以煤炭等傳統(tǒng)能源清潔化和水、核、風、光等清潔能源產業(yè)化為標志，我國已形成自己的清潔能源發(fā)展體系。然而近年來，風電和光伏發(fā)電等清潔能源在產業(yè)化快速發(fā)展中卻面臨著“并網難”的困境。對此，中國工程院院士、神華集團有限責任公司總經理張玉卓提出，加強推進能源耦合優(yōu)化技術，構建低碳高效清潔多聯(lián)產能源系統(tǒng)。

張玉卓是在2012年歲末由中國工程院與國家能源局舉辦的一個高規(guī)格能源論壇上做上述表示的。他說，所謂能源耦合優(yōu)化技術，是指從整個清潔能源體系考量，將可再生能源與煤炭多聯(lián)產耦合，通過煤化工產品的調峰，達到按用戶負荷供電的目的，并以此提高能源利用效率，減少污染物排放。

他認為，未來能源的生態(tài)系統(tǒng)模式的構建，就是利用煤轉化過程的新技術與可再生清潔能源相集成，形成近零排放的低碳高效清潔多聯(lián)產能源系統(tǒng)。

中國清潔能源發(fā)展位世界前列

“低碳、高效、清潔是世界能源發(fā)展方向，也是我國能源的戰(zhàn)略布局。”張玉卓說，以黨的十七大為標志，中國的能源戰(zhàn)略已從管理運行層次跨入了戰(zhàn)略架構層次，目前正處于能源結構調整的關鍵時期。2012年的政府工作報告明確提出，優(yōu)化能源結構，推動傳統(tǒng)能源清潔高效利用，安全高效發(fā)展核電，積極發(fā)展水電，加快頁巖氣勘查、開發(fā)攻關，提高新能源和可再生能源比重。這既是應對全球氣候變化的鄭重承諾，也是大力發(fā)展清潔能源的重大戰(zhàn)略決策。

據(jù)介紹，我國清潔能源發(fā)展體系主要包括兩方面內容。一方面，是以煤炭為代表的傳統(tǒng)能源的清潔化。另一方面，是以水能、核能、風能、太陽能等為代表的清潔能源的產業(yè)化。近年來，我國傳統(tǒng)能源的清潔化和清潔能源的產業(yè)化均發(fā)展迅猛，而且走在世界前列。

作為在我國煤潔凈轉化工程技術領域特別是煤制油技術領域的頂級專家，張玉卓對煤炭的清潔化發(fā)展和利用有著獨特的認知。他說，我國潔凈煤技術近年來發(fā)展迅猛，煤轉化利用已從焦炭、電石、煤制化肥產品為主的傳統(tǒng)產業(yè)，逐步向石油替代產品為主的現(xiàn)代煤化工轉變。目前，我國煤化工技術、產能和產量均居世界第一。2011年，我國煤制液體燃料產能達158萬噸，煤制甲醇產能達3800萬噸，煤制烯烴產能達180萬噸。

“我國水電、核電、風電、光伏發(fā)電等清潔能源產業(yè)化也走在世界前列。”張玉卓說。

記者注意到，在2013年全國能源工作會上，國家能源局公布的最新統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2012年，我國水電新增裝機1億千瓦，總裝機達到2.49億千瓦，居世界第一；風電裝機由500萬千瓦迅速增加到6300萬千瓦，成為世界第一風電大國，年發(fā)電量超過1000億千瓦時；光伏發(fā)電裝機由基本空白增加到700萬千瓦；核電在建機組30臺、3273萬千瓦，在建規(guī)模居世界第一，在役機組保持安全穩(wěn)定運行。

據(jù)張玉卓介紹，我國的生物質能、地熱能和海洋能利用技術等也開始多元化、大規(guī)模發(fā)展；同時，以煤層氣和頁巖氣為重點的非常規(guī)天然氣也開始起步。據(jù)統(tǒng)計，到2011年底，生物質發(fā)電裝機約550萬千瓦，生物燃料折合約1.64噸標煤；地源熱泵供暖面積達到2億4千萬平方米，高溫地熱發(fā)電趨于成熟；2011年，我國煤層氣抽采量達到115億立方米，利用量達53億立方米，頁巖氣開發(fā)也邁出重要步伐……

