器、玻璃和冶炼金属，能源的使用量逐渐增加。同时，人们又掌握了用木材制作农业工具、工业机械、家庭用品和车船等交通工具，木材成为了重要的工业原料，与能源利用形成了竞争。木材的消耗越来越大，森林的砍伐越来越严重，木材的价格也随之上扬。到1630年，英国木材的价格比15世纪上涨了2.5倍。在此情景下，作为替代能源人类开始尝试使用水力和风力资源。水轮机用来带动水磨加工粮食、抽水灌溉农田和手工业作坊的动力，利用风能推动轮船等，人类社会开始了多元化的能源利用时代。到了16世纪，人类也开始用煤炭作为家庭燃料。即使这样，薪柴仍然是18世纪以前人类社会能源消费中占绝对的主导地位（图1-1）。
煤炭是在16世纪作为家庭燃料开始使用的，但是由于煤炭开采、运输和储存比砍伐木材困难得多，而且加工处理很脏，燃烧时浓烟污染严重，煤炭的消费量一直比较少。到了18世纪，随着英国产业革命的开始，特别是1760年焦炭炼铁技术的发明使焦炭代替木材作为冶金工业的主要燃料，1769年蒸汽机的发明和使用使煤炭成为生产动力，1825年第一条铁路的建成也使煤炭的运输更为便捷，煤炭的消费量急剧增加，采煤业也得到了快速发展。以蒸汽机为主要标志的18世纪的资本主义产业革命，促进了煤炭的大规模使用。180048—1869年，英国的煤炭产量由1100×10t增加到了1.1×10t，煤炭的44消费量也从1100×10t增加到9700×10t。丰富的煤炭资源和煤炭的开发利用，使英国最先实现了工业化，成为19世纪最强大的工业国家。继英国之后，美国、德国、法国、俄国和日本等开始了产业革命，能源需求有了很大增长，大约经过一个多世纪的发展，到19世纪70年代，煤炭在世界能源消费结构中占24%。之后电力开始进入社会各领域，蒸汽机和火电站（烧煤）发展迅速，对煤炭需求量骤增，到20世纪初达95%，取代木柴成为主要能源，进入了能源的“煤炭时代”，完成了世界能源消费结构的第一次重大改革。一直持续到20世纪50年代末60年代初，煤炭还占世界能源消费总量的1/2以上。图1-1 世界能源消费结构演化趋势图
19世纪中期，在煤炭成为了主要能源并带动整个工业发展的同时，美国宾夕法尼亚州开始了工业化的石油生产。20世纪之前，石油主要用来炼制照明和润滑用的煤油和润滑油。20世纪初期，炼油技术的进步、内燃机的发明和使用，使石油开始逐渐成为各种机器、运输工具和军用机械动力的主要来源。特别是福特汽车的发明、工业化生产和使用，加快了石油消费的增长速度。1911年，世界上第一个加油站在美国底特律开始营业。1916年美国汽车拥有量340万辆，到1930年美国汽车拥有量增长到了2310多万辆，石油消费超过了1×810t。正是借助丰富的石油资源作基础，美国汽车工业的迅速发展，带动了冶金、橡胶、玻璃等原材料工业的发展，使美国很快代替英国成为世界上最强大的工业国家。继美国之后，俄国和中东等地区也开始了石油的勘探开发，特别是第二次世界大战中充足的石油供应有力地保障了盟军的胜利，使石油的战略地位增强，各国开始了世界范围的石油勘探开发，世界石油消费也快速增长。第二次世界大战后，新的特大油田不断发现，科学技术的发展，勘探能力的提高，使大陆架的海底石油的开发成为可能。石油自身条件优越，可燃性强，单位热量高（比煤炭约高1倍），利用价值大；石油开采条件好，费用低，按热量计算，石油成本只等于煤炭的1/3；便于运输，陆上的管道与海上的油轮，既方便又便宜。这些都为满足世界石油消费量增长提供4了有利条件。世界石油产量也从1900年的2043×10t，上升到1950年8的5×10t以上，此后，石油工业进入高速发展时期。1965年世界石油8产量达到15.7×10t，石油在世界能源消费结构中的比例达到39.4%，首次超过煤炭的38.7%，人类实现了第二次能源接替，石油成了当今工业的血液，世界能源进入“石油时代”。
