四大院士把脉能源“十四五”:“碳达峰、碳中和”路径到底应该怎么走?

风电之声 2020年12月1日 471
来源:2020中国风能摄影大赛

中国“碳达峰、碳中和”目标提出后,以风电、光伏为代表的可再生能源爆发式增长的态势已然近在咫尺。

那么“十四五”期间,中国能源革命路径到底应该怎么走,才能实现“碳达峰、碳中和”目标?

12月1日-2日,一年一度的 张家口长城•国际可再生能源论坛在河北省张家口市成功举办,四位来自能源相关领域的院士发表了主旨演讲,聚焦中国能源革命未来。
以下是四位院士的 精彩观点摘要:
张涛:液态阳光是中国未来绿色能源之路

中国科学院院士、副院长,张家口可再生能源示范区专家咨询委员会主任
国家已经制定了一系列的 能 源 中长期 发展战略, 现在还在保密阶段, 预计在今年底或者明年初,就会发布“十四五”以及中长期规划,对能源消耗等各种指标也有明确规定。
中国太大了,不可能以单一能源为主要方向,必须是多能互补,煤、石油、天然气、水电、风电、光伏、光热、地热、生物质、核能并举。各种能源之间是没有打通的,中国科学院所做的事情,就是希望打破能源体系里这些围墙,形成一个各 种能源相互融合的共同发展态势。

化石能源不可避免要排放二氧化碳,我们要把二氧化碳降低,需要结合绿氢。大力发展可再生资源,用可再生资源制取绿色的氢,让绿氢和二氧化碳结合,做成合成气,然后再做成甲醇,走传统的单一化学路线。

阳光是取之不尽的,风能也是太阳能的一种,太阳的热量使空气流动,产生风能。利用风能、光伏等可再生绿色能源,通过绿色的氢把二氧化碳捕获,产生其他的化学品,其中重要的能源载体,就是液态的绿色阳光——甲醇,我们把绿色甲醇称之为液态阳光,相当于把太阳能变成可以运输、使用的液态能源载体。

杜祥琬: 非水可再生能源已从“ 微不足道”到“举足轻重”,将来“担当大任”
中国工程院院士、原副院长,国家能源咨询专家委员会副主任
“十四五”能源规划是非常重要的一步,要找准方向,走出能源革命的正确道路,同时为2030年前实现碳排 放达峰做好铺垫,要为2060年实现碳中和明确路径。
“十四五”期间要大力发展非化石能源,推进低碳转型。这是国内推进能源革命,对外构建人类命运共同体的一个融合点,也是推动双循环相互促进的新发展格局的一个抓手。水电大家比较认可了,目前是非水可再生能源,希望要快速增长,它的需求是由于经济、社会可持续发展的要求所注定的。
十几年前开始研究中国可再生能源发展战略的时候,业界对非水可再生能源的普遍认识就是四个字“微不足道”,我们提出来它必将发展到“举足轻重”的地步。现在很多人承认,非水可再生能源会成为“举足轻重”的能源,已从一个补充能源慢慢发展为主流能源,包括供电、供热、制绿氢等各种方式。
支撑可再生能源快速增长的, 首先是有足够的自然资源,中国自然资源丰富; 其次是技术能力的提高,包括储能技术也有很快的进步,技术能力得到了市场认可; 第三是成本的下降 ,近十年来成本下降非常明显,十年来光伏、光热、陆上风电和海上风电分别成本降低82%、47%、39%、29%,原来非水可再生能源的障碍就是成本太高,现在这个障碍已经消除。
非水可再生能源从“微不足道”,现在到了“举足轻重”,至少人们承认它会变得“举足轻重”。 今天跟大家说另外四个字“担当大任”,现在风电和光伏分别装机2亿千瓦的时候,我们要想到国家希望我们承担的重任,大概不只是20亿千瓦。 想到将来,“举足轻重”四个字已经不够了,将来要“担当大任”,要以“担当大任”的心态做好自己,才能赢得未来。
欧阳明高:氢能是可再生能源体系中重要一环
中国科学院院士,清华大学教授,中国电动汽车百人会副理事长
可再生能源是低碳发展的最重要的一个方向,2030年碳达峰,2060年碳中和为我们低碳发展的道路确立了目标。 能源革命就是我们实现“碳达峰、碳中和”的一个途径, 面向目标最核心的内容就是新能源革命,就是发展可再生能源,而“十四五”是一个关键节点。
可再生能源是一个完整的技术体系,它不仅需要太阳能、风电等等,它更需要氢能作为能源的载体和储能的方式来配合可再生能源形成真正的新能源体系, 在推动氢能产业的过程中张家口做出了可喜可贺的成绩。
现在张家口的各级政府正在紧锣密鼓的为冬奥会的举行和以及氢能大规模示范进行繁忙的准备工作, 我们共同的努力来把张家口的氢能产业,来把冬奥会的氢能示范做成功,做出彩,要让张家口为带动整个中国氢能产业发展做出贡献。
李灿:可再生能源规模化储能新方案
中国科学院院士,中国科学院大连化学物理研究所研究员
由于可再生资源的波动性,直接并网可能会需要储能设备, 但是直接制氢就不需要,发电多就 瞬时产氢多,发电少就产氢少,然后储存起来。 这对解决可再生资源波动性的意义重大,可以解决可再生资源规模化储能问题,以及弃光弃风弃电的问题。为了便于运输,再通过二氧化碳加氢制取甲醇的反应,把可再生资源的氢能基本上完全转移到甲醇里面去。
甲醇基本上可以把太阳能中的氢能保存下来,是一个非常好的储能分子。从存储量来讲, 水分解成氢气和氧气,每吨氢气储量是三万三千度电,然后与二氧化碳反应到甲醇,每吨甲醇可以出八千度电,储能的效果非常大。

从转化效率、技术的稳定性、能不能规模化三个方面来看。以光伏发电制氢为例,转化效率非常好,现在光电转化率20%以上,电解水的技术超过了80%,这样下来从太阳能到制氢已经达到16%以上,而10%以上的制氢效率就有商业化价值。稳定性也没有问题,两个过程催化剂都可以做到5到10年,规模已经到了千方级别,正努力到万方。

从成本上来看,整个电解水制氢包括60%的可再生资源发电成本和35%的电解水成本,这两个成本一直都在下降,所以整个电解水制氢的成本肯定要不断下降的。

另外是氢能储存运输的问题,液态阳光甲醇可以非常好的来解决氢运输安全问题。把甲醇用水重整,到现场再把氢气放出来,放出来以后储氢的效率至少是12%,如果是运输过程不加水,到现场再加水,算出效率是18.75%,每吨甲醇可以放出187公斤的氢气,而商业化储氢的目标有7%就可以用了,现在远远超过7%,所以液态阳光甲醇,可以解决氢燃料储运安全问题。

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