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“長期以(yi)來，我國(guo)(guo)包括(kuo)煤炭、石(shi)油、天然(ran)氣、可再生能(neng)源(yuan)和核能(neng)在(zai)內的能(neng)源(yuan)系(xi)統(tong)在(zai)不斷發展(zhan)，但由(you)于各能(neng)源(yuan)分系(xi)統(tong)相互獨立，未能(neng)協調(diao)(diao)發展(zhan)，產生了一(yi)些局(ju)部矛盾，整體效率并不高。”近日，在(zai)第一(yi)屆全國(guo)(guo)鋼鐵與能(neng)源(yuan)化工行業協調(diao)(diao)發展(zhan)研討會上，中(zhong)國(guo)(guo)科(ke)學院(yuan)大連化學物理(li)研究所(suo)所(suo)長、中(zhong)國(guo)(guo)工程院(yuan)院(yuan)士(shi)劉中(zhong)民如是說。

在劉中民看(kan)來，目前(qian)我國這種“九龍治水”的能(neng)源發展格局已不能(neng)適(shi)應“清潔低碳、安全高效”的總體發展要求，亟待探尋出一條(tiao)能(neng)源系(xi)統之間互(hu)補及耦合利用(yong)的新道路，破除能(neng)源系(xi)統板塊分(fen)割、互(hu)相獨立的體制(zhi)壁壘。

現有各能源體系目標一致，但并沒有“合并同類項”

受限于(yu)資源(yuan)(yuan)稟賦(fu)特點(dian)，當前化(hua)(hua)石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)仍是(shi)我(wo)國(guo)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)生產和消費的(de)主體(ti)。電力規劃設計總院《中(zhong)國(guo)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發展報(bao)告2018》顯示，2018年，我(wo)國(guo)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)生產37.7億噸(dun)標準煤，其中(zhong)原煤占(zhan)比(bi)69.1%，同時非化(hua)(hua)石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)生產占(zhan)比(bi)逐年增加，已成為世界水電、風電、太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)發電裝機第一大(da)國(guo)；2018年能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消費中(zhong)，煤炭(tan)占(zhan)比(bi)59%，非化(hua)(hua)石(shi)(shi)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)占(zhan)一次能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消費的(de)比(bi)重為14.3%，這一比(bi)例預(yu)計在2030年達到(dao)20%。

“煤炭、石油(you)、天然(ran)氣、可再生能(neng)源(yuan)和核能(neng)，所有這些能(neng)源(yuan)的(de)目的(de)都是向用戶提供電(dian)(dian)(dian)力、熱能(neng)以及油(you)品和化學品，雖然(ran)目標一(yi)致(zhi)，但是并(bing)沒(mei)(mei)有‘合并(bing)同類項’，仍(reng)是孤(gu)立的(de)各能(neng)源(yuan)分系統。”劉(liu)中民表(biao)示(shi)，“我常開玩笑說，挖(wa)煤的(de)不管(guan)發(fa)電(dian)(dian)(dian)，發(fa)電(dian)(dian)(dian)的(de)不管(guan)上(shang)網，上(shang)網的(de)不管(guan)電(dian)(dian)(dian)價，沒(mei)(mei)有形成一(yi)個完整(zheng)的(de)能(neng)源(yuan)體系。”

因此(ci)，當前我國能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)結(jie)構(gou)產生了一些局部矛盾，煤炭多用于(yu)發電(dian)且(qie)利用率(lv)低，同時缺(que)乏新技術(shu)支撐，是大氣污(wu)染(ran)的(de)主要來源(yuan)(yuan)；石油(you)資源(yuan)(yuan)短缺(que)且(qie)油(you)品質量不(bu)高(gao)，對外依存度不(bu)斷攀升，難(nan)以提供(gong)化(hua)(hua)工基(ji)本原料，嚴重(zhong)制約下游精細化(hua)(hua)工行業發展；太陽能(neng)(neng)、風(feng)能(neng)(neng)等可再生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)并網率(lv)低，難(nan)規模(mo)化(hua)(hua)利用，水能(neng)(neng)、核能(neng)(neng)相對過剩等。

