一、引子
近年來能源及與之相關的環境成為全世界各國最為關注的熱點，各國都在從自己本國的國情出發來解決能源與環境問題。對我國來說，由于人均能源資源短缺（尤其是油、氣、水），環境容量（亦是資源）有限，西部生態脆弱，這個問題尤為嚴重，它將極大的制約我國的可持續發展以及為中華民族子孫萬代生生息息留有生存空間。近年來，我國GDP每年以10%的速度發展，能源消耗急驟增加，環境、生態日益惡化。這種對自然無序的、掠奪性索取的發展模式已難以為繼，實際上已造成當前十分嚴重的、不可逆轉的后果，大自然的懲罰已經不斷地凸現出來，并還要繼續加重。在這樣的嚴峻形勢下，每一個能源領域的工作者，尤其是身上負有責任的各級政府官員，都要充分想到身上的重擔。
二、幾個無法改變的現實
——煤現在是、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。
——煤用于發電的比例會越來越大，從目前的50%增加到70%以上。
——煤的開采和直接燃燒已引起嚴重的生態和環境污染問題，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。
——由于我國石油短缺，車用液體燃料還是得從煤基替代燃料上找出路。我國2005年進口原油及其成品油約1.3億噸，估計2010年將進口石油2.5億噸，對外依存度將超過50%，這會引起一系列的能源安全問題。當然，煤炭對我國來說也是稀缺產品，但相對其他能源資源仍可“忍受”，若每年將煤炭產量的八分之一用于車用液體燃料（或甲醇，或二甲醚，或煤制油）的生產，從總的能源供應角度不會帶來很大的不平衡。
前一個時期在我國廣泛推廣的糧食乙醇，從長遠來看很難作為一個有份額的替代，因為我國的具體情況是：用世界上7%的可耕地來養活世界22%的人口，這是一個大前提。按現有的技術水平，3.5噸糧食做1噸乙醇，考慮到乙醇的熱值，則5噸糧食做1噸汽油當量。此外還要消耗0.5―0.8噸的煤用于發酵和脫水。若有1000萬噸當量汽油的替代，需用糧食5000萬噸，是我國糧食總產量的十分之一強，這是不可能的。當然，可以考慮用木薯和甜高粱等其他作物來生產乙醇，或是用秸稈及其他纖維素來制造（目前技術還沒有商業化），但后者存在著大規模收集與運輸問題。
——在煤的直接燃燒條件下很難解決溫室氣體的減排，因為從電廠的大容積流量的煙氣中收集濃度在13%―14%左右的CO2將耗費很多附加的能量，使發電效率降低10個左右的百分點。目前我國溫室氣體排放已居世界第2位，近年來還在不斷的快速增長，如此下去在10年或略長一些的時間內將超過美國，居世界第一。
——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，單是發電設備（其中主要是燃煤的發電），每年增長的裝機容量是60―80GW，超過三個長江三峽。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，按國家規劃，到2020年風力發電的裝機容量將達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年我國發電總裝機容量950―1000GW的1.2%左右。
三、面臨的五個嚴峻的挑戰
1.總量需求的巨大壓力
從2000到2020年，國家規劃全國GDP增長四倍，而能源消耗增長一倍，這意味著能源彈性系數應為0.5。但是最近三年，這個系數為1.3以上，即能源需求將遠遠大于規劃。從發展趨勢來看，我國工業已進入重化階段，按世界各國發展的歷史規律來看，能耗迅速增長階段似不可逾越。問題是這么大的一次能源需求我們是否能夠供應，其所引起的污染是否有足夠的環境容量？怎么解決？
2.液體燃料短缺
從上圖看出，我國石油對進口的依賴度將從40%增加為50%和60%，能源安全如何考慮？如何加速石油的替代？我國的汽車工業、石化工業如何用創新的發展模式來適應這個形勢？在車用替代燃料方面我國應以此為契機走出自主創新的道路。
3.環境污染嚴重污染物質主要是SO2、NOx、PM2.5-10、Hg和CO2，這些污染物的80%是由于化石能源的應用，尤其是煤的直接燃燒所引起。目前我國有30%—40%的地區（尤其是西南地區）出現酸雨現象，呼吸系統疾病不斷增加。需要認真研究的是我國對這些污染物“可容忍”的環境容量究竟是多少？
4.溫室氣體排放
目前全球每年排放250多億噸CO2，空氣中的CO2濃度，從工業化150多年以來，已從280ppm增至380ppm，目前以3ppm/年的速度增長。溫室氣體對地球將形成的災難性后果，在經歷了長期的爭論后，全世界的學者已有共識。所以，全世界都在采取多種措施減排CO2，我國已于2002年成為“京都議定書”的第37個簽約國。總的來說，作為一個負責任的大國，我國在不遠的將來必然要承擔一定量、甚至大幅度溫室氣體的減排任務。因而，從戰略高度、從現在開始就應該認真考慮我國CO2如何分階段減排的有關戰略技術和政策問題，否則的話，在今后幾十年我國將會為此付出更多的代價。
5.八億農民及城鎮化所需能源的供應
到目前為止，有相當數量的農民沒有得到良好的能源服務，他們仍依賴當地的農業廢棄物（秸稈、柴草等）作為主要能源，有些地方甚至仍在砍伐森林和破壞生態。此外，我國城鎮化率以每年1%在增長，每年有將近一千萬人口進入新的城鎮。據統計，每個城鎮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？怎樣才能結合社會主義新農村的建設提供給廣大農村和新建中、小城鎮符合中國國情的現代化能源服務，以減少生態破壞，減少室內污染，提高農民生活質量……這是整體能源戰略的重要組成部分。
以上這五點是我國能源面臨的嚴峻的挑戰，能源戰略、能源科技、能源政策都應以解決以上五點為出發點和落腳點。
四、若干個重要的戰略對策
整個能源、環境問題是一個龐大的系統工程，牽涉到科學、技術、文化、歷史傳統、教育、外交、政治等方面，且這些方面是相互耦合、相互影響的。本文只是從技術層面提出若干個重要的戰略對策，遠遠不能說明問題的全部，甚至所提到的科學、技術也只能是一個局部而已。
1.節能為本
我國雖然人均資源短缺，供應壓力較大，但另一方面單位GDP的能耗強度（EnergyIntensity）很大，大約是日本的5—6倍，其原因是多層次的：
工業結構的原因。如高能耗、低附加值的產業；制造業缺乏自主創新，處于低端；第三產業不夠發達……
技術相對落后的原因。我國發電、水泥、煉鋼、電解鋁等的單位能耗都比先進技術低20%—30%。
