能源迭代宜合不宜搏
——訪中國工程院院士倪維斗
我國能源革命的目標已經(jīng)明確，未來，能源生產和消費將深刻變革、快速迭代。構建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，應如何立足國情，統(tǒng)籌考慮，并從全局高度制定發(fā)展戰(zhàn)略？日前，本刊對中國工程院院士、中國能源學會會長倪維斗進行專訪，請他就新能源發(fā)展戰(zhàn)略、傳統(tǒng)能源轉型與未來能源體系構建等話題分享思想。倪院士認為，能源行業(yè)應該堅持系統(tǒng)觀點、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，也要高度重視煤炭清潔高效利用，不同能源品種應該揚長補短、優(yōu)勢互補、形成合力。
新能源不能單打一
《能源評論》：發(fā)展新能源，是一場關乎能否贏得未來的“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)展與迭代的趨勢來看，風能、太陽能等新能源肯定要大力發(fā)展。我國已承諾，到2020年，非化石能源占一次能源消費總量的比重將達到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)調好和其他能源的關系，合力前行。當前存在著一種過分強調新能源的傾向，這可能會導致新能源發(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，盲目建設風電場、光伏電站，需要系統(tǒng)考慮經(jīng)濟發(fā)展、新能源消納以及配套電網(wǎng)建設問題，同時還要不斷提升技術研發(fā)水平，爭取讓發(fā)電成本降下來，減少國家補貼。
《能源評論》：針對當前社會關注的新能源消納難題，您認為，應如何何化解？
倪維斗：從根本上解決新能源發(fā)展問題，需要跳出新能源產業(yè)的小圈圈，通盤考慮與其他能源、當?shù)亟?jīng)濟如何統(tǒng)籌發(fā)展。
一個值得深入探討的突破路徑是，將新能源與煤化工產業(yè)結合起來。在我國風能、太陽能豐富的西北地區(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提供清潔能源和發(fā)展地方經(jīng)濟的問題。那么，利用當?shù)馗挥嗟男履茉措娏Πl(fā)展煤化工產業(yè)，用增加當?shù)叵{的辦法解決棄風、棄光問題，就可以一舉多得。
《能源評論》：目前有哪些成熟的技術路線？您如何評價目前煤制氣、煤制油技術？
倪維斗：我不贊成簡單用煤制氣、制油。因為目前的技術，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。
可以用負荷低谷的風電、太陽能發(fā)電，來電解水產生氧氣和氫氣，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入甲醇產品而被利用，碳排放減少80%左右，甲醇產出增加約一倍。
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，還可以促進當?shù)毓I(yè)發(fā)展，比如應用于冶金領域，用來代替焦煤，達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
《能源評論》：這實際上是煤化工的一種新思路——煤基多聯(lián)產的發(fā)展路徑，您認為這是否代表未來的方向？
倪維斗：對，煤基多聯(lián)產也是降低我國燃煤排放的重要技術路徑。傳統(tǒng)的煤化工產業(yè)不僅憑白地增加了許多能源消耗，還面臨著嚴峻的環(huán)境承載力問題，需要更新技術路線。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)原則進行集成與優(yōu)化，達到系統(tǒng)的能源、環(huán)境、經(jīng)濟效益最優(yōu)的目的。據(jù)測算，電化共軌系統(tǒng)的能源利用效率可以達到70%，遠遠高于燃煤電廠的效率，而且碳排放也大大減少。
《能源評論》：我注意到，您一直在強調，要堅持用系統(tǒng)思維解決能源問題。
倪維斗：任何一種能源單獨來看都有它的優(yōu)點和缺點，任何一種負荷也都有自己的特性。各個能源品種，不能各吹各的號、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、揚長避短，最大程度上促進能源系統(tǒng)的經(jīng)濟、低碳、可持續(xù)發(fā)展。
這一思維方式可以歸納為五個“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。這會涉及到六個方面的協(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。
《能源評論》：這種能源協(xié)同思想如何落實？
倪維斗：對于一種能源資源，應該從戰(zhàn)略高度考察它在整個能源系統(tǒng)中的合理位置，不是研究它在理論上的作用，而是要研究它應該干什么、適合干什么。
