“碳中和是指一定時期內(nèi)，國家、企業(yè)等特定組織或個人，通過植樹造林、固碳及負(fù)碳技術(shù)應(yīng)用等形式，抵消自身活動產(chǎn)生的碳排放總量，實(shí)現(xiàn)正負(fù)抵消，達(dá)到相對‘零排放’。這意味著，要想實(shí)現(xiàn)相對‘零排放’，就需要通過‘人為努力’減排和消除二氧化碳，這背后離不開各類能源技術(shù)的合力支撐。”中國工程院院士，中國科學(xué)院潔凈能源創(chuàng)新研究院院長、大連化學(xué)物理研究所所長劉中民近日在接受本報記者專訪時指出，能源技術(shù)的創(chuàng)新及耦合對于實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)將起到至關(guān)重要的作用。
在劉中民看來，當(dāng)前正處于技術(shù)迭代的關(guān)鍵期。“未來非碳能源消費(fèi)比重的大幅提高主要靠技術(shù)突破及組合。如果2030年前技術(shù)儲備不到位，那么到2050年就很難實(shí)現(xiàn)可再生能源大比例提升。現(xiàn)在要做的就是弄明白技術(shù)路線，搞清楚到底需要哪些技術(shù)。”
“我國能源體系長期相互獨(dú)立，尚未形成減排合力”
以化石能源為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)，決定了我國80%以上的溫室氣體來自能源生產(chǎn)與利用。“煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的比重逐年下降，但其作為主體能源的地位在未來一段時間內(nèi)很難改變，化石能源和非化石能源的消費(fèi)比重實(shí)現(xiàn)對調(diào)需要過程。但目前各種能源之間長期相互獨(dú)立，尚未形成發(fā)展與減排合力，并不能支撐完成這一比重對調(diào)過程。”
劉中民舉例說，煤和石油均可轉(zhuǎn)化為化學(xué)品等，這意味著儲量相對豐富的煤能夠作為原料彌補(bǔ)石油資源的不足。煤和可再生能源同樣用于發(fā)電，前者雖然占比高，但也是主要的二氧化碳排放源，后者雖然清潔，但當(dāng)前并網(wǎng)效率低、規(guī)模應(yīng)用還有困難。“各能源分系統(tǒng)所提供的產(chǎn)品大致相同，無非就是電、熱、油品等。既然目標(biāo)一致，為什么不能聯(lián)合起來？”
主要問題在于缺少技術(shù)。“傳統(tǒng)思維按照領(lǐng)域劃分，煤講煤的事、油氣講油氣的事、風(fēng)光講風(fēng)光的事，長期缺乏連接不同能源形式的技術(shù)。實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)是一項(xiàng)系統(tǒng)性變革，就事論事難以形成合力，需要各能源分系統(tǒng)耦合互補(bǔ)，各自發(fā)揮所長、規(guī)避短板，跨部門、跨行業(yè)、跨領(lǐng)域聯(lián)動。”劉中民表示，在形成合力的過程中，要注意不同技術(shù)所對應(yīng)的應(yīng)用場景差異，不能只看到一項(xiàng)技術(shù)的長處，或只看到另一項(xiàng)技術(shù)的短處。
非化石能源與化石能源技術(shù)耦合會實(shí)現(xiàn)更好效果
劉中民介紹，為打破界限，中科院潔凈能源創(chuàng)新研究院將圍繞三條主線進(jìn)行研究：
一是化石能源清潔高效利用與耦合替代。包括發(fā)展百萬噸煤制液體燃料示范、百萬噸煤制化學(xué)品示范，形成兩個千萬噸級油氣替代戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，以及實(shí)現(xiàn)百萬噸煤炭清潔高效燃燒。
二是清潔能源多能互補(bǔ)與規(guī)模應(yīng)用。開發(fā)新一代高能量密度、低成本儲能技術(shù)，形成百兆瓦大規(guī)模儲能示范；打造以河北張家口皇帝城100%可再生能源應(yīng)用示范鎮(zhèn)，為城鎮(zhèn)化能源消費(fèi)模式提供完整的100%可再生能源解決方案；發(fā)展50兆瓦/年高效晶硅異質(zhì)結(jié)太陽能電池生產(chǎn)線等關(guān)鍵技術(shù)，提升我國可再生能源技術(shù)水平和消納能力。
三是低碳化多能融合戰(zhàn)略。依托氫燃料電池、核能非電綜合利用、二氧化碳加氫制甲醇等關(guān)鍵技術(shù)及示范應(yīng)用，結(jié)合上述兩條主線頂層設(shè)計并形成可再生能源與化石能源的互補(bǔ)融合發(fā)展方案。