政策方面的原因。節能往往是軟指標，政策相互不配套，貫徹不力，統計混亂，一般號召多，落實少。用能企業、機關、個人沒有真正節能的驅動力和意識。
傳統習慣、文化、觀念、道德層面的原因。
從某種意義上講，人們沒有把節能作為自己的行為準則，在消費模式方面不加選擇地模仿西方，更有甚者以奢侈、豪華為榮。中央提倡的循環經濟，資源節約型社會，多是在口號上跟得很快，表面文章多，政績工程多，扎扎實實的實效工作少。
從科學技術層次考慮，節能有非常大的覆蓋面，從基礎研究到應用研究，一直到節能產品的研發和商業化推廣，有大量的工作。例如，強化傳熱、傳質，兩相、多相流動，可再生能源（太陽能、風能、生物質能、地源冷熱能，以及由這些能源應用組成的復合系統）的高效、合理利用，新型蓄能（熱、電）裝置，新型的熱力系統，復雜工業系統的集成、優化……
其實，節能本身就是一種能源，而且是最最“清潔”的能源，在這方面我國的潛力是極大的，這給廣大的科技工作者、政策制定者提供了十分廣闊的發揮聰明才智的天地。
2.煤的現代化利用
如前述，我國的一次能源在相當長的一段時間內主要是煤，而煤的直接燃燒引起嚴重的環境問題，因而，煤的現代化利用———以煤的氣化為龍頭的多聯產系統是對應我國能源問題嚴重挑戰的戰略方向。煤基多聯產系統的框圖如下：
煤經氣化后成為合成氣（CO+H2），凈化以后可用于生產化工原料、液體燃料（合成油、甲醇、二甲醚）和電力。這些生產過程的能量流、物質流、火用流（exergy）按最優原則耦合在一起，比分別生產相關產品在基本投資、單位產品成本，污染的排放（硫、汞、顆粒物）、環境等方面都有顯著的效益。這種多聯產系統在化工產品、液體燃料和電力之間可以按市場需求或是發電的“峰-谷”差適當調節，有很好的靈活性。
多聯產系統所生產的液體燃料，尤其是甲醇和二甲醚是絕好的煤基車用替代燃料，可以有份額的緩解我國石油的短缺。同時，甲醇還可以用來生產烯烴和丙烯，用煤化工去“替代”一部分傳統的石油化工，以減少石油消耗。二甲醚是一種物理性質與液化石油氣（LPG）相近的化工產品，除了替代柴油外，是一種絕好的民用燃料，可以給城市和一些缺乏能源的地區提供清潔能源服務。
在整個工藝過程中可以捕捉（Capture）高濃度、高壓的CO2，為溫室氣體減排創造條件，所耗費的能量與成本比常規電站煙氣中捕捉CO2低得多。
隨著技術的進一步發展，例如大容量高溫固體氧化物燃料電池（SOFC）的商業化，這類多聯產系統把SOFC耦合進來，還有很大提高效率的潛力，使發電效率提高到60%—65%，這將是發電的一個新的里程碑。
這種多聯產系統組成部件的絕大部分技術是成熟的，如大型煤的氣化裝置（2000—5000噸/天）、各種化學反應器和相應的催化劑、燃用合成氣的燃氣/蒸汽聯合循環等。只要我國各部門（煤炭、化工、電力）打破行業界線，通力合作，加上國際合作，在3—5年內就有可能建立大型的示范多聯產裝置，并在2020年前后有相當數量的推廣。
這類多聯產系統有很大的進一步提高能源利用效率、減少環境污染的潛力。要研究的關鍵技術如：①溫室氣體的捕捉和埋存（CarbonCaptureandSequestration，簡稱CCS）；②多種不同配置的系統的集成、優化；③系統的變工況運行，系統的動態特性；④系統的最優控制策略，系統的安全運行及故障診斷；⑤用膜技術來代替目前的空分（A鄄SU）；⑥收率更高的一次通過的漿態床技術；⑦用膜技術來低耗能地分離CO2和H2；⑧用更高初溫、燃用合成氣或是富氫氣體、甚至純氫的燃氣/蒸汽聯合循環；⑨把SOFC耦合到整個系統中來……
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。
3.煤基醇醚燃料的應用和車用動力
如上述，液體車用燃料的短缺將是我國現代化發展的瓶頸，尤其是我國汽車工業和汽車保有量近年來迅速的增長。2005年我國生產汽車570萬輛，僅次于美國和日本，居世界第三。2005年比2004年汽車保有量增加20%。近年來車用燃料消費量增長很快，平均約為12%，2005年全國汽油消耗是4770萬噸，柴油消耗是8513萬噸。在我國石油儲量、產量不多和車用液體燃料必須安全供應的形勢下，煤基醇醚燃料的替代成為我國必然的戰略方向。
用于替代汽油的甲醇有很高的辛烷值，在汽油機車應用可以提高壓縮比（從9到12，甚至14），從而提高發動機的熱效率。按熱值，汽油和甲醇是2∶1，但由于效率提高，甲醇替代汽油可以做到1.6∶1。當然，燃用甲醇也有一系列問題，如金屬腐蝕，橡皮元件溶脹，冷啟動困難，非常規排放物（甲醛等）等，但是經過多年努力，這些問題都可得到適當的解決。甲醇低比例摻燒（10%）對原發動機只需作小量的改動，而高比例（85%）或是純甲醇，則需重新設計發動機，對此，國內有關研究單位已設計并成功試運行純甲醇汽車。當然，在這方面還需進行大量的科研和開發工作，在使用中積累經驗，不斷改進。
用于替代柴油的二甲醚（DME）有很高的十六烷值，燃燒完全，排放滿足歐Ⅲ，經優化它可滿足歐Ⅳ標準。NOx排放比常規柴油機可降低50%以上，運行噪聲低，無黑煙排放。但二甲醚在常溫是氣態，所以車的燃油系統必需加壓，此外，二甲醚黏度只有柴油的三十分之一，且楊氏模量小，燃油噴射系統的零件的磨損以及噴射時間的嚴格控制都有新的問題需要解決。
總的來說，一種新的燃料在汽車中應用不會一帆風順，肯定會伴隨這樣或那樣的問題，但是，正因為如此，需要我們科技工作者加倍努力，從理論—實踐—再理論—再實踐中走出我們具有中國特色的道路來。醇醚燃料的應用也是我國自主創新、形成自己有特色的汽車工業的一個契機，因為在這方面國外由于其國情方面的原因，應用得不多，或是剛起步不久（如瑞典Volvo，日本三菱），這樣，如果我們從國情出發，加強研究和實踐，就可以有跨越式的前進，走出自己的道路來。
非糧食乙醇肯定也是一個可行的方向，關鍵是這種能源作物不能與糧食和其他人民生計農作物爭地、爭水，且單位面積有高產出率。生物柴油從技術來看基本上是成熟的，關鍵在于含油植物的資源。各種能源作物如何大規模種植，通過基因調控和分子生物學，培植耐旱、耐堿、高產的品種，這將是農業能源專家們的重大課題。
