能源迭代宜合不宜搏
——訪中國(guó)工程院院士倪維斗
我國(guó)能源革命的目標(biāo)已經(jīng)明確，未來(lái)，能源生產(chǎn)和消費(fèi)將深刻變革、快速迭代。構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，應(yīng)如何立足國(guó)情，統(tǒng)籌考慮，并從全局高度制定發(fā)展戰(zhàn)略？日前，本刊對(duì)中國(guó)工程院院士、中國(guó)能源學(xué)會(huì)會(huì)長(zhǎng)倪維斗進(jìn)行專訪，請(qǐng)他就新能源發(fā)展戰(zhàn)略、傳統(tǒng)能源轉(zhuǎn)型與未來(lái)能源體系構(gòu)建等話題分享思想。倪院士認(rèn)為，能源行業(yè)應(yīng)該堅(jiān)持系統(tǒng)觀點(diǎn)、協(xié)同發(fā)展思維，要把合適的能源放在合適的地方，在合適的系統(tǒng)中與其他能源協(xié)同發(fā)展，發(fā)揮作用。在大力發(fā)展新能源的同時(shí)，也要高度重視煤炭清潔高效利用，不同能源品種應(yīng)該揚(yáng)長(zhǎng)補(bǔ)短、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、形成合力。
新能源不能單打一
《能源評(píng)論》：發(fā)展新能源，是一場(chǎng)關(guān)乎能否贏得未來(lái)的“戰(zhàn)役”。您如何看待新能源發(fā)展前景與策略？
倪維斗：從能源發(fā)展與迭代的趨勢(shì)來(lái)看，風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源肯定要大力發(fā)展。我國(guó)已承諾，到2020年，非化石能源占一次能源消費(fèi)總量的比重將達(dá)到15%左右。但在現(xiàn)有條件下，新能源距離成為主力能源，甚至完全替代化石能源，還有一定距離，需要統(tǒng)籌考慮，不能單打一地發(fā)展新能源，需要協(xié)調(diào)好和其他能源的關(guān)系，合力前行。當(dāng)前存在著一種過分強(qiáng)調(diào)新能源的傾向，這可能會(huì)導(dǎo)致新能源發(fā)展規(guī)劃失之于偏、失之于空、失之于制。
發(fā)展新能源，一定要規(guī)劃先行，不能僅僅從資源角度，盲目建設(shè)風(fēng)電場(chǎng)、光伏電站，需要系統(tǒng)考慮經(jīng)濟(jì)發(fā)展、新能源消納以及配套電網(wǎng)建設(shè)問題，同時(shí)還要不斷提升技術(shù)研發(fā)水平，爭(zhēng)取讓發(fā)電成本降下來(lái)，減少國(guó)家補(bǔ)貼。
《能源評(píng)論》：針對(duì)當(dāng)前社會(huì)關(guān)注的新能源消納難題，您認(rèn)為，應(yīng)如何何化解？
倪維斗：從根本上解決新能源發(fā)展問題，需要跳出新能源產(chǎn)業(yè)的小圈圈，通盤考慮與其他能源、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)如何統(tǒng)籌發(fā)展。
一個(gè)值得深入探討的突破路徑是，將新能源與煤化工產(chǎn)業(yè)結(jié)合起來(lái)。在我國(guó)風(fēng)能、太陽(yáng)能豐富的西北地區(qū)，煤炭資源也十分豐富，這些地區(qū)也面臨著如何利用這些資源向全國(guó)提供清潔能源和發(fā)展地方經(jīng)濟(jì)的問題。那么，利用當(dāng)?shù)馗挥嗟男履茉措娏Πl(fā)展煤化工產(chǎn)業(yè)，用增加當(dāng)?shù)叵{的辦法解決棄風(fēng)、棄光問題，就可以一舉多得。
《能源評(píng)論》：目前有哪些成熟的技術(shù)路線？您如何評(píng)價(jià)目前煤制氣、煤制油技術(shù)？
倪維斗：我不贊成簡(jiǎn)單用煤制氣、制油。因?yàn)槟壳暗募夹g(shù)，不僅增加能源消耗，屬于多此一舉，而且造成的大氣和水污染問題也很突出。
可以用負(fù)荷低谷的風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電，來(lái)電解水產(chǎn)生氧氣和氫氣，再通過煤化工協(xié)同系統(tǒng)合成甲醇。與傳統(tǒng)系統(tǒng)相比，新技術(shù)增加了電解水環(huán)節(jié)的協(xié)同系統(tǒng)，省去了昂貴且高能耗的空分裝置，大大減少了變換的氣體量，煤炭中大部分碳元素進(jìn)入甲醇產(chǎn)品而被利用，碳排放減少80%左右，甲醇產(chǎn)出增加約一倍。
