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“長(chang)期以來，我國(guo)包括煤炭、石油、天然(ran)氣、可再生(sheng)能源(yuan)和(he)核(he)能在(zai)(zai)內的能源(yuan)系(xi)統(tong)在(zai)(zai)不斷發展(zhan)(zhan)，但由于各能源(yuan)分系(xi)統(tong)相互獨立，未能協調發展(zhan)(zhan)，產生(sheng)了一些局部矛盾，整(zheng)體效率并不高。”近日，在(zai)(zai)第一屆全國(guo)鋼(gang)鐵與能源(yuan)化(hua)工行業協調發展(zhan)(zhan)研討會(hui)上(shang)，中國(guo)科學院大連化(hua)學物理研究所所長(chang)、中國(guo)工程院院士劉中民如是說。

在(zai)劉中民(min)看來(lai)，目前我國這種“九龍治(zhi)水(shui)”的(de)能源(yuan)發展格局(ju)已不能適應“清潔低碳、安全高效(xiao)”的(de)總體(ti)發展要求(qiu)，亟(ji)待(dai)探(tan)尋(xun)出一條能源(yuan)系統(tong)之間互補(bu)及耦合利(li)用的(de)新道(dao)路，破除(chu)能源(yuan)系統(tong)板塊分割、互相獨立的(de)體(ti)制壁(bi)壘。

現有各能源體系目標一致，但并沒有“合并同類項”

受(shou)限于資源(yuan)(yuan)(yuan)稟賦特點，當(dang)前化石(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)仍是我(wo)國(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)生產(chan)和消(xiao)費的主體(ti)。電力規劃(hua)設計總院《中國(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)發展報告(gao)2018》顯示，2018年(nian)，我(wo)國(guo)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)生產(chan)37.7億噸(dun)標準煤(mei)，其中原煤(mei)占比(bi)(bi)69.1%，同時非(fei)(fei)化石(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)生產(chan)占比(bi)(bi)逐年(nian)增(zeng)加(jia)，已成為世界(jie)水電、風(feng)電、太陽能(neng)(neng)(neng)發電裝(zhuang)機第一大國(guo)；2018年(nian)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)消(xiao)費中，煤(mei)炭占比(bi)(bi)59%，非(fei)(fei)化石(shi)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)占一次能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)消(xiao)費的比(bi)(bi)重為14.3%，這(zhe)一比(bi)(bi)例(li)預計在2030年(nian)達到(dao)20%。

“煤炭、石油(you)、天然(ran)氣、可再生能(neng)源和(he)核能(neng)，所有(you)這些能(neng)源的(de)(de)(de)(de)目(mu)(mu)的(de)(de)(de)(de)都是(shi)向(xiang)用戶提(ti)供電力、熱能(neng)以及油(you)品(pin)和(he)化(hua)學品(pin)，雖然(ran)目(mu)(mu)標(biao)一致(zhi)，但是(shi)并沒有(you)‘合(he)并同類項’，仍是(shi)孤立(li)的(de)(de)(de)(de)各能(neng)源分系(xi)統。”劉中民表示，“我常開(kai)玩笑說(shuo)，挖煤的(de)(de)(de)(de)不(bu)管(guan)(guan)發電，發電的(de)(de)(de)(de)不(bu)管(guan)(guan)上網(wang)，上網(wang)的(de)(de)(de)(de)不(bu)管(guan)(guan)電價，沒有(you)形成一個完整(zheng)的(de)(de)(de)(de)能(neng)源體系(xi)。”

因此，當前我國能(neng)源結(jie)構產生了(le)一些局部矛(mao)盾(dun)，煤炭多用于發電且利用率低，同時缺乏新技術支撐，是大(da)氣(qi)污染的(de)主要(yao)來源；石(shi)油(you)(you)資源短缺且油(you)(you)品(pin)質(zhi)量不高，對外依存度不斷攀升，難(nan)以提供化(hua)工基本原料，嚴(yan)重制約下游精細化(hua)工行(xing)業(ye)發展；太(tai)陽能(neng)、風(feng)能(neng)等可再(zai)生能(neng)源并(bing)網(wang)率低，難(nan)規(gui)模(mo)化(hua)利用，水能(neng)、核(he)能(neng)相(xiang)對過剩等。

