金涌：化石能源利用须算好经济账

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“化石能源利用须算好经济账”

——专访中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长 金涌

中国电力报记者 曹宏源 见习记者 徐秋玲 实习记者 兰希钰

　　金涌 现任中国化工学会和中国颗粒学会常务理事，中国生态经济学会副理事长，工业生态经济与技术专业委员会主任，国务院学位委员会化工学科评议组召集人（第四届至第六届）。长期从事湍动流化床、高速气固流化床反应器、气液固三相流化床反应器、颗粒技术及反应-反应、反应-分离耦合等教学与研究工作。近年来重点研究方向为生态工业工程和循环经济，主持和指导多项国家发改委、环境保护部的工业生态园区和循环经济规划建设。

　　中国电力报：您认为雾霾天气形成的原因是什么？

　　金涌：从成因来讲，像PM2.5颗粒物到了微米这个级别，合成的可能性比较大。就是两个气体在光的催化作用下形成固体后，结合在一起。再比如说汽车烧油，里面没有完全燃烧的碳，柴油燃烧排出来的重烃。还有就是排出来的二氧化硫、氮氧化物，这是酸性的。很多雾霾的抽样就是这些硫酸盐或硝酸盐，能占到50%左右，跟燃煤燃油的关系比较大。还有我们大量的使用化肥也给空气中提供了氨，最后变成硫酸铵、硝酸铵。

　　“能源对外依存度红线可以再思考”

　　中国电力报：您怎样看待我国目前面临的能源问题？

　　金涌：我们国家在能源方面现在面临几个问题：一个是能源短缺。通常我们说煤多，但实际上我们的煤只占世界储量的12%，人口占到世界的22%左右。所以这样一算，我们煤炭资源的人均储量只是世界人均储量的一半左右，所以我们的煤也很紧张。石油储量只占全世界的2%多一点，天然气储量就更少了，只有1%多一点，用过去的说法来讲，就是缺油少气。

　　第二个是我们的能源利用率并不高。

　　以爱辉——腾冲线为例，东南这片区域的陆地面积占全球陆地面积的1/30，但消耗了全世界40%的煤，单位面积消耗的煤比世界平均每个面积消耗的煤大12倍。

　　而且，我们现在消耗世界上21.9%的能源产生了11.6%的GDP，这么大的能源消耗，本身就存在问题。

　　中国电力报：您怎样理解能源生产方式变革？

　　金涌：从长远来看，就是大力发展可再生能源，少用甚至不用化石能源。美国现在正研究核聚变反应堆，据说是五十年可以商业化，如果能成功，我们的能源问题就解决了。当前来讲，化石能源是一个焦点，就是我们如何一石二鸟地解决能源短缺与空气污染的矛盾。在煤、石油和天然气这三种主要化石能源中，石油和天然气更易于加工、利用，也是相对更清洁的化石能源。我国通过多渠道合作，积极扩大供应，来保障能源安全。

　　中国电力报：随着我国能源消费总量的增长，近几年石油和天然气的对外依存度也在不断上升，如果继续攀升，是否会危及能源安全？

　　金涌：2013年我们国家石油的对外依存度已经达到了58%，距离我们当初设定60%的红线已经很接近了。根据中国工程院预测，到2020年我国石油供应的缺口可能在6000~7000万吨/年。如果我们采用煤制油的路线填补这个缺口，则要多排放近10亿吨二氧化碳，这样将承受巨大的国际舆论压力。

　　权衡利弊，与其大量用煤，不如买油、买气更清洁。我们在确定了市场经济为主导的地位后，关于对外依存度上限的问题我认为可以再思考。现在国际上石油的波动性并不是很大，美国、欧洲现在对石油的进口都趋向稳定，实际上买石油的主要是中国、日本和印度，不是像前些年那么明显的抢油，而且随着俄罗斯天然气将源源不断地输往我国，进口上看来没有多大问题。而且从技术角度出发，红线实际上也是难于守住的。

　　“洁净油大有文章可作”

　　中国电力报：对于提高石油、天然气的利用效率，洁净生产方面，您有何建议？

　　金涌：目前我国石油主要用于生产汽油、煤油、柴油等液体燃料，2012年我国生产了2.82亿吨成品油，其中有1.2亿吨重质油原料大多是通过延迟焦化工艺获得车用轻质油产品的，并产生了两千万吨石油焦（基本与煤同质），这与我们进行煤制油是矛盾的。

　　现在加氢裂化途径在国际上被广泛采用，大家认为这一技术比较适合我国的重质油加工，可以大大提高能源利用率。

　　如果通过煤炭生产氢气（能源转化效率可以达到70%以上），为重质油加氢，每年可多产出两千万吨成品油，所以国家应鼓励石化企业，发展煤制氢。

　　中国电力报：汽车尾气排放被认为是雾霾的重要来源，有没有减少这部分污染物排放的方法？

　　金涌：柴油机由于能源效率高，日常我们应用的也比较多。但是柴油车由于气缸内燃烧不完全，排出的细炭粒和未燃尽重质油蒸汽成分较多。如采用含氧碳氢化合物作为掺合燃料可促进烃类车用燃料充分燃烧，比如添加聚甲氧基二甲醚可以促进柴油在气缸内完全燃烧而减少污染排放。同时，由于合成聚甲氧基二甲醚的过程中消耗的煤炭量显著比煤制油少，因此还有减排二氧化碳的效果，尤其适合在高寒缺氧地区使用。假设添加30%的比例，我们现在2.8亿吨成品油，碳排放起码减少20%以上。因此我们应当加快研究制定使用标准，进行推广。

