一、倪維斗院士的主要觀點

　　2007年1月25日的《科技日報》，刊登了倪維斗院士所撰寫的《我國的能源現(xiàn)狀與戰(zhàn)略對策》一文，其中包含不少真知灼見。重要之點有：對“氫能經濟”的質疑；對生物質能的政策和規(guī)劃“以發(fā)電為主”的導向的質疑，等等。

　　倪院士令人信服地指出：“百年技術發(fā)展的歷程證明，電是最最好的載能體，多種化石能源、可再生能源，核能都可以轉化為電，而且對電能已經建立了基本覆蓋全球、也覆蓋我國國土的網絡，再去建立氫的網絡是絕對不可能，也沒有必要的。”“我國正在迅速發(fā)展超臨界、高超臨界100萬kW級煤電機組，用電的任務完全可以由這些現(xiàn)代化的大電廠來承擔。用收集困難、單位體積能量密度小的生物質來發(fā)電，是逆自然而動的、不合理的安排和人力、物力、資源的浪費�！�

　　在我國能源即將面臨的形勢方面，倪院士也有很好的分析：

　　倪院士認為，“總量需求將面臨巨大壓力。從2000年到2020年，國家規(guī)劃全國GDP增長四倍，而能源消耗增長一倍，這意味著能源彈性系數(shù)應為0.5。但是最近三年，這個系數(shù)為1.3以上，即能源需求將遠遠大于規(guī)劃。從發(fā)展趨勢來看，我國工業(yè)已進入重化階段，按世界各國發(fā)展的歷史規(guī)律來看，能耗迅速增長階段似乎不可逾越�！�

　　至于液體燃料卻面臨嚴重的安全問題，“我國石油對進口的依賴度將從40%%增加為50%%至60%%”，這一“能源安全如何考慮”？

　　非常重要的是對8億農民所需能源的關注：“到目前為止，有相當數(shù)量的農民沒有得到良好的能源服務�！倍�“我國城鎮(zhèn)化率以每年1%%在增長，每年有將近一千萬人口進入新的城鎮(zhèn)。據(jù)統(tǒng)計，每個城鎮(zhèn)居民人均所消耗的能源是農村人均的3.5倍。這部分份額巨大的能源應來自何處？”

　　二、“煤為基礎”是否是解決能源短缺問題必須長期堅持的正確路線

　　但是，倪院士雖然尖銳地提出了中國能源問題。但其答案卻認為解決這些問題的出路，仍然是“煤為基礎”。因為，倪院士認為存在以下“幾個無法改變的現(xiàn)實”。

　　“煤現(xiàn)在是、將來(直到2050年或更晚)仍是我國能源的主力，雖然煤在總能源(energymix)中所占的比例會逐漸下降(從75%%下降到60%%)，但總量仍會不斷增加�！�

　　“煤用于發(fā)電的比例會越來越大，從目前的50%%增加到70%%以上”。

　　“由于我國石油短缺，車用液體燃料還得從煤基替代燃料上找出路。”“若每年將煤炭產量的1/8用于車用液體燃料的生產，從總的能源供應角度不會帶來很大的不平衡。”

　　一個尖銳的問題是：如果中國未來(指直到2050年或更晚)能源的發(fā)展，只能沿著倪院士設想的“幾個無法改變的現(xiàn)實”前進的話，那么，在2050年以后，中國所需能源將如何實現(xiàn)持續(xù)發(fā)展？(注：簡單計算表明，在如此龐大的煤的消耗下，在2050年后即將面臨煤的短缺，因為中國探明可采總儲量為1500億噸標準煤！)

來源：科技日報

從2020年到2050年間，又如何解決由于煤的燃燒所造成的嚴重的環(huán)境污染和溫室氣體如二氧化碳的排放？
　　正如倪院士所指出：“煤的開采和直接燃燒已引起嚴重的生態(tài)和環(huán)境污染問題，70%%—80%%以上的SO2、NOX、汞、顆粒物、CO2等都是由于煤炭直接燃燒所引起的�！�

　　“在煤的直接燃燒條件下很難解決溫室氣體的減排�！彼�還說，“從戰(zhàn)略高度、從現(xiàn)在開始就應該認真考慮我國CO2如何分階段減排的有關戰(zhàn)略技術和政策問題，否則的話，在今后幾十年我國將會為此付出更多的代價�！�

