倪维斗：煤电须做到"外三"水平
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中国电力报 中电新闻网记者 彭源长 见习记者 徐秋玲 实习记者 兰希钰
倪维斗 清华大学教授，博士生导师，中国工程院院士。长期从事热力涡轮机系统和热动力系统动态学方面的研究。曾获国家教委、电力部科技进步一、二等奖，国家科技进步二等奖，国家级优秀教学成果二等奖。近十年来，倪维斗院士致力于研究我国能源的可持续发展和节能问题，承担若干个国家级能源战略研究课题。他提出了以煤气化为核心的多联产战略是解决未来经济、环境和能源可持续发展的必然出路的观点，并在国内外大力倡导多联产战略的研究和实施，以及醇醚替代燃料在国内的应用研究。
“低碳经济的道路最后必须落实到煤的清洁利用上”
中国电力报：您认为我国 “能源变革”应该包括哪些内涵？
倪维斗：需要做好4件事。第一，煤炭多联产现代化协同利用。煤炭今后仍是我国能源的主力，应一次通过方式实现电力、液体燃料、化工产品、供热、合成气等联产，以综合解决能源总量需求、液体燃料短缺和燃煤污染等有关问题。在技术上使其具有良好继承性和可行性，以及经济效益与环境效益，这对中国乃至世界都有非常重要的战略意义。第二，严控能源生产和消费总量势在必行。总量控制不会妨碍社会发展，反倒能真正培植和拉动内需。政府应当严格下达总能耗指标，只有这样才会加速自主科技创新、掌握关键技术和加强国际竞争力，建立节约型的、生态文明的社会。第三，合理发展与应用可再生能源。只考虑可再生能源大基地、大容量、集中输出的方针似有偏颇，而应根据技术经济约束条件，把就地消纳、分散使用作为我国风电的发展和使用方向。比较而言，农村更适宜发展可再生能源，希望国家给予补贴政策贯彻效率原则。政策实施要依靠竞争和比较机制。电网企业应得收入需予以保障。可再生能源的利用一定要努力考虑和其它能源协同，例如风电和网电、风电和煤化工等。第四，对天然气要更加大力的开发与应用。人们往往把天然气单纯作为一种低碳、低污染燃料，直接用于供暖、蒸汽系统发电，而忽视了其具有更大能值或称之为更大潜力温度燃料的特点，即无需通过金属管道换热，可直接把工质加热到1700℃或更高，可提供更高效率的热功转换。
中国电力报：您很强调煤炭的清洁高效利用。
倪维斗：社会节能、总量控制、发展可再生能源都是实现低碳经济的道路，但最后必须落实到煤的清洁利用上。煤的清洁利用也属于清洁能源。煤炭现在是、将来（直到2050年或更晚）依然是我国能源的主力。这是中国能源禀赋国情决定的。
最近几年，我国依靠提高燃煤发电效率每年都能减排二氧化碳几千万吨。经过科学研究把温度和压力再提高，优化运行，中国的燃煤发电率还有潜力可挖，所以，低碳经济必须落实到煤的清洁利用上。
中国电力报：不过如果中国发生和美国一样的页岩气革命的话，那又是一番景象。
倪维斗：要看你到底产生多少页岩气。中石化、中石油、中海油都在做，但是目前来看，还有距离，美国也不是一年两年来做成的，是多年来做成的。我们页岩气的储量和美国相当，但是地质复层的条件要比美国复杂，要更深一点，地块更破裂一点，不像美国的连块。短期内，五六年以内，我国不太可能发生页岩气革命。
“创新须像‘外三’一样一点一滴地抠”
中国电力报：有人说燃煤的效率和排放水平也能做到和天然气一样。
倪维斗：比如说上海的外高桥第三发电厂，它的排放和天然气的标准一样。
中国电力报：我们已经不止听到一个专家在提外三。外三是怎么做到的？
倪维斗：这个就是系统观念了，无论是锅炉还是汽机还是辅机，每一地方每一点都把它抠出来，这是个系统性的工作。
它的排放也是这样，脱硫效率比较高，氧化氮的排放也很低。氧化氮的排放是每立方米27毫克。
中国电力报：它是低氮燃烧还是烧完了之后除氮了？
倪维斗：低氮燃烧肯定也要的，但最主要的还是脱硝装置。脱硝装置的催化剂很容易老化，他们的办法是使催化剂不老化，它有这种办法。
中国电力报：什么办法？
倪维斗：催化剂老化主要是尾气温度太低，那就抽一部分蒸汽来加热尾气，使经过脱硝装置的温度提高，它就不老化。
中国电力报：这里会损失一点效率。
倪维斗：去年环保部规定电厂脱硝的标准是100毫克/立方米，那时候，整个行业里头一般是两三百毫克，整个行业都在喊太严了。但是现在外三做到了，它不是100毫克/立方米，而是27毫克/立方米，如果需要，还可以再低一点。
中国电力报：它还有其他的创新吧？
倪维斗：譬如启动程序中有许多锅炉干烧的现象，很多氧化皮冲到汽轮机里头去，把叶片打成麻麻点点，降低了效率。它 就用了一种办法，先用另外的东西先循环，避免干烧，这样整个效率就比较高。又譬如说电厂用电，引风机、送风机、水泵等等厂用电一般是占到整个发电量的5%左右。那么外三呢，它抽一股气来带动小汽轮机，而小汽轮机的转速能和电厂负荷相应变频，就提高了效率。
