博文
发扬可再生能源和化石能源的“优势互补”，大力推进绿色能源
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何祚庥
我非常赞成推进绿色能源。最终解决人类能源问题，必定是用可持续发展的绿色能源来代替或取代化石能源。
但是现有已知绿色能源，都有一些缺点：有些是总量不足，如生物质能、水能；有些是技术开发困难，如地热能、波浪能；有些是价格比较昂贵，如风能、太阳能。在发达国家，风能发电成本已比火力发电更为低廉，但重大缺点是“有风有电，无风无电”，年发电只能2000~3000小时。太阳能的发电成本，就更为昂贵，在中国约是火力发电的10倍。
当前在绿色能源的研究和发展方面，其主导思想是力求“改进技术、降低成本”，谋求最终取代或替代化石能源。但我以为，更重要的是发挥各类能源的质量数量，实施优势互补，综合发挥各不同性质能源所应起的作用。下面试举一例：
能源有高品位和低品位之分。凡较易转化为电能的为高品位能源，较难转化为电能的为低品位能源。我国是“以煤为主”的国家。在一次能源消耗中，煤约占70%，主要是用来供热；在电力装机中，煤电约占73%，煤的作用也是通过供热产生高温、高压的水蒸汽，进一步转化为电。然而，正如已故工程热物理所所长吴仲华院士所指出：利用热能的基本准则，“温度对口，梯级利用”。否则将出现“大浪费”，——高品位的煤，承担着低品位的职能。可发电的“煤”，却用作室温为23—27度的供暖。
在当前条件下，优先要解决的是能源领域里的“大浪费”。
其实，不仅在室内供暖，在各种工业锅炉供暖、供气，甚而在高超临界火力发电机组的高效率发电过程中，也存在着上述“大浪费”。因为发电机组往往用“煤”从加热冷水开始，逐步加温产生高温高压水蒸汽。但“加热冷水”完全可用各种低品位的热能，尤其是廉价的太阳能供热来取代！或者说，热能利用问题上，要“温度对口，优质优用，梯级加热，梯级利用”。
所以，在中高温锅炉的设计，在火力发电技术上，应发展“两步走”的升温技术。第一步，用废热等廉价的低品位的热源升温，第二步利用高品位的煤，继续升温到所需温度。当前最值得注意发展的技术是，第一步利用廉价、丰富但品位较低的太阳能，将水加温成为160~200度的水蒸汽。第二步利用高品位的煤继续将上述中低温的水蒸汽，加温到高超临界机组所需高温高压的水蒸汽，推动涡轮机组发电。
这一“两步走”的战略，将能做到煤和太阳能的“双赢”。首先可大量节煤，可大幅度减少温室气体排放，但又“高效率”地发挥了煤的优良性能；其次是大幅度弥补了太阳能的严重缺失，时间上的间隙性和低光电转化率。
太阳能热水器是解决上述“浪费”的重要途径。我国发展的直插紧凑式真空管太阳能热水器，每度热供热成本是0.25元，其技术水准居世界前列；而国际上流行的承压式平板热水器，每度热供热成本是0.95元。2006年底全球太阳能热水器约安装1.68亿m2，我国是9000万m2，占世界产量的53.6%，也居世界第一。我国有已建屋顶面积100亿m2。如果实现人均1 m2的热水器，仅占屋顶面积的13%，可完全解决生活热水的要求，可取代2.1亿吨标准煤！
不幸，现有热水器仅能提供70-90度热水，未能提供供热和供冷的“空调”（注：这是夏季严重缺电主因）所需150度水蒸汽。更大量需要的是工业锅炉提供的120-200度的蒸汽。“两步走”的升温技术，也需要有价廉而洁净的120-200度的蒸汽。
为什么现有热水器仅能提供70-90度的热水？原因在于现在有真空管式太阳能热水器，所采用的是1倍太阳加热的技术，真空管能大量减少传导和对流的热损失，但却不能减少辐射热损失，也不能减少管道输热损失！
但如果采取低倍聚光加热技术，将能廉价地产生压力为3-5大气压，温度为150-180的水蒸汽。原因是：1）低倍聚光加热将有效地缩短了加热时间，同时也就减少了包括辐射在内各种热损失；2）同样的管道，将能比1倍太阳能加热的热水，输运好几倍的热量；3）但是，低倍聚光加热技术，远没有高倍聚光（如100-300倍）所必然伴随的高温、高压所带来的材料、结构、长期持续稳定工作的种种困难。
已有初步产品生产和实验证明，这类中低温蒸汽发生器的供热成本可下降到0.1元/度热，仅为真空管太阳能热水器供热成本的1/2.5。
现在我国正在示范推广的超超临界发电机组的热电转化率约为45%，每度电耗煤300克标准煤/度电。当前我国动力电煤煤价约是500-1000元/吨煤，黑市已飙升到1500-2000元/吨煤。（注：最近由于金融危机，价格有大幅度回落，但从长远发展来看，化石能源价格的持续上涨将不可避免！）由于动力电煤仅含70%的标准煤；所以，当前高超临界机组发电，如按调拨价500—1000元/吨煤计算，仅动力煤所占成本就高达0.21-0.42元/度电。由手册可知，从冷水加温到160度，约需650卡/克，进一步加热到560度，约是200卡/克。但是，由低中温太阳能供热所输入热能，其热电转化效率同样高达45%；“两步走”加热的节煤率，可高达650/850=76%！
如果令太阳能供热取代75%的煤，假设热电转化率是45%，蒸汽发生器寿命是15年计，易算出其混合燃料成本是0.26-0.31元/度电；如果使用寿命是20年，其混合燃料成本将是0.21—0.26元/度电。当前国内外煤价均有不断上涨趋势；推行“太阳能中低温供热+煤或天然气、油”，实行“强”混合发电，不仅能带来重大环境效益，还可能有重大经济效益！
适用类似的思惟模式，也能用来发挥风能、生物质能、水能……等可再生能源和化石能源、核能的优势互补。
谢谢！
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