
氢能、绿氢、绿甲醇、氨、氢能重卡……江苏PVC管件胶厂
近年来,随着新能源产业的发展,和氢能相关的概念也在持续升温。从地产业规划到企业投资布局,从交通运输到化工脱碳,氢能似乎正在成为新轮能源革命的重要关键词。
但与此同时,氢能产业也在不断暴露现实约束:项目投资巨大、制氢成本偏、储运体系昂贵、商业闭环困难,不少海外项目长期依赖补贴和资本输,距离真正市场化盈利仍有相当距离。
针对这现状,南科技大学创新创业学院院长刘科曾发出提醒:“能源发展要遵循原理,不能脱离实际空谈趋势。”他强调全世界在氢能上了几千亿美元,但是迄今几乎没有挣钱,我们需要重新思考碳排放是否理。
为此,观察者网与刘科院长连线,请他围绕氢能产业的历史周期、绿氢与灰氢的成本差异、氢燃料汽车的储运瓶颈、低碳甲醇的现实路径,以及西部风光资源、劣质煤资源和土地理之间的系统协同,进行系统阐述,为未来清洁能源发展提供切实可行的建议。
南科技大学创新创业学院院长刘科
[对话/观察者网唐晓甫,编辑/观察者网小婷]
观察者网:近期您提出了个观点,认为“全世界近30年在氢能上了几千亿美元,但是迄今几乎没有挣钱”引发了热议。有人说您太悲观,有人说您戳破了泡沫。作为耕氢能域数十年的,您这句话背后定有着厚的研究支撑。能否谈谈,是如何做出这判断的呢?
刘科:我讲的是个事实,不是观点。氢能现在在热度,是新兴赛道,但实际上全球氢能发展现在已经来到四轮热潮,并不是近才热起来的。西上轮氢能热潮大致始于20世纪90年代末,热度顶峰出现在2003年小布什担任美国总统时期。我记得当年小布什在《国情咨文》里面门提到,美国政府当场宣布投入12亿美元,由美国能源部正式启动氢能计划。
当时美国政府的出资其实只是小部分,三大车企,还有我曾经任职的联技术公司(UnitedTechnologies)、GE、霍尼韦尔、BP、Shell等巨头都相继出氢能相关项目。有两公司PlugPower和加拿大温哥华的Ballard也登陆资本市场,市值路冲但后来又都跌回来。但回头去看,这波热潮过后,氢能尤其是氢能企业几乎没有能实现盈利的。
当然近些年出现了特例,也就是温燃料电池企业BloomEnergy。它采用气制氢,依靠固体氧化物燃料电池发电。它在这两年得益于AI产业激增的电力需求,在数据中心边上建设使用气通过固体氧化物(SOFC)燃料电池发电给数据中心供电的项目,近期才刚刚开始实现盈利。但要说明,它这套技术不能用于传统氢能汽车,它的工作温度达到800多摄氏度,采用固体氧化物发电,功率达到MW乃至GW别,适用于大型发电设施。
BloomEnergy的SOFC
大常说的氢能汽车,依托的是质子交换膜燃料电池技术,也就是PEMFC。直到今天,全球还没有任何企业能够实现大规模产业化并且稳定盈利。我持续跟踪华尔街氢能板块上市公司股票,晃将近三十年,他们的股价也是长期震荡起伏。我观察到华尔街始终存在批长期资本持续押注这个赛道,愿意支持这类企业持续钱二十多年。换作其他资本市场,企业二三十年法盈利,大概率早已倒闭。
以上我说的都是客观事实,而不是观点。当下舆论讨论多的氢能场景,普遍指向未来氢燃料车辆,不管是重卡、公交还是乘用车。在这条赛道上,全球前后投入海量资金,可是至今没有任何企业实现盈利,不只是,放眼全世界都是如此,这是事实。
观察者网:我们再回到氢能产业本身。很多人其实分不清楚绿氢、蓝氢和灰氢,您能否介绍下这三种氢气,以及其背后对应的氢气产业链?现在,年生产和消费数千万吨氢气。但大部分仍用于炼化、成氨和煤化工。传统工业用氢和您所说的“氢能产业”,究竟有什么本质区别?
