“我始終認(rèn)為，現(xiàn)在我們發(fā)展可再生能源太不理性了，從某種意義上來看這是亂來。”談及目前中國可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略，中國工程院院士、廣州能源研究所研究員陳勇直言不諱。

陳勇院士圖

陳勇認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)合理科學(xué)地制訂中國可再生能源發(fā)展的戰(zhàn)略，優(yōu)先發(fā)展生物質(zhì)能，同時大力發(fā)展地?zé)崮芘c熱利用技術(shù)。

可再生能源也存在不可再生性

在2019 國家能源集團清潔電力國際工程技術(shù)高端論壇發(fā)言伊始，陳勇便強調(diào)：“我做的報告題目一是要求科學(xué)、一是要求客觀——科學(xué)強調(diào)機理、技術(shù)、理論，客觀則要求實事求是。”

這份讓他特別強調(diào)科學(xué)與客觀的報告，便是《應(yīng)科學(xué)客觀地制訂可再生能源發(fā)展戰(zhàn)略》。“我始終認(rèn)為，現(xiàn)在我們發(fā)展可再生能源太不理性了， 從某種意義上來看這是亂來。”陳勇直言不諱。

目前，全球可再生能源種類分為太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能、水能以及生物質(zhì)能。

陳勇指出，其中生物質(zhì)能的轉(zhuǎn)換方式與其他可再生能源不同，它可以直接轉(zhuǎn)化。“而其他可再生能源的轉(zhuǎn)換則是一種需要載體的間接行為， 只有生物質(zhì)能不僅可以轉(zhuǎn)化成電、熱，還能轉(zhuǎn)化成氣體、液體、固體甚至化工原料。”

對于可再生能源的不可再生性，陳勇做了重點闡述：“可再生能源就是可再生的，怎么還有不可再生性?這個觀點一旦說出來會刺激到許多企業(yè)，但我還是想表達一下。”

他指出，“可再生能源是清潔永不枯竭的能源”這句話經(jīng)常被提及，人們往往只看到可再生能源清潔以及永不枯竭的一面，但卻忽視了一個問題——能源不轉(zhuǎn)變成能量即無法做功。

“不轉(zhuǎn)變成能量便是不做功就僅僅只是曬曬太陽而已，。而轉(zhuǎn)變成能量是需要載體的，生產(chǎn)載體的過程又需要耗費能、水、工，生產(chǎn)過程并不是清潔的。但大家都不愿意承認(rèn)這一問題，總認(rèn)為太陽能、風(fēng)能是‘干凈’的。”陳勇說。

此外載體的“壽命”不長也是非常棘手的難題。陳勇指出，比如太陽能行業(yè)的相關(guān)載體壽命就僅有二三十年左右。“將來這么多的太陽能、風(fēng)能載體應(yīng)該怎么處理?因此我們要客觀地認(rèn)識一個物質(zhì)，不能只看好的一面而忽略另外一面。”

陳勇強調(diào)，可再生能源轉(zhuǎn)化為能量的過程， 既不完全清潔也存在不可再生的問題。

以太陽能光伏行業(yè)的全生命周期為例。從原料、生產(chǎn)一直到產(chǎn)品出廠，期間經(jīng)歷了采礦、生產(chǎn)多晶硅、冶煉等需消耗能量與資源的過程。而當(dāng)產(chǎn)品報廢后，還將面臨廢棄物處置的問題。

“最后廢棄物誰來處置呢?有哪個企業(yè)會承諾太陽能、風(fēng)能產(chǎn)品賣了以后最后還會承擔(dān)處置的問題?”陳勇說。

他與團隊曾做了簡單的產(chǎn)品全生命周期的分析，包括經(jīng)濟指數(shù)、能量指數(shù)、環(huán)境指數(shù)、物質(zhì)指數(shù)等。“物質(zhì)指數(shù)我給的比較高——但實際上是假定所有太陽能、風(fēng)能都能實現(xiàn)100% 回收利用情況下，物質(zhì)指數(shù)才能很高。如果不能回收利用，物質(zhì)指數(shù)也會很低，進而環(huán)境指數(shù)、經(jīng)濟指數(shù)都不會太好，這是客觀的情況。”

