碳中和资料库《金涌院士碳中和思考汇编》，由碳中和资料库知识星球社区编制完成，已于2023年2月27日在碳中和资料库公众号发布，供大家参考和使用。我们已经发布了《国家级碳中和产业政策白皮书》《省级碳中和产业政策白皮书》，以及《全国两会：44项碳中和最新提案》，并通过共享的Excel文档持续更新。碳中和从业者的必备工具。社区整理分享双碳相关资料内容超过万条，建立了10个板块，包括资料、培训、数据、文章、政策、问答、企业、专家、工具、招标等，致力于建成碳中和综合服务平台，已有2500多位专业人士加入，是从事双碳工作的必备工具。开通年度会员获取全年内容。扫描下方年度码加入星球下载全部资料，支持搜索、收藏、聊天、提问等功能，与两千位专业人士共同探索碳中和时代机遇，加入后可获得星球社区成立以来和未来一年的全部内容。开通永久会员享受更大优惠。扫描下方星主码，添加星主开颜微信，申请开通或升级为永久会员，可获得更多福利权益，年度会员升级为永久只需补交差价。年度会员码星主码（永久会员）碳中和资料库1.重磅！习近平关于碳达峰碳中和的50次重要讲话汇总：https://mp.weixin.qq.com/s/DjqjBGx_nJRUGxWlquUdSA2.碳中和十大秘籍，2022必备工具：https://mp.weixin.qq.com/s/E-qoV-E1emamF9CGLHYGBg3.100场碳中和专家演讲汇总（附共享Excel表）https://mp.weixin.qq.com/s/WOFvg-W-D54h0drZrualtA4.国家级碳中和产业政策白皮书（2021）https://mp.weixin.qq.com/s/1BZCbASNASuuKSBxdEO9qQ5.2021碳达峰碳中和行动方案汇编：31省市、6大行业、10家企业https://mp.weixin.qq.com/s/3PTezgXLAJ4jOYSuEAjTTg6.80个零碳项目案例超强汇总https://mp.weixin.qq.com/s/9Jp-XhJuVibUQhHIm0BPEw7.全国首个碳交易数据Excel汇总表，持续更新https://mp.weixin.qq.com/s/ocADPY1GeViHZMVecL6TFw8.1775页！47份温室气体碳核算方法汇编：行业、省市、企业https://mp.weixin.qq.com/s/WTKu6DfXGarpQGmXDssbjA9.首发！2021全国“碳配额”分配方案汇总https://mp.weixin.qq.com/s/nkhJ1v0ifC8BrpqgfhM73Q10.2021碳达峰碳中和大事记https://mp.weixin.qq.com/s/3O36yKravZ5HD9CmROP_-w11.中国省级碳中和产业政策白皮书https://mp.weixin.qq.com/s/PW0y1vYGlIyaSQqe253zrw碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理目录1、2060年中国碳中和畅想..............................................................................12、实现碳中和需要颠覆性科技创新................................................................93、以科技创新绘制中国碳中和蓝图...............................................................154、依托规划、替代、创新的中国碳中和之路.................................................215、“双碳”目标下化石能源重新洗牌，氢元素应重新规划利用....................256、化工专家如何思考2060碳中和................................................................287、实现碳中和，中国将永远摆脱资源不足的制约..........................................