說到車用燃料替代，就要提到燃料電池汽車，以及前幾年由美國帶頭炒得很熱的“氫能經濟”。氫氣只不過是一種像電一樣的載能體，是要用其他一次能源轉換得到的。一種十分迷惑人的說法是氫能可以從“水到水（fromwatertowater）”，用電解水制氫，通過燃料電池發電，又變成水。其實電解水要耗費大量的電，1公斤氫要耗9公斤高純度水，45—50度電，而電本身又絕大部分來自化石能源。關于燃料電池汽車，目前有很多關鍵技術有待突破，如氫的制備、壓縮、儲運、車載、加氫的基礎設施建設、要用價格昂貴的鉑作催化劑……對燃料電池汽車，積極開展基礎性研究是必需的，但離真正商業化還有很長的路，少說也得15—20年。從現代汽車產業的發展趨勢來說，各種混合動力方興未艾，有強大的生命力，尤其是最近發展起來的“插電（plug-in）”汽車，在50—60公里范圍內可以通過蓄電池來驅動，而蓄電池可以十分方便的用市電充電。一般的在城市內上、下班或辦事，行駛距離不大，就可以不用液體燃料，只是在一天之內要長距離行駛時，才會起動發動機，從而使車用燃料耗量大大減少。所以，應該從多種混合模式，從汽車給用戶提供服務的方式，從充分發揮電作為載能體的角度來進行研究。近來純電動車（鋰離子電池）一次充電可行駛300公里，城市公共交通用超級電容、鋅-空氣電池都有示范，以電為載能體的交通工具正在迅速發展。若在蓄電池方向有突破的話，將來在汽車動力上是否還有燃料電池的“位置”是一個大問號。把氫能燃料電池看作是汽車動力的“最高目標”是不妥的。多種技術的多元發展將會提出新的問題，有新的結論。可以設想一下，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。百年技術發展的歷程證明，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。
4.加速發展核能
核能在運行過程中基本沒有排放（核廢料除外），能提供清潔的電能。人們對核電主要的顧慮有兩點：一是單位裝機容量基本投資較大，是常規火電的1.5—2.0倍；二是運行安全性，包括最終核廢料的處理。其實，由于環保要求越來越高，常規火電站要加FGD、SCR、脫汞、脫微顆粒、最后脫CO2等裝置，它們的造價一定會不斷攀升，對核電站的價格上差別會逐漸消失。再考慮到核電站每年運行時間長，設備壽命也大于常規火電站，因此，從總體上來看，基本投資應不是一個問題。隨著技術發展，反應堆技術、自動控制技術，故障診斷和預報技術日臻完善，核電站應是十分安全的。我國應該加速發展自主設計、建造的百萬千瓦級的先進壓水堆核電站，使之形成統一類型和規模化，不要使堆型“五花八門”和“八國聯軍”，這對我國核電產業是不利的。此外，要加速發展快中子堆和快中子燃燒器，主要用于處理壓水堆的乏燃料，使其增值，以形成合理的核燃料循環，大大緩解我國核燃料不足的困難。
5.因地制宜，因應用制宜，充分利用可再生能源
近年來，由于化石能源（煤、石油、天然氣）的價格不斷攀升，其資源逐步枯竭的“前景”也略顯端倪，由化石能源使用的環境污染、生態退化、全球變暖亦日益嚴重，因而人們都把眼光投向可再生能源。可再生能源的根本特點是能量密度低、隨機性大、不可控因素多，和一個國家、一個地區的經濟、資源分布、人口分布、人均占有量、用能形式、技術水平、社會發展階段等有十分緊密的聯系，適用的技術和所起的作用必然是各不相同。所以，可再生能源的應用一定要從國情，從各地區的具體情況出發，千萬不能套用國外的模式。對我國來說，雖然都在談論可再生能源的重點發展，但從各種能源（煤、水、油、氣、核）的配合，可再生能源應該有的地位并不清楚，沒有一個和其他能源取長補短、相互配合、發揮各自優勢的戰略布局，而是各提指標，“各打各的仗”，“各吹各的號”。一個國家的能源系統是一個整體，是一個各種不同能源的轉換，各種不同能源的輸送，以各種不同形式（交流電、直流電、高溫熱、低溫熱、機械能等）服務于不同的終端用戶的龐大復雜系統。若把可再生能源當做一種有份額的一次能源“插入”到整個能源系統中，必須對整個能源系統作相應的調整，使之各得其所，發揮各自的長處。這是需要我們深入研究的。不然的話，費了很大人力、物力、財力去發展可再生能源，表面上看起來轟轟烈烈，但從國家能源系統的整體來看，卻收益不大。所以說，因地制宜，因不同的需求制宜是一個原則，或者說，從國家高度一定要把“合適的能源放在合適的地方”。
可再生能源種類繁多，從其所能提供的能量，在總的能源平衡可以起相當份額作用的角度看，一般是指風能、太陽能和生物質能。
A.風能
我國風能資源是相對比較豐富的，按照目前流行的說法是陸上2.54億千瓦（按10米高度），近海7.5億千瓦。這些數據只是一個大概，很不準確，對現代大型風力發電來說，更重要的是50米，甚至100米高度的風力資源。目前，國家正在著手詳細的風力資源調查，這是我國風電發展的基礎，但工作量較大。
到2005年，我國風力發電裝機容量是126萬kW，所產生的總電量約是當前發電總量的千分之一左右。目前運作的機組約75%是引進的國外機組，25%是國產的。自主產權的機組有600kW、750kW、1.2MW和1.5MW，后兩種還有一個成熟期。目前，我國風電發展的關鍵不是急急忙忙利用國外技術和設備建設很多風場，因為我國根本不缺這些“微不足道”的電量，而是要利用大家關注可再生能源的時機，集中有關力量，研制出具有自主知識產權的大型風力發電機組（1.5—3.0MW）。在風機整體優化、氣動設計、強度疲勞、振動、長期可靠運行、控制、材料制造等方面掌握關鍵技術，在3—5年后給市場提供和國外機組相當水平的大型風電機組。不然的話，大家一哄而上，幾十個、甚至上百個企業都在做風電的整機，運作的模式都是找一個外國的合伙人，形成八國聯軍，把我們自己已經多年積累、形成一定規模的風電產業“邊緣化”了。也就是說，近幾年風電發展要投入的資金，應主要用于支持培植我國自己風電產業的研制和生產能力，而不是拿到一定量的風力發電裝機容量，寧愿容量少一些、增長慢一些，而給我國風電產業這個“弱小母雞”多一些食吃，以便將來滿足大規模風電發展的需要。
中國的風電發展還有另一個重要制約因素。新疆、內蒙古地區風力資源十分豐富，但這些地方經濟相對不發達，用電負荷不緊張，其他化石能源價格低，供應充足，地區電網規模小，電價比較低。因而，這些地區的電網沒有發展風電的驅動力，風電多了不僅對電網的穩定性產生負面影響，且由于當地電價低，電網對每度風電要補貼更多，會降低地區電網的效益。在這樣情況下，中國風電應如何發展？中國的電力負荷中心在東部沿海，是否應重點發展東部沿海和近海的風電？此外，是否把大型風力發電裝置并網是唯一的出路？中國有大量的耗能工業，如氯堿（每噸耗電3000kWh）、電解鋁（每噸耗電15000—18000kWh），這些工業都由電網供電，且要從高壓交流通過降壓、整流轉換成低壓、大電流的直流電。是否可以設想由風電“直供”這些耗能企業，而不通過并網？這樣就可以免除并網所帶來的消極后果和風電上網所需的復雜設備。例如，可以免除齒輪箱，不需要轉速調節和昂貴的發電機控制，使風電設備造價大幅度降低。風電發出的低頻、頻率變化不定的交流電經整流后直接供給用戶。這種非并網風電和目前世界上正在迅速發展的分布式熱、電、冷聯供在思路上有相通之處，即能源的利用和轉換盡量貼近用戶的需求（從地域、從用能形式）。這是一個十分值得探討的問題，總之要結合我們具體情況，走出我國自己風電發展的路子。
