煤炭氣化使化石能源更清潔高效；微藻固碳術化腐朽為神奇；泛能網(wǎng)應用引導客戶，根據(jù)需要將余能和廢能進行高效互換，從而實現(xiàn)能源全系統(tǒng)的能效最優(yōu)。

“節(jié)能、低碳、變革，是我們研究的方向，也是我們的不懈追求。”新奧煤基低碳能源國家重點實驗室主任甘中學說，作為企業(yè)國家重點實驗室，其研究不同于科學院、高等學校的國家重點實驗室，其研究目標、研究方式應有所不同。企業(yè)站在實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，發(fā)展經(jīng)濟，服務社會的前哨，這就要求企業(yè)國家重點實驗室要通過基礎研究找到并解決自己行業(yè)共性、關鍵的技術問題，實現(xiàn)行業(yè)生產(chǎn)、應用方式的變革，從而使企業(yè)站在引領行業(yè)發(fā)展的新高度。

有人稱贊，新奧煤基低碳能源國家重點實驗室在變革中探索的是一條新一輪的能源生產(chǎn)、消費的技術革命。

“黑與白”的思變

眾所周知，煤炭是我國的基礎能源，為我國的經(jīng)濟發(fā)展和社會發(fā)展作出了應有的貢獻。然而，隨著工業(yè)化進程的不斷深入和低水平、高耗能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，日益顯現(xiàn)的環(huán)境污染和霧霾加劇的現(xiàn)實讓人們不約而同的把禍首指向了煤炭。煤炭也由此被戴上了環(huán)境污染和加劇霧霾的“黑帽子”。國家一直在努力調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，試圖降低煤炭在一次能源中的比重。

在化石能源中，天然氣是最清潔高效的，因此目前得到各國的廣泛重視，特別是非常規(guī)天然氣發(fā)現(xiàn)后，天然氣可能成為未來能源發(fā)展的一個重點。新奧也是在天然氣、液化氣上起步的。

城市中的煤電油正在被天然氣慢慢取代，“天然氣經(jīng)濟”時代正在來臨。但根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2013年我國的天然氣對外依存度超過30%。

在中國，如果說到清潔能源，大家忽略了對煤炭的清潔利用，就會脫離國情，這樣的清潔能源概念也是有缺陷和不完整的。尤其對于煤炭儲量豐富的中國，以煤當家的能源格局很難短期內(nèi)改變。

“最佳途徑就是大力發(fā)展清潔煤技術！”甘中學說，“可以從根子上，也就是在能源開采的過程中就實現(xiàn)清潔化，讓煤變‘白’？這是我們實驗室最主要的攻關內(nèi)容。”

甘中學認為，解決富煤少氣的困境，需要對煤進行氣化。他說：“我們研究了一種低溫催化技術，不用把煤開采出來，而是讓它有控制地在地下氣化，然后利用管道把煤氣輸送出來就可以用于發(fā)電，經(jīng)過凈化處理以后成為甲烷。變采煤為取氣。”

煤是一種綜合化學品位的能源，而熱能是品位最低的一種。通過氣化，制成天然氣后，煤炭能量轉(zhuǎn)化將由40%提高到50%以上。據(jù)介紹，我國原有的氣化技術基本上是高溫燃燒，溫度在1100℃以上，耗能比較高，并且1100℃以上的溫度特別利于二氧化碳的形成。然而，甘中學領導的實驗室團隊研發(fā)的低溫催化技術正好解決了這個問題。在催化劑的作用下使煤的氣化溫度降至700℃左右，不僅節(jié)能并且在這個溫度下有利于碳與氫的形成，所以甲烷的含量很高，減少了二氧化碳的產(chǎn)生。低溫催化氣化技術使甲烷產(chǎn)出率接近21％，指標達到世界領先。

目前，煤基低碳能源國家重點實驗室基本上形成了四類主要氣化方式。通過加氫氣化來解決普通煤的氣化問題；用催化氣化技術利用褐煤；超臨界氣化，解決含水量較高的煤炭；地下氣化把技術上沒法開采的煤直接轉(zhuǎn)化成合成氣加以利用。這些技術基本上覆蓋了我國主要煤炭種類。

“連茅圈”的啟示

道法自然。

能源系統(tǒng)工程與智能控制專家、新奧集團董事局副主席、首席技術官，曾在世界500強企業(yè)美國ABB公司任機器人研究中心主任兼首席科學家甘中學，他提出了一個粗俗的比方，卻是話糙理不糙。

