2020年9月,習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上提出,中國要在2030年前實現二氧化碳排放達峰,到2060年前實現碳中和。在世界范圍內,已有超過130個國家提出了碳中和目標,大多數國家承諾在2050或2060年完成目標。“碳中和”是人類為應對氣候危機而做出的終極努力之一,如果各國能夠按照各自的計劃,在幾十年內將碳排放歸零,我們或許還有機會將全球變暖控制在1.5℃或2℃之內,將人類與地球從氣候變化的深淵邊緣拉回安全地帶。 夲呅內傛萊源?。骇鎲┨?排*放^鮫*易-網 τā ńpāīfāńɡ.cōm
但是,作為仍在發展中的人口大國、煤炭大國、制造業大國,中國能夠完成這一涉及全社會方方面面的大轉型,在短短40年的時間內實現碳達峰和碳中和的巨大轉變嗎?宏大的碳中和藍圖包含哪幾個主要板塊,又分別應當如何推進?在這場由NSR編委、能源化學領域專家包信和院士主持的論壇中,來自多個相關領域的頂尖中國研究者齊聚一堂,共同梳理中國碳中和所面臨的形勢與挑戰,對發電端、用能端、固碳端的發展現狀與未來路徑進行深度解讀,嘗試勾畫出中國碳中和綠色革命的整體圖景。 本+文+內.容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com
包信和:我們今天請到幾位不同領域的專家,主要從能源相關的幾個角度出發,一起來討論碳達峰和碳中和這個話題。從2020年9月習總書記在聯合國大會上提出碳達峰、碳中和的目標以來,國內做了許多規劃,采取了許多舉措。首先我們請李政老師從整體的角度,談一談我國提出雙碳目標的背景和意義。
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李政:氣候變化已經在世界范圍內得到共識,這是一個全人類共同面對的巨大挑戰。而碳達峰、碳中和就是針對氣候變化的根源,即溫室氣體排放,所采取的一項根本性措施。世界上許多國家都提出了碳中和目標,而且從歐洲的綠色新政到我國的碳中和目標,都不是為了低碳而低碳,而是希望以碳中和為抓手,倒逼經濟社會的高質量發展,完成一場“綠色工業革命”,把經濟、社會的發展方向由傳統的依靠化石能源的路徑,轉向追求低碳、追求綠色的新的方向上來。“綠色革命”已經成為了世界大勢,如果逆勢而行,我國下一階段的發展一定會遭遇阻礙,只有順應這個趨勢,而且應當努力引領這個趨勢,我國的經濟、社會才能在未來取得新的跨越式發展。由此可以看出,雙碳目標是中國政府經過深思熟慮而做出的戰略決策。 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com
各國都制定了碳達峰和碳中和的目標,但是各國的能源結構和經濟發展階段不同,所以實現碳中和的難度也不同。西方發達國家實際上已經完成了碳達峰。歐洲在上世紀80年代就已經達峰,因此它們有70年左右的時間去完成從達峰到中和的過程;美國也在2005年達峰,有45年的時間。但是我國還在發展之中,而且我們的產業結構偏重、能源結構偏煤,科技創新能力也還不夠,因此要在短時間內實現達峰和中和,難度是比較大的。
而從國際氣候談判的角度來看,各國對造成當前問題的責任是不一樣的。在歷史上,發達國家排放了更多的二氧化碳。因此,在向碳中和目標前進的過程中,必須堅持氣候正義,不應當損害發展中國家的發展權。在2021年的格拉斯哥氣候大會上,發達國家提出了兩個比較大的訴求,第一是希望將1.5℃設定為氣候行動的單一目標,第二是要逐步完全淘汰(phase out)煤炭。經過各國的談判和斗爭,最后的協議決定:第一是堅持了《巴黎協定》2℃并努力實現1.5℃的目標,但也明確指出要保持1.5℃可達;第二是將“phase out”改為“phase down”,不要求逐步完全淘汰煤炭,而是逐步降低煤炭的使用量。 本+文`內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com
總之,實現碳中和、追求低碳綠色的新型社會體系,是符合人類共同利益,各國都在關注和努力的一個重要方向。 本@文$內.容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om
包信和:關于實現碳中和的策略和方法,有哪些我們可以借鑒的國際經驗? 本`文@內-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m
