概念
傳統意義上，清潔能源指的是對環境友好的能源，意思為環保，排放少，污染程度小。但是這個概念不夠準确，容易讓人們誤以為是對能源的分類，認為能源有清潔與不清潔之分，從而誤解清潔能源的本意。
清潔能源的準确定義應是：對能源清潔、高效、系統化應用的技術體系。含義有三點：第一清潔能源不是對能源的簡單分類，而是指能源利用的技術體系；第二清潔能源不但強調清潔性同時也強調 經濟性；第三清潔能源的清潔性指的是符合一定的排放标準。
能源
能源就是向自然界提供能量轉化的物質（礦物質能源，核物理能源，大氣環流能源，地理性能源）。能源是人類活動的物質基礎。在某種意義上講，人類社會的發展離不開優質能源的出現和先進能源技術的使用。在當今世界，能源的發展，能源和環境，是全世界、全人類共同關心的問題，也是我國社會經濟發展的重要問題。
應對能源危機
應對能源危機7步走
面對嚴峻的能源危機，中國将如何應對？要對能源進行戰略性的規劃和布局，以确保我國的能源保障能力。對此，張有生提出了7點意見：
一、積極把握發展節奏，形成高效的能源生産體系。這是我國能源戰略的優先選擇。不能一邊拼命進口，一邊大肆浪費，這是不可持續的。從經濟學的角度來看，我們現在的需求擴張還沒有對油價上升做出足夠的反映，其中有多種原因，比如說國内依靠不斷增加的基礎設施建設投資，拉動的經濟高速增長，也拉高了石油需求。因此，要加強頂層設計和總體規劃。
二、合理利用能源，積極引導消費，控制消費總量；中國人均能源資源擁有量偏低；能源效率較低而能耗較高；化石能源特别是煤炭的大規模開發利用對生态環境造成污染；這些現狀都影響能源安全，并制約中國能源工業的發展。
這些問題是由國際能源競争格局、中國的生産力水平所決定的，也與産業結構和能源結構不合理、能源開發利用方式粗放、相關體制機制改革滞後密切相關。需要大力推動能源生産和利用方式變革，不斷完善政策體系，方能實現能源與經濟、社會、生态全面協調可持續發展。
特别是石油的合理消費應該是我國的長期能源戰略和政策目标，需采取多種措施節約能源。從經濟學上講，無論是可循環資源還是不可循環資源，都是稀缺的，發展節約資源的循環經濟就是可以實現資源合理配置的一種經濟發展模式。
除此之外，要充分重視價格對需求的調節作用，石油輸出國采取補貼，美國放任自由發展，低稅收，而歐洲和日本則采取高稅收的态度來抑制過度消費。而我國既要補貼，壓低油價，又想搞節約，又想搞安全，這是兩難選擇。要積極倡導适合我國國情的，有價值的、有社會文化内容的，又是方便舒适的生活和消費方式。
三、堅定地推進能源領域改革，加快構建有利于能源科學發展的體制機制，改善能源發展環境，推進能源生産和利用方式變革，保障國家能源安全。
首先是加快能源法制建設。中國高度重視并繼續積極推進能源法律制度建設，目前正在研究論證制定能源法以及石油儲備、海洋石油天然氣管道保護、核電管理等方面的行政法規，修改完善《煤炭法》、《電力法》等現行法律法規，推進石油天然氣、原子能等領域的立法工作。
其次是完善市場體制機制。中國積極推進能源市場化改革，充分發揮市場配置資源的基礎性作用。凡是列入國家能源規劃的項目，除法律法規明确禁止的以外，均向民間資本開放。鼓勵民間資本參與能源資源勘探開發、石油和天然氣氣管網建設、電力建設，鼓勵民間資本發展煤炭加工轉化和煉油産業，繼續支持民間資本全面進入新能源和可再生能源産業。
再次，加強能源行業管理。重視能源發展的戰略謀劃和宏觀調控，綜合運用規劃、政策、标準等手段實施行業管理。
四、布局合理，積極做好原油等資源儲備。一些措施可能要提前有所布局，我們要從石油運輸通道，包括現在伊朗、霍爾木茲海峽提到的封鎖問題。這些因素都應該通盤考慮。我們還應該堅持能源進口的多元化方向。一方面要考慮經濟性，另一方面也要充分考慮不要把雞蛋放在一個籃子裡。
五、健全及時靈活的應急響應機制。以避免因遭受意外災害而帶來的能源供應中斷現象，提高我國能源應急反應能力。
