導讀：“減碳的關鍵在于改變能源結構，將風能和太陽能以液體形式存儲的綠色甲醇將成為最合理的能源解決方案之一。有了綠色甲醇，汽車內燃機就機會成為綠色能源動力，實現低碳排放。更重要的是，如果大面積運用以綠色甲醇作為原料的能源系統，可實現如今煤炭經濟不到1/5的碳排放量，解決中國的電力、交通和供暖供冷等問題。”2021年11月28日，南方科技大學創新創業學院院長、澳大利亞工程院外籍院士劉科在第十九屆《財經》年會“《財經》年會2022：預測與戰略”上表示。
南方科技大學創新創業學院院長、澳大利亞工程院外籍院士劉科
劉科認為：
第一，首先我們國家儲能能力還有待進一步提升，而到底經過多少年能實現，無法做出預測。
第二，減碳的根本在于解決能源結構問題，將風能和太陽能以液體形式儲存的綠色甲醇將成為最合理的能源解決方案。有了綠色甲醇，燃燒甲醇的內燃機就成立綠色能源驅動的動力。更重要的是，如果大面積運用以綠色甲醇為原料的能源系統，可實現如今煤炭經濟不到1/5的碳排放量，解決中國的電力、交通和供暖供冷等問題。
最后，很多商業宣傳里所謂的“零碳”是不對的。這個世界二氧化碳不能太多，但是你我呼吸的氧氣和吃的食品都來自二氧化碳，經過植物的光合作用形成。有一定量的二氧化碳排放是正常的。把今天的煤炭/石油經濟改為綠色經濟，中國的碳中和問題就解決了。
以下為部分發言實錄：
劉科：謝謝主持人，很高興在網上見到大地和俊峰兩位老兄。我今天跟大家談一下碳中和的現實路徑。
首先，跟大家分享幾個實在數據，目前中國每年的碳排放量是103億噸，除以14億人口，每個人平均7.5噸。而不管你生產什么產品，都消耗不了7.5噸，我們每天都在開車、用電，你略微省一點就可以省很多碳排放。而現在太陽能確實便宜了，風能確實便宜了，但是到2019年疫情前，經四十多年發展的中國風能太陽能能夠輸到東部的電相當于1.92億噸標準煤，只占了煤電的12%。受限于電網穩定性的要求，電網僅可輸送有一定量的非穩定能源，而其余非穩定能源供給的電，電網將不再輸送。全年風能太陽能只有20%發電時間，另外80%的時間怎么辦？那就要靠儲能？電池儲能從1959年到現在研究了上百年，花了上萬億人民幣，然而大規模儲電最便宜的還是100多年前就存在的抽水儲能，但是抽水儲能不是哪兒都建造的。一個技術研究了100年都沒有革命性的突破，那么今天我們就需要考慮換賽道了。前一段，我參加了一個會議，有人提出儲電的問題解決了，但我說沒解決。為什么？今天的現實是全世界一年電池產量儲的電不夠冬天一天用。技術具有不可預測性，到底經過多少年能實現，我沒法預測。
第二，大家均在講減碳，現在有人說可以把二氧化碳轉化成不同的產品。就如剛才，我講的一年一個人的碳排放量約為7.5噸，一個三口之家約為22噸。而生產什么產品，一個家庭一年可消耗22噸？22噸產品是一個家庭一年消耗不了的。現在全世界87%的石油被用于燃燒，僅13.3%的石油生產了你我用的所有化石品。而靠二氧化碳轉成其他的物質，如果能夠賺錢，對減碳不能說沒貢獻，但杯水車薪。
對于目前利用CCS、CCUS技術進行大量捕獲二氧化碳進行再利用或封存，作用是有限的。十幾年前在GE公司時，我們花了28億美金建了凈零排放IGCC火電廠，上百個博士工作了很多年。最后得出的結論，與其去干CCS或者CCUS，不如直接干核電。當時核電很好，但是福島事故之后，由于核電的安全系數提高，使得核電每千瓦成本提升太多。
