當(dāng)前,我國能源結(jié)構(gòu)仍以化石能源為主,可再生能源自身效率有待提高。未來30年,僅靠可再生能源完成減碳目標(biāo)是不可能的?稍偕茉匆(guī)模化利用與化石能源清潔高效利用,需要同步推進(jìn)。
統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,在2019年全球溫室氣體排放中,與能源相關(guān)的二氧化碳排放占到67%。目前全球已有100多個(gè)國家提出“碳中和”目標(biāo)或愿景。但在實(shí)現(xiàn)凈零排放的關(guān)鍵技術(shù)中,有50%目前尚未成熟,迫切需要科技創(chuàng)新,這是能源領(lǐng)域碳減排所面臨的一大考驗(yàn)。
對(duì)于我國而言,減碳的技術(shù)需求更為迫切。一方面,我國能源消費(fèi)和碳排放增速雖在放緩,但仍處于增長期。另一方面,從碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間跨度,發(fā)達(dá)國家有60-70年,我國只有30年,減排的速度和力度更甚。對(duì)此,我們需要哪些技術(shù)支持?這些技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)展如何?未來還有哪些新的突破口?中國工程院院士、中國礦業(yè)大學(xué)(北京)教授彭蘇萍,中國工程院院士、國家能源集團(tuán)科技委常務(wù)副主任顧大釗,在日前舉行的“煤礦總工程師論壇”上,分別從行業(yè)、企業(yè)層面給出自己的建議。
資源稟賦與技術(shù)優(yōu)勢差異決定各國轉(zhuǎn)型路徑
兩位院士一致指出,“相對(duì)富煤、油氣不足”的資源稟賦,煤、油、氣和非化石能源“一大三小”的能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu),決定著我國能源消費(fèi)以高碳能源為主,能源行業(yè)成為碳排放主要來源。
“2000-2020年,我國化石能源消費(fèi)占比由92.7%降至84.1%,但仍占絕對(duì)主導(dǎo)地位。與世界其他化石能源占比類似的國家相比,我國使用更多的是煤炭,其單位熱量所排放的二氧化碳比石油、天然氣更高,這是我們實(shí)現(xiàn)碳中和更難的地方,壓力非常大!币試夷茉醇瘓F(tuán)為例,顧大釗坦言,煤電、化工、煤炭生產(chǎn)和運(yùn)輸是碳排放主要板塊,同時(shí)又是重要的利潤來源!2019年,集團(tuán)80.5%的盈利來自上述產(chǎn)業(yè)。怎么解決這個(gè)矛盾?”
技術(shù)創(chuàng)新被視為重要突破口。顧大釗透露,國家能源集團(tuán)正在聚焦新興低碳、負(fù)碳技術(shù)攻關(guān),力爭使研發(fā)水平處于行業(yè)并行或領(lǐng)先地位。彭蘇萍也稱,國際能源署報(bào)告顯示,在各成員國2019年能源技術(shù)投入經(jīng)費(fèi)中,氫能和燃料電池、可再生能源領(lǐng)域的增幅排在前兩位,多國紛紛加速能源科技創(chuàng)新。
“世界各國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型路徑與方式各有不同,主要由資源稟賦與技術(shù)優(yōu)勢差異所決定。例如,歐盟煤油氣資源匱乏,高消費(fèi)、低產(chǎn)量,高度依賴進(jìn)口,因此他們大力發(fā)展非化石能源。日本的化石能源和可再生能源均匱乏,節(jié)能提效是主要舉措!迸硖K萍表示,基于差異性和特殊性,我國無可供復(fù)制的先例可循,“必須走中國特色的能源轉(zhuǎn)型道路”。
“能源沒有新舊之分,只有技術(shù)先進(jìn)程度的差異”
相比其他產(chǎn)業(yè),能源領(lǐng)域投資大、周期長,能源技術(shù)應(yīng)用的慣性強(qiáng)!凹纫紤]成本、效率,也要考慮技術(shù)的先進(jìn)性和創(chuàng)新性,能源科技發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃應(yīng)進(jìn)行不同定位、區(qū)別對(duì)待!迸硖K萍進(jìn)一步稱。
那么,哪些技術(shù)可為我們所用?兩位院士均表示,能源新技術(shù)不僅涉及可再生能源和核能,也包含非常規(guī)油氣、化石能源的清潔高效轉(zhuǎn)化與利用、能源傳輸以及終端用能等多方面的具有突破性或顛覆性的開發(fā)利用技術(shù)!爱(dāng)前,我國能源結(jié)構(gòu)仍以化石能源為主,可再生能源自身效率有待提高。未來30年,僅靠可再生能源完成減碳目標(biāo)是不可能的?稍偕茉匆(guī);门c化石能源清潔高效利用,需要同步推進(jìn)。但目前我們忽視了化石能源新技術(shù)的顛覆性作用!迸硖K萍表示。
顧大釗也稱,由于煤炭仍將起到基礎(chǔ)、兜底作用,與之相匹配的技術(shù)不可或缺,碳捕捉、封存與利用(CCUS)就是其一。“我國二氧化碳理論封存容量在2.4萬億噸左右,技術(shù)一旦實(shí)現(xiàn)商業(yè)化,煤是可以繼續(xù)使用的,F(xiàn)階段,一代捕捉技術(shù)已能進(jìn)行大規(guī)模示范,二代技術(shù)的能耗和成本比一代降低30%以上。CCUS產(chǎn)業(yè)預(yù)計(jì)2030年迎來拐點(diǎn),可作為大力發(fā)展的方向!
