岑可法：科技解鎖“雙碳”共促人與自然和諧共生

鄭亞麗

在碳達峰碳中和背景下能源發(fā)展不能只提低碳，要全方位、系統(tǒng)性布局。同時要考慮土地資源約束，進行集約式布局。

近日，浙江省委、省政府印發(fā)《關于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的實施意見》（以下簡稱《實施意見》），對浙江實現(xiàn)碳達峰碳中和目標提出了要求、指明了路徑。立足新發(fā)展階段，浙江如何平衡“穩(wěn)增長”和“調結構”的關系？如何進一步提高能源結構中可再生能源比例？中國工程院院士、浙江大學能源工程學院教授岑可法闡述了自己的思考。

問：您認為浙江省推進碳達峰碳中和工作過程中存在哪些挑戰(zhàn)？該如何破題？

岑可法：浙江省人口密度大、土地面積小、能源資源稟賦較差，但民營經濟發(fā)達、生態(tài)優(yōu)勢明顯，同時承擔了高質量發(fā)展建設共同富裕示范區(qū)的重要戰(zhàn)略任務。要統(tǒng)籌處理好碳達峰碳中和與高質量發(fā)展的關系，浙江省面臨著較大挑戰(zhàn)。為了更好地推進碳達峰碳中和工作，首先要設定高質量達峰目標，既要符合浙江實際，又能體現(xiàn)使命擔當；其次是速度要合理，要發(fā)揮速度優(yōu)勢，不能拖拖拉拉，要加快推進碳達峰碳中和各項工作；三是戰(zhàn)略定位要有高度，應統(tǒng)籌考慮各方面因素，加強創(chuàng)新，恰如其分地制定符合浙江實際的碳達峰碳中和戰(zhàn)略路徑與措施；四是要充分發(fā)揮浙江特色優(yōu)勢，比如可以在推動碳達峰碳中和工作中充分調動民營企業(yè)積極性，為全國碳達峰碳中和工作提供示范。

問：目前，浙江能源利用效率水平位于全國前列，未來在提升能源利用效率與節(jié)能方面，還能采用哪些措施？

岑可法：在提升能源利用效率與節(jié)能方面，《實施意見》提出了開展能效創(chuàng)新引領專項行動，重點地區(qū)和行業(yè)能源利用效率大幅提升，單位地區(qū)生產總值能耗大幅下降等目標與行動。我認為新目標下要有新思路、新舉措。一是要采用先進的工具，可以利用智慧測量與智慧傳感技術進行數據采集與監(jiān)測，實現(xiàn)重點領域、重點行業(yè)碳排放的立體、在線測量，且要達到國際標準、受到國際認可；二是要有智慧的模型，在工業(yè)、建筑、交通等領域構建多維、智能的算法模型，實現(xiàn)準確、及時的碳排放測算，了解碳從哪里來；三是要有創(chuàng)新的管理模式，要建立智慧化、網絡化的管理新模式，提升效能，總結規(guī)律并加以推廣。我們目前也正在著手這些技術與裝備的研發(fā)及應用推廣，努力為浙江實現(xiàn)碳達峰碳中和目標貢獻一份力量。

問：如何進一步提高浙江能源結構中可再生能源比例？可再生能源技術有哪些突破？

岑可法：目前，可再生能源領域在全國乃至全球都還在探索。從碳的角度來說，降碳與增效、減排要并舉。我們要認識到碳中和下的“零碳”不是沒有“碳”，農作物的生長、我們的生活都離不開“碳”。結合我們國家的實際情況，也不應該忽視煤炭的作用。煤炭作為能量密度大的一種資源，在碳達峰碳中和背景下，應該考慮煤炭的分級利用。作為一種能源，未來煤炭將多用在調峰發(fā)電機組；作為一種資源，煤炭將更多地作為一種“固碳”原料來發(fā)揮作用。

可再生能源要進一步推廣應用，首先要考慮的問題就是可持續(xù)性問題。平均來說，我國太陽能每年只有1000 小時可利用，特別是浙江省雨水較多，太陽能利用小時數相較于西部省份明顯偏低。其次是發(fā)電效率問題，工程上同等裝機容量的光伏發(fā)電效率僅有12%至13%，超臨界燃煤發(fā)電機組的效率可以達到48%左右，天然氣發(fā)電機組的效率可以達到64%左右，相差巨大。再次是土地資源問題，浙江省最缺的是土地，1 千瓦的光伏太陽能占地面積一般為700平方米左右，如果要通過大規(guī)模部署光伏裝機來提升能源結構中可再生能源比例，將因土地資源限制而難以實現(xiàn)。最后是經濟性問題，大規(guī)模推廣利用的可再生能源一定要廉價，價格不能太貴。但同時需要看到光伏發(fā)電在碳排放方面的優(yōu)勢，煤電機組的發(fā)電碳排放強度約為每度電900克，油電機組約為每度電700 多克，氣電機組約為每度電500 多克，而光伏發(fā)電僅為每度電40 多克。