“原則上要(yao)想減(jian)少(shao)二氧化碳排放就要(yao)減(jian)少(shao)化石能源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)利用量，但(dan)這并不意(yi)味著同比例增加可(ke)再生能源(yuan)(yuan)(yuan)就可(ke)以彌補，因為利用方(fang)式不一樣；既要(yao)鼓勵清潔、可(ke)再生能源(yuan)(yuan)(yuan)，但(dan)同時又要(yao)在(zai)國家的(de)(de)整個能源(yuan)(yuan)(yuan)結構里發(fa)揮更大的(de)(de)作用，就牽(qian)涉到怎(zen)么設(she)計各能源(yuan)(yuan)(yuan)系統之間關系的(de)(de)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(xian)有的(de)煤炭、石油、天然(ran)氣、可再生能(neng)源與核(he)能(neng)5大能(neng)源類(lei)型之間(jian)，存在通過(guo)相對優勢的(de)互補融合、對沖消(xiao)除各(ge)種能(neng)源種類(lei)劣勢、形(xing)成(cheng)整體(ti)優勢的(de)發展需求和巨大技(ji)術創新空間(jian)。

“我們的思考(kao)是化(hua)石能(neng)(neng)源(yuan)這塊(kuai)要優化(hua)，實現(xian)資源(yuan)的清潔高效利用，煤、石油和天然氣應該統一考(kao)慮，交叉耦合替(ti)代，原(yuan)理上是可行的。”劉中民(min)說，以(yi)化(hua)石能(neng)(neng)源(yuan)為例，煤化(hua)工(gong)大(da)多屬(shu)于低碳(tan)分子(zi)重構的放(fang)熱(re)過程，石油加工(gong)屬(shu)于大(da)分子(zi)裂解的吸熱(re)過程，兩者的耦合不(bu)僅可以(yi)大(da)幅(fu)提(ti)高能(neng)(neng)效，也(ye)可以(yi)彌補各自的不(bu)足。

劉(liu)中民(min)進一步(bu)表示(shi)，在清潔能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)領域，水能(neng)(neng)、風(feng)能(neng)(neng)、光能(neng)(neng)、地(di)熱(re)能(neng)(neng)以(yi)(yi)及(ji)核能(neng)(neng)之間，可(ke)(ke)以(yi)(yi)通過大型儲能(neng)(neng)技術實(shi)現電和熱(re)的高效利(li)用；另外利(li)用可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)、核能(neng)(neng)等(deng)制(zhi)取的氫，可(ke)(ke)以(yi)(yi)補充煤化(hua)(hua)工之所缺，也(ye)可(ke)(ke)以(yi)(yi)與(yu)二氧化(hua)(hua)碳通過催化(hua)(hua)耦合(he)而制(zhi)取油品(pin)(pin)和大宗化(hua)(hua)學品(pin)(pin)，實(shi)現可(ke)(ke)再生(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)與(yu)傳統化(hua)(hua)石能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的耦合(he)，總體上實(shi)現碳減排。“多種技術的結合(he)可(ke)(ke)以(yi)(yi)因地(di)制(zhi)宜地(di)形成(cheng)低(di)碳化(hua)(hua)清潔能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供應系統，促進能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)消費革命。”

在(zai)劉中(zhong)民(min)所(suo)暢想的(de)新型能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體系中(zhong)，可再生(sheng)(sheng)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)與新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)將部分替代化(hua)石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供(gong)(gong)電(dian)、供(gong)(gong)熱，并(bing)通(tong)過(guo)富余電(dian)力(li)生(sheng)(sheng)產(chan)氫能(neng)(neng)，為交(jiao)通(tong)燃料(liao)(liao)生(sheng)(sheng)產(chan)、化(hua)工品(pin)合成(cheng)提供(gong)(gong)氫源(yuan)(yuan)(yuan)；化(hua)石(shi)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)將通(tong)過(guo)物(wu)質轉化(hua)，滿足交(jiao)通(tong)燃料(liao)(liao)、化(hua)工品(pin)、焦炭、電(dian)石(shi)、新型碳材料(liao)(liao)等產(chan)品(pin)生(sheng)(sheng)產(chan)需求(qiu)。而要構建這種低(di)碳化(hua)多能(neng)(neng)融合的(de)新型能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體系，關(guan)鍵(jian)在(zai)于關(guan)聯各分系統(tong)的(de)核心技術突(tu)破。

