能源转型有喜有忧 “智能制造”步伐加快（2013年度特别报道）

　　非常规能源异军突起，美国制造业回归受关注

　　美国《华尔街日报》记者格里高利·祖克曼在今年出版的新书《水力压裂者》中，这样评价页岩气钻井“水力压裂技术”的开拓者乔治·米歇尔：“他的影响最终或能与亨利·福特、亚历山大·贝尔比肩”。福特引入大规模流水线生产汽车，带来工业生产方式的革命，而“电话之父”贝尔是现代通讯技术的先行者。

　　美国页岩气革命是水平井和水力压裂等技术日臻成熟的结果。判断页岩气是否会带来能源革命，一个重要的标准在于其开发量是否充足，以及是否具有持续性。本报记者近日采访的多位能源专家认为，2013年美国页岩气产量增长超出预期，页岩气对美国能源结构具有革命性影响。

　　根据美国能源信息署今年10月发布的报告，页岩气产业生产效率正在提高。2013年夏天美国首度超过俄罗斯，成为世界石油和天然气总产量最大的国家。据预测，美国2040年天然气产量将比2012年增加56%，年产量达到约1万亿立方米。

　　中石化石油勘探开发研究院原总工程师张抗接受本报记者采访时表示，在美国，以页岩气和致密油为代表的能源异军突起，价格降低，形成了促进相关产业发展的巨大推力，已经开始带动以化工、钢铁为代表的制造业回迁。张抗认为，坐拥页岩气的繁荣，美国能源底气进一步加强。更为重要的是，非常规能源的迅猛发展，使美国发展和利用可再生能源的步伐变得更加从容。

　　美国总统奥巴马今年12月初发布总统令，要求美联邦政府机构在未来7年将可再生能源在整体能耗中的比例，由现在的7%增加至20%。白宫表示，此举将有助于联邦机构实现在2020年前将温室气体排放较2010年降低28%的目标。

　　但是，厦门大学能源经济研究中心主任林伯强在接受本报记者采访时认为，由于非常规天然气和致密油仍然是化石能源，在开采过程中易造成地下水污染，相关的环境问题今年也引发更大争议。他认为，从现实的角度推测，非常规天然气和石油的丰裕和成本走低，将可能压缩可再生能源在美国市场的竞争力，客观上给可再生能源发展带来阻碍。

　　德国能源转型陷困境，新能源普及知易行难

　　就在美国拥抱能源繁荣之时，德国的能源绿色转型遇上了“冷空气”。由于缺少石油和天然气，德国在2010年公布了“能源转型”政策文件，大力推动从化石能源向可再生能源的过渡。2011年，德国将目标进一步细化，计划在2020年把可再生能源发电比例提至35%，2050年达到80%。依托政策和技术支撑，德国的可再生能源利用已经处于世界领先地位。据统计，目前德国可再生能源发电比例已达25%。

　　然而数字上的成功却遮挡不住现实中的种种难题。一方面，由于当前新能源电价与常规电价存在成本差异，德国政府多年来持续不断地为绿色能源产业提供巨额补贴。普通民众和小企业不得不负担新能源附加税，已经对政府政策提出公开质疑。目前，德国民用电价比相邻的法国高出1/3，甚至达到美国的3倍。据预计，德国明年的绿色能源补贴总额将可能超过236亿欧元；另一方面，在目前电力储存技术瓶颈尚未突破的情况下，太阳能和风能的间歇性，导致德国的电力供应“靠天吃饭”。2011年日本福岛核泄漏事故后，德国政府决心摈弃核电，当年即关闭8个核电厂，承诺在2022年前关闭所有核电厂。如此一来，在新能源电力供应不足之时，就不得不加大火电生产，顾不得碳排放，要不然就是从邻国购电。

　　德国能源转型之痛，一方面因“天时”而起，日本福岛核事故“意外地”加速了“去核电”进程，使得“忽上忽下”的新能源发电缺少后备电源，而经济的不景气致使传统能源价格走低，加上美国页岩气革命，可再生能源丧失更多价格优势；另一方面，德国新能源转型，在基础设施和技术配备上尚显不足，智能电网投资乏力和电力储存技术瓶颈成为制约新能源发展的重要因素。

　　根据欧盟委员会今年5月的统计，在2005年至2012年间，天然气价格在美国降低了66%，在欧洲则上涨了35%。这让欧盟领导人特别是德国很担心未来工业企业受廉价能源驱动转向美国投资兴业，从而削弱欧盟竞争力。作为世界化工巨头之一的德国巴斯夫公司已经将其部分生产和研发投资转移到美国。目前美国的天然气价格只有德国的1/3，工业电价也只有德国的一半。德国政府表示，将在明年4月公布对可再生能源政策进行根本性改革的方案，降低民用电价，同时将保持对大型企业给予电价特殊待遇。未来能源转型之路何去何从，对德国是个很大的考验。

　　中国人民大学经济学院教授贾根良对本报记者表示，前两次工业革命史表明，新旧两种能源体系之间的对立和冲突将对国家盛衰产生重大影响。有研究表明，由于技术、思维、既有利益等多方面的路径依赖，英国固守煤炭和旧产业结构导致在第二次工业革命中失守世界领导地位。美国和德国在第二次工业革命实现“跳跃式发展”的历史经验表明，尽早进入“可再生能源革命”技术经济体系很可能是实现国家跨越发展的良机。 