六、協同保障，形成國際能源外援的多元化的供應體系。多樣化的能源供應體系是非常重要的，我國化石能源增加有限，要實現煤、水、石油、頁岩氣等多種能源并舉的應用體系。在能源合作上，我們應當樹立互利合作、多元發展、協同保障的新能源安全觀，統籌國際國内兩個市場、兩種資源，準确把握合作機遇，加強與周邊國家開展能源合作，在開放的格局中維護國家能源安全。同時，大力發展新的太陽能、風能、生物質能等可再生能源，要有長期的發展戰略去使它逐步地從現在比較弱小，逐漸地能夠起到實質性的替代作用。掌握最先進的核、水、電技術，推進能源多元清潔發展、培育戰略性新興産業。
七、增加我國在世界能源治理的話語權，參加并影響世界能源主體，引導世界能源市場。2012年年初，世界未來能源峰會上溫家寶總理提出，“各國應考慮在G20的框架下，建立全球能源市場的新機制。”這被外界看作是在全球能源大變局之下中國高層的應對思路，在堅持立足國内的同時，為了滿足國内能源的供應缺口，中國仍将堅持實施“走出去”戰略，加強海外油氣資源的合作開發。完善國際合作體制機制，深入參與全球能源治理。加強與世界各國的溝通合作，共同應對國際貨币體系，過度投機、壟斷經營等因素對能源市場的影響，維護國際能源市場及價格穩定。
海洋能
指依附在海水中的可再生能源，海洋通過各種物理過程接收、儲存和散發能量，這些能量以潮汐、波浪、溫度差、鹽度梯度、海流等形式存在于海洋之中。
1、潮汐能
2、波浪能
3、海水溫差能
4、鹽差能
5、海流能
風能
地球表面大量空氣流動所産生的動能。由于地面各處受太陽輻照後氣溫變化不同和空氣中水蒸氣的含量不同，因而引起各地氣壓的差異，在水平方向高壓空氣向低壓地區流動，即形成風。風能資源取決于風能密度和可利用的風能年累積小時數。風能密度是單位迎風面積可獲得的風的功率，與風速的三次方和空氣密度成正比關系。據估算，全世界的風能總量約1300億千瓦。風能資源受地形的影響較大，世界風能資源多集中在沿海和開闊大陸的收縮地帶。在自然界中，風是一種可再生、無污染而且儲量巨大的能源。随着全球氣候變暖和能源危機，各國都在加緊對風力的開發和利用，盡量減少二氧化碳等溫室氣體的排放，保護我們賴以生存的地球。
風能的利用主要是以風能作動力和風力發電兩種形式，其中又以風力發電為主。以風能作動力，就是利用風來直接帶動各種機械裝置，如帶動水泵提水等這種風力發動機的優點是：投資少、工效高、經濟耐用。
氫能
1、所有氣體中，氫氣的導熱性最好，比大多數氣體的導熱系數高出10倍，因此在能源工業中氫是極好的傳熱載體。
2、氫是自然界存在最普遍的元素，據估計它構成了宇宙質量的75％，除空氣中含有氫氣外，它主要以化合物的形态貯存于水中，而水是地球上最廣泛的物質。據推算，如把海水中的氫全部提取出來，它所産生的總熱量比地球上所有化石燃料放出的熱量還高9000倍。
3、除核燃料外氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142,351kJ/kg，是汽油發熱值的3倍。
4、氫燃燒性能好，點燃快，與空氣混合時有廣泛的可燃範圍，而且燃點高，燃燒速度快。
5、氫本身無毒，與其他燃料相比氫燃燒時最清潔，除生成水和少量氮化氫外不會産生諸如一氧化碳、二氧化碳、碳氫化合物、鉛化物和粉塵顆粒等對環境有害的污染物質，少量的氮化氫經過适當處理也不會污染環境，而且燃燒生成的水還可繼續制氫，反複循環使用。
生物能
生物能是太陽能以化學能形式貯存在生物中的一種能量形式，一種以生物質為載體的能量，它直接或間接地來源于植物的光合作用，在各種可再生能源中，生物質是獨特的，它是貯存的太陽能，更是一種唯一可再生的碳源，可轉化成常規的固态、液态和氣态燃料。所有生物質都有一定的能量，而作為能源利用的主要是農林業的副産品及其加工殘餘物，也包括人畜分糞便和有機廢棄物。生物質能為人類提供了基本燃料。
