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探索 | 科技论坛上院士共话江苏“绿色转型”:谁手握创新力,谁就是新赛道的领跑者
2021/10/19 20:20  交汇点新闻  

  交汇点讯 今日,以“绿色转型 率先达峰”为主题的2021年江苏科技论坛在南京国际博览中心拉开帷幕,国内外顶尖专家学者围绕“碳达峰碳中和”目标,为我省在绿色低碳发展中遇到的产业结构变革、能源变革等方面的突出问题和需求把脉问诊、建言献策。《科技周刊》记者提前采访作主旨报告的中国工程院院士钱七虎、黄震、蒋建春,中国科学院院士郭烈锦。四位院士从各自领域给出真知灼见,并对江苏为全国探索实现“双碳”目标的实施路径,争当绿色能源大省,率先实现碳达峰寄予厚望。

  钱七虎院士:

  为“双碳”目标开拓城市地下战场

  “一个时代的城市建设有一个时代的目标。”中国工程院院士钱七虎接受记者采访时说,在双碳目标下,应研究“新时代城市建设与立体城市”议题。全球变暖的罪魁祸首是碳排放,而碳排放2/3来自城市。为了让人民有更加幸福的生活,建设智慧城市、美丽城市、碳中和城市势在必行。

  建设这样的城市,离不开地下空间的利用。善加利用地下空间,就可以释放地面空间、创造绿色生态,才能实现碳减排与碳负排放(碳吸收),即碳汇。钱七虎解释,碳汇有生态碳汇和人工碳汇,生态碳汇要发展绿水青山的生态建设,人工碳汇可以利用地下空间的封闭性、稳定性等优势,把捕捉到的二氧化碳永久的地下封存。现在已经有十几个试点项目,比如中石化华东油田就已经注入了40万吨的二氧化碳,把碳“压”到地下油气田,同时还可以把石油、天然气“顶”出来,一举两得。

  “交通和建筑占能耗排放的比例很大,亟需绿色转型。”钱七虎说,以交通为例,未来地面交通要更多转入地下,交通工具要电动化,即不用化石燃料,推广新能源电动车;发展高铁等地面轨道交通,以及地铁为主的城市地下轨道交通,地下低真空高速磁悬浮的城际交通;未来还要发展城市的地下快速路,来弥补城市轨道交通系统的不足。另外,在物流规模爆发式增长情况下,发展城市的地下智慧物流运输系统,有利于城市“减肥”、节能、货物保存,目前这一方面还没有做出成效,他希望江苏率先进行探索。

  钱七虎认为,利用地热为建筑供热制冷应为建筑能源的首选方案。根据现有资料估算,长三角地区地下3千米以内的浅层地热资源总量达1200亿吨标煤的热量,年可利用量相当于1.7亿吨标煤,可实现建筑物冬季供暖面积24.8亿m²,夏季制冷面积14.5亿m²。然而,目前长三角地区利用地热供暖和制冷的建筑面积仅有0.57亿m²,开发利用潜力巨大。

  从能源角度来说,可再生能源利用也是碳达峰、碳中和的重要抓手。在实际操作中,太阳能光伏发电、风能发电都有一个共同的问题就是不稳定,更需要地下空间来存储。“地下空间太广阔了,规划要能跟上去,做好顶层设计。而建设投入的资金成本,将带来更多的生态效益回报。”

  绿色发展,江苏有能力走在前列。钱七虎院士寄希望于江苏,他表示,江苏在诸多方面本就有基础优势,城市绿化率高,沿海有大量的海上风能可以利用,江苏应当争取成为绿色能源大省。

  建设城市地下综合管廊,彻底消除“马路拉链”与“空中蜘蛛网”;建设城市污水、垃圾地下集运与处理系统,再也见不到污水、闻不到臭气;交通转入地下,人、车基本分离,消除交通拥堵;大片地面用作绿化植被和市民安全慢步的开敞空间……这是钱七虎说到碳中和城市建设时描述的景象。“我相信我们一定能能在世界上率先实现这一体现人与人、人与自然和谐相处的生态宜居美好城市的中国梦。”

  黄震院士:

  “碳中和”的质变需要颠覆性的创新技术

  “实现碳中和,不是赛道超车,是换赛道,是重新定义人类社会的资源利用方式,是挑战更是机遇!”中国工程院院士、上海交通大学碳中和发展研究院院长黄震说,碳中和将引领构建全新的零碳产业体系,人类将从基于自然禀赋的能源开发利用,走向基于技术创新的新能源开发利用。“谁在零碳技术创新占据领先,谁就是新赛道上的领跑者,谁就有可能引领下一轮产业革命。”

