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【專家解說】：能源科技:可持續(xù)發(fā)展的動力支撐 —專訪《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》能源專家組成員倪維斗院士 采寫/張文娟 本刊記者 “認識自然、熱愛自然、善待自然、爭取與自然最大可能和諧相處，是一個民族、一個國家，乃至整個世界可持續(xù)發(fā)展的前提。應(yīng)該說，由于人類對于自然無序的、掠奪性的索取已經(jīng)造成了當前十分嚴重的、不可逆轉(zhuǎn)的后果，并且還在不斷凸現(xiàn)出來。人類已經(jīng)遭到了大自然的懲罰，并還要繼續(xù)加重。在這種情況下，教育年輕人認識自然、理解自然有迫切的意義”，在清華大學舜德樓倪維斗院士的辦公室里，倪維斗以他為《理解自然》這本書里所作的序言為開端，開始了我們的談話，“自然資源的有限性和人們使用的無限性，將會導致我們吃子孫的飯，斷子孫的路，因此，政府需要有一個宏觀的綱領(lǐng)性的文件，從而對未來相當長一段時間內(nèi)的中國發(fā)展作出建設(shè)性的規(guī)劃”，倪維斗話鋒一轉(zhuǎn)，進入了我們采訪的正題。 《規(guī)劃綱要》 意義雋永 記者：《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》是我國科技發(fā)展的綱領(lǐng)性文件，為什么國家要選擇這樣一個時期，出臺這樣的一個文件？ 倪維斗：未來20年，是中國經(jīng)濟和社會發(fā)展的重大機遇期?！秶抑虚L期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》是關(guān)系我們新世紀現(xiàn)代化事業(yè)和實現(xiàn)中華民族偉大復興的重大戰(zhàn)略性文件。 首先，全面建設(shè)小康社會、走新型工業(yè)化道路對科技發(fā)展提出了新的要求，要實現(xiàn)我國GDP到2020年比2000年翻兩番，經(jīng)濟總量將可能進入世界前三位，必須走新型工業(yè)化道路，堅持以科技進步與創(chuàng)新為主要動力，對經(jīng)濟結(jié)構(gòu)進行戰(zhàn)略性調(diào)整，有效解決能源供應(yīng)、生態(tài)環(huán)境和自然資源的約束，解決城鄉(xiāng)之間、地區(qū)之間發(fā)展的不平衡性問題，逐步形成以高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)為先導的產(chǎn)業(yè)格局。因此，制定新時期的中長期科技發(fā)展規(guī)劃，是站在國家前途和民族命運的戰(zhàn)略高度，統(tǒng)籌考慮，全面規(guī)劃的戰(zhàn)略之舉。 其次，從國際政治經(jīng)濟形勢來說，隨著經(jīng)濟全球化，尤其是科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，世界政治經(jīng)濟格局已進入了一個最為活躍的變動時期，新的主導技術(shù)結(jié)構(gòu)以及新的技術(shù)經(jīng)濟范式正在迅速形成?？茖W技術(shù)已經(jīng)成為推動經(jīng)濟發(fā)展、促進社會進步、維護國家安全的主導力量，科技競爭成為綜合國力競爭的焦點，各國政府紛紛調(diào)整其發(fā)展戰(zhàn)略，把促進科技進步與創(chuàng)新當作其基本國策之一。目前, 我國的科技發(fā)展水平與發(fā)達國家相比還有很大差距，科技競爭力較弱。我們必須抓住機遇，從積極參與國際競爭的高度安排科技發(fā)展戰(zhàn)略，發(fā)展科技事業(yè)，提高科技競爭力。 此外，科技自身發(fā)展的新趨勢迫使我們必須從戰(zhàn)略的高度做出前瞻性的部署。21世紀，納米科技、生命科學與生物技術(shù)、信息技術(shù)，以及認知科學等新興領(lǐng)域的諸多技術(shù)將有機結(jié)合，學科交叉、滲透、融合將日益增強，科技發(fā)展正在孕育著歷史性的重大突破，面臨質(zhì)的飛躍，對國民經(jīng)濟、社會發(fā)展與國家安全的影響越來越大。