2022百人会丨陈清泉:我国化石能源打减量牌,必须提高可再生能源利用率

经济 | 2022-03-28 16:22:27| 188

2022年3月25-27日,中国电动汽车百人会论坛(2022)正式召开。会议以“迎接新能源汽车市场化发展新阶段”为主题,就新能源汽车产业发展、双碳目标、气候变化、供应链调整、信息技术与智能技术深度应用、人类出行方式变革、大国竞争与合作等诸多挑战和机遇等话题展开深度研讨。

2022百人会丨陈清泉:我国化石能源打减量牌,必须提高可再生能源利用率

在27日下午举办的以“氢能迈向规模示范新阶段”为主题的氢能产业论坛中,中国工程院院士陈清泉围绕主题发表了演讲,主要观点如下:

1.我国化石能源只能打减量牌,我们必须要提高可再生能源的利用率,如太阳能、风能、水力能;

2.可再生能源需要储能来解决稳定供应问题,氢能可以解决大规模电力的储存问题;

3.我国质子交换膜关键材料技术和大型化方面还是有短板,低成本技术仍然未解决,产业化速度应该尽快提升;

4.紧紧依靠技术不能够解决复杂的问题和迎接新的挑战,必须将人文世界、物理世界、信息世界深度地融合。

以下为演讲实录:

各位领导,各位专家,各位朋友,我今天很高兴在“2022中国电动汽车百人会论坛—氢能论坛”和大家交流,我今天和大家交流的目的是“氢能和四网四流融合推进双碳目标”,我交流的内容可以分为三个目标:

第一个,讲讲“双碳”目标;

第二个,讲一讲氢能在我国未来能源中的重要地位;

第三个,讲一讲我提倡的“四网四流”。这里的“四网”就是能源网、信息网、交通网、人文网。这里的“四流”就是能源流、信息流、物质流、价值流。我们通过“四网四流”融合,可以更好地推进碳中和,促进数字经济。

第一个题目,“双碳”目标。

在最近两会上的政府报告提出来了碳达峰碳中和,要有序推进碳达峰碳中和的工作,落实碳达峰行动的方案,推动能源革命,确保能源供应,立足资源禀赋,坚持先立后破、通盘谋划、推进能源低碳转型。

《巴黎协定》代表了全球绿色低碳转型的大方向,是保护地球家园需要采取的最低限度,各国必须迈出决定性的步伐。

这里来看看主要国家的二氧化碳排放量,我们排名第一,然后是美国、欧盟、印度和日本。

过去十年,全球温室气体排放以1.5%的速度增长。2018年,全球二氧化碳排放量375亿吨,各种温室气体总排放553亿吨二氧化碳当量。

全球已经有132个国家和地区提出了实现碳中和的时间,发达国家多数是在2050年,也有几个国家在这个之前。

看看欧盟在上世纪80年代就已经碳达峰,美国在2007年达到碳达峰,日本2008年达到,而我们现在还要继续往上,还没有达到碳达峰,因为我们经济发展很快,所以我们要到2030年才达到碳达峰,到2060年碳中和,从碳达峰到碳中和的时间我们只有30年,而欧盟有70年,日本有40年。

我们要实现相应的温控目标,到2030年全球温室气体排放量必须比现在各国公布的国家数据中心还要再减少,今年各国要给出比数据中心还要好的、还要更进步的目标,我们要力争温升保证2度,比较力争不超过1.5度。

通过碳达峰碳中和也提高了我们的理念,我们积极应对气候变化,不仅是为了规避气候变化的风险,而且是为了提高我国经济增长的质量和效益,破解资源、环境的约束,事关国家的全局和未来。

第二个题目,我讲一讲氢能在我国未来能源中的地位。可以看出,它是越来越重要的地位。

氢能在我国未来的重要地位,习主席在2020年联合国成立75周年会议上提出了碳达峰碳中和的目标,我们要力争在2030年比2005年碳排放要下降65%,我们要有25%的非化石能源占比,要有12亿千瓦的风光装机,我们力争2060年前实现碳中和,控制化石能源的总量,提高现有能源体系的效率,加快发展可再生能源替代,构建以新能源为主体的新型能源体系。

我国化石能源只能打减量牌,我们必须要提高可再生能源的利用率。在2018年,中国二氧化碳排放量达到了98.39亿吨,占全球总排放量的29.69%,人均6.98吨,是全球人均碳排放量的1.6倍,所以我们必须大力提高可再生能源的利用率。

