實現(xiàn)“雙碳”目標，亟須多種技術(shù)“抱團”發(fā)力

地下空間開發(fā)利用可以與交通碳減排、人工碳匯、建筑碳減排、能源的綠色轉(zhuǎn)型“組團”，為實現(xiàn)碳達峰碳中和提供解決方案。

 

錢七虎

 

中國工程院院士、陸軍工程大學教授

 

“現(xiàn)在城市的交通擁堵還很普遍，帶來的交通污染怎么解決？其中一個辦法是把貨運轉(zhuǎn)到地下去，建設(shè)城市的地下智慧物流運輸系統(tǒng)。這個系統(tǒng)如果建成，人們購買任何商品都只需要點一下鼠標，所購商品就像自來水一樣通過地下管道很快‘流入’居住小區(qū)的自動提貨柜……”

 

近日，在江蘇省科協(xié)主辦的2021年江蘇科技論壇的報告中，國家最高科學技術(shù)獎獲得者、中國工程院院士、陸軍工程大學教授錢七虎用這番暢想，分享地下空間開發(fā)利用與交通碳減排的遠景。

 

錢七虎認為，地下空間開發(fā)利用可以與交通碳減排、人工碳匯、建筑碳減排、能源的綠色轉(zhuǎn)型“組團”，為實現(xiàn)碳達峰碳中和（以下簡稱雙碳）提供解決方案。

 

能源變革要循序漸進

 

中國工程院院士、上海交通大學碳中和發(fā)展研究院院長黃震建議，要從供給側(cè)和需求側(cè)探索電力零碳化、燃料零碳化、再電氣化、智慧化、高效化等方面，促進能源變革。

 

中國科學院院士、西安交通大學教授郭烈錦則建議，以大規(guī)模低成本清潔發(fā)電制氫、二氧化碳還原與碳高值化循環(huán)利用，構(gòu)建五位一體的能源體系。

 

“當前，中國二氧化碳排放的最大來源是化石能源的燃燒。”作為深耕能源領(lǐng)域幾十年的資深從業(yè)者，國家能源集團科學技術(shù)研究院有限公司副總經(jīng)理朱法華認為：“控制二氧化碳排放，首當其沖的是要控制煤炭消費。中國煤炭約一半用于燃燒發(fā)電，減少電力行業(yè)的煤炭消費是減少二氧化碳排放的有效手段，但中國富煤貧油少氣的資源稟賦，使得電力行業(yè)很難離開煤炭。”

 

“面向碳中和的能源變革，要循序漸進，先立后破，先把新能源為主的新型電力系統(tǒng)建立起來，再逐漸減少化石能源比例。作為保障型能源，化石能源還會繼續(xù)為國民經(jīng)濟作貢獻，當然也要達到零碳的排放。”中國工程院院士、上海交通大學碳中和發(fā)展研究院院長黃震認為，迎接能源變革，需要同時在能源供給側(cè)和需求側(cè)推進革命。

 

“重中之重是電力的脫碳和零碳化。”黃震解釋，電力脫碳與零碳化，核心是構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。對此，德國的經(jīng)驗或有借鑒意義。

 

此前，德國宣布將在2022年全面棄核，2038年前關(guān)閉所有煤電廠，2050年構(gòu)建全部100%采用可再生能源的用能體系。

 

德國在推進可再生能源發(fā)展中立法先行，建立起遍布全國的分布式光伏發(fā)電、風電、生物質(zhì)發(fā)電及儲能機組；通過基于大數(shù)據(jù)的電力供給側(cè)和需求側(cè)的預測與管理，以及基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易和服務平臺，有效促進可再生能源消納，提高電網(wǎng)的供需平衡。在德國，高比例的可再生能源已使常規(guī)火電從基荷電力轉(zhuǎn)變?yōu)檎{(diào)峰電力，成功實現(xiàn)了能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。

 

“市場化的電價、電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)、基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易等都是值得我們借鑒的。”黃震說。

 

可再生能源制取助力零碳化

 

電力的脫碳和零碳化，離不開燃料零碳化。燃料零碳化是以太陽能、風能等可再生能源為主要能量制取可再生燃料，包括氫、氨和合成燃料等。

 

郭烈錦認為，發(fā)展大規(guī)模低成本的可再生能源的轉(zhuǎn)化存儲技術(shù)大有可為。

 

“例如，太陽能光/熱耦合制氫及碳氫燃料，以水為基，構(gòu)建光/熱催化耦合制氫、制碳氫燃料的碳氫循環(huán)，實現(xiàn)太陽能到燃料化學能的能量與物質(zhì)的耦合轉(zhuǎn)化。”郭烈錦解釋。

 

碳中和是一場綠色革命，如果沒有顛覆性、變革性的技術(shù)突破，不可能實現(xiàn)碳中和，黃震認為，助推能源利用高效化、再電氣化、智慧化也勢在必行。

 

黃震認為，在加速零碳電力供給的基礎(chǔ)上，加快工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的再電氣化，是提高能源利用效率、實現(xiàn)能源利用脫碳和零碳的重要途徑。而如何通過互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、云技術(shù)等信息與控制技術(shù)，將人、能源設(shè)備及系統(tǒng)、能源服務互聯(lián)互通，使電源、電網(wǎng)、負荷和能源存儲深度協(xié)同，也值得深思。

 

將碳“圍剿”在城市地下空間

 

“要實現(xiàn)‘雙碳’目標，一定要聚焦城市。”錢七虎說，有數(shù)據(jù)顯示，全球碳排放的三分之二或者四分之三來自城市，而中國三線以上城市總面積占到了國土面積的1/6。全球變暖的罪魁禍首是碳排放，應對之策是碳減排與碳匯。

 

錢七虎解釋，碳匯有生態(tài)碳匯和人工碳匯。生態(tài)碳匯是發(fā)展綠水青山的生態(tài)建設(shè)。而人工碳匯可以利用地下空間的封閉性、穩(wěn)定性等優(yōu)勢，把捕捉到的二氧化碳永久封存地下。

 

如果說地下空間是尚待開發(fā)的固碳“潛力股”，對建筑業(yè)和交通業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型，地下空間同樣大有可為。

 

錢七虎表示，交通的碳減排有兩個途徑：“一個是零碳燃料，最好用氫，但是氫要解決運輸和儲存的問題。另一個是交通轉(zhuǎn)地下，用電動交通，不用直接燃料的交通，發(fā)展地鐵為主的城市地下軌道交通、地下低真空高速磁懸浮的城際交通、發(fā)展地下物流系統(tǒng)。當然，光有軌道交通不夠，還要有城市地下快速路系統(tǒng)，發(fā)揮私家車‘門對門’的優(yōu)勢。”