實現(xiàn)我國“雙碳”目標,需要發(fā)展切實可行的技術路徑,并據此推動產業(yè)應用。到2030年風電、太陽能發(fā)電總裝機容量達到12億千瓦以上,將是實現(xiàn)碳達峰的有力保障。事實上,根據多方數據分析,到2030年前這個任務可能超額完成。業(yè)界面臨的挑戰(zhàn)是,如何解決巨量風電、光伏發(fā)電的消納問題。
現(xiàn)行的平衡可再生能源發(fā)電上網的主要途徑仍是火電,而我國以煤為主的基本國情短期難以改變。鑒于我國煤電裝機規(guī)模仍然在10億千瓦以上,從業(yè)隊伍龐大,減少煤電在一次能源中的比例需要一個循序漸進的過程,不可能一蹴而就。由此帶來兩方面的問題:一是如何消納快速增長的可再生能源電力;二是在我國電力供需基本平衡的形勢下,如何同步抓好能源清潔發(fā)展與安全問題——在保證煤炭清潔高效利用的同時,如何解決石油等液體燃料短缺?
建議在煤化工和碳排放嚴重地區(qū)大力發(fā)展“液態(tài)陽光”甲醇合成,實現(xiàn)規(guī)?;瘻p碳,特別應支持可再生能源發(fā)電不具備上網條件的地區(qū),通過發(fā)展分布式發(fā)電消納或轉化不穩(wěn)定的光伏、風電,形成可儲存的化學燃料。“液態(tài)陽光”甲醇可永久儲存,且容易運輸,每生產1噸甲醇可消納電能6000多千瓦時,可實現(xiàn)可規(guī)?;瘍﹄姡?00萬噸甲醇相當于儲存60億千瓦時電)。甲醇既是優(yōu)良的綠色燃料,又是性能優(yōu)異的儲氫材料,可代替汽油,也可作為氫能的載體,緩解氫能制備、儲存、運輸的安全和成本問題。更重要的是,甲醇可廣泛應用在化學、材料等基礎工業(yè)中,實現(xiàn)工業(yè)綠色制造,是助力實現(xiàn)“雙碳”目標和經濟發(fā)展的切實可行的路徑。
非常幸運的是,我國煤化工發(fā)達地區(qū),往往光伏和風電資源也很豐富,例如青海、新疆,以及陜西榆林、寧夏寧東、內蒙古鄂爾多斯等地區(qū),在當地大規(guī)模生產綠色甲醇,能產生經濟效益,符合中央提出的先立后破、穩(wěn)中求進的經濟發(fā)展要求。
“液態(tài)陽光”甲醇技術的基本原理是,先通過太陽能等可再生能源分解水(光解水和電解水)制造“綠氫”,然后利用“綠氫”轉化二氧化碳,生產出甲醇。此技術在原理上“道法自然”,如同光合作用,基礎研究已經取得突破,我國已經成功實現(xiàn)千噸級規(guī)模工業(yè)化示范工程。該技術具有全部知識產權,且工業(yè)化技術全部國產化。
但是,目前綠色甲醇的應用市場還有待培育,與傳統(tǒng)的煤化工甲醇相比成本稍高(不考慮碳排放稅情況下)。因此,提出如下建議:
一是由于“液態(tài)陽光”甲醇的成本主要取決于可再生能源電價,對于某些資源富集地區(qū),如能在解決二氧化碳排放的同時消納可再生能源電力,可給予其政策上的傾斜支持。二是對于將可再生能源生產的“液態(tài)陽光”甲醇作為燃料的,給予政策上的支持,包括相關稅費的免除,允許和鼓勵綠色甲醇汽車等的發(fā)展。三是對于工業(yè)剛性排放二氧化碳的領域,通過獎勵可再生能源發(fā)電指標,鼓勵企業(yè)通過“液態(tài)陽光”甲醇路徑實現(xiàn)碳中和目標。
助力交通運輸領域實現(xiàn)碳中和