20世纪70年代的两次“石油危机”，引起了发达国家对能源供应安全的关注，开发利用可再生能源的技术研发受到广泛重视。20世纪90年代以来，发达国家应对全球气候变化减缓CO排放，尤其是22005年2月《京都议定书》的正式生效，成为各国进一步发展可再生能源的巨大动力。在各国强有力的政策支持下，可再生能源在能源领域投资增长速度最快，尤其是欧洲国家增速更快。到2005年9月，全球有34个发达国家和14个发展中国家相继出台了不同形式的促进可再生能源发展政策。已有35个发达国家和10个发展中国家制定了可再生能源发展目标。
在20世纪的后10年里，世界可再生能源有了很大发展。据国际能源署（IEA）统计，1990年到2000年全球可再生能源供应量的增长速度为1.7%（图1-2），高于同期全球一次能源供应总量1.4%的增长率。特别是太阳能光伏发电和风力发电增长率高达19%。可再生能源的迅速发展是否预示着新的能源时代的到来？
回顾一下人类利用能源的历史可以看出，每一次能源更替都是技术进步的结果，技术进步促进能源的开发利用，能源的开发利用又促进经济发展。一般说来，社会经济发展决定着人们对能源需求的增长，同时能源的供应状况又反过来制约着社会经济的发展。历史上三次科技革命的发展，正是由于能源提供了高效的动力，才推动了世界经济的新飞跃。每一次能源开发的领先国，凭借其丰富的能源资源和开发技术成为一代工业强国。
二、世界未来能源供需展望
世界石油工业的发展在未来几十年或更长时间内具有可观的资源基础，但也存在诸多挑战，特别是油气资源分布不均衡，油气消费地与生产地严重错位，油气勘探开发难度逐渐增加，成本不断上升，油气价格攀高震荡，地缘政治格局复杂化和石油消费带来的环境污染加剧等问题日益突出。未来几十年油气等化石能源资源短缺的情况不一定会发生，但是面临的市场环境将更为严峻，竞争将更加激烈。
随着常规油气勘探开发成本的不断增加，全球将更加重视新能源，对新能源的投入不断加大。相对于传统能源，新能源具有污染少、储量大的特点，对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源枯竭问题具有重要意义。由于新能源除具有清洁环保等典型特征外，还可以降低对煤炭、石油的过分依赖，保障能源安全。在石油危机频现以后，发达国家通过实施能源多元化战略，积极促进可再生能源和新能源的发展，降低石油在能源结构中的比重。
2010年，在世界一次能源消费结构中，石油占33.6%，天然气占23.8%，煤炭占29.6%，核能占5.2%，水电占6.5%，可再生能源占1.3%。石油仍是最主要的能源，所占比重连续11年下降，天然气的比重显著提高。2010年，全球一次能源消费总量同比增长85.6%（2009年下降1.4%），一次能源消费总量为120.02×10t油当量（图1-2）。非OECD（经合组织）国家一次能源消费量所占比重过半，2008年首次超过OECD国家，2010年占全球的比例达到53.6%，而OECD国家所占的比例逐步下降。图1-2 2000—2010年世界一次能源消费及增速
20世纪60年代以来总的特点是煤炭基本呈下降趋势，石油（气）在70年代中期达到高峰（占近70%）。后来，煤炭略有回升，从1975年的29%上升到1989年的32.9%，石油从46%降至38.6%（1990），天然气、水电、核能一直持续缓增。其主要原因是20世纪70年代中后期两次石油危机及两伊战争等，使国际石油市场供应锐减，许多国家为摆脱危机，加速发展新能源，重新启用煤炭和节能等措施。从世界范围来看，新能源的综合利用今后会有更大的发展空间。核能、风能、水力、地热等其他形式的新能源逐渐被开发和利用，世界能源将形成以化石燃料为主，可再生能源、新能源并存的结构格局。
