演講速遞丨劉科院士：碳中和誤區(qū)及其現(xiàn)實(shí)路徑

　　7月15日上午，由博研教育、深圳創(chuàng)新發(fā)展研究院、深圳企聯(lián)、同心俱樂(lè)部等聯(lián)合主辦的科技創(chuàng)新院士報(bào)告廳第四期活動(dòng)精彩開(kāi)講，澳大利亞國(guó)家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長(zhǎng)劉科以“碳中和誤區(qū)及其現(xiàn)實(shí)路徑”為主題做專題演講。

　　報(bào)告廳活動(dòng)由原深圳市委常委、副市長(zhǎng)張思平主持，近200位來(lái)自企業(yè)、投資、科研等領(lǐng)域的精英人士參與了現(xiàn)場(chǎng)交流，近30萬(wàn)人通過(guò)騰訊新聞、廣東經(jīng)濟(jì)科教頻道、巨浪視線等直播平臺(tái)參與了活動(dòng)。

　　本期活動(dòng)得到深圳客、武漢大學(xué)深圳校友會(huì)、吉林大學(xué)深圳校友會(huì)等單位的大力支持。

　　2020年，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上宣布，中國(guó)將力爭(zhēng)二氧化碳排放于2030年前達(dá)到峰值，2060年前實(shí)現(xiàn)“碳中和”;2021年全國(guó)兩會(huì)的政府工作報(bào)告也明確提出要扎實(shí)做好碳達(dá)峰和碳中和的各項(xiàng)工作?！疤歼_(dá)峰”“碳中和”引起社會(huì)各界廣泛關(guān)注。

　　在全國(guó)碳市場(chǎng)即將正式開(kāi)市之時(shí)，劉科院士圍繞業(yè)內(nèi)對(duì)碳中和的誤區(qū)以及實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的現(xiàn)實(shí)路徑進(jìn)行了精彩的解析。

　　當(dāng)前對(duì)碳中和的六大誤區(qū)

　　中國(guó)每年排放約103億噸CO2，人均排放7.4噸，一個(gè)三口之家， 每年平均排放22噸CO2。盡管風(fēng)能、太陽(yáng)能、CO2轉(zhuǎn)化為化學(xué)品，CCS，CCUS，提高能效都會(huì)或多或少的對(duì)減碳有些貢獻(xiàn)，都值得去鼓勵(lì)，探索和實(shí)施;但對(duì)天量排放的CO2減低的比例是相當(dāng)有限的。當(dāng)前業(yè)內(nèi)對(duì)碳中和的挑戰(zhàn)及認(rèn)知有限，存在幾個(gè)誤區(qū)：

　　第一個(gè)誤區(qū)是認(rèn)為風(fēng)能和太陽(yáng)能比火電都便宜了，因此太陽(yáng)能和風(fēng)能完全可以取代火電實(shí)現(xiàn)碳中和。事實(shí)是每年8760小時(shí)，而太陽(yáng)能每年發(fā)電小時(shí)數(shù)各地不同，平均在1700小時(shí)左右;也就是說(shuō)太陽(yáng)能大概在1/5 – 1/6 的時(shí)間段比火電便宜;而在其他5/6的時(shí)間段， 如果要儲(chǔ)電，其成本會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于火電。盡管中國(guó)的風(fēng)能、太陽(yáng)能增量巨大，但事實(shí)上總發(fā)電量與煤電相比仍然是杯水車薪。而且，電網(wǎng)“靠電池儲(chǔ)電的概念是非常危險(xiǎn)的”，據(jù)估算，全世界5年的電池產(chǎn)能僅能滿足東京全市停電3天的電能。太陽(yáng)能和風(fēng)能需要大力發(fā)展，但在儲(chǔ)電成本仍然很高的當(dāng)前，在可見(jiàn)的未來(lái)無(wú)法全部取代化石能源發(fā)電。

　　第二個(gè)誤區(qū)是人們以為有個(gè)魔術(shù)般的大規(guī)模儲(chǔ)電技術(shù)，但實(shí)際上能源行業(yè)沒(méi)有計(jì)算機(jī)行業(yè)的摩爾定律，“人類花了100多年時(shí)間的研發(fā)，電池的能量密度并沒(méi)有得到革命性的根本的改變”，迄今大規(guī)模GW及的儲(chǔ)電最便宜的還是100多年前就被發(fā)明的抽水儲(chǔ)能技術(shù)。

