新技术帮助能源变得更清洁更低碳86%来自化石燃料利用

探索减少排放和碳排放的新途径。

新技术帮助能源变得更清洁，更低碳。

碳中和是指人类活动排放的二氧化碳被人类行为和自然过程吸收研究表明，目前全球每年排放约400亿吨二氧化碳，其中14%来自土地利用，86%来自化石燃料利用这意味着要实现碳中和，必须改变以化石能源为主的能源体系，构建以风，光，水，核能为主的非碳能源新结构

在碳中和和硬约束下，化石能源没有被放弃为了减少化石能源使用过程中的碳排放，研究人员正在探索清洁利用技术同时，在交通，工业等领域，研究以氢能，电能替代化石能源，多管齐下支持减排降碳化石能源的清洁利用

获取化学物质，尽可能少排放二氧化碳。

据统计，非碳能源仅占中国一次能源消费的15%，其余85%主要是煤炭，石油和天然气其中，煤炭占一次能源消费的近60%

最近几年来，煤炭在我国一次能源消费中的比重持续下降，但未来煤炭在能源结构中仍将占据重要地位在这种情况下，有必要研究煤炭的清洁利用，减少二氧化碳排放，煤化工被认为是一条路径

中国科学院院士，中国科学技术大学校长包新河表示，目前，中国有两种主流的用煤方式一是大量使用煤炭作为能源，直接燃烧发电，第二，化学品作为原料，是通过煤化工等手段制备的我国对化学品的需求量很大，不可能像国外那样完全依靠石化工业进行生产因此，用煤制备化学品更加现实可靠

煤制化学品离不开碳，氢，氧的反应和转化因此，煤的结构和反应过程决定了它的燃烧必然会产生二氧化碳据估算，燃烧1吨煤排放的二氧化碳约为3吨，而煤化工项目往往是用水大户，因此煤气化，合成以及后续产品提纯分离等环节都离不开水

有没有办法在不排放大量二氧化碳的情况下实现煤炭转化的目标朝着这个方向，科学家们正在探索化学反应的新方法

包新河解释说，石油化工通过催化，蒸馏，裂解等方式将大分子变成小分子，从而得到烯烃，芳烃等产品这个过程不需要太多的水，也不会排放太多的二氧化碳，这样油分子就可以被吃掉，被挤出来从分子结构来看，煤和油差别不大，但差别主要在反应过程中如果煤的转化可以用另一种方式实现，那就是煤中的大分子可以像石油炼制一样直接剖开，用更少的水和更少的碳排放得到所需的产品

化石能源对于一个国家来说是一种宝贵的资源，但是直接燃烧的话，二氧化碳的排放量是比较大的科学家们正在努力更多地利用化石能源作为原材料，以便将其加工成产品

比如吃干榨净的油，科研人员创新了更精准的精炼方法，一些分子精炼技术大大提高了石油资源的利用效率有专家假设未来80%的原油可以转化为烯烃和芳烃，然后可以生产合成塑料，橡胶，纤维等材料作为化工原料进行工业生产，从而减少石油的直接燃烧

推进氢能规模化应用。

研究高效，便捷，低成本的绿氢获取途径。

要精准拼接煤炭分子，完成煤炭的清洁利用，这一思路离不开先进高效的催化剂，同时也要摒弃传统的氧气辅助气化工艺，只有借助绿色氢气才能实现。

氢气在自然界不存在，需要人工获取，储存，转化和应用所谓绿氢，是指风能，光能等可再生能源发电，然后用清洁动力分解水产生的氢气这被认为是未来获取氢能的主要途径可是，通过电解水制氢的成本相对较高全球每年消耗的5000万吨氢气中，只有4%来自电解水，使用的电能并非全部来自可再生能源大多数氢来自化石能源，其中煤是最便宜的可是，煤制氢时不可避免地会排放二氧化碳

研究人员正在开发高效，方便和低成本的方法来获得绿色氢例如，开发大规模，低能耗，高稳定性的电解水制氢新技术，通过材料和工艺创新降低能耗和成本专家认为，如果人们能够经济地获得绿色氢，未来将形成相对完善的氢能产业链，推动氢能在各行业的应用，最终甚至形成独立于油，气，电的新体系

