嚴陸光院士

        一、引  言

        保證能源供應是人類社會賴以生存和發(fā)展的最重要條件之一。本世紀初，全世界已普遍認識到，必須最大限度地提高能源生產(chǎn)與利用效率，清潔、有效地利用各種能源，在較長時期內向著減小化石能源份額，增大可再生能源份額的方向過渡，逐步建立可持續(xù)發(fā)展能源體系。這些工作應該積極起步，在本世紀上半葉要取得明顯進展，為過渡奠立可靠基礎。 
        國家對能源十分重視與關心，擬定了2020年能源中長期發(fā)展規(guī)劃綱要。對能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題，近年來，中國科學院學部組織了有關院士及專家，進行了研究、探討。這些研究的特點是：第一，立足國情，放眼長遠，從我國能源現(xiàn)狀，前瞻2050年及長遠的需求來考慮能源的發(fā)展；第二，綜合資源、環(huán)境、技術、經(jīng)濟、管理多方面的因素，研究能源結構的調整，充分重視并逐步建立可持續(xù)能源供應體系。

        二、廿一世紀上半葉我國能源可持續(xù)發(fā)展體系的構想

        展望2050年，我國能源體系發(fā)展的主要特點是：能源需求仍將快速增長，保障石油供應是能源安全的突出矛盾，一次能源結構將開始發(fā)生明顯變化，電源結構也將改變。主要變化是，煤的份額將由目前的約70%減少至2050年的約40%，天然氣、水電、核電份額將有所增長，還有約15%的缺口要靠大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源來補足。當前，和世界其他國家一樣，逐步在我國建立可持續(xù)能源體系的任務也已提上日程。
        能源結構的調整，建立可持續(xù)能源體系是一個長期持續(xù)的過程。由我國實際出發(fā)，在未來的半個世紀中，該體系的框架可建議由五方面組成：繼續(xù)發(fā)揮煤能源的作用、保障石油供應、最大限度地發(fā)展水電與核電、大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源（主要是太陽能、風能與生物質能）、充分支持未來新型能源的研究發(fā)展（主要是核聚變能、天然氣水合物與海洋能）。能源體系是一個綜合體系，這五方面統(tǒng)一協(xié)調的發(fā)展，可使我國2050年的能源供應有更可靠的保證，也為建立可持續(xù)發(fā)展的能源體系打好基礎。

        煤能源使用的可持續(xù)

        煤是迄今我國主要的一次能源，資源比較豐富，價格低，近年來得到迅速發(fā)展?？紤]到我國資源有限，應節(jié)約使用，使其在更長時間內能保持基礎性作用，其總量應保持在日益嚴格的環(huán)境保護與氣候變化所允許的范圍之內。我國煤產(chǎn)量增至約30億噸／年后，應大體保持穩(wěn)定。要可靠地繼續(xù)發(fā)揮煤能源的作用，必須在煤的高效、清潔、低碳排放利用技術的提高方面狠下工夫，繼續(xù)實施已開始的“清潔煤計劃”。新建燃煤電站應采用供電煤耗小于300克標煤／度的超臨界與超超臨界機組以達到高效利用，大力研發(fā)與采用多種環(huán)保措施來降低污染，并通過二氧化碳減排措施來減少溫室效應。對于能減少污染和降低二氧化碳排放的新技術，如整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電與多聯(lián)產(chǎn)技術的發(fā)展等，應繼續(xù)給予支持。