“原則上要想減少二氧化碳排放(fang)就要減少化石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)的(de)利用量，但(dan)這(zhe)并不意味著同比例增加可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)就可(ke)以彌(mi)補，因為利用方式不一樣(yang)；既要鼓勵清潔、可(ke)再(zai)(zai)生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)，但(dan)同時(shi)又要在國家的(de)整個能(neng)(neng)源(yuan)結構里發揮更(geng)大(da)的(de)作(zuo)用，就牽涉到怎么設計各能(neng)(neng)源(yuan)系統之間關系的(de)問(wen)題。”劉中民(min)說。

急需突破能源互補及耦合利用的核心技術

在劉中(zhong)民看(kan)來，我國現(xian)有的煤炭、石油、天(tian)然氣、可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)與(yu)核能(neng)(neng)(neng)5大能(neng)(neng)(neng)源(yuan)類型之間(jian)，存在通(tong)過相對優勢(shi)的互補融合、對沖(chong)消(xiao)除各種(zhong)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)種(zhong)類劣勢(shi)、形成整體(ti)優勢(shi)的發展(zhan)需求和巨大技術創新空間(jian)。

“我們的(de)(de)思考是化(hua)石能源這塊要優化(hua)，實現資源的(de)(de)清潔(jie)高效(xiao)(xiao)利用，煤(mei)、石油(you)和(he)天(tian)然氣(qi)應(ying)該統一考慮，交叉耦(ou)合(he)替代，原理上(shang)是可(ke)行的(de)(de)。”劉中民(min)說(shuo)，以(yi)化(hua)石能源為例，煤(mei)化(hua)工大(da)多(duo)屬于低碳分子重構(gou)的(de)(de)放熱(re)過程，石油(you)加工屬于大(da)分子裂解的(de)(de)吸熱(re)過程，兩者的(de)(de)耦(ou)合(he)不僅可(ke)以(yi)大(da)幅提高能效(xiao)(xiao)，也可(ke)以(yi)彌補各自的(de)(de)不足。

劉中民進(jin)一(yi)步表示，在清(qing)潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)領(ling)域，水能(neng)(neng)(neng)、風能(neng)(neng)(neng)、光能(neng)(neng)(neng)、地(di)熱能(neng)(neng)(neng)以及核(he)能(neng)(neng)(neng)之間，可(ke)(ke)以通過大(da)型(xing)儲能(neng)(neng)(neng)技術實現(xian)電和熱的(de)高(gao)效利(li)用；另外利(li)用可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)、核(he)能(neng)(neng)(neng)等制取的(de)氫，可(ke)(ke)以補充煤化(hua)(hua)工之所缺(que)，也可(ke)(ke)以與二氧(yang)化(hua)(hua)碳通過催化(hua)(hua)耦(ou)合而(er)制取油品和大(da)宗化(hua)(hua)學品，實現(xian)可(ke)(ke)再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)與傳統化(hua)(hua)石能(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)耦(ou)合，總體上實現(xian)碳減排。“多(duo)種技術的(de)結合可(ke)(ke)以因地(di)制宜地(di)形成低碳化(hua)(hua)清(qing)潔能(neng)(neng)(neng)源(yuan)供應系(xi)統，促進(jin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消費革命。”

在(zai)劉中(zhong)民(min)所暢想(xiang)的(de)新(xin)(xin)型能(neng)源(yuan)體系(xi)中(zhong)，可再生(sheng)能(neng)源(yuan)與新(xin)(xin)能(neng)源(yuan)將(jiang)部分(fen)替代化(hua)(hua)石(shi)(shi)能(neng)源(yuan)供電(dian)、供熱(re)，并通過(guo)富余電(dian)力生(sheng)產氫能(neng)，為交通燃料生(sheng)產、化(hua)(hua)工品(pin)合成提供氫源(yuan)；化(hua)(hua)石(shi)(shi)能(neng)源(yuan)將(jiang)通過(guo)物質轉化(hua)(hua)，滿足交通燃料、化(hua)(hua)工品(pin)、焦(jiao)炭、電(dian)石(shi)(shi)、新(xin)(xin)型碳材料等產品(pin)生(sheng)產需求(qiu)。而要構建這種低碳化(hua)(hua)多能(neng)融合的(de)新(xin)(xin)型能(neng)源(yuan)體系(xi)，關鍵(jian)在(zai)于(yu)關聯各(ge)分(fen)系(xi)統的(de)核心技術突破(po)。

