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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發(fā)展論文
就我國能源可持續發(fā)展的戰略問(wèn)題進(jìn)行研討，進(jìn)一步明晰科技創(chuàng )新在保證人類(lèi)能源可持續供給中的基礎和關(guān)鍵作用，這對于進(jìn)一步動(dòng)員和組織中國科學(xué)院全院力量，支撐我國能源可持續發(fā)展體系建設開(kāi)展科技創(chuàng )新，具有重要意義。
充分認識建設能源可持續發(fā)展體系的緊迫性和必要性
保證能源供應是人類(lèi)社會(huì )賴(lài)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(wèn)題并列成為人類(lèi)社會(huì )共同面臨的重大挑戰，影響著(zhù)人類(lèi)社會(huì )發(fā)展的進(jìn)程與未來(lái)。我們面臨的主要挑戰是:
化石能源開(kāi)始耗竭。在19世紀以前的農業(yè)社會(huì )，主要依靠可再生能源(太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、水能、風(fēng)能)作為一次能源。自工業(yè)革命以來(lái)，煤的開(kāi)發(fā)利用逐步取代了木柴，經(jīng)歷約半個(gè)世紀后成為全球的主要一次能源。20世紀，人類(lèi)開(kāi)始大規模開(kāi)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�；茉床豢稍偕�，終將逐漸耗竭�！坝凸尽笔澜缒茉唇y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(chǎn)量計算，可開(kāi)采216年，中國為105年；天然氣可采儲量為150萬(wàn)億立方米，按世界天然氣年產(chǎn)量2.4萬(wàn)億立方米計算，可開(kāi)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(chǎn)量34億噸計算，約可開(kāi)采為40年，中國約為20年。全世界已經(jīng)認識到，人類(lèi)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(zhù)建立能源可持續發(fā)展體系過(guò)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�；茉吹氖褂玫纫鸬沫h(huán)境變化受到全球關(guān)注。全球變暖已經(jīng)是無(wú)可爭議的客觀(guān)現實(shí)，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(guò)國土面積的1/3；1990年以來(lái)，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(guò)度消耗資源能源為代價(jià)的傳統發(fā)展模式難以為繼；迅速發(fā)展的汽車(chē)導致機動(dòng)車(chē)輛尾氣排放大幅增加。必須走能源節約的發(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(shù)與低碳經(jīng)濟，大幅減少CO2等的排放，共同應對氣候變化。
能源問(wèn)題引發(fā)經(jīng)濟社會(huì )問(wèn)題。能源價(jià)格高漲及劇烈波動(dòng)對全球經(jīng)濟造成影響，油價(jià)高企可能成為長(cháng)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(wù)，能源價(jià)格升高對發(fā)展中國家的經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展將更加不利。同時(shí)，現有能源體系不能保證能源安全和可持續性，可以預計，未來(lái)50年全球將有20億～30億人口擺脫貧困，進(jìn)入小康，進(jìn)而實(shí)現現代化。這將為全球發(fā)展注入空前的動(dòng)力與活力，也必將對資源和能源需求提出新的挑戰，人類(lèi)必須創(chuàng )造新的生產(chǎn)方式、生活方式和新的可持續發(fā)展的能源體系，確保能源安全、公平利用和可持續性。