        保障石油的供應

        估計2050年我國石油耗量將超過8億噸，而國內產(chǎn)量由于資源和生產(chǎn)能力的限制將穩(wěn)定在年產(chǎn)2億噸左右，進口依賴程度將達75%。因此要充分用好國際上的資源。而預測顯示，國際上也將在2035年左右，產(chǎn)量達到約56億噸／年的峰值。這使得保障石油供應成為我國能源安全的關鍵問題。從開源方面，我們必須在國內大力發(fā)展石油補充與替代能源，包括開發(fā)我國資源較豐富的油頁巖。在非常規(guī)石油、煤液化和用生物質制取液體燃料方面，我國均有一定基礎。近年來各方面有著較大積極性。從我國實際需求、技術與產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀和原料來源與經(jīng)濟性出發(fā)，近期宜大力支持多方面的研發(fā)與示范工作，有選擇地開展一些初步產(chǎn)業(yè)化工作。在研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗與技術經(jīng)濟性能可靠的數(shù)據(jù)基礎上，抓緊深入研究，明確我國大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的規(guī)模、重點技術途徑、選址和發(fā)展戰(zhàn)略，做出規(guī)劃，逐步實施。
        交通運輸是耗油的大戶，我國石油耗量的增長大部分來自交通運輸?shù)陌l(fā)展。從節(jié)流著眼，降低交通耗油對保障石油供應意義特別重大。應將節(jié)油作為構建我國未來綜合交通體系的重大原則，進行長期持續(xù)努力。各種措施只有大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后，才能顯示出顯著的節(jié)油效果。公路在交通運輸中的地位十分重要，汽車是最大的耗油用戶，汽車節(jié)油是主要重點。為此汽車動力系統(tǒng)必須向能源多元化、動力電氣化與排放潔凈化方向積極推進，發(fā)展節(jié)能、代用燃料與電動汽車，經(jīng)過長期持續(xù)努力，實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化與應用。要發(fā)展電氣化軌道交通，包括電氣化鐵路，城市軌道交通與磁浮交通。燃料電池車為主的氫能交通也是節(jié)油的重要方面，也應積極推進。

        科學規(guī)劃水電的發(fā)展

        我國水力發(fā)電已發(fā)展成重要的一次能源，2005年總裝機容量達1.17億千瓦，占全國總裝機的22.9%，占一次能源供應量約6%，并為進一步快速發(fā)展做了良好準備。期望2020年水電總裝機可達2.45億千瓦，2050年達3.6億千瓦，跟上我國一次能量總耗量的迅速增長，份額也增至8%左右。我國水資源的經(jīng)濟可開發(fā)裝機總容量為4億千瓦，至2050年將大體開發(fā)完畢，是理想的最大可能性。落實這一發(fā)展設想，還要對一些重大限制因素進行深入的研究論證，一是要從生態(tài)允許與移民安置兩方面嚴格審查可開發(fā)資源能投入實際建設的可行性；二是待開發(fā)資源主要集中在西部，包括西藏，前期研發(fā)與技術攻關工作必須先行。這些工作必須及早抓緊進行，才能使我國水電發(fā)展得到可靠落實，對其在未來能源中的份額有正確估計。
        世界核電（裂變能）總裝機已達3.65億千瓦，年發(fā)電2.56萬億度，占世界發(fā)電總量約18%，已在替代化石能源方面發(fā)揮著重要作用。我國起步較晚，目前總裝機700萬千瓦，國家已明確積極發(fā)展的方針，2020年預定裝機達0.4億千瓦。核電裝機占全國總裝機的4%，2050年期望提高到1.2-2.4億千瓦，最高達總裝機的10%，成為我國支柱性能源之一。鑒于核能發(fā)展還在資源、技術、高放廢物處理、建立完整的科技與產(chǎn)業(yè)體系等方面存在不少困難，以及國際上對其前景存在明顯的意見分歧，要能順利實現(xiàn)預期目標，還要抓緊進行多方面的大量工作。要根據(jù)工作的實際進展，逐步落實我國2020年至2050年期間的發(fā)展計劃。

