技术创新是能源变革的关键

                    中国电力报2014-05-26

                      杜祥琬:应用物理与强激光技术专家。中国工程院院士、原副院长,俄罗斯国家工程科学院外籍院士。曾主持我国核试验诊断理论和核武器中子学的系统性创新性研究。曾任国家863计划激光专家组首席科学家,是我国新型强激光研究的开创者之一。获国家科技进步特等奖、一等奖等多项,2000年获何梁何利科技进步奖。他主持研究了 中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究 、 我国核能发展的再研究 等我国能源发展战略重大咨询研究项目,现任国家能源委员会专家咨询委员会副主任、电力专业委员会主任,国家气候变化专家委员会主任。
                      记者:一段时间来关于雾霾的分析研究有很多,但结果却不太一样。您认为我国雾霾高发的原因是什么?
                      杜祥琬:研究上有一些差异是非常正常的。你在东单测和在西单测结果就会不一样,早上测和晚上测结果也会不一样。这个本身就是时间空间变化的一个量,再加上研究的方法和评价的差别。但是,我注意到这些研究有一个重要的共同点:就是以煤炭、石油燃烧为源的一次和二次颗粒物占PM2.5来源总量的2/3以上。各个研究在这点上没有差异。所以我说如果我们研究雾霾,要抓源头、抓大头,抓住这一点最重要。
                       环境容量的概念非常重要
                      记者:雾霾问题刚刚凸显时记者曾判断,一段时间内会越来越严重。您怎么看雾霾的发展情况?
                      杜祥琬:问题很严重。严重到什么程度呢?我做了一点分析:我国东部地区(爱辉—腾冲线以东)的国土面积约为全球陆地总面积的1/30,我们在这块土地上每年消耗了全球煤炭的约40%,就是说,东部单位国土面积上消耗的煤炭,我叫它 煤耗空间密度 ,是全球平均值的12倍;另外,这块土地上的 油耗空间密度 是全球平均值的3倍; 碳排放空间密度 是全球平均值的6倍。我国目前每千人汽车拥有数虽不及美国,但东部的 汽车空间密度 已经超过了美国。
                      如果单独计算京津冀地区的数据,则更为严重,仅以 煤耗空间密度 为例,它又是东部地区平均值的2.5倍,是全球平均值的30倍之多。
                      可见,我国发展的高碳特征十分显著。霾污染成为常态,表明发展超出了环境容量。我想 环境容量 这个概念值得强调。环境是有容量的,它不是说不允许一点儿污染,它有一个自净化、自修复的能力,但是,当你大大超出了这个能力,它修复不了,净化不了,也就是我们的发展方式触碰了自然底线。
                      记者:我们以只占世界百分之十个多点儿的GDP和煤炭探明储量,却消费了全世界一半以上的煤炭。
                      杜祥琬:我国发展的高碳特征由四个因素叠加所致。第一个是人口密度高。我们东部的人口密度大约是全球平均值的5倍,而京津冀地区的人口密度是全球平均值的接近10倍。第二个是单位GDP的能耗高。咱们拿2012年的数据来说,我国GDP总量占全球的11.6%,却消耗了全球能源的21.9%,这就是说我们单位GDP的能耗超过全球平均值近1倍。那么这是为什么呢?是因为我们的产业结构,高耗能产业的比例过高,这是一个主要原因。再加上我们的能效比较低,浪费也比较大。
                      第三个是我们国家能源结构当中煤炭所占的比例高。我们是煤炭占约70%,如果把煤炭、石油、天然气、化石能源总加起来大概占到90%。这也是个国情。第四个是70%的煤炭里头直接燃烧的比例高,超过一半,而这一块是最污染的。2013年我国共耗煤39亿吨,其中发电用18.3亿吨,直接燃烧的超过20亿吨。这是我国的一个特点,你们知道煤发电相对来说好管,可以脱硫、脱硝、除尘。可是锅炉、窑炉、散烧的煤等等,这一块很难管。我想这四个原因差不多,可以解释上面的问题。
                       经济和环境必须双赢,并且能够双赢
