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明晰科技創(chuàng)新的基礎作用支撐我國能源可持續(xù)發(fā)展論文
就我國能源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略問題進行研討，進一步明晰科技創(chuàng)新在保證人類能源可持續(xù)供給中的基礎和關鍵作用，這對于進一步動員和組織中國科學院全院力量，支撐我國能源可持續(xù)發(fā)展體系建設開展科技創(chuàng)新，具有重要意義。
充分認識建設能源可持續(xù)發(fā)展體系的緊迫性和必要性
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。當今世界，能源與環(huán)境問題并列成為人類社會共同面臨的重大挑戰(zhàn)，影響著人類社會發(fā)展的進程與未來。我們面臨的主要挑戰(zhàn)是:
化石能源開始耗竭。在19世紀以前的農業(yè)社會，主要依靠可再生能源(太陽能、生物質能、水能、風能)作為一次能源。自工業(yè)革命以來，煤的開發(fā)利用逐步取代了木柴，經歷約半個世紀后成為全球的主要一次能源。20世紀，人類開始大規(guī)模開發(fā)利用石油和天然氣，成為化石能源世紀。今天，煤、石油與天然氣已占世界能源消耗總量的80%以上。化石能源不可再生，終將逐漸耗竭。“英國石油公司”世界能源統(tǒng)計報告顯示，2002年全世界煤炭的探明儲量為9845億噸，中國為1145億噸，按目前產量計算，可開采216年，中國為105年；天然氣可采儲量為150萬億立方米，按世界天然氣年產量2.4萬億立方米計算，可開采約為61年，中國約為45年；石油可采儲量為1430億噸，按當前石油產量34億噸計算，約可開采為40年，中國約為20年。全世界已經認識到，人類必須逐步減小化石能源份額，增大可再生與新型能源份額，向著建立能源可持續(xù)發(fā)展體系過渡。
化石能源的使用等引起的氣候變暖與環(huán)境污染日益嚴重。化石能源的使用等引起的環(huán)境變化受到全球關注。全球變暖已經是無可爭議的客觀現實，南北極的冰架在明顯地消融，喜馬拉雅山的冰川退后。在我國，燃煤引起的城市大氣污染和造成的酸雨面積已超過國土面積的1/3；1990年以來，我國CO2排放量增加幅度較大，目前年排放總量已為世界第二，以過度消耗資源能源為代價的傳統(tǒng)發(fā)展模式難以為繼；迅速發(fā)展的汽車導致機動車輛尾氣排放大幅增加。必須走能源節(jié)約的發(fā)展道路，必須更加清潔地使用化石能源，減少對環(huán)境的污染，發(fā)展低碳技術與低碳經濟，大幅減少CO2等的排放，共同應對氣候變化。
能源問題引發(fā)經濟社會問題。能源價格高漲及劇烈波動對全球經濟造成影響，油價高企可能成為長期的趨勢。目前全球有1/3的人口還得不到現代能源的服務，能源價格升高對發(fā)展中國家的經濟社會發(fā)展將更加不利。同時，現有能源體系不能保證能源安全和可持續(xù)性，可以預計，未來50年全球將有20億～30億人口擺脫貧困，進入小康，進而實現現代化。這將為全球發(fā)展注入空前的動力與活力，也必將對資源和能源需求提出新的挑戰(zhàn)，人類必須創(chuàng)造新的生產方式、生活方式和新的可持續(xù)發(fā)展的能源體系，確保能源安全、公平利用和可持續(xù)性。
能源和環(huán)境問題成為國際政治的重要議題。隨著我國人民生活水平的提高，國內能源需求持續(xù)增長，目前我國能源消費總量已經位居世界第二，雖然我國能源政策立足國內，但油氣供應對外依存度將會逐年提高，2006年我國原油及油品進口已達1.6億噸，對外依存度達47%。全球石油供應是有限的，競爭日趨激烈，油氣對外依存將對我國能源安全和國家安全產生重大影響。