　　那么，這一尖銳的環(huán)境污染和溫室氣體排放問題，將如何解決？

　　三、“以煤的氣化為龍頭的多聯(lián)產系統(tǒng)”是否是解決能源短缺(包括電力和車用燃料)的最佳模式

　　對于上述問題，倪院士的回答是：“煤的現(xiàn)代化利用”，即寄希望于建立“以煤的氣化為龍頭的多聯(lián)產系統(tǒng)”，一舉而解決“化工原料，液體燃料(指合成油、甲醇二甲醚)和電力”三方面的需求。但倪院士所提方案中有不少難以在短期解決的技術難題，如“大容量高溫固體氧化物燃料電池的商業(yè)化”，(據(jù)所知，目前實驗室試制尚未過關，尤難解決的是壽命問題。)“溫室氣體的捕捉和埋存”，(只有某些初步試驗，其重大困難是，除了要大幅度降低捕捉成本外，更重要的是數(shù)量如此龐大，而且其體積和重量均比煤多出很多倍的CO2氣體，將埋存何處，又如何能保證其不泄漏，包括在有地震的條件下仍不泄漏。)前者涉及能否“使發(fā)電效率提高到60%%—65%%”；后者就直接涉及“我國在不遠的將來必然要承擔‘京都議定書’所規(guī)定的可能是大幅度溫室氣體的減排任務”。倪院士還開列了一系列難題，并說，“這些都是需要我們下大功夫研究的問題，花費整個一代人的精力也不為過”。但是，這些難題，在技術上能順利解決嗎？在經濟上能合算嗎？即使技術上經濟上都得以解決，那些容易開采的、可采的煤是不是也快開完了！

　　更為重要的是，對煤、石油、天然氣等化石能源來說，其最主要的利用方向是化工原料，而不是將它們燒掉。能源利用是可替代的，化工原料卻是不可替代的。

　　四、解決能源短缺的根本出路，是從現(xiàn)在起就要用替代能源(其中首先是可再生能源)逐步調整“煤為基礎”的能源結構

　　其實，胡錦濤總書記已經為中國能源之路指出了方向。2005年11月7日，胡錦濤總書記在“北京國際可再生能源大會”上致辭說：“加強可再生能源開發(fā)利用，是應對日益嚴重的能源和環(huán)境問題的必由之路，也是人類社會實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必由之路。”問題是，中國將在什么時間才走上這一“必由之路”？是從現(xiàn)在起就開始走向這一“必由之路”，還是要拖到“2050年或更晚一些時間”？

　　倪維斗院士也提到了可再生能源的發(fā)展和利用問題，但對其未來發(fā)展能力的估計似乎不足。

　　倪院士認為：“可再生能源(主要是風能、太陽能和生物質能)在2020年以前很難在總能源平衡中占有一定分量的比例，這個情況和歐洲的其他國家在國情上有很大區(qū)別。一些歐洲國家，他們總能耗已經不再增長(或增長很少)，可再生能源的發(fā)展逐步替代目前在用的化石能源。而我國卻處于總能耗急劇增長之中，單是發(fā)電設備(其中主要是燃燒的發(fā)電)，每年增長的裝機容量是60—80GW，超過三個長江三峽。

來源：科技日報

在這個高速增長量中，可再生能源所能起的作用是很有限的，更不用說去替代原有的化石能源消耗。譬如說，按國家規(guī)劃，到2020年風力發(fā)電的裝機容量將達30GW(是2005年的24倍)，考慮到每單位裝機容量的滿負荷工作時間平均只有2500小時，則30GW的風電相當于火電12GW左右，也就是2020年我國發(fā)電總裝機容量950—1000GW的1.2左右�！�
　　倪院士對可再生能源的估計不無道理，但其中確實存在著值得商榷的地方。

　　一是倪院士所討論的“可再生能源”，“主要是風能、太陽能和生物質能”，不包括水能，而且在其“戰(zhàn)略對策”中，也沒有談到水能。

　　據(jù)報載，到2006年底，中國的電力裝機是6.22億千瓦，其中主要水能裝機將至少是1.1億千瓦以上。預計2010年的水能裝機高達1.9億千瓦，亦即平均每年將以2千萬千瓦的裝機速度上升！然而這并不是中國水能發(fā)展的極限。已知中國的水電資源是7億千瓦，其中技術可開發(fā)的是5.4億千瓦，經濟可開發(fā)的是4.2億千瓦。中國的水電技術已完全成熟，發(fā)電成本也遠較火力發(fā)電低廉，(注：三峽水庫上網電價是0.25元/度，然而水庫的折舊年限卻暫定為50年！)。為什么我們不能在15—25年內將總量達5.4億的水電資源都開發(fā)出來？也許會在某些地區(qū)存在技術上困難，因而不經濟。但是，技術是可改進的，成本也會逐漸降低的。一個科學而合理的“戰(zhàn)略對策”還需要對可能是不甚經濟的水電成本和倪院士所竭力主張的可能是相當昂貴的“大容量高溫固體氧化物燃料電池”的發(fā)電成本作半定量的比較！