468、绿色低碳转型是今后经济活动的内核........................................................509、实现碳中和要完成四个时代的变化............................................................5410、碳中和必须依靠科技研发，否则就要牺牲发展........................................5611、碳中和是未来中国经济增长和转型的巨大驱动力....................................6412、电动车的出现让中国汽车产业有机会“换道超车”................................6513、碳减排了，传统化石能源还有出路吗？..................................................6714、中国已成世界煤化工高地........................................................................7015、后疫情时代化工之路怎么走....................................................................7516、碳达峰、碳中和与汽车产业....................................................................8217、“碳中和”是中国发展的必然需求..........................................................8818、要理性、智慧地实现碳中和....................................................................9219、未来能源解决方案是可再生能源加储电技术，煤炭由燃料转向材料.......94碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理11、2060年中国碳中和畅想能耗总量下降根据陈霞等的预测模型[3]，我国2060年人口总量与现阶段基本持平，约为14.6亿。而根据《宏观经济蓝皮书》的预测，我国2050年人均GDP将达到4.1万美元，假定2050—2060年人均GDP增速为2%，则2060年我国人均GDP将突破5万美元大关，已达到现阶段发达国家水平。与此同时，现阶段我国经济发展对能源的依赖度仍然较高，根据《中华人民共和国国民经济和社会发展统计公报》，2019年中国万元GDP能耗为0.54吨标准煤，同年世界平均万元GDP能耗为0.23吨标准煤，发达国家为0.1~0.2吨标准煤，2019年中国社会能源消费总量为48.6亿吨标准煤，若2060年我国万元GDP能耗减少至0.05~0.1吨标准煤，则社会总能耗相较于现阶段将有所下降，在最乐观的情况下，能耗总量将下降一半以上。能耗“减自何方”工业、建筑、交通是化石能源最主要的消费领域，也是降低能耗的重点对象（见图1）（1）工业工业是最主要的耗能领域，其中，又以钢铁、建材、石化、化工、有色、电力等六大产业耗能最大、排放最多。根据国家统计局发布的有关数据，2019年我国碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理2钢材产量12亿吨，吨钢综合能耗为560千克标准煤，水泥产量23.5亿吨，每吨水泥综合能耗为135千克标准煤；2017年我国石化行业能源消费总量2.4亿吨标准煤，化工行业能源消费总量4.9亿吨标准煤，有色金属冶炼及压延加工业能源消费总量2.3亿吨标准煤，电力与热力供应行业能源消费总量2.9亿吨标准煤。工业能源消费总量大，且对煤、石油等化石能源的依赖度高，是我国节能减排的重中之重。工业节能需从产业结构与技术两方面下手。一方面，推动传统资源密集型低端产业、重工业向高端制造业、高技术产业发展，减少对钢铁、水泥等高能耗产品的需求，刺激对高端工业品、服务和绿色环保产品的需求的增长。