我國(guó)去年在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上明確提出，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。這不只是環(huán)保領(lǐng)域的概念，還將重構(gòu)整個(gè)能源產(chǎn)業(yè)。
傳統(tǒng)高能耗、高碳排產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)如何轉(zhuǎn)型？以氫能、光伏和風(fēng)電為代表的新能源和可再生能源將如何發(fā)展？10月19日-20日，由中國(guó)科協(xié)指導(dǎo)、中國(guó)石化集團(tuán)公司主辦，上海市科協(xié)、中國(guó)石化上海石化公司等單位承辦的“碳達(dá)峰、碳中和背景下的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展高端論壇”召開。來(lái)自業(yè)界的院士專家和企業(yè)家齊聚一堂，共同探討我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展。中國(guó)科協(xié)副主席、書記處書記孟慶海，中國(guó)石化集團(tuán)公司董事、黨組副書記趙東，上海市人民政府副秘書長(zhǎng)陳鳴波出席論壇并致辭。市科協(xié)黨組書記、副主席馬興發(fā)，市科協(xié)黨組成員、二級(jí)巡視員黃興華出席論壇。
石化：從原油生產(chǎn)向化工材料轉(zhuǎn)型
石化產(chǎn)業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的壓艙石和驅(qū)動(dòng)器，已形成完整的產(chǎn)業(yè)體系。我國(guó)煉油工業(yè)的原油加工量和成品油消費(fèi)量位居世界第二，也是僅次于美國(guó)的世界第二大乙烯生產(chǎn)國(guó)。
但石化產(chǎn)業(yè)又具有資源型和能源型產(chǎn)業(yè)的屬性，是高耗能、高排放的產(chǎn)業(yè)。如何助力中國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”，是石化行業(yè)的必考題。
中國(guó)工程院院士王基銘介紹說(shuō)，我國(guó)煉油業(yè)和化工行業(yè)產(chǎn)能總體過(guò)剩，化工行業(yè)結(jié)構(gòu)過(guò)剩更為突出。同時(shí)，在我國(guó)工業(yè)部門中，石化工業(yè)的能源消耗總量比較大，能源的消耗僅次于冶金，居第二位。
雖然中國(guó)石化行業(yè)產(chǎn)能過(guò)剩，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及組織結(jié)構(gòu)、布局結(jié)構(gòu)方面仍然存在著比較大的差距，尤其是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的高端化方面差距更加明顯。以乙烯為例，烯烴、芳烴是與工業(yè)生產(chǎn)和人民生活息息相關(guān)的重要基礎(chǔ)原料，但我國(guó)乙烯消費(fèi)還有一半左右依賴進(jìn)口。
“技術(shù)進(jìn)步成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心動(dòng)力，創(chuàng)新是實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)的第一驅(qū)動(dòng)力。”王基銘表示，綠色低碳的發(fā)展是必然趨勢(shì)。隨著氫能、生物基液體燃料、新能源汽車迅速發(fā)展，原油的需求明顯放緩，預(yù)計(jì)在2030-2035年達(dá)到需求峰值，但化工輕油的需求還有較高的增長(zhǎng)?！斑@意味著，我國(guó)石化行業(yè)消費(fèi)格局發(fā)生了巨大的變化，由生產(chǎn)成品油為主轉(zhuǎn)向生產(chǎn)化工材料為主?！?/span>
王基銘建議，應(yīng)該堅(jiān)持深度煉化一體化，最大程度的實(shí)現(xiàn)化工原料、油品、能源的互供互用，上下游協(xié)同發(fā)展，將稀缺的石油資源“吃干榨凈”，重點(diǎn)保障我國(guó)日益增長(zhǎng)的基礎(chǔ)化工原料需求，增加石化產(chǎn)業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力。
能源：光伏、風(fēng)電將爆發(fā)式增長(zhǎng)
工業(yè)革命以來(lái)，化石能源的大量使用，極大地提高了勞動(dòng)生產(chǎn)率，但對(duì)環(huán)境的影響也非常顯著：工業(yè)革命以來(lái)人類向大氣環(huán)境排放的二氧化碳2.2萬(wàn)億噸，全球地表平均氣溫上升1.1攝氏度，按照這個(gè)趨勢(shì)，本世紀(jì)中葉將超過(guò)2攝氏度。
中國(guó)消耗了全球近1/2的煤炭，二氧化碳排放量占全球1/3，能源消費(fèi)占全球1/4，是世界目前上最大的二氧化碳排放國(guó)和能源消費(fèi)國(guó)。其中，我國(guó)48%的碳排放來(lái)自于電力行業(yè)。
