主持人楊宇東:劉院長曾經在媒體上提出,可以用如今煤炭和石油經濟約20%的
碳排放總量,來解決中國的交通電力供暖以及石油短缺問題,為實現
碳中和做出一定的貢獻。煤炭石油“從黑到白”的轉換,您認為具體會怎么實現呢?
劉科:近年有一個很重要的事件發生——中國的太陽能風能,尤其是太陽能
價格變得比較便宜了。
以我了解到的一家央企為例,該企業掛單價為每度電1毛4分2一度電,其中還包括了三分錢的資源稅,它的成本其實是1毛1分2一度電。近期我跟一位華為的高管交流,得知華為現在在沙特要搞1.3G瓦的太陽能電廠。1.3G瓦什么概念?我記得20多年前我在紐約,整個紐約州的用電只有30g瓦,包括紐約市的相當于燒煤的話,它一天每天13,000噸煤。
這個量很大了,那么因為中東日照時間長,另外中東的資本成本便宜,他們甚至可以說做到一度電1美分。不到7分錢人民幣,這個是個很大的進步。這個是在10年前我們做能源的時候,包括我自己不可想象的價格,既然太陽能很便宜了,現在怎么充分利用它?太陽能再便宜,卻擺脫不了一個核心:一年只有20%左右的時間能夠發電,那80%左右沒有太陽的時候怎么辦?
目前你要么靠核電,要么靠火電,要么靠天然氣。天然氣全世界沒有這么多,如果暫停
新能源供應,火電就容易價格失衡,結果歐洲天然氣價格今年暴漲7倍、8倍,是出奇的漲,消費者受不了。
所以核心的問題是當百分之80%左右沒有太陽沒有風能的時候,我們怎么提供能源,這就是今年一直提及的概念——儲能。但是儲能靠電池儲,現在目前來講技術還沒到那一步,在比爾.蓋茨這本書里邊引用了一個數字,說全世界現在一年生產的電池量還不到東京一天用,此外,電池儲能現在成本還是比較貴,為什么比較貴?
我用反證法,比如現在我們發電我才1毛1分多錢一度電,今天珠三角的谷電3毛錢,峰電1塊3,前段甚至到1塊7,要是發電才1毛多,儲一個電3毛到1塊7,說明現在儲電的成本還比較高。
因此我國提出,有太陽能等新能源的時候,盡量用新能源。
科學角度來說,甲醇和氫氣反應的溫度290度,如果在電場就是沸熱了,因此,發電廠的距離也值得考究。如果電廠建到幾千公里以外的話,電可以輸過來,單熱是不可能輸過來的,如果在附近發電,電力和熱力都可以利用起來。
因此在這樣的前提下,今天的煤炭或者石油經濟和我描述的
綠色甲醇經濟就值得關注了。
先普及一下綠色甲醇的概念:
比如在西部用太陽能和風能產生濾電,電解水制氫制氧,那么純氧也很寶貴。氫能的值是把氫氣輸過來,氧氣就放空了,那氧氣我們可以用來它氣化城市垃圾、氣化生物質,甚至氣化少量的煤,這樣就生產叫做綠色的甲醇,產出來液體就是綠色的,那么液體的綠色從東部西部的海拔都是1500米,中國西氣東輸的管線已經有了,那么天然氣每立方米只有10千瓦時,綠色甲醇的每立方米是4300千瓦,這背后的意義是什么呢?
如果我們采用西氣東輸,不管多小的管道線都可以輸送同樣的能量,修管線最貴是征地、立項,當一個大管線也有了,在邊上再綁一根小管線,這個成本是很低的。而且甲醇零下70度不結冰,那就有的必須要保溫,因此當這根管子從西部修好了,1500米海拔1.5公里的高度自動就流到東部了。
流到東部以后,如果這個甲醇是綠色的,我就拿李書福,吉利的甲醇汽車為例,都是綠色能源,同時我在你所在城市發電,290度變氫氣,氫氣發電,80度發電的效率是燃燒發電的一倍,如今的煤炭經濟的效率就可以理解了。煤炭經濟現在燒煤在西部一個火電廠,頂多40%的效率,輸的過程中損失后只有百分之三十幾輸到你所在的城市,60%多都是以熱的形式浪費掉,因為電可以輸過來,熱輸過來就冷了,就浪費掉了,只有百分之三十幾的效率。
而如果使用綠色甲醇了,我用西部便宜的太陽能、便宜的風能,再加一些便宜點的劣質媒或者一些城市垃圾,液體等。當從遠方輸送過來時,管線、水往低處流,甲醇跟酒精一樣在流動的過程中不需要能量,流到城市發電的效率是原來的2-3倍,而且同時290度余熱就可以冬天在北方,山東、
北京、天津那地方可以供暖,夏天一個熱泵就可以治冷,這樣綜合能效就是原來煤炭經濟的至少5倍以上,這樣就用原來煤炭經濟排放不到20%的碳排放,就可以解決大家的交通、供暖、供電甚至供暖的問題。
以上是我描述的一個愿景,有一個前提條件,就是碳中和
碳稅必須足夠高,如果
碳稅很便宜的話,大家繼續就用煤炭制甲醇繼續進入化石能源。如果碳稅真正像高到歐洲這個程度,我剛才描述的一種方案,如今已經具備經濟性,因為如果不要說是1毛多錢的太陽能,2毛錢甚至3毛錢一度電的太陽能,我現在制出來的液體跟今天的汽油等熱之下成本也差不多了,在這種情況下我們又何必持續進口石油呢?