近10年来，世界可再生能源的年增长速度在15%以上。能源专家普遍认为，清洁的可再生能源迎来了前所未有的发展机遇，正在进入快速发展时期。按照目前的趋势，10～20年后，可再生能源将在能源消费结构中占有重要地位。谁能把握能源多元化先机，谁就能在未来全球能源市场中把握主动。国际能源署认为到2030年，替代能源尤其是可再生能源，不仅将成为不可或缺的重要能源，而且将成为降低温室气体排放的重要举措。BP公司在伦敦发布的《BP世界能源统计2011》中表明可再生能源占全球能源消费总量的份额从2000年的0.6%上升到2010年的1.3%，在过去的十年中所占比例增长了3倍，过去5年里可再生能源对全球一次能源贡献了近10%，高于石油基产品的贡献。2010年，全球电力消费总量中有1.3%是来自可再生能源，这一比例比2000年增加了0.7%。
世界能源变革是一个缓慢的演变过程。可再生能源尽管由于其不可耗竭性和良好的环境友好度成为未来有潜力的能源，目前却只是很小的一部分。资料显示，在美国当前能源消费总量中，新能源与可再生能源所占比重还不到1%。从优势来看，新能源与可再生能源发展可以减少油气的利用强度，促进人类更加有节制地使用常规能源，但常规化石能源在未来很长时间内仍将处于主导地位。
从长远看，能源消费结构将从传统的矿物燃料转向可再生能源（太阳能、核能、生物能等）为基础的持久能源系统，预计彻底转换需半个到一个世纪。在转换的过渡时期仍以油（气）为主，煤炭和核能、新能源可望有所提高，将是能源的“多极化时代”。
三、中国能源供给历史回顾
中国是世界上最早利用能源的文明古国之一。考古发现，50多万年前的周口店北京猿人已经开始利用和保存火了，木材开始成为了人类的主要能源。到公元7世纪的唐朝，中国采煤业已经相当发达，煤炭的利用也已普遍。考古也发现中国是世界上最早使用煤炭的国家，在距今6800—7245年的沈阳新乐遗址中发现97件煤精制品，经鉴定这些煤精是来自抚顺煤田，说明中国在新石器时代就开始使用煤炭。同样，中国也是最早使用石油、天然气、风能和水能的国家。早在3000多年前，中国内陆河流上就出现了风帆船作为航运工具，河边的风车以风为动力提水灌溉。早在公元前10世纪，中国就已经发现石油并用于照明。15世纪中国的风船队已经能够远洋航行，到达30多个国家和地区。在公元960年，四川自贡地区就开始使用顿钻钻探天然气井，并用天然气熬煮盐卤，提炼食盐。
虽然中国使用能源起步比较早，但在后来工业化生产和能源利用技术发展中一直处于落后状态。1876年才在台湾开办了中国第一座使用机器采煤的近代煤矿，其后相继在枣庄、安源、井陉和抚顺等地4开办煤矿。到1949年煤炭产量才3200×10t左右，列世界煤炭生产国第10位，煤炭在中国一次能源消费结构中的比例大约在95%左右。新中国成立以后，政府加快了能源工业的建设，扩建了103个老煤矿，新建了10座大型新矿区，原煤产量迅速增长，到1957年原煤产量达8到了1.3×10t，为新中国的建设作出了重大贡献。20世纪80年代以来中国煤炭工业进入新的发展时期，到1993年中国煤炭产量达到11.518×10t，超过美国成为世界头号煤炭生产和消费大国，2002年中国煤88炭年产量达到了13.8×10t，2011年达到了35.2×10t。
中国开采和利用石油有悠久历史，但新中国成立前的中国石油工业发展十分缓慢。中国现代石油工业始于1878年，第一口以蒸汽机为动力的新式顿钻钻井在台湾苗栗钻成并发现石油。随后在20世纪初相继发现了延长、独山子和玉门油田，到1949年全国石油产量才74×10t。国内石油消费全靠进口“洋油”，1949年进口量达到了80×410t。新中国成立以后，逐渐加大了西部地区的石油勘探力度，19554年发现了克拉玛依油田，1956年全国石油产量达到了116×10t。1957年石油勘察工作从西部延伸到了东北和华北地区，1959年发现4大庆特大油田，1960年全国石油产量达到了521×10t，1963年结束了石油进口历史，实现原油自给。随后渤海湾地区相继发现了一批大4油田，1978年中国原油产量达到10404×10t。20世纪80年代以来，中国重新加强了西部地区的石油勘探，发现了吐哈、焉耆和三塘湖等含油气盆地，并在准噶尔、塔里木盆地取得新发现，2011年中国石4油产量达到了20364.6×10t。
