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中國工程院院士:世界能源科技發展的新趨勢

來源:歐姆電氣 發布時間:2015-9-8 瀏覽:3234次

能源是人類社會發展的基石和動力。人類對能源的需求牽引著能源技術的革新與革命,而能源技術的革新與革命又影響著人類的生產模式、生活方式和社會管理,促進人類社會發展。當前,世界能源發展日益呈現出多元化、低碳化、智能化和分布式等特征。據專家們預測,未來全球能源消費結構中的化石能源將在2030年左右達到頂峰,而太陽能、風能、地熱能、現代生物質能的占比將不斷增加,并在2100年能源消費總量中的占比或將超過60%。為此,世界各主要國家紛紛調整能源戰略,競相爭占能源科技這一新的戰略制高點,以爭取掌握在未來競爭中的主動權。

當今世界,能源的種類有很多,以大類劃分可將一次能源分為化石能源、可再生能源、核能等,而每一類又包含了各種能源,如化石能源包含煤、石油、天然氣、頁巖氣和天然氣水合物等;可再生能源包含太陽能、風能、地熱能、海洋能、生物質能和水能等;核能可分為裂變能和聚變能等。能源只有轉化為能量才能做功、才能發揮作用,所以從能源轉化的角度考慮,又可將能源分為兩大類,一類在轉化過程中通過消耗自身產生能量,例如煤、石油、天然氣、生物質能和核能等,這類物質被稱為自耗型能源。自耗型能源的研究內容主要以勘探、開采和轉化工藝、過程為主,以高效和低排放為目標。另一類在轉化為能量的過程中自身沒有消耗,但需要能量轉換的載體,例如太陽能、風能、地熱能和海洋能等可再生能源,這類物質被稱為他耗型能源。他耗型能源的研究內容主要以能量的收集與轉換載體為主,以高效收集與轉換為目標。由于生產載體的過程需要耗材、耗能,也會產生環境問題,因此從廣義上看,可再生能源轉換為能量的過程也具有不可再生性。所以,對于他耗型能源來說,能量收集與轉換載體的生產工藝、原料的可持續性、廢物再生利用以及環境性和生態性等都是未來能源科技發展中要解決的重大問題。

能源領域具有自身的特點和規律,這是能源科技發展的重要遵循。其一,能源領域投資大、周期長、慣性強。具體表現在研發投資大、工程建設投資大;研發周期長、工程建設周期長;能源技術應用的慣性強,一旦某種能源技術投入實際應用,將持續幾十年甚至上百年。所以,能源科技發展必須面向未來,進行創新驅動,絕不能急功近利。否則,落后將意味著在幾十年內受制于人,無論從經濟上還是戰略上都處于被動局面。其二,能源既具有經濟屬性,又具有戰略屬性和環境屬性。所以,能源科技的發展必須兼顧這三種屬性。從能源的經濟屬性出發,能源科技的重點應考慮成本、效率和附加值等,要以實現應用和產業化為目標;從能源的戰略屬性出發,能源科技就應重點考慮技術的先進性和創新性,要以技術儲備和資源儲備為目標,而成本和產業化就是次要的了;從能源的環境屬性出發,應將有機廢物的能源化利用作為重要的研究方向。因此,制定能源科技發展戰略和規劃時應將這三者進行不同定位、區別對待。這是未來能源科技發展的重要趨勢。

遵循能源領域的特點和規律,能源科技發展應明確時空定位,適應本國國情,聚焦需求目標,實施創新驅動。就我國而言,面向今后5年,應以生態文明建設、低碳發展、美麗鄉村建設、城鎮化發展、節能生態智慧城市建設等重大需求為牽引,選擇一批較成熟的節能和清潔能源技術,重點開展系統集成、優化以及實用化的研發工作,以盡快推廣應用,如各種先進的工業節能技術、節能生態智能建筑技術、高效清潔煤利用技術等。面向未來20年(至2035年),應通過重大工程實施,示范實驗一批已有一定積累的先進能源技術,如規模化的可再生能源利用技術、大型電力儲能技術、軌道交通和純電動車技術、頁巖氣開采與利用技術、特高壓輸電技術、新型核電技術和核廢料處理技術等。面向未來35年(至2050年),應通過科技重大專項的設置,集中攻關一批核心技術,如太陽能、風能轉換新原理與新技術,集收集、儲能、發電于一體的光伏材料體系,能源植物(現代生物質能)的選育與種植技術,海底與凍土天然氣水合物開發與利用技術,可控熱核聚變示范堆技術等。

我國的能源科技發展要遵循能源領域的特點和規律,綜合考慮能源的不同屬性。為了解決現實問題、滿足經濟社會發展需求,可以采用引進、消化、吸收、再創新的模式,以盡快縮短與國際先進水平的差距。但從戰略需要出發,還必須進行能源科技的自主創新、工程示范、推廣應用,而不能只拘泥于成本和產業化,以避免出現從“能源匱乏”變為“技術匱乏”。

濟南歐姆電氣設備有限公司選摘

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