以水泥产业为例，2019年美国人均水泥产量0.27吨，同年我国人均水泥产量1.69吨，是现阶段美国的6倍，有巨大的下降空间。可以预见的是，随着我国基础建设的逐步完善，未来对于水泥的需求量将大大降低，同理，未来我国对钢铁、铝材等高能耗产品的需求也将随着社会的发展而逐渐下降，产业结构逐渐从资源密集型向技术密集型过渡，传统高能耗产业的淘汰将使工业能耗大幅降低。另一方面，以技术进步推动能源效率提高。2019年我国火电平均标准煤耗为306.7克/千瓦时，发达国家约为270克/千瓦时，基于技术的发电效率提升有望减少10%的火电碳排放，同理，能源效率提升也可使吨钢能耗、单位水泥综合能耗等进一步下降，使工业能耗大幅减少。（2）建筑建筑的运行能耗包含采暖、空调、照明、炊事、洗衣等的能耗，其中，采暖与空调能耗占比50%~70%，是建筑节能的重要方面。我国2017年建筑总面积643亿平方米，平均建筑运行能耗为119.9千瓦时/平方米·年，单位面积能耗大，具有很大的下降潜能。发达国家在低能耗建筑领域的经验具有一定的借鉴意义。以德国低能耗建筑技术体系为例，德国低能耗建筑分三种等级：低能耗建筑（采暖能耗为30~70千瓦时/平方米·年）、三升油建筑（采暖能耗为15~30千瓦时/平方米·年）和微能耗建筑（采暖能耗为0~15千瓦时/平方米·年）。参照德国微能耗建筑，我国建筑单位面积能耗具有约90%的下降潜能。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理3降低建筑单位面积能耗的技术关键在于对建筑本身做优化设计，从源头减少采暖需求。德国科学家HenrikWings等研究表明[4]，利用保温层做好墙体和屋顶保温、采用三层及非金属框的节能窗户、控制开窗比例、有效遮阳、新风热回收等措施可在保障居住舒适度的同时，大大降低建筑运行能耗，据测算，相应手段可使目标建筑能耗从184千瓦时/平方米·年降低为44千瓦时/平方米·年。此外，相变材料在低能耗建筑领域的应用也很广泛，德国巴斯夫公司采用相变蓄热砂浆打造建筑内墙，相变温度为20℃~22℃的蓄热体在白天可吸收太阳辐射储能，在夜晚释放热量，该技术使得室内温度在不额外提供任何能源的情况下保持在最适温度22℃左右。同时，利用地热能、风能、太阳能等可再生能源也可使建筑物实现能量自给。随着低能耗建筑技术的发展、煤气改电与旧房屋改造的推进，我国单位面积建筑运行能耗可大幅降低，预计2060年我国单位面积建筑能耗可达到现阶段国际先进水平，约为10千瓦时/平方米·年。同时随着城镇化建设的推进与公共居住空间的增加，预计2060年我国人均建筑面积约为46平方米，在此背景下，我国建筑运行总能耗相较于2017年可下降约90%。（3）交通我国交通主要分为铁路、公路、水路、民航等形式，目前交通对于节能减排的响应集中体现在公路运输中。部分发达国家已发布禁售燃油车的相关规定，我国减少燃油车、推进新能源车发展的有关政策也正逐步完善。根据国家统计局的数据，2019年我国汽车保有量为2.6亿辆，其中新能源车为381万辆。随着智能、共享、公共交通的完善和政策的鼓励，私家车需求必将减少，假定2060年我国人均保有汽车0.1辆且均为新能源汽车，则2060年我国新能源车保有量约为1.5亿辆，可以预见，对新能源车的庞大需求将给新能源、电池储能等产业带来巨大发展机遇与挑战。此外，随着储电技术的快速发展，航空、铁路、航海电气化也指日可待，2060年有望实现全部电气化的零碳交通[5]。零碳电力供能碳中和的实现不仅要依靠能耗总量的下降，更要依靠能源结构的改良，去煤化是碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理4我国能源结构改良的关键。而电力是人类社会最佳的二次能源，随着清洁能源和储能技术的不断发展、智能电网的不断完善，零碳电力必将逐步替代煤炭成为未来能量供应的。根据国家统计局的公开数据，2019年我国人均用电0.51万千瓦时，而根据前文的预测，2060年我国能源消费总量为23.73亿~47.46亿吨标准煤，若全由电力供能，则折合用电量19.3万亿~38.6万亿千瓦时，人均用电1.3万~2.6万千瓦时，是现在的2.5~5倍。根据美国能源信息署的公开数据，2019年美国人均用电1.35万千瓦时，在此背景下，2060年我国人均用电量将达到现阶段美国水平的1~2倍，实现以电力为主导是可以期待的。