刘科:先大常提到的绿氢、灰氢、蓝氢,是以氢气的制造、生产过程分类。如果利用绿电或者生物质气化来制氢,产出的就是绿氢;采用气制氢,碳排放相比煤炭低,称之为蓝氢;依靠煤炭制氢,碳排放量,这就是灰氢。大常说的工业产氢,溯源来看,来源不外乎三类:气化工、煤化工、煤焦化或者炼钢流程,归根结底都出自上面这三条渠道。
二点,制氢本身并不是什么新鲜课题。所有的化肥厂,石油化工厂、炼油厂都需要制氢、加氢,有着稳定的氢气需求。我本身是做能源研究的,早在2009年,我就出版过本著,中文名叫《氢气和成气的制造与纯化技术》,由美国大的出版社Wiley出版。这本书直到现在,依然是制氢域的工具书。
我在2009年写这本书的时候就明确意识到,制氢是理解整个能源工业的核心关键环节。为什么这么说?我们看全球能源产业,不管是煤化工,把煤炭转化成煤制油、煤制气,整个转化过程核心的工序,就是制氢、加氢。
大学过初中化学就能明白其中的原理。我们看各类能源的碳氢比:煤炭的分子折原子比例,大概是个碳对应0.5到0.7个氢(CH0.5~0.7);石油的碳氢比大概是个碳对应1.5个氢(CH1.5);汽油、柴油的碳氢比基本稳定在个碳对应两个氢(CH2),而气是个碳对应四个氢(CH4)。
搞懂这个比例,大就能看懂炼油和煤化工的本质。炼油,就是把原本CH1.5的石油,加工成碳两氢的成品油(CH2),整个过程须额外加氢。煤化工也是同理,煤制油是把CH0.6的煤炭,转化成碳两氢的油(CH2),煤制气是把CH0.6转化为CH4,同样须依靠加氢才能完成转化。
这就说明,所有能源工业,论是石油化工、炼油产业,还是煤化工产业,包括煤制油及煤制气都离不开大规模加氢。制氢、加氢,是支撑整个石油化工,炼油及煤化工产业运转的核心环节,也是决定产业成本的关键参数。
加氢反应对化工非常重要
除此之外,化肥产业也需要氢,人类能够解决温饱,根源就是百多年前化肥技术的诞生。几十年前我们国还有大量人口吃不饱饭,改革开放初期,国内曾举全国之力引进外资化肥项目。我记得当年套30万吨成氨项目剪彩,总理都要亲自到场出席新闻活动,足以看出化肥厂当时有多重要。
上不少化肥项目以气为原料,但我们国内气没有那么多,大多采用煤制化肥路线。国内很多企业会选择把空气降温压缩到下百多摄氏度,把氮气冷却为液体,分离出纯氧。然后用纯氧去气化水煤浆。什么是水煤浆?就是把煤炭充分研磨,混在水里,形态如同黑牛奶般的浆体。
随后将水煤浆及纯氧压送入气化炉,气化炉般维持五六十个大气压。同时我们控制氧气供给量,维持千多度温、六十多个大气压环境,煤炭发生部分氧化反应,产出氢气和氧化碳,伴生少量二氧化碳。氧化碳还能继续和水发生水煤气变换反应,进步生成氢气与二氧化碳。
然后让二氧化碳直接排空,留存下来的就是氢气。氢气再和氮气成氨,有了氨才能进步生产尿素,整套化肥工业才得以运转,也正是化肥让人逐步解决温饱。放眼全球,化肥生产都离不开制氢,这个用氢量是很大的。但是迄今全世界不到0.1的化肥是使用绿氢生产的,基本都是气制氢或者煤制氢进而生产化肥。
2024年,国内统计氢气产能大概接近3650万吨/年,其中煤制氢:2070万吨,气制氢:760万吨,焦化厂及石油化工厂等工业产氢:770万吨,而绿电电解水制氢只有区区32万吨,占比只有0.89。消耗大户先是炼油厂,其次是化肥厂、钢厂,真正供给氢燃料汽车使用的氢气占比非常低。在这3650万吨氢气里,绿氢占比还不到1,大部分氢今天还是依靠煤炭和气制取。