此外，可再生能源的不可再生性還存在另一個問題，即能量密度低的問題。陳勇指出，太陽能面臨著能量密度低、受氣侯影響、不穩(wěn)定等因素，而風(fēng)能也存在同樣的問題。

“中國地?zé)崮苜Y源很普遍，但能量密度相對低一點，如果作為熱利用來說是不錯的，但作為發(fā)電利用還有點問題。”

而且，太陽能、風(fēng)能的利用需要較大的空間， 其占地面積相當(dāng)于核電的100 倍、火電的50 倍。如何利用好這種低密度的能量是目前業(yè)內(nèi)研究的重點。

對此，陳勇指出，第一需要用科學(xué)的原理、科學(xué)的技術(shù)，同時一定要實事求是且因地制宜。

應(yīng)優(yōu)先發(fā)展生物質(zhì)能

陳勇表示，生物質(zhì)能所面臨的問題則是原料收集有一定難度。“長期以來，生物質(zhì)能在中國為什么發(fā)展不好?我認(rèn)為是一個概念上的錯誤， 即發(fā)展生物質(zhì)能時把它當(dāng)成一種能源，而在實際操作時又把它當(dāng)成了廢棄物，因此政策上就出現(xiàn)了問題。”

有鑒于此，陳勇與團隊在最近的研究中將生物質(zhì)能分成兩大類：一類為主動型生物質(zhì)能，一類為被動型生物質(zhì)能。

主動型生物質(zhì)能就是一種人類主動可以控制的能源。為了人類的發(fā)展，人們可以選擇種植多少、生產(chǎn)多少。主動型的生物質(zhì)包括各種各樣的能源植物、能源藻等，這些均能通過轉(zhuǎn)化變?yōu)樯锶剂?、電能、生物基化學(xué)材料、生物基熱能等，但這部分的能源在中國占比非常少，甚至達不到1%。

實際上，在人們周圍大量存在的是被動型生物質(zhì)能，即不以人們意志為轉(zhuǎn)移，在生產(chǎn)生活過程中產(chǎn)生的生活垃圾、人需糞便、農(nóng)業(yè)廢物、林業(yè)廢物等，年產(chǎn)量約60 億噸。生物質(zhì)能如果處理不當(dāng)就會成為污染源，而一旦把它當(dāng)成資源和能源利用后，便具有巨大的能量價值和資源價值。

陳勇院士

陳勇強調(diào)：“我們現(xiàn)在要解決的是被動型生物質(zhì)能的問題，它并不是一個簡單的能源問題， 實際是一個與環(huán)境有關(guān)的問題。”

他指出，事實上年鑒里關(guān)于糞便的統(tǒng)計數(shù)據(jù)肯定是不準(zhǔn)確的。“因為雞、牛、羊拉屎又該如何統(tǒng)計?所以經(jīng)常有人說，統(tǒng)計年鑒乘以二才是比較真實的數(shù)據(jù)。”

那么，究竟該如何計算被動型的生物質(zhì)能呢?陳勇對此也有著自己的計算方法。

“比如看到一頭牛，我們就會有基本的一個判斷與估算。一頭牛一天大概會排出50 公斤糞便，這一數(shù)量排便量相當(dāng)于十頭豬，而一頭豬的糞便又相當(dāng)于三個人糞便的總和，一個人的糞便則相當(dāng)于七只雞的糞便。”

通過這樣一種大概的統(tǒng)計、估算與判斷，人與動物的糞便量約為40 多億噸。而十億噸糞便已相當(dāng)于一噸標(biāo)準(zhǔn)煤的能力，這一數(shù)字已經(jīng)非?？捎^。

