何祚庥：中國科學院理論物理研究所研究員、中科院院士。早期從事粒子理論、原子彈和氫彈理論的研究。近十幾年來關注社會現實問題，特別是當代社會經濟發展中的重大科學技術問題，進行了深入研究，並發表了一系列的文章。近期更集中研究了我國的能源問題，特別是對太陽能利用的新發展是當前研究的重點。
□中國科學院理論物理研究所 何祚庥
2010年2月8日的《科學時報》開闢了一個新的專刊：《低碳能源》，很好！編輯部在《創刊致讀者》中說，「能源一役是未來國家競爭的關鍵之戰。值此非常時期，我們更需要開放討論、客觀的分析和明晰的觀點。一切均需從中國現實的國情和發展階段出發，避免盲目跟風，作出誤判」；「我們堅持理性。我們的主流讀者不需要喧譁與浮躁的信息，而是欣賞富於理性的觀察與分析」；「我們渴望專業。人云亦云、概念炒作或可博得一時關注，但唯有深入的觀察和專業的表達才有助於為讀者和社會創造更高的價值」。我們非常支持這些理念。
問題是這一「創刊號」，竟鮮明地主張「節能是低碳發展的『第一』戰略」，其理論根據是：「能源問題的關鍵在於『熱功轉換』這四個字，也是中國節能問題的『本質』」，至於中國式低碳的關鍵，卻是「煤清潔利用」。看起來似乎有理，我們卻不能苟同。因為這裡涉及「排序」。我們不會反對節能，但如果把「節能」放到低碳發展戰略的「第一」的地位，那就值得商榷；我們可以認同解決能源問題的關鍵「之一」，是提高「熱功轉換」效率，但不認同這一效率的「提高」，要上升到中國節能的「本質」的高度；更不認同提高「熱功轉換」效率的「關鍵」是「煤的清潔利用」。
首先需要弄清「節能」一詞的內涵。中國為什麼要實行「低碳」能源戰略？最為重要的原因是化石能源短缺。化石能源會造成環境汙染，會造成二氧化碳排放。為減少碳排放，所以要節約化石能源；少消耗化石能源，也就減少了碳排放；所以說，「節能」就是「減排」。但為要實現減少碳排放的低碳發展，還有另一個發展模式，這就是用非化石能源來實現低碳發展。甚而可以「零碳」發展，卻無需特別關注節能。所以，節能和減排是兩個不同概念。節能必定同時實現減排；用非化石能源減排，不僅可以「零」排放，而且可以能量照舊增長。當然也不會去支持毫無意義地浪費非化石能源。
為了「人為地」拔高火力發電的「節能」在低碳發展中的戰略地位，能源專家們甚而說「能源問題的『關鍵』（註：請注意這裡用的是能源問題4個字，不僅限於節能問題），在於『熱功轉換』這四個字」。人類對能源有兩大需求，一是供熱，二是做功。解決「供熱」問題，其「關鍵」和「熱功轉換」這四個字，其實是不搭界的。功的來源之一，確是「熱功轉換」；但除了熱功轉換這一做功模式之外，還可以有熱能以外的其他形式的能源，機械能、光能、電能、理論上還有以振動形式出現的機械能，亦即聲能都可以做功。所以，能源問題的「關鍵」決不能僅僅歸結為「熱功轉換」這四個字。
當然，能源專家也有「理由」。這就是馬重芳教授鄭重提出，「在現階段人類社會中，無須熱功轉換的動力體系很少，僅存在光伏電池、燃料電池和溫差熱發電這三種技術體系」。這大錯特錯！
溫差熱發電「百分之百」屬「熱功轉換的動力體系」，只是它的熱功轉化效率或熱電轉化效率甚低，遠遠低於卡諾循環。原因在於人們很難找到高效導電但又同時高效絕熱的材料。弄些溫差熱電偶發電玩玩是可以的，完全不必「上升」到「無須熱功轉換的動力體系」的高度，以示它的重要。
在現階段人類社會中，並不「僅存在」光伏電池、燃料電池這兩種無須熱功轉化的技術體系。典型的例子是風能和水能。中國的水能資源有7億千瓦，技術可開發的有5.4億千瓦，經濟可開發的有4億千瓦，已開發的有1.9億千瓦，而且已是技術十分成熟的技術體系。風能的資源，據2010年1月5日《經濟日報》報導：中央氣象局發布，「我國陸上離地面50米高度達到3級以上風能資源的潛在開發量約23.8億千瓦；我國5~25米水深線以內近海區域、海平面以上50米高可裝機容量約2億千瓦」。而80米高空的風能資源，很可能突破40億千瓦，約是當前火力發電裝機的6倍。至於風能的技術發展，的確不算很成熟，至少不如火力發電中的「超超臨界」技術成熟。但要請馬教授客觀地評價一下，究竟是風能技術較成熟，還是你們大肆提倡的包括「碳埋存」（CCS）在內的多聯產清潔煤（IGCC）技術更成熟？也許更有爭議的是太陽能光伏發電技術，比起風能發電，其發電成本就還要高出一倍。但我們也很願意認真爭議一下，是太陽能光伏發電技術更能實現碳減排，還是被稱CCS技術的碳埋存更能實現減排？中國的一次能源約消耗28.5億噸標準煤，中國年收集的太陽能是17000億噸標準煤。兩者相差達600倍之多！為什麼要將如此大量的資源，擱置一邊，放在不重要的地位？！
