【能源院士论坛】清洁发展的术与道

清洁发展的术与道

——访澳大利亚国家工程院外籍院士、国家千人计划联谊会副会长、南方科技大学创新创业学院院长刘科

煤炭：要控总量更要控排放

《能源评论》：刚入供暖季，北京就发生了两轮比较严重的雾霾。有人认为，提高用能产品能效，是控制雾霾的关键。您对此如何评价？

刘科：提高能源效率就可以解决污染问题，这句话只对了一半。提高能源效率非常重要，但人们往往存在着一个误区，认为提高能源的效率，就能减少PM2.5的排量。从锅炉、内燃机和燃气轮机发明之日起，人类花了近百年的时间，巨资投入到提高能源燃烧效率的技术研发上，但结果是能源效率不断提高，污染却越来越严重。因此，提高能源效率非常重要，但仅仅靠提高能源利用率，而不控制排放总量是无法控制污染增长的。

《能源评论》：近两年来，煤炭消费量出现了连续反弹，您认为目前在推进煤炭消费总量控制方面，还有哪些可以完善的地方？

刘科：实际上，煤炭消费总量控制概念需要适当修正一下。因为消费总量的概念不是很严谨，应该用排放总量来衡量。因为中国的煤炭千差万别，含灰量从百分之几到40%，含水量从10%到40%，含硫量也差别很大；如果只是按照每个地方的消费多少吨煤炭来统计，按照重量单位来计算的话，非常不严谨，差别会非常大。今后我们应该统一按标准，要么按热量来算，其实最好是按排放总量来计算。

《能源评论》：在不少人看来，目前煤控工作还承担了温室气体减排的重担。

刘科：我们要明白一个概念，温室气体和污染物是两个概念，二氧化碳是一个长期的问题，需要几代人努力去解决。当我们还生活在雾霾下的时候，当务之急是要考虑污染物的排放，温室气体排放很重要，但是要有一个客观的现实的短期、中期、长期战略考量。在国民经济不受重大影响，老百姓最基本的取暖做饭洗澡等需求能满足的前提下，可以控制环境污染的时候逐渐做到低碳，而如何平衡其中的关系，是要研究的。

《能源评论》：那您怎么看待清洁供暖的“宜气则气、宜电则电、宜清洁煤则清洁”煤的原则与雾霾治理的关系？

刘科：这一政策是正确的，但一方面讲宜气则气，宜洁净煤则洁净煤，同时又严格控制煤炭总量往往会产生矛盾，因为一旦控制总量，往往是弱势群体先用不上煤，就可能产生像去年冬天那种因气荒造成的部分老百姓无法取暖的问题。今年冬天也有地方不让农民烧煤取暖只发电褥子的案例。解决这一问题最核心的是能源结构调整，但是能源结构调整是一个缓慢的过程。这意味着，我们的能源结构一定要改，但是现阶段短期之内急速改也不现实。大家都非常想用天然气，但从热值角度来看，中国去年全年消费的2300亿方天然气还不到3亿吨标准煤的热值，占比终归有限，同时，去年实行“煤改气”带来的一个副作用就是中国天然气价格是美国的6倍。

因此我们要学会抓住关键问题。从排放源角度判断，雾霾的成因主要有三个，即散煤、柴油和化肥。散煤是主要原因，尤其在供暖季。散煤一般是直接燃烧以后直接排放、不经过任何处理。中国每年有7.5亿吨左右的散煤消费量，烧1吨散煤相当于大电厂烧几十吨煤炭的污染，治理雾霾还是要将散煤污染处理好了才行。

《能源评论》：同样是煤炭，散煤与电煤在污染程度上的差别是什么？

刘科：原油如果不拿去炼直接烧，比煤炭要脏1很多倍。正是因为全世界发展了炼油工业，石油含硫量等污染物才越来越低，变得越来越干净，今天汽车才能如此普及。因此不要去抱怨煤炭，是人们利用煤炭的方式错了，不能挖出什么煤炭就直接烧掉，还要考虑后处理的问题。

实际上，这更多是成本因素决定的，只要肯花大钱，燃煤电厂可以比天然气电厂还干净，这些超低排放的脱硫、脱硝、除粉尘的技术都是现成的，关键看是否值得用这么大代价去追求从95%脱除到99%甚至更高。目前的问题是无人投资能解决真正的雾霾元凶——中小锅炉散烧煤排放控制的“炼煤”技术，但不少大电厂花大钱改造升级，要达到超低排放。一方面，100%排放的散煤燃烧国家投资不够，一方面，已经装了脱硫脱硝静电除尘的大电厂追求锦上添花，花大钱搞超低排放，这样钱花了不少，但雾霾治理效果不明显，因为雾霾的真正元凶是散烧煤，而不是已安装脱硫脱硝除尘设施的大电厂，尽管大电厂从普通的脱硫脱硝升级到超低排放也可以减少一些排放，但这属于锦上添花，而雪中送炭的散煤治理，国家投入不够。