B.太陽能利用
太陽能光伏（PV）利用肯定是一個有十分廣闊前景的方向。可惜的是近年來PV的研究雖然取得了很大成績，但相對常規發電，單位容量價格仍高幾十倍，要真正變成有份額的發電還有很長的道路要走。我國在PV材料與工藝方面和國外先進技術相比還有不小的差距，在這方面開展深入的材料制備、先進工藝和提高轉化效率方面的基礎和基礎性研究是十分必要的，國家也應加大投入力度。
太陽能熱發電雖已有各種互有優劣的方案，如槽式、碟式、塔式等，國際也已有小規模示范，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原理的熱力機械所需的水平，是否是一個主流方向？從和自然和諧、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。我國是否要發展大規模的太陽能的熱發電值得深入探討，不能因為國外有示范我們就一定要“跟上”。
太陽能熱利用是一種最現實、最有前途、最能夠有份額的替代化石能消耗的太陽能利用方式。我國在真空集熱管的高吸收率涂層和工藝處于世界領先，在應用方面也居世界首位，已有6000萬m2的太陽能集熱管在全國和世界各地應用。目前的應用主要是用于生活熱水供應，其實在建筑節能方面有很大的、更為廣闊的應用前景。目前，尤其是我國房屋總建筑面積迅速增長，用于空調、采暖的能耗必隨之增加，建筑用能已達總能耗的30%。因而，更應利用太陽能集熱管，研究中溫與高溫集熱管和地源熱泵相結合，組成新的采暖，空調系統，大大降低建筑中的化石能源（包括電能）的消耗。從建筑耗能的本質來說，大量能源消耗是用在將室內溫度相對環境溫度下降7—8℃（夏天）和提高18—20℃（冬天），而所用能源卻要通過多重轉換（化石燃料的化學能轉換成1500℃的熱能，通過傳熱、傳質和各種熱力機械轉換成電能或高溫熱能）和相當距離的輸運才能解決上、下只有十余攝氏度的溫差。怎樣使本質上分布式的建筑用能和大自然中分布式的太陽熱能更緊密結合起來，是一個意義十分重大、和建筑理念、政策調控相結合的長期大課題。
C．生物質能
關于糧食和非糧食作物轉換成車用燃料的問題前面已有分析。我國可利用的農作物秸稈大約相當于3億噸標準煤，可利用的森林廢棄物大約也是相當于3億噸標準煤。因此總量相當有限、人均更少。這和美國（大農場）、巴西（大量、高產甘蔗）和一些北歐國家（如瑞典，人口800萬，面積40萬平方公里，森林覆蓋率80%）有本質的差別。我國人均耕地少（一畝多一些），從而人均生物質保有量也很少，且高度分散。所以，絕不能照搬國外的做法，而是必須從國情出發，因地制宜。
生物質是高度分散的資源，順其自然，應該是分布式利用，應發展各種生物質就地加工、就地使用的新工藝、新方法。要總結多年來小規模氣化、做液體燃料難以為繼的經驗教訓。目前比較好的方法之一就是用新的力學原理（擠、切、捻），把秸稈和其他各種纖維質、木質素做成顆粒，不需要加熱和粘接劑，制造顆粒的能耗盡量小。這種顆粒燃盡率高，使用方便、污染小，是建設社會主義新農村解決能源問題的有效途徑。這樣，可以把農村居民相當普遍使用的炊事、采暖用煤替換出來，用于高效低污染的大電廠。此外，我國還有大量低效率（65%左右）和高污染的小型工業鍋爐，這些鍋爐每年用煤量為2—3億噸，生物質顆粒亦可以把它們的用煤部分替換出來，大大提高利用效率和減少污染。目前國家發改委的優惠政策導向和利用生物質的規劃都是以全生物質發電為主，很多地方和電網公司也熱衷于建設25MW級容量以下的生物質發電廠，這個方向是很值得質疑的。這類電站單位容量投資大（常規電站一倍以上），熱效率偏低（30%左右），收集困難、消耗大量的其他能源（如柴油）來運輸低密度的秸稈，而產生的電量有限，從全生命周期來說是很不劃算的。以此導向，就會出現一種“怪”現象，集中開采、高能量密度的煤分散到廣大農村和小型鍋爐被低效、高污染的應用，而高度分散的生物質卻要組織龐大的物流系統，把它集中起來作效率偏低的小規模的發電。我國正在迅速發電超臨界、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電，是逆自然而動的、不合理的安排和人力、物力、資源的浪費。
五、結論
中國按以往的過量消耗資源、能源和污染環境的發展模式已難以為繼，必須果斷地、迅速地走向十分節約、十分勤儉、盡可能與大自然和諧相處的發展模式。否則大自然的懲罰會越來越凸現，中國人民將付出越來越沉重的代價。
我國在能源方面的科學研究和技術發展的主流應是有份額地、起顯著作用的緩解我國面臨的五大嚴重挑戰。當然一些基礎性和前瞻性的課題也應作適當的安排，但要輕重有分，前后有序。此外，一定要從中國的國情出發，認真作科學分析，千萬不要受國內、外炒作的影響。
21世紀能源發展的一個重要趨勢是多類能源轉換系統的集成，物理能、化學能以及物理、化學的優化梯級利用。由于一些單項技術的水平已經接近于“極限”，譬如說大流量、高性能軸流壓氣機的效率已達92%，先進燃氣輪機的燃氣初溫已達1400—1500℃，熱效率再要提高1—2個百分點雖還有可能，但已是十分艱難了。但化工、石化、發電、鋼鐵集成一體化，卻可以帶來能源、環境、經濟（3E）的最大效益，文中提到的以煤氣化為龍頭的多聯產系統就是一個突出的例子，用這個思路還可以發展出各種不同的新的系統。近年來出現的COREX煉鐵系統也是一個把鋼鐵工業與能源、化工工業結合在一起的先進系統。因而，我國的工業部門一定要站在整體3E最大效益的高度，打破原來的行業界線，整體集成。
對可再生能源一定要結合我國具體情況，探索這些能源在我國整體能源系統中的最佳“位置”，發揮它們的長處，使它們各得其所。我們需要重點研究的不是這些可再生能源能做什么，而是它們在我們能源系統中應該做什么，這是兩回事。
再生能源利用、車用液體燃料用電動替代以及將來的發電的峰－谷調節，電能的大、中、小容量的存儲是關鍵的關鍵，應該集中力量在基礎研究、應用研究、示范、商業化多個方面全面推進。
－－來源：科技日報
