严陆光院士
一、引 言
保证能源供应是人类社会赖以生存和发展的最重要条件之一。本世纪初，全世界已普遍认识到，必须最大限度地提高能源生产与利用效率，清洁、有效地利用各种能源，在较长时期内向着减小化石能源份额，增大可再生能源份额的方向过渡，逐步建立可持续发展能源体系。这些工作应该积极起步，在本世纪上半叶要取得明显进展，为过渡奠立可靠基础。
国家对能源十分重视与关心，拟定了2020年能源中长期发展规划纲要。对能源可持续发展的战略问题，近年来，中国科学院学部组织了有关院士及专家，进行了研究、探讨。这些研究的特点是：第一，立足国情，放眼长远，从我国能源现状，前瞻2050年及长远的需求来考虑能源的发展；第二，综合资源、环境、技术、经济、管理多方面的因素，研究能源结构的调整，充分重视并逐步建立可持续能源供应体系。
二、廿一世纪上半叶我国能源可持续发展体系的构想
展望2050年，我国能源体系发展的主要特点是：能源需求仍将快速增长，保障石油供应是能源安全的突出矛盾，一次能源结构将开始发生明显变化，电源结构也将改变。主要变化是，煤的份额将由目前的约70%减少至2050年的约40%，天然气、水电、核电份额将有所增长，还有约15%的缺口要靠大规模发展非水能的可再生能源来补足。当前，和世界其他国家一样，逐步在我国建立可持续能源体系的任务也已提上日程。
能源结构的调整，建立可持续能源体系是一个长期持续的过程。由我国实际出发，在未来的半个世纪中，该体系的框架可建议由五方面组成：继续发挥煤能源的作用、保障石油供应、最大限度地发展水电与核电、大规模发展非水能的可再生能源（主要是太阳能、风能与生物质能）、充分支持未来新型能源的研究发展（主要是核聚变能、天然气水合物与海洋能）。能源体系是一个综合体系，这五方面统一协调的发展，可使我国2050年的能源供应有更可靠的保证，也为建立可持续发展的能源体系打好基础。
煤能源使用的可持续
煤是迄今我国主要的一次能源，资源比较丰富，价格低，近年来得到迅速发展。考虑到我国资源有限，应节约使用，使其在更长时间内能保持基础性作用，其总量应保持在日益严格的环境保护与气候变化所允许的范围之内。我国煤产量增至约30亿吨／年后，应大体保持稳定。要可靠地继续发挥煤能源的作用，必须在煤的高效、清洁、低碳排放利用技术的提高方面狠下工夫，继续实施已开始的“清洁煤计划”。新建燃煤电站应采用供电煤耗小于300克标煤／度的超临界与超超临界机组以达到高效利用，大力研发与采用多种环保措施来降低污染，并通过二氧化碳减排措施来减少温室效应。对于能减少污染和降低二氧化碳排放的新技术，如整体煤气化联合循环发电与多联产技术的发展等，应继续给予支持。
保障石油的供应
估计2050年我国石油耗量将超过8亿吨，而国内产量由于资源和生产能力的限制将稳定在年产2亿吨左右，进口依赖程度将达75%。因此要充分用好国际上的资源。而预测显示，国际上也将在2035年左右，产量达到约56亿吨／年的峰值。这使得保障石油供应成为我国能源安全的关键问题。从开源方面，我们必须在国内大力发展石油补充与替代能源，包括开发我国资源较丰富的油页岩。在非常规石油、煤液化和用生物质制取液体燃料方面，我国均有一定基础。近年来各方面有着较大积极性。从我国实际需求、技术与产业的现状和原料来源与经济性出发，近期宜大力支持多方面的研发与示范工作，有选择地开展一些初步产业化工作。在研发、产业化经验与技术经济性能可靠的数据基础上，抓紧深入研究，明确我国大规模产业化的规模、重点技术途径、选址和发展战略，做出规划，逐步实施。
交通运输是耗油的大户，我国石油耗量的增长大部分来自交通运输的发展。从节流着眼，降低交通耗油对保障石油供应意义特别重大。应将节油作为构建我国未来综合交通体系的重大原则，进行长期持续努力。各种措施只有大规模产业化后，才能显示出显著的节油效果。公路在交通运输中的地位十分重要，汽车是最大的耗油用户，汽车节油是主要重点。为此汽车动力系统必须向能源多元化、动力电气化与排放洁净化方向积极推进，发展节能、代用燃料与电动汽车，经过长期持续努力，实现大规模产业化与应用。要发展电气化轨道交通，包括电气化铁路，城市轨道交通与磁浮交通。燃料电池车为主的氢能交通也是节油的重要方面，也应积极推进。
科学规划水电的发展
我国水力发电已发展成重要的一次能源，2005年总装机容量达1.17亿千瓦，占全国总装机的22.9%，占一次能源供应量约6%，并为进一步快速发展做了良好准备。期望2020年水电总装机可达2.45亿千瓦，2050年达3.6亿千瓦，跟上我国一次能量总耗量的迅速增长，份额也增至8%左右。我国水资源的经济可开发装机总容量为4亿千瓦，至2050年将大体开发完毕，是理想的最大可能性。落实这一发展设想，还要对一些重大限制因素进行深入的研究论证，一是要从生态允许与移民安置两方面严格审查可开发资源能投入实际建设的可行性；二是待开发资源主要集中在西部，包括西藏，前期研发与技术攻关工作必须先行。这些工作必须及早抓紧进行，才能使我国水电发展得到可靠落实，对其在未来能源中的份额有正确估计。
