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泛能源:本源·轉化·躍遷

2021-05-26 08:53:00 中國能源網

普泛能源董事長欒立剛先生在第三屆“中國智慧+中國經濟”論壇“碳中和”圓桌論壇上圍繞“泛能源”以及雙碳問題發表演講

清華大學經濟管理學院組織的第三屆“中國智慧+中國經濟”論壇近日在上海舉辦,普泛能源董事長欒立剛先生在“碳中和”圓桌論壇上圍繞“泛能源”以及雙碳問題發表演講。

普泛能源董事長欒立剛提出:能源和環境的雙重危機使人們開始了對能源的重新思考。過去的兩百多年對化石能源的開發,創造了人類文明的輝煌,也使人類對能源的大量消費產生了依賴。對化石能源枯竭的擔憂和碳排放對溫室效應的加劇,使得人類不得不聯手共同應對這一對未來命運攸關的課題,探索新能源和合理使用現有資源。粗放的用能時代即將結束,多元化和可持續的能源使用理論和技術呼之欲出。我們從科學、工程技術和經濟三個方面出發,考慮現實和階段性歷史背景和前景,建立了“泛能源(MetaEnergy)”思想體系,指導我們從基礎的科學研究,工程實踐到服務社會經濟的探索。

“泛能源”(MetaEnergy)的定義:“本源·轉化·躍遷”:從能源的本質、特點出發,精準把握各類能源的形態和品位;以最短路徑實現能源的便捷或直接轉化,以滿足和匹配本地需求;實現本地低品位能源的高價值利用。能源無處不在,泛能源則更指有利用價值的能源,如熱力學的可用能(?),它是指一種狀態,一種不同于其所處環境的狀態;這種差異即為泛能源所用,如溫差、壓差、運動速度的差別和化學成分的差別等。

本源:多樣化、多品位的本地化能源(可再生能源中往往低品位的能源較多,如:生物質含雜質多、潮濕和密度低;畜牧業排放物含水量大、污染物含量高;工業余熱溫度低等。)具有可持續和低碳的特征;從多方位認知本地能源(資源)的特點,特別是其形態、品位和量。優質能源的的特征:穩定、豐富、環境友好、可儲存、能量密度高、易運輸/轉化…。這些可再生能源的使用可以相應減少對傳統能源的需求。如:工業余熱、秸稈生物質、養殖廢棄物、地熱等,各有特質。深入的研究可以發現,秸稈和有機廢棄物廢棄物本身雖然品位較低,但其本身即為儲能載體,與風能和太陽能相比更容易根據需求調節供應;而工業余熱和地熱則持續穩定。

轉化:以最短路徑實現能源的轉化,直接滿足本地對能源形態、品位和量的需求。為實現這一步,需要持續的技術創新和核心知識產權的積累。以低品位熱直接制冷技術為例,取代電壓縮制冷循環。為平衡供需,我們常常需要考慮儲能的可行性,如制冰儲冷。

躍遷:通過本地低品位能源,甚至“負”價值的資源,如垃圾、廢棄物的直接轉化,實現高價值利用,實現節能減碳。實踐中的價值實現中常常以節約傳統高價值的電能,從而降低對電網的依賴,或用在傳統能源和電網難以抵達的區域經濟地開發應用。

并且,董事長欒立剛先生還提出泛能源“泛能源”思想目前已在多個工程實踐案例中得到了充分的體現。

工程實踐例一:低品位工業余熱制冷(< 0°C)技術和裝備

工業制冷常常使用蒸汽壓縮循環,動力消耗大、成本高。而過程工業中能量梯級利用之后,往往尚余存大量的低品位熱能,這些能量若用發電回收,固定投入和運營成本都很高。我們利用熱驅動吸收式制冷原理,分別對制冷工質對配方、關鍵裝備傳質傳熱效率、泵送裝置降低能耗等方面進行技術開發,研制出低溫熱驅動多元復合工質制冷(<0℃)系統,初步成果應用于余熱及廢熱驅動型低溫制冷機組,將進一步開發應用于熱電冷聯產系統中。僅兩年時間已推廣總裝機容量超過10000kW,減排二氧化碳3.5萬噸/年。已達制冷溫度可以拓展到-47℃,極大地擴展了熱制冷技術的應用場景,“技術裝備處于國際領先水平”(中國石油和化學聯合會鑒定,2020)。

