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《漫谈能源利用》
 
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漫谈能源利用

2003-3-21 9:49:22

主持人:会当凌绝顶,一览众山小,凤凰卫视世纪大讲堂。在我们生活的大多数城市当中,我们使用的能源仍然是化石能源,这种能源在使用过程当中,会造成一定的污染,而且它的资源也有限,于是我们想到了太阳能,想到了地热能,也想到了风能,我们甚至想到把垃圾的这种填充物也都改造成绿色的电能。那今天主持人阿忆,就给大家请来了中国科学院工程热物理所的前任老所长,请他跟我们讲一讲能源,我们看一看这位老所长是何许人也?

主持人:好,欢迎蔡院士,在正式让您讲演之前,我有一些小问题要问,就是刚才看了小片子,

蔡睿贤:请问。

主持人:我也在网上查了一下您的履历,说您从广东实验中学毕业以后,是1951年考上大学。

蔡睿贤:对。

主持人:1956年毕业,中间只有五年时间,但是您的履历当中写了三个学校,有清华、有交通大学,还有哪个?

蔡睿贤:北航。

主持人:还有北航,您怎么在五年当中换了三个学校呢?

蔡睿贤:那让我坦白交代。考上清华,清华当时要念什么专业呢?也是好高骛远吧,那时候想哪个最先进念哪个。刚好我一个表哥,他念完航空,就给我大说航空的高级吧,我就考航空,考了清华航空。后来院系调整。

主持人:哦,1952年院系大调整。

蔡睿贤:清华的航空就并到北京航空学院,现在是北京航空航天大学了,所以就到了北航。那么,到了北航以后呢,又念了一年多一点点,那一阵正好是高饶事件,可能年轻人都不知道。

主持人:“高岗饶漱石”。

蔡睿贤:对,阶级成分什么等等,说的很厉害。有些当然地主、恶霸出身的大概就不行了。我也不是,我唯一是小时候在香港念书的,海外关系特多,因为我是广东台山人,就是说海外关系太多,我估计就是这么回事。当然不会跟我具体说你什么原因啦。因为当时我又是班长、又是团支委,又是学习应该还算最好的吧,还是运动员,还有什么,反正那时候一般是不希望我走的。

主持人:所以就把您调到交通大学去。

蔡睿贤:送到交通大学去了。

主持人:那在这几个学校,频繁从这个学校到那个学校,从那个学校再到这个学校过程当中,你当时想到过要做动力研究的时候,更多地想到了能源吗?

蔡睿贤:应该说我考进清华的时候,是想搞航空的,航空当然也是一种动力啊。后来在清华到了北航,其实北航我当时学的专业根本跟动力没关系,相当于现在的机械制造。后来又调到交大,调到交大去的时候呢,我在清华和北航已经念了三年多了,交大当时认为门槛高,就得压一年。

主持人:一共上了五年。

蔡睿贤:所以换了一个专业。因为这段时间没什么可念了,我全念完,我在那个专业有什么意思呢,就换了一个专业,换到动力方面去了,搞能源了。

主持人:我是个工科外行,我想到动力的时候,我顶多是把动力通过燃料的系统想到跟能源有关系。动力就是要往前冲嘛,没有想到冲的过程当中,用的原料会不会造成污染。当时会想这么多东西吗?

蔡睿贤:那一阵子,可能全世界都没怎么考虑污染问题,那时候考虑污染呢,主要还是对什么核污染,什么化学污染,对能源动力的污染考虑还很少。

主持人:你什么时候开始考虑到能源问题呢?

蔡睿贤:那当学生就得考虑了,因为念动力,动力就是能源利用吧,所以在交大既然也换了一个专业,到了搞能源利用,那么自然就得考虑这个问题了。我记得第一个五年计划,我们那时候好好学习,一看中国的能源动力怎么发展,那挺高兴,还挺有奔头的。

主持人:那是五十年代中期,从五十年代中期到二十一世纪初年,有将近半个世纪的时间。

蔡睿贤:对。

主持人:那我们听一听蔡院士通过半个世纪,将近半个世纪的时间,研究能源的一些经验。我们来听一听。这个主题讲演的名字叫“漫谈能源利用”,我们鼓掌欢迎。

蔡睿贤:那么,讲能源利用。第一个,当然能源重要不重要,我想这个事情就不用给大家讲了,我想都懂得,没有能源就没有我们世界。对不对?那么能源要不利用的话,能源一点用都没有。所以,讲能源就得讲利用。今天我准备讲三个方面的问题,第一个是能源,第二个是利用,第三个就是刚才主持人已经说了,现在能源利用污染的问题也比较严重。所以,假如有时间的话,我将说一说能源利用中的污染。

先此声明,我今天讲的都是个人看法,就是说未必跟一些标准的(讲法)一样。第二个是按忧患意识来讲的。这忧患意识也是按照十六大里面特别提到,我们要有忧患意识,要居安思危。这我觉得很对,不能像二、三十年前,我听大报告,每次都是我们的形势大好,越来越好。其实讲的时候,正好是1961年饭都没得吃,我那时候不理解什么是形势大好。现在我觉得形势好多了,我们还讲居安思危,还讲忧患意识,我觉得很对。所以我这里面讲的有些也是忧患意识,不是一片大好。第三个,我可能还是主要讲中国的情况吧,全世界太多了,当然我还得横向比较,比较比较中国跟外国的主要区别、差距。

下面,就说首先讲能源。刚才主持人说到化石燃料。化石燃料,主要指的是煤、油、气。我不懂地质,据说都是多年,万年、亿年以前,地球上的动植物变成化石了,后来就变成了煤跟油了,跟天然气了。那么,说实在的,化石燃料是近代的最主要的燃料,我下面一点一点说。

第一个是煤,煤应该是近代社会的主要能源。我这近代说的是两百年到上个世纪初,是最主要能源。在国际上就是那样,譬如说变成现代工业社会,那是从瓦特蒸汽机,一般算起来。瓦特蒸汽机当然烧的可能是从木头到煤。在1900年左右,全世界用煤是最多的时候,那一阵,主要的能源就是煤。包括那一阵的发电的能源,包括那时候军舰,那时候主要讲什么主力舰,都烧的是煤。我们中国也是以煤为主,这是中国一个很大的特点。全世界的大国,除了中国以外,没一两个是以煤为主的,我们中国是以煤为主。那么,中国的煤的储量有多少呢?中国现在可采储量基本上是在十的十一次方吨左右。探明储量高一个数量级,大概是那样。要讲绝对数量,我们中国是世界第二到第三左右吧,因为大家对数字也别太认真,就像大家知道,煤还是藏在地底下的。究竟能准到多少位呢,我的估计准到两位就了不得了。跟你说我们有什么十的十一次方是多少,是千亿吨。说我们有一千二百三十四亿吨,再准到五六七八,那全骗人的,我估计有两位也差不多了,哪有那么准。

虽然我们中国的绝对储量是世界领先的,反正前三名总没有问题的。但是要人均,我们只有世界平均的二分之一。我们这个能源,我们煤算最多的,但一人均就完了。另外一个,我们中国的煤炭,应该说是血汗煤炭,汗不用说了,我们中国很多还不是先进的现代化的煤矿,很多小煤窑,大家也知道,那真是凭汗干出来的,汗不算,是血的代价得出来的,我们中国很多煤是血汗的代价出来的。

下面第二种化石燃料,或者第二、第三种,油跟气,油就是石油,气是天然气。这两种在国际上,大概在上个世纪三十年代左右,已经超越了煤,变成世界的主要能源,一直到现在为止,油跟气加在一块儿是全世界的占量最大,按发热量来说,占最主要的能源。我们中国,当年大庆干的也不错,我们在九几年以前,1997年、1996年左右以前,我们油是出口国,甚至在八十年代初的时候,我们中国出口钱最多的,拿的钱最多的是靠出口石油的。但是现在我们的油已经是大量进口,估计没多少时间,我们的一半的油气是靠进口的,现在还不是,没多久了。

我们煤炭我刚刚忘了说了,煤炭我们还不少,有十的十一次方吨。意思是按现在的水平,我们就拼命挖,至少一百多年以后还没挖完。就是说我估计在座能活一百岁的话,你们也别担心,煤还是有的。但是油、气只能说前景未明,究竟还能有多少?按照国外的数字,不说我们中国的数字,按国外的数字,也就是十几、二十年吧。还有一个叫天然气水合物,有人叫什么可燃冰,这个前景更不明朗。第一,究竟有多少,海底有多少,这个还未明。第二,就算有了,怎么把它拿出来,现在也没落实。所以,按照全世界所有搞能源软科学研究的,不管哪个国家,绝大多数的结论都是,在2050年以前,全世界,(不是哪个国家,当然有些国家可能不是,有些国家很特殊),全世界或者全世界的主要国家,还是靠化石燃料为主,这个好像没一个重要的能源软科学研究,说不是的。我们就了解,我们还得去利用化石燃料倒煤,把煤从地底下倒上来,不过用煤是比较倒霉的。这是第一。