許多國家政府在相應(yīng)領(lǐng)域進行了重點部署，實施了一批重大科技戰(zhàn)略工程，推動科學技術(shù)的發(fā)展。因此，我們必須根據(jù)科技自身發(fā)展規(guī)律，在總體布局和發(fā)展方向上做出戰(zhàn)略性、前瞻性的部署。《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》是新時期我國科技發(fā)展的重要的戰(zhàn)略舉措。 能源形勢 考驗中國 記者：作為能源領(lǐng)域的專家，《國家中長期科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》能源組的專家成員之一，請您介紹一下我國能源發(fā)展的形勢狀況。 倪維斗：能源是人類賴以生存的五大要素之一，是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略物資。經(jīng)濟、能源與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展，是實現(xiàn)中國現(xiàn)代化目標的重要前提。由于能源對于國家經(jīng)濟、文化和安全的重要作用，能源問題，過去是，現(xiàn)在是，將來仍然是各國發(fā)展戰(zhàn)略中優(yōu)先考慮的問題，在國際政治經(jīng)濟的舞臺上，從來都占據(jù)著極為重要的地位。我國改革開放以來的二十多年經(jīng)濟持續(xù)增長，相應(yīng)的我國能源發(fā)展取得了巨大成就。但是，由于需求量巨大，供應(yīng)不足，以及全國的環(huán)境不斷惡化，能源作為國民經(jīng)濟發(fā)展的支撐，瓶頸問題十分突出，主要表現(xiàn)在以下幾個方面： 首先，能源需求的持續(xù)增長與能源供給之間產(chǎn)生了巨大的矛盾。我國是當今世界第二大能源生產(chǎn)國和第二大能源消費國。2004年，我國一次能源生產(chǎn)量增長12.1%，而能源消費量增長15.1%，占世界能源消費總量的13.5%，是當今世界上能源消費增長最快的國家。我國存在巨大能源需求，目前中國人均能源消費水平只是世界平均水平的一半左右，甚至只是經(jīng)合組織(OECD)國家平均水平的六分之一（中國人均能源消費量約為1.3噸標準煤，世界平均值是2.38噸標準煤左右，OECD國家能源消費量為6.8噸標準煤，北美人均能源消費量超過11噸標準煤）。據(jù)有關(guān)部門分析得出的結(jié)果，我國能源消耗總量大致是2020年一次能源的需求在25億～33億噸標準煤之間，2050年的一次能源需求將在50億噸標準煤左右。我國的常規(guī)商品能源資源占世界總量的10.7%，水能資源居世界的第1位，煤炭第3位，石油第12位，天然氣第22位，但是由于我國人口眾多，人均可開采儲量遠遠低于世界平均水平，保持能源供應(yīng)量將是我國長期面臨的嚴重挑戰(zhàn)。 第二，液體燃料的短缺問題十分嚴重。能源需求日益增長的同時，我國液體燃料消費量必然會逐年增加,目前我國石油進口依靠率已達到40%，根據(jù)國際能源機構(gòu)（IEA）預(yù)測，到2010年、2020年我國的年液體燃料消費將分別達到3.55億～3.71億噸、5.06億～5.41億噸，進口依靠率將要超過60%。我國的石油供需矛盾日益突出，關(guān)系到國家的能源戰(zhàn)略安全，更為嚴重的是，將有可能導致社會的動蕩不安，因此，解決大規(guī)模石油短缺問題將是我國能源戰(zhàn)略的一個極為重要的問題。 第三，能源利用中的環(huán)境污染問題日益嚴重。同發(fā)達國家相比，中國能源利用效率仍然相對較低、能源消費的總體結(jié)構(gòu)仍然處在相當不合理的狀態(tài)。目前中國單位產(chǎn)值能耗是發(fā)達國家的3～4倍，主要工業(yè)產(chǎn)品能量單耗比國外平均高40%，在今后的相當長一段時間內(nèi)，煤炭仍然將是我國最主要的一次能源。我國的煤炭利用存在高污染、低效率的問題。