能源現(xiàn)狀及某些重要戰(zhàn)略對(duì)策解析

李文曉(中海油能源發(fā)展股份有限公司清潔能源分公司，天津 300452)

0 引言

能源是促進(jìn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)資源之一，能源過度依賴、高消耗會(huì)對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量和速度、生態(tài)環(huán)境形成不同程度的負(fù)面影響，急需盡早解決，世界上很多國(guó)家均結(jié)合本國(guó)國(guó)情去應(yīng)對(duì)能源和環(huán)境之間的問題。近些年，中國(guó)GDP以年均10%速度發(fā)展，油、氣、水等資源的耗用量與日俱增，自然環(huán)境惡化，以上這種不良的發(fā)展模式將會(huì)帶來極為慘重的后果。能源領(lǐng)域從業(yè)人員應(yīng)主動(dòng)承擔(dān)自身的責(zé)任與義務(wù)，更深入地研究重要的戰(zhàn)略對(duì)策，并嘗試將其用于實(shí)踐中。

1 我國(guó)能源現(xiàn)狀及面對(duì)的主要挑戰(zhàn)

1.1 能源需求總量增長(zhǎng)及供應(yīng)壓力日益沉重

由2000年至2020年，國(guó)家初有規(guī)劃全國(guó)GDP翻兩番、能源消耗翻一番，這就表明能源的彈性系數(shù)應(yīng)是0.5。但有資料統(tǒng)計(jì)，近3年中這一指標(biāo)值均在1.3之上，預(yù)示著能源需求高于規(guī)劃。中國(guó)工業(yè)已步入至重化階段，依照世界國(guó)家發(fā)展形成的規(guī)律，不能逃脫能源快速增長(zhǎng)期。能源消費(fèi)總量快速攀增將會(huì)使能源供應(yīng)承擔(dān)繁重壓力[1]。如此之高水平的一次能源需求我們?cè)鯓幽軐?shí)現(xiàn)有效供應(yīng)，其引起的污染是否有充足的環(huán)境容量作支撐，以及如何解除等均是能源發(fā)展階段急需解決的問題。

1.2 液體燃料出現(xiàn)較大缺口

2007年度中國(guó)的進(jìn)口原油及其成品油大概為1.79億t，怎樣確保能源的安全性、加快石油資源代替品的應(yīng)用進(jìn)程、石化工業(yè)怎樣采用創(chuàng)新模式去增強(qiáng)自身對(duì)這種形式的適應(yīng)力等，均是擺在我們面前的現(xiàn)實(shí)問題。

1.3 形成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題

SO2、NOx、PM2.5～10、CO2等是污染物的主要構(gòu)成，而以上這些污染物的來源是石化能源利用階段占比達(dá)到了80%，特別是煤炭的直接燃燒導(dǎo)致的。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)下國(guó)內(nèi)已經(jīng)有30%～40%區(qū)域發(fā)生過酸雨現(xiàn)象，環(huán)境污染是造成人類呼吸系統(tǒng)疾患風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)增加的主要因素之一[2]。應(yīng)積極探究當(dāng)下國(guó)內(nèi)對(duì)污染物“可接納”的環(huán)境容量達(dá)到的層次。

1.4 溫室氣體排放量增多

當(dāng)下，全球年均CO2的排放量高達(dá)250億t，工業(yè)化發(fā)展的150余年中，空氣內(nèi)的CO2含量已經(jīng)從最初的280.0×10-6上升到380.0×10-6，現(xiàn)階段每年正以3.0×10-6速度持續(xù)增長(zhǎng)。溫室氣體對(duì)地球形成的后果是災(zāi)難性的，歷經(jīng)既往長(zhǎng)期且激烈的爭(zhēng)論探究后，世界各國(guó)能對(duì)溫室氣體的排放已經(jīng)達(dá)成了共識(shí)。

