能(neng)源(yuan)革命(ming)、工(gong)業(ye)革命(ming)、科(ke)技(ji)革命(ming)、人工智(zhi)能(neng)疊加，引發了前(qian)所未(wei)有(you)的(de)大變(bian)革，而(er)能(neng)源(yuan)化工(gong)行(xing)業(ye)正(zheng)處於變(bian)革的(de)起(qi)點。如(ru)何(he)迎接(jie)變(bian)革帶(dai)來的(de)未知機(ji)遇(yu)與挑戰?近日(ri)，中國工程(cheng)院院(yuan)士(shi)、中國科學(xue)院大(da)連化學(xue)物(wu)理(li)研(yan)究所(suo)(以下(xia)簡(jian)稱(cheng)大化所(suo))所(suo)長(chang)劉中民(min)給出(chu)了他(ta)的(de)回答——沿著“四條(tiao)主線(xian)”打(da)造更加(jia)合(he)理(li)的(de)能源(yuan)結構和(he)工(gong)業(ye)結(jie)構。即行(xing)業(ye)應以新思(si)維去(qu)審視(shi)舊(jiu)流程(cheng)，沿著化石(shi)能(neng)源(yuan)清(qing)潔高效(xiao)利(li)用(yong)與耦合(he)替(ti)代(dai)、可再(zai)生(sheng)能源(yuan)多能(neng)互補(bu)與規(gui)模利(li)用(yong)、基(ji)於低(di)碳與零(ling)碳的工(gong)業(ye)再(zai)造、低(di)碳化智(zhi)能(neng)化多(duo)能(neng)融(rong)合的(de)四條(tiao)主線(xian)打(da)造新(xin)體系。

能(neng)源(yuan)高效(xiao)利(li)用(yong)推動(dong)煤(mei)化工(gong)與石(shi)油(you)化工(gong)耦合(he)

劉(liu)中民(min)指出(chu)，在(zai)我國貧油(you)少(shao)氣(qi)的(de)資(zi)源(yuan)稟賦(fu)背景(jing)下，油(you)品和(he)化工(gong)品(pin)的結(jie)構矛(mao)盾(dun)長(chang)期(qi)存在，因(yin)此用煤(mei)炭填補(bu)能源(yuan)化工(gong)缺口(kou)十分必(bi)要。煤(mei)化工(gong)產(chan)業(ye)要(yao)在(zai)石油(you)化工(gong)特別是(shi)煉化產(chan)業(ye)布(bu)局(ju)已(yi)經(jing)成(cheng)熟(shu)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，放(fang)眼(yan)整個(ge)能(neng)源(yuan)化工(gong)，甚(shen)至(zhi)是(shi)我國整體(ti)工業(ye)結(jie)構中去(qu)統籌(chou)考慮(lv)自己(ji)的定(ding)位(wei)問(wen)題(ti)。

煤(mei)化工(gong)如(ru)何與傳(chuan)統煉(lian)化產(chan)業(ye)實現(xian)“共生(sheng)”?劉中民(min)強調，關鍵在於發(fa)揮煤(mei)化工(gong)的(de)獨有(you)優勢(shi)。

“煤(mei)化工(gong)有(you)自己(ji)的特色，例如用(yong)合(he)成(cheng)氣做(zuo)甲(jia)醇(chun)或(huo)者做(zuo)含(han)氧(yang)化學(xue)品(pin)是(shi)相對(dui)容(rong)易的(de)，但(dan)從(cong)石油(you)化工(gong)的(de)路線(xian)加(jia)工含(han)氧(yang)化學(xue)品(pin)就需(xu)要(yao)氧(yang)化過(guo)程(cheng)，很難(nan)控(kong)制(zhi)反應的選擇(ze)性。”劉中民(min)解(jie)釋(shi)說(shuo)，煤(mei)化工(gong)中碳碳鍵的變(bian)化也(ye)與石(shi)油(you)化工(gong)不(bu)同。傳(chuan)統石(shi)油(you)化工(gong)的(de)加工(gong)路線(xian)大(da)部分(fen)是(shi)大分子(zi)變(bian)為小分子(zi)的裂(lie)解(jie)過(guo)程(cheng)，化學(xue)鍵的斷裂(lie)需(xu)要(yao)相(xiang)對(dui)高溫(wen)的(de)條(tiao)件和(he)較高的(de)能(neng)量(liang)供給，屬於(yu)吸(xi)熱(re)反應。而(er)煤(mei)化工(gong)的(de)主要路線(xian)是(shi)先(xian)將(jiang)煤(mei)轉化為合(he)成(cheng)氣，再(zai)轉化為烯(xi)烴(ting)、甲(jia)醇(chun)或(huo)其他(ta)下(xia)遊(you)產(chan)品，是(shi)由(you)小分子(zi)變(bian)為大(da)分(fen)子，增加(jia)化學(xue)鍵的過程(cheng)，比裂(lie)解(jie)所(suo)需(xu)的(de)條(tiao)件更溫(wen)和(he)穩定(ding)。

