中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議明確將“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”確定為2021年八大重點(diǎn)任務(wù)之一。
在“2060年實(shí)現(xiàn)碳中和”愿景牽引下，中國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型按下“加速鍵”。
作為以煤炭為主、化石能源占很大比重的發(fā)展中大國(guó)，我國(guó)要在10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰、40年內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳中和，任務(wù)艱巨。如何兌現(xiàn)承諾？四位院士分享了自己的思考。
杜祥琬：
實(shí)現(xiàn)碳中和要從三個(gè)方面努力
“能源轉(zhuǎn)型既是中國(guó)的事，也是全球的事。”在中國(guó)工程院原副院長(zhǎng)、工程院院士、國(guó)家能源咨詢專家委員會(huì)副主任杜祥琬看來(lái)，當(dāng)前，我國(guó)正處于能源結(jié)構(gòu)發(fā)展第二階段，化石能源和非化石能源多元發(fā)展協(xié)調(diào)互補(bǔ)，下一步將要繼續(xù)提高非化石能源比例，依靠電氣化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、低碳化走向以非化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)第三階段。能源的技術(shù)進(jìn)步與破解資源匱乏是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)力。“改革開放以來(lái)，中國(guó)能源的快速增長(zhǎng)支撐了經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，但是粗放的增長(zhǎng)、偏重的產(chǎn)業(yè)、偏低的能效和高碳的能源結(jié)構(gòu)，使環(huán)境問(wèn)題日趨尖銳。中國(guó)轉(zhuǎn)變發(fā)展方式和進(jìn)行能源革命是必然的，是革命性的創(chuàng)新。”杜祥琬如是說(shuō)。
杜祥琬給出這樣一組數(shù)據(jù)，從國(guó)內(nèi)碳排放來(lái)說(shuō)，電力行業(yè)（主要是火電）占41%，交通行業(yè)（主要是油品）占28%，建筑和工業(yè)大概占31%。“我們要從三個(gè)方面降低碳排放、減少化石能源的使用：一是提能效降能耗，尤其是在建筑、交通、工業(yè)等領(lǐng)域；二是用非化石能源替代化石能源，在一次能源結(jié)構(gòu)中提高非化石能源，特別是可再生能源比例；三是增加碳匯（利用植物光合作用吸收二氧化碳），主要是森林碳匯，并努力研發(fā)碳捕捉技術(shù)。”杜祥琬建議。
李燦：
不斷探尋儲(chǔ)能新模式
“有研究顯示，用甘肅到新疆戈壁灘不足70%的面積建光伏電站，效率達(dá)到10%就可以支撐全國(guó)的能源消耗。”全國(guó)政協(xié)委員、中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員李燦表示，現(xiàn)在面臨的問(wèn)題是如何高效地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為人類可用可儲(chǔ)存能源的問(wèn)題。
李燦表示，現(xiàn)在我國(guó)解決西電東輸?shù)霓k法是建設(shè)超長(zhǎng)的特高壓輸電線路，但面臨成本高等問(wèn)題。近些年興起的電解水制氫技術(shù)，也面臨著氫能儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加注等許多難題。“我們課題組探索的就是用化學(xué)能技術(shù)將太陽(yáng)能變成液體燃料，實(shí)現(xiàn)易儲(chǔ)易運(yùn)易用的一條新路，即將綠氫與二氧化碳結(jié)合制成液態(tài)甲醇。”
為何選擇這條技術(shù)路線？李燦表示，從儲(chǔ)能的量來(lái)講，水分解成氫氣和氧氣，每噸氫氣儲(chǔ)量是3.3萬(wàn)度電，然后從二氧化碳到甲醇，每噸甲醇儲(chǔ)8000度電，儲(chǔ)能效果很好。而甲醇本身就是優(yōu)良燃料，可以作為汽油使用，這又直接推動(dòng)了甲醇汽車的應(yīng)用。
李燦列舉了幾個(gè)數(shù)據(jù)：每噸甲醇可以轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳，我國(guó)甲醇產(chǎn)能是8000萬(wàn)噸左右，主要從天然氣和煤中制取，如果全部采用液態(tài)陽(yáng)光技術(shù)生產(chǎn)甲醇，可以吸收上億噸二氧化碳。如果把可再生資源的發(fā)電大量轉(zhuǎn)化成液態(tài)陽(yáng)光甲醇，代替汽油、柴油可以達(dá)到減排10億噸二氧化碳的規(guī)模，即大大緩解我國(guó)石油進(jìn)口安全問(wèn)題，又對(duì)碳達(dá)峰、碳中和做出了直接貢獻(xiàn)。