目前，風能發(fā)展也面臨同樣的問題，但比太陽能稍微好一些。浙江沿海一帶有一定的風能資源，但是不穩(wěn)定，受天氣影響較大，風電供應的持續(xù)穩(wěn)定性較差，影響用電安全。

現(xiàn)階段可再生能源領域的很多問題還有待解決、突破，在碳達峰碳中和背景下，能源發(fā)展不能只提低碳，要全方位、系統(tǒng)性布局；同時要充分聯(lián)系浙江實際，浙江面積小，要考慮土地資源約束，進行集約式布局。因此，可再生能源的發(fā)展要從高效、清潔、低碳、生態(tài)、安全、經濟、可持續(xù)等方面統(tǒng)籌考慮、統(tǒng)籌推進。

問：您認為浙江應該采取怎樣的措施來有效防范可再生能源的波動性風險？新的能源技術（如儲能技術）將會在此過程中扮演怎樣的角色？

岑可法：儲能技術在推動碳達峰碳中和工作中扮演著重要角色。儲能技術的創(chuàng)新與推廣應用正在給能源行業(yè)帶來顛覆性變化。傳統(tǒng)儲能技術體系中采用儲熱技術比較多，其次是儲電技術。大規(guī)模儲電技術做起來難度相對更高，但對于系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經濟性效益明顯。比如，在舟山的碼頭采用儲電裝置回收集裝箱搬運過程的勢能，能夠省電80%。儲熱技術現(xiàn)在的發(fā)展方向為高溫儲熱，溫度越高效率越高。此外，還有移動儲能，可以靈活滿足工廠儲能需求，目前正在長興電廠開展示范。未來，從模式上來講，是固定式與移動式儲能相結合；從技術上來講，我們要重點發(fā)展以上儲能技術，當然低溫儲能技術、熔鹽儲能技術等也可作為補充來豐富儲能技術體系。

對于防范可再生能源的波動性風險，可以考慮采用濾波裝置。加入濾波裝置，可以很快緩解或消除可再生能源比例過高造成的波動。單個光伏電池的輸出能量是有限的，將太陽能電池板能量輸出過程與濾波裝置耦合協(xié)同，可以消除分布式發(fā)電的波動性風險。但就現(xiàn)階段而言，可再生能源發(fā)展的最核心問題是要提高效率，目前發(fā)電效率偏低。

問：在能源、工業(yè)、交通、建筑等重點領域，如何考慮可再生能源的應用？

供圖/視覺中國

岑可法：首先，我想講一個觀點，可再生能源不一定是減碳的。比如在運輸方面，電動汽車雖然能夠降碳，但是也只有在電動汽車使用里程數達到一定的數量值之后才能減碳。因為電動汽車的電池制造過程中需要使用十幾個品種的金屬，為了生產這些金屬，排放出來的溫室氣體有多少，這需要使用全生命周期的方法來進行分析。在使用過程中，電池充電的電源來自哪里，如果來自燃煤電廠，這些電源在生產過程中也會產生大量二氧化碳，如果來自燃料電池或者光伏電池，碳排放量可能會少一些。美國能源部建立兩千多種模型來對電動汽車碳排放量進行全生命周期計算，結果顯示，與燃油汽車相比，一部電動汽車在行駛里程數達到約6 萬千米之后才能開始減碳。除非電動汽車的電源全部來自可再生能源，否則電動汽車的減碳效果將會較弱。挪威是水力發(fā)電國家，據估算，新能源汽車需運行約1.3 萬千米才能減碳。中國約80%以上是火力發(fā)電，這個測算結果約為12.5 萬千米。

因此，在采用新能源或可再生能源技術時，要用全生命周期方法來分析碳排放，運用多維模型測量能源、工業(yè)、交通、建筑等重點領域的碳排放量，推廣真正具有減排效應的減碳降碳技術和產品。

問：您認為未來零碳、負碳技術在工業(yè)、交通、建筑等重點領域的應用前景將會怎樣？我們也了解到您的團隊在開展CCUS（Carbon Capture，Utilization and Storage，碳捕獲、利用與封存）技術研究，您認為浙江在二氧化碳資源化利用方面有怎樣的優(yōu)勢？

岑可法：《實施意見》提到，要使零碳、負碳技術創(chuàng)新及產業(yè)發(fā)展取得積極進展，目前低碳、零碳、負碳技術在浙江已有示范應用。之前我去參觀杭州錢塘新區(qū)的前進智造園，這個園區(qū)以打造“零碳工廠”為目標，平均單位工業(yè)增加值能耗在全省處于先進水平。這種以數字化、智能化技術推動生產側發(fā)生重大變革，打造全新的綠色生產模式是未來發(fā)展的方向。在此過程中，要發(fā)揮量大面廣的民營經濟的重要作用，充分調動民營經濟在調整優(yōu)化能源結構、減少化石燃料使用量、增加可再生能源方面的積極性。

