四院士谈碳达峰、碳中和目标

12月12日，国家主席习近平在气候雄心峰会上发表视频讲话宣布：到2030年，中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右，风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上。这是继9月22日，习主席在第七十五届联合国大会上做出“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值、争取2060年前实现碳中和”的承诺后，对气候变化做出的第二次重大表态。内容更加具体，指标更加明确，任务更加艰巨。12月16-18日在北京举行的中央经济工作会议布置了2021重点任务，就明确提出要加快调整优化产业结构、能源结构，大力发展新能源，来支持碳达峰与碳中和目标的实现。

实现碳减排、碳中和不能靠一两个行业、一两个国家解决，要靠全行业、全世界的共同努力。然而，作为以煤炭为主的化石能源仍占很大比重的发展中大国，我国要在10年内实现碳排放达峰、40年内实现碳中和是十分艰巨的。如何兑现这两个庄严的承诺？汽车行业要如何配合？近期在相关能源行业论坛上，四位来自中国工程院、中国科学院的院士围绕我国2030年实现碳达峰、2060年实现碳中和两大目标，发表了各自的看法。

（来源：汽车百人会微信公众号；ID：ChinaEV100；）

要实现碳中和，主要要在能源碳排放减少方面努力

图 | 中国工程院原副院长、工程院院士、国家能源咨询专家委员会副主任杜祥琬

中国工程院原副院长、工程院院士、国家能源咨询专家委员会副主任杜祥琬从能源转型和碳中和角度发表了观点。据了解，杜祥琬院士主持开展了我国第一个可再生能源战略研究，最早提出了可再生能源在国民经济建设中将起到举足轻重的作用这一观点。

杜院士指出，能源转型既是中国的事情，也是全球的事情。人类文明形态进步与能源革命紧紧联系在一起，200年前化石能源煤油气的利用，使人类由农耕文明进入到工业文明阶段。但工业革命在带来巨大进步的同时，产生了严重的环境和能源不可持续问题。现在，非化石能源的进步，正在推动人类文明由工业文明走向生态文明。

能源的技术进步与破解资源匮乏是能源结构转型的两个驱动力。当前，我国正处于能源结构发展的第二个阶段，化石能源和非化石能源多元发展协调互补，下一步将要继续提高非化石能源比例，依靠电气化、智能化、网络化、低碳化走向以非化石能源为主的能源结构第三阶段。杜院士表示，改革开放以来，中国能源的快速增长支撑了经济的快速增长，但是粗放的增长、偏重的产业、偏低的能效和高碳的能源结构，使环境问题日趋尖锐。中国转变发展方式和进行能源革命是必然的，是革命性的创新。

国内碳排放按照行业来说大概电力行业主要是火电占41%，交通行业主要是油品占28%，建筑和工业大概占31%，要从这几个方面降低碳排放、减少化石能源的使用。中国要从目前的能源结构走到碳中和还是不容易，杜院士认为要从三个方面着手：第一要提能效降能耗，尤其是在建筑、交通、工业等领域；第二是用非化石能源替代化石能源，要在一次能源结构中提高非化石能源，特别是可再生能源的比例；第三是增加碳汇（利用植物光合作用吸收CO2），主要是森林碳汇，并努力研发碳捕捉技术。

能源革命是实现碳达峰、碳中和的途径

图 | 中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长、清华大学教授欧阳明高（图片摄于2020中国电动汽车百人会论坛）

中国科学院院士、中国电动汽车百人会副理事长、清华大学教授欧阳明高认为，能源革命是实现碳达峰、碳中和的一条途径，能源革命最核心的内容是新能源革命，新能源革命的核心是发展可再生能源。可再生能源是一个完整的技术体系，不仅需要太阳能、风电等，更需要氢能作为能源载体和储能方式配合可再生能源形成真正的新能源体系。

而作为未来储能的重要方式——电动汽车与燃料电池车，将发挥重要作用。欧阳院士此前在中国电动汽车百人会的媒体沟通会上曾提到新能源汽车与新能源的关系，风电和光伏不能大规模发展的原因在于其波动性，要储能才能平衡电网，而当前没有合适的大规模储能方式。据国网电动汽车的测算，如果2040、2050年达到3亿辆电动轿车，车上的电池储存的总电量可达200亿度电。所以最终储能第一要靠纯电动车电池，第二靠燃料电池车的能源—氢能，可再生能源用氢能实现大规模长周期储能是氢能燃料电池立足的基本点。

2060年要实现碳中和首先靠能源体系的去碳化，能源体系的去碳化要靠新能源汽车储能，这就是下一步新能源汽车的目标：用新能源汽车带动新能源革命，实现高质量发展。如果把新能源汽车规模化，再把新能源革命带动起来，传统的汽车、能源、化工行业都将发生天翻地覆的变化，真正实现汽车代替马车以来百年未有之大变局。

