中央經濟工作會議明確將“做好碳達峰、碳中和工作”確定為2021年八大重點任務之一。
在“2060年實現碳中和”愿景牽引下，中國能源結構轉型按下“加速鍵”。
作為以煤炭為主、化石能源占很大比重的發展中大國，我國要在10年內實現碳排放達峰、40年內實現碳中和，任務艱巨。如何兌現承諾？四位院士分享了自己的思考。
杜祥琬：
實現碳中和要從三個方面努力
“能源轉型既是中國的事，也是全球的事。”在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看來，當前，我國正處于能源結構發展第二階段，化石能源和非化石能源多元發展協調互補，下一步將要繼續提高非化石能源比例，依靠電氣化、智能化、網絡化、低碳化走向以非化石能源為主的能源結構第三階段。能源的技術進步與破解資源匱乏是能源結構轉型的兩個驅動力。“改革開放以來，中國能源的快速增長支撐了經濟的快速增長，但是粗放的增長、偏重的產業、偏低的能效和高碳的能源結構，使環境問題日趨尖銳。中國轉變發展方式和進行能源革命是必然的，是革命性的創新。”杜祥琬如是說。
杜祥琬給出這樣一組數據，從國內碳排放來說，電力行業（主要是火電）占41%，交通行業（主要是油品）占28%，建筑和工業大概占31%。“我們要從三個方面降低碳排放、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、工業等領域；二是用非化石能源替代化石能源，在一次能源結構中提高非化石能源，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，并努力研發碳捕捉技術。”杜祥琬建議。
李燦：
不斷探尋儲能新模式
“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，效率達到10%就可以支撐全國的能源消耗。”全國政協委員、中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員李燦表示，現在面臨的問題是如何高效地將太陽能轉化為人類可用可儲存能源的問題。
李燦表示，現在我國解決西電東輸的辦法是建設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，也面臨著氫能儲存、運輸和加注等許多難題。“我們課題組探索的就是用化學能技術將太陽能變成液體燃料，實現易儲易運易用的一條新路，即將綠氫與二氧化碳結合制成液態甲醇。”
為何選擇這條技術路線？李燦表示，從儲能的量來講，水分解成氫氣和氧氣，每噸氫氣儲量是3.3萬度電，然后從二氧化碳到甲醇，每噸甲醇儲8000度電，儲能效果很好。而甲醇本身就是優良燃料，可以作為汽油使用，這又直接推動了甲醇汽車的應用。
李燦列舉了幾個數據：每噸甲醇可以轉化1.375噸二氧化碳，我國甲醇產能是8000萬噸左右，主要從天然氣和煤中制取，如果全部采用液態陽光技術生產甲醇，可以吸收上億噸二氧化碳。如果把可再生資源的發電大量轉化成液態陽光甲醇，代替汽油、柴油可以達到減排10億噸二氧化碳的規模，即大大緩解我國石油進口安全問題，又對碳達峰、碳中和做出了直接貢獻。
據悉，大連化物所在蘭州新區建成了一套液態陽光合成技術路線實驗項目，建成10兆瓦光伏發電站用于電解水制氫，之后進行二氧化碳加氫制甲醇。“這是自然光合作用的翻版。這個過程采用的兩個關鍵技術，解決了大規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，實現了二氧化碳99%轉化到甲醇中。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，還可以在特高壓輸電之外打造另外一個規模化輸送能源途徑。”李燦表示。
歐陽明高：
電動汽車與燃料電池車將發揮重要作用
全國政協常委、中國科學院院士、清華大學教授歐陽明高認為，能源革命是實現碳達峰、碳中和的一條途徑。能源革命最核心的內容是新能源革命。新能源革命的核心是發展可再生能源。
“可再生能源是一個完整的技術體系，不僅需要太陽能、風電，更需要氫能作為能源載體和儲能方式配合，形成真正的新能源體系。”在歐陽明高看來，作為未來儲能的重要方式——電動汽車與燃料電池車，將發揮重要作用。
據國網測算，如果2040、2050年達到3億輛電動轎車，車上電池儲存的總電量可達200億度。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大規模長周期儲能是氫能燃料電池立足的基本點。
“2060年要實現碳中和首先靠能源體系的去碳化，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，實現高質量發展。如果把新能源汽車規模化，再把新能源革命帶動起來，傳統的汽車、能源、化工行業都將發生天翻地覆的變化，真正實現汽車代替馬車以來百年未有之大變局。”歐陽明高表示。
張濤：
多元化、低碳化、清潔化是能源發展之路
“中國能源挑戰來自能源結構的不平衡與碳排放。將更多的可再生資源能源納入整個能源結構，有利于解決這個問題。從長遠來看，通過可再生能源發電制氫實現油氣替代，是解決我國能源安全的有效途徑。”中國科學院副院長、中科院院士，張家口可再生能源示范區專家咨詢委員會主任張濤提出，要積極進行能源技術創新。
在張濤看來，多元化、低碳化、清潔化是能源發展趨勢。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、核能并舉。同時，能源技術創新在能源革命里起到決定性作用，必須擺在能源發展全局的核心位置。
“在碳達峰之前，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，因此要大力發展光能、電能等可再生能源，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合起來。”張濤表示。
將綠氫與二氧化碳結合有哪些優勢？張濤表示，通過風能、光能等可再生能源發電，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。目前，氫能本身在存儲、運輸環節的瓶頸尚未解決。而將綠氫與二氧化碳結合制成液態甲醇，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甲醇在使用后分解得到的二氧化碳和水成為下一輪循環的載體，是天然的太陽能運輸者。“經過長年努力，‘液態陽光甲醇’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基礎。”張濤如是說。
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