解读能源环境专业前景

解读能源环境专业前景张贴时间：2010-06-21访问次数：2022嘉宾简介姚强清华大学热能工程系教授，博导，教育部首批长江学者特聘教授，热能工程研究所所长，热能工程系主任，煤清洁燃烧国家工程研究中心主任，热科学与动力工程教育部重点实验室主任，清华大学机械学院副院长，清华大学学位委员会委员，清华大学学术委员会委员，清华大学低碳实验室副主任，清华-剑桥-麻省理工学院三校低碳大学联盟执行主任。主要从事洁净煤技术，包括煤的洁净燃烧、燃煤污染控制技术特别是烟气脱硫、烟气脱硝和燃烧源细颗粒物污染控制的研究工作。在2002-2008年担任“燃烧源可吸入颗粒物的形成与控制技术基础研究”973项目首席科学家。“十五”期间担任863洁净煤主题专家组成员，目前担任科技部863计划“十一五”先进能源技术专家组成员，主要负责可再生能源技术发展，同时担任工业领域节能减排总体专家组组长。此外，还从事可再生能源如生物质、太阳能等领域的研究。目前还担任国际燃烧学会理事兼中国分会主席，兼任国际燃烧学会会刊编委会委员。同时担任第33届国际燃烧会议组委会主席。中国工程热物理学会理事兼燃烧分会副主席、秘书长。《燃烧科学与技术》编委会副主任。任《工程热物理学报》、《洁净煤技术》、《燃料化学学报》等编委会委员。是煤转化国家重点实验室学术委员会委员、煤燃烧国家重点实验室学术委员会委员和能源清洁利用国家重点实验室学术委员会委员。近年共发表相关研究论文200余篇，获得国家发明专利10余项，获得包括国家科技进步奖在内的各种奖励10多次，出版多部专著与教材。访谈实录主持人：各位网友大家好，欢迎大家来到今天的新浪嘉宾聊天室，我是娄雷。您现在关注到的是由清华大学和新浪教育共同为大家推出的名师大讲堂。今天我们的讲堂将会继续进行，和大家共同关注的学科是目前非常热门的学科，与能源相关。我们为大家请到的嘉宾是清华大学热能工程系教授、博导、教育部首批长江学者特聘教授、热能工程系主任姚强老师来到聊天室和大家进行交流，姚老师首先先跟我们的网友打声招呼。姚强：大家好。主持人：刚才说我们今天要谈论一个非常非常热门的学科，而且街头巷尾、茶余饭后大家都会讨论这个话题，就是——低碳，其实就是跟能源相关。先给大家简单讲一讲，什么是我们这个学科？它究竟是简单还是复杂？通俗意义上又是什么样的？先给大家解释一下。姚强：如果说简单的讲，能源应该说是每个人都会碰到，最简单的我们每天都要烧饭，实际上用的就是能源，比如城市目前用的都是天然气，我们也有用煤气，还有用蜂窝煤的。如果从这个角度，人人都会感觉到能源就在我们身边。但是比如大家平常用的电，我们感觉到照明，但是电是怎么来的？这里就涉及到很复杂的，比如我们很少会知道煤、天然气是一次能源，它怎么样会变成电，这个过程非常复杂，通过燃烧、气化，转化成热，热转成机械能，再转成电能。清洁能源比如太阳能、风能，太阳天天在照，怎么变成我们用的能量，比如变成电，或者是变成氢，或者是能够变成热，我们做饭，变成太阳照，甚至变成汽车能用的动力等等，这个过程是什么样子的。实际上所谓的现在能源学科，应该说进入21世纪以后，能源学科变得非常非常热，热的原因是什么呢？实际上它涉及到两个，一个是能源本身就是我们最关心的事情，我们天天碰到。还有能源现在带来环境和气候变化重大的问题，现在差不多成了国际政治、外交甚至是老百姓每天谈的一个话题。实际上就是威胁到我们生存的地球，我们以后到底怎么活动，都和这个有关。在能源里边，实际上我们现在是面临着一个非常大的转型。意见我们大概你需要什么东西我给你提供就可以了，现在恐怕不仅仅这样。我在提供给大家足够的能量使用的同时，还要保证不对气候、不对地球，不对整个我们生活的环境产生影响，这样带来非常非常多全新的视角去看能源学科。这样不管是从我们的科学研究也好，技术的革新也好，甚至是我们的知识体系，包括消费的观念统统要发生变化，这里给我们年轻的一代，我经常讲我们年轻的一代比我们要幸运，在于有更多的问题。