李燦院士:用“液態(tài)陽光”減碳

2022-03-10 09:32  瀏覽:  

“為實現(xiàn)碳達峰碳中和目標,到2030年,我國光伏發(fā)電、風電裝機容量要達到12億千瓦以上。多方數(shù)據(jù)顯示,2030年前就有可能超額完成這個任務(wù)。更大挑戰(zhàn)在于,巨量的風、光發(fā)電如何實現(xiàn)有效上網(wǎng)?快速增長的可再生能源電力如何消納?”在接受記者采訪時,全國政協(xié)委員、中國科學(xué)院院士李燦提及他最關(guān)心的問題。

風、光發(fā)電的間歇性使其平穩(wěn)上網(wǎng)困難,目前主要是靠火電深度調(diào)峰,抽水蓄能、化學(xué)電池儲能等各類儲能方式也在發(fā)展中。但受制于現(xiàn)實條件、技術(shù)等局限,這些方式又難以在短期內(nèi)解決大規(guī)模儲能難題。對此,李燦提出利用“液態(tài)陽光甲醇”規(guī)模轉(zhuǎn)化消納可再生能源的新思路。

所謂液態(tài)陽光,基本原理是利用太陽能、風能等可再生能源分解水制綠氫,再由綠氫加二氧化碳轉(zhuǎn)化生產(chǎn)甲醇。換言之,以甲醇為載體實現(xiàn)太陽能等清潔能源的儲存、運輸及利用。“電難以儲運,液態(tài)的甲醇卻能輕易做到。相比傳統(tǒng)煤制甲醇工藝,二者在化學(xué)反應(yīng)上是一樣的,但來源不同。前者由煤轉(zhuǎn)化而來,按照傳統(tǒng)工藝,生產(chǎn)1噸甲醇約排放2-3噸二氧化碳;液態(tài)陽光甲醇可利用間歇的風、光發(fā)電,經(jīng)過分解水制綠氫,與二氧化碳進行反應(yīng)合成,在規(guī)模消納可再生能源的同時,還可以帶動其他工業(yè)過程的減碳。”李燦解釋。

上述思路不是只停留在研究階段。李燦介紹,首套千噸級規(guī)?;痉豆こ桃言谔m州成功完成并通過鑒定,目前正在籌劃上馬10萬噸級工業(yè)化生產(chǎn)項目。“生產(chǎn)1噸液態(tài)陽光甲醇可消納6000多度電,一個規(guī)模在百萬噸級的甲醇合成企業(yè),相當于可存儲60億度電,儲能潛力巨大。”

除了永久儲存、便于運輸,液體陽光甲醇還具備多重功能:作為理想的低碳清潔燃料,其可替代油氣,有助于解決交通碳排放問題;作為中間體廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、材料合成等基礎(chǔ)工業(yè)中,可推動工業(yè)綠色制造;作為性能優(yōu)異的儲氫材料,使用甲醇儲氫還能緩解氫能儲運安全、成本等難題。

“氫能雖好,但因其體積密度低,通常需使用特殊的高壓氣瓶進行儲運。哪怕是裝著十幾克氫的高壓氣瓶也重達幾十公斤,運輸距離超過100公里,運氫成本甚至可能翻一倍。利用甲醇作為運輸介質(zhì),100公斤甲醇經(jīng)過水汽重整可釋放18.75公斤的氫,運輸1噸甲醇相當于可釋放187公斤以上的氫,儲氫量高,而且用普通車輛常壓運輸即可,安全性高、經(jīng)濟性好。從這個角度來看,液態(tài)陽光甲醇可在多方面助力二氧化碳減排。”李燦舉例。

那么,哪些地區(qū)可發(fā)展液態(tài)陽光甲醇項目?用起來貴不貴?李燦告訴記者,許多煤化工產(chǎn)業(yè)集中的地區(qū),諸如陜西榆林、寧夏寧東、內(nèi)蒙古鄂爾多斯等,長期受到高碳排放困擾,這些恰恰也是風、光資源豐富的地區(qū),適宜發(fā)展液態(tài)陽光甲醇合成項目,將不穩(wěn)定的可再生能源轉(zhuǎn)化為可儲存的綠色甲醇,同時兼顧降碳與地方經(jīng)濟發(fā)展的雙重任務(wù)。

“目前,我國甲醇年產(chǎn)能在9000萬噸左右,若全部使用液體陽光甲醇替代,相應(yīng)減排二氧化碳1.2億噸以上。”李燦坦言,其項目成本主要取決于電解水制氫成本,受到當前可再生能源發(fā)電價格的影響,相比傳統(tǒng)工業(yè)甲醇稍貴一些。“但是要看這個帳怎么算。一方面,煤制甲醇并未將碳減排成本考慮進去,隨著節(jié)能降碳要求越來越高,這部分成本勢必不斷增加。另一方面,液態(tài)陽光甲醇成本已處在與其他能源日趨接近的交叉點上,新能源技術(shù)不斷進步,帶動可再生能源發(fā)電成本下降,電解水制氫成本持續(xù)下降。成本的一升一降,讓液態(tài)陽光甲醇的減碳優(yōu)勢逐步突顯。”

李燦建議,對于需要消納可再生能源電力、解決二氧化碳排放的地區(qū),在發(fā)展初期可給予電價等方面的支持。對于應(yīng)用綠色甲醇作為燃料的車輛,也可給予稅費減免等政策傾斜支持。對于工業(yè)剛性排放二氧化碳的領(lǐng)域,獎勵可再生能源發(fā)電指標,以鼓勵企業(yè)通過液態(tài)陽光甲醇路徑實現(xiàn)節(jié)能降碳目標。

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