生物能具備下列優點：
(1)提供低硫燃料
(2)提供廉價能源(于某些條件下)
(3)将有機物轉化成燃料可減少環境公害(例如，垃圾燃料)
(4)與其他非傳統性能源相比較，技術上的難題較少
至于其缺點有：
(1)植物僅能将極少量的太陽能轉化成有機物
(2)單位土地面的有機物能量偏低
(3)缺乏适合栽種植物的土地
(4)有機物的水分偏多(50%～95%)
地熱能
地熱能是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球内部的熔岩，并以熱力形式存在，是引緻火山爆發及地震的能量。地球内部的溫度高達攝氏7000度，而在80至100公英裡的深度處，溫度會降至攝氏650度至1200度。透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公裡的地殼，熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩将附近的地下水加熱，這些加熱了的水最終會滲出地面。運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法，就是直接取用這些熱源，并抽取其能量。地熱能是可再生資源。
地熱能的利用：
1、200～400℃直接發電及綜合利用
2、150～200℃雙循環發電，制冷，工業幹燥，工業熱加工
3、100～150℃雙循環發電，供暖，制冷，工業幹燥，脫水加工，回收鹽類，罐頭食品
4、50～100℃供暖，溫室，家庭用熱水，工業幹燥
5、20～50℃沐浴，水産養殖，飼養牲畜，土壤加溫，脫水加工
現在許多國家為了提高地熱利用率，而采用梯級開發和綜合利用的辦法，如熱電聯産聯供，熱電冷三聯産，先供暖後養殖等。
水能
水能是一種可再生能源，是清潔能源，是指水體的動能、勢能和壓力能等能量資源。廣義的水能資源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量資源；狹義的水能資源指河流的水能資源。水不僅可以直接被人類利用，它還是能量的載體。太陽能驅動地球上水循環，使之持續進行。地表水的流動是重要的一環，在落差大、流量大的地區，水能資源豐富。随着礦物燃料的日漸減少，水能是非常重要且前景廣闊的替代資源。目前世界上水力發電還處于起步階段。河流、潮汐、波浪以及湧浪等水運動均可以用來發電。
核能
核能（或稱原子能）是通過轉化其質量從原子核釋放的能量，符合阿爾伯特·愛因斯坦的方程E=mc²，其中E=能量，m=質量，c=光速常量。核能通過三種核反應之一釋放：
1、核裂變，打開原子核的結合力
2、核聚變，原子的粒子熔合在一起
3、核衰變，自然的慢得多的裂變形式
與現代航天技術、微電子技術、生物工程等重要領域一樣，原子能工業也是當代高技術的重要領域之一。它的行業與産業的發展是建立在不斷前進與創新的先進核科學技術基礎之上的。 從核工業自身内涵的突出特點可以十分明顯地看出，在取得政治、軍事、經濟、社會、環境五大重要領域的綜合效益，進而促進社會和國民經濟持續、協調、優質發展中，核工業具有不同于其他任何工業部門的特殊的戰略地位。
核能雖然屬于清潔能源，但消耗鈾燃料，不是可再生能源，投資較高，而且幾乎所有的國家，包括技術和管理最先進的國家，都不能保證核電站的絕對安全，前蘇聯的切爾諾貝利事故和美國的三裡島事故影響都非常大，日本也出現過核洩漏事故，核電站尤其是戰争或恐怖主義襲擊的主要目标，遭到襲擊後可能會産生嚴重的後果，所以目前發達國家都在緩建核電站，德國準備逐漸關閉目前所有的核電站，以可再生能源代替，但可再生能源的成本比其他能源要高。
潔淨煤