上中东、北美气储量充足,普遍采用气路线。这里就有个值得思考的问题:既然化肥、炼油、钢铁都是规模庞大的产业,为什么时至今日,行业99以上依旧选用气制备的蓝氢或者煤制灰氢,而不愿意使用绿氢?核心原因就是绿氢成本,大定要认清这个现实。
如果绿氢真的足够便宜,我们各行各业早就普及使用了。现如今,煤化工、石油化工,产业规模比当下新兴的绿氢产业要大上百倍,甚至上千倍。我们做产业的,都是追求成本优、益,只要绿氢具备成本优势,我们肯定时间大规模替代、使用。但现实问题就是,目前绿氢的成本仍然较,这也是行业法大规模普及绿氢的根本原因。尽管绿氢的成本随着绿电成本的进步降低,有望继续降低,但如果绿氢的成本上碳税有希望和蓝氢甚至灰氢持平或低,除交通域外,大量使用绿氢的应该是化肥,炼油,石油化工及煤化工这些域。
现在很多人觉得国内风电、太阳能电价持续下降,绿氢成本随之走低,这点不假。但即便成本持续下行,放到当下,绿氢生产成本依旧于蓝氢、灰氢。制氢本身历史悠久,人类已经探索上百年,所以不要觉得绿氢时代马上就要到来。我们如今确实看到了绿氢发展的曙光,但是看见曙光,不等于现阶段就能大规模落地,这点我希望纠正大普遍存在的认知偏差。
观察者网:关于氢能源运输问题,您有什么看法呢?
刘科:氢能概念喊了这么多年,为什么始终没能实现大规模产业化。先我要讲清楚个核心逻辑:只有用绿氢开车,全生命周期的碳排放才真正下降。如果用灰氢作车用燃料,从全生命周期来看,没有任何减排意义,这点大定要弄明白。
目前大普及的氢能应用,核心就是想用氢气替代汽油、柴油,作为交通运输燃料。交通燃料本身就是体量其庞大的行业。我20世纪90年代就在埃克森美孚工作,距今快三十年了。那时候全球石油消耗结构里,只有8的石油用来生产各类日用化工品,比如橡胶、塑料、化纤等生活用品;剩下92的石油全部被燃消耗,用来生产汽油、柴油、船用燃油、航空煤油,或是用于发电。
也就是说,石油化工产业看着规模庞大,其实只消耗全球8的石油。放到现在的市场,数据也大致相近:我们国内目前大约87的石油都是作为燃料掉的,只有约13用来生产各类化工产品。由此足以看出,燃料域的消耗体量是其巨大的。
如果想用氢气替代这将近90的石油燃料,这是个庞大的赛道,对成本其敏感。普通人提起氢能,反应都是氢燃料电池汽车,大畅想的氢能愿景确实很好:用太阳能制绿氢,把氢气输送到东部地区供车辆使用,全程只排放水蒸气,既能摆脱石油依赖,又能解决碳排放问题。但所有美好愿景,后都卡在同个核心问题——成本。核心就是两大难题。
,制氢成本居不下。我前面说过,目前国内绿氢产量占比还不到1。工业界的逻辑很简单,市场化比拼的就是成本,绿氢如果足够便宜,企业早就争相大规模使用了。正因为价格昂,没有市场竞争力,光靠媒体宣传、概念造势根本没用,企业都是要账、要盈利的。
二,就成功制出氢气,储存和运输的难题至今解。氢气本身能量密度低,想要提升可用能量密度江苏PVC管件胶厂,只能依靠压压缩。车用、运输用氢气,普遍需要加压到200~300个大气压,甚至700个大气压。大可以对比下,普通汽车轮胎的压力只有6个大气压。
现在行业通用的长管拖车,空载的重型卡车加上压钢瓶,本身就很重了。我说过个数字,如果辆运氢气的车整车重量达到49吨,那么这辆49吨的重卡,多只能运输350公斤氢气,实际落地运输为了保障罐体压力稳定、避压力波动损坏设备,只能卸载250公斤。
运氢依旧依赖钢瓶
大笔账,49吨重的卡车,长途运输仅仅两百多公斤的氢气,过定距离,车辆行驶消耗的能量,甚至远要运输的氢气本身携带的能量,这种储运模式本身就不划。所以靠压钢瓶储氢、车载供氢的路线,未来或许在部分特殊小众场景有少量应用,但对成不了汽车行业的主流。
