為培育與發展電器工程戰略性新興產業而奮斗——專訪中科院院士嚴陸光

文／本刊記者 劉瑋／

嚴陸光，1935年生，中國科學院院士，烏克蘭科學院外籍院士，第三世界科學院院士，國際歐亞科學院院士。1959年畢業于莫斯科動力學院，曾任中國科學院電工研究所所長，中國科學院技術科學局局長，寧波大學校長?，F任中國科學院電工研究所學術委員會主任，中國科學院能源研究委員會委員，寧波大學名譽校長，中國太陽能學會名譽理事長，中國電工技術學會名譽理事長。

《電器工業》:首先，請您簡單介紹一下我國目前電器工業發展的現狀。

嚴陸光：我國電器工業包括電力工業與電器制造工業兩大重要的基礎工業體系。電力工業負責電能的生產與供應，電器制造工業涉及發電、輸配電與用電有關電工裝備的制造與供應。經過一百多年，特別是建國60年和改革開放以來30年的迅速發展，在我國它們已成長成國家支柱工業。目前，電器制造工業已成為我國重大基礎制造業之一，已能基本滿足國內需求提供有關裝備與器材，并有一定出口，隨著我國各行各業的電器化水平，用電占耗能的比重日益提高，正在成為世界電器化強國?，F有產業的規模與水平已為繼續前進奠立了良好基礎。

《電器工業》:眾所周知，加快培育和發展戰略性新興產業是我國新時期經濟社會發展的重大戰略任務，而高端裝備制造業與新能源產業是重要的組成部分，請問您如何看待大力發展戰略性新興產業的重要性？

嚴陸光：我國正向全面建設小康社會邁進，可望在建國百年時基本實現現代化，經濟與社會正處在迅速發展階段。2005年以來，年耗能總量以每年約2億噸標煤，發電總裝機容量以年約1億千瓦的速度增長。未來能源與電力需求與很多因素有關，有著一些相差很大的預測，最近較為接近實際的估計是：2020年全國總能耗將達40-45億噸標煤，年增1-1.5億噸標煤，人均約3噸標煤/年，發電總裝機容量可能達15-17億千瓦，年增0.5-0.7億千瓦。面對我國以煤及煤電為主的現實和化石能源開始耗竭、污染及CO2排放嚴峻的形勢，以及石油資源與生產能力緊缺、不能不依賴進口的情況，為滿足我國未來的能源與電力需求，大力調整能源與電力結構建立可持續發展體系的任務已提上日程。為建立能源與電力可持續發展體系，除要將節能、提高能源利用效率放在優先地位外，在本世紀上半葉應從多個方面積極協調地開展能源、電力與電器制造的發展工作，即：（1）大力發展煤的高效、清潔、低碳排放的轉換技術，繼續發揮煤的重要作用；（2）大力開源節流，保障國家能源安全的石油供應；（3）充分利用資源，最大可能地發展水電與核電；（4）大規模發展非水能的可再生能源與發電；（5）充分支持未來新型能源（核聚變、海洋能、可燃冰、深層地熱）的研究開發；（6）大力發展智能電網。它們為我國電器工業的前進指明了方向，提出了多方面的新要求，特別要重視新技術與新興產業的發展與應用。

大力培育戰略性新興產業是搶占國際競爭制高點的需要，是我國轉變發展方式的重中之重，代表著科技創新和產業發展的方向。溫家寶總理明確提出，戰略性新興產業決定著國家的未來，必須抓住機遇，明確重點，有所作為，逐步使它成為經濟社會發展的主導力量。他還強調：“科學選擇戰略性新興產業非常關鍵。選對了就能跨越發展，選錯了將會貽誤時機。戰略性新興產業必須掌握關鍵核心技術，具有市場需求前景，具備資源能耗低、帶動系數大、就業機會多、綜合效益好的特征。”