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李政:美國有過一個“2050零碳美國”的研究,其中有一些值得借鑒的內容。這個研究描述了在不同政策、不同能源結構和電氣化水平選擇之下,美國未來可能出現的6種情形。由此總結出的幾個主要措施,都是我們可以借鑒的。首先,終端的電氣化是最主要的措施。減少用能端的能量消耗和碳排放,對于減碳至關重要。第二是要平衡化石能源和非化石能源的比例。要實現零碳目標,非化石能源必然成為主體,但是為了保證電網的穩定性,也要保留一定比例的化石能源,所以二者之間的比例是一個關鍵問題。第三,必須配套發展碳捕獲與碳封存(carbon capture and storage, CCS)技術,才能平衡掉化石能源使用帶來的碳排放。事實上,在碳中和的場景下,CCS的固碳能力決定著我們能夠使用多少化石能源。
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郭正堂:各個國家的基本情況不一樣,所面臨的挑戰也各不相同,因此有很多東西我們不能簡單照搬。我認為在國外的“碳中和”經驗中,主要有以下三個方面可以借鑒。一是借鑒國外先進的、普適性的技術。二是要學習歐洲等國,建立全民低碳文化。在歐洲一些國家,低碳概念深入人心,普通百姓都會有意識地選擇小排量汽車,并且在日常生活中時刻注意節能和材料的循環利用,這是我們需要加強的。三要制定因地制宜的“碳中和”路徑。目前,中國已經制定了一些全國性的“碳中和”路徑,但是各個地區的自然條件、發展的階段性、能源結構、產業結構都不一樣,不可能按照一個模式去付諸行動,特別需要在全球和全國路徑的基礎上,因地制宜地制定每個自然或行政區的實施路徑。 本`文內.容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com
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成會明:我認為我們提起碳中和時,似乎總是圍繞著能源和資源問題,而歐洲的系統性更強,除了能源結構,也會同時考慮工業轉型、建筑節能,以及交通、農業、生態環境等方方面面。這種系統性可能也是值得我們學習的地方。
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包信和:我們本身是能源相關的研究者,所以可能接觸到這方面的消息比較多,但是實際上中國也在關注你所提到的各個方面。不過碳中和確實是一個非常大的概念,需要各個產業的系統性努力,我們是不是可以總結一下,有哪幾個主要的方面?
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何雅玲:我認為主要可以分為三個大的方面:一是產能端(包括發電)的減排,主要手段是逐步實現碳替代,一方面減煤、控油、增氣,另一方面大力發展各類可再生清潔能源;二是用能端的綠色轉型,包括鋼鐵、建材、化工等領域的工藝流程再造,以及交通等領域的綠色化轉型等;三是固碳端,要發展各種技術,做好碳的捕捉、封存和再利用,保證碳中和目標的實現。另外,在產能端和用能端,都還需要進一步發展儲能技術。
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產能端:綠電正當時 本`文@內-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網 t an pa ifa ng . c om
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包信和:我國是煤炭大國,在煤炭發電領域,還有沒有進一步提高效率的空間,用更少的煤、更少的碳排放來產出更多的電? 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com
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何雅玲:空間還是有的。目前我國煤電機組中先進的超臨界和超超臨界機組已經占到一半。主蒸汽溫度在570-612℃,機組效率達到40%-45%,每千瓦時的二氧化碳排放700g-800g。未來先進的超超臨界機組主蒸汽溫可望達到700℃,屆時,可將能量轉換效率提高到50%左右,每千瓦時的二氧化碳排放量亦可再進一步降低到640g左右。 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網-tan pai fang . com
