太陽能是各種可再生能源中最重要的基礎能源。生物質能、風能、海洋能、水能都來自太陽能。廣義上講，太陽能包括各種可再生能源。太陽能作為壹種可再生能源，是指對太陽能的直接轉化和利用。通過轉換裝置將太陽輻射能轉化為熱能屬於太陽能熱利用技術，利用熱能發電也屬於該技術領域。通過轉換裝置將太陽輻射能轉化為電能，屬於太陽能光伏發電技術。光電轉換器件通常利用半導體器件的光伏效應原理進行光電轉換，因此也稱為太陽能光伏技術。
20世紀50年代，太陽能利用領域有兩次重大技術突破:壹次是1954年貝爾實驗室研制出6%實用單晶矽電池，另壹次是1955年以色列塔博爾提出選擇性吸收面的概念和理論並成功研制出選擇性太陽能吸收塗層。這兩項技術突破為太陽能利用進入現代發展時期奠定了技術基礎。
自20世紀70年代以來，鑒於常規能源供應的有限性和環保壓力的日益增大，世界上許多國家掀起了開發利用太陽能和可再生能源的熱潮。1973年美國制定政府級太陽能發電計劃，1980年光伏發電正式納入公共電力規劃，累計投資超過8億美元。1992年，美國政府頒布了新的光伏發電計劃，並制定了宏偉的發展目標。日本在上世紀70年代制定了“陽光計劃”，1993年將“月光計劃”、“環境計劃”、“陽光計劃”合並為“新陽光計劃”。德國等歐洲國家和壹些發展中國家也制定了相應的發展規劃。自20世紀90年代以來，聯合國舉行了壹系列由各國領導人參加的首腦會議，討論並制定了《世界太陽能戰略計劃》、《國際太陽能公約》和建立國際太陽能基金，以促進全球太陽能和可再生能源的開發和利用。太陽能和可再生能源的開發利用已成為國際社會的壹大主題，也成為各國制定可持續發展戰略的重要內容。
太陽內部正在進行從氫聚合到氦的激烈熱核反應，按照e = mc2 (m為物質質量，c為光速)的關系進行質能轉換(1克物質可轉換成9？1013焦耳能量)，並不斷向太空輻射巨大能量。太陽每秒向太空發射的能量約為3.8？1020 MW，其中22億投射在地球上。投射到地球上的太陽輻射被大氣反射吸收後，約有70%投射到地面上。盡管如此，投射在地面上的太陽能，壹年還是高達1.05？1018kWh，相當於1.3？106萬噸標準煤，其中我國陸地面積每年接受的太陽輻射能量相當於2.4？104萬噸標準煤。按照目前的太陽質量消耗速率，太陽內部的熱核反應足以維持6？1010年，相對於人類發展歷史的有限年齡，可以說是“取之不盡用之不竭”的能量。
地球上太陽能資源的分布與緯度、海拔、地理條件和氣候條件有關。壹般來說，資源的豐富程度是用年輻射總量(以千卡/平方厘米年或千瓦/平方厘米年為單位)和年日照總時數來表示的。從全球來看，美國西南部、非洲、澳大利亞、中國、西藏、中東等地區的年總輻射或日照時數最大，是世界上太陽能資源最豐富的地區。
第三，地熱能
壹、地熱資源的概念
地熱資源是指在目前的技術、經濟和地質環境條件下，地殼中可以科學合理開發的巖石和地熱流體中的熱能及其伴生的有用成分。
地熱資源按其地下賦存狀態可分為熱液型、幹熱巖型和地壓型。其中，熱液型地熱資源可進壹步分為蒸汽型地熱資源和熱水型地熱資源。
各種地熱資源必須經過壹定的地熱地質勘探和研究程序，以查明開發後的數量、質量、開采技術條件和地質環境變化。從技術經濟角度看，地熱資源勘探深度可達地表以下5000m，其中2000m為淺層地熱資源，2000m至5000m為亞經濟地熱資源。資源總量為；5800MW以上可用於高溫發電，2000億噸標準煤以上可直接用於中低溫。總體而言，中國以中低溫地熱資源為主。
二、生成和分配
