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              【中國能源報】中國工程院院士劉中民:構建多能融合的能源體系(院士談能源)

                來源:《中國能源報》

                發布時間:2019-08-19

                本报实习记者 李玲

                “长期以来,我国包括煤炭、石油、天然气、可再生能源和核能在内的能源系统在不断发展,但由于各能源分系统相互独立,未能协调发展,产生了一些局部矛盾,整体效率并不高。”近日,在第一届全国钢铁与能源化工行业协调发展研讨会上,中國科學院大连化学物理研究所所长、中国工程院院士刘中民如是说。

                在劉中民看來,目前我國這種“九龍治水”的能源發展格局已不可適應“清潔低碳、安全高效”的總體發展要求,亟待探尋出一條能源系統之間互補及耦合利用的新道路,破除能源系統板塊分割、互相獨立的體制壁壘。

                現有各能源體系目標一致,但並沒有“合並同類項”

                受限于資源禀賦特點,當前化石能源仍是我國能源生産和消費的主體。電力規劃設計總院《中國能源發展報告2018》顯示,2018年,我國能源生産37.7億噸標准煤,其中原煤占比69.1%,同時非化石能源生産占比逐年增加,已成爲世界水電、風電、太陽能發電裝機第一大國;2018年能源消費中,煤炭占比59%,非化石能源占一次能源消費的比重爲14.3%,這一比例預計在2030年達到20%。

                “煤炭、石油、天然氣、可再生能源和核能,所有這些能源的目的都是向用戶提供電力、熱能以及油品和化學品,雖然目標一致,但是並沒有‘合並同類項’,仍是孤立的各能源分系統。”劉中民表示,“我常開玩笑說,挖煤的不管發電,發電的不管上網,上網的不管電價,沒有形成一個完整的能源體系。”

                因此,當前我國能源結構産生了一些局部矛盾,煤炭多用于發電且利用率低,同時缺乏新技術支撐,是大氣汙染的主要來源;石油資源短缺且油品質量不高,對外依存度不斷攀升,難以提供化工基本原料,嚴重制約下遊精細化工行業發展;太陽能、風能等可再生能源並網率低,難規模化利用,水能、核能相對過剩等。

                “原則上要想減少二氧化碳排放就要減少化石能源的利用量,但這並不意味著同比例增加可再生能源就可以彌補,因爲利用方式不一樣;既要鼓勵清潔、可再生能源,但同時又要在國家的整個能源結構裏發揮更大的作用,就牽涉到怎麽設計各能源系統之間關系的問題。”劉中民說。

                急需突破能源互補及耦合利用的核心技術

                在劉中民看來,我國現有的煤炭、石油、天然氣、可再生能源與核能5大能源類型之間,存在通過相對優勢的互補融合、對沖消除各種能源種類劣勢、形成整體優勢的發展需求和巨大技術創新空間。

                “我們的思考是化石能源這塊要優化,實現資源的清潔高效利用,煤、石油和天然氣應該統一考慮,交叉耦合替代,原理上是可行的。”劉中民說,以化石能源爲例,煤化工大多屬于低碳分子重構的放熱過程,石油加工屬于大分子裂解的吸熱過程,兩者的耦合不僅可以大幅提高能效,也可以彌補各自的不足。

                劉中民進一步表示,在清潔能源領域,水能、風能、光能、地熱能以及核能之間,可以通過大型儲能技術實現電和熱的高效利用;另外利用可再生能源、核能等制取的氫,可以補充煤化工之所缺,也可以與二氧化碳通過催化耦合而制取油品和大宗化學品,實現可再生能源與傳統化石能源的耦合,總體上實現碳減排。“多種技術的結合可以因地制宜地形成低碳化清潔能源供應系統,促進能源消費革命。”

                在劉中民所暢想的新型能源體系中,可再生能源與新能源將部分替代化石能源供電、供熱,並通過富余電力生産氫能,爲交通燃料生産、化工品合成提供氫源;化石能源將通過物質轉化,滿足交通燃料、化工品、焦炭、電石、新型碳材料等産品生産需求。而要構建這種低碳化多能融合的新型能源體系,關鍵在于關聯各分系統的核心技術突破。

                “區域的能源體系多了,就構成了全國的能源體系”

                目前,我國在煤化工領域已經形成了一批核心技術,正處于完成工業示範並大規模推廣應用階段,但在清潔能源多能互補與規模應用上,一些關鍵技術仍需突破。

                据悉,中國科學院为了加强能源研究的力量,已把不同能源领域的接近20个科研单位联合起来,成立了中國科學院洁净能源创新研究院,以促进跨学科交流与创新,做关键技术的突破与示范。目前正在进行的科研项目达40多个,其中近30个是工业示范项目。

                “技術是首先需求解決的問題,技術突破之後,我們才能構建技術應用的網絡,才能進一步做戰略分析和研究。最終我們要做一套國家能源決策的技術支撐體系,把所有與能源相關的技術都編到數據庫裏,使不同能源之間通過技術可以連在一起。做能源規劃時,可以對比能效、二氧化碳排放、經濟效益,優選方案。”劉中民表示。

                鑒于我國複雜的能源應用場景,很難有一種通用的模式去實現多能融合的新能源體系構建,因此劉中民表示,可選擇典型的、具有代表性的能源區域,通過具體區域場景的分析、綜合性的示範,研究技術之間怎樣合理搭配和有效優化。“區域的能源體系多了,就構成了全國的能源體系。”

                據介紹,中科院潔淨能源創新研究院目前已選定了山西大同、陝西榆林、甘肅武威、青海西甯4個各具特色的典型區域做能源綜合利用的示範。“大同有煤、風電、光伏,是中國典型的能源區,資源很多;榆林是世界著名的大型煤化工基地,區域內還有石油、天然氣、風能、光伏,這是一個綜合性的規劃。”

                另外,大連計劃投資35億元建設大型儲能項目,用作城市電力調峰,這套系統今後若和核電以及鞍鋼周邊的工業、沿海的風電結合,未來將是新的示範形式。

                以下是該媒體報道地址:http://paper.people.com.cn/zgnyb/html/2019-08/19/content_1942425.htm

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