據(ju)劉中民(min)介紹，大(da)化所(suo)進行了將(jiang)煤(mei)化工(gong)與傳(chuan)統石(shi)油(you)化工(gong)路(lu)線(xian)耦合(he)的(de)嘗(chang)試，已經開(kai)發出較(jiao)為成(cheng)熟(shu)的(de)煤(mei)基(ji)甲(jia)醇(chun)耦合(he)石(shi)腦油(you)制烯(xi)烴(ting)路(lu)線(xian)，利(li)用(yong)甲(jia)醇(chun)制(zhi)烯(xi)烴(ting)的(de)強放(fang)熱(re)特點，與石(shi)腦油(you)裂(lie)解(jie)制(zhi)乙(yi)烯(xi)的強吸(xi)熱(re)反應聯動(dong)耦合(he)，讓(rang)反應熱(re)量(liang)達到(dao)相對(dui)平(ping)衡(heng)。相(xiang)比起(qi)傳(chuan)統的(de)石(shi)腦油(you)制烯(xi)烴(ting)技(ji)術(shu)路線(xian)，耦合(he)路(lu)線(xian)的(de)能耗(hao)可(ke)降(jiang)低(di)1/3～1/2，不(bu)僅副(fu)產(chan)物(wu)甲(jia)烷的產(chan)率(lv)可降(jiang)低(di)到(dao)4%以下，還能讓(rang)石腦油(you)的原(yuan)料(liao)利(li)用(yong)率(lv)提高10%。

“雙(shuang)碳”目標對(dui)新能(neng)源(yuan)的發(fa)展提(ti)出(chu)了全(quan)新(xin)的(de)要(yao)求(qiu)，在碳達峰碳中和(he)背(bei)景(jing)下，新能源(yuan)產業(ye)要(yao)“先(xian)破後(hou)立(li)”，發(fa)展大(da)規(gui)模、高比(bi)例(li)可再生(sheng)能源(yuan)，逐步實現(xian)對(dui)化石(shi)能(neng)源(yuan)的替(ti)代(dai)。

談及(ji)可再生(sheng)能源(yuan)發展的(de)方(fang)向(xiang)和(he)目標，劉中民(min)表示，從(cong)行業(ye)宏(hong)觀(guan)來看，可再(zai)生(sheng)能源(yuan)發展的(de)大(da)方(fang)向(xiang)是(shi)“三高壹(yi)低(di)”，即提(ti)高轉換(huan)效率、提(ti)高供給質(zhi)量(liang)、提(ti)高替(ti)代(dai)比例(li)、降(jiang)低(di)應用成(cheng)本(ben)。而(er)具(ju)體產(chan)業(ye)則(ze)“各有難(nan)念(nian)的(de)經(jing)”，光伏產業(ye)目標是(shi)進壹(yi)步提(ti)升光電轉化效(xiao)率(lv);風(feng)能(neng)產業(ye)需(xu)要(yao)打(da)破大(da)功(gong)率(lv)機(ji)組整機(ji)方(fang)案(an)和部(bu)分核心(xin)部(bu)件(jian)依賴(lai)進口(kou)的(de)問(wen)題(ti);水(shui)電產(chan)業(ye)需(xu)要(yao)突(tu)破(po)水(shui)能發(fa)電(dian)機(ji)組瓶頸問(wen)題(ti);生(sheng)物質(zhi)能(neng)則聚(ju)焦於(yu)生(sheng)物質(zhi)高值(zhi)化利(li)用(yong)。

不(bu)過，無論是(shi)哪種可(ke)再生(sheng)能源(yuan)產業(ye)，都繞不(bu)開壹(yi)個(ge)問(wen)題(ti)——並(bing)網(wang)消納(na)。