《電器工業》:請您談談對近期培育發展電器工程戰略性新興產業的建議。

嚴陸光：首先要立足于我國已有基礎，為滿足我國電力供應與用電迅速增長的需求要大力調整結構，建立可持續發展體系的發展趨勢，我對近期部署的主要工作有了比較清晰的建議，主要包括七個方面，即：（1）新能源發電。（2）電動汽車。（3）高效、清潔、低碳排放的煤電。（4）智能電網。（5）磁浮與直線驅動電器化交通。（6）應用超導。（7）節能與提高能源效率?，F簡要介紹如下：

1.新能源發電產業

包括（1）風電產業；（2）光伏發電產業；（3）生物質發電產業；（4）鈉冷快堆核電產業四方面。

我國能源與電力的發展已進入減小化石能源份額，增大可再生能源與核能份額，逐步建立可持續發展體系的新時期。繼水力發電之后，風力發電是當今可再生能源發電中技術最成熟、經濟性較好、最具有大規模開發條件和商業化前景的發電方式，是近期發展的重點。近年來，我國風電發展迅速，已進入大規模發展的新時期，預期2020年總裝機可達8000萬至1億千瓦。與此相適應，在合資、引進技術、聯合與自主設計基礎上，已形成了由100多家制造企業組成的風電產業，年整機生產能力已達1000萬千瓦，單機最大容量1500千瓦?！笆濉逼陂g，我國風電產業還必須在提高質量、保證運行可靠性、加強關鍵零部件配套方面狠下功夫，積極開展5兆瓦、10兆瓦大型機組研制；千方百計降低造價與電能成本；提高進入電網與其他發電方式合理協調的調控能力，以保證供電安全可靠；開始近?？古_風的裝備研制與示范等方面進行工作，作為國家戰略性新興產業的重點項目進行部署是十分必要的。

光伏發電具有資源豐富、環境友好、無轉動部件、維護簡單、由模塊組成、功率可大可小等突出優點，作為無電地區小型離網電源、分布式電網中的并網電源及大規模集中的荒漠電站已得到了較廣泛應用，形成了相應的光伏電池與供電系統制造產業。我國近年來光伏發電產業得到了驚人的發展，解決了硅原材料依賴進口的瓶頸，產品主要用于出口，其質量、價格已達到國際可以接受的水平，為我國將光伏發電發展到總裝機容量上億千瓦成為大規模電力供應的重要成員奠立了較好基礎。盡管光伏產業得到了快速發展，光伏電池價格明顯下降，目前每千瓦光伏發電總投資仍需約2萬元，每度電能成本仍達1元多，高出煤電數倍，其經濟性能在國內尚難于形成大規模市場應用。由于對其經濟性能改善的速率估計不同，其近期發展尚無統一明確的估計，但在國家大力支持下，列為戰略性新興產業的重點項目，采取有力措施，必能有效加速其發展，2050年達到裝機億千瓦是可能的。千方百計降低投資與電能成本，努力開拓無電地區、分布式電網與集中電站三方面的規?；瘧檬枪夥a業發展的核心，與此同時，還應充分關注有著更高轉化效率與更低成本的新型光伏電池的研發與應用，對一些重大成果不失時機地向產業化努力推進。與此同時，對太陽能熱發電的研發、示范仍應給予充分關注。

生物質能是化石能源大規模應用前人類使用的主要能源，主要包括農林廢棄物、糞便與垃圾等。生物質發電不僅可提供有效的電能，而且有利于解決環境污染與資源的循環利用，有著重大的意義，在國際上已得到廣泛重視，近年來我國也有著可喜的進展，包括農林廢棄物燃燒發電，沼氣發電與垃圾發電等多種方式。2006年底生物質發電總裝機容量已達220萬千瓦，以蔗渣，秸稈及垃圾為主，在各方面積極推動下，2020年可能發展至2000-3000萬千瓦。從長遠看，大規模生物質發電有賴于能源植物的大規模種植，這方面我國的生物學家有著很高積極性。將生物質發電作為戰略性新興產業來發展也是重要的。

