杜祥琬：可控核聚变的实用化还有很远距离 | 钛媒体T

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杜祥琬：可控核聚变的实用化还有很远距离 | 钛媒体T-EDGE

韩敬娴

· 2022.12.22 16:37

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由美国政府资助的加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”。在杜祥琬院士看来，这次的核聚变增益属于聚变物理范畴，与能源领域的“受控核聚变”概念并不完全相同。

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国家能源咨询专家委员会副主任杜祥琬院士

最近，美国能源部宣布，由美国政府资助的加州劳伦斯·利弗莫尔国家实验室（LLNL）首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”。

消息一出引发了科学界的轰动。有乐观者认为，核聚变有望数十年或更长时间内实现商业化，它将为人类带来真正清洁、无限能量的能源。

12月22日，在钛媒体2022 T-EDGE全球创新大会上，“两弹一星”核心科学家、中国工程院院士、国家能源/咨询专家委员会副主任杜祥琬院士对此分享了他的看法，他认为无论是从概念还是从最终结果上来看，人类距离实现可控核聚变的实用化还有很远距离。

对此他解释称，首先这次实验的总体效率还是很低的，虽然最终产生了3个百万焦耳的聚变能量输出，比投入的能量多，但整个过程中也消耗了300个百万焦耳的能量，是产生能量的100多倍；其次，这次的核聚变增益属于聚变物理范畴，与能源领域的“受控核聚变”概念并不完全相同。

不过，他也表示对于这次实验的关注也凸显了人们对于未来能源的期盼，预计本世纪内能够有所突破。

随着2020年9月中国在第75届联合国大会上正式提出2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和的目标，国内对于清洁、可持续发展的探索愈发增多。

在这个过程中，杜祥琬院士表示“是有路径可操作的”，其中一个很重要的部分就是丰富的可再生能源资源，这也是我国资源禀赋的重要组成部分。有数据显示，现在我国已经开发的风、光能，还不到技术可开发资源量的1/10。

具体的路径如何去操作？在演讲中，杜祥琬院士针对我国不同地区的风能、光能发展提出了不同思考。

在我国中、东部，他认为要将“身边取”与“远方来”相结合，强化前者，也就是提高能源（电力）的自给比例，成为产销者。并且要将集中式与分布式相结合，提高分布式的比例，比如从“产能建筑”到“产能社区”，建设微网等。

而在西部这样的风能、光能丰富的地区，一方面可以能源东送，另一方面要就地消纳，用来发展国家发展所需要的产业，提高西部的产业经济水平。

近些年来，风能、光能不断下降的成本也为其发展带来了促进作用。十年来，风、光的成本均下降了将近100%，现在全国一年的用电量是7.5万亿度，而风、光能发电仅有0.72万亿度，随着成本进一步下降，相关的发电量会快速增加。

除此之外，杜祥琬院士还认为，风、光能的快速发展还会带来新技术的进步。他强调说，风、光等可再生能源各自都是产业链，从前端的材料科学、制造业，到组件、工程，至后端的循环利用，都需要核心技术、新科技，这就为技术进步提供了产业推动力。

以下为杜祥琬院士的演讲内容，略经钛媒体编辑：

大家好，感谢钛媒体的邀请，今天给大家做一个交流，这个题目就叫《双碳目标和风、光创新发展》。

我们国家向全世界提出了“碳达峰”、“碳中和”两个目标，目标的战略意义我先说几句，二十大报告当中，习总书记所讲的这段话非常重要，“积极稳妥推进碳达峰、碳中和，立足于我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动，深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加快规划建设新型能源体系、积极参与应对气候变化全球治理。”这段话里面特别将“立足我国能源资源禀赋”、“坚持先立后破”这两件事情连在一起说，认清中国能源资源禀赋，知道该立什么，才能先立后破，我们下面会加以解释。

首先碳达峰、碳中和目标的战略意义是应对气候变化的国策，包括国内外两个大局，总书记所说的应对气候变化是我们自己要做，不是别人要我们做，碳达峰、碳中和也是2004年国家提出来能源革命的两个里程碑，能源变革是人类文明形态进步的基础，现在就要碳达峰、碳中和来引领我们国家逐步地走向生态文明，所以引领我国及时实施低碳转型经济社会发展的战略目标就是碳达峰、碳中和，它可以促进新型的高质量的可持续的发展。

