未來20年中國能源技術發展方向——分布式能源及相關技術
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未來20年(nian)中國能(neng)源技術發展方向——分布式能(neng)源及相關技術
所謂“分(fen)布(bu)式能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)”是(shi)指分(fen)布(bu)在(zai)用(yong)戶端(duan)的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)綜(zong)合(he)利用(yong)系(xi)(xi)(xi)統(tong)。一(yi)(yi)次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)以(yi)氣體(ti)(ti)燃料為主，可再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)為輔，利用(yong)一(yi)(yi)切可以(yi)利用(yong)的(de)(de)資源(yuan)(yuan)(yuan)；二次能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)以(yi)分(fen)布(bu)在(zai)用(yong)戶端(duan)的(de)(de)熱電冷（植(zhi)）聯產為主，其他能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供應系(xi)(xi)(xi)統(tong)為輔，實(shi)現以(yi)直接滿足用(yong)戶多種需求的(de)(de)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)梯級利用(yong)，并通(tong)過能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)供應系(xi)(xi)(xi)統(tong)提供支(zhi)持和(he)補充；在(zai)環境(jing)保(bao)護上(shang)(shang)，將部分(fen)污染(ran)分(fen)散化(hua)(hua)、資源(yuan)(yuan)(yuan)化(hua)(hua)，爭取實(shi)現適度排放(fang)的(de)(de)目標；在(zai)管理體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)上(shang)(shang)，依(yi)托智能(neng)(neng)信息化(hua)(hua)技術實(shi)現現場(chang)無人職守，通(tong)過社會(hui)化(hua)(hua)服務體(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)提供設計、安裝、運行、維修一(yi)(yi)體(ti)(ti)化(hua)(hua)保(bao)障。 分(fen)布(bu)式能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)技術的(de)(de)基礎科(ke)學主要(yao)在(zai)以(yi)下幾個方面：
1、動力與能(neng)源轉換設備；
2、一次和二次能(neng)源相關技術；
3、智能(neng)控制與群控優化(hua)技術；
4、綜合系統優化技術；
5、資源深度利用技術。
動力與(yu)能源轉換設備：
主要是指一些基(ji)于傳統技(ji)術(shu)的完善和(he)新技(ji)術(shu)的發(fa)展。
（1）小型(xing)燃氣輪(lun)機--在(zai)小型(xing)航(hang)空(kong)渦(wo)輪(lun)發(fa)動機技術(shu)的基(ji)礎上，實現(xian)地面(mian)發(fa)電和(he)供熱的聯產(chan)技術(shu)。目前中國在(zai)這一技術(shu)上已經可以開發(fa)相應產(chan)品，主要的問題是(shi)需要設備的能(neng)源轉換效率，可靠性，延長(chang)設備檢修(xiu)周期(qi)，設備的自動智(zhi)能(neng)控制水(shui)平；
（2）微(wei)型(xing)燃氣輪機--這是基于汽車發動(dong)機增壓渦(wo)輪技術的延伸，關鍵技術在于精(jing)密(mi)鑄造和燒結金屬陶瓷轉子(zi)，空氣或磁(ci)懸浮軸承(cheng)，回熱利用(yong)技術，永磁(ci)發電技術，可控(kong)硅變頻控(kong)制技術等。由于技術層次并不高，其中(zhong)許多項(xiang)目已經(jing)有專家在研究，只要真正重視。