核電的大力發展已在全國取得了比較一致的認識，已制定了中長期發展規劃，預期在當前運行總裝機容量900萬千瓦基礎上，2020年將達到4000萬千瓦，我國大型先進壓水堆核電站產業將得到良好發展。為了充分利用鈾資源，將鈾資源利用率提高幾十倍，并能減少核廢物產生量，我國長期進行鈉冷快堆的研發工作，并由1986年起列為國家863計劃重大項目，6.5萬千瓦熱功率的實驗快堆將在今年年底并網發電，將為我國今后核電發展發揮重要作用。由于鈉冷快堆的明顯優越性，經長期研發掌握了關鍵核心技術，有著良好的市場需求前景，應該考慮將鈉冷快堆核電產業列為戰略性新興產業重點項目進行部署。

2.電動汽車產業

我國石油供應越來越依賴于進口，保障石油供應成為我國能源安全的首要問題，交通運輸是耗油的大戶，發展清潔節油的電器化交通是電器工業面臨的重大需求，而電動汽車是電器化交通發展的核心。我國自上世紀九十年代初起，就十分重視與大力支持電動汽車，包括混合動力、純電動與燃料電池車的研發，已有多臺樣車進行了試驗與示范運行，為形成規模化產業奠定一定基礎?！笆濉逼陂g必須向著規?；a業方向起步，因為只有達到年產百萬輛，千萬輛規模，才能顯現明顯的節油效果。電動汽車產業包括車輛工業、蓄電池電源工業與加電站產業三個主要部分，高能量密度、長壽命、低價格蓄電池是發展的主要瓶頸，作為國家電器工業戰略性新興產業重點項目，要努力使三方面工作協調發展，快速向規?；斑M。

3.高效、潔凈、低碳排放的煤電產業

雖然在今后發展中，煤電份額將逐漸下降，但近期內煤電的總裝機容量仍將繼續增長，仍然占據著主要地位。我國現有煤電機組的平均熱效率約為35.6%，污染物排放量偏高，全部生成的CO2均排入大氣，煤電產業的發展必須繼續沿著高效、潔凈、低碳排放的方向前進。著眼于高效，我國產業已能生產制造60萬千瓦與100萬千瓦的超超臨界機組，蒸汽參數為26MPa/600℃左右，發電效率44-45%，但關鍵配套件尚未完全國產化，耐高溫材料基本依靠進口，期望2020年前能完全掌握600℃的關鍵材料與制造工藝，使新建機組全部采用600℃超超臨界，使全國平均熱效率進一步提高。目前，世界上正在研發700℃以上的新一代超超臨界機組，發電效率可達50-53%，我國也應積極進行開發研制，為今后進一步發展打好基礎。燃煤超超臨界機組目前產生的CO2仍全部排入大氣，為了實現低碳排放以減小溫室氣體效應，世界各發達國家紛紛開展CO2捕集與封存技術的研發示范，包括燃燒后捕集、富氧燃燒、燃燒前捕集、在廢棄油氣井中、提高油氣采收率過程中及深層成水層中的地質封存和探索海洋封存，至今尚無可推薦為大規模應用的成果，預計2020年以后有可能得到可大規模推廣應用的方法。我國也已開始了有關工作，在華能北京熱電廠建成了3000噸/年的小規模CO2捕集示范裝置，積極開展CO2的捕集與封存的研發、示范與應用也應是低碳排放煤電產業發展的重要內容。

上世紀80年代起積極發展的整體煤氣化聯合循環發電（IGCC）將煤先行氣化，煤氣進入燃氣輪機發電，其尾氣再進入鍋爐產生蒸汽，蒸汽進入汽輪機發電，是高效、潔凈、低碳排放煤電產業的另一種形式，90年代全世界投產了四座發電功率25-30萬千瓦的商業化示范電站，達到了43%的發電效率，證明了技術的成熟性。IGCC可實現燃燒前捕集CO2，易于實現低碳排放，其環保性能達到燃燒天然氣的聯合循環發電水平，還可以考慮生產其他化工產品，提高煤炭的綜合利用效益。世界各國仍作為一個可能途徑，繼續發展，我國也已進行了多年的前期工作與設備研發工作，提高發電效率與降低造價，期望2020年可進入商業推廣應用。