潔淨煤(CleanCoal)一詞是80年代初期美國和加拿大關于解決兩國邊境酸雨問題談判的特使德魯·劉易斯(Drew Lewis美國)和威廉姆·戴維斯(WilliamDavis，加拿大)提出的。潔淨煤技術(Clean Coal Technology，簡稱CCT)的含義是：旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術的總稱。當前已成為世界各國解決環境問題主導技術之一，也是高技術國際競争的一個重要領域。
由于中國煤炭開采和利用的特點決定，中國潔淨煤技術領域與國外潔淨煤技術領域重點放在燃燒發電技術上有所不同，含蓋從煤炭開采到利用全過程，是煤炭開發和利用中旨在減少污染和提高效率的煤炭加工、燃燒、轉化和污染控制等新技術的總稱。
關鍵項目
“實際上國家能源結構調整的大思路一直沒有改變，限制煤炭消費、加強煤炭清潔利用等政策之前就有，這次是以環保為抓手，把過去的政策重新系統化，上升到戰略的高度，而且對核電、生物質發電等清潔能源的利用提出了更明确的政策。”國家發改委能源研究所所長助理高世憲表示。
按照國務院計劃，作為對煤炭消費削減的補充，清潔能源的替代利用将加速進行，而這無疑将引發國家能源供需格局出現重大變化。主要表現在，東部省份将被嚴控煤炭消費，燃煤電廠布局将向西部轉移；天然氣戰略地位将進一步提升，處于示範階段的煤制天然氣産業将規模化發展；一直被暫緩的核電将大幅提速，非化石能源比重大幅增加。
這些都正以項目的形式在落實。據國家能源局介紹，圍繞京津冀、長三角、珠三角3個重點區域大氣污染防治對能源保障的要求，細化落實到增供外來電力、天然氣供應、提前供應國V油品、核電項目以及可再生能源等5類127個重大項目。
其中，加大天然氣、煤制天然氣、煤層氣供應将是重中之重。此前，為防止煤制天然氣等煤化工項目産能過剩，發改委連發多份文件，上收煤化工審批權，并設置嚴格項目準入制度。而這一政策閥門在今年得以開啟，近期内蒙古、新疆等地多個煤制天然氣項目獲得發改委“路條”，據不完全統計，目前獲準開展前期工作的項目有16個。
據了解，煤制天然氣原料煤成本占40%以上，煤價高低決定煤化工效益。現階段，國内煤價同比下降100元/噸左右，發改委上調天然氣價格，煤制天然氣的經濟性開始顯現出來。“與現有的遠距離輸氣相比，煤制天然氣成本要低一些，據測算煤制天然氣坑口價在1.3元/立方米，而價格最低也在2元/立方米以上。”張志斌稱。
民生證券研究報告認為，在治理大氣污染的壓力下，發展現代煤化工盡管不是降低污染的最佳選擇，但卻是最現實的選擇，煤制天然氣規模産業化可期。張志斌對此持相同觀點，不過他指出，短時期内天然氣還是最主要的清潔替代能源。
為了保障天然氣供應，中國繼續加大天然氣進口。長期以來，中亞天然氣是中國最大的進口氣源。今年9月，中國和土庫曼斯坦簽署年增供250億立方米的天然氣購銷等協議，預計到2020年，土庫曼斯坦每年向中國出口天然氣總量可達650億立方米。
就在同一月，中石油還與俄羅斯天然氣工業股份公司簽署通過東線管道向中國供應天然氣的框架協議，并與俄羅斯諾瓦泰克公司簽署液化天然氣股權合作協議。
此外，到2017年，中國運行核電機組裝機容量達到5000萬千瓦，而截至2012年底，中國運行中的核電機組裝機容量僅為1362萬千瓦。到2017年，中國非化石能源消費比重提高到13%，這一數字在2012年為9.1%。
相關市場調研報告：《中國氫能源行業專項調研及市場定位研究報告（2013-2017）》
發展前景
中國前景
未來十年，中國能源将實現兩個目标：一是到2020年非化石能源占一次能源消費總量的比重達到15%左右；二是到2020年單位GDP二氧化碳排放比2005年下降40%~45%。
如今，中國已經成為全球清潔能源投資第一大國。
據2012年全球清潔能源投資報告顯示，2012年全球投資總額為2687億美元，相當于2004年的5倍。其中，中國在清潔能源方面的投資達到創紀錄的677億美元，較2011年增加20%，投資總額位居世界第一，成為全球清潔能源領頭羊。
國際前景