在發電端,整體上一定會逐漸降低化石能源的比例,向綠色清潔能源轉型。與此同時,煤炭在能源體系中的角色也會逐漸發生轉變,從主要的能量來源轉變為一個輔助者。一方面,因為太陽能、風能等新能源都有間歇波動、不穩定的問題,需要化石能源在多能互補的能源體系中起到“壓艙石”的作用,保證可再生能源的比例不斷增加和安全經濟運行;另一方面,多能并用、化石能源與新能源相互耦合的技術正在快速發展。例如,對于現有的燃煤電廠來說,可以通過與光熱發電、熔鹽儲熱系統相耦合的技術,提供一種減少煤炭用量、并保持供應可調度電能能力的改造途徑;再如可以將可再生能源與儲能系統或熱泵機組耦合,實現對棄風棄電的利用。總之,在燃煤行業中,各類改造都在緊鑼密鼓的進行中,以實現煤炭在能源系統中身份的轉變。 本*文`內/容/來/自:中-國-碳^排-放“交|易^網-tan pai fang . c o m
另一方面我也再次強調,在新能源、多能耦合以及用電端等許多領域,儲能技術都是非常重要的技術。如果大規模、低成本的儲能技術能夠取得突破性進展,將為這場能源革命做出顛覆性的貢獻。
包信和:謝謝何老師。在新能源領域,我們今天還請到了施正榮老師,施老師是最早在我國發展太陽能光伏產業的先行者之一,請你來講一講光伏領域國內和國際的發展情況。 內/容/來/自:中-國-碳-排-放*交…易-網-tan pai fang . com
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施正榮:在過去20多年中,光伏在我國和全世界的發展都很快。我國的光伏產業從最開始的一窮二白快速發展到今天,在技術、人才、供應鏈等方面都已經非常健全,整個產業鏈中90%以上都實現了國產化。在過去15年中,我國的光伏產量一直位居世界首位。這樣快速的發展,一方面得益于各國政府對可再生能源的大力支持,給與了很多政策推動;另一方面也是資本推動的結果。 本+文+內.容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com
可以說,光伏產業的蓬勃發展為我國實現“雙碳”目標奠定了非常堅實的基礎。從上網電價來看,無論在國內還是國外,在政策的支持下,光伏的電價都已經具備了競爭優勢。從裝機規模來看,到2021年底,我國累計裝機容量已經達到300 GW,全球已經突破1 TW。從現在到2030年,如果要實現各國設定的減碳目標,全球還要新增2 TW的光伏裝機量,其中我國要新增0.8 TW。這都是要在今后幾年內實現的,所以也有不少人提出疑問:光伏的發展能不能達到這樣的速度?關于這個問題,我認為一方面從技術上,光伏產業主要依賴的元素是硅,而硅是地球上第二豐富的元素,因此在原材料方面不會有太大的限制。另一方面,隨著新一輪的大規模產業投資與發展,已經出現了供應鏈不平衡導致的漲價問題——上游多晶硅的生產建設周期要比下游電池等組件的周期長,這樣的不平衡就導致從2021年開始,光伏組件漲價接近20%,而且目前還沒有降價的跡象。因此,產業鏈不平衡是我們下一步需要想辦法解決的問題。
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從目前的產業發展方向來看,我認為分布式發電潛力很大。目前我國準備在西部建設大規模的集中式光伏基地,大約會有150-200 GW的容量。與此同時,分布式光伏也在快速發展,尤其是在山東、安徽、河南、河北等日照條件較好的地區,分布式的裝機容量在2021年的占比已經達到了40%。很多居民都愿意把自家的房頂租出去,用于光伏發電,自身還能獲得一定的收入。再比如,近幾年有所謂“東數西算”的概念,一些公司要在東部建立大型的數據中心,這些數據中心需要不少的電能,而為了達到清潔能源的標準,它們就打算去西部投資建設光伏機組。但是,要把西部發出的光伏電能運送到東部,其實是一件成本很高,并且需要國家統籌建設的事情。因此我建議這些公司可以就在東部地區建設分布式的光伏發電,當地幾個縣的分布式光伏就足夠覆蓋它們的用電需求。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com