德国在“去煤化”与零碳电力系统发展方面具有较为丰富的经验，其转型路线可为我国能源结构改良提供参考。2019年德国总理默克尔在世界经济论坛年会上承诺：德国将逐渐停止以煤炭作为电力来源，并将可再生能源的发电比重从现在的38%提升至2030年的65%，随后成立的德国煤炭退出委员会宣布将在2038年前关闭所有煤炭火力发电厂。德国的“去煤化”主要包括以下五条路径：一是逐步淘汰煤炭，新燃煤发电厂和露天煤矿不再发展，现有燃煤发电厂陆续关停或改造为调峰电站；二是促进传统矿区转型，保障传统矿区的退役善后处理，推进其向高技术产区、科研机构等转型；三是大力发展分布式可再生能源与储能技术，以新能源替代传统化石能源，并结合化学储能、相变储能、机械储能等方式实现分布式规模储能；四是推动电力系统的现代化建设，以智能电网保障可再生能源替代煤炭平稳供能；五是稳定市场，解决因退煤带来的电价上涨、工人下岗等问题。新能源的开发作为零碳电力系统发展的重中之重，已引起国际社会高度重视。以光伏、风电为代表的可再生能源技术日益精进，弃光、弃风比例不断下降，发电成本也逐渐减少[6]。根据国际可再生能源署发布的《可再生能源成本报告》，受技术进步、规模化经济、供应链竞争等影响，过去10年可再生能源发电成本急剧下降，2019年，并网大规模太阳能光伏发电成本降至0.068美元/千瓦时，陆上和海上风电的成本分别降至0.053美元/千瓦时和0.115美元/千瓦时，同碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理5年火电平均发电成本约为0.05美元/千瓦时。与此同时，可再生能源并网电价不断下降，无论从企业投资还是从人民生活角度来看，可再生能源的经济性都在不断提升，而要解决其波动性、不稳定性等问题，则需大力发展规模储能。根据国家统计局的数据，2019年我国清洁能源消费占比为23.4%，其中可再生能源占比为15.3%。而根据国际可再生能源署的估计，2050年世界平均可再生能源消费占比将达66%，因此2060年我国基本实现零碳电力供能是可以期待的。未来分布式能源与分布式储能的结合将成为解决人类能源问题的最终方案，以天然气等化石燃料为能源的火电厂仍将保有少量规模，以满足调峰与应急需求。资源化利用（1）化石资源化利用化石资源化利用是指诸如煤炭、石油、天然气等不再作为能源，而是作为原料或材料投入使用，并经由化学反应将其转化为非能源产品。化石资源化利用可使碳元素以化合物的形式转向下游产品而非排入大气环境，化石资源得以从能源结构中脱离，与碳排放解绑。煤炭资源化是推动我国能源转型的重点，关键在于分质利用。将煤充分裂解得到不同等级的焦炭和大量的氢气，同时集中脱除污染物。随后，少部分焦炭仍用于供热、发电等，大部分粉焦、半焦等用作还原剂，参与二氧化碳的资源化利用，将二氧化碳还原为一氧化碳，进而通过发酵合成乙醇，乙醇通过脱水等生产乙烯、下游精酚、芳烃等精细化学品[7]；大量的氢气可用于合成氨、氢燃料电池、氢能炼钢及二氧化碳资源化利用等，按现阶段我国的燃煤消耗量计算，通过裂解每年可回收至少1.5亿吨氢气，代替当前我国0.2亿吨/年的煤制氢，该方案的落地将使制氢工业发生重大变革，也将使煤炭资源利用效率大幅提升。目前许多煤化工企业已无利可图，随着碳税政策的收紧，将加快退出市场。我国石油对外依存度的改变，绝非靠煤化工，而是大力发展可再生能源。石油资源化利用的主要方法是通过裂解、催化裂化等手段将长链烃转化为短链烯碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理6烃、芳烃等化工产品，推动炼油化工一体化。原油直接裂解制烃产品是当前全球最前沿的石化技术，清华大学魏飞教授团队的最新成果可使原油直接裂解烃产品收率达到70％。该团队通过提高反应温度至600℃，同时提高催化剂与原油比例至大于15%，并控制催化剂与原油接触时间至小于1秒，使所得产品以烯烃、芳烃等化学品为主，化学品收率接近70%~80%，而汽油柴油产率极低[8]。随着相关技术的不断突破，原油直接裂解将使石油资源化成为石油应用的主流。天然气资源化利用的主要途径是用作氢气原料或与二氧化碳联合进行多种化学品生产，其对环境友好、收益高，也在二氧化碳资源化利用中扮演着重要角色。