鄭明光 / 文

編者按：上海核工程設計研究院院長(cháng)鄭明光，是一位享譽(yù)世界的核電專(zhuān)家。他是美國質(zhì)協(xié)《2015質(zhì)量未來(lái)發(fā)展報告》11篇專(zhuān)題報告中唯一來(lái)自中國的撰寫(xiě)者。在第21屆亞太質(zhì)量組織國際會(huì )議暨第10屆上海國際質(zhì)量研討會(huì )上，他發(fā)表了題為《能源的未來(lái)》的精彩演講。本篇根據演講速記整理。

非常高興有機會(huì )跟大家一起就未來(lái)的能源主題進(jìn)行討論。本人是從事核電工程、核電設計和技術(shù)和安全的研究工作的，所以能夠從整個(gè)能源發(fā)展的角度來(lái)看世界整個(gè)經(jīng)濟、社會(huì )發(fā)展跟能源之間的相互關(guān)系，當今與能源的發(fā)展、經(jīng)濟的發(fā)展對環(huán)境提出了哪些挑戰，以及形成對未來(lái)能源發(fā)展的思考。

大家知道，能源的未來(lái)其實(shí)是機遇，它和質(zhì)量的未來(lái)緊密相連。任何的科學(xué)的發(fā)展，技術(shù)的發(fā)展，社會(huì )的進(jìn)步都跟質(zhì)量有關(guān)；質(zhì)量與技術(shù)的發(fā)展又支撐了能源的發(fā)展，所以能源和技術(shù)、質(zhì)量實(shí)際上是互動(dòng)的關(guān)系。

一、能源現狀與挑戰

大家知道，世界上所有生活的變化、社會(huì )的進(jìn)步、技術(shù)的發(fā)展都與能源的發(fā)展相關(guān)。在原始社會(huì )靠鉆木取火，能源的利用水平非常低，所以社會(huì )經(jīng)濟和生活水平都非常低。第一次工業(yè)革命呈現煤炭革命，經(jīng)濟和能源的發(fā)展發(fā)生了很大的變化。后來(lái)還有電力革命，特別是石油革命帶來(lái)了交通?重大變化。形成了能源發(fā)展、社會(huì )發(fā)展互為支撐、互為發(fā)展的格局。最后進(jìn)入到核能原子時(shí)代。

能源的發(fā)展，能源的消耗也逐步帶來(lái)一些對社會(huì )其它方面的重要影響。比如1973年的中東石油危機，促進(jìn)了像核能的發(fā)展，以及其他能源方面的進(jìn)步。

從我國經(jīng)濟與社會(huì )發(fā)展對電力需求的情況來(lái)看，1988年電力裝機容量達到億千瓦，隨著(zhù)國家整個(gè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，到今年已達到14.4億千瓦。我國的裝機容量增長(cháng)了十幾倍。這些電力的裝機容量主要是基于煤炭的化石能源。一般來(lái)說(shuō)，1億千瓦裝機容量一年要消耗2.81億噸的煤，10億千瓦一年就要28億噸煤。這種基于常規的化石能源的方式，對整個(gè)環(huán)境方面有很大的負面影響，這是第一。

第二，化石能源的資源總量是有限的，當今的開(kāi)采過(guò)量對未來(lái)的使用造成了非常大的負面效應。整個(gè)全球利用能源的曲線(xiàn)也預示著(zhù)世界整個(gè)經(jīng)濟、技術(shù)的變化，特別是核能及其它可再生能源的變化對未來(lái)的發(fā)展至關(guān)重要。這些石油、煤炭、天然氣等能源將來(lái)都會(huì )枯竭的，因為用到一定時(shí)間化石能源都會(huì )消失。

巨大的能源消耗特別是化石能源的消耗，給整個(gè)環(huán)境帶來(lái)非常大的負面影響，尤其是對生態(tài)的影響，環(huán)境的污染。對于環(huán)境的污染，我國的發(fā)達城市特別是北方的城市，這幾年感覺(jué)越來(lái)越明顯。包括開(kāi)采資源的耗盡，包括酸雨的產(chǎn)生，對整個(gè)社會(huì )的未來(lái)發(fā)展，提出非常大的挑戰。

