改革開放40年丨聽中國工程院院士們講述40年電力芳華
改革開放40周年,聽中國工程院院士們講述40年電力芳華。
(來源:微信公眾號“中國電力報”ID:zgdlb_CEPN)
電動汽車發展已成必然趨勢
陳清泉院士
1937年1月生于印度尼西亞,原籍福建漳州,電機電力驅動和電動車專家,中國工程院院士。先后擔任世界電動車協會主席,亞太電動車協會主席等職務。
1976年我到香港以后,看到美國政府正大力資助電動汽車研發,因為在二十世紀六十年代發生了石油危機,油價突然漲高,石油危機促使美國立法來支持電動汽車的研發。那時候我受到美國研發電動汽車的鼓舞開始關心電動汽車,然后我就發表了關于電動汽車電動機設計方面的文章。因為這篇文章引起了同行的關注,夏威夷大學主動派人找我到香港大學建立了國際電動汽車研究中心。
我認為中國有望成為電動汽車王國,因為中國對電動汽車的需求比任何一個國家都要強烈。第一,中國是缺油的國家,中國的進口油已經達到58%左右。第二,中國經濟發展很快,造成空氣質量下降,所以環保的壓力比任何國家都要迫切。第三,中國的汽車還在發展,中國現在汽車的保有量還在增加,假如這些汽車不改造,中國能源安全與環保問題就會越來越嚴重,所以中國必須要發展新能源汽車。
現在中國的產量已經是世界第一,但是百分比不是,若要電動汽車對能源、環保有影響力,電動汽車一定要占有百分比,這也是成為電動汽車王國的指標之一。中國基本上是分為幾個階段,從現在到2020年,中國電動汽車的主要目標是減少霧霾,改善空氣質量。
調整能源結構促轉型
黃其勵院士
1941年1月生于遼寧,蒸汽工程專家,中國工程院院士。其主要研究領域為高效清潔燃燒及污染控制領域等方面。
清潔能源轉型過程主要問題在于我們國家的資源分布不均衡,必須要靠“組合拳”來解決。在發電側,大家應該聯起手來,抱團為能源結構轉變貢獻力量,盡量爭取做到用戶需求那樣的發電曲線。在輸電側,我們在西南、西北有大的風電、太陽能、水力發電的發電基地,要靠我國著名的特高壓電網送到東部。同時,要把分散能源組織起來供給老百姓用電,就是微電網和分布式電網。在用電側,用戶可以采取很多的辦法,我們叫虛擬調峰,產生可平移、可中斷的負荷,當然也要號召大家都節電。這樣通過發電、輸電、用電全生產鏈,以及全社會共同努力,通過綜合的措施,來解決可再生能源和清潔能源發展中所遇到的問題。
我們國家現在每年要燒5億噸的油,其中大概兩億多噸用于汽車,油耗大對環境污染也非常嚴重。有的國家已經制定在2025或者2030年,就不再銷售燃油汽車,我覺得我們國家也在按這個規劃前進。
乙醇汽油破解減排難題
郝吉明院士
1946年8月生于山東,環境工程專家,中國工程院院士、清華大學環境學院教授。其主要研究領域為能源與環境、大氣污染控制工程方面。
擴大生物質乙醇生產和推廣主要有兩大方面原因:一是與糧食生產和儲存有關系,我們國家這些年糧食的儲備比較多,儲備時間長了就不能再食用或作為飼料,這些糧食怎么有效利用是大家關注的問題。二是減少對化石能源的依賴,尤其是我國逐漸進入一個機動車自主型產業的階段,對液體燃料的需求比較高,但我國油類資源比較短缺。
所以從能源和糧食安全方面結合來講,既有利于我們解決對化石能源的依賴,又使我們的陳化糧食得到有效利用,這兩大背景對農業的發展和能源革命是非常好的一個結合點。
