“長期以來,我國包括煤炭、石油、天然氣、可再生能源和核能在內(nèi)的能源系統(tǒng)在不斷發(fā)展,但由于各能源分系統(tǒng)相互獨立,未能協(xié)調(diào)發(fā)展,產(chǎn)生了一些局部矛盾,整體效率并不高。”近日,在第一屆全國鋼鐵與能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展研討會上,中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長、中國工程院院士劉中民如是說。
在劉中民看來,目前我國這種“九龍治水”的能源發(fā)展格局已不能適應(yīng)“清潔低碳、安全高效”的總體發(fā)展要求,亟待探尋出一條能源系統(tǒng)之間互補及耦合利用的新道路,破除能源系統(tǒng)板塊分割、互相獨立的體制壁壘。
現(xiàn)有各能源體系目標(biāo)一致,但并沒有“合并同類項”
受限于資源稟賦特點,當(dāng)前化石能源仍是我國能源生產(chǎn)和消費的主體。電力規(guī)劃設(shè)計總院《中國能源發(fā)展報告2018》顯示,2018年,我國能源生產(chǎn)37.7億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,其中原煤占比69.1%,同時非化石能源生產(chǎn)占比逐年增加,已成為世界水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)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為14.3%,這一比例預(yù)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(xué)品,雖然目標(biāo)一致,但是并沒有‘合并同類項’,仍是孤立的各能源分系統(tǒng)。”劉中民表示,“我常開玩笑說,挖煤的不管發(fā)電,發(fā)電的不管上網(wǎng),上網(wǎng)的不管電價,沒有形成一個完整的能源體系。”
因此,當(dāng)前我國能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一些局部矛盾,煤炭多用于發(fā)電且利用率低,同時缺乏新技術(shù)支撐,是大氣污染的主要來源;石油資源短缺且油品質(zhì)量不高,對外依存度不斷攀升,難以提供化工基本原料,嚴(yán)重制約下游精細(xì)化工行業(yè)發(fā)展;太陽能、風(fēng)能等可再生能源并網(wǎng)率低,難規(guī)?;?,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,但這并不意味著同比例增加可再生能源就可以彌補,因為利用方式不一樣;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(jié)構(gòu)里發(fā)揮更大的作用,就牽涉到怎么設(shè)計各能源系統(tǒng)之間關(guān)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(shù)
在劉中民看來,我國現(xiàn)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(yōu)勢的互補融合、對沖消除各種能源種類劣勢、形成整體優(yōu)勢的發(fā)展需求和巨大技術(shù)創(chuàng)新空間。
“我們的思考是化石能源這塊要優(yōu)化,實現(xiàn)資源的清潔高效利用,煤、石油和天然氣應(yīng)該統(tǒng)一考慮,交叉耦合替代,原理上是可行的。”劉中民說,以化石能源為例,煤化工大多屬于低碳分子重構(gòu)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(lǐng)域,水能、風(fēng)能、光能、地?zé)崮芤约昂四苤g,可以通過大型儲能技術(shù)實現(xiàn)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(xué)品,實現(xiàn)可再生能源與傳統(tǒng)化石能源的耦合,總體上實現(xiàn)
碳減排。“多種技術(shù)的結(jié)合可以因地制宜地形成低碳化
清潔能源供應(yīng)系統(tǒng),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,并通過富余電力生產(chǎn)氫能,為交通燃料生產(chǎn)、化工品合成提供氫源;化石能源將通過物質(zhì)轉(zhuǎn)化,滿足交通燃料、化工品、焦炭、電石、新型碳材料等產(chǎn)品生產(chǎn)需求。而要構(gòu)建這種低碳化多能融合的新型能源體系,關(guān)鍵在于關(guān)聯(lián)各分系統(tǒng)的核心技術(shù)突破。
“區(qū)域的能源體系多了,就構(gòu)成了全國的能源體系”
目前,我國在煤化工領(lǐng)域已經(jīng)形成了一批核心技術(shù),正處于完成工業(yè)示范并大規(guī)模推廣應(yīng)用階段,但在清潔能源多能互補與規(guī)模應(yīng)用上,一些關(guān)鍵技術(shù)仍需突破。
據(jù)悉,中國科學(xué)院為了加強能源研究的力量,已把不同能源領(lǐng)域的接近20個科研單位聯(lián)合起來,成立了中國科學(xué)院潔凈能源創(chuàng)新研究院,以促進跨學(xué)科交流與創(chuàng)新,做關(guān)鍵技術(shù)的突破與示范。目前正在進行的科研項目達40多個,其中近30個是工業(yè)示范項目。
“技術(shù)是首先需要解決的問題,技術(shù)突破之后,我們才能構(gòu)建技術(shù)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò),才能進一步做戰(zhàn)略分析和研究。最終我們要做一套國家能源決策的技術(shù)支撐體系,把所有與能源相關(guān)的技術(shù)都編到數(shù)據(jù)庫里,使不同能源之間通過技術(shù)可以連在一起。做能源規(guī)劃時,可以對比能效、二氧化碳排放、經(jīng)濟效益,優(yōu)選方案。”劉中民表示。
鑒于我國復(fù)雜的能源應(yīng)用場景,很難有一種通用的模式去實現(xiàn)多能融合的新能源體系構(gòu)建,因此劉中民表示,可選擇典型的、具有代表性的能源區(qū)域,通過具體區(qū)域場景的分析、綜合性的示范,研究技術(shù)之間怎樣合理搭配和有效優(yōu)化。“區(qū)域的能源體系多了,就構(gòu)成了全國的能源體系。”
據(jù)介紹,中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院目前已選定了山西大同、陜西榆林、甘肅武威、青海西寧4個各具特色的典型區(qū)域做能源綜合利用的示范。“大同有煤、風(fēng)電、光伏,是中國典型的能源區(qū),資源很多;榆林是世界著名的大型煤化工基地,區(qū)域內(nèi)還有石油、天然氣、風(fēng)能、光伏,這是一個綜合性的規(guī)劃。”
另外,大連計劃投資35億元建設(shè)大型儲能項目,用作城市電力調(diào)峰,這套系統(tǒng)今后若和核電以及鞍鋼周邊的工業(yè)、沿海的風(fēng)電結(jié)合,未來將是新的示范形式。
【版權(quán)聲明】本網(wǎng)為公益類網(wǎng)站,本網(wǎng)站刊載的所有內(nèi)容,均已署名來源和作者,僅供訪問者個人學(xué)習(xí)、研究或欣賞之用,如有侵權(quán)請權(quán)利人予以告知,本站將立即做刪除處理(QQ:51999076)。