這是一張二氧化碳產(chǎn)生和消耗曲線(xiàn)圖。二氧化碳的產(chǎn)生和消耗實(shí)際上是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的過(guò)程，當二氧化碳產(chǎn)生得多，空氣當中相對的量就多，生態(tài)環(huán)境就有很大的變化；如果消耗得多，比如種更多的樹(shù)，二氧化碳大量消耗。甚至冰川時(shí)代，二氧化碳的消耗有一個(gè)起伏，在一個(gè)低水平上。進(jìn)入21世紀隨著(zhù)全球經(jīng)濟的發(fā)展，二氧化碳產(chǎn)生量非常巨大，但是消耗量相對來(lái)講有限，是某一個(gè)相對固定的值。這個(gè)對環(huán)境的影響是非常大的。

二、未來(lái)能源愿景

在上個(gè)世紀人類(lèi)消耗的化石能源超過(guò)了有史以來(lái)幾千年總量。同時(shí)化石能源總量是有限的，對環(huán)境的破壞又非常大。所以這種經(jīng)濟發(fā)展方式肯定是不可持續的。對于我們來(lái)說(shuō)，世界能源的未來(lái)到底在哪里？

我們認為，世界整個(gè)發(fā)展預期對能源應該有基本的屬性。第一是商品屬性，就是都買(mǎi)得起，如果這種能源大家買(mǎi)不起，那么對滿(mǎn)足基本生活需求的能源就保證不了。

第二，應該是清潔的，可再生的。

第三應該是可靠的。當今世界對于電力供應來(lái)講，可靠尤為重要。因為我們進(jìn)入一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)的時(shí)代，所有的電都跟計算機有關(guān)，如果這個(gè)時(shí)候電不可靠，問(wèn)題就大了，如上海一天沒(méi)有電整個(gè)城市就會(huì )陷入混亂。所以電的安全，就變成了國家的安全問(wèn)題。

第四必須要可持續，生態(tài)上的可持續，供應上的可持續，包括服務(wù)、發(fā)展上的可持續。未來(lái)的能源的總的方式應該就是化石能源、再生能源，包括核能、生物質(zhì)能等的有機組合。

我們大膽預測未來(lái)的能源發(fā)展趨勢：一是化石能源將逐步淘汰，變成一個(gè)補充，新型能源，比如像太陽(yáng)能、風(fēng)能這種可再生能源將成為能源發(fā)展的一個(gè)主體。這些發(fā)展主體必須有技術(shù)上的保證。太陽(yáng)給地球提供的能量大約一天的13%就夠人類(lèi)使用一年，所以太陽(yáng)能是非常巨大的。但是要把太陽(yáng)能利用起來(lái)，在整個(gè)技術(shù)和能力上要有相當大的變化。

二是整個(gè)產(chǎn)生模式將有很大的變化。從開(kāi)采獲得的形式變成制造能源的形式。

三是使用方式也會(huì )發(fā)生根本性的變化。世界上做得比較好的國家像德國，對太陽(yáng)能的使用就比較普及。德國對能源的調整和轉型有大量的研究。開(kāi)始他們有地熱，后來(lái)發(fā)現地熱不具有持續供給的能力。隨后使用生物質(zhì)能，使用生物質(zhì)能與老百姓的吃飯，包括與將來(lái)人類(lèi)自身的需求產(chǎn)生矛盾。后來(lái)感覺(jué)太陽(yáng)能真正能夠解決未來(lái)能源的需求。

未來(lái)每個(gè)家庭都可以變成一個(gè)小的發(fā)電站。比如你有太陽(yáng)能發(fā)電及儲能裝置，作為一個(gè)家庭來(lái)講，就是太陽(yáng)能發(fā)電廠(chǎng)，同時(shí)你的汽車(chē)、家用電器等等都可以成為能源的使用方。