近年來能源及與之相關的環境成為全世界各國最為關注的熱點，各國都在從自己本國的國情出發來解決能源與環境問題。對我國來說，由于人均能源資源短缺（尤其是油、氣、水），環境容量（亦是資源）有限，西部生態脆弱，這個問題尤為嚴重，它將極大的制約我國的可持續發展以及為中華民族子孫萬代生生息息留有生存空間。近年來，我國GDP每年以10%的速度發展，能源消耗急驟增加，環境、生態日益惡化。這種對自然無序的、掠奪性索取的發展模式已難以為繼，實際上已造成當前十分嚴重的、不可逆轉的后果，大自然的懲罰已經不斷地凸現出來，并還要繼續加重。在這樣的嚴峻形勢下，每一個能源領域的工作者，尤其是身上負有責任的各級政府官員，都要充分想到身上的重擔。
二、幾個無法改變的現實
——煤現在是、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。
——煤用于發電的比例會越來越大，從目前的50%增加到70%以上。
——煤的開采和直接燃燒已引起嚴重的生態和環境污染問題，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。
——由于我國石油短缺，車用液體燃料還是得從煤基替代燃料上找出路。我國2005年進口原油及其成品油約1.3億噸，估計2010年將進口石油2.5億噸，對外依存度將超過50%，這會引起一系列的能源安全問題。當然，煤炭對我國來說也是稀缺產品，但相對其他能源資源仍可“忍受”，若每年將煤炭產量的八分之一用于車用液體燃料（或甲醇，或二甲醚，或煤制油）的生產，從總的能源供應角度不會帶來很大的不平衡。
前一個時期在我國廣泛推廣的糧食乙醇，從長遠來看很難作為一個有份額的替代，因為我國的具體情況是：用世界上7%的可耕地來養活世界22%的人口，這是一個大前提。按現有的技術水平，3.5噸糧食做1噸乙醇，考慮到乙醇的熱值，則5噸糧食做1噸汽油當量。此外還要消耗0.5―0.8噸的煤用于發酵和脫水。若有1000萬噸當量汽油的替代，需用糧食5000萬噸，是我國糧食總產量的十分之一強，這是不可能的。當然，可以考慮用木薯和甜高粱等其他作物來生產乙醇，或是用秸稈及其他纖維素來制造（目前技術還沒有商業化），但后者存在著大規模收集與運輸問題。
——在煤的直接燃燒條件下很難解決溫室氣體的減排，因為從電廠的大容積流量的煙氣中收集濃度在13%―14%左右的CO2將耗費很多附加的能量，使發電效率降低10個左右的百分點。目前我國溫室氣體排放已居世界第2位，近年來還在不斷的快速增長，如此下去在10年或略長一些的時間內將超過美國，居世界第一。
——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，單是發電設備（其中主要是燃煤的發電），每年增長的裝機容量是60―80GW，超過三個長江三峽。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，按國家規劃，到2020年風力發電的裝機容量將達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年我國發電總裝機容量950―1000GW的1.2%左右。
三、面臨的五個嚴峻的挑戰
1.總量需求的巨大壓力
從2000到2020年，國家規劃全國GDP增長四倍，而能源消耗增長一倍，這意味著能源彈性系數應為0.5。但是最近三年，這個系數為1.3以上，即能源需求將遠遠大于規劃。從發展趨勢來看，我國工業已進入重化階段，按世界各國發展的歷史規律來看，能耗迅速增長階段似不可逾越。問題是這么大的一次能源需求我們是否能夠供應，其所引起的污染是否有足夠的環境容量？怎么解決？
2.液體燃料短缺
從上圖看出，我國石油對進口的依賴度將從40%增加為50%和60%，能源安全如何考慮？如何加速石油的替代？我國的汽車工業、石化工業如何用創新的發展模式來適應這個形勢？在車用替代燃料方面我國應以此為契機走出自主創新的道路。
3.環境污染嚴重污染物質主要是SO2、NOx、PM2.5-10、Hg和CO2，這些污染物的80%是由于化石能源的應用，尤其是煤的直接燃燒所引起。目前我國有30%—40%的地區（尤其是西南地區）出現酸雨現象，呼吸系統疾病不斷增加。需要認真研究的是我國對這些污染物“可容忍”的環境容量究竟是多少？
4.溫室氣體排放
目前全球每年排放250多億噸CO2，空氣中的CO2濃度，從工業化150多年以來，已從280ppm增至380ppm，目前以3ppm/年的速度增長。溫室氣體對地球將形成的災難性后果，在經歷了長期的爭論后，全世界的學者已有共識。所以，全世界都在采取多種措施減排CO2，我國已于2002年成為“京都議定書”的第37個簽約國。總的來說，作為一個負責任的大國，我國在不遠的將來必然要承擔一定量、甚至大幅度溫室氣體的減排任務。因而，從戰略高度、從現在開始就應該認真考慮我國CO2如何分階段減排的有關戰略技術和政策問題，否則的話，在今后幾十年我國將會為此付出更多的代價。
5.八億農民及城鎮化所需能源的供應
到目前為止，有相當數量的農民沒有得到良好的能源服務，他們仍依賴當地的農業廢棄物（秸稈、柴草等）作為主要能源，有些地方甚至仍在砍伐森林和破壞生態。此外，我國城鎮化率以每年1%在增長，每年有將近一千萬人口進入新的城鎮。據統計，每個城鎮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？怎樣才能結合社會主義新農村的建設提供給廣大農村和新建中、小城鎮符合中國國情的現代化能源服務，以減少生態破壞，減少室內污染，提高農民生活質量……這是整體能源戰略的重要組成部分。
以上這五點是我國能源面臨的嚴峻的挑戰，能源戰略、能源科技、能源政策都應以解決以上五點為出發點和落腳點。
四、若干個重要的戰略對策
整個能源、環境問題是一個龐大的系統工程，牽涉到科學、技術、文化、歷史傳統、教育、外交、政治等方面，且這些方面是相互耦合、相互影響的。本文只是從技術層面提出若干個重要的戰略對策，遠遠不能說明問題的全部，甚至所提到的科學、技術也只能是一個局部而已。
1.節能為本
我國雖然人均資源短缺，供應壓力較大，但另一方面單位GDP的能耗強度（EnergyIntensity）很大，大約是日本的5—6倍，其原因是多層次的：
工業結構的原因。如高能耗、低附加值的產業；制造業缺乏自主創新，處于低端；第三產業不夠發達……
技術相對落后的原因。我國發電、水泥、煉鋼、電解鋁等的單位能耗都比先進技術低20%—30%。