能源挑戰(zhàn)將推動能源科技的快速發(fā)展。能源短缺和環(huán)境的挑戰(zhàn)引發(fā)了對傳統(tǒng)能源結構、核能以及可再生能源發(fā)展新的思考。可以預見的是，人類必將進入主要依靠可再生能源和先進安全核能的時代。當前，化石能源仍將發(fā)揮主體作用，未來可持續(xù)能源體系也不可能僅靠某一種技術，能源的多樣性是構成滿足多樣性需求并充滿活力的能源體系的合理選擇。但未來能源必須提高能源利用效率，必須環(huán)境友好，必須可持續(xù)發(fā)展。
應對挑戰(zhàn)，人類社會必須把解決能源可持續(xù)供給和保護生態(tài)環(huán)境擺在優(yōu)先位置，建設可持續(xù)發(fā)展的新的能源體系，已經成為世界各國高度關注的焦點和重大戰(zhàn)略。毫無疑問，21世紀是人類社會將從化石能源走向可持續(xù)能源的時代。人類將在致力節(jié)約、清潔、高效利用化石能源的同時，致力于發(fā)展先進可再生能源，提高可再生能源的比重，發(fā)展先進、安全、可靠、清潔的核能及其他替代能源。
加快建設我國能源可持續(xù)發(fā)展體系
能源是經濟社會可持續(xù)發(fā)展和國家競爭力的基礎，建設能源可持續(xù)發(fā)展體系，對于我國實現現代化建設第三步戰(zhàn)略目標至關重要、刻不容緩。建設可再生能源份額逐步增大，化石能源得到高效、清潔利用，能源結構逐步優(yōu)化，滿足我國經濟社會發(fā)展需要的能源可持續(xù)發(fā)展體系，必須站在時代的高度，以世界眼光，從我國國情出發(fā)，面向未來，綜合考慮需求、資源、環(huán)境、技術和經濟等多方面因素，作出30～50年戰(zhàn)略規(guī)劃。
首先，要明確我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略目標。2005年，我國一次能源總耗量65.3EJ(EJ，熱單位，1E=1015J。編者注)，萬元GDP能耗35.7GJ(GJ，熱單位，1G=109J。編者注)，我國一次能源結構為：煤占69.6%、石油和天然氣占23.8%、水電和核電占6.6%。綜合分析全球及我國化石能源可開采儲量和環(huán)境承受能力，我認為，實現到2050年我國GDP增長的目標，我國能源消耗必須實現大幅度節(jié)能減排，比較理想的是能耗總量比2005年增加不應超過50%，即控制在100EJ左右，單位GDP能耗相當于2005年發(fā)達國家的中等水平；我國能源結構必須向大幅度增大可再生能源份額的方向調整，比較理想的結構是可再生能源至少占25%～30%，水電和核能至少占15%～20%。
其次，要制定我國能源科技發(fā)展路線圖。制定我國能源科技發(fā)展的戰(zhàn)略路線圖是建設我國能源可持續(xù)發(fā)展體系，實現能源結構優(yōu)化目標的重要保證。制定路線圖必須從我國未來經濟社會發(fā)展的戰(zhàn)略需求出發(fā)，前瞻世界能源科技發(fā)展前沿。近期(至2020年)，重點發(fā)展節(jié)能和清潔能源技術，提高能源效率，力爭突破新一代零排放、多聯產整體煤氣化聯合循環(huán)、增壓流化床聯合循環(huán)技術等，解決CO2捕捉、儲存與利用的關鍵技術并進行技術示范，推進煤炭高效液化技術、煤基醇醚和烯烴代油技術進入工程示范和大規(guī)模應用階段，積極發(fā)展安全清潔核能技術和非水能的可再生能源技術，前瞻部署非傳統(tǒng)化石能源技術。
