由全面、協調、可持續的科學發展觀出發,人類當前主要依靠的化石能源終將耗竭。那時,作為主要能源,只能依賴於可再生能源與受控核聚變能,科技界已有比較一致的共識。近二三十年來,從邊遠農村特殊能源和環保的需求出發,可再生商品能源得到了一定重視和較好的發展,小規模産業化進程已經開始。但要將可再生能源發展成未來的主要能源,完成能替代當前化石能源所承擔的滿足多方面、大規模需求的任務,積極推進與當前需求緊密結合的有關技術與産業發展的同時,還必須進行發展大規模可再生能源基地與技術的研究。國際上有關工作正在起步。
從能源資源出發,太陽能處於可再生能源的首位。每平方公里的太陽能輻射功率達近百萬千瓦,年輻射能量相當於10億—20億噸標煤。比較明確的是,人類未來大規模太陽能能源基地將建在大面積的荒漠地區。我國沙漠面積達80多萬平方公里,用百分之幾的地面來發電即可達10億千瓦水準。應該開始組織研究如何選擇合適的荒漠地區來培育和發展我國未來的主要能源基地,並由我國資源環境的實際出發來指導大規模可再生能源技術的研究、發展與産業化。風力近年得到迅速發展,我國近海風力資源約比陸地上大三倍,但面臨著有颶風常發的問題,近海風力資源的開發應用研究應予重視。我國水能資源的研究、開發與應用已得到很高重視,已有良好的規劃,展望未來,西藏地區2億千瓦水能資源的開發應用研究也應起步。西藏地區化石能源很少,太陽能、水能、地熱能豐富,可以作為區域可再生能源綜合發展示範基地進行研究規劃。
作為能源,太陽能的缺點在於能量密度低及不連續性,要能大規模應用,在技術與産業發展上要進行長期持續的努力。太陽能發電將是大規模發展的主要方向,光伏發電雖已經形成了初始産業,在提高轉換效率,大幅度降低成本和産業規模發展上還要不斷前進。太陽熱發電國際上有槽式、塔式與蝶式三種方案,達到了萬千瓦示範規模,尚未打開實際應用的局面。由於太陽能的不連續性,必須解決大規模的電能儲存或有效溶入電力系統中有機組成互補的綜合供電系統。荒漠地區的大規模太陽能基地原則上會遠離城市與負荷中心,大容量長距離輸電任務將更為艱巨,發展超導電力可能成為主要的解決途徑。總起來説,應以大規模太陽能發電、儲能、輸電為目標,認真研究我國技術發展的途徑,做出長期有序的比較科學合理的部署。
太陽能轉化為生物質能是人類在化石能源發展前幾千年的主要能源,也是今天仍在廣泛使用的非商品能源的主要部分。作為商品能源,生物質燃燒與氣化發電,以及製造液體燃料,近年也有可喜進展,其原料主要還是農業。林業廢棄物和一些糧食與油料作物。從而大規模發展受到限制。生物質能要成為未來的主要能源,必須特別重視大力研究發展能在荒漠地區有效繁殖的速生能源植物,既不與農業爭耕地,又可能發展成規模。當然在能源植物生物質能的轉化與應用技術方面,如制油,氣化,制氫,也應重視。應該注意到,當化石能源真正耗竭後,各種可再生能源與核能中,只有生物質能可以直接轉化為液體燃料,有著特別重要的意義。
近年來,國際上開始關注作為二次能源載體的氫能的發展。與已大規模應用的二次能源——電能相比,在可儲存、可攜帶性方面有明顯優越性。雖然在推進氫經濟的設想方面科技界還存在很大爭議,一些問題還需經相當時間的實踐才能解決。無論氫能在未來能源供應中的比重多大,積極進行太陽能制氫的研究都是必要的。太陽能制氫包括直接和間接利用太陽能兩種途徑。間接利用是利用太陽能發電用於電解水産生氫,技術成熟但經濟成本過高。直接利用太陽能將水分解制氫尚處於研究階段,正在探索多種途徑,包括極高溫直接分解、光熱化學分解、光電化學分解和光催化分解,應該是研究發展的重點。
大規模可再生能源的研究需要資源、環境、轉換技術多方面專家的通力合作,許多工作屬於相關領域科技前沿的重大基礎性、前瞻性與戰略性研究,對科技發展和未來能源均有著重要意義。
(作者為中國科學院院士)