因此我覺得慢慢要利用中國便宜的風能、太陽能,把握風能、太陽能。當有太陽能的時候,盡量通過電網來輸電,沒有風沒有太陽能的時候,將難以利用的能源轉成綠色液體,用今天已有的綠色液體的基礎設施,就像汽油基礎設施、加油站、輸油管線罐車等將其利用起來,運用綠色液體輸送到千家萬戶,開車發電、供暖、制冷。
因此將來汽車方面,我不認為電動車對北上廣深城市適配性是完美的,因為我不認為現在人類很快會把已有的積了幾萬億液體的基礎設施全扔掉,再到處建設充電站和加氫站,氫能加氫站的建設不是那么容易,同時加氫站的確需要很大的社會資源和各方面安全性的考量。
這種基礎設施的建設永遠對新能源汽車是“雞和蛋,蛋和雞”的問題。所以我想的就是利用綠色液體,用已有的液體設施,一套綠色甲醇可以供未來的三代汽車,第一代汽車,今天李書福的甲醇汽車廠。
第二代將來我的暢想是綠色甲醇混合動力。第三代如果燃料電池真正便宜了,我傾向于綠色甲醇動力。車上甲醇和水反應制氫,氫通過燃料電池80度發電,80度發電的效率就是內燃機燃燒1000多度,發電效率2~3倍。這樣可以實現一代基礎設施綠色液體供三代汽車使用,同時可以家庭的用電、供電、供暖、供暖。
主持人:一個非常好的愿景問題,但今天您也談到一個限制,就是說碳稅的問題,我們也不能說光等著碳稅的矛盾沖突之后,再去發展這么一個技術路線和實現這么一個愿景。劉院長關于這一塊您還有沒有進一步的建議。
劉科:希望國家有適當的支持政策。
從近幾年數據來看,我國推動電動車的發展,耗資已經上萬億了。而在我看來,如果降低碳稅的收費,可能能源問題能得到一部分的緩解。
從目前情況來看,當前煤制甲醇,每噸甲醇要排放3.5—4噸的二氧化碳,而如果碳稅標準有所降低,煤制甲醇就有暢想的余地了,太陽能也并非不可替代了,只有碳稅到一定程度,大家可能就不用維持甲醇了,那會兒太陽能治甲醇的技術就有競爭力了。
至少我覺得國內現在作為一個儲備技術開始示范起來,那么未來我相信假如這個世界上要實現碳中和,碳稅在世界會慢慢趨于平衡的,你不可能說是現在像歐洲的碳稅是90歐元,我們現在50人民幣,對吧?
從發展的角度來講的話,我相信未來是可以實現的,大家提前布局,也能進一步提升中國的競爭力。
當然,美元跟黃金現已脫鉤,現在支持美元的重要因素是石油,目前我國每年需要進口2000多億美金石油,如果能利用中國價格更合適的太陽能、風能,加上我們充分的生物質技術(城市垃圾80%是生物質),再加一點煤炭資源能制出一類液體,等熱值的成本及跟汽油就接近,甚至比它低一點的話,我們就沒有進口石油的必要了,也就掌握了能源的主動性。
我們國家有一個特殊的國情——我們石油天然氣儲備量依然有待提升,因此我們能源供給主要靠煤化工,如今中國已經有了9000萬噸的煤制甲醇的產能。
9000萬的什么概念呢?幾乎是汽油產能的1/4了。同時,我們還有了另一種大量的產能:甲醇制烯烴,有的烯烴、乙烯丙烯所有的石油化學品都可以治出來了,這表示你凡是原來拿石油制的,我都可以拿煤來制,但是今天如果油價便宜了以后的話,用煤炭制就沒有的競爭優勢。
另一方面,如果碳稅上升了,我國的優勢也將會不在明顯,但是我們中國石油和天然氣產能的漏洞,如果能用價格更低廉的太陽能去替代、如果可以使用綠色甲醇,我們將打通一條綠色石化產品的道路,這個也是解決中國石油不夠的另外一個重要的補充。而目前這方面中國已經站在世界的前列了。
(作者系南方科技大學創新創業學院、
清潔能源研究院院長)
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