政策方面的原因。節能往往是軟指標，政策相互不配套，貫徹不力，統計混亂，一般號召多，落實少。用能企業、機關、個人沒有真正節能的驅動力和意識。
傳統習慣、文化、觀念、道德層面的原因。
從某種意義上講，人們沒有把節能作為自己的行為準則，在消費模式方面不加選擇地模仿西方，更有甚者以奢侈、豪華為榮。中央提倡的循環經濟，資源節約型社會，多是在口號上跟得很快，表面文章多，政績工程多，扎扎實實的實效工作少。
從科學技術層次考慮，節能有非常大的覆蓋面，從基礎研究到應用研究，一直到節能產品的研發和商業化推廣，有大量的工作。例如，強化傳熱、傳質，兩相、多相流動，可再生能源（太陽能、風能、生物質能、地源冷熱能，以及由這些能源應用組成的復合系統）的高效、合理利用，新型蓄能（熱、電）裝置，新型的熱力系統，復雜工業系統的集成、優化……
其實，節能本身就是一種能源，而且是最最“清潔”的能源，在這方面我國的潛力是極大的，這給廣大的科技工作者、政策制定者提供了十分廣闊的發揮聰明才智的天地。
2.煤的現代化利用
如前述，我國的一次能源在相當長的一段時間內主要是煤，而煤的直接燃燒引起嚴重的環境問題，因而，煤的現代化利用———以煤的氣化為龍頭的多聯產系統是對應我國能源問題嚴重挑戰的戰略方向。煤基多聯產系統的框圖如下：
煤經氣化后成為合成氣（CO+H2），凈化以后可用于生產化工原料、液體燃料（合成油、甲醇、二甲醚）和電力。這些生產過程的能量流、物質流、火用流（exergy）按最優原則耦合在一起，比分別生產相關產品在基本投資、單位產品成本，污染的排放（硫、汞、顆粒物）、環境等方面都有顯著的效益。這種多聯產系統在化工產品、液體燃料和電力之間可以按市場需求或是發電的“峰-谷”差適當調節，有很好的靈活性。
多聯產系統所生產的液體燃料，尤其是甲醇和二甲醚是絕好的煤基車用替代燃料，可以有份額的緩解我國石油的短缺。同時，甲醇還可以用來生產烯烴和丙烯，用煤化工去“替代”一部分傳統的石油化工，以減少石油消耗。二甲醚是一種物理性質與液化石油氣（LPG）相近的化工產品，除了替代柴油外，是一種絕好的民用燃料，可以給城市和一些缺乏能源的地區提供清潔能源服務。
在整個工藝過程中可以捕捉（Capture）高濃度、高壓的CO2，為溫室氣體減排創造條件，所耗費的能量與成本比常規電站煙氣中捕捉CO2低得多。
隨著技術的進一步發展，例如大容量高溫固體氧化物燃料電池（SOFC）的商業化，這類多聯產系統把SOFC耦合進來，還有很大提高效率的潛力，使發電效率提高到60%—65%，這將是發電的一個新的里程碑。
這種多聯產系統組成部件的絕大部分技術是成熟的，如大型煤的氣化裝置（2000—5000噸/天）、各種化學反應器和相應的催化劑、燃用合成氣的燃氣/蒸汽聯合循環等。只要我國各部門（煤炭、化工、電力）打破行業界線，通力合作，加上國際合作，在3—5年內就有可能建立大型的示范多聯產裝置，并在2020年前后有相當數量的推廣。
這類多聯產系統有很大的進一步提高能源利用效率、減少環境污染的潛力。要研究的關鍵技術如：①溫室氣體的捕捉和埋存（CarbonCaptureandSequestration，簡稱CCS）；②多種不同配置的系統的集成、優化；③系統的變工況運行，系統的動態特性；④系統的最優控制策略，系統的安全運行及故障診斷；⑤用膜技術來代替目前的空分（A鄄SU）；⑥收率更高的一次通過的漿態床技術；⑦用膜技術來低耗能地分離CO2和H2；⑧用更高初溫、燃用合成氣或是富氫氣體、甚至純氫的燃氣/蒸汽聯合循環；⑨把SOFC耦合到整個系統中來……
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。
3.煤基醇醚燃料的應用和車用動力
如上述，液體車用燃料的短缺將是我國現代化發展的瓶頸，尤其是我國汽車工業和汽車保有量近年來迅速的增長。2005年我國生產汽車570萬輛，僅次于美國和日本，居世界第三。2005年比2004年汽車保有量增加20%。近年來車用燃料消費量增長很快，平均約為12%，2005年全國汽油消耗是4770萬噸，柴油消耗是8513萬噸。在我國石油儲量、產量不多和車用液體燃料必須安全供應的形勢下，煤基醇醚燃料的替代成為我國必然的戰略方向。
用于替代汽油的甲醇有很高的辛烷值，在汽油機車應用可以提高壓縮比（從9到12，甚至14），從而提高發動機的熱效率。按熱值，汽油和甲醇是2∶1，但由于效率提高，甲醇替代汽油可以做到1.6∶1。當然，燃用甲醇也有一系列問題，如金屬腐蝕，橡皮元件溶脹，冷啟動困難，非常規排放物（甲醛等）等，但是經過多年努力，這些問題都可得到適當的解決。甲醇低比例摻燒（10%）對原發動機只需作小量的改動，而高比例（85%）或是純甲醇，則需重新設計發動機，對此，國內有關研究單位已設計并成功試運行純甲醇汽車。當然，在這方面還需進行大量的科研和開發工作，在使用中積累經驗，不斷改進。
用于替代柴油的二甲醚（DME）有很高的十六烷值，燃燒完全，排放滿足歐Ⅲ，經優化它可滿足歐Ⅳ標準。NOx排放比常規柴油機可降低50%以上，運行噪聲低，無黑煙排放。但二甲醚在常溫是氣態，所以車的燃油系統必需加壓，此外，二甲醚黏度只有柴油的三十分之一，且楊氏模量小，燃油噴射系統的零件的磨損以及噴射時間的嚴格控制都有新的問題需要解決。
總的來說，一種新的燃料在汽車中應用不會一帆風順，肯定會伴隨這樣或那樣的問題，但是，正因為如此，需要我們科技工作者加倍努力，從理論—實踐—再理論—再實踐中走出我們具有中國特色的道路來。醇醚燃料的應用也是我國自主創新、形成自己有特色的汽車工業的一個契機，因為在這方面國外由于其國情方面的原因，應用得不多，或是剛起步不久（如瑞典Volvo，日本三菱），這樣，如果我們從國情出發，加強研究和實踐，就可以有跨越式的前進，走出自己的道路來。
非糧食乙醇肯定也是一個可行的方向，關鍵是這種能源作物不能與糧食和其他人民生計農作物爭地、爭水，且單位面積有高產出率。生物柴油從技術來看基本上是成熟的，關鍵在于含油植物的資源。各種能源作物如何大規模種植，通過基因調控和分子生物學，培植耐旱、耐堿、高產的品種，這將是農業能源專家們的重大課題。
