當(dāng)前，我國(guó)的能源消費(fèi)總量位居世界第一，持續(xù)和高速增長(zhǎng)的能源消費(fèi)導(dǎo)致的能源危機(jī)與環(huán)境安全問(wèn)題日益凸顯，新能源開(kāi)發(fā)與利用成為解決這些問(wèn)題的重要措施和途徑。但是，由于以風(fēng)能、太陽(yáng)能等組成的新能源與以化石能源為主的傳統(tǒng)能源之間存在很大的特征差異，如何實(shí)現(xiàn)它們的 “和諧共生”成為促進(jìn)我國(guó)能源可持續(xù)發(fā)展亟須解決的問(wèn)題。初春時(shí)節(jié)，本刊記者來(lái)到被譽(yù)為電力行業(yè)的“黃埔軍校”——華北電力大學(xué)，采訪了“973”首席科學(xué)家、副校長(zhǎng)楊勇平教授。

新能源時(shí)代，煤炭責(zé)任重大

“能源電力發(fā)展即將進(jìn)入一個(gè)嶄新時(shí)代，進(jìn)入由過(guò)度依賴化石能源，發(fā)展為化石能源與新能源并存、傳統(tǒng)能源清潔高效利用與新能源開(kāi)發(fā)和利用并存的新時(shí)期。”在說(shuō)明來(lái)意后，楊勇平向來(lái)訪的記者一語(yǔ)道破。

在我國(guó)以煤為基礎(chǔ)的能源格局下，火電仍是未來(lái)一段時(shí)期的主力電源。2012年，全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量突破11億千瓦，其中火力發(fā)電突破8億千瓦，而燃煤發(fā)電占火力發(fā)電的92%。但是，火電在消耗大量煤炭的同時(shí)，又產(chǎn)生大量污染物，影響環(huán)境。“因此，火力發(fā)電行業(yè)在節(jié)約資源、保護(hù)環(huán)境、應(yīng)對(duì)氣候變化、建設(shè)美麗中國(guó)的艱巨任務(wù)中使命光榮，責(zé)任重大。”楊勇平說(shuō)。

為此，國(guó)家加快火電機(jī)組結(jié)構(gòu)調(diào)整步伐，采取“上大壓小”的策略，相繼上馬一批大機(jī)組，淘汰了大量能耗高、污染重的小火電機(jī)組，使得全國(guó)火電平均煤耗大幅下降。2001年，發(fā)一度電需要380多克標(biāo)煤，2012年年底降到了326克，煤耗降低了近60克，每年節(jié)省3億噸標(biāo)煤，少排放CO2達(dá)到7億-8億噸。節(jié)能減排效果非常顯著。

“經(jīng)過(guò)這些年的科技創(chuàng)新發(fā)展，我國(guó)火力發(fā)電技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入世界領(lǐng)先行列。”楊勇平對(duì)記者說(shuō)，其中單機(jī)容量100萬(wàn)千瓦的機(jī)組目前超過(guò)60臺(tái)，每度電的煤耗更降至280克，中國(guó)已成為世界上火力發(fā)電單機(jī)容量最大、參數(shù)和效率最高的國(guó)家。

2011年，國(guó)家環(huán)保部頒布了新的《火電廠大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定二氧化硫和氮氧化物都要限制在100mg/m3以內(nèi)，大幅收緊污染物的排放限值。相較于“十一五”期間電力行業(yè)減排注重“脫硫”的重點(diǎn)，“十二五”期間“脫硝”成為燃煤電企減排的工作重點(diǎn)。目前，我國(guó)80%的火電機(jī)組配備了脫硫裝置，1/3的火電機(jī)組配備了脫硝裝置，火電廠污染物的排放控制取得了顯著的效果。“因此，我國(guó)的燃煤發(fā)電無(wú)論是效率還是排放標(biāo)準(zhǔn)都處在一個(gè)很高的水平。” 楊勇平說(shuō)。

煤炭的“綠色利用”需要算總賬

煤炭作為一次能源，其利用方式主要有兩種。一是直接燃燒發(fā)電或供熱。但是隨之帶來(lái)的污染也是比較嚴(yán)重的，處理這些污染物，需要經(jīng)過(guò)脫硫、脫硝、降低CO2 排放等途徑加以解決，這些設(shè)備和處理環(huán)節(jié)都要投入巨資。“我建議煤炭最好能夠集中利用，進(jìn)行規(guī)模化處理，污染也容易控制，分散式的利用不利于環(huán)保。”楊勇平直言不諱。

