1.4 常规能源
在相当长的历史时期和一定的科学技术水平下，已经被人类长期广泛利用的能源，不但为人们所熟悉，而且也是当前主要能源和应用范围很广的能源，称之为常规能源，如煤炭、石油、天然气、水能、核能等。
（1）煤炭
煤炭是埋在地壳中亿万年以上的树木等植物，由于地壳变动等原因，经过物理和化学作用而形成的含碳量很高的可燃物质，又称作原煤。按煤炭的挥发物含量的不同，将其分为泥煤、褐煤、烟煤和无烟煤等类型。
煤炭既是重要的燃料又是珍贵的化工原料，在国民经济的发展中起着重要作用。煤炭在电源结构中约占72%，在化工生产原料用量中约占50%，在工业锅炉燃料中约占90%，在生活民用燃料中约占40%。自20世纪以来，煤炭主要用于电力生产和在钢铁工业中炼焦，某些国家蒸汽机车用煤的比例也很大。电力工业多用劣质煤（灰分大于30%）。蒸汽机车对用煤质量的要求较高，即灰分应低于25%，挥发分含量要求大于25%，易燃并具有较长的火焰。在煤矿附近建设的坑口发电站，使用了大量的劣质煤作为燃料，直接转化为电能向各地输送。另外，由煤转化的液体和气体合成燃料对补充石油和天然气的使用也具有重要意义。
（2）石油
石油是一种用途极为广泛的宝贵矿藏，是天然的能源物资。在陆地、海上和空中交通方面，以及在各种工厂的生产过程中，都是使用石油或石油产品来作为动力燃料的。在现代国防方面，新型武器、超音速飞机、导弹和火箭所用的燃料都是从石油中提炼出来的。石油是重要的化工原料，可以制成发展石油化工所需的绝大部分基础原料，如乙烯、丙烯、苯、甲苯、二甲苯等。石油化工可生产出成百上千种化工产品，如合成树脂、合成纤维、合成橡胶、合成洗涤剂、染料、医药、农药、炸药和化肥等与国民经济息息相关的产品。因此可以说石油是国民经济的“血脉”，石油的动荡对于国民经济而言是“牵一发而动全身”。
科学家一直对石油是如何形成的这个问题有争论。目前大部分的科学家都认同的一个理论是：石油是沉积岩中的有机物质变成的。因为已经发现的油田99%以上都分布在沉积岩区。另外，人们还发现现代的海底、湖底的近代沉积物中的有机物正在向石油慢慢地变化。石油是一种黏稠的液体，颜色深，直接开采出来的未经加工的石油称为原油。由于所含的胶质和沥青的比例不同，石油的颜色也不同。石油中含有石蜡，石蜡含量的高低决定了石油的黏稠度的大小。另外，含硫量也是评价原油的指标，含硫量对石油加工和产品性质的影响很大。
（3）天然气
天然气是地下岩层中以碳氢化合物为主要成分的气体混合物的总称。它主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类综合组成，其中甲烷占80%～90%。天然气有两种不同的类型：一种是伴生气，由原油中的挥发性组分所组成，约有40%的天然气与石油一起伴生，称为油气田，它溶解在石油中或是形成石油构造中的气帽，并为石油储藏提供气压。另一种是非伴生气，即气田气。它埋藏更深，很多来源于煤系地层的天然气称为煤成气，它可能附于煤层中或另外聚集，在700万～1700万帕和40～70℃时每吨煤可吸附13～30m3的甲烷。即使是在伴生油气田中，液体和气体的来源也不一定相同。它们所经历的不同的迁徙途径和迁移过程完全有可能使它们最终来到同一个岩层构造中。这些油气构造不是一个大岩洞，而是一些多孔岩层，其中含有气、油和水。这些气、油和水通常都是分开的，各自聚集在不同的高度水平上。油、气分离程度与二者的相对比例、石油黏度及岩石的空隙度有关。
天然气是一种重要能源，燃烧时有很高的发热值，对环境的污染也较小。同时也是一种重要的化工原料，以天然气为原料的化学工业简称为天然气化工。主要有天然气制炭黑、天然气提取氦气、天然气制氢、天然气制氨、天然气制甲醇、天然气制乙炔、天然气制氯甲烷、天然气制四氯化碳、天然气制硝基甲烷、天然气制二硫化碳、天然气制乙烯、天然气制硫黄等。