千百年來，在廣大農(nóng)村養(yǎng)豬都是“連茅圈”式的封閉式養(yǎng)殖。“連茅圈”現(xiàn)在是被倡議消滅的對象，理由是不衛(wèi)生、食品不安全等。所謂“連茅圈”就是人類的便池和圈養(yǎng)的豬圈是相連的，人的屎被豬吃了，豬拉的糞便用來肥莊稼，莊稼再被人類作為食物，食物又變成……

“這就是自然循環(huán)！”甘中學從這最接地氣的“連茅圈”中得到啟示。

一間玻璃房里，成百上千白色封閉的玻璃管錯落井然。黑綠色的液體正在管子里翻滾流動，似乎可以聽到生命拔節(jié)兒的聲音。

“這種綠色的物質(zhì)是我們實驗室自主研發(fā)的微藻，流動的液體主要是高鹽廢水，管道里還有

看不見的二氧化碳，這些物質(zhì)在管道里形成了自給的生態(tài)環(huán)境。微藻利用高鹽廢水這種模擬海洋環(huán)境，在光合作用下，吸收二氧化碳，實現(xiàn)了高度自養(yǎng)，繁殖速度非?？臁?rdquo;在微藻養(yǎng)殖大棚里，講解員這樣介紹微藻生物吸碳技術。

微藻生物質(zhì)能技術，是利用微藻光合作用吸收工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中排放的二氧化碳等廢氣，通過低成本收集和高效油脂提取等后處理技術，聯(lián)產(chǎn)生物柴油、保健品原料和飼料添加劑等產(chǎn)品。

“作為國家重點實驗室，我們不僅要強調(diào)能源的供給安全，更要關注能源消費中的環(huán)境安全。”甘中學說。

新奧集團在內(nèi)蒙古達拉特旗建設微藻示范工程，對煤電廠和化工廠等排放二氧化碳進行就地洗后和資源化利用，生產(chǎn)生物能源。這一工程已成為國家級微藻生物能源示范項目。

“泛能網(wǎng)”的智慧

我國能源結(jié)構(gòu)的另外一個特點就是分布不均，導致能源大規(guī)模的跨區(qū)域調(diào)配。同時，風能和太陽能等可再生能源發(fā)電設備接入電網(wǎng)系統(tǒng)，進一步加劇電網(wǎng)調(diào)峰難度，造成上網(wǎng)困難。因此，在這種情況下，棄風棄光嚴重，設備利用效率低下，可再生能源產(chǎn)業(yè)難以規(guī)模發(fā)展。

甘學中認為，能源利用不應孤立、簡單線性的，而應該基于系統(tǒng)能效最優(yōu)的多品類能源協(xié)同、互補、循環(huán)的智能應用。

正是基于這種思路，依托新奧集團，實驗室研發(fā)了泛能網(wǎng)技術，也就是利用能源和信息技術，將能源網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)高效集成的能源互聯(lián)網(wǎng)。其核心裝備包括泛能機、泛能站、泛能能效平臺、泛能云平臺。泛能機能實現(xiàn)多種化石能源、可再生能源、環(huán)境勢能等的輸入，并實現(xiàn)氣、電、冷、熱等多品位能源的輸出。泛能站通過燃料化學能的梯級利用及對環(huán)境勢能的借勢增益，將整體能源利用效率由傳統(tǒng)熱電分產(chǎn)的40%—60%提高到85%以上。泛能云平臺基于大數(shù)據(jù)和云計算，發(fā)現(xiàn)價值交換機會，提供運維、交易、數(shù)據(jù)等服務，實現(xiàn)能源、資源價值的最大化。

人們常常說，奶牛吃的是草，擠出的是奶。其實，奶牛吃進去的不僅僅是草，同樣，除了擠出的奶，還有其它。只要利用好就是牛糞也可以成為非常有價值的東西。正所謂各取所需，分別利用。

目前，泛能網(wǎng)技術已經(jīng)開始應用。依托泛能網(wǎng),新奧集團對中國工程院綜合辦公樓進行了節(jié)能改造；正在建設中的青島中德生態(tài)園項目也將利用泛能網(wǎng),使能源綜合利用效率提升到80.8%,綜合節(jié)能率達到50.7%；新奧還為廣東肇慶115平方公里的新區(qū)制定了能源發(fā)展規(guī)劃，目標使新區(qū)煤炭使用量為零，可再生能源利用率達25.08%，電網(wǎng)中可再生能源占比大于41%，綠色建筑占公共建筑比例超過90%，能源網(wǎng)絡智能化覆蓋率超過90%。