[正版]科学社直供中国科学家思想录第九辑

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中国科学家思想录·第九辑
	曾用价	86.00
	出版社	科学出版社
	版次	1
	出版时间	2016年05月
	开本	B5
	作者	***
	装帧	平装
	页数	276
	字数	300
	ISBN编码	9787030472724

***学部是国家在科学技术方面的*高咨询机构，长期以来围绕推进经济社会发展，改善人民生活，保障国防安全等方面的重大科技问题，开展了一系列决策咨询和战略研究，提出了许多重要咨询意见和建议，为中央决策提供了科学依据。“中国科学家思想录”较为系统地对这些重要报告和院士建议进行了梳理和精编，记录了广大院士在科学研究基础上服务国家科学决策的丰富思想，将对各级政府决策科学化、社会公众理解科学起到积极的推动作用。

目 录
丛书序/i
前言/111
徐建中等 我国工业节能现状调研和对策/1
郑光美等 加强科普场馆在科普工作中的作用 /26
严陆光等 关于筹建青海大规模光伏发电与水电结合的国家综合能源基地的建议/38
严陆光等 大力推进新疆大规模综合能源基地的发展/58
中国科学 发展我国战略性新兴产业调查报告/80
院学部 发展我国战略性新兴产业调查报告/80
苏纪兰等 关于加强我国重大工程信息数字化、标准化和物联网建设工作的建议/110
陈祖煜等 关于避免我国交通建设过度超前的建议/121
陆大道等 关于黄河黑山峡段开发问题的建议／135
孙鸿烈等 中国的工业化，会不会走向“半个”工业化？ /174
何祚庥 关于MPP计算机发展对策的建议／188
沈绪榜等 关于发展空间太阳能发电系统及其关键材料研究的建议／193
葛昌纯等 一个即将在广大农村、小城镇崛起的战略性新兴产业/19
何祚庥 对全球变暖的认识及应对策略建议/208
方精云 为培育与发展电气工程战略性新兴产业而奋斗/219
严陆光 关于当前我国政府如何补贴纯电动轿车的建议/229
田昭武 关于对山西省应县木塔进行现代测绘、数字化建模和三维组装的建议/233
李德仁 关于建立“国家技术科学研究基金”资助制度的建议/236
李曙光 关于在喀什及霍尔果斯建设特殊经济开发区的初步研究和建议/239
陆大道等 发展地效飞行器，全面提升我国海洋总体实力的建议/263
朱森元等


