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能源和環(huán)境是當今人類面臨的兩大問題,，倪維斗，這位清華大學教授,、中國工程院院士在公開發(fā)表的演講——《中國煤炭清潔高效利用之路》中,，提出：未來，單一技術和技術組合難以解決能源困局,，系統(tǒng)整合和戰(zhàn)略規(guī)劃才是關鍵。

以煤為主是符合我國資源稟賦的不可變化的事實,，其他替代能源只能是輔助能源,，而不能成為主力。

中國的發(fā)展,，尤其是改革開放以來巨大的進步,，煤起了巨大的作用,。而今，由于環(huán)境的影響,，尤其是PM2.5霧霾的污染,，人們把罪魁禍首指向煤的利用，當年的功臣被妖魔化,，變成老鼠過街人人喊打,，變成飛鳥盡，良弓藏,，狡兔死,，走狗烹。把屁股板全打在煤身上,，實際上這是很冤枉的,，不能真正解決問題。

我國這么多的人口,，都希望過現(xiàn)代化的生活,，社會要不斷發(fā)展，技術在不斷進步,，能源需求越來越大,，2016年我國能源消耗總量已達43.6億噸標準煤,，在我國缺油,、少氣的資源條件下，靠什么能源來滿足,？

現(xiàn)在很多人把希望寄托在天然氣身上，中俄燃氣(中國和俄羅斯的天然氣合作供應協(xié)議)380億立方米,，相當于2700萬噸標準煤;我國的天然氣儲量為3600億立方米,，相當于2.6億噸標準煤，已是極限,。目前天然氣的用量是煤的1/20,，遠期來看，天然氣的用量仍將只是煤的1/15,。

2016年的裝機量是3364萬千瓦,，年發(fā)電量為2133億千瓦時，占全部發(fā)電總量的3.5%,。規(guī)劃2020年裝機5800萬千瓦,，到2030年裝機1.2億千瓦，發(fā)電8000億千瓦時,，折合來看是1億標準煤,。鈾資源的貧乏,，100萬千瓦機組建堆時首次要339噸鈾，每年還要補充15噸鈾235和鈾238,，鈾進口依存度已超過90%,。核電不能成為我國能源發(fā)展主要方式，只能是補充方式,。

來看水電,，7億千瓦的理論蘊藏量裝機，技術可開發(fā)不到5.5億千瓦,，而經(jīng)濟可開發(fā)4億千瓦,。2016年發(fā)電量1.19萬億千瓦時，相當于約2.15億噸標準煤,。水電裝機容量已達3.32億千瓦,，開發(fā)度已達到了75%，剩下的1億千瓦中包含有雅魯藏布江的蘊藏量,，實際開發(fā)方面存在國際問題,。水能只占全世界按人口平均的25%，風電,、太陽能只占能源消費總量的幾個百點,。

天然氣、核電,、水電,、風電、太陽能等發(fā)電量加起來≈7.0億噸標準煤,，這相比2016年我國40多億煤的能源消耗,，是個小數(shù)。山西內蒙一帶的幾千億噸煤才是我國能源的根本保障,。

中國能源系統(tǒng)根本特點：以煤為主,，人口多。2010–2050年預測累計煤炭消費≈1000*108 tce,，煤仍是主力能源,。2014年我國人均能源消費量約為3.1 tce/a，遠低于美,、德,、法、日等國,，預計2030年我國人均能源消費量4 tce/a（預計人口14億）,。（tce/a：每年標準當量煤）

我國一次能源消費占全球能源消費的22.9%。2015年，全球能耗是1990年的1.6倍,，而中國已經(jīng)是1990年的4.4倍,。2015年一次能源對外依存度15.8%，其中原油61.7%,，天然氣30.1%,，煤炭4.9%。

中國能源生產和消費結構：以煤為主,！

以高耗能、尤其耗煤為主換取發(fā)展,，造成嚴重的生態(tài)環(huán)境影響,；由于技術路徑鎖定效應（行為習慣、思想意識,、體制機制,、基礎設施、既有產能）,，這種方式仍有較大的慣性,。

油氣的發(fā)展面臨國內資源不足和國際價格波動等問題，受到一定限制,；核和可再生能源發(fā)展困難重重,，供應過剩（棄風棄光等）、電網(wǎng)接納,、經(jīng)濟性等,；節(jié)能面臨缺乏投資、環(huán)保意識不強,、基礎設施和產能鎖定等一系列挑戰(zhàn),。

能源系統(tǒng)將較長時間處于新舊發(fā)展方式并行的發(fā)展狀態(tài),，推進能源系統(tǒng)的革命對整個社會的創(chuàng)新（體制,、意識、技術,、基礎設施等）提出了巨大挑戰(zhàn),。

  單一技術和技術組合難以解決能源困局，如何通過權衡取舍,，精心組合和安排這些手段,，以求系統(tǒng)性、最佳地解決問題——系統(tǒng)整合和戰(zhàn)略規(guī)劃,。在煤的利用上做文章,，走煤的清潔、高效、低碳利用之路,。