天然气的勘探、开采与石油类似，但采收率较高，可达60%～95%。大型稳定的气源常用管道输送至消费地区，每隔80～160km必须设一增压站，加上天然气压力高，故长距离管道输送投资很大。最近10年液化天然气技术有了很大发展。液化后的天然气体积仅为原来体积的1/600，因此可以用冷藏油轮进行运输，运到使用地后再进行气化。另外，天然气液化后，可为汽车提供方便的污染小的天然气燃料。
（4）水能
许多世纪以前，人类就开始利用水下落时所产生的能量。最初，人们以机械的形式利用这种能量。在19世纪末期，人们学会将水能转换为电能。早期的水电站规模非常小，只为电站附近的居民服务，随着输电网的发展及输电能力的不断提高，水力发电逐渐向大型化方向发展，并从这种大规模的发展中获得益处。水能资源最显著的特点是可再生、无污染。开发水能对江、河的综合治理和综合利用具有积极作用，对促进国民经济发展，改善能源消费结构，缓解由于消耗煤炭、石油等化石能源所带来的污染有重要意义。因此，世界各国都把开发水能放在能源发展战略的优先地位。到1998年，发达国家可开发水能资源已经开发了60%，而发展中国家仅开发了20%。所以今后大规模的水电开发主要集中在发展中国家。中国水能资源的理论蕴藏量、技术可开发量和经济可开发量均居世界第一位，其次为俄罗斯、巴西和加拿大。
（5）核能
由于原子核的变化而释放的巨大能量叫作核能，也叫作原子能。经过科学家们的大量实验研究和理论分析，发现释放核能可以有重核的裂变和轻核的聚变两条途径。核能发电是一种清洁、高效的能源获取方式。对于核裂变，核燃料是铀、钚等元素。核聚变的燃料则是氘、氚等物质。有一些物质，如钍，其本身并非核燃料，但经过核反应可以转化为核燃料。
科学家们发现，用中子去轰击质量数为235的铀核，铀核会分裂成大小相差不大的两个部分，这种现象叫作裂变。裂变后的产物以很大的速度向相反方向飞开，与周围的物体分子碰撞，使分子动能增加，核能转化成周围物体的内能。实验表明，裂变时释放的核能十分巨大。1kg铀-235中的铀核如果全部发生裂变，释放出的核能是同样质量煤燃烧时放出能量的250万倍。
从1932年发现中子到1939年发现裂变，经历了7年之久才把巨大的裂变能从铀核中解放出来。仅发生裂变释放能量还不够理想，作为核燃料的原子核在中子轰击下发生分裂，一个原子核吸收一个中子裂变后，除了能释放巨大的能量，还伴随产生2～3个中子。即由中子引起裂变，裂变后又产生更多的中子。在一定的条件下，这种反应可以连续不断地进行下去，称为链式反应。经过科学家的努力，实现了人为控制链式反应，使裂变可以进行、可以停止，形成了核反应堆。
科学家们在对核反应的研究中还发现，两个较轻的原子核结合成一个较重的原子核时，也能释放出核能，这种现象叫作聚变。由于聚变必须在极高的温度和压强下进行，所以也叫作热核反应。例如，把一个氘核（质量数为2的氢核）和一个氚核（质量数为3的氢核）在高温、高压的环境下结合成一个氦核时，就会释放出核能。我们最熟悉的太阳内部就在不断地进行着大规模的核聚变反应，由此释放出的巨大核能以电磁波的形式从太阳辐射出来。地球上的人类自古以来，每天都在使用着这种聚变释放出的核能。
面对强大的核能，人们总是又爱又怕。第二次世界大战中使用的原子弹已经给人类的记忆留下了很深的伤痕。核武器的发展是科学家们所忌惮的事情，实现核能的和平利用，就能够代替化石燃料。人们已经成功地生产出各种规格的核反应堆，它是核潜艇、核动力破冰船、核电站等设施的核心部件。