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徐忠华:通过科技创新力量,应对能源安全挑战

http://www.sina.com.cn  2009年09月16日11:26  中国新闻周刊

  能源供给和化工生产原料的多样化,有利于能源供需平衡,是保障能源安全的关键途径。运用技术的创新,促进传统能源的优化利用,大力开发非传统能源,提高可再生能源的规模化利用水平是保障能源安全的关键,在某几个科技点上有创新是不够的,只有将各种技术有效地整合到一起,进行系统集成,才能最终达到工业化、规模化的要求。另外,节能、温室气体减排、先进水技术是关系到未来能源化工项目成功与否的要素。

  徐忠华:今天我主要介绍如何通过科技创新以应对石油峰值挑战。我的报告大概分几个部分,第一,新能源的范畴,这是我个人观点。第二,关于传统能源的清洁利用,煤制油和煤制烯烃。第三,非传统油气资源的利用。第四,可再生资源,主要以太阳能和生物质能作为典型例子。第五,我也会提到在能源开采利用中几个非常关键性的问题。除此之外,还会反复强调环境、水、节能的问题。

  新能源的发展动力主要是,传统能源的长期可增长的大规模利用面临挑战。不管三十年或者五十年,传统能源会一直存在,但是要维持一个大规模的利用,它势必会遇到一些挑战,比如一些老油田面临增加采收率的压力,对油气的供给,尤其是稳定的大规模供给提出了一些挑战。同时,经济社会的可持续发展对能源需求越来越多,环境方面的压力和限制也会越来越大,都会促使新能源的发展。

  什么是新能源?应该包括三个部分,第一是采用科技创新对传统能源的优化利用、高效利用、清洁利用,使传统能源放在合适位置发挥它的作用。第二部分就是非传统的油气,我们现在还没有开始大规模利用,非传统油气比如包括水合物、煤层气、油砂之类。第三就是可再生能源,比如太阳能、生物质能、风能等。无论哪种能源,为了维持可持续发展,最重要的就是进行科技创新和技术整合。

  传统的能源化工原料主要是来自于石油天然气和煤,为了保证能源安全,对传统能源化工原料进行来源的多元化是非常关键的,通过技术创新寻求新的解决方案,达到更高效地利用一些传统的化石原料,同时促进对生物质原料的利用水平。为了保证能源化工原料来源的多元化,很重要的一点是对现有的技术工艺、路线、材料进行优化,这个图给出的是煤化工或者煤制油的基本技术路线图,道达尔做了很多关于这方面的研究。

  煤制油涉及很多关键技术,比如煤如何安全、高效地运输;合成气的制备和洁净化;合成气制烯烃、二甲醚等等。我们对每一个技术环节都进行了非常深入的研究,同时把这些工艺环节进行了有效整合,实现工业化生产。

  在此基础上,我们实现了两个有代表性的项目,第一个是甲醇制烯烃,我们在比利时建了一个工业化规模的试验装置,从长期来看,石油和天然气应该主要被用于生产燃料。传统的烯烃制备应该走另外的路线,比如说随着时间的推移,以后烯烃生产原料会越来越多地依赖于甲醇。这个项目的主要特点是:第一,我们进行了上游到下游的工业一体化整合,包括催化剂研制、工艺、对所得到烯烃的提纯等甲醇制烯烃的全过程。

  另外一个有代表性的项目就是煤制油,也就是我们所说的清洁燃料,如二甲醚。二甲醚和传统的燃料,比如柴油相比,有一些相对优势,比如,可以和柴油混合。它的热值比较高,燃烧时释放的二氧化碳比较少,道达尔对二甲醚从燃料的生产、发动机的测试等进行了一系列的研究。

  我们认为煤基清洁燃料的研究是非常必要的,致力于发展一些高效的煤化工和煤变油技术,是道达尔和很多公司不一样的地方。开发一项实验室规模的技术,并不是特别难,其关键在于在推广应用之前,进行工业化、规模化的测试和论证。

  非传统油气的资源含量非常大。现有的技术,已经可以实现对某些资源的开采和利用。这是一个金字塔图,从上面到下面,整个非传统油气的开发成本将越来越高,金字塔最上面的技术难度相对比较低。位于金字塔下面的比如水合物的开采需要更长时间的技术准备。整个非传统油气资源量非常大。如果我们能够从现在开始进行很好的技术储备,能够有很好的科技创新,相信对非传统油气资源大规模利用会有所突破。

  未来五到十年里,天然气需求会不断增加。为了弥补需求和供给的落差,必须在非传统油气领域进行一些科技创新,特别是在勘探开发方面。这里我给出的是一个超重油的例子,我们在委内瑞拉和加拿大都有超重油开发项目,我们采用的是比较新的技术,比如采用蒸汽开采,和一些公司油砂或者超重油开采项目不同的是,我们把超重油、油砂的开采和利用有机地结合起来,从而在整体上节约了成本。

