5月11日，由《中國(guó)化工報(bào)》社有限公司和潞安化工集團(tuán)有限公司主辦的2024山西能源·化工高質(zhì)量發(fā)展科創(chuàng)大會(huì)在太原舉行，政府部門領(lǐng)導(dǎo)、院士專家及企業(yè)家代表齊聚一堂，激蕩思想、啟迪智慧。 中國(guó)科學(xué)院院士李燦在會(huì)上做專題報(bào)告，特分享如下。
綠色低碳是新質(zhì)生產(chǎn)力的底色。當(dāng)前，全球氣候變化正危及人類可持續(xù)發(fā)展。過(guò)度使用化石資源，排放溫室氣體，導(dǎo)致氣候變化和生態(tài)失衡，引起極端天氣頻發(fā)，對(duì)人類生存造成嚴(yán)重威脅。
去年，在《聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約》第二十八次締約方大會(huì)上締約國(guó)達(dá)成協(xié)議，同意“過(guò)渡遠(yuǎn)離”化石燃料，逐步退出(轉(zhuǎn)型離開)化石能源，風(fēng)電，光伏、核電成為新能源發(fā)展方向。
當(dāng)前，中國(guó)正落實(shí)“雙碳”行動(dòng)，把“雙碳”戰(zhàn)略上升為中國(guó)式現(xiàn)代化發(fā)展戰(zhàn)略，積極參與到全球氣候變化治理過(guò)程中。
隨著國(guó)際地緣政治形勢(shì)變化和氣候危機(jī)加劇，我國(guó)完成“雙碳”任務(wù)面臨更大挑戰(zhàn)。但是，實(shí)施“雙碳”戰(zhàn)略也是我國(guó)高質(zhì)量發(fā)展的契機(jī)。
實(shí)際上，綠氫能源發(fā)展是實(shí)施“雙碳”戰(zhàn)略的一個(gè)抓手。
在制氫環(huán)節(jié)，按照生產(chǎn)來(lái)源劃分，可將氫分為灰氫、藍(lán)氫、綠氫。其中，灰氫是煤、天然氣等化石能源制氫，相應(yīng)排放大量二氧化碳。例如由煤制氫，每生產(chǎn)1噸氫排放二氧化碳高達(dá)15~20噸，排放量最多。
藍(lán)氫為石化過(guò)程部分副產(chǎn)氫?；蛘咴诨茉粗茪溥^(guò)程將排放的二氧化碳捕獲封存。但目前大規(guī)模捕獲封存CO?還存在成本、地理空間、安全性等問(wèn)題。
而最理想的是綠氫，即由太陽(yáng)能等無(wú)碳能源分解水制氫，制氫過(guò)程不產(chǎn)生二氧化碳。
通過(guò)水、風(fēng)光等可再生能源制綠氫是未來(lái)必須要發(fā)展的方向，因?yàn)樗梢詮墓I(yè)過(guò)程的源頭、過(guò)程和終端上解決碳排放問(wèn)題。例如，化工、冶金等行業(yè)在源頭上注入綠氫，可根本上解決減碳問(wèn)題。
當(dāng)前，綠氫應(yīng)用正成為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)、經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的一個(gè)重要路徑。
據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年排放二氧化碳超過(guò)100億噸，占到世界總排放量(約400億噸)的1/3-1/4，人均也是最多的。預(yù)計(jì)2026年后，我國(guó)出口商品國(guó)際邊界碳稅將平均附加30%。如果我們不重視碳減排，將會(huì)在國(guó)際貿(mào)易中造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
綠氫可形成上萬(wàn)億元的產(chǎn)業(yè)。隨著光伏風(fēng)電技術(shù)進(jìn)步，電價(jià)迅速下降，有望跌破0.1元/千瓦時(shí)電，綠氫價(jià)格可降到7元/kg，和煤制氫成本基本相當(dāng)、甚至更低。
從光伏風(fēng)電看，我國(guó)是光伏風(fēng)電出口及裝機(jī)量最多的國(guó)家，當(dāng)下，大規(guī)模上網(wǎng)是問(wèn)題，所以急需要規(guī)?；瘍?chǔ)能技術(shù)。同時(shí)，我國(guó)可再生電力的消納和就地消納勢(shì)在必行。
近年來(lái)，我國(guó)光伏發(fā)電裝機(jī)量快速增加，原來(lái)預(yù)計(jì)2030年碳達(dá)峰時(shí)光伏風(fēng)電裝機(jī)量增加達(dá)12億千萬(wàn)。而2023年已經(jīng)提前完成2030年12億千瓦的目標(biāo)，預(yù)計(jì)到2030年達(dá)到17億千瓦以上，因此急需消納可再生能源。