假如你電多，還可以送電上網(wǎng)，當然這種電上網(wǎng)需要比較高智能的電網(wǎng)配置。這樣就把每家每戶(hù)多下來(lái)的電送上網(wǎng)，電不夠去電網(wǎng)取。對于每個(gè)小家庭來(lái)講，每天的天氣不一樣，今天可能有太陽(yáng)，明天可能沒(méi)有太陽(yáng)。作為一個(gè)大的區域來(lái)講，?于地球來(lái)講，總有一個(gè)地方有太陽(yáng)，總有一個(gè)地方有風(fēng)。所以當這個(gè)電網(wǎng)變成一個(gè)全球互聯(lián)網(wǎng)，是一個(gè)大區的網(wǎng)絡(luò )的時(shí)候，這個(gè)電力的供應就會(huì )非常的穩定。

從本質(zhì)上來(lái)講，未來(lái)新的能源都有兩個(gè)基礎，一個(gè)是技術(shù)，另一個(gè)是知識。未來(lái)能源的發(fā)展與社會(huì )發(fā)展水平是密切相關(guān)的。清潔能源，特別是以家庭為單位的能源產(chǎn)生和消耗的組織，必定是建立在高科技的基礎上。

這種高科技的產(chǎn)業(yè)未必就能直接用于發(fā)展中國家，特別是生活水平和經(jīng)濟水平比較低的國家。所以，一些發(fā)達國家和經(jīng)濟走在前列的國家，有責任對發(fā)展中國家給予幫助。

三、技術(shù)解決方案

首先是理論先行。如我們講質(zhì)量的時(shí)候，往往講質(zhì)量管理的理論基礎和模式，相關(guān)的模型。對于能源發(fā)展，特別是未來(lái)可持續發(fā)展，就要對整個(gè)生命周期進(jìn)行全過(guò)程的評價(jià)。只有應用技術(shù)先進(jìn)，污染嚴格可控的新能源，在環(huán)境、健康、溫室氣體排放等方面才具有優(yōu)勢。

同時(shí)，解決方案里面必須要有新材料的使用。這對未來(lái)能源，特別是對以太陽(yáng)能、風(fēng)能為基礎的智能電網(wǎng)是很大的基礎支撐。比如大容量的電池儲能設施，最新發(fā)明的石墨烯儲能。這對于未來(lái)以家庭為單位的太陽(yáng)能的產(chǎn)生和消耗會(huì )帶來(lái)非常大的好處，對于交通能源的解決也有非常大的好處。

包括超導體減少能耗。現在電網(wǎng)傳輸的電能有8%到9%在傳輸中消耗了。超導的使用對于未來(lái)的綠色電網(wǎng)也有很大的作用。以及怎么提高太陽(yáng)能的吸收能力等等，未來(lái)新技術(shù)、新材料始終是支撐能源發(fā)展的主要因素。

對于環(huán)境來(lái)說(shuō)，碳的大量排放造成了負面影響，現在世界上也在研究是不是可以把二氧化碳儲存起來(lái)，這是一種方案。第二是對二氧化碳加一定的水或者是催化處理，使它變成各種的烯烴或者是烷烴，變成另外一種能源形式。這種形式往往是以消耗能源為代價(jià)的，但是二氧化碳的平衡和消耗對于未來(lái)也是非常重要的。

這是一個(gè)廠(chǎng)房，屋頂全部覆蓋了太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)裝置，將來(lái)會(huì )成為一個(gè)能源產(chǎn)生和消耗的集散地，包括高效的光伏電池、發(fā)電裝置等等?使用。地球上對于太陽(yáng)的吸收能量是足夠的，每天的13%夠人類(lèi)使用一年。所以只要把這些利用效益提高，就有足夠的能源支持可持續發(fā)展能力。

有數據顯示，十年間，世界上的風(fēng)能增加了一百倍，從原來(lái)的300萬(wàn)千瓦增加到3億千瓦。所以很多東西只要技術(shù)上先導，理論上先行，投資上有保證，新技術(shù)的發(fā)展空間是無(wú)限的。

發(fā)展生物質(zhì)能與人類(lèi)自身的生存需要有一個(gè)平衡。如果生物質(zhì)能都去當燃料的話(huà)，那么你吃什么？這方面怎么來(lái)平衡，需要考慮周全，不能跟人類(lèi)需要的糧食對立或者搶資源。

