【兩會聲音】專訪全國人大常委會委員、中科院院士包信和:“先立后破”推動能源結構調整 校企聯動促進“雙碳”成果轉化

  來源:21世紀經濟報道

  發布時間:2022-03-12

  今年政府工作報告重點強調,要推動能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉變,完善減污降碳激勵約束政策,加快形成綠色生產生活方式。

  2020年9月,我國對世界作出“雙碳”承諾,在經過一年多努力后,未來我國將如何加強綠色技術攻關、做好能源結構轉型,更好地實現“雙碳”目標?全國兩會期間,全國人大常委會委員、中國科學院院士、中國科學技術大學校長包信和在接受21世紀經濟報道記者專訪時建議,減碳工作應要結合中國的資源稟賦,在保證國家能源安全、國民經濟發展和人民生活的基礎上實現。這其中,怎樣促進化石能源,特別是煤的綠色低碳使用是一個非常重要的方向。

  作為長三角重點高校之一,中國科學技術大學也在不斷加強與周邊高校和城市的聯動。2021年4月,中國科學技術大學等華東八校聯合成立“長三角可持續發展大學聯盟”。包信和指出,長三角內高校、企業和政府的合作交流,以及與長三角外的區域合作交流都非常重要。高校要利用長三角優勢在國內發展以及未來國際發展中起引領作用。

  一些不合理做法已改變

  《21世紀》:傳統能源走到了轉型的“十字路口”,考慮到我國能源結構的實際情況,如何在保障能源安全和經濟發展的前提下,加速推進改革?

  包信和:“雙碳”目標的推進是一件重要的事情,但過去由于各個地方對政策的掌握還不夠準確,采取了一些不合理的做法,實踐中產生了一些負面效應。比如,有一段時間大家認為煤是一種比較高碳的能源,一講到要低碳、實現“雙碳”目標,就認為未來要很快減少甚至停止煤的使用。但實際上,富煤、貧油和少氣是中國本身的資源稟賦,根據國家資源調查局的數據,我國現在探明可開采煤炭儲量超過2440億噸,去年我國原煤產量為40.7億噸,隨著探明量的不斷遞增,煤炭資源將會為我國未來100年的能源安全起到定海神針的作用,所以在“雙碳”的背景下,如何做好我國煤炭這篇大文章,促進化石能源,特別是煤的有效使用,是一個非常重要的任務?,F在大家的觀念已經逐步轉變過來了,中國現階段還是要以煤為主,先立后破,穩步推進,最終要在能源安全,保障國民經濟的發展和人民生活的基礎上,認真做好減碳的工作。

  《21世紀》:今年的政府工作報告對“雙碳”有一些新的部署,比如提到要推動能耗“雙控”向碳排放總量和強度“雙控”轉變等,我們應該如何理解?

  包信和:減碳這個大目標是不能變的。盲目“一刀切”的做法肯定不對,但現在也不能說完全放開、沒有目標,各地“雙控”任務還是很重?!半p控”的目標非常明確,把此前不合理的政策做了一些調整,比如在煤的轉化利用中,有些煤用于燃燒發電產生了二氧化碳,屬于“雙控”的范圍。但有些煤特別是化工用煤,沒有直接燃燒變為二氧化碳,而是轉化成化學品,這一方面指標有所放松。也就是說,作為資源化利用的化石能源并不在指標控制之內。整體看,部分不合理的指標適當調整,但這并不意味著整個“雙控”的指標就放松了,如果現在搞“碳沖鋒”,未來碳中和的任務就會非常重?,F在要下大氣力“立”起可再生能源,盡可能快地調整我國當今以化石能源為主的能源結構。

  利用好長三角優勢

  《21世紀》:在長三角一體化的框架下,如何進一步完善創新科研體制機制,實現區域聯動,打通產學研用?

  包信和:長三角一體化是重要的國家戰略,同時長三角地區在經濟社會,包括科教文化等方面都發展得比較好。所以,未來長三角區域內高校、企業和政府的合作交流,以及與長三角外的區域合作交流都非常重要。其中,高校要利用長三角地區的優勢,在國內發展以及未來國際發展中起到引領作用。

  長三角一體化國家戰略提出以來,高校研究所也都做了很多努力,其中在實現“雙碳”方面,長三角也建立了一個聯盟。從安徽合肥的角度來講,我們一直在提“兩心共創”,即希望通過上海張江綜合性國家科學中心和合肥綜合性國家科學中心建設,合肥、上海兩地能夠互相聯動,做到共創。

  中國科學技術大學一直也非常注重長三角區域內的合作與發展。我們辦學一直是秉持小而精的特質,基本上沒有在其他地方建分校,但近幾年在長三角內,我們建了一些的合作研究機構。比如,在蘇州有高等研究院,在上海也有上海研究院、量子科學中心,在浙江德清也有人工智能方面的研究院?,F在,我們也積極參加了在上海建設的浦江人工智能平臺和實驗室等??梢钥吹?,各類合作交流非常多,包括在人才培養方面,我們也有一些共同課程。今年4月9號,我們還將在合肥召開華東高校年會,一同來總結交流如何利用長三角優勢和發揮引領作用。

  碳中和研究院第一階段攻關四大方向

  《21世紀》:今年1月,中國科學技術大學碳中和研究院成立,在碳中和研究方面中科大有哪些優勢?

