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        倪維斗:煤炭是完全可以清潔高效利用好的能源

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        近年來,受能源轉型及環保壓力等諸多因素影響,“減煤”已成潮流,多地甚至出現了“一刀切”的“去煤運動”。煤炭產業是否真的已完成使命成為“夕陽產業”?清潔高效用煤能否真正實現?用好煤炭對我國能源革命意味著什么?帶著這些問題,記者近日專訪了中國工程院院士、清華大學教授倪維斗,他從能源戰略角度對煤炭在我國能源結構中的地位及利用方式進行解讀。
         
        當前發展離不開煤炭
         
        中國能源報:煤炭在我國能源結構中處于何種地位?
         
        倪維斗:從資源稟賦來看,我國“富煤貧油少氣”,以煤為主。30多年來,我國經濟發展取得了巨大進步,GDP位列世界第二。經濟發展的背后,能源消費總量也持續攀升,2016年達到了43.6億噸標準煤,總量十分巨大。在這一過程中,煤炭做出了極其重要的貢獻?梢哉f,沒有煤炭作為主體能源的支持,我國的經濟發展就沒有如此大的動力。煤炭是我國國民經濟發展的功臣,F在,因為一些本可以解決的問題而將煤炭“妖魔化”,如“過街老鼠”般“人人喊打”,是很不公平的。
         
        中國能源報:其它能源能否替代煤炭?
         
        倪維斗:其它能源,尤其是可再生能源的發展是未來的大趨勢,但是現階段看來,它們尚不具備成為我國主體能源的實力。
         
        以天然氣為例,國產天然氣加國外進口天然氣,總量折合僅約7億噸標準煤。而且,目前天然氣對外依存度已經很高,超過30%,關系我國能源安全。核能方面,首先是安全問題不容忽視,尤其是內陸地區的擴張很不現實。同時核原料本身也需要進口,且當前進口依存度已達90%以上。核能折合為約1億噸標準煤。此外,水電約相當于3億噸標準煤。
         
        而風電因其對生態如植被、動物生存環境、氣流循環的影響尚未有深入研究,盲目無節制的發展是有問題的。風電和光伏發電無疑是要繼續發展,但要堅持科學發展。目前,新能源發電的價格較高,國家補貼負擔沉重。這幾種新能源發電量只有幾億噸標準煤的體量。
         
        可以看出,上述幾種能源折算共計10幾億噸標準煤。這與煤炭對經濟發展的貢獻相比,并不具備優勢。經濟發展已經需要超過40億噸標準煤的能耗,如果僅靠天然氣及新能源等,而不用好煤炭,顯然是不現實的。
         
        中國能源報:您如何看待大規模“煤改氣”工作?
         
        倪維斗:近期比較流行“以氣代煤”,部分地區甚至提出“氣化”的雄心,比如河南就提出了“氣化河南”的口號。減少能源使用帶來的污染是正確的,但從安全性、經濟性及熱力學的角度來說,大規模的“煤改氣”非常浪費。以熱力學角度為例,天然氣是一種高品質能源,但“好鋼要用在刀刃上”。如果簡單地采用“一刀切”式的、不加區別地用天然氣供熱,難免出現偏差。所以,究竟要如何使用天然氣,還需認真研究,從長計議。
         
        中國能源報:把煤用好意味著什么?
         
        倪維斗:天然氣及新能源在一段時間內不能擔當主體能源的大任,意味著目前我國主力能源只能是煤炭,地位無可替代。同時,長期以來,我們對煤炭的使用方式比較粗放,導致污染產生。但是如果因為使用方式不當,就將問題推到煤炭身上,一味“去煤”,而去集中力量發展其它能源也不正確。
         
        減煤是一個長期趨勢,但要在當前“革煤炭的命”不現實,這是由我國能源稟賦決定。從能源戰略角度來說,把資源豐富的煤炭利用好,才是解決我國當前能源問題的核心。如果能把煤用好,就在很大程度上解決了我國能源的問題。
         
        技術已可行,政策需加碼
         
        中國能源報:燃煤電廠清潔用煤目前技術怎樣?
         
        倪維斗:從國內技術發展水平以及國際發展趨勢來看,利用好煤炭是完全可以實現的。當然,這也需要努力去做。
         
        我國燃煤發電總體水平已處于世界先進行列,平均煤耗基本達到318克/千瓦時,上海外高橋第三發電有限公司已經可以達到277克/千瓦時,同時,還可以將煤耗再進一步降低,如他們目前正推動的“251工程”(設計供電煤耗251克/千瓦時)。在排放方面,如果不考慮二氧化碳,燃煤電廠其他污染物的排放基本可以達到與天然氣發電相當的水平。
         
        中國能源報:您如何看待煤炭燃燒產生的二氧化碳問題?
         
