高度重视多类能源转换系统的集成对话中国工啊

高度重视多类能源转换系统的集成 ——对话中国工程院院士、动力机械工程学家倪维斗

：您长期致力于能源、动力方面的微观研究，但近两年，您似乎更多地关注能源的宏观战略和政策研究，在上一期的“与院士对话”专栏中，我们讨论的就是宏观战略问题。那么，是什么促使您的注意力发生了这样的变化？

倪维斗：就目前的技术发展水平来说，一些单项能源技术的效率已经接近于极限，譬如说大流量、高性能轴流压气机的效率已达88%，先进燃气轮机的燃气初温已达1400摄氏度至1500摄氏度，要使其热效率再提高1至2个百分点虽还有可能，但已十分艰难。这就是说，在能源技术没有革命性突破的现阶段，要解决目前的能源紧张状况，想从微观技术角度入手是不容易的，必须从宏观战略的高度着眼，在整杜邦公司Sorona全球业务部门负责人John Sagrati表示：“新西兰的羊毛确切是负的羊毛供应的领导者合能源技术体系上做文章。作为科研工作者，我比较清楚具体能源技术的可行性与瓶颈点，对能源有一定“感觉”，可以为国家的宏观决策提供有价值的建议。

：从宏观来说，您认为未来能源发展会呈现什么趋势？

倪维斗：21世纪能源发展的一个重要趋势是多类能源转换系统的集成，我们应予以高度重视。这就是按照物理能、化学能优化梯级利用的原则，打破原来的行业界限，将发电、化工、石化、钢铁等行业集成一体，实现能源、环境、经济的最大综合效益。近年来出现的COREX炼铁系统，就是一个把钢铁工业与能源工业、化工工业结合在一起的先进系统。这一炼铁技术的优势是使用低廉的动力煤而不是炼焦煤炼铁，省略了炼焦过程，节约了能源，保护了环境，提高了效益。但这只是一个简单的多类能源转换系统的集成，在我国，应重点研究和推广以煤气化为龙头的多联产系统。

：为什么要重点发展以煤气化为龙头的多联产系统？

倪维斗：对我国来说，或许在30年至50年的很长时期内，一次能源仍然会以煤为主。而这一期间，我国能源领域会面临着能源供应、液体燃料短缺、环境污染、温室气体排放和农村能源结构调整等5个问题。因此我认为，构建以煤气化为龙头联产系统是综合解决这些问题的重要途径。这个系统可利用近年来发展的新技术进行集成创新，使发电、化工产品生产、紧绕中高端致力绿色节能塑料加工行业力争新突破液体燃料生产、供热、供煤气有机地结合起来，如高温燃料电池联合循环热、电、冷联供等等。

：这个系统集成了许多行业，按什么原则运作？

倪维斗：以煤气化为龙头的多联产系统就是先将煤气化，使之成为合成气，净化以后可作为化工原料，生产合成油、甲醇、二甲醚等液体燃料和电力。这些生产过程的能量流、物质流、火用流按最优原则耦合在一起，比分别生产相关产品在基本投资、单位产品成本、污染的排放等方面都有显著效益。

尤其值得一提的是，该系统生产的液体燃料，尤其是甲醇和二甲醚是绝好的煤基车用替代燃料，可以有份额地缓解我国石油的短缺。同时，甲醇还可以用来生产烯烃和丙烯，用煤化工去替代一部分传统的石油化工，以减少石油消耗。二甲醚是一种物理性质与液化石油气相近的化工产品，可以给城市和一些缺乏能源的地区提供清洁能源。

这一多联产系统使用的单项技术，绝大多数都是成熟技术。在国家“863”计划支持下，兖矿集团抗拉强度等力学性能检测结果开展了煤气化发电与甲醇联产的研究，并建成了示范工程，为煤炭联产系统的深入科学研究和广泛的工程应用奠定了坚实基础。目前需要解决的主要技术问题是，温室气体的捕捉和埋存、多种不同配置系统的集成和优化等。

：说到煤炭，您曾提醒，目前的新一轮电力建设高潮将很大程度上决定2020年以后中国的能源利用模式，错过这一关键时期，实现煤炭现代化的代价将更大。这按加工钢筋的直径和曲折机的要求装好芯轴是什么意思？

倪维斗：2006年电力系统新增装机容量1亿多千瓦，采用的基本都是超临界、超超临界发电机组。从某种意义上来说，这就意味着今后一段时期内我国电力发展的技术路径被锁定在煤直接燃烧发电的模式上。目前超临界、超超临界发电机组在环保和发电效率方面虽有明显优势，但未必永远是最好的。我建议，应有一部分采用其他的发电方式，给未来留一些调整的机会。比如，采用燃气轮机—蒸汽轮机联合循环的IGCC发电，其技术路径是煤经过气化变成合成气，然后发电。它的好处是，当电力供应过剩后，可以用合成气生产化工产品，为未来开展多类能源转换系统的集成预留发展空间。

：对于可再生能源的开发，是否也需要考虑多类能源转换系统的集成问题？

倪维斗：当然。以风电为例，我们应该考虑大型风力发电装置并是否是惟一的出路？风电上前，需要用昂贵且复杂的设备对其进行调速、调压、调相处理，上后还会对电的稳定性有一些影响。若能把风电和一些耗能工业集成起来，比如与耗能大户氯碱和电解铝企业集成，将使双方受益。对风电来说，不仅可以避免并对电的负面影响，而且可以免除风电上所需要的复杂设备，大大降低风电设备造价。对耗能工业来说，可以免除由电供电所必需的降压、整流转换及传输过程，减少能量损失。这种非并风电和目前世界上正在迅速发展的分布式热、电、冷联供模式，在思路上有相通之处。其实，用太阳能和地热能通过热泵来采暖和空调，与风电直供耗能企业也有异曲同工之效，很值得推广。(陈建辉)