        可再生能源盡快實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展

        2050年我國將有約15%（7.5億噸標煤／年）的一次能源缺口，約30%（7.2億千瓦）的發(fā)電能力缺口有賴于大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源來填補。風能利用主要是發(fā)電，我國小型離網(wǎng)發(fā)電已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，聯(lián)網(wǎng)風電場2005年已達總裝機126萬千瓦，已規(guī)劃2020年達3000萬千瓦，進而可期望2050年達到數(shù)億千瓦規(guī)模，使2.5億千瓦的陸地經(jīng)濟可開發(fā)資源得到較充分利用。其在大規(guī)模非水能可再生能源發(fā)電中的先行地位已經(jīng)明確。為了能順利實現(xiàn)規(guī)劃設想，針對當前面臨的重大問題，應抓緊的主要工作，一是大力加強大容量風電機組的研制，加速實現(xiàn)設備制造國產(chǎn)化；二是大力組織資源詳查；三是解決好大規(guī)模風力發(fā)電進入電網(wǎng)的有關問題；四是開展近海風電場的前期研究。
        太陽能是最主要的可再生能源資源，其利用包括熱利用、制氫、發(fā)電等方面。熱利用已形成一定產(chǎn)業(yè)，正在蓬勃發(fā)展；制氫正處于多途徑探索研究階段，近期應大力支持有關研發(fā)工作；需要重點支持的是太陽能發(fā)電。發(fā)電包括光伏發(fā)電與熱發(fā)電。光伏發(fā)電作為小型離網(wǎng)電源和中、小型并網(wǎng)電源已得到較廣泛應用，我國累計裝機6.5萬千瓦。光伏發(fā)電向大規(guī)模發(fā)展，要大力加強光伏電池降低成本與提高效率的努力，下決心解決目前仍依賴于進口的大批量硅材料的生產(chǎn)供應，積極推進應用，逐步擴大產(chǎn)業(yè)規(guī)模，及早部署荒漠地區(qū)集中式超大規(guī)模電站分階段的研發(fā)與示范。太陽熱發(fā)電國際上已有槽式、塔式與盤式三種系統(tǒng)的示范電站，最大達35.4萬千瓦。它的優(yōu)點在于使用大量已產(chǎn)業(yè)化的裝備、工藝與材料，易于向大規(guī)模發(fā)展，可用其他能源燃燒供熱，保證連續(xù)發(fā)電。我國這方面基礎薄弱，要抓緊趕上。大型集中的太陽能基地要建在荒漠地區(qū)，基地建設要融入電力系統(tǒng)?；哪貐^(qū)的生態(tài)治理及資源開發(fā)利用要緊密結合。

        三、大規(guī)模發(fā)展生物質能

        可再生能源包括太陽能、風能、生物質能、水能、海洋能、地熱能。在現(xiàn)今以化石能源為主的人類商品能源供應中，除水力發(fā)電已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化并占有明顯份額外，其他各種能源雖已有多方面應用，所占份額很小，未能起重要作用。隨著化石能源逐漸耗竭，化石能源在能源供應中的份額將逐漸減小。為保證能源供應的可持續(xù)發(fā)展，可再生能源的份額必將逐步增大，大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源的任務已提上了日程，世界各國均日益關注。從資源、開發(fā)技術與能力的現(xiàn)實出發(fā)，在本世紀上半葉有可能達到大規(guī)模發(fā)展與應用的是太陽能、風能與生物質能。  
        生物質能是化石能源出現(xiàn)前人類使用的主要能源，傳統(tǒng)利用的是農林廢物、糞便與垃圾等，至今在我國農村仍占主導地位，充分高效用好傳統(tǒng)生物質能，仍是近期的主要任務。
        生物質能是唯一能轉化成液體燃料的可再生能源，已開始有用糧食和油料作物制造乙醇與生物柴油的產(chǎn)業(yè)，應積極研發(fā)以纖維素為原料的新工藝路線。
        生物質能大規(guī)模發(fā)展的關鍵是穩(wěn)定提供大規(guī)模的能源資源，著眼于在不宜農不宜林的大面積荒漠與邊際土地上，形成能源植物產(chǎn)業(yè)基地，應與農、林業(yè)一樣，將能源植物作為重大產(chǎn)業(yè)來推動發(fā)展。
        努力提高生物質能轉化利用的科技水平是大規(guī)模發(fā)展的關鍵，這些技術如：
        （1）纖維素基質的生物質，要通過物理化學或生物學的方法轉化為糖類，再轉化為乙醇。在這方面，尚無成熟的工業(yè)化技術，需要著力研發(fā)。
        （2）生物質轉化為液體燃料，目前要消耗等量甚至更多的化石能源。除大力改進工藝減少能耗外，還應積極探索新的工藝路線。  
        （3）生物質直接燃燒發(fā)電，要在鍋爐的設計制造、生物質原料的收集、運輸和原料預處理設備研制方面進行研發(fā)；而生物質氣化發(fā)電，則要在焦油污水處理與回用，以及熱值燃氣發(fā)電機組制造等方面進行有關研發(fā)工作。
        （4）發(fā)展生物質固體顆粒燃料的主要技術問題是成形機的研發(fā)。各種研發(fā)工作要做到未雨綢繆，技術先行。有豐富的技術儲備，是大規(guī)模發(fā)展的重要基礎。
        能源問題是關系到我國經(jīng)濟建設、社會發(fā)展、國家長治久安的重大問題，也是構建社會主義和諧社會所必須解決的基礎問題，從當前開始，就應努力構建我國能源可持續(xù)發(fā)展體系。在此體系中，大力發(fā)展大規(guī)模生物質能源有著重要意義，充分利用好已有的大量秸稈資源是其重要的組成部分。