為了有效利用我國大量的高灰分煤、難燃煤、煤矸石等劣質煤，我國長期進行了循環流化床鍋爐機組技術與產品的研發與生產，已有17臺30萬千瓦亞臨界參數循環流化床鍋爐機組投入運行，正在進行首臺60萬千瓦超臨界循環流化床示范工程，有望在2011年投產運行，然后再向超超臨界邁進，期望2020年后60萬千瓦超臨界循環流化床鍋爐機組將成為我國劣質煤的主力機組。

以上三方面將是戰略性新興產業“高效、潔凈、低碳排放煤電產業”重點項目的主要內容。

4.智能電網產業

由于：（1）能源與電力結構調整，不連續、不穩定的風電與太陽能發電開始大規模以集中電站及分布式電源的形式進入電網，為保證供電的安全可靠，必須大大提高電力系統的監測與調控能力，（2）電網峰谷差增大造成高峰負荷時電力短缺和總體電力設施能力過剩，需要積極推動供需雙方互動，引導用戶合理用電，提高電力設施的利用率。（3）幾次世界大停電的發生與嚴重自然災害的損害大大提高了人們對供電可靠性與質量的關注。（4）現代監測與控制技術、信息與通信技術的發展及相關網絡的形成為電網發展提供了優良的手段。本世紀初開始，全世界電力行業均將發展智能電網技術與產業作為重大方向，積極推進。從而，智能電網產業以其重要的戰略性與新興性，理應作為重點項目列入電器工業的戰略性新興產業行列。

智能電網將充分利用現代監測、控制、信息、通信技術的成就，適應可再生能源發電與分布式電源大規模進入的形勢，大力增強抵御嚴重系統故障與自然災害實現自愈的能力，為用戶提供更加安全、可靠、優質、清潔的電力。與此同時，還可通過與用戶的雙向互動，引導用戶合理用電，提高電網設備的利用率，優化電網資源配置能力，實現電力系統的智能調度與經濟運行，獲取較好的經濟效益。智能電網的發展必將帶來電力系統的重大變革，引領全球電力行業走向未來。

智能電網產業包括多方面的內容，將帶動一批電器工業向前發展，諸如：特高壓與數字化輸變電技術與裝備；靈活輸電技術與裝備；大容量實用儲能電源；用于風電與太陽能發電并網、電網控制與提高電能質量的電力電子裝備；用于電站、變電站、配電、電網調度自動化的數字化智能儀表與監控、保護裝備；用于智能調度的高級分析和優化的數據采集與傳輸、信息展現與集成的電子信息與通信裝備；以及發展綜合性的智能調度、智能變電站與智能小區的有關裝備等。

我國在已有產業基礎上，已積極開展了多方面的研發、試驗與示范應用工作，如在華東、華北及南方電網已有200多座數字化變電站投入運行；在華東電網啟動了統一信息平臺試點建設工作，在華北、上海電網啟動了數字電表等用戶側智能電網建設試點工作等?？梢韵嘈?，在列為電器工業戰略性新興產業計劃后，整個工作將能更加迅速與協調前進，引領我國電網走向更加燦爛、輝煌的未來。

5.磁浮與直線驅動電器化交通產業

我國交通運輸正在迅速發展，構建我國現代化的、可持續發展的綜合交通體系已提上日程。由于我國石油資源與開采能力緊缺，大力發展節油電器化交通應是重大的指導原則。電器化交通包括電動汽車、電器化鐵路、地鐵、輕軌等城市軌道交通、磁浮列車與直線驅動列車。前已述及，應將電動汽車列為電器工業的戰略性新興產業的重點項目。電器化鐵路與城市軌道交通已成長為良好發育的規?；a業，近年來與國家需求相結合，得到了迅速的發展，并已對“十二五”工作進行了落實的部署。此處著重建議將新興的非黏著驅動的磁浮與直線驅動電器化交通列為戰略性新興產業的重點項目。

