现有成熟技术是主流

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1、见习编辑尧版式院郑入瑞 校对院么辰圆园10年8月23日星期一 栽藻造押渊园员园冤82616610 耘原皂葬蚤造押carbon-B3技 术阴本报记者 陈欢欢“可再生能源的发展现在有了 大跃进 的苗头。” 中国工程院院 士、清华大学热能工程系教授岳光 溪近日在接受 科学时报 记者采访 时表示，我国在制定可再生能源发 展政策时应采取更谨慎的态度， 新 技术首先进行个别示范，在示范工 程充分评估的基础上再加以推广。 他表示，短时期内，二氧化碳 减排在中国最现实的出路是节能减 排，而不是推广 CCS。注意新的含 天然气地层的开发和利用技术，开 辟我国新的天然气资源，此外还应 大力发展核电，保证我国能源安

2、 全。 煤是我国的主力能源，燃煤技 术的改进对我国至关重要。作为一 辈子同煤打交道的科学家，岳光溪 认为，燃煤发电现在看起来能走通 的现实道路有两条，一是强调污染 控制的高效燃煤发电技术，其中作 为主力的是超临界高参数的煤粉锅 炉加上脱硫脱硝装置；二是大容量 高参数循环流化床锅炉技术，同时 降低厂用电率，提高设备可用率。 “这是能够商业化走下去的正途。” 岳光溪说。超临界循环流化床 瞄准内蒙褐煤循环流化床锅炉是 20 世纪 80年代发展起来的新一代燃煤技术， 具有燃料适应性高，低污染和灰渣 综合利用性强等特点。为防止大量 燃煤引发的污染，循环流化床燃煤 技术对我国具有特殊重要意义。 经过将近

3、30 年的发展，循环流 化床燃煤发电已经在我国煤电中占 有 12%的比重。目前， 通过自主研发 和引进技术相结合，我国已经掌握 了 300MW 以下亚临界循环床的设 计制造技术，运行台数和总容量比 国外循环床锅炉的总和还高。 目前，“十一五”期间正在组织 实施的 600MW 超临界循环流化床 发电示范工程集成了超临界和大型 循环流化床的技术优点，由我国自 主研发。目前世界上只有中美两国 掌握了超临界循环流化床技术， 而 我国的示范项目容量更大、参数更 高。 主持了技术攻关的岳光溪介绍 道，这项技术一旦获得通过前景远 大，目前已经有很多用户在等待这 项技术通过示范走向商业应用。 循环流化床在我国

4、主要用于处 理煤矸石等难燃煤种，应用在坑口电站。岳光溪认为， 350MW 的坑口 电站将是超临界循环流化床未来应 用的主要市场。 而 600MW 以上规模 的锅炉将主要瞄准内蒙古出产的高 水分、 高灰分、 低热值的褐煤和其他 省份的无烟煤。 “山西虽然相对而言离我国工业 地区近， 而内蒙古褐煤多， 但褐煤水 分大， 不适合长途运输， 不如就地发 电输出合算。因此在内蒙古建烧褐 煤的超临界循环流化床电厂很合 适。” 岳光溪分析说。已经投运的燃 用褐煤循环流化床锅炉证明，其燃 烧效率，污染排放控制成本和可用 率优于燃用褐煤的煤粉炉。 据悉，内蒙古的煤炭储量和产 量已经超过山西，今后将成为我国 煤炭

5、的主要产地。 岳光溪表示，我国循环流化床的发展将进一步提高蒸汽参数， 达 到超超临界。而随着蒸汽参数的提 高，循环流化床很可能在矸石以外 的其它煤种利用上替代部分煤粉炉 市场，尤其随着氮氧化物和重金属 排放标准的提出及严格化，循环流 化床燃烧会显现优势。国际首创的节能型循环流化床当前循环流化床锅炉也存在一 些问题。尽管循环流化床锅炉可以 燃用煤粉炉无法燃用的劣质燃料， 但是对相同燃料，循环床燃烧效率 仍然低于煤粉炉；循环床采用高压 头风机，厂用电耗比煤粉炉高 1% 2%； 燃用劣质煤燃烧室受热面磨损 较为严重， 降低了锅炉的可用率； 循 环床脱硫运行实践不足，加上国家 环保排放监管力度不够,切