在我國,甲醇燃料目前已經在動力燃燒和熱力燃燒領域被廣泛應用,且在部分行業(yè)的應用技術已經走在世界前沿,實現(xiàn)了引領。
從具體領域來看,甲醇作為熱力燃料主要用于鍋(窯)爐、替代農村散煤取暖、果蔬大鵬、炊事餐飲等,目前年消費量超過500萬噸,應用地域遍布全國27個?。?自治區(qū)、直轄市)。甲醇作為動力燃料,主要用于交通運輸車輛和船舶、固定發(fā)電裝備等,基于道路車輛管理許可的放開、船舶技術法規(guī)的出臺,產業(yè)化應用的技術推廣和產品投放正在全面加速鋪開。2019年,甲醇汽車在我國實現(xiàn)了政策許可、管理許可、技術標準許可、市場準入、后市場維保全面貫通,在全球汽車產業(yè),率先實現(xiàn)甲醇汽車產業(yè)化建設和市場化規(guī)模應用,并開展了甲醇汽車與國際同行的多邊合作。
上述情況說明,從社會公眾認知和產業(yè)界接受層面看,我國的甲醇燃料行業(yè)已經完成了前期探索和試點應用工作,正在進入全面產業(yè)化和規(guī)模應用階段。但目前消耗的甲醇大多來自化石能源制備(主要是煤制甲醇),不能有效解決二氧化碳排放問題。煤制甲醇每噸排放2~3噸二氧化碳,再考慮到作為燃料燃燒排放,總計排放3~4噸二氧化碳。
在保障能源安全、推進甲醇燃料規(guī)模應用的進程中,應特別鼓勵甲醇能源制備產業(yè),逐步由化石燃料甲醇技術向可再生能源綠色甲醇技術轉變。這意味著,需要從甲醇能源生產的源頭開展 “液態(tài)陽光”甲醇規(guī)?;a,以此提高我國綠色甲醇產能占比。由此,既可實現(xiàn)保障能源安全,又可為能源制備和能源消費兩端實現(xiàn)“雙碳”目標提供有效的優(yōu)選路徑。故提出如下建議:
一是研究和組織編制并頒發(fā)《甲醇燃料制造企業(yè)準入條件》(以下簡稱“《準入條件》”),對甲醇制造企業(yè)提出相應的基本要求,如生產原料、生產綱領(規(guī)模)、生產效率、水資源消耗、碳回收等,進行科學規(guī)范和規(guī)定。對應編制和出臺《甲醇燃料制造企業(yè)規(guī)范管理辦法》(以下簡稱“《管理辦法》”),對制造企業(yè)碳回收、“液態(tài)陽光”甲醇制造項目建設、綠色甲醇占比階段目標等提出要求和規(guī)定?!稖嗜霔l件》為產業(yè)剛性要求,《管理辦法》為達到規(guī)定階段占比目標要求給予鼓勵支持的相應條款。
二是建立綠色甲醇燃料制備企業(yè)名單發(fā)布機制,確定三年為一個發(fā)布周期,按生產“液態(tài)陽光”甲醇占比排名,引導甲醇燃料消費企業(yè)和行業(yè),優(yōu)先采購名單企業(yè)和排名靠前企業(yè)制造的甲醇燃料,政府則通過階梯碳稅補貼的方式,鼓勵名單企業(yè)和排名靠前的企業(yè)。
三是開通“液態(tài)陽光”甲醇產業(yè)建設綠色通道。通過國家綠色金融框架激勵機制、綠色金融和財稅配套政策,對符合《準入條件》《管理辦法》而獲得綠色甲醇燃料制備名單的企業(yè),優(yōu)先給予可再生能源資源,開通可再生能源建設項目審批綠色通道。鼓勵和支持企業(yè)利用自有資金和社會資金,建設“液態(tài)陽光”甲醇項目。
以上措施,將為綠色甲醇可預見到的規(guī)?;瘧煤粚嵒A,并為碳中和目標提供助力。
(作者系中國科學院院士、中國科學院大連化學物理研究所研究員、全國政協(xié)委員)