當(dāng)前位置: 首頁 > 智庫 > 專家觀點(diǎn)

郭烈錦院士:以“能源有序轉(zhuǎn)化”引領(lǐng)能源技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革

科技導(dǎo)報(bào)發(fā)布時(shí)間:2020-07-14 13:59:12  作者:郭烈錦

  能源短缺、環(huán)境污染是制約中國經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)發(fā)展的長(zhǎng)期重大瓶頸。人類進(jìn)化發(fā)展的歷史就是一部不斷向自然界索取和利用能源的歷史。

  從18世紀(jì)的蒸汽機(jī)工業(yè)文明,到19世紀(jì)的內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力與工業(yè)電氣化,再到20世紀(jì)中下葉的火電、核電大型化,繼后的新能源和可再生能源綠色風(fēng)潮,每一次能源技術(shù)的變革都驅(qū)動(dòng)人類文明大踏步地向前邁進(jìn),意味著重大的社會(huì)革命。

  迄今為止全球一次能源供給的主體依然是石油、天然氣、煤炭等化石燃料,人類利用一次能源的主體方式依然是“一把火燒”的以燃燒放熱為主的熱能動(dòng)力過程。

  也正是工業(yè)革命以來以“一把火燒+簡(jiǎn)單熱力循環(huán)”的化石能源傳統(tǒng)轉(zhuǎn)化利用方式的廣泛使用導(dǎo)致了高能耗、高污染、高碳排放的嚴(yán)峻局面。

  其根源在于以燃燒發(fā)熱為源頭構(gòu)建的一次能源釋放轉(zhuǎn)化過程的高度無序化,造成巨大的能勢(shì)下降、有效能損失和能量無效損耗,并產(chǎn)生大量污染物,對(duì)環(huán)境、生態(tài)造成嚴(yán)重污染和破壞。

  如煤燃燒將煤炭化學(xué)能轉(zhuǎn)化為無序的熱能,熵增極大,熱工轉(zhuǎn)化過程又造成大量能質(zhì)損失和無效能量損耗,并產(chǎn)生大量SOX、NOX氣體、溫室氣體CO2和粉塵顆粒等污染物的排放。

  中國以煤為主的能源資源秉賦與供給消費(fèi)特點(diǎn)短期內(nèi)難以改善,因此,基于現(xiàn)實(shí)的、近中遠(yuǎn)期結(jié)合相融相洽的、全局優(yōu)化的能源供給體系與發(fā)展戰(zhàn)略及措施,只能也必然是變革煤炭利用方式實(shí)現(xiàn)潔凈無污染低碳化,同時(shí)大力發(fā)展可再生能源、提高其占比、改善能源消費(fèi)結(jié)構(gòu),大力推動(dòng)全社會(huì)的能源供給與消費(fèi)體系向以氫能、電能共為二次能源主體,氫電互換互補(bǔ),實(shí)現(xiàn)由自然一次能源到人類終端用能間轉(zhuǎn)化輸送的完全潔凈、低碳、高效、安全的綠色可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

  因此,中國乃至世界能源科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域所面臨的兩個(gè)重大挑戰(zhàn):

  (1)創(chuàng)新發(fā)展變革性的潔凈低碳高效的煤炭轉(zhuǎn)化原理與技術(shù);

  (2)發(fā)展原創(chuàng)的可再生能源低成本、高效、大規(guī)模轉(zhuǎn)化理論與技術(shù),這同時(shí)也必將是中國在全球科技競(jìng)爭(zhēng)中掌握先機(jī)、發(fā)揮引領(lǐng)作用的重要突破口。

  國家自然科學(xué)基金“能源有序轉(zhuǎn)化”基礎(chǔ)科學(xué)中心項(xiàng)目就是要通過基礎(chǔ)科學(xué)研究創(chuàng)建能源從一次源頭轉(zhuǎn)化的新理論,發(fā)展新方法,實(shí)現(xiàn)能源科學(xué)理論和方法的革命,并帶動(dòng)能源技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革。

