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陈军院士:碳中和背景下的新能源科技前沿

发布时间:2022-02-19收藏本文关闭本文

  自工业革命以来,由于工业化程度提高、化石燃料大量消耗、全球范围内森林面积减少等,二氧化碳排放量不断增加,导致全球气温升高、冰川融化、海平面上升、极端天气多发等诸多生态环境问题,人类赖以生存的地球面临着前所未有的威胁与挑战。

  为推动能源低碳化和绿色发展,2020年9月,我国政府在第75届联合国大会上宣布中国力争在2030年前实现“碳达峰”,2060年前实现“碳中和”。这里的碳中和(carbon neutrality)是指企业、团体或个人在一定时间内,通过植树造林、节能减排、技术固碳等形式,抵消自身直接或间接产生的二氧化碳排放量,实现二氧化碳“零排放”。

  不同国家推进碳中和的进度有所不同,目前全球已有130多个国家和地区提出实现碳中和的时间,大部分国家提出在2050年实现碳中和目标;世界各国从碳达峰到碳中和的时间平均需要50年以上。当前,我国仍处于工业化过程中,一次能源消费仍在快速增长,碳排放也仍处于增长阶段。这预示着我国要付出更加艰苦的努力,以更快的速度和更高的效率才能实现碳中和目标。

  目前能源领域碳排放总量大、占比高,这主要是源于化石能源的大量开采和利用,使得二氧化碳等温室气体排放量急剧增加。为实现碳中和,亟待变革能源利用方式和调整能源结构。

  一方面,改变化石能源利用方式、提高化石能源转化效率、促进化石能源的清洁高效利用,从而达到节能减排的目的;另一方面,我国目前的资源结构为“富煤、少油、缺气”,亟需改变能源结构,提高新能源和清洁能源的占比,大力推进低碳能源替代高碳能源、可再生能源替代化石能源。

  总的来说,发展新能源,实现能源转型,降低化石能源消费,提高能源利用率,节能减排,构建绿色低碳的能源体系,是降低二氧化碳排放、实现碳中和的重要举措。

  BP Energy预计未来将加快提升电气化率,以非化石能源为主的电能将成为一次能源主体,在非电能源领域将会加速推动氢能、碳捕获、利用、储存等新技术应用。预计到2060年70%的电力将由清洁可再生能源供应,约8%将由绿氢支撑,剩余约22%的化石能源消费将通过碳捕获方式实现碳中和。

  由于风能、太阳能等可再生能源发电受自然界的风速、风向、昼夜、阴晴天气的影响,具有间歇性、波动性,为保证电网安全、稳定、可靠供电,长时储能技术将是实现“双碳”目标的关键核心,必须引起高度重视。新能源汽车替代燃油车也是有效降低二氧化碳排放的重要途径,未来将得到更快的发展。

  经过多年发展与积累,我国新能源科技水平和创新能力持续提升,部分领域达到国际领先水平。但行业整体科技水平还不足以支撑能源结构转型升级的需求,相比发达国家仍然在部分方向存在差距。特别是在双碳目标提出后,更需要理论创新、技术创新、制度创新,要从我国的实际出发,寻求颠覆性的技术突破。

  因此,加快核心技术创新,推动能源开发、转换、配置、储存、使用等领域的技术创新、装备制造和产业发展等仍有巨大的发展空间。

  未来,我国将以更大力度推进新能源先进发电技术、先进特高压电网技术、大规模新型储能技术、绿色氢能技术、碳捕集利用与封存技术和先进核能技术攻关的同时,进一步推进煤炭绿色高效利用技术、石油化工绿色低碳技术的创新攻关,推动数字化信息化技术在节能、储能、清洁能源利用、能源互联网领域的创新融合。

  可再生能源发电、先进储能技术、氢能技术、先进核电、二氧化碳综合利用等新技术有望取得系列重大突破,减碳脱碳技术将成为今后一个时期能源领域技术研发和攻关的重点。

  

作者:陈军,中国科学院院士、南开大学副校长

(资料来源:新华社)