能源轉型有喜有憂 “智能制造”步伐加快（2013年度特別報道）

　　非常規能源異軍突起，美國制造業回歸受關注

　　美國《華爾街日報》記者格裡高利·祖克曼在今年出版的新書《水力壓裂者》中，這樣評價頁岩氣鑽井“水力壓裂技術”的開拓者喬治·米歇爾：“他的影響最終或能與亨利·福特、亞歷山大·貝爾比肩”。福特引入大規模流水線生產汽車，帶來工業生產方式的革命，而“電話之父”貝爾是現代通訊技術的先行者。

　　美國頁岩氣革命是水平井和水力壓裂等技術日臻成熟的結果。判斷頁岩氣是否會帶來能源革命，一個重要的標准在於其開發量是否充足，以及是否具有持續性。本報記者近日採訪的多位能源專家認為，2013年美國頁岩氣產量增長超出預期，頁岩氣對美國能源結構具有革命性影響。

　　根據美國能源信息署今年10月發布的報告，頁岩氣產業生產效率正在提高。2013年夏天美國首度超過俄羅斯，成為世界石油和天然氣總產量最大的國家。據預測，美國2040年天然氣產量將比2012年增加56%，年產量達到約1萬億立方米。

　　中石化石油勘探開發研究院原總工程師張抗接受本報記者採訪時表示，在美國，以頁岩氣和致密油為代表的能源異軍突起，價格降低，形成了促進相關產業發展的巨大推力，已經開始帶動以化工、鋼鐵為代表的制造業回遷。張抗認為，坐擁頁岩氣的繁榮，美國能源底氣進一步加強。更為重要的是，非常規能源的迅猛發展，使美國發展和利用可再生能源的步伐變得更加從容。

　　美國總統奧巴馬今年12月初發布總統令，要求美聯邦政府機構在未來7年將可再生能源在整體能耗中的比例，由現在的7%增加至20%。白宮表示，此舉將有助於聯邦機構實現在2020年前將溫室氣體排放較2010年降低28%的目標。

　　但是，廈門大學能源經濟研究中心主任林伯強在接受本報記者採訪時認為，由於非常規天然氣和致密油仍然是化石能源，在開採過程中易造成地下水污染，相關的環境問題今年也引發更大爭議。他認為，從現實的角度推測，非常規天然氣和石油的豐裕和成本走低，將可能壓縮可再生能源在美國市場的競爭力，客觀上給可再生能源發展帶來阻礙。

　　德國能源轉型陷困境，新能源普及知易行難

　　就在美國擁抱能源繁榮之時，德國的能源綠色轉型遇上了“冷空氣”。由於缺少石油和天然氣，德國在2010年公布了“能源轉型”政策文件，大力推動從化石能源向可再生能源的過渡。2011年，德國將目標進一步細化，計劃在2020年把可再生能源發電比例提至35%，2050年達到80%。依托政策和技術支撐，德國的可再生能源利用已經處於世界領先地位。據統計，目前德國可再生能源發電比例已達25%。

　　然而數字上的成功卻遮擋不住現實中的種種難題。一方面，由於當前新能源電價與常規電價存在成本差異，德國政府多年來持續不斷地為綠色能源產業提供巨額補貼。普通民眾和小企業不得不負擔新能源附加稅，已經對政府政策提出公開質疑。目前，德國民用電價比相鄰的法國高出1/3，甚至達到美國的3倍。據預計，德國明年的綠色能源補貼總額將可能超過236億歐元﹔另一方面，在目前電力儲存技術瓶頸尚未突破的情況下，太陽能和風能的間歇性，導致德國的電力供應“靠天吃飯”。2011年日本福島核泄漏事故后，德國政府決心擯棄核電，當年即關閉8個核電廠，承諾在2022年前關閉所有核電廠。如此一來，在新能源電力供應不足之時，就不得不加大火電生產，顧不得碳排放，要不然就是從鄰國購電。

　　德國能源轉型之痛，一方面因“天時”而起，日本福島核事故“意外地”加速了“去核電”進程，使得“忽上忽下”的新能源發電缺少后備電源，而經濟的不景氣致使傳統能源價格走低，加上美國頁岩氣革命，可再生能源喪失更多價格優勢﹔另一方面，德國新能源轉型，在基礎設施和技術配備上尚顯不足，智能電網投資乏力和電力儲存技術瓶頸成為制約新能源發展的重要因素。

　　根據歐盟委員會今年5月的統計，在2005年至2012年間，天然氣價格在美國降低了66%，在歐洲則上漲了35%。這讓歐盟領導人特別是德國很擔心未來工業企業受廉價能源驅動轉向美國投資興業，從而削弱歐盟競爭力。作為世界化工巨頭之一的德國巴斯夫公司已經將其部分生產和研發投資轉移到美國。目前美國的天然氣價格隻有德國的1/3，工業電價也隻有德國的一半。德國政府表示，將在明年4月公布對可再生能源政策進行根本性改革的方案，降低民用電價，同時將保持對大型企業給予電價特殊待遇。未來能源轉型之路何去何從，對德國是個很大的考驗。

　　中國人民大學經濟學院教授賈根良對本報記者表示，前兩次工業革命史表明，新舊兩種能源體系之間的對立和沖突將對國家盛衰產生重大影響。有研究表明，由於技術、思維、既有利益等多方面的路徑依賴，英國固守煤炭和舊產業結構導致在第二次工業革命中失守世界領導地位。美國和德國在第二次工業革命實現“跳躍式發展”的歷史經驗表明，盡早進入“可再生能源革命”技術經濟體系很可能是實現國家跨越發展的良機。 