此外,“光伏+”也越來越成為市場發展的新亮點,包括光伏與建材、車輛、農業、城市照明等各個領域的結合。這兩年尤其熱門的是光伏制氫,許多公司都在大力投資,相關的技術也在快速發展,光伏制氫成本快速降低,已經得到了產業界的廣泛認可。 內-容-來-自;中_國_碳_0排放¥交-易=網 t an pa i fa ng . c om
最后我想說,從產業的角度來看,我們需要在進行各類基礎研究的同時,先把已有的技術快速應用起來,才能促進“雙碳”目標的按期實現。比如在清潔能源領域,發電端的大規模儲能目前仍然是個難題,相對來講分布式儲能要容易一些,所以發展分布式發電是我們可以馬上去做,并獲得成效的一個重要方向。
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何雅玲:在可再生能源領域,光伏發電和風力發電目前相對成熟,而除此之外,光熱發電也是一個很重要的方向。我國在光熱發電領域啟動比較晚,政策支持力度還不夠,因此光熱發電的企業還沒有很好地成長起來。但是我國太陽光熱儲能發電核心技術已經成熟,形成了具有完全自主知識產權的產業鏈,關鍵設備部件已全部國產化。而光熱電站除了發電之外,也可以成為電網中的長周期、低成本、大規模的儲熱途徑。此外,光熱發電產業鏈長,對帶動我國相關產業的發展也是一個推動。 禸*嫆唻@洎:狆國湠棑倣茭昜蛧 τāńpāīfāńɡ.cōm
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成會明:我之前在一個報告中聽到了“光伏羊、風電牛”的說法,就是說在西部光伏電場和風電場的下面,可以自然生長出牧草,用來放羊、牧牛。因此,光伏和風電站可能不僅不會破壞西部的生態環境,反而會產生一些好的影響。 本`文@內-容-來-自;中_國_碳排0放_交-易=網 t an pa ifa ng . c om
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包信和:是這樣的,這些電場本身就需要用水來清洗設備,而這些水就促進了植被的生長。不過在光熱發電的鏡場下面是不能養羊的,因為羊會把光熱板頂歪,角度不對,就不能聚光了。 本`文內.容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網 t a npai fan g.com
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施正榮:而且養羊還有另外一個好處,就是減少這些電場下面的植被量,從而避免火災。這其實還降低了電場的維護成本。 本@文$內.容.來.自:中`國`碳`排*放^交*易^網 t a np ai fan g.c om
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用能端:各行各業的綠色革命 內.容.來.自:中`國`碳#排*放*交*易^網 t a np ai f an g.com
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包信和:在用能端,包括建材、冶金、化工、交通等各個部門,要做到節能減排,都還有很多工作需要去做。我想首先一點就是可以加強對各種材料的回收再利用。比如我國對鋁的回收利用率只有20%左右,而美國可以達到80%,日本甚至接近100%。因此對于廢鋁、廢鋼等各種材料的循環利用,還需要系統性的加強。除此之外,冶金、建材、化工等很多領域都在進行低碳改造。我們請謝在庫老師來談一談在化工及其他過程工業領域,我們還有多大的減排空間?
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謝在庫:我國是一個制造業大國,而且產業結構偏重。強大的制造業是國家發展的重要保障,但同時也帶來了相當數量的碳排放。那么過程工業應當如何節能減排呢?我想一方面就是包老師剛才說的資源的循環利用,特別是在鋼鐵領域,以廢鋼為原材料的短流程煉鋼,可以極大地減少二氧化碳排放,一些發達國家已經在這方面做出了示范。