第二種方式是通過(guò)將煤炭轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品，如醇類燃料、醚類、烯烴、天然氣、石油以及固體燃料等，再加以二次利用。楊勇平認(rèn)為： “其實(shí)，煤炭本身是一個(gè)天然的燃料，通過(guò)轉(zhuǎn)化雖然可以生產(chǎn)出一些副產(chǎn)品，但同樣會(huì)產(chǎn)生能量損失，消耗水資源及污染等一系列問(wèn)題。實(shí)現(xiàn)黑色煤炭的‘綠色利用’，需要計(jì)算成本、效率以及環(huán)保的總賬，綜合考慮。”

為提高煤炭的利用效率和降低排放污染，我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始研究潔凈煤的發(fā)電技術(shù)，通過(guò)煤炭的清潔高效轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)高碳能源的低碳利用。“這實(shí)際上就是煤炭的多聯(lián)產(chǎn)，包括神華和天津華能集團(tuán)都在做示范基地。”楊勇平解釋說(shuō)，煤炭通過(guò)氣化，成為中低熱值煤氣，經(jīng)過(guò)凈化，除去煤氣中的硫化物、氮化物、粉塵等污染物，變?yōu)榍鍧嵉臍怏w燃料，然后送入燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室燃燒。“這種綜合利用方式我們術(shù)語(yǔ)叫整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)(IGCC)，效率高、污染物排放低、易于捕獲 CO2。但這項(xiàng)技術(shù)在我國(guó)只有十來(lái)年的時(shí)間，推廣最大的障礙就是成本。盡管IGCC因?yàn)榍捌诳諝夥蛛x要消耗大量的電，系統(tǒng)復(fù)雜，有些設(shè)備還需要進(jìn)口，造價(jià)差不多是普通燃煤蒸汽輪機(jī)的兩倍還多，其效率還低于普通的操作聯(lián)建機(jī)組。但是IGCC不能單從發(fā)電角度上來(lái)看，更需要從環(huán)保的角度來(lái)看，考慮到CO2捕獲，IGCC的優(yōu)勢(shì)就顯現(xiàn)出來(lái)了。不過(guò)，這種工藝流程的推廣還需要一個(gè)過(guò)程。”

燃煤發(fā)電與新能源發(fā)電“兩手都要抓”

近幾十年來(lái)，我國(guó)的新能源發(fā)展勢(shì)頭迅猛。但與傳統(tǒng)能源相比，新能源的比重仍然力單勢(shì)薄。目前核電、風(fēng)電、太陽(yáng)能等，所有這些新能源加起來(lái)都達(dá)不到10%。遠(yuǎn)水解不了近渴。因此，楊勇平認(rèn)為，未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間，能源發(fā)展需要“兩手都要抓、兩手都要硬”，要站在國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略的高度，探索形成適合于中國(guó)國(guó)情的新的能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式。

一方面，要大力發(fā)展新能源。新能源發(fā)電受困于其間歇性、隨機(jī)性等特性，因此在技術(shù)上要有新的突破和創(chuàng)新，做好包括產(chǎn)業(yè)規(guī)劃在內(nèi)的整體規(guī)劃，力爭(zhēng)做到經(jīng)濟(jì)、高效、低成本，增強(qiáng)安全性與穩(wěn)定性，才能與傳統(tǒng)能源形成有效的競(jìng)爭(zhēng)力，避免類似棄風(fēng)現(xiàn)象的發(fā)生。

另一方面，要把每年30多億噸煤炭清潔、高效地利用好。楊勇平向記者打了個(gè)比喻：“煤炭既是‘主力部隊(duì)’，又像‘機(jī)動(dòng)部隊(duì)’，能以其穩(wěn)定可靠持續(xù)的供電能力，可控可調(diào)的屬性，來(lái)彌補(bǔ)新能源的不足，更多地接納、利用新能源。沒(méi)有可控的傳統(tǒng)化石能源的互補(bǔ)，規(guī)模化利用間歇性風(fēng)能太陽(yáng)能是不現(xiàn)實(shí)的。”目前，國(guó)家電網(wǎng)公司正在建設(shè)的哈鄭特高壓直流工程，探索的就是煤電、風(fēng)電打捆外送的道路，這一嘗試正是對(duì)多能源互補(bǔ)的有力詮釋。