储氢、运氢的难题,人类已经研究了上百年,数顶科学耕这个域,至今都没能研发出低成本、可普及的氢运技术。科学研究没有对的不可能,但大要清楚其中的技术壁垒有多。现在很多人灵光现的所谓新技术、新点子,其实很可能这个点子二三十年前学术界、产业界早就反复试验过,只是普通大众不了解而已。
我始终支持科研百花齐放,各类创新探索都值得鼓励。但产业落地、商业示范,不能盲目造势、误大众。产业化是真金白银的落地,容不得限概念炒作。目前全世界的新氢能产业园,没有能够稳定盈利,这就是直白的事实。
同时,我们不能主观预判储氢、用氢难题会很快突破。延续百年的技术瓶颈,突破时间是不可预测的,可能年、五年、十年,甚至百年都法攻克。
技术的突破有时很快,有时很慢,是很难预测的;我经常举个经典案例:火药是四大发明之,古人很早就掌握了火药技术,但从火药问世,到终枪械的发明,中间跨越了几百年。枪械旦发明后,其原理其实很简单,利用火药或炸药燃的化学能,转化为子弹射出的机械能,目了然。
古代文人的智慧、认知水平,并不比现代人差,李白、杜甫的文学造诣至今人越,但他们穷尽生,也没能发明出枪械。这就说明,技术突破在真正实现之前,没有人能预判发明的时间。比如火药发明了就指望过两年就发明枪,这是不现实的。
放到氢能产业也是样,很多人做产业规划、政策制定,总喜欢预设:未来氢能成本会下降、储氢技术会突破,届时氢能产业就能盈利、大规模普及。但这种预设本身就不成立,如果这么容易突破,百年间数科学的探索早就实现了,根本不用等到今天。
所以只有技术已经真实落地、技术成熟、商业账可行、经过市场验证的技术,我们才能布局完整产业链。产业政策不能只看理论愿景美好,就盲目大规模投入。企业自主创新试错是值得鼓励的,企业愿意投入资金布局,赌对了盈利,赌输了只是企业自身破产,不会对整体经济造成冲击,这种市场化试错没问题。
但全国的产业政策、各地政府的大规模布局,对不能盲目跟风、全民押注。旦赌错,投入的就是几千亿、上万亿的公共资金。大范围广尚未成熟的技术,很有可能终只会造成巨大的资源浪费、资金损耗。
观察者网:之前关于氢能源运输以及钢瓶的氢脆问题,不少人提出用分子材料尤其是大丝束碳纤维瓶进行运输。您对此有什么看法?
刘科:碳纤维运氢的研究已经进很多年了。早在三十年前,美国、日本就已经出氢能汽车样车,当时用的就是碳纤维储氢罐。这么多年下来,碳纤维技术直在迭代进步,现在的碳纤维储氢罐,成本相比三十年前已经下降不少,但即便降价之后,整体造价依旧偏。
大可以看到,现在市面上用来长途运氢的长管拖车,依旧普遍采用钢瓶,没有换成碳纤维罐体。为什么?因为大容积、大尺寸的碳纤维储氢罐体,制造成本实在太,而且大型碳纤维罐体的量产工艺、技术难点目前还没有攻克,当然这面近年来技术进步较快,我们在密切关注这面的进展。
不过反过来讲,现在所有乘用氢能车、商用氢能车,用的全部都是碳纤维储氢罐,不再使用钢瓶。原因很简单,钢瓶自重太大,装在乘用车上不适。
但即便普及了碳纤维罐体,依旧摆脱不了成本的问题。面是碳纤维材料本身造价昂贵;另面,氢气需要压缩到200个大气压,甚至700个大气压才能储运,压压缩的过程本身度耗能,压缩机组耗电巨大,这又进步拉了整体用氢、储氢的综成本。
观察者网:从您的角度看,氢能源汽车未来是否还有比较适的应用场景?有人认为,氢能源汽车只要用于港口、钢厂、矿山等封闭场景即可。这样的“小范围氢能生态”能否成立?在双动力LNG船已经成熟的背景下,氢能源在船运面广是否会存在障碍?
