自20世纪80年代以来，建立起的沼气发酵综合利用技术，以沼气为纽带，将物质多层次利用、能量合理流动的高效农产模式，已逐渐成为我国农村地区利用沼气技术促进可持续发展的有效方法。通过沼气发酵综合利用技术，沼气用于农户生活用能和农副产品生产加工，沼液用于饲料、生物农药 、培养料液的生产，沼渣用于肥料的生产，我国北方推广的塑料大棚、沼气池、禽畜舍和厕所相结合的“四位一体”沼气生态农业模式，中部地区以沼气为纽带的生态果园模式，南方建立的“猪—果”模式，以及其他地 区因地制宜建立的“养殖—沼气”、“猪—沼—鱼”和 “草—牛—沼” 等模式，都是以农业为龙头，以沼气为纽带，对沼气、沼液、沼渣的多层次利用的生态农业模式。沼气发酵综合利用生态农业模式的建立使农村沼气和农业生态紧密结合，是改善农村环境卫生的有效措施，也是发展绿色种植业、养殖业的有效途径，已成为农村经济新的增长点。
2．沼气发电技术
沼气燃烧发电是随着大型沼气池建设和沼气综合利用的不断发展而出现的一项沼气利用技术，它将厌氧发酵处理产生的沼气用于发动机上，并装有综合发电装置，以产生电能和热能。沼气发电具有高效、节能、安全和环保等特点，是一种分布广泛且价廉的分布式能源。沼气发电在发达国家已受到广泛重视和积极推广。生物质能发电并网在西欧一些国家占能源总量的10%左右。
3．沼气燃料电池技术
燃料电池是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当源源不断地从外部向燃料电池供 给燃料和氧化剂时，它可以连续 发电。依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池(AFC)、质子交换膜（PEMFC）、磷酸（PAFC）、溶融碳酸盐（MCFC）及固态氧化物（SOFC）等。
燃料电池能量转换效率高、洁净、无污染、噪声低，既可以集中供电，也适合分散供电，是21世纪最有竞争力的高效、清洁的发电方式，它在洁净煤燃料电站、电动汽车、移动 电源、不间断电源、潜艇及空间电源等方面，有着广泛的应用前景和巨大的潜在市场。
（5）生物制氢
氢气是一种清洁、高效的能源，有着广泛的工业用途，潜力巨大，生物制氢的研究逐渐成为人们关注的热点，但将其他物质转化为氢并不容易。新兴的生物制氢法是利用某些微生物以有机物为基质产生氢气的一种制氢方法，由于该方法可以在降解有机物的同时产生氢气，来源丰富，价格低廉，将可再生资源利用、污染治理和制氢联合进行，被认为是最具潜力的氢能生产技术之一，因此，已成为目前的研究热点。生物制氢过程可分为厌氧光合制氢和厌氧发酵制氢两大类。其中，前者所利用的微生物为厌氧光合细菌(及某些藻类)，后者利用的则为厌氧化能异养菌。与光合制氢相比，发酵制氢过程具有微生物生产氢速率高、不受光照时间限制、可利用的有机物范围广、工艺简单等优点。因此，在生物制氢方法中，厌氧发酵制氢法更具有发展潜力68。
（6）生物质发电技术
生物质发电技术是将生物质能源转化为电能的一种技术，主要包括农林废物发电、垃圾发电和沼气发电等。作为一种可持续发展的能源，生物质发电在国际上越来越受到重视，在我国也越来越受到政府的关注和民间的拥护69。
生物质发电的过程构成自然界的循环，其所产生的废物主要是二氧化碳和灰渣，对自然界来讲是存量循环概念。排出的二氧化碳能够被植物重新吸收，灰渣是很好的钾肥，可以直接还田使用。开发利用生物质能等可再生能源，对缓解我国能源供应和环境保护意义重大。
生物质发电将废弃的农林剩余物收集、加工整理，形成商品，既防止秸秆在田间焚烧造成的环境污染，又改变了农村的村容村貌，是我国建设生态文明、实现可持续发展的能源战略选择之一。如果我国生物质能利用量达到5亿吨标准煤，就可解决目前我国能源消费量的20％以上，每年可减少排放二氧化碳中的碳量近3.5亿吨，二氧化硫、氮氧化物、烟尘减排量近2500万吨，将产生巨大的环境效益。尤为重要的是，我国的生物质能资源主要集中在农村，大力开发并利用农村丰富的生物质能资源，可促进农村生产发展，显著改善农村的村容村貌和居民生活条件，将对建设社会主义新农村产生积极而深远的影响。
5．核电
核电是利用核反应堆中核裂变所释放出的热能发电。当裂变材料（铀-235）在受人为控制的条件下发生核裂变时，核能就会以热的形式被释放出来，这些热量会被用来驱动蒸汽机。蒸汽机可以直接提供动力，也可以连接发电机来产生电能，其原理与火力发电极其相似。只是用核反应堆及蒸汽发生器来替代火力发电的锅炉，用核裂变能替代矿物燃料的化学能。