新能源產(chǎn)業(yè)也要重視技術(shù)的先進(jìn)性問題!澳茉礇]有新舊之分,只有技術(shù)先進(jìn)程度的差異!迸硖K萍認(rèn)為,傳統(tǒng)意義上的“新能源產(chǎn)業(yè)”定位過于狹窄,統(tǒng)計(jì)范圍不能體現(xiàn)能源新技術(shù)發(fā)展所帶來的能源轉(zhuǎn)型與產(chǎn)業(yè)變革!啊履茉础辉~不能充分反映智能電網(wǎng)、蓄能、分布式能源和微電網(wǎng)等內(nèi)涵。劃分的局限性,在一定程度上阻礙了能源新技術(shù)的集成與不同能源產(chǎn)業(yè)的協(xié)同發(fā)展!
化石能源和非化石能源新技術(shù)應(yīng)受到同等重視
針對(duì)我國能源新技術(shù)及產(chǎn)業(yè)發(fā)展思路,彭蘇萍建議,把化石能源清潔高效利用、可再生能源規(guī);、分布式能源和智能電網(wǎng)、先進(jìn)安全核能作為優(yōu)先方向。其中,應(yīng)同等重視化石能源和非化石能源新技術(shù)的顛覆性作用。
彭蘇萍提出,煤的氣化、液化,天然氣水合物與頁巖油氣的勘探開發(fā)等,都可視為對(duì)傳統(tǒng)化石能源的顛覆,也是先進(jìn)、可行的低碳發(fā)展方向。為解決現(xiàn)存的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化等問題,需要從基礎(chǔ)研究、先進(jìn)材料、關(guān)鍵工藝設(shè)備等方面實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵性突破。在可再生能源領(lǐng)域,智能風(fēng)機(jī)、太陽能燃料、量子光電池、干熱巖等均屬于顛覆性技術(shù)領(lǐng)域。對(duì)此,應(yīng)從可再生能源基本原理、關(guān)鍵材料、產(chǎn)業(yè)化模式等方面實(shí)現(xiàn)突破,與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、能源互聯(lián)網(wǎng)、儲(chǔ)能技術(shù)等深度融合。
干熱巖也是顧大釗重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)方向!巴瑸榭稍偕茉,風(fēng)電、光伏存在波動(dòng)性,但干熱巖是穩(wěn)定的,我國陸域可采資源量高達(dá)17萬億噸標(biāo)煤。這是一種地?zé)豳Y源,開采方式與煤炭有相似之處,但其開發(fā)安全,不會(huì)引起爆炸等事故;幾乎零排放,可維持對(duì)環(huán)境最低水平的影響;熱能連續(xù)性好,不受季節(jié)、氣候、晝夜等條件影響。在我國,相關(guān)研究勘探剛剛起步!
此外,與其他領(lǐng)域的交叉技術(shù)也是新方向。彭蘇萍舉例說,隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)發(fā)展,能源生產(chǎn)、運(yùn)輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)等環(huán)節(jié)正在發(fā)生變革!澳茉撮_發(fā)利用數(shù)字化是大勢所趨。應(yīng)發(fā)展數(shù)字能源、利用數(shù)字技術(shù),引導(dǎo)能量有序流動(dòng),構(gòu)筑更高效、更清潔、更經(jīng)濟(jì)、更安全的現(xiàn)代能源體系,最終實(shí)現(xiàn)能源革命與數(shù)字革命同頻共振!
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