我国有丰富的可再生能源的资源,太阳能、风能、水力能。我国可再生能源禀赋相当于我国峰值能源需求总量的2.7倍,但需要储能来解决稳定供应问题,氢能可以解决大规模电力的储存问题,也可以解决单一电网不能解决的冶金、化工行业的原料问题。

我们可以有两条路线来制氢。第一个,通过太阳能、风能、通过光伏,来电解制氢,来氢气储存。第二个,通过种植植物、生物发酵乙醇,重整制氢。这两条路线。

我国的氢能资源是非常丰富的。我国的氢气资源,特别是工业副产氢,煤制氢产量占世界的1/3,但是它含有杂质比较多,不能用于质子交换膜燃料电池,但是基本上用于化工和石油工业,燃料电池用量不到1%。主要原因是因为提纯成本太高,工艺难度大,压缩耗能高,导致最终的应用成本比较高。

在质子交换膜制氢方面,我们国内外都做了很多的大容量装备,可以做到大型化,但是低成本技术仍然未解决。我国质子交换膜关键材料技术和大型化方面还是有短板,产业化速度应该尽快提升。竞争日益激烈,必须加速。

在光伏电池方面,我们国家也取得了很大的进步。例如,国电投的光伏电池,效率可以达到25%,制氢成本可控。我们的量产效率达到了24.5%,达到世界领先水平,我们可以做到双面发电,可以较单面电池多发电10%—30%。

这是在最近的冬奥会上我们国产的氢能车辆的运行情况,其中的燃料电池是由国电投来提供的,这是两种车型的技术数据。

最后一个题目,我讲一讲“四网四流”融合推进碳中和、促进数字经济。

为什么我们要搞“四网四流”?去年12月份,由我牵头发布了《四网四流产业融合发展白皮书》,由中国电机工程学会、中国通信学会、国电投和华为一起发布,我们搞“四网四流”的中心核心就是能够充分发挥数字经济,另外,充分发挥上层建筑跟经济基础的关系。因为“四网”里面能源网、信息网、交通网、人文网。人文网是上层建筑,而能源网、信息网、交通网是经济基础,上层建筑和经济基础很好的互动。还有“四流”能源流、信息流、物质流、价值流。通过这个可以做到能源和物质和价值的耦合和交流。所以通过“四网四流”,第一,我们可以充分发挥数字经济的红利。第二个,通过“四网四流”可以把没有用的能源变成有用,同时促进碳中和。其中最主要的原因,因为我们做到了“人—机—物”的结合,所谓“人—机—物”,就是人文世界,“机”就是计算机,信息世界,和物理世界,就是人文世界、信息世界、物理世界的融合,产生智能。这就是说,我们通过人文世界、信息世界跟物理世界,我们通过数字孪生把数据变信息,再进一步通过融合孪生,在人文世界的帮助下我们进一步把信息变成知识。再通过人文世界的帮助,我们进一步把知识变成智能,就是通过认知卵生,使我们的知识可以自主学习,不断地替代,变成智能。有了智能我们就可以有智能的能源,这个就是“四网四流”的几个要素。

第一个,我刚才讲了定义,就不再重复了。

这个机理是什么呢?通过融合以后,能够达到耦合和设备的共享,提高网络中能源和资源的效率,融合的关键是通过人文网将耦合中的动态因果关系、复杂逻辑关系搞清楚,这样融合的效果就通过价值流来调整融合中的技术、产业、生态的演化,最后就产生提高经济效益,也提高环保效益。

“四网四流”的科学、哲学思想。它的哲学思想就是整体大于个体的总和,上层建筑和经济基础的互动。它的科学理论,探索出能源、信息和人的行为的互动规律。而它的工程实践,就是将能源技术和现代技术结合,开发了智能能源操作系统,采用端边云的结构,将能源体系和人工智能大数据结合,实现增值效益。

举个例子来说。我们可以用“四网四流”的理念来破解四大矛盾,也就是化石能源和可再生能源,因为可再生能源是有不确定性的、随机性的,还有集中能源和分布式能源的矛盾,一次能源和二次能源的矛盾,电力能源和化工能源。通过“四网四流”的融合,我们可以解决。