第二呢,中国和全世界除了化石燃料以外,还有两种能源是用量比较多的,一个是水利,一个是核。那么,水利资源,中国是全世界第一,绝对第一,这是没有问题的。不过,都在哪儿呢?基本都在西边,这不说大家也知道,东边地比较平,平的地方哪有水利,水利最厉害就是在西藏,因为西藏,大家说山也高,流下来也弯弯曲曲的,那么水利资源比较多,譬如说现在雅鲁藏布江大峡谷处,它这儿理论储量就有一亿千瓦,但是理论储量实际上不能开发那么多的。

大家可以想象,建一个水电站,像三峡就得按百万吨计的水泥或者是差不多的钢。在西藏,哪有这么多钢跟水泥,工厂也没有。所以一个远。另外一个呢,是远水救不了近火,是时间上的远,因为建水电站啊,时间都要比较长的,譬如三峡,十年以上。所以水利是这么一个情况。但是水利是很好的,没有污染的。我们水利虽然是国际第一,但是其实可采的量,就是能够真正利用的量也是有限的,有很多是经济上,或者是技术上不能用的。可采的也就最多三亿千瓦,也就是说我们现在全国的发电装机容量也是三亿多千瓦,所以虽然是世界第一,水利量也是有限的。

下面是核,核现在主要说的是裂变,在座可能也有搞物理的,你们可能比我还懂。裂变发电,但现在全世界用的不少,反对的也挺厉害。当然最多的法国了,法国百分之七十是核电,但有的国家反对挺厉害,不许用。但是裂变供电,它利用的就把它里面的裂变能,其实利用的1%都不到。所以,中国的核裂变储量是不多了,我们中国要大量发展核能,现在的堆型是不行的,要有待于快堆或者快中子堆。但是这快堆在全世界除了中国,据说还有俄罗斯都停了,最有名的法国有个凤凰堆,跟这个凤凰一样的名字,法国有个凤凰堆,日本有个文殊堆,都出了小事情,后来都停止运行了,还没发电。就是实验堆。核能是这样。当然,核能有很多人说不安全,其实按我个人看,我不搞核能,所以我还可以给大家说,核能在纪录上面,除了切尔诺贝利以外,应该说它的安全度比火电还高,但切尔诺贝利(犯了几个严重错误)一下就全完了。

那么,核还有聚变。聚变当然很理想,也没有什么放射性,但是我记得五十年前,没到五十年,严格说是四十六年前,那时候氢弹出来了,那一阵子搞核的专家说,你们看着吧,你们搞化石燃料没戏了,过五十年,全是我们核聚变的世界了。我们取之不尽,用之不竭。当然这个话也是不对的。大家知道,算百万年,就算取之不尽。五十年以后看着办,现在已经过了四十六年了,我敢跟大家说,四年以后绝对不会有核聚变发电。核聚变专家也说没问题,2050年就行了,我希望如此。当然,我也真希望如此,因为核聚变要有的话,那至少给人类解决了很远很远的能源问题了,不过我也估计最低也得五十年以后。

要说能源,比较时髦的说是新能源,或者可再生能源。那么,最多用的当然是太阳能跟风能,可能用到还有波,波浪能、潮汐能、秸秆能、地热能,刚才都说了,秸秆还有什么木材等等。再解放思想的话,也可以把火山能、地震能、闪电能等等,你别说那要真能用上的话,闪一次电,够用很久的,但现在还不知道怎么用,火山也是。地震来了以后我们把地震能全用上,地震也没有了,多好,但现在还没有这个招,狂想而已。这个现在都在发展当中,不过我刚才说了一句话,其实相当于说新能源、可再生能源,在五十年内还不会起最主要的作用,因为既然化石能源起最主要的作用,它就是只能发展,为什么?我下面再说。

那么这些能源哪个就好呢?一般可能讲能源,不太讲怎么评价,其实评价这个东西是最最关键。怎么评价呢?能源,第一个要考虑能量密度,就说你比较少的东西,就能出很多能源。你要很大很大的东西才能出一点能源的话,这个用起来,经济上肯定不合适,有很多也不方便。譬如能源密度,化石燃料是比较密集的,核能当然更密集了,水能差点儿,因为很多水,当然也还凑合,新能源、可再生能源一般都是能量密度比较低的,要太阳能密度很高的话,那我们都不能在外面晒太阳了,一晒就化了,所以肯定密度是不高的。风也是,一吹就倒了,那不行。

第二个,能源,我们说既然是能源,它的总量不能太少,总量太少的话,那也不值得用了。当然可再生能源的总量,既然永远有嘛,当然总量不少,但是有可能密度太低。那么我举个总量对中国来说太少的就是地热。地热,中国,全世界其实也没多少,但是对冰岛来说,可能它对国家人均一下还可以,对全世界来说,一般的所谓地热不包括火山、地震,是没多少的。所以它的总量很少,不会成为主要能源的。除非也是狂想什么的,挖到几千米以下的之类的,那种不算,现在能用的也不多。

第三个更重要的,我们生活这个社会,按照马列主义说的,经济是基础,我们搞能源利用的,其经济问题是影响很重要的。你假如一样东西说挺好,这能源挺好,价钱比金子还贵,谁还能用,所以价钱一般首先考虑能源本身的价钱,譬如说油比煤好,为什么我们不用油呢,假定都随便用的话,那问题是油比煤贵啊,是吧。所以,能源本身的价钱,单位热值的价钱要考虑。另外一个,我们要利用能源,还得有设备,那个设备的价钱也得考虑,新能源为什么用不好,现在为什么不能发展,就是因为它的设备价钱太贵。下面再说啊。

另外,当然应该最好是可持续发展的,就是说我们从古代变到现在,变了多少万年,多少百万年,才出来这点油、煤、气,我们现在几年之内还想变这油、煤、气,我们的树给它砍下去,埋下去,不可能的。所以,可持续,煤、油、气化石燃料是不行的。当然希望这种能源是没有污染的,没毒的。另外,它还得供应是可控的、稳定的、可以储存的最好。那化学燃料这都没问题,你存多少煤,存在这儿就好了。可再生能源,可就是不可控的,我说今天晚上我想要太阳能,哪儿来啊?不可能,将来也许可能。将来可能放个大镜子远远地在这个镜子,一个镜子挡在这儿,反射过来,这个狂想是可以的,现在不行。所以,很多新能源是不可控的、不稳定的,而且是不可储存的。水是可以储存的,太阳,太阳的光大概很难储存了。风,那也很难储存,所以这也是能源要考虑的本身。

另外能源利用,这个能源利用是技术上可行的。譬如说聚变,当然是不能说它将来不可行,现在还不可行的,譬如说我刚才说了火山、地震、闪电,这能量都不少,但是技术上现在是不可行的。还有一条运输要方便的,有样东西其实也挺好,我们也了解它,为什么用的不好呢?就是秸秆,用的不好,因为秸秆本身的能量密度也不高,所以它都运到一块儿去,那个运输本身就够呛,那个能源利用价值不大了。大概在五年前,到西柏坡,看见满地都是烟尘,那么我就问问当时的河北省的书记,省长,说你们怎么搞的,你别说能源浪费,还污染呢。他说是啊,每到秋天,我们就派人到处去管不让烧秸秆。现在老百姓也富了,也懒得对付了,把它运到哪儿去,运的价钱、运的劳动力就不值了。所以,秸秆为什么用不好,现在很多地方,当地就烧了算了,当灰肥肥田,其实也都是很好的能源,就是当运输不方便。说到底还有经济上不合算,经济上合算不妨运运吧,还是可以的。

所以,对能源我想我就谈这么多,尤其是请大家注意,各种能源说好不好,都得按这些评价整个考虑考虑,别说它很好,但是它现在用不上。当然,将来、未来我的估计是两样主要能源,如果可能,还在你们老了以后的事了,一个是广义的太阳能,一个是核聚变。