（3）燃(ran)(ran)氣(qi)內(nei)(nei)燃(ran)(ran)機(ji)--內(nei)(nei)燃(ran)(ran)機(ji)技(ji)術對(dui)于中國已經成熟，但是(shi)燃(ran)(ran)氣(qi)內(nei)(nei)燃(ran)(ran)機(ji)的制造(zao)水平與國際(ji)先進設(she)備還(huan)存在比較大的差距(ju)，主要(yao)是(shi)轉換效率、排放控(kong)制、電(dian)子控(kong)制和(he)設(she)備大修周(zhou)期等，此外，國外正在發展的預燃(ran)(ran)、回熱、增(zeng)壓渦(wo)輪技(ji)術，以及(ji)電(dian)子變頻等技(ji)術，都是(shi)發展的重要(yao)方(fang)向；
（4）斯(si)(si)特(te)林(lin)發動(dong)機--外燃(ran)式斯(si)(si)特(te)林(lin)技術中國已(yi)經有了比較大的突(tu)破，上(shang)海711所已(yi)經可(ke)以生(sheng)產該技術的產品，目前主要是設備可(ke)靠性和發電(dian)效(xiao)率(lv)，以及自動(dong)化控制水平；
（5）燃(ran)料電池(chi)--該技術(shu)有質子交換膜(mo)、固體氧(yang)化(hua)物、熔融(rong)硅酸鹽和(he)氫氧(yang)重整(zheng)等多種(zhong)技術(shu)方式(shi)，該技術(shu)應用極為廣(guang)泛，污染極小，而且可以同燃(ran)氣(qi)輪(lun)機(ji)技術(shu)整(zheng)合，發電效率將可能達到80%，是未(wei)來(lai)有發展價值的技術(shu)；
（6）微型蒸汽(qi)(qi)(qi)輪機(ji)--蒸汽(qi)(qi)(qi)輪機(ji)是(shi)傳統的(de)(de)技術，但是(shi)利用(yong)(yong)一部(bu)噪音小(xiao)、振動(dong)小(xiao)、運行方便(bian)可靠的(de)(de)小(xiao)型蒸汽(qi)(qi)(qi)輪機(ji)代替熱交換器，將其中一部(bu)分能(neng)量(liang)轉換為(wei)價值(zhi)較高的(de)(de)電(dian)能(neng)，或者利用(yong)(yong)蒸汽(qi)(qi)(qi)管(guan)網中較低(di)(di)品位的(de)(de)蒸汽(qi)(qi)(qi)為(wei)制冰機(ji)組提供低(di)(di)溫冷(leng)能(neng)，可以更好(hao)地利用(yong)(yong)蒸汽(qi)(qi)(qi)中的(de)(de)能(neng)量(liang)；
（7）微型(xing)(xing)(xing)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪機(ji)(ji)和(he)微型(xing)(xing)(xing)抽水(shui)(shui)(shui)(shui)蓄能(neng)(neng)電站--小(xiao)型(xing)(xing)(xing)、微型(xing)(xing)(xing)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪機(ji)(ji)組不僅可以(yi)在(zai)有水(shui)(shui)(shui)(shui)位落(luo)差的(de)地(di)方使(shi)用(yong)，而且可以(yi)廣泛利用(yong)在(zai)分布式(shi)能(neng)(neng)源項目上。利用(yong)自來水(shui)(shui)(shui)(shui)管網(wang)的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)能(neng)(neng)壓力(li)，或者建筑物可能(neng)(neng)產生的(de)落(luo)差進(jin)行(xing)發電，并在(zai)用(yong)電低谷(gu)進(jin)行(xing)抽水(shui)(shui)(shui)(shui)蓄能(neng)(neng)，新(xin)型(xing)(xing)(xing)的(de)微型(xing)(xing)(xing)水(shui)(shui)(shui)(shui)輪發電機(ji)(ji)組將何(he)以(yi)采用(yong)電子變頻控制技術，調整電能(neng)(neng)品質；
