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。

電動汽車發(fā)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(jī)電力驅(qū)動和電動車專家，中國工程院院士。先后擔(dān)任世界電動車協(xié)會主席，亞太電動車協(xié)會主席等職務(wù)。

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(fā)，因為在二十世紀(jì)六十年代發(fā)生了石油危機(jī)，油價突然漲高，石油危機(jī)促使美國立法來支持電動汽車的研發(fā)。那時候我受到美國研發(fā)電動汽車的鼓舞開始關(guān)心電動汽車，然后我就發(fā)表了關(guān)于電動汽車電動機(jī)設(shè)計方面的文章。因為這篇文章引起了同行的關(guān)注，夏威夷大學(xué)主動派人找我到香港大學(xué)建立了國際電動汽車研究中心。

我認(rèn)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(qiáng)烈。第一，中國是缺油的國家，中國的進(jìn)口油已經(jīng)達(dá)到58%左右。第二，中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展很快，造成空氣質(zhì)量下降，所以環(huán)保的壓力比任何國家都要迫切。第三，中國的汽車還在發(fā)展，中國現(xiàn)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(huán)保問題就會越來越嚴(yán)重，所以中國必須要發(fā)展新能源汽車。

現(xiàn)在中國的產(chǎn)量已經(jīng)是世界第一，但是百分比不是，若要電動汽車對能源、環(huán)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(biāo)之一。中國基本上是分為幾個階段，從現(xiàn)在到2020年，中國電動汽車的主要目標(biāo)是減少霧霾，改善空氣質(zhì)量。

調(diào)整能源結(jié)構(gòu)促轉(zhuǎn)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(lǐng)域為高效清潔燃燒及污染控制領(lǐng)域等方面。

清潔能源轉(zhuǎn)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(fā)電側(cè)，大家應(yīng)該聯(lián)起手來，抱團(tuán)為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變貢獻(xiàn)力量，盡量爭取做到用戶需求那樣的發(fā)電曲線。在輸電側(cè)，我們在西南、西北有大的風(fēng)電、太陽能、水力發(fā)電的發(fā)電基地，要靠我國著名的特高壓電網(wǎng)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(wǎng)和分布式電網(wǎng)。在用電側(cè)，用戶可以采取很多的辦法，我們叫虛擬調(diào)峰，產(chǎn)生可平移、可中斷的負(fù)荷，當(dāng)然也要號召大家都節(jié)電。這樣通過發(fā)電、輸電、用電全生產(chǎn)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(fā)展中所遇到的問題。

我們國家現(xiàn)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(huán)境污染也非常嚴(yán)重。有的國家已經(jīng)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(guī)劃前進(jìn)。

乙醇汽油破解減排難題

郝吉明院士

1946年8月生于山東，環(huán)境工程專家，中國工程院院士、清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授。其主要研究領(lǐng)域為能源與環(huán)境、大氣污染控制工程方面。

擴(kuò)大生物質(zhì)乙醇生產(chǎn)和推廣主要有兩大方面原因：一是與糧食生產(chǎn)和儲存有關(guān)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(guān)注的問題。二是減少對化石能源的依賴，尤其是我國逐漸進(jìn)入一個機(jī)動車自主型產(chǎn)業(yè)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(jié)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(nóng)業(yè)的發(fā)展和能源革命是非常好的一個結(jié)合點。

目前，應(yīng)該說這個產(chǎn)業(yè)發(fā)展良好，我們在多個省市做了試點，取得了幾個初步結(jié)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(yīng)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(yīng)對氣候變化方面減少碳的排放，如果汽油當(dāng)中含10%的乙醇，二氧化碳的凈排放大概減少10%。關(guān)于氮氧化物的排放問題，不同的車型有不同的表現(xiàn)，不同的地區(qū)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(jī)械工程專家，中國工程院院士，曾任清華大學(xué)副校長、校務(wù)委員。其主要研究領(lǐng)域為熱力渦輪機(jī)系統(tǒng)和熱動力系統(tǒng)動態(tài)學(xué)方面。

開始科研是文化大革命結(jié)束以后，那時候我已經(jīng)46歲了。當(dāng)時我國的發(fā)電設(shè)備比較落后，需要做一些工作來改造發(fā)電設(shè)備提高效率。1980年以后我轉(zhuǎn)向了電力領(lǐng)域，在微觀方面做了比較多的工作以后，再轉(zhuǎn)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(shè)備，從設(shè)備又變成幾個設(shè)備組成一個系統(tǒng)，然后這個系統(tǒng)就組成一個大系統(tǒng)，慢慢就了解到這些系統(tǒng)互相之間的關(guān)系。

去煤化呼聲越來越高，實際上真正產(chǎn)生污染的不是發(fā)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(fā)展，煤炭立下了汗馬功勞，我認(rèn)為不能把環(huán)境問題全歸結(jié)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(zhì)，它要能量利用最優(yōu)化，同時物質(zhì)利用最優(yōu)化，最主要應(yīng)該發(fā)展甲醇和發(fā)電聯(lián)產(chǎn)，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(lián)產(chǎn)，甲醇和發(fā)電同時進(jìn)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(jìn)燃燒技術(shù)