非黏著驅動的磁浮列車與直線驅動車是上世紀下半葉研發成功的新興電器化交通，具有速度高、噪音小、能耗低、爬坡能力強、起動停車快，選線自由度較大等一系列優越性。在長期研發試驗基礎上，本世紀初，已作為成熟的安全的可靠交通工具投入了實際運營，包括磁懸浮、同步直線電機驅動的高速磁浮列車；磁懸浮、感應直線電機驅動的中低速磁浮列車；及感應直線電機驅動、輪軌支撐的中低速直線驅動車三種類型。前者（高速，至580公里/時），主要適用于城際間長距離的重大干線，后二者（中低速，100-150公里/時）適用于城市軌道交通。世界已進入了發展磁浮與直線驅動交通的新階段，由實際運營應用的需求來繼續帶動技術的改進完善和產業的發展。

我國幅員遼闊，人口眾多，大城市間的旅行距離常常超過1000公里，采用500公里/時的高速磁浮列車較350公里/時的高速輪軌列車有著明顯的優越性。按照“跨越發展，引領未來”的指導思想，我國已決定與德國合作在我國建設世界第一條由上海浦東機場至龍陽路長約30公里的高速磁浮示范運營線。該線于2001年3月開工，2002年底建成開始運營，穩定達到最高430公里/時的運營速度，列車正點率達99.6%，證實了整個技術與裝備的實用性、安全性、可靠性與先進性。在消化吸收德國技術的基礎上，結合建設運營的實踐經驗，通過國家“十五”863計劃高速磁浮重大專項和“十一五”科技支撐計劃磁浮重大項目，組織了全國2000多名專家和技術人員協同攻關，開展國產化與創新研究以及裝備研制，取得了重大進展，基本掌握了核心技術。諸如：（1）掌握了系統集成技術，具備總體設計能力。（2）在線路軌道系統方面，使軌道木梁 成本比上海示范線降低三分之一，解決了穿越大江大河的隧道結構、沉降控制、消防逃生、排煙等一系列技術難題。（3）在購買德方車體技術許可基礎上，成都飛機廠與長春車輛廠研制了一列4節編組的國產化樣車，可望今秋在上海運行。自主研發了新型永磁電磁混合懸浮系統。（4）突破了15MVA大功率IGCT變流裝置和牽引控制系統的技術難點，完成了整體設計，進入了總體組裝，今年可投入試驗。（5）初步掌握了運行控制系統的核心技術，可在“十二五”期間實現應用系統突破。這些進展為我國在“十二五”期間建立現代交通領域世界領先的高速磁浮新興產業奠立了良好基礎，一個重要條件是國家選擇一條數百公里的實用運營線路，抓緊予以立項，來推動產業的規?；l展。發展高速磁浮交通與已決定建設大量高速鐵路專線是相輔相成的，我國需要有各種先進的交通技術與產業，應該科學合理地將不同技術用在最合適的地方。

中低速磁浮列車與直線電機驅動輪軌車在地鐵與城市軌道交通中有著噪音低、爬坡能力強、起動停車快等一系列優點，將發揮重要作用。造價低，環境相容性好，適用于中等規模城市和大城市的郊區聯絡線。中低速磁浮列車我國有著長期研發經驗，北京、上海、長沙、成都均做過大量工作，已成功研制成一列兩編組和一列三編組國產化實用樣車，經過驗收達到可應用水平。已醞釀在“十二五”期間在北京與深圳各建一條運營線，帶動新興產業的發展。引進技術、我國生產的直線電機驅動車已在廣州地鐵與北京機場進城線上運營使用，證實了其成熟性與安全可靠性。面對我國城市軌道交通迅速發展的大好形勢，應進一步選擇更多線路采用，帶動相應新興產業更快發展與技術的完善。