6、实解决燃 煤大气污染还任重道远。 这几方面的问题，尤其是运行 的经济性方面能否实现突破，已经 成为国际循环流化燃烧技术的重大 课题。 针对这些问题，经过长期的研发，清华大学提出了基于流态重构 的节能型循环流化床锅炉技术， 为 解决上述问题提供了全新道路。 岳光溪介绍道，世界当前使用 的循环流化床技术源自德国鲁奇公 司开发的以高物料浓度快速床流态 化为特征的燃烧技术。而清华大学 开发的基于流态重构的节能型循环 流化床在快速床选态物料浓度方面 冲破了原始循环流化床的流行定 态，是我国首创的具有完全自主知 识产权的新一代循环床技术。 岳光溪说：“循环流化床起源于 化工生产，因此不大考虑流程的节 能。

7、而我们从能源转换的角度再重 新审视它，就发现原始技术的这个 缺陷。清华大学经过 20 多年循环流 化床的研究积累，总结了世界上各 技术流派，最终形成了自己的设计理论，从实践到理论都实现了突 破。” 据介绍，节能型循环流化床可 比传统循环流化床锅炉在厂用电上 降低 1%2%； 在燃用相同煤种、 锅炉 容量相等的条件下，燃烧效率比现 有循环床锅炉技术提高 1%2； 彻 底解决炉膛内风帽、受热面的磨损 问题；降低燃煤二氧化碳排放 3%； 提高了发电效率和经济效益。 首台 75t/h 级别节能型产品已 经在山西一家小规模发电厂运行， 结果发现，锅炉机组全年运行可用 率达到 95%；锅炉燃烧室水冷壁基

8、本没有磨损，锅炉燃烧效率和热效 率提高，单台锅炉年节省洗中煤 10000 吨， 三台机组机厂用电率降低 了 2%， 年节电 500 万度； 锅炉及辅 机设备磨损减轻， 检修周期延长， 年 节省设备检修费用 10%以上。 据悉，该技术已经获得了我国 发明专利。美国、 欧洲发明专利已经 进入实审阶段。示范引领决策对 于 加 压 流 化 床 （PFBC）和 IGCC 的商业化，岳光溪并不看好， 认为这两项技术尚未在技术上全面 突破， 在经济上也很难持续。 “IGCC 实际来源于化工行业， 煤气化从化工生产的意义上看其价 值链是合算的、 有利润、 有需求的， 可以发展的很好。但化工和能量转 换哲学不一

9、样， 化工产品附加值高， 不在乎能量消耗。但能量转换中间 每个环节的能耗必须小心，否则整 体就可能不合算了。何况 IGCC 应 用到能源转换上还有很多关键技术 没有突破。我认为， 如果突破付出的 代价抵不上带来的好处就不值得。” 同样，岳光溪认为 CCS 在相当 长时期内不可能大规模发展，只适 宜进行研究， 作为储备技术。 对于这些不成熟的技术，岳光 溪主张大规模上马之前先做示范， “现在风能、 太阳能这些可再生能源 的炒作太热了， 有点像 大跃进 ， 实 际已经出现了问题，是一种极大的 浪费。为什么我们在进行科学决策之 前不能做一些示范呢？不要急于铺 开” 。 “这提醒我们反思， 在做科学决

10、策 时仅懂科学还不够， 还要懂经济、 懂市 场。” 岳光溪说。2009 年全球已探明的常规铀资源 （单位： 万吨）德国美因茨大学 （JGU） 网站近 日报道， 该校科学家在研究高效率薄 膜太阳电池中取得进展。 虽然理论上 铜铟镓硒（CIGS）电池效率可达到 30%， 但目前研究人员所能达到的转 换效率只有 20%。 JGU 的科学家设计 用来研究所谓的铟 / 镓难题的计算 机模拟结果表明，存在一种提高 CIGS 薄膜太阳电池效率的新方法， 研究成果已发表在物理评论快报 上。这项研究是德国联邦环境、 自然 保护与核安全部 （BMU） 资助的 CIGS 项目的一部分， IBM 美因茨公 司、 肖特

11、公司以及亥姆霍兹柏林材料 与能源中心参与了项目合作。 由 Claudia Felser 教授领导的研 究小组利用电脑模拟来研究 CIGS 的特性， 研究人员认为铟 / 镓难题是 多年来困扰科学家的核心所在： 虽然 基于理论计算最佳铟、 镓比例应该为 3070， 但实际中最高的效率却是在 比例正好相反的 7030 处出现。 在 IBM 美因茨公司的帮助下， Claudia Felser 教授团队里的 Christian Ludwig 使用一种密度泛函计算与蒙 特卡罗模拟的组合方法。 团队理论计 算组长 Thomas Gruhn 博士解释了具 体采用的办法： 密度泛函计算使他们 能够从量子力学的角

