基于化石能源已开始耗竭，大量使用化石能源引起的环境污染与气候变暖日益明显与严重，我国与全世界一样，在二十一世纪上半叶，必须沿着减小化石能源份额、增大核能与可再生能源份额的方向，积极逐步地建立能源可持续发展体系。为此，在荒漠地区筹划发展未来大规模综合能源基地具有重要意义。
我国能源可持续发展体系的构想
展望2050年，我国能源发展的主要特点是：需求仍将快速增长，电力发展更加迅速，保障石油供应是能源安全的突出矛盾，与此相适应，调整能源结构，建立能源可持续发展体系的任务已提上日程。对于一次能源的需求，有着多种相差较大的估计，为便于研究讨论，可取看来比较合乎实际的估计作为参考，即：2050年全国一次能源总耗量约60亿吨标煤，电力装机总容量约24亿千瓦。分析研究表明，与2005年相比，2050年一次能源中煤的份额将由约70%降至约40%，石油份额保持在20%左右，天然气份额可能由3%上升至约10%，从而化石能源总份额由93%降至约70%。在大力发展可再生能源方针的指引下，水电与核电的份额最乐观的估计可由6%上升至约15%，所缺约15%的份额将由发展非水能可再生能源来填补。着眼于电力装机总容量，相应化石能源发电的份额将由2005年的75%降至2050年的45%，水电加核电保持在25%左右，约30%的缺额也要由发展非水能可再生能源发电来填补。
为有效地调整结构，建立我国能源可持续发展体系，可以构想整个能源体系在本世纪上半叶应由五个方面组成；即：（1）在资源、环境与气候变化的允许范围内，继续发挥煤的重要作用。（2）大力开源节流，保障石油与天然气供应；（3）最大可能地发展水电与核电；（4）大规模发展非水能的可再生能源，主要是太阳能、风能与生物质能；（5）大力支持未来新型能源的研究发展，包括核聚变能、天然气水合物与海洋能等。未来综合的、可持续发展能源体系将由以上五方面组成。在建立过程中，筹划与推进未来综合能源基地的发展有着十分重要的意义。
大规模非水能可再生能源的集中基地应在荒漠地区
能否有效地减小化石能源份额，调整结构，建立能源可持续发展体系，关键在于非水能的可再生能源，主要是太阳能、风能与生物质能能否发展到年供应量达数亿吨标煤，总装机容量达亿千瓦的大规模。从资源看，我国每年接收的太阳能总量达1.7万亿吨标煤，风力资源的经济可开发量估计近10亿千瓦，生物质能当能源植物作为大规模产业发展时其潜力也很大。作为能源，它们的优势在于广泛存在、取之不尽、用之不竭、可以持续再生，其使用不排放污染物和温室气体，用量不会受到环境污染与气候变化的限制，从而其份额必将逐渐增长，最终成为人类未来的主要能源。
非水能可再生能源的主要缺点在于能量与功率密度低。地面上，太阳能的最大辐射功率小于1千瓦/米2，能量小于0.28吨标煤（8.4GJ）/米2·年，按目前转化效率，每平方公里可发出不大于10万千瓦电。风能的密度也不高，当前，实际每平方公里风电场的装机容量约2万千瓦。生物质能依靠太阳能的光合作用转化，其效率仅有1‰，使其大规模发展必须占有大量土地。虽然近年来非水能可再生能源向规模化发展主要依赖于发展大量靠近用户的小型能源，如太阳能热水器、离网和联网的光伏与风力发电电源、屋顶电站、太阳能建筑等，它们的市场正随着经济性能的改善与产业的扩大在迅速增长，但在2050年要成为能提供上亿吨标煤的能量和上亿千瓦电力装机容量的大规模能源，主要还得依赖于发展大型集中的能源基地，这种基地不可能建在城镇人口密集区和农、林业的种植区，从而主要应考虑在大面积的荒漠地区，这种大型集中基地的发展必须在国家统一规划支持下进行，国际上有关前期工作已经开始。
荒漠地区是指气候干燥、降水稀少、蒸发量大、植被贫乏的地区，包括沙漠、戈壁及沙漠化土地。我国荒漠总面积约160万平方公里，约为全国总面积的六分之一，其中沙漠71万平方公里，戈壁57万平方公里，沙漠化土地32万平方公里，它们同时是我国太阳能、风能、土地资源量丰富的地区，太阳能年总辐射量约为1000 EJ，相当于3300亿吨标煤，风能可开发量大于2亿千瓦，土地资源共有可耕土地12万平方公里，后备可耕地16万平方公里，为能源植物的大规模产业发展提供了有利的基础。这样，只要能开发利用1%~2%的荒漠地区，就能满足我国2050年大规模非水能可再生能源发展的需求，它们的进一步发展将最终成为我国可持续发展能源的主要基地。
我国荒漠地区近年来已开始重视可再生能源的开发利用，2006年底风力发电装机内蒙达50.9万千瓦，新疆达20.7万千瓦，宁夏、甘肃超过10万千瓦，2005年新疆光伏发电装机达4000千瓦，已开始建立相应产业，有了一定基础。
荒漠地区有丰富的
待开发的化石能源资源
我国荒漠地区主要集中在北部与西部的新疆、内蒙、青海、甘肃四个省、自治区。按照2006年国家统计资料，它们的基本情况与化石能源简况列于下表中。由所列数据可以看出，该四省区总面积395万平方公里，占全国总面积的41.1%，总人口7601万，占全国总人口的5.8%，人口平均密度19.2人/平方公里，为全国平均值186.9人/平方公里的14%，GDP总值10755亿元，占全国总值的5.1%，人均GDP为14150元/人·年，为全国人均的88%，包括风蚀地的沙漠面积69万平方公里，占全国沙漠总面积的96.8%，戈壁面积56.7万平方公里，占全国戈壁总面积的99.6%。这些数据均清楚表明，非水能可再生能源的大规模集中基地主要应考虑在此四省区优先发展。
2006年的基本情况与化石能源简况
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全国
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新疆
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内蒙古
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甘肃
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青海
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面积 (万平方公里)
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960
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167
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115
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41
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72
