在9月6日举行的“服贸会”·2023中国国际经济管理技术论坛上,中国工程院院士、原清华大学化学科学与技术研究院院长、清华大学教授金涌表示,碳中和不是一个单纯的能源问题,而是一个深刻的、广泛的社会变革,“中国决心要做碳中和,不是别人让我们做的,而是我们自己必须要做的”。
金涌介绍,中国的化石能源储备不是很理想,中国的石油和天然气在全世界储量只占12%,对石油的进口依赖已经达到了74%,天然气对外的预存度也在已经到了50%以上,虽然中国煤炭储量大概是世界的12%,但中国人口占世界的20%,如果按照人均算,美国人比中国人均多一倍,而且中国的煤炭也已经开始进口了。所以能源面临的问题不解决,中国就会被国外卡脖子。
目前中国的风电、光电、水电发展的非常好。中国有很多水资源,而且落差较大,所以中国的水电在世界上占到很大比例。中国也有很多光伏板,是世界最大的光伏发电生产国家,并且光伏发电的成本已经很接近火电,甚至比火电还少。同样,风电发电的成本也一直在降低,全世界20个大的风电企业,中国占15个,中国是风电的领头羊。所以,金涌建议,中国可以建设光电、风电的发电装置来代替火力发电,充分利用这些可再生能源,解决能源供给问题。
中国面临时代的变化,从化石能源时代变成可再生能源时代,那化石能源的出路在哪?金涌认为,要把燃料变成材料。化石能源的主要成分是碳,碳元素对人类有广泛的作用,可以变成日化品、食物等等。目前石油80%要做成汽油、柴油等产品,作为燃料供给,现在80%的石油变成塑料、橡胶纤维等材料,石油分解成芳纶可以做高性能合成材料,做成纸、铠甲等,中国正在发展高端制造产业,而高端制造产业需要高性能的材料,这是化石能源的研发方向。
但是,化石能源燃烧后总要排放的,如何解决排放的问题?金涌介绍,全世界各个大石油公司都在努力减排,但是节能的空间已不是很大了,可以提升的空间也只有10%—20%左右,目前有一种技术正在研发,可以把烟筒里的二氧化碳气体变成粉末,加入到纸中制成高档纸,还有其他的应用方向,这样就解决了二氧化碳排放的问题。
这也改变了化石能源企业的发展方向。对于石油企业而言,金涌表示,石油企业要转型为石油材料制造商,不再生产燃料,而是生产材料,比如说橡胶、纤维或其他高端材料、涂料。国外的一些企业已经开始着手布局这种转型,比如欧洲的道达尔公司,就要把石油的利润占比逐渐减少,现在占50%,将来要减少到30%,同时要大量发展新产业,也就是石油材料。从燃料变成材料,这也是中国石油企业今后的发展方向。
煤炭企业也要转型,金涌介绍,要把煤的分质利用,煤中的碳氢比是1比0.8,也就是每10个碳原子,伴有8个氢分子,如果用煤当燃料,就相当于把氢也一起烧掉了。如果在烧煤之前,就先把碳、氢分开,把煤所含的碳变成焦炭或半焦,把氢拿出来利用。这些比煤热值还高的半焦,可以用于火力发电,推动蒸汽轮机,同时利用分出来的碳氢化合物挥发部分,喷在半焦发电烟道气中,再点燃一次,推动燃气轮机,这个技术就是燃气轮机-蒸汽轮机联合循环发电,这种技术的能量转化率可以达到60%,远高于传统火力发电的45%。这样一来,煤的利用率就提高了,相应的经济价值也提高了。
天然气企业也需要转型,目前中国的天然气大部分用作民用,最普遍的场景是做饭,目前对天然气的利用也存在问题。举例来说,用燃气灶烧一壶水,天然气中的热量只有30%至40%用于烧水,其他的热能都加热空气了,其中的利用率是很低的。如果用电热水壶烧水,热能的利用率可以达到90%以上。所以,金涌认为以后的家庭将会电气化,应该把天然气用于工业,天然气中每有1个碳原子,就有4个氢原子,是最好的制氢原料。很多国家都利用天然气制氢,另外把煤分质利用产生的一氧化碳与天然气结合,也将大幅度减少二氧化碳排放。
总之,中国化石能源的煤、石油、天然气,都需要其相应的产业慢慢转型,这种转型将会为二氧化碳减排做出巨大贡献。金涌认为,中国进入了信息化社会,产业就要发生很大变化,所以在这40年之内,中国会逐渐将一些产业淘汰,尤其是一些高耗能低产出的行业,要有序地退出,然后用先进的、高端的、耗能少、产值高的行业代替,“实现中国从工业化社会变成一个智能化社会,这个是我们所有化工人应该做的,所以碳中和绝对不是一个简单的能源问题、一个材料问题,它是个全面的一个生态文明建设总体的一个思路。”
“我们应该重新看待碳中和,碳中和不是一种负担,不应该用碳综合来影响我们经济发展的速度,而是在经历时代的变化”,金涌介绍,中国正在从一个粗放的、工业化时代变成一个信息化的、数字化的、高端制造的时代,从化石能源时代要转换成可再生能源时代,从燃料变成材料的时代,变成循环经济的时代。
金涌最后强调,我国正好以碳中和作为一个巨大的驱动力,来驱动中国的转型,“实现碳中和,中国会走上了一个可持续的发展之路。”
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