倪维斗：高度重视多类能源转换系统的集成

倪维斗  
1932年10月出生

职称：教授、博导、工程院院士

专业及研究方向：动力机械及工程

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简介：

倪维斗，教授，博士生导师，中国工程院院士。1932年10月出生于上海，中共党员。

1950年入清华大学，1951年被保送到苏联莫斯科包曼高等工业学院读书，1957年毕业后回校任教，1960至1962年赴苏联列宁格勒加里宁工学院攻读研究生，获副博士学位。

历任我校热能系、汽车系主任，副校长，校务委员会副主任，煤燃烧国家重点实验室主任，国家“攀登计划”B项目首席专家，1990年被俄罗斯圣彼得堡国立技术大学授予荣誉博士，1991年被选为国际高校科学院院士，1999年当选中国工程院院士。

现任清华大学热能工程系教授，北京市科协副主席，国家重点基础研究规划专家顾问组第一届和第二届成员，教育部科技委委员，国家电力公司科技委委员，中国环境与发展国际合作委员会（CCICED）能源组中方主席。

倪维斗院士长期从事热力涡轮机系统和热动力系统动态学方面的研究。他全面、系统地发展了复杂热力系统及其关键部件的先进建模方法和一系列新的控制策略；在建立大型火电机组性能与振动远程在线检测与诊断系统中做出了重要创新性成果；对先进燃气轮机的消化、吸收、应用、推广发挥了核心、组织和指导作用。曾获国家教委、电力部科技进步一、二等奖，国家科技进步二等奖，国家级优秀教学成果二等奖。在核心刊物上发表论文150余篇，出版著作5部。

已培养博士20名、硕士研究生30名，博士后5名，其中1名被选为中国工程院院士。目前指导在读博士生8名，硕士生5名。

倪维斗院士是我国能源动力行业的著名专家，作为国家重点基础研究规划专家顾问组成员和CCICED能源组中方主席，长期对我国能源战略和政策的制订，能源动力领域的重大科研项目规划、立项和审批提供咨询意见。

倪维斗院士长期研究和关注我国能源的可持续发展问题。针对我国以煤炭为主要一次能源的国情，提出了以煤气化为核心的多联产能源战略是解决未来经济、环境和能源可持续发展的必然出路的观点，并在国内外大力倡导多联产战略的研究和实施。对我国再生能源的发展也进行了研究，如：用特许权方法发展风能，用配额制促进再生能源的市场发育，在农业大省推广秸秆气化用于炊事、采暖和小型发电等。他还大力推进燃气轮机在我国的研究、开发和应用。倪维斗院士与联合国开发署（UNDP）以及国际工业界和学术界有广泛的联系，并与美国哈佛大学环境委员会，美国普林斯顿大学能源与环境研究中心有密切合作。

记者：您长期致力于能源、动力方面的微观研究，但近两年，您似乎更多地关注能源的宏观战略和政策研究，在上一期的“与院士对话”专栏中，我们讨论的就是宏观战略问题。那么，是什么促使您的注意力发生了这样的变化？
　　倪维斗：就目前的技术发展水平来说，一些单项能源技术的效率已经接近于极限，譬如说大流量、高性能轴流压气机的效率已达88%，先进燃气轮机的燃气初温已达1400摄氏度至1500摄氏度，要使其热效率再提高1至2个百分点虽还有可能，但已十分艰难。这就是说，在能源技术没有革命性突破的现阶段，要解决目前的能源紧张状况，想从微观技术角度入手是不容易的，必须从宏观战略的高度着眼，在整合能源技术体系上做文章。作为科研工作者，我比较清楚具体能源技术的可行性与瓶颈点，对能源有一定“感觉”，可以为国家的宏观决策提供有价值的建议。
　　记者：从宏观来说，您认为未来能源发展会呈现什么趋势？
　　倪维斗：21世纪能源发展的一个重要趋势是多类能源转换系统的集成，我们应予以高度重视。这就是按照物理能、化学能优化梯级利用的原则，打破原来的行业界限，将发电、化工、石化、钢铁等行业集成一体，实现能源、环境、经济的最大综合效益。近年来出现的COREX炼铁系统，就是一个把钢铁工业与能源工业、化工工业结合在一起的先进系统。这一炼铁技术的优势是使用低廉的动力煤而不是炼焦煤炼铁，省略了炼焦过程，节约了能源，保护了环境，提高了效益。但这只是一个简单的多类能源转换系统的集成，在我国，应重点研究和推广以煤气化为龙头的多联产系统。
　　记者：为什么要重点发展以煤气化为龙头的多联产系统？
　　倪维斗：对我国来说，或许在30年至50年的很长时期内，一次能源仍然会以煤为主。而这一期间，我国能源领域会面临着能源供应、液体燃料短缺、环境污染、温室气体排放和农村能源结构调整等5个问题。因此我认为，构建以煤气化为龙头联产系统是综合解决这些问题的重要途径。这个系统可利用近年来发展的新技术进行集成创新，使发电、化工产品生产、液体燃料生产、供热、供煤气有机地结合起来，如高温燃料电池联合循环热、电、冷联供等等。
　　记者：这个系统集成了许多行业，按什么原则运作？
　　倪维斗：以煤气化为龙头的多联产系统就是先将煤气化，使之成为合成气，净化以后可作为化工原料，生产合成油、甲醇、二甲醚等液体燃料和电力。这些生产过程的能量流、物质流、火用流按最优原则耦合在一起，比分别生产相关产品在基本投资、单位产品成本、污染的排放等方面都有显著效益。
　　尤其值得一提的是，该系统生产的液体燃料，尤其是甲醇和二甲醚是绝好的煤基车用替代燃料，可以有份额地缓解我国石油的短缺。同时，甲醇还可以用来生产烯烃和丙烯，用煤化工去替代一部分传统的石油化工，以减少石油消耗。二甲醚是一种物理性质与液化石油气相近的化工产品，可以给城市和一些缺乏能源的地区提供清洁能源。
　　这一多联产系统使用的单项技术，绝大多数都是成熟技术。在国家“863”计划支持下，兖矿集团开展了煤气化发电与甲醇联产的研究，并建成了示范工程，为煤炭联产系统的深入科学研究和广泛的工程应用奠定了坚实基础。目前需要解决的主要技术问题是，温室气体的捕捉和埋存、多种不同配置系统的集成和优化等。
　　记者：说到煤炭，您曾提醒，目前的新一轮电力建设高潮将很大程度上决定2020年以后中国的能源利用模式，错过这一关键时期，实现煤炭现代化的代价将更大。这是什么意思？
　　倪维斗：2006年电力系统新增装机容量1亿多千瓦，采用的基本都是超临界、超超临界发电机组。从某种意义上来说，这就意味着今后一段时期内我国电力发展的技术路径被锁定在煤直接燃烧发电的模式上。目前超临界、超超临界发电机组在环保和发电效率方面虽有明显优势，但未必永远是最好的。我建议，应有一部分采用其他的发电方式，给未来留一些调整的机会。比如，采用燃气轮机—蒸汽轮机联合循环的IGCC发电，其技术路径是煤经过气化变成合成气，然后发电。它的好处是，当电力供应过剩后，可以用合成气生产化工产品，为未来开展多类能源转换系统的集成预留发展空间。