先進的燃煤發(fā)電技術

一是采用先進的燃煤發(fā)電技術，進一步提高能效,，減少排放,。如：上海外高橋第三發(fā)電廠。

該廠當前的實際運行性能,，在全年平均負荷率為75%～81%的條件下,，其實際全年平均供電煤耗（包括脫硫和脫硝）276gce/kWh，折算到額定負荷下的供電煤耗為264gce/kWh,，全年平均實際供電效率（包括脫硫和脫硝）為44.5%,，折算至額定負荷工況，則供電效率應為46.5%,。而2015年全國發(fā)電平均煤耗 318gce/kWh,。排放濃度：粉塵排放7.55mg/m3；二氧化硫17.7mg/m3,；氮氧化物15.19mg/m3,，已經(jīng)達到了氣體燃料的排放指標。

對比原世界運行效率最高的丹麥Nordjylland電廠3號411MW兩次再熱,、低溫海水冷卻機組,，2009年供電煤耗（不含供熱）286.08gce/kWh（凈效率42.93%），平均發(fā)電負荷率89%,。折合75%負荷率下的供電煤耗288.48gce/kWh,。應該說，我國的燃煤發(fā)電技術是走在世界前列的,。

但減排的根本問題是CO2的捕捉與處理,，這是上海外高橋第三發(fā)電廠模式所不能處理的問題。

整體煤氣化聯(lián)合循環(huán) IGCC

IGCC即整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（Integrated Gasification Combined Cycle）,，是將煤氣化技術和聯(lián)合循環(huán)相結合的動力系統(tǒng),。華能公司在天津建成了一套200MW級的IGCC電站。

IGCC技術把潔凈的煤氣化技術與高效的燃氣──蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)結合起來,，既有高發(fā)電效率,，又有極好的環(huán)保性能，是一種有發(fā)展前景的潔凈煤發(fā)電技術,。IGCC系統(tǒng)的供電效率為41%,，捕捉CO2較容易，但由于單位裝機投資較大,，所以,，以氣化為基礎的IGCC只用于發(fā)電在經(jīng)濟上有較大問題,，暫不適合推廣。

IGCC發(fā)電技術流程示意圖

煤基多聯(lián)產能源系統(tǒng)技術

煤基多聯(lián)產是指利用從單一的設備（氣化爐）中產生的"合成氣"（主要成分為CO+H2）,，來進行跨行業(yè),、跨部門的生產，以得到多種具有高附加值的化工產品,、液體燃料（甲醇,、F-T合成燃料、二甲醇,、城市煤氣,、氫氣）、以及用于工藝過程的熱和進行發(fā)電等,。

多聯(lián)產可以實現(xiàn)煤炭的多維度梯級利用,，其應用過程相互耦合，實現(xiàn)能量流,、物質流等總體優(yōu)化,。做到了氫碳比合理優(yōu)化利用，盡量減少“無謂”的化學放熱過程,，并實現(xiàn)熱量的梯級利用,、壓力潛力和物質的充分利用。

另外,，電力與化工在運行中可起相互調峰的作用,。通過過程集成，聯(lián)產系統(tǒng)可以在能量利用上獲得收益,。與單產系統(tǒng)相比,，并聯(lián)系統(tǒng)中獲得的節(jié)煤收益甚微；而串聯(lián)系統(tǒng)的節(jié)煤效果顯著,，特別是串聯(lián)無變換系統(tǒng),，節(jié)煤率能夠達到8%。

  此外,，伴隨單元技術進步,，如高溫合成氣凈化、離子膜分離制氧,、1700攝氏度燃氣輪機及水煤漿預熱等技術,，多聯(lián)產能效可以進一步地提升,。

聯(lián)合生產多種產品,，效率提高可以減少總量需求；采用高硫煤拓展了煤炭資源的利用,。

  可以大規(guī)模地生產甲醇,、二甲醚、F-T合成油和氫等替代燃料，緩解石油進口壓力,。

  完全消除常規(guī)燃煤污染物排放,，重金屬等痕量污染物脫除更經(jīng)濟。用甲醇來采暖,、小鍋爐,、窯爐，可大幅度減少散煤燃燒,。

為具有天然氣管道的城鎮(zhèn)提供城市煤氣,，煤制DME可以作為LPG的補充或替代物，很可能是小城鎮(zhèn)尤其是住宅高度分散的農村地區(qū)的重要解決方案,。

煤氣化系統(tǒng)可以以較小的成本捕捉CO2,。在煤的清潔高效利用方面電化共軌有很大潛力，是煤炭發(fā)展的重要方向,。

總之,，依托最先進的節(jié)能和環(huán)保技術，煤炭完全可以更清潔,，與環(huán)境更友好,，更符合科學可持續(xù)發(fā)展的理念，我們應重新審視對煤電的認識,，放心地在城市建設真正的綠色煤電,。