劉(liu)中民(min)指出(chu)，儲(chu)能是(shi)可再生(sheng)能源(yuan)降(jiang)低(di)並(bing)網(wang)風(feng)險(xian)、提高利(li)用(yong)效(xiao)率和穩定(ding)性(xing)的關鍵。目前(qian)，我國在短時(shi)高頻(pin)、中短時(shi)長(chang)儲(chu)能都有(you)較為明(ming)確(que)的解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，鋰(li)離子(zi)電池、鉛(qian)酸電池等(deng)技(ji)術(shu)目前(qian)已經(jing)較(jiao)為成(cheng)熟(shu)，不(bu)過未(wei)來(lai)還需(xu)要(yao)經(jing)過(guo)市(shi)場驅(qu)動(dong)和檢驗(yan)，選擇(ze)、固化具(ju)有(you)成(cheng)本(ben)更低(di)等特點的(de)優勢(shi)技(ji)術(shu)體系。在(zai)長(chang)時低(di)頻儲(chu)能方(fang)面則(ze)仍(reng)然(ran)以抽水(shui)儲(chu)能為主，經濟(ji)性(xing)有優勢(shi)的(de)其他(ta)長(chang)時儲(chu)能技術(shu)仍(reng)需(xu)發(fa)展。

“不(bu)只是(shi)可再生(sheng)能源(yuan)的大(da)規(gui)模融(rong)合利(li)用(yong)，未(wei)來我們要(yao)做智慧(hui)能源(yuan)系統、構建(jian)智(zhi)能電網(wang)也離不(bu)開儲(chu)能。”劉中民(min)表示，氫能(neng)的產(chan)生(sheng)、利(li)用(yong)、儲(chu)存是(shi)壹(yi)個(ge)系統工(gong)程(cheng)，目前(qian)成(cheng)本(ben)仍(reng)然(ran)偏高，未(wei)來(lai)的發展和(he)應用需(xu)要(yao)政(zheng)府(fu)的積極(ji)引導(dao)和全(quan)社會(hui)的(de)共同努力(li);而(er)當(dang)前(qian)以鋰(li)電池為主的電化學(xue)儲(chu)能則受我國鋰(li)資(zi)源(yuan)儲(chu)量(liang)限(xian)制，國家(jia)也出(chu)臺(tai)了重大(da)研(yan)究計(ji)劃推動(dong)其他(ta)電(dian)化學(xue)儲(chu)能方(fang)式(shi)的研(yan)究，液(ye)流電(dian)池就是(shi)其中之(zhi)壹(yi)。

引入(ru)清(qing)潔氫(qing)能(neng)基(ji)於低(di)碳再造工(gong)業(ye)流(liu)程(cheng)

“在工(gong)業(ye)中，氫(qing)能(neng)同時(shi)具有物質(zhi)和(he)能量(liang)屬性(xing)，能(neng)同時(shi)滿(man)足(zu)生(sheng)產供能和(he)原(yuan)料(liao)的(de)需(xu)求(qiu)。”談及(ji)能源(yuan)化工(gong)行(xing)業(ye)的(de)減(jian)碳之(zhi)路(lu)，劉(liu)中民(min)認為，難(nan)脫(tuo)碳行業(ye)深(shen)度(du)減(jian)排的重點，應該放(fang)在(zai)壹(yi)個(ge)“氫(qing)”字上：“因(yin)為從(cong)概(gai)念上來講，化石(shi)能(neng)源(yuan)無論是(shi)燃燒(shao)還是(shi)生(sheng)產油(you)品、化學(xue)品(pin)，都是(shi)產生(sheng)二氧(yang)化碳的過(guo)程，單(dan)靠(kao)能(neng)源(yuan)化工(gong)行(xing)業(ye)自(zi)身(shen)實現(xian)零碳是(shi)不(bu)可能(neng)的(de)，應當(dang)引入(ru)其他(ta)清(qing)潔原(yuan)料(liao)或(huo)能源(yuan)‘對(dui)沖’，由(you)清(qing)潔能(neng)源(yuan)制取(qu)的(de)綠氫就是(shi)很好(hao)的(de)選(xuan)擇(ze)。”

據(ju)介紹，目前(qian)生(sheng)產技(ji)術(shu)最(zui)成(cheng)熟(shu)的(de)氫(qing)還是(shi)來自化石(shi)能(neng)源(yuan)，碳排放(fang)量(liang)較(jiao)高的(de)“灰(hui)氫”。由(you)化石(shi)能(neng)源(yuan)聯合(he)碳捕(bu)集(ji)、利(li)用(yong)與封(feng)存技術(shu)制得的(de)“藍氫”雖(sui)然(ran)降(jiang)低(di)了部(bu)分(fen)過程(cheng)碳排放(fang)，但(dan)能(neng)耗(hao)大(da)、成(cheng)本(ben)高的(de)特點仍(reng)然(ran)讓(rang)其難(nan)以(yi)大(da)規(gui)模應用。而(er)由(you)可(ke)再生(sheng)能源(yuan)制取(qu)的(de)“綠氫”能(neng)實現(xian)全(quan)過(guo)程(cheng)無碳化，將(jiang)成(cheng)為難(nan)脫(tuo)碳行業(ye)實現(xian)低(di)碳與零(ling)碳發展的(de)重要(yao)媒(mei)介。

