據(jù)中國銀行初步測算，中國達(dá)成碳中和目標(biāo)需要的投資將達(dá)百萬億。北京大學(xué)光華管理學(xué)院課題組近日公布的估算數(shù)字更為驚人，到2050年碳中和領(lǐng)域預(yù)計需要約250萬億元的投資金額。
實現(xiàn)碳中和不僅需要科學(xué)概念，更要有經(jīng)濟(jì)成本概念，碳中和與低成本的經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型如何并行不悖？
“關(guān)于減碳，最怕只講概念不講數(shù)字。大家要有量的概念，依據(jù)數(shù)據(jù)科學(xué)決策（data driven deccision making）， 以簡單的邏輯看問題?！卑拇罄麃唶夜こ淘和饧菏?、南方科技大學(xué)清潔能源研究院院長劉科對極派Daily表示。
01碳中和 核心是儲能
極派Daily：目前，中國每年二氧化碳排放大約103億噸，其中，煤炭、石油、天然氣燃燒產(chǎn)生的排放達(dá)到95億噸，約占總排放的92%。提高能效，降低工業(yè)排放是否為實現(xiàn)碳中和的主要路徑？
劉科：碳中和的核心就是第一降低排放，第二增加碳匯，即讓更多空氣中的CO2通過光合作用減低。
中國經(jīng)過了100多年的工業(yè)化，到2001年，中國煤產(chǎn)量僅為13億噸。到2013年，僅13年的時間就增加至39億噸。12年時間中國能源消耗翻了三倍，這個數(shù)字是驚人的。這期間中國的能效也大大提高，但碳排放增加3倍以上，能效永遠(yuǎn)要提高，這也是成本最低的碳減排路線， 但提高能效對碳中和的貢獻(xiàn)是非常有限的。
其主要原因是2001年中國加入WTO，中國成為世界工廠，能源消耗猛增。同時，這一時期大量的房地產(chǎn)及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)也刺激了煤炭消費，鋼筋水泥都需要消耗大量煤炭。
這期間，能效提高了很多，但單憑能效也難以解決碳中和問題。中國是原料和市場兩頭在外的經(jīng)濟(jì)，二氧化碳不能都算到生產(chǎn)國頭上。
碳中和不等于不排碳，先立后破，經(jīng)濟(jì)開放對中國依然重要，經(jīng)濟(jì)不能一腳剎車。
極派Daily：碳中和的根本出路，是用非排碳能源代替排碳能源嗎？
劉科：是的；從非排碳發(fā)電技術(shù)來看，只有風(fēng)能、太陽能、核電和水電規(guī)模足夠大。水電受地域的影響，能建的地方有限；核電有泄漏的隱憂，而風(fēng)能和太陽能最大的問題是不穩(wěn)定。社會需要一定規(guī)模的穩(wěn)定能源，也就是base load（基底負(fù)荷）。
中國的風(fēng)能、太陽能已經(jīng)發(fā)展了40多年，輸?shù)綎|部的電僅相當(dāng)于大約2億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的發(fā)電量，占火電的總發(fā)電量的12.5%左右，即使這樣目前西部棄風(fēng)、棄電已比較嚴(yán)重。為什么呢？
棄光棄風(fēng)有兩個原因，其一政策原因，可再生能源再好，但不能算我的GDP，地方保護(hù)主義寧肯用自己的火電也不用外省調(diào)來的可再生能源。這一問題隨著中央對碳排放的重視，應(yīng)該可以解決；其二是技術(shù)原因，因為電網(wǎng)只能容納約15%左右的非穩(wěn)定電源，波動性的能量輸入是一種沖擊。
