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高端能源研討會|類液體燃料技術與甲醇經濟的發展
來源:
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作者:RevTech
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發布時間: 2019-05-24
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2019年5月17-18日，由南方科技大學主辦的“南方科技大學高端能源研討會”在深圳市人才研修院順利召開，會議圍繞兩個議題進行討論。一是在油價不斷上漲、供應壓力增大的背景下，中國應該如何應對；二是在深圳市政府的支持下，中廣核集團、南方科技大學（后文簡稱為“南科大”）、深圳大學及深圳能源集團等已聯合發起成立了深圳清潔能源研究院，在新形勢下應如何聚焦該研究院的科研規劃和戰略方向，更好地為中國清潔能源的未來發展做出貢獻。
參會嘉賓包括：中國工程院原副院長、原全國人大常委、中國科協副主席謝克昌院士，原中央候補委員、四川大學原校長謝和平院士，原中央候補委員、西藏自治區人大常委會原副主任多吉院士，中國工程院能源與礦業學部主任蘇義腦院士，中國工程院能源與礦業學部原主任黃其勵院士，南科大校長陳十一院士，澳大利亞國家工程院外籍院士、南科大創新創業學院院長劉科院士，中廣核集團總經理張善明先生，中創集團原總經理周小鶴先生，延長石油（集團）副總經理王香增先生及其他能源領域的專家及領導。會議由謝克昌院士和南科大清潔能源研究院院長劉科院士主持，五位院士及專家就會議主旨做專題報告。
高端能源研討會會議現場
南方科技大學校長陳十一院士致辭
2018年，中國石油進口4.62億噸，對外依存度69.8%，其中經過霍爾木茲海峽的石油共計1.48億噸，經過霍爾木茲海峽及馬六甲海峽的石油共計3.65億噸。中國石油供應短缺、對外依存度高的問題已是中國必須解決的能源安全問題，國際總體局勢對中國很不利。
謝克昌院士在報告中指出，煤基醇醚燃料為能源安全提供了一個途徑，雖無法從根本上解決問題，但至少能解決中短期內存在的迫切的石油短缺問題。截至2018年底，我國有8700萬噸的甲醇產能，由于部門利益保護主義、政府能源規劃布局等方面的問題，實際產能利用率只有50%左右。在石油進口短缺的緊急情況下，可充分利用現有甲醇的產能。應提前部署甲醇的產能應急利用與跨地區調度網絡建設，并提前部署甲醇生產裝置的應急擴建計劃。
與會專家學者圍繞會議議題展開討論，一致認為加強占能源主導地位的化石能源的高效清潔利用、加強本國油氣資源勘探和開采、加強非常規能源和包括類液體燃料及甲醇基燃料等替代燃料開發，是保障中國能源安全的重要戰略，并達成了充分發揮南科大與深圳清潔能源研究院在專業領域的優勢、加大顛覆性技術研究開發力度、進行能源消費的結構性改革、號召全民樹立節能意識等共識。
謝克昌院士主持討論環節
與會專家各抒己見
劉科院士代表南科大清潔能源研究院介紹了南科大團隊在能源科技領域的甲醇經濟及類液體燃料技術的研究與產業化進展。研討會期間，與會專家蒞臨南科大清潔能源研究院，對甲醇發動機實驗室及類液體燃料實驗室進行了參觀，現場觀摩了10kg/h微礦分離小試及100kg/h微礦分離中試試驗，并對煤炭超細粉碎和礦物質分離的原理、工藝和設備研發情況進行了詳細了解。