“以煤(mei)制烯(xi)烴(ting)為例(li)，充(chong)足(zu)綠氫的(de)加(jia)入(ru)可以(yi)完(wan)全(quan)替(ti)代(dai)掉流(liu)程(cheng)中水(shui)煤(mei)氣變(bian)換(huan)的環(huan)節，減(jian)少(shao)70%的(de)二(er)氧(yang)化碳排放(fang)，同(tong)時(shi)，電(dian)解(jie)水(shui)制氫(qing)剩(sheng)下的(de)副(fu)產(chan)品氧(yang)氣還能用於(yu)煤(mei)氣化工(gong)藝(yi)流(liu)程，這樣又能(neng)從(cong)空(kong)分裝(zhuang)置(zhi)裏‘省下(xia)’壹(yi)筆能耗(hao)，可(ke)以(yi)促(cu)進煤(mei)化工(gong)零(ling)碳排甚(shen)至(zhi)負碳排。”劉中民(min)說(shuo)。

劉(liu)中民(min)表示，人工智(zhi)能(neng)將(jiang)帶(dai)動(dong)能源(yuan)化工(gong)行(xing)業(ye)的(de)深(shen)刻(ke)變(bian)革。以(yi)能(neng)源(yuan)化工(gong)行(xing)業(ye)的(de)科(ke)技創(chuang)新為例(li)，傳(chuan)統的(de)產(chan)業(ye)化流(liu)程(cheng)要經(jing)歷實驗(yan)室小試、中試(shi)放(fang)大(da)、工(gong)業(ye)性(xing)試(shi)驗(yan)三個(ge)環(huan)節才能嘗(chang)試(shi)投入(ru)工業(ye)生(sheng)產，成(cheng)本(ben)高、時(shi)間(jian)長(chang)，其中的(de)中試(shi)放(fang)大(da)環(huan)節更是(shi)行業(ye)難(nan)點、痛(tong)點，很多(duo)技(ji)術(shu)都“倒(dao)在”這壹(yi)關上。

“現在人工智(zhi)能(neng)來了，我(wo)們(men)可以(yi)探索(suo)從(cong)小試通(tong)過人工智(zhi)能(neng)壹(yi)步幹(gan)到(dao)工廠(chang)的(de)路徑。”據(ju)劉中民(min)介紹，大(da)化所(suo)已(yi)經形成(cheng)了壹(yi)整套方(fang)案(an)，正(zheng)在研(yan)究如(ru)何建(jian)立(li)數字(zi)化孿(luan)生(sheng)的虛擬(ni)工廠(chang)模型，實現(xian)化工(gong)知(zhi)識的(de)快(kuai)速檢索(suo)及(ji)化工(gong)流(liu)程工(gong)藝(yi)的(de)自主設計(ji)和(he)優化，有(you)望(wang)縮(suo)短化工(gong)工(gong)藝(yi)流(liu)程的(de)研(yan)發周(zhou)期(qi)，為實驗(yan)室成(cheng)果快(kuai)速(su)走(zou)向(xiang)工(gong)業(ye)化提(ti)供可能(neng)。

“未(wei)來(lai)的能(neng)源(yuan)系統，必(bi)然(ran)是(shi)低(di)碳化、智(zhi)能(neng)化和(he)分(fen)布式(shi)能源(yuan)相結(jie)合(he)的系統。能(neng)源(yuan)革命(ming)、工(gong)業(ye)革命(ming)正(zheng)在呼喚(huan)科(ke)技革命(ming)，疊(die)加(jia)人工智(zhi)能(neng)，壹(yi)場前(qian)所未(wei)有(you)的(de)大變(bian)革正(zheng)在啟動(dong)。”劉中民(min)說(shuo)，“我(wo)們(men)處於變(bian)革的(de)起(qi)點，有(you)很多(duo)未(wei)知(zhi)，也就有很多(duo)希望，我們(men)壹(yi)定(ding)要(yao)用新思(si)維去(qu)審視(shi)舊(jiu)流程(cheng)，在這個(ge)基(ji)礎(chu)上打(da)造更加(jia)合(he)理(li)的(de)能源(yuan)結構和(he)工(gong)業(ye)結(jie)構。”