而另一個重要的路徑就是對整個工業流程進行變革和再造,這就涉及到許多領域和許多基礎性的問題。在流程再造方面,目前大家談論比較多的是氫基流程,去建立一個氫基工業體系。在石油化工、冶金、建材等領域,氫氣都有很大的應用前景。在石油化工領域,我們用氫去生產油品,體現能源屬性;也可以用它去生產各類化學品,體現物質屬性。在冶金領域,目前煉鋼的主要方法是用焦炭去還原鐵礦石,在得到鋼材的同時也會產生大量的二氧化碳。而現在廣泛關注的“氫冶煉”是用氫做還原劑去還原鐵礦石,就避免了碳排放。在建材領域,生產水泥等材料的過程中碳酸鈣分解會釋放出大量二氧化碳,可考慮用氫氣或者其他含氫的化合物來還原這些二氧化碳,將它們轉化為甲醇、汽油等有用的化合物。 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網-tan pai fang . com
所有這些領域都涉及到同一個問題,就是氫從哪里來。傳統的煤氣化制氫及重整制氫在成本上具有競爭力,但是在產生氫氣的同時也會產生大量二氧化碳。因此,這些過程的關鍵之一是解決綠氫來源問題,這就需要科技創新去推動基于可再生能源的光/電催化分解水制氫技術加快發展,實現綠氫的大規模、低成本、清潔化獲取,進而打通整個氫基工業體系的流程,創造出新的工業路徑和流程系統。當前,可再生能源制氫技術開發與示范正在加快推進并取得積極進展,這為氫基工業流程的突破奠定了良好的基礎。 本*文@內-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網 t an pa i fa ng . c om
何雅玲:在工業領域,余熱利用也是一個有很大空間的節能方法,也就是將化工、鋼鐵、水泥等高能耗等過程中產生的廢熱重新收集起來,再利用到工業流程的其他步驟中去,或者用于烘干等其他領域。這其中涉及到能量的采集、儲存和再利用等三個步驟。首先要想辦法將余熱采集起來,有的時候由于采集到的余熱量不足以直接再次利用,所以還需要將它們加以儲存,達到一定量之后再去利用;而且工業產生的余熱往往含塵含灰、帶有污染,所以在存儲和再利用的過程中,還需要有防污、去污、提升熱量品質等各種措施和技術,才能完成整個余熱利用的流程,達到減少碳排放的目的。
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包信和:交通也是用戶端中一個重要部分,近年來電動汽車和燃料電池汽車都在快速發展,我們請歐陽明高老師來談一談這方面的發展趨勢。 本%文$內-容-來-自;中_國_碳|排 放_交-易^網^t an pa i fang . c om
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歐陽明高:電動車和光伏產業類似,都是從2000年左右開始發展,到目前已經取得了很大的成績。在性能上,現在的家用電動汽車在續航里程、壽命、成本、安全性等方面都已經達到了可以和燃油車競爭的水平。我國的電動車銷量也開始快速增長,我們預計到2025年,我國的電動車保有量會達到3000萬臺,2030年達到一億臺,2040年達到三億臺,基本完成對燃油車的替代。與此相對應,我國的私家車碳排放會在2025年左右達峰,而卡車會在2030年左右達峰。
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電動車領域最核心的技術就是動力電池,這個領域的創新和發展非?;钴S,我國的動力電池產業也處于世界前列,產能占全球的70%。近期由于市場需求太大,出現了原材料漲價的問題,但我們分析,這應該是一次周期性的漲價,如果沒有國際地區沖突等影響,會在兩三年之內恢復正常水平。而且,電池不是消耗性的產業,而是一個材料循環型的產業,我們預計到2025年,電池回收也會實現規?;?。 本+文+內/容/來/自:中-國-碳-排-放(交—易^網-tan pai fang . com
電動車的發展也在帶動交通的全面電動化——電動船、電動飛機等領域也都非?;钴S。而且,電動車還會促進整個新能源電力系統的發展,尤其是對儲能技術有極大的推動作用。在這里我想重點講一下“車網互動”。到2040年,當我們有3億輛電動車的存量,以每輛車上的電池中有70度電計算,總共就會有210億度電存儲在車上,而這些車在大部分時候是停在那里的。我們計算認為,這些電動車上存儲的電能,至少有一半是可以拿來調度的,也就是說,電動車可以成為重要的分布式儲能單元,它不只用電,也可以反過來為電網供電,維護電網的穩定。而我們需要的儲能規模是多大呢?我們預計到2030年,中國的儲能總規模,包括發電側、電網側和用戶側的儲能,需要達到18億千瓦時[即18億度電]左右,這個數字遠小于電動車中存儲的電量。因此從數字上看,以電動車為基礎的分布式微網發電有能力發揮巨大的作用。 本`文@內-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m