如果繼續(xù)增加風(fēng)能、太陽能的同時，大規(guī)模儲能問題解決不了，有時為了保障電網(wǎng)的安全，只能棄光棄風(fēng)。
極派Daily：目前的儲能技術(shù)能否解決這個問題？
劉科：西部太陽能電最便宜的每度1毛4分8，其中包括3分錢的資源稅，實際成本只有1毛1分8。沙特日照時間長，太陽能每度甚至低至1美分。太陽能發(fā)電早已大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，成本已經(jīng)足夠低，降成本研究只能是錦上添花。
國家有峰谷電價的差價政策，以珠三角為例，谷電0.3元，峰電1.3元，中間有1元的差價利潤，遠(yuǎn)大于太陽能發(fā)電的成本，如果有便宜成熟的大規(guī)模儲能技術(shù)，谷電時儲，峰電時賣，幾個寧德時代不就出來了嗎？沒人去做，就是因為目前技術(shù)都是紙上談兵，大規(guī)模儲能的成本降不下來。
因此碳中和的核心是儲能，如果技術(shù)有突破，市場很大，示范出來，資本會追著這些項目的。儲能問題解決了，碳中和才能實現(xiàn)。
極派Daily：埃隆·馬斯克夢想“用電池給全世界供電”，曾宣稱，“我可以通過電動汽車的電池儲存所有的能源”，您怎么看？
劉科：這是一種很好的愿景，但馬斯克畢竟不是搞能源的，他的愿景就是以后電動車就變成儲能器了。白天有太陽的時候拿汽車儲，晚上沒太陽的時候拿汽車放。
事實上，自鉛酸電池發(fā)明至今的百年來，人類已花費了數(shù)千億美元研發(fā)經(jīng)費研究電池儲能。從鉛酸電池的90千瓦時/立方米增加到今天特斯拉的300-500 千瓦時/立方米，電池的能量密度并沒有得到革命性的根本改變。汽油的能量密度則是8600千瓦時/立方米。至今，全世界一年電池產(chǎn)量儲的電不夠東京一天使用。
儲能和儲電是不同的概念，大規(guī)模電網(wǎng)級的儲電目前成本還是太高。
02 液態(tài) 才是氫能最好的載體
極派Daily：如果在西部通過綠電制氫，實現(xiàn)能量的大規(guī)模時空轉(zhuǎn)移，這是一條理想的路徑嗎?
劉科：這一愿景很美好，但世界上最長的輸氫管道不過兩百多公里，天然氣摻氫可以遠(yuǎn)距離輸送，但氣體分離成本高。如果用汽車或火車運輸，氫氣的儲運成本太高，每公斤85-115元，目前不具備成本優(yōu)勢。
從2002年到2004年，我曾連續(xù)三屆擔(dān)任美國氫能與燃料電池峰會主席。美國從上世紀(jì)90年代至今，花了幾百億美元用于燃料電池的研發(fā)。我記得小布什總統(tǒng)在2003年的國情咨文演講時說，美國能源部花多少億美金開發(fā)氫燃料電池汽車，15年后每一個美國人開的車后邊排放的都是水蒸氣。
現(xiàn)在，已經(jīng)是2022年了，達(dá)到了沒有？沒有。為什么，氫氣的儲運及到處布加氫站的建設(shè)成本都太高；加氫站和氫燃料電池汽車用有先有雞還是先有蛋的問題無法破解。
燃料電池是個好技術(shù)，利用電化學(xué)發(fā)電，發(fā)電效率是內(nèi)燃機(jī)的2-3倍，但要解決的是氫能的儲運問題。
不是說氫能沒有前景，從根本上講，氫氣不適合于作為大眾化的能源載體。
極派Daily：據(jù)了解，日本、澳大利亞等國均已在積極布局“氨經(jīng)濟(jì)”，氨是否可以成為解決氫能儲運難題的關(guān)鍵技術(shù)?
