殷雄:技术创新是翻开终极动力之门的“钥匙”
在上篇专访中,殷雄教授解读了动力技能开展和动力转型要点等许多问题。在下篇中,殷雄教授将会解读热门的核电问题,以及论说动力本钱、技能立异、动力革新三者之间的联络。
记者:人类动力的前进是一次动力能量密度不断添加的进程。现在来看,核能的能量密度高于风景,但风景是公认的未来主体动力。怎么了解这一现象?
殷雄:核能从实质上来说,它也是一种化石动力,由于它的能量来历是贮存在地壳中的铀等可裂变的矿物质。由于可裂变物质的储量有限,因而总有用完的一天。
风能、太阳能等可再生动力虽然所包含的能量价值总量可观,接近于无穷无尽,但在现在的技能条件下,也无法彻底满意人类对动力的渴求。
一般来说,人们以为核聚变或许是一了百了地处理人类动力需求的终级动力,也便是在地球上仿制一个“太阳”。核聚变的原资料很简略找到,地球上氘的含量并不算少,每一万个氢原子中就有一个是氘原子。
在抱负的情况下,每升海水中的氘聚变可以释放出的能量,适当于焚烧300升汽油;而一个百万千瓦的核聚变电厂,每年只需求600公斤质料,但一个相同规划的火电厂,每年将需求300万吨燃料煤。地球上仅在海水中就有45万亿吨氘,其核聚变能约为蕴藏的可进行核裂变元素所能释放出的悉数核裂变能的1000万倍,可供人类运用数亿年,乃至数十亿年。
平等质量的轻元素聚变发生的能量比重元素裂变释放出的能量大得多,而发生的辐射也少得多。现在的人类,就像是站在四十大盗藏宝洞之前的阿里巴巴,仅有缺少的,便是一句开门的“咒语”。这句“咒语”便是核聚变技能的打破。核聚变的技能难度太大了,其间最难的是在地球上找不到可以接受高温的资料和容器。
核聚变的实质便是在地球上模仿太阳。问题在于,实在的太阳每天就在天上挂着,人类为什么不想方法充分运用它的光和热呢?作为人类满意好奇心与求知欲的意图,核聚变可以作为继续进行科学研究的重要前沿课题,比方,不断探究最新的原理,然后可以不需求某种容器就可以进行核聚变反响,但商业化运用有一个规划和总量的要求,在可预见的将来,建成商业化聚变反响堆的或许性还比较小。作为科学研究的课题,当是别的一个话题了。
迄今为止,人类所运用的全部能量,都来历于太阳,风能也是一种贮存太阳能的方法,它是空气运动的效果,这种分子运动的能量便是所吸收的太阳光。从这个视点来说,只需太阳能及其特别形状的风能才是终极动力,可以说人类的未来“风景无限”。只需经过推翻性的技能立异,才干真实做到“风景无限”,也便是技能立异是翻开终极动力之门的“钥匙”。这种远景,现已不是逗留于展望的层面,而是在部分国家现已成为实践了。咱们可以这样说,谁拥抱太阳,谁就具有了未来的动力;谁征服风能,谁就捉住了动力的未来。
记者:未来核能在碳中和的进程中,又将发挥什么样的效果?
殷雄:核电的开展前史证明,核电的技能成熟度、经济性和一般意义上的安全性现已得到了验证,是可以大规划工业化运用的牢靠技能计划。核电的低碳排放特性,与包含太阳能和风能在内的其它新动力形状比较,毫不逊色。
在2030年前完结碳达峰和2060年前完结碳中和以及电气化的前史大布景下,核能作为能量密度最高的已知动力,一起也归于低碳动力,在战略上具有不行代替性。面临人类未来对动力的继续需求,单一的方针、燃料或许技能都不能满意,有必要采纳多元化、“组合拳”的方法。
核电是一种以科技革新将自然资源转换为电力的重要工业,是人类思想的才智之光,也是人类迄今为止所取得的最引以为自豪的技能立异效果。核电作为一种重要的高能量密度的清洁动力形状,是完结碳达峰、碳中和的重要而耐久的选项。
记者:近期日本政府的做法,无疑会让一般民众关于核电的惊惧进一步加重。这种非技能要素,是否会影响核电在未来动力转型中所发挥的效果?