随着世界各國對能源需求的不斷增長和環境保護的日益加強，清潔能源的推廣應用已成必然趨勢。專家預測，由于天然氣聯合循環發電具有高效、運行靈活、投資少和建設時間短等優勢，其發電占全世界發電燃料的比例，将從2003年的19%增加到2030年的22%。2003～2030年，天然氣發電裝機容量将增加10．7億千瓦，占全球發電裝機容量的比例将從27%增加到33%。核電發展也呈現提升勢頭。展望未來，2003～2030年，國際上核電裝機容量将從3．61億千瓦增加到4．38億千瓦。其中，中國、印度和俄羅斯核電裝機容量增加最多。全世界核電發電量将從2003年的2．5萬億千瓦時，增加到2030年的3．3萬億千瓦時。水電及其他清潔能源發電均有望提高。到2030年，聯網的水電和其他清潔能源發電裝機容量将比2003年增加5．53億千瓦。這其中，大部分的增長來自亞洲國家的大型水電。中國将是水電增加最多的國家，印度、老撾和越南都有開發水電的計劃。而受高油價等因素影響，用燃油發電占全世界發電的比例将從2003年的10%降低到2030年的7%。
2012年9月世界經濟論壇與HIS劍橋能源研究協會聯合發布的《2012年最新能源展望報告》指出，目前已有100多個國家制定了可再生能源發展目标，新能源産業的增長能夠将氣候、能源和金融領域的危機轉變為全新的可持續增長機遇，從而為世界經濟發展提供新動力。2011年全球可再生能源發電量比2010年增長了17.7%，連續8年呈兩位數增長，可再生能源發電量占當年全球發電總量的3.8%。其中風能發電量增長了25.8%，首次超過當年可再生能源發電總量的50%。受日本福島核事故的影響，2011年全球核電總發電量為2518太瓦時，比2010年減少了4.3% 。
盡管前景誘人，但要廣泛應用可再生能源發電必須有效地降低其成本。2011年5月，聯合國政府間氣候變化專門委員會發布的一份報告指出，目前全球已有的可再生能源技術潛力隻有2.5%得到了利用，如果這些潛力能夠在正确的公共政策支持下得到充分利用，到2050年可再生能源将能提供全球每年能源需求的77%，并能減少總量高達2200到5600噸的二氧化碳排放。報告同時指出，可再生能源的推廣在經濟性和技術方面都将面臨巨大的挑戰。
據國際能源署預測，未來很多國家都将會采取碳定價等措施，努力減少發電過程中溫室氣體的排放量，但可再生能源發電未來成本的降幅卻并不令人樂觀，如2020年海上風能發電站的均化成本為每千瓦時90美元（以2010年美元的實際價值計算），美國能源信息署預測2016年其成本為每千瓦時80到120美元。
從發電站的均化成本來看，風能發電站（發電風速為每秒7到7.5米）為每千瓦時73美元（不包含電力輸送成本），專家預計2020年将降為每千瓦時60美元以下。2011到2012年期間建成的公用事業太陽能光伏發電站，在沒有任何補貼的情況下其成本為每千瓦時150美元，這與《通向新一代乙醇經濟》研究報告的估算基本吻合。在某些自然條件較好的地區，未來太陽能光伏發電成本可以降為每千瓦時60到120美元。目前美國傳統的天然氣循環發電站成本最低，為每千瓦時50到60美元。除了均化成本之外，電站規模、儲存電力的潛力等因素也同樣十分重要。
對某些均化成本超過每千瓦時200美元的地區來說，目前可再生能源發電已經具備了價格優勢。據預測，未來全球範圍内風能、太陽能發電的成本将會越來越趨于經濟合算。此外，随着高性能、低成本和耐用的儲能電池的研發，電力儲能技術将有望使中、小規模輸電網絡滿足偏遠農村地區的用電需求。[7]
盡管未來各種可再生能源發電成本将會持續降低，但要充分發揮其作用必須将其與現有發電方式進行有效整合，克服可再生能源發電在輸送、分配、存儲等環節的瓶頸。2050年可再生能源發電将占全美電力供應總量的8%，即使要實現該目标的一半，依然需要在技術創新、運營程序、商業運作模式和管理措施等方面對現有電力系統進行改革。