刘科:对些特殊场景的氢能应用,其实早就有落地案例了。核心逻辑很简单:企业自己账,得过来、有经济益你就做,不过来就别硬做。不能动不动就全国遍地开花、窝蜂进氢能产业,不能靠大规模补贴强行堆砌产业规模。
产业本来就该由企业自主账。有些特殊场景,当地有廉价的工业产氢可用,泡沫板橡塑板专用胶当然这种产氢大多不是绿氢,本质还是灰氢,从全生命周期来看,用它来开车,实际减碳果并不明确。
氢能装载机
但成本账是另回事:如果当地用氢成本比柴油便宜,甚至比现在普及的LNG(液化气)、电动卡车的使用成本还低,那就可以广应用。如果下来贵,那就没要做,道理就这么简单。
现在国内很多卡车都从柴油改成了LNG,这两年受俄乌冲突影响,俄罗斯大规模对我们运输气,我国尤其北地区的气价格下降很多,LNG用车成本随之下降。所以氢能能不能替代,看当地综成本。
至于那些个别场景,有些地的工业产氢原本都是直接排空浪费的,拿来利用确实可行,但这类体量在全国能源版图里,占比不。对不能拿这种小众、特殊的个案,当成全国广的大政策、大向。
观察者网:您说“绿甲醇就是广义的氢能”。这句话具体是什么意思?甲醇是氢的储运工具,还是终应该直接使用的能源?
刘科:我直强调,现在行业里有绿甲醇、低碳甲醇、灰甲醇三种说法。我以前也会把低碳甲醇统称为绿甲醇,但现在我特意纠正这个概念:纯绿甲醇这条路其实走不通,未来真正可行的是低碳甲醇路线。
为什么纯绿甲醇行不通?核心原因和绿氢样,成本太。现在很多人看好氢能,都是基于个预设:未来风电、太阳能大规模普及,绿氢成本会大幅下降。但我认为可行的路径是:把低成本的绿氢,进步转化为常温常压下的液态能源,就像酒精、矿泉水样,这就是我所说的低碳甲醇。
为什么叫低碳甲醇?因为纯绿甲醇成本过,而低碳甲醇的制备逻辑,是用绿氢搭配少量低成本碳源。甲醇本身由碳、氢、氧三种原子构成,其中氢和氧都来自绿电电解水,碳的话,我们国内价比、易得的碳源是劣质煤炭。
把这两种低成本资源整起来,我们就可以制备低碳甲醇。它相比传统煤制甲醇,碳排放可以降低约80,成本却不会比灰甲醇出太多。这样绿氢技术落地后,才能真正解决氢气就地消纳和储运的难题。
造适国情的低碳甲醇标准体系,绿电与劣质煤制造的甲醇是适国情而且有科学依据的低碳甲醇
而且它的优势远不止解决储运问题,还能利用人类现有的海量液体能源基础设施。全世界花了几十万亿元,搭建了完整的输油管线、油库、加油站、储油罐体系,这些庞大的基础设施,短期内根本不可能全部淘汰、倒重来,再耗资新建压钢瓶、压管线、加氢站体系,既不现实,也没这个要。
而且我们国的风电、太阳能资源,大多集中在西北;劣质煤炭资源也主要分布在新疆、内蒙等西北区域。西北整体海拔,铺设管线后,液态甲醇整体可以依靠地势自流,直接输送到北上广等东部用能大省。而且甲醇的物理特优势大,下90度才会结冰。新疆、西北再寒冷,也达不到这个温度,不用像输水管道那样额外做冻、加热保温处理,管线建设和运维成本低。
这套模式举解决两大核心难题:,化解西北富余绿电消纳难题,避清洁能源浪费;二,破解我国能源远距离输送的痛点,依托液态管线自流输运,稳定、、低成本。