所以未來(lái)的電力供應主要還是智能技術(shù)，特別是智能配電，智能輸電等等。技術(shù)的要素包括模塊化技術(shù)的要素，包括分布式發(fā)電、分布式送配電，包括大數據、云計算等等，這些技術(shù)構成了未來(lái)分布式能源供應的技術(shù)支撐。

四、中國能源變革

我國從整體上來(lái)講還是發(fā)展中國家。與美國相比，我國的人均裝機容量是一千千瓦，美國是四千千瓦；我國的裝機容量已經(jīng)超過(guò)美國，總的發(fā)電量?jì)蓢鞠喈敗５俏覀冸娏Φ氖褂玫慕Y構是不一樣的，我國近47%的電量用于工業(yè)，服務(wù)業(yè)占43%，農業(yè)占10%。其中12%用于居民的生活，12%用于商業(yè)。所以我們的結構就是重工業(yè)耗掉了大量的資源，貿易和生活總體上消耗還是非常小的。對于美國來(lái)講服務(wù)業(yè)用電30%多，老百姓生活用電30%多，工業(yè)用電是35%，所以總體上來(lái)講都是三分之一。所以我國的老百姓，特別是邊緣地區，農村地區的生活水平和美國人相比基本有十倍的差距。所以，能源的消耗代表著(zhù)一個(gè)國家的生活質(zhì)量。

我們的能源使用效率還相對比較低，像GDP的能耗還比較高，所以我國對能源的開(kāi)發(fā)，在上技術(shù)投資還是有很大的空間。

我國能源變革的特殊性。最近二十年還是以煤炭為基礎，我國電力裝機容量14億千瓦，其中9.6億千瓦是煤電，占68%左右。我國前十年大力發(fā)展水電，像山西、二灘、葛洲壩、長(cháng)江上游、金沙江上游的一些水電站，已經(jīng)有近3億千瓦?水電。從理論上分析，我國有6億千瓦的水電資源，但是技術(shù)上可行5億千瓦，技術(shù)和經(jīng)濟可行4億千瓦，所以總的來(lái)講水電不足以支撐我國未來(lái)的發(fā)展。而火電的發(fā)?已經(jīng)使整個(gè)環(huán)境不堪重負，火電的發(fā)展也就比較難了。

2001年之后我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，也帶動(dòng)了能源的快速發(fā)展。能源的發(fā)展從某種程度上來(lái)講是國家能力的提升，能源的發(fā)展往往和國家的重工業(yè)有很大的關(guān)系，和裝備工業(yè)也有很大的關(guān)系。

另外我國城市化、工業(yè)化、電氣化、自動(dòng)化的發(fā)展需要更多的能源。我國現在有14億千瓦的裝機用量，在未來(lái)幾年來(lái)裝機用量還會(huì )持續的提升，但是環(huán)境已經(jīng)難以承受了，未來(lái)怎么辦？未來(lái)就需要綠色的環(huán)境來(lái)作為大的支撐。我國也意識到能源結構的不合理，所以政府對能源的發(fā)展，特別是對新能源提出非常高的要求。這里包括整個(gè)風(fēng)能的增加，2009年開(kāi)始還不多，今年已超過(guò)1億千瓦。太陽(yáng)能每年都有1500萬(wàn)千瓦的提升。

我做了一個(gè)大膽的預測，2015年我國的裝機容量是14.4億千瓦，2030年以后隨著(zhù)整個(gè)經(jīng)濟的發(fā)展，特別是成為中等發(fā)達國家以后裝機容量可能會(huì )到30億千瓦。怎么樣的能源結構比較合理呢？我們認為合理的構成是，化石能源、油氣、煤炭將近三分之一，清潔能源三分之一，水電和原子能加起來(lái)達到三分之一。

對于我國來(lái)講，實(shí)現這樣的一個(gè)目標其實(shí)是非常困難的，有很大的挑戰。綠色革命或者是低碳經(jīng)濟發(fā)展對整個(gè)社會(huì )，對整個(gè)技術(shù)的開(kāi)發(fā)要求提出來(lái)很多的挑戰。

