金涌現任中國化工學會和中國顆粒學會常務理事,中國生態經濟學會副理事長,工業生態經濟與技術專業委員會主任,國務院學位委員會化工學科評議組召集人(第四屆至第六屆)。長期從事湍動流化床、高速氣固流化床反應器、氣液固三相流化床反應器、顆粒技術及反應-反應、反應-分離耦合等教學與研究工作。近年來重點研究方向為生態工業工程和循環經濟,主持和指導多項國家發改委、環境保護部的工業生態園區和循環經濟規劃建設。
記者:您認為霧霾天氣形成的原因是什么?
金涌:從成因來講,像PM2.5顆粒物到了微米這個級別,合成的可能性比較大。就是兩個氣體在光的催化作用下形成固體后,結合在一起。再比如說汽車燒油,里面沒有完全燃燒的碳,柴油燃燒排出來的重烴。還有就是排出來的二氧化硫、氮氧化物,這是酸性的。很多霧霾的抽樣就是這些硫酸鹽或硝酸鹽,能占到50%左右,跟燃煤燃油的關系比較大。還有我們大量的使用化肥也給空氣中提供了氨,最后變成硫酸銨、硝酸銨。
“能源對外依存度紅線可以再思考”
記者:您怎樣看待我國目前面臨的能源問題?
金涌:我們國家在能源方面現在面臨幾個問題:一個是能源短缺。通常我們說煤多,但實際上我們的煤只占世界儲量的12%,人口占到世界的22%左右。所以這樣一算,我們煤炭資源的人均儲量只是世界人均儲量的一半左右,所以我們的煤也很緊張。石油儲量只占全世界的2%多一點,天然氣儲量就更少了,只有1%多一點,用過去的說法來講,就是缺油少氣。
第二個是我們的能源利用率并不高。
以愛輝———騰沖線為例,東南這片區域的陸地面積占全球陸地面積的1/30,但消耗了全世界40%的煤,單位面積消耗的煤比世界平均每個面積消耗的煤大12倍。
而且,我們現在消耗世界上21.9%的能源產生了11.6%的GDP,這么大的能源消耗,本身就存在問題。
記者:您怎樣理解能源生產方式變革?
金涌:從長遠來看,就是大力發展可再生能源,少用甚至不用化石能源。美國現在正研究核聚變反應堆,據說是五十年可以商業化,如果能成功,我們的能源問題就解決了。當前來講,化石能源是一個焦點,就是我們如何一石二鳥地解決能源短缺與空氣污染的矛盾。在煤、石油和天然氣這三種主要化石能源中,石油和天然氣更易于加工、利用,也是相對更清潔的化石能源。我國通過多渠道合作,積極擴大供應,來保障能源安全。
記者:隨著我國能源消費總量的增長,近幾年石油和天然氣的對外依存度也在不斷上升,如果繼續攀升,是否會危及能源安全?
金涌:2013年我們國家石油的對外依存度已經達到了58%,距離我們當初設定60%的紅線已經很接近了。根據中國工程院預測,到2020年我國石油供應的缺口可能在6000~7000萬噸/年。如果我們采用煤制油的路線填補這個缺口,則要多排放近10億噸二氧化碳,這樣將承受巨大的國際輿論壓力。
權衡利弊,與其大量用煤,不如買油、買氣更清潔。我們在確定了市場經濟為主導的地位后,關于對外依存度上限的問題我認為可以再思考。現在國際上石油的波動性并不是很大,美國、歐洲現在對石油的進口都趨向穩定,實際上買石油的主要是中國、日本和印度,不是像前些年那么明顯的搶油,而且隨著俄羅斯天然氣將源源不斷地輸往我國,進口上看來沒有多大問題。而且從技術角度出發,紅線實際上也是難于守住的。
“潔凈油大有文章可作”
記者:對于提高石油、天然氣的利用效率,潔凈生產方面,您有何建議?
金涌:目前我國石油主要用于生產汽油、煤油、柴油等液體燃料,2012年我國生產了2.82億噸成品油,其中有1.2億噸重質油原料大多是通過延遲焦化工藝獲得車用輕質油產品的,并產生了兩千萬噸石油焦(基本與煤同質),這與我們進行煤制油是矛盾的。
現在加氫裂化途徑在國際上被廣泛采用,大家認為這一技術比較適合我國的重質油加工,可以大大提高能源利用率。
如果通過煤炭生產氫氣(能源轉化效率可以達到70%以上),為重質油加氫,每年可多產出兩千萬噸成品油,所以國家應鼓勵石化企業,發展煤制氫。
記者:汽車尾氣排放被認為是霧霾的重要來源,有沒有減少這部分污染物排放的方法?
金涌:柴油機由于能源效率高,日常我們應用的也比較多。但是柴油車由于氣缸內燃燒不完全,排出的細炭粒和未燃盡重質油蒸汽成分較多。如采用含氧碳氫化合物作為摻合燃料可促進烴類車用燃料充分燃燒,比如添加聚甲氧基二甲醚可以促進柴油在氣缸內完全燃燒而減少污染排放。同時,由于合成聚甲氧基二甲醚的過程中消耗的煤炭量顯著比煤制油少,因此還有減排二氧化碳的效果,尤其適合在高寒缺氧地區使用。假設添加30%的比例,我們現在2.8億噸成品油,碳排放起碼減少20%以上。因此我們應當加快研究制定使用標準,進行推廣。
還有另一個方向就是煤變醇醚燃料,也就是甲醇、二甲醚等。甲醇汽油已經在上海、陜西等地進行過試點了,實踐證明添加百分之十五,對汽車沒什么影響,今后我們也應該大力推廣。
記者:隨著中石油、中石化先后宣布成品油銷售業務方面將引入社會資本,您認為這將對新技術的推廣有怎樣影響?