核能发电利用铀燃料进行核分裂连锁反应所产生的热，将水加热到高温高压，核反应所放出的热量较燃烧化石燃料所放出的能量要高很多（相差百万倍），所需要的燃料体积比火力电厂小很多。核能发电所使用的的铀-235纯度约3%~4%，其余皆为无法产生核分裂的铀-238。
核电技术的发展
纵观核电发展历史，核电站技术方案大致可以分4代。
第一代核电站。核电站的开发与建设开始于20世纪50年代。1954年，前苏联建成发电功率为5兆瓦的实验性核电站；1957年，美国建成发电功率为9万千瓦的Shipping Port 原型核电站。这些成就证明了利用核能发电的技术可行性。国际上把上述实验性和原型核电机组称为第一代核电机组。
第二代核电站。20世纪60年代后期，在实验性和原型核电机组基础上，陆续建成发电功率在30万千瓦的压水堆、沸水堆、重水堆、石墨水冷堆等核电机组，它们在进一步证明核能发电技术可行性的同时，使核电的经济性也得以证明。70年代，因石油涨价引发的能源危机促进了核电的大发展。目前，世界上商业运行的400多座核电机组绝大部分是在这一时期建成的，习惯上称为第二代核电机组。
第三代核电站。20世纪90年代，为了消除三里岛和切尔诺贝利核电站严重事故的负面影响，世界核电业界集中力量对严重事故的预防和缓解进行了研究和攻关，美国和欧洲先后出台了“先进轻水堆用户要求文件”，即URD文件（Utility Requirements Document）和“欧洲用户对轻水堆核电站的要求”，即EUR文件（European Utility Requirements Document），进一步明确了预防与缓解严重事故、提高安全可靠性等方面的要求。国际上通常把满足URD文件或EUR文件的核电机组称为第三代核电机组。对第三代核电机组要求，能在2010年前进行商用建造。
第四代核电站。2000年1月，在美国能源部的倡议下，美国、英国、瑞士、南非、日本、法国、加拿大、巴西、韩国和阿根廷共10个有意发展核能的国家，联合组成了“第四代国际核能论坛”，于2001年7月签署了合约，约定共同合作研究开发第四代核能技术。根据设想，第四代核能方案的安全性和经济性将更加优越，废物量极少，无需厂外应急，并具备固有的防止核扩散的能力。
第一代核电站为原型堆，其目的在于验证核电设计技术和商业开发前景；第二代核电站为技术成熟的商业堆，目前在运行的核电站绝大部分属于第二代核电站；第三代核电站使符合URD或EUR要求的核电站，其安全性和经济性均较第二代有所提高，属于未来发展的主要方向之一；第四代核电站强化了防止核扩散等方面的要求，目前处在原型堆技术研发阶段。
世界上有比较丰富的核资源，核燃料有铀、钍、氘、锂、硼等，世界上铀的储量约为417万吨。地球上可供开发的核燃料资源，可提供的能量是化石燃料的10万倍以上。核能应用作为缓和世界能源危机的一种经济有效的措施具有许多优点：其一，核燃料具有许多优点，如体积小而能量大，核能比化学能大几百万倍；1000克铀释放的能量相当于2400吨标准煤释放的能量；一座100万千瓦的大型煤电站，每年需原煤300～400万吨，运这些煤需要2760列火车，相当于每天8列火车，还要运走4000万吨灰渣。同功率的压水堆核电站，一年耗铀含量仅为3％的低浓缩铀燃料28吨；每磅铀的成本，约为20美元，换算成1千瓦发电经费是0.001美元左右，这和目前的传统发电成本相比较，便宜许多；而且，由于核燃料的运输量小，所以核电站就可建在最需要的工业区附近。核电站的基本建设投资一般是同等火电站的1.5~2倍，不过它的核燃料费用却要比煤便宜得多，运行维修费用也比火电站少，如果掌握了核聚变反应技术，使用海水做燃料，则更是取之不尽、用之方便。
可能有的人会对核电站的放射性污染和安全性产生怀疑，特别是切尔诺贝利事故发生以后。然而世界核电运行的实践表明，核电是一种清洁和安全的能源。
污染小
火电站不断向大气里排放二氧化硫和氧化氮等有害物质，同时煤里的少量铀、钛和镭等放射性物质，也会随着烟尘飘落到火电站的周围而污染环境。而核电站设置了层层屏障，基本上不排放污染环境的物质，其放射性污染也比烧煤电站少得多。据统计，核电站正常运行的时候，一年给居民带来的放射性影响，还不到一次X光透视所受到的剂量。
安全