如此，既可以解決新能源消納問題，也解決了傳統(tǒng)煤化工的碳排放問題，還可以促進(jìn)當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展，比如應(yīng)用于冶金領(lǐng)域，用來(lái)代替焦煤，達(dá)到能量和資源利用整體最優(yōu)的效果。
多種能源需協(xié)同發(fā)展
《能源評(píng)論》：這實(shí)際上是煤化工的一種新思路——煤基多聯(lián)產(chǎn)的發(fā)展路徑，您認(rèn)為這是否代表未來(lái)的方向？
倪維斗：對(duì)，煤基多聯(lián)產(chǎn)也是降低我國(guó)燃煤排放的重要技術(shù)路徑。傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)業(yè)不僅憑白地增加了許多能源消耗，還面臨著嚴(yán)峻的環(huán)境承載力問題，需要更新技術(shù)路線。建議發(fā)展以甲醇為中心的新型煤化工，通過電化共軌方式，打破不同行業(yè)之間的界限，按照系統(tǒng)最優(yōu)原則進(jìn)行集成與優(yōu)化，達(dá)到系統(tǒng)的能源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)的目的。據(jù)測(cè)算，電化共軌系統(tǒng)的能源利用效率可以達(dá)到70%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于燃煤電廠的效率，而且碳排放也大大減少。
《能源評(píng)論》：我注意到，您一直在強(qiáng)調(diào)，要堅(jiān)持用系統(tǒng)思維解決能源問題。
倪維斗：任何一種能源單獨(dú)來(lái)看都有它的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，任何一種負(fù)荷也都有自己的特性。各個(gè)能源品種，不能各吹各的號(hào)、各敲各的鑼，化石能源、核能、新能源，要綜合系統(tǒng)地加以考慮，協(xié)同利用，讓其各得其所、揚(yáng)長(zhǎng)避短，最大程度上促進(jìn)能源系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)、低碳、可持續(xù)發(fā)展。
這一思維方式可以歸納為五個(gè)“合適”：把合適的能源放在合適的地方，在合適的系統(tǒng)中與其他能源合適的協(xié)同，發(fā)揮合適的作用。這會(huì)涉及到六個(gè)方面的協(xié)同問題：化石能源與新能源協(xié)同，供能和用能協(xié)同，高品位和低品位能源協(xié)同，供能和產(chǎn)業(yè)協(xié)同，集中和分布式供能協(xié)同，電、氣、熱、車網(wǎng)協(xié)同。
《能源評(píng)論》：這種能源協(xié)同思想如何落實(shí)？
倪維斗：對(duì)于一種能源資源，應(yīng)該從戰(zhàn)略高度考察它在整個(gè)能源系統(tǒng)中的合理位置，不是研究它在理論上的作用，而是要研究它應(yīng)該干什么、適合干什么。
以天然氣為例，從熱力學(xué)角度來(lái)說，高品位燃料低品位利用會(huì)造成能量損失。用天然氣做煤炭可以做的事情，用來(lái)采暖、發(fā)電，有一點(diǎn)暴殄天物。
好鋼要用在刀刃上，我國(guó)的天然氣應(yīng)該用于輔助新能源調(diào)峰。相比于燃煤機(jī)組，燃?xì)廨啓C(jī)的優(yōu)勢(shì)在于可以模塊化拼裝，具有快速調(diào)節(jié)出力的天然優(yōu)勢(shì)，非常適合與新能源搭配，用于“熨平”新能源發(fā)電的波動(dòng)性與間歇性。
沒有煤炭清潔化都是空談
《能源評(píng)論》：您如何評(píng)價(jià)煤炭行業(yè)在未來(lái)能源體系中的地位？
倪維斗：到2050年，我國(guó)總能耗將達(dá)到65億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的水平，屆時(shí)，煤炭在我國(guó)一次能源中的占比仍然會(huì)在40%左右，需求量不會(huì)少于25億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。因此，要促進(jìn)能源系統(tǒng)優(yōu)化，需要多種能源發(fā)揮協(xié)同作用，也要充分認(rèn)識(shí)煤炭的清潔高效利用，對(duì)節(jié)能減排、能源轉(zhuǎn)型的促進(jìn)作用。如果不在煤炭的清潔利用上下大力氣研發(fā)，其他一切只能是空談，低碳就會(huì)成為一句口號(hào)。