世界核电（裂变能）总装机已达3.65亿千瓦，年发电2.56万亿度，占世界发电总量约18%，已在替代化石能源方面发挥着重要作用。我国起步较晚，目前总装机700万千瓦，国家已明确积极发展的方针，2020年预定装机达0.4亿千瓦。核电装机占全国总装机的4%，2050年期望提高到1.2-2.4亿千瓦，最高达总装机的10%，成为我国支柱性能源之一。鉴于核能发展还在资源、技术、高放废物处理、建立完整的科技与产业体系等方面存在不少困难，以及国际上对其前景存在明显的意见分歧，要能顺利实现预期目标，还要抓紧进行多方面的大量工作。要根据工作的实际进展，逐步落实我国2020年至2050年期间的发展计划。
可再生能源尽快实现大规模发展
2050年我国将有约15%（7.5亿吨标煤／年）的一次能源缺口，约30%（7.2亿千瓦）的发电能力缺口有赖于大规模发展非水能的可再生能源来填补。风能利用主要是发电，我国小型离网发电已实现产业化，联网风电场2005年已达总装机126万千瓦，已规划2020年达3000万千瓦，进而可期望2050年达到数亿千瓦规模，使2.5亿千瓦的陆地经济可开发资源得到较充分利用。其在大规模非水能可再生能源发电中的先行地位已经明确。为了能顺利实现规划设想，针对当前面临的重大问题，应抓紧的主要工作，一是大力加强大容量风电机组的研制，加速实现设备制造国产化；二是大力组织资源详查；三是解决好大规模风力发电进入电网的有关问题；四是开展近海风电场的前期研究。
太阳能是最主要的可再生能源资源，其利用包括热利用、制氢、发电等方面。热利用已形成一定产业，正在蓬勃发展；制氢正处于多途径探索研究阶段，近期应大力支持有关研发工作；需要重点支持的是太阳能发电。发电包括光伏发电与热发电。光伏发电作为小型离网电源和中、小型并网电源已得到较广泛应用，我国累计装机6.5万千瓦。光伏发电向大规模发展，要大力加强光伏电池降低成本与提高效率的努力，下决心解决目前仍依赖于进口的大批量硅材料的生产供应，积极推进应用，逐步扩大产业规模，及早部署荒漠地区集中式超大规模电站分阶段的研发与示范。太阳热发电国际上已有槽式、塔式与盘式三种系统的示范电站，最大达35.4万千瓦。它的优点在于使用大量已产业化的装备、工艺与材料，易于向大规模发展，可用其他能源燃烧供热，保证连续发电。我国这方面基础薄弱，要抓紧赶上。大型集中的太阳能基地要建在荒漠地区，基地建设要融入电力系统。荒漠地区的生态治理及资源开发利用要紧密结合。
三、大规模发展生物质能
可再生能源包括太阳能、风能、生物质能、水能、海洋能、地热能。在现今以化石能源为主的人类商品能源供应中，除水力发电已大规模产业化并占有明显份额外，其他各种能源虽已有多方面应用，所占份额很小，未能起重要作用。随着化石能源逐渐耗竭，化石能源在能源供应中的份额将逐渐减小。为保证能源供应的可持续发展，可再生能源的份额必将逐步增大，大规模发展非水能的可再生能源的任务已提上了日程，世界各国均日益关注。从资源、开发技术与能力的现实出发，在本世纪上半叶有可能达到大规模发展与应用的是太阳能、风能与生物质能。
生物质能是化石能源出现前人类使用的主要能源，传统利用的是农林废物、粪便与垃圾等，至今在我国农村仍占主导地位，充分高效用好传统生物质能，仍是近期的主要任务。
生物质能是唯一能转化成液体燃料的可再生能源，已开始有用粮食和油料作物制造乙醇与生物柴油的产业，应积极研发以纤维素为原料的新工艺路线。
生物质能大规模发展的关键是稳定提供大规模的能源资源，着眼于在不宜农不宜林的大面积荒漠与边际土地上，形成能源植物产业基地，应与农、林业一样，将能源植物作为重大产业来推动发展。
努力提高生物质能转化利用的科技水平是大规模发展的关键，这些技术如：
（1）纤维素基质的生物质，要通过物理化学或生物学的方法转化为糖类，再转化为乙醇。在这方面，尚无成熟的工业化技术，需要着力研发。
（2）生物质转化为液体燃料，目前要消耗等量甚至更多的化石能源。除大力改进工艺减少能耗外，还应积极探索新的工艺路线。
（3）生物质直接燃烧发电，要在锅炉的设计制造、生物质原料的收集、运输和原料预处理设备研制方面进行研发；而生物质气化发电，则要在焦油污水处理与回用，以及热值燃气发电机组制造等方面进行有关研发工作。
（4）发展生物质固体颗粒燃料的主要技术问题是成形机的研发。各种研发工作要做到未雨绸缪，技术先行。有丰富的技术储备，是大规模发展的重要基础。
能源问题是关系到我国经济建设、社会发展、国家长治久安的重大问题，也是构建社会主义和谐社会所必须解决的基础问题，从当前开始，就应努力构建我国能源可持续发展体系。在此体系中，大力发展大规模生物质能源有着重要意义，充分利用好已有的大量秸秆资源是其重要的组成部分。