化石能源：煤炭清潔高效利用是關(guān)鍵

一直以來(lái)，在我國(guó)已探明的化石能源資源總量中，煤炭占據(jù)了大半壁江山。

來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)可證實(shí)這一論斷。2018年，全年能源消費(fèi)總量46.4億噸標(biāo)煤，比上年增長(zhǎng)3.3%。煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量59%。此外，原油對(duì)外依存度從2010年的53.8%迅速飆升到2018年的71%，天然氣也提升至43.9%。

在這場(chǎng)化石能源的改革中，作為“主力軍”的煤炭首當(dāng)其沖。

在杜祥琬看來(lái)，煤炭要“革命”，首先要替代散燒煤。

相比于煤電廠，散燒煤燃燒效率低下且污染較大。應(yīng)用潔凈的供暖來(lái)替代散燒煤，可實(shí)現(xiàn)煤炭在全行業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈的清潔、高效、可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用，最大程度降低排放和污染。

通常來(lái)說(shuō)，煤炭的去向是發(fā)電，中國(guó)煤電也是供電的中堅(jiān)力量。每發(fā)1度電，全國(guó)平均燃煤量約309克。

近年來(lái)，各種“減煤”舉措已初顯成效。

例如，上海外高橋三廠有兩臺(tái)100萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)組的供電煤耗可低至276克標(biāo)煤/度，燃煤效率遙遙領(lǐng)先于世界水平。

2019年9月15日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與陜西延長(zhǎng)石油(集團(tuán))有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“延長(zhǎng)石油集團(tuán)”)合作，在陜西榆林進(jìn)行了煤經(jīng)合成氣直接制低碳烯烴技術(shù)的工業(yè)中試試驗(yàn)，為我國(guó)實(shí)現(xiàn)煤炭清潔利用提供一條全新的技術(shù)路線。

“煤炭的清潔高效利用會(huì)導(dǎo)致煤炭消耗量的減少，減煤是進(jìn)步。”杜祥琬說(shuō)。

縱向比較煤炭、石油、天然氣三類主要的化石能源，相對(duì)低碳的是天然氣。杜祥琬表示，需要提高天然氣的開(kāi)發(fā)利用和儲(chǔ)備。

2019年1月，中國(guó)首個(gè)深水自營(yíng)氣田——陵水17-2氣田開(kāi)發(fā)工程項(xiàng)目半潛式生產(chǎn)平臺(tái)在海洋石油工程青島制造場(chǎng)地開(kāi)工建造，按照計(jì)劃，每年約生產(chǎn)30億至35億立方米天然氣。

“我有一個(gè)自己的提法，中國(guó)的低碳能源有‘三駕馬車’，就是天然氣、可再生能源以及核能，要靠它們?nèi)齻€(gè)一起‘拉車’，把低碳能源的比例拉上去。”杜祥琬說(shuō)。

非化石能源：風(fēng)能、太陽(yáng)能跟儲(chǔ)能結(jié)合

盡管化石能源目前在我國(guó)一次能源中占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，但如果將目光轉(zhuǎn)向非化石能源(可再生能源和核能)，又會(huì)有新的發(fā)現(xiàn)。

接受采訪時(shí)，杜祥琬提出了新的觀念。“我國(guó)的能源資源稟賦，通常的說(shuō)法是‘富煤、缺油、少氣’。但是，這樣的理解已經(jīng)跟不上形勢(shì)的發(fā)展。”

他進(jìn)一步指出，我國(guó)擁有豐富的非化石能源資源，特別是可再生能源資源，這也是資源稟賦的一種。確定這一點(diǎn)，對(duì)制定能源戰(zhàn)略極為重要。

我國(guó)可再生能源大約有多少?他向記者展示了一組數(shù)據(jù)：我國(guó)風(fēng)能資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量約為35億千瓦，太陽(yáng)能光伏資源技術(shù)可開(kāi)發(fā)量為22億千瓦。

截至2019年三季度，風(fēng)能裝機(jī)1.98億千瓦，太陽(yáng)能裝機(jī)1.9億千瓦，風(fēng)機(jī)和太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)量都不到技術(shù)可開(kāi)發(fā)量的十分之一，其發(fā)展還有十多倍的空間。

由于太陽(yáng)能、風(fēng)能具有間歇性的特征，因此必須跟儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)。

2019年11月，中國(guó)科學(xué)院院士董紹俊等在《美國(guó)化學(xué)會(huì)志》上發(fā)表論文，研究人員通過(guò)構(gòu)建基于水/氧循環(huán)的生物光電化學(xué)模型，實(shí)現(xiàn)了一體化體系下太陽(yáng)能的連續(xù)轉(zhuǎn)化與存儲(chǔ)，為可再生能源的高效利用提供了一條新的研究思路。

同月，湖南大學(xué)教授張泠等在《應(yīng)用能源》上發(fā)表研究成果，團(tuán)隊(duì)研發(fā)了一套可根據(jù)需求智能調(diào)節(jié)溫度的零能耗新型光伏熱電墻體系統(tǒng)，不僅為傳統(tǒng)墻體的熱性能增加了靈活性，還大大降低了建筑供電的能耗。

華中科技大學(xué)羅勇強(qiáng)博士告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，這些研究不僅可以解決太陽(yáng)能、風(fēng)能間歇性的問(wèn)題，而且能夠有力推動(dòng)電動(dòng)汽車及小區(qū)建設(shè)微網(wǎng)。

“需要強(qiáng)調(diào)的是，可再生能源資源的利用是我國(guó)自己可以掌控的。”杜祥琬告訴記者，風(fēng)能、太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)不依賴于國(guó)際地緣政治的變換，也不用考慮對(duì)外依存度。

構(gòu)建能源轉(zhuǎn)型新體系

談及2019—2020年的能源轉(zhuǎn)型，杜祥琬用16個(gè)字概括了中國(guó)能源的現(xiàn)狀：多元體系、互補(bǔ)協(xié)調(diào)、此消彼長(zhǎng)、低碳轉(zhuǎn)型。

簡(jiǎn)言之，面對(duì)高比例的化石能源和正在增長(zhǎng)中的可再生能源，要處理好它們之間的互補(bǔ)關(guān)系和協(xié)調(diào)關(guān)系。“比如說(shuō)煤電，它還是發(fā)電的主力，同時(shí)我們還要對(duì)一些煤電做靈活性的改造。”

如今，隨著能源轉(zhuǎn)型的深入展開(kāi)，非化石能源的經(jīng)濟(jì)性、技術(shù)能力、制造能力及相應(yīng)的儲(chǔ)能技術(shù)也在進(jìn)步，光伏、風(fēng)電等成本已進(jìn)入化石燃料發(fā)電的成本區(qū)間。全球能源投資趨勢(shì)隨之從煤炭逐步轉(zhuǎn)向可再生能源。而這些得益于更好的戰(zhàn)略、規(guī)劃、政策等引導(dǎo)。

杜祥琬透露，有關(guān)方面正在起草能源與電力“十四五”規(guī)劃和2050年能源發(fā)展戰(zhàn)略綱要。

展望未來(lái)，對(duì)中國(guó)來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)遠(yuǎn)的能源安全靠什么?

杜祥琬認(rèn)為，關(guān)鍵要占領(lǐng)未來(lái)新能源技術(shù)的戰(zhàn)略制高點(diǎn)，高比例地發(fā)展非化石能源。“只有掌握了未來(lái)能源的技術(shù)，走在世界的前沿，中國(guó)未來(lái)的能源才是安全的。”