（8）太(tai)陽能發電(dian)(dian)和太(tai)陽熱發電(dian)(dian)--利用太(tai)陽能量的發電(dian)(dian)技(ji)術(shu)，將太(tai)陽熱發電(dian)(dian)與沼氣利用整(zheng)合，將光伏電(dian)(dian)池與建筑材料整(zheng)合，利用光導纖維與照明(ming)技(ji)術(shu)整(zheng)合等(deng)等(deng)；
（9）風能(neng)(neng)--風力發(fa)(fa)電是能(neng)(neng)源(yuan)發(fa)(fa)展的一個重要方向，在大型風場大量利用大型風機發(fa)(fa)電將何以代(dai)替現(xian)有的火(huo)力發(fa)(fa)電系(xi)統，但(dan)是對于居住分散的用戶(hu)小型的風力發(fa)(fa)電系(xi)統更加具有普及意義，小型風力發(fa)(fa)電系(xi)統主要需要解決的是成本(ben)、可(ke)靠(kao)性(xing)和蓄能(neng)(neng)問題；
（10）余(yu)熱制(zhi)冷(leng)系(xi)統--利(li)用(yong)(yong)動力(li)機產生的余(yu)熱供熱制(zhi)冷(leng)是分布式(shi)(shi)熱電冷(leng)三聯供系(xi)統的重要環節，尤其是制(zhi)冷(leng)，可(ke)以采用(yong)(yong)吸收式(shi)(shi)制(zhi)冷(leng)，也可(ke)以采用(yong)(yong)吸附式(shi)(shi)，以及余(yu)熱--動力(li)轉(zhuan)換--低溫制(zhi)冷(leng)等技術，這些技術均比較成熟，關(guan)鍵是系(xi)統的集成率(lv)，以及造價等問題；
與分(fen)布(bu)式(shi)能源系統相(xiang)關(guan)的一次和二次能源相(xiang)關(guan)技術：
（1）天然氣(qi)系統的優化利用(yong)，以及管道輸送技術；
（2）液化(hua)天然(ran)氣(qi)的(de)(de)生(sheng)產(chan)(chan)和利(li)用--分散化(hua)的(de)(de)液化(hua)天然(ran)氣(qi)生(sheng)產(chan)(chan)技術可以(yi)利(li)用石油開采(cai)中的(de)(de)伴生(sheng)氣(qi)資源，減(jian)少溫(wen)室氣(qi)體排放，資源的(de)(de)綜合利(li)用率，液化(hua)天然(ran)氣(qi)利(li)用中對(dui)于冷能(neng)(neng)的(de)(de)有(you)效利(li)用可以(yi)有(you)效節能(neng)(neng)等(deng)等(deng)，在液化(hua)天然(ran)氣(qi)利(li)用中，將產(chan)(chan)生(sheng)大量(liang)的(de)(de)新(xin)課題；
（3）煤(mei)(mei)層(ceng)氣和(he)礦井瓦(wa)(wa)斯利用，可能(neng)有(you)60%以上的(de)(de)礦工是死在中國(guo)的(de)(de)礦井里，而瓦(wa)(wa)斯爆炸是元兇之(zhi)一，減少礦工死亡和(he)煤(mei)(mei)層(ceng)氣和(he)礦井瓦(wa)(wa)斯資源的(de)(de)利用有(you)著(zhu)密切(qie)關聯，利用煤(mei)(mei)層(ceng)氣和(he)礦井瓦(wa)(wa)斯發電(dian)等技術不僅可以挽救無數礦工的(de)(de)生命(ming)，還能(neng)有(you)效減少溫室氣體排(pai)放，緩解全(quan)球(qiu)變暖問題；
（4）可燃冰--存在于海底和高寒地區的(de)天(tian)然氣(qi)水化合物是(shi)人類未來的(de)主要能源，它(ta)是(shi)為分布式能源系統(tong)提供燃料的(de)重要途徑；
（5）煤地下氣化--中國目前(qian)有100億噸以上(shang)的煤炭(tan)資源(yuan)在(zai)開發過程中被(bei)遺棄在(zai)地下，如(ru)何利(li)用可控地下氣化技(ji)術將其變為氣體燃料(liao)回收利(li)用是中國煤炭(tan)工業的重要課題；
（6）地(di)熱--利用和開發(fa)地(di)熱資源(yuan)，將(jiang)地(di)下低品(pin)位熱能(neng)轉換為高品(pin)位的電(dian)能(neng)或冷能(neng)是技(ji)術的關鍵；
（7）深層海(hai)水冷能(neng)--利(li)用沿(yan)海(hai)深層海(hai)水的(de)低溫資(zi)源，解決沿(yan)海(hai)城(cheng)市的(de)制(zhi)冷問題，；
