陈勇院士：从中国资源禀赋考虑应大力发展地热能

“我始终认为，现在我们发展可再生能源太不理性了，从某种意义上来看这是乱来。”谈及目前中国可再生能源发展战略，中国工程院院士、广州能源研究所研究员陈勇直言不讳。

陈勇院士图

陈勇认为，应当合理科学地制订中国可再生能源发展的战略，优先发展生物质能，同时大力发展地热能与热利用技术。

可再生能源也存在不可再生性

在2019 国家能源集团清洁电力国际工程技术高端论坛发言伊始，陈勇便强调：“我做的报告题目一是要求科学、一是要求客观——科学强调机理、技术、理论，客观则要求实事求是。”

这份让他特别强调科学与客观的报告，便是《应科学客观地制订可再生能源发展战略》。“我始终认为，现在我们发展可再生能源太不理性了， 从某种意义上来看这是乱来。”陈勇直言不讳。

目前，全球可再生能源种类分为太阳能、风能、地热能、海洋能、水能以及生物质能。

陈勇指出，其中生物质能的转换方式与其他可再生能源不同，它可以直接转化。“而其他可再生能源的转换则是一种需要载体的间接行为， 只有生物质能不仅可以转化成电、热，还能转化成气体、液体、固体甚至化工原料。”

对于可再生能源的不可再生性，陈勇做了重点阐述：“可再生能源就是可再生的，怎么还有不可再生性?这个观点一旦说出来会刺激到许多企业，但我还是想表达一下。”

他指出，“可再生能源是清洁永不枯竭的能源”这句话经常被提及，人们往往只看到可再生能源清洁以及永不枯竭的一面，但却忽视了一个问题——能源不转变成能量即无法做功。

“不转变成能量便是不做功就仅仅只是晒晒太阳而已，。而转变成能量是需要载体的，生产载体的过程又需要耗费能、水、工，生产过程并不是清洁的。但大家都不愿意承认这一问题，总认为太阳能、风能是‘干净’的。”陈勇说。

此外载体的“寿命”不长也是非常棘手的难题。陈勇指出，比如太阳能行业的相关载体寿命就仅有二三十年左右。“将来这么多的太阳能、风能载体应该怎么处理?因此我们要客观地认识一个物质，不能只看好的一面而忽略另外一面。”

陈勇强调，可再生能源转化为能量的过程， 既不完全清洁也存在不可再生的问题。

以太阳能光伏行业的全生命周期为例。从原料、生产一直到产品出厂，期间经历了采矿、生产多晶硅、冶炼等需消耗能量与资源的过程。而当产品报废后，还将面临废弃物处置的问题。

“最后废弃物谁来处置呢?有哪个企业会承诺太阳能、风能产品卖了以后最后还会承担处置的问题?”陈勇说。

他与团队曾做了简单的产品全生命周期的分析，包括经济指数、能量指数、环境指数、物质指数等。“物质指数我给的比较高——但实际上是假定所有太阳能、风能都能实现100% 回收利用情况下，物质指数才能很高。如果不能回收利用，物质指数也会很低，进而环境指数、经济指数都不会太好，这是客观的情况。”

此外，可再生能源的不可再生性还存在另一个问题，即能量密度低的问题。陈勇指出，太阳能面临着能量密度低、受气侯影响、不稳定等因素，而风能也存在同样的问题。

“中国地热能资源很普遍，但能量密度相对低一点，如果作为热利用来说是不错的，但作为发电利用还有点问题。”

而且，太阳能、风能的利用需要较大的空间， 其占地面积相当于核电的100 倍、火电的50 倍。如何利用好这种低密度的能量是目前业内研究的重点。

对此，陈勇指出，第一需要用科学的原理、科学的技术，同时一定要实事求是且因地制宜。

应优先发展生物质能

陈勇表示，生物质能所面临的问题则是原料收集有一定难度。“长期以来，生物质能在中国为什么发展不好?我认为是一个概念上的错误， 即发展生物质能时把它当成一种能源，而在实际操作时又把它当成了废弃物，因此政策上就出现了问题。”

有鉴于此，陈勇与团队在最近的研究中将生物质能分成两大类：一类为主动型生物质能，一类为被动型生物质能。

主动型生物质能就是一种人类主动可以控制的能源。为了人类的发展，人们可以选择种植多少、生产多少。主动型的生物质包括各种各样的能源植物、能源藻等，这些均能通过转化变为生物燃料、电能、生物基化学材料、生物基热能等，但这部分的能源在中国占比非常少，甚至达不到1%。

实际上，在人们周围大量存在的是被动型生物质能，即不以人们意志为转移，在生产生活过程中产生的生活垃圾、人需粪便、农业废物、林业废物等，年产量约60 亿吨。生物质能如果处理不当就会成为污染源，而一旦把它当成资源和能源利用后，便具有巨大的能量价值和资源价值。

陈勇院士

陈勇强调：“我们现在要解决的是被动型生物质能的问题，它并不是一个简单的能源问题， 实际是一个与环境有关的问题。”

他指出，事实上年鉴里关于粪便的统计数据肯定是不准确的。“因为鸡、牛、羊拉屎又该如何统计?所以经常有人说，统计年鉴乘以二才是比较真实的数据。”

那么，究竟该如何计算被动型的生物质能呢?陈勇对此也有着自己的计算方法。

“比如看到一头牛，我们就会有基本的一个判断与估算。一头牛一天大概会排出50 公斤粪便，这一数量排便量相当于十头猪，而一头猪的粪便又相当于三个人粪便的总和，一个人的粪便则相当于七只鸡的粪便。”