  “能源有序轉(zhuǎn)化”科學(xué)理論的核心是關(guān)于能量釋放端與接收端的能勢(shì)全面合理匹配原則、多相能量流/物質(zhì)流在多尺度的時(shí)空上高度匹配互補(bǔ)與多子耦合、物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)換有機(jī)關(guān)聯(lián)機(jī)制及熱力循環(huán)與碳?xì)溲h(huán)的構(gòu)建原則等。

  它通過重構(gòu)物質(zhì)轉(zhuǎn)化與能量轉(zhuǎn)換的關(guān)聯(lián)方式,從一次能源轉(zhuǎn)化的源頭開始構(gòu)建能量的“能勢(shì)匹配”、載能子的“多子耦合”、物質(zhì)轉(zhuǎn)化的“碳?xì)溲h(huán)”,最大限度地減少能量轉(zhuǎn)換中的無序化損失、提高有序化程度,提高能量轉(zhuǎn)換的有效能利用效率,實(shí)現(xiàn)潔凈、無污染、低碳甚至無碳排放的環(huán)境效果。

  對(duì)于化石能源而言,由“氣相環(huán)境、直接燃燒、熱力循環(huán)”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;水相環(huán)境、吸熱還原、物質(zhì)循環(huán)耦合熱力循環(huán)”;

  對(duì)于太陽能而言,由“單一的光利用或熱利用”轉(zhuǎn)變?yōu)?ldquo;光/熱耦合協(xié)同利用”;

  同時(shí),將“化石能源、可再生能源各自獨(dú)立的”改變?yōu)?ldquo;多能互補(bǔ)的”轉(zhuǎn)化利用形式及系統(tǒng)。

  擬通過5~10年努力,創(chuàng)建化石能源與太陽能協(xié)同轉(zhuǎn)化、清潔低碳高效三位一體的能源有序轉(zhuǎn)化的新理論,提出化石能源與太陽能協(xié)同轉(zhuǎn)化和CO2源頭控制的變革性原創(chuàng)方法,形成能源轉(zhuǎn)化的顛覆性技術(shù),推動(dòng)能源技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)變革。

  在技術(shù)上,力求煤制氫能耗下降30%、煤發(fā)電效率高達(dá)50%以上;

  太陽能制氫或制碳?xì)淙剂系男侍岣叩?0%;

  太陽能發(fā)電效率從單純太陽能發(fā)電的15%提高到互補(bǔ)型系統(tǒng)中低溫太陽能凈發(fā)電效率達(dá)40%。

  這為人類從根本上解決一次能源的潔凈無污染低碳高效轉(zhuǎn)化利用、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展、提供科學(xué)指導(dǎo)和現(xiàn)實(shí)方案與供給體系,保障中國能源的長(zhǎng)期供給安全,具有重大戰(zhàn)略意義。

評(píng)論

用戶名:   匿名發(fā)表  
密碼:  
驗(yàn)證碼:
最新評(píng)論0

相關(guān)閱讀

現(xiàn)代化的能源數(shù)字經(jīng)濟(jì)體系如何構(gòu)建?

當(dāng)前能源革命和數(shù)字革命深度融合是大勢(shì)所趨,能源系統(tǒng)日益呈現(xiàn)數(shù)字化、智能化屬性。在以可再生能源迅猛發(fā)展和“云大物移智鏈”等新一代數(shù)字技術(shù)與能源行業(yè)日益融合的背景下,能源系統(tǒng)生產(chǎn)關(guān)系將逐漸發(fā)生變化。

數(shù)字革命與能源革命的融合是大勢(shì)所趨

20世紀(jì)中期,以原子能、計(jì)算機(jī)和空間技術(shù)為標(biāo)志的第三次工業(yè)革命爆發(fā),至今仍深刻影響著全球社會(huì)。2011年,德國政府提出“工業(yè)4.0”,這代表了一場(chǎng)以大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和人工智能為核心的新技術(shù)革命,并在全球范圍內(nèi)展開新一輪競(jìng)爭(zhēng)。