　　二是他對風能發(fā)展未來的估計。倪院士指出，“按國家規(guī)劃，到2020年風力發(fā)電裝機容量達30GW，是2005年24倍”，其發(fā)電量“也就是2020年我國發(fā)電總裝機容量950—1000GW的1.2%%左右”。而如果將倪院士引用的“規(guī)劃”數(shù)字核算一下，可算出15年內的平均年增長率是23.6%；如果將這一上升速度再繼續(xù)15年，風電裝機將高達7.2億千瓦！所以，雖然風電在2020年以前只占1.2%%，而15年后就將成為電力結構中不可忽視的主力。

　　其實，近年來，歐洲風電平均上升速度達30%%，德國是36%%，最近兩三年來，法國和西班牙竟高達60%%。發(fā)改委能源部門近來對“十一五”末期所需能源給出一個新的預測，到2010年，我國電力裝機容量達8.4億，其中水電1.9億千瓦、核電1000萬千瓦、風電500萬千瓦、生物質能發(fā)電550萬千瓦、天然氣發(fā)電3600萬千瓦、煤電5.93億千瓦。容易算出，自2005年到2010年，風電的年平均上升速度是32%%。如果在今后均保持年上升32%%的速度，到2020年，風電裝機將高達0.64億千瓦，2035年將高達40.96億千瓦！

　　當然，這一“紙上談兵”未免過于理想化。但是，中國當前在10米高空的風電資源是10億千瓦，將這一風電資源延伸到80米高空，(注：現(xiàn)代化的大風機已延伸到80—120米的高空)，將高達45億千瓦。在風電發(fā)展問題上，并不存在資源的困難。而且，最近的風電資料表明，2005年歐洲風電發(fā)電成本已下降到5歐分/度，到2020年預計將下降到3歐分/度(人民幣0.3元)。

　　另外，倪院士認為，中國國情和“歐洲其他國家在國情上有很大差別，一些歐洲國家，他們總能耗已經不再增加”，因而“可再生能源的發(fā)展將逐步替代目前在用的化石能源”，而“我國卻處于總能耗急劇增長之中……在這個高速增長量中，可再生能源所能起的作用是很有限的，更不用說去替代原有的化石能源消耗了”。

來源：科技日報

為什么在“不再增長”時期，就可以“用可再生能源取代化石能源”，而在高速增長時期，就不能用可再生能源“去替代化石能源”呢？
　　三是對太陽能發(fā)電的估計。倪院士說：“太陽能光伏(PV)利用肯定是一個有十分廣闊前景的方向�？上У氖墙�年來PV的研究雖然取得了很大成績，但相對常規(guī)發(fā)電，單位容量價格仍高幾十倍，要真正變成有份額的發(fā)電還有很長的道路要走�！庇捎谶@涉及能源技術的“未來”，對于“未來”，人們總是會出現(xiàn)不同意見，問題是這一“很長的道路”有多“長”？但是倪院士認為現(xiàn)有光伏發(fā)電成本比常規(guī)發(fā)電“高幾十倍”，卻是錯的。據(jù)悉，在國際市場上，目前太陽能電池的發(fā)電成本為每度電0.25美元，相當于人民幣2.0元。在國內市場上，光伏發(fā)電人士所呼吁的上網電價是4.0元，也就是坑口電站0.2元的上網電價的20倍，是通常火力發(fā)電0.5元的電價的8倍。最近，美國總統(tǒng)布什期望，“美國將在10年內將太陽能光伏發(fā)電成本下降到可以和火力發(fā)電相競爭的水平，希望美國科技界和工業(yè)界為實現(xiàn)這一目標而努力”。2006年12月，在一個光伏發(fā)電的研究會上，許多光伏發(fā)電專家認為中國已擁有不少能大幅度降低光伏發(fā)電成本的新技術，只要組織起來，實現(xiàn)“集成創(chuàng)新”，中國也能在10—15年內，將光伏發(fā)電成本下降到可以和火力發(fā)電相競爭的水平。問題是國家能否大力支持光伏技術及其產業(yè)的迅速發(fā)展。