　　还有另一个方向就是煤变醇醚燃料，也就是甲醇、二甲醚等。甲醇汽油已经在上海、陕西等地进行过试点了，实践证明添加百分之十五，对汽车没什么影响，今后我们也应该大力推广。

　　中国电力报：随着中石油、中石化先后宣布成品油销售业务方面将引入社会资本，您认为这将对新技术的推广有怎样影响？

　　金涌：当然有好处。我认为煤化工企业可以参股到这部分加油站中去，市场将促进这些技术的推广应用。而且可以提倡个性化加油站，比如搞一个最佳配方，进行品牌经营，同时有几种配方，进行竞争，这样就可以推广出去了。

　　“煤制气应理性发展”

　　中国电力报：您对天然气的推广应用方面有何看法？

　　金涌：天然气是化石能源中相对最清洁的，现在很多城市都大力推进天然气用于发电或车用燃料，这在天然气供应充足的情况下是没有问题的，但我们现在天然气也是短缺的，这就出现了采用煤制气+天然气发电的路线，但实际上它的能源转换效率不如用煤发电。

　　天然气采用燃气-蒸汽联合循环发电的效率为60%，煤制天然气的能源效率也是60%左右，因此煤经天然气到电能的总效率约为36%，而超超临界燃煤发电的效率可以达到45%，这就相当于丢掉了相当一部分能量。事实上燃煤电厂也可以做的很干净，比如像上海外高桥第三电厂在减排方面已经做的非常好了。

　　中国电力报：民用天然气似乎也是使用量比较大的市场？

　　金涌：煤制成天然气供民用固然清洁度高，但家用电器也很清洁。比如用电饭煲做饭，比直燃天然气做饭热效率高50%，用电通过热泵技术为家庭取暖也比用天然气取暖节能。

　　中国电力报：您认为煤变天然气是否有推广利用价值？

　　金涌：煤变气有一个地方效果比较好就是大企业集群内部。比如用天然气、煤气来炼钢，烧陶瓷、烧玻璃。我们发展煤变成天然气，必须要考虑它的用处合理、经济。

　　“电动车可以换电为主”

　　中国电力报：电动汽车的发展将成为一个方向，对此您怎样看？

　　金涌：我们国家现在大力发展电动汽车，并作为了战略性新兴产业来扶持。我认为，五年之内电动车技术上的大多数问题基本上可以解决。国际上的共识是采用直插式电动车最节能，而且污染完全可以集中治理。以燃煤超超临界发电用于驱动电动车为例，煤电转换效率可达45%，按照电动车的电机效率75%计算，煤经电到驱动车轮的总能量转换效率约为34%。对比煤制油的能量转化效率为35%，汽油机的效率为25%，煤经合成油驱动燃油汽车的总转化率仅9%，因此煤的最合理利用还要回归于发电。

　　中国电力报：电池技术是制约电动汽车发展的瓶颈，您认为会有大突破吗？

　　金涌：一般采用大电容，大电容放电的速度非常快，可以和电池进行配合，平常的时候是用电池，启动和超车的时候是用电容，现在电容也有一些新材料在研发中。

　　还有就是锂电池，发展前景依然很大，可以通过添加其他元素，产生更大规模的蓄电能力。

　　美国现在正研究一种细菌电池，通过转基因对细菌进行改造，形成既能蓄电又能导电的纳米结构。

　　中国电力报：充电方面您有什么看法？

　　金涌：现在电动汽车的发展面临着地方保护、标准不统一、群雄割据等情况，我认为未来电动汽车生产厂商只需要卖裸车就可以了，大家的标准都统一后，一些企业可以建设充换电站，形成品牌经营，汽车没电后只需要去换电池就可以了，既方便又快捷。

　　特斯拉曾发明过一种技术，就是无接触充电，汽车一开到停车位就可以直接充电。原理是车位下面有一个带电线圈，一进去就感应充电，很方便，值得我们借鉴。

　　“节能要从点滴做起”

　　中国电力报：您最近比较关注工业生态园区和循环经济的建设发展，对此您有怎样的建议？

　　金涌：工业生态园区主要目的就是推动各种资源的综合利用，从延伸产业链的角度出发，提高产值，并使资源能源污染源得到全面治理，治理雾霾不是园区的主要目标，但也会起到一定作用。

　　低碳经济最有效的方法就是调整产业结构，促进节能减排。比如据说河北要消减6000万吨钢铁的产量，这样污染会减少，生产效率也会提高，当然过程也是很痛苦的，会影响当地的GDP。　　

　　中国电力报：我国正处于快速城镇化阶段，对于建筑节能这块您有怎样的建议？

　　金涌：我们现在建筑能耗占总能耗的20.7%，继续发展下去，可能会达到35%以上，超过交通和工业能耗。德国推行“七升房”政策，就是房子每立方米一年的能耗用在空调上不高于七升油。现在我们建筑总是追求低成本，带来了安全隐患，从我们化学的角度来讲，可以采用一些先进的材料，比如保温材料、光电材料等。

　　中国电力报：城镇化过程中产生了大量的生活垃圾，但现在垃圾发电受到了一些居民的抵制。

　　金涌：老百姓对垃圾发电有抵制，主要是担心有异味，而且会产生致癌物质二恶英，这种情况就是垃圾燃烧炉一定要用先进的，不能够排放二恶英。现在市场上存在的不同垃圾焚烧技术，但质量良莠不齐，这就需要政府进行监管。

　　中国电力报：您怎样看待能源消费方式变革？

　　金涌：这个要从点点滴滴做起，包括交通、居住、工业方面都要节省能源，人人从自身做起，我们人口数量这么大，每人哪怕是一天少排放几克二氧化碳，总减排量也是相当可观的。

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