五、中國需要核電

對于我國來(lái)講，核能是必須的，因為我國的能源供需不匹配。我國的西部地區主要是水電，西北部地區主要就是有煤電，北部地區像山西有煤電，有風(fēng)電，西北部、東北部地區也有風(fēng)電。但是東部地區，像廣東、福建、浙江、江蘇、上海、山東，這些地區基本上沒(méi)有一次能源，從國家安全來(lái)講，任何地方如果不平衡，是不安全的。比如說(shuō)從鄂爾多斯、從東北地區用高壓電網(wǎng)送電到上海，這個(gè)電網(wǎng)如果一垮，上海就亂了。要讓各個(gè)地區局部平衡就需要大容量的電源物質(zhì)來(lái)滿(mǎn)足電源消耗的要求。這個(gè)物質(zhì)核電是最合適的，所以未來(lái)核電發(fā)展主要是沿海，以及像湖北、湖南、江西（因為沒(méi)有能源），將來(lái)是核電發(fā)展的主要地區。

因為要發(fā)展大量的核電，中國政府考慮使用世界上最安全、可靠的?電技術(shù)。為此2003年開(kāi)始中國政府進(jìn)行世界招標，尋找世界最新型第三代的技術(shù)。美國西屋公司作為美國政府的代表中了這次招投標，中美兩國政府簽訂了和平利用核能協(xié)議，中方從美國西屋公司引進(jìn)世界上最先進(jìn)的核能技術(shù)。2007年正式簽約，經(jīng)過(guò)八年的努力，到現在2015年所有與核電最新技術(shù)相關(guān)的，像AP技術(shù)的引進(jìn)基本結束。在此基礎上我們把AP國產(chǎn)化，開(kāi)發(fā)了CAP1000，目前基本完成。同時(shí)依托國家重大的專(zhuān)項，開(kāi)發(fā)了CAP1400，形成了世界上最先進(jìn)的兩個(gè)核電型號。

作為依托項目，三代核電基本建成。因為是最先進(jìn)的第三代核電技術(shù)，所以在技術(shù)上也很大的挑戰，在設備制造上有很大的難度。包括像美國最先進(jìn)的幾家企業(yè)在設備制造上也碰到了很大的困難。其中有一個(gè)設備叫控制棒經(jīng)過(guò)了六年的實(shí)驗，最終才成功。最近將用到中國的設備上，后續的控制棒都是我們國內自己生產(chǎn)了，將來(lái)能支撐我們自己的核電發(fā)展。

國家重大專(zhuān)項CAP1400，作為2008年到2020年中國中長(cháng)期16個(gè)重大專(zhuān)項的第六號重大專(zhuān)項，就是由我們負責技術(shù)的引進(jìn)消化吸收，形成CAP1400的自主開(kāi)發(fā)。

在安全方面引進(jìn)使用最先進(jìn)的非能動(dòng)理念。眾所周知，非能動(dòng)和能動(dòng)相比尤如地球和太陽(yáng)的關(guān)系。非能動(dòng)的概念就是利用重力，利用自然界的一些規律，包括溫度高了會(huì )蒸發(fā)，溫度低了會(huì )冷凝。把熱量帶出去，保證核電的安全；同時(shí)還有更好的安全性、經(jīng)濟性、環(huán)境相容性。

同時(shí)要立足于自主知識產(chǎn)權。因為世界未來(lái)的發(fā)展，包括技術(shù)的發(fā)展、安全的發(fā)展都建立在高質(zhì)量的基礎上。所以未來(lái)核電的安全、性能也都是基于高質(zhì)量的設計的安全。

