鼓励绿氢与化石能源生产相耦合

类别:行业动态 时间:2021-03-12 浏览:63
“近年来,我国可再生能源行业发展迅速。风电、光伏发电技术本身进步很快,投资、装机和发电量连续多年稳居世界第一。以此为带动,我对大力发展可再生能源、推进二氧化碳减排很有信心。”全国政协委员、中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所研究员李灿如是说。

    但同时,李灿坦言,我国实现“碳中和”任务艰巨。“目前,化石能源占我国一次能源消费的比重仍在80%以上,经过多年努力,非化石能源占比刚刚超过15%。对此,必须深入思考如何创新发展路径的问题。”

    在李灿看来,当前面临的挑战主要体现在两个方面:一是认识问题,即尽快从根本上转变观念,让全社会理解参与减排实践的重要性。“比如,一些地方政府、企业仍存在误区,继续大量上马化石能源项目,忽视了高碳能源的锁定效应。到2030年实现‘碳达峰’,不等于非要等到那个时候。这么大的国家有其惯性,碳排放不可能到某一天突然达峰,只有许多城市提前达峰,甚至需要在2025年左右提前达峰,才能为完成2030年前‘碳达峰’、2060年前‘碳中和’的目标。距离碳达峰倒计时不到10年,任务非常紧迫。”

    二是技术挑战。李灿坦言,当前,我国单位GDP能耗是世界平均水平的1.5倍,相当于生产同样的产品,能源消耗是发达国家的几倍。而单位GDP碳排放强度年下降率要达到5%左右,才能抵消能源消费增长带来的排放增量。为实现“碳排放强度将比2005年下降65%以上”的目标,必须进一步提高能效水平。这一过程,对产业技术的要求越来越高,需要一定时间的技术创新与产业升级转型。

    李灿表示,实现“碳中和”路径多样,包括植树造林、二氧化碳捕集封存等。其中最根本的必由之路,在于逐步减少化石能源比例、大力发展可再生能源。“目前,可再生能源主要利用形式为发电,然而,不是所有行业终端都能用电能替代。诸如化工、钢铁、水泥,及海运、空运等长距离运输,仍需要能量密度更高的化学燃料。一旦使用化石能源,必然排放二氧化碳,怎么办?”

    李灿认为,当前还需要进一步拓展可再生能源消费市场,比如将可再生能源转化为液体燃料,像光合作用那样,把水和二氧化碳转化成燃料、代替化石燃料。

    据李灿介绍,由其团队研发的国内首个液态太阳燃料合成示范工程项目,已成功通过科技成果鉴定并投入使用。核心技术就是“可再生能源发电+电解水制绿氢+二氧化碳加氢合成液体燃料”,由此实现二氧化碳资源化,将其转化为液体燃料。原理上是储能技术,适合于输电之外的可再生能源储存和运输,是衔接化石能源和可再生能源的重要桥梁。

    “以制备甲醇为例,传统煤制甲醇工艺过程消耗大量煤炭,但实际上,煤中的碳原子利用率很低,主要是为制取反应所需的氢。生产1份甲醇,需要煤炭提供2-3份碳原子制氢,其中只有1/3-1/2的碳资源转化为产品本身,剩余均化作二氧化碳排放出去。若能替换这一‘造氢’步骤,不但节约能源消耗,还可大大减少碳排放。”李灿介绍,以可再生能源作为基础制备绿氢,即可替代煤制氢过程。碳原子不再参与“造氢”,而是全部转化为甲醇产品,在源头减排的同时,还可将产能增至原来的3倍左右。“在合成氨等其他煤化工细分领域,均可以复制该思路,实现净零排放。”

    李灿建议,下一步还可利用碳排放权交易政策,通过碳汇、碳税等市场化手段,逐步限制煤制甲醇等传统反应过程,鼓励绿氢与化石能源生产耦合,由此推动减排困难领域的深度脱碳。“尤其是新疆、内蒙古、山西、陕西、宁夏、甘肃等地区,同时具备富裕的煤炭资源和可再生能源优势,更适宜推广上述模式。在减排二氧化碳的同时,拓宽可再生能源消纳市场。”