演講速遞丨劉科院士：碳中和誤區(qū)及其現(xiàn)實路徑

　　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)、同心俱樂部等聯(lián)合主辦的科技創(chuàng)新院士報告廳第四期活動精彩開講，澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長劉科以“碳中和誤區(qū)及其現(xiàn)實路徑”為主題做專題演講。

　　報告廳活動由原深圳市委常委、副市長張思平主持，近200位來自企業(yè)、投資、科研等領(lǐng)域的精英人士參與了現(xiàn)場交流，近30萬人通過騰訊新聞、廣東經(jīng)濟科教頻道、巨浪視線等直播平臺參與了活動。

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

　　2020年，習(xí)近平主席在第七十五屆聯(lián)合國大會上宣布，中國將力爭二氧化碳排放于2030年前達到峰值，2060年前實現(xiàn)“碳中和”;2021年全國兩會的政府工作報告也明確提出要扎實做好碳達峰和碳中和的各項工作?！疤歼_峰”“碳中和”引起社會各界廣泛關(guān)注。

　　在全國碳市場即將正式開市之時，劉科院士圍繞業(yè)內(nèi)對碳中和的誤區(qū)以及實現(xiàn)碳中和目標(biāo)的現(xiàn)實路徑進行了精彩的解析。

　　當(dāng)前對碳中和的六大誤區(qū)

　　中國每年排放約103億噸CO2，人均排放7.4噸，一個三口之家， 每年平均排放22噸CO2。盡管風(fēng)能、太陽能、CO2轉(zhuǎn)化為化學(xué)品，CCS，CCUS，提高能效都會或多或少的對減碳有些貢獻，都值得去鼓勵，探索和實施;但對天量排放的CO2減低的比例是相當(dāng)有限的。當(dāng)前業(yè)內(nèi)對碳中和的挑戰(zhàn)及認知有限，存在幾個誤區(qū)：

　　第一個誤區(qū)是認為風(fēng)能和太陽能比火電都便宜了，因此太陽能和風(fēng)能完全可以取代火電實現(xiàn)碳中和。事實是每年8760小時，而太陽能每年發(fā)電小時數(shù)各地不同，平均在1700小時左右;也就是說太陽能大概在1/5 – 1/6 的時間段比火電便宜;而在其他5/6的時間段， 如果要儲電，其成本會遠遠高于火電。盡管中國的風(fēng)能、太陽能增量巨大，但事實上總發(fā)電量與煤電相比仍然是杯水車薪。而且，電網(wǎng)“靠電池儲電的概念是非常危險的”，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。太陽能和風(fēng)能需要大力發(fā)展，但在儲電成本仍然很高的當(dāng)前，在可見的未來無法全部取代化石能源發(fā)電。

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

　　第三個誤區(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)品對減碳的貢獻是相當(dāng)有限的。

　　第四個誤區(qū)是認為利用CCUS(碳捕集、利用與封存技術(shù))技術(shù)能夠碳中和。把生產(chǎn)過程排放的二氧化碳進行捕獲提純，再投入到新的生產(chǎn)過程中進行循環(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“碳中和不光是一個技術(shù)的問題，更是經(jīng)濟和社會發(fā)展平衡的綜合性問題”，劉科院士強調(diào)，在目前的技術(shù)下成本很高，也無法實現(xiàn)徹底固碳，而且二氧化碳在自然界的補集難度也很大，迄今靠CCS或CCUS減低的CO2排放量是非常有限的。

　　第五個誤區(qū)是認為通過提高能效能夠?qū)崿F(xiàn)碳中和。通過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年中國能效確實有顯著提高，但同時期，碳排放總量不但沒降低，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，提高能效對碳中和的貢獻也是非常有限的，提高能效確實是減低碳排放的成本最低，最應(yīng)該優(yōu)先做的。

　　第六個誤區(qū)是希望以電動車取代燃油車來降低碳排放，但事實上電動車與燃油車之爭在一百年前就已經(jīng)開始了。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)成的時候，電動車才能算得上清潔能源”。

　　為什么說甲醇可能是最好的儲氫載體?

　　前100年電動車為什么未能戰(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)施的問題，比如液體燃料能量密度遠高于氣體，同時，“液體能源有個非常好的特點，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)還有待進一步發(fā)展。

　　劉科院士認為氫能的優(yōu)勢明顯，“發(fā)電效率高，能降低對石油的依賴，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”。但氫能也存在儲氫運氫成本高、安全隱患大、基礎(chǔ)設(shè)施投資高昂等問題。

　　氫能汽車為什么沒有產(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，但儲氫、運氫有難度”。

　　劉科院士認為，甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體。為什么提出甲醇這條線路?他表示，甲醇可以從煤、天然氣來制，未來可以用太陽能催化二氧化碳和水來制甲醇，就變成綠色的甲醇。中國現(xiàn)在甲醇產(chǎn)能全世界最高，大概8000多萬噸，按噸位來講接近汽油1/4的量。另外，頁巖氣革命讓世界發(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?，未來我們也可以用太陽能制甲醇，這樣生產(chǎn)的甲醇就完全是綠色甲醇了。

　　電動車和燃料電池最大的問題在于基礎(chǔ)設(shè)施的土地成本問題和冬天續(xù)航問題，而甲醇等液體燃料供給氫能，則可以解決電動車充電及燃料電池加氫站建設(shè)的痛點。當(dāng)前，甲醇加注站已經(jīng)在全國多個省市示范成功，現(xiàn)有加油站也可以通過簡單改造即可完成，儲運基本成熟;醇水溶液的儲運，相當(dāng)于儲運64wt%的酒精，相關(guān)技術(shù)更為成熟;同時，地下停車場也可以自行搭建甲醇氫能發(fā)電系統(tǒng)，無需電網(wǎng)擴容，就可以實時發(fā)電供給充電樁電力。

　　未來如何實現(xiàn)碳中和?

　　劉科院士提出實現(xiàn)碳中和的幾個現(xiàn)實路徑：

　　第一個路徑是通過現(xiàn)有煤化工與可再生能源結(jié)合實現(xiàn)低碳能源系統(tǒng)。一方面可以讓現(xiàn)有的煤化工實現(xiàn)凈零碳排放，另一方面是通過太陽能、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，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)問題，同時低成本生產(chǎn)甲醇、氫氣等高附加值化學(xué)品。

　　第三個路徑是實現(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。

　　第四個路徑是峰谷電與熱儲能綜合利用，火電廠就是半夜也不能停，在半夜12點到早晨6點這個區(qū)間，火電廠盡管還在排放大量CO2，但發(fā)的電沒人用;利用分布式儲熱模塊，在谷電時段把電以熱的形式儲下來，再在需要時用于供熱或空調(diào)，可大大降低CO2排放，實現(xiàn)真正的煤改電，再配合屋頂光伏戰(zhàn)略及縣域經(jīng)濟，進一步減少電能消耗。

　　第五個路徑是利用可再生能源制甲醇，然后做分布式的發(fā)電。可以使用甲醇氫能分布式能源替代一切使用柴油機的場景，和光伏、風(fēng)能等不穩(wěn)定可再生能源多能互補。

　　演講結(jié)束后，劉科院士與線上線下參會人士進行了互動交流。

　　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，與廣深相關(guān)行業(yè)龍頭企業(yè)就《低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇》進行了閉門研討，充分交流最新訊息，深度探討投資機會。