2.1 新能源家族简介

新能源是个大家族，成员包括太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能和核能等。在介绍这些成员之前，有必要对“新能源”和“可再生能源”这两个易混淆的概念加以区分。新能源和可再生能源的成员多有重叠，但核能和水能例外。核能虽属于新能源，但其资源不具再生性，故不属于可再生能源，而水能虽具再生性，但通常不被列入新能源行列。为了用一个词定义这些非化石能源，就有了“新能源和可再生能源（New Energy and Renewable Energy）”这个概念。鉴于核能属于“核科学与工程专业”的知识范畴，且通常新能源专业不将其纳入教学内容，所以本书不对其进行专门介绍。

新能源成员有许多共同特征，主要体现在以下方面：

（1）可再生。具有再生能力是除核能外其他新能源家族成员的共同基因。在人类文明存续的时间尺度内，新能源可以持续不断地向人类提供能量，而且，它们所能提供的能量远大于人类的能源消耗量，各种可再生能源的资源潜能见图2.1。

（2）清洁环保。一方面，新能源都具有实现CO₂零排放的潜质，这种潜质一旦被完全开发，能源消耗与CO₂排放之间的耦合关系将会被解除。当然，这需要待能源实现完全转型后才能够实现，因为目前新能源在生产利用过程中还没有完全脱离对化石能源的依赖。另一方面，新能源利用过程中污染物排放少，太阳能、风能和海洋能等在利用过程中不产生大气污染物，而生物质直接燃烧所产生的大气污染物低于化石能源。

（3）能量密度低。以功率密度作为评价指标，光伏电池板和生物质的功率密度分别为50～60W/m²和0.1～0.2W/m²。而在现代社会，超市和办公建筑的功率密度为200～400W/m²，高层建筑则高达3000W/m²，钢铁等能量密集工业活动则为300～900W/m²。由此可见，新能源的功率密度难以与化石能源世纪形成的社会模式相适应。

图2.1 可再生能源的资源潜能（Nitsch，F.，2007.BMU documentation）

（4）供应存在间歇性。太阳能和风能都直接受天气影响，存在间歇性。间歇性带来能量产出的不稳定，这与社会对能源的连续性需求不匹配。为解决这对矛盾，发展储能技术势在必行。鉴于此，本章最后将储能作为独立的一项技术加以介绍。

上述前两个特点赋予了新能源优秀的品质，后两个特点则属于它们的先天缺陷。因此，人类围绕新能源开展研究的主要目的就是扬长避短，从而使以新能源为主构建的能源体系能够支撑人类社会的可持续发展。