　　四是倪院士對太陽能熱發(fā)電技術的質疑。倪院士說：“太陽能熱發(fā)電雖已有各種互有優(yōu)劣的方案，如槽式、碟式、塔式等，國際也已有小規(guī)模示范，有必要開展這方面的基礎性研究、關鍵元件和技術研究，同時也可以進行小規(guī)模的示范項目。不過，從本質上說，把能量密度十分低的太陽光能用聚焦的方法把溫度提高到遵循卡諾循環(huán)原理的熱力機械所需的水平，是否是一個主流方向？從與自然和諧、順從自然的角度，應該是分散能源分散用，分散能源直接提供給合適的分散用戶和其所需的用能方式。我國是否要發(fā)展大規(guī)模的太陽能熱發(fā)電值得深入探討，不能因為國外有示范我們就一定要‘跟上’�！�

　　對此，我有不同的看法。

　　太陽能的特點之一是“能量密度較低”，在太陽能資源最豐富的地區(qū)，也只是每平方米1千瓦的功率密度。太陽能另一特點是分布極其廣泛，在地球任何一個角落，均有太陽能的覆蓋。所以，太陽能的總量極其巨大。我曾做過一個估算，如以太陽能轉化為電能的效率為15%%計算，僅面積為25萬平方公里的沙漠地區(qū)，其發(fā)電總量將等價于裝機為60億千瓦的火力發(fā)電發(fā)出的電力，亦即15億人口人均用電量4千瓦，(當前，人均用電約是450瓦)。這不僅能充分滿足當代人的需要，我們的后代子孫也應該夠用了。乍一看來，25萬平方公里是龐大的數(shù)字，但是，中國耕地面積約是125萬平方公里，這25萬平方公里的沙漠，只不過是已開發(fā)的耕地面積的1/5。

　　既然太陽能能量密度較低，其利用的重大方向必然是聚能。倪院士認為，從“順從自然的角度，應該是分散能源分散用”。那么，中國的煤只集中在少數(shù)地區(qū)，為什么煤的利用卻“逆自然”而運送到全國？煤的運輸，有和運送距離成正比的成本問題，而光的運送成本卻和距離無關，所需要的是聚光鏡。而且，除目前已知的塔式、碟式、槽式等聚光鏡外，最近又出現(xiàn)了一種在自適應光學理論指引下的價廉、物美，可能是經久、耐用，并自動跟蹤的聚光鏡，有可能利用這一聚光鏡也能將太陽能熱發(fā)電成本下降和火力發(fā)電相競爭水平。

來源：科技日報

為什么這一方向就是“逆自然而動”？
　　可再生能源的重大特點是資源量極大而且永不枯竭。世界各國都擁有足夠子孫萬代持續(xù)利用的能源。可再生能源的開發(fā)和利用，只對環(huán)境有極小的影響，只有極小的污染的排放量�？稍偕�能源的發(fā)展不僅能充分解決中國所迫切需要解決的能源問題，也將能完全解決在未來可能面臨的污染物的減排問題。大力發(fā)展可再生能源，可能在技術實現(xiàn)上有一些難度，但比起“煤發(fā)電效率進一步提高”“CO2的捕捉和存放”“核發(fā)電、核廢料的處理和存放”等等技術的開拓，(注：核能也將是替代能源中的一種，但不論在資源總量、技術難度，放射性廢污的處理等方面，均不如可再生能源。)其難度要小得多。

　　可再生能源也將對車用動力產生革命的影響。倪院士在《我國能源現(xiàn)狀與戰(zhàn)略對策》的長文中指出“近來純電動車(鋰離子電池)一次充電可行駛300公里”，“如果研制出200或以上瓦時/公斤的高能蓄裝置，且充電方便，對汽車動力和其他可再生能源的應用將會產生革命性的影響”。事實上，我國自主開發(fā)的安全性能十分優(yōu)越的錳酸鋰蓄電池已實現(xiàn)了1800W/千克的功率密度，已完全能適應電油混合動力車(即倪院士所說的“插電plag-in”式汽車)的需要。而安全性能更好的磷酸鐵鋰材料已做到了160安時/公斤的容量，其相應的電池已達到100瓦時/公斤，并正在繼續(xù)提高之中。所以，距倪院士所說的“革命性影響”，已是為時不遠。至于鋰離子蓄電池所需要的電能，就完全能來自可再生能源所發(fā)出電力。所以，車用動力的解決，也未必是由煤來制取甲醇、二甲醚、煤制油等液體燃料。需要看到的是：由煤制取液體燃料，仍然不能解決CO2的排放問題，而且資源浪費極大。用甲醇、二甲醚作為動力，還要解決車輛、污染、腐蝕、有毒等技術難題。

　　五、結論

　　我國必須從現(xiàn)在起就要大力開拓可再生能源，必須從現(xiàn)在起從“以煤為主”的能源結構，逐步轉向“可再生能源為主”的能源結構。這才是徹底解決我國能源問題的“必由之路”。

來源：科技日報