中国科学院组织国内能源、环境、气候、科技政策等方面的专家，在中科院知识创新工程研究成果和学部咨询项目基础上完成了《应对挑战——构建可持续能源体系》的研究报告。报告认为，逐步减少并清洁使用化石能源已成为全人类的共识。人类社会需要发展，只有发展才有能力应对挑战。然而，由于各国经济社会发展的差异和资源分布的不均，多数国家在短期内仍无法摆脱对化石能源的依赖。如何在过渡时期既保障能源供应，又保护生态与环境并减少温室气体排放，从而实现可持续发展，成为全人类面临的挑战。逐步实现从化石能源为主向可持续能源过渡是应对挑战的必由之路。
展望我国2050年能源需求与保障供应的可能性，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。
在2050年中国能源的战略目标上，报告认为，要发展水电和核电，使之占发电总量的20％％以上；大力开发非水力可再生能源，力争使其占一次能源总量的25％％左右。实现上述目标是一项十分艰巨的任务，必须立即着手构建可持续能源体系；继续发挥煤清洁利用的重要作用；开源节流，保障石油与天然气供应；充分发展水电与安全、可靠、先进的核电；大规模发展非水力可再生能源；大力支持未来新型能源利用技术的研发。
为此，21世纪迫切需要以清洁能源为主的能源革命造就全球下一代的能源体系，而信息革命面临的最深刻挑战就是逆转目前的传统能源的消耗方式，帮助清洁能源建造人类使用能源的创新体系。这个转变有三个使命，其一是要以信息技术改造和提升现有的能源体系，特别是以发展智能互动网为基础提高能源效率；其二是要逐步更新以化石能源为主的能源利用体系，采用就在自己本国国内、低污染、能够大量获得、可以良性循环的清洁能源体系；其三是要建造消费者和生产者可以互动的能源运转体系。
首先，要明确我国能源发展的战略目标。2005年，我国一次能源总耗量，万元GDP能耗，我国一次能源结构为：煤占、石油和天然气占、水电和核电占。综合分析全球及我国化石能源可开采储量和环境承受能力，我认为，通过科技进步、转变发展方式和消费方式，实现节能、产业结构和能源结构调整，实现到2050年我国GDP增长的目标，我国必须而且可能实现大幅度节能减排，比较理想的是化石能耗总量比2005年增加不超过50％；单位GDP能耗相当于届时发达国家的中等水平；我国能源结构必须向大幅度增大可再生能源和核能份额的方向调整，比较理想的结构是非水力可再
生能源至少占（一次能源的）25％左右，水电和核能占（发电总量的）20％以上。
其次，要制定我国能源科技发展路线图。制定我国能源科技发展的战略路线图是建设我国能源可持续发展体系，实现能源结构优化目标的重要保证制定
路线图必须从我国未来经济社会发展的战略需求出发，前瞻世界能源前沿。
近期（至2020年），重点发展节能和清洁能源技术，提高能源效率，力争突破新一代零排放、多联产整体煤气化联合循环、高超临界发电技术、提高发电效率等，解决CO2捕捉、储存与利用的关键技术并进行技术示范，积极发展安全
清洁核能技术和非水能的可再生能源技术，前瞻部署非传统化石能源技术。
中期（2030年前后），重点推动核能和非水力可再生能源向主力能源发展。突破快中子堆技术并实现其核电机组商业示范发电，核乏料有效利用和安全处置技术等。突破太阳能高效转化技术，创新太阳能电热集成应用系统，创新光合作用机理并筛选或创造高效光生物质转换物种，实现农业废弃物、纤维素、半纤维素
高效物化/生化转化技术的工业示范和规模产业化，发展智能能源网格和发展氢能体系。
远期（2050年前后），建成我国可持续能源体系，总量上基本满足我国经济
社会可持续发展的能源需求，总体能源供给结构上对化石能源的依赖度降低到60％以下，可再生能源和核能成为主导能源。重点发展可再生能源技术规模化应用和商业化，努力在突破核聚变能技术方面取得重大进展。
第三，要完善我国能源可持续发展体系的基本框架。近年来，中国科学院学部已就能源问题进行了战略研究，并就能源结构的调整，建立我国能源可持续发展体系的发展战略进行了深入的研讨，对有关综合性、前瞻性与战略性的一些重大问题形成了若干共识，提出了完善我国21世纪上半叶能源可持续发展体系基本框架的五个方面，包括：
（1）继续发展煤清洁利用的重要作用；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。要能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，大力研发与采用多种环保措施降低污染以及通过二氧化碳减排措施来减少温室效应。对于能减小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。
（2）开源节流，保障石油与天然气供应；估计我国石油耗量2050年将超过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，国际上也在2035年左右产量达约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。非常规石油、煤液化和用生物质制取液体燃料，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。在研发与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，才能显现显著的节油效果。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。
（3）充分发展水电与安全、可靠、先进核电；我国水力发电已发展成重要的一次能源，2005年总装机容量达亿千瓦，占全国总装机的，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年水电总装机可达亿千瓦，2050年达亿千瓦，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，诸如：一是要由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5亿千瓦，年发电万亿度，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年预定装机达亿千瓦。核电装机占全国总装机的4％，2050年期望提高到亿千瓦，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。
（4）大规模发展非水力可再生能源；2050年我国将有约15％（亿吨标煤/年）的一次能源缺口，约30％（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，应抓紧的主要工作有：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在荒漠地区，基地建设要与溶入电力系统，荒漠地区和生态治理及资源开发利用要紧密结合。
生物质能是化石能源出现前人类使用的主要能源。传统利用的生物质能是农林废物、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。现在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。发展大规模生物质能，当前应特别注意抓紧：一是大力开发能源植物物种的遴选；二是特别关注节水能源植物的研发；三是努力提高生物质能转化利用的科技水平。
（5）大力支持未来新型能源的研究发展。本世纪上半叶，要统筹这五个方面的发展，使我国2050年前的能源供应和利用更加节约、更加安全、更加可靠、更加清洁，并为建立未来能源可持续发展体系奠定坚实的基础。未来新型能源方面，受控核聚变研究已达到了点火条件，正在建设国际核聚变试验堆；天然气水合物已发现大量存在，正在资源勘测与利用技术方面进行工作；海洋能能量巨大，有着多方面的开发研究，�
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