液體燃料是人類燃料的首選，用類液體燃料的思路解決煤炭清潔高效利用問題，是值得關注的新技術方向。南科大開發的煤炭微礦分離技術，是一種在燃燒前將煤中的可燃物及礦物質充分解離后，制備超凈可燃物微粒（1-30微米）懸浮在有機液體及水中形成的高能類液體燃料，同時副產土壤改良劑的世界領先技術。該清潔類液體燃料成本不到等熱值天然氣的一半，即可在用于鍋爐燃料，其排放優于天然氣排放標準；也可作為煤化工過程氣化爐的原料，將來還可以替代船油、部分解決中國油氣短缺的問題；分離出的礦物質作為土壤改良劑可解決化肥濫用導致的土地板結及氨排放問題。該項技術不僅可用于優質煤，也可用于劣質煤、煤泥、尾煤等的提質加工，變廢為寶。
南科大團隊在微量元素及礦物質解離方面開展了大量理論和實驗研究，首次研發出基于礦物嵌布形態解構的分級超細研磨工藝，可精確預測超細研磨設備的粒度分布遷移規律和能耗，在將煤炭磨至30微米以下時，能耗可降至~25千瓦時/噸；預礦化的新型礦物分離工藝解決了超細礦物質有效分離的國際難題，可燃體回收率大幅提高，達國際領先水平。
類液體燃料的推廣利用對我國煤炭清潔高效利用的技術創新、油氣短缺問題的解決以及霧霾防治等社會痛點問題的解決均具有重要意義。
為了解決我國車用燃料油短缺的問題，新能源汽車在一段時間內快速發展，獲得了包括政府產業補貼在內的各種支持，但近年來新能源汽車的發展瓶頸已開始受到業界關注。劉科院士在研討交流中對這一現象進行了剖析，并基于甲醇經濟發展角度給出了解決問題的可行方案。
新能源汽車作為未來汽車發展方向之一是值得鼓勵的，在技術研發上也有必要進行投入，但新能源汽車發展中面臨著電池能量密度天花板難打破、鋰鎳鈷等重金屬原材料稀缺而高成本、電池重金屬污染嚴重且回收難突破等發展瓶頸，政策力推和大幅度產業補貼的效果不盡人意。新能源汽車的發展初衷是解決石油供應不足與機動車尾氣污染問題，基于技術和市場發展現狀，實現該發展目標仍須長期探索和努力。劉科院士建議嘗試不同的戰略發展路徑：第一步，實現高效的內燃機技術和清潔醇醚燃料的結合并增加此類車的份額；第二步，逐漸增加混合動力車的份額；幾十年后，如電池或燃料電池技術確實有革命性的進步，逐漸過渡到電動車或燃料電池汽車。
甲醇不僅比柴油便宜，并且因甲醇不含硫、燃燒過程無SOx排放、NOx排放遠低于柴油等有利因素，可使得內燃機尾氣排放會更干凈、尾氣處理系統成本可以大幅度降低，甲醇將成為非常理想的發動機清潔燃料。甲醇內燃機技術的突破使得中國能充分享受北美頁巖氣革命及歐洲柴油機技術革命帶來的紅利，建議關注和支持甲醇內燃機新型技術的研發和產業化。近期內醇氫動力內燃機可突破點燃式甲醇汽車在噴嘴耐久性、冷啟動方面的技術瓶頸；新型甲醇基燃料內燃機技術可解決甲醇壓燃國際難題并可大幅提升燃燒效率。
天然氣制甲醇的技術非常成熟，制甲醇過程的主要成本是天然氣原料成本，因此可由頁巖氣革命帶來的天量廉價天然氣大規模地制得低成本的甲醇；同時，甲醇可以用低成本的煤來大規模清潔化制備，可以用大量的棄風棄電轉化CO2制氫及甲醇，將來可從可燃冰等大規模非常規能源原料制取。未來如果燃料電池汽車成本降下來后，甲醇還可以作為儲氫液體用于燃料電池汽車。一升甲醇和燃料電池放出的水蒸氣重整，可釋放出143克氫，是一升液氫（零下253℃）含氫量的兩倍（72克），由此，無論從近期還是中長期來看，甲醇燃料的大規模低成本供應是有保障的。甲醇近期可取代汽油在點火式內燃機（如醇氫內燃機）里燃燒，中期可取代柴油在壓燃式內燃機里燃燒，長期如燃料電池成本下降到足夠低，甲醇可作為液體儲氫介質用于燃料電池汽車。綜合考慮甲醇各種清潔燃燒與高效轉化技術的成熟度，甲醇經濟已具有良好的推廣基礎和條件。