12、度审查其结构 从而评估出其产能， 该结果可在使用蒙特卡罗模拟的帮助下用于在更广 泛尺度范围内确定温度的影响效 应。 在该模拟之下，他们发现在 CIGS 材料中铟和镓原子分布并不均 匀， 在略低于正常室温时有一阶段铟 和镓是完全分开的。 如果材料加热到 超过该分相温度， 就会形成不同大小 的铟、 镓原子团簇， 温度越高材料越 趋于同质化。目前已经清楚富镓的 CIGS 总是比富铟的铜铟镓硒更不均 匀。由于缺乏这种同质结构， 富镓材 料的光电特性更差，导致富镓 CIGS 电池效率较低， 这是这一效应首次获 得解释。该计算也提供了制造 CIGS 太阳能电池明确的、最佳的方法， 如 果是在较高温度下生产

13、， 材料就均匀 得多；若要获得所期望的同质性， 材 料则需要迅速冷却下来。 基于作为太阳电池基板的玻璃 有限的耐热性能限制了加工温度， 肖 特公司已经开发出一种特殊的玻璃， 其加工温度可提高到 600，通过这 种方式生产出来的电池材料被认为 更趋于同质化， 这意味着有可能大幅 度提高电池转换效率。但 CIGS 项目 的研究人员更为超前， Thomas Gruhn 博士表示他们目前正在致力于研究 大面积太阳电池， 其效率会比传统电 池大为改观。（吕鹏辉）CIGS 薄膜太阳电池研究进展院 解答铟/镓比例之谜经合组织核能署 （OECD-NEA）和国际原子能机构 （IAEA）近日联合发布了 铀资源 2

14、009： 资源， 生产与需求 报告， 指出 全球无论是铀资源量、生产量还是 需求量均呈现上涨趋势。 近年来核能的复苏带动了铀矿 勘探活动日益活跃。已探明总资源 量不断增长， 但生产成本也在提高， 低回收成本资源量显著下降。虽然 自 2007 年中期以来， 铀的市场价格 在下降，但相较于 2006 年， 2008 年 全球铀矿勘探和开采支出已增加了 一倍多， 达到 16.41 亿美元。 截至 2009 年 1 月， 全球已探明 常规铀资源（包括可靠资源和推断 资源）中，回收成本低于 260 美元 /kgU 的铀资源为 630.63 万吨， 相比 2007 年增加了 15%。 基于 2008 年的

15、 铀资源消费水平，已探明总资源量 足以使用 100 年以上。此外，低于 260 美元 /kgU 生产成本的未探明 常规铀资源估计有 681 万吨、钍资 源估计为 607.8 万吨（包括已探明 和未探明量） ， 这些都进一步扩大了 核 （裂变） 能资源基础。 截至 2008 年底， 全球总装机容 量达到 373 GWe 的 438 座并网发 电核反应堆铀资源需求量为 5.9 万 吨， 2008 年全球铀矿生产量为 4.4 万吨， 满足了 74%的总需求。 预计到 2035 年的全球铀资源需求量将达到 8.7 万 13.8 万吨。 目前预测的铀矿 产能增长能够满足本世纪 20 年代 晚期高增长情景

16、下全球铀资源的需求。但考虑到存在的挑战以及增加 现有铀矿的生产和开采新矿的所需 时间，所有计划的产能增加不太可 能均会实现。因此， 仍会需要之前已 开 采 铀 矿 的 二 次 资 源（secondary sources） 、贫瘠尾矿的重新富集以及 燃料循环技术的进一步开发。 越来越多的国家政府认可核电 能够确保能源供应安全、提供具有 竞争力的基荷电力的作用，使得核 电装机容量的增长前景趋向明显， 尽管增长幅度还有待观察。根据该 报告的预测， 到 2035 年全球核电装 机容量预计将达到 500785 GWe。 伴随这一增长的还有铀资源需求量 的增加。 根据以往经验， 增加勘探投 资能够导致重要发现的产生和新资 源的探明。可以预计， 如果市场环境 持续向好，将会激励更多的勘探活 动，从而能够探明更多具有经济吸 引力的铀资源。 即使是在 2035 年高增长情景 中，也将只有少于一半的已探明资 源得到利用。随着铀资源需求的增 加，仍然存在的挑战将是以适时和 环境友好的方式开采铀矿。需要建 立强有力的市场，能够在满足未来 铀资