從末端增加碳匯吸收和從源頭上減少碳排放是實現(xiàn)碳達峰碳中和的有效途徑。浙江靠海、民營經濟發(fā)達，在二氧化碳資源化利用、發(fā)展高效循環(huán)經濟方面優(yōu)勢明顯、前景光明。浙江可通過優(yōu)化森林種植、發(fā)展海洋碳匯，不斷提升天然碳匯水平。同時，大力發(fā)展CCUS 技術，提升二氧化碳吸收和利用能力。我們團隊CCUS 技術研究中有兩項非常有意義，一項是工業(yè)固廢經過處理加工成建材，另一項是微藻對工業(yè)固廢的吸收利用，目前都已實現(xiàn)成果轉化。在研究成果應用轉化過程中，還需要關注投資回報的問題，比如碳捕集技術針對的應該是高濃度的二氧化碳（工業(yè)廢氣等），而不是大氣層中低濃度的二氧化碳，建議主管部門關注性價比高、易于推廣的技術。

問：您認為浙江現(xiàn)有的政策制度體系能否支撐能源、科技創(chuàng)新等領域實現(xiàn)碳達峰碳中和目標？是否有其他方面的建議？

岑可法：為了更好地推動能源、科技領域創(chuàng)新，應該出臺鼓勵政策。要充分發(fā)揮科技創(chuàng)新對“雙碳”目標實現(xiàn)的支撐引領作用，統(tǒng)籌推進各領域科技創(chuàng)新、人才培養(yǎng)和國際合作，促進科技成果產出及產業(yè)化規(guī)模化應用。特別是人才培養(yǎng)方面，迫切需要培養(yǎng)一批年輕的“低碳人才”，建議浙江大學與省里開展緊密合作，加快復合型人才培育；建立獎項激勵機制，比如高校保研資格等，鼓勵人才創(chuàng)新。

《實施意見》提出，將碳達峰碳中和相關指標納入經濟社會發(fā)展綜合評價體系，推動能源、工業(yè)、建筑、交通、農業(yè)、居民生活等領域全面綠色低碳轉型。在這里，我想先強調一下“碳的價值”問題，也就是碳排放權、發(fā)展空間的問題。同樣一噸碳，應該要優(yōu)先保障民生需求，而對于工業(yè)領域的高濃度碳排放，能降下來的一定要先降下來。碳達峰碳中和關注的總體思路應該是運用技術、市場等多種手段，提高碳減排質量，確保減碳效果最優(yōu)、減碳成本最低。

對于六大領域的碳減排工作，一是交通領域，建議將來在條件允許下高速公路通行費標準把車輛碳排放量考慮進去，推進集裝箱標準化，實現(xiàn)海、河、公路聯(lián)運發(fā)展；二是建筑領域，建議學習國外先進經驗，推進建筑革命，采用壽命更長、更環(huán)保的建材，可以推廣方艙醫(yī)院做法，提高建筑施工效率，減少土地空置時間；三是工業(yè)領域，建議全生命周期考慮碳排放問題，科學制定產品的碳效標準；四是能源領域，建議加快儲電、儲熱、儲水等多種技術相結合的儲能模式，探索多種二氧化碳資源化利用技術，通過化學轉化、生物轉化、礦物化利用等方式實現(xiàn)減污降碳協(xié)同；五是農林碳匯領域，建議結合浙江實際發(fā)展分層立體種植，比如頂層光伏發(fā)電，底層種植一些吸碳效率高、經濟附加值高的特色作物；六是居民生活領域，目前我們國家的居民生活水平與發(fā)達國家有較大差距，比如美國人均用電量約為中國的5.7 倍，要優(yōu)先考慮居民生活的實際需求，倡導綠色生活。

在碳達峰碳中和背景下，我有一個夢想屋的設想。夢想屋的建材采用工農業(yè)廢棄物和灰渣，用二氧化碳使它變?yōu)槎嗫捉橘|的材料，這樣不僅能減輕建筑重量，還可以減少建筑打樁工作量，縮短建筑耗時，降低土地閑置時間。澆筑混凝土的過程中用工業(yè)化手段在較短時間內建造窗門、樓梯等建筑部件，使房屋建筑能夠快速建成，減少使用泥土磚。此外，夢想屋的裝飾采用海藻種植技術。海藻的生長速度是普通植物的10 倍以上，可沿著建筑外墻進行三維海藻培育，來吸收二氧化碳，同時釋放氧氣使人們在城市感受到低碳氧吧的美好生活。我們已經培育出4 種不同顏色的海藻裝飾，色彩豐富，可以進一步提高夢想屋的環(huán)境友好性。在這里，我們樂見科技所帶來的“零碳”小屋，樂享人與自然和諧共生的美好生活。