說到車用燃料替代，就要提到燃料電池汽車，以及前幾年由美國帶頭炒得很熱的“氫能經濟”。氫氣只不過是一種像電一樣的載能體，是要用其他一次能源轉換得到的。一種十分迷惑人的說法是氫能可以從“水到水（fromwatertowater）”，用電解水制氫，通過燃料電池發電，又變成水。其實電解水要耗費大量的電，1公斤氫要耗9公斤高純度水，45—50度電，而電本身又絕大部分來自化石能源。關于燃料電池汽車，目前有很多關鍵技術有待突破，如氫的制備、壓縮、儲運、車載、加氫的基礎設施建設、要用價格昂貴的鉑作催化劑……對燃料電池汽車，積極開展基礎性研究是必需的，但離真正商業化還有很長的路，少說也得15—20年。從現代汽車產業的發展趨勢來說，各種混合動力方興未艾，有強大的生命力，尤其是最近發展起來的“插電（plug-in）”汽車，在50—60公里范圍內可以通過蓄電池來驅動，而蓄電池可以十分方便的用市電充電。一般的在城市內上、下班或辦事，行駛距離不大，就可以不用液體燃料，只是在一天之內要長距離行駛時，才會起動發動機，從而使車用燃料耗量大大減少。所以，應該從多種混合模式，從汽車給用戶提供服務的方式，從充分發揮電作為載能體的角度來進行研究。近來純電動車（鋰離子電池）一次充電可行駛300公里，城市公共交通用超級電容、鋅-空氣電池都有示范，以電為載能體的交通工具正在迅速發展。若在蓄電池方向有突破的話，將來在汽車動力上是否還有燃料電池的“位置”是一個大問號。把氫能燃料電池看作是汽車動力的“最高目標”是不妥的。多種技術的多元發展將會提出新的問題，有新的結論。可以設想一下，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。百年技術發展的歷程證明，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。
4.加速發展核能
核能在運行過程中基本沒有排放（核廢料除外），能提供清潔的電能。人們對核電主要的顧慮有兩點：一是單位裝機容量基本投資較大，是常規火電的1.5—2.0倍；二是運行安全性，包括最終核廢料的處理。其實，由于環保要求越來越高，常規火電站要加FGD、SCR、脫汞、脫微顆粒、最后脫CO2等裝置，它們的造價一定會不斷攀升，對核電站的價格上差別會逐漸消失。再考慮到核電站每年運行時間長，設備壽命也大于常規火電站，因此，從總體上來看，基本投資應不是一個問題。隨著技術發展，反應堆技術、自動控制技術，故障診斷和預報技術日臻完善，核電站應是十分安全的。我國應該加速發展自主設計、建造的百萬千瓦級的先進壓水堆核電站，使之形成統一類型和規模化，不要使堆型“五花八門”和“八國聯軍”，這對我國核電產業是不利的。此外，要加速發展快中子堆和快中子燃燒器，主要用于處理壓水堆的乏燃料，使其增值，以形成合理的核燃料循環，大大緩解我國核燃料不足的困難。
5.因地制宜，因應用制宜，充分利用可再生能源
近年來，由于化石能源（煤、石油、天然氣）的價格不斷攀升，其資源逐步枯竭的“前景”也略顯端倪，由化石能源使用的環境污染、生態退化、全球變暖亦日益嚴重，因而人們都把眼光投向可再生能源。可再生能源的根本特點是能量密度低、隨機性大、不可控因素多，和一個國家、一個地區的經濟、資源分布、人口分布、人均占有量、用能形式、技術水平、社會發展階段等有十分緊密的聯系，適用的技術和所起的作用必然是各不相同。所以，可再生能源的應用一定要從國情，從各地區的具體情況出發，千萬不能套用國外的模式。對我國來說，雖然都在談論可再生能源的重點發展，但從各種能源（煤、水、油、氣、核）的配合，可再生能源應該有的地位并不清楚，沒有一個和其他能源取長補短、相互配合、發揮各自優勢的戰略布局，而是各提指標，“各打各的仗”，“各吹各的號”。一個國家的能源系統是一個整體，是一個各種不同能源的轉換，各種不同能源的輸送，以各種不同形式（交流電、直流電、高溫熱、低溫熱、機械能等）服務于不同的終端用戶的龐大復雜系統。若把可再生能源當做一種有份額的一次能源“插入”到整個能源系統中，必須對整個能源系統作相應的調整，使之各得其所，發揮各自的長處。這是需要我們深入研究的。不然的話，費了很大人力、物力、財力去發展可再生能源，表面上看起來轟轟烈烈，但從國家能源系統的整體來看，卻收益不大。所以說，因地制宜，因不同的需求制宜是一個原則，或者說，從國家高度一定要把“合適的能源放在合適的地方”。
可再生能源種類繁多，從其所能提供的能量，在總的能源平衡可以起相當份額作用的角度看，一般是指風能、太陽能和生物質能。
A.風能
我國風能資源是相對比較豐富的，按照目前流行的說法是陸上2.54億千瓦（按10米高度），近海7.5億千瓦。這些數據只是一個大概，很不準確，對現代大型風力發電來說，更重要的是50米，甚至100米高度的風力資源。目前，國家正在著手詳細的風力資源調查，這是我國風電發展的基礎，但工作量較大。
到2005年，我國風力發電裝機容量是126萬kW，所產生的總電量約是當前發電總量的千分之一左右。目前運作的機組約75%是引進的國外機組，25%是國產的。自主產權的機組有600kW、750kW、1.2MW和1.5MW，后兩種還有一個成熟期。目前，我國風電發展的關鍵不是急急忙忙利用國外技術和設備建設很多風場，因為我國根本不缺這些“微不足道”的電量，而是要利用大家關注可再生能源的時機，集中有關力量，研制出具有自主知識產權的大型風力發電機組（1.5—3.0MW）。在風機整體優化、氣動設計、強度疲勞、振動、長期可靠運行、控制、材料制造等方面掌握關鍵技術，在3—5年后給市場提供和國外機組相當水平的大型風電機組。不然的話，大家一哄而上，幾十個、甚至上百個企業都在做風電的整機，運作的模式都是找一個外國的合伙人，形成八國聯軍，把我們自己已經多年積累、形成一定規模的風電產業“邊緣化”了。也就是說，近幾年風電發展要投入的資金，應主要用于支持培植我國自己風電產業的研制和生產能力，而不是拿到一定量的風力發電裝機容量，寧愿容量少一些、增長慢一些，而給我國風電產業這個“弱小母雞”多一些食吃，以便將來滿足大規模風電發展的需要。
中國的風電發展還有另一個重要制約因素。新疆、內蒙古地區風力資源十分豐富，但這些地方經濟相對不發達，用電負荷不緊張，其他化石能源價格低，供應充足，地區電網規模小，電價比較低。因而，這些地區的電網沒有發展風電的驅動力，風電多了不僅對電網的穩定性產生負面影響，且由于當地電價低，電網對每度風電要補貼更多，會降低地區電網的效益。在這樣情況下，中國風電應如何發展？中國的電力負荷中心在東部沿海，是否應重點發展東部沿海和近海的風電？此外，是否把大型風力發電裝置并網是唯一的出路？中國有大量的耗能工業，如氯堿（每噸耗電3000kWh）、電解鋁（每噸耗電15000—18000kWh），這些工業都由電網供電，且要從高壓交流通過降壓、整流轉換成低壓、大電流的直流電。是否可以設想由風電“直供”這些耗能企業，而不通過并網？這樣就可以免除并網所帶來的消極后果和風電上網所需的復雜設備。例如，可以免除齒輪箱，不需要轉速調節和昂貴的發電機控制，使風電設備造價大幅度降低。風電發出的低頻、頻率變化不定的交流電經整流后直接供給用戶。這種非并網風電和目前世界上正在迅速發展的分布式熱、電、冷聯供在思路上有相通之處，即能源的利用和轉換盡量貼近用戶的需求（從地域、從用能形式）。這是一個十分值得探討的問題，總之要結合我們具體情況，走出我國自己風電發展的路子。