劉中民透露，中國科學(xué)院正在開展“中國碳中和框架路線圖研究”重大咨詢項(xiàng)目，其中一項(xiàng)內(nèi)容為能源技術(shù)預(yù)測，計劃按照上述三步走戰(zhàn)略展開。“到2030年，煤炭占我國一次能源消費(fèi)的比重仍將在45%左右。當(dāng)前亟需研究清楚，究竟誰在排碳、分別排了多少，哪些能減排，哪些減不動。不得不排放的部分就需要考慮消納的措施，以此為基礎(chǔ)展開技術(shù)預(yù)測。發(fā)展可再生能源固然必要，但化石能源技術(shù)創(chuàng)新同樣重要，二者若能實(shí)現(xiàn)耦合，效果將會更好。”
劉中民指出，除了顛覆性技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)迭代升級也值得關(guān)注。“在能源及相關(guān)行業(yè)的80多億噸的碳排放中，大約一半來自鋼鐵、水泥、石化、有色冶金等工業(yè)行業(yè)。這些傳統(tǒng)工藝發(fā)展多年，似乎很成熟，但如今用新理念再看卻不一定合理，或者說有很大提升空間。未來，需要借助顛覆性思維，注入低碳、零碳新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)流程再造。”
“理念與技術(shù)可以借鑒或復(fù)制，模式不能照搬”
那么新理念、新思路的技術(shù)可行性及其耦合效果如何驗(yàn)證？“我國地域廣闊，各地情況迥異，大范圍推廣不可能參照同一模式，于是我們選擇了一批典型區(qū)域先行先試。”劉中民向記者談起了陜西榆林的例子。
據(jù)他介紹，榆林坐擁豐富煤油氣鹽資源和海量風(fēng)光可再生能源資源，是典型的能源富集區(qū)，為保障國家能源安全作出了貢獻(xiàn)。“化石資源豐富，既是優(yōu)勢，也形成了制約。榆林同時面臨三大挑戰(zhàn)——如何發(fā)揮國家能源基地對國家供應(yīng)和安全的保障作用，地下資源富集和地上生態(tài)脆弱之間的矛盾，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下的區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展問題。探索高碳地區(qū)的低碳化發(fā)展路徑迫在眉睫，也極具代表意義、參考價值。”
為此，榆林計劃創(chuàng)建國家級能源革命創(chuàng)新示范區(qū)，探索以能源技術(shù)集成創(chuàng)新為引領(lǐng)的清潔低碳、安全高效的能源體系構(gòu)建范式。“僅關(guān)注某個項(xiàng)目或幾項(xiàng)技術(shù)，不足以看清發(fā)展趨勢。一群最先進(jìn)的技術(shù)放在一起，未必就能形成高效、先進(jìn)的技術(shù)體系。從整個區(qū)域出發(fā)，通過技術(shù)協(xié)調(diào)互補(bǔ)帶動不同能源之間產(chǎn)生耦合，才有可能讓產(chǎn)值升上去、讓排放降下來。”劉中民表示。
記者了解到，榆林已確定24項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)，包括氫能與煤化工融合示范等化石能源清潔高效開發(fā)利用與耦合替代，智能光伏電站與風(fēng)光熱互補(bǔ)電站等可再生能源多能互補(bǔ)與規(guī)模應(yīng)用，以智能技術(shù)為支撐的智慧融合示范等低碳化智能化多能融合等。此外，山西大同、山東青島等地也在積極推進(jìn)示范，因地制宜構(gòu)建區(qū)域低碳化清潔能源發(fā)展體系，突破關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建多能融和集成技術(shù)體系，以區(qū)域能源革命促進(jìn)全國能源革命。
“理念與技術(shù)可以借鑒或復(fù)制，模式不能照搬。下一步我們還將擴(kuò)大示范范圍，根據(jù)地區(qū)特征設(shè)計產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展方案，進(jìn)而形成區(qū)域聯(lián)動，發(fā)揮優(yōu)勢、形成互補(bǔ)，為實(shí)現(xiàn)減碳目標(biāo)摸索出一條更科學(xué)的路子。”劉中民說。
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