當(dāng)前業(yè)內(nèi)對碳中和的挑戰(zhàn)及認(rèn)知有限，存在六大誤區(qū)和五個現(xiàn)實(shí)路徑。7月15日，全國碳市場開市之時，澳大利亞國家工程院外籍院士、南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院院長劉科在深圳創(chuàng)新發(fā)展研究院等單位聯(lián)合主辦的科技創(chuàng)新院士報(bào)告廳以“碳中和誤區(qū)及其現(xiàn)實(shí)路徑”為主題演講時表示。
劉科認(rèn)為，中國每年排放約103億噸二氧化碳，人均排放7.4噸，一個三口之家， 每年平均排放22噸二氧化碳。盡管風(fēng)能，太陽能，二氧化碳轉(zhuǎn)化為化學(xué)品，CCS（碳捕集和儲存技術(shù)）， CCUS（碳捕集、利用與封存技術(shù)），提高能效都會或多或少的對減碳有些貢獻(xiàn)，都值得去鼓勵，探索和實(shí)施；但對天量排放的二氧化碳減低的比例是相當(dāng)有限的。
對碳中和認(rèn)知的六大誤區(qū)第一個誤區(qū)是認(rèn)為風(fēng)能和太陽能比火電都便宜了，因此太陽能和風(fēng)能完全可以取代火電實(shí)現(xiàn)碳中和。事實(shí)是每年8760小時，而太陽能每年發(fā)電小時數(shù)各地不同，平均在1700小時左右；也就是說太陽能大概在1/5 - 1/6 的時間段比火電便宜；而在其他5/6的時間段， 如果要儲電，其成本會遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于火電。盡管中國的風(fēng)能、太陽能增量巨大，但事實(shí)上總發(fā)電量與煤電相比仍然是杯水車薪。而且，電網(wǎng)“靠電池儲電的概念是非常危險(xiǎn)的”，據(jù)估算，全世界5年的電池產(chǎn)能僅能滿足東京全市停電3天的電能。太陽能和風(fēng)能需要大力發(fā)展，但在儲電成本仍然很高的當(dāng)前，在可見的未來無法全部取代化石能源發(fā)電。
第二個誤區(qū)是人們以為有個魔術(shù)般的大規(guī)模儲電技術(shù)，但實(shí)際上能源行業(yè)沒有計(jì)算機(jī)行業(yè)的摩爾定律，“人類花了100多年時間的研發(fā)，電池的能量密度并沒有得到革命性的根本的改變”，迄今大規(guī)模GW及的儲電最便宜的還是100多年前就被發(fā)明的抽水儲能技術(shù)。
第三個誤區(qū)是用二氧化碳制成化學(xué)品，但從規(guī)模上，二氧化碳制成化學(xué)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(chǎn)了我們所有的石化產(chǎn)品。二氧化碳轉(zhuǎn)化為其他化學(xué)品對減碳的貢獻(xiàn)是相當(dāng)有限的。
第四個誤區(qū)是認(rèn)為利用CCUS技術(shù)能夠碳中和。把生產(chǎn)過程排放的二氧化碳進(jìn)行捕獲提純，再投入到新的生產(chǎn)過程中進(jìn)行循環(huán)再利用或封存，理論上能夠?qū)崿F(xiàn)二氧化碳的大規(guī)模捕集，但是“碳中和不光是一個技術(shù)的問題，更是經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展平衡的綜合性問題”，劉科院士強(qiáng)調(diào)，在目前的技術(shù)下成本很高，也無法實(shí)現(xiàn)徹底固碳，而且二氧化碳在自然界的補(bǔ)集難度也很大，迄今靠CCS或CCUS減低的二氧化碳排放量是非常有限的。
第五個誤區(qū)是認(rèn)為通過提高能效能夠?qū)崿F(xiàn)碳中和。通過增加能效能夠顯著降低工業(yè)流程、產(chǎn)品使用中的碳排放，前20年中國能效確實(shí)有顯著提高，但同時期，碳排放總量不但沒降低，而且增加很多。因此，提高能效是減碳的重要手段，但只要使用化石能源，提高能效對碳中和的貢獻(xiàn)也是非常有限的，提高能效確實(shí)是減低碳排放的成本最低，最應(yīng)該優(yōu)先做的。
第六個誤區(qū)是希望以電動車取代燃油車來降低碳排放，但事實(shí)上電動車與燃油車之爭在一百年前就已經(jīng)開始了。劉科院士表示，“如果能源結(jié)構(gòu)不改變，如果電網(wǎng)67%的還是煤電，那電動車是在增加碳排放，而不是減少碳排放。只有能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)里大部分是可再生能源構(gòu)成的時候，電動車才能算得上清潔能源”。