氢气的价值远不止于帮助煤炭的清洁利用包新河认为，氢气可以高效利用，无污染，再加上各种能源，可以说是实现碳中和目标的关键在今天的能源系统中，化石能源产生电力和液体燃料，然后到达最终用户在未来的能源架构中，氢能将与电力一起占据核心地位，为终端用户提供能源

从能量释放效率来看，氢燃料电池技术高于内燃机，氢气具有替代汽油的潜力，在交通领域具有广阔的应用前景再比如传统的炼钢法，主要是通过焦炭燃烧提供还原反应所需的热量，产生一氧化碳作为还原剂，将铁矿石还原得到铁，再将铁转化为钢，整个过程会产生大量的二氧化碳氢能炼钢用氢气代替一氧化碳作为还原剂，其还原产物为水，从而大大减少了炼钢的二氧化碳排放以氢代煤有望引领钢铁行业绿色转型

为了大规模利用氢能，不仅要降低制备成本，还必须克服储运问题针对这一痛点，我国科研人员探索出了液态阳光甲醇的技术路线，即绿氢与二氧化碳结合制成液态甲醇将太阳能等可再生能源储存在甲醇中，为可再生能源的储存和运输提供了一种新的模式这不仅可以解决氢气的储存和运输问题，还可以中和二氧化碳此外，使用甲醇后获得的二氧化碳和水是下一个循环的载体

中国科学院院士，中国科学院大连化学物理研究所太阳能研究部主任李灿表示，经过多年攻关，中国完成了全球。

首套直接利用太阳能液态阳光甲醇合成技术的规模化示范工程，正在推广10万吨级液态阳光甲醇合成技术的工业化应用。

支撑可再生能源并网

探索大容量，安全，稳定的储能技术

我国太阳能资源十分丰富据专家测算，在我国有条件的农村屋顶都装上光伏，初步估计将有20亿千瓦的安装容量这意味着一年能发电3万亿千瓦时，占到未来全国总电力需求的20%左右

实现碳中和，必须构建以风，光，水等为主体的非碳能源新结构可是，风，光等为代表的可再生能源，有发电波动性和间歇性等短板，如果规模化并网，会影响电网稳定运行为支撑大规模并网，可再生能源必须与有效的储能结合起来作为能源存储转换的关键，储能系统能够提高多元能源系统的安全性，灵活性和可调性

专家介绍，在电源侧，储能技术可联合火电机组调峰调频，平抑新能源出力波动，在电网侧，储能技术可支撑电网调峰调频，在系统发生故障或异常时，保障电网运行安全，在用户侧，储能技术可实现用户冷热电气等方面综合供应。

目前，大规模储能技术也存在一些缺陷除了成本比较高之外，安全也是储能产业的瓶颈针对这些痛点，科技界和产业界正在探索大容量，安全，稳定的储能技术比如，在储能材料上，朝着低成本，高储能密度，高循环稳定性，长周期存储的方向发展，在储能装置上，正从关注单体设备效率，成本，转向满足差异性需求的高品质供能，储用协调方向

业内专家表示，最近几年来，各种新型储能技术不断有突破，且尝试了一些场景实现示范应用，包括氢储能技术，电磁储能和飞轮储能等等储能技术路线不同，适合的场景也不一样，未来还需进一步研究，综合考虑技术成熟度与场景匹配度

中国工程院院士杜祥琬表示，从碳达峰走向碳中和，发达国家一般要用45年至70年，我国仅预留了30年时间，困难更大，富有挑战性，但也是一个发展的机遇。

‘碳中和’将是一次经济社会的大转型，是一场涉及广泛领域的大变革，谁在技术上走在前面，谁将在未来国际竞争中取得优势中科院院士丁仲礼表示，我国需要积极研究与谋划，谋定而动，系统布局，力争以技术上的先进性获得产业上的主导权

本报记者 喻思南 吴月辉

郑重声明：此文内容为本网站转载企业宣传资讯，目的在于传播更多信息，与本站立场无关。仅供读者参考，并请自行核实相关内容。