                      记者:如何破解这个问题?杜祥琬:我想根本的就是中央提的 转变发展方式 。我们用几十年的时间压缩实现了发达国家约二百年的经济增长,成就巨大。但这个压缩不是白压缩的,没有免费的午餐,你既然实现了压缩型的发展,也必然产生压缩型的、复合型的环境问题以及碳排放的过快增长。在这样的现状下,要实现经济环境双赢,就不得不把低碳发展提前压缩到高速发展阶段中来。而不能像发达国家那样,先发达再低碳。
                      为什么中央讲消耗过多资源牺牲环境这种发展方式不平衡、不协调、不可持续?我们必须转向低碳绿色可持续发展。
                      记者:就是要让我们的发展和外部环境等平衡起来、协调起来,变得可持续。
                      杜祥琬:现在就是经济还得发展,但是环境不能这样下去了。经常听到 经济与环境两难 的议论,说两者有矛盾,有很强的对立性。我就说必须双赢。因为咱们是一切为了人,以人为本,要从这个根本点上来说这件事。干嘛要发展经济?就是为了人。干嘛要改善环境?也是为了人。这就是共同点,说明有双赢的基础。这个双赢我觉得就是要懂得一个道理:就是要在环境容量下发展。
                      记者:具体应该怎样做呢?
                      杜祥琬:我们不能单纯地追求GDP。经过三十多年的发展后,我们现在有条件让碳排放尽早达到峰值。就是说,我们煤炭和石油的消耗应比较快地达到峰值。用这个峰值作为一个抓手,促进新型发展,让我们全国的发展、各地的发展都实现这个峰值。特别是东部要切实转向低碳发展。
                      记者:您觉得这个峰值大概到什么时候能达到?
                      杜祥琬:这个跟我们转变发展方式是否得力有关系。我觉得煤炭和石油消耗的总量应该在2020年后就能达到峰值。但是二氧化碳排放,就是温室气体排放的峰值可能会晚一点,得到近2030年。不过东部应该较早实现峰值,要带头。然后,中部和西部不能都学东部。我昨天看贵阳市长讲得非常好,不能再去重复东部的老路,这个提法非常好。
                      十六大就提出来走 新型工业化道路 。我们研讨的时候院士们都说我们没有走出新的道路。所以就希望中部和西部,在环境容量下走绿色低碳的发展道路。当然绿色低碳说起来容易做起来就不容易,需要创新,需要科学技术,需要转变能源体系等等,就是我们的这个话题,能源变革、能源革命。
                       变革传统能源安全观,由‘粗放的供给满足增长过快的需求’,转变为‘由科学的供给满足合理的需求’
                      记者:您认为能源变革、能源革命应该有哪些内涵?
                      杜祥琬:人类从原始文明到农耕文明,再到现在的工业文明,并走向下一站———生态文明,能源革命都是重要的基础。能源革命简单归结为一句话呢,就是要逐步告别 黑色、高碳 ,逐步转型 绿色、低碳 。只有这样一个能源体系的变革才称得上是能源革命。
                      那么这里面解析起来,有那么几个方面。一个必须着眼于现实。目前和今后几十年间,化石能源仍将是主导能源之一,因此,化石能源的高效、洁净化利用具有重要意义,但这还不是治本的能源革命。
                      包括页岩气在内的非常规天然气,对缓解环境和气候问题会作出贡献,因此要努力提高其在一次能源结构中的占比。但定量和我国的国情分析表明:天然气的占比能从现在目前的百分之五提高到百分之十几,仍需付出巨大的努力,仅靠天然气不可能完成对煤炭的高比例替代, 页岩气革命 和 页岩气时代 的口号不适合我国。第二个方面,能源结构由目前化石能源为主的阶段,经过一个多元结构阶段,转变到将来以非化石能源为主是必然的发展方向。这之中,可再生能源与核能将共同为此做出贡献,两者将是未来地球的支柱能源。第三个方面,我国需要树立新的能源安全观,大力节能,并转变能源的供需模式,由 粗放的供给满足增长过快的需求 ,转变为 由科学的供给满足合理的需求 。
                      说到这呢,我想发挥一下我最近的观点,有关中国能源安全的问题。我们传统的安全观是什么呢?供给安全,需要多少能源你就得供给,供给有缺口就是不安全。供给安全仍然是一个基本的能源安全观点。但是对这个 能源供给安全 的内涵需要有一个新的思考,就是不仅仅是从供应端去满足需求端的需要这样一种观念,而是要让需求端和供应端相向而行,共同达到一种供需平衡。
