摘 要:通過(guò)對(duì)現(xiàn)有能源種類的分析,預(yù)測(cè)核能將逐步代替?zhèn)鹘y(tǒng)能源成為我國(guó)能源供應(yīng)的核心,對(duì)可能存在的技術(shù)難點(diǎn)進(jìn)行預(yù)測(cè),最后對(duì)未來(lái)國(guó)家能源和電力的發(fā)展方向進(jìn)行了大膽展望。
關(guān)鍵詞:能源;核能;電力發(fā)展
電,人類近現(xiàn)代歷史發(fā)展的源動(dòng)力,哪一個(gè)國(guó)家研究的更深入,運(yùn)用的更好,就能領(lǐng)先于其他國(guó)家,成為真正的強(qiáng)國(guó)。正如我們?cè)u(píng)判一個(gè)國(guó)家是否真正強(qiáng)大時(shí),不是比較他經(jīng)濟(jì)實(shí)力的強(qiáng)弱,人口的多寡,資源的多少,而是他的科技是否先進(jìn),對(duì)現(xiàn)代技術(shù)的研究的深入程度和應(yīng)用水平。就如我們比較美國(guó)和迪拜、中國(guó)、俄羅斯誰(shuí)是強(qiáng)國(guó)一樣。
我國(guó)想成為真正的世界強(qiáng)國(guó),就得從科技出發(fā)。而現(xiàn)階段,電的兩個(gè)研究方向(電能供應(yīng)和電子信息技術(shù))標(biāo)志了一個(gè)國(guó)家的科技發(fā)展水平。
電子信息技術(shù)方面,互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)在逐步改變我們的生活,并將繼續(xù)從衣食住行等方方面面深入并徹底顛覆傳統(tǒng)行業(yè),這將是必然趨勢(shì)。受限于篇幅,我們主要探討電能供應(yīng)。
一、發(fā)電
電能供應(yīng)方面,從來(lái)源講,目前主要有化石能源、水能、核能、太陽(yáng)能、以及風(fēng)能潮汐能等其他形式的能源。這就有一個(gè)優(yōu)劣的問題。
化石能源作為目前我國(guó)電力的主要能源供應(yīng)形式之一,優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟,缺點(diǎn)也很明顯,污染環(huán)境,大量碳排放,化石能源短期內(nèi)不可再生等。
水力發(fā)電作為相對(duì)環(huán)保的能源供應(yīng)形式也存在其固有缺陷。首先,困水筑壩大量占用土地,且突然增加的地表負(fù)荷很可能造成地質(zhì)災(zāi)害。更為重要的,水力發(fā)電是利用高差發(fā)電,目前我國(guó)可用于建立水力發(fā)電站的位置越來(lái)越少,難以滿足日益增長(zhǎng)的電力供應(yīng)需求。
太陽(yáng)能、風(fēng)能、潮汐能等清潔能源形式,其優(yōu)點(diǎn)是無(wú)污染,缺點(diǎn)是受限于環(huán)境。由于這類能源大多比較分散,想要用于發(fā)電,就需要占用大面積土地,而且具有時(shí)段性,目前仍存在轉(zhuǎn)化效率、電能存儲(chǔ)、電能質(zhì)量差難以并網(wǎng)發(fā)電等諸多問題,其發(fā)電量也難以滿足人類對(duì)能源需求的幾何式增長(zhǎng)。
核能的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展對(duì)人類是具有里程碑意義的,其優(yōu)勢(shì)十分明顯,根據(jù)愛因斯坦質(zhì)能方程,核內(nèi)質(zhì)量變化所產(chǎn)生的能量是質(zhì)量差乘以九乘以十的十六次方焦耳的能量。如果能夠安全、有效的利用,將徹底解決能源問題,但事物都是具有兩面性的,這么大量的能量,合理利用將造福社會(huì),控制不好,也將毀天滅地。作為核能利用不當(dāng)?shù)睦樱瑥V島和長(zhǎng)崎的核爆以及福島核電站泄露事件都說(shuō)明了,核能既可以是人類未來(lái)的出路,也可能是人類自掘的墳?zāi)埂?/p>
二、輸配電
電能的遠(yuǎn)程輸送對(duì)聰明的人類已不是難題,通過(guò)提高電壓,降低線路損耗的方式,成功實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離輸電,這項(xiàng)研究的應(yīng)用對(duì)中國(guó)尤為重要。中國(guó)地域遼闊,資源與能源的再調(diào)配一直是困擾中國(guó)的難題,將其他形式的能源轉(zhuǎn)化為電能再通過(guò)高壓輸送不僅解決了運(yùn)輸問題,也為水力、太陽(yáng)能發(fā)電奠定了基礎(chǔ)。
