全國政協委員李燦丨鼓勵綠氫與化石能源生產相耦合
來源：中國能源報 2021-03-08
“近年來，我國可再生能源行業發展迅速。風電、光伏發電技術本身進步很快，投資、裝機和發電量連續多年穩居世界第一。以此為帶動，我對大力發展可再生能源、推進二氧化碳減排很有信心。”在接受記者采訪時，全國政協委員、中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員李燦如是說。
但同時，李燦坦言，我國作為全球碳排放量最大的國家，實現“碳中和”任務艱巨。“目前，化石能源占我國一次能源消費的比重仍在80%以上，經過多年努力，非化石能源占比剛剛超過15%。對此，必須深入思考如何創新發展路徑的問題。”
在李燦看來，當前面臨的挑戰主要體現在兩個方面：一是認識問題，即盡快從根本上轉變觀念，全社會理解、參與減排實踐的重要性。“比如，一些地方政府、企業仍存在誤區，繼續大量上馬化石能源項目，忽視了高碳能源的鎖定效應。到2030年實現‘碳達峰’，不等于非要等到那個時候。這么大的國家有其慣性，碳排放不可能到某一天突然達峰，只有許多城市提前達峰，甚至需要在2025年左右提前達峰，才能為完成2030年前‘碳達峰’、2060年前‘碳中和’的目標。距離碳達峰倒計時不到10年，任務非常緊迫。”
第二是技術挑戰。李燦坦言，當前，我國單位GDP能耗是世界平均水平的1.5倍，相當于生產同樣的產品，能源消耗是發達國家的幾倍。而單位GDP碳排放強度年下降率要達到5%左右，才能抵消能源消費增長帶來的排放增量。為實現“碳排放強度將比2005年下降65%以上”的目標，必須進一步提高能效水平。這一過程，對產業技術的要求越來越高，需要一定時間的技術創新與產業升級轉型。
李燦表示，實現“碳中和”路徑多樣，包括植樹造林、二氧化碳捕集封存等。其中最根本的必由之路，在于逐步減少化石能源比例、大力發展可再生能源。“目前，可再生能源主要利用形式為發電，然而，不是所有行業終端都能用電能替代。諸如化工、鋼鐵、水泥，及海運、空運等長距離運輸，仍需要能量密度更高的化學燃料。一旦使用化石能源，必然排放二氧化碳，怎么辦？”
李燦認為，當前還需要進一步拓展可再生能源消費市場，比如將可再生能源轉化為液體燃料，像光合作用那樣，把水和二氧化碳轉化成燃料、代替化石燃料。由其團隊研發的國內首個液態太陽燃料合成示范工程項目，已成功通過科技成果鑒定并投入使用。核心技術就是“可再生能源發電+電解水制綠氫+二氧化碳加氫合成液體燃料”，由此實現二氧化碳資源化，將其轉化為液體燃料。原理上是儲能技術，適合于輸電之外的可再生能源儲存和運輸，是銜接化石能源和可再生能源的重要橋梁。
“以制備甲醇為例，傳統煤制甲醇工藝過程消耗大量煤炭，但實際上，煤中的碳原子利用率很低，主要是為制取反應所需的氫。生產1份甲醇，需要煤炭提供2-3份碳原子制氫，其中只有1/3-1/2的碳資源轉化為產品本身，剩余均化作二氧化碳排放出去。若能替換這一‘造氫’步驟，不但節約能源消耗，還可大大減少碳排放。”李燦介紹，以可再生能源作為基礎制備綠氫，即可替代煤制氫過程。碳原子不再參與“造氫”，而是全部轉化為甲醇產品，在源頭減排的同時，還可將產能增至原來的3倍左右。“在合成氨等其他煤化工細分領域，均可以復制該思路，實現凈零排放。”
李燦建議，下一步還可利用碳排放權交易政策，通過碳匯、碳稅等市場化手段，逐步限制煤制甲醇等傳統反應過程，鼓勵綠氫與化石能源生產耦合，由此推動難以減排領域的深度脫碳。“尤其是新疆、內蒙古、山西、陜西、寧夏、甘肅等地區，同時具備富裕的煤炭資源和可再生能源優勢，更適宜推廣上述模式。在減排二氧化碳的同時，拓寬可再生能源消納市場。”
