倪维斗清华大学教授,博士生导师,中国工程院院士。长期从事热力涡轮机系统和热动力系统动态学方面的研究。曾获国家教委、电力部科技进步一、二等奖,国家科技进步二等奖,国家级优秀教学成果二等奖。近十年来,倪维斗院士致力于研究我国澳门银河在线75060.com的可持续发展和节能问题,承担若干个国家级澳门银河在线75060.com战略研究课题。他提出了以煤气化为核心的多联产战略是解决未来经济、环境和澳门银河在线75060.com可持续发展的必然出路的观点,并在国内外大力倡导多联产战略的研究和实施,以及醇醚替代燃料在国内的应用研究。

  “低碳经济的道路最后必须落实到煤的清洁利用上”

  记者:您认为我国 “澳门银河在线75060.com变革”应该包括哪些内涵?

  倪维斗:需要做好4件事。第一,煤炭多联产现代化协同利用。煤炭今后仍是我国澳门银河在线75060.com的主力,应一次通过方式实现电力、液体燃料、化工产品、供热、合成气等联产,以综合解决澳门银河在线75060.com总量需求、液体燃料短缺和燃煤污染等有关问题。在技术上使其具有良好继承性和可行性,以及经济效益与环境效益,这对中国乃至世界都有非常重要的战略意义。第二,严控澳门银河在线75060.com生产和消费总量势在必行。总量控制不会妨碍社会发展,反倒能真正培植和拉动内需。政府应当严格下达总能耗指标,只有这样才会加速自主科技创新、掌握关键技术和加强国际竞争力,建立节约型的、生态文明的社会。第三,合理发展与应用可再生澳门银河在线75060.com。只考虑可再生澳门银河在线75060.com大基地、大容量、集中输出的方针似有偏颇,而应根据技术经济约束条件,把就地消纳、分散使用作为我国风电的发展和使用方向。比较而言,农村更适宜发展可再生澳门银河在线75060.com,希翼国家给予补贴政策贯彻效率原则。政策实施要依靠竞争和比较机制。电网企业应得收入需予以保障。可再生澳门银河在线75060.com的利用一定要努力考虑和其它澳门银河在线75060.com协同,例如风电和网电、风电和煤化工等。第四,对天然气要更加大力的开发与应用。人们往往把天然气单纯作为一种低碳、低污染燃料,直接用 于供暖、蒸汽系统发电,而忽视了其具有更大能值或称之为更大潜力温度燃料的特点,即无需通过金属管道换热,可直接把工质加热到1700℃或更高,可提供更高效率的热功转换。

  记者:您很强调煤炭的清洁高效利用。

  倪维斗:社会节能、总量控制、发展可再生澳门银河在线75060.com都是实现低碳经济的道路,但最后必须落实到煤的清洁利用上。煤的清洁利用也属于清洁澳门银河在线75060.com。煤炭现在是、将来(直到2050年或更晚)依然是我国澳门银河在线75060.com的主力。这是中国澳门银河在线75060.com禀赋国情决定的。

  最近几年,我国依靠提高燃煤发电效率每年都能减排二氧化碳几千万吨。经过科学研究把温度和压力再提高,优化运行,中国的燃煤发电率还有潜力可挖,所以,低碳经济必须落实到煤的清洁利用上。

  记者:不过如果中国发生和美国一样的页岩气革命的话,那又是一番景象。

  倪维斗:要看你到底产生多少页岩气。中石化、中石油、中海油都在做,但是目前来看,还有距离,美国也不是一年两年来做成的,是多年来做成的。大家页岩气的储量和美国相当,但是地质复层的条件要比美国复杂,要更深一点,地块更破裂一点,不像美国的连块。短期内,五六年以内,我国不太可能发生页岩气革命。

  “创新须像‘外三’一样一点一滴地抠”

  记者:有人说燃煤的效率和排放水平也能做到和天然气一样。

  倪维斗:比如说上海的外高桥第三发电厂,它的排放和天然气的标准一样。

  记者:大家已经不止听到一个专家在提外三。外三是怎么做到的?倪维斗:这个就是系统观念了,无论是锅炉还是汽机还是辅机,每一地方每一点都把它抠出来,这是个系统性的工作。

  它的排放也是这样,脱硫效率比较高,氧化氮的排放也很低。氧化氮的排放是每立方米27毫克。

  记者:它是低氮燃烧还是烧完了之后除氮了?

  倪维斗:低氮燃烧肯定也要的,但最主要的还是脱硝装置。脱硝装置的催化剂很容易老化,他们的办法是使催化剂不老化,它有这种办法。

  记者:什么办法?

  倪维斗:催化剂老化主要是尾气温度太低,那就抽一部分蒸汽来加热尾气,使经过脱硝装置的温度提高,它就不老化。

  记者:这里会损失一点效率。

  倪维斗:去年环保部规定电厂脱硝的标准是100毫克/立方米,那时候,整个行业里头一般是两三百毫克,整个行业都在喊太严了。但是现在外三做到了,它不是100毫克/立方米,而是27毫克/立方米,如果需要,还可以再低一点。

  记者:它还有其他的创新吧?

  倪维斗:譬如启动程序中有许多锅炉干烧的现象,很多氧化皮冲到汽轮机里头去,把叶片打成麻麻点点,降低了效率。它 就用了一种办法,先用另外的东西先循环,避免干烧,这样整个效率就比较高。又譬如说电厂用电,引风机、送风机、水泵等等厂用电一般是占到整个发电量的5%左右。那么外三呢,它抽一股气来带动小汽轮机,而小汽轮机的转速能和电厂负荷相应变频,就提高了效率。

  记者:这些创新,这个厂,是怎么会主动去做的?做这些事情很繁杂,需要投入、精力和时间,企业的领导人他怎么会有动力去做这些?