2 探究重要的戰(zhàn)略對(duì)策

2.1 將節(jié)能作為根本

盡管我國(guó)人均資源匱乏，承擔(dān)的能源供應(yīng)壓力繁重，但單位GDP的能耗強(qiáng)度處于較高水平，是日本的5倍有余，針對(duì)其原因可以從工業(yè)結(jié)構(gòu)、技術(shù)、政策、傳統(tǒng)習(xí)慣及道德層面等方面進(jìn)行闡述。比如：我國(guó)技術(shù)相對(duì)滯后，和先進(jìn)科技相比較，我國(guó)發(fā)電、水泥、電解質(zhì)等的單位能耗量要高出20%左右；從政策層面上加以分析，節(jié)能多被作為一項(xiàng)軟指標(biāo)，尚無配套政策、貫徹力度不足、結(jié)果統(tǒng)計(jì)混淆等，通常號(hào)召向量但執(zhí)行落實(shí)偏少。

從某種層面上分析，大部分國(guó)人沒有將節(jié)能作為資深的日常行為基準(zhǔn)，關(guān)于消費(fèi)模式盲目的效仿西方國(guó)家，部分人員可能將將追求奢侈、豪華作為榮耀之事。黨中央倡導(dǎo)的循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式，建設(shè)資源節(jié)約型社會(huì)，基本是在文件制定層面上加速，產(chǎn)出的政績(jī)工程數(shù)目較少，實(shí)際工作略見成效。站在科技層面上分析，節(jié)能自身有十分寬廣的覆蓋范圍，不論是基礎(chǔ)理論研究還是技術(shù)應(yīng)用，節(jié)能型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)研發(fā)及規(guī)?；茝V，均付出大量努力，比如：強(qiáng)化導(dǎo)熱、傳質(zhì)、兩相及多相流動(dòng)，可再生能源合理化運(yùn)用、復(fù)雜工業(yè)系統(tǒng)的集成化等。其實(shí)，從本質(zhì)上分析，節(jié)能自身辨識(shí)一種寶貴能源，且是最“清潔”、最無公害的能源類型。該方面在我國(guó)蘊(yùn)含著較深厚的潛能，為科技工作人員、政策編織者實(shí)踐開辟了極為廣闊的空間。

2.2 煤炭資源實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化利用

上文已經(jīng)提及煤炭在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)是我國(guó)一次能源的典范，直接燃燒煤炭會(huì)引發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。因而，實(shí)現(xiàn)煤炭資源應(yīng)用過程的現(xiàn)代化是有效辦法之一，具體是建成以煤炭氣化為龍首的多聯(lián)產(chǎn)式系統(tǒng)是，將其作為我國(guó)應(yīng)對(duì)能源領(lǐng)域重大挑戰(zhàn)的主要戰(zhàn)略方向之一[3]。

煤炭歷經(jīng)氣化處理以后變?yōu)楹铣蓺?CO+H2),凈化處理后可被用于化工原料、液體燃料制造及電力資源生產(chǎn)領(lǐng)域中。以上過程在運(yùn)作階段形成的能量流、物質(zhì)流遵照最優(yōu)規(guī)則實(shí)現(xiàn)耦合，和分別生產(chǎn)有關(guān)產(chǎn)品相比較，在基礎(chǔ)投入、單位產(chǎn)品造價(jià)，污物排放等諸多方面均占據(jù)優(yōu)勢(shì)。以上建成的系統(tǒng)投用階段可依照經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)現(xiàn)實(shí)需求做出適度調(diào)整，表現(xiàn)出較高的靈活性。

基于多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)生產(chǎn)出的液體燃料，特別是甲醇、二甲醚均是極佳的煤基車用替代燃料，其在彌補(bǔ)我國(guó)石油資源供應(yīng)缺口問題方面能作出一定貢獻(xiàn)。也可以選用甲醇生產(chǎn)烯烴、丙烯，用煤化工將部分傳統(tǒng)的石油化工取而代之，從而進(jìn)一步減少石油耗用量。整個(gè)工藝推進(jìn)階段能夠獲得濃度高、壓力高的CO2，為減少溫室氣體排放量創(chuàng)造良好條件，和從傳統(tǒng)電站煙氣內(nèi)獲得CO2相比較，能量及成本耗用量均顯著減少。

這種多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)在提升能源利用率、減輕環(huán)境污染程度方面有較大潛能，需重點(diǎn)研究的技術(shù)有：一是溫室氣體的捕獲與埋存(CCS)；二是配置不同的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)集成、完善；三是系統(tǒng)在多變工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)情況及其動(dòng)態(tài)屬性；四是系統(tǒng)的最適宜調(diào)控策略，安全運(yùn)行工況及故障檢查診斷方法；五是采用膜技術(shù)將當(dāng)下的空分(ASU)取代等。

