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陈勇院士:“双碳”与新能源

浏览次数:141 发布时间:2023-03-15 09:23:28

近日,以“‘双碳’目标赋能经济社会高质量发展”为主题的江苏省能源研究会2022年学术年会顺利召开。中国工程院院士、中国科学院广州能源研究所研究员陈勇在会上做报告时指出,“双碳”目标是一定要实现的,但要科学理性地实施“双碳”。发展新能源必须理清能源属性和转化的方式,要立足我国能源资源的禀赋,要因地制宜发展可再生能源。以下为报告整理(有删减)。


「科学实施“双碳”战略」

2020年9月22日,在第七十五届联合国大会一般性辩论上,习近平总书记向全世界郑重宣布——中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值,努力争取2060年前实现碳中和。

有两个词总是被大家忽略——“力争于”与“努力争取”。习总书记为什么要用这两个词?因为“双碳”目标的实现并不是轻而易举的,这不是一件简单的事。

的确,发展“双碳”可以促进很多转变,作为可持续发展战略的重要组成部分,对于能源结构优化、生态环境的建设,产业结构调整、生产生活方式的转变,包括教育方式的转变、学科设置等都会发生变化。从事“双碳”、新能源、可再生能源(工作),过去我们没有学过都属于“半路出家”。当前很多能源企业缺的就是人才,教育也会随之发生一些变化。实现“双碳”目标是长期而艰巨的事业,不可能一蹴而就。“双碳”不能只是一个口号,不能为做“双碳”而做“双碳”。

2021年7月30日召开的中共中央政治局会议提出,要统筹有序做好碳达峰、碳中和工作,坚持全国一盘棋,纠正运动式“双碳”。有些地方在空喊口号“蹭热度”,还有一些地方做了一些过激的行动,这都是不科学的。中共中央、国务院在《关于加快建设全国统一大市场的意见》中,也提出“在有效保障能源供应安全的前提下结合碳达峰、碳中和的目标和任务”。一定要注意,是在保证能源供应安全的前提下结合“双碳”,并不是在实现“双碳”目标的前提下。习总书记在党的二十大报告中也提出“要及时稳妥推进碳达峰、碳中和,立足我国能源资源的禀赋。”“双碳”目标是一定要实现的,但要科学理性地实施。

「新能源的概念和内涵」

对于新能源的概念,我理解分为狭义新能源与广义新能源。狭义新能源是什么?就是指新型的能源——这才是真正的新能源,但是经常被混为一谈。现在提到的新能源是广义新能源,而国家发展改革委对于广义新能源也有定义,即新型能源和基于新技术的传统能源。

我接下来谈的是广义新能源——现在不要再去强调到底是新型的还是传统的——虽然已经将广义新能源定义为新型能源和基于新技术的传统能源,但是一定要区分传统能源就是传统能源,虽然基于新技术但它仍是传统能源。

在广义新能源的概念中,包括新型的一次能源、二次能源、基于新技术的化石能源、基于新技术的可再生能源、基于新技术的核能源等。为什么要这样划分?因为目前一次能源和二次能源被弄得很乱。

需要强调的是,可再生能源是传统能源,并不属于新能源,但是它运用了新技术,因此被称为基于新技术的可再生能源。除了生物质能以外,其他的太阳能、风能、电热能、海洋能等,无外乎表现出的就是电力和动力。但是生物质能可以气、液、固三种形态出现,也可以变成电、变成热,还可以变成化工原料等。

「发展新能源需要重视的几个问题」

首先,发展新能源必须理清能源属性和转化的方式,必须理清一次能源和二次能源的属性。一次能源就是一次,二次能源是一次能源派生出的,这一点不能混淆。比如氢能从哪里来?如果从煤炭中来、从化石能源中来,它是不是一定清洁?这也说不清楚。所以一定要分清一次能源和二次能源。

同时,一定要注意能源和能量的关系,能源和能量不是一回事。将能源放着,不将它转变成能量是没有用的。太阳能再好、再干净有什么用?但转变成能量就有用,这是能源和能量的原理,而转换方式也很重要。

作为研究能源的人,基本概念一定要弄清楚。为什么要理清能源属性和转换方式?可再生能源是永不枯竭、清洁的,但是不转变成能量没办法起作用。而将太阳能等可再生能源转变成能量的过程,需要耗能、耗水、耗材、耗工,生产的过程并不是干净的。因此我曾经提出过“可再生能源的不可再生性”问题,就是在能源转变成能量的过程中具有不可再生性。可再生能源是一个名词——它是能源,而且能源是可再生的,但是能源转变成能量的过程是不可再生的。