作為新興的、開始實用的交通技術，應該進入國家綜合交通系統規劃，明確主管部門，以持續的實用工程項目來帶動產業發展與技術進步，盡快成為國家的規模化產業。

6.應用超導產業

1911年發現了電阻為零的超導體，直至上世紀六十年代初，才找到了在液氦溫度（4.20K）下能承受強磁場和高電流密度的實用超導材料，主要是NbTi與Nb3Sn。將它們做成復合導線后，主要用于繞制磁體產生穩態直流強磁場。與科學實驗研究的需求相結合，在世界各國大型國家計劃支持下，研制成多種實用超導磁體，形成了初始導線與磁體產業。至八十年代中后期，超導磁體技術與產業已成熟到可按需求提供15萬高斯以下，不同形態的大體積實用強磁場系統。產業的成長更多依賴于規?；a品的形成，努力開拓強磁場產品的規模化應用成為推動產業化的主要任務，八十年代以來也取得了重要進展，諸如：（1）醫療用核磁成像裝置已成為規?；a品，有近萬臺0.5-3萬高斯，1米孔徑的全身成像超導磁體在全世界使用。（2）15萬高斯以下的小型強磁場與核磁共振譜儀已在很多大學與實驗室中普及，年產也達數百臺。（3）工業應用的超導磁分離與磁拉單晶裝置已開始示范應用。（4）超導強磁場的成熟大大激發了各界的積極性來開拓國防、工業、農業、材料制備與生物工程等多方面的規模產品，取得了可喜進展。這些進展有力地推動了超導磁體應用產業作為電器制造業戰略性新興產業的前進。

1987年發現了高臨界溫度超導體，九十年代中后期，研制成功了可在液氮溫度（770K）下實際使用的鉍系超導線并實現了小批量生產，低價格的YBCO涂層導線也已研制成功，可開始投產。與低溫超導相比，高臨界溫度超導體可使工作溫度大大提高，用液氮冷卻代替液氦冷卻，其工頻交流損耗可在液氮下帶出，從而可用于工頻交流，主要應用研發集中在電力應用，包括超導輸電、超導變壓器、超導限流器與超導電機，世界各國已研制成功一些樣機，進行了示范運行，證實了它們的可行性與優越性，不斷取得可喜進展。作為電力應用，其產品最終肯定是大規模的，并可充分利用電器制造業常規產品的已有技術與基礎，隨著技術的發展與材料價格的大幅度下降，將成為二十一世紀最主要的新興電器制造產業，有關國家正努力做出相應規劃與部署。美國能源部認為：超導電力技術是21世紀電力工業唯一的高技術儲備，制定了Grid2030計劃，擬建立以超導輸電為骨干網的新型電網，把超導輸電提升為國家戰略。

我國的應用超導工作得到了國家長期持續的重點支持。低溫NbTi，Nb3Sn超導線已形成了產業，近年由于參加國際聚變反應堆（ITER）的合作，產業規模正在迅速擴大，高臨界溫度鉍系超導線已有廠家生產，YBCO涂層導線正在積極研發。進行了三十多年超導磁體研發工作，研制成功多臺實用超導磁體，特別是近年建成了EAST全超導托卡馬克，技術處于世界先進行列，應用產業已經起步。在超導電力應用方面，也已積極開展了輸電電纜、變壓器、限流器、電機與儲能的工作，均取得了階段性的重要成果。

建議將應用超導產業，包括強磁場應用與電力應用列為電器工業戰略性新興產業重點項目，在國家大力支持、組織下，得到更迅速的發展。

7.節能與提高能源效率的產業

我國各方面的能源利用效率仍然較低，很多行業的耗能指標與國際先進水平存在一定差距，從而必須努力提高能源效率，把節能放在首位作為基本國策。與各行各業的實際需求相結合，已經出現了一批新興的節能產業，諸如：高效節能電動機；電力電子器件與電源；發光二極管照明等，對于這些產業也應列入規劃，支持其良好發展。