據(jù)悉，大連化物所在蘭州新區(qū)建成了一套液態(tài)陽(yáng)光合成技術(shù)路線實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，建成10兆瓦光伏發(fā)電站用于電解水制氫，之后進(jìn)行二氧化碳加氫制甲醇。“這是自然光合作用的翻版。這個(gè)過(guò)程采用的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，解決了大規(guī)模高效光伏電解水制氫和高效高選擇性二氧化碳加氫制甲醇兩大難題，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳99%轉(zhuǎn)化到甲醇中。既可以解決可再生資源間歇性的問(wèn)題，解決棄風(fēng)、棄光、棄水的問(wèn)題，還可以在特高壓輸電之外打造另外一個(gè)規(guī)模化輸送能源途徑。”李燦表示。
歐陽(yáng)明高：
電動(dòng)汽車與燃料電池車將發(fā)揮重要作用
全國(guó)政協(xié)常委、中國(guó)科學(xué)院院士、清華大學(xué)教授歐陽(yáng)明高認(rèn)為，能源革命是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的一條途徑。能源革命最核心的內(nèi)容是新能源革命。新能源革命的核心是發(fā)展可再生能源。
“可再生能源是一個(gè)完整的技術(shù)體系，不僅需要太陽(yáng)能、風(fēng)電，更需要?dú)淠茏鳛槟茉摧d體和儲(chǔ)能方式配合，形成真正的新能源體系。”在歐陽(yáng)明高看來(lái)，作為未來(lái)儲(chǔ)能的重要方式——電動(dòng)汽車與燃料電池車，將發(fā)揮重要作用。
據(jù)國(guó)網(wǎng)測(cè)算，如果2040、2050年達(dá)到3億輛電動(dòng)轎車，車上電池儲(chǔ)存的總電量可達(dá)200億度。所以最終儲(chǔ)能第一要靠純電動(dòng)車電池，第二靠燃料電池車的能源—?dú)淠埽稍偕茉从脷淠軐?shí)現(xiàn)大規(guī)模長(zhǎng)周期儲(chǔ)能是氫能燃料電池立足的基本點(diǎn)。
“2060年要實(shí)現(xiàn)碳中和首先靠能源體系的去碳化，要靠新能源汽車儲(chǔ)能，這就是下一步新能源汽車的目標(biāo)：用新能源汽車帶動(dòng)新能源革命，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展。如果把新能源汽車規(guī)模化，再把新能源革命帶動(dòng)起來(lái)，傳統(tǒng)的汽車、能源、化工行業(yè)都將發(fā)生天翻地覆的變化，真正實(shí)現(xiàn)汽車代替馬車以來(lái)百年未有之大變局。”歐陽(yáng)明高表示。
張濤：
多元化、低碳化、清潔化是能源發(fā)展之路
“中國(guó)能源挑戰(zhàn)來(lái)自能源結(jié)構(gòu)的不平衡與碳排放。將更多的可再生資源能源納入整個(gè)能源結(jié)構(gòu)，有利于解決這個(gè)問(wèn)題。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，通過(guò)可再生能源發(fā)電制氫實(shí)現(xiàn)油氣替代，是解決我國(guó)能源安全的有效途徑。”中國(guó)科學(xué)院副院長(zhǎng)、中科院院士，張家口可再生能源示范區(qū)專家咨詢委員會(huì)主任張濤提出，要積極進(jìn)行能源技術(shù)創(chuàng)新。
在張濤看來(lái)，多元化、低碳化、清潔化是能源發(fā)展趨勢(shì)。作為能源應(yīng)用大國(guó)，中國(guó)必須多能互補(bǔ)，煤、石油、天然氣、水、風(fēng)、光電熱、生物質(zhì)、核能并舉。同時(shí)，能源技術(shù)創(chuàng)新在能源革命里起到?jīng)Q定性作用，必須擺在能源發(fā)展全局的核心位置。
“在碳達(dá)峰之前，化石能源仍占主導(dǎo)地位，將與清潔能源多能互補(bǔ)，化石能源的清潔利用是主要方向；碳中和的目的是消減二氧化碳，因此要大力發(fā)展光能、電能等可再生能源，但是如果僅僅把光能、風(fēng)能作為電能、熱能使用，對(duì)減少二氧化碳排放的作用有限，要將綠氫與二氧化碳結(jié)合起來(lái)。”張濤表示。
將綠氫與二氧化碳結(jié)合有哪些優(yōu)勢(shì)？張濤表示，通過(guò)風(fēng)能、光能等可再生能源發(fā)電，再通過(guò)電解水得到的氫氣被稱為綠氫，被認(rèn)為是未來(lái)氫能的主要獲取方式。目前，氫能本身在存儲(chǔ)、運(yùn)輸環(huán)節(jié)的瓶頸尚未解決。而將綠氫與二氧化碳結(jié)合制成液態(tài)甲醇，不僅可以解決儲(chǔ)運(yùn)問(wèn)題，還可中和二氧化碳。這種方式得到的液態(tài)甲醇在使用后分解得到的二氧化碳和水成為下一輪循環(huán)的載體，是天然的太陽(yáng)能運(yùn)輸者。“經(jīng)過(guò)長(zhǎng)年努力，‘液態(tài)陽(yáng)光甲醇’科研水平有了大幅度提高，為今后綠色甲醇的使用奠定了很好基礎(chǔ)。”張濤如是說(shuō)。
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