在我國SO2排放總量中由于煤炭直接燃燒占90%，在NOX排放總量中煤炭占67%，在CO2的排放中煤炭占85%，隨著煤炭及其他化石燃料消費總量的增加，來自環(huán)境負擔和控制費用的壓力將進一步加重。如何大幅度提高煤炭及其他化石燃料的利用效率，降低污染物排放，改善對生態(tài)環(huán)境的影響是能源領(lǐng)域可持續(xù)發(fā)展所面臨的另一個嚴峻的挑戰(zhàn)。 第四，農(nóng)村及邊遠地區(qū)用能問題。我國目前農(nóng)村人口多，居住面積廣，收入水平低，目前仍有60%的農(nóng)村依靠柴草、秸稈做飯取暖，不僅效率低下（僅10%～15%），而且造成較大的煙氣和微顆粒污染，低效率的利用還造成了對燃料的過度需求，是造成毀林、草場破壞、水土流失、沙化面積逐年擴大等問題的重要因素之一，隨著新農(nóng)村政策的提出，解決農(nóng)村能源的使用問題也日益提上議事日程。 第五，溫室氣體和氣候變化問題。中國是《京都協(xié)議書》的成員國之一，雖然目前我國還沒有承諾溫室氣體二氧化碳的減排任務(wù)，但是由于我國龐大的人口基數(shù)，溫室氣體的排放量僅次于美國，到2030年前，中國有可能超過美國居世界第1位。溫室氣體的減排壓力將會越來越大，如果等到不得不減排的時候再著手處理這一問題，將會使我國付出巨大的代價。因此，從現(xiàn)在開始，就應(yīng)該從各個方面做好減排的準備。 直面挑戰(zhàn) 謀劃發(fā)展 記者：從您剛才的介紹，我們可以看出，我國能源發(fā)展存在“供需矛盾突出、利用效率低下、環(huán)境污染嚴重”的三大挑戰(zhàn)，您能否結(jié)合《國家中長期科學技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》談?wù)劷鉀Q的途徑。 倪維斗：《國家中長期科學和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》將能源作為第一個重點發(fā)展的領(lǐng)域和優(yōu)先主題，可見國家政策的高瞻遠矚，我國能源科技的發(fā)展應(yīng)為我國實施“保障供應(yīng)、節(jié)能優(yōu)先、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、環(huán)境友好”的能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略提供經(jīng)濟、高效、清潔的先進能源技術(shù)。研究的重點主要表現(xiàn)在以下的幾個方面： 首先，要加強對煤的高效開發(fā)和清潔利用的研究。它包含三個方面的內(nèi)容。(1)煤的高效潔凈發(fā)電過程的研究。未來我國經(jīng)濟發(fā)展過程中的主要一次性能源中，煤炭擔當主力軍的角色，至2030年，我國將有70%的煤用于發(fā)電，因此，應(yīng)大力探索有可能廣泛使用的潔凈高效發(fā)電的途徑。應(yīng)大力開展燃煤聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)的研究，如IGCC和APFBC，其中，APFBC技術(shù)能夠和超臨界、超超臨界技術(shù)相結(jié)合。鑒于我國是煤炭大國，煤種復雜且地區(qū)分布極廣，因此宜于發(fā)展多種有希望的技術(shù)路線。(2)開展煤的大規(guī)模氣化研究。煤氣化是煤高效清潔利用的重要途徑。潔凈、高效的燃燒和發(fā)電、多聯(lián)產(chǎn)、用煤制造液體燃料的第一步都是氣化，我國應(yīng)及早爭取建立適合中國國情的大規(guī)模氣化裝置。(3)開展多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)的研究。煤氣化生成的合成氣用于生產(chǎn)液體燃料、化工產(chǎn)品和發(fā)電，并把這些過程優(yōu)化耦合起來。 第二，開展解決液體燃料短缺問題的研究。它也包含三個方面的內(nèi)容。(1)開展常規(guī)及非常規(guī)石油資源、天然氣資源的高效開采。