當前,行業(yè)對碳中和的認知仍然有限,存在如下幾個典型的誤解:

      一、認為風能和太陽能比火電更便宜,因此太陽能和風能完全可以取代火電。事實是每年8760小時,全國各地的太陽能發(fā)電小時數平均在1700小時左右。也就是說,太陽能大概在 1/5～1/6 的時間段里比火電便宜,而在其他 5/6 左右的時間段,如果要儲電,其成本會遠高于火電。風能也好不到哪里去,平均發(fā)電時間在2000小時左右。盡管中國的風能、太陽能增量巨大,但總發(fā)電量與煤電相比仍然較小。而且,靠電池儲電來解決太陽能、風能發(fā)電的想法“非常危險”。 因為據估算,全世界5年的電池產能僅能滿足東京全市停電3天的需求。太陽能和風能需要大力發(fā)展,但在儲電成本仍然很高的當前和可見的未來仍無法取代化石能源發(fā)電。

     二、會有一個“魔術般”的大規(guī)模儲電技術。但實際上,能源行業(yè)沒有計算機行業(yè)的摩爾定律, 人類已經研發(fā)了100多年,電池的能量密度也并沒有得到革命性的改進,目前實現大規(guī)模儲電最便宜的還是100多年前發(fā)明的抽水儲能技術。

     三、用二氧化碳制成化學品來實現碳中和。然而從規(guī)模上,二氧化碳制成化學品并不具備減碳價值。全世界約87%的石油都被燒掉了,約 13%的石油生產出了我們所有的石化產品。如果把每年所排放的碳轉化為化學品,不僅用不了那么多,反而會帶來更多的碳排放,所以這種辦法對減碳的貢獻相當有限。

     四、利用CCUS(碳捕集、利用與封存技術)能夠實現碳中和。把生產過程排放的二氧化碳進行捕獲提純,再投入到新的生產過程中進行循環(huán)再利用或封存,理論上能夠實現二氧化碳的大規(guī)模捕集。但是,“碳中和不光是一個技術的問題,更是經濟和社會發(fā)展平衡的綜合性問題”,劉科強調, 在目前的技術下成本很高,也無法實現徹底固碳,而且二氧化碳在自然界的捕集難度很大,迄今靠CCUS減低的二氧化碳排放量是非常有限的。

     五、通過提高能效能夠實現碳中和。通過增加能效能夠顯著降低工業(yè)流程、產品使用中的碳排放,過去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,反而增加很多。

     六、電動車取代燃油車可以降低碳排放。劉科表示,如果能源結構不改變,67%的電力還是煤電, 那電動車就是在增加碳排放,而不是減少碳排放。汽車行業(yè)的碳中和方案說到電動車,劉科認為,利用甲醇制氫的技術,或許是讓電動車真正清潔化的路徑。電動車100年前就出現了,過去100年,它為什么未能戰(zhàn)勝燃油車?

     在劉科看來,這一方面是能量密度和基礎設施的問題,液體燃料的能量密度遠高于鉛酸電池,同時方便輸送,人類已建成遍布全球各地的液體燃料加注設施;另一方面是量產成本與污染的問題,制造鉛酸電池需要用到的材料不僅昂貴,其中的重金屬(鎳、鈷、鉛、鎘等)還容易造成環(huán)境污染,而電池回收利用依然是個難題。

     劉科認為,氫燃料電池汽車是一個值得研究的方向,“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)模量產后成本能下來”。但氫能也存在儲運成本高、安全隱患大、基礎設施投資大等問題。對此,劉科推薦甲醇制氫技術路線,因為甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體。他說,中國產煤,也有成熟的煤制甲醇技術,用甲醇制氫,就能有效減少碳排放。甲醇還可以用天然氣來制,頁巖氣革命讓世界發(fā)現了 100 多年用不完的天然氣,“有 100 多年用不完的天然氣,就有 100 多年用不完的甲醇?！眲⒖普f,未來我們也可以用太陽能制甲醇,這樣生產的甲醇就完全是綠色甲醇了。

     用甲醇等液體燃料供給氫能,可以解決電動車充電及燃料電池加氫站建設的痛點。當前,甲醇加注站已經在全國多個省市示范成功,現有加油站也可以通過簡單改造實現加甲醇功能。醇水溶液的儲運技術也較為成熟。同時,地下停車場也可以搭配甲醇氫能發(fā)電系統,無需電網擴容,就可以實時發(fā)電,給充電樁供電。

未來碳中和發(fā)展路徑

關于未來如何實現碳中和,劉科提出幾條現實路徑:

     一是通過現有煤化工與可再生能源結合,建成低碳能源系統。一方面讓現有的煤化工實現零碳排放,另一方面是通過太陽能、風能、核能電解水制備綠氫和氧氣,大大降低煤制甲醇的二氧化碳排放。二是推廣煤炭領域的碳中和技術——微礦分離技術。在煤燃燒前,把可燃物及含污染物的礦物質分離開,制備低成本類液體燃料+土壤改良劑,從源頭解決煤污染、濫用化肥及土壤生態(tài)問題, 同時低成本生產甲醇、氫氣等高附加值化學品。三是實現光伏與農業(yè)的綜合發(fā)展,將光伏與農業(yè)、畜牧業(yè)、水資源利用及沙漠治理并舉,實現光伏和沙漠治理結合,及光伏和農業(yè)聯合減碳。四是峰谷電與熱儲能綜合利用。利用分布式儲熱模塊,在谷電時段把煤電以熱的形式儲存下來,再在需要時用于供熱或空調,可大大降低 C02 排放,實現真正的煤改電。五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、風能等不穩(wěn)定可再生能源多能互補。

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