（8）水能--利(li)用水利(li)資源，特別是小型水電設施(shi)解決農村以水代(dai)柴，保護(hu)植被(bei)；
（9）沼氣(qi)--利用城市垃圾、農村廢棄(qi)物資源等進(jin)行(xing)發電或熱電聯產，減少溫(wen)室氣(qi)體排(pai)放，資源綜合利用水平；
（10）甲(jia)醇(chun)(chun)--利用煤等(deng)礦物資源生產甲(jia)醇(chun)(chun)，以(yi)(yi)代替石油(you)。甲(jia)醇(chun)(chun)可以(yi)(yi)滿足燃料電池對氫(qing)的需(xu)要；
（11）乙(yi)醇(chun)(chun)--利用植物(wu)資源生產乙(yi)醇(chun)(chun)，以代替石油和其他(ta)礦(kuang)物(wu)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)，乙(yi)醇(chun)(chun)可(ke)以作為(wei)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)直接(jie)使(shi)用，也可(ke)以作為(wei)燃(ran)(ran)(ran)料(liao)電池的氫(qing)分離的原料(liao)；
（12）氫--對于氫的利用將(jiang)決(jue)定人類的未來，如何從(cong)水中低成本地重整氫氣(qi)將(jiang)是技術(shu)的關鍵(jian)；
（13）壓(ya)縮空氣--利用低估電(dian)力或其(qi)他(ta)能源生產高壓(ya)空氣，作為汽車(che)和(he)其(qi)他(ta)動力設備(bei)(bei)，以及分布式能源的動力源，主要(yao)解決高增壓(ya)比壓(ya)縮技術、設備(bei)(bei)小型化、材料和(he)效率(lv)等問題。
智能控制與群控優化技術：
（1）分布式(shi)能源機組和系(xi)統自(zi)(zi)身的智(zhi)能化控制--解(jie)決設備(bei)“無(wu)人職(zhi)守(shou)”問題，能夠(gou)根據需求進行調節，自(zi)(zi)動跟蹤電、熱、冷負荷(he)；
（2）分(fen)布(bu)式能源(yuan)與載(zai)體(ti)的信息(xi)互動--解決分(fen)布(bu)式能源(yuan)系(xi)統成(cheng)為智能化(hua)建筑(zhu)的一個組成(cheng)部分(fen)，與建筑(zhu)系(xi)統的需(xu)求進行優化(hua)整合，建筑(zhu)的能源(yuan)可靠性(xing)和節能性(xing)；
（3）分(fen)(fen)布式能源機組(zu)的聯合控(kong)制(zhi)--分(fen)(fen)布式能源采用模塊化(hua)組(zu)合設計，需要對模塊組(zu)合聯合控(kong)制(zhi)，根據需求變化(hua)進行(xing)智能調節，決定每一模塊的運行(xing)狀(zhuang)態和模塊之間(jian)的調節優化(hua)關系；
（4）遠程遙控--通(tong)過電(dian)話線(xian)、因特(te)網、無線(xian)網絡(luo)和(he)電(dian)源線(xian)對設(she)備(bei)進(jin)行(xing)遠程監視控制(zhi)；
（5）群控優化(hua)--根據一個(ge)區域內各(ge)(ge)種用(yong)戶對于(yu)電力、熱力、制冷等(deng)(deng)需(xu)求的(de)變化(hua)，以(yi)及燃(ran)料、氣溫變化(hua)趨(qu)勢、蓄能(neng)量庫存等(deng)(deng)等(deng)(deng)因素，優化(hua)控制各(ge)(ge)個(ge)用(yong)戶的(de)分布式能(neng)源系統(tong)(tong)，以(yi)及公共能(neng)源系統(tong)(tong)，進(jin)行多(duo)系統(tong)(tong)容(rong)錯優化(hua)，減少冗余，各(ge)(ge)系統(tong)(tong)的(de)需(xu)求適(shi)應性；
（6）智能電(dian)網(wang)技術--必須建立電(dian)網(wang)信息化管理系統。
（7）信息化計量與結(jie)算(suan)系(xi)統(tong)--建(jian)立網絡化能源系(xi)統(tong)的各種能源產品和各個(ge)用戶與分布(bu)式能源設施(shi)擁有者之(zhi)間、各時段間根據預約定價進(jin)行計量和結(jie)算(suan)的智能系(xi)統(tong)；
