[科普中国]-能源矩阵

能源

能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人类需求。

能源的分类：根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。主要有以下八种分类法。

1)来源分类

(1)来自地球外部天体的能源(主要是太阳能)。除直接辐射外，并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内储存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的，它们实质上是由生物转换而成的太阳能。此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。

(2)地球本身蕴藏的能量。通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源，如原子核能、地热能等。

(3)地球和其他天体相互作用而产生的能量，如潮汐能。

2)产生分类

有一次能源和二次能源。前者即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。后者指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。一次能源又分为可再生能源(水能、风能及生物质能)和非再生能源(煤炭、石油、天然气、油页岩等)，其中煤炭、石油和天然气三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。二次能源则是指由一次能源直接或问接转换成其他种类和形式的能量资源，例如：电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、沽净煤、激光和沼气等能源都属于二次能源。

3)能源性质

有燃料型能源(煤炭、石油、天然气、泥炭、木材)和非燃料型能源(水能、风能、地热能、海洋能)。人类利用自己体力以外的能源是从用火开始的，最早的燃料是木材，以后用各种化石燃料，如煤炭、石油、天然气、泥炭等。现正研究利用太阳能、地热能、风能、潮汐能等新能源。

4)污染分类

根据能源消耗后是否造成环境污染，可分为污染型能源和清洁型能源。污染型能源包括煤炭、石油等，清洁型能源包括水力、电力、太阳能、风能及核能等。

5)使用类型

又可分为常规能源和新型能源。利用技术的成熟，使用比较普遍的能源叫作常规能源。包括一次能源中的可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气等资源。

新型能源是指目前科技水平条件下尚未大规模利用或尚在研究开发阶段的能源。新型能源是相对于常规能源而言的，包括太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能、氢能及用于核能发电的核燃料等能源。

6)形态特征

世界能源委员会推荐的能源类型分为固体燃料、液体燃料、气体燃料、水能、电能、太阳能、生物质能、风能、核能、海洋能和地热能。其中，前三个类型统称化石燃料或化石能源。己被人类认识的上述能源，在一定条件下可以转换为人们所需的某种形式的能量。

7)商品和非商品

凡进入能源市场作为商品销售的如煤、石油、天然气和电等均为商品能源。国际上的统计数字均限于商品能源。非商品能源主要指薪柴、秸秆等农业废料，人畜粪便等就地利用的能源。非商品能源在发展中国家农村地区的能源供应中占有很大比重。

8)再生和非再生

人们对一次能源又进一步加以分类。凡是可以不断得到补充或能在较短周期内再产生的能源称为再生能源，反之称为非再生能源。风能、水能、海洋能、潮汐能、太阳能和生物质能等是可再生能源；煤、石油和天然气等是非再生能源。地热能基本上是非再生能源，但从地球内部巨大的蕴藏量来看，又具有再生的性质。核能的新发展将使核燃料循环而具有增值的性质。

城市中的三个矩阵城市中有很多矩阵，其中三个矩阵关系密切，这就是：公安矩阵、交通矩阵，以及能源矩阵。

公安矩阵有四个层次：(1)法律、法规；(2)控制、指挥中心；(3)监控、报警网络；(4)区域管控、报警终端。四个层次中，核心是人。

交通矩阵，分为很多层面，有交通管理矩阵、地面矩阵交通、地下矩阵交通，以及社区小循环交通的组合，形成车流，人流，物资流的有序流动。

能源矩阵，关键是把零散的建筑能量资源串联、组合成矩阵，辅助以人力发电资源，把资源有效地运作起来，成为社区能量的一种补充来源1。

建筑标准提案：能源矩阵能源矩阵是城市社区中的一种新型组合，包括由太阳能、低谷电能、人力发电向储能罐储能，由建筑物下的水池完成能量交换的系统，如图1。

利用写字楼等公共建筑白天耗能较高，民居晚上、休息日耗能较高的特点，实现能源共享、互补，还能较均衡地供应能量。

每个建筑物下都有一个消防水池，新建筑还应建设一个“净水水池”，将散热器的管道连续通过这些水池，水池就变成了“地源热泵”的热交换器，不同建筑类型的水池组合在一起，实现忙、闲互补。

人力发电过去曾被人们提起，但未找到具体的实施措施。我们的建议是：把那些富裕起来，到健身房消耗体能的人，把那些还没富裕起来，到处找工作的人都组织起来，参与人力发电2。