以煤炭等傳統(tǒng)能源清潔化和水、核、風(fēng)、光等清潔能源產(chǎn)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(fēng)電和光伏發(fā)電等清潔能源在產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展中卻面臨著“并網(wǎng)難”的困境。對此，中國工程院院士、神華集團有限責(zé)任公司總經(jīng)理張玉卓提出，加強推進能源耦合優(yōu)化技術(shù)，構(gòu)建低碳高效清潔多聯(lián)產(chǎn)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(shù)，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(chǎn)耦合，通過煤化工產(chǎn)品的調(diào)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(gòu)建，就是利用煤轉(zhuǎn)化過程的新技術(shù)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(chǎn)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(gòu)層次，目前正處于能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的關(guān)鍵時期。2012年的政府工作報告明確提出，優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，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(guān)，提高新能源和可再生能源比重。這既是應(yīng)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(nèi)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(fēng)能、太陽能等為代表的清潔能源的產(chǎn)業(yè)化。近年來，我國傳統(tǒng)能源的清潔化和清潔能源的產(chǎn)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(zhuǎn)化工程技術(shù)領(lǐng)域特別是煤制油技術(shù)領(lǐng)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(shù)近年來發(fā)展迅猛，煤轉(zhuǎn)化利用已從焦炭、電石、煤制化肥產(chǎn)品為主的傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，逐步向石油替代產(chǎn)品為主的現(xiàn)代煤化工轉(zhuǎn)變。目前，我國煤化工技術(shù)、產(chǎn)能和產(chǎn)量均居世界第一。2011年，我國煤制液體燃料產(chǎn)能達158萬噸，煤制甲醇產(chǎn)能達3800萬噸，煤制烯烴產(chǎn)能達180萬噸。

“我國水電、核電、風(fēng)電、光伏發(fā)電等清潔能源產(chǎn)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(fēng)電裝機由500萬千瓦迅速增加到6300萬千瓦，成為世界第一風(fēng)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(zhì)能、地?zé)崮芎秃Ｑ竽芾眉夹g(shù)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(zhì)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?zé)岚l(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(chǎn)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(jié)構(gòu)在相當(dāng)長時間內(nèi)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(jié)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(fēng)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(chǎn)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(wǎng)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(fēng)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(wǎng)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(fēng)電裝機未能并網(wǎng)，這相當(dāng)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(wǎng)難題，已成為我國清潔能源產(chǎn)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(fēng)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(wǎng))以外，蓄電技術(shù)受制于規(guī)模與成本限制，智能電網(wǎng)技術(shù)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(chǎn)耦合，通過煤化工產(chǎn)品的調(diào)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(shù)包括：核能與化工過程的耦合，核能、太陽能、風(fēng)能制氫與煤多聯(lián)產(chǎn)的耦合，太陽能制氫與煤多聯(lián)產(chǎn)的耦合、還有煤與垃圾、生物質(zhì)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(shù)的發(fā)展，介質(zhì)溫度越來越高。快堆的溫度可達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(fēng)能制氫與煤多聯(lián)產(chǎn)的耦合，張玉卓說，這是指在煤基多聯(lián)產(chǎn)中，需要大量的氫氣參與化學(xué)合成。而核電、太陽能、風(fēng)能則可以通過電解水、熱化學(xué)循環(huán)分解水、熱能高溫?zé)崃呀獾榷喾N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(wǎng)難的問題。

說起煤與垃圾、生物質(zhì)共利用的話題，張玉卓說，生物質(zhì)和垃圾是可以直接規(guī)模化生產(chǎn)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(zhì)的共利用，將有助于我國能源結(jié)構(gòu)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(zhì)化的國情，打造低碳高效的清潔能源全產(chǎn)業(yè)鏈，著力推進清潔能源產(chǎn)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(jīng)濟的重要支柱之一，十分重視能礦資源等領(lǐng)域的開拓和能源產(chǎn)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(jīng)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(chǎn)業(yè)發(fā)展的理念是：高碳產(chǎn)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(zhì)，推進現(xiàn)代煤化工特別是煤制油產(chǎn)業(yè)，發(fā)展煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用全產(chǎn)業(yè)鏈；同時加快發(fā)展風(fēng)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(chǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(lǐng)域大規(guī)模工業(yè)技術(shù)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(chǎn)權(quán)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(chǎn)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(xué)技術(shù)獎”特等獎。二是煤制烯烴，年產(chǎn)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(zhuǎn)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(nèi)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(jīng)技術(shù)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(chǎn)17.3億立方米的煤制合成天然氣生產(chǎn)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(nèi)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(yù)計到2020年，清潔油品產(chǎn)量將達到1100萬噸，煤基化學(xué)品產(chǎn)量1000萬噸，煤制天然氣產(chǎn)量182億立方米。

其次，神華積極發(fā)展風(fēng)電、太陽能等可再生能源。截至2011年底，神華風(fēng)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(fēng)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(dǎo)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(shè)2.5兆瓦風(fēng)光互補并網(wǎng)發(fā)電項目已經(jīng)竣工，這是我國首批參與電網(wǎng)調(diào)度的風(fēng)光互補項目。

“神華積極發(fā)展風(fēng)電、太陽能等可再生能源，其出發(fā)點不僅在于應(yīng)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(shè)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(nèi)的數(shù)十位國際能源頂尖人才，為構(gòu)建低碳高效清潔多聯(lián)產(chǎn)的能源系統(tǒng)進行積極探索。