殷雄:日本政府的草率决议,违反了技能道德、生态道德、公共道德和职责道德,应当受到谴责,而且有必要改动其过错的决议。日本政府的做法,是否影响核电在未来动力转型中所发挥的效果,或许影响程度有多大,需求进一步调查。
不行否认的是,核能作为现代动力的技能高地,开展前史虽缺乏百年,但已为削减温室气体排放做出了前史性奉献,从上世纪中期民用核电开端运用起,全球核电已累计削减温室气体排放超越850亿吨以上。从当时全球首要经济体拟定温室气体减排战略看,继续和平运用核能是大国的重要战略选项。
我国政府近期同意制作5座核电机组,总装机容量为490万千瓦,约占我国在运核电总装机容量的10%。我国政府之所以这么做,是由于深入认识到我国需求加速核电开展,以完结其到2060年的碳中和许诺。一起,也阐明我国核电开展到今日,其安全性得到了保证,不管关于政府仍是大众,对我国核电未来的开展抱有坚决的决心,这是我国核电健康开展的社会环境。
假如没有必定的核电开展规划方针,那么五年规划与中长时间开展方针就简略失败。将五年开展规划与中长时间总量规划进行合理联接,是做实规划的条件,更是核电工业健康继续开展的战略需求。
从国际经历来看,国际核电开展顶峰时期的核电份额,约为电力装机总容量的17%,而且这一份额连续了适当长一段时期。我国是一个开展中大国,对电力的需求添加仍未到达峰值。从保证动力和电力供应安全安稳的视点看,我国不易过火依靠某一种动力形状(比方,现在这种煤炭占比过高的状况是不恰当的;石油对外依存度过高也是不行继续的),有必要施行多种动力形状共存互补的国家战略。
归纳前史的经历与实践的需求,参照国际均匀核发电占比11%的实践,我国应争夺2050年前后完结核电在国家电力供应中的份额安稳在10%左右的规划,而且这一份额应该连续到完结碳中和的2060年及其之后适当长的一段时期(至少为一个核电机组从制作到退役的一百年寿数期)。依照这一整体规划,回过头来拟定各个五年规划尤其是“十四五”规划的在建核电规划,是比较活跃保险的战略。
核电开展不是简略的量的扩张,而是技能立异水平缓归纳实力的质的提高。假如核电占比为10%的这个规划被确定为国家开展核电的战略方针,那么对核电工业链所触及到的各个范畴的常识立异、技能迭代、人才沉积和才干培育,以及调控某些年度或时期内核电项意图制作规划和节奏,都具有清晰的指导性,使整个工业开展有了清晰的方向,不大简略受某个时期动力与电力供应动摇或其它政治要素的影响,也就不会出现要么多年没有项目而导致开展阻滞的“冷寂期”、要么如火如荼大干快上的“大跃进”这两种极点倾向,而是依照既定的方针和节奏,平稳有序地推进。这是一种有必要长时间坚持的体系思想。
记者:动力本钱推进技能立异,反过来技能立异又促进了动力本钱的转化。在当时这个动力转型的关键时期,本钱与技能是怎么相互效果的、未来又会有哪些体现方法?您能否举例阐明?
殷雄:本钱是一个笼统的概念,是价值的表征。本钱的实质不是物质,而是一种可以继续创造价值的才干,是体现在物上的出产联络。这种出产联络的内禀特征是一种处于运动中的价值,而了解价值需求笼统力。只需把本钱赋予某种固定的、可见的方法,才好了解它。马克思说:“以钱银方法为完结形状的价值方法,是极无内容和极端简略的。”钱银本身并不是本钱,仅仅本钱开展进程中的多种体现方法之一。咱们在了解本钱与价值的概念时,需求跳出钱银这种简略的方法,寻觅其它可以更可以体现价值的方法。
动力是全部社会化大出产进程的条件,没有这个条件,全部社会化大出产活动不行能进行;反过来,仅仅具有这个条件,而没有实践的出产进程,那么动力工业也仅仅是一具没有魂灵的“躯壳”。在出产进程中履行功用的,并不是各类详细的动力形状,而是由动力财物转化而来的本钱所蕴藏着的笼统的价值。
动力财物转化为本钱的先决条件,便是要建立一种正规的全部权准则,在此基础上,还需求别的四个要素:钱银本钱和人力本钱的投入、技能渠道的挑选以及适合的市场环境。循着这个思路,咱们惊讶地发现,动力本钱的这四种组成元素与生物学中的DNA结构的四种含氮碱基具有惊人的相似性。正是这种方法上的相似性,咱们破解了动力本钱具有创造价值的“遗传暗码”。