第二,要立足我国能源资源的禀赋,党的二十大报告提出“积极稳妥碳达峰、碳中和,立足我国资源禀赋”。我国的资源禀赋就是煤炭,我国煤炭资源非常丰富,在未来相当长的时间内仍然是主要能源。使用煤炭会排出二氧化碳是一个大问题,但随着科技的进步,如果二氧化碳有朝一日变成了一种新资源——实际上现在全世界的科学家都在努力攻关,我认为是可以做成的。但目前经济性还是不行,成本还是比较高。如果一旦能够顺利地将廉价的二氧化碳转变成资源,那么煤炭也就变成了低碳能源。

所以我们不要简简单单地划分传统能源或脏的能源、干净的能源。能源如果仔细推敲都是不干净的,但是再仔细推敲每一种能源都可以变成干净能源,这就要靠技术进步。

第三,要因地制宜发展可再生能源。我国如今大力发展可再生能源,规模非常大。2021年我国可再生能源装机容量已经突破了10亿千瓦,位居世界首位。可再生能源的特点是受季节的变化影响很大,能量密度不稳定,经济性效率也不高,导致可再生能源的发展存在一些问题。我国可再生能源装机容量排在全球第一位,但是发电量在装机容量中的占比在世界排名比较靠后。就是没有因地制宜地根据需求去发展可再生能源,发展可再生能源一定要跟需求紧密结合。

举一个如何因地制宜应用可再生能源的例子。江西赣南的定南县大量开采稀土,导致当地待修复的矿区和污染的面积非常大。而定南县是东江水源的发源地,同时又是国家级生猪调拨大县,对于养殖业和水环境保护都有很高的要求,但又是稀土开采的大县,这就带来了很多环境问题。

那么,大量的稀土尾矿该如何修复呢?科学家们通过对尾矿区的调查发现,土壤酸化很厉害、种啥啥不活。虽然也种了很多植被,但由于经济性比较差属于不可持续,导致修复的土壤又出现退化。需要找到一种创新和发展的新模式,这个切入点就与可再生能源紧密地结合。

为了修复土壤首先要改变它的土壤养分问题。养分一是来自畜禽养殖的粪便,二是果蔬的边角料等可做有机肥料、液体肥料,在制作的过程中能源就发挥了作用。制沼气产生能源可以获得经济效应,因此发展能源并不是主要目的,而是通过将可再生能源的发展与需求紧密地结合起立改善土壤问题。

养分有了后就要选植被,科学家们筛选出一种能源作物,这种能源草可以与畜禽粪污等集中处置,制备沼气的技术也并不难。能源草一年可以割四次,减碳效益也非常好。植被生长后可以蓄水,通过蓄水固碳使得土壤酸化的问题也得到解决。

因此,可再生能源一定要与需求紧密结合,既解决了土壤修复的问题,同时又能让可再生能源有用武之地。现在当地除了种植能源草以外,还种植其他一些经济作物。特别有意思的是,后来人们发现这种能源植物同时也可以作为猪饲料,它的减碳效益是种树的一倍,在二十年的生长期里种草远比种树减碳的效益更好。这种模式形成“利用废气矿山发展生态循环农业”的典型案例,2020年被列入《国家生态文明试验区改革举措和经验做法推广清单》。

第四,要优先发展被动型生物质能。在制定能源战略时,将生物质能作为一种正常的能源。在中国土地资源有限的情况下要发展这种正常能源,采用主动型的生物质能是不可行的。现在真正在做的生物质能实际上都是废弃物,是在农村的农业生产生活过程中产生的废弃物。

既然是废弃物,它的属性就不应该是能源,一定要把主动型和被动型区分开。制定能源战略时提的是主动型生物质能,而实际工作中做的是却被动型。被动型和主动型生物质能的政策是不一样的,应该强调要优先发展被动型的生物质能。农林废弃物的基本元素为碳氢氧磷 氮,既是污染源也是能量元素、营养元素,经济效益非常好。

第五,如今正在大力发展太阳能、风能等,这又关联之前提到的可再生能源的不可再生性。要重视动力电池等废弃物,它们转变成能量需要基材,而这些基材有寿命期限。二十年以后该怎么办?要加强这些资源的回收利用。

第六,发展集中式的大规模电力系统毫无疑问很重要,但大规模集中式的电力系统也同样存在脆弱性问题。从国家安全保障角度考量,应该走集中式规模化发电系统与分布式独立自发电系统并举之路。比如未来的垃圾发电并不会走大规模的发展路线,而走分布式的小型化道路,可以更加机动灵活。