我门过笔账,同样输送等量热值的能源,甲醇和特压的成本差距非常明显:从新疆修建条3900公里的甲醇输送主管线到圳,直径1米的管线年可输送4500万吨甲醇,整条管线总投资大概820亿元。如果换成特压输电,输送同等热值的电能,需要铺设4.5条800千伏特压线路,总投资接近2700亿元,造价是甲醇管线的三倍多。
除此之外,特压输电还有法规避的线损问题。800千伏特压线路,3900公里,线损普遍在5至10,长距离输送损耗。折下来,每年损耗的电能,相当于225万~450万吨低碳甲醇的热值,经济价值百亿元,几年的线损成本,就足以覆盖整条甲醇管线的建设投资。
智能电网与低碳液体管网的有机结,可逐步将当前的煤炭/石油经济转变为以可再生能源为主的低碳电力和甲醇经济
如果未来绿电因技术进步及西北的规模化成本进步降低,大规模绿电电解水技术进步,把绿氢及绿氧的成本降下来,这就是未来能源输送的核心优势路径。面,充分盘活西部廉价的风电、太阳能资源;另面,我国煤炭资源储备其充足,近期新闻报道仅新疆个大煤田,探明储量就达3900亿吨,足以支撑全国百年使用。
我再重申遍:煤炭不是不能用,但不能用太多,要细水长流,而不能粗放、节制地滥用。未来我们以风能、太阳能为主能源,搭配少量煤炭固定碳元素,成液态低碳甲醇。终成品的能量构成,80以上来自风光清洁能源,不足20来自煤炭,这是真正可控、低成本的低碳模式。
现在全球能源富集地和能源消费地,很多时候是错位的,所以能源产业的核心,就是解决能源载体的储存与远距离输送问题。氢气的物理属,决定了它不适作为大众通用能源载体;而常温常压液态物质,才是人类理想的能源载体。
回顾人类能源发展史就能明白,石油之所以能普及全球,就是因为它是液态能源。世界各地发现油田后,通过管线输送、船舶海运,就能低成本输送到全球各个角落,每升运输成本不到毛钱,低的储运成本,支撑了全球燃油体系的普及。未来我们要做的,就是把不稳定、难储运的风光电能,转化成甲醇这种液态能源载体。
对来说,,我不用石油了。二,你石油还有碳排放的问题,因为低碳甲醇比石油低碳多了,因为我80的能量来源于太阳。三,我们还可以同时利用劣质煤,把劣质煤分离出来的矿物质微粒与有机质,以及我们研发的特殊的菌结,在太阳能板底下理沙土地,把西边多的国土绿起来,这样在解决国能源安全和实现碳中和的同时,也可以解决粮食安全的问题;粮食安全不仅仅是粮食的量的问题,粮食的质量重要;这是未来国应该动的战略向。
当然,这块很重要的点,是要把绿氢的制造技术攻下来。太阳能已经便宜了,风能已经便宜了,用国政策大量去铺,铺得越多,每度电的成本就越便宜。能上网的就直接上网,上不了网的,大通过些能源政策,把它跟当地劣质煤结,转成种可以远距离输送、可以长期储存的液体。
去年的原油消耗是7.68亿吨原油,我们的三桶油这几十年到处井,勉强能产2亿吨,剩下5.68亿吨靠。现在的形势下,长期靠总是有战略风险的。现在我们有便宜的风能、太阳能,我们也有便宜的煤,如果能逐渐替代这5.8亿吨石油,将是巨大的产业。
有人会说,现在新能源来了,你煤点都不能用了。点都不能用的话,要做到纯绿,价格就太了。所以就是少用点。原来纯粹煤制甲醇,每吨甲醇要用点几吨的煤,要排放3~3.5吨二氧化碳。现在结风能、太阳能来做这个甲醇厂,可能用点几吨煤就够了。
观察者网:您对于未来氢能源发展整体战略有什么建议或者想法呢?