下面讲利用,可能讲得太慢了。利用,我想讲三个问题,不讲太具体的,能源利用的形式,其实能源利用要笼统地或者集中来说,只有两种利用形式,一种变成热,一种变成功。但是我们一定注意,我们能源利用,热跟功的作用是差别很大的,对于我们社会发展,对于我们的各种生产,对于我们先进或者富裕的生活,小康生活,电的作用跟热的作用差别大了。我估计大家知道。要有热无电,我今天也甭说了,灯也没有了,我这些东西也没有。我们现在所谓的先进的社会,全靠电,或者以电为代表的功所能做到的,飞机、汽车、火车、轮船都是功,靠功来推动的。所以,我们说能源利用,一定要注意热跟功起的作用是不一样的。那么,谈第二个,从热力学理论上来说,估计大家都多少学过点,第一定律说热跟功是一样的,第二定律说热跟功是不一样的,功能变热,热不能变功,(不)能随意变。所以,从热力学理论来说,也是功比热高得多。那么第三点,热跟功比,价钱也不一样,买一度电多少钱,买一度热多少钱,肯定买电贵,为什么呢?买热,譬如有个燃料我擦根火柴点着了,热就出来了,你要变电的话,可不是随便说的,燃料变电可不是那么容易的。所以,价钱也不一样,大概全世界一般来说,功以电为代表,跟热的比价是六比一左右。那么,第四点,运输也不一样,热是怎么运啦,当然也可以运,用水或水蒸气为载体,顺着管子走,再怎么好,也走个几十里路了不得了。电,理论上多远都能走到,这个也不一样,分配都很不一样。所以,第一个我们一定要了解能源利用的形式,电、功跟热不一样。所以譬如说大家讲效率,我不知道大家有没有注意讲效率,效率是人定的,我可以说一个东西效率很高,也可能根本没什么,也可能说一个东西效率并不高,但是它可能起的作用很大。最简单,说锅炉效率是多少,现在世界锅炉效率先进的九十四左右,还能怎么样,一百总不能到吧。那我们发电效率最高是多少啊?最高是燃气轮机蒸汽轮机联合循环,就是使用的,不是研究的,是已经商业用的,最高是燃气轮机、蒸汽轮机联合循环,它的发电效率是将近六十,还没到。但是那个锅炉九十几,出来全是热,那个五十几出来全是电,那我看那个五十几的比九十多有价值得多,不管你从钱来说,还是对生活、对生产、对发展什么哪个来看,都是五十几比九十几好的多。但是我们搞能源利用的,经常有各种各样的效率,大家请注意,以后不要一看这个效率高九十几就绝对好。那个不高,二十几,那二十几可能很困难才出来的,也许就挺难得,这个一定要注意,尤其是注意它里面热占多少,功占多少。这是第一点,热跟功的关系,能源利用。

第二点,就是究竟我们的能源利用到了哪个领域去了,谁用的?可以那么说,世界上一般是可以分成三大部类,一个是用于生产;一个是用于生活;还有全世界一个用于运输,汽车、飞机、火车、轮船等等。那么,能源利用在这三个领域怎么分配呢?已经很多年了,全世界平均,或者是全世界先进工业国家,他们的比例大概基本上是三一、三十一,基本上是各占三分之一。其实全世界平均跟先进工业国家平均也差不多,因为落后国家没用多少能源,所以先进工业国家平均也就差不多是全世界平均,他们是生产略多一点,要么就四三三嘛,踢足球的四三三,是吧?对,踢足球就四三三,后面四个后卫。生产四、运输跟生活各占三。我们中国呢,我们中国十年前,我们的比较是生产三分,天下有其二,占百分之六十几,其它的,剩下的给生活跟运输来分配,也就表明我们中国在十年前能源基本都用于生产,也就是说我们的生活是大大不如那些先进工业国家,十几年前吧。我们的交通运输也大大不如人家,所以那阵坐火车才那么困难,那阵坐飞机还是比较稀罕的。现在,当然我们的生活,我们的运输也上来,没到四三三,反正也不是六点六比什么一点几,比一点几吧,这个数很准确,我现在没有。这是生产,一个能源用于什么地方。

那么,我还说几个中国的不太好的数据。我们中国的电力,装机容量是3.3亿千瓦,大概现在是,世界排第二,不简单。而且我们的增长可能世界第一,超过美国,别看美国总量多,我们发展电,最多的时候一年增加1500万千瓦。但是我们中国的人均,就是每人装机容量,我不说大家都知道了,3.3亿再除个13亿,不到0.3千瓦,什么概念呢?倒挺巧的,全世界所有国家到他们达到基本小康的时候,一查他们的人均装机容量大概都一千瓦,我们现在就0.3,所以怪不得我们十六大还得说,还得全面建设小康啊,我们现在还没真到。当然,也许中国有中国特色,我们用不到一千瓦,但是0.3也太低点吧,还得努力点,0.5总得最少。但是我们人那么多,要每人均增加0.2,就不得了了。这是第一个数据。所以我们电还不行。而且我们中国无电人口是用千万计的,大家想想看现在还无电。这是一个。

我们的人均用电,是每年人均用电,不是诸位。诸位可能大大超过,而人均包括工业都算进去了,不是家里用电,人均用电是每年一千度,当然现在可能多一点,我这个数可能两三年前,但是比世界先进的至少低一个数量级,也可以看得见我们还差得远。而且人均用电也挺奇怪的,后来有人找到这个数,不是我搞到的,是别人干出来的我来看,是个什么曲线呢?就是有个是单位产值能耗作纵坐标,假如人均用电作横坐标,那曲线是个双曲线,意思用电用的越多啊,越节能。这是全世界总结的,不讲理论,反正哪个国家一画,都在那个线两边儿,我们的单位产值为什么用这么多的能耗呢?包括有那么多电,这因为我们国家发的电还太少了,就是电的价值在节能上还看得出来。这个理论我不知道,但这个数据,全世界所有国家的把那个点点上去,都是在那条双曲线两边,所以这是另一个数,但是我们也太少了。

那么,第三点讲能源利用主要的利用技术。现在的,不讲将来的。主要的利用科技是哪些内容?应该说我们是化石燃料为主,所以主要的利用(学科)很显然。哪几个学科呢,第一是燃烧,化石燃料现在啊,还基本上是燃烧,燃料电池正在发展,但燃料电池其实它也有广义的燃烧在里头,所以我们第一个学的是燃烧。燃烧完了,当然温度就高了,那就要传热。传热出去干嘛呢,当然一个直接用了取暖等等,或者热的供应等等,但是更多的是传到机器内部的流体里面去,那个流体去做功发电,那个流体,当然也可能是水蒸气,也可能是空气,但基本上是流体吧,去做功。那么总的,这些当然有系统的问题,其实这个系统,我估计在座很多人学过,其实是工程热力学,或者是能源系统,这四门是能源利用的学科。当然啦,这四个是能源利用最核心,而且就是能源利用本身的(科学),当然你要搞这个机器,那免不了还要设计、制造、运转,等等各方面的科学技术。设计譬如有强度、有振动,那个制造各种各样先进工艺,不说了,运转当然还有信息科学,还有什么电子、微电子等等,主要的利用技术就是这些。

那么,下面再讲一个新能源利用的问题。新能源那么好,是很好,为什么就不行呢?最主要还是个经济问题。那经济问题不对了,这怎么能有经济问题呢?太阳能不要钱,风也不要钱的,世界上的暴君,法西斯的希特勒也没敢收太阳税和风税。那为什么贵呢?所以主要不是那个太阳能要钱,就是现在它的设备实在太贵了,要按单位量来说呢,比化石燃料的同样的能量输出,比化石燃料的可能高一到两个数量级,那个设备,所以就没法用了。当然不是没法用,用的话呢要赔本,原因就在这儿。

另外呢,还有个问题,可再生能源是新能源,能源密度太低,它的供应太不稳定。而且还有个说法,是现在搞这行的人,他用的名字都不太对,他们说他们的功率都用峰瓦。峰是顶峰的峰,就是说譬如太阳能我能发电一个千瓦,什么时候发的,夏至中午12点,没有任何云的时候,发一千瓦,峰瓦,最巅峰的时候发多少?那对不起,晚上你发多少,零。你早上六点,晚上六点发多少,不是零,也差不太多了。下雨那天发多少,也是零,或者也接近零。所以它的峰瓦要打很大折扣的。

那么,化石燃料呢,一般能发到它的峰瓦,假如也有峰瓦的话;除此之外,不管哪个设备都要检修的,所以即使化石燃料大概能发百分之七十到八十,也算不错了。但是七十、八十跟二十比,那个比较也是差的将近四倍了。所以很多人说我们这个新能源,(我先声明我很赞成搞新能源的)我一直要求,咱们别骗人,就说我的瓦数并不贵,比你的也贵不了几倍。我说对不起,你的瓦是什么瓦?我的峰瓦,那不好说。峰瓦那就不好说。人家说的瓦跟峰瓦差不多的,你的峰瓦呢跟实际上差很多的,就是这个问题。

所以新能源利用,现在主要按我看,有两个方向,要搞基础研究,应该搞提高效率,你哪怕现在譬如效率最高30%,我搞了31%,世界领先,那就够好的了,那没有问题了。但是效率最高再提1%,也许它的价钱还提,提高一个数量级,还增长十倍,那提高1%跟十倍的价钱根本没法比较,更没人用。所以,要搞实用的,我鼓吹想法降低造价,这是最关键的。