举个案例来说。在能源里面有多种能源形态,电力、气、煤,我们把各种不同的能源形态耦合。比如说在发电当中,我们用风能、太阳能、燃气、传统的煤电,假如我们的风能、太阳能太多,因为它是间歇性的,风能、太阳能太多,电网不能接受,就拿来制氢,就是把能源流变成物质流,需要的时候氢气跟氧气结合,就是通过燃料电池发电。在这个同时,在能源的生产和消费当中又产生二氧化碳,也产生氢气,二氧化碳跟氢气就变成和合成能源甲烷乙炔,实际上就是用氢气来捕捉二氧化碳,同时能够来促进电力能源和化工能源的矛盾。所以通过“四网四流”产生智能,产生智能以后,一方面我们能够把没有用的变成有用,另一方面我们来促进碳中和。氢气在里面起着很重要的作用,因为氢气具有能源和物质的属性,氢气具有燃料和材料的属性。所以能够耦合电力能源和化工能源,能够耦合能源流和物质流。

“四网四流”有三个载体:第一个载体,我们要有区域的智能能源管控中心。第二个,电动汽车是载体,它是移动的,因为电动汽车是移动的能源、也是移动的储能。第三个载体,是光伏的建筑。因为光伏的建筑它是固定的载体,在光伏建筑它是一个发电厂,并且这个发电多余的可以跟电网连接,可以制氢,可以给电动汽车充电。所以我们通过这三个载体,把电力网、能源网区域网结合,从纳米网一直可以连到区域网的国家电网。

我们通过“四网四流”可以将不同的能源形态(电力、气、热)通过数字化耦合优化,将废弃的能源转化为有用,并来助推碳中和。

所以我再做个小结。也就是说通过“四网四流”我们可以全方位全力推动数字经济,发挥数字经济的红利。我们所谓的能源网,实际上就是把能源网跟信息网结合。所谓车联网,实际上就是把交通网、能源网、信息网结合。而我提出来的“四网四流”,将人文网,就可以更好发展出氢气,什么是人文网?人文网就是先进的思想、先进的法规、先进的政策,刚才我在那个图里面讲了,通过人文网我们可以更好地把数据变信息、信息变知识、知识变智能。

毕竟通过我提出来“四网四流”,也有助于推动第四次工业革命到第五次工业革命。我们回顾一下,第一次工业革命是蒸汽机的发现,第二次工业革命是电力的发明,第三次工业革命是计算机的出现、数字革命,第四次工业革命很厉害,是人工智能,也因为它的影响力会超过前三次革命。但是光靠人工智能不够,因为人工智能没有加人文网的指导,人工智能也可以做破坏性的东西,所以要把人工智能要加上人文、要加上环境,这也就是第五次工业革命的主要内容,就是我们现在正在从第四次工业革命演化到第五次工业革命。

欧盟也提出来欧盟工业5.0,欧盟工业5.0也就是以人为本、可持续、高韧性。而日本也提出来日本社会5.0,日本社会5.0是以人为本需要成为考虑的核心因素。

我最后做一个小结。上个世纪我们专注于物理世界的进步,本世纪初我们专注于网络信息世界的发展和数字化的复兴。网络信息世界创造了新的价值,提高了我们的生产力,改变了我们的人际关系。但是我们要进一步颠覆性的思维,将物理世界、信息世界、人文世界深度融合,这样我们可以更好地把数据转化为信息、信息转化为知识、知识转化为智能,解决复杂问题。在现实世界中,紧紧依靠技术不能够解决复杂的问题和迎接新的挑战,必须将人文世界、物理世界、信息世界深度地融合。

最后我还经常用我提出来的“六个眼睛”和大家勉励。因为眼睛的英文叫做“eye”,就是眼睛,我们要有六个眼睛,我有四个眼睛都不够。

第一个,我们把眼睛放在前面,有前瞻性的思维。第二个,我们把眼睛放在后面,要吸取历史教训。第三个,我们把眼睛放在上面,要有中和思维。第四个,我们把眼睛放在脚底下,可以落地。第五个,我们把眼睛放在右边,看看欧美国家。第六个,我们把眼睛放在左边,看看日韩国家。无处不晓,无所不知。

眼睛的英文叫“eye”,所以第一个,我们要有Inspiration激情,有了激情我们有第二个Imagination想象力,有了想象力我们可以有第三个Innovation创新,但是不要忘记今天我特别强调的要集成、要融合Integration,“四网四流”就是深度的融合,然后我们要Implementation实现,也需要投资Investment。

谢谢大家!

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