（2）二氧化碳资源化利用已大幅减少的二氧化碳可通过植树造林、CCUS技术进行回收，然而长周期视角下，森林通过光合作用固定的碳最终仍会随着植物的腐化回归大气，只能将植树造林作为一种短期储碳手段，而不是回收二氧化碳的首选方式。对于植物固定的碳，建议通过干馏分解为可利用化学品和多孔生物碳，使之成为长效肥料、农药的载体回归土壤，提高土壤碳汇。可以预见的是，随着新能源领域的不断发展，人类将逐渐迈进能源自由时代。在充沛能源的支撑下，资源化利用是回收二氧化碳、实现碳中和最为理想的途径。二氧化碳资源化利用方式主要包括光合作用、矿化处理、化学品合成等。光合作用是指光氧生物以光作为能量来源，利用二氧化碳和水合成碳氢化合物并释放氧气，是二氧化碳资源化利用的一种良好方式。藻类是地球上光合效率最高的生物，科学家们不断研究以工业化规模养殖藻类，固定并转化二氧化碳为生物燃料。在内蒙古，一项利用藻类固定二氧化碳并生产生物柴油的示范工程正在进行，研究者通过设计和优化反应器结构，使得藻液内二氧化碳分布更加合理，保障了藻类生长所需的良好光照环境和充足的二氧化碳供给，使得单位面积上固定的二氧化碳量提高至自然界的数十倍[9]。还有一种更为主动的方式是人工构建更高效的光合作用系统，即人工光合作用。杨培东团队构建了一套高效的生物—无机杂化的光合作用系统——纳米线/细菌混合物，利用细菌表面的人工光能捕碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理7获系统，将光能传递给细菌，将二氧化碳转化成醋酸。该系统的太阳能—化学能转化率可达3%以上[10]。二氧化碳还能作为温室气肥，起到保温、增产的作用，被广泛应用于农业生产，通过自然光合作用被固定于植物细胞中。二氧化碳矿化处理的固碳潜能巨大，在人类目前可利用的范围内（地下15千米深），硅酸盐的储量理论上可以封存至少4万亿吨二氧化碳。快速吸收矿化已能通过化学循环的方法实现[11]，但目前尚处于实验室阶段。通过加氢、水合等方式，二氧化碳可用于醇、烯等有机化合物的合成。近年来，二氧化碳加氢制甲醇、二氧化碳定向转化合成聚酯等生产技术日趋成熟，二氧化碳逆合成碳氢化合物的研究也已开展。未来煤炭分质利用、天然气制氢等的发展将大大丰富氢气来源，更使得二氧化碳作为化学原料潜力无穷，工业生产良性碳循环的形成将推动碳中和目标的实现与稳定。2060年中国碳中和蓝图通过对我国未来40年绿色低碳循环发展路径的系统性展望，我们绘制出了2060年中国碳中和蓝图（见图2）。该蓝图的构建遵循四个原则：（1）以人为本节能减排的推进不能以牺牲人们生活舒适度为代价，以人为本是建设低碳社会的基本原则。（2）科技支撑具有乌托邦色彩的碳中和畅想只有以科技作为支撑才能实现。从产业结构的调整，到能源效率的提升，到建筑能耗的降低，到新能源与储能技术的发展，再到化石与二氧化碳的资源化利用，科技的身影无处不在。（3）经济可行经济可行性是保障社会发展和保持社会减排动力的基石，对经济可行性的要求倒逼相应技术达到应有的水平，碳中和与经济增长同步进行要靠技术进步来实现。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理8（4）节奏合理碳中和社会的建成不是一蹴而就的事，而是一个逐渐增速的渐变过程。从现在开始禁止或限制高排放工业的投产，并陆续关停或改造现有高排放产业，在2060年前将落后产能代谢完全，并以新兴产业替代，这是一个有规划、有节奏的长期进程。2060年碳中和目标对我国既是挑战也是机遇，在推进碳中和的过程中，我国将彻底摆脱资源、能源对社会发展的束缚，彻底告别化石能源时代，迈入新能源时代、化石资源时代、循环经济时代。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理92、实现碳中和需要颠覆性科技创新在第二十三届中国科协年会的碳中和与绿色发展国际论坛上，中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌作了一场题为《2060碳中和思考》的报告，以下文字来自报告整理，有删节。