“區域的能源體系多了，就構成了全國的能源體系”

目前，我國(guo)在(zai)煤化工(gong)領域已經形成了一批核心技(ji)(ji)術(shu)，正處于完(wan)成工(gong)業(ye)示范并大規模(mo)推廣應用階段，但在(zai)清潔能(neng)源(yuan)多能(neng)互(hu)補與規模(mo)應用上，一些關鍵技(ji)(ji)術(shu)仍需突(tu)破(po)。

據悉，中(zhong)國科(ke)學(xue)院為了加強能源研究的力量(liang)，已(yi)把不(bu)同(tong)能源領域(yu)的接近20個科(ke)研單位聯(lian)合(he)起來，成立了中(zhong)國科(ke)學(xue)院潔凈能源創新研究院，以促(cu)進跨(kua)學(xue)科(ke)交流與創新，做關鍵技術的突(tu)破與示(shi)范(fan)。目(mu)(mu)前正在進行的科(ke)研項目(mu)(mu)達40多個，其(qi)中(zhong)近30個是(shi)工業示(shi)范(fan)項目(mu)(mu)。

“技(ji)術(shu)(shu)是首(shou)先需(xu)要解決(jue)的(de)問題，技(ji)術(shu)(shu)突破之后，我(wo)(wo)們(men)才能構(gou)建技(ji)術(shu)(shu)應用的(de)網絡，才能進一步(bu)做戰(zhan)略(lve)分析和研究。最終我(wo)(wo)們(men)要做一套國家(jia)能源(yuan)決(jue)策的(de)技(ji)術(shu)(shu)支(zhi)撐體系，把所有(you)與能源(yuan)相關(guan)的(de)技(ji)術(shu)(shu)都編(bian)到數據庫里，使不同能源(yuan)之間通過技(ji)術(shu)(shu)可以連在一起。做能源(yuan)規劃時，可以對比(bi)能效、二氧(yang)化碳排(pai)放、經濟效益，優選(xuan)方案。”劉中民表示。

鑒于我國復雜(za)的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)應用場景，很難(nan)有一種通用的(de)(de)(de)模式去實現(xian)多能(neng)融(rong)合的(de)(de)(de)新(xin)能(neng)源(yuan)(yuan)體(ti)系構建，因此劉中(zhong)民表示，可選擇典型的(de)(de)(de)、具(ju)(ju)有代表性的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)區(qu)域(yu)，通過具(ju)(ju)體(ti)區(qu)域(yu)場景的(de)(de)(de)分析、綜合性的(de)(de)(de)示范，研究技(ji)術之間怎樣合理搭配和有效優化。“區(qu)域(yu)的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)體(ti)系多了(le)，就構成了(le)全國的(de)(de)(de)能(neng)源(yuan)(yuan)體(ti)系。”

據介紹(shao)，中科院(yuan)潔凈能源(yuan)創新研究(jiu)院(yuan)目前已選定了(le)山西(xi)大同、陜西(xi)榆(yu)林、甘肅(su)武威、青海西(xi)寧(ning)4個各(ge)具(ju)特色的典(dian)(dian)型(xing)區(qu)域(yu)做能源(yuan)綜合利用的示范。“大同有煤、風電、光(guang)伏，是(shi)中國典(dian)(dian)型(xing)的能源(yuan)區(qu)，資源(yuan)很多；榆(yu)林是(shi)世界(jie)著名的大型(xing)煤化工基地(di)，區(qu)域(yu)內還(huan)有石油、天(tian)然氣、風能、光(guang)伏，這是(shi)一個綜合性的規劃。”

另外，大連計劃(hua)投資35億元建設大型儲能項目，用(yong)作城市電力調峰，這套系統今后若和(he)核電以及鞍鋼周(zhou)邊的(de)(de)工(gong)業、沿海的(de)(de)風電結合(he)，未(wei)來將是新的(de)(de)示(shi)范形式。