刘科:我认为,国定要重视绿氢制造技术,加大这面的研发投入。现在的风电、太阳能产业已经先全球,绿氢本身就是套重要的储能战略:把那些法并网、原本会白白浪费的风光电能,转化成氢气储存起来。但氢气储运难度大、成本,所以我们需要再多步转化,把氢气变成常温常压的液态能源长期储存。
绿氢制造技术发展到今天,已经是制约我国风电、太阳能大规模发展的关键瓶颈,须集中力量突破。如果我们能把所有法并网的绿电都找到消纳出口,就能放开手脚,在全国多国土上布局风电、光伏项目。
这块的技术研发,须由国支持、大力进。至于产业化落地,可以交给企业自主选择、市场化竞争。产业创新本身就带有博弈属、试错属:企业赌对了,就能迎来市值翻很多倍、快速发展;赌错了,也只是企业自身经营倒闭,不会对整个社会、整个国产业向造成大规模冲击。
除此之外,近我们团队出了套全新的协同模式:在西部光伏板下开展土壤理。我们从劣质煤炭中分离出具备强吸水能力的矿物质,搭配特制菌种与有机质,直接改良光伏板下的土地,也就是煤基矿物质土壤改良技术。这样来,发展光伏发电的同时,还能大面积绿化西部国土,进步提升区域二氧化碳消纳能力,形成大的生态战略价值。
大都清楚,北上广等线城市土地寸土寸金,很重要的原因就是我们严守18亿亩耕地红线,不能随意占用耕地开发。现在我们有技术,在西部可以把煤炭在水里面磨细,然后把里面的碳拿出来,跟太阳能结做甲醇;产的矿物质微粒是细,分离出来以后,再和秸秆粉、有机肥、特殊的菌结,在太阳能板底下跟土壤结,可以把西部大量的沙土地制成标准农田。这样,太阳能板底下也能让多国土绿起来。
这里我再纠正个普遍误区:过去大总觉得光伏只能建在沙漠里,不能占用农田或其他土地,甚至味鼓励光伏向沙漠布局,这个认知是错误的。光伏在沙漠铺十年它还是沙漠,大定要分清沙漠和沙土地,字之差、天差地别。判断标准很简单:西部的沙土地,下雨就能长出绿植,只是缺水时会枯黄;而真正的沙漠,即便下雨也寸草不生。
我国将近27的国土都是西部沙土地,在沙土地铺设光伏板,十年左右很多地就绿起来了。近些年西部气候向好、降水增多,我去陕北就明显感受到,二三十年前光秃秃的黄土山坡,现在已经基本全绿了。光伏板铺设在沙土地上,遮挡风沙、减少水分蒸发,慢慢就会长出成片的野草,部分区域的草木长势甚至过光伏板度。
以前国企、央企的光伏基地,都会拉铁丝网围挡,止牧民进入。现在大都主动拆掉围栏,让牛羊进入光伏园区吃草。牛羊采食杂草、排泄粪便,进步滋养土壤、改良生态。原本荒芜、靠天吃饭、贫瘠枯黄的沙土地,步步变成了优质草场。于是我们出现了“光伏羊”“光伏牛”,生态价值、经济价值双双落地。
如果只靠自然修复,光伏板下多只能形成优质草场。但用上我们煤炭矿物改良剂、搭配有机质与用菌群,几年时间就能把大片沙土地改造成标准农田。而且这些西部土地从未被化肥、农药污染,改造后可以发展有机农业。真正实现光伏发电、国土绿化、粮食生产三位体同步进。
国土大面积复绿,直观的价值就是生态固碳能力大幅提升。我们通过劣质煤耦绿电制备低碳甲醇,生产过程会产生少量碳排放,但通过土壤改良、国土绿化,又能回收抵消部分碳排放。
全生命周期核下来,这套风光+劣质煤制备的低碳甲醇,相比传统纯煤制甲醇,能够实现约80的碳减排,减碳果远传统石油燃料。与此同时,能源化工、液体燃料行业有个典型特征:规模越大、单升成本越低。现在千万吨炼化项目才能盈利,百万吨项目基本都会亏损,充分说明规模化是降本的核心关键。
前期只要国适度扶持、通技术与产业壁垒,就能形成的良循环:,可以充分盘活我国西部廉价的风电、太阳能资源;二,可以把国内储量巨大、可开采数百年的劣质煤资源利用起来;三,转变光伏布局思路,不用扎堆沙漠,优先布局广袤的西部沙土地。我国沙土地资源其充裕,只需利用小部分铺设光伏,就能满足全国的用电需求。