地熱資源的形成與地球巖石圈板塊的發生、發展和演化及其伴隨的地殼熱狀態和熱歷史密切相關，尤其與更新世以來的構造應力場和熱力場密切相關。從全球地質結構來看，溫度大於150℃的高溫地熱資源帶主要出現在地殼表面各大板塊的邊緣，如板塊碰撞帶、板塊裂解部位、現代裂谷帶等。150℃以下的中低溫地熱資源分布於板塊內的活動斷裂帶、斷谷和坳陷盆地。
地熱資源存在於壹定的地質構造中，具有明顯的礦產資源屬性，應貫徹開發與保護並重的科學原則。
通過地質調查，證明我國地熱資源豐富，分布廣泛，盆地型地熱資源潛力在2000億噸標準煤以上。中國已發現3200多個地熱點，鉆探地熱井2000多口，其中255口具有高溫地熱發電潛力。預計發電裝機容量5800MW，目前僅利用了近30MW。
目前，全國已有29個省區市開展了區域地熱資源評價，為地熱開發利用奠定了良好基礎。幾十年來，地礦部列入國家計劃，重點勘查評價地熱儲量的大中型地熱田有50多個，主要分布在京津冀、環渤海地區、東南沿海和藏滇地區。整個國家都發現:
1)高溫地熱系統，可用於地熱發電的有255處，總發電潛力5800MW 30A，到2010近期可開發利用的有10余處，發電潛力300MW。
2)中低溫地熱系統可用於非電直接利用的2900多個地方，其中盆地型潛在地熱資源埋藏量相當於2000億噸標準煤當量。主要分布在松遼盆地、華北盆地、江漢盆地、渭河盆地和太原盆地、臨汾盆地、運城盆地等多個山間盆地，以及東南沿海的福建、廣東、贛南、湘南、海南島等地。目前開發利用量不足資源的千分之壹，資源保障總體水平相當不錯。
第四，海洋能源
海洋能通常是指海洋中蘊藏的可再生自然能源，主要包括潮汐能、波浪能、洋流能(潮汐能)、海水溫差能和海水鹽差能。廣義的海洋能還包括海洋上空的風能、海洋表面的太陽能和海洋生物質能。原因是潮汐能和潮流能來源於地球上太陽和月亮的引力變化，其他來源於太陽輻射。海洋能按儲存形式可分為機械能、熱能和化學能。其中，潮汐能、洋流能、波浪能是機械能，海水溫差能是熱能，海水鹽差能是化學能。
近20年來，在化石燃料能源危機和環境變化壓力的推動下，作為主要可再生能源之壹的海洋能源產業取得了長足的發展。在相關高科技的支持下，海洋能源的應用技術日趨成熟，為人類在下壹個世紀充分利用海洋能源展示了光明的前景。
我國海岸線1.8萬多公裏，大小島嶼6960多個，總面積6700平方公裏，有人居住的島嶼430多個，總人口450多萬。沿海地區和海島不僅是外向型經濟的基地，也是海洋運輸和開發的前哨，在鞏固國防和維護祖國權益方面發揮著重要作用。改革開放以來，隨著沿海經濟的發展，海島開發迫在眉睫，能源短缺嚴重制約著經濟發展和人民生活水平的提高。外商和華僑因為島內缺乏能源而不願投資；駐島部隊用電困難，不利於國防建設；特別是西沙、南沙等遠離大陸的島嶼，依靠大陸供應能源，由於補給線長，難度很大。為了保證沿海和海島經濟的持續快速發展和人民生活水平的不斷提高，迫切需要想方設法解決能源供應不足的問題。
中國的海洋能開發已有近40年的歷史，至今已建成8座潮汐電站。自上世紀80年代以來，浙江、福建等地開展了大量的調查、勘測、控制性詳細設計、可行性研究等前期準備工作。總之，我國海上發電技術基礎好，經驗豐富，小型潮汐發電技術基本成熟，具備發展中型潮汐電站的技術條件。然而，現有潮汐電站的總體規模和單機容量仍然很小，單位千瓦成本高於常規水電站，水工建築物的建設仍然相對落後，水輪發電機組尚未標準化。這些是我國潮汐能開發存在的問題。其中，關鍵問題是中型潮汐電站水輪發電機組的技術問題尚未完全解決，電站成本亟待降低。
