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實現(xiàn)“雙碳”目標,亟須多種技術“抱團”發(fā)力

2021-11-12 08:31:56 科技日報   作者: 金 鳳  

地下空間開發(fā)利用可以與交通碳減排、人工碳匯、建筑碳減排、能源的綠色轉型“組團”,為實現(xiàn)碳達峰碳中和提供解決方案。

錢七虎

中國工程院院士、陸軍工程大學教授

“現(xiàn)在城市的交通擁堵還很普遍,帶來的交通污染怎么解決?其中一個辦法是把貨運轉到地下去,建設城市的地下智慧物流運輸系統(tǒng)。這個系統(tǒng)如果建成,人們購買任何商品都只需要點一下鼠標,所購商品就像自來水一樣通過地下管道很快‘流入’居住小區(qū)的自動提貨柜……”

近日,在江蘇省科協(xié)主辦的2021年江蘇科技論壇的報告中,國家最高科學技術獎獲得者、中國工程院院士、陸軍工程大學教授錢七虎用這番暢想,分享地下空間開發(fā)利用與交通碳減排的遠景。

錢七虎認為,地下空間開發(fā)利用可以與交通碳減排、人工碳匯、建筑碳減排、能源的綠色轉型“組團”,為實現(xiàn)碳達峰碳中和(以下簡稱雙碳)提供解決方案。

能源變革要循序漸進

中國工程院院士、上海交通大學碳中和發(fā)展研究院院長黃震建議,要從供給側和需求側探索電力零碳化、燃料零碳化、再電氣化、智慧化、高效化等方面,促進能源變革。

中國科學院院士、西安交通大學教授郭烈錦則建議,以大規(guī)模低成本清潔發(fā)電制氫、二氧化碳還原與碳高值化循環(huán)利用,構建五位一體的能源體系。

“當前,中國二氧化碳排放的最大來源是化石能源的燃燒。”作為深耕能源領域幾十年的資深從業(yè)者,國家能源集團科學技術研究院有限公司副總經(jīng)理朱法華認為:“控制二氧化碳排放,首當其沖的是要控制煤炭消費。中國煤炭約一半用于燃燒發(fā)電,減少電力行業(yè)的煤炭消費是減少二氧化碳排放的有效手段,但中國富煤貧油少氣的資源稟賦,使得電力行業(yè)很難離開煤炭。”

“面向碳中和的能源變革,要循序漸進,先立后破,先把新能源為主的新型電力系統(tǒng)建立起來,再逐漸減少化石能源比例。作為保障型能源,化石能源還會繼續(xù)為國民經(jīng)濟作貢獻,當然也要達到零碳的排放。”中國工程院院士、上海交通大學碳中和發(fā)展研究院院長黃震認為,迎接能源變革,需要同時在能源供給側和需求側推進革命。

“重中之重是電力的脫碳和零碳化。”黃震解釋,電力脫碳與零碳化,核心是構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。對此,德國的經(jīng)驗或有借鑒意義。

此前,德國宣布將在2022年全面棄核,2038年前關閉所有煤電廠,2050年構建全部100%采用可再生能源的用能體系。

德國在推進可再生能源發(fā)展中立法先行,建立起遍布全國的分布式光伏發(fā)電、風電、生物質發(fā)電及儲能機組;通過基于大數(shù)據(jù)的電力供給側和需求側的預測與管理,以及基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易和服務平臺,有效促進可再生能源消納,提高電網(wǎng)的供需平衡。在德國,高比例的可再生能源已使常規(guī)火電從基荷電力轉變?yōu)檎{峰電力,成功實現(xiàn)了能源結構轉型。

“市場化的電價、電力系統(tǒng)的調節(jié)、基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易等都是值得我們借鑒的。”黃震說。

可再生能源制取助力零碳化

電力的脫碳和零碳化,離不開燃料零碳化。燃料零碳化是以太陽能、風能等可再生能源為主要能量制取可再生燃料,包括氫、氨和合成燃料等。

郭烈錦認為,發(fā)展大規(guī)模低成本的可再生能源的轉化存儲技術大有可為。

“例如,太陽能光/熱耦合制氫及碳氫燃料,以水為基,構建光/熱催化耦合制氫、制碳氫燃料的碳氫循環(huán),實現(xiàn)太陽能到燃料化學能的能量與物質的耦合轉化。”郭烈錦解釋。

碳中和是一場綠色革命,如果沒有顛覆性、變革性的技術突破,不可能實現(xiàn)碳中和,黃震認為,助推能源利用高效化、再電氣化、智慧化也勢在必行。

黃震認為,在加速零碳電力供給的基礎上,加快工業(yè)、建筑、交通等領域的再電氣化,是提高能源利用效率、實現(xiàn)能源利用脫碳和零碳的重要途徑。而如何通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云技術等信息與控制技術,將人、能源設備及系統(tǒng)、能源服務互聯(lián)互通,使電源、電網(wǎng)、負荷和能源存儲深度協(xié)同,也值得深思。

將碳“圍剿”在城市地下空間

“要實現(xiàn)‘雙碳’目標,一定要聚焦城市。”錢七虎說,有數(shù)據(jù)顯示,全球碳排放的三分之二或者四分之三來自城市,而中國三線以上城市總面積占到了國土面積的1/6。全球變暖的罪魁禍首是碳排放,應對之策是碳減排與碳匯。

錢七虎解釋,碳匯有生態(tài)碳匯和人工碳匯。生態(tài)碳匯是發(fā)展綠水青山的生態(tài)建設。而人工碳匯可以利用地下空間的封閉性、穩(wěn)定性等優(yōu)勢,把捕捉到的二氧化碳永久封存地下。

如果說地下空間是尚待開發(fā)的固碳“潛力股”,對建筑業(yè)和交通業(yè)的綠色轉型,地下空間同樣大有可為。

錢七虎表示,交通的碳減排有兩個途徑:“一個是零碳燃料,最好用氫,但是氫要解決運輸和儲存的問題。另一個是交通轉地下,用電動交通,不用直接燃料的交通,發(fā)展地鐵為主的城市地下軌道交通、地下低真空高速磁懸浮的城際交通、發(fā)展地下物流系統(tǒng)。當然,光有軌道交通不夠,還要有城市地下快速路系統(tǒng),發(fā)揮私家車‘門對門’的優(yōu)勢。”




責任編輯: 江曉蓓

標簽:實現(xiàn)“雙碳”目標