光伏选址也可以讲究下,优先选择海拔偏、周边有降水、临近河湖的沙土地带。因为西北风沙大,光伏板容易积灰遮挡光照,大幅降低发电率,需要定期清洗除尘。现在基建成本低,用PVC塑料管道或者人机引水冲刷光伏板,造价低廉、施工简单。而且如今光伏发电收益可观,几个月的发电量收益,就能覆盖整套引水设施的建设成本,经济收益十分可观,自然形成可持续的运维动力。
这套模式落地后,西部大片沙土地,既能变身国核心清洁能源基地,又能成为新兴粮食生产基地。我们将风光、煤炭资源转化为液态低碳甲醇,依托西部海拔地势,通过长距离管线自流输送到海平面附近的北上广等东部核心城市。这样论是替代汽油、柴油车用燃料,还是夜间调峰发电,都具备强的可行。
长期来看,这能帮我们摆脱石油美元体系的桎梏。美元如今的核心锚定资产就是石油,而我国是全球大石油国,能源长期存在大战略风险。单纯靠动力电池、电动车,只能解决部分交通能源问题,法根能源对外依赖。未来我们定是电池+低碳甲醇混动力,双线并行,逐渐摆脱石油依赖。
利用便宜的两个资源:丰富的太阳能和风能资源及几百年挖不完的劣质煤资源发展适国情的低碳甲醇经济,保障石油及粮食安全;实现全生命周期的碳排放平衡,促进能源绿化并让多的国土面积绿起来
人类百年能源史已经证明,液态能源是目前价比、成熟的能源载体。百年前其实就已经出现电动车,但终燃油车成为主流,核心就是市场化账,液态能源的综成本、适配、稳定优,这从来都不是偶然选择。人类的技术迭代,永远是在规则范围内,选择经济、的案。
从综能源系统工程的全局视角来看,未来的能源体系定是新旧融、低碳适配,而非刀切的碳端模式。终形成低碳电网+低碳管网的双网体系:电网以风电、光伏等绿电为主、火电调峰为辅,不盲目追求纯绿电;管网兼顾气掺氢、低碳液态甲醇输送,全位降低全社会碳排放,构筑完整的低碳社会体系。
我直强调,能源转型定要讲经济。味追求对碳、纯绿,会丧失产业经济,没有企业能得过来账,终只会人落地、产业停滞,看似理念激进,实则反而会造成多排放。真正科学的减碳路径,是适度用碳、科学用碳,通过可控的少量碳排放,换取整体成本的大幅下降,实现可持续的长期减碳。
我门做过张减碳率与成本的关系曲线图,逻辑非常清晰:不减排、依赖传统油气煤炭,是对人类生态不负责任;但像欧洲部分政客那样,味追求碳、减排,又会付出天价经济成本,脱离产业现实。
整条成本曲线的规律很明确:碳减排率达到80之前,成本涨幅十分平缓;但过80之后,后10-20的减排需求,成本会呈指数暴涨。而且从科学层面来讲,人类根本不需要碳。适度的碳循环是生态存续的基础,对碳反而会破坏自然平衡、法存续。
造适国情的碳中和能源体系
所以优解就是:用低的经济成本,先完成80的核心减碳目标。至于剩余的百分之十几的碳排放,本身是人类生态存续的要碳循环,需强行清。未来随着技术持续迭代、成本不断下降,我们再逐步提升减碳比例至88、90甚至。剩余的微量减排缺口,可以依靠核电等未来新技术补齐。没要现在强行追求纯绿氢、碳甲醇,技术上虽然能实现,但成本法落地,终只会产业崩盘、人践行。
现在很多人追捧纯绿氢、绿甲醇,对排放,理念听起来,但踩在了成本曲线的指数暴涨区间,没有任何产业化可行。我们的路线,就是卡在成本优、减碳率的拐点,先低成本完成大规模减碳,稳步进几十年。后续剩余的小幅减排难题,会随着技术进步自然破解。
对不能像欧洲部分人群样,秉持端理念,刀切、追求百分之百碳,终拖垮整体经济。煤炭、碳资源不是不能用,而是不能粗放滥用、节制使用,科学减量、理利用,才是能源低碳转型的正确道路。相关词条:铝皮保温施工 隔热条设备 钢绞线 玻璃棉卷毡 保温护角专用胶
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