通過提高能效來減低碳排放是有用的，但是難以根本解決碳中和的問題。首先增加能效永遠是減低碳排放成本最低的，也是最優先實施的途徑。但有一個重要的數字值得關注，2001年，我們經過了100多年的工業化，我們國家的煤產量僅為13億噸，結果到2013年，僅13年的時間就飆至39億噸。我經常用能源解讀經濟。為什么前面100年工業化，1949年建國，1978年改革開放，而我們國家僅用了近十年時間就飆升了前面100年的3倍？很重要的因素是2001年中國加入WTO，世界市場對中國開放了，中國成為世界工廠。當然，這一期間我們大量的房地產建設也是一個因素。房地產的建設是通過鋼筋水泥堆起來的，這個過程需要消耗大量能量。
如果能源結構不改變，靠電動車對減碳的貢獻是非常有限的，其中更重要的因素就是能量密度，對汽車、輪船、飛機等移動交通工具而言來講，能量存儲最重要的是油箱不能無限大。如果油箱都是1立方米，氫每立方米最小，3.2千瓦時，天然氣只有10千瓦時，鉛酸電池90千瓦時。其次，還需要考慮生產能力。起初內燃機生產一臺很貴。當1913年內燃機生產流水線建成以后，一條流水線一年生產100萬臺的內燃機，每臺成本最貴的也就300美金。然而，電動車不同。電動車的核心部件電池，受各種制造材料多樣，且儲量及開采量有限的影響，流水線的生產可以降低一定量的成本，但有限。最后，就是電池的回收問題還沒有完全解決。大規模的使用的電動車，將來幾百萬個電池分布在中國大地。如果不回收的話，電池的隨意丟棄，將會污染土壤、污染水。有人認為通過回收電池作為儲能電站可以解決廢舊電池的問題，但近期發改委把許多廢舊電池儲能電站的項目叫停了，還存在很多問題。所以我覺得電動車可以發展，但是從生產之日起必須考慮電池回收問題，否則最好謹慎發展。
面對目前我們國家的碳中和實現問題，怎么辦呢？我們提出另外一個問題，能不能把風能和太陽能以液體的形式——綠色甲醇存儲下來？甲醇是良好的儲氫載體，可解決氫氣儲運的問題。而我們國家的甲醇以煤制甲醇形成生產的就有9千萬噸產能，相當于汽油產能的1/4。但是煤制甲醇存在著致命的問題是生產每噸甲醇要放3.5噸左右的二氧化碳。
怎么辦呢？
一個好的辦法就是棄光棄風的電去電解水產生綠氫和綠氧。煤制甲醇廠生產成本最高的兩個就是氧氣和氫氣。把電解水出來的氧去氣化煤生產一氧化碳，與電解出來的氫氣一起合成甲醇，進而用煤和太陽能生產出來的甲醇66%以上的能量來源于可再生能源。有了綠色甲醇，第一，類似李書福的吉利生產的甲醇內燃機就已經成了綠色能源。吉利等生產的甲醇內燃機車技術已相當成熟，今天西安、貴陽等十幾個城市的公共汽車、營運車都使用甲醇作為燃料，開了好幾年，沒有任何問題。在雙碳的要求下，今后既然儲電儲能還存在一定的瓶頸，那可以把多余的、便宜的風能太陽能電解水制氫制氧，僅利用一點點碳，把太陽能風能轉成綠色的液體進行利用。液體是人類最好的能源載體，中國的能量分布特色是產地在西部，用能在東部。有煤有太陽有風的西部都是海拔1500米左右，為了石油和天然氣的運輸的西氣東輸的管線已經建設完成。而修管線最貴的是征地和立項。如果西氣東輸的管線已經有了，甲醇每立方米體積能量密度是4300千瓦時，天然氣每立方米只有10千瓦時。僅需要用比遠小于現有西氣東輸管線直徑的管線，就可以輸液體甲醇，且輸送的能量為天然氣的幾倍。此外，東西部的海拔差，有利于液體的運輸至東邊。進而可以在甲醇內燃機車上使用綠色甲醇。且未來可以做綠色甲醇-電混合動力，就如比亞迪的唐一樣，油電混合動力百公里油耗只有5點幾升。而使用綠色甲醇-電混合動力的話，汽車的碳排放就大幅度降低。