中期(2030年前后)，重點推動核能和可再生能源向主力能源發(fā)展。突破快中子堆技術并實現其核電機組商業(yè)示范發(fā)電，核乏料有效利用和安全處置技術等。突破太陽能高效轉化技術及太陽能電熱集成應用系統(tǒng)，突破光合作用機理并篩選或創(chuàng)造高效光生物質轉換物種，實現農業(yè)廢棄物、纖維素、半纖維素高效物化/生化轉化技術的工業(yè)示范和規(guī)模產業(yè)化，突破智能能源網格和發(fā)展氫能體系。遠期(2050年前后)，建成我國可持續(xù)能源體系，總量上基本滿足我國經濟社會發(fā)展的能源需求，結構上對化石能源的依賴度降低到60%以下，可再生能源成為主導能源之一。重點發(fā)展可再生能源技術規(guī)模化應用和商業(yè)化，力爭突破核聚變能技術。
第三，要完善我國能源可持續(xù)發(fā)展體系的基本框架。近年來，中科院學部已就能源問題進行了戰(zhàn)略研究，并就能源結構的調整，建立我國能源可持續(xù)發(fā)展體系的發(fā)展戰(zhàn)略進行了深入研討，對綜合性、前瞻性與戰(zhàn)略性的一些重大問題形成了一些共識，提出了我國21世紀上半葉能源可持續(xù)發(fā)展體系的5個方面，包括：
(1)繼續(xù)發(fā)揮煤的重要作用；
(2)開源節(jié)流，保障石油與天然氣供應；
(3)充分發(fā)展水電與核電；
(4)大規(guī)模發(fā)展非水能的可再生能源；
(5)大力支持未來新型能源的研究發(fā)展。本世紀上半葉，要統(tǒng)籌這5個方面的發(fā)展，使我國2050年前的能源供應更加節(jié)約、安全、可靠、清潔，并為建立未來能源可持續(xù)發(fā)展體系奠定堅實的基礎。
第四，要采取切實措施促進我國能源可持續(xù)發(fā)展體系建設。能源結構優(yōu)化應
堅持煤的清潔高效利用，逐步減少燃煤份額，大幅度增大可再生能源與核能份額的方向；設立大規(guī)模非水能的可再生能源國家重大專項及研發(fā)基地；設立以快中子堆和釷資源利用為重點的先進核能系統(tǒng)與核燃料循環(huán)的研究開發(fā)和產業(yè)化國家重大專項及研發(fā)基地等，以保障2050年前后我國能源的合理結構和供應。同時要制定并實施節(jié)能減排應對氣候變化和構建新的能源技術創(chuàng)新體系和行動計劃。持續(xù)進行聚變能的研究和國際合作。
充分發(fā)揮中科院在我國能源可持續(xù)發(fā)展體系建設中的重要作用
中科院作為國家戰(zhàn)略科技力量，必須要在我國能源可持續(xù)發(fā)展體系建設中發(fā)揮基礎性、前瞻性、戰(zhàn)略性的科技支撐和引領示范作用。
發(fā)揮學部的戰(zhàn)略咨詢作用。學部是國家在科學技術方面的最高咨詢機構，應在我國能源可持續(xù)發(fā)展體系建設中繼續(xù)發(fā)揮戰(zhàn)略研究和咨詢建議作用。希望學部在已有工作的基礎上，立足國情，放眼長遠，前瞻2050年世界科技的發(fā)展，前瞻2050年我國的經濟社會發(fā)展變化及需求，就我國能源可持續(xù)發(fā)展和相關的重大問題、重大政策和重大戰(zhàn)略，適時提出科學前瞻的咨詢建議，充分發(fā)揮思想庫作用。
發(fā)揮中科院的科技支撐和引領作用。能源科技領域是中科院科技布局的戰(zhàn)略重點領域之一。要樹立適應時代、面向未來的能源科技觀，緊密圍繞國家經濟社會對能源領域發(fā)展的戰(zhàn)略需求，瞄準世界能源科技領域發(fā)展趨勢，合理部署能源發(fā)展領域方向，特別要加強基礎性、前瞻性部署，適時提出創(chuàng)新行動計劃并組織實施，為建立我國能源可持續(xù)發(fā)展體系提供有力的知識基礎和技術支撐。
當前和今后一個時期，中科院要重點致力于發(fā)展能源節(jié)約、先進/清潔/可再生/可替代能源等關鍵核心技術，并前瞻部署對未來有重大影響的戰(zhàn)略性、引領性的研究方向，如：