如果把可再生電力能源轉(zhuǎn)化為化學(xué)燃料(太陽(yáng)燃料)、合成液態(tài)陽(yáng)光和化學(xué)品，不僅可以消納可再生能源，而且可以緩減我國(guó)液體燃料短缺的問(wèn)題。
當(dāng)前，液態(tài)陽(yáng)光燃料技術(shù)引起業(yè)界的關(guān)注，其實(shí)質(zhì)就是利用太陽(yáng)能等可再生能源將水和二氧化碳轉(zhuǎn)化為液體燃料，例如甲醇、乙醇、乙酸、汽油、柴油，甚至綠色航空煤油等。其最大的亮點(diǎn)是規(guī)模化儲(chǔ)能，可規(guī)?；{可再生電力。
據(jù)了解，水制氫一噸氫可消納33000kWh電能，生產(chǎn)1噸甲醇消納6000kWh電能。2020年，我們團(tuán)隊(duì)就已經(jīng)突破了可再生能源太陽(yáng)能規(guī)模化電解水制取綠氫和二氧化碳加氫制“液態(tài)陽(yáng)光”甲醇燃料的關(guān)鍵技術(shù)，利用太陽(yáng)能、水和二氧化碳合成了液體燃料甲醇，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了可再生能源規(guī)?；煤鸵?guī)?；趸紲p排。
2020年1月，全球首套直接太陽(yáng)能液態(tài)陽(yáng)光千噸級(jí)示范工程在蘭州新區(qū)試車成功。2020年10月，石化聯(lián)合會(huì)組織專家進(jìn)行了驗(yàn)收鑒定,認(rèn)為整體技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先、并推薦盡快上萬(wàn)噸級(jí)生產(chǎn)。
據(jù)了解，目前中煤集團(tuán)正在內(nèi)蒙鄂爾多斯推進(jìn)10萬(wàn)噸級(jí)甲醇工業(yè)化生產(chǎn)建設(shè)，遼寧鐵嶺調(diào)兵山、青海格爾木等也在籌劃10萬(wàn)噸級(jí)以上綠色甲醇工業(yè)化項(xiàng)目。
整體來(lái)看，液態(tài)陽(yáng)光甲醇技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“一箭三雕”效果。第一是可解決間歇性能源(風(fēng)電、光伏)的規(guī)?；瘍?chǔ)能和調(diào)峰問(wèn)題，規(guī)?；{可再生能源，解決棄風(fēng)、棄光問(wèn)題。10萬(wàn)噸甲醇相當(dāng)于6億度電，可長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)存，解決700MW級(jí)的光伏發(fā)電的儲(chǔ)能問(wèn)題。
第二是可作為氫能的載體，解決氫能制備、儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)陌踩院统杀締?wèn)題。甲醇水汽重整制氫技術(shù)成熟，條件溫和，儲(chǔ)氫量達(dá)18.75 wt%，優(yōu)于先行的大部分儲(chǔ)氫技術(shù)。
第三是可資源化轉(zhuǎn)化二氧化碳，解決工業(yè)剛性排放二氧化碳。規(guī)?；a(chǎn)液態(tài)陽(yáng)光甲醇，兼顧經(jīng)濟(jì)發(fā)展和減排二氧化碳這兩個(gè)難題。
對(duì)于低碳能源發(fā)展方向，我提出三個(gè)建議：
一是化石能源的高效清潔轉(zhuǎn)化，輔之以節(jié)能，可小幅減排二氧化碳，作為短期過(guò)渡性策略。
二是化石能源與可再生能源互補(bǔ)，大幅減排二氧化碳。作為富煤地區(qū)實(shí)現(xiàn)碳中和戰(zhàn)略的中長(zhǎng)期過(guò)渡性路徑
三是發(fā)展完全可再生能源，綠色、零碳排放，從根本上解決解決可再生能源儲(chǔ)能和轉(zhuǎn)化、綠色液體燃料合成問(wèn)題。作為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的主要路徑。
對(duì)于山西能源化工發(fā)展方向，建議：山西富煤，也有風(fēng)光電資源，應(yīng)與可再生能源消納相結(jié)合，盡可能將煤炭清潔、低碳、高效轉(zhuǎn)化為功能材料和高端化學(xué)品，發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。
