徐春明：关于碳中和发展的几点思考

中国科学院院士、中国石油大学（北京）碳中和未来技术学院院长 徐春明

    非常高兴能够有机会跟在座各位同行分享一点思考。今天也是双碳目标提出一周年，这一年双碳确实非常火热，刚才前面几个报告非常精彩。

    我今天报告是一张表，从数字背后可以看一看未来发展的一些趋势。从趋势当中来简单探讨思考一下未来能源和技术的发展。

    这张表不能说完全准确，也代表一方，表里面有几个关键数字，当然第一个是经济发展，这是我们社会必然的，况且是要保持一个比较高的速度，经济发展意味着就是需要能耗，以及我们关注二氧化碳未来怎么处理。

    这张表数字太多，我想展开一下，首先从表里面可以看到双碳不管怎么发展，我们不管怎么达峰，怎么中和，首先是要保证经济的快速发展，或者说我们现在按照总书记说的高质量发展，我们GDP增长速率尽管这几年放缓，但是未来还是4%到6%的增长，而这个增长意味着背后它一定需要能源，大家可以看得出来，每五年对能源消耗都是差不多5亿吨，一年1亿吨增量，基本上没有太放缓。从这儿讲，第一个分享的是，不管怎么达峰，中和，我们经济发展需要的能源，我们需要的能源还是在快速发展，总量还在不断攀升。

    在这样一个前提下，我们要实现我们的目标，第一最直接的就是节能，很多人说我们可以很多根本的原因，但是我们眼前可以做的，尤其像很多所谓能耗和二氧化碳排放大户，节能减排是目前我们所有的行业、所有企业，所有人马上可以做的，因此最重要的数字就是单位GDP能耗强度，大家可以看我们在经济快速增长这么多年，我们这么多年也在努力使能源强度按照非常高的比例下降，大家可以看未来下降速度会趋缓，因为我们跟国际先进水平差距比较大，到慢慢接近，到未来随着质量发展可以跟国外相当。

    在这个背景下，怎么能够直接减排二氧化碳，就是节能，当然这个过程中我不展开讲了，各种新工艺、新装备，新材料，新介质，新技术，所有这些手段都可以来帮助我们快速直接地降低能耗。

    当然这里因为不是学术报告，我没有展开讲，但是我可以拿一个例子，节能减排在我们石化行业已经放到了头等技术进步的头等位置，我可以举一个例子，行业内原来概念是石油很粗放，大进大出，但是事实上我们现在已经在分子炼油，当然实现这些分子炼油，以及我们未来二氧化碳氢是我们非常关注的对象，这个体系里面未来面对很大的问题，小分子的气体分离，不管二氧化碳补给，还是氢气的场景都需要达到纯度，分离的手段和技术一定是我们未来急需的，当然借用国外知名学者团队，他们曾经列了未来能有7个改变世界的分离技术，跟我们的石油炼化小分子分离都在里面，因此从科学和技术发展来看，也是节能减排第一选择。

    但是节能减排毕竟有限，我们可能能做到的还是达到一定限度以后，大家都知道技术每进步一点都非常困难，因此未来来讲，根本还是能源结构调整，但是能源结构调整，因为我们既然总量已经在这儿，每年消耗在增加，因此唯一变化的是这个比例，这张表前三个是三大化石能源，煤、油、气，不管各行各业怎么喊，能源比例是降低的，绝对需求量并不会马上下降，大家为什么说现在很多人一喊煤马上就要被代，但是喊了半天煤价上来了，我们刚需还在这儿，甚至未来五年我们对煤炭需求总量几乎是持平的，当然到2030年略有降低，所以这么一个现状下，能源结构，化石能源至少十年之内还是绝对值来看，包括石油并没有降低，我们大概未来5到10年还会增加，只不过比例会达到一个峰值。

    当然快速增长的一个是天然气，不论比例还是绝对量，大家谈到了最关注的还是非化石能源，风、光、电，甚至是核，它的比例也好，绝对值也好，快速增加，因此我们未来必须面对能源结构调整带来的需求。