秦裕琨院士

1933年5月生于上海，熱能工程、燃燒學(xué)專家，中國工程院院士，曾任哈爾濱工業(yè)大學(xué)副校長、燃燒工程研究所所長。

由于當(dāng)時我國不生產(chǎn)熱水鍋爐，所以當(dāng)年的熱水鍋爐就是我們所說的直流鍋爐，但是由于當(dāng)時的供電不穩(wěn)定，說不定什么時候就突然停電了，一停電，水不走了，但爐內(nèi)還有火，所以水很快就被汽化蒸發(fā)，蒸發(fā)就會造成事故，非常危險?；诖?，我當(dāng)時一直在思索怎么解決這個問題，首先想到了自然循環(huán)，后來我經(jīng)過反復(fù)計算分析、試驗，成功研制出我國第一臺自然循環(huán)熱水鍋爐。

當(dāng)年在我國很流行流化床燃燒，因為它能夠燃燒劣質(zhì)煤、煤干石，所以在我國就慢慢推廣起來了。當(dāng)時制造了4臺，2臺裝在廣東韶關(guān)，2臺裝在黑龍江雞西滴道，由于技術(shù)不成熟，當(dāng)時出了一些問題，后來我經(jīng)過反復(fù)試驗，找到了技術(shù)不成熟的原因，通過改進(jìn)技術(shù)，把問題解決了。

拿燃燒技術(shù)來說，一般燃燒節(jié)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(fēng)熱化器，我們搞這個旋風(fēng)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(fēng)熱化器才獲得了國家發(fā)明二等獎，經(jīng)歷了12年，所以并不是所有事情都能很順利的完成，經(jīng)過我們團(tuán)隊堅持不懈地努力，最后才成功了。

節(jié)能減排本質(zhì)是提高效率

王仲奇院士

1932年生于河北，熱力葉輪機(jī)械專家，中國工程院院士，1993年獲國家自然科學(xué)獎二等獎。

二十世紀(jì)七八十年代，國際上非常重視“發(fā)動機(jī)彎扭葉片的氣動成型理論、實驗研究及數(shù)值計算”這一課題，可以說是當(dāng)時的尖端領(lǐng)域。如果把這一課題攻克，在世界發(fā)動機(jī)研究領(lǐng)域可以被稱為一場以改進(jìn)渦輪葉片氣動性能為主要內(nèi)容的革命性變革。從國家的角度來講，我國需要這項技術(shù)。我和我的團(tuán)隊用了10年時間攻克了這一難題，我們對發(fā)動機(jī)葉片沿其高度“扭曲”的基礎(chǔ)上，增加了一個新的設(shè)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(shù)的合理分布，形成完整的彎扭葉片氣動設(shè)計體系，為彎扭葉片工程設(shè)計提供了有效的工具。

無論對于哪個領(lǐng)域來講，效率都是很關(guān)鍵的因素，這一技術(shù)，便提高了效率。這項技術(shù)不僅限于渦輪，還可以推廣到航空發(fā)動機(jī)、大型燃?xì)廨啓C(jī)以及壓氣機(jī)、風(fēng)機(jī)上，達(dá)到優(yōu)化流型，降低能量損失的目的。

徹底解決環(huán)境問題除了真正做好節(jié)能減排，還要提高效率。針對國家當(dāng)前能源可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的要求，效率和節(jié)能是同等重要的。效率提高了，同樣的東西，產(chǎn)出有用的東西更多，何樂而不為?汽輪機(jī)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(huán)流化床從無到有

岳光溪院士

1945年10月生于北京，清華大學(xué)動力機(jī)械系畢業(yè)，中國工程院院士，機(jī)械工程學(xué)院熱能工程系研究員，享受國務(wù)院政府特殊津貼。

早在二十世紀(jì)九十年代初期，循環(huán)流化床──一種煤種適應(yīng)性極強(qiáng)的清潔煤技術(shù)，已經(jīng)初步發(fā)展并很快應(yīng)用到產(chǎn)品中。我國由于投入不足、資金欠缺等多方面的原因，發(fā)展相對緩慢。

當(dāng)時，國外的循環(huán)流化床燃燒設(shè)計理論基本是經(jīng)驗性的，實際上從基礎(chǔ)理論到設(shè)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(huán)流化床燃燒理論體系，研究清楚了循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計背后的道理，揭示了國外技術(shù)的缺陷和不適應(yīng)中國條件的根本原因，使循環(huán)流化床鍋爐設(shè)計從純經(jīng)驗方式轉(zhuǎn)向了理論指導(dǎo)方式。

比較其他的燃燒方式，它有優(yōu)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(shè)計理論，決定從流態(tài)設(shè)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(fā)出來的第二代基于流態(tài)重構(gòu)的節(jié)能型循環(huán)床。在這個理論指導(dǎo)下做出的循環(huán)床廠用電風(fēng)機(jī)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(xiàn)在幾乎達(dá)到100%，這個技術(shù)讓太原鍋爐廠的產(chǎn)值從幾千萬提高到了7、8億，幾乎翻了10倍。

一流設(shè)計成就世紀(jì)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(wù)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(dāng)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(jìn)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(xiàn)，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(chuàng)造了條件，也為三峽大壩建設(shè)施工留下了寶貴經(jīng)驗。

三峽工程的成敗首先在設(shè)計，一流的設(shè)計才有一流的工程?！扒甏笥?，國運(yùn)所系?！蔽乙恢边@樣叮囑設(shè)計人員，也時刻提醒自己。工程質(zhì)量一定要放在第一位，設(shè)計人員在建設(shè)過程當(dāng)中，要根據(jù)施工過程中出現(xiàn)的問題及時想辦法解決，并完善設(shè)計。

1996年春節(jié)，在左岸非溢流壩8號壩段進(jìn)行基礎(chǔ)驗收的現(xiàn)場，我發(fā)現(xiàn)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(dāng)場指出了基礎(chǔ)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(zhì)缺陷處理妥當(dāng)，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。