我曾向國際質(zhì)量科學(xué)院院長(cháng)提到設計的安全占整個(gè)安全性的70%以上。一個(gè)設備或者一個(gè)工程，如果設計不好，工程制造的再好，用起來(lái)安全始終會(huì )有問(wèn)題。所以設計對安全的保證超過(guò)了70%。同時(shí)要優(yōu)質(zhì)的制造，優(yōu)質(zhì)的管理，優(yōu)質(zhì)的施工，優(yōu)質(zhì)的用心和維護，才能保證安全。所以質(zhì)量?jì)?yōu)質(zhì)在整個(gè)工程的過(guò)程中要始終貫徹落實(shí)的。

這是關(guān)于CAP1400開(kāi)發(fā)的參數。以前我們認為國際標準是最高標準，通過(guò)這幾十年的發(fā)展，我們的思想逐步在變化。特別是整個(gè)技術(shù)程度逐步在提高，國際標準其實(shí)就是一個(gè)基本的要求，對原來(lái)的強制標準要求，現在已經(jīng)直接體現在我們設計里了。這也顯示，我們國家在技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)巨大的跨越。

這對于我國來(lái)講是一個(gè)很大的進(jìn)步。所有的企業(yè)，所有從事質(zhì)量的人員一定要關(guān)注標準，實(shí)際上標準就是底線(xiàn)要求。一個(gè)開(kāi)發(fā)型企業(yè)應該提出更高的要求，以滿(mǎn)足社會(huì )不斷發(fā)展的要求，以滿(mǎn)足未來(lái)的要求。

CAP1400是一個(gè)新開(kāi)發(fā)的型號，經(jīng)歷了各種各樣的實(shí)驗、考核。這些實(shí)驗、考核，特別是實(shí)驗裝置的科學(xué)性對于實(shí)驗機構非常關(guān)鍵。有些實(shí)驗在清華大學(xué)，有些在交通大學(xué)，用國家重大專(zhuān)項資金，建立了世界一流的實(shí)驗平臺。解決了相關(guān)的非能動(dòng)的安全問(wèn)題，也解決了很多設備的性能問(wèn)題。同時(shí)也是世界上第一次最大范圍地提升這些能力，進(jìn)行安全研究。花了將近18個(gè)月的時(shí)間，提出了5377個(gè)問(wèn)題，對于整個(gè)型號進(jìn)行審評。召集了全國的專(zhuān)家，最多的時(shí)候400名專(zhuān)家，少的時(shí)候280名專(zhuān)家進(jìn)行安全報告的審查，包括了核電的整個(gè)安全。

這個(gè)CAP1400國家重大專(zhuān)項，是目前世界最好、最安全、有非常好的環(huán)境優(yōu)勢的核電型號。它對國家未來(lái)的發(fā)展，特別是東部沿海地區的經(jīng)濟發(fā)展、能源的安全，將會(huì )起到非常重要的作用。

核電也是國家一張非常重要的名片，包括和南非簽訂培訓協(xié)議，大量的工程師到中國來(lái)接受培訓。包括和土耳其能源部長(cháng)一起簽訂相關(guān)的三方合作協(xié)議，以及巴西也提交了相關(guān)的技術(shù)問(wèn)題清單。

六、總結

首先，未來(lái)的能源始終是建立在技術(shù)創(chuàng )新、技術(shù)變革、不斷發(fā)展的基礎之上，必定是以低碳、綠色為導向。

同時(shí)我們始終要考慮到世界上還有14億人生活在沒(méi)有電的環(huán)境里，所以作為能源的消耗者還要盡量節省能源，以節約的方式滿(mǎn)足生活的需求。

第二，作為銀行等金融機構，還是要綠色貸款，支持綠色能源的發(fā)展。

第三，作為企業(yè)，要不斷發(fā)展儲能技術(shù)，開(kāi)發(fā)先進(jìn)的核電技術(shù)，開(kāi)發(fā)先進(jìn)?智能技術(shù)和智能電網(wǎng)。

另外，作為政治家，整個(gè)的執政過(guò)程還是要推動(dòng)綠色執政，在發(fā)展的時(shí)候要考慮到社會(huì )、環(huán)境、經(jīng)濟的可持續。

所以能源的未來(lái)就是人類(lèi)的未來(lái)，就是社會(huì )的未來(lái)，就是技術(shù)的未來(lái)，也是我們質(zhì)量的未來(lái)。