《能源评论》：该如何实现散煤应用的清洁化？

刘科：通过煤炭分级利用技术、微矿分离装置，可把煤中的可燃物及含污染物的矿物质在燃烧前分离出去，一方面生产出高热值的清洁类液体燃料和土壤改良剂及微矿复合肥原料。我们又开发了超净的类液体燃料循环流化床锅炉：因为类液体燃料中有少量的水，燃烧时可严格控制锅炉内所有区域的温度在800~880℃; 这样燃烧温度不超过880℃，就几乎不产生氮氧化物；我们在类液体燃料中又加入一些脱硫剂，做到炉内脱硫。这样尾气里氮氧化物、硫氧化物都很低；只是还有一些粉尘；但目前布袋除尘及电除尘技术很成熟也很便宜。这样我们的尾气比天然气锅炉还要干净很多，但每百万大卡的成本不到天然气的一半。我们定期让水泥车去收集布袋除尘器里的灰分，去做水泥厂的原料。类液体燃料用罐车输送，运输过程中也无粉尘排放。整个系统比天然气更干净，更安全，而且成本远低于天然气。但这种洁净煤技术因控煤，无法推广，使雾霾问题迟迟不能解决。

通过进一步研发，微矿分离技术可生产超净的类液体，除用于水煤浆锅炉外，还可用于气化炉等，同时生产与油（醇）混合的类液体燃料用于柴油机、轮船、军舰、坦克等。同时，副产土壤改良剂及微矿复合肥，这种肥料是一种天然矿源土壤改良剂，可取代化肥。经试验，用该种肥料种植蔬菜水果，每亩产量平均提升大于50%，施肥成本下降50%，食品中的微量元素、矿物质含量可提升大于200%。

可再生能源：不靠补贴靠市场

《能源评论》:在整个能源系统里面，煤炭比重逐渐下降，可再生能源占比会越来越高将会成为趋势，我们应该怎么样更好发挥可再生能源的作用？

刘科：可再生能源的空间很大，但是能源工业跟别的领域不一样，它从应用到发展成熟的时间周期很长，在技术没有成熟的时候不宜人为推动急速发展。比如，我们一方面新建了大量的风能、太阳能装机，另一方面还存在较大的弃风弃光弃水问题。核能现在最大的问题就是成本与核废料问题。一个百万千瓦级的核电站建设成本需要的财务费用完全靠卖电覆盖需要很长时间。

所以我们要大力进行研发，但由于技术突破是不可预测的，所以也不能过度盲目地大力发展可再生能源。毕竟，我们现在火电厂装机规模突破11亿千瓦，但平均发电利用小时只有4000小时左右，是对资源和资本的巨大浪费。

《能源评论》：随着可再生能源的规模化发展，业界对储能寄予厚望，目前的问题是否因配套的储能技术尚不成熟所致？

刘科：当然很重要的一点就是储能技术，但对储能我觉得要谨慎乐观。一个不得不承认的现实是，储能技术研发近100年来一直没有革命性突破，今天最便宜的大规模储能技术还是抽水蓄能技术。在我看来，电池储能可能是一个需要谨慎探讨的概念，因为目前人类在这方面的研究投入了上百亿甚至上千亿，仍然没有革命性的突破。

《能源评论》:那您认为可再生能源技术的创新点应该在哪里？产业界和相关部门应该如何寻找突破口？

刘科：能源产业将来肯定是复合型的业态，因为能源行业涉及领域太广泛、体量巨大，任何一种能源都不可能主导，所以每一种技术的研发都应该加强。对于政策导向，我的观点是，在革命性颠覆性技术没有产生之前，政府不要过度地去补贴产业，应该花钱在技术研发上。一个教训就是，2005年美国通用公司投资28亿美元研发630兆瓦的零污染火电厂，但2010年页岩气革命突然到来，不仅让美国天然气从17美元降至1.5美元，也让这一项目的经济性大打折扣。

技术的革命性突破，在没有发生前很难预测。所以今天千万不要打保票说这个技术肯定好，我就推出产业补贴政策，希望它能大发展、大突破。政府的钱应该更多花到各种技术的研发上，等革命性的技术突破发生以后，再去决定产业政策。

《能源评论》:如果没有产业政策的扶持，相关部门应该如何发挥引导作用？

刘科：不要去预测重大的发明、革命性技术出现的时间，它有可能是下个月，有可能是明年，甚至10年以后，或许只有它出现了你才知道。因此，政府千万不要直接去选择技术，永远不要迷信具体哪一个技术，然后去拼命补贴产业，尤其是在看不清的时候，带来过剩产能的风险会很大。相关部门应该是通过立法和标准去引导，保证市场公平的竞争和市场的选择权，让市场去选择技术。

具体到散煤领域，国家可以制定强制性的行业规范，限定中小锅炉硫氧化物、氮氧化物的排放标准，由此洁净煤的市场价格就会上去，煤炭生产企业就会自觉采用新技术进行煤炭清洁化生产。环保只管排放，谁排放不达标，重罚谁；但不要限定一定能用什么燃料或不能用什么燃料。如果煤炭可以比天气热更干净，又便宜，为何要限煤而强迫大家用气呢？

通过煤炭分级利用技术、微矿分离技术，可把煤中的可燃物及含污染物的矿物质分离开，生产出高热值的清洁的类液体燃料土壤改良剂和微矿复合肥原料。

政府能做的就是通过立法和排放标准去引导，保证市场公平竞争和市场的选择权，让市场去选择技术和用什么燃料或原料。