新中国成立之前，一次能源的消费结构中煤炭占有绝对主导地位。1952年，中国一次能源消费结构中，煤炭大概占总能源消费的95%，石油和天然气的消费仅占能源消费的3.4%，水电仅占1.61%。20世纪60年代，随着大庆油田的发现，石油和天然气在一次能源消费结构中的比例明显增长。在1965年一次能源消费结构中，石油消费占到了10.27%，天然气占到了0.63%，煤炭降低到了86.5%。随着中国油气和水电工业的发展，清洁能源消费在一次能源消费中的比例大幅度增长。2010年，中国一次能源消费结构中，石油消费占到了17.6%，天然气占到了4.0%，水电占到了6.7%，煤炭占到了70.5%。世界同期石油和天然气在能源消费中的平均比例为33.5%和23.8%，核电为5.2%，煤炭仅占29.6%。可见中国以煤为主要能源消费的能源结构与世界水平有很大差距，并已导致了严重的环境问题。
四、中国未来能源供需前景展望
改革开放后，中国能源工业有了较大发展，长期以来存在的能源“瓶颈”得到基本缓解。党和国家提出全面建设小康社会的目标后，全国各地经济增长速度进一步加快。8
2010年中国一次能源消费量达24.32×10t油当量，居世界第一位，占全球总量的比例增加到20.3%，比2000年提高10个百分点。中国煤炭消费量增长10.1%，占到全球煤炭消费总量的48.2%，增幅占到近三分之二。世界能源结构早就由以煤为主的时代转变为石油天然气时代，油气和电力等清洁能源在一次能源中的比例达70%。而中国仍停留在以煤为主的时代，煤在一次能源中占70.5%，煤是全程污染的能源，在煤的开采、运输、利用的过程中，会有废渣、废水和废气的排出，在经济上具有明显的外部性。
其次，中国人均能源资源严重不足。中国的石油、天然气人均剩余可采储量仅有世界平均水平的7.7%和7.1%，储量比较丰富的煤炭也只有世界平均水平的58.6%。自2002年以来，能源的供需矛盾进一步凸显。煤电油运显著紧张，全国出现了大面积拉闸限电，煤炭供应吃紧，石油进口激增且进口地区主要偏重在中东，能源供应不足已成为当前限制经济发展的重要因素。到2020年，中国石油供需缺口2×88310t，天然气缺口1000×10m。而可再生能源资源丰富，可循环使用，没有污染。因此，开发洁净可再生能源、调整能源结构显得异常重要。
另外，大力发展可再生能源，也是提高中国能源供应安全的需要。目前，世界各主要经济体都实施了资源全球化战略，全球资源的争夺越来越激烈，石油、铁矿石、氧化铝等资源的价格屡创新高，这给中国在全球资源竞争中提出了严峻的挑战，也使得中国高投入、高消耗、低产出的经济增长方式走到了尽头。而可再生能源属于本地资源，不仅可转换为电力，还可转换为代油的液体燃料，如乙醇燃料等，可有效提高中国能源供应安全。能源可持续发展是可持续发展的战略基础，可以说，世界上没有任何一个国家比中国更需要充足而稳定的能源供应，没有哪一个国家比中国更需要走可再生能源发展之路，更需要在这一方面抢占先机。唯有加快可再生能源的发展，我们才能保证国民经济和社会可持续发展，才能保证中国的经济安全和社会的长治久安。
第二章 可再生能源技术与市场发展现状
第一节 国外可再生能源发展现状
一、国外可再生能源技术与市场
可再生能源经过多年的发展，技术日臻成熟和完善，成本不断下降，市场竞争力不断增强。主要的可再生能源技术在一些国家和地区出现良好的发展前景，如丹麦、德国和西班牙的风电，巴西的燃料乙醇，中国、以色列和日本的太阳能热水器，北欧各国的生物质发电和集中供热等已呈现规模化发展的良好局面。可再生能源总体市场规模在扩大，尤其是光伏发电，继续保持自2000年以来年增长率超过60%的势头，发电系统成本也有所下降。随着风力发电技术的不断进步，市场也在稳步增长，2010年全球新增风电装机39.4GW，使全球总装机容量达到199.52GW，风电成本也已经下降到5美分/（kW·h）左右。太阳能和地热能在建筑领域的应用及生物质发电和液体燃料技术的应用等也在稳步上升。除了风能、光伏发电、生物质发电和生物液体燃料外，随着国际发展可再生能源的环境氛围越来越浓，一些自20世纪90年代以来发展缓慢甚至停滞的可再生能源技术，也在部分国家和地区开始重新得到重视和发展，如太阳能热发电、地热发电和海洋能发电技术等。作为新能源领域的前沿技术，氢能和燃料电池在最近几年也是国际能源领域关注的热点。（一）生物质能