　　3D打印對規模大生產形成有益補充，制造業“智能化”趨勢增強

　　作為全球3D打印領域領先的生產和服務商，美國“3D系統”公司被《財富》雜志評為2013年全球100家增長最快的公司之一。

　　去年，美國總統奧巴馬宣布重振美國制造業的計劃，決定投入100億美元，建立15個制造業創新研究院，其中包括對3D打印的專門研究。

　　當前，無論是波音、空客等大飛機的零部件制造，還是耐克、阿迪達斯等體育用品的雛形設計和生產，都引入了3D打印技術。該技術在推動產品優化設計和縮短研發流程方面表現不凡。英國《金融時報》今年6月報道稱，過去阿迪達斯測試一款新鞋通常要12名技師工作4至6周，現在通過3D打印，隻要一兩天，而且效果好得多。

　　專家普遍認為，3D打印技術的主要應用在於提高產品的設計效率和降低研發成本，以及滿足消費者的定制服務需求。3D打印技術對越是復雜精工、傳統制造工藝難以完成的零部件生產，越具有優勢，其價值更多體現在研發和設計等“前端環節”，而它替代以大規模生產為特征的傳統流水線制造業並不現實，更多是傳統大規模制造業生產的有益補充。這一技術應用的廣闊前景在於，與互聯網大數據、雲計算以及生產智能化趨勢聯系在一起，成為新興制造業革命的一部分。

　　中國社科院工業經濟研究所鄧洲博士告訴本報記者，新的制造業革命所包含的變化不只是3D打印技術，最核心的變化是反映在制造業生產方式和組織方式的顛覆上。目前制造業最重要的轉型之一是“智能制造”對“自動化制造”的替代。智能化的工業機器人能夠自我修正錯誤，甚至自主進行工藝改進和流程優化，無需看護和調試。

　　制造業的“智能化”趨勢對未來全球制造業格局具有深遠意義：工廠設在勞動力相對低廉國家和地區的必要性將逐漸減弱，而生產前期的“設計”環節成為決定市場競爭力的關鍵因素。

　　賈根良認為，迄今為止，信息技術革命主要表現在對腦力勞動的替代上，而今后，人工智能等科技進展將在制造業、農業、流通等領域進一步解放人的體力勞動，逐步實現國民經濟系統整體智能化。以機器人產業為例，據國際機器人工業聯合會預測，不久的將來中國將成為全球最大工業機器人市場。但值得注意的是，目前國外機器人品牌佔據了我國國內市場90%的份額，德、美、日等國在信息化和制造業數字化領域中仍佔據著國際制高點。

　　（本報記者 於宏建 牟宗琮 牛瑞飛 李應齊）  

　　>> 鏈  接

　　2013國際科技事件掃描

　　癌症免疫療法展現廣闊前景

　　與外科手術、放療、化療等傳統療法完全不同，腫瘤免疫療法作用的標靶是身體的免疫系統，而不是直接針對腫瘤。2013年癌症研究經歷了巨大變化，癌症免疫療法在臨床試驗中獲得了令人鼓舞的成果。

　　腦成像技術取得非凡突破

　　2013年，歐盟和美國相繼公布了大手筆的“腦計劃”，旨在模擬大腦工作原理，繪制腦活動圖。科學家們今年在腦成像技術方面取得前所未有的突破，一種叫做“透明”（CLARITY）的新型腦成像技術可以使腦組織變得透明，並讓神經元（以及其他腦細胞）得到了全面展示，改變了觀察大腦這種復雜器官的方式。

　　人類胚胎干細胞克隆終實現

　　美國俄勒岡健康科學大學的研究人員把人類皮膚上的細胞重組為可在體內轉化成任何其他類型細胞的胚胎干細胞。這項克隆研究的導向是產生可用於疾病治療的干細胞，即“治療性克隆”。

　　“太陽崇拜者”駕馭太陽能

　　“太陽崇拜者”亨利·斯奈思利用鈣鈦礦物質開發出了高能效、低成本的鈣鈦礦型太陽能電池，可以將15%的陽光轉化為電能。雖然鈣鈦礦型太陽能電池目前還不能與商用硅太陽能電池相比，但由於其易於制造，鈣鈦礦便宜，效率有望顯著提高，前景被廣泛看好。

　　太陽系外中微子首次被捕獲

　　自1987年以來，科學家們首次捕獲到來自太陽系外的中微子。中微子是宇宙中除光子之外最多的粒子，卻極難被探測到。在分析了2010年5月至2012年5月“冰立方中微子天文台”（在南極洲約2.4公裡深的冰層下1立方公裡的冰塊內）收集的數據后，科學家們發現28個高能中微子，其能量都超過30萬億電子伏特。這一發現將開啟天文學研究新時代，有望揭示宇宙中最奇特現象的奧秘。

　　首台碳納米管計算機原型問世

　　美國斯坦福大學的工程師首次採用碳納米管建造出計算機原型，比現在基於硅芯片模式的計算機更小、更快且更節能。這一世界性成就的關鍵技術貢獻是：將基於碳納米管電路的制造過程落實到位﹔建立了一個簡單而有效的電路，表明使用碳納米管計算是可行的。這項新突破使人們看到了用碳納米管制造出體積更小、速度更快、價格更便宜的新一代電子設備的可能性。

　　德科學家成功讓光停留60秒

　　德國科學家創下紀錄：利用一種特殊晶體作為介質，將光“拘留”在內，時間持續了整整一分鐘。科學家希望通過類似的減速效應來攔截、捕獲並重新釋放光，這是研制量子中繼器的重要步驟，也是未來打造強大的量子計算機以及構建長距離量子通信的基礎。

　　（中國科學技術信息研究所劉潤生）