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    技術創新是能源變革的關鍵

    中國電力報2014-05-26

      杜祥琬:應用物理與強激光技術專家。中國工程院院士、原副院長,俄羅斯國家工程科學院外籍院士。曾主持我國核試驗診斷理論和核武器中子學的系統性創新性研究。曾任國家863計劃激光專家組首席科學家,是我國新型強激光研究的開創者之一。獲國家科技進步特等獎、一等獎等多項,2000年獲何梁何利科技進步獎。他主持研究了 中國能源中長期(2030、2050)發展戰略研究 、 我國核能發展的再研究 等我國能源發展戰略重大咨詢研究項目,現任國家能源委員會專家咨詢委員會副主任、電力專業委員會主任,國家氣候變化專家委員會主任。
      記者:一段時間來關于霧霾的分析研究有很多,但結果卻不太一樣。您認為我國霧霾高發的原因是什么?
      杜祥琬:研究上有一些差異是非常正常的。你在東單測和在西單測結果就會不一樣,早上測和晚上測結果也會不一樣。這個本身就是時間空間變化的一個量,再加上研究的方法和評價的差別。但是,我注意到這些研究有一個重要的共同點:就是以煤炭、石油燃燒為源的一次和二次顆粒物占PM2.5來源總量的2/3以上。各個研究在這點上沒有差異。所以我說如果我們研究霧霾,要抓源頭、抓大頭,抓住這一點最重要。
       環境容量的概念非常重要
      記者:霧霾問題剛剛凸顯時記者曾判斷,一段時間內會越來越嚴重。您怎么看霧霾的發展情況?
      杜祥琬:問題很嚴重。嚴重到什么程度呢?我做了一點分析:我國東部地區(愛輝—騰沖線以東)的國土面積約為全球陸地總面積的1/30,我們在這塊土地上每年消耗了全球煤炭的約40%,就是說,東部單位國土面積上消耗的煤炭,我叫它 煤耗空間密度 ,是全球平均值的12倍;另外,這塊土地上的 油耗空間密度 是全球平均值的3倍; 碳排放空間密度 是全球平均值的6倍。我國目前每千人汽車擁有數雖不及美國,但東部的 汽車空間密度 已經超過了美國。
      如果單獨計算京津冀地區的數據,則更為嚴重,僅以 煤耗空間密度 為例,它又是東部地區平均值的2.5倍,是全球平均值的30倍之多。
      可見,我國發展的高碳特征十分顯著。霾污染成為常態,表明發展超出了環境容量。我想 環境容量 這個概念值得強調。環境是有容量的,它不是說不允許一點兒污染,它有一個自凈化、自修復的能力,但是,當你大大超出了這個能力,它修復不了,凈化不了,也就是我們的發展方式觸碰了自然底線。
      記者:我們以只占世界百分之十個多點兒的GDP和煤炭探明儲量,卻消費了全世界一半以上的煤炭。
      杜祥琬:我國發展的高碳特征由四個因素疊加所致。第一個是人口密度高。我們東部的人口密度大約是全球平均值的5倍,而京津冀地區的人口密度是全球平均值的接近10倍。第二個是單位GDP的能耗高。咱們拿2012年的數據來說,我國GDP總量占全球的11.6%,卻消耗了全球能源的21.9%,這就是說我們單位GDP的能耗超過全球平均值近1倍。那么這是為什么呢?是因為我們的產業結構,高耗能產業的比例過高,這是一個主要原因。再加上我們的能效比較低,浪費也比較大。
      第三個是我們國家能源結構當中煤炭所占的比例高。我們是煤炭占約70%,如果把煤炭、石油、天然氣、化石能源總加起來大概占到90%。這也是個國情。第四個是70%的煤炭里頭直接燃燒的比例高,超過一半,而這一塊是最污染的。2013年我國共耗煤39億噸,其中發電用18.3億噸,直接燃燒的超過20億噸。這是我國的一個特點,你們知道煤發電相對來說好管,可以脫硫、脫硝、除塵??墒清仩t、窯爐、散燒的煤等等,這一塊很難管。我想這四個原因差不多,可以解釋上面的問題。
       經濟和環境必須雙贏,并且能夠雙贏