污染呢,能源污染是免不了的,当然这个问题很大,现在领导都有认识,都知道了,这个能源有污染的,能源在污染上面还尚待努力。刚才主持人说了,要绿色能源。绿色能源呢,应该说我们的新能源、可再生能源、水力都是绿色能源。但我觉得譬如现在北京申奥也要搞绿色能源,按我的看法,绿色能源该搞,可能更该搞的是绿化能源。就是把黑的能源怎么绿化绿化一下,不说深绿,也至少是浅绿。因为我们大量用的,现在还是化石燃料,你到2008年,你能说都用绿色能源吗,不可能的。现在来说,全世界没一个认真的能源科学家认为是可能的,所以我觉得绿色能源该干,还该干绿化能源,但主要问题还在经济实力。难道农村不想用电吗,他没钱,穷也没办法啊,电网拉不过去。我们难道不想去掉污染吗,但是没钱也没办法。所以,我们中国能发展,我们就可以绿化,可以绿色能源。因为为什么可再生能源不用,因为太贵。假如我有钱,我宁愿贵一点,我没有污染,我也用了,不也行吗。不就是我们中国钱还不够吗,还是刚开始小康嘛。假如我们现在不是小康,而是大同了,按古代叫大同了,那我们就不用化石燃料,我们天天用绿色能源。

所以,我说污染就讲这么多。邓小平同志说过,让部分地方先富起来,我对污染这个环保,我还有个“篡改”邓小平同志的说法,我说中国还得让部分地方先环保起来,当然,我们中国能源利用,总的情况来说比以前是好多了,我刚刚没有进行纵向比较,我要纵向比较的话,1949年解放的时候,我们全国的发电量不如现在一个大电厂多。可以想象我们发展了多少啊。我们现在比1949年装机发电容量是过一百倍的增长。所以,从这儿看我们要纵向比较,不要净听我刚刚横向比较。要横向比较的话那泄气了,我们现在中国的发展还是世界最快的,的确这十几年来算中国最稳定的。

所以我看我们再干下去,能源利用也是大有前景的,而且科学技术也在不断发展。那么,中国人现在在能源技术上,有的还是挺不错的,譬如说我们三峡应该说全世界还算领先的,等等吧,所以还是大有前途。当然我希望在座假如谁跟能源有关系,希望你们努力。我已经老了,也干不了多久了,希望都要靠在座年轻人的努力。

主持人:好,谢谢蔡院士用这么长时间给我们讲了深入浅出的这么一个能源的讲演,让我受益匪浅。然后我记得最深刻的一句话是,我们用的煤是血汗煤,咱们刚刚度过了一个冬天,但是这个冬天是温暖的,可是我们在消费温暖的时候,反正我是没有想到,我消费的是工人的血汗,明年会想到的。

好,下面呢,我们看一下网友对您的提问。这位网友叫做“刑满释放的佐罗”。他说,不瞒您说,我是永动机的研究者,始终梦想为人类发明出取之不尽、用之不竭的能量之源。蔡先生不仅是中国工程热物理所的老所长、是院士,而且还是全国政协常委,始终在研究清洁能源,但让我失望的是,您这样一位德高望重热能科学家,不但不支持我们永动机的研究事业,反而在各种场合泼冷水,说我们违反热力学第一定律和第二定律,永远不可能成功。但是您清楚地知道,热力学这两个定律根本是无法证明的定律,它的自身存在都不一定正确,怎么能拿它来否定永动机的可能性呢?一想起您我就想哭,他不是一想起您就哭,一想您泼的冷水他就想哭。

蔡睿贤:这个问题当然要最最严格答复是困难的,就等于人是要死的一样,谁能证明人一定要死呢,也没法能证明,但只能说没见过人不死的。所以这第一定律和第二定律,要最保守、保险地说法,就说在地球上我还没见过违反第一定律跟第二定律的。所以有的时候,关于那个永动机,你要真要研究,是很难很难批判的,但是最后都能找到个漏洞,那个漏洞是很难找的。但是你要总结起来作为定律,那现在在地球上还是对的,没发现有例外,譬如人是要死的,你找到一个不死的,那可以驳斥了,当然现在还没发现任何例外。所以,我建议“满腔热血的佐罗”,是否应该把他的剑用到比较可靠的地方,别尽刺那些已经变成空气的人。

主持人:就直截了当地跟他说,就说你那个永动机发明了也没有用,它肯定不行。

蔡睿贤:不,地球上,我估计还是不行的,因为现在还没找到能行的。那到了银河系外面去,我也不敢说了。

主持人:好,下面发言机会留给现场观众。

观 众:蔡院士,我问两个问题,第一个就是关于新能源,在新能源当中,你的讲座当中也提到很多新能源,其中还有一种就是氢能,那么提到氢能呢,就不得不提燃料电池。那么有人说过,上个世纪就是二十世纪,是内燃机主宰的一百年。而二十一世纪呢,是燃料电池统治的一百年,那么您对这句话是怎么看的?还有一个您对氢能的前景是怎么看的?

另外一个问题,就是说针对我国具体的情况,就说你在讲座中提到的,譬如说我国的煤炭资源比较多,那么现在有一种技术,就是将煤通过液化变成油,那么这一点您认为解决我国现存的这种能源问题,是不是一个可行的,它在技术上是不是完全成熟的?好,谢谢您!

蔡睿贤:好,第一个,我为什么没讲氢能呢?因为我讲的是真正一次能源,其氢能不是一次能源,世界上没有地方有大量的氢可以采出来的,氢是制造出来的,就等于电一样,这氢在能源的地位里面跟电是一样的。因为地球上没有大量的氢储存,到哪儿去挖这个现成氢来?其实都是用别的办法,别的能生产出氢,它是一个载体,里面有很多能量。所以第一个,氢能不算一次能源,我所以刚刚没提。当然氢能是很好的能源,它当然也有缺点了,譬如说有点危险性。那么刚刚你说的另外一句话,二十世纪是内燃机的(一百年),二十一世纪是一个燃料电池的世界等等。前面的二十世纪应该说对运输机械是内燃机的世界,对于发电来说不是内燃机的世界,是蒸汽轮机的世界,对发电来说,对不同行业。但发电所占的能量也是不小的,可能比汽车用的还多,因为它功率大,汽车一百千瓦左右吧,可能差不多吧,最低限度是。所以不能光说内燃机,那么,至于燃料电池呢,当然是一个很好的发展前途,但是要说的话,我估计将来要能用好的话,要作用于大发电的话,可能是进一步的联合循环。

燃料电池我估计将来是作另外一种顶循环,下面还有底循环,这样效率才高,要没有下面的循环,燃料电池的效率其实也就只有三十几,它的余热没有用。现在所用的燃料电池用在汽车上,效率也不是很高的。所以看起来,燃料电池可能适合于将来分布式能源,分布式,就是每家每户都有,或者每个建筑物、每个大厦、每个银行、每个酒店自己有,那个可能燃料电池比较合适。第一个问题我看是那样。

第二个问题,煤的液化其实是基本成熟的技术,没办法的时候可以干。那问题出在哪儿呢?还是经济问题,你说假如现在石油是八十块钱一桶,那肯定煤液化没问题,肯定是这个生意可以干。但是现在只有二十块钱一桶,所以你液化出来比那个贵,谁用。当然这个液化技术也可以与时俱进,原来不够好可以搞好,搞好了可能便宜点那不就更好吗,所以中国人也在干,所以你要搞到比石油造的那个汽油还便宜,那肯定就挖煤出来,就不挖石油了。但现在可能还差,差多少,我估计差一倍到一半左右,这个努力是不容易的,因为已经基本成熟了,不是说很不成熟的东西。

(掌声)

主持人:您还得请坐。这个节目最后有一个惯例,节目结束之前,主持人要问一个问题,由您用一句话来回答,这次只能用一句话回答,就是我们有的时候,人要说一个概念以后,我们会在脑海里面迅速涌现出对这个概念的一句话、一个反应,假如我跟你“能源”两个字,您听了这个概念以后,首先跃入您脑海的是什么?把那句话告诉我们。

蔡睿贤:我想到的是发展的基础。

主持人:一提能源想到是发展的基础。

蔡睿贤:当然不是全部,就是发展的一种基础吧。但是现在都要说高新技术,其实能源里面也有高新技术,当然也许没有,但是没有能源(多少),什么都玩不转。

主持人:好,我替你完善这一句话吧,叫能源是发展的基础,没有能源一切都玩不转。好,谢谢蔡院士光临我们的节目,也谢谢来自中国科学院研究生部的老师和同学,凤凰卫视世纪大讲堂下周同一时间再会。谢谢您!谢谢大家!