目前,應該說這個產業發展良好,我們在多個省市做了試點,取得了幾個初步結果。一是乙醇汽油性能上跟純汽油沒有大的差別,但在減少二氧化碳排放、應對氣候變化上是有重要影響的,另外把陳化糧食有效利用起來,也解決了糧食長時間積壓帶來的矛盾;二是我們在應對氣候變化方面減少碳的排放,如果汽油當中含10%的乙醇,二氧化碳的凈排放大概減少10%。關于氮氧化物的排放問題,不同的車型有不同的表現,不同的地區也有差異。
清潔燃燒遏制大氣污染
倪維斗院士
1932年10月生于上海,動力機械工程專家,中國工程院院士,曾任清華大學副校長、校務委員。其主要研究領域為熱力渦輪機系統和熱動力系統動態學方面。
開始科研是文化大革命結束以后,那時候我已經46歲了。當時我國的發電設備比較落后,需要做一些工作來改造發電設備提高效率。1980年以后我轉向了電力領域,在微觀方面做了比較多的工作以后,再轉到宏觀就清楚一點。所以慢慢就從一個具體的功率問題,變成一個設備,從設備又變成幾個設備組成一個系統,然后這個系統就組成一個大系統,慢慢就了解到這些系統互相之間的關系。
去煤化呼聲越來越高,實際上真正產生污染的不是發電,主要是大量散煤燃燒,污染原因是各方面的,不是煤炭一方面,我國過去30年的發展,煤炭立下了汗馬功勞,我認為不能把環境問題全歸結在煤炭一方面,這樣是不公平的。煤炭清潔化一是需要提高效率,還有就是煤炭作為一種物質,它要能量利用最優化,同時物質利用最優化,最主要應該發展甲醇和發電聯產,這樣就能夠使煤的耗量效率大幅降低,減少污染。汽車用甲醇來代替汽油,煤炭將來要多聯產,甲醇和發電同時進行,提高整個煤炭的利用效率,減少大氣污染。
十二載深耕改進燃燒技術
秦裕琨院士
1933年5月生于上海,熱能工程、燃燒學專家,中國工程院院士,曾任哈爾濱工業大學副校長、燃燒工程研究所所長。
由于當時我國不生產熱水鍋爐,所以當年的熱水鍋爐就是我們所說的直流鍋爐,但是由于當時的供電不穩定,說不定什么時候就突然停電了,一停電,水不走了,但爐內還有火,所以水很快就被汽化蒸發,蒸發就會造成事故,非常危險。基于此,我當時一直在思索怎么解決這個問題,首先想到了自然循環,后來我經過反復計算分析、試驗,成功研制出我國第一臺自然循環熱水鍋爐。
當年在我國很流行流化床燃燒,因為它能夠燃燒劣質煤、煤干石,所以在我國就慢慢推廣起來了。當時制造了4臺,2臺裝在廣東韶關,2臺裝在黑龍江雞西滴道,由于技術不成熟,當時出了一些問題,后來我經過反復試驗,找到了技術不成熟的原因,通過改進技術,把問題解決了。
拿燃燒技術來說,一般燃燒節點有兩個類型,一個是布置在4個角上的,一個是布置在前后墻,叫旋風熱化器,我們搞這個旋風熱化器也是在搞濃淡,讓中間濃,周圍淡,這個想法我是在1993年提出來的,直到2005年旋風熱化器才獲得了國家發明二等獎,經歷了12年,所以并不是所有事情都能很順利的完成,經過我們團隊堅持不懈地努力,最后才成功了。
節能減排本質是提高效率
王仲奇院士
1932年生于河北,熱力葉輪機械專家,中國工程院院士,1993年獲國家自然科學獎二等獎。
二十世紀七八十年代,國際上非常重視“發動機彎扭葉片的氣動成型理論、實驗研究及數值計算”這一課題,可以說是當時的尖端領域。如果把這一課題攻克,在世界發動機研究領域可以被稱為一場以改進渦輪葉片氣動性能為主要內容的革命性變革。從國家的角度來講,我國需要這項技術。我和我的團隊用了10年時間攻克了這一難題,我們對發動機葉片沿其高度“扭曲”的基礎上,增加了一個新的設計自由度,讓葉片沿其高度“彎曲”,從而較易于控制流場中氣動參數的合理分布,形成完整的彎扭葉片氣動設計體系,為彎扭葉片工程設計提供了有效的工具。