我国工业节能现状调研和对策
徐建中 等
我国能源现状
（一）总体能源现状
经过多年发展，中国次能源生产能力已仅次于美国，居世界第2位。2007年，中国次能源生产总量达到23.5亿吨标准煤，其中生产原油1.87亿吨，列世界第5位；生产天然气693亿米3，列世界第9位；生产原煤25.4亿吨，列世界第1位；水电年发电量4829亿千瓦时，列世界第1位；核电年发电量629亿千瓦时：风电和其他新能源发电装机容量达到600万千瓦；太阳能热水器集热面积约10 800万米2，列世界第1位。生物质燃料乙醇年生产能力160万吨，煤炭液化和煤制醇醚、烯烃等煤基多联产示范工程稳步推进。表1为2000～2007年一次能源发展主要指标。
表l 中国2000～2007年一次能源发展主要指标
从表1中看出，一次能源生产总量中，原煤一直以来占据主导地位，比例为70%以上：石油的比例有较大的下降，天然气的比例变化不大，新能源包括可再生能源的比例有所上升。据国土资源部统计报告，截至2006年年底，中国探明可采煤炭储量2000亿吨，按全国年产25亿吨煤炭计算，中国煤炭资源可供开采约80年；石油探明储量约895亿吨，其中可采储量为20.4亿吨；从天然气资源来看，中国天然气远景资源可达44万亿米3，可采资源为2. 39万亿米3 ；目前中国煤层气探明地质储量31.5万亿米3；中国水能的经济可开发量为401.8吉瓦。
中国一次能源供需总体基本平衡，但生产与消费结构上的差异表现为：一方面煤炭供应充足，除满足国内需求以外，还有部分出口（2007年约5318.7万吨）；另一方面则是石油供给严重不足，每年需要花费大量外汇进口，2007年进口石油2. 11亿吨，石油进口依存度已经近50%，国家石油安全问题日益突出。
（二）工业用能现状
我国的工业产品产量仍保持一个较大的增长速度。有近60%的产品的增长率大于15%，说明我国仍属于工业化的发展阶段（表2）。工业部门是我国国内生产总值(GDP)的重要来源，其工业增加值在GDP中的比例由2000年的40. 85%增加到2007年的42. 69%；同时，它也是我国能源消费的*主要用户，如表3所示，我国工业能耗由2000年的8. 96亿吨标准煤增加到2007年的19. 02亿吨标准煤，占能源总消费量的比例由2000年的68. 79%上开到2007年的71. 6%。工业能源消费量增长速度高于能源总消费量增长速度是我国近20多年能源总消费量快速增加的重要因素。高耗能工业能源消费量占工业能源消费量的比例（近80%）很大，导致单位工业产值能耗高于其他产业单位能耗。表4为中国工业万元增加值能耗与其他部门万元增加值能耗比较，2007年工业万元产值能耗为1. 77万吨标准煤，是农业的6.04倍，建筑业的6.16倍，运输邮电业的1. 25倍，批发零售业的5.40倍（表3、表4）。
由于我国以工业为主的产业结构和能源消费结构将长期不变，所以在国内能源资源紧缺和供需矛盾激化的情况下，工业节能对解决工业以致整个国民经济发展中的能源问题有着重要战略意义。
表2 2007年主要工业产品产量及其增长速度
表3 2000～2007年中国能源消耗总量部门构成
表4 2000～2007中国工业万元增加值能耗与其他部门万元增加值能耗比较（单位：万吨标准煤／万元）
（三）国际能源的形势
据世界能源的利用状况统计数据和能源利用区域现状及预测，未来20年内化石能源仍然占据能源消耗的主要地位，同时，新能源以及可再生能源逐步增加。另外，中国总的能源消耗量还将持续一段较长时间的高增长期。据国际能源署(IEA) 2006年预测，至2030年，世界范围内能源消耗的年增长率为1.8%，而中国则为3.5%，远高于经济合作与发展组织(OEGD)成员国；我国的能耗在全世界总能耗的比例将由现在的约14%上升至约20%，总能耗折合标准煤约为48.5亿吨。这表明我国的能源利用率是非常低下的；同时，这数字也接近我国传统能源的*大产量。这对我国能源的稳定供应构成了严重的威胁。因此，必须提高我国的能源利用率，将人均能耗水平大幅度降低。显然，这是一个非常艰巨的任务，需要节能和科学用能的共同作用。
这就是说，面对如此严峻的形势，如何保证我国能源长期、经济、清洁、安全的供应和保护生态环境，如何保护我国经济的可持续发展，是我们正面对的十分重要而困难的问题。为此，应该有新的思路和新的技术途径，尤其应该对我国的高耗能产业进行深入的分析，将科学用能作为指导以实现节约化石能源的目的。与此同时，还必须大力开发可再生能源和新能源，以替代化石能源。
二、我国工业用能存在的问题
能源从开采、加工、转换、输送、分配到终端利用，有大量的能量被损失和浪费。中间环节和终端利用效率的乘积通常称为“能源效率”。目前，我国能源效率约为33%，比发达国家低约10个百分点。特别是单位产品的能耗与国际先进水平相比有较大差距。根据2005年的统计数据，几种高耗能产品能耗的国际比较（中国：国际先进水平）为：火电供电煤耗370克标准煤／千瓦时：312克标准煤／千瓦时；钢可比能耗值714千克标准煤／吨：610千克标准煤／吨；水泥综合能耗153.0千克标准煤／吨：127.3千克标准煤／吨；乙烯综合能耗986千克标准煤／吨：629千克标准煤／吨。这说明我国工业部门的能源利用水平低，同时也说明工业部门的节能降耗具有巨大潜力。