劉科：氨作為氫能載體是一個選項。氨路線不是一個新想法，二三十年前在國外早就評估過。
氨的儲氫密度為17.6%，液氨的體積儲氫密度是液氫的1.5倍。氨分解只產(chǎn)生氫氣和氮氣，不含有一氧化碳，只有沒反應(yīng)完的氨需凈化一下。
氨的缺點主要有三點：一是味道非常刺鼻，在密閉空間內(nèi)，稍有泄漏，消費者就很難接受。
二是氨有毒，超過一定濃度致死，在人口密度大的地方，泄漏后需要封路排空。三是氨在常溫常壓下，不是液體，液體才是氫能最好的能源載體。
極派Daily：為什么說液體才是氫能最好的能源載體？
劉科：能源載體有四個判據(jù)，一是能量密度尤其是體積能量密度大，二是在陸上可管道輸送，三是海上可便宜的跨海輸送，四是可以長期儲存，現(xiàn)在增加一個，排碳少。
液體每立方米的能量密度最大，氫氣在常壓下只有3.2 千瓦時/立方米，而液體的甲醇是4300 千瓦時/立方米，汽油8600 千瓦時/立方米，柴油是9600千瓦時/立方米。例如，加拿大有些滑雪地非常偏僻，拉電網(wǎng)成本太高。冬天拉一大罐柴油供暖，一大罐汽油開車就夠了，而拉電池或氫氣去都不是選項。
至于輸送成本，我曾在一次能源討論會上，問大家一個問題，假設(shè)每升7元的汽油是從休斯敦?zé)捰蛷S用船拉到深圳鹽田港，每升的運費是多少錢？
我說7分錢不到，沒人相信，但一算就明白了。船運液體時，使用泵和管道就能裝卸，基本不需要人工，路上耗費的就是船的油錢和折舊費，現(xiàn)在一條大船可以拉30萬噸，按汽油比重算，接近4億升，如果一升一毛錢就是4000萬元；跑一趟油錢根本沒有這么多。
這就是為什么全球石油產(chǎn)地有限，但世界任何一個角落都可以很方便地加油開車的最根本的原因之一。液體在儲運上有很多好處，而且可以長期儲存，而且拉一車可以用很久。
03 綠色甲醇 風(fēng)光以綠色液體儲存
極派Daily：您看來，氫能最好的液體載體是什么？
劉科：在常溫常壓下是液體的物質(zhì)。目前的技術(shù)下甲醇可能是最好的儲氫的載體之一。甲醇在常溫常壓下是液體，礦泉水瓶子就可以裝。它的能量密度4300千瓦時/立方米，而鋰電池能量密度為300-500千瓦時/立方米。
甲醇是含氫量高達(dá)12.5%的液體，可以通過重整技術(shù)制成氫氣。甲醇在常溫常壓下是液體，安全等級和汽油相近，并且在零下60多度也不會結(jié)冰。
甲醇可以通過罐車、管道高效率的輸送。在中國西氣東輸管道已經(jīng)建成，成本中比例較大的土地費用已經(jīng)支付，相同的能量密度下，甲醇只需要一條直徑比天然氣輸氣管小的多的管道即可長距離輸送。我國西部高，東部低，水往低處流，像水和酒精一樣的甲醇液體輸送成本遠(yuǎn)低于氣體輸送。
按照市場價格，到燃料電池前，甲醇制氫的成本是每公斤15元。
極派Daily：甲醇制氫過程中會產(chǎn)生一氧化碳，對燃料電池催化劑會造成毒害，因此甲醇制氫還需要搭配氫氣純化設(shè)備，這也導(dǎo)致了成本上升和應(yīng)用范圍受限，您是否認(rèn)同這一觀點，如何解決?