除了電動汽車,燃料電池汽車也是一種重要的新能源汽車,而且目前也進入到了成本快速下降的階段,我國已經有幾家成規模的企業,基本建立了相關的產業鏈。在2022北京冬奧會期間,我們團隊牽頭了冬奧的氫能示范項目,全部采用可再生能源制氫,用接近1000輛氫燃料電池汽車,滿足了冬奧期間的用車需求。在冬奧之后,燃料電池汽車也開始在國內多個城市示范,我們估計在2025年,中國燃料電池汽車會增加到5萬到10萬輛之間。
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而且,氫燃料電池的發展也將會成為氫能大產業發展的一個先導,為制氫、儲氫、用氫的全鏈條積累經驗。在制氫角度,按照目前的估計,中國要實現碳中和,需要氫年產量達到8000萬噸以上,而且其中應該有70%-80%是由新能源綠電制得的綠氫。而氫燃料電池技術的發展可以自然地帶動電解水制氫技術的發展,這是因為這兩個過程實際上是互逆的反應,二者所使用的體系是完全一致的。而在用氫角度,一方面如謝在庫老師所說,氫氣在冶金、化工等工業領域有很大應用,是減碳的重要原料;另一方面,也可以用氫來發電,逐步取代煤電,作為更清潔的調節電站,服務于未來的可再生能源發電體系。
總之,無論是電動汽車還是燃料電池汽車,都不僅會減少交通系統的碳排放,而且也必將推進整個電力系統和工業系統的技術進步和節能減排。
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儲能技術:大規模與分布式 本+文`內.容.來.自:中`國`碳`排*放*交*易^網 t a np ai fan g.com
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包信和:剛才許多老師都談到儲能技術對于以可再生能源為主的新型能源體系至關重要,這方面最新的發展情況如何?
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成會明:可再生能源的使用離不開儲能。因為光伏和風電都是間歇式、不穩定的,所以就需要通過各種類型的儲能技術,將間歇式的能源轉變成連續的能源,方便使用。而具體來看,又同時需要大規模集中式儲能和小規模分布式儲能。
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大規模儲能主要用于發電側,與集中式發電相配合,目前占比最高的規模儲能方法是蓄水儲能,而電化學儲能的比例在快速增長。要將電化學儲能更多地應用于規模儲能,一個重要的方向是要充分利用地球上資源比較豐富的元素,而不是像鋰這樣較為稀少的元素。比如,鈉離子電池、鋅離子電池等就有可能在規模儲能方面發揮更大的作用。
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而分布式儲能,我認為應當與剛才施正榮老師提到的分布式發電結合起來。分布式儲能最主要的方式應該是電化學儲能,其中也包括歐陽明高老師提到的電動車儲能,即車網互動;此外也需要發展相變材料儲能等其他無鋰儲能方法。
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固碳端:兜底碳中和? 本文@內/容/來/自:中-國-碳^排-放-交易&*網-tan pai fang . com
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包信和:我們今天最后一個大問題,來談一談固碳端。因為無論我們怎樣減排,最后還是要使用一定量的化石能源,還是會有一些碳排放,這時候就需要用各種CCS和CCUS(Carbon Capture,Utilization and Storage;碳捕獲、利用與封存)技術,把這些碳固定下來,才能實現碳中和。但是關于這些技術,它們的技術本身是否成熟、成本有多大、固碳量最終能達到多少,似乎都還有很多爭議。我們請郭正堂老師來談一談碳匯方面的問題。 本`文@內/容/來/自:中-國^碳-排-放^*交*易^網-tan pai fang. com
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郭正堂:根據一些研究的估算,不管我們采取什么樣的減排措施,到2060年,都還會有20-30億噸的二氧化碳,需要依賴減排以外的措施來加以解決。大家普遍認為應該利用生態系統固碳以及CCUS技術去應對這個問題。