2020年9月22日，我国在联合国大会上明确表示“中国二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和”。作为世界第一大二氧化碳排放国，我国从碳达峰到碳中和的过渡期仅有30年，而英国有将近80年，美国也有45年，相比发达国家，我国能源结构转型、二氧化碳减排将面临更高速度与更强力度的挑战。习近平总书记主持召开中央财经委员会第九次会议并发表重要讲话时强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，要把碳达峰、碳中和纳入生态文明建设整体布局。01为什么要实现碳中和？能源短缺、资源不足与环境恶化是当今中国发展面临的重大问题。如今，我国有超过70%的石油依赖从国外进口，接近50%的天然气需要依靠进口，我们的发展已经受到了资源、能源、环境等各方面的严重制约。目前，我国大部分处于后工业化社会，而发达国家已进入信息化、智能化社会，这一差距主要体现在万元GDP能耗。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理10▲部分国家的万元GDP能耗统计（含均值）（供图/金涌）2019年，我国生产1万元产值所需能耗约为0.5吨煤，而英国约为0.1吨煤，我国所需能耗约是英国的5倍。若想在万元基础能耗未下降的前提下实现经济翻5番，资源、能源、环境将面临极大的挑战。如果能将万元GDP能耗降到0.1吨煤，实现经济翻5番则基本不会导致能源消耗的大幅增加，甚至于保持目前的能源需求不变即可实现。由此可见，渐进式推进碳中和，并使之与经济发展同步至关重要。02实现碳中和的重点路径为实现碳中和，中国必须开始进行规划，建立高耗能、低产值行业的退出机制，依靠大幅度、颠覆性科技创新，从初级产品生产转变为髙附加值精细智能化产品的生产，调整产业结构，向高端制造业迈进。当前，工业、建筑、交通是化石能源消费最主要的来源，也是降低能耗的重点对象。其中，工业更是最主要的能耗来源，推进工业节能势在必行。要实现工业节能，需以产业结构改变为主，技术进步为辅。推动传统资源密集型低端产业、重工业向高端制造业、高技术产业发展，如信息产业、智能产业等。由于高端材料是高端制造的基础，所以在推进高技术产业发展的过程中，需同时注重其前端行业的发展，如与信息产业配套的高纯试剂、高档光刻胶、封装材料行业，以及与生化产业配套的活体3D打印材料行业等。如今，我国基础产业与目前国际上最先进的技术比较，尚存在10%~20%的技术提高空间。以科技创新推动能源效率提高至关重要，如发电效率提升有望减少火电碳排放，能源效率提升可使吨钢能耗、单位水泥综合能耗等进一步下降。众所周知，煤、石油、天然气等这些埋藏在地下和海洋下的不可再生能源均可作为化石燃料。在元素构成上，煤、石油、天然气均含有碳元素，而这也是它们的宝贵之处。作为有机世界的主角，碳是生命物质的重要成分。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理11▲世界科技发展与能源革命路线图（供图/金涌）在目前已知的有机物中，与人类关系最密切的是碳氢化合物与碳水化合物。碳氢化合物是指只含有碳原子和氢原子的化合物，多存在于石油和天然气中，是制造塑料与合成纤维的主要原料。碳水化合物是指只含有碳、氢、氧三种元素的化合物。日常生活中，人们吃的食物多是由碳水化合物组成，如糖和淀粉。虽然碳有诸多益处，我们的生活也离不开碳，但正是由于煤、石油、天然气中含碳，它们的燃烧排放了大量的二氧化碳，使大气中的二氧化碳浓度增高，从而导致地球产生了“温室效应”。那么是否有办法将这些碳“锁”在产品中，不让其排放到大气环境中呢？这就需要我们从化石燃料转向化石材料。当今世界，最重要的三大化石燃料是煤、石油、天然气。以石油为例，目前的炼油技术是通过催化裂化等方式获得产品，大约80%可转化为汽油、柴油、煤油、润滑油，只有20%左右成为石脑油（石油产品之一，又叫化工轻油、粗汽油）。石脑油未来的出路则是“三烯三苯”（三烯指的是乙烯、丙烯、丁二烯，三苯指的是苯、甲苯、二甲苯），这些材料被用于制作塑料、橡胶、纤维或其他高端材料。而这些材料所含碳会保存在产品中，不会如化石燃料般通过燃烧排放到大气中。然而这种将碳“锁”在产品中的方式依然占石油化工生产中较少的一部分。