劉科：甲醇制氫產(chǎn)生一氧化碳的問題，已經(jīng)解決了。廣東有多個山頂?shù)?G基站就是以甲醇-水重整制氫發(fā)電作為供能系統(tǒng)，給基站供電了好幾年，非常穩(wěn)定。
因為在山頂上，通過市電拉線到基站成本高昂。四臺2.5千瓦的綠色甲醇分布式供能系統(tǒng)就足夠滿足一座5G基站的用電需求。每隔幾個月拉一車甲醇就可滿足其用電需求。
綠色甲醇指的是，在生產(chǎn)過程將太陽能和風(fēng)能這類綠電以甲醇化學(xué)能的方式儲存下來，而且甲醇生產(chǎn)工藝及公用工程基本不排放二氧化碳。
綠色甲醇制備路線，主要特征在于，使用太陽能和風(fēng)能電解水產(chǎn)生綠氫和綠氧，精簡掉了空分和水氣變換工藝單元，傳統(tǒng)甲醇生產(chǎn)設(shè)施只需進(jìn)行改造翻新即可用于制取綠色甲醇。
04 盲目追求零碳排放是錯誤的
極派Daily：“甲醇作為綠氫載體只能降低單位能源使用的碳排放量，不能實現(xiàn)零碳過程”，您如何看待這種說法？
劉科：追求零碳是錯誤的，做不到，也沒必要。
減碳的目的是為了阻止全球氣候變暖，是要把二氧化碳排放降低到一定水平而不是追求“零碳”。
這個世界上的二氧化碳不能太多，但沒有二氧化碳也不行，我們呼吸的氧氣和吃的食品都需要二氧化碳光合作用生成。因此，生態(tài)環(huán)境需要有一定量的二氧化碳。
二氧化碳分子一旦形成后，靠人為的轉(zhuǎn)化都是得不償失的。目前全球運行的CCS設(shè)施每年僅可捕集和永久封存約幾百萬噸二氧化碳。中國CCUS技術(shù)發(fā)展較快，每年二氧化碳捕集量約為170萬噸。但在數(shù)以億噸計的碳排放前，CCS與CCUS的作用都是有限的。
如果有一種技術(shù)能夠減排70-80%，碳中和就能夠?qū)崿F(xiàn)了。減排增匯，沙漠綠化，鹽堿地治理，排出的碳和光合作用吸回的碳就大體平衡了。
極派Daily：綠色甲醇有哪些應(yīng)用場景？甲醇汽車與電動車在減排方面如何比較？
劉科：有了綠色甲醇，即使使用內(nèi)燃機(jī)也是綠色的。
第一，吉利等生產(chǎn)的甲醇內(nèi)燃機(jī)車技術(shù)已相當(dāng)成熟，今天西安、貴陽等十幾個城市的公共汽車、營運車都使用甲醇作為燃料，開了好幾年，沒有任何問題。第二，可以做綠色醇-電混合動力，汽車的碳排放就大幅度降低，吉利全球首款醇電混動轎車近日已發(fā)布。第三，通過車載甲醇在線制氫，氫氣通過燃料電池發(fā)電，1升甲醇制氫氣量是1升液氫的兩倍。
電動車可以減碳，但前提條件是電網(wǎng)中的電大部分應(yīng)該是非化石能源生產(chǎn)的。如果能源結(jié)構(gòu)不改變，電網(wǎng)中的電仍然大部分是靠煤發(fā)的，表面上是電開車，從全生命周期看實際上是靠煤開車，電動車對減碳的貢獻(xiàn)是非常有限的；所以減碳的核心是要在能源的源頭綠色化。
極派Daily：綠色甲醇是否有望大規(guī)模推廣？
劉科：綠色甲醇屬于未來，歐洲的碳稅是每噸90多歐元，這就是為什么歐洲的船公司希望進(jìn)口綠色甲醇。燒柴油的話，每天大量的二氧化碳排放，船公司就沒有利潤可言了。如果真要實現(xiàn)碳中和，全球碳稅早晚會拉平，綠色甲醇可作為未來的儲備技術(shù)。
在碳稅較低時，即使用天然氣等制甲醇排放也比柴油干凈很多，先在基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用端布局甲醇經(jīng)濟(jì)；一代甲醇的基礎(chǔ)設(shè)施可供內(nèi)燃機(jī)，醇-電混合動力及未來的車載甲醇制氫的燃料電池三代汽車的使用；先布局甲醇的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用端的推廣，等碳稅上去后，逐漸用綠色甲醇取代化石能源制造的甲醇，這是實現(xiàn)碳中和成本最低的路徑之一。
歐洲最大的船運公司馬斯基已訂制了26條綠色甲醇為動力的大船，隨著全球?qū)μ贾泻偷闹匾曉谄嚰胺植际綗犭娐?lián)供等領(lǐng)域利用綠色甲醇也只是時間問題。
來源：極派daily
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