中國儲能網(wǎng)訊：12月12日，國家主席習近平在氣候雄心峰會上發(fā)表視頻講話宣布：到2030年，中國單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。這是繼9月22日，習主席在第七十五屆聯(lián)合國大會上做出“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值、爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”的承諾后，對氣候變化做出的第二次重大表態(tài)。內(nèi)容更加具體，指標更加明確，任務更加艱巨。12月16-18日在北京舉行的中央經(jīng)濟工作會議布置了2021重點任務，就明確提出要加快調(diào)整優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展新能源，來支持碳達峰與碳中和目標的實現(xiàn)。
實現(xiàn)碳減排、碳中和不能靠一兩個行業(yè)、一兩個國家解決，要靠全行業(yè)、全世界的共同努力。然而，作為以煤炭為主的化石能源仍占很大比重的發(fā)展中大國，我國要在10年內(nèi)實現(xiàn)碳排放達峰、40年內(nèi)實現(xiàn)碳中和是十分艱巨的。如何兌現(xiàn)這兩個莊嚴的承諾？汽車行業(yè)要如何配合？近期在相關(guān)能源行業(yè)論壇上，四位來自中國工程院、中國科學院的院士圍繞我國2030年實現(xiàn)碳達峰、2060年實現(xiàn)碳中和兩大目標，發(fā)表了各自的看法。
要實現(xiàn)碳中和，主要要在能源碳排放減少方面努力
圖 | 中國工程院原副院長、工程院院士、國家能源咨詢專家委員會副主任杜祥琬
中國工程院原副院長、工程院院士、國家能源咨詢專家委員會副主任杜祥琬從能源轉(zhuǎn)型和碳中和角度發(fā)表了觀點。據(jù)了解，杜祥琬院士主持開展了我國第一個可再生能源戰(zhàn)略研究，最早提出了可再生能源在國民經(jīng)濟建設(shè)中將起到舉足輕重的作用這一觀點。
杜院士指出，能源轉(zhuǎn)型既是中國的事情，也是全球的事情。人類文明形態(tài)進步與能源革命緊緊聯(lián)系在一起，200年前化石能源煤油氣的利用，使人類由農(nóng)耕文明進入到工業(yè)文明階段。但工業(yè)革命在帶來巨大進步的同時，產(chǎn)生了嚴重的環(huán)境和能源不可持續(xù)問題?，F(xiàn)在，非化石能源的進步，正在推動人類文明由工業(yè)文明走向生態(tài)文明。
能源的技術(shù)進步與破解資源匱乏是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的兩個驅(qū)動力。當前，我國正處于能源結(jié)構(gòu)發(fā)展的第二個階段，化石能源和非化石能源多元發(fā)展協(xié)調(diào)互補，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。杜院士表示，改革開放以來，中國能源的快速增長支撐了經(jīng)濟的快速增長，但是粗放的增長、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)境問題日趨尖銳。中國轉(zhuǎn)變發(fā)展方式和進行能源革命是必然的，是革命性的創(chuàng)新。
國內(nèi)碳排放按照行業(yè)來說大概電力行業(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%，要從這幾個方面降低碳排放、減少化石能源的使用。中國要從目前的能源結(jié)構(gòu)走到碳中和還是不容易，杜院士認為要從三個方面著手：第一要提能效降能耗，尤其是在建筑、交通、工業(yè)等領(lǐng)域；第二是用非化石能源替代化石能源，要在一次能源結(jié)構(gòu)中提高非化石能源，特別是可再生能源的比例；第三是增加碳匯（利用植物光合作用吸收CO2），主要是森林碳匯，并努力研發(fā)碳捕捉技術(shù)。
能源革命是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的途徑
圖片圖 | 中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長、清華大學教授歐陽明高（圖片攝于2020中國電動汽車百人會論壇）
中國科學院院士、中國電動汽車百人會副理事長、清華大學教授歐陽明高認為，能源革命是實現(xiàn)碳達峰、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?？稍偕茉词且粋€完整的技術(shù)體系，不僅需要太陽能、風電等，更需要氫能作為能源載體和儲能方式配合可再生能源形成真正的新能源體系。
而作為未來儲能的重要方式——電動汽車與燃料電池車，將發(fā)揮重要作用。歐陽院士此前在中國電動汽車百人會的媒體溝通會上曾提到新能源汽車與新能源的關(guān)系，風電和光伏不能大規(guī)模發(fā)展的原因在于其波動性，要儲能才能平衡電網(wǎng)，而當前沒有合適的大規(guī)模儲能方式。據(jù)國網(wǎng)電動汽車的測算，如果2040、2050年達到3億輛電動轎車，車上的電池儲存的總電量可達200億度電。所以最終儲能第一要靠純電動車電池，第二靠燃料電池車的能源—氫能，可再生能源用氫能實現(xiàn)大規(guī)模長周期儲能是氫能燃料電池立足的基本點。