我國對波浪能發電技術的研究始於20世紀70年代，80年代以來發展迅速。航標燈用微型潮汐發電裝置已經商品化，生產了數百種，廣泛應用於沿海水域的航標燈和大型光船。與日本合作開發的後彎浮標發電裝置已出口國外，該技術屬於國際領先水平。珠江口大灣山島上開發的岸固定波電站，第壹臺裝機容量3kW的裝置，已於1990試航成功。總裝機容量為20kW的岸波力試驗站和總裝機容量為8kW的搖擺波力試驗站已成功建成。總之，中國的波浪能發電雖然起步晚，但發展很快。微波發電技術已經成熟，小岸波發電技術已經進入世界先進行列。而中國的波浪能開發規模遠小於挪威和英國，離小波浪能發電的實用化還有壹定距離。
國際上對潮流發電的研究始於20世紀70年代中期，美國、日本、英國主要進行潮流發電的實驗研究。到目前為止，還沒有關於發電實體裝置的報道。我國對潮流發電的研究始於20世紀70年代末。首先，在舟山海域進行了8kW潮流發電機組的原理性試驗。20世紀80年代，已經開展了立軸自調心葉片水輪機潮流發電裝置的試驗研究，目前正在利用這壹原理進行70kW潮流試驗電站的研究工作。舟山海域站址已選定。中國已開始研究和建設物理電站，在世界上處於領先地位，但仍有壹系列技術問題有待解決。
海洋被認為是地球上最後的資源寶庫，也被稱為能源之海。海洋將在21世紀為人類提供生存空間、食物、礦物、能源和水資源方面發揮重要作用，海洋能源也將發揮重要作用。從技術經濟可行性、可持續能源和地球環境生態平衡等方面來看，海洋能中的潮汐能將作為壹項成熟的技術得到更大規模的利用；波浪能會逐漸發展成為壹個產業。近期以固定為主，但大規模利用需要發展浮動；可作為戰略能源的海洋溫差能將得到進壹步開發，並與海洋開發綜合實施，在海上建立獨立的生存空間和工業基地；潮汐能也將在壹些地區大規模應用。
潮汐能的大規模利用涉及大型基礎設施項目，在融資、環評等方面需要較長時間。大型潮汐電站的研究和建設往往需要幾代人的努力。因此，我們應該重視可行性分析的研究。目前還應重視單元技術的研究。在投資政策上，可以考慮中央政府、地方政府、企業聯合投資，或者參照風力發電的經驗，同時引進技術，向國外借款。
經過十幾年的示範和應用，波浪能正穩步向商業化應用發展，在降低成本、提高利用效率方面仍有很大的技術潛力。隨著波浪能技術、海上技術和渦輪技術的發展，預計在5-10年左右，波浪能利用成本將在目前基礎上降低2-4倍，達到每千瓦裝機容量成本低於1萬元人民幣的水平。
中國波浪能技術與國外先進水平差距不大。考慮到世界上波浪能豐富地區的資源是中國的5-10倍，中國在制造成本上有優勢，發展外向型波浪能利用產業大有可為，在小型航標燈波浪能發電裝置方面已有良好開端。因此，目前應加強100 kW機組的商業化，小批量推廣後再根據歐洲波浪能資源設計制造出口型裝置。由於資源的差異，中國的100千瓦裝置，改造後可以達到歐洲的兆瓦級，每千瓦成本有望下降2-3倍。
從21世紀的觀點和需求來看，溫差能的利用應放在非常重要的位置，與能源利用、海洋高技術、國防科技綜合考慮。海洋溫差能的利用可以為可持續發展提供能源、淡水和生存空間，可以與海洋采礦和海水養殖業共同發展，解決人類生存和發展的資源問題。需要安排的研究課題如下:基礎方面，重點研究低溫差熱力循環過程，解決海洋環境下高效強化傳熱和低壓熱力機組、相應熱力循環和負荷問題。建立千瓦級實驗室模擬循環裝置，開展相應的數值分析研究，提供設計技術；在技術項目上，應盡快安排100千瓦以上的綜合利用實驗裝置，可考慮結合南海的海洋開發和國防項目，作為獨立海洋環境下的能源、淡水、人工環境(空調)和海洋養殖場的綜合設備。
中國是世界上洋流能源密度最高的國家之壹，發展洋流能源具有良好的資源優勢。為了解決海洋環境中的水下安裝、維護和生存問題，應建造壹個100千瓦的海流能源演示裝置。海流能和風能壹樣，可以發展壹個“艦隊”，開發具有壹定單機容量的標準化設備，從而達到工業化生產的目的，降低成本。
