“碳中和是指一定時期內，國家、企業等特定組織或個人，通過植樹造林、固碳及負碳技術應用等形式，抵消自身活動產生的碳排放總量，實現正負抵消，達到相對‘零排放’。這意味著，要想實現相對‘零排放’，就需要通過‘人為努力’減排和消除二氧化碳，這背后離不開各類能源技術的合力支撐。”中國工程院院士，中國科學院潔凈能源創新研究院院長、大連化學物理研究所所長劉中民近日在接受本報記者專訪時指出，能源技術的創新及耦合對于實現碳減排目標將起到至關重要的作用。

在劉中民看來，當前正處于技術迭代的關鍵期。“未來非碳能源消費比重的大幅提高主要靠技術突破及組合。如果2030年前技術儲備不到位，那么到2050年就很難實現可再生能源大比例提升。現在要做的就是弄明白技術路線，搞清楚到底需要哪些技術。”

“我國能源體系長期相互獨立，尚未形成減排合力”

以化石能源為主導的能源結構，決定了我國80%以上的溫室氣體來自能源生產與利用。“煤炭在我國能源結構中的比重逐年下降，但其作為主體能源的地位在未來一段時間內很難改變，化石能源和非化石能源的消費比重實現對調需要過程。但目前各種能源之間長期相互獨立，尚未形成發展與減排合力，并不能支撐完成這一比重對調過程。”

劉中民舉例說，煤和石油均可轉化為化學品等，這意味著儲量相對豐富的煤能夠作為原料彌補石油資源的不足。煤和可再生能源同樣用于發電，前者雖然占比高，但也是主要的二氧化碳排放源，后者雖然清潔，但當前并網效率低、規模應用還有困難。“各能源分系統所提供的產品大致相同，無非就是電、熱、油品等。既然目標一致，為什么不能聯合起來？”

主要問題在于缺少技術。“傳統思維按照領域劃分，煤講煤的事、油氣講油氣的事、風光講風光的事，長期缺乏連接不同能源形式的技術。實現雙碳目標是一項系統性變革，就事論事難以形成合力，需要各能源分系統耦合互補，各自發揮所長、規避短板，跨部門、跨行業、跨領域聯動。”劉中民表示，在形成合力的過程中，要注意不同技術所對應的應用場景差異，不能只看到一項技術的長處，或只看到另一項技術的短處。

非化石能源與化石能源技術耦合會實現更好效果

劉中民介紹，為打破界限，中科院潔凈能源創新研究院將圍繞三條主線進行研究：

一是化石能源清潔高效利用與耦合替代。包括發展百萬噸煤制液體燃料示范、百萬噸煤制化學品示范，形成兩個千萬噸級油氣替代戰略產業，以及實現百萬噸煤炭清潔高效燃燒。

二是清潔能源多能互補與規模應用。開發新一代高能量密度、低成本儲能技術，形成百兆瓦大規模儲能示范；打造以河北張家口皇帝城100%可再生能源應用示范鎮，為城鎮化能源消費模式提供完整的100%可再生能源解決方案；發展50兆瓦/年高效晶硅異質結太陽能電池生產線等關鍵技術，提升我國可再生能源技術水平和消納能力。

三是低碳化多能融合戰略。依托氫燃料電池、核能非電綜合利用、二氧化碳加氫制甲醇等關鍵技術及示范應用，結合上述兩條主線頂層設計并形成可再生能源與化石能源的互補融合發展方案。

劉中民透露，中國科學院正在開展“中國碳中和框架路線圖研究”重大咨詢項目，其中一項內容為能源技術預測，計劃按照上述三步走戰略展開。“到2030年，煤炭占我國一次能源消費的比重仍將在45%左右。當前亟需研究清楚，究竟誰在排碳、分別排了多少，哪些能減排，哪些減不動。不得不排放的部分就需要考慮消納的措施，以此為基礎展開技術預測。發展可再生能源固然必要，但化石能源技術創新同樣重要，二者若能實現耦合，效果將會更好。”

劉中民指出，除了顛覆性技術，現有技術迭代升級也值得關注。“在能源及相關行業的80多億噸的碳排放中，大約一半來自鋼鐵、水泥、石化、有色冶金等工業行業。這些傳統工藝發展多年，似乎很成熟，但如今用新理念再看卻不一定合理，或者說有很大提升空間。未來，需要借助顛覆性思維，注入低碳、零碳新技術，實現流程再造。”

“理念與技術可以借鑒或復制，模式不能照搬”

那么新理念、新思路的技術可行性及其耦合效果如何驗證？“我國地域廣闊，各地情況迥異，大范圍推廣不可能參照同一模式，于是我們選擇了一批典型區域先行先試。”劉中民向記者談起了陜西榆林的例子。

據他介紹，榆林坐擁豐富煤油氣鹽資源和海量風光可再生能源資源，是典型的能源富集區，為保障國家能源安全作出了貢獻。“化石資源豐富，既是優勢，也形成了制約。榆林同時面臨三大挑戰——如何發揮國家能源基地對國家供應和安全的保障作用，地下資源富集和地上生態脆弱之間的矛盾，碳達峰、碳中和目標下的區域經濟發展問題。探索高碳地區的低碳化發展路徑迫在眉睫，也極具代表意義、參考價值。”

為此，榆林計劃創建國家級能源革命創新示范區，探索以能源技術集成創新為引領的清潔低碳、安全高效的能源體系構建范式。“僅關注某個項目或幾項技術，不足以看清發展趨勢。一群最先進的技術放在一起，未必就能形成高效、先進的技術體系。從整個區域出發，通過技術協調互補帶動不同能源之間產生耦合，才有可能讓產值升上去、讓排放降下來。”劉中民表示。

記者了解到，榆林已確定24項重點任務，包括氫能與煤化工融合示范等化石能源清潔高效開發利用與耦合替代，智能光伏電站與風光熱互補電站等可再生能源多能互補與規模應用，以智能技術為支撐的智慧融合示范等低碳化智能化多能融合等。此外，山西大同、山東青島等地也在積極推進示范，因地制宜構建區域低碳化清潔能源發展體系，突破關鍵技術，構建多能融和集成技術體系，以區域能源革命促進全國能源革命。

“理念與技術可以借鑒或復制，模式不能照搬。下一步我們還將擴大示范范圍，根據地區特征設計產業融合發展方案，進而形成區域聯動，發揮優勢、形成互補，為實現減碳目標摸索出一條更科學的路子。”劉中民說。