陳勇指出：“其中，雞、羊、牛、豬等動物的糞便量約為34 億噸，相當(dāng)于3.5 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤， 如果能轉(zhuǎn)變成能量可以減少二氧化碳、二氧化硫的排放，并減少溫室氣體排放，這個貢獻是非常大的。”

此外，每年中國農(nóng)民種植的農(nóng)產(chǎn)品加工廢棄物約為18 億噸，相當(dāng)于8 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤或64 億方天然氣。農(nóng)村垃圾加上城市生活垃圾為4 億噸左右，則相當(dāng)于0.4 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

“把廢棄物全部累加后，相當(dāng)于11 億噸的標(biāo)準(zhǔn)煤或者相9360 億方天然氣——這是我國去年一年消費天然氣量的4 倍，也是去年全國所生產(chǎn)天然氣量的7 倍。我們一年的廢棄物相當(dāng)于日本整年能源消耗的2 倍，光利用這些糞便就不得了了，而且可以降低污染，相當(dāng)于減排溫室氣體40 億噸，這個貢獻是非常大的。”陳宏總結(jié)道。

大力推動地?zé)崮芘c熱利用技術(shù)符合發(fā)展戰(zhàn)略

有鑒于此，陳勇指出，應(yīng)當(dāng)合理科學(xué)地制訂中國可再生能源發(fā)展的戰(zhàn)略。“即優(yōu)先發(fā)展被動型的生物質(zhì)能。如果不把廢棄物轉(zhuǎn)變成能源并資源化利用，我們一年需要花十四五萬億元來處理這些廢棄物。中國一年財政收入才二三十萬億元， 同時石油對外依存度已經(jīng)高達60%，進口天然氣占比已經(jīng)接近50%。我們自己產(chǎn)生了那么多廢棄物，為什么不能把它轉(zhuǎn)變成這些能源和資源呢?”

其次是要積極部署主動型生物質(zhì)能的研發(fā)， 但不要急于產(chǎn)業(yè)化。在生物質(zhì)能轉(zhuǎn)化領(lǐng)域，業(yè)內(nèi)還有很多工作要做，如仿真學(xué)的研究就仍有較大的空間。

同時，要大力發(fā)展地?zé)崮芘c熱利用技術(shù)。在陳勇對可再生能源發(fā)展的排序中，排名第一的為生物質(zhì)能，其次為地?zé)崮埽?ldquo;然后才是如何發(fā)展太陽能、風(fēng)能”。

他認(rèn)為，發(fā)展風(fēng)能和太陽能一定要與別的領(lǐng)域相結(jié)合，要與民生及產(chǎn)業(yè)結(jié)合。“比如在農(nóng)村可以與農(nóng)機結(jié)合、與建筑一體化結(jié)合，與其他農(nóng)業(yè)設(shè)施結(jié)合等，河南已經(jīng)建成了光伏廁所、污水廠等，以及用太陽能、風(fēng)能發(fā)展氫能等。”

不過，陳勇始終不太認(rèn)可太陽能、風(fēng)能可以規(guī)?；⒆鳛楠毩⒛茉慈ダ?，“因為它們的能量密度太低了”。

在陳勇看來，發(fā)展太陽能要從新的原理和新的材料入手。“希望年輕人能積極探索，發(fā)展新的風(fēng)能和太陽能轉(zhuǎn)換原理，發(fā)展新的能源材料， 同時找準(zhǔn)應(yīng)用的定位。比如太陽能一體化等。”

此外要重視售中產(chǎn)品的處置，發(fā)展新能源和可再生能源時一定要進行全生命周期的分析，“不能只看到太陽能干凈的這一面，而忽視了在全生命周期中的不可再生性”。

對于太陽能、風(fēng)能的發(fā)展，陳勇還拋出了一個疑問：“我始終感覺現(xiàn)在這套太陽能和風(fēng)能的理論，是不是存在問題?”