        倪維斗:二氧化碳是一個比較復雜的問題,煤炭中的含量大于石油,石油中的含量又大于天然氣,這是由它們自身的構成成分決定的。因為煤炭的主要構成成分是碳,石油主要是碳和氫,天然氣主要是氫。要解決煤炭燃燒產生的二氧化碳問題,是一個系統工程,不是短期內能實現的。
         
        目前已有一些碳捕捉技術,但這些技術本身耗能太大。如燃煤電廠現在的轉化效率超過40%,但若要同時去除二氧化碳,效率就會降低11個百分點。這就意味著,發同樣多的電要用更多的煤,這一成本的增加,目前我們還承擔不起。
         
        如何處理分離捕捉后的二氧化碳,當前也是一個難題。將其埋存到地下并不是很好的辦法。一是目前我們尚沒有充分研究清楚究竟會對土壤環境產生怎樣的影響,二是如果遇到地殼變動,被高壓埋藏的二氧化碳釋放出來后,就會像鍋蓋一樣罩在城市上方,帶來災難。
         
        所以,目前二氧化碳的處理在全世界范圍內都是難題。但從煤的角度來說,利用新技術仍可大幅減少二氧化碳排放。
         
        中國能源報:除燃煤發電,還有哪些技術可實現煤炭清潔高效利用?
         
        倪維斗:我認為前景可期的還有電化共軌多聯產。這種技術不僅可以把煤作為一種能量,也能將其作為一種物質充分利用起來。其原理是先將煤氣化,變成一氧化碳和氫氣,然后做成化工產品或用于發電。將這些過程耦合起來,可以最大程度地利用煤炭中的能量和物質。經過多年努力,目前這種技術已開始試點。這種技術可降低每度電產生的二氧化碳。一部分二氧化碳會進入化工產品甲醇中,甲醇可用作汽車燃料,與目前汽車以油為燃料產生的二氧化碳排放差不多。這一技術已實現了綜合考慮、循環利用。
         
        值得一提的是甲醇的應用。2017年,我國原油進口已達4.2億噸,大規模的原油進口威脅我國能源安全。推廣甲醇替代石油是一條重要思路。因為生產甲醇的原料就是煤炭,而我國煤炭資源豐富,而且目前技術完全成熟,電化共軌多聯產的一個重要產出就是甲醇。甲醇可用于汽車、船舶、工程機械,也可用于供暖。所以,從戰略高度來說,以豐富的煤炭資源,通過電化共軌多聯產生產甲醇替代石油,對我國能源安全、能源儲備、煤炭資源利用、空氣質量改善等都意義重大。
         
        但是,因為各種利益交織,關于電化共軌多聯產和大規模甲醇替代的相關政策推動十分困難。
         
        中國能源報:實現煤炭清潔高效利用是否就意味著復雜的技術更新?
         
        倪維斗:除燃煤發電和電化共軌多聯產,有時,技術的一小步更新就可以推動煤炭的清潔高效利用。如循環流化床、鍋爐的技術進步對硫化物減排的貢獻,目前已實現爐內脫硫、脫硝;煤的氣化也已研發出多種技術,其中華東理工大學研發的多噴嘴氣化爐處于世界先進水平,出口很多國家,現在已經可以做到每臺氣化爐每天氣化煤3000—4000噸;又如,將煤進行小的改造,加一點添加劑做成水煤漿,就可降低污染物排放,更加方便的用罐車而非卡車配煤,同時水煤漿在循環流化床中燃燒使用時,可有效控制可揮發性有機物的排放。這些并不復雜的技術改進就可以給煤炭的使用方式帶來很大改進。
         
        中國能源報:除了作為能源,煤炭還可以怎樣發揮價值?
         
        倪維斗:在煤的利用方面,目前還有新發展。因為煤不僅是能源,也是一種材料。煤的同位素如碳60、石墨烯等都是很好的材料,F在用煤做成的泡沫碳是非常好的保溫材料,不僅可以用于建筑保溫,也可在衛星回收時防止燒蝕。而石墨烯是重要的隱形材料,將會在軍事上發揮重大作用。同時,石墨烯也是一種很好的電磁材料,充放電較快,對于儲能意義重大。此外,還有碳纖維,對結構輕量化,如新型汽車外殼研發等都有重要意義。
         
        中國能源報:如何有效推動煤炭清潔高效利用?
         
        倪維斗:我認為,從技術上說,利用好煤炭是完全可以實現的,雖然現在還不能徹底解決二氧化碳的問題,但可以部分解決,而且隨著技術進步,終會徹底解決。我們要鼓勵技術進步。
         
        同時,對于煤炭的綜合利用、清潔高效利用,還需要政策制定者從戰略高度統籌我國的能源開發利用,在充分認識煤炭對于國家發展的重要意義的前提下,充分評估各種能源的發展前景,做好統籌部署。
         
        專訪中國工程院院士、清華大學教授倪維斗

        源自:中國能源報

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