实际上对于人类来说，特别是对于我们搞研究、搞教育，问题越多，我们的挑战越多，兴奋点也越多，越有干的事情。主持人：刚才通过您的介绍，我刚才有一个问题，可能现在同学特别想知道，能源学科一听很多，光能、风能很多，我们举一个例子煤，能源学科究竟是学煤是怎么形成的呢？还是学煤挖出来之后我们该如何有效的使用？姚强：如果真的说能源这个大的领域，一般能源很难说这个学科，它是一个大的领域。实际上这个领域应该是包括了煤炭这种资源的开采，包括甚至它的探测，这就是一个大的学科。最重点，作为清华大学的特长，应该是能源的清洁利用和转化，怎么样已经开采出来的这种煤、天然气、石油，包括风，还有太阳能，包括还有现在谈的比较多的生物质。这种能源如何有效的转化人类能够用的，比如我们常常用的是电、热，怎么转化成这个过程，我们重点是研究这个转化过程。这种转化过程，实际上到了这里边是两个大的部分，一个它转化过程的这种机理和原理，这里涉及到像化学等等。第二，实际上转化需要设备和装置，设备和装置实际上常常是我们工业过程去实现的。如何去实现？比如大家都坐飞机，坐交通工具，比如坐汽车，里边核心的动力设备，比如像喷气机、内燃机，这是我们最核心的，清华大学工科做能源最核心就是干这件事情，如何去最高效的产生机械设备，这样的机械设备能够把能量最好、最高效的转化，而且对整个环境不产生影响。这是我们现在正在做的事情。以前和二氧化碳没有关系，可能我们的机械设备很简单。但是你现在说二氧化碳要进行控制，可能我们这样一个概念就完全变掉。比如像以前氮氧化物，这也是一种污染物，现在说要控制氮氧化物，那整个燃烧的设备，整个发展就会发生深刻的变化。这就需要我们去学习这些工作的原理，它是怎么转化的。比如煤，黑的东西，油是液体的，怎么转变成电，这个过程里，比如一般的过程首先要进行燃烧，燃烧实际上是把里边的化学能转变成热能。这样的热能燃烧出来的东西不能够直接变成电，怎么办呢？又要把这样的热能转化成，比如我们用蒸汽，用水，水变成蒸汽，高压高热的蒸汽才能带动旋转的机器，再去带动发动机就发出电来了。可能我们以前专业分工，有的人专门学燃烧，有的人专门学机械，专门学发电机。作为清华现在培养，可能会更加广泛一些，这种转化里边最基本的原理，比如热的基本原理流动的基本原理，电的基本原理，大家都要学。但是未来实际上是常常会发现很多新的装置，你没有办法用原来学的最具体的一个装置来替代，但是你学的最基础的东西对它是有用的，所以我们更重视的是基础的训练，而不在于你对某一个具体装置的这种学习和理解，这就是清华。清华的能源学还有一个非常深刻的变化，或者说它在做一种调整，清华因为在国际和国内的地位不一样，我们原来可能只针对装置，我们现在还更大的关注整个系统。比如整个中国该怎么发展，比如我们现在谈再生能源，就需要用经济、技术各方面进行分析，对人的要求更加广泛，不光要懂得能源本身转化的原理，还必须对整个系统，对整个能源的系统，甚至对整个国家政策，这方面都有深刻的理解，才能提供这方面更好的一些建议，就是政策的研究、战略的研究，这也成为我们现在能源学非常重要的方向。主持人：姚老师，能源学科我们都会学一些怎样的主干课程？听完您的介绍，听起来像物理学、化学、光学，好像都在学，我们比如考进清华大学之后，跟您上课，学生都得学多少学科？姚强：我们把本科的培养实际上更重要的是作为未来进一步学习打基础，并不是说你学了能源学科，四年就变成能源专家。现在的培养，如果你学完四年之后就变成某一方面的专家，可能是清华教育的失败，不是成功，我们更多让他提供未来进一步深入学习的能力，和这样一种素质，这才是本科教学的一个定位。这样我们可能会学习一些专业的东西，现在像能源学科，实际上分几大类，偏电类，还有偏机械类的，我对机械类比较熟悉，我们专门有电类的，包括发电，包括电的基本知识通通要学。对机械来讲，除了最基本的比如数理化，甚至其它的各种语言这方面的训练，包括信息等基本工具，前几年基本上全校大家都学的差不多。第二、第三年，实际上机械学院学的内容都差不多。