破解產業(yè)化發(fā)展之困

正因為我國能源資源稟賦決定了以煤炭為主的一次能源結構在相當長時間內難以改變，大力發(fā)展清潔能源才被放在更加突出的戰(zhàn)略位置。剛剛結束的全國能源工作會議提出，2013年我國在推進煤炭安全開采和高效利用，優(yōu)化發(fā)展煤電的同時，將進一步發(fā)展新能源和可再生能源。全年新增水電裝機2100萬千瓦、風電裝機1800萬千瓦、光伏發(fā)電裝機1000萬千瓦。

“推動清潔能源產業(yè)化規(guī)?；l(fā)展已是大勢所趨，但快速發(fā)展的清潔能源對電網的挑戰(zhàn)亦日益嚴峻。”張玉卓說，“清潔可再生能源波幅大、頻率高、隨機性強，隨著風電和光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電裝機容量的快速增加，電網承受能力已到邊緣。”

他舉例說，目前全國共有超過500萬千瓦的風電裝機未能并網，這相當于500億元固定投資在白白浪費。由清潔能源不穩(wěn)定性帶來的并網難題，已成為我國清潔能源產業(yè)化發(fā)展之痛。

如何破解這一難題？張玉卓說：“除了不斷提高清潔能源自身的能力(比如風電的低電壓穿越能力)、改革消除能源體制機制性障礙(比如鼓勵分布式太陽能發(fā)電并網)以外，蓄電技術受制于規(guī)模與成本限制，智能電網技術也只能是長遠期的方案，那么，從整個清潔能源體系的考量，將可再生能源與煤炭多聯(lián)產耦合，通過煤化工產品的調峰，達到按用戶負荷供電的目的。”

據(jù)張玉卓介紹，能源耦合優(yōu)化技術包括：核能與化工過程的耦合，核能、太陽能、風能制氫與煤多聯(lián)產的耦合，太陽能制氫與煤多聯(lián)產的耦合、還有煤與垃圾、生物質共利用等等。

談及核能與化工過程的耦合，張玉卓說，隨著核能技術的發(fā)展，介質溫度越來越高?？於训臏囟瓤蛇_500攝氏度，高溫氣冷堆可高達950攝氏度，如此高的溫度不適合直接用于發(fā)電，反而適合于為各種化工過程提供熱源。

談及核能、太陽能、風能制氫與煤多聯(lián)產的耦合，張玉卓說，這是指在煤基多聯(lián)產中，需要大量的氫氣參與化學合成。而核電、太陽能、風能則可以通過電解水、熱化學循環(huán)分解水、熱能高溫熱裂解等多種方式獲得氫氣，實現(xiàn)清潔能源的就地利用，從而避開清潔能源并網難的問題。

說起煤與垃圾、生物質共利用的話題，張玉卓說，生物質和垃圾是可以直接規(guī)模化生產氣體、液體、固體等清潔能源的可再生資源，進行煤與垃圾、生物質的共利用，將有助于我國能源結構多元化和實現(xiàn)低碳發(fā)展。

“鑒于中國能源以煤炭為主的特殊國情，中國發(fā)展清潔能源乃大勢所趨。”張玉卓指出“中國必須考慮傳統(tǒng)能源遠未優(yōu)質化的國情，打造低碳高效的清潔能源全產業(yè)鏈，著力推進清潔能源產業(yè)化、規(guī)?；l(fā)展。”

神華集團成清潔能源主力軍

“中央能源企業(yè)作為中國國民經濟的重要支柱之一，十分重視能礦資源等領域的開拓和能源產業(yè)的創(chuàng)新，逐漸成為推進中國清潔能源發(fā)展的主力軍。”張玉卓如是說。