“區域的能源體系多了，就構成了全國的能源體系”

目前(qian)，我國在(zai)(zai)煤化工領域已經形成了一批核(he)心技術(shu)，正處(chu)于完成工業示(shi)范并大規(gui)模推廣應(ying)用(yong)階段，但在(zai)(zai)清(qing)潔能源多能互(hu)補與規(gui)模應(ying)用(yong)上(shang)，一些關鍵技術(shu)仍需突破。

據悉，中國科(ke)學院為(wei)了加強能源研(yan)(yan)究的(de)力量，已把不同能源領域的(de)接近(jin)(jin)20個(ge)(ge)科(ke)研(yan)(yan)單位聯合起來，成立了中國科(ke)學院潔凈(jing)能源創新研(yan)(yan)究院，以促進(jin)(jin)跨學科(ke)交流與創新，做關鍵(jian)技術(shu)的(de)突破與示范。目前正在進(jin)(jin)行的(de)科(ke)研(yan)(yan)項(xiang)目達40多個(ge)(ge)，其中近(jin)(jin)30個(ge)(ge)是工業示范項(xiang)目。

“技(ji)術是首先需要解決(jue)的問題(ti)，技(ji)術突破(po)之后，我(wo)們(men)(men)才能(neng)構(gou)建技(ji)術應用的網(wang)絡，才能(neng)進一(yi)步做(zuo)戰略分析和研究(jiu)。最終我(wo)們(men)(men)要做(zuo)一(yi)套國家能(neng)源(yuan)決(jue)策的技(ji)術支(zhi)撐體(ti)系，把所有與(yu)能(neng)源(yuan)相(xiang)關的技(ji)術都編(bian)到(dao)數據庫里，使不同(tong)能(neng)源(yuan)之間通過技(ji)術可以(yi)連在(zai)一(yi)起。做(zuo)能(neng)源(yuan)規劃時，可以(yi)對比能(neng)效(xiao)、二氧化碳排放、經濟(ji)效(xiao)益，優選方(fang)案。”劉中民(min)表示。

鑒(jian)于我國復雜的(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)應用場景(jing)，很(hen)難(nan)有一種通(tong)(tong)用的(de)模式去實(shi)現多(duo)能(neng)(neng)融合(he)(he)的(de)新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體(ti)系構(gou)建，因此劉中民表示，可選(xuan)擇典型的(de)、具有代表性(xing)的(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)區(qu)(qu)域，通(tong)(tong)過具體(ti)區(qu)(qu)域場景(jing)的(de)分析、綜(zong)合(he)(he)性(xing)的(de)示范，研究(jiu)技術(shu)之間(jian)怎樣(yang)合(he)(he)理搭配和有效(xiao)優化。“區(qu)(qu)域的(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體(ti)系多(duo)了，就構(gou)成了全國的(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)體(ti)系。”

據介(jie)紹，中(zhong)科院潔凈能(neng)源(yuan)創(chuang)新研究(jiu)院目前已(yi)選定了山(shan)西(xi)大(da)同、陜西(xi)榆林(lin)、甘肅武威、青海西(xi)寧(ning)4個各具特色的典(dian)型區域做能(neng)源(yuan)綜合利用(yong)的示范。“大(da)同有煤(mei)、風電、光伏(fu)，是中(zhong)國(guo)典(dian)型的能(neng)源(yuan)區，資源(yuan)很多；榆林(lin)是世(shi)界著名的大(da)型煤(mei)化(hua)工基地，區域內還有石油、天然氣、風能(neng)、光伏(fu)，這是一個綜合性的規劃(hua)。”

另外，大(da)連計劃(hua)投資35億(yi)元建設大(da)型儲能項目，用作(zuo)城市電(dian)力調峰，這套系統今后若和(he)核電(dian)以(yi)及鞍鋼周邊的工業、沿海的風電(dian)結合，未來將是新(xin)的示范(fan)形式。