無論對于哪個領域來講,效率都是很關鍵的因素,這一技術,便提高了效率。這項技術不僅限于渦輪,還可以推廣到航空發動機、大型燃氣輪機以及壓氣機、風機上,達到優化流型,降低能量損失的目的。
徹底解決環境問題除了真正做好節能減排,還要提高效率。針對國家當前能源可持續發展戰略的要求,效率和節能是同等重要的。效率提高了,同樣的東西,產出有用的東西更多,何樂而不為?汽輪機如果提高哪怕百分之一的效率,僅增加的電力供給每年就不可估量。
循環流化床從無到有
岳光溪院士
1945年10月生于北京,清華大學動力機械系畢業,中國工程院院士,機械工程學院熱能工程系研究員,享受國務院政府特殊津貼。
早在二十世紀九十年代初期,循環流化床──一種煤種適應性極強的清潔煤技術,已經初步發展并很快應用到產品中。我國由于投入不足、資金欠缺等多方面的原因,發展相對緩慢。
當時,國外的循環流化床燃燒設計理論基本是經驗性的,實際上從基礎理論到設計方法,他們并沒有完全掌握。我們的這套理論體系是完全獨立的循環流化床燃燒理論體系,研究清楚了循環流化床鍋爐設計背后的道理,揭示了國外技術的缺陷和不適應中國條件的根本原因,使循環流化床鍋爐設計從純經驗方式轉向了理論指導方式。
比較其他的燃燒方式,它有優點但是也有缺點。它的污染控制成本低,但是廠用電高,而且對鍋爐磨損大,那這個問題怎么解決?在這一點上,我們了解了這套新的設計理論,決定從流態設計的角度修改一下,有可能把這兩個問題全解決了,這就是在2007年開發出來的第二代基于流態重構的節能型循環床。在這個理論指導下做出的循環床廠用電風機電耗降了30%。原來由于磨損造成鍋爐容易爆管,之前每年的可用率約為90%,現在幾乎達到100%,這個技術讓太原鍋爐廠的產值從幾千萬提高到了7、8億,幾乎翻了10倍。
一流設計成就世紀水電工程
鄭守仁院士
1940年1月生于安徽,中國工程院院士,教授級高級工程師,享受國務院政府特殊津貼。
葛洲壩和三峽的截流問題是世界級難題,1997年三峽工程的大江截流是在葛洲壩工程形成的水庫中實施的,當時面臨的難題就是水深超出一般特大型工程截流水深的2~3倍,最深處有60米。另外的障礙就是江底存在20多米的軟淤沙。水工模型試驗表明,由于深水中高堤重壓,截流戧堤進占過程中淤沙滑出,堤頭隨時可能坍塌。這是截流施工的重大隱患,我們通過查閱世界水利施工的文獻,多次組織專家會診,最終確定了“人造江底,深水變淺”平拋墊底的方案。用石渣料把截流江段江底的淤沙壓住,使截流水深控制在30米左右,為安全施工創造了條件,也為三峽大壩建設施工留下了寶貴經驗。
三峽工程的成敗首先在設計,一流的設計才有一流的工程。“千年大計,國運所系。”我一直這樣叮囑設計人員,也時刻提醒自己。工程質量一定要放在第一位,設計人員在建設過程當中,要根據施工過程中出現的問題及時想辦法解決,并完善設計。
1996年春節,在左岸非溢流壩8號壩段進行基礎驗收的現場,我發現有些松動的巖石還沒有全部清干凈,所以我就沒有簽字同意驗收。我當場指出了基礎處理的缺陷。后來,直到施工單位將基巖裂隙、松動塊石等地質缺陷處理妥當,我才同意驗收。對大壩來講,壩基的建基特別重要,千萬不能馬虎,否則后患無窮。
責任編輯:售電小陳
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