动力本钱是出资的效果,作为其“基因”之一的技能渠道,当然也是出资的效果。人类技能开展史,便是一部能量价值的发现、凝聚、传递和增值的前史,咱们将其归纳为“能量价值的循环累积增值原理”,其意义是,迄今为止人类社会所创造的全部物质财富和精神财富,都是在动力驱动下完结的,这些财富中现已包含了动力本钱的价值,而且成为其创造更多价值的“遗传基因”。在这个进程中,动力所包含的能量价值经过循环累积而完结了增值。这个循环累积经过了四个进程:
第一个进程:动力形状的能量价值发现。火,使人类摆脱了吃“色拉”的地步,吃上了熟食,促进了大脑的发育,使人类具有了创造物质文明和精神文明的本身条件。火的能量价值,由此被发现了。
第二个进程:技能渠道凝聚了能量价值。火的工业化运用,使有些物质被烧“硬”了(陶瓷),有些物质被烧“软”了(金属的锻炼与用具的制作)。火的能量价值,被凝聚在了物质形状之中。
第三个进程:商品交换传递了能量价值。从柴薪到新式动力形状,仅仅动力形状的转型,其能量价值的“内核”被不断地发现、凝聚与传递,这是一个展示动力本钱继续创造价值特点的进程。
第四个进程:能量价值经过循环累积而出现了增值。从火到电,人类走了十万年。在这个漫漫翻山越岭中,人类先后创造晰风箱、耕具、马镫、蒸汽机等等技能东西,都成为凝聚人类文明效果的载体,其背面的推进力无一不是动力价值的“内核”——动力本钱。
这个循环累积增值原理,比较形象地阐释了动力本钱与技能之间的相互效果。至于这种相互效果的效果会有哪些详细的体现方法,由于技能立异和开展的一日千里,咱们欠好猜测,但从基本原理动身,不外乎是无形与有形两种方法。无形,是存在于人的头脑中的各种常识和所具有的技能以及由此构成的常识产权;有形,是可以经过钱银本钱和人力本钱的投入而把各种动力形状的潜在价值发现、凝聚、传递并完结增值的各种技能渠道。
比方,咱们前面提到的储能,它是动力本钱的银行,便是一种动力本钱与技能相互效果的方法;再比方,动力互联网有或许完结动力价值的传递,而且在传递的进程中完结价值增值,它也是一种动力本钱与技能相互效果的方法。
记者:您在《动力本钱论》中提到,技能立异取得打破,会对动力财物转化为本钱的技能渠道发生革新性的影响。是否意味着未来动力范畴的革新,大概率会在动力工业之外来历?咱们应该怎么注重小的技能立异,以及它们对动力的潜在影响?
殷雄:经过对人类动力开展史的调查,咱们会发现,每一次动力形状的转型都伴跟着严峻的技能立异,而每次严峻技能立异都离不开动力本钱的驱动,因而,动力本钱是技能前进和技能立异的首要驱动力。在经济学乘数效应的基础上,咱们提出了双向乘数效应和搭车乘数效应这两个学术概念,前者代表了动力本钱与技能立异之间的关联性,后者代表了动力技能立异与其它技能立异之间的关联性。
人类社会中的各个技能范畴都与动力有着亲近的联络,任何一项技能的打破,都离不开动力本钱的投入;反过来说,只需任何一项技能立异取得打破,都会对动力财物转化为本钱的技能渠道发生革新性的影响。核心技能一旦取得打破,运用规模将非常广大。
搭车乘数效应不只体现在其它技能与动力技能之间,而且还体现在技能与经济添加等方面。当今技能立异的首要特点,便是不同工业之间的深度穿插与交融,然后使新技能、新模式和新业态以繁荣的姿势鼓起。技能范畴的真实推翻,来自于边沿的革新,影响动力的许多技能都并非出自动力行业本身。
任何一项技能的创造和开展,都离不开动力本钱这个驱动力。任何一项技能,也都有或许在动力范畴得到运用,然后促进动力技能本身的开展。至于说未来动力范畴的革新会由哪项技能引发,这是难以估计的。但有一点是可以必定的,跟着技能立异的增多,动力技能与其它技能之间的搭车乘数效应必定会体现得愈创造显。
比方,人的心跳可以用来为手机充电;公路可以用来发电;细菌可以为纸电池供给能量;质子陶瓷可以制备燃料电池,等等。新资料在动力范畴的运用规模非常广泛,许多技能瓶颈就在于新资料没有取得打破。比方,二十年前从前热烈一时的超导现象,最终逐渐沉寂下来了,原因便是超导陶瓷资料没有取得打破,因而无法进入实用化阶段。现在陶瓷燃料电池的研制取得发展,首要得益于陶瓷资料本身的发展。这便是一种搭车乘数效应。我以为,往后动力技能立异的首要范畴,应该是资料科学、量子技能和电力的无线传输。这几个范畴的技能打破,必定带来动力范畴超乎咱们幻想的革新性改变。
记者:《动力本钱论》中提到要保证净动力的递加特征。但现在风景技能在净动力的递加上还不是很显着。别的书中也提到了氢能依然是人类未来重要的动力消费方法挑选。怎么了解这样的观念?您以为风景会处理净动力递加的问题,仍是说风景更多地是一种过渡性质的动力?