發(fā)展先進清潔煤技術，引領清潔煤產業(yè)發(fā)展。突破先進清潔高效能源系統(tǒng)工藝與過程，開發(fā)煤/生物質和天然氣/煤層氣轉化為合成氣的規(guī)模化工藝及相關關鍵技術，形成經濟、技術、資源、環(huán)境協同優(yōu)化的系統(tǒng)集成方案。解決先進煤多聯產系統(tǒng)的關鍵技術，完成液體燃料合成、蒸汽燃氣輪機高效經濟發(fā)電技術集成與示范，形成氣化-煤基合成液體燃料/化工原料-蒸汽燃氣發(fā)電聯產系統(tǒng)。
探索高效廉價光電/光熱/光化學轉換材料、器件與系統(tǒng)集成，實現產業(yè)化。開展太陽能電熱轉化、燃料電池、氫氣制備與儲運中的關鍵材料與部件研究，解決低成本、高可靠性與長壽命等關鍵問題，發(fā)展新型能量轉換與儲存材料與技術等。要組織物理、化學、材料和工程技術專家跨學科協同，探索突破高效太陽能光電/熱轉化原理、材料及其器件，發(fā)展集成應用系統(tǒng)，實現示范帶動。開展多能源系統(tǒng)協調運行、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性機理及控制策略研究。研制分布式新能源系統(tǒng)和分布式化石能源與新能源互補的能源系統(tǒng)。發(fā)展節(jié)能技術，依托中科院綜合科技優(yōu)勢，突破先進電力系統(tǒng)和節(jié)能核心關鍵技術，開展交通節(jié)能、建筑節(jié)能、照明節(jié)能、過程節(jié)能、通用動力節(jié)能等關鍵技術研究。探索建立可再生能源經濟模式，實現零排放，如在城市地區(qū)開展零排放建筑試驗示范，選擇光照條件好、居住分散的農村、海島和牧區(qū)開展以太陽能、風能為主體的試驗示范區(qū)。利用可再生能源進行海水淡化和原材料可再生循環(huán)利用等。
大力發(fā)展生物質能源。篩選培育能量密度高、抗逆性強，不與人畜爭糧、爭耕地、爭水，不危及生態(tài)的高產優(yōu)質能源植物新品種，篩選和創(chuàng)造高效微生物、生物催化、生物煉制等工藝，發(fā)展生物質液化等轉化關鍵技術；基因調控創(chuàng)造高效光/生物質轉換物種，發(fā)展農業(yè)廢棄物、纖維素、半纖維素高效物化/生化轉化技術，實現工業(yè)示范和規(guī)模產業(yè)化。
發(fā)展先進、安全風能、海洋能技術及應用系統(tǒng)。發(fā)展先進、高效、清潔、安全核能技術，促進核技術在工農業(yè)、醫(yī)療和環(huán)境技術的應用。發(fā)展先進高效節(jié)能技術，引領相關產業(yè)發(fā)展。
加強先進能源科技領域部署。重點是分布式電源系統(tǒng)核心技術，煤/生物質熱解液、氣化一體化技術，燃煤污染物一體化脫除，燃料電池關鍵技術，天然氣與液體燃料現場分散制氫關鍵技術，兆瓦級風電場系統(tǒng)控制與應用示范，水合物成藏機制與高效開采關鍵技術，節(jié)能關鍵技術、太陽能和核能關鍵技術等，要將先進、高效太陽能轉化和生物質能作為面向未來能源的重中之重進行戰(zhàn)略部署，基礎研究基地、納米與先進材料基地、生物基地和能源基地要統(tǒng)一協調與合作。
我們要始終把國家目標放在工作的首位，從解決制約我國經濟社會發(fā)展的能源瓶頸約束出發(fā)，解放思想、大膽探索、自主創(chuàng)新、勇于開拓，不斷提出新的科學思想、不斷探索新的科學與技術途徑、不斷推動關鍵核心技術研發(fā)與示范應用，為真正建立支撐我國現代化建設需要的能源可持續(xù)發(fā)展體系作出基礎性、戰(zhàn)略性、前瞻性和綜合性的重大創(chuàng)新貢獻。
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