  倪维斗:外三的总经理冯伟忠是从学徒出身,但是对电厂的管理非常用心。一点点地在抠。

  记者:这么好的一些做法能不能把电厂的设计规范就改了呢?

  倪维斗:最近我一直在做外三经验的推广。两年多以前我曾经和几大电力集团的领导谈过这个事。那些企业总的来说不是太起劲,不是特别在心。他们有自己的一套设备,有自己的一套技术,有自己的想法。同时呢,现在电力设计院都是按照规范来做,他们觉得外三的一些做法不太合乎规范。

  记者:担心会有隐患吗?

  倪维斗:会有其他的什么因素之类的。总的来说,两年以前这个事情推不动,大家都怀疑、观望。后来大家和华润的总经理交流,他很积极。签订了很大的协议,要冯伟忠帮他改造电厂,现在正在实行。

  后来我又找了神华,它也有好几千万装机,积极性也很高。最近,大唐也开了专门的研讨会,董事长也都出面。

  “不在煤的清洁利用上做文章,其他一切只能是空谈”

  记者:您多次强调的“澳门银河在线75060.com协同利用”指的是什么?

  倪维斗:协同的引导思想是:把合适的澳门银河在线75060.com放在合适的地方,在合适的系统中与其他澳门银河在线75060.com有合适的协同,发挥合适的作用(即5个“合适”)。协同将开启新的思路,在澳门银河在线75060.com系统中开辟基础研究、应用研究和工业示范的广阔创新空间。建立可持续澳门银河在线75060.com系统———各种澳门银河在线75060.com协同的IDDD+N原则,转换整合化 (I-integration)、需求精细化 (D-differentiation)、供给多样化 (D-diversification)、布局分布化 (D-decentralization)、调度、控制、管理智能网络化(N-network),这几点可以简称为“IDDD+N”。

  由于澳门银河在线75060.com多元化,转换多元化,终端需求供应一体化,尤其是气候变化的严重性,澳门银河在线75060.com技术(EnergyTechnology,ET)将有一个很大的变化,时间尺度在30~50年左右。

  且各国都不会一样,中国更有其特殊性,因为无先例可循。除了澳门银河在线75060.com技术进步外,信息技术(InformationTechnology,IT)的深度介入必不可少,因为澳门银河在线75060.com系统是一个庞大的系统工程。ET和IT的融合是必然趋势。

  记者:如何实现从煤化工开始,逐步过渡到您经常提到的 “IGCC+多联产+CCUS”(CarbonCaptureUtilizationandStorage)?

  倪维斗:中国碳减排应从煤化工开始,向“IGCC+多联产+CCUS”逐步过渡。

  如果煤直接燃烧,因为烟气中二氧化碳浓度低 (浓度约为13%~14%,其余70%~80%都是氮气)、压力低、流量大,需处理的烟气收集起来很困难,而且以目前技术,要将发电厂烟囱里的二氧化碳分离出来,处理后埋入地下,整个燃煤发电效率会降低11个百分点。

  实施“IGCC+多联产”澳门银河在线75060.com战略刻不容缓。尽管目前IGCC发电电价成本较高,但是考虑到将来对污染物二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、汞的控制要求,以及下 一步要进行二氧化碳的捕集、利用和埋存,目前可行的是可以通过多联产化工产品来降低成本。“IGCC+多联产+CCUS(CO2的捕集、利用和埋存)”是中国二氧化碳减排的战略方向。

  但是,考虑到未来的清洁煤发电,“IGCC+多联产”应尽快地示范,逐步走向大规模发展,按二氧化碳减排需要,逐步过渡到“IGCC+多联产+CCUS”。在这方面需要深入研究和小规模示范,大规模的商业实施还需要观察一段时期。

  记者:未来,中国的低碳发展之路应该如何走,您有哪些建议?

  倪维斗:中国工业化正处于重工业化“爬坡”阶段,也是碳排放的上升期。面临国际上对我国排放峰值出现时间和绝对值的要求,未来我国在碳减排上仍将处于被动状态。实现我国经济社会低碳发展,澳门银河在线75060.com的科学有序使用是前提,而澳门银河在线75060.com的核心问题是煤。

  中国应当按照国情,从现在开始考虑分阶段逐步推进减排二氧化碳的问题,我国二氧化碳的利用和埋存按从易到难,大致可以分为3个阶段:第一阶段先处理从天然气井中分离出的二氧化碳并加以利用。第二阶段是从我国已经大量发展的煤化工(甲醇、二甲醚、MTO、MTP、直接煤变油、间接煤变油等)过程中排放的二氧化碳加以收集和利用。我国的二氧化碳减排从煤化工做起,国家应予以政策支撑,如碳税、补贴等,在此过程中,对二氧化碳的处理(化学、物理方面的应用)和输运、埋存等积累经验。第三阶段是从电厂烟气中捕捉,这是很困难的,需要耗费大量的澳门银河在线75060.com和投资。减排二氧化碳需要从易到难,积累经验,逐步推进,而不是一蹴而就。

  总而言之,在未来二三十年内化石澳门银河在线75060.com作为我国主要澳门银河在线75060.com的地位不可撼动,其中煤是主导,所以未来一段时间内煤的低碳利用就是低碳澳门银河在线75060.com的核心问题,如果不在煤的清洁利用上做文章,其他一切只能是空谈,低碳只是一句口号。

2014年09月29日

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