　　3D打印对规模大生产形成有益补充，制造业“智能化”趋势增强

　　作为全球3D打印领域领先的生产和服务商，美国“3D系统”公司被《财富》杂志评为2013年全球100家增长最快的公司之一。

　　去年，美国总统奥巴马宣布重振美国制造业的计划，决定投入100亿美元，建立15个制造业创新研究院，其中包括对3D打印的专门研究。

　　当前，无论是波音、空客等大飞机的零部件制造，还是耐克、阿迪达斯等体育用品的雏形设计和生产，都引入了3D打印技术。该技术在推动产品优化设计和缩短研发流程方面表现不凡。英国《金融时报》今年6月报道称，过去阿迪达斯测试一款新鞋通常要12名技师工作4至6周，现在通过3D打印，只要一两天，而且效果好得多。

　　专家普遍认为，3D打印技术的主要应用在于提高产品的设计效率和降低研发成本，以及满足消费者的定制服务需求。3D打印技术对越是复杂精工、传统制造工艺难以完成的零部件生产，越具有优势，其价值更多体现在研发和设计等“前端环节”，而它替代以大规模生产为特征的传统流水线制造业并不现实，更多是传统大规模制造业生产的有益补充。这一技术应用的广阔前景在于，与互联网大数据、云计算以及生产智能化趋势联系在一起，成为新兴制造业革命的一部分。

　　中国社科院工业经济研究所邓洲博士告诉本报记者，新的制造业革命所包含的变化不只是3D打印技术，最核心的变化是反映在制造业生产方式和组织方式的颠覆上。目前制造业最重要的转型之一是“智能制造”对“自动化制造”的替代。智能化的工业机器人能够自我修正错误，甚至自主进行工艺改进和流程优化，无需看护和调试。

　　制造业的“智能化”趋势对未来全球制造业格局具有深远意义：工厂设在劳动力相对低廉国家和地区的必要性将逐渐减弱，而生产前期的“设计”环节成为决定市场竞争力的关键因素。

　　贾根良认为，迄今为止，信息技术革命主要表现在对脑力劳动的替代上，而今后，人工智能等科技进展将在制造业、农业、流通等领域进一步解放人的体力劳动，逐步实现国民经济系统整体智能化。以机器人产业为例，据国际机器人工业联合会预测，不久的将来中国将成为全球最大工业机器人市场。但值得注意的是，目前国外机器人品牌占据了我国国内市场90%的份额，德、美、日等国在信息化和制造业数字化领域中仍占据着国际制高点。

　　（本报记者 于宏建 牟宗琮 牛瑞飞 李应齐）  

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　　2013国际科技事件扫描

　　癌症免疫疗法展现广阔前景

　　与外科手术、放疗、化疗等传统疗法完全不同，肿瘤免疫疗法作用的标靶是身体的免疫系统，而不是直接针对肿瘤。2013年癌症研究经历了巨大变化，癌症免疫疗法在临床试验中获得了令人鼓舞的成果。

　　脑成像技术取得非凡突破

　　2013年，欧盟和美国相继公布了大手笔的“脑计划”，旨在模拟大脑工作原理，绘制脑活动图。科学家们今年在脑成像技术方面取得前所未有的突破，一种叫做“透明”（CLARITY）的新型脑成像技术可以使脑组织变得透明，并让神经元（以及其他脑细胞）得到了全面展示，改变了观察大脑这种复杂器官的方式。

　　人类胚胎干细胞克隆终实现

　　美国俄勒冈健康科学大学的研究人员把人类皮肤上的细胞重组为可在体内转化成任何其他类型细胞的胚胎干细胞。这项克隆研究的导向是产生可用于疾病治疗的干细胞，即“治疗性克隆”。

　　“太阳崇拜者”驾驭太阳能

　　“太阳崇拜者”亨利·斯奈思利用钙钛矿物质开发出了高能效、低成本的钙钛矿型太阳能电池，可以将15%的阳光转化为电能。虽然钙钛矿型太阳能电池目前还不能与商用硅太阳能电池相比，但由于其易于制造，钙钛矿便宜，效率有望显著提高，前景被广泛看好。

　　太阳系外中微子首次被捕获

　　自1987年以来，科学家们首次捕获到来自太阳系外的中微子。中微子是宇宙中除光子之外最多的粒子，却极难被探测到。在分析了2010年5月至2012年5月“冰立方中微子天文台”（在南极洲约2.4公里深的冰层下1立方公里的冰块内）收集的数据后，科学家们发现28个高能中微子，其能量都超过30万亿电子伏特。这一发现将开启天文学研究新时代，有望揭示宇宙中最奇特现象的奥秘。

　　首台碳纳米管计算机原型问世

　　美国斯坦福大学的工程师首次采用碳纳米管建造出计算机原型，比现在基于硅芯片模式的计算机更小、更快且更节能。这一世界性成就的关键技术贡献是：将基于碳纳米管电路的制造过程落实到位；建立了一个简单而有效的电路，表明使用碳纳米管计算是可行的。这项新突破使人们看到了用碳纳米管制造出体积更小、速度更快、价格更便宜的新一代电子设备的可能性。

　　德科学家成功让光停留60秒

　　德国科学家创下纪录：利用一种特殊晶体作为介质，将光“拘留”在内，时间持续了整整一分钟。科学家希望通过类似的减速效应来拦截、捕获并重新释放光，这是研制量子中继器的重要步骤，也是未来打造强大的量子计算机以及构建长距离量子通信的基础。

　　（中国科学技术信息研究所刘润生）