　　第三個(gè)誤區(qū)是用二氧化碳制成化學(xué)品，但從規(guī)模上，二氧化碳制成化學(xué)品并不具備減碳價(jià)值。全世界約87%的石油都被燒掉了，約13%的石油生產(chǎn)了我們所有的石化產(chǎn)品。CO2轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)品對(duì)減碳的貢獻(xiàn)是相當(dāng)有限的。

　　第四個(gè)誤區(qū)是認(rèn)為利用CCUS(碳捕集、利用與封存技術(shù))技術(shù)能夠碳中和。把生產(chǎn)過(guò)程排放的二氧化碳進(jìn)行捕獲提純，再投入到新的生產(chǎn)過(guò)程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存，理論上能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳的大規(guī)模捕集，但是“碳中和不光是一個(gè)技術(shù)的問(wèn)題，更是經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展平衡的綜合性問(wèn)題”，劉科院士強(qiáng)調(diào)，在目前的技術(shù)下成本很高，也無(wú)法實(shí)現(xiàn)徹底固碳，而且二氧化碳在自然界的補(bǔ)集難度也很大，迄今靠CCS或CCUS減低的CO2排放量是非常有限的。

　　第五個(gè)誤區(qū)是認(rèn)為通過(guò)提高能效能夠?qū)崿F(xiàn)碳中和。通過(guò)增加能效能夠顯著降低工業(yè)流程、產(chǎn)品使用中的碳排放，前20年中國(guó)能效確實(shí)有顯著提高，但同時(shí)期，碳排放總量不但沒(méi)降低，而且增加很多。因此，提高能效是減碳的重要手段，但只要使用化石能源，提高能效對(duì)碳中和的貢獻(xiàn)也是非常有限的，提高能效確實(shí)是減低碳排放的成本最低，最應(yīng)該優(yōu)先做的。

　　第六個(gè)誤區(qū)是希望以電動(dòng)車取代燃油車來(lái)降低碳排放，但事實(shí)上電動(dòng)車與燃油車之爭(zhēng)在一百年前就已經(jīng)開(kāi)始了。劉科院士表示，“如果能源結(jié)構(gòu)不改變，如果電網(wǎng)67%的還是煤電，那電動(dòng)車是在增加碳排放，而不是減少碳排放。只有能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)里大部分是可再生能源構(gòu)成的時(shí)候，電動(dòng)車才能算得上清潔能源”。

　　為什么說(shuō)甲醇可能是最好的儲(chǔ)氫載體?

　　前100年電動(dòng)車為什么未能戰(zhàn)勝燃油車?劉科院士指出，一方面是能量密度和基礎(chǔ)設(shè)施的問(wèn)題，比如液體燃料能量密度遠(yuǎn)高于氣體，同時(shí)，“液體能源有個(gè)非常好的特點(diǎn)，陸上可以管路輸送，海上可以非常便宜地跨海輸送”，而且人類已建成遍布全球各地的液體燃料加注設(shè)施。另一方面是量產(chǎn)成本與污染的問(wèn)題，主要是電池中使用的重金屬(鎳、鈷、鉛、鎘等)易造成生態(tài)污染，而電池回收技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展。

　　劉科院士認(rèn)為氫能的優(yōu)勢(shì)明顯，“發(fā)電效率高，能降低對(duì)石油的依賴，排放為水蒸氣，而且大規(guī)模量產(chǎn)燃料電池后成本能下來(lái)”。但氫能也存在儲(chǔ)氫運(yùn)氫成本高、安全隱患大、基礎(chǔ)設(shè)施投資高昂等問(wèn)題。

　　氫能汽車為什么沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化?劉科院士指出，最根本的原因是氫氣不適合于作為大眾你我共有的能源載體。“制氫容易，但儲(chǔ)氫、運(yùn)氫有難度”。

　　劉科院士認(rèn)為，甲醇是非常好的液體儲(chǔ)氫、運(yùn)氫載體。為什么提出甲醇這條線路?他表示，甲醇可以從煤、天然氣來(lái)制，未來(lái)可以用太陽(yáng)能催化二氧化碳和水來(lái)制甲醇，就變成綠色的甲醇。中國(guó)現(xiàn)在甲醇產(chǎn)能全世界最高，大概8000多萬(wàn)噸，按噸位來(lái)講接近汽油1/4的量。另外，頁(yè)巖氣革命讓世界發(fā)現(xiàn)了100多年用不完的天然氣?！坝?00多年用不完的天然氣，就有100多年用不完的甲醇?！彼赋?，未來(lái)我們也可以用太陽(yáng)能制甲醇，這樣生產(chǎn)的甲醇就完全是綠色甲醇了。