包括深層資源形成機理，多選回疊合盆地油氣形成與分布研究，海相、巖性和不整合底層圈閉油氣藏形成規(guī)律，以及地物勘探新方法和非常規(guī)油氣藏的勘探等等。(2)加強煤基液體車用燃料的技術(shù)研究，液體燃料包括F-7合成燃料，甲醇和二甲醚，與此同時，要加強這類替代燃料在發(fā)動機中的應(yīng)用研究。(3)展開大規(guī)模氫能系統(tǒng)的建立的研究。由于我國以煤為主的能源結(jié)構(gòu)，開展煤制氫技術(shù)的研究對于我國意義與前景重大。在多聯(lián)氣條件下，如何捕捉和利用CO2是實現(xiàn)煤的高效及近零排放的主要途徑之一，是當前國際上煤利用技術(shù)研究的熱點，我國有必要抓緊時間開展相關(guān)研究，為我國的煤的可持續(xù)發(fā)展打下基礎(chǔ)。 第三，展開可再生能源利用的研究?？稍偕茉词侵冈谧匀唤缰锌梢圆粩嘣偕?、永續(xù)利用、取之不盡、用之不竭的資源，它對環(huán)境無害或危害極小，而且資源分布廣泛，適宜就地開發(fā)利用?？稍偕茉粗饕ㄌ柲堋L能、水能、生物質(zhì)能等。風能是指風所負載的能量，風能的大小決定于風速和空氣的密度。我國北方地區(qū)和東南沿海地區(qū)一些島嶼，風能資源豐富。據(jù)國家氣象部門有關(guān)資料顯示，我國陸地可開發(fā)利用的風能資源為2.53億千瓦，10米高度主要分布在東南沿海及島嶼、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古和東北地區(qū)。此外，我國海上風能資源也很豐富，初步估計是陸地風能資源的3倍左右，可開發(fā)利用的資源總量為7.5億千瓦。太陽能是指太陽所負載的能量，它的計量一般以陽光照射到地面的輻射總量，包括太陽的直接輻射和天空散射輻射的總和。太陽能的利用方式主要有：光伏（太陽能電池）發(fā)電系統(tǒng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能；太陽能聚熱系統(tǒng)，即太陽能集熱器;被動式太陽房；太陽能熱水系統(tǒng)；太陽能取暖和制冷等。水的流動可產(chǎn)生能量，通過捕獲水流動的能量發(fā)電，稱為水電。小水電在我國是指總裝機容量小于或等于5萬千瓦的水電站。生物質(zhì)能生物質(zhì)能包括自然界可用作能源用途的各種植物、人畜排泄物以及城鄉(xiāng)有機廢物轉(zhuǎn)化成的能源，如薪柴、沼氣、生物柴油、燃料乙醇、林業(yè)加工廢棄物、農(nóng)作物秸稈、城市有機垃圾、工農(nóng)業(yè)有機廢水和其他野生植物等。整體來說,可再生能源是十分分散、能量密度很低的,尤其是生物質(zhì)能,所以對它的應(yīng)用不能照抄外國,必須結(jié)合我國廣大小農(nóng)經(jīng)濟的具體情況,原則上應(yīng)是分散的能源分散用。譬如說,秸稈低耗能冷壓縮成顆粒,用于廣大農(nóng)村的炊事,采暖和小城鎮(zhèn)的小容量工業(yè)鍋爐就是一個很好的應(yīng)用方向。 第四，展開節(jié)能技術(shù)的研究。據(jù)有關(guān)機構(gòu)研究，按現(xiàn)行匯率計算的每百萬美元國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗，我國為1274噸標準煤，比世界平均水平高2.4倍，比美國、歐盟、日本、印度分別高2.5倍、4.9倍、8.7倍和0.43倍。單位產(chǎn)品能耗方面，電力、鋼鐵、有色、石化、建材、化工、輕工、紡織8個行業(yè)主要產(chǎn)品單位能耗平均比國際先進水平高40%。主要耗能設(shè)備能源效率方面，燃煤工業(yè)鍋爐平均運行效率65%左右，比國際先進水平低15～20個百分點；中小電動機平均效率87%，風機、水泵平均設(shè)計效率75%，均比國際先進水平低5個百分點，系統(tǒng)運行效率低近20個百分點；機動車燃油經(jīng)濟性水平比歐洲低25%，比日本低20%，比美國整體水平低10%；載貨汽車百公里油耗7.6升，比國外先進水平高1倍以上；內(nèi)河運輸船舶油耗比國外先進水平高10％～20%。單位建筑面積能耗方面，我國單位建筑面積采暖能耗相當于氣候條件相近發(fā)達國家的2～3倍。