孫宏斌:能源革命將成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新征程中的巨大動(dòng)能

推動(dòng)煤炭清潔高效利用,發(fā)展可再生能源,完善石油、天然氣、電力產(chǎn)供銷體系,提升能源儲(chǔ)備能力。”能源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)動(dòng)力。作為一名長(zhǎng)期從事能源研究的科研工作者,我深切感受到,在當(dāng)前我國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期,能源革命將成為我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新征程中的巨大動(dòng)能。

【兩會(huì)】全國人大代表、遠(yuǎn)景集團(tuán)張雷:《能源法》要為“能源革命”

5月23日,記者從遠(yuǎn)景集團(tuán)獲悉,全國人大代表、遠(yuǎn)景集團(tuán)CEO張雷帶來了一份《能源法》要為“能源革命”設(shè)定總體目標(biāo)和時(shí)間表的建議。

新時(shí)代同煤力推能源革命邁向綠色智能時(shí)代

同煤集團(tuán)按照山西省委“四為四高兩同步”的總體思路和要求,科學(xué)把握能源業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和能源政策取向,統(tǒng)籌兼顧,合理布置,將能源革命和高質(zhì)量發(fā)展要求貫穿企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展全過程,積極推動(dòng)質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革,全面向綠色智能時(shí)代邁進(jìn)。

推廣“天津范式”能源革命建設(shè)經(jīng)驗(yàn)

最近,天津市政府與國家電網(wǎng)有限公司“云簽署”《推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)打造能源革命先鋒城市戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》,深入貫徹習(xí)近平總書記“四個(gè)革命、一個(gè)合作”能源安全新戰(zhàn)略,推進(jìn)國家電網(wǎng)建設(shè)具有中國特色國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)與“五個(gè)現(xiàn)代化天津”建設(shè)有效對(duì)接,加快天津能源革命進(jìn)程,形成可復(fù)制、可推廣的“天津范式”。

為打造能源革命先鋒城市注入強(qiáng)勁動(dòng)能

4月11日,國家電網(wǎng)有限公司與天津市人民政府簽署《推進(jìn)新型基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè) 打造能源革命先鋒城市戰(zhàn)略合作框架協(xié)議》。

推進(jìn)農(nóng)村能源革命正當(dāng)時(shí)

清潔取暖所暴露的問題,正是農(nóng)村用能矛盾的現(xiàn)實(shí)縮影。農(nóng)村清潔取暖改造絕不僅僅為解決采暖、去煤和治理霧霾問題,而是關(guān)乎農(nóng)村未來長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,乃至中國能源革命的第一步??梢哉f,清潔取暖是中國能源革命的前奏。
要聞縱覽2020-04-10
海洋發(fā)電:藍(lán)色能源革命的時(shí)代已經(jīng)到來

海洋發(fā)電:藍(lán)色能源革命的時(shí)代已經(jīng)到來

為緩解能源危機(jī)和環(huán)境污染問題,可再生清潔能源的開發(fā)利用變得尤為重要。以潮汐能、海流能、波浪能等為代表的海洋能源取之不盡、用之不竭,且是可再生的清潔能源。據(jù)統(tǒng)計(jì),可再生能源中的海洋能約占世界能源總量的70%以上。

肖新建:推動(dòng)能源革命 實(shí)現(xiàn)清潔發(fā)展

改革開放40年來,能源究竟如何支撐我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展?行業(yè)發(fā)展還存在哪些問題?未來我國能源發(fā)展的路在何方?就以上問題,國家發(fā)展改革委能源研究所能源經(jīng)濟(jì)與發(fā)展戰(zhàn)略研究中心副主任肖新建接受了專訪。記者:改革開放40年來,
名家訪談2020-01-11