关于风电和光电发展的几点思考。

对于未来能源的认识，从物理上来说，未来能源就是核聚变。我们可以把这个东西分解成两块：一块是太阳上的我们叫太阳能，它的物理本质是太阳内部的核聚变，像光伏发电、光热发电，太阳能热利用，风能、生物质能都来自太阳能。另一块是现在正在地球上进行的所谓“人造太阳”，也就是受控核聚变，现在正在做，正在取得进展，本世纪应该能够突破。

说到这个地方我要稍微说一下，最近美国提出来他们的激光核聚变取得了增益，就是进去了两个百万焦耳，出来了三个百万焦耳，这个是一个研究进展，但是他与受控核聚变有所不同。

首先，概念不是一回事，因为他们做的激光核聚变是用两个百万焦耳进去，这两个百万焦耳来自外面一个足球场那么大的一个装置，要花多少能量？花300个百万焦耳，才能出来这么两个百万焦耳。这个“点火”有一点增益，但激光核聚变的目标是要产生高增益，比如他现在的增益刚一倍不到，我们的目标是激光核聚变增益要上百倍。

其次，这次的核聚变增益属于聚变物理范畴，与能源领域的受控核聚变概念并不完全相同。美国要拿能源来说事，这是可以理解的。我们要往受控核聚变方向走，但美国现在宣布的进展并不是受控核聚变，而是激光核聚变最后的增益，总的来说效率很低。

刚才说能源资源禀赋，我们才能先立后破，那么我们立什么？应该说丰富的可再生能源资源，是我国资源禀赋的重要组成部分。所以发展高比例的可再生能源，资源基础是丰厚的，这个是前提，我们要发展高比例的风能、光能必须有资源才有基础。我们现在已经开发的风、光，还不到技术可开发资源量的1/10，所以有资源基础才有转型的前提，这一点我要说清楚，资源禀赋应该说有一个特征，就是丰富可再生能源资源。

当然这里稍微加一句，一说起资源禀赋现在很多有些提法马上就会想到六个字“富煤缺油少气”，就化石能源而言是这样，但是我们国家能源资源禀赋不光是化石能源，还有非化石能源，特别是可再生能源资源，所以要把这个可再生能源资源是我们国家能源资源禀赋一部分这个认识搞清楚了。

中东部的能源发展的思路是“身边取”和“远方来”相结合。首先“身边取”的身边就是发展可再生能源资源，实在不够“远方来”。什么意思？就是西电东送可以增加一点，但是主要的部分应该是“身边取”，从自己身边发展可再生能源资源，这样提高中部和东部的能源，包括电力自给比例，让我们的东部成为产销者。

这里边我稍微提一下河南兰考县。兰考县是中部的小县城，做了一个试点，这个试点的意义首先在于它证明了兰考这个地方的风能、太阳能的资源并不是十分的丰富，不像大西北新疆、内蒙这样，它的风和光资源都是三类地区，但是风力、风机也转起来，光伏也发起电来了，再加上储能，风和光再加上垃圾发电、生物质能等等，所以兰考四年能源革命试点开始的时候，它的电力主要是外来电，外来燃煤发电，经过这四年他自己能够完全依靠可再生能源资源发出的电力，每年发出总电力的量大于兰考所需要电力的量，这就很有说服力。

它还要继续往下做，它也证明了一点，就是我们中东部把自己身边的可再生能源把用好了，发起电来自己就可以当产销者，不光是消耗电力，不光是靠着外来电来消费，自己可以发电可以生产，所以就成了产销者，不光是消费者，而成了产销者，这个概念很重要。我们中部和东部很多地区都可以成为能源的产销者，一个企业甚至一个家庭，比如说BIPV跟建筑结合好的光伏可以发电，自己不光用电还可以发电成为产销者，这个概念很有意义的。

还有一点我们中东部发展除了身边以外，集中式、分布式或者分散式相结合，很多像太阳能、风能这样本身适合于分布式发展或者分散式发展，要提高分布式比例，过去我们只有燃煤发电，大家都习惯集中式的，但是以后有了比较多的可再生能源发电，比较适合用的就是分布式比例，城乡都是这样。

分布式比例从产能建筑，刚才说的BIPV，自己房子装了光伏不仅用能而且产能，不仅可以发展产能建筑而且可以发展产能社区，发展微网概念，比如除了用户以外，各种棚子，车棚子上面也可以放光伏，公路、桥梁都可以跟光伏相结合，这样各种各样的建筑跟这个光伏相结合自己就可以发展出来有电源，自己可以做微网，再加上储能，自己可以做一个独立的微网，也可以和大电网相联系。有数据显示是全国可以用的建筑面积有200亿平方米，可以装21亿千万的光伏，这是一个很可观的量。