      記者:如何破解這個問題?杜祥琬:我想根本的就是中央提的 轉變發展方式 。我們用幾十年的時間壓縮實現了發達國家約二百年的經濟增長,成就巨大。但這個壓縮不是白壓縮的,沒有免費的午餐,你既然實現了壓縮型的發展,也必然產生壓縮型的、復合型的環境問題以及碳排放的過快增長。在這樣的現狀下,要實現經濟環境雙贏,就不得不把低碳發展提前壓縮到高速發展階段中來。而不能像發達國家那樣,先發達再低碳。
      為什么中央講消耗過多資源犧牲環境這種發展方式不平衡、不協調、不可持續?我們必須轉向低碳綠色可持續發展。
      記者:就是要讓我們的發展和外部環境等平衡起來、協調起來,變得可持續。
      杜祥琬:現在就是經濟還得發展,但是環境不能這樣下去了。經常聽到 經濟與環境兩難 的議論,說兩者有矛盾,有很強的對立性。我就說必須雙贏。因為咱們是一切為了人,以人為本,要從這個根本點上來說這件事。干嘛要發展經濟?就是為了人。干嘛要改善環境?也是為了人。這就是共同點,說明有雙贏的基礎。這個雙贏我覺得就是要懂得一個道理:就是要在環境容量下發展。
      記者:具體應該怎樣做呢?
      杜祥琬:我們不能單純地追求GDP。經過三十多年的發展后,我們現在有條件讓碳排放盡早達到峰值。就是說,我們煤炭和石油的消耗應比較快地達到峰值。用這個峰值作為一個抓手,促進新型發展,讓我們全國的發展、各地的發展都實現這個峰值。特別是東部要切實轉向低碳發展。
      記者:您覺得這個峰值大概到什么時候能達到?
      杜祥琬:這個跟我們轉變發展方式是否得力有關系。我覺得煤炭和石油消耗的總量應該在2020年后就能達到峰值。但是二氧化碳排放,就是溫室氣體排放的峰值可能會晚一點,得到近2030年。不過東部應該較早實現峰值,要帶頭。然后,中部和西部不能都學東部。我昨天看貴陽市長講得非常好,不能再去重復東部的老路,這個提法非常好。
      十六大就提出來走 新型工業化道路 。我們研討的時候院士們都說我們沒有走出新的道路。所以就希望中部和西部,在環境容量下走綠色低碳的發展道路。當然綠色低碳說起來容易做起來就不容易,需要創新,需要科學技術,需要轉變能源體系等等,就是我們的這個話題,能源變革、能源革命。
       變革傳統能源安全觀,由‘粗放的供給滿足增長過快的需求’,轉變為‘由科學的供給滿足合理的需求’
      記者:您認為能源變革、能源革命應該有哪些內涵?
      杜祥琬:人類從原始文明到農耕文明,再到現在的工業文明,并走向下一站———生態文明,能源革命都是重要的基礎。能源革命簡單歸結為一句話呢,就是要逐步告別 黑色、高碳 ,逐步轉型 綠色、低碳 。只有這樣一個能源體系的變革才稱得上是能源革命。
      那么這里面解析起來,有那么幾個方面。一個必須著眼于現實。目前和今后幾十年間,化石能源仍將是主導能源之一,因此,化石能源的高效、潔凈化利用具有重要意義,但這還不是治本的能源革命。
      包括頁巖氣在內的非常規天然氣,對緩解環境和氣候問題會作出貢獻,因此要努力提高其在一次能源結構中的占比。但定量和我國的國情分析表明:天然氣的占比能從現在目前的百分之五提高到百分之十幾,仍需付出巨大的努力,僅靠天然氣不可能完成對煤炭的高比例替代, 頁巖氣革命 和 頁巖氣時代 的口號不適合我國。第二個方面,能源結構由目前化石能源為主的階段,經過一個多元結構階段,轉變到將來以非化石能源為主是必然的發展方向。這之中,可再生能源與核能將共同為此做出貢獻,兩者將是未來地球的支柱能源。第三個方面,我國需要樹立新的能源安全觀,大力節能,并轉變能源的供需模式,由 粗放的供給滿足增長過快的需求 ,轉變為 由科學的供給滿足合理的需求 。
      說到這呢,我想發揮一下我最近的觀點,有關中國能源安全的問題。我們傳統的安全觀是什么呢?供給安全,需要多少能源你就得供給,供給有缺口就是不安全。供給安全仍然是一個基本的能源安全觀點。但是對這個 能源供給安全 的內涵需要有一個新的思考,就是不僅僅是從供應端去滿足需求端的需要這樣一種觀念,而是要讓需求端和供應端相向而行,共同達到一種供需平衡。