来源:凤凰网

漫谈能源利用

2003-3-21 9:49:22

主持人:会当凌绝顶,一览众山小,凤凰卫视世纪大讲堂。在我们生活的大多数城市当中,我们使用的能源仍然是化石能源,这种能源在使用过程当中,会造成一定的污染,而且它的资源也有限,于是我们想到了太阳能,想到了地热能,也想到了风能,我们甚至想到把垃圾的这种填充物也都改造成绿色的电能。那今天主持人阿忆,就给大家请来了中国科学院工程热物理所的前任老所长,请他跟我们讲一讲能源,我们看一看这位老所长是何许人也?

主持人:好,欢迎蔡院士,在正式让您讲演之前,我有一些小问题要问,就是刚才看了小片子,

蔡睿贤:请问。

主持人:我也在网上查了一下您的履历,说您从广东实验中学毕业以后,是1951年考上大学。

蔡睿贤:对。

主持人:1956年毕业,中间只有五年时间,但是您的履历当中写了三个学校,有清华、有交通大学,还有哪个?

蔡睿贤:北航。

主持人:还有北航,您怎么在五年当中换了三个学校呢?

蔡睿贤:那让我坦白交代。考上清华,清华当时要念什么专业呢?也是好高骛远吧,那时候想哪个最先进念哪个。刚好我一个表哥,他念完航空,就给我大说航空的高级吧,我就考航空,考了清华航空。后来院系调整。

主持人:哦,1952年院系大调整。

蔡睿贤:清华的航空就并到北京航空学院,现在是北京航空航天大学了,所以就到了北航。那么,到了北航以后呢,又念了一年多一点点,那一阵正好是高饶事件,可能年轻人都不知道。

主持人:“高岗饶漱石”。

蔡睿贤:对,阶级成分什么等等,说的很厉害。有些当然地主、恶霸出身的大概就不行了。我也不是,我唯一是小时候在香港念书的,海外关系特多,因为我是广东台山人,就是说海外关系太多,我估计就是这么回事。当然不会跟我具体说你什么原因啦。因为当时我又是班长、又是团支委,又是学习应该还算最好的吧,还是运动员,还有什么,反正那时候一般是不希望我走的。

主持人:所以就把您调到交通大学去。

蔡睿贤:送到交通大学去了。

主持人:那在这几个学校,频繁从这个学校到那个学校,从那个学校再到这个学校过程当中,你当时想到过要做动力研究的时候,更多地想到了能源吗?

蔡睿贤:应该说我考进清华的时候,是想搞航空的,航空当然也是一种动力啊。后来在清华到了北航,其实北航我当时学的专业根本跟动力没关系,相当于现在的机械制造。后来又调到交大,调到交大去的时候呢,我在清华和北航已经念了三年多了,交大当时认为门槛高,就得压一年。

主持人:一共上了五年。

蔡睿贤:所以换了一个专业。因为这段时间没什么可念了,我全念完,我在那个专业有什么意思呢,就换了一个专业,换到动力方面去了,搞能源了。

主持人:我是个工科外行,我想到动力的时候,我顶多是把动力通过燃料的系统想到跟能源有关系。动力就是要往前冲嘛,没有想到冲的过程当中,用的原料会不会造成污染。当时会想这么多东西吗?

蔡睿贤:那一阵子,可能全世界都没怎么考虑污染问题,那时候考虑污染呢,主要还是对什么核污染,什么化学污染,对能源动力的污染考虑还很少。

主持人:你什么时候开始考虑到能源问题呢?

蔡睿贤:那当学生就得考虑了,因为念动力,动力就是能源利用吧,所以在交大既然也换了一个专业,到了搞能源利用,那么自然就得考虑这个问题了。我记得第一个五年计划,我们那时候好好学习,一看中国的能源动力怎么发展,那挺高兴,还挺有奔头的。

主持人:那是五十年代中期,从五十年代中期到二十一世纪初年,有将近半个世纪的时间。

蔡睿贤:对。

主持人:那我们听一听蔡院士通过半个世纪,将近半个世纪的时间,研究能源的一些经验。我们来听一听。这个主题讲演的名字叫“漫谈能源利用”,我们鼓掌欢迎。

蔡睿贤:那么,讲能源利用。第一个,当然能源重要不重要,我想这个事情就不用给大家讲了,我想都懂得,没有能源就没有我们世界。对不对?那么能源要不利用的话,能源一点用都没有。所以,讲能源就得讲利用。今天我准备讲三个方面的问题,第一个是能源,第二个是利用,第三个就是刚才主持人已经说了,现在能源利用污染的问题也比较严重。所以,假如有时间的话,我将说一说能源利用中的污染。

先此声明,我今天讲的都是个人看法,就是说未必跟一些标准的(讲法)一样。第二个是按忧患意识来讲的。这忧患意识也是按照十六大里面特别提到,我们要有忧患意识,要居安思危。这我觉得很对,不能像二、三十年前,我听大报告,每次都是我们的形势大好,越来越好。其实讲的时候,正好是1961年饭都没得吃,我那时候不理解什么是形势大好。现在我觉得形势好多了,我们还讲居安思危,还讲忧患意识,我觉得很对。所以我这里面讲的有些也是忧患意识,不是一片大好。第三个,我可能还是主要讲中国的情况吧,全世界太多了,当然我还得横向比较,比较比较中国跟外国的主要区别、差距。

下面,就说首先讲能源。刚才主持人说到化石燃料。化石燃料,主要指的是煤、油、气。我不懂地质,据说都是多年,万年、亿年以前,地球上的动植物变成化石了,后来就变成了煤跟油了,跟天然气了。那么,说实在的,化石燃料是近代的最主要的燃料,我下面一点一点说。

第一个是煤,煤应该是近代社会的主要能源。我这近代说的是两百年到上个世纪初,是最主要能源。在国际上就是那样,譬如说变成现代工业社会,那是从瓦特蒸汽机,一般算起来。瓦特蒸汽机当然烧的可能是从木头到煤。在1900年左右,全世界用煤是最多的时候,那一阵,主要的能源就是煤。包括那一阵的发电的能源,包括那时候军舰,那时候主要讲什么主力舰,都烧的是煤。我们中国也是以煤为主,这是中国一个很大的特点。全世界的大国,除了中国以外,没一两个是以煤为主的,我们中国是以煤为主。那么,中国的煤的储量有多少呢?中国现在可采储量基本上是在十的十一次方吨左右。探明储量高一个数量级,大概是那样。要讲绝对数量,我们中国是世界第二到第三左右吧,因为大家对数字也别太认真,就像大家知道,煤还是藏在地底下的。究竟能准到多少位呢,我的估计准到两位就了不得了。跟你说我们有什么十的十一次方是多少,是千亿吨。说我们有一千二百三十四亿吨,再准到五六七八,那全骗人的,我估计有两位也差不多了,哪有那么准。

虽然我们中国的绝对储量是世界领先的,反正前三名总没有问题的。但是要人均,我们只有世界平均的二分之一。我们这个能源,我们煤算最多的,但一人均就完了。另外一个,我们中国的煤炭,应该说是血汗煤炭,汗不用说了,我们中国很多还不是先进的现代化的煤矿,很多小煤窑,大家也知道,那真是凭汗干出来的,汗不算,是血的代价得出来的,我们中国很多煤是血汗的代价出来的。

下面第二种化石燃料,或者第二、第三种,油跟气,油就是石油,气是天然气。这两种在国际上,大概在上个世纪三十年代左右,已经超越了煤,变成世界的主要能源,一直到现在为止,油跟气加在一块儿是全世界的占量最大,按发热量来说,占最主要的能源。我们中国,当年大庆干的也不错,我们在九几年以前,1997年、1996年左右以前,我们油是出口国,甚至在八十年代初的时候,我们中国出口钱最多的,拿的钱最多的是靠出口石油的。但是现在我们的油已经是大量进口,估计没多少时间,我们的一半的油气是靠进口的,现在还不是,没多久了。

我们煤炭我刚刚忘了说了,煤炭我们还不少,有十的十一次方吨。意思是按现在的水平,我们就拼命挖,至少一百多年以后还没挖完。就是说我估计在座能活一百岁的话,你们也别担心,煤还是有的。但是油、气只能说前景未明,究竟还能有多少?按照国外的数字,不说我们中国的数字,按国外的数字,也就是十几、二十年吧。还有一个叫天然气水合物,有人叫什么可燃冰,这个前景更不明朗。第一,究竟有多少,海底有多少,这个还未明。第二,就算有了,怎么把它拿出来,现在也没落实。所以,按照全世界所有搞能源软科学研究的,不管哪个国家,绝大多数的结论都是,在2050年以前,全世界,(不是哪个国家,当然有些国家可能不是,有些国家很特殊),全世界或者全世界的主要国家,还是靠化石燃料为主,这个好像没一个重要的能源软科学研究,说不是的。我们就了解,我们还得去利用化石燃料倒煤,把煤从地底下倒上来,不过用煤是比较倒霉的。这是第一。