能源和環(huán)境問(wèn)題成為國際政治的重要議題。隨著(zhù)我國人民生活水平的提高，國內能源需求持續增長(cháng)，目前我國能源消費總量已經(jīng)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(huì )逐年提高，2006年我國原油及油品進(jìn)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(chǎn)生重大影響。
能源挑戰將推動(dòng)能源科技的快速發(fā)展。能源短缺和環(huán)境的挑戰引發(fā)了對傳統能源結構、核能以及可再生能源發(fā)展新的思考�？梢灶A見(jiàn)的是，人類(lèi)必將進(jìn)入主要依靠可再生能源和先進(jìn)安全核能的時(shí)代。當前，化石能源仍將發(fā)揮主體作用，未來(lái)可持續能源體系也不可能僅靠某一種技術(shù)，能源的多樣性是構成滿(mǎn)足多樣性需求并充滿(mǎn)活力的能源體系的合理選擇。但未來(lái)能源必須提高能源利用效率，必須環(huán)境友好，必須可持續發(fā)展。
應對挑戰，人類(lèi)社會(huì )必須把解決能源可持續供給和保護生態(tài)環(huán)境擺在優(yōu)先位置，建設可持續發(fā)展的新的能源體系，已經(jīng)成為世界各國高度關(guān)注的焦點(diǎn)和重大戰略。毫無(wú)疑問(wèn)，21世紀是人類(lèi)社會(huì )將從化石能源走向可持續能源的時(shí)代。人類(lèi)將在致力節約、清潔、高效利用化石能源的同時(shí)，致力于發(fā)展先進(jìn)可再生能源，提高可再生能源的比重，發(fā)展先進(jìn)、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發(fā)展體系
能源是經(jīng)濟社會(huì )可持續發(fā)展和國家競爭力的基礎，建設能源可持續發(fā)展體系，對于我國實(shí)現現代化建設第三步戰略目標至關(guān)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(mǎn)足我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展需要的能源可持續發(fā)展體系，必須站在時(shí)代的高度，以世界眼光，從我國國情出發(fā)，面向未來(lái)，綜合考慮需求、資源、環(huán)境、技術(shù)和經(jīng)濟等多方面因素，作出30～50年戰略規劃。
首先，要明確我國能源發(fā)展的戰略目標。2005年，我國一次能源總耗量65.3EJ(EJ，熱單位，1E=1015J。編者注)，萬(wàn)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(kāi)采儲量和環(huán)境承受能力，我認為，實(shí)現到2050年我國GDP增長(cháng)的目標，我國能源消耗必須實(shí)現大幅度節能減排，比較理想的是能耗總量比2005年增加不應超過(guò)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(xiàn)圖。制定我國能源科技發(fā)展的戰略路線(xiàn)圖是建設我國能源可持續發(fā)展體系，實(shí)現能源結構優(yōu)化目標的重要保證。制定路線(xiàn)圖必須從我國未來(lái)經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的戰略需求出發(fā)，前瞻世界能源科技發(fā)展前沿。近期(至2020年)，重點(diǎn)發(fā)展節能和清潔能源技術(shù)，提高能源效率，力爭突破新一代零排放、多聯(lián)產(chǎn)整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)、增壓流化床聯(lián)合循環(huán)技術(shù)等，解決CO2捕捉、儲存與利用的關(guān)鍵技術(shù)并進(jìn)行技術(shù)示范，推進(jìn)煤炭高效液化技術(shù)、煤基醇醚和烯烴代油技術(shù)進(jìn)入工程示范和大規模應用階段，積極發(fā)展安全清潔核能技術(shù)和非水能的可再生能源技術(shù)，前瞻部署非傳統化石能源技術(shù)。