如在風(fēng)能的發(fā)展中，規(guī)模越大、風(fēng)機效率越高自然性價比便越好，如今已經(jīng)出現(xiàn)單機三兆瓦、六兆瓦、十兆瓦的風(fēng)機。但陳勇去風(fēng)機場參觀時發(fā)現(xiàn)，三兆瓦風(fēng)機的運輸都很困難，“當(dāng)前風(fēng)機的原理是否合理我不太清楚，是否非要使用這種葉片嗎?我希望國人不要總是一味模仿，外國人說什么我們就做什么。”

實際上，優(yōu)先發(fā)展被動型生物質(zhì)能有許多種方式可以采用。如與重氧結(jié)合，可以實現(xiàn)多能互補;糞便可做沼氣、可發(fā)電、可做天然氣，做成包括一氧化碳在內(nèi)的甲烷氣后還可作為化工產(chǎn)品的原料。此外，沼氣的沼液、沼渣還可以做肥料。

陳勇強調(diào)：“我們應(yīng)當(dāng)從能源與環(huán)保的雙重效益考量，優(yōu)先發(fā)展生物質(zhì)能;從資源稟賦考慮應(yīng)該大力發(fā)展地?zé)崮?，其可以在各領(lǐng)域進行廣泛的利用;從轉(zhuǎn)換原理入手應(yīng)該創(chuàng)新太陽能、風(fēng)能的轉(zhuǎn)換原理和機理，同時還應(yīng)當(dāng)前瞻性地部署海洋能的研究和開發(fā)。”

個人名片

陳勇，1957 年6 月13 日出生于南京，漢族，浙江寧波人，能源與環(huán)境工程技術(shù)專家。中共黨員。1981 年畢業(yè)于南京化工學(xué)院，1993 年獲日本名古屋大學(xué)化工專業(yè)工學(xué)博士學(xué)位，1995 年入選中國科學(xué)院百人計劃，2006 年當(dāng)選國際歐亞科學(xué)院院士。2013 年當(dāng)選中國工程院院士。

現(xiàn)任中國科協(xié)常委，中科院廣州分院、廣州能源研究所研究員，國家能源投資集團有限公司新能源與環(huán)保領(lǐng)域首席科學(xué)家，常州大學(xué)城鄉(xiāng)礦山研究院首席科學(xué)家，兼任煤燃燒國家重點實驗室、能源清潔利用國家重點實驗室、多相流國家重點實驗室學(xué)術(shù)委員會委員。

長期從事有機固體廢物能源化與資源化利用技術(shù)、生物質(zhì)能利用技術(shù)研究與開發(fā)，以熱化學(xué)轉(zhuǎn)化、物理轉(zhuǎn)化、化學(xué)轉(zhuǎn)化、生化轉(zhuǎn)化系列技術(shù)及集成為手段，實現(xiàn)生活垃圾、畜禽糞便、農(nóng)林廢物的能源化與資源化高值利用。在長期研究積累基礎(chǔ)上，提出了“城鄉(xiāng)礦山”和“城鄉(xiāng)礦山云”理念，建立了“農(nóng)村代謝共生產(chǎn)業(yè)”新模式，創(chuàng)建了“副產(chǎn)物控制的清潔生產(chǎn)機制”和“基于能量流、物質(zhì)流、環(huán)境流、經(jīng)濟流的全生命周期分析方法(4F-LCA)”。參與能源戰(zhàn)略和生態(tài)文明建設(shè)戰(zhàn)略咨詢研究。主編《固體廢棄物能源利用》、《中國至2050 年能源發(fā)展路線圖》等著作7 部，參編著作11 部。2008、2011 年分別獲國家科技進步二等獎，獲省部級科技獎勵4 項。2012 年獲何梁何利科技進步獎。十屆、十一屆全國人大代表。