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“千人计划”专家刘科:一位海归科学家的自我修养

来源: 能源评论•首席能源观 2017-09-18 10:37:40
内容摘要: “每代海归都有每代海归的责任。”作为国家“千人计划”专家联谊会副会长、国家特聘专家、全球知名的能源科学家,刘科对记者说,“随着时间的推移,这一代海归也会像两弹一星的海归科学家们一样,为国家做出巨大贡献”。

  “每代海归都有每代海归的责任。”作为国家“千人计划”专家联谊会副会长、国家特聘专家、全球知名的能源科学家,刘科对记者说,“随着时间的推移,这一代海归也会像两弹一星的海归科学家们一样,为国家做出巨大贡献”。


  从海外著名跨国公司高管,发达国家工程院的外籍院士,到归国专家;从国家“千人计划”专家回国供职国企,到创业有成的公司合伙人;从著名民间智库和海归精英组织的领导人,到大学的研究院院长和讲座教授;从潜心科研,到兼顾交流。一步步走来,刘科的道路越来越宽阔多彩。

  历练成才

  1992年,从美国纽约市立大学化学工程博士毕业后,刘科凭借坚实的科研实力,成为改革开放后大陆留学生中,最早进入全球第一石油公司埃克森-美孚的科学家之一。

  “这种跨国公司的图书馆、数据库全部对员工开放”,他像海绵一样吸取知识,回忆最初几年的工作与学习,是一种“急速进步”,也为他此后的职业生涯奠定了深厚的基础。

  几年后,美国联合技术公司(UTC)计划开发汽车燃料电池,因为与壳牌石油公司合作,亟需寻找一位熟悉跨国石油公司经验丰富的专家,于是聘请刘科代表公司出任系统工程总监。他带领团队攻克技术难关,采用在汽车底部加装各种反应器的办法,把油箱里的汽油转化成氢气,通过燃料电池发电产生动力,以解决燃料电池汽车没有加氢站及氢气储存难题。历经三年,由UTC、壳牌及Nissan100多位科学家和工程师的努力下,花费5000多万美金经费开发的全球第一个车载汽油转化为氢气进而推动燃料电池汽车的装置投入运行,其性能全部达到甚至超过立项时设定的技术指标。作为那一年在燃料电池汽车行业的重大新闻,当时美国不少媒体对这一成果进行了报道,时任联邦参议员及总统候选人都到刘科的实验室观摩。

  基于对石油天然气转化以及煤化工行业和燃料电池行业需要的制氢问题的多年研究,他撰写了英文专著《H2 and Syngas Production and Purification Technologies(氢气和合成气生产及净化技术)》,被美国最大的出版社约翰威立(JonWiley)出版。

  成果有了,“但我发现燃料电池系统的成本降不下来——至少在当时的技术条件下,要想发展是很困难的”。在这一时刻,通用电气通过猎头找到了他。为了寻求突破,刘科再次跨界转向,加盟GE。在这期间,他的一项重要工作就是领衔研制零污染的IGCC(IntegratedGasificationCombinedCycle)火电厂,即整体煤气化联合循环发电系统。整个工程由GE联合柏克德、杜克能源等大型工程公司建设,耗费五年时间,前前后后投入了28亿美元。

  刘科作为通用电气全球研发中心气化平台负责人及首席科学家(PrincipalScientisy),带领GE全球研发中心的团队,开发了一系列专利技术。这一IGCC电厂系统,后来被评价为自爱迪生创立一百多年以来,GE建设的最为复杂的一套系统。

  在美国20年的研究和实践中,刘科横跨了石油化工、氢能及燃料电池技术、煤气化及发电三大能源领域,并且获得了全美绿宝石特别科学奖,受到了国际同行的褒奖和认可。

  矢志报国

  “我是从事能源化工的,我无法对日益恶化的国内环境坐视不理!”虽然身居海外,但报效祖国的梦想时时牵动着刘科的心。

  一次回国出差,飞机刚落地,刘科就被北京连天的雾霾粉尘震惊了:“离开中国不过十几年,但蓝天白云似乎只在以往的记忆中才能寻见,真是太可悲了。”