通过这样一种大概的统计、估算与判断，人与动物的粪便量约为40 多亿吨。而十亿吨粪便已相当于一吨标准煤的能力，这一数字已经非常可观。

陈勇指出：“其中，鸡、羊、牛、猪等动物的粪便量约为34 亿吨，相当于3.5 亿吨标准煤， 如果能转变成能量可以减少二氧化碳、二氧化硫的排放，并减少温室气体排放，这个贡献是非常大的。”

此外，每年中国农民种植的农产品加工废弃物约为18 亿吨，相当于8 亿吨标准煤或64 亿方天然气。农村垃圾加上城市生活垃圾为4 亿吨左右，则相当于0.4 亿吨标准煤。

“把废弃物全部累加后，相当于11 亿吨的标准煤或者相9360 亿方天然气——这是我国去年一年消费天然气量的4 倍，也是去年全国所生产天然气量的7 倍。我们一年的废弃物相当于日本整年能源消耗的2 倍，光利用这些粪便就不得了了，而且可以降低污染，相当于减排温室气体40 亿吨，这个贡献是非常大的。”陈宏总结道。

大力推动地热能与热利用技术符合发展战略

有鉴于此，陈勇指出，应当合理科学地制订中国可再生能源发展的战略。“即优先发展被动型的生物质能。如果不把废弃物转变成能源并资源化利用，我们一年需要花十四五万亿元来处理这些废弃物。中国一年财政收入才二三十万亿元， 同时石油对外依存度已经高达60%，进口天然气占比已经接近50%。我们自己产生了那么多废弃物，为什么不能把它转变成这些能源和资源呢?”

其次是要积极部署主动型生物质能的研发， 但不要急于产业化。在生物质能转化领域，业内还有很多工作要做，如仿真学的研究就仍有较大的空间。

同时，要大力发展地热能与热利用技术。在陈勇对可再生能源发展的排序中，排名第一的为生物质能，其次为地热能，“然后才是如何发展太阳能、风能”。

他认为，发展风能和太阳能一定要与别的领域相结合，要与民生及产业结合。“比如在农村可以与农机结合、与建筑一体化结合，与其他农业设施结合等，河南已经建成了光伏厕所、污水厂等，以及用太阳能、风能发展氢能等。”

不过，陈勇始终不太认可太阳能、风能可以规模化并作为独立能源去利用，“因为它们的能量密度太低了”。

在陈勇看来，发展太阳能要从新的原理和新的材料入手。“希望年轻人能积极探索，发展新的风能和太阳能转换原理，发展新的能源材料， 同时找准应用的定位。比如太阳能一体化等。”

此外要重视售中产品的处置，发展新能源和可再生能源时一定要进行全生命周期的分析，“不能只看到太阳能干净的这一面，而忽视了在全生命周期中的不可再生性”。

对于太阳能、风能的发展，陈勇还抛出了一个疑问：“我始终感觉现在这套太阳能和风能的理论，是不是存在问题?”

如在风能的发展中，规模越大、风机效率越高自然性价比便越好，如今已经出现单机三兆瓦、六兆瓦、十兆瓦的风机。但陈勇去风机场参观时发现，三兆瓦风机的运输都很困难，“当前风机的原理是否合理我不太清楚，是否非要使用这种叶片吗?我希望国人不要总是一味模仿，外国人说什么我们就做什么。”

实际上，优先发展被动型生物质能有许多种方式可以采用。如与重氧结合，可以实现多能互补;粪便可做沼气、可发电、可做天然气，做成包括一氧化碳在内的甲烷气后还可作为化工产品的原料。此外，沼气的沼液、沼渣还可以做肥料。

陈勇强调：“我们应当从能源与环保的双重效益考量，优先发展生物质能;从资源禀赋考虑应该大力发展地热能，其可以在各领域进行广泛的利用;从转换原理入手应该创新太阳能、风能的转换原理和机理，同时还应当前瞻性地部署海洋能的研究和开发。”

个人名片

陈勇，1957 年6 月13 日出生于南京，汉族，浙江宁波人，能源与环境工程技术专家。中共党员。1981 年毕业于南京化工学院，1993 年获日本名古屋大学化工专业工学博士学位，1995 年入选中国科学院百人计划，2006 年当选国际欧亚科学院院士。2013 年当选中国工程院院士。

现任中国科协常委，中科院广州分院、广州能源研究所研究员，国家能源投资集团有限公司新能源与环保领域首席科学家，常州大学城乡矿山研究院首席科学家，兼任煤燃烧国家重点实验室、能源清洁利用国家重点实验室、多相流国家重点实验室学术委员会委员。

长期从事有机固体废物能源化与资源化利用技术、生物质能利用技术研究与开发，以热化学转化、物理转化、化学转化、生化转化系列技术及集成为手段，实现生活垃圾、畜禽粪便、农林废物的能源化与资源化高值利用。在长期研究积累基础上，提出了“城乡矿山”和“城乡矿山云”理念，建立了“农村代谢共生产业”新模式，创建了“副产物控制的清洁生产机制”和“基于能量流、物质流、环境流、经济流的全生命周期分析方法(4F-LCA)”。参与能源战略和生态文明建设战略咨询研究。主编《固体废弃物能源利用》、《中国至2050 年能源发展路线图》等著作7 部，参编著作11 部。2008、2011 年分别获国家科技进步二等奖，获省部级科技奖励4 项。2012 年获何梁何利科技进步奖。十届、十一届全国人大代表。