  包信和:中科大是以基礎研究和應用高技術為重點的學校,在能源轉化、太陽能、氫能等方面都做了長期的基礎研究,積累非常深厚?!半p碳”是應用性非常強的一個領域,中科大也是想把基礎研究的成果和能力與國家戰略更好結合起來,把一些成果從實驗室逐步推向企業或者社會應用當中,這也是我們一個非常重要的目標。

  在此背景下,中科大成立了碳中和研究院,接下來希望通過與中科院研究所科教融合的體系,把優勢的研究工作整合在一起。碳中和是一個長遠目標,真正實現要到2060年,差不多還有近40年時間,所以這是一項長期工作。

  《21世紀》:未來研究院將從哪些方面推進研究?有哪些關鍵領域技術亟待突破?

  包信和:結合碳中和的特點和中科大基礎研究的優勢,研究院擬定了幾個大的發展方向:

  一是高效太陽能電池。目前,太陽能電池多使用的是單晶硅,單晶硅轉化太陽能的能量轉換效率為25%左右,還有很大一部分能量被浪費。當下,我們的研究聚焦在疊層電池,即通過幾個電池材料疊在一起后分段把能量更好地利用起來。我們希望通過研究盡快能在實驗室完成30%太陽能轉化效率,并盡快推廣出去。

  二是儲能。儲能方法很多,化學儲能也有各種電池,其中鋰電池現在發展得非常好。但鋰資源在中國比較缺乏,未來可能會制約鋰電池發展。所以,從未來的角度看,用其他廉價易得的物質來代替鋰是一個比較重要的研究方向。其中,一個有希望的路線就是用鈉來代替鋰做鈉電池,我校在這方面已經做了非常系統的基礎研究,現在希望通過碳中和研究院這個平臺能把鈉電池做到規?;?,使鈉電池在大規模廉價的儲能中能發揮比較好的作用。

  三是氫能。從可持續發展角度看,最重要的一個路線可能就是可再生能源發電,通過電解水來制氫,就是通常所說的“綠氫”。堿性電解水工業化應用已久,但它電解水的能量效率很難提高,占地面積也比較大;質子交換膜水電解技術最近發展得很快,例如,中科院大連化物所與安徽陽光電源研制的裝置,規模為260多千瓦,現已能做到4.1度電制1立方米的氫氣的水平,但是,質子交換膜水電解裝置的價格比較高,主要原因一是電極制備使用貴金屬作催化劑,二是其中隔膜也大都是進口的,價格也比較高。所以,學界和工業界都比較看好堿性膜電解水技術,這種方法就不需要貴金屬做催化劑,同時堿性膜現在國內的研究基本上與國際同步,經過大量研究以后,我們現在的堿性膜電解水的電流密度可以達到1.8~2A/cm^2,效率已經能做到4.1~4.5度電制備1立方米氫氣。下一步,攻關的關鍵就是堿性膜的離子傳導力、壽命和價格。目前,中科大在已有高分子研究積累上,結合中科院大連化物所的電解催化劑技術,希望能突破。

  再者就是氫能的利用,中科大的氫能利用研究主要針對國家的急需領域,比如在大家都比較關注的流程工業中的減碳需求,即制造水泥、煉鋼和化工等領域的減碳工作。我們希望發揮中國科學院合肥科學島和中科大等長期在高溫等離子體的加熱方法研究上的優勢,與氫能等低碳技術聯合,把水泥制造過程中產生的二氧化碳同步轉變為一氧化碳,與后續煉鋼很好的耦合起來,采用一氧化碳和氫氣還原的短流程煉鋼,就可以不用或者少用焦炭,從而減少二氧化碳的排放。

  四是發揮中科大管理學以及一些交叉學科的優勢。針對當前減碳的需要,我們成立了戰略研究機構,對未來整個能源發展的戰略,包括低碳技術的評估,碳足跡和技術集成示范等都在進行認真的研究。

  以上幾方面,就是碳中和研究院第一階段的部署。后續,我們正在考慮二氧化碳的處理和利用,生物質作為能源的有效利用,未來能源互聯網的AI技術應用等方面開展研究。

  《21世紀》:減碳研究中,在專業聯動和校企融合等方面還將有哪些措施?

  包信和:減碳是基礎性、長期性、交叉性的工作,不是一個單位就能完成。我們在實踐中利用了中科大科教融合優勢,例如在堿性膜電解水的研究中,僅僅校內就有好幾個團隊參與,還有做電解催化劑研究的研究團隊,同時校外我們還聯合了中科院大連化物研究所和上海相關研究所的研究力量,他們在電池燃料、電解等方面具有豐富經驗。

  再者,我們這次也采取了一些新的體制機制,采用企業出題,“揭榜掛帥”等方法,將碳中和研究院盡快地跟需求對接?,F在,研究院已經與多家企業達成合作或意向。校企需要共同合作,才能夠盡快把實驗室的成果轉化到應用中去,為國家作貢獻。(作者:易佳穎,卜羽 編輯:杜弘禹)

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