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人口 （万人）
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131448
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2050
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2397
|
2606
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548
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GDP总值 （亿元）
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210871
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3045.3
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4791.5
|
2276.7
|
641.6
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人均GDP （元/人·年）
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16042.2
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14854.9
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19989.5
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8736.4
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11707.7
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沙漠面积（包括风蚀地）(万平方公里)
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71.29
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42.0
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21.3
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1.9
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3.8
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戈壁面积 (万平方公里)
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56.95
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29.3
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18.8
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4.9
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3.7
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煤炭
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基础储 （亿吨）
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3334.8
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127.28
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802.33
|
61.70
|
20.66
|
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年产量 （亿吨）
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23.8174
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0.4319
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3.0802
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0.3823
|
0.0628
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原油
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基础储 （亿吨）
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275856.75
|
41883.22
|
5526.32
|
8727.59
|
4377.23
|
|
年产量 （亿吨）
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18367.6
|
2474.7
|
0
|
81.7
|
223.0
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天然气
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基础储量（亿立方米）
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30009.24
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6598.24
|
1643.04
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98.91
|
1496.10
|
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年产量 （亿立方米）
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585.5
|
164.2
|
0
|
1.5
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25.0
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电力
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年消费量（亿千瓦时）
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28344
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356.20
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884.91
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536.33
|
244.41
|
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年发电量（亿千瓦时）
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28344.0
|
331.1
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1416.4
|
526.3
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277.2
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* 有关数据取自“2007中国统计年鉴”与国家统计局“区域经济统计资料”（2007年3月）表中还列出了四省区化石能源简况，包括基础储量，即探明的剩余的技术可采储量与2006年的年产量。有关数据表明，在四省区内还有丰富的化石能源资源，煤炭基础储量约1012亿吨，占全国储量的30%；原油基础储量约6.05亿吨，占全国储量的22%；天然气基础储量9836亿立方米，占全国储量的33%。由于这些地区地质勘探工作尚有待大力加强，实际储量可能会比现有数据大得多，如有关地方政府报告中提到：新疆石油资源量208.6亿吨，占全国陆上石油的30%，天然气资源量10.3万亿立方米，占全国的34%，煤炭预测资源量2.19万亿吨，占全国的40%；内蒙煤炭远景储量1.2亿吨，占全国的23.76%，保有储量2239亿吨，占全国的22%，石油远景储量40亿吨以上，探明储量7亿吨，天然气远景储量4.2万亿立方米以上，探明储量1万亿立方米；这些都比表中数据高数十倍，更显这些地区作为未来能源基地的重要意义。
这些地区化石能源的开发得到日益重视，煤炭年产量已达3.96亿吨，占全国总产量的16.6%；原油年产量达2780万吨，占全国总产量的15.1%，天然气年产量达190亿立方米，占全国总产量的32.6%，新疆的原油与天然气，内蒙的煤炭与电力已向其他省区输出，已有了逐步发展成为全国能源基地的经验。这些地区均有着很高的发展化石能源的积极性，与区域经济发展结合进行着认真的规划，面临的问题是内部需求不足和对外输出困难。因此，与大规模非水能可再生能源的发展紧密结合，作为国家未来综合能源基地来统一协调发展是重要的战略措施。
发展荒漠地区国家综合能源基地的设想
上世纪五十年代我国决定建立山西煤炭基地，六十年代决定建立大庆石油基地，九十年代决定建立三峡水电基地，对我国能源发展发挥了重大作用，它们一方面保证了我国能源资源充分合理良好的开发，同时又保证了将能源输送至全国各地有效使用。本世纪上半叶，我们面临着有效调整结构，建立我国能源可持续发展体系的重大任务，在继续合理使用化石能源同时，必须大力发展大规模非水能可再生能源，而作为主要可再生能源的太阳能与风能又具有不连续、不稳定的特点，其大规模使用必须与其他能源良好配合，对未来能源可持续发展体系的综合性与协调性也有着更高要求，作为未来国家能源基地应更加注意化石能源与可再生能源良好配合的综合性，并能与化石能源逐渐耗竭与可再生能源份额逐步增大的总体趋势相适应。
我国北部与西部新疆、内蒙、甘肃、青海等省区的广大荒漠地区，既集中了可供开发的大规模非水能可再生能源，又有着丰富的待开发的化石能源资源，是未来国家重大综合能源基地的首选对象。近年来，各省区有很大积极性在筹划与推进成为未来国家能源基地，与区域经济发展密切结合，化石能源与可再生能源的发展均取得了良好进展，新疆的石油与天然气，内蒙的煤与电已开始为全国服务。在此基础上，针对面临的一些困难与问题，应该抓紧研究制定国家未来综合能源基地的计划建议，以有效推动有关工作快速前进，使建立我国能源可持续发展体系得到较好的保证。
在研究制定荒漠地区综合能源基地计划建议中，应着重进行的工作包括：
1．大力加强能源资源的勘测工作，提供可靠的资料与数据，作为整个工作的科学基础。
2．在区域发展规划基础上，明确区域内对能源发展的需求，将优先满足本区域发展需求作为近期工作重点。与此同时，努力落实国内需由本地区提供能源的重大用户，逐步建立与扩大稳定的能源供应渠道，增强作为国家基地的作用。
3．在资源与需求明确的基础上，制定基地发展的综合计划。在化石能源开发方面，要努力采用先进技术，提高开采效率，减小对生态环境的不良影响，合理安排，使它们能在更长时间内保持应有的重要作用。在非水能可再生能源方面，近期宜更加注意在荒漠地区有可能大规模发展的发电、能源植物培育繁殖、制氢及生物质制取液体燃料等方面的技术研发与示范，为可能的快速发展做好准备。要研究制定各种能源相互有效合理配合的综合技术与措施及面向全国输送供应的措施，使之真正发展成为服务全国、发挥各种能源长处的综合大规模能源基地。
4．能否有效推进有关工作进展的关键是人才。应下决心吸收优秀人才，组成从勘测、开发、应用到产业发展的科技与管理队伍，建立必要的研发中心，统一协调地开展工作。
5．在各方面充分研究论证提出建议的基础上，制定国家重大综合能源基地计划，在国家大力支持与统一协调下组织实施。
建议
为在本世纪上半叶能有效建立我国能源可持续发展体系，在既有大规模集中的非水能可再生能源，又有丰富的待开发的化石能源的荒漠地区，主要是新疆、内蒙、甘肃、青海四省区，筹划建立国家重大综合能源基地有着重大意义。建议在有关方面已有很高积极性的基础上，探明资源，明确需求，组织队伍，提出有关发展建议，最终形成国家计划并组织实施。
中国科学院学部作为国家在科学技术方面的最高咨询机构，近年来已组织有关院士与专家进行了一些前期工作，应继续努力发挥应有作用。
（作者单位：中国科学院电工研究所）
《科学新闻》 (2008年 12月 第2期 院士建议)