我國能源利用效率低下的主要原因是粗放型經(jīng)濟增長方式，結(jié)構(gòu)不合理，技術(shù)裝備落后，管理水平低。 節(jié)能除了依靠技術(shù)進步以外，更重要的是相關(guān)的政策、法規(guī)及其實施的“剛”度。改革開放以來，我國開發(fā)、示范（引進）和推廣了一大批節(jié)能新技術(shù)、新工藝和新設(shè)備，節(jié)能技術(shù)水平有了很大提高。但從總體上看，投入不足，創(chuàng)新能力弱，先進適用的節(jié)能技術(shù)，特別是一些有重大帶動作用的共性和關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)不夠。同時由于缺乏鼓勵節(jié)能技術(shù)推廣的政策和機制，多數(shù)企業(yè)融資困難，節(jié)能技術(shù)推廣應(yīng)用難。針對工業(yè)部門能耗巨大的現(xiàn)實和交通運輸、居民生活用能快速增長的趨勢，應(yīng)著重加強重點部門和共性關(guān)鍵節(jié)能技術(shù)的研究和推廣應(yīng)用，在2010年前，堅持自主開發(fā)和技術(shù)引進相結(jié)合的路線，大力推廣現(xiàn)有成熟的、先進的節(jié)能技術(shù)，解決節(jié)能設(shè)備和產(chǎn)品的經(jīng)濟使用、高可靠性、大批量生產(chǎn)的工藝和技術(shù)問題，實現(xiàn)跨越式發(fā)展，通過大規(guī)模應(yīng)用達到普遍節(jié)能。2010年后，大力發(fā)展節(jié)能高新技術(shù)，在新型能源使用及轉(zhuǎn)化技術(shù)、可再生能源技術(shù)、高效節(jié)能技術(shù)及產(chǎn)品等方面取得突破，大幅度挖掘節(jié)煤、節(jié)油和節(jié)電潛力。 第五，加強其他與能源相關(guān)的技術(shù)研究，如石油、天然氣儲量的探測、高效利用的研究。加強民用核能技術(shù)的研究，加強電網(wǎng)安全性與可靠性研究等。 高校肩負發(fā)展重任 記者：作為國家創(chuàng)新體系的重要組成部分，我國高校在能源科技發(fā)展中該怎樣做？ 倪維斗：未來相當長一段時間內(nèi)，我國高?？萍脊ぷ鞯闹攸c就是要注重優(yōu)化結(jié)構(gòu)、創(chuàng)新體制、凝練目標、重點突破，為國家的現(xiàn)代化建設(shè)提供基本的人才支持和一大批創(chuàng)新性科技成果。在能源科技領(lǐng)域，高校要在國家的支持下，結(jié)合高等學校在能源領(lǐng)域的研究特色和長處，強化高校之間的合作，努力將成果轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，建設(shè)國際上具有一流水平的清潔能源、新能源和環(huán)境保護高新技術(shù)實驗研究的開發(fā)平臺。保障措施有如下幾個方面： 首先，要注重學科的融合，加強和整合現(xiàn)有的能源科技研究機構(gòu)，建立具有強大技術(shù)集成能力的綜合性國家重點實驗室。主要任務(wù)其一是從事清潔能源技術(shù)和新能源的研究開發(fā)，其二是注重國家能源供應(yīng)系統(tǒng)研究，研究不同發(fā)展選擇路徑對生產(chǎn)成本、進口替代的影響，重視人文、管理學科的相互結(jié)合。 第二，要吸引優(yōu)秀人才，組織團隊進行大項目攻關(guān)，保持精干和高效的科研管理隊伍；積極爭取國家在能源及相關(guān)領(lǐng)域下達的重大研究課題，提高科研的起點和質(zhì)量，推動與國家大型科研機構(gòu)及大型企業(yè)建立聯(lián)合關(guān)系，促進科技成果的迅速轉(zhuǎn)化，形成新的經(jīng)濟增長點；擴大國際合作，加強與國際一流大學、科研機構(gòu)及大型公司的交流合作。 第三，高校應(yīng)突出高技術(shù)研究的特色，集中力量研究宏觀思路，開展多學科交叉（如與交通、水利、土木行業(yè)的交叉）和基礎(chǔ)性、戰(zhàn)略性、前瞻性的工作，這是高校的優(yōu)勢所在。