第二呢,中国和全世界除了化石燃料以外,还有两种能源是用量比较多的,一个是水利,一个是核。那么,水利资源,中国是全世界第一,绝对第一,这是没有问题的。不过,都在哪儿呢?基本都在西边,这不说大家也知道,东边地比较平,平的地方哪有水利,水利最厉害就是在西藏,因为西藏,大家说山也高,流下来也弯弯曲曲的,那么水利资源比较多,譬如说现在雅鲁藏布江大峡谷处,它这儿理论储量就有一亿千瓦,但是理论储量实际上不能开发那么多的。

大家可以想象,建一个水电站,像三峡就得按百万吨计的水泥或者是差不多的钢。在西藏,哪有这么多钢跟水泥,工厂也没有。所以一个远。另外一个呢,是远水救不了近火,是时间上的远,因为建水电站啊,时间都要比较长的,譬如三峡,十年以上。所以水利是这么一个情况。但是水利是很好的,没有污染的。我们水利虽然是国际第一,但是其实可采的量,就是能够真正利用的量也是有限的,有很多是经济上,或者是技术上不能用的。可采的也就最多三亿千瓦,也就是说我们现在全国的发电装机容量也是三亿多千瓦,所以虽然是世界第一,水利量也是有限的。

下面是核,核现在主要说的是裂变,在座可能也有搞物理的,你们可能比我还懂。裂变发电,但现在全世界用的不少,反对的也挺厉害。当然最多的法国了,法国百分之七十是核电,但有的国家反对挺厉害,不许用。但是裂变供电,它利用的就把它里面的裂变能,其实利用的1%都不到。所以,中国的核裂变储量是不多了,我们中国要大量发展核能,现在的堆型是不行的,要有待于快堆或者快中子堆。但是这快堆在全世界除了中国,据说还有俄罗斯都停了,最有名的法国有个凤凰堆,跟这个凤凰一样的名字,法国有个凤凰堆,日本有个文殊堆,都出了小事情,后来都停止运行了,还没发电。就是实验堆。核能是这样。当然,核能有很多人说不安全,其实按我个人看,我不搞核能,所以我还可以给大家说,核能在纪录上面,除了切尔诺贝利以外,应该说它的安全度比火电还高,但切尔诺贝利(犯了几个严重错误)一下就全完了。

那么,核还有聚变。聚变当然很理想,也没有什么放射性,但是我记得五十年前,没到五十年,严格说是四十六年前,那时候氢弹出来了,那一阵子搞核的专家说,你们看着吧,你们搞化石燃料没戏了,过五十年,全是我们核聚变的世界了。我们取之不尽,用之不竭。当然这个话也是不对的。大家知道,算百万年,就算取之不尽。五十年以后看着办,现在已经过了四十六年了,我敢跟大家说,四年以后绝对不会有核聚变发电。核聚变专家也说没问题,2050年就行了,我希望如此。当然,我也真希望如此,因为核聚变要有的话,那至少给人类解决了很远很远的能源问题了,不过我也估计最低也得五十年以后。

要说能源,比较时髦的说是新能源,或者可再生能源。那么,最多用的当然是太阳能跟风能,可能用到还有波,波浪能、潮汐能、秸秆能、地热能,刚才都说了,秸秆还有什么木材等等。再解放思想的话,也可以把火山能、地震能、闪电能等等,你别说那要真能用上的话,闪一次电,够用很久的,但现在还不知道怎么用,火山也是。地震来了以后我们把地震能全用上,地震也没有了,多好,但现在还没有这个招,狂想而已。这个现在都在发展当中,不过我刚才说了一句话,其实相当于说新能源、可再生能源,在五十年内还不会起最主要的作用,因为既然化石能源起最主要的作用,它就是只能发展,为什么?我下面再说。

那么这些能源哪个就好呢?一般可能讲能源,不太讲怎么评价,其实评价这个东西是最最关键。怎么评价呢?能源,第一个要考虑能量密度,就说你比较少的东西,就能出很多能源。你要很大很大的东西才能出一点能源的话,这个用起来,经济上肯定不合适,有很多也不方便。譬如能源密度,化石燃料是比较密集的,核能当然更密集了,水能差点儿,因为很多水,当然也还凑合,新能源、可再生能源一般都是能量密度比较低的,要太阳能密度很高的话,那我们都不能在外面晒太阳了,一晒就化了,所以肯定密度是不高的。风也是,一吹就倒了,那不行。

第二个,能源,我们说既然是能源,它的总量不能太少,总量太少的话,那也不值得用了。当然可再生能源的总量,既然永远有嘛,当然总量不少,但是有可能密度太低。那么我举个总量对中国来说太少的就是地热。地热,中国,全世界其实也没多少,但是对冰岛来说,可能它对国家人均一下还可以,对全世界来说,一般的所谓地热不包括火山、地震,是没多少的。所以它的总量很少,不会成为主要能源的。除非也是狂想什么的,挖到几千米以下的之类的,那种不算,现在能用的也不多。

第三个更重要的,我们生活这个社会,按照马列主义说的,经济是基础,我们搞能源利用的,其经济问题是影响很重要的。你假如一样东西说挺好,这能源挺好,价钱比金子还贵,谁还能用,所以价钱一般首先考虑能源本身的价钱,譬如说油比煤好,为什么我们不用油呢,假定都随便用的话,那问题是油比煤贵啊,是吧。所以,能源本身的价钱,单位热值的价钱要考虑。另外一个,我们要利用能源,还得有设备,那个设备的价钱也得考虑,新能源为什么用不好,现在为什么不能发展,就是因为它的设备价钱太贵。下面再说啊。

另外,当然应该最好是可持续发展的,就是说我们从古代变到现在,变了多少万年,多少百万年,才出来这点油、煤、气,我们现在几年之内还想变这油、煤、气,我们的树给它砍下去,埋下去,不可能的。所以,可持续,煤、油、气化石燃料是不行的。当然希望这种能源是没有污染的,没毒的。另外,它还得供应是可控的、稳定的、可以储存的最好。那化学燃料这都没问题,你存多少煤,存在这儿就好了。可再生能源,可就是不可控的,我说今天晚上我想要太阳能,哪儿来啊?不可能,将来也许可能。将来可能放个大镜子远远地在这个镜子,一个镜子挡在这儿,反射过来,这个狂想是可以的,现在不行。所以,很多新能源是不可控的、不稳定的,而且是不可储存的。水是可以储存的,太阳,太阳的光大概很难储存了。风,那也很难储存,所以这也是能源要考虑的本身。

另外能源利用,这个能源利用是技术上可行的。譬如说聚变,当然是不能说它将来不可行,现在还不可行的,譬如说我刚才说了火山、地震、闪电,这能量都不少,但是技术上现在是不可行的。还有一条运输要方便的,有样东西其实也挺好,我们也了解它,为什么用的不好呢?就是秸秆,用的不好,因为秸秆本身的能量密度也不高,所以它都运到一块儿去,那个运输本身就够呛,那个能源利用价值不大了。大概在五年前,到西柏坡,看见满地都是烟尘,那么我就问问当时的河北省的书记,省长,说你们怎么搞的,你别说能源浪费,还污染呢。他说是啊,每到秋天,我们就派人到处去管不让烧秸秆。现在老百姓也富了,也懒得对付了,把它运到哪儿去,运的价钱、运的劳动力就不值了。所以,秸秆为什么用不好,现在很多地方,当地就烧了算了,当灰肥肥田,其实也都是很好的能源,就是当运输不方便。说到底还有经济上不合算,经济上合算不妨运运吧,还是可以的。

所以,对能源我想我就谈这么多,尤其是请大家注意,各种能源说好不好,都得按这些评价整个考虑考虑,别说它很好,但是它现在用不上。当然,将来、未来我的估计是两样主要能源,如果可能,还在你们老了以后的事了,一个是广义的太阳能,一个是核聚变。