（8）自動信息(xi)發布系(xi)統(tong)--對于用(yong)(yong)戶(hu)與臨(lin)近(jin)用(yong)(yong)戶(hu)能(neng)(neng)源(yuan)使(shi)用(yong)(yong)狀(zhuang)態(tai)(tai)、用(yong)(yong)戶(hu)與臨(lin)近(jin)用(yong)(yong)戶(hu)的分布式能(neng)(neng)源(yuan)系(xi)統(tong)伺服狀(zhuang)態(tai)(tai)、以及燃料系(xi)統(tong)和(he)(he)公共(gong)能(neng)(neng)源(yuan)供(gong)(gong)應系(xi)統(tong)的運(yun)行(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態(tai)(tai)信息(xi)進行(xing)(xing)(xing)發布，以便智(zhi)能(neng)(neng)化(hua)建筑、用(yong)(yong)戶(hu)能(neng)(neng)源(yuan)管理系(xi)統(tong)、分布式能(neng)(neng)源(yuan)設(she)施、儲能(neng)(neng)設(she)施、設(she)備運(yun)行(xing)(xing)(xing)服務機構、以及燃料供(gong)(gong)應者和(he)(he)公共(gong)電(dian)網能(neng)(neng)夠(gou)根據(ju)每一(yi)信息(xi)源(yuan)所發布的實時信息(xi)進行(xing)(xing)(xing)狀(zhuang)態(tai)(tai)優化(hua)調整，實現資源(yuan)共(gong)享(xiang)。
綜(zong)合系統(tong)優(you)化(hua)技(ji)術：
（1）多種能(neng)源系(xi)(xi)統(tong)(tong)整合(he)(he)優(you)(you)化(hua)--將(jiang)各種不同(tong)的能(neng)源系(xi)(xi)統(tong)(tong)進行聯合(he)(he)優(you)(you)化(hua)，例如：將(jiang)分布(bu)式能(neng)源與(yu)傳統(tong)(tong)能(neng)源系(xi)(xi)統(tong)(tong)整合(he)(he)后(hou)，進行聯合(he)(he)優(you)(you)化(hua)；或者，將(jiang)分布(bu)式能(neng)源系(xi)(xi)統(tong)(tong)與(yu)冰蓄(xu)冷系(xi)(xi)統(tong)(tong)整合(he)(he)并進行聯合(he)(he)再優(you)(you)化(hua)，將(jiang)微型燃氣(qi)輪機(ji)與(yu)熱泵系(xi)(xi)統(tong)(tong)整合(he)(he)優(you)(you)化(hua)，以及太(tai)陽能(neng)與(yu)分布(bu)式系(xi)(xi)統(tong)(tong)的優(you)(you)化(hua)整合(he)(he)等(deng)等(deng)，達到取長補(bu)短的目的，發揮各個系(xi)(xi)統(tong)(tong)的綜合(he)(he)優(you)(you)勢；
（2）將(jiang)分布式(shi)能源與交通系(xi)統整合優(you)化--利用(yong)低(di)谷電力(li)為電動(dong)汽車蓄(xu)電或燃料電池汽車儲(chu)氫等，將(jiang)燃料電池和(he)混(hun)合動(dong)力(li)汽車作為電源形成隨著(zhu)人流移動(dong)的電源和(he)供水系(xi)統。實(shi)現節約投資經費；
（3）分布(bu)式(shi)能(neng)源系統(tong)電網接(jie)入(ru)研(yan)究--解決分布(bu)式(shi)能(neng)源與現有電網設施的兼容(rong)、整合(he)等問題(ti)；
（4）蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)技術--通過蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)技術的(de)(de)開發應用，解決(jue)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)的(de)(de)延(yan)時性調節問題，能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)系統(tong)的(de)(de)容錯能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)力，其中包(bao)(bao)括(kuo)蓄(xu)(xu)(xu)電(dian)、蓄(xu)(xu)(xu)熱、蓄(xu)(xu)(xu)冷和蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)四個技術方向。