我国执行碳达峰和碳中和,说到底是能源转型的问题。换句话说,要根据技术创新推进能源革命和绿色改造,即大力推广氢能等清洁能源,加快火电、交通、工业等重点产业和重点领域的绿色改造。
发展氢能是唯一的选择
19世纪,煤炭和蒸汽火车引发了欧洲的工业革命。在20世纪,石油和内燃机驱动了美国的经济繁荣。在21世纪,氢能源经济基于氢能源和燃料电池有望成为人类可持续发展的理想选择,并为中国发挥其优势,实践工业化的新道路,实现技术的跨越式发展提供了机遇。
氢能是世界上最清洁的能源。目前,国内外制氢技术在制氢过程中尚未摆脱对两步电解水路径的依赖,存在着能耗高、成本高的缺点。其中煤制氢成本相对较低,约10元/kg,但煤制氢存在二氧化碳和污染物排放问题。可再生能源在电解水制氢时无CO2和污染物,但成本费用较高,即便 可再生能源电费为0.3元/度,制氢成本费用约为30元/kg(含电、设备和运作成本费用),是煤制氢的2-3倍,因此 可再生能源制氢现阶段还不支持氢能的规模化发展。相比之下,等离激元绿色制氢成本不到光伏发电电解水制氢成本的1/3。
等离激元绿色制氢技术是使用金属纳米催化剂的等离激元局域能量增强效应,模拟大自然光合作用,以自然光或工业废热为核心能量,不用损耗一次能源,不用损耗电能,只通过催化反应就可以激活水的化学键,一步分解水并生成氢气,一步实现能量转化和利用,使制氢成本大幅降低。当中,光产业路径可在阳光照射充沛的荒地地域深入开展,完成我国大规模的制氢战略;热产业路径可利用工业废热提供能量,借助火电厂、钢铁厂、化工厂、冶炼厂等废热,完成我国分布式制氢发展战略,与此同时,完成对主要行业和重要领域的绿色改造。
融合火电、交通等行业绿色改造
中国“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋决定了碳达峰和碳中和之路不能简单地忽视煤炭。煤炭约占中国一次能源消费的60%,燃煤发电是中国最大的碳排放源,约占电力行业碳排放总量的一半。可行的方法是利用碳控制和能源生产技术对火电厂进行绿色改造,在减少碳排放的同时生产新能源。
运输部门(包括公路、铁路、航运和航空)的能源使用(主要是燃料)不仅是空气污染的一个主要来源,而且也造成大量的碳排放。交通部门实现碳中和的转型路径应该是:在常规公路、铁路交通中完全实现电动化和电气化;大力推广氢燃料电池汽车;鼓励航运业使用天然气、电能等清洁能源。
工业行业,特别是制造业,具有高度的技术复杂性。减少工业碳排放需要多管齐下:产业结构升级。根据发达国家的经验,随着高附加值产业增加值在工业产出中所占比重的提高,工业能源消耗会下降;提高工业系统的能源和资源利用效率有助于减少原材料生产过程中的碳排放;推进工业电气化,推广低碳燃料和原材料使用。
在钢铁冶金领域,采用等离激元制氢技术可获得氢气,可作为冶炼的基本原料和化工原料的氢原料,生产钢铁、化工、石化产品。如果在钢铁生产中使用氢能代替焦煤作为还原剂,可以减少生产中的碳排放。
强有力的政策支持至关重要
为实现碳达峰和碳中和目标,必须支持有利于加快能源革命和绿色转型的创新技术。提议在“十四五规划”我国重点科研开发规划中增添“等离激元碳中和技术”重点专项,加大对创新的支持力度。有序推进创新攻关的“揭榜挂帅”体制机制建设,大力实施重点项目“揭榜挂帅”,增加青年科学家项目,支持青年科研人才脱颖而出。
同时,加快形成“绿色新政”等制度机制,加强创新链和产业链之间的联系,形成科技创新和技术产业良性发展的市场机制和政策体系。支持利用等离激元治碳制能、等离激元绿色制氢等创新技术对火电厂、钢铁厂、化工厂等领域进行绿色改造。
此外,要加快发展“绿色金融”,完善绿色金融标准体系,确立金融机构的管控和信息披露标准,构建政策激励和约束机制,健全绿色金融产品和市场体系。激励金融机构探索转型融资,包含开设转型基金、发行转型债券等。支持化石能源企业向清洁能源转型,探索建立识别标准、信息披露要求、激励机制等融资支持机制。支持金融机构发行转型债券、转型基金、转型保险等金融工具。