《能源評(píng)論》：但在很多人看來(lái)，煤炭本質(zhì)上就是一個(gè)高污染能源品種，控煤呼聲也一直很高，究竟應(yīng)當(dāng)如何認(rèn)識(shí)和處理好煤炭與經(jīng)濟(jì)發(fā)展、環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系？
倪維斗：需要強(qiáng)調(diào)的是，煤炭行業(yè)對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展曾經(jīng)發(fā)揮了極大的作用，煤炭過去、現(xiàn)在、將來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，仍然是我國(guó)的主力能源。推進(jìn)能源革命，就必須走煤炭清潔高效利用之路，下大力氣、花苦工夫去研發(fā)突破相關(guān)技術(shù)?，F(xiàn)在一味搞去煤化，要打倒煤、要革煤的命，這就有點(diǎn)忘了本，不能卸磨殺驢，不能飛鳥盡良弓藏，更不能見煤就煩，見煤就砍。
實(shí)事求是地說，燃煤污染確實(shí)存在，但問題不在于要不要燃煤，而在于怎么燃煤。沒有臟的能源，只有臟的使用方式。停留于老技術(shù)、沿襲老套路已經(jīng)行不通，煤炭工業(yè)需要革新，需要有新的思維。
《能源評(píng)論》：作為我國(guó)煤炭消費(fèi)的半壁江山和能源主力，火電行業(yè)需要如何創(chuàng)新高效清潔利用？
倪維斗：實(shí)際上，我國(guó)的燃煤發(fā)電技術(shù)在世界范圍內(nèi)都是領(lǐng)先的，發(fā)電效率在2006年就已經(jīng)超過了美國(guó)，而且前沿技術(shù)還在不斷取得突破。例如上海外高橋第三發(fā)電廠發(fā)電煤耗已經(jīng)達(dá)到276克/千瓦時(shí)，每立方米廢氣中只含有二氧化硫18毫克、氮氧化物17毫克、煙塵8毫克，被國(guó)際能源署稱為是全球最清潔的電廠?，F(xiàn)在該廠又提出一個(gè)新的方案：其核心技術(shù)就在于，通過兩次再熱，汽輪高低位雙軸布置，仍維持600攝氏度的蒸汽溫度，節(jié)省了價(jià)格高昂的管道材料，發(fā)電煤耗可降至251克/千瓦時(shí)。
未來(lái)，火電行業(yè)需要繼續(xù)下大力氣研究應(yīng)用降低煤耗和排放的技術(shù)。以火電機(jī)組的平均煤耗為例，目前每千瓦時(shí)煤耗為318克，如果能夠再降低10克，每年可節(jié)約5000多萬(wàn)噸煤炭。按照有關(guān)部門測(cè)算，2020年火電行業(yè)改造完成后，每年可節(jié)約原煤約1億噸、減少二氧化碳排放1.8億噸，電力行業(yè)主要污染物排放總量可降低60%左右。
電能替代是未來(lái)方向
《能源評(píng)論》：火電行業(yè)用煤只占我國(guó)煤炭消費(fèi)的50%，其余的煤炭使用方式，您認(rèn)為如何實(shí)現(xiàn)清潔高效利用？
倪維斗：實(shí)際上，現(xiàn)在造成大氣污染的主要是散煤燃燒。我國(guó)目前大約有50%的煤炭被消耗在了發(fā)電以外的其他生產(chǎn)和生活領(lǐng)域，大量的工業(yè)窯爐、工業(yè)鍋爐、采暖鍋爐等都是對(duì)排放沒有控制的小鍋爐，使用的又是廉潔的低階煤，因煤炭不能充分燃燒，尾部煙氣又不處理，導(dǎo)致了大量污染物排放。
目前，我國(guó)的電氣化水平電力占終端能源消費(fèi)的比例在22%左右，仍然處于較低水平。以人均生活用電為例，我國(guó)僅為450千瓦時(shí)左右，美國(guó)、加拿大等發(fā)達(dá)國(guó)家均在4400千瓦時(shí)以上。在工業(yè)和生活領(lǐng)域，實(shí)行電能替代、清潔替代，可以大幅度提高能效，減少污染物排放。
對(duì)于農(nóng)村地區(qū)的散煤燃燒，需按照“分散能源分散用，農(nóng)村能源農(nóng)村用”的原則，充分利用農(nóng)村地區(qū)的生物質(zhì)材料，就地解決農(nóng)民用能問題。具體辦法是將秸稈打碎，利用固體成型技術(shù)壓縮成體積小、密度大、熱值高的顆粒，使用專門的爐灶燃燒。此舉不僅可以減少農(nóng)村地區(qū)的散煤燃燒，也可以解決多年來(lái)一直困擾政府部門的秸稈野燒問題。
《能源評(píng)論》：您如何評(píng)價(jià)電能替代的意義？
倪維斗：電能替代是未來(lái)的發(fā)展方向，對(duì)促進(jìn)節(jié)能減排具有重要意義。研究顯示，電能占終端能源消費(fèi)比重每提升1個(gè)百分點(diǎn)，單位GDP能耗可下降4%左右。
列寧曾說過：“共產(chǎn)主義就是蘇維埃政權(quán)加全國(guó)電氣化”。對(duì)于我國(guó)而言，這句話可以改為，“黨領(lǐng)導(dǎo)下的法治社會(huì)加上電氣化，等于全面建成小康社會(huì)”。