當燃料電池成本足夠便宜了，車上裝點綠色甲醇，通過車載甲醇重整在線制氫，氫通過燃料電池發電，電為車輛提供動力。進而可以通過改造現有一代液體基礎設施-加油站成甲醇加注站，可以支持內燃機車、電動車、氫燃料電池車三代汽車的發展。我不認為人類會把已有的建成的幾十億美金的液體設施扔掉。北上廣深每畝的地價多貴？加氫站的占地面積比現在中石化的加油站占地面積大，北上廣的城市里哪兒找那么多的那么大的地方去建加氫站。而使用甲醇作為運輸工具的燃料，可很好的利用現有的燃料加注設備，舉個例子，現有加油站一個罐可先改造為是綠色甲醇儲罐，其他五個罐仍是汽油，再過幾年根據需求可以逐漸替代相關油罐為綠色甲醇儲罐，基礎設施得到緩慢發展。氫能雖然呼吁得很高，但現在深圳沒有一個加氫站。中國的風能太陽能很便宜，我們怎么把風能太陽能轉成一個綠色的液體，這也是碳中和很重要的一條路徑，需要大家考慮。
另外一點，剛才我主要講述了交通領域的碳中和的問題，而在分布式發電上我們也已經開發了多年。目前，廣東有40多個山頂的5G基站就是以用甲醇-水重整制氫發電作為供能系統。該項技術已運用了好幾年，非常穩定，是相當成熟的。為什么這樣做呢？因為到山頂上，通過市電拉線到一臺基站成本高昂。一臺2.5千瓦的綠色甲醇分布式供能系統就足夠滿足一棟別墅的用電需求。每幾個月拉半車甲醇就可滿足其用電需求。這個設備發電只要甲醇和水。工作原理是甲醇和水在200多度產生氫氣，氫氣在80度和空氣通過燃料電池發電。它的發電效率就比燃燒發電效率高2-3倍，而且反應腔中200多度的余熱冬天可以供暖，夏天可以制冷。比較一下，這種系統和今天中國的煤炭碳排放，西部建一個火電廠，100萬大卡的煤只有30多萬大卡以電能的形式送至用戶端，其中60多萬大卡以熱的形式散耗掉。而電可以通過電網進行超遠距離輸過來，熱不可能進行遠距離輸過來。而甲醇可以通過管道運輸的方式，高效率的運輸過來，并且系統余熱能夠實現冬天供暖、夏天制冷的運用。因此，假設能源用這種系統的話，僅用僅排放今天煤炭經濟不到1/5的碳排放量，就解決中國的電力、交通和供暖供冷等問題。尤其是我們用綠色甲醇取代石油的話，可有利于解決中國能源經濟及能源安全問題。現在美元和黃金早就脫鉤，美元的支撐就是石油。今天用煤制甲醇的成本是汽油的一半，而用風能太陽能等可再生能源制得甲醇可能略微比煤貴一點，但是貴不到哪兒去，且煤炭可用劣質煤來做作為相關原料，進一步的降低成本。因此，綠色甲醇每百萬大卡的成本不會超過汽油。
此外，我們還做了實現了一個技術，在燃燒前把煤在水里磨細，把可燃的不可燃的分開，煤里可燃的就是光和作用形成的，不可燃的是來源于遠古大地的營養物質，可用于治理板結的土地、鹽堿地、沙漠。因此，我們提出煤炭工業的第一個碳中和概念。傳統的燃煤發電，將煤炭直接燒后產生大量的灰渣及排放二氧化碳。因此今天火電廠粉煤灰成災。這是我們人類千百年來對煤炭的認知錯誤。應該把煤中可燃與不可燃的分開，來自于遠古大地的高營養礦物質應該把它分離出來后，還回土地的或去治理沙漠。進行可以通過促進植物生長的方式將燃煤排放的二氧化碳重新存儲回來。這樣也可以做到降低碳排放。現在在西部，通過太陽能和沙漠治理結合形式，在太陽能板下種植固沙植物，進而太陽能板發了電，而底下植物也良好的生長，綠了起來。由此可看，碳中和是整個大的能源結構調整問題。
因此需要社會體系進行創新與變革，同時更需要政產學研良性互動，真正把政產學研鏈接到一起的。其中最缺兩類人，具有企業家精神的科學家和具有科學素養的企業家，我們希望與具有企業家精神的科學家和具有科學素養的企業家，共同推動碳中和的進步，實現我們的碳中和。
最后，很多人說“零碳”，但“零碳”是不對的。這個世界二氧化碳不能太多，但是你我呼吸的氧氣和吃的食品都需要二氧化碳光合作用生成。因此，需要有一定量的二氧化碳。把今天的煤炭/石油經濟改為綠色經濟，中國的碳中和問題就可以解決了，而且成本是可控的，不像儲電那么貴。我的演講結束，謝謝大家。