馬重芳教授認為：「一旦仔細討論這些技術（指光伏發電和燃料電池）的路線圖和時間表，恐怕它們就站不住腳了。」我們很願意和馬教授共同「仔細討論這些技術」的路線圖和時間表。不過我們也很願意和馬教授共同仔細討論你們所主張的包括CCS碳埋存和IGCC潔淨煤技術在內的路線圖和時間表。尤其需要討論的，你們究竟能把多少「碳埋到地下，而不洩漏」？它們的埋存量佔中國碳排放的相對百分比又是多少？我們很願意仔細討論一下，看看究竟是「誰」站不住腳！
馬重芳教授表示：「當前對低碳能源發展路線，大家討論得十分熱烈，但是關鍵要把四個問題討論清楚：一是它的基本科學原理是否沒問題；二是它的技術可行性如何；三是它的發展路線圖是否清楚；四是有沒有具體的時間表。」
我們很同意這四點意見。
但如果說到「基本科學原理」，我們就要理論聯繫「實際」，質詢一下，馬教授所提出的，「基本科學原理是否沒有問題？」馬教授說：「人類僅僅滿足於30%~40%，甚至只有20%的熱功轉換效率，這是極不合理的。」又說：「提高熱功轉換效率就是要把『單一』熱力循環變成『複合』循環。而我們要將近300年的『單一』熱力循環格局『打破』，在理論和技術上作重大創新。留給我們的時間很有限，這是一個非常重大的任務。」很遺憾，從我們這些理論物理工作者來看，恐怕馬教授所提出的「非常重大的任務」，很難站得住腳。熱能的可以重複利用，高品位的熱發完電以後，還有大量廢熱，可以重複利用，如解決房屋建築裡的供熱供冷，這一原理是沒有問題的。但如果涉及熱功轉換，那就要說一句，利用「複合循環」，也不可能「打破」卡諾循環所確定的熱功轉化效率。我贊成利用廢熱發電，但如果將廢熱用來發電，就要看到廢熱發電的熱功轉化率很低、很低。可以用廢熱補充一點電力，還要看它是否經濟合用，但絕對不可能突破卡諾循環所確定的熱功轉化效率。拿火力發電專家們最推崇的「超超臨界」技術來說，據我所知，我國「超超臨界」火力發電技術轉化效率已高達44%，其轉化率已相當接近卡諾循環，已將每度電煤耗從2005年的360克標準煤，下降到300克標準煤。但馬教授仍不滿意，認為人類不能「僅滿足於30%~40%」的熱功轉化效率。我們的質疑是，馬教授能否告訴我們，人類將怎樣利用複式循環，進一步「打破」超超臨界技術已達到的44%的熱功轉化效率？據我所知，超超臨界技術之所以能達到44%的熱功轉化效率，原因在於已充分利用了通常要冷卻或排放的廢熱。不是用廢熱發電，而是將廢熱進入熱循環再利用。所以就從次臨界發電的熱功轉化率的38%提升為44%，多了6個百分點。但這仍是「一次」循環，不是什麼「複式循環」。我們很希望知道，馬教授提出的「複式循環」在超超臨界技術中，如何理論聯繫實際，進一步「打破」這一已達到44%的熱功轉化率。
我們也需要替馬教授說明一下，馬教授只說「提高」熱功轉換效率，也未明確說要打破卡諾循環所確定的熱功轉化效率，只是在表達上有點含糊不清。只說人類不能「僅僅滿足於30%~40%」，未說「提高」到什麼程度。但如果只是略為「提高」一些的話，那就是說不上什麼「打破」「單一熱力循環格局」，「在理論和技術上作重大創新」了。
順便說說，我是很不贊成「節能是低碳發展的第一戰略」，這一不甚準確、偏於含糊提法的。第一，它把「節能」當做是低碳發展的「第一」，甚而是「唯一」手段，無視非化石能源的存在。第二，背離科學發展觀。科學發展觀的「第一」要義是發展。這並不是我提出的「排序」。發展，就離不開發展能源。所以，「第一要義是發展」的邏輯的必然，必定要將能源的發展，包括到「第一要義」之中。而「節能是低碳發展的『第一』戰略」的提法，很可能被曲解或被誤解為可以用「節能」來限制發展，妨礙發展。
《科學時報》 (2010-5-10 B3 爭鳴)