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      何祚庥:無(wú)須熱功轉(zhuǎn)換的動(dòng)力體系,僅存在光伏電池、燃料電池和溫差熱發(fā)電這三種技術(shù)體系嗎?
      來(lái)源:索比太陽(yáng)能 日期:2010-5-11 作者:全球電池網(wǎng) 點(diǎn)擊:

      “能源一役是未來(lái)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵之戰(zhàn)。值此非常時(shí)期,我們更需要開放討論、客觀的分析和明晰的觀點(diǎn)。一切均需從中國(guó)現(xiàn)實(shí)的國(guó)情和發(fā)展階段出發(fā),避免盲目跟風(fēng),作出誤判”;“我們堅(jiān)持理性。我們的主流讀者不需要喧嘩與浮躁的信息,而是欣賞富于理性的觀察與分析”;“我們渴望專業(yè)。人云亦云、概念炒作或可博得一時(shí)關(guān)注,但唯有深入的觀察和專業(yè)的表達(dá)才有助于為讀者和社會(huì)創(chuàng)造更高的價(jià)值”。我們非常支持這些理念。

      問(wèn)題是這一“創(chuàng)刊號(hào)”,竟鮮明地主張“節(jié)能是低碳發(fā)展的‘第一’戰(zhàn)略”,其理論根據(jù)是:“能源問(wèn)題的關(guān)鍵在于‘熱功轉(zhuǎn)換’這四個(gè)字,也是中國(guó)節(jié)能問(wèn)題的‘本質(zhì)’”,至于中國(guó)式低碳的關(guān)鍵,卻是“煤清潔利用”?雌饋(lái)似乎有理,我們卻不能茍同。因?yàn)檫@里涉及“排序”。我們不會(huì)反對(duì)節(jié)能,但如果把“節(jié)能”放到低碳發(fā)展戰(zhàn)略的“第一”的地位,那就值得商榷;我們可以認(rèn)同解決能源問(wèn)題的關(guān)鍵“之一”,是提高“熱功轉(zhuǎn)換”效率,但不認(rèn)同這一效率的“提高”,要上升到中國(guó)節(jié)能的“本質(zhì)”的高度;更不認(rèn)同提高“熱功轉(zhuǎn)換”效率的“關(guān)鍵”是“煤的清潔利用”。

      首先需要弄清“節(jié)能”一詞的內(nèi)涵。中國(guó)為什么要實(shí)行“低碳”能源戰(zhàn)略?最為重要的原因是化石能源短缺;茉磿(huì)造成環(huán)境污染,會(huì)造成二氧化碳排放。為減少碳排放,所以要節(jié)約化石能源;少消耗化石能源,也就減少了碳排放;所以說(shuō),“節(jié)能”就是“減排”。但為要實(shí)現(xiàn)減少碳排放的低碳發(fā)展,還有另一個(gè)發(fā)展模式,這就是用非化石能源來(lái)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展。甚而可以“零碳”發(fā)展,卻無(wú)需特別關(guān)注節(jié)能。所以,節(jié)能和減排是兩個(gè)不同概念。節(jié)能必定同時(shí)實(shí)現(xiàn)減排;用非化石能源減排,不僅可以“零”排放,而且可以能量照舊增長(zhǎng)。當(dāng)然也不會(huì)去支持毫無(wú)意義地浪費(fèi)非化石能源。

      為了“人為地”拔高火力發(fā)電的“節(jié)能”在低碳發(fā)展中的戰(zhàn)略地位,能源專家們甚而說(shuō)“能源問(wèn)題的‘關(guān)鍵’(注:請(qǐng)注意這里用的是能源問(wèn)題4個(gè)字,不僅限于節(jié)能問(wèn)題),在于‘熱功轉(zhuǎn)換’這四個(gè)字”。人類對(duì)能源有兩大需求,一是供熱,二是做功。解決“供熱”問(wèn)題,其“關(guān)鍵”和“熱功轉(zhuǎn)換”這四個(gè)字,其實(shí)是不搭界的。功的來(lái)源之一,確是“熱功轉(zhuǎn)換”;但除了熱功轉(zhuǎn)換這一做功模式之外,還可以有熱能以外的其他形式的能源,機(jī)械能、光能、電能、理論上還有以振動(dòng)形式出現(xiàn)的機(jī)械能,亦即聲能都可以做功。所以,能源問(wèn)題的“關(guān)鍵”決不能僅僅歸結(jié)為“熱功轉(zhuǎn)換”這四個(gè)字。

      當(dāng)然,能源專家也有“理由”。這就是馬重芳教授鄭重提出,“在現(xiàn)階段人類社會(huì)中,無(wú)須熱功轉(zhuǎn)換的動(dòng)力體系很少,僅存在光伏電池、燃料電池和溫差熱發(fā)電這三種技術(shù)體系”。這大錯(cuò)特錯(cuò)!