　　電動(dòng)車和燃料電池最大的問(wèn)題在于基礎(chǔ)設(shè)施的土地成本問(wèn)題和冬天續(xù)航問(wèn)題，而甲醇等液體燃料供給氫能，則可以解決電動(dòng)車充電及燃料電池加氫站建設(shè)的痛點(diǎn)。當(dāng)前，甲醇加注站已經(jīng)在全國(guó)多個(gè)省市示范成功，現(xiàn)有加油站也可以通過(guò)簡(jiǎn)單改造即可完成，儲(chǔ)運(yùn)基本成熟;醇水溶液的儲(chǔ)運(yùn)，相當(dāng)于儲(chǔ)運(yùn)64wt%的酒精，相關(guān)技術(shù)更為成熟;同時(shí)，地下停車場(chǎng)也可以自行搭建甲醇?xì)淠馨l(fā)電系統(tǒng)，無(wú)需電網(wǎng)擴(kuò)容，就可以實(shí)時(shí)發(fā)電供給充電樁電力。

　　未來(lái)如何實(shí)現(xiàn)碳中和?

　　劉科院士提出實(shí)現(xiàn)碳中和的幾個(gè)現(xiàn)實(shí)路徑：

　　第一個(gè)路徑是通過(guò)現(xiàn)有煤化工與可再生能源結(jié)合實(shí)現(xiàn)低碳能源系統(tǒng)。一方面可以讓現(xiàn)有的煤化工實(shí)現(xiàn)凈零碳排放，另一方面是通過(guò)太陽(yáng)能、風(fēng)能、核能電解水制備綠氫和氧氣，合成氣不經(jīng)水汽變換，大大降低煤制甲醇的CO2排放。

　　第二個(gè)路徑是利用煤炭領(lǐng)域的碳中和技術(shù)——微礦分離技術(shù)。在煤燃燒前，把可燃物及含污染物的礦物質(zhì)分離開(kāi)，制備低成本類液體燃料+土壤改良劑，源頭解決煤污染、濫用化肥及土壤生態(tài)問(wèn)題，同時(shí)低成本生產(chǎn)甲醇、氫氣等高附加值化學(xué)品。

　　第三個(gè)路徑是實(shí)現(xiàn)光伏與農(nóng)業(yè)的綜合發(fā)展，將光伏與農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、水資源利用及沙漠治理并舉，實(shí)現(xiàn)光伏和沙漠治理結(jié)合，及光伏和農(nóng)業(yè)聯(lián)合減碳。

　　第四個(gè)路徑是峰谷電與熱儲(chǔ)能綜合利用，火電廠就是半夜也不能停，在半夜12點(diǎn)到早晨6點(diǎn)這個(gè)區(qū)間，火電廠盡管還在排放大量CO2，但發(fā)的電沒(méi)人用;利用分布式儲(chǔ)熱模塊，在谷電時(shí)段把電以熱的形式儲(chǔ)下來(lái)，再在需要時(shí)用于供熱或空調(diào)，可大大降低CO2排放，實(shí)現(xiàn)真正的煤改電，再配合屋頂光伏戰(zhàn)略及縣域經(jīng)濟(jì)，進(jìn)一步減少電能消耗。

　　第五個(gè)路徑是利用可再生能源制甲醇，然后做分布式的發(fā)電。可以使用甲醇?xì)淠芊植际侥茉刺娲磺惺褂貌裼蜋C(jī)的場(chǎng)景，和光伏、風(fēng)能等不穩(wěn)定可再生能源多能互補(bǔ)。

　　演講結(jié)束后，劉科院士與線上線下參會(huì)人士進(jìn)行了互動(dòng)交流。

　　當(dāng)日下午，劉科院士還參與了清潔能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展閉門研討會(huì)，與廣深相關(guān)行業(yè)龍頭企業(yè)就《低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇》進(jìn)行了閉門研討，充分交流最新訊息，深度探討投資機(jī)會(huì)。