  他进一步解释道,碳达峰是量变,碳中和是质变,仅通过碳达峰的量变走不到碳中和的质变。如果没有能源变革、没有经济社会系统性社会变革、没有一场绿色革命,不可能实现碳中和。“2030年碳达峰到2060碳中和,留给我们的时间只有30年左右,这样的转型一定是跃迁式的,其核心是由一系列颠覆性、变革性技术作为战略支撑。”

  对于江苏进行绿色转型、率先实现碳达峰,黄震认为还需要突破一些难点和堵点。他分析道,江苏能源需求体量庞大,且高度依赖外部输入,能源结构偏煤,能源结构中非化石能源占比低;风电、光伏等产业发展较快,但风电、光伏等发电量在电力消费结构中的占比依然较小;第二产业比重偏高,当前能源转型面临的压力较大,工业是江苏能源消耗和二氧化碳排放的主要领域,所以工业的碳达峰对于江苏实现碳达峰目标意义重大。

  “江苏作为中国经济最活跃的省份之一,与上海、浙江、安徽共同构成的长三角城市群已成为6大世界级城市群之一。江苏要为全国双碳目标的实现作出探索、贡献力量。”黄震说。他对江苏实现“双碳”目标提出一些具体建议。首先,以“一带一路”建设、长江经济带发展、长三角一体化等国家战略为契机,全面推进能源结构、产业结构调整,积极探索率先实现碳达峰、碳中和的实施路径,加快推进长三角一体化低碳示范区建设,推动低碳、零碳、负碳的技术创新。

  其次,增加风电、光伏的装机容量,加快构建以新能源为主体的新型电力系统,统筹高比例新能源系统发展和电力安全稳定供应的关系。大力推动发展中远海风力发电,推进海上风电集中连片、规模化和可持续化发展,打造海上风电基地;大力推动发展分布式光伏发电,多形式促进光伏发电发展。

  同时,推进传统行业绿色低碳升级,提升能效水平,大力推动低碳产业规模化,提升低碳创新能力。建立以市场为导向、资源配置高效、成果转化顺畅的绿色低碳技术创新体系,构建全新的零碳产业体系。

  此外,还要培育长三角一体化能源市场,在市场运行中建立能源价格形成机制,实现资源优化配置,建立长三角跨省跨区清洁能源消纳政策和价格机制,深化电力体制改革,创新电力市场机制和商业模式。

  郭烈锦院士:

  构建五位一体资源化循环利用体系

  江苏进行绿色转型、率先实现碳达峰的核心是什么?中国科学院院士、工程热物理学家郭烈锦在接受记者采访时说,是“碳减排”,“其根本任务就是工业巨量的二氧化碳的减排,即实现二氧化碳零排放和高值资源化循环利用,而这一过程中最大的挑战是观念或意识的转变。”

  因此,需在技术上和观念上寻求突破。他分析道,从能源的终端用户角度讲,要加快转型,尽可能使用电能和氢能这两类洁净、无污染、无二氧化碳等温室气体排放的二次能源,提高能效,降低成本;从能源转化利用的源头即一次能源端来讲,必须变革传统以燃烧为特征的高污染、高碳排放、高能耗、低效率的化石一次能源发电、制氢、制燃料的生产模式,大规模采用无污染、无碳排放、低成本、高能效的发电、制氢技术,如超临界水蒸煤发电制氢供热及纯二氧化碳多联产一体化协同技术、可再生能源(太阳能与风光水电)驱动的发电和水分解制氢(和氧)的技术等。

  氢能已被写入江苏“十四五”规划纲要,在未来产业培育计划中,将前瞻布局氢能与储能领域,布局氢燃料电池汽车重点产业链。目前,郭烈锦院士的团队在江苏已与河海新能源、埃希玛等企业洽谈开展技术合作,以及新兴产业投资创建及发展合作,抢占氢能发展制高点。

  氢能为何重要?他告诉记者,电能是一种过程性二次能源,而氢能是一种含能体二次能源,虽然它与电能一样需要从一次能源(化石一次能源或可再生一次能源)转化、生产加工而得来,但它比电能优越的一点是可以存储——无论是用气态、液态还是固态方式均可存储,而电本身是不能存储的,所以制氢是一种将一次能源转化、存储的方式和技术。迄今为止,人类仅仅将氢作为一种原料物质资源来使用,还未能将氢能作为一种像电一样的主体二次能源来使用,但在未来安全高效、清洁低碳的能源供给体系的构建中,氢能将发挥主体二次能源的作用,将具有与电能同等的重要性,甚至具有更大的便利性和有效性。