然后說(shuō)電能的分配,這就涉及到了問題的核心。我一直覺得人類發(fā)展的源動(dòng)力就是不斷實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想,正如中國(guó)古典科幻名著西游記一樣。對(duì),你沒有看錯(cuò),西游記在明代就是一部科幻類小說(shuō),當(dāng)時(shí)人民信息閉塞,交通不便,所以幻想擁有千里眼、順風(fēng)耳去了解天下事,可以騰云駕霧日行千里。然而在今天,我們通過(guò)電視電話,飛機(jī)火車,輕松實(shí)現(xiàn)了古人認(rèn)為只有神仙才能做的事。同樣的,我們今天的夢(mèng)想也必將在未來(lái)的某一天得以實(shí)現(xiàn),其中讓我感觸頗深的就是目前的科幻電影小說(shuō),主要集中在兩個(gè)方面。其一是在提高人類各方面能力上,包括壽命、恢復(fù)能力、力量、速度、大腦能力等。這些夢(mèng)想在未來(lái)可能都會(huì)通過(guò)基因改造,機(jī)械輔助來(lái)實(shí)現(xiàn)。另一方面,大家不約而同的把能源作為了主題,尤其是科幻類電影巨作《鋼鐵俠》系列更是將如何將核燃料電池便攜化作為了故事的核心。該電影中雖然充斥了人工智能、機(jī)械自動(dòng)化,但仔細(xì)研究就會(huì)發(fā)現(xiàn),目前我們無(wú)法實(shí)現(xiàn)的只是其中的能源安全便攜問題,類似橋段也出現(xiàn)在《終結(jié)者》系列中。試想,如果你購(gòu)買了一臺(tái)汽車,卻擁有火箭般的動(dòng)力,甚至能夠起飛,我們的生活將變成什么樣子,其技術(shù)難點(diǎn)在哪里,其實(shí)就是能源便攜化的問題。
三、能源便攜化問題解決途徑可以有兩種。
一種途徑類似一次性電池,即將現(xiàn)有核燃料反應(yīng)爐小型化,便攜化。在這方面有兩個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。首先目前的核反應(yīng)要求條件過(guò)高,反應(yīng)難以控制,急需尋找能實(shí)現(xiàn)可控低溫的核反應(yīng)材料。其次,目前的核反應(yīng)轉(zhuǎn)化方式過(guò)于“懷舊”,采用的仍是上個(gè)世紀(jì)蒸汽機(jī)的轉(zhuǎn)化原理,用核反應(yīng)爐加熱“一壺開水”驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電的方式從轉(zhuǎn)化效率和繁瑣程度上都是令現(xiàn)代人難以接受的。既然太陽(yáng)能本質(zhì)就是核能,我們?yōu)槭裁床焕妙愃芇N節(jié)吸收電磁能量并將其轉(zhuǎn)化為電能的思路,直接將核能轉(zhuǎn)化為電能,這樣至少可以省掉一個(gè)“水壺”的空間。還能提高轉(zhuǎn)化效率。
另一種途徑類似充電電池,目標(biāo)是找到電能的儲(chǔ)存方法,其本質(zhì)是尋找一種可逆反應(yīng),將電能轉(zhuǎn)化成其他形式的能量,目前主要是化學(xué)能。這里面,將電能轉(zhuǎn)化成其他形式能量(充電過(guò)程)時(shí)條件要求可以很高,只要這個(gè)反應(yīng)的逆反應(yīng),即將其他形式能量轉(zhuǎn)化成電能(用電過(guò)程)的條件要求較低即可。
雖然現(xiàn)有技術(shù)目前難以實(shí)現(xiàn)可逆核反應(yīng),但在未來(lái),只有核反應(yīng)的單位質(zhì)量?jī)?chǔ)能才能遠(yuǎn)超過(guò)各種形式的化學(xué)鍵儲(chǔ)能,幫助人類實(shí)現(xiàn)我們目前難以企及的目標(biāo)。
四、富強(qiáng)之路
我國(guó)歷來(lái)主張以史為鑒,悠久的歷史本身就是我們最大的財(cái)富,目前的世界和戰(zhàn)國(guó)時(shí)期的中原何其相似,我中國(guó)和歷經(jīng)磨難從變法中逐步走向強(qiáng)大的秦國(guó)何其相似。秦王統(tǒng)一地域后,統(tǒng)一了語(yǔ)言文字、貨幣、度量衡。今天,英語(yǔ)成為通用語(yǔ)言,美元成為通用貨幣。我們工作的企業(yè),貸款的銀行,可能很多都有國(guó)外股份。到底是誰(shuí)統(tǒng)一了世界。我期待著這樣一天,隨著中國(guó)在科技和能源領(lǐng)域的進(jìn)步,中國(guó)在世界上的影響力增大,漢語(yǔ)成為通用語(yǔ)言,人民幣成為世界通用貨幣,外國(guó)企業(yè)由中國(guó)投資控股,中國(guó)變成真正的科技強(qiáng)國(guó)。