下面讲利用,可能讲得太慢了。利用,我想讲三个问题,不讲太具体的,能源利用的形式,其实能源利用要笼统地或者集中来说,只有两种利用形式,一种变成热,一种变成功。但是我们一定注意,我们能源利用,热跟功的作用是差别很大的,对于我们社会发展,对于我们的各种生产,对于我们先进或者富裕的生活,小康生活,电的作用跟热的作用差别大了。我估计大家知道。要有热无电,我今天也甭说了,灯也没有了,我这些东西也没有。我们现在所谓的先进的社会,全靠电,或者以电为代表的功所能做到的,飞机、汽车、火车、轮船都是功,靠功来推动的。所以,我们说能源利用,一定要注意热跟功起的作用是不一样的。那么,谈第二个,从热力学理论上来说,估计大家都多少学过点,第一定律说热跟功是一样的,第二定律说热跟功是不一样的,功能变热,热不能变功,(不)能随意变。所以,从热力学理论来说,也是功比热高得多。那么第三点,热跟功比,价钱也不一样,买一度电多少钱,买一度热多少钱,肯定买电贵,为什么呢?买热,譬如有个燃料我擦根火柴点着了,热就出来了,你要变电的话,可不是随便说的,燃料变电可不是那么容易的。所以,价钱也不一样,大概全世界一般来说,功以电为代表,跟热的比价是六比一左右。那么,第四点,运输也不一样,热是怎么运啦,当然也可以运,用水或水蒸气为载体,顺着管子走,再怎么好,也走个几十里路了不得了。电,理论上多远都能走到,这个也不一样,分配都很不一样。所以,第一个我们一定要了解能源利用的形式,电、功跟热不一样。所以譬如说大家讲效率,我不知道大家有没有注意讲效率,效率是人定的,我可以说一个东西效率很高,也可能根本没什么,也可能说一个东西效率并不高,但是它可能起的作用很大。最简单,说锅炉效率是多少,现在世界锅炉效率先进的九十四左右,还能怎么样,一百总不能到吧。那我们发电效率最高是多少啊?最高是燃气轮机蒸汽轮机联合循环,就是使用的,不是研究的,是已经商业用的,最高是燃气轮机、蒸汽轮机联合循环,它的发电效率是将近六十,还没到。但是那个锅炉九十几,出来全是热,那个五十几出来全是电,那我看那个五十几的比九十多有价值得多,不管你从钱来说,还是对生活、对生产、对发展什么哪个来看,都是五十几比九十几好的多。但是我们搞能源利用的,经常有各种各样的效率,大家请注意,以后不要一看这个效率高九十几就绝对好。那个不高,二十几,那二十几可能很困难才出来的,也许就挺难得,这个一定要注意,尤其是注意它里面热占多少,功占多少。这是第一点,热跟功的关系,能源利用。

第二点,就是究竟我们的能源利用到了哪个领域去了,谁用的?可以那么说,世界上一般是可以分成三大部类,一个是用于生产;一个是用于生活;还有全世界一个用于运输,汽车、飞机、火车、轮船等等。那么,能源利用在这三个领域怎么分配呢?已经很多年了,全世界平均,或者是全世界先进工业国家,他们的比例大概基本上是三一、三十一,基本上是各占三分之一。其实全世界平均跟先进工业国家平均也差不多,因为落后国家没用多少能源,所以先进工业国家平均也就差不多是全世界平均,他们是生产略多一点,要么就四三三嘛,踢足球的四三三,是吧?对,踢足球就四三三,后面四个后卫。生产四、运输跟生活各占三。我们中国呢,我们中国十年前,我们的比较是生产三分,天下有其二,占百分之六十几,其它的,剩下的给生活跟运输来分配,也就表明我们中国在十年前能源基本都用于生产,也就是说我们的生活是大大不如那些先进工业国家,十几年前吧。我们的交通运输也大大不如人家,所以那阵坐火车才那么困难,那阵坐飞机还是比较稀罕的。现在,当然我们的生活,我们的运输也上来,没到四三三,反正也不是六点六比什么一点几,比一点几吧,这个数很准确,我现在没有。这是生产,一个能源用于什么地方。

那么,我还说几个中国的不太好的数据。我们中国的电力,装机容量是3.3亿千瓦,大概现在是,世界排第二,不简单。而且我们的增长可能世界第一,超过美国,别看美国总量多,我们发展电,最多的时候一年增加1500万千瓦。但是我们中国的人均,就是每人装机容量,我不说大家都知道了,3.3亿再除个13亿,不到0.3千瓦,什么概念呢?倒挺巧的,全世界所有国家到他们达到基本小康的时候,一查他们的人均装机容量大概都一千瓦,我们现在就0.3,所以怪不得我们十六大还得说,还得全面建设小康啊,我们现在还没真到。当然,也许中国有中国特色,我们用不到一千瓦,但是0.3也太低点吧,还得努力点,0.5总得最少。但是我们人那么多,要每人均增加0.2,就不得了了。这是第一个数据。所以我们电还不行。而且我们中国无电人口是用千万计的,大家想想看现在还无电。这是一个。

我们的人均用电,是每年人均用电,不是诸位。诸位可能大大超过,而人均包括工业都算进去了,不是家里用电,人均用电是每年一千度,当然现在可能多一点,我这个数可能两三年前,但是比世界先进的至少低一个数量级,也可以看得见我们还差得远。而且人均用电也挺奇怪的,后来有人找到这个数,不是我搞到的,是别人干出来的我来看,是个什么曲线呢?就是有个是单位产值能耗作纵坐标,假如人均用电作横坐标,那曲线是个双曲线,意思用电用的越多啊,越节能。这是全世界总结的,不讲理论,反正哪个国家一画,都在那个线两边儿,我们的单位产值为什么用这么多的能耗呢?包括有那么多电,这因为我们国家发的电还太少了,就是电的价值在节能上还看得出来。这个理论我不知道,但这个数据,全世界所有国家的把那个点点上去,都是在那条双曲线两边,所以这是另一个数,但是我们也太少了。

那么,第三点讲能源利用主要的利用技术。现在的,不讲将来的。主要的利用科技是哪些内容?应该说我们是化石燃料为主,所以主要的利用(学科)很显然。哪几个学科呢,第一是燃烧,化石燃料现在啊,还基本上是燃烧,燃料电池正在发展,但燃料电池其实它也有广义的燃烧在里头,所以我们第一个学的是燃烧。燃烧完了,当然温度就高了,那就要传热。传热出去干嘛呢,当然一个直接用了取暖等等,或者热的供应等等,但是更多的是传到机器内部的流体里面去,那个流体去做功发电,那个流体,当然也可能是水蒸气,也可能是空气,但基本上是流体吧,去做功。那么总的,这些当然有系统的问题,其实这个系统,我估计在座很多人学过,其实是工程热力学,或者是能源系统,这四门是能源利用的学科。当然啦,这四个是能源利用最核心,而且就是能源利用本身的(科学),当然你要搞这个机器,那免不了还要设计、制造、运转,等等各方面的科学技术。设计譬如有强度、有振动,那个制造各种各样先进工艺,不说了,运转当然还有信息科学,还有什么电子、微电子等等,主要的利用技术就是这些。

那么,下面再讲一个新能源利用的问题。新能源那么好,是很好,为什么就不行呢?最主要还是个经济问题。那经济问题不对了,这怎么能有经济问题呢?太阳能不要钱,风也不要钱的,世界上的暴君,法西斯的希特勒也没敢收太阳税和风税。那为什么贵呢?所以主要不是那个太阳能要钱,就是现在它的设备实在太贵了,要按单位量来说呢,比化石燃料的同样的能量输出,比化石燃料的可能高一到两个数量级,那个设备,所以就没法用了。当然不是没法用,用的话呢要赔本,原因就在这儿。

另外呢,还有个问题,可再生能源是新能源,能源密度太低,它的供应太不稳定。而且还有个说法,是现在搞这行的人,他用的名字都不太对,他们说他们的功率都用峰瓦。峰是顶峰的峰,就是说譬如太阳能我能发电一个千瓦,什么时候发的,夏至中午12点,没有任何云的时候,发一千瓦,峰瓦,最巅峰的时候发多少?那对不起,晚上你发多少,零。你早上六点,晚上六点发多少,不是零,也差不太多了。下雨那天发多少,也是零,或者也接近零。所以它的峰瓦要打很大折扣的。

那么,化石燃料呢,一般能发到它的峰瓦,假如也有峰瓦的话;除此之外,不管哪个设备都要检修的,所以即使化石燃料大概能发百分之七十到八十,也算不错了。但是七十、八十跟二十比,那个比较也是差的将近四倍了。所以很多人说我们这个新能源,(我先声明我很赞成搞新能源的)我一直要求,咱们别骗人,就说我的瓦数并不贵,比你的也贵不了几倍。我说对不起,你的瓦是什么瓦?我的峰瓦,那不好说。峰瓦那就不好说。人家说的瓦跟峰瓦差不多的,你的峰瓦呢跟实际上差很多的,就是这个问题。

所以新能源利用,现在主要按我看,有两个方向,要搞基础研究,应该搞提高效率,你哪怕现在譬如效率最高30%,我搞了31%,世界领先,那就够好的了,那没有问题了。但是效率最高再提1%,也许它的价钱还提,提高一个数量级,还增长十倍,那提高1%跟十倍的价钱根本没法比较,更没人用。所以,要搞实用的,我鼓吹想法降低造价,这是最关键的。