    我们不可回避的是最后两排，因为我们碳达峰、碳中和体现在碳，因为碳中和不仅仅是二氧化碳，还有马上会受到关注的甲烷。今年11月份国际上推出一个关于甲烷的一个减碳计划，我们国家也是成员之一，今天我们只是谈的还是二氧化碳为主，但是因为甲烷它作用温室气体比二氧化碳要厉害得多。即便是二氧化碳，大家可以看排放量，我们到达峰，不管什么手段一定最后到2030年达到最高，很多单位定在2025年，因此2025年到2030年排放总量已经到了峰值。因此这100多亿吨的二氧化碳，将来怎么中和也不会超过一半，多出来这么多二氧化碳怎么办？因为这是能耗带来的，尽管说现在我们的水平提高了，单位能耗二氧化碳强度也在下降，但是总量还是不能忽视的。我想在未来5到10年必须面对的是二氧化碳，不管怎么跟氢结合，我们需要刚才提到了煤制氢还是最便宜的，我们需要竞争，成本还是比较重要的，在二氧化碳处置问题上，CCS，或者CCUS在相当一段时间作为一个主体技术来，比如美国和中东未来以天然气作为主要能源，把排放的二氧化碳大量封存在不论用于气田，还是油田。

    因为刚才提到氢，未来是绿氢，但是在前期我们要经过相当一段时间是必须用灰氢，或者黑氢，煤制氢还要持续相当一段时间，我们短期内也会仰仗CCS去解决二氧化碳的排放问题。未来5到10年我们还是需要大量消耗煤，其他国家各有自己的套路。这是根据这张表可以展开思考的。

    后面打个广告，我们石油大学是搞传统能源的，因为我们十年前就预见到这种变化，能源结构和环境带来的能源结构调整一定是一个趋势，十多年前我们成立了新能源研究院，当时说的是变革性技术，未来针对能源变化，所以当时我们考虑到绿电绿氢是可能大有作为，所以我们开发了几个技术，分别用在钢铁、石化和煤化工，简单给大家分享一下这个方面的一点进展，也是我们赶上了风口，技术受到了很大关注。

    其中一个就是现在说的氢冶金，我们是用还原铁来替代胶，具体细节不说了，这个里面的关键就是我们利用各种废气，不管本身钢铁的，还是石化的，一些低价值的废气，利用甲烷、二氧化碳和氢气，以及我们各种催化材料，一些工艺技术，最后统统变成我们期望的，按照一定比例的一氧化碳和氢，用它替代胶来炼钢，因此将来钢铁厂就比较化工厂了。

    刚才晋能集团，我们也是在那个附近，我们建了一条30万吨的工厂，我们希望带来惊喜的结果，可以把我们钢铁流程做一个变革性的变化。

    第二，就是我们正在做的，石油化工一个重要的过程，把蒸汽裂解生产乙烯、丙烯进行脱碳，也要减少化石能源消耗，这也是有一些价值比较低的，这里面核心的就是一种新的供热方式，需要一些催化剂，关键装备替代我们传统的加热炉，变成一种电磁强化加热，大家都吃过火锅，这里面一些能耗解决完以后，替代传统的加热炉。

    我们已经进到一个工业示范阶段，下面这个是氨，传统的需要用煤来气化，生成一氧化碳和氢带来发展，我们可以生产绿氢，这样我们能够用电和水以及我们废的烟气实现这个过程，氢出来以后跟我们常规的气体分离，我们把氮气和二氧化碳变成合成氨，它不但没有排放，可以消纳气风气电，同时可以吸收二氧化碳的过程，我们很高兴去年在凝中，跟当地一个合成公司签了一个协议，1万吨每年的合成氨。

    未来我们高耗能的都变成绿电绿氢体替代的过程，当然这些过程重构实现以后，我们可以实现节能和减排，最后感谢大家。