1.开发利用状况
生物质能的技术转化路径繁多，原材料也多种多样，但转化结果主要有三种形式，即热能、电力和燃料。其中热能和电力的生产在当今生物能源利用方面占统治地位，生物燃料的开发利用也在一些国家得到开展。在目前的技术水平下，全球应用生物质燃烧和气化发电技术的两个关键工业部门是造纸和制浆行业及以甘蔗为原料的制糖工业。生物质燃料主要是指以生物质为原料制取的燃料乙醇和生物柴油。生物质燃料具有多样的原料来源、生产技术和产品。原料来源可分为木质纤维素、淀粉和糖、动植物及微生物油脂等。生物质液体燃料产品主要是燃料乙醇、生物柴油、生物油（生物质热解油）、催化加氢生物柴油、生物甲烷、生物甲醇、生物二甲醚和生物氢。
生物能源主要的增长市场是欧盟、中东欧、东南亚，尤其是在有效利用生物质废物和废弃物发电方面。
在生物质燃料中燃料乙醇、生物柴油生产技术成熟，与现有车用燃料（汽油、柴油）及发动机具有良好的兼容性，已经实现了商业化大规模应用。它们通常被称为传统生物液体燃料或第一代生物液体燃料。燃料乙醇（俗称酒精），以玉米等农作物或秸秆为原料，经发酵、蒸馏而制成，生产工艺技术成熟，是目前技术最成熟、应用规模最大和商业化程度最高的生物质燃料。生物柴油是指用废食用油、油料植物（麻疯树、黄连木等）和油料水生植物（藻类）等为原料制取的液体燃料。
生物燃料生产和应用在国际上已呈高速发展趋势，发展燃料乙醇产业已成为各国政府调控农产品供需矛盾、解决石油资源短缺、保护城市大气环境质量的重要措施。2010年全球燃料乙醇和生物柴油产44量分别达到5760×10t和1590×10t，绝大部分集中在美国、巴西和欧盟地区。根据国际能源署（IEA）的生物燃料路线图分析，2010年全8球生物燃料产量约1000×10L，满足全球3%道路交通燃料需求；2050年生物燃料可满足全球交通能源需求的27%，年二氧化碳减排量8可达21×10t。产量排名第一和第二的分别是巴西和美国，中国目前已成为全球第三大燃料乙醇生产国。
美国是燃料乙醇生产的大国，也是目前燃料乙醇生产发展最快最成熟的国家之一。目前美国燃料乙醇制造以玉米为原料，主要依靠其国内丰富的玉米供应，通过转基因技术和扩大种植面积增加玉米产量。2002年以前，美国国内玉米消费和生产是相对稳定的，而2002年以后燃料乙醇的需求量和生产大幅提高，推动了美国玉米的需求，其所占比重在不断上升。饲料、出口等玉米需求数量基本稳定，但比重在下降。2010年以后，美国的玉米收割数量在增长，而且增长较快，其推动力量仍然是燃料乙醇的生产。目前，美国有30%的玉米是用于燃料乙醇的生产。另外，由于乙醇生产大量增加，玉米价格上涨，生产乙醇的利润已大大低于先前预期。所以美国近年来加大了对纤维素乙醇发展的支持力度，美国的纤维素乙醇产业化已经进入起步阶段。
在美国政府的鼓励下，许多研究机构都在开展纤维素生产乙醇的研发工作。目前美国可再生能源实验室（NREL）与企业合作开展了多方面的研究。美国企业也加大了对纤维素乙醇的研发力度。2007年6月BP公司宣布将在10年内投入5亿美元，与加利福尼亚州伯克利大学和伊利诺依大学合作，建设世界上第一个能源生物科学研究院，重点研究纤维素制燃料乙醇。
巴西是世界上最早开发燃料乙醇的国家之一，同时也是当前世界上乙醇行业发展最为成熟的国家，目前巴西乙醇的年产量在2080×410t左右（2010年）。与美国不同的是，巴西在以甘蔗为原料的燃料乙醇生产与推广使用方面具有代表性。巴西是目前世界上最大的燃料乙醇生产和消费国之一，也是世界上唯一不使用纯汽油作为汽车燃料的国家，目前可以提供国家13%的能源消耗。