                      稍微展开点说,我们前些年这个供需模式是什么呢?我们研究的结论是,我们用粗放的供给满足增长过快的需求,后者包含许多不合理需求。供给是粗放的,需求是增长过快的。要转变成什么呢?以科学的供给满足合理的需求。这个提法就不一样了。
                      科学的供给要算科学供给的能力,合理的需求就是把需求里面不合理的东西拿掉。
                       节约能源须经济政策和行政手段并用
                      记者:说到节能,可是发展需求仍在高涨。就说车和油,2020年要全面建成小康社会,老百姓用车用油的需求看起来很合理。
                      杜祥琬:一定得节约。第一节约,第二替代,第三提高油品。如果大家都想豪华都想奢侈,我国没那个资本,也没那个理由。
                      我就老说这个例子,我去参观丰田汽车厂,他们生产0.6排量的车。他们本市人很多都开0.6排量的车,车小,又省地方,也省汽油。他们以开小排量的车为荣,可是在中国三点几、四点几排量的车有的是人买。
                      记者:这里面就有一个很有意思的问题。政府和社会一方面呼吁要节约,一方面政府定的价格水平就在那儿,很多人买得起,用得起……人的本性都是想多消费吧。
                      杜祥琬:那就得靠经济政策,还有行政手段。现在限号属于行政手段,经济政策就靠价格。资源是有价的。不要让人觉得资源可以随便廉价地消耗。我就说在汽车问题上不能攀比美国标准,比每千人多少辆车。
                      另外要提倡小排量,要提倡轻型车,要提倡替代。比如说电替代,搞新能源汽车。
                       城镇化要特别重视发展分布式能源,电的利用应该成为主要方式
                      这里我还特别想说一个现实问题,就是城镇化。中央专门开了会,新型城镇化道路里面有一个特征就是如何实现低碳城镇化,几亿农民和城市居民用能肯定是要提高的,如果没别的就还是要依靠煤炭。所以在这个城镇化的过程当中如何发展分布式能源、循环利用的能源是很重要的。比如说分布式的太阳能、风能、生物质能,这些东西循环起来既减少了垃圾又增加了能源。
                      一定得让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。所以我就说实现什么样的城镇化,要相应规划它的能源形态。最近我去南方调研,看了一个厂子,几乎就是生活垃圾,很简单的分类处理后拉过来烧,烧完以后发电供热。我最后跟厂子相关负责人确认了三点,第一它这个是盈利的。第二就是环保达标,这个厂区我去了,很让人吃惊,根本没味儿。第三就是设备国产化了。我觉得有这三条就有可推广性。如果全国能普遍做这件事就能在  解决老百姓关心的环境问题的同时解决他们的用电问题,就不用去用煤了。
                      记者:您很强调能源的分布式利用。我感觉这个分布式对于能源,对电力利用方式,特别是对于电网来说,蕴含着巨大的转变。我注意到您是国家能源委员会专家委员会的副主任,并兼电力这块的主任,所以电力这一块还请您再给讲一讲。
                      杜祥琬:电的应用应该成为主要的形式。能源变革的一个结果应该是终端能源当中电力的比例要提高,散烧煤、直燃煤这些比例应该大大降低。同时,电里头煤电的比例会降低,现在煤电占差不多80%,这个比例会下降。用能的方式上面,我想中国在相当长时间里这个大电网还是少不了的。但是大电网如何发展,就是很困扰的一件事。比如最近很热的特高压,我不是很懂它的技术,但我知道特高压的技术我国做得相当不错。我国在世界上领先的技术并不多,这算一个。
                       搞电网的目的是安全经济高效,总的提法我赞同智能电网
                      记者:但是也有很多人在说,现在能源变革都是往轻型化、分布式化、微电网化和智能化等具前瞻性战略性方向发展,特高压也许是传统能源利用方式的极致,但是否符合能源变革的方向?您认为我国电网发展应该确立怎样的战略路线?