蓄(xu)(xu)(xu)電(dian)包(bao)(bao)括(kuo)化學蓄(xu)(xu)(xu)電(dian)：電(dian)池；物理(li)蓄(xu)(xu)(xu)電(dian)：飛(fei)輪和水能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、氣能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)。蓄(xu)(xu)(xu)熱包(bao)(bao)括(kuo)項(xiang)變(bian)蓄(xu)(xu)(xu)熱、熱水、熱油和蒸汽(qi)等多種(zhong)形式。蓄(xu)(xu)(xu)冷：冰(bing)和水。蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)包(bao)(bao)括(kuo)物理(li)蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)：機械蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、水蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、以及記憶金屬蓄(xu)(xu)(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)等多種(zhong)方式；
（5）地(di)源蓄能技術--利用(yong)地(di)下水(shui)和土壤將冬季(ji)的(de)(de)冷和夏季(ji)的(de)(de)熱蓄能儲存，進行季(ji)節性調節使用(yong)，結(jie)合熱泵技術進行直(zhi)接利用(yong)，減(jian)少城(cheng)市熱島效應；
（6）網絡(luo)式(shi)能(neng)源(yuan)(yuan)系統--互聯網式(shi)的(de)分(fen)布式(shi)能(neng)源(yuan)(yuan)梯(ti)級利用(yong)系統是未來能(neng)源(yuan)(yuan)工(gong)業(ye)的(de)重要形態。 資(zi)源(yuan)(yuan)深(shen)度利用(yong)技術：
（1）天(tian)(tian)然氣凝結水(shui)技術--利用天(tian)(tian)然氣燃燒后的化學(xue)反應結果回收水(shui)，解決部分城市(shi)水(shui)資(zi)源緊缺問題(ti)；
（2）將(jiang)分(fen)布式能(neng)源(yuan)與大棚結(jie)合的技術--將(jiang)分(fen)布式能(neng)源(yuan)系統發電設(she)備排除的余(yu)熱、二氧(yang)化(hua)碳和水蒸汽注入(ru)大棚，作為氣體肥料和熱源(yuan)，解決城市綠化(hua)和蔬果供(gong)應，同時減(jian)少溫(wen)室(shi)氣體和其他污染(ran)物(wu)排放問(wen)題(ti)；
（3）利用(yong)發電制冷的冷卻水(shui)(shui)生產(chan)生活熱(re)水(shui)(shui)的技術(shu)--利用(yong)熱(re)泵的技術(shu)，將低品(pin)位(wei)熱(re)源(yuan)轉換為較高(gao)品(pin)位(wei)的生活熱(re)水(shui)(shui)，減(jian)少能(neng)源(yuan)消耗(hao)；
（4）空(kong)調系統廢熱(re)回(hui)收技術--發展全新(xin)風空(kong)調系統中(zhong)(zhong)有(you)效利用回(hui)風中(zhong)(zhong)的余熱(re)和余冷，減少能耗；
（5）污(wu)水水源熱(re)泵系統--利用生(sheng)活污(wu)水中的熱(re)量(liang)；
（6）小(xiao)型生物質沼氣生產(chan)(chan)技(ji)術(shu)(shu)--利用民用設施污水、垃圾和大棚廢棄生物質就地(di)生產(chan)(chan)沼氣的(de)技(ji)術(shu)(shu)。
未來20年中國能(neng)源技術(shu)發展方向——分布式(shi)能(neng)源及相關(guan)技術(shu)