在欧洲，法国一直比较重视生物燃料的研发和使用，法国是全球最大的甜菜和甘蔗生产国之一，以甜菜为原料的生物燃料工业迅速崛43起。2008年法国燃料乙醇产量为100×10m，目前法国燃油市场上的生物汽油中乙醇的含量最高为5%。
从动植物油脂通过酯交换生产的柴油称为生物柴油，生物柴油不含硫和芳烃，十六烷值高、润滑性能好，是一种优质清洁柴油。生物柴油是生物液体燃料的重要组成部分，虽然目前所占份额较小，但发展速度十分迅速，大大超过了燃料乙醇的增长速度，其发展可能产生的经济与环境等方面的影响也逐渐凸显。
作为生物质液体燃料的一个重要组成部分，生物柴油于1988年诞生，由德国聂尔公司发明，它是以菜籽油为原料提炼而成的洁净燃料油。与常规柴油相比，生物柴油具有突出环保和可再生的性能，引起了世界发达国家尤其是资源贫乏国家的高度重视。
美国从1990年开始生物柴油的研究开发工作。欧盟各国也积极投入到能源植物的研究开发之中。目前，欧盟已经成为世界上最大的生物质柴油生产地区，其中法国和德国是最大的生产国。日本自1995年开始研究生产生物质柴油。另外，加拿大、澳大利亚、新西兰、马来西亚和其他一些国家也在研究能源植物，发展生物柴油产业，但规模相对较小。
目前生物柴油主要是用化学法生产，即用动物和植物油脂和甲醇或乙醇等低碳醇在酸或者碱性催化剂和高温（230～250℃）下进行转酯化反应，生成相应的脂肪酸甲酯或乙酯，再经洗涤干燥即得生物柴油。甲醇或乙醇在生产过程中可循环使用，生产设备与一般制油设备相同，生产过程中可产生10%左右的副产品甘油。
但化学法合成生物柴油有以下缺点：工艺复杂、醇必须过量，后续工艺必须有相应的醇回收装置，能耗高；色泽深（这是由于脂肪中不饱和脂肪酸在高温下容易变质）；酯化产物难于回收，成本高；生产过程有废碱液排放。
为解决上述问题，人们开始研究用生物酶法合成生物柴油，即用动物油脂和低碳醇通过脂肪酶进行转酯化反应，制备相应的脂肪酸甲酯及乙酯。酶法合成生物柴油具有条件温和、醇用量小、无污染排放的优点。但目前主要问题有：对甲醇及乙醇的转化率低，一般仅为40%～60%，由于目前脂肪酶对长链脂肪醇的酯化或转酯化有效，而对短链脂肪醇如甲醇或乙醇等转化率低。
随着生物柴油生产工艺的改进，使用生物柴油的发动机即可使用普通柴油的发动机（对有些机型仅需换密封圈和滤芯），无需作任何改动，生物柴油可与普通柴油在油箱中以任何比例相混，并对驾驶者无任何影响，驾驶者根本无法区分两者的驾驶动力差别。
目前在美国、欧洲、亚洲的一些国家和地区已开始建立商品化生物柴油生产基地，并把生物柴油作为代用燃料广泛使用。生物柴油使用最多的是欧洲，份额已占到成品油市场的5%。目前在欧洲用于生产生物柴油的原料主要为菜籽油。4
2010年，全球生物柴油产量达到1750×10t（据分析机构4F.O.Licht），欧盟生物柴油产量为830×10t，占总产量的47%，以油44菜子为原料。德国产量为220×10t，法国210×10t。2010年美国生物4柴油产量为250×10t，以大豆、动物油为原料，阿根廷生物柴油产量4为230×10t，以大豆、蓖麻籽为原料。
目前许多国家，如美国、德国、法国、丹麦、意大利、爱尔兰和西班牙等对生物柴油采取了相应的扶持政策。
2.成本
传统生物液体燃料生产成本的80%为原料成本，因而其成本和经济竞争力在很大程度上取决于原料种类、生产区域和气候条件。生物质在很多情况下是一种可以产生收益的能源，但目前通常只在可以获得便宜甚至是负成本的生物质废物或废弃物场合才能看到生物质的竞争力。为了使生物能源可以和化石燃料竞争，转化技术、生物质生产以及整个生物能源系统需要进一步优化。在世界上很多地区生物能源的潜力都可以达到具有竞争力的价格水平。
1）生物质原料成本
目前生物柴油的主要问题是原料成本高。据统计，生物柴油制备成本的75%是原料成本。因此采用廉价原料及提高转化率从而降低成本是生物柴油能否实用化的关键。美国已开始通过基因工程方法研究高油含量的植物。日本采用工业废油和废煎炸油。欧洲是在不适合种植粮食的土地上种植富油脂的农作物。柴油替代燃料所用原料随着规模种植价格日趋低廉，使柴油替代燃料的生产成本逐步下降，与常规柴油的价格正在缩小，如美国生物柴油的价格已从每升1.06美元降到0.33～0.59美元，这个价格与普通柴油的价格差不多。