關于生態系統碳匯,目前大家關注比較多的是陸地生態系統的碳匯。按照我國目前的估算,大概每年可以通過生態工程和生態優化吸收10億噸左右的二氧化碳。但是考慮到陸地生態系統碳匯能力將逐漸趨于飽和,將來它到底能發揮多大作用目前還不好說。因此我們認為,應該把生態工程等方面的固碳增匯視作“碳中和”窗口期的一種低成本措施,為進一步減排贏得時間。這里需要注意的是,通過生態工程固碳增匯要在合適的時間去實施——如果開展太早,使陸地生態碳匯過早達到飽和,那么到接近2060年的時候,它就無法為碳中和目標的實現提供保障了。 本`文@內-容-來-自;中^國_碳0排0放^交-易=網 ta n pa i fa ng . co m
在生態碳匯中,海洋碳匯其實是一個非常重要的方面,因為海洋是地球上最大的碳庫。海洋碳儲量發生一點點波動,都可以使大氣二氧化碳濃度發生大幅度的上升或者下降。但是目前國際社會還很少提及對海洋碳匯的調控,可能也是因為這個系統非常復雜、難以把控。目前我們還不太清楚對海洋碳匯進行人為干預后可能會帶來怎樣的生態后果,所以還不敢貿然進行大規模的嘗試。但是鑒于海洋碳匯的重要性,仍然要開展持續深入的前瞻性研究,嘗試尋找可能的海洋工程增匯方法,比如對海洋微生物進行干預等。另一方面,對于已經受人類影響比較大的近海海域,我們也需要加強相關研究,保護并恢復其碳匯能力。 本*文@內-容-來-自;中_國_碳^排-放*交-易^網 t an pa i fa ng . c om
在生態系統碳匯之外,國際上也提出發展碳捕獲、利用與封存(CCUS)技術。在我國,目前關注比較多、可行性較高的技術是利用二氧化碳去驅油驅氣,就是將二氧化碳打入油氣礦井中,將油、氣“擠出來”的同時,實現二氧化碳的地下封存。近年來,國際上也提出了一些其他潛在固碳途徑,比如對濕地泥炭、硅酸鹽化學風化、河口碳酸鹽沉淀、干旱區盆地碳匯、巖溶區碳匯等的人為干預。一些研究顯示出,這些碳匯可能有非常巨大的碳封存潛力。比如,可以對地球上大量存在的超基性巖進行碳礦化,使得二氧化碳與這些巖石發生化學反應,生成穩定的碳酸鈣,幾乎永久地固定封存起來。總之,只要是自然界中存在的可以固定二氧化碳的途徑,我們都可以嘗試進行人為干預或人為加速。整體看來,相關的研究和嘗試才剛剛起步,國際上非常重視。我國的相關研究還很少。
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另外一個重要的、值得關注的問題,是減排增匯以后碳庫的穩定性,本質上是氣候變化與碳循環如何互饋這樣一個基礎科學問題。因為地球的碳循環是處于動態平衡之中的,如同化學實驗中的緩沖溶液一樣。如果我們人為地大量減少大氣中的二氧化碳,陸地和海洋的生態系統碳匯功能可能就會下降,隨之可能會釋放出很多碳到大氣中,讓我們的減碳工作大打折扣。有研究者做過計算,大氣二氧化碳濃度下降的量可能最終只有20%左右的人為移除的二氧化碳量,剩余的二氧化碳都會被生態系統釋放量所抵消。所以從這個角度看,我們需要加強如何實現長久穩定的生態固碳研究,也應該非常重視更穩定的CCUS方法、各種新的碳匯科學原理與技術研究,包括我剛才提到的各種地質碳匯。
包信和:謝謝郭老師的介紹,看起來在碳匯和固碳方法方面,我們還需要很多的研究,其中有些方法涉及到化學,可能也需要化學家等其他學科研究者的參與。
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最后我來做一個簡單的總結。各位專家從各自的領域出發,圍繞碳中和的議題做了很全面的介紹。我們談到碳中和目標將會帶動一場社會經濟的全面綠色革命。我們談到在發電產能側,一方面要大力發展光伏、風電等可再生生源,一方面也要提升煤炭的利用效率;在用能側,要發展資源的循環利用體系,要加強余熱利用,要發展電動汽車和燃料電池汽車,同時也要利用氫氣等方式,對各類過程工業進行創新和改造;在儲能技術方面,我們建議可以利用電動車等開展分布式儲能,同時也呼吁要繼續發展鈉離子電池等集中式的電化學儲能方法;在固碳方面,還需要對多種CCS技術進行探索和研究。總之,我們需要調動全社會和各行各業的力量,共同為節能減碳、實現碳中和目標、維護地球的生態安全做出努力。
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