動詞 （verb的縮寫）生物質能
生物質能是生物質中含有的能量，是綠色植物通過葉綠素將太陽能轉化為化學能儲存在生物質中的能量。煤、石油、天然氣等化石能源也是由生物質能轉化而來。生物質能是可再生能源，通常包括以下幾個方面:壹是木材和森林工業廢棄物；二是農業廢棄物；第三是水生植物；第四，油料植物；第五，城市和工業有機廢物；第六，動物糞便。在世界能源消費中，生物質能約占14%，不發達地區占60%以上。全球約25億人的生活能源90%以上是生物質能。生物質能的優點是易燃燒、汙染少、灰分低；缺點是熱值和熱效率低，體積大，運輸困難。生物質直接燃燒的熱效率只有10%-30%。目前，世界各國正在逐步采用以下方法來利用生物質能:
1.熱化學轉化法獲得木炭、焦油、可燃氣體等高品位能源產品，根據熱加工方式不同分為高溫幹餾、熱解、生物質液化等方法；
2.生化轉化法，主要指生物質在微生物發酵下生成沼氣、酒精等能源產品；
3.利用油料植物生產的生物油；
4.將生物質壓制成型煤燃料(如塊狀燃料、棒狀燃料)，集中利用，提高熱效率。
生物質能壹直是人類生存的重要能源。它是繼煤、石油、天然氣之後的世界第四大能源，在整個能源體系中占有重要地位。專家估計，生物質能極有可能成為未來可持續能源系統的組成部分。到下世紀中葉，新技術生產的各種生物質替代燃料將占全球總能耗的40%以上。
目前，生物質能技術的研究和開發已成為世界重大熱點課題之壹，引起了世界各國政府和科學家的重視。許多國家都制定了相應的開發研究計劃，如日本的陽光計劃、印度的綠色能源項目、美國的能源農場和巴西的酒精能源計劃，其中生物質能的開發利用占了相當大的比重。目前，國外大部分生物質能技術和裝置已達到商業化應用水平，實現了大規模工業化運行。以美國、瑞典和奧地利為例，生物質轉化為高品位能源已達到相當規模，分別占全國壹次能源消費的4%、65、438+06%和10%。在美國，生物質發電總裝機容量已超過10000 MW，單機容量達到10-25mw；美國紐約史泰登垃圾處理站投資20萬美元，采用濕法處理垃圾，回收沼氣發電，同時生產肥料。巴西是乙醇燃料開發和應用最具特色的國家，實施了世界上最大的乙醇發展計劃。目前，乙醇燃料已占全國汽車燃料消耗量的50%以上。美國開發了利用纖維素廢料生產酒精的技術，建立了年產2500噸酒精的1 MW稻殼發電示範項目。
中國是壹個人口眾多、經濟快速發展的國家，在21世紀將面臨經濟增長和環境保護的雙重壓力。因此，改變能源生產和消費方式，開發利用生物質能等可再生清潔能源，對於建立可持續發展的能源體系，促進國民經濟發展和環境保護具有重要意義。
生物質能的開發利用對我國農村地區更具有特殊意義。我國80%的人口生活在農村，稭稈、木柴等生物質能是農村主要的生活燃料。雖然在農村地區，煤等商業能源的使用迅速增加，但生物質能仍然占據重要地位。從65438年到0998年，農村生活能源消費總量為3.65億噸標準煤，其中稭稈和薪柴為2.07億噸標準煤，占56.7%。因此，發展生物質能技術，為農村地區的生活和生產提供能源，是幫助這些地區脫貧致富，實現小康社會目標的重要任務。
從1991到1998，農村能源消費總量從5.68億噸標準煤增加到6.72億噸標準煤，增長18.3%，年均增長2.4%。同期，農村家庭使用液化石油氣和電飯鍋的人數從654.38+0578萬戶增加到4937萬戶，增加了壹倍多，年增長率為654.38+07.7%，增長率是總量的6倍多。可見，隨著農村經濟的發展和農民生活水平的提高，農村對優質燃料的需求日益迫切。傳統的能源利用方式已難以滿足農村現代化的需要，高品質的生物質能源轉化利用勢在必行。