  他还在互联网上看到,一些地方因为过度开采煤炭,就近炼焦燃煤,天空中尘埃密度之大,导致那里的孩子们从出生后就从来没见过星星,对他们讲起满天繁星的夜空,就如同天方夜谭。

  “国力强大难道就一定要以环境污染为代价?中国可不可以再碧水蓝天?我又能为国家做些什么?”环境问题的根在能源,在刘科的心里,作为“干这一行的”,解决环境污染问题,是“义不容辞”的。

  2008年年底国家“千人计划”的推出,为海外高层次人才“回家”打造了绿色通道。怀着让祖国“天更蓝水更清”的信念,刘科成为早期回国的“千人”专家,应邀加入了神华集团北京低碳清洁能源研究所(NICE)出任副所长和首席技术官(CTO)。

  “成为能源界的贝尔实验室”,这是时任中央组织部部长李源潮对NICE提出的长远目标。这也是刘科回国的愿望,清洁能源战略自然是他工作的重中之重。

  在刘科看来,中国将近40亿吨的煤炭消费量,短期内远远不是天然气(全国年供应量相当于3亿吨标准煤的能量)以及其他清洁能源能够替代的:“不能片面强调大家不喜欢煤,因为现在还没有别的选择。”

  在发达国家,煤几乎全部在大电厂燃烧,而大电厂都有脱硫、脱硝、脱粉尘的装置。中国有近70万台中小锅炉,不可能在每台后面安装成本高昂的脱硫脱硝装置,直接散烧煤大约6亿吨,这部分直接燃烧排放的煤,是中国特殊的能源结构和国情的产物。如果大电厂的脱硫效率是99%,那么散烧一吨煤的污染是大型锅炉超净减排后的100倍左右,散烧6亿吨煤的排放就相当于600亿吨集中燃烧产生的污染。“整个欧洲每年的耗煤量只有大约5.8亿吨,我们仅散烧煤的排放就相当于整个欧洲一年煤炭排放的100倍!”

  基于这样的现实,在继续研发其他技术的同时,在煤炭清洁上多下功夫,用最少的投入换来最大程度的减排,是最经济、最清洁的方案。刘科认为,“改善中国空气质量的办法之一,就是让煤炭在燃烧前变得更加清洁——像炼油那样去炼煤”。他称之为煤炭分级炼制(CoalRefining)技术,并在回国不久后就在国内外注册了商标“CoalRefTR”。

  在神华集团的支持下,煤炭分级炼制技术在神华呼伦贝尔100万吨/年褐煤提质项目工艺包开发完成,通过了专家的鉴定。同时催生了研发经费1.2亿元的第二代“煤分级炼制技术”,刘科任首席科学家。

  对此,他在环球时报上撰文《雾霾的主要成因与治理》指出,国家需要在煤炭分级炼制(CoalRefining)方面继续大力投资,一方面进一步改进技术降低成本,另外一方面要有相应的价格政策支持,让为中小锅炉提供分级炼制生产超净煤的企业有钱可赚。不这样做,中国的雾霾问题很难解决。这一观点从2010年回国至今,刘科一直没有改变。

  凭借在中美两国对煤炭的清洁利用和转化的杰出成果,刘科获得了2013年国际匹茨堡煤炭转化创新年度奖,这个奖项每年在全球只选1名获奖者。

  工匠精神

  离开神华,刘科投身创业热潮,继续主攻清洁能源。看待能源产品和技术,他坚持“有两个要点,一是市场化,二是全球化”。市场化,就要遵循经济规律,实现盈利的目标;全球化,就是在全球范围内配置资源,选择最为有利的方案。

  基于这两点,刘科通过他擅长的逆向思维,开始琢磨怎样把美国页岩气革命的红利和欧洲高效柴油机的改进成果结合起来。

  因为页岩气革命,国际市场上天然气供给充足、价格低廉,但通过陆上管道和海上LNG船舶实现跨国跨洲运输,成本仍然偏高。用已经成熟的技术把天然气制成甲醇,就能解决天然气跨海运输的问题。