多元化、低碳化、清洁化是能源的发展趋势

图 | 中国科学院副院长、中科院院士，张家口可再生能源示范区专家咨询委员会主任张涛

中国科学院副院长、中科院院士，张家口可再生能源示范区专家咨询委员会主任张涛则从应对能源挑战出发，提出要积极进行能源技术创新。张涛指出，中国能源挑战来自于能源结构的不平衡与碳排放，增加可再生资源，将更多的可再生资源纳入整个能源结构有利于解决这个问题。从长远来看，通过可再生能源发电制氢实现油气替代，是解决我国能源安全的有效途径。

他认为，多元化、低碳化、清洁化是能源的发展趋势，作为能源应用大国，中国必须多能互补，煤、石油、天然气、水、风、光电热、生物质、核能并举。能源技术创新在能源革命里面起到决定性的作用，必须摆在能源发展全局的核心位置。碳达峰之前，化石能源仍占主导地位，将与清洁能源多能互补，化石能源的清洁利用是主要方向；碳中和的目的是消减二氧化碳，因此要大力发展光电（他将风能也归类于光能）等可再生能源，但是如果仅仅把光能、风能作为电能、热能使用，对减少二氧化碳排放的作用有限，要将绿氢与二氧化碳结合起来。

基于此，张涛与中科院院长白春礼、副院长张涛、前新加坡国立大学校长施春风以及李灿等组成的专家组共同研究提出了“液态阳光甲醇”，认为是化石能源清洁利用的一个可行方向。

液态阳光甲醇：绿氢与二氧化碳的清洁循环

通过风能、光能等可再生能源发电，再通过电解水得到的氢气被称为绿氢，被认为是未来氢能的主要获取方式。但是氢能本身在存储、运输环节的瓶颈尚未解决，因而中科院研究团队提出将绿氢与二氧化碳结合制成液态甲醇，不仅可以解决储运问题，还可中和二氧化碳。这种方式得到的液态甲醇被称为中科院研究专家组称为“液态阳光甲醇”，甲醇使用后分解得到的二氧化碳和水成为下一轮循环的载体，是天然的太阳能运输者。张涛表示，经过长年努力，“液态阳光甲醇”科研水平有了大幅度提高，为今后绿色甲醇的使用奠定了很好的基础。

图 | 中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所李灿

中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所李灿作为主力研究者之一，在演讲时解释到，我国是一个太阳能资源十分丰富的国家，有研究报告显示，使用甘肃到新疆戈壁滩不足70%的面积建光伏电站，效率达到10%就可以支撑全国的能源消耗。现在面临的问题，不是太阳能的总量够不够用的问题，而是如何高效地将太阳能转化为人类可用可储存的能源的问题。

现在，我国解决西电东输的办法是建设超长的特高压输电线路，但面临成本高等问题。近些年兴起的电解水制氢技术，也面临着氢能储存、运输和加注等许多难题。李灿课题组探索的，就是用化学能技术将太阳能变成液体燃料，实现易储易运易用的一条新路。

之所以选择甲醇，是因为它可以把可再生资源的氢能大部分保存下来，是非常好的储能分子。李灿给出一组数据：从储能的量来讲，水分解成氢气和氧气，每吨氢气储量是三万三千度电，然后从二氧化碳到甲醇，每吨甲醇储八千度电，储能效果很好。而甲醇本身就是优良燃料，可以作为汽油使用，这又直接推动了甲醇汽车的应用。

最近，大连化物所在兰州新区建成一套液态阳光合成技术路线实验项目，建成10兆瓦光伏发电站用于电解水制氢，之后进行二氧化碳加氢制甲醇。整个过程是从水中得到氢，二氧化碳从工业上复制，水和二氧化碳在阳光作用下生成甲醇。李灿认为，这个过程是自然光合作用的翻版。这个过程采用的两个关键技术解决了大规模高效光伏电解水制氢和高效高选择性二氧化碳加氢制甲醇两大难题，实现了二氧化碳99%转化到甲醇中去。他认为氢能和液态阳光的甲醇是新的储能形式，既可以解决可再生资源间歇性的问题，解决弃风、弃光、弃水的问题，还可以除特高压输电之外的另外一种规模化输送能源的途径。

李灿列举了几个数据：每吨甲醇可以转化1.375吨二氧化碳，我国甲醇产能是八千万吨左右，主要从天然气和煤中制取，如果全部采用液态阳光技术生产甲醇，可以吸收上亿吨二氧化碳。如果把可再生资源的发电大量转化成液态阳光甲醇，代替汽油、柴油可以达到减排十亿吨二氧化碳的规模，一方面大大缓解我国石油进口的安全问题，另一方面对2030碳达峰、2060碳中和做出直接的贡献。