劉中民:突破關聯各能源分系統的核心技術,構建低碳化多能融合能源體系
發布者:lzx | 來源:中國能源報 | 0評論 | 572查看 | 2019-08-21 09:14:30    

“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的能源系統在不斷發展,但由于各能源分系統相互獨立,未能協調發展,產生了一些局部矛盾,整體效率并不高?!苯?,在第一屆全國鋼鐵與能源化工行業協調發展研討會上,中國科學院大連化學物理研究所所長、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”的能源發展格局已不能適應“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,但并沒有“合并同類項”


受限于資源稟賦特點,當前化石能源仍是我國能源生產和消費的主體。電力規劃設計總院《中國能源發展報告2018》顯示,2018年,我國能源生產37.7億噸標準煤,其中原煤占比69.1%,同時非化石能源生產占比逐年增加,已成為世界水電、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為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,但是并沒有‘合并同類項’,仍是孤立的各能源分系統?!繃踔忻癖硎?,“我??嫘λ?,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?!?/p>


因此,當前我國能源結構產生了一些局部矛盾,煤炭多用于發電且利用率低,同時缺乏新技術支撐,是大氣污染的主要來源;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,嚴重制約下游精細化工行業發展;太陽能、風能等可再生能源并網率低,難規?;?,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構里發揮更大的作用,就牽涉到怎么設計各能源系統之間關系的問題?!繃踔忻袼?。


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?!繃踔忻袼?,以化石能源為例,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?!岸嘀旨際醯慕岷峽梢砸虻刂埔說匭緯傻吞薊褰嗄茉垂┯ο低?,促進能源消費革命?!?/p>


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氫能,為交通燃料生產、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、新型碳材料等產品生產需求。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,正處于完成工業示范并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。


據悉,中國科學院為了加強能源研究的力量,已把不同能源領域的接近20個科研單位聯合起來,成立了中國科學院潔凈能源創新研究院,以促進跨學科交流與創新,做關鍵技術的突破與示范。目前正在進行的科研項目達40多個,其中近30個是工業示范項目。


“技術是首先需要解決的問題,技術突破之后,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里,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?!繃踔忻癖硎?。


鑒于我國復雜的能源應用場景,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、綜合性的示范,研究技術之間怎樣合理搭配和有效優化?!扒虻哪茉刺逑刀嗔?,就構成了全國的能源體系?!?/p>


據介紹,中科院潔凈能源創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域做能源綜合利用的示范?!按笸忻?、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?!?/p>


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,這套系統今后若和核電以及鞍鋼周邊的工業、沿海的風電結合,未來將是新的示范形式。

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