刘涛：智慧能源的技术基础

　　技术是智慧能源的基础。智慧能源的技术可以归为两类，即改进性技术与更替性技术。改进性技术主要指针对传统能源形式开发利用的清洁技术、高效技术和安全技术;更替性技术主要指针对新型能源形式的探索发现及其开发利用技术。

　　改进性技术与更替性技术的区分，有形式与趋势两个标准。改进性技术在能源形式上是现有的传统能源，在趋势上是使之更加清洁、高效、安全的改良进步;更替性技术在能源形式上是已知甚至未知的新型能源，在趋势上是革命性的、能够替代现有主要能源甚至能够完全满足人类能源需求的未来能源。

　　改进性技术和更替性技术的关系，犹如智慧能源不断向前迈进的两条腿，协调并行，相辅相成，不可偏废。改进性技术是阶段性、过渡性的，为更替性技术作技术上的积累与铺垫，满足人类现时直至能源形式大规模更替前的需求，重在“守成”;更替性技术是长期性、革命性的，在改进性技术的基础上找到能够大规模替代现有主要能源形式并长期支撑人类文明发展的主体能源，重在“开拓”。更替性技术与社会、文明的发展程度相协调，持续到一定时间、发展到一定程度后，又会逐渐无法满足新的社会和文明需要而转变为改进性技术，因此我们将持续不断寻求新的更替性技术。

　　那么，智慧能源技术又有着怎样的轮廓剪影?参照能源形式更替路径与规律，加之现今社会发展和未来文明的需要，我们可以发现其关键性特征：

　　系统。智慧能源技术不会是单一的某项技术，必然是有机整合当前的互联网技术、云计算技术、通信技术、控制技术及未来的新技术，实现能源生产、传输和利用等环节多项技术的综合优势。智慧能源技术的功能不再是能源简单的生产、传输、交易和消费过程，而是基于生态文明发展需求，结合环境、社会、人文、政治等指标建立起来的综合体系。

　　安全。智慧能源技术必须符合安全的要求，确保为社会提供安全、稳定、持续的能源，同时解决能源巨大能量在不可控制时带来的危害，如火灾、洪水、电击、交通事故等，彻底驯化能源的“野性”。

　　清洁。智慧能源对自然环境的影响将无限趋近于零，这是我们为之不懈努力的终极方向与目标之一。未来能源的清洁属性必须摆在第一位，其生产和使用过程不产生有害物质，或者产生的有害物质极小，不影响自然界的生态平衡。智慧能源不仅要加强可见、有形的污染物的控制，而且要消除辐射、电磁波等无形污染物的危害。

　　经济。随着能源技术中所蕴含人类智慧属性的不断提高，能源利用效率也将随之提高，智慧能源技术将探索发掘更加高效的能源，使之拥有越来越大的能量密度，以最小的代价换取最大的动力产出。简而言之就是高效率、低成本、高产出。

　　茫茫宇宙，充满无限未知，承载无限想象。随着人类科学技术水平的提升和对宇宙认知广度与深度的拓展，我们必将发现和发明更多的新型能源形式，有些可能出人意料，有些甚至匪夷所思，极大地超越我们现今的认知范围，但一定会为我们带来如同科幻小说一般奇丽壮阔的未来应用图景。结合前沿科学研究进展，我们大胆设想未来的几种智慧能源技术：

　　“冷能”技术。目前“冷能”技术暂未有明确和权威的定义，“冷能”技术的冷是相对的低温，即高于绝对零度-273.15℃，低于常温20℃，其物质载体称之为冷源，如冰、雪、空气等。“冷能”技术指对符合人类需要的冷源进行开发、收集、储存和应用。“冷能”的潜在优点有：自然界储量丰富、可与热能互补利用、日常生活和工业生产对冷环境的需求巨大等。目前对“冷能”技术的探索和应用刚刚起步，未来的发展空间不可估量。

　　太阳风利用技术。太阳风是一种连续存在、来自太阳并以200-800km/s的速度运动的超音速等离子体带电粒子流。它虽然与地球上的空气不同，不是由气体的分子组成，而是由更简单的比原子还小一个层次的基本粒子——质子和电子等组成，但是它们流动时所产生的效应与空气流动十分相似，所以被称为太阳风。太阳风中存在巨大能量毋庸置疑，但实际操作中的诸多限制还是个大问题，在人类智慧不断增长的未来，它有可能带给我们不小的惊喜。

　　反物质利用技术。爱因斯坦认为，运动的物体都有能量，当它的总和是一个正值时，这种物质就是我们在生活中看到的各种物质;当运动的物体所具有的能量总和是一个负值时，物质的性质、内部组成和我们日常见到的截然相反，这种物质称为反物质。虽然世界各国都在不懈探索着反物质，但是我们现在对反物质的研究还只处于初始阶段，离实际利用还相当遥远。我们希望它终有一天会在我们的努力下为人类所用，成为划时代的智慧能源。

　　地磁利用技术。地磁(地球磁场)近似于一个位于地球中心的磁偶极子的磁场。虽然关于地球磁场产生的原因还有待权威的科学解释，但地球磁场的存在却是一个不争的事实。地球本身就是一个不停自转和公转的运动体，具有巨大的动能，同时又具有巨大的地磁场，人类只要能够制造出足够的闭合线圈用于切割地磁线，据此开发能源，必将使得未来呈现出与当今世界完全不同的图景。

　　作者为中国科学院生态环境研究中心博士，现任职于云南省发展改革委