      溫差熱發(fā)電“百分之百”屬“熱功轉(zhuǎn)換的動(dòng)力體系”,只是它的熱功轉(zhuǎn)化效率或熱電轉(zhuǎn)化效率甚低,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于卡諾循環(huán)。原因在于人們很難找到高效導(dǎo)電但又同時(shí)高效絕熱的材料。弄些溫差熱電偶發(fā)電玩玩是可以的,完全不必“上升”到“無(wú)須熱功轉(zhuǎn)換的動(dòng)力體系”的高度,以示它的重要。

      在現(xiàn)階段人類社會(huì)中,并不“僅存在”光伏電池、燃料電池這兩種無(wú)須熱功轉(zhuǎn)化的技術(shù)體系。典型的例子是風(fēng)能和水能。中國(guó)的水能資源有7億千瓦,技術(shù)可開發(fā)的有5.4億千瓦,經(jīng)濟(jì)可開發(fā)的有4億千瓦,已開發(fā)的有1.9億千瓦,而且已是技術(shù)十分成熟的技術(shù)體系。風(fēng)能的資源,據(jù)2010年1月5日《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》報(bào)道:中央氣象局發(fā)布,“我國(guó)陸上離地面50米高度達(dá)到3級(jí)以上風(fēng)能資源的潛在開發(fā)量約23.8億千瓦;我國(guó)5~25米水深線以內(nèi)近海區(qū)域、海平面以上50米高可裝機(jī)容量約2億千瓦”。而80米高空的風(fēng)能資源,很可能突破40億千瓦,約是當(dāng)前火力發(fā)電裝機(jī)的6倍。至于風(fēng)能的技術(shù)發(fā)展,的確不算很成熟,至少不如火力發(fā)電中的“超超臨界”技術(shù)成熟。但要請(qǐng)馬教授客觀地評(píng)價(jià)一下,究竟是風(fēng)能技術(shù)較成熟,還是你們大肆提倡的包括“碳埋存”(CCS)在內(nèi)的多聯(lián)產(chǎn)清潔煤(IGCC)技術(shù)更成熟?也許更有爭(zhēng)議的是太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù),比起風(fēng)能發(fā)電,其發(fā)電成本就還要高出一倍。但我們也很愿意認(rèn)真爭(zhēng)議一下,是太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)更能實(shí)現(xiàn)碳減排,還是被稱CCS技術(shù)的碳埋存更能實(shí)現(xiàn)減排?中國(guó)的一次能源約消耗28.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,中國(guó)年收集的太陽(yáng)能是17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。兩者相差達(dá)600倍之多!為什么要將如此大量的資源,擱置一邊,放在不重要的地位?!

      馬重芳教授認(rèn)為:“一旦仔細(xì)討論這些技術(shù)(指光伏發(fā)電和燃料電池)的路線圖和時(shí)間表,恐怕它們就站不住腳了。”我們很愿意和馬教授共同“仔細(xì)討論這些技術(shù)”的路線圖和時(shí)間表。不過(guò)我們也很愿意和馬教授共同仔細(xì)討論你們所主張的包括CCS碳埋存和IGCC潔凈煤技術(shù)在內(nèi)的路線圖和時(shí)間表。尤其需要討論的,你們究竟能把多少“碳埋到地下,而不泄漏”?它們的埋存量占中國(guó)碳排放的相對(duì)百分比又是多少?我們很愿意仔細(xì)討論一下,看看究竟是“誰(shuí)”站不住腳!

      馬重芳教授表示:“當(dāng)前對(duì)低碳能源發(fā)展路線,大家討論得十分熱烈,但是關(guān)鍵要把四個(gè)問(wèn)題討論清楚:一是它的基本科學(xué)原理是否沒(méi)問(wèn)題;二是它的技術(shù)可行性如何;三是它的發(fā)展路線圖是否清楚;四是有沒(méi)有具體的時(shí)間表。”