污染呢,能源污染是免不了的,当然这个问题很大,现在领导都有认识,都知道了,这个能源有污染的,能源在污染上面还尚待努力。刚才主持人说了,要绿色能源。绿色能源呢,应该说我们的新能源、可再生能源、水力都是绿色能源。但我觉得譬如现在北京申奥也要搞绿色能源,按我的看法,绿色能源该搞,可能更该搞的是绿化能源。就是把黑的能源怎么绿化绿化一下,不说深绿,也至少是浅绿。因为我们大量用的,现在还是化石燃料,你到2008年,你能说都用绿色能源吗,不可能的。现在来说,全世界没一个认真的能源科学家认为是可能的,所以我觉得绿色能源该干,还该干绿化能源,但主要问题还在经济实力。难道农村不想用电吗,他没钱,穷也没办法啊,电网拉不过去。我们难道不想去掉污染吗,但是没钱也没办法。所以,我们中国能发展,我们就可以绿化,可以绿色能源。因为为什么可再生能源不用,因为太贵。假如我有钱,我宁愿贵一点,我没有污染,我也用了,不也行吗。不就是我们中国钱还不够吗,还是刚开始小康嘛。假如我们现在不是小康,而是大同了,按古代叫大同了,那我们就不用化石燃料,我们天天用绿色能源。

所以,我说污染就讲这么多。邓小平同志说过,让部分地方先富起来,我对污染这个环保,我还有个“篡改”邓小平同志的说法,我说中国还得让部分地方先环保起来,当然,我们中国能源利用,总的情况来说比以前是好多了,我刚刚没有进行纵向比较,我要纵向比较的话,1949年解放的时候,我们全国的发电量不如现在一个大电厂多。可以想象我们发展了多少啊。我们现在比1949年装机发电容量是过一百倍的增长。所以,从这儿看我们要纵向比较,不要净听我刚刚横向比较。要横向比较的话那泄气了,我们现在中国的发展还是世界最快的,的确这十几年来算中国最稳定的。

所以我看我们再干下去,能源利用也是大有前景的,而且科学技术也在不断发展。那么,中国人现在在能源技术上,有的还是挺不错的,譬如说我们三峡应该说全世界还算领先的,等等吧,所以还是大有前途。当然我希望在座假如谁跟能源有关系,希望你们努力。我已经老了,也干不了多久了,希望都要靠在座年轻人的努力。

主持人:好,谢谢蔡院士用这么长时间给我们讲了深入浅出的这么一个能源的讲演,让我受益匪浅。然后我记得最深刻的一句话是,我们用的煤是血汗煤,咱们刚刚度过了一个冬天,但是这个冬天是温暖的,可是我们在消费温暖的时候,反正我是没有想到,我消费的是工人的血汗,明年会想到的。

好,下面呢,我们看一下网友对您的提问。这位网友叫做“刑满释放的佐罗”。他说,不瞒您说,我是永动机的研究者,始终梦想为人类发明出取之不尽、用之不竭的能量之源。蔡先生不仅是中国工程热物理所的老所长、是院士,而且还是全国政协常委,始终在研究清洁能源,但让我失望的是,您这样一位德高望重热能科学家,不但不支持我们永动机的研究事业,反而在各种场合泼冷水,说我们违反热力学第一定律和第二定律,永远不可能成功。但是您清楚地知道,热力学这两个定律根本是无法证明的定律,它的自身存在都不一定正确,怎么能拿它来否定永动机的可能性呢?一想起您我就想哭,他不是一想起您就哭,一想您泼的冷水他就想哭。

蔡睿贤:这个问题当然要最最严格答复是困难的,就等于人是要死的一样,谁能证明人一定要死呢,也没法能证明,但只能说没见过人不死的。所以这第一定律和第二定律,要最保守、保险地说法,就说在地球上我还没见过违反第一定律跟第二定律的。所以有的时候,关于那个永动机,你要真要研究,是很难很难批判的,但是最后都能找到个漏洞,那个漏洞是很难找的。但是你要总结起来作为定律,那现在在地球上还是对的,没发现有例外,譬如人是要死的,你找到一个不死的,那可以驳斥了,当然现在还没发现任何例外。所以,我建议“满腔热血的佐罗”,是否应该把他的剑用到比较可靠的地方,别尽刺那些已经变成空气的人。

主持人:就直截了当地跟他说,就说你那个永动机发明了也没有用,它肯定不行。

蔡睿贤:不,地球上,我估计还是不行的,因为现在还没找到能行的。那到了银河系外面去,我也不敢说了。

主持人:好,下面发言机会留给现场观众。

观 众:蔡院士,我问两个问题,第一个就是关于新能源,在新能源当中,你的讲座当中也提到很多新能源,其中还有一种就是氢能,那么提到氢能呢,就不得不提燃料电池。那么有人说过,上个世纪就是二十世纪,是内燃机主宰的一百年。而二十一世纪呢,是燃料电池统治的一百年,那么您对这句话是怎么看的?还有一个您对氢能的前景是怎么看的?

另外一个问题,就是说针对我国具体的情况,就说你在讲座中提到的,譬如说我国的煤炭资源比较多,那么现在有一种技术,就是将煤通过液化变成油,那么这一点您认为解决我国现存的这种能源问题,是不是一个可行的,它在技术上是不是完全成熟的?好,谢谢您!

蔡睿贤:好,第一个,我为什么没讲氢能呢?因为我讲的是真正一次能源,其氢能不是一次能源,世界上没有地方有大量的氢可以采出来的,氢是制造出来的,就等于电一样,这氢在能源的地位里面跟电是一样的。因为地球上没有大量的氢储存,到哪儿去挖这个现成氢来?其实都是用别的办法,别的能生产出氢,它是一个载体,里面有很多能量。所以第一个,氢能不算一次能源,我所以刚刚没提。当然氢能是很好的能源,它当然也有缺点了,譬如说有点危险性。那么刚刚你说的另外一句话,二十世纪是内燃机的(一百年),二十一世纪是一个燃料电池的世界等等。前面的二十世纪应该说对运输机械是内燃机的世界,对于发电来说不是内燃机的世界,是蒸汽轮机的世界,对发电来说,对不同行业。但发电所占的能量也是不小的,可能比汽车用的还多,因为它功率大,汽车一百千瓦左右吧,可能差不多吧,最低限度是。所以不能光说内燃机,那么,至于燃料电池呢,当然是一个很好的发展前途,但是要说的话,我估计将来要能用好的话,要作用于大发电的话,可能是进一步的联合循环。

燃料电池我估计将来是作另外一种顶循环,下面还有底循环,这样效率才高,要没有下面的循环,燃料电池的效率其实也就只有三十几,它的余热没有用。现在所用的燃料电池用在汽车上,效率也不是很高的。所以看起来,燃料电池可能适合于将来分布式能源,分布式,就是每家每户都有,或者每个建筑物、每个大厦、每个银行、每个酒店自己有,那个可能燃料电池比较合适。第一个问题我看是那样。

第二个问题,煤的液化其实是基本成熟的技术,没办法的时候可以干。那问题出在哪儿呢?还是经济问题,你说假如现在石油是八十块钱一桶,那肯定煤液化没问题,肯定是这个生意可以干。但是现在只有二十块钱一桶,所以你液化出来比那个贵,谁用。当然这个液化技术也可以与时俱进,原来不够好可以搞好,搞好了可能便宜点那不就更好吗,所以中国人也在干,所以你要搞到比石油造的那个汽油还便宜,那肯定就挖煤出来,就不挖石油了。但现在可能还差,差多少,我估计差一倍到一半左右,这个努力是不容易的,因为已经基本成熟了,不是说很不成熟的东西。

(掌声)

主持人:您还得请坐。这个节目最后有一个惯例,节目结束之前,主持人要问一个问题,由您用一句话来回答,这次只能用一句话回答,就是我们有的时候,人要说一个概念以后,我们会在脑海里面迅速涌现出对这个概念的一句话、一个反应,假如我跟你“能源”两个字,您听了这个概念以后,首先跃入您脑海的是什么?把那句话告诉我们。

蔡睿贤:我想到的是发展的基础。

主持人:一提能源想到是发展的基础。

蔡睿贤:当然不是全部,就是发展的一种基础吧。但是现在都要说高新技术,其实能源里面也有高新技术,当然也许没有,但是没有能源(多少),什么都玩不转。

主持人:好,我替你完善这一句话吧,叫能源是发展的基础,没有能源一切都玩不转。好,谢谢蔡院士光临我们的节目,也谢谢来自中国科学院研究生部的老师和同学,凤凰卫视世纪大讲堂下周同一时间再会。谢谢您!谢谢大家!

来源:凤凰网

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