现代能源油料植物的研究工作始于20世纪60年代，发展于70年代，自80年代以来，包括植物液体燃料油在内的生物质能研究得到较快的发展。美国、巴西、印度等国开展了能源油料植物的选用、富油植物的引种栽培、遗传改良，建立“柴油林林场”等方面的工作与研究。
2）生物质供应系统成本
在生物质生产成本或市场价格中的重要一点就是生物质需要被运到对它进行利用的地点。由于生物质体积密度低，再加上随时间推移容易逐步降解的特点，因此，生物质物流是一个复杂的领域。在运输前需要进行某些形式的预处理，干燥、压实和切割是典型的加工步骤。接下来就是通过汽车，有时是火车或轮船运输。另一种选择则是在进一步的运输之前将生物质转化为次级能源载体。生物石油（如热解后）或高质量的液体燃料（乙醇）都具有更高的能量密度，也比“粗”生物质容易贮存和转化。因此在供应链的早期就需要进行转化，转化同样会有成本和能量的损失。
成本的降低可以通过规模经济的获得、技术的发展（如收获、压实和运输技术）和“巧妙”地组织总供应链和市场来实现。在世界上的很多地区，产品成本现在是或可望达到低于2美元/GJ的水平。基因改进和生产系统的优化，可望将生物质的成本降到接近煤的（预期）成本。
3.资源潜力
总的说来，生物质能对未来世界能源贡献的潜力非常巨大。理论8上，目前耕地上的能源农业可以提供超过273×10t标准煤而不会对世8界粮食供应带来危机。使用退化土地可以再增加约51×10t标准煤，但是大部分由低产量的生物质提供。如果现有的林地不能满足生物材88料需求的增长，7×10～17×10t标准煤当量的生物质供应会由种植场88提供。有机废弃物和废物可能会提供另外14×10～58×10t标准煤当量的生物质，这些则是由不定量的林地废物提供的。总之生物能源潜8力的上限可能会超过342×10t标准煤/a，这已大大超过当前每年137×810t标准煤的全球能源利用量。
科技发展可以极大地提高生物能源的竞争力和效率。然而什么样的生物质资源配置能产生最优化的利用，使车用燃料、电力和生物材料的利用都具有竞争力，这在很大程度上还是个未知数。
生物质可用做能源作物利用的量取决于：人口增长和经济发展；可以在全球范围内接受的粮食生产系统；使用边际/退化土地的可行性；林地的生产率和可维持产量的水平；（增加的）生物材料的利用。
4.发展趋势
近年来国际生物液体燃料技术和产业正在酝酿升级转型，积极转向非粮原料，大力发展以纤维素类生物质为原料的新型醇类和合成燃料。这些原料主要来自农林有机废弃物：秸秆、畜禽粪便、林业剩余物等以及利用边际性土地种植的能源植物（甜高粱、木薯、木本油料植物、灌木林等）。发展以纤维素类生物质为原料的新型醇类和合成燃料，并积极探索生物液体燃料与化工产品、热力和电力产品的多联产技术，为生物液体燃料的扩大生产应用开辟了广阔的前景。另外，近年来一些新原料、技术、产品和产业模式也正在研发中，如研发具有优良燃料性能的丁醇燃料，利用富油微藻生产生物柴油等，这些生物液体燃料技术工艺虽然尚未成熟，但与传统生物质燃料相比，原料来源更广泛，燃料性能更优良。它们已成为生物液体燃料产业发展的新热点和战略方向，通常被称为第二代生物液体燃料。目前发展较快前景广阔的是纤维素生产乙醇、生物费托合成燃料以及综合各种技术的生物质精炼厂。
藻类制生物柴油：在生物燃料发展过程中，土地利用和温室气体减排问题逐渐受到重视，藻类燃料由于其培养占地面积小、产率高、吸收大量二氧化碳等优点，成为各国生物燃料发展的热点和重点。2010年8月，荷兰瓦格宁根农业大学两名研究人员在新一期《科学》杂志上发表论文称，人类有望在10～15年内研发出从藻类中大规模提取生物燃料的技术，届时整个欧洲使用的矿物燃料将有望被这种新能源取代。藻类生物燃料，由于技术尚不成熟，亟须开展高效藻类生产系统的研发和示范，降低生产成本，选育高产、高含油量藻种，研究藻类培养选址等。对藻类燃料市场而言，大幅削减成本以实现商业化生产和减少潜在的碳排放量是未来的发展趋势。因此，开发新技术、与大公司合作、迅速实现商业化是藻类生物燃料公司成功的关键。