                      杜祥琬:是这样。特高压技术中国掌握的好,这个是有价值的。至少我们示范线路运行得不错。中国工程院当时在上这个示范线路的时候也是有争议,我们论证,明确地支持示范线路。
                      但是我就说,这个技术是手段不是目的,像信息技术是手段不是目的一样。
                      我们搞电网的目的是什么呢?是得到一个安全的经济的高效的电网。这个电网要用技术包括特高压技术也好信息技术也好,要充分将这些技术用到该用的地方,把电网弄得比较经济比较安全。现在争议不就在经济性和安全性上吗?还有必要性。那论证起来拿科学数据来说吧。
                      另外还有就像你说的要有前瞻性。
                      未来用电的形式会有什么新的变革?我们传统的电网还会有多长时间的应用?中国的特点确实是非常不均衡的国家,西部是能源东部是负荷。所以我自己用现在的知识来理解,这个特高压技术是要用的,要用到未来的输电上。
                      至于未来电网是什么样我说不上,因为要算经济性、安全性、必要性。将来如何把大电网跟分布式的用电方式结合起来,这个要认真研究。总的提法我赞成提智能电网。那智能电网里面就包含信息技术,起到它从源侧到用户侧的实时探测、智能调测、风险防控的作用,提高效率。考虑到将来可再生能源的发展跟电网结合,这里头就有一个间歇式能源对电网的冲击,电网稳定性问题。
                      要想少弃风,少弃光,尽量用上,这里面一个关键环节就是储能。
                       能源变革的战略制高点在于创新
                      记者:储能是一个让人兴奋的话题。储能是革命性的技术,感觉正在酝酿重大突破。现在是前夜,一旦技术突破,能源利用的面貌几乎会彻底改变。
                      杜祥琬:我提到,能源变革要由 粗放的供给满足增长过快的需求 ,转变为 由科学的供给满足合理的需求 。这之中,节能是一个。第二个就是能源的环境安全观,能源对环境是影响必须提高到国家安全的高度。第三就是技术创新。未来我国能源是不是安全,取决于我国能否占领新能源技术的战略制高点。就说储能,还有太阳能利用,不断有新的思想新的材料新的方式。新能源的战略制高点在于不断创新以提高技术和经济的可行性,就是要降低成本。技术上的创新没有原理性的障碍,人们早晚会做到这一点,但是谁先掌握了谁就能引领潮头。等别人创新以后我们跟着人家走,还是说我们来创新来引领全世界,这就大不一样。所以说想要  民族伟大复兴,就必须把科学技术走在世界的最前列,要给自己提这个目标。
                      记者:说到这里呢,我正好有一个问题问您,就是说在全球能源领域,技术上什么创新什么新变化最让您印象深刻?
                      杜祥琬:比如说太阳能电池。太阳能电池现在越来越薄,又进一步改进了薄膜,薄膜然后柔性化,你想什么样就像贴面一样贴上头,以前想象不到的。这既有材料又有工艺,还有效率。现在美国德国日本的实验室我经常注意,非硅太阳能电池转换效率能做到40%以上,现在硅电池最高的也就19%、20%。这是材料科学,新工业。如果我国的太阳能只想挣钱,没有基础研究作为支撑的话,走不到前头。新能源现在不要只着急上规模,要先把基础打好,要有国家级的研发机构。中国真讲创新缺的还是基础研究,原创比较薄弱。

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