“電力行業(yè)脫碳和零碳，是中國(guó)能源變革的核心，也是實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵?！敝袊?guó)工程院院士黃震建議，在能源供給側(cè)，需要建立以新能源為主體的全新電力系統(tǒng)。
目前我們國(guó)家可再生能源的開發(fā)規(guī)模已經(jīng)是世界第一。以光伏和風(fēng)電為例，2020年底，我國(guó)光伏和風(fēng)電裝機(jī)量已經(jīng)達(dá)到5.3億千瓦，未來(lái)還會(huì)繼續(xù)爆發(fā)式增長(zhǎng)。黃震預(yù)測(cè)，到2030年預(yù)計(jì)可以達(dá)到18億千瓦。
和火電相比，光伏和風(fēng)電作為清潔能源的優(yōu)勢(shì)無(wú)可比擬，但一直以來(lái)，價(jià)格是最敏感的問題之一，用得起才是決定能否推廣的關(guān)鍵因素。黃震介紹說(shuō)，近年來(lái)光伏和風(fēng)電的成本都已經(jīng)大幅下降：20年以前，光伏發(fā)電成本是5塊錢一度電，根據(jù)國(guó)家電投四川地區(qū)最新數(shù)據(jù)，除去生態(tài)費(fèi)用補(bǔ)貼，每度電的上網(wǎng)價(jià)已經(jīng)低于0.15元。
但新能源為主的電力系統(tǒng)還有很多關(guān)鍵技術(shù)需要進(jìn)一步解決。黃震說(shuō)，和穩(wěn)定供應(yīng)的火電不同，光伏、風(fēng)能等新能源具有不確定性、隨機(jī)性、有波動(dòng)的問題，需要進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)韌性，構(gòu)建互信交易機(jī)制，深化電力體制改革，實(shí)現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”深度協(xié)同的電力系統(tǒng)。
在能源供給側(cè)方面，除了電力零碳化，還需要實(shí)現(xiàn)燃料零碳化。黃震表示，可以在電力零碳化的基礎(chǔ)上，用零碳電力制氫、制氨，以及制備合成燃料。
他舉例說(shuō)，在冰島有一座以諾貝爾獎(jiǎng)獲得者喬治奧拉命名的能源示范工廠，利用地?zé)嶂苽錃錃?，再用氫氣合成甲醇等化工原料。而在?guó)內(nèi)，利用可再生能源制備燃料的研究也在進(jìn)行中。
氫能：安全可控是關(guān)鍵
實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”，氫能源的利用不可忽略。
中國(guó)工程院院士曹湘洪介紹，氫能可以顯著減少化石能源利用過(guò)程中的碳排放。利用先進(jìn)流程的天然氣制氫能效超過(guò)80%，燃料電池能效可以達(dá)到90%，綜合能效達(dá)到72%，明顯高于燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)60%的熱效率。使用燃料電池的新能源汽車百公里氫耗明顯低于同等質(zhì)量的汽油車的油耗。
此外，氫能還能替代傳統(tǒng)的化石能源用于冶金，通過(guò)風(fēng)電、光電、電解水制氫，再和二氧化碳合成甲醇，進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成汽油或乙烯、丙烯等化工原料。
但氫能源想要飛入尋常百姓家，首先要解決的問題，是安全。
上海首座35/70兆帕加注能力的油氫合建站
中國(guó)工程院院士涂善東表示：“氫氣使用中的安全風(fēng)險(xiǎn)要可防可控?！彼J(rèn)為，氫的危險(xiǎn)性主要有易泄漏性、極寬的燃燒范圍、易燃易爆性等。如何保障氫能的本質(zhì)安全利用問題，需要關(guān)注本質(zhì)安全儲(chǔ)運(yùn)工藝和本質(zhì)安全的裝備技術(shù)。
涂善東表示，保障氫能本質(zhì)安全的基礎(chǔ)是材料。當(dāng)前，行業(yè)迫切需要抗氫損傷的高強(qiáng)材料。其研究方向的第一個(gè)方法是用涂層覆蓋，第二個(gè)方法是阻止氫在材料內(nèi)部的擴(kuò)散，第三個(gè)方法是在微結(jié)構(gòu)調(diào)控引入抗氫的成本。
據(jù)了解，上海石化在碳纖維儲(chǔ)氫氣瓶技術(shù)方面取得新突破。車載儲(chǔ)氫技術(shù)的改進(jìn)，將是未來(lái)氫燃料電池車發(fā)展的重點(diǎn)突破環(huán)節(jié)。其中，碳纖維纏繞復(fù)合材料儲(chǔ)氫氣瓶被寄予厚望。目前，上海石化積極推進(jìn)碳纖維用于纏繞氣瓶的制造工藝技術(shù)研發(fā)，已在金屬、非金屬內(nèi)膽纖維全纏繞氣瓶方面取得突破性成果。
曹湘洪表示，氫氣的安全防控風(fēng)險(xiǎn)并不比汽油和天然氣更大。在具體實(shí)踐中，氫氣爆炸的能量相當(dāng)于汽油的1/22，“氫氣安全性能相比汽油高，證明氫燃料電池汽車還是很安全的。”中國(guó)工程院院士張久俊也表示，氫能的普及，一方面需要技術(shù)上的安全保障，另一方面還要提高大眾對(duì)氫能的認(rèn)識(shí)。