核电厂主要由核岛（主要包括反应堆、蒸汽发生器）、常规岛（主要包括汽轮机、发电机） 和配套设施组成。而核电厂与一般电厂的区别主要在于核岛里的反应堆，有人称它为“原子炉”，其工艺技术复杂，与众不同。为了防止放射性物质的泄露，核电厂在设计时采用了多道屏障，层层封隔，纵深防御。例如，反应堆有3 道屏障：第一道屏障为燃料元件包壳，它能够把核燃料裂变产生的放射性物质密封起来；第二道屏障为压力容器（反应堆冷却剂压力边界），设计中有特殊措施防止一回路水泄露；第三道屏障为安全壳，能承受极限事故的内压、温度剧增和自然灾害等。通过这3 道屏障，可保障放射性物质不会泄露到周围环境中去。除此之外，反应堆还依托一系列技术保障措施，可靠地控制着反应堆。一旦发生系统故障，计算机不仅会自动报警，还会显示排除故障的程序。负责人员只要按照计算机指令排除故障即可。
自世界上第一座核电站建成以来，全世界投入运行的核电站已有400多座，近30多年来基本上是安全正常的。虽然有1979年美国三里岛压水堆核电站事故和1986年前苏联切尔诺贝利石墨沸水堆核电站事故发生，但这两次事故都是由于人为因素造成的。随着压水堆的进一步改进，核电站有可能变得更加安全。
目前，世界各国核电站总发电量的比重平均为16%，法国、日本、美国等国的比重更高，法国达到70%。目前，核电占我国发电总量的比重还不到2%，借鉴国际成功经验，我国核电发展潜力十分巨大。特别是在应对我国提出2020年实现单位GDP减少20%~45%的减碳任务，核能将成为我国唯一能够实现大规模减少碳排放的能源。总之，发展核能是减少大气污染和改善生态环境的有效途径，是减少温室气体排放量的有效手段。核能将与其他低碳技术一起作为低碳经济的组成部分，为推动世界经济的可持续发展做出更多的贡献。
6．地热能
地热能是来自地球深处的热能。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地壳后，把热量从地下深处带至近表层。在有些地方，热能随自然涌出的热蒸气和水到达地面，现在的温泉就来自于地热。通过钻井，这些热能可以从地下的储层引入水池、房间、温室和发电站。地热是一种储量相当巨大的清洁能源。据估计，每年从地球内部传到地面的热能相当于100皮瓦·时。不过相对来说，地热能的分布比较分散，开发难度大。
人类利用地热能是很早的事了，但真正认识和开始大规模的开发利用则始于20世纪中叶。现在许多国家为了提高地热利用率，而采用梯级开发和综合利用的办法，例如，热电联产联供，热、电、冷三联产，先供暖后养殖等。目前世界上地热能的利用分为高温地热能发电利用和中低温地热能的非发电利用两大部分。后者也称“地下热水直接利用”，它们用于地热供暖、温室种植、水产养殖、洗浴医疗、休闲娱乐和其他方面。
（1）地热发电
高温地热资源的最佳利用方式是地热发电。200~400?C以上的地热可以直接用来发电。
蒸气型地热发电
蒸气型地热发电是把蒸气田中的干蒸气直接引入汽轮发电机组发电，但在引入发电机组前应把蒸气中所含的岩屑和水滴分离出去。这种发电方式最为简单，但干蒸气地热资源十分有限，且多存在于较深的地层中，开采难度大，故其发展受到了限制。主要有背压式和凝气式两种发电系统。
热水型地热发电
热水型地热发电是地热发电的主要方式，目前热水型地热电站有两种循环系统。
①闪蒸系统。当高压热水从热水井中抽至地面，由于压力降低部分热水沸腾并“闪蒸”成蒸汽，蒸汽送至汽轮机做功；而分离后的热水可继续利用后排出，当然最好是再回注入地层70。
②双循环系统。地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸汽。蒸汽进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环，地热水则从热交换器回流注入地下。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发高效的热交换器。
150?C以上（现有大中型地热电厂大多在240?C以上）的地热蒸气可以推动汽轮机发电，充分发挥高温地热资源的品位优势，又不排放CO2等温室气体。目前世界上已有地热发电装机容量9000兆瓦，美国、菲律宾、墨西哥、印尼和意大利排名前5位。我国西藏羊八井地热电厂现有装机容量24.18兆瓦，排名世界第15位，每年发电量约120百万千瓦·时。