甲醇可能是最好的儲氫載體
前100年電動車為什么未能戰(zhàn)勝燃油車？在劉科院士指出，一方面是能量密度和基礎(chǔ)設(shè)施的問題，比如液體燃料能量密度遠(yuǎn)高于氣體，同時，“液體能源有個非常好的特點(diǎn)，陸上可以管路輸送，海上可以非常便宜地跨海輸送”，而且人類已建成遍布全球各地的液體燃料加注設(shè)施。另一方面是量產(chǎn)成本與污染的問題，主要是電池中使用的重金屬（鎳、鈷、鉛、鎘等）易造成生態(tài)污染，而電池回收技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展。
劉科院士認(rèn)為氫能的優(yōu)勢明顯，“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(chǎn)燃料電池后成本能下來”。但氫能也存在儲氫運(yùn)氫成本高、安全隱患大、基礎(chǔ)設(shè)施投資高昂等問題。
氫能汽車為什么沒有產(chǎn)業(yè)化？劉科院士指出，最根本的原因是氫氣不適合于作為大眾你我共有的能源載體。“制氫容易，但儲氫、運(yùn)氫有難度”。
劉科院士認(rèn)為，甲醇是非常好的液體儲氫、運(yùn)氫載體。為什么提出甲醇這條線路？他表示，甲醇可以從煤、天然氣來制，未來可以用太陽能催化二氧化碳和水來制甲醇，就變成綠色的甲醇。中國現(xiàn)在甲醇產(chǎn)能全世界最高，大概8000多萬噸，按噸位來講接近汽油1/4的量。另外，頁巖氣革命讓世界發(fā)現(xiàn)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。”他指出，未來我們也可以用太陽能制甲醇，這樣生產(chǎn)的甲醇就完全是綠色甲醇了。
電動車和燃料電池最大的問題在于基礎(chǔ)設(shè)施的土地成本問題和冬天續(xù)航問題，而甲醇等液體燃料供給氫能，則可以解決電動車充電及燃料電池加氫站建設(shè)的痛點(diǎn)。當(dāng)前，甲醇加注站已經(jīng)在全國多個省市示范成功，現(xiàn)有加油站也可以通過簡單改造即可完成，儲運(yùn)基本成熟；醇水溶液的儲運(yùn)，相當(dāng)于儲運(yùn)64wt%的酒精，相關(guān)技術(shù)更為成熟；同時，地下停車場也可以自行搭建甲醇?xì)淠馨l(fā)電系統(tǒng)，無需電網(wǎng)擴(kuò)容，就可以實(shí)時發(fā)電供給充電樁電力。
碳中和的五個現(xiàn)實(shí)路徑
第一個路徑是通過現(xiàn)有煤化工與可再生能源結(jié)合實(shí)現(xiàn)低碳能源系統(tǒng)。一方面可以讓現(xiàn)有的煤化工實(shí)現(xiàn)凈零碳排放，另一方面是通過太陽能、風(fēng)能、核能電解水制備綠氫和氧氣，合成氣不經(jīng)水汽變換，大大降低煤制甲醇的二氧化碳排放。
第二個路徑是利用煤炭領(lǐng)域的碳中和技術(shù)——微礦分離技術(shù)。在煤燃燒前，把可燃物及含污染物的礦物質(zhì)分離開，制備低成本類液體燃料+土壤改良劑，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(chǎn)甲醇、氫氣等高附加值化學(xué)品。
第三個路徑是實(shí)現(xiàn)光伏與農(nóng)業(yè)的綜合發(fā)展，將光伏與農(nóng)業(yè)、畜牧業(yè)、水資源利用及沙漠治理并舉，實(shí)現(xiàn)光伏和沙漠治理結(jié)合，及光伏和農(nóng)業(yè)聯(lián)合減碳。
第四個路徑是峰谷電與熱儲能綜合利用，火電廠就是半夜也不能停，在半夜12點(diǎn)到早晨6點(diǎn)這個區(qū)間，火電廠盡管還在排放大量二氧化碳，但發(fā)的電沒人用；利用分布式儲熱模塊，在谷電時段把電以熱的形式儲下來，再在需要時用于供熱或空調(diào)，可大大降低二氧化碳排放，實(shí)現(xiàn)真正的煤改電，再配合屋頂光伏戰(zhàn)略及縣域經(jīng)濟(jì)，進(jìn)一步減少電能消耗。
第五個路徑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?xì)淠芊植际侥茉刺娲磺惺褂貌裼蜋C(jī)的場景，和光伏、風(fēng)能等不穩(wěn)定可再生能源多能互補(bǔ)。