中期(2030年前后)，重點(diǎn)推動(dòng)核能和可再生能源向主力能源發(fā)展。突破快中子堆技術(shù)并實(shí)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(shù)等。突破太陽(yáng)能高效轉化技術(shù)及太陽(yáng)能電熱集成應用系統，突破光合作用機理并篩選或創(chuàng )造高效光生物質(zhì)轉換物種，實(shí)現農業(yè)廢棄物、纖維素、半纖維素高效物化/生化轉化技術(shù)的工業(yè)示范和規模產(chǎn)業(yè)化，突破智能能源網(wǎng)格和發(fā)展氫能體系。遠期(2050年前后)，建成我國可持續能源體系，總量上基本滿(mǎn)足我國經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的能源需求，結構上對化石能源的依賴(lài)度降低到60%以下，可再生能源成為主導能源之一。重點(diǎn)發(fā)展可再生能源技術(shù)規�；瘧煤蜕虡I(yè)化，力爭突破核聚變能技術(shù)。
第三，要完善我國能源可持續發(fā)展體系的基本框架。近年來(lái)，中科院學(xué)部已就能源問(wèn)題進(jìn)行了戰略研究，并就能源結構的調整，建立我國能源可持續發(fā)展體系的發(fā)展戰略進(jìn)行了深入研討，對綜合性、前瞻性與戰略性的一些重大問(wèn)題形成了一些共識，提出了我國21世紀上半葉能源可持續發(fā)展體系的5個(gè)方面，包括：
(1)繼續發(fā)揮煤的重要作用；
(2)開(kāi)源節流，保障石油與天然氣供應；
(3)充分發(fā)展水電與核電；
(4)大規模發(fā)展非水能的可再生能源；
(5)大力支持未來(lái)新型能源的研究發(fā)展。本世紀上半葉，要統籌這5個(gè)方面的發(fā)展，使我國2050年前的能源供應更加節約、安全、可靠、清潔，并為建立未來(lái)能源可持續發(fā)展體系奠定堅實(shí)的基礎。
第四，要采取切實(shí)措施促進(jìn)我國能源可持續發(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；設立大規模非水能的可再生能源國家重大專(zhuān)項及研發(fā)基地；設立以快中子堆和釷資源利用為重點(diǎn)的先進(jìn)核能系統與核燃料循環(huán)的研究開(kāi)發(fā)和產(chǎn)業(yè)化國家重大專(zhuān)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(shí)要制定并實(shí)施節能減排應對氣候變化和構建新的能源技術(shù)創(chuàng )新體系和行動(dòng)計劃。持續進(jìn)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發(fā)展體系建設中的重要作用
中科院作為國家戰略科技力量，必須要在我國能源可持續發(fā)展體系建設中發(fā)揮基礎性、前瞻性、戰略性的科技支撐和引領(lǐng)示范作用。
發(fā)揮學(xué)部的戰略咨詢(xún)作用。學(xué)部是國家在科學(xué)技術(shù)方面的最高咨詢(xún)機構，應在我國能源可持續發(fā)展體系建設中繼續發(fā)揮戰略研究和咨詢(xún)建議作用。希望學(xué)部在已有工作的基礎上，立足國情，放眼長(cháng)遠，前瞻2050年世界科技的發(fā)展，前瞻2050年我國的經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展變化及需求，就我國能源可持續發(fā)展和相關(guān)的重大問(wèn)題、重大政策和重大戰略，適時(shí)提出科學(xué)前瞻的咨詢(xún)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(lǐng)作用。能源科技領(lǐng)域是中科院科技布局的戰略重點(diǎn)領(lǐng)域之一。要樹(shù)立適應時(shí)代、面向未來(lái)的能源科技觀(guān)，緊密?chē)@國家經(jīng)濟社會(huì )對能源領(lǐng)域發(fā)展的戰略需求，瞄準世界能源科技領(lǐng)域發(fā)展趨勢，合理部署能源發(fā)展領(lǐng)域方向，特別要加強基礎性、前瞻性部署，適時(shí)提出創(chuàng )新行動(dòng)計劃并組織實(shí)施，為建立我國能源可持續發(fā)展體系提供有力的知識基礎和技術(shù)支撐。
當前和今后一個(gè)時(shí)期，中科院要重點(diǎn)致力于發(fā)展能源節約、先進(jìn)/清潔/可再生/可替代能源等關(guān)鍵核心技術(shù)，并前瞻部署對未來(lái)有重大影響的戰略性、引領(lǐng)性的研究方向，如：
發(fā)展先進(jìn)清潔煤技術(shù)，引領(lǐng)清潔煤產(chǎn)業(yè)發(fā)展。突破先進(jìn)清潔高效能源系統工藝與過(guò)程，開(kāi)發(fā)煤/生物質(zhì)和天然氣/煤層氣轉化為合成氣的規�；に嚰跋嚓P(guān)關(guān)鍵技術(shù)，形成經(jīng)濟、技術(shù)、資源、環(huán)境協(xié)同優(yōu)化的系統集成方案。解決先進(jìn)煤多聯(lián)產(chǎn)系統的關(guān)鍵技術(shù)，完成液體燃料合成、蒸汽燃氣輪機高效經(jīng)濟發(fā)電技術(shù)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(lián)產(chǎn)系統。