金涌:當然有好處。我認為煤化工企業可以參股到這部分加油站中去,市場將促進這些技術的推廣應用。而且可以提倡個性化加油站,比如搞一個最佳配方,進行品牌經營,同時有幾種配方,進行競爭,這樣就可以推廣出去了。
“煤制氣應理性發展”
記者:您對天然氣的推廣應用方面有何看法?
金涌:天然氣是化石能源中相對最清潔的,現在很多城市都大力推進天然氣用于發電或車用燃料,這在天然氣供應充足的情況下是沒有問題的,但我們現在天然氣也是短缺的,這就出現了采用煤制氣+天然氣發電的路線,但實際上它的能源轉換效率不如用煤發電。
天然氣采用燃氣-蒸汽聯合循環發電的效率為60%,煤制天然氣的能源效率也是60%左右,因此煤經天然氣到電能的總效率約為36%,而超超臨界燃煤發電的效率可以達到45%,這就相當于丟掉了相當一部分能量。事實上燃煤電廠也可以做的很干凈,比如像上海外高橋第三電廠在減排方面已經做的非常好了。
記者:民用天然氣似乎也是使用量比較大的市場?
金涌:煤制成天然氣供民用固然清潔度高,但家用電器也很清潔。比如用電飯煲做飯,比直燃天然氣做飯熱效率高50%,用電通過熱泵技術為家庭取暖也比用天然氣取暖節能。
記者:您認為煤變天然氣是否有推廣利用價值?
金涌:煤變氣有一個地方效果比較好就是大企業集群內部。比如用天然氣、煤氣來煉鋼,燒陶瓷、燒玻璃。我們發展煤變成天然氣,必須要考慮它的用處合理、經濟。
“電動車可以換電為主”
記者:電動汽車的發展將成為一個方向,對此您怎樣看?
金涌:我們國家現在大力發展電動汽車,并作為了戰略性新興產業來扶持。我認為,五年之內電動車技術上的大多數問題基本上可以解決。國際上的共識是采用直插式電動車最節能,而且污染完全可以集中治理。以燃煤超超臨界發電用于驅動電動車為例,煤電轉換效率可達45%,按照電動車的電機效率75%計算,煤經電到驅動車輪的總能量轉換效率約為34%。對比煤制油的能量轉化效率為35%,汽油機的效率為25%,煤經合成油驅動燃油汽車的總轉化率僅9%,因此煤的最合理利用還要回歸于發電。
記者:電池技術是制約電動汽車發展的瓶頸,您認為會有大突破嗎?
金涌:一般采用大電容,大電容放電的速度非常快,可以和電池進行配合,平常的時候是用電池,啟動和超車的時候是用電容,現在電容也有一些新材料在研發中。
還有就是鋰電池,發展前景依然很大,可以通過添加其他元素,產生更大規模的蓄電能力。
美國現在正研究一種細菌電池,通過轉基因對細菌進行改造,形成既能蓄電又能導電的納米結構。
記者:充電方面您有什么看法?
金涌:現在電動汽車的發展面臨著地方保護、標準不統一、群雄割據等情況,我認為未來電動汽車生產廠商只需要賣裸車就可以了,大家的標準都統一后,一些企業可以建設充換電站,形成品牌經營,汽車沒電后只需要去換電池就可以了,既方便又快捷。
特斯拉曾發明過一種技術,就是無接觸充電,汽車一開到停車位就可以直接充電。原理是車位下面有一個帶電線圈,一進去就感應充電,很方便,值得我們借鑒。
“節能要從點滴做起”
記者:您最近比較關注工業生態園區和循環經濟的建設發展,對此您有怎樣的建議?
金涌:工業生態園區主要目的就是推動各種資源的綜合利用,從延伸產業鏈的角度出發,提高產值,并使資源能源污染源得到全面治理,治理霧霾不是園區的主要目標,但也會起到一定作用。
低碳經濟最有效的方法就是調整產業結構,促進節能減排。比如據說河北要消減6000萬噸鋼鐵的產量,這樣污染會減少,生產效率也會提高,當然過程也是很痛苦的,會影響當地的GDP。
記者:我國正處于快速城鎮化階段,對于建筑節能這塊您有怎樣的建議?
金涌:我們現在建筑能耗占總能耗的20.7%,繼續發展下去,可能會達到35%以上,超過交通和工業能耗。德國推行“七升房”政策,就是房子每立方米一年的能耗用在空調上不高于七升油。現在我們建筑總是追求低成本,帶來了安全隱患,從我們化學的角度來講,可以采用一些先進的材料,比如保溫材料、光電材料等。
記者:城鎮化過程中產生了大量的生活垃圾,但現在垃圾發電受到了一些居民的抵制。
金涌:老百姓對垃圾發電有抵制,主要是擔心有異味,而且會產生致癌物質二惡英,這種情況就是垃圾燃燒爐一定要用先進的,不能夠排放二惡英。現在市場上存在的不同垃圾焚燒技術,但質量良莠不齊,這就需要政府進行監管。
記者:您怎樣看待能源消費方式變革?金涌:這個要從點點滴滴做起,包括交通、居住、工業方面都要節省能源,人人從自身做起,我們人口數量這么大,每人哪怕是一天少排放幾克二氧化碳,總減排量也是相當可觀的。