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开启我国低碳转型窗口的几点意见(三)

倪维斗 

  另外一点,电网要以公益性为先。电网的应得收入要予以保障,但要调整营利机制,允许分散、分布式就近接入交流电力系统,形成千家万户开发利用新能源的局面。

  最后,也是最重要的一点,可再生能源一定要努力和其他能源协同。从传统角度看,每一个产品仅使用它的传统原料,实际上从能源利用和物质利用来看,都是十分浪费的。在21世纪,人类必须要“告别”这种单一的利用。比如电解铝,铝是从氧化铝电解,每吨电解铝要消耗16000度电。那么是否可以用风电来电解铝呢?不用电网,在有大量风电的地方建铝厂,用铝厂来消耗多余的电。氯碱工业、海水淡化也是如此。现在沿海也缺水,南水北调花费很大,在这种情况下,我们可以利用风电和太阳能将海水淡化。风电还可以和煤的多联产结合起来,现在煤的转化需要氧气,但是提取氧气很耗能,如果用风电电解水,是可以得到氧气和氢气的。

  再重点谈一下对太阳能的协同利用。一般来讲,太阳能光伏发电的本身制造过程中要消耗大量能源,而薄膜太阳能PV虽然用材少,制造过程能耗小,但是光—电转换效率相对较低。近几十年寄予希望的光热发电,由于目前的聚光技术、中间加热介质技术不成熟,使蒸汽参数(主要是温度)受到限制,从而整个系统转换成电的效率较低,只有约20%~25%。其实太阳能热利用有很大潜力。既然太阳能是分散的、能量密度很低的能源,是否一定要费很大的“劲”去提升它的聚光温度呢?聚光温度越高,投资越大,相应的损失也越大。是否能在较低温度范围用太阳的热能,然后和别的高能量密度的化石能源相协同?其实只要在较低温度段用太阳能加热工质,而靠别的能源(如煤和天然气等)把工质温度提上去,这样太阳能可以更好地发挥自身的优势,避开劣势,与传统化石能源各得其所。把太阳能变成整个加热过程的其中一段,不仅使太阳能得到了充分的利用,而且减少了化石能源消耗,煤“站”在太阳能的“肩膀”上发挥了潜能。太阳能热利用的方式可以说是多种多样,例如农产品的干燥,可以和热泵结合以保证合适的干燥过程;还可以用于建筑制冷和采暖等。

  总之,要建立“协同”(Synergy)的思想,从各种能源、原料、工艺过程、终端产品等方面,尽可能地贯彻协同,以达到最大限度利用原料的能量和物质的目的,这也是本世纪人类尽可能缩小面对大自然不断扩大的“赤字”的重要措施。

挖掘传统能源潜力综合利用能源

  2011年我国天然气消费总量近1000亿m3,对外依存度达30%。按照规划,2020年天然气的消费总量将达3000亿m3,这是一支巨大的能源“生力军”。它必然会引起我国能源系统非常大的变化,因为它是清洁能源,可利用的潜力温度比较高,且是便于分配、运输的燃料,这个变化来的势头可能要比可再生能源所引起的变化大得多、快得多。

  时至今日,天然气的产量,包括引进与自产的总量和用量已经大幅度增加,我国对如何利用天然气一定要有新的思考、新的战略安排,对其将要引起的能源系统“革命性”的牵引要有充分认识。其中的核心问题就是天然气在应用过程中是否能发挥其高潜力温度的优势,这也是衡量天然气是否被正确利用的一个重要标准。从这个标准出发,天然气用于直接供暖,用于蒸汽系统发电都是不合适的,是宝贵资源的极大浪费。

  因此,一方面,我们要在技术上进一步挖掘传统能源的潜力,另一方面要更加综合有效地整合各种能源的利用。首先,要大幅度提高能源利用效率,减少能源消费总量,减排各种污染物,尤其是CO2。例如,天然气的高效利用可以缓解能源安全危机,使石油对外依存度控制在65%以内。其次,在满足经济发展对能源需求的条件下可以减少煤电站的建设。到2020年天然气的分布式“三联供”至少可以少建50~60套百万等级的燃煤电站。尽可能减少煤在能源消费总量中的比重,这对控制PM2.5也能起到较大作用。另外,分布式电站不同于传统的电、热、冷联产,而是因地制宜,尽可能和可再生能源耦合起来,比如风电、太阳能PV、太阳能热利用、生物质以及各种热泵,使之组成一个高效、低污染,能适应广泛负荷变化的能源系统。在某种意义上也可以说,用以天然气为核心的分布式能源系统能更好地促进可再生能源的发展。值得注意的是,要促进真正意义上的智能电网的发展和应用,就必须使信息技术真正地和能源技术结合起来,形成能源信息技术(Energy-Information Technology)。从长远来看,智能电网、智能能源网、智能水网、智能天然气网,四个网整合、协同起来,是未来能源可持续利用的必然趋势。最后,要促进先进制造业的发展,如燃气轮机和各种热泵等,其中燃气轮机已列入我国新的重大专项。只有有了应用火车头,才可能促进新兴产业的发展。

  总之,大自然给予我们各种资源,人们一定要合理、科学地应用,把它们所能提供的“潜力”用足,而不能高能低用,“暴殄天物”。

  (全文完。本文根据倪维斗院士2013年3月28日做客清华大学新人文讲座所作报告录音编辑整理。2012年~2013年春季学期,新人文讲座系列之十三以“生态文明与美丽中国”为主题,广邀学术界、政界、经济界和文艺界的名人名家共论、共议生态文明建设的时代意义和美丽愿景,为清华师生共带来9场精彩报告。该系列讲座由我校绿色大学办公室、国家大学生文化素质教育基地和教务处主办。编辑整理/ 张瀛辰 郭智慧 李东雅 马逸昕)

  来源:新清华2013-5-31

 

(http://news.tsinghua.edu.cn)
[更新:2013-06-03 09:09:33]
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