中国电力报：这些创新，这个厂，是怎么会主动去做的？做这些事情很繁杂，需要投入、精力和时间，企业的领导人他怎么会有动力去做这些？
倪维斗：外三的总经理冯伟忠是从学徒出身，但是对电厂的管理非常用心。一点点地在抠。
中国电力报：这么好的一些做法能不能把电厂的设计规范就改了呢？
倪维斗：最近我一直在做外三经验的推广。两年多以前我曾经和几大电力集团的领导谈过这个事。那些企业总的来说不是太起劲，不是特别在心。他们有自己的一套设备，有自己的一套技术，有自己的想法。同时呢，现在电力设计院都是按照规范来做，他们觉得外三的一些做法不太合乎规范。
中国电力报：担心会有隐患吗？
倪维斗：会有其他的什么因素之类的。总的来说，两年以前这个事情推不动，大家都怀疑、观望。后来我们和华润的总经理交流，他很积极。签订了很大的协议，要冯伟忠帮他改造电厂，现在正在执行。
后来我又找了神华，它也有好几千万装机，积极性也很高。最近，大唐也开了专门的研讨会，董事长也都出面。
“不在煤的清洁利用上做文章，其他一切只能是空谈”
中国电力报：您多次强调的“能源协同利用”指的是什么？
倪维斗：协同的指导思想是：把合适的能源放在合适的地方，在合适的系统中与其他能源有合适的协同，发挥合适的作用（即5个“合适”）。协同将开启新的思路，在能源系统中开辟基础研究、应用研究和工业示范的广阔创新空间。
建立可持续能源系统——各种能源协同的IDDD+N原则，转换整合化（I-integration）、需求精细化（D-differentiation）、供给多样化（D-diversification）、布局分布化（D-decentralization）、调度、控制、管理智能网络化（N-network），这几点可以简称为“IDDD+N”。
由于能源多元化，转换多元化，终端需求供应一体化，尤其是气候变化的严重性，能源技术（EnergyTechnology，ET）将有一个很大的变化，时间尺度在30～50年左右。
且各国都不会一样，中国更有其特殊性，因为无先例可循。除了能源技术进步外，信息技术（InformationTechnology，IT）的深度介入必不可少，因为能源系统是一个庞大的系统工程。ET和IT的融合是必然趋势。
中国电力报：如何实现从煤化工开始，逐步过渡到您经常提到的 “IGCC+多联产+CCUS”（CarbonCaptureUtilizationandStorage）？
倪维斗：中国碳减排应从煤化工开始，向“IGCC+多联产+CCUS”逐步过渡。
如果煤直接燃烧，因为烟气中二氧化碳浓度低 （浓度约为13%~14%，其余70%~80%都是氮气）、压力低、流量大，需处理的烟气收集起来很困难，而且以目前技术，要将发电厂烟囱里的二氧化碳分离出来，处理后埋入地下，整个燃煤发电效率会降低11个百分点。
实施“IGCC+多联产”能源战略刻不容缓。尽管目前IGCC发电电价成本较高，但是考虑到将来对污染物二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、汞的控制要求，以及下一步要进行二氧化碳的捕集、利用和埋存，目前可行的是可以通过多联产化工产品来降低成本。“IGCC+多联产+CCUS（CO2的捕集、利用和埋存）”是中国二氧化碳减排的战略方向。
但是，考虑到未来的清洁煤发电，“IGCC+多联产”应尽快地示范，逐步走向大规模发展，按二氧化碳减排需要，逐步过渡到“IGCC+多联产+CCUS”。在这方面需要深入研究和小规模示范，大规模的商业实施还需要观察一段时期。
中国电力报：未来，中国的低碳发展之路应该如何走，您有哪些建议？
倪维斗：中国工业化正处于重工业化“爬坡”阶段，也是碳排放的上升期。面临国际上对我国排放峰值出现时间和绝对值的要求，未来我国在碳减排上仍将处于被动状态。实现我国经济社会低碳发展，能源的科学有序使用是前提，而能源的核心问题是煤。
中国应当按照国情，从现在开始考虑分阶段逐步推进减排二氧化碳的问题，我国二氧化碳的利用和埋存按从易到难，大致可以分为3个阶段：第一阶段先处理从天然气井中分离出的二氧化碳并加以利用。第二阶段是从我国已经大量发展的煤化工（甲醇、二甲醚、MTO、MTP、直接煤变油、间接煤变油等）过程中排放的二氧化碳加以收集和利用。我国的二氧化碳减排从煤化工做起，国家应予以政策支持，如碳税、补贴等，在此过程中，对二氧化碳的处理（化学、物理方面的应用）和输运、埋存等积累经验。第三阶段是从电厂烟气中捕捉，这是很困难的，需要耗费大量的能源和投资。减排二氧化碳需要从易到难，积累经验，逐步推进，而不是一蹴而就。
总而言之，在未来二三十年内化石能源作为我国主要能源的地位不可撼动，其中煤是主导，所以未来一段时间内煤的低碳利用就是低碳能源的核心问题，如果不在煤的清洁利用上做文章，其他一切只能是空谈，低碳只是一句口号。
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