鼓励绿氢与化石能源生产相耦合

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“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。”