目前碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理12我国的炼油能力在7亿吨左右，但乙烯产量只有3000多万吨，从数据来看，只有5%左右的石油变成了乙烯。未来，石油化工企业应改变结构，从生产燃料转向生产材料，同时降低石油的利润比，大量发展石油材料等新产业，争取早日脱离化石燃料时代，进入化石材料时代。除石油外，我们对天然气的利用也存在一些误区。在我国，天然气基本上被用来做饭，也就是民用，但这并非是适合天然气大显身手的领域。以烧水为例，我们将一壶水放在燃气灶上烧，在这一过程中，其实仅有30%左右的天然气提供的热量进入了水中，其他的热能都被用于加热空气。由此可见，用天然气做饭对能源的利用率很低。假如用电暖壶来烧水，用电来提供热能，几乎90%以上的热量都会进入水中。因此，为提高利用率，实现家用电气化，将天然气用于工业是一个很好的碳中和思路。因为天然气其实更适用于工业生产。如一项先进技术是将天然气加热到800℃，将氧气也加热到800℃，两个800℃的气体碰到一起后点着，再瞬间浇灭，就会产出乙烯或乙炔，这两者都是非常实用的工业材料。当然，如果想实现全民家用电气化，必须保障电力的供应。可喜的是，如今我国的技术基本已经能够实现光电、风电的成本与火电持平，基本不需要再新建火电厂。2020年，中国风电在世界占比38%，居世界前十的风电企业，我国十占其七。另外，中国也有很好的自然地理优势，很多地区都适宜发展光电和风电。可再生能源也存在着一些问题，就是不稳定性，遇多云天气，光电的产出可能就会受到一定程度的影响。因此，储能装置不可或缺。只有保证光电、风电平稳，才能组成智能电网，供人们使用。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理13▲电化学储能累计装机容量（供图/金涌）由此可见，利用可再生能源发电的关键，就是解决储能问题。目前，使用较多的蓄电设施，是利用水建立水库，用多余的电把水抽到上游，需要电力时再放水推动发电。未来，我们还需要开发更多实用的储电方式。碳中和需要全民参与早日实现碳中和其实与大家息息相关，需要每个人的助力。联合国环境署很早就发布了低碳生活方式的清单，并用实际数据展现了生活方式的改变对碳减排的助力。在家附近的公园慢跑代替跑步机减排二氧化碳1千克/45分钟，不用洗衣机甩干而是自然晾干减排二氧化碳3千克/天，……个人或许是做一些微小的改变，但若能全民参与，带来的减排成果将惊艳世人。实现碳中和并非一时一日之功，必须从现在开始规划、替代、创新，且需要渐进式推进，并与经济发展同步。在推进碳中和的进程中，需要我国从工业化时代迈碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理14向信息化时代，告别化石燃料时代转向化石材料时代，迈入可再生能源主导时代、核聚变能源时代、资源循环利用时代，助力中国经济发展摆脱资源能源匮乏的困扰。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理153、以科技创新绘制中国碳中和蓝图2020年9月22日，习近平主席在第75届联合国大会一般性辩论上发表重要讲话，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。2021年3月15日，中央财经委员会第九次会议强调，实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。4月27日，习近平总书记在广西考察期间进一步强调：“要继续打好污染防治攻坚战，把碳达峰、碳中和纳入经济社会发展和生态文明建设整体布局，建立健全绿色低碳循环发展的经济体系，推动经济社会发展全面绿色转型。”如何深刻理解这一重大战略决策的历史背景和重大意义？怎样探寻碳达峰、碳中和的实现路径？如何更好动员全社会形成节能降碳的共识？为此，《环境教育》专访了中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌。在他看来，2060年碳中和目标对我国既是挑战也是机遇。在推进碳中和的进程中，我国将从后工业时代迈向信息化时