  那为什么要把甲醇燃料注入柴油机呢?因为柴油机热效率高、燃油经济性好,欧洲近乎炉火纯青的柴油机技术,完全可以被“拿来主义”,做一些改进就可用甲醇取代柴油在高效柴油机里燃烧。

  刘科分析,如果实现甲醇与柴油机的强强联合,能够实现把全球范围内的优势资源整合在一起为我所用的目的,好处是很明显的:甲醇燃烧不产生硫氧化物、氮氧化物和颗粒物,所以清洁;甲醇的能量密度是电动车电池的大约20倍,加上柴油机的热效率特性,所以高效;甲醇的成本构成中70%是天然气,而且制备技术成熟,页岩气革命使得北美等地天然气价格巨降,所以甲醇的成本也大幅降低。

  接下来的问题落在了如何把甲醇这种液体燃料在柴油机中压燃。“这就需要发扬工匠精神,”他说,“踏踏实实研发技术,不奢望弯道超车,不存投机心理,中国人不笨,干得出来!”

  想通了技术上的逻辑,他率领创业团队,靠一轮轮的研究与实验,攻克了甲醇压燃等技术难题,把好想法变成了实实在在的进展。

  “这是目前世界仅有的百分百甲醇柴油机!已经7天乘以24小时在运转啦!”刘科主动拿起手机向记者展示了一大一小两台绿色柴油机运转的视频,“大的功率是200千瓦,相当于大卡车的发动机马力;小的是50千瓦,相当于轿车的。”

  如果这项技术最终成功并且实现产业化,人们就又多了一种清洁、高效、廉价的能源选择。

  交流协作

  在坚持技术与工程探索实践的同时,刘科对“海归”有着强烈的身份认同,一直凭借专业知识和国际视野,与国外同行保持交流、在国内促进海归群体的协作。

  只要有利交流合作,他不惮于多做事。在世界领先的工艺设计和催化剂供应商托普索公司担任副总裁,为全球客户提供煤化工与清洁能源的优化生产方案;在清华—卡内基全球政策中心担任理事,以促进中美之间清洁能源和环保方面的合作。

  2015年,刘科当选为澳大利亚国家工程院外籍院士,正是由于他在全球能源环保领域达到了顶尖学术水平,以及与澳大利亚机构的合作对这个资源型国家发挥了重要作用。在新当选院士证书颁发暨庆祝仪式上,他发表演讲的题目是“中国环境的挑战及能源的展望”。

  在国内的海归圈子里,刘科更是个活跃分子。身为海归精英组织“欧美同学会2005委员会”的常务理事及粤港分会会长,以及著名的海归智库“中国与全球化智库”的常务理事和副主任,他一直支持海归及智库的各种活动,践行“以全球视野为中国建言,以中国智慧为全球献策”;身为国家“千人计划”专家联谊会副会长,他致力于将“千人计划”引进的近八千名海外高层次人才凝聚起来,联谊交流、协同合作,发挥正能量;身为南方科技大学清洁能源研究院院长、讲座教授,他为这所充满朝气的国家高等教育综合改革试验校带来了创新与科研的资源,创办南科大创新创业大讲堂对深圳全社会开放,广邀海内外知名院士、教授、企业家等一众好友轮番前去演讲、讨论、建言献策,为在深圳打造中国硅谷尽他的一份力量。

  说到此处,刘科推了一下黑框金边眼镜:“就是在不同的平台上,把海归科学家与企业家团结在一起,互相思想碰撞,看如何帮海归回国发展、帮国家做一些利国利民的事。”这一点上,他相信,总是一加一大于二。

  归国追梦数年,刘科始终“不失初来赤子心”。“中国现在处于变革时代,我们能够站在正确的一方,为变革做出海归应有的贡献。”他神情笃定。        

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