以天然氣為例，從熱力學角度來說，高品位燃料低品位利用會造成能量損失。用天然氣做煤炭可以做的事情，用來采暖、發(fā)電，有一點暴殄天物。
好鋼要用在刀刃上，我國的天然氣應該用于輔助新能源調峰。相比于燃煤機組，燃氣輪機的優(yōu)勢在于可以模塊化拼裝，具有快速調節(jié)出力的天然優(yōu)勢，非常適合與新能源搭配，用于“熨平”新能源發(fā)電的波動性與間歇性。
沒有煤炭清潔化都是空談
《能源評論》：您如何評價煤炭行業(yè)在未來能源體系中的地位？
倪維斗：到2050年，我國總能耗將達到65億噸標準煤的水平，屆時，煤炭在我國一次能源中的占比仍然會在40%左右，需求量不會少于25億噸標準煤。因此，要促進能源系統(tǒng)優(yōu)化，需要多種能源發(fā)揮協(xié)同作用，也要充分認識煤炭的清潔高效利用，對節(jié)能減排、能源轉型的促進作用。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，低碳就會成為一句口號。
《能源評論》：但在很多人看來，煤炭本質上就是一個高污染能源品種，控煤呼聲也一直很高，究竟應當如何認識和處理好煤炭與經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護之間的關系？
倪維斗：需要強調的是，煤炭行業(yè)對我國的經(jīng)濟發(fā)展曾經(jīng)發(fā)揮了極大的作用，煤炭過去、現(xiàn)在、將來相當長時間內，仍然是我國的主力能源。推進能源革命，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)突破相關技術。現(xiàn)在一味搞去煤化，要打倒煤、要革煤的命，這就有點忘了本，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。
實事求是地說，燃煤污染確實存在，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、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。
《能源評論》：作為我國煤炭消費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：實際上，我國的燃煤發(fā)電技術在世界范圍內都是領先的，發(fā)電效率在2006年就已經(jīng)超過了美國，而且前沿技術還在不斷取得突破。例如上海外高橋第三發(fā)電廠發(fā)電煤耗已經(jīng)達到276克/千瓦時，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，被國際能源署稱為是全球最清潔的電廠。現(xiàn)在該廠又提出一個新的方案：其核心技術就在于，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)省了價格高昂的管道材料，發(fā)電煤耗可降至251克/千瓦時。
未來，火電行業(yè)需要繼續(xù)下大力氣研究應用降低煤耗和排放的技術。以火電機組的平均煤耗為例，目前每千瓦時煤耗為318克，如果能夠再降低10克，每年可節(jié)約5000多萬噸煤炭。按照有關部門測算，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。
電能替代是未來方向
《能源評論》：火電行業(yè)用煤只占我國煤炭消費的50%，其余的煤炭使用方式，您認為如何實現(xiàn)清潔高效利用？
倪維斗：實際上，現(xiàn)在造成大氣污染的主要是散煤燃燒。我國目前大約有50%的煤炭被消耗在了發(fā)電以外的其他生產和生活領域，大量的工業(yè)窯爐、工業(yè)鍋爐、采暖鍋爐等都是對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，導致了大量污染物排放。
目前，我國的電氣化水平電力占終端能源消費的比例在22%左右，仍然處于較低水平。以人均生活用電為例，我國僅為450千瓦時左右，美國、加拿大等發(fā)達國家均在4400千瓦時以上。在工業(yè)和生活領域，實行電能替代、清潔替代，可以大幅度提高能效，減少污染物排放。
對于農村地區(qū)的散煤燃燒，需按照“分散能源分散用，農村能源農村用”的原則，充分利用農村地區(qū)的生物質材料，就地解決農民用能問題。具體辦法是將秸稈打碎，利用固體成型技術壓縮成體積小、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村地區(qū)的散煤燃燒，也可以解決多年來一直困擾政府部門的秸稈野燒問題。
《能源評論》：您如何評價電能替代的意義？
倪維斗：電能替代是未來的發(fā)展方向，對促進節(jié)能減排具有重要意義。研究顯示，電能占終端能源消費比重每提升1個百分點，單位GDP能耗可下降4%左右。
列寧曾說過：“共產主義就是蘇維埃政權加全國電氣化”。對于我國而言，這句話可以改為，“黨領導下的法治社會加上電氣化，等于全面建成小康社會”。