探索高效廉價(jià)光電/光熱/光化學(xué)轉換材料、器件與系統集成，實(shí)現產(chǎn)業(yè)化。開(kāi)展太陽(yáng)能電熱轉化、燃料電池、氫氣制備與儲運中的關(guān)鍵材料與部件研究，解決低成本、高可靠性與長(cháng)壽命等關(guān)鍵問(wèn)題，發(fā)展新型能量轉換與儲存材料與技術(shù)等。要組織物理、化學(xué)、材料和工程技術(shù)專(zhuān)家跨學(xué)科協(xié)同，探索突破高效太陽(yáng)能光電/熱轉化原理、材料及其器件，發(fā)展集成應用系統，實(shí)現示范帶動(dòng)。開(kāi)展多能源系統協(xié)調運行、電力系統穩定性機理及控制策略研究。研制分布式新能源系統和分布式化石能源與新能源互補的能源系統。發(fā)展節能技術(shù)，依托中科院綜合科技優(yōu)勢，突破先進(jìn)電力系統和節能核心關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)展交通節能、建筑節能、照明節能、過(guò)程節能、通用動(dòng)力節能等關(guān)鍵技術(shù)研究。探索建立可再生能源經(jīng)濟模式，實(shí)現零排放，如在城市地區開(kāi)展零排放建筑試驗示范，選擇光照條件好、居住分散的農村、海島和牧區開(kāi)展以太陽(yáng)能、風(fēng)能為主體的試驗示范區。利用可再生能源進(jìn)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(zhì)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(chǎn)優(yōu)質(zhì)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(zhì)液化等轉化關(guān)鍵技術(shù)；基因調控創(chuàng )造高效光/生物質(zhì)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(shù)，實(shí)現工業(yè)示范和規模產(chǎn)業(yè)化。
發(fā)展先進(jìn)、安全風(fēng)能、海洋能技術(shù)及應用系統。發(fā)展先進(jìn)、高效、清潔、安全核能技術(shù)，促進(jìn)核技術(shù)在工農業(yè)、醫療和環(huán)境技術(shù)的應用。發(fā)展先進(jìn)高效節能技術(shù)，引領(lǐng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
加強先進(jìn)能源科技領(lǐng)域部署。重點(diǎn)是分布式電源系統核心技術(shù)，煤/生物質(zhì)熱解液、氣化一體化技術(shù)，燃煤污染物一體化脫除，燃料電池關(guān)鍵技術(shù)，天然氣與液體燃料現場(chǎng)分散制氫關(guān)鍵技術(shù)，兆瓦級風(fēng)電場(chǎng)系統控制與應用示范，水合物成藏機制與高效開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)，節能關(guān)鍵技術(shù)、太陽(yáng)能和核能關(guān)鍵技術(shù)等，要將先進(jìn)、高效太陽(yáng)能轉化和生物質(zhì)能作為面向未來(lái)能源的重中之重進(jìn)行戰略部署，基礎研究基地、納米與先進(jìn)材料基地、生物基地和能源基地要統一協(xié)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(jīng)濟社會(huì )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(kāi)拓，不斷提出新的科學(xué)思想、不斷探索新的科學(xué)與技術(shù)途徑、不斷推動(dòng)關(guān)鍵核心技術(shù)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發(fā)展體系作出基礎性、戰略性、前瞻性和綜合性的重大創(chuàng )新貢獻。
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