2.3 加速核能發(fā)展進(jìn)程

核能運(yùn)轉(zhuǎn)階段基本實(shí)現(xiàn)了零排放，能提供清潔型的電能資源。當(dāng)下人們對(duì)核電存在思想顧慮主要有如下兩點(diǎn)[4]：一是單位裝機(jī)容量基本投入偏高，是傳統(tǒng)電站的1.5倍有余；二是運(yùn)行過程的安穩(wěn)性，主要是最后核廢料的處置。伴隨環(huán)境保護(hù)要求的提高及增多，常規(guī)火電站要盡早加裝FCD、SCR、最后脫CO2等裝置，其成本造價(jià)會(huì)不斷增多，與核電站單價(jià)方面的差距可能將會(huì)被消除。外加核電站自身每年運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，設(shè)備裝置使用年限顯著長(zhǎng)于常規(guī)火電站。因此從全局上分析，基礎(chǔ)建設(shè)投資不應(yīng)該被作為一項(xiàng)重大問題。

在科學(xué)技術(shù)日新月異的時(shí)代中，反應(yīng)堆、自動(dòng)控制及故障診斷與預(yù)警技術(shù)持續(xù)完善，核電站運(yùn)行的安全性、可靠性也將會(huì)得到更大保障。我國(guó)應(yīng)加快仔豬設(shè)計(jì)的腳步，盡快建設(shè)出百萬千瓦級(jí)的優(yōu)品壓水堆核電站，使其類型實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一及規(guī)?；?/p>

2.4 充分利用可再生能源

以風(fēng)能這一可再生能源為實(shí)例進(jìn)行分析。我國(guó)風(fēng)能資源較為豐富，陸上、近海分別能達(dá)到2.54億kW、7.5億kW，以上數(shù)據(jù)僅是一個(gè)約數(shù)，對(duì)于現(xiàn)代大型風(fēng)力發(fā)電而言，重點(diǎn)是利用高度達(dá)50 m甚至100 m的風(fēng)力資源。

當(dāng)下，外國(guó)風(fēng)電發(fā)展的重點(diǎn)不是急于應(yīng)用國(guó)外科技與設(shè)備建設(shè)風(fēng)場(chǎng)，而是抓住備受關(guān)注的可再生能源時(shí)機(jī)，聚集多方力量，研發(fā)出具備自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(1.5～3.0 MW)。并在風(fēng)機(jī)綜合完善、氣動(dòng)規(guī)劃設(shè)計(jì)、強(qiáng)度疲勞性改善、長(zhǎng)期可靠運(yùn)作、調(diào)控、材料生產(chǎn)等方面掌握重要技術(shù)，力爭(zhēng)3～5 a后為中國(guó)風(fēng)電市場(chǎng)提供與國(guó)外機(jī)組技術(shù)水平相當(dāng)?shù)娘L(fēng)電機(jī)組[5]。部分地區(qū)工業(yè)基于電網(wǎng)進(jìn)行供電，并且由高壓交流通過降壓、整流轉(zhuǎn)變成低壓、大電流的直流電，還會(huì)耗用大量能量，可以采用免除齒輪箱，采用低頻、頻率多變的交流電經(jīng)處理后直接提供給用戶的改造方法，不僅能提升能源的利用率，還能較好的滿足廣大用戶的現(xiàn)實(shí)需求。

3 結(jié)語

以過度耗用能源與資源、環(huán)境污染等代價(jià)去提高經(jīng)濟(jì)是不可取的發(fā)展模式，一定要盡早、快速地踐行節(jié)能和生態(tài)自然和諧共同的路線。

我國(guó)在能源方面做出的研究及科技發(fā)展主要應(yīng)是減輕當(dāng)下在該領(lǐng)域中面對(duì)的重大挑戰(zhàn)。需適度安排那些基礎(chǔ)性的課題研究，但要做到主次有序。需要立足于國(guó)情，實(shí)現(xiàn)分析的科學(xué)化，擺脫國(guó)內(nèi)外炒作形成的不良影響。應(yīng)大規(guī)模的開發(fā)太陽能與風(fēng)能，結(jié)合我國(guó)實(shí)況，探究這些能源的在能源系統(tǒng)中適宜“位置”，將其各自優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來，創(chuàng)造出更大的效能。