據(jù)張玉卓介紹，作為主要大型中央能源企業(yè)的神華集團，自1995年成立至今，不僅成為全球最大的煤炭經銷商和煤、電、路、港、航、煤制油化工一體化開發(fā)的綜合型能源企業(yè)，而且已成為低碳高效清潔能源發(fā)展的先行者。

“神華集團清潔能源產業(yè)發(fā)展的理念是：高碳產業(yè)，低碳發(fā)展，科技創(chuàng)造綠色能源資源。”張玉卓說，即針對煤炭這一高碳能源，通過科技創(chuàng)新提升煤質，推進現(xiàn)代煤化工特別是煤制油產業(yè)，發(fā)展煤炭清潔高效轉化利用全產業(yè)鏈；同時加快發(fā)展風電、太陽能發(fā)電等可再生清潔能源；并通過實現(xiàn)可再生能源與現(xiàn)代煤化工有機耦合，打造低碳高效的煤炭綜合開發(fā)利用體系。

首先，神華在現(xiàn)代煤化工產業(yè)方面走在世界前列。其核心理念是通過將高碳的煤炭轉化為相對低碳的油品、化工品，對排放的高濃度二氧化碳進行集中捕獲和封存處理，實現(xiàn)煤炭清潔低碳轉化和利用。神華百萬噸級煤直接液化和60萬噸/年煤制烯烴項目使中國成為世界唯一掌握該領域大規(guī)模工業(yè)技術的國家。

據(jù)了解，目前神華煤化工示范工程共有4項：一是煤制油，具有自主知識產權的世界首套100萬噸/年級煤直接液化工業(yè)化裝置成功建成，2011年生產各類油品79.26萬噸，實現(xiàn)營業(yè)收入53.54億元，利稅14億元，并榮獲“中國煤炭科學技術獎”特等獎。二是煤制烯烴，年產60萬噸煤制烯烴和50萬噸煤制丙烯工業(yè)示范項目已相繼建成，2011年轉入商業(yè)化運行。三是碳捕捉與封存，與美國CCS合作建成國內首個10萬噸/年CCS示范工程，并于2011年1月成功將超臨界狀態(tài)的液體二氧化碳注入到2243.6米深的地層，并且經技術改造，CCS成本有可能從277元/噸降至140元/噸。四是煤制天然氣，年產17.3億立方米的煤制合成天然氣生產項目，目前已完成可行性研究工作。

按照規(guī)劃，神華目前已在內蒙古、寧夏、陜西、新疆等地籌建一大批煤直接液化、煤間接液化、煤制烯烴、煤制天然氣項目。預計到2020年，清潔油品產量將達到1100萬噸，煤基化學品產量1000萬噸，煤制天然氣產量182億立方米。

其次，神華積極發(fā)展風電、太陽能等可再生能源。截至2011年底，神華風電裝機容量已達335萬千瓦，發(fā)電量達到40億千瓦時。按照規(guī)劃“十二五”期間，神華風電裝機將達523萬千瓦，總計發(fā)電量將達324億千瓦時；與此同時，神華還將大規(guī)模發(fā)展太陽能發(fā)電項目，并主導參與了2個太陽能發(fā)電國家標準和制定。此外，神華在河北尚義投資建設2.5兆瓦風光互補并網發(fā)電項目已經竣工，這是我國首批參與電網調度的風光互補項目。

“神華積極發(fā)展風電、太陽能等可再生能源，其出發(fā)點不僅在于應對可再生能源強制配額，更重要的是為‘可再生能源與現(xiàn)代煤化工的有機耦合’奠定基矗”張玉卓透露說，據(jù)此神華投入25億元建設北京低碳清潔能源研究所，成功引入包括18名入選國家“千人計劃”在內的數(shù)十位國際能源頂尖人才，為構建低碳高效清潔多聯(lián)產的能源系統(tǒng)進行積極探索。