降低工业能耗，是一项巨大的系统工程，包括工业结构的调整优化、工业能源管理的改善、节能技术的改造创新、工艺流程改进、产品更新换代等，需要细致工作、全面规划。通过对各个高耗能工业领域能源利用问题的分析研究，分析个性问题，提炼共性问题，本报告就以下问题展开论述，从科学技术角度出发提出实现工业领域节能降耗的基本路线。
（一）工业生产过程工艺、技术和设备落后
过程工业通常是指化工、冶金、电力、食品等连续生产的工业，其产值占我国工业总产值的37%，占制造业的46.9%，是国民经济的基础产业。应特别关注相关的领域，其多数是以物质转化为核心的过程工业，如化工、）台金、能源、材料、资源和环境等，此外也包括一些高新技术产业，如生物工程、纳米材料、医药等。过程工业的节能可以从两个方面来进行：一是整个工业系统或工艺流程进行优化，保证其在良好的工况下运行；二是对某一过程工业的具体环节进行能流分析和改进。过程工业系统的优化包括对现有系统的*优操作、*优改造和对新系统的*优设计，大休上可以归纳为两类问题：一是流程结构基本固定的系统参数优化；二是系统流程结构优化，包括对新系统的多方案*优综合和对旧系统改造方案的优化选择。具体过程工业环节的节能通常采用一些辅助专业软件来进行，如注汽锅炉运行状态评定专家系统。通过在线检测锅炉运行参数，计算、分析和诊断其运行状态，并将调整后的参数反馈给控制系统加以调整，从而保证该设备的*佳运行状态。
我国电力、钢铁、建材、煤炭、化工、有色金属、纺织等行业中均有很大比例的落后设备和工艺在使用。譬如，电力行业中效率低、污染严重的小火电占有很大比例，2007年200 000千瓦以下的火电发电机组容量占27%左右；钢铁工业小焦炉、小高炉、小转炉、小电炉、落后轧机仍占有相当大的比例，全国现有高炉1250座，1000米3以下的有1 130座，占炼铁能力的60%以上；钢铁工业中不符合产业政策的落后炼铁能力约108吨，落后炼钢能力约55×106吨，全行业落后产能占总产能的20%左右；燃煤工业锅炉单台锅炉容量小，设备陈旧老化，全国燃煤锅炉约48万台，占工业锅炉总容量的85%左右，平均容量约3.4蒸吨／小时，其中20蒸吨／小时以下超过80%；煤炭工业中技术落后、效率低、浪费资源和污染环境严重的小煤矿占有很高比例；我国水泥行业近50%还采用立窑和湿法等落后工艺。
（二）余热、余能巨大浪费
在各个工业过程的能源利用中，总是存在着温度与压力的改变及伴生可燃物，如果能对这部分能量进行充分的回收利用（如利用工业锅炉的余热、余压进行发电和供热，对伴生可燃气回收利用，开展垃圾／固体废弃物发电应用等），将可以降低能源的消耗量，提高能源的利用效率。目前，我国钢铁、建材、煤炭、化工、有色、纺织等行业的余热、余能没有得到充分回收利用。我国钢铁企业副产大量的焦炉气、高炉气、转炉气等可燃气体，同时还伴生红焦显热及炉顶煤气压力能等大量物理能，吨钢余热、余能的总量约为455千克标准煤，我国钢铁企业对这部分余热、余能回收利用率仅为45.6%，与发达国家90%以上的利用率相比差距较大。我国钢铁企业许多高炉尚未配套炉顶压差( TRT)发电设备，TRT技术在发达国家已经实现普及应用，日本的普及率已达到100%，而我国只有250余座高炉配套了TRT装置，1000米3以上高炉TRT的普及率超过90%，而中小型高炉TRT的普及率还很低；焦炉气、高炉气、转炉气大量放散，2007年放散的焦炉煤气约175亿米3，相当于西气东输天然气体积量的1. 45倍，全国高炉煤气散放量迭到614亿米3，约折合标准煤880万吨；另外干熄焦技术在普及率只有30%左右。我国现有干法窑水泥生产线，尚有大量未配装余热发电装置。钢铁企业的焦炉气、高炉气、转炉气，煤矿的煤层气，焦化企业的焦炉气等可燃气体大量放空，造成能源的严重浪费，同时污染了环境。据统计，目前我国每年因煤炭生产直接排放的煤层气在130亿米3以上，折合标准煤在1600万吨以上，因生产焦炭产生的富余炼焦气也在200亿米3左右，折合标准煤约1 100万吨。另外，城市的垃圾污染问题日益严重，通过相关研究将垃圾和能源这一废一宝紧密联系起来。比如，可以利用垃圾发电来缓解能源需求，还可以降低污染。
（三）能源转换、利用技术水平落后
动力机械能耗占我国工业能耗的大部分，由于工业的日益发展和各种形式产业群体的出现，各类电动机、工业风机、压缩机、泵等的用量骤增。我国现拥有3700余万台的泵和风机，这些设备更新力度低，很多老式低效率高耗能设备仍在运行，风机系统和各种泵类电能综合利用率为30%～40%，远低于国际先进水平70%以上，因此每年造成的电力浪费达上百亿千瓦时。开展动力机械行业的节能在节能、安全、环保三方面具有重要意义。
各个工业生产过程中，涉及热的传递和输运。以应用广泛的换热器为例，它应用于化工、石油、动力和原子能等工业部门，并且日常生活中取暖用的暖气散.

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