殷雄:所谓净动力,便是一次动力出产进程中动力产出与动力投入之差(净动力=动力产出-动力投入),是动力在出产时刨除本身所耗费的动力投入后,最终能供给给经济社会所运用的动力。其间动力投入包含一次和二次动力的直接动力投入和以非动力方法出现出来的直接动力投入。判别一种动力形状的经济性和环保性,就看净动力是否可以保证递加特征。
近年来由于风电和光伏技能前进的一日千里,风景所宣布的电力,超越了制作风景发电设备所耗费的电力,因而风景电也具有净动力的递加特征。往后,跟着技能的前进,这种净动力递加特征会越来越显着。从能量来历的视点看,风景是地球上全部动植物的仅有能量来历,因而,不能说它是过渡性质的动力;从运用风景的技能手段来说,现在的风景发电设备会有必定时期的相对安稳性,但未来必定会有更具有推翻性的技能立异,转化风能和太阳能的功率会更高,本钱会更低,会从底子上处理净动力递加的问题。正如咱们在前面说过的那样,人类未来的动力是“风景无限”,详细地说,便是“谁拥抱太阳,谁就具有了未来的动力;谁征服风能,谁就捉住了动力的未来”。
提到氢能,有必要清晰一个基本概念,便是氢能不是一种动力形状,仅仅一种运用能量的方法。举一个最形象的比如,航天员在太空中行走时需求动力,但不行能让航天员背上几吨煤或石油上天,现在最便利的能量运用方法便是氢,哪怕提取氢的本钱会高许多,但就其运用便利这一个长处来说,让航天员运用氢便是有价值的。因而,咱们只能这样说,在太空这种特别的时空里,只能运用氢能这种动力形状,而无法运用比如煤炭、石油等其它动力形状。
氢在地球上不是一种独自存在的自然资源,而是像电相同,要从水、天然气或生物质中分化后才干得到的一种二次动力。现在首要经过甲烷来取得氢气,但这种方法在发生氢气的进程中也向大气排放了二氧化碳。选用电解水的方法取得氢,需求很多的电力供应,而现在很多的电力依然出自耗费化石燃料的发电厂。每取得1个单位氢能(电解水)需投入约1.5个单位的电能,或3个单位的原煤,那么,净动力是负值,这种氢能在能量功效和经济本钱方面是不划算的。
如此看来,运用电解水方法取得的氢动力或许让城市变得洁净,但郊外电厂的担负却在添加,人类温室效应气体的排放并没有削减。假如制作出来的氢能多于耗费的电能,那么这部分多出来的能量是从哪里来的?所谓技能上的底子打破,便是要处理这一触及能量守恒定律及剩余能量来历的严峻问题,保证净动力以及所包含的净能量是正值,而且体现出递加特征。假如不处理这个问题,那么氢能“从水到水”的情境真的便是“一种非常利诱人的说法”。往后至少要做到,制备氢所运用的电力不再耗费化石动力,而是充分运用暂时无法贮存的风能、太阳能等可再生动力,也就适当于把氢作为一种储能的载体。假如这些技能难题得到处理,那么,氢能依然是人类未来重要的动力消费方法挑选。
需求指出的一点是,现在我国各地冒出一股氢能热,这种态势令人担忧。我听到一个笑话,某个省的领导期望该省开发一种技能,从汽油中提取氢。举一个不恰当的比如,这就如同从瘦肉中提取瘦肉精,再拿来炒菜炖汤。何况,氢也不具有瘦肉精那样的功用。即便提取氢,也不应该从汽油这种动力形状中提取,由于自然界中有比汽油更丰厚的甲烷资源。这种做法,朴实归于无效地耗费名贵的汽油资源。虽然汽油中含有甲烷这种制氢质料,从净动力递加的视点来看,这种做法必定是不划算的。
在努力完结碳达峰和碳中和的大布景下,各地的氢能项目一窝蜂地上马,这不是科学的情绪,也不是科学的方法。这种做法,真是忘了为什么要制备氢的“初心”。只讲要做制备氢这件工作,而不讲为什么和怎么制备氢,这便是方法主义,其损害对错常严峻的。现在热热烈闹上马,许多归于“从汽油中提取氢”的闹剧,将来会齐刷刷地下马,最终不了了之,由此会形成更大的动力糟蹋,对生态环境发生更严峻的损坏。
碳达峰和碳中和是功德,但不能急病乱投医,捉住一个概念或项目就盲目跟风,最终形成的效果便是耗费了更多的其它动力形状而所获无几。这种“大跃进”式的胡来,需求动力主管部门坚决阻止,不能任其众多。动力是极端严厉的科学课题,它所遵从的基本法则是能量守衡原理。任何违反这一原理的行为都对错科学的,乃至是反科学的,都有必要加以阻止。在对待氢能的问题上,需求对决策者进行比如能量守衡原理这种科学常识的科普宣扬,不然,会在中华大地上再次出现比“大跃进”更荒诞的笑话。
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