      我們很同意這四點(diǎn)意見。

      但如果說(shuō)到“基本科學(xué)原理”,我們就要理論聯(lián)系“實(shí)際”,質(zhì)詢一下,馬教授所提出的,“基本科學(xué)原理是否沒(méi)有問(wèn)題?”馬教授說(shuō):“人類僅僅滿足于30%~40%,甚至只有20%的熱功轉(zhuǎn)換效率,這是極不合理的。”又說(shuō):“提高熱功轉(zhuǎn)換效率就是要把‘單一’熱力循環(huán)變成‘復(fù)合’循環(huán)。而我們要將近300年的‘單一’熱力循環(huán)格局‘打破’,在理論和技術(shù)上作重大創(chuàng)新。留給我們的時(shí)間很有限,這是一個(gè)非常重大的任務(wù)。”很遺憾,從我們這些理論物理工作者來(lái)看,恐怕馬教授所提出的“非常重大的任務(wù)”,很難站得住腳。熱能的可以重復(fù)利用,高品位的熱發(fā)完電以后,還有大量廢熱,可以重復(fù)利用,如解決房屋建筑里的供熱供冷,這一原理是沒(méi)有問(wèn)題的。但如果涉及熱功轉(zhuǎn)換,那就要說(shuō)一句,利用“復(fù)合循環(huán)”,也不可能“打破”卡諾循環(huán)所確定的熱功轉(zhuǎn)化效率。我贊成利用廢熱發(fā)電,但如果將廢熱用來(lái)發(fā)電,就要看到廢熱發(fā)電的熱功轉(zhuǎn)化率很低、很低。可以用廢熱補(bǔ)充一點(diǎn)電力,還要看它是否經(jīng)濟(jì)合用,但絕對(duì)不可能突破卡諾循環(huán)所確定的熱功轉(zhuǎn)化效率。拿火力發(fā)電專家們最推崇的“超超臨界”技術(shù)來(lái)說(shuō),據(jù)我所知,我國(guó)“超超臨界”火力發(fā)電技術(shù)轉(zhuǎn)化效率已高達(dá)44%,其轉(zhuǎn)化率已相當(dāng)接近卡諾循環(huán),已將每度電煤耗從2005年的360克標(biāo)準(zhǔn)煤,下降到300克標(biāo)準(zhǔn)煤。但馬教授仍不滿意,認(rèn)為人類不能“僅滿足于30%~40%”的熱功轉(zhuǎn)化效率。我們的質(zhì)疑是,馬教授能否告訴我們,人類將怎樣利用復(fù)式循環(huán),進(jìn)一步“打破”超超臨界技術(shù)已達(dá)到的44%的熱功轉(zhuǎn)化效率?據(jù)我所知,超超臨界技術(shù)之所以能達(dá)到44%的熱功轉(zhuǎn)化效率,原因在于已充分利用了通常要冷卻或排放的廢熱。不是用廢熱發(fā)電,而是將廢熱進(jìn)入熱循環(huán)再利用。所以就從次臨界發(fā)電的熱功轉(zhuǎn)化率的38%提升為44%,多了6個(gè)百分點(diǎn)。但這仍是“一次”循環(huán),不是什么“復(fù)式循環(huán)”。我們很希望知道,馬教授提出的“復(fù)式循環(huán)”在超超臨界技術(shù)中,如何理論聯(lián)系實(shí)際,進(jìn)一步“打破”這一已達(dá)到44%的熱功轉(zhuǎn)化率。

      我們也需要替馬教授說(shuō)明一下,馬教授只說(shuō)“提高”熱功轉(zhuǎn)換效率,也未明確說(shuō)要打破卡諾循環(huán)所確定的熱功轉(zhuǎn)化效率,只是在表達(dá)上有點(diǎn)含糊不清。只說(shuō)人類不能“僅僅滿足于30%~40%”,未說(shuō)“提高”到什么程度。但如果只是略為“提高”一些的話,那就是說(shuō)不上什么“打破”“單一熱力循環(huán)格局”,“在理論和技術(shù)上作重大創(chuàng)新”了。

      順便說(shuō)說(shuō),我是很不贊成“節(jié)能是低碳發(fā)展的第一戰(zhàn)略”,這一不甚準(zhǔn)確、偏于含糊提法的。第一,它把“節(jié)能”當(dāng)做是低碳發(fā)展的“第一”,甚而是“唯一”手段,無(wú)視非化石能源的存在。第二,背離科學(xué)發(fā)展觀。科學(xué)發(fā)展觀的“第一”要義是發(fā)展。這并不是我提出的“排序”。發(fā)展,就離不開發(fā)展能源。所以,“第一要義是發(fā)展”的邏輯的必然,必定要將能源的發(fā)展,包括到“第一要義”之中。而“節(jié)能是低碳發(fā)展的‘第一’戰(zhàn)略”的提法,很可能被曲解或被誤解為可以用“節(jié)能”來(lái)限制發(fā)展,妨礙發(fā)展。

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