四、若干个重要的战略对策
整个能源、环境问题是一个庞大的系统工程，牵涉到科学、技术、文化、历史传统、教育、外交、政治等方面，且这些方面是相互耦合、相互影响的。本文只是从技术层面提出若干个重要的战略对策，远远不能说明问题的全部，甚至所提到的科学、技术也只能是一个局部而已。
1.节能为本
我国虽然人均资源短缺，供应压力较大，但另一方面单位GDP的能耗强度（EnergyIntensity）很大，大约是日本的5—6倍，其原因是多层次的：
工业结构的原因。如高能耗、低附加值的产业；制造业缺乏自主创新，处于低端；第三产业不够发达……
技术相对落后的原因。我国发电、水泥、炼钢、电解铝等的单位能耗都比先进技术低20％—30％。
政策方面的原因。节能往往是软指标，政策相互不配套，贯彻不力，统计混乱，一般号召多，落实少。用能企业、机关、个人没有真正节能的驱动力和意识。
传统习惯、文化、观念、道德层面的原因。
从某种意义上讲，人们没有把节能作为自己的行为准则，在消费模式方面不加选择地模仿西方，更有甚者以奢侈、豪华为荣。中央提倡的循环经济，资源节约型社会，多是在口号上跟得很快，表面文章多，政绩工程多，扎扎实实的实效工作少。
从科学技术层次考虑，节能有非常大的覆盖面，从基础研究到应用研究，一直到节能产品的研发和商业化推广，有大量的工作。例如，强化传热、传质，两相、多相流动，可再生能源（太阳能、风能、生物质能、地源冷热能，以及由这些能源应用组成的复合系统）的高效、合理利用，新型蓄能（热、电）装置，新型的热力系统，复杂工业系统的集成、优化……
其实，节能本身就是一种能源，而且是最最“清洁”的能源，在这方面我国的潜力是极大的，这给广大的科技工作者、政策制定者提供了十分广阔的发挥聪明才智的天地。
2.煤的现代化利用
如前述，我国的一次能源在相当长的一段时间内主要是煤，而煤的直接燃烧引起严重的环境问题，因而，煤的现代化利用———以煤的气化为龙头的多联产系统是对应我国能源问题严重挑战的战略方向。煤基多联产系统的框图如下：
煤经气化后成为合成气（CO+H2），净化以后可用于生产化工原料、液体燃料（合成油、甲醇、二甲醚）和电力。这些生产过程的能量流、物质流、火用流（exergy）按最优原则耦合在一起，比分别生产相关产品在基本投资、单位产品成本，污染的排放（硫、汞、颗粒物）、环境等方面都有显著的效益。这种多联产系统在化工产品、液体燃料和电力之间可以按市场需求或是发电的“峰-谷”差适当调节，有很好的灵活性。
多联产系统所生产的液体燃料，尤其是甲醇和二甲醚是绝好的煤基车用替代燃料，可以有份额的缓解我国石油的短缺。同时，甲醇还可以用来生产烯烃和丙烯，用煤化工去“替代”一部分传统的石油化工，以减少石油消耗。二甲醚是一种物理性质与液化石油气（LPG）相近的化工产品，除了替代柴油外，是一种绝好的民用燃料，可以给城市和一些缺乏能源的地区提供清洁能源服务。
在整个工艺过程中可以捕捉（Capture）高浓度、高压的CO2，为温室气体减排创造条件，所耗费的能量与成本比常规电站烟气中捕捉CO2低得多。
随着技术的进一步发展，例如大容量高温固体氧化物燃料电池（SOFC）的商业化，这类多联产系统把SOFC耦合进来，还有很大提高效率的潜力，使发电效率提高到60％—65％，这将是发电的一个新的里程碑。
这种多联产系统组成部件的绝大部分技术是成熟的，如大型煤的气化装置（2000—5000吨/天）、各种化学反应器和相应的催化剂、燃用合成气的燃气/蒸汽联合循环等。只要我国各部门（煤炭、化工、电力）打破行业界线，通力合作，加上国际合作，在3—5年内就有可能建立大型的示范多联产装置，并在2020年前后有相当数量的推广。
这类多联产系统有很大的进一步提高能源利用效率、减少环境污染的潜力。要研究的关键技术如：①温室气体的捕捉和埋存（Carbon Captureand Sequestration，简称CCS）；②多种不同配置的系统的集成、优化；③系统的变工况运行，系统的动态特性；④系统的最优控制策略，系统的安全运行及故障诊断；⑤用膜技术来代替目前的空分（A鄄SU）；⑥收率更高的一次通过的浆态床技术；⑦用膜技术来低耗能地分离CO2和H2；⑧用更高初温、燃用合成气或是富氢气体、甚至纯氢的燃气/蒸汽联合循环；⑨把SOFC耦合到整个系统中来……
这些都是需要我们下大功夫研究的问题，花费整个一代人的精力也不为过。
3.煤基醇醚燃料的应用和车用动力
如上述，液体车用燃料的短缺将是我国现代化发展的瓶颈，尤其是我国汽车工业和汽车保有量近年来迅速的增长。2005年我国生产汽车570万辆，仅次于美国和日本，居世界第三。2005年比2004年汽车保有量增加20％。近年来车用燃料消费量增长很快，平均约为12％，2005年全国汽油消耗是4770万吨，柴油消耗是8513万吨。在我国石油储量、产量不多和车用液体燃料必须安全供应的形势下，煤基醇醚燃料的替代成为我国必然的战略方向。
用于替代汽油的甲醇有很高的辛烷值，在汽油机车应用可以提高压缩比（从9到12，甚至14），从而提高发动机的热效率。按热值，汽油和甲醇是2∶1，但由于效率提高，甲醇替代汽油可以做到1.6∶1。当然，燃用甲醇也有一系列问题，如金属腐蚀，橡皮元件溶胀，冷启动困难，非常规排放物（甲醛等）等，但是经过多年努力，这些问题都可得到适当的解决。甲醇低比例掺烧（10％）对原发动机只需作小量的改动，而高比例（85％）或是纯甲醇，则需重新设计发动机，对此，国内有关研究单位已设计并成功试运行纯甲醇汽车。当然，在这方面还需进行大量的科研和开发工作，在使用中积累经验，不断改进。
用于替代柴油的二甲醚（DME）有很高的十六烷值，燃烧完全，排放满足欧Ⅲ，经优化它可满足欧Ⅳ标准。NOx排放比常规柴油机可降低50％以上，运行噪声低，无黑烟排放。但二甲醚在常温是气态，所以车的燃油系统必需加压，此外，二甲醚黏度只有柴油的三十分之一，且杨氏模量小，燃油喷射系统的零件的磨损以及喷射时间的严格控制都有新的问题需要解决。
总的来说，一种新的燃料在汽车中应用不会一帆风顺，肯定会伴随这样或那样的问题，但是，正因为如此，需要我们科技工作者加倍努力，从理论—实践—再理论—再实践中走出我们具有中国特色的道路来。醇醚燃料的应用也是我国自主创新、形成自己有特色的汽车工业的一个契机，因为在这方面国外由于其国情方面的原因，应用得不多，或是刚起步不久（如瑞典Volvo，日本三菱），这样，如果我们从国情出发，加强研究和实践，就可以有跨越式的前进，走出自己的道路来。 |
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