  对于可再生能源,这里给出的是太阳能的发展路线图。第一代太阳能材料是晶体硅,第二代是薄膜太阳能,第三代是有机或其它。

  对于太阳能来说,最关键地是提高效率。我们都知道,成本是现在太阳能应用面临的一个很大挑战。因此如何通过科技创新的方法提高使用效率就尤为重要。比如晶体硅,如果我们可以对晶体硅太阳能电池结构进行优化设计,设计成蜂窝状的晶体硅太阳能电池,或者对整个薄膜硅的表面进行一些改性,增加表面纹理以提高太阳能的效率。我们也开发其它太阳能电池系统,包括聚光系统电池,我们希望在提高可靠性的同时,达到规模化应用的要求。

  大家都知道目前生物质在很多国家都有发展,比如在中国农村的沼气,一些地方的生物燃料项目,在东北或者在天津很多地方都有。道达尔致力于发展非粮的生物质。从长远来说粮食是非常关键的战略资源,跟能源一样,所以不会有太多的可耕种的土地拿出来发展生物质能源。其次必须能规模化,我们通常所说的二代生物质包括藻类面临的一个巨大挑战就是怎么样把规模做大,如果只是做一些实验水平或者小作坊的生产是不难的,但是在技术上实现经济性的规模化利用,还需要比较长的时间。

  水资源的利用是任何能源项目或能源化工项目所要面对的关键问题。 水跟能源是紧密结合在一起的,比如我们要进行一些油砂项目的开发需要使用大量的水,进行炼油项目也需要水,热电厂项目也需要水。水资源的运输、开采、净化都需要能量,所以水资源是非常非常关键的话题。我给出了一个表格,是在生产天然气、煤、油砂、液化天然气时的水消耗量。大家可以看到,能源的生产需要大量水,以中国为例,中国很多石油或者很多煤矿都位于缺水的地方,怎么样开发高效的水处理技术、水回收技术,比如说一些新的薄膜技术,先进的海水淡化技术是非常关键的。

  另外,我们反复强调气候变化的影响。 这是一个二氧化碳排放表,大概几种二氧化碳排放的来源,我们从这个图里可以看到传统的化石原料包括石油、天然气和煤利用过程中的二氧化碳排放还是占了很大比例。

  道达尔发展的各种能源化工项目都是希望通过技术创新、服务创新、产品创新来降低二氧化碳的排放。

  我们提倡的几种方式,比如引进二代生物质,发展一些环境友好型的产品,产品使用后可以再回收。我们致力于研发更新的、更高效的清洁燃料。同时,我们也会发展一些可靠性更高、重量轻的新型塑料、塑质产品用于汽车零部件,降低能耗。

  在此之外我们还在法国南部做了一个非常大二氧化碳的捕捉和封存的工业性示范项目,这个项目和别的二氧化碳捕捉和封存项目不一样,它是一个从二氧化碳的捕捉、运送到封存的一体化项目。我们还进行了非常详细的公众听证,进行每一个工业环节的技术开发,比如二氧化碳的捕捉采用的是富氧燃烧方法,比传统的二氧化碳捕捉效率高一倍,并且降低50%的成本。

  节能同样是一个非常关键的题目,,要大力发展一些节能新产品。如传统的船运运输占整个世界二氧化碳排放的3%,从现在到2020年来自于船运的温室气体排放量以2%的速度提高,怎么样提高能效,降低二氧化碳排放,从油船的设计、运作管理和维护方面都有不同的技术创新来节能。

  维护能源供需平衡,一个很重要的途径就是进行国际合作,包括政策的讨论,标准的交流,科技手段的交流。道达尔今年在中国创立了一个科学技术交流的国际平台即召开道达尔科学论坛,。第一届论坛的主题是二氧化碳捕捉、封存和化学再利用,明年我们还会继续做关于太阳能技术的国际论坛,希望能够跟中国研究人员和产业界人员进行更多的交流。

  道达尔对研发一直非常重视,我们追求的是高质量的研发,我们的宗旨是获取最新的知识和技术。研发不仅仅是一些产业技术的开发,应该更重视一些基础技术的开发,这对未来的能源安全来说,是非常关键的,道达尔建立了整个欧洲最快的超级计算机系统,我们关注各种科学技术创新,比如纳米技术,我们有非常领先的深海技术,三维地质模拟技术,先进的EOR技术,同时我们也追求一些专有的科技创新,我们有一个非常完善的科研架构,和很多国际团体进行交流,包括跟中国的石油公司进行科研方面的合作,我们也寻求跟中国顶尖的大学进行学术上的研究合作,以博士培养或者博士后项目方式,和国内很多科研机构合作。

  最后,我总结一下今天的讲话。为了维护能源安全,很重要的方面就是必须对能源供给和化工原料的来源进行多元化。一个重要的方面就是科技创新,这是一个核心要素。科技的创新包括基础性的科学研究项目,包括新技术的应用,还有一个非常关键,需要特别强调的方面,尤其在中国,就是各种技术的系统集成。一个项目在某几个科技点上有创新是不够的,如何有效地整合到一起,进行工业化规模的测试,是非常关键的。另外节能、温室气体排放和先进水技术是关系到未来能源和化工项目成功与否的三大要素。谢谢!


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