進入到 20 世紀以來，人類面臨了環境與社會發展問題的嚴峻挑戰。在人類文明高速發展的今天，能源已經成為了人類可持續發展進程的重要因素之一。世界經濟的現代化，得益于化石能源，如石油、天然氣、煤炭與核裂變能的廣泛的投入與應用，伴隨著現代工業的迅速發展，人類對能源的依賴性越來越大。然而，能源的消耗急劇增加導致了環境污染、臭氧層破壞和地球變暖等問題。不僅如此，這些化石能源將在 21 世紀中葉迅速地接近枯竭。據預測，按現有的已探明儲備量和開采速度，石油只夠開采 50 年，天然氣只夠開采 60 年，煤炭儲量稍微多一些，但也只能開采不到 200 年。化石能源的枯竭必將導致世界經濟危機和地區沖突的加劇，實際上，近些年來的中東戰爭和美軍攻打伊拉克等歸根到底還是屬于能源戰爭。這種軍事沖突在今后還將更猛烈、更頻繁。

 

  目前，世界上各個國家使用的能源主要是石油、天然氣、煤等一次性不可再生能源，占能源總消耗量的 90%左右，現有的能源供應和消耗模式是與可持續發展戰略背道而馳的。但是，如何以可持續發展的方式滿足人類日益增長的能源需求成為了難題。改善能源結構，開發利用新能源和提高能源利用率成為了能源、經濟、環境和社會可持續發展的必經之路。

 

  我國的能源現狀可以概括為總量豐富，但人均不足。中國是發展中國家，人口眾多，人均能源資源相對匾乏。中國自然資源總量居世界第七位，能源資源總量排世界第三。但是中國人均能源資源占有量還不到世界平均水平的一半[1]。拿石油來說，中國的石油消耗量增幅水平遠高于世界增幅水平，但中國的人均石油占有量僅為世界人均石油占有量的十分之一。另一方面，中國的單位 GDP 能耗卻很高，為發達國家的4-6倍。中國每千克標煤GDP僅為0.36美元，日本為5.58，是我國的 15 倍[2]。

 

  目前我國是世界第二大能源消費國，能源年產量以 4%-5%的速度增長，而這樣的增長速度還遠遠滿足不了國民經濟發展的需要，供需矛盾日益顯現。全國各地頻頻傳出有拉閘限電的報道。自 1990 年以來，我國的煤炭產量一直穩居世界第一。2010 年我國發電量達到了 4.14 萬億度，略高于美國。我國是以煤炭為主要能源的國家，在能源消費中，煤炭所占的比例為 70%以上。我國火電廠中用來發電的一次能源中煤炭占的比例達到了 77%。我們知道，煤炭如果作為燃料直接燃燒掉是一種極大的浪費，而且還會對環境造成嚴重的污染。在用煤炭發電的第一章 緒論2過程中會產生大量的 CO2，SO2和粉塵，對大氣環境造成嚴重的破壞，并加劇了溫室效應，產生大面積的酸雨，破壞我國的生態環境。如果將煤炭進行綜合利用，不僅可以減少環境污染，而且還可以創造更大的價值。聯合國公布的數字表明:1965 年到 1998 年，全球 CO2排放量增加了一倍。2009 年全球 CO2排放量比2008 年下降 1.3%，但仍比 2000 年增加了 25%，而 2010 年全球 CO2排放量再創紀錄。影響全球變暖的溫室氣體主要來源是礦物燃料燃燒，占總量的 75%，這加劇了溫室效應的產生。因此，面臨著如此嚴峻的能源形勢，我們必須加快開發新能源，提高能源利用效率。