      稍微展開點說,我們前些年這個供需模式是什么呢?我們研究的結論是,我們用粗放的供給滿足增長過快的需求,后者包含許多不合理需求。供給是粗放的,需求是增長過快的。要轉變成什么呢?以科學的供給滿足合理的需求。這個提法就不一樣了。
      科學的供給要算科學供給的能力,合理的需求就是把需求里面不合理的東西拿掉。
       節約能源須經濟政策和行政手段并用
      記者:說到節能,可是發展需求仍在高漲。就說車和油,2020年要全面建成小康社會,老百姓用車用油的需求看起來很合理。
      杜祥琬:一定得節約。第一節約,第二替代,第三提高油品。如果大家都想豪華都想奢侈,我國沒那個資本,也沒那個理由。
      我就老說這個例子,我去參觀豐田汽車廠,他們生產0.6排量的車。他們本市人很多都開0.6排量的車,車小,又省地方,也省汽油。他們以開小排量的車為榮,可是在中國三點幾、四點幾排量的車有的是人買。
      記者:這里面就有一個很有意思的問題。政府和社會一方面呼吁要節約,一方面政府定的價格水平就在那兒,很多人買得起,用得起……人的本性都是想多消費吧。
      杜祥琬:那就得靠經濟政策,還有行政手段?,F在限號屬于行政手段,經濟政策就靠價格。資源是有價的。不要讓人覺得資源可以隨便廉價地消耗。我就說在汽車問題上不能攀比美國標準,比每千人多少輛車。
      另外要提倡小排量,要提倡輕型車,要提倡替代。比如說電替代,搞新能源汽車。
       城鎮化要特別重視發展分布式能源,電的利用應該成為主要方式
      這里我還特別想說一個現實問題,就是城鎮化。中央專門開了會,新型城鎮化道路里面有一個特征就是如何實現低碳城鎮化,幾億農民和城市居民用能肯定是要提高的,如果沒別的就還是要依靠煤炭。所以在這個城鎮化的過程當中如何發展分布式能源、循環利用的能源是很重要的。比如說分布式的太陽能、風能、生物質能,這些東西循環起來既減少了垃圾又增加了能源。
      一定得讓人享受一定的生活水平,少不了能源。但享受不一定都是享受煤炭。所以我就說實現什么樣的城鎮化,要相應規劃它的能源形態。最近我去南方調研,看了一個廠子,幾乎就是生活垃圾,很簡單的分類處理后拉過來燒,燒完以后發電供熱。我最后跟廠子相關負責人確認了三點,第一它這個是盈利的。第二就是環保達標,這個廠區我去了,很讓人吃驚,根本沒味兒。第三就是設備國產化了。我覺得有這三條就有可推廣性。如果全國能普遍做這件事就能在  解決老百姓關心的環境問題的同時解決他們的用電問題,就不用去用煤了。
      記者:您很強調能源的分布式利用。我感覺這個分布式對于能源,對電力利用方式,特別是對于電網來說,蘊含著巨大的轉變。我注意到您是國家能源委員會專家委員會的副主任,并兼電力這塊的主任,所以電力這一塊還請您再給講一講。
      杜祥琬:電的應用應該成為主要的形式。能源變革的一個結果應該是終端能源當中電力的比例要提高,散燒煤、直燃煤這些比例應該大大降低。同時,電里頭煤電的比例會降低,現在煤電占差不多80%,這個比例會下降。用能的方式上面,我想中國在相當長時間里這個大電網還是少不了的。但是大電網如何發展,就是很困擾的一件事。比如最近很熱的特高壓,我不是很懂它的技術,但我知道特高壓的技術我國做得相當不錯。我國在世界上領先的技術并不多,這算一個。
       搞電網的目的是安全經濟高效,總的提法我贊同智能電網
      記者:但是也有很多人在說,現在能源變革都是往輕型化、分布式化、微電網化和智能化等具前瞻性戰略性方向發展,特高壓也許是傳統能源利用方式的極致,但是否符合能源變革的方向?您認為我國電網發展應該確立怎樣的戰略路線?