技術特點:經過長期探索研究和工業實驗,實現了冷熱能的高效轉化;可以利用低價值的工業余熱;制冷深度高(<0°C);節約電耗。已應用于多項化工過程中,實現了極高的經濟價值和節能減排效果。還可以用水制冰,實現冷能的儲存。

已有應用:化工過程(乙二醇、合成氨、聯堿)、商業制冰、設施農業。

潛在應用:農業冷鏈、冰雪場館、冷熱電聯供能源站等。

本技術還為設施農業和農產品冷鏈提供循環經濟新模式。回收農林業廢棄物,根據物料(本源)的特點,干的有機物料可以清潔燃燒,濕的畜牧業垃圾可以生產沼氣,來實現一次轉化,為設施農業提供全天候的適宜環境。如菌菇生長需要15~22°C,90%相對濕度的環境,有冬季取暖夏季制冷的需求,以及2~°4C冷藏庫和-18~20°C冷凍庫以及冷鏈運輸的低溫需求,都是吸收式制冷技術(轉化)的應用場景。設施農業和冷鏈發展迅猛,本地化、低成本、可持續的能源解決方案可為其提供技術支撐(躍遷)。

基于地熱的清潔社區和居民綜合體可為持續化幸福社會的發展建立示范效應。整合集成能源轉化技術,例如廣東沿海的高溫地熱資源(本源),不僅可以為居民提供清潔的空調環境(轉化),還可提供室內冰雪運動的環境(轉化),豐富健康幸福的生活方式(躍遷)。

工程實踐例二:低品位熱工業除濕

傳統的除濕依賴于制冷,將空氣溫度降低至露點,使水分冷凝析出。我們開發了一種液體除濕劑,這種混合鹽的溶液可以在設備中連續循環,吸收與之表面接觸的空氣中的水分;完成吸水分后,含水較高的溶液可以利用余熱加熱,在較高溫度下釋放(蒸發)出水分,達到再生的目的,再生液返回利用,并持續除濕循環過程。

技術特點:傳統除濕大多依賴高耗能制冷,本技術利用在許多過程工業場合都大量存在的低溫余熱(70~80°C)。

已有應用:工藝干風,固體物料的流態化輸送常常需要大量干空氣。

潛在應用:木材加工、干燥過程、煙氣脫白、場館空調等。

工程實踐例三:

工業項目(水泥、發電、焦化等) 高碳排放的煙氣中含有大量的氣態二氧化碳,同時又有大量的低品位熱能沒有得到高效利用。我們利用吸收、解析的原理,研發出超臨界壓力下吸收式二氧化碳一步回收關鍵技術及裝備,用低品位熱作為動力能源,低成本液化回收二氧化碳。目前這一技術正在研發過程中,希望能很快推進工業化應用。

在圓桌會議最后,欒立剛先生提出遵循泛能源思想,深挖本地資源(本源),創造性地開發能源裝備(轉化),可以為能源變革和環境保護提供全新的思路(躍遷)。普泛能源將在低品位工業余熱制冷、低品位熱工業除濕、余壓高效回收利用基礎上繼續探索多品位、多樣化的本地化能源梯級利用,譬如,利用大量的需要冷卻塔處理的工業低品位熱水作為驅動力,以吸收式熱泵技術加以轉化,將能源品級升級(躍遷)再利用,達到節能減排的目的,其應用前景非常廣泛;利用城市危廢處理如垃圾、污泥等過程中的熱源為驅動力,變廢為寶,實現城市危廢減量化處置的零能耗和外溢效應(提供大量冷、熱媒);在能源本地化的基礎上,積極探索冷熱轉換輔助二氧化碳的濃縮捕集和減量等等。這一系列的技術和應用將為國家生態文明建設,促進高質量經濟增長,碳達峰和碳中和的中、長期目標作出應有的貢獻。

圓桌論壇后,欒立剛先生的發言得到眾多校友企業及機構的廣泛關注,并和部分企業和用戶進行了更深度的交流,得到了廣泛的肯定性。




責任編輯: 李穎

標簽:普泛能源,雙碳問題