发展非粮生物质能源不仅不影响粮食安全，还能有效利用废弃资源，替代传统化石能源，促进环保和节能减排，目前各国正加紧生物能源特别是先进生物燃料上的开发与投入。
根据EL Insights 2010年9月发布的报告，从2010年到2015年，全球生物制造市场预计将从5729亿美元增加至6937亿美元，相当于在此期间的年增长率（CAGR）为3.9%。在今后几年，生物质在生物发电、生物燃料和生物产品部门应用领域将大幅增长，生物质发电的市场价值将从2010年450亿美元增加到2020年530亿美元。按照生物质发电协会（Biomass Power Association，BPA）的统计，生物质工业4每年产生500×10kW·h的电力，可为美国1.8万人创造就业机会。
生物能源的一个关键问题是其利用应实现现代化，以适合可持续发展的要求。将生物质转化为能源载体如电力和车用燃料赋予生物质商业价值，同时也要求稳定的供应，并能向当地（农村）经济提供收益。电力的生产和现代化生物质衍生的燃料（如从木质纤维素中提取的甲醇、氢气和乙醇）大有前途。未来低风险、低成本能源供应系统将可能是以生物质和化石燃料结合使用的能源系统为主。（二）地热能
从史前起，人们就利用地热能来洗浴、洗涤和烹饪。伊特鲁里亚人、罗马人、希腊人、印度人、中国人、墨西哥人及日本人都留下了明显的迹象，说明他们在古时候就利用地热水，而这些地热水被普遍认为有治疗的作用。但真正认识地热资源并进行较大规模的开发利用却始于20世纪中叶。
世界上最早把地热水用于住宅供热是在14世纪的绍德艾格（法国）。首个市区地热水加热系统于1930年竖立在冰岛的雷克雅未克。目前，冰岛90%的人口所居住的房屋都是利用地热水供热。大型区域性地热水供热系统已在许多国家安装，如法国、俄罗斯、格鲁吉亚、中国、意大利及美国。
1.开发利用现状
地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类。地热发电和地热直接利用技术已经成熟，无论是地热勘查还是建厂融资，很多公司都具备开发地热资源的能力，因此，大多数地热田丰富的国家都进行了地热的开发利用。近年来，国外对地热能的非电力利用，也就是直接利用十分重视，发展十分迅速，已广泛应用于工业加工、民用采暖和空调、洗浴、医疗、农业温室、农田灌溉、土壤加温、水产养殖、畜禽饲养等各个方面，收到了良好的经济效益，节约了能源。地热能的直接利用，技术要求较低，所需设备也较为简易。与化石燃料相比较，地热的直接应用不仅特别便宜，而且可节省常规燃料消耗（用作石化工业的石油）。在政府提出适宜的、灵活的、及时的激励措施后，毫无疑问地热资源会获得进一步推广。
对于不同温度的地热流体可能利用的范围如下：（1）200～400℃直接发电及综合利用；（2）150～200℃双循环发电、制冷、工业干燥、工业热加工；（3）100～150℃双循环发电、供暖、制冷、工业干燥、脱水加工、回收盐类、罐头食品；（4）50～100℃供暖、温室、家庭用热水、工业干燥；（5）20～50℃沐浴、水产养殖、饲养牲畜、土壤加温、脱水加工。
2010年，世界地热能非电力利用热能总装机容量为50583MWe，分布在78个国家（表2-1、表2-2）。其中，热泵占49%，其次是洗浴占24.9%，地热供暖占14.4%，其他为温室和养殖。利用热能量世界排名前十位的国家是中国、美国、瑞典、土耳其、日本、挪威、冰岛、法国、德国和荷兰。表2-1 2010年世界地热能利用情况表2-2 2010年世界地热发电及地热直接利用
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