      杜祥琬:是這樣。特高壓技術中國掌握的好,這個是有價值的。至少我們示范線路運行得不錯。中國工程院當時在上這個示范線路的時候也是有爭議,我們論證,明確地支持示范線路。
      但是我就說,這個技術是手段不是目的,像信息技術是手段不是目的一樣。
      我們搞電網的目的是什么呢?是得到一個安全的經濟的高效的電網。這個電網要用技術包括特高壓技術也好信息技術也好,要充分將這些技術用到該用的地方,把電網弄得比較經濟比較安全?,F在爭議不就在經濟性和安全性上嗎?還有必要性。那論證起來拿科學數據來說吧。
      另外還有就像你說的要有前瞻性。
      未來用電的形式會有什么新的變革?我們傳統的電網還會有多長時間的應用?中國的特點確實是非常不均衡的國家,西部是能源東部是負荷。所以我自己用現在的知識來理解,這個特高壓技術是要用的,要用到未來的輸電上。
      至于未來電網是什么樣我說不上,因為要算經濟性、安全性、必要性。將來如何把大電網跟分布式的用電方式結合起來,這個要認真研究??偟奶岱ㄎ屹澇商嶂悄茈娋W。那智能電網里面就包含信息技術,起到它從源側到用戶側的實時探測、智能調測、風險防控的作用,提高效率??紤]到將來可再生能源的發展跟電網結合,這里頭就有一個間歇式能源對電網的沖擊,電網穩定性問題。
      要想少棄風,少棄光,盡量用上,這里面一個關鍵環節就是儲能。
       能源變革的戰略制高點在于創新
      記者:儲能是一個讓人興奮的話題。儲能是革命性的技術,感覺正在醞釀重大突破?,F在是前夜,一旦技術突破,能源利用的面貌幾乎會徹底改變。
      杜祥琬:我提到,能源變革要由 粗放的供給滿足增長過快的需求 ,轉變為 由科學的供給滿足合理的需求 。這之中,節能是一個。第二個就是能源的環境安全觀,能源對環境是影響必須提高到國家安全的高度。第三就是技術創新。未來我國能源是不是安全,取決于我國能否占領新能源技術的戰略制高點。就說儲能,還有太陽能利用,不斷有新的思想新的材料新的方式。新能源的戰略制高點在于不斷創新以提高技術和經濟的可行性,就是要降低成本。技術上的創新沒有原理性的障礙,人們早晚會做到這一點,但是誰先掌握了誰就能引領潮頭。等別人創新以后我們跟著人家走,還是說我們來創新來引領全世界,這就大不一樣。所以說想要  民族偉大復興,就必須把科學技術走在世界的最前列,要給自己提這個目標。
      記者:說到這里呢,我正好有一個問題問您,就是說在全球能源領域,技術上什么創新什么新變化最讓您印象深刻?
      杜祥琬:比如說太陽能電池。太陽能電池現在越來越薄,又進一步改進了薄膜,薄膜然后柔性化,你想什么樣就像貼面一樣貼上頭,以前想象不到的。這既有材料又有工藝,還有效率?,F在美國德國日本的實驗室我經常注意,非硅太陽能電池轉換效率能做到40%以上,現在硅電池最高的也就19%、20%。這是材料科學,新工業。如果我國的太陽能只想掙錢,沒有基礎研究作為支撐的話,走不到前頭。新能源現在不要只著急上規模,要先把基礎打好,要有國家級的研發機構。中國真講創新缺的還是基礎研究,原創比較薄弱。

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