  此次参加江苏科技论坛,郭烈锦院士作《构建“安全、高效、清洁、低碳、多联产高质价”五位一体资源化循环利用体系》主题演讲,其主要观点和建议是:应走以“水”为基的道路,能源“有序”转化,水蒸煤“煮”,碳“集”索隐,清洁、低碳、高效、安全、多联产高值化,循环利用,回归自然;可再生能源制氢发电、可再生能源/(电)驱动水/二氧化碳制燃料和化学品,氢电结合互换互补,集中与分布式共融互济,电气化数字化智能化,氢动天下。

  “氢能是未来支撑产业竞争的焦点,发展氢能刻不容缓,应竭尽全力去推动扶持,无论多大支持力度都不过分。”郭烈锦院士说,江苏经济发达,人口密集,规模生产产业链中传统高能耗用能产业居多,转变用能观念极为重要,而且有条件有能力做到,希望真正立足本国,高度注重产业技术发展的独立自主、自强自立性,大力培植扶持我国具有原创性、产业核心主导价值的技术和产业的创建发展。

  蒋剑春院士:

  实现“双碳”目标 有机固废资源大有可为

  “‘双碳’战略目标对于我们来说,机遇大于挑战。”中国工程院院士、林业工程专家、东南大学兼职教授蒋剑春分析道,我国具有制度优势和后发优势,但也面临能源偏煤、效率偏低、结构偏重等劣势,在观念上要转变传统的生活方式和经济模式;在产业技术上要对传统产业进行低碳技术的升级改造,重视和支持基础研究,其核心是技术的创新;在政策上要制订切实可行的财税鼓励办法,吸引社会资源向低碳产业和高端产业发展。

  目前,我国能源结构仍以一次能源为主,“双碳”愿景下,必须推动能源结构转型,提高清洁可再生能源比重。蒋剑春呼吁,要关注有机固体废弃物资源利用的绿色发展。

  有机固体废弃物包括城市有机固体垃圾和农林生物质剩余物等。“以生物质能为例,作为我国未来可再生能源的重要来源,生物质能2060年将为全社会减碳超20亿吨。实现‘双碳’目标,生物质大有可为。”他介绍,生物质能是一种植物通过光合作用,将太阳能转化为化学能而贮存的能量。农林生物质剩余物,比如农作物秸秆等,就是一种生物质资源。生物质资源具有巨大的“碳减排”潜力。根据《巴黎协定》,全球平均气温较工业化前水平升高要控制在2℃内,则1/3石油、1/2天然气和80%煤炭应保持未使用状态。在这种情况下,具有良好的温室气体减排能力的生物基产品,将成为石化产品的最佳替代方案,据全球经济合作与发展组织(OECD)预测,2030年前至少20%的石化产品可被生物基化学品替代,而以生物质产业为支撑的“生物质经济”,将成为接棒石化基“烃经济”的下一个经济形态。

  目前,我们在生物质的功能利用方面,普遍的观点是用来发电。但实际上,生物质发电只占总发电量中很小的一部分。以江苏为例,2020年江苏全省发电量5073.7亿千瓦时,其中生物质发电量37.3亿千瓦时,仅占0.7%。蒋剑春认为,应探索对生物质资源的多途径利用,根据其自身结构的特点来实现利用最大化,比如更多的关注点应放在“六化”,即饲料化、材料化、能源化、食料化、肥料化、基料化等。“我们要转变资源需求模式,开发前沿性关键技术,引导生物质资源利用的需求从满足式转向引领式。”

  他直言,技术创新才是“双碳”战略目标达成的破局之道。面对生物质资源转化利用的发展趋势,国外已开发出功能化植物多糖、绿色纺织纤维、膜材料、汽车燃油挥发控制等技术,应用于食品、药物、塑料及车辆制造等行业;国内在生物质能源与化学品、天然产物药物等方面也取得了系列基础性研究成果。“我们应推动能源供给革命,建立多元供应体系,发展生物质制氢、生物基液体燃料、热-炭-电联产及生物转化多联产等先进技术,加快提升生物质能在能源供应中的比重,助力实现‘3060’碳达峰、碳中和目标。”

  新华日报·交汇点记者 蔡姝雯 蒋明睿

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责编:刘艳元

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