B.太陽能利用
太陽能光伏（PV）利用肯定是一個有十分廣闊前景的方向。可惜的是近年來PV的研究雖然取得了很大成績，但相對常規發電，單位容量價格仍高幾十倍，要真正變成有份額的發電還有很長的道路要走。我國在PV材料與工藝方面和國外先進技術相比還有不小的差距，在這方面開展深入的材料制備、先進工藝和提高轉化效率方面的基礎和基礎性研究是十分必要的，國家也應加大投入力度。
太陽能熱發電雖已有各種互有優劣的方案，如槽式、碟式、塔式等，國際也已有小規模示范，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原理的熱力機械所需的水平，是否是一個主流方向？從和自然和諧、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。我國是否要發展大規模的太陽能的熱發電值得深入探討，不能因為國外有示范我們就一定要“跟上”。
太陽能熱利用是一種最現實、最有前途、最能夠有份額的替代化石能消耗的太陽能利用方式。我國在真空集熱管的高吸收率涂層和工藝處于世界領先，在應用方面也居世界首位，已有6000萬m2的太陽能集熱管在全國和世界各地應用。目前的應用主要是用于生活熱水供應，其實在建筑節能方面有很大的、更為廣闊的應用前景。目前，尤其是我國房屋總建筑面積迅速增長，用于空調、采暖的能耗必隨之增加，建筑用能已達總能耗的30%。因而，更應利用太陽能集熱管，研究中溫與高溫集熱管和地源熱泵相結合，組成新的采暖，空調系統，大大降低建筑中的化石能源（包括電能）的消耗。從建筑耗能的本質來說，大量能源消耗是用在將室內溫度相對環境溫度下降7—8℃（夏天）和提高18—20℃（冬天），而所用能源卻要通過多重轉換（化石燃料的化學能轉換成1500℃的熱能，通過傳熱、傳質和各種熱力機械轉換成電能或高溫熱能）和相當距離的輸運才能解決上、下只有十余攝氏度的溫差。怎樣使本質上分布式的建筑用能和大自然中分布式的太陽熱能更緊密結合起來，是一個意義十分重大、和建筑理念、政策調控相結合的長期大課題。
C．生物質能
關于糧食和非糧食作物轉換成車用燃料的問題前面已有分析。我國可利用的農作物秸稈大約相當于3億噸標準煤，可利用的森林廢棄物大約也是相當于3億噸標準煤。因此總量相當有限、人均更少。這和美國（大農場）、巴西（大量、高產甘蔗）和一些北歐國家（如瑞典，人口800萬，面積40萬平方公里，森林覆蓋率80%）有本質的差別。我國人均耕地少（一畝多一些），從而人均生物質保有量也很少，且高度分散。所以，絕不能照搬國外的做法，而是必須從國情出發，因地制宜。
生物質是高度分散的資源，順其自然，應該是分布式利用，應發展各種生物質就地加工、就地使用的新工藝、新方法。要總結多年來小規模氣化、做液體燃料難以為繼的經驗教訓。目前比較好的方法之一就是用新的力學原理（擠、切、捻），把秸稈和其他各種纖維質、木質素做成顆粒，不需要加熱和粘接劑，制造顆粒的能耗盡量小。這種顆粒燃盡率高，使用方便、污染小，是建設社會主義新農村解決能源問題的有效途徑。這樣，可以把農村居民相當普遍使用的炊事、采暖用煤替換出來，用于高效低污染的大電廠。此外，我國還有大量低效率（65%左右）和高污染的小型工業鍋爐，這些鍋爐每年用煤量為2—3億噸，生物質顆粒亦可以把它們的用煤部分替換出來，大大提高利用效率和減少污染。目前國家發改委的優惠政策導向和利用生物質的規劃都是以全生物質發電為主，很多地方和電網公司也熱衷于建設25MW級容量以下的生物質發電廠，這個方向是很值得質疑的。這類電站單位容量投資大（常規電站一倍以上），熱效率偏低（30%左右），收集困難、消耗大量的其他能源（如柴油）來運輸低密度的秸稈，而產生的電量有限，從全生命周期來說是很不劃算的。以此導向，就會出現一種“怪”現象，集中開采、高能量密度的煤分散到廣大農村和小型鍋爐被低效、高污染的應用，而高度分散的生物質卻要組織龐大的物流系統，把它集中起來作效率偏低的小規模的發電。我國正在迅速發電超臨界、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電，是逆自然而動的、不合理的安排和人力、物力、資源的浪費。
五、結論
中國按以往的過量消耗資源、能源和污染環境的發展模式已難以為繼，必須果斷地、迅速地走向十分節約、十分勤儉、盡可能與大自然和諧相處的發展模式。否則大自然的懲罰會越來越凸現，中國人民將付出越來越沉重的代價。
我國在能源方面的科學研究和技術發展的主流應是有份額地、起顯著作用的緩解我國面臨的五大嚴重挑戰。當然一些基礎性和前瞻性的課題也應作適當的安排，但要輕重有分，前后有序。此外，一定要從中國的國情出發，認真作科學分析，千萬不要受國內、外炒作的影響。
21世紀能源發展的一個重要趨勢是多類能源轉換系統的集成，物理能、化學能以及物理、化學的優化梯級利用。由于一些單項技術的水平已經接近于“極限”，譬如說大流量、高性能軸流壓氣機的效率已達92%，先進燃氣輪機的燃氣初溫已達1400—1500℃，熱效率再要提高1—2個百分點雖還有可能，但已是十分艱難了。但化工、石化、發電、鋼鐵集成一體化，卻可以帶來能源、環境、經濟（3E）的最大效益，文中提到的以煤氣化為龍頭的多聯產系統就是一個突出的例子，用這個思路還可以發展出各種不同的新的系統。近年來出現的COREX煉鐵系統也是一個把鋼鐵工業與能源、化工工業結合在一起的先進系統。因而，我國的工業部門一定要站在整體3E最大效益的高度，打破原來的行業界線，整體集成。
對可再生能源一定要結合我國具體情況，探索這些能源在我國整體能源系統中的最佳“位置”，發揮它們的長處，使它們各得其所。我們需要重點研究的不是這些可再生能源能做什么，而是它們在我們能源系統中應該做什么，這是兩回事。
再生能源利用、車用液體燃料用電動替代以及將來的發電的峰－谷調節，電能的大、中、小容量的存儲是關鍵的關鍵，應該集中力量在基礎研究、應用研究、示范、商業化多個方面全面推進。
－－來源：科技日報
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