但是西部有很丰富的风、光、水，我们还是要用好。西部的能源一部分是可以东送，比如青海到河南这条线就是风光水相结合，整个线将可再生能源运送到河南。但是西部风光和水资源主要要用来发展西部的产业、西部经济，包括国家所需要的，比如高耗能产业，国家并不是不需要，只是可以建在西部，这样既发展了西部产业经济，又可以利用西部的可再生能源资源。比如说数据中心，我们现在提出来“东数西算”，我们可以利用西部可再生能源就地消纳，这样就是一种西部集中式的能源利用的方式。

现在风和光由于技术进步使得成本明显下降，经济性大大增加了，这十年来风、光的成本下降了都是将近100%的。现在全国用电量一年是7.5万亿度，风光现在0.72万亿度，不到1/10。现在成本下降以后风光可以很快增长，可以对我们国家电力做出越来越大贡献。

不管是发展风能还是发展光能，都是产业链条。风和光是自然，但是要变成电，都是产业链，从前端材料科学制造业，比如要发展风，要风机，光要发展光电池这些都是需要材料，需要制造业，然后才是组件，再到工程，一直到后端的循环利用，我要特别强调循环利用风机也好，光电池也好，用到一定年头都会到期了，这个到期之后它身上还含着有很多重要的矿物质，风机、太阳能电池回收回来，要把重要的矿产资源回收回来，这样要注意循环利用，循环经济是一个新的科技。

做好这样一整个产业链需要长远发展，核心技术、新科技要争得发言权，我们风和光企业家们都会认识到这一点。

不过，听到这个大家马上会说，风也好光也好都是靠天吃饭，有间歇性，社会经济、家庭用能需要稳定，需要供需平衡，如何实现供需平衡？需要发电这一端再结合电网智能化灵活性，所以电网要逐步成为智能电网。也就是风能和光能源要和储能技术、各种灵活性资源调节相结合，需要加强这方面，这个是完全可以做到的，但是我们的实践还不够，现在要加强实践，把源、网、核、储连起来，实现他的价值，必须相结合才能得到充分体现。

刚才说到储能灵活性资源就稍微展开一点，储能灵活性资源有很多种，它是适用不同场合用的储能和灵活性资源，比如现在很多火电可以做调峰改造，火电调峰就是灵活性资源。再一个物理储能，比如储水性能用压缩风机储能等等，储冷、储热，物理储能是手段，化学储能蓄电池，化学储能电池每天几个小时之内波动，白天晚上这个短周期储能可以用化学储能，有时候还需要长周期储能，比如季节性的，比如很多天没有太阳，或者很多天没有风，这个情况下太阳足和风大的时候储起来，用制氢储备起来，氢用来季节性储能、长周期储能。管理调节可以利用分时电价机制，这是需求侧管理，这样灵活性的资源结合起来就可以使得我们风和光能够符合用户，符合经济和社会的需要。

在目前这个多能互补条件下，可以通过电力交易市场解决调峰问题。

举一个例子，德国有一个地方弄了很多光伏发电，有一次日全食，这段时间当然有预报，也就是这段时间光伏发不出来电，德国就准备了电厂作为备用的应急电源，而且现在不是提倡数字化，各种电源都要数字化到各个家庭，用户由大数据提供各种电力蓄力情况预测，比如什么时候有光伏发电，什么时候有风发电，什么时候煤发电，用户根据预测情况选择电源，都用储能解决问题，相当一部分选择备用应急电源解决这个问题，我们国家也有一个提法，国家提出来新能源发电的企业，风和光这些企业为了实现高质量的蓄力，可以通过自建或者购买调峰能力，自己光和风也是需要调峰的，你可以自己建，也可以购买调峰电力，目的是让自己发电成为高质量的蓄力，调节自己的光和风的发电，就不再是这么间歇性的，而是能够高质量的处理了，经济社会需要的时候蓄力，把这个新能源做好。

总而言之，实现碳达峰、碳中和不仅仅是有路径可操作，而且会带动一系列的技术进步，它会带来新能源、新电力、新工业、新交通、新建筑，带动新的产业、新的经济和生态文明的发展，为本世界中叶建成现代化的美丽中国打下坚实基础。（本文首发钛媒体App）

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