2060年要實現(xiàn)碳中和首先靠能源體系的去碳化，能源體系的去碳化要靠新能源汽車儲能，這就是下一步新能源汽車的目標：用新能源汽車帶動新能源革命，實現(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起來，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，真正實現(xiàn)汽車代替馬車以來百年未有之大變局。
多元化、低碳化、清潔化是能源的發(fā)展趨勢
圖片圖 | 中國科學院副院長、中科院院士，張家口可再生能源示范區(qū)專家咨詢委員會主任張濤
中國科學院副院長、中科院院士，張家口可再生能源示范區(qū)專家咨詢委員會主任張濤則從應對能源挑戰(zhàn)出發(fā)，提出要積極進行能源技術(shù)創(chuàng)新。張濤指出，中國能源挑戰(zhàn)來自于能源結(jié)構(gòu)的不平衡與碳排放，增加可再生資源，將更多的可再生資源納入整個能源結(jié)構(gòu)有利于解決這個問題。從長遠來看，通過可再生能源發(fā)電制氫實現(xiàn)油氣替代，是解決我國能源安全的有效途徑。
他認為，多元化、低碳化、清潔化是能源的發(fā)展趨勢，作為能源應用大國，中國必須多能互補，煤、石油、天然氣、水、風、光電熱、生物質(zhì)、核能并舉。能源技術(shù)創(chuàng)新在能源革命里面起到?jīng)Q定性的作用，必須擺在能源發(fā)展全局的核心位置。碳達峰之前，化石能源仍占主導地位，將與清潔能源多能互補，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)展光電（他將風能也歸類于光能）等可再生能源，但是如果僅僅把光能、風能作為電能、熱能使用，對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。
基于此，張濤與中科院院長白春禮、副院長張濤、前新加坡國立大學校長施春風以及李燦等組成的專家組共同研究提出了“液態(tài)陽光甲醇”，認為是化石能源清潔利用的一個可行方向。
液態(tài)陽光甲醇：綠氫與二氧化碳的清潔循環(huán)
通過風能、光能等可再生能源發(fā)電，再通過電解水得到的氫氣被稱為綠氫，被認為是未來氫能的主要獲取方式。但是氫能本身在存儲、運輸環(huán)節(jié)的瓶頸尚未解決，因而中科院研究團隊提出將綠氫與二氧化碳結(jié)合制成液態(tài)甲醇，不僅可以解決儲運問題，還可中和二氧化碳。這種方式得到的液態(tài)甲醇被稱為中科院研究專家組稱為“液態(tài)陽光甲醇”，甲醇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，是天然的太陽能運輸者。張濤表示，經(jīng)過長年努力，“液態(tài)陽光甲醇”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的基礎(chǔ)。
圖 | 中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所李燦
中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所李燦作為主力研究者之一，在演講時解釋到，我國是一個太陽能資源十分豐富的國家，有研究報告顯示，使用甘肅到新疆戈壁灘不足70%的面積建光伏電站，效率達到10%就可以支撐全國的能源消耗?，F(xiàn)在面臨的問題，不是太陽能的總量夠不夠用的問題，而是如何高效地將太陽能轉(zhuǎn)化為人類可用可儲存的能源的問題。
現(xiàn)在，我國解決西電東輸?shù)霓k法是建設(shè)超長的特高壓輸電線路，但面臨成本高等問題。近些年興起的電解水制氫技術(shù)，也面臨著氫能儲存、運輸和加注等許多難題。李燦課題組探索的，就是用化學能技術(shù)將太陽能變成液體燃料，實現(xiàn)易儲易運易用的一條新路。
之所以選擇甲醇，是因為它可以把可再生資源的氫能大部分保存下來，是非常好的儲能分子。李燦給出一組數(shù)據(jù)：從儲能的量來講，水分解成氫氣和氧氣，每噸氫氣儲量是三萬三千度電，然后從二氧化碳到甲醇，每噸甲醇儲八千度電，儲能效果很好。而甲醇本身就是優(yōu)良燃料，可以作為汽油使用，這又直接推動了甲醇汽車的應用。
最近，大連化物所在蘭州新區(qū)建成一套液態(tài)陽光合成技術(shù)路線實驗項目，建成10兆瓦光伏發(fā)電站用于電解水制氫，之后進行二氧化碳加氫制甲醇。整個過程是從水中得到氫，二氧化碳從工業(yè)上復制，水和二氧化碳在陽光作用下生成甲醇。李燦認為，這個過程是自然光合作用的翻版。這個過程采用的兩個關(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，實現(xiàn)了二氧化碳99%轉(zhuǎn)化到甲醇中去。他認為氫能和液態(tài)陽光的甲醇是新的儲能形式，既可以解決可再生資源間歇性的問題，解決棄風、棄光、棄水的問題，還可以除特高壓輸電之外的另外一種規(guī)?；斔湍茉吹耐緩?。
李燦列舉了幾個數(shù)據(jù)：每噸甲醇可以轉(zhuǎn)化1.375噸二氧化碳，我國甲醇產(chǎn)能是八千萬噸左右，主要從天然氣和煤中制取，如果全部采用液態(tài)陽光技術(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)陽光甲醇，代替汽油、柴油可以達到減排十億噸二氧化碳的規(guī)模，一方面大大緩解我國石油進口的安全問題，另一方面對2030碳達峰、2060碳中和做出直接的貢獻。
執(zhí)筆：沈承鵬