我们首先要分四大块，哪四大块？一个是材料与力学，这实际上是我们构成任何一个机械里边最最重要的，你必须要学材料力学、理论力学、流体力学，这是未来我们在分析任何一个机械设备包括装置的时候你必须要懂得。第二，机械与设计。机械设计实际上非常非常重要，你要掌握设计的基本手段，要用工程师的语言，我划一条线，互相都看得懂，外国人看得懂，中国人也看得懂，这实际上就是机械语言，建立一个共同的语言体系，这是机械与设计。第三大块是热力学。热力学是什么？热力学实际上非常重要，说白了，所有能源不管是哪儿来的，最后都转变成热。这种基本的规律，比如热力学的基本规律，比如我们刚才说的动力系统，效力大概只有30%、40%，为什么是这样？实际上是热力学决定的。第四，测量和控制。实际上未来如何进行系统的优化，实际上测量是非常重要的，那个东西在那儿，你能够知道它任何时刻、任何空间里边它的性能处于什么状态。不光是我能够知道它处于什么状态，我希望它处于什么状态，这实际上是测量和控制要做的。这是我们最最重要的四大本领。这四大本领，作为我们整个机械学院通通要学，这是我们未来的工程师，掌握了这四大本领，你可以服务于任何机械类的工科领域，实际上都是一样的。到最后一年，我们会把学生纳入到一个具体的环境中去进行学习，这样的具体环境可能会是针对一个具体的装备、动力装置、能源装置，比如你如果是搞新能源，比如你就去风电，可能就要学习风力发电的一些东西，你可能学一两门课，但是你更重要的是通过你的实践，比如有半年是综合能力训练，以前叫毕业设计。实际上就是针对一个课题，我发现我们的学生收获最大，或者他真正体会大学学的这些东西怎么用的，实际上就是最后做综合能力训练的时候。可能就是某某地方想要发展风能，这个地方发展风能可能有很多限制，你要先去做调研，你要根据这个情况设计你风机的叶片，可能用到流体力学，在台风的情况下，风机的叶片会不会断裂，要学材料力学等这些知识。机械是高速旋转的，有控制的问题，比如风特别大的时候，我怎么保护它，这就是控制的问题。现在的风能最大的问题还有什么呢？比如刮风的时候发出好多电来，我这时不用电，怎么办？就有电的储存问题，我怎么预测。实际上这个时候你就会发现前面学的，我刚才提到的什么材料与力学、测控、热流包括机械与设计，统统这些知识你都会用到。通过这种用，实际上你不是说学会了风机的设计，而在于对未来动力的设备或者是能源的设备，设计的基本思想、基本思路、方法是什么。可能你一工作了以后，设计的可能是一个太阳能，逻辑是一样的。当然在大学里时间是有限的，你只能是针对某一个具体，但是针对这样具体的时候，实际上更重要的，不是为了教会你风机设计，而是通过风机设计，教会这些知识怎么运用，以后碰到类似的问题，有这样一个基本思路怎么去解决。以后比如搞海洋能，海底旋转机械怎么发出电来，完全是一样的。这就是我们要培养的。清华跟其他学校最大的差别，甚至清华跟以前历史上最大的差别，我们可能曾经是工程师的摇篮，那个时候的工程师实际上指的是某一个非常专业的工程师，我们基本上把它培养毕业以后，它马上可以在一个岗位很快就适应，就可以干事情。而现在我们也培养工程师，但是我觉得我们培养的工程师是具有创造力的工程师，能够应付最新的变化，新的需求的时候，他能够很快的适应，这就是我们培养的不一样，要学的东西的不一样。主持人：姚老师，听了您的介绍之后我觉得这个学科很有门槛，一旦毕业以后别人想再做这个工作就不是那么容易了，因为还要重新学很多东西。一旦毕业之后，别人想赶超你就比较困难，在找工作的过程中可能会非常容易。同样也有一个问题，一旦这个人比如决定不从事这个工作了，这好像也不是很容易，因为这些知识对于别的领域当中，一下子让他有这么高端的知识，我们怎么样去平衡这些关系呢？姚强：实际上一个是知识现在越来越开放了，我刚才说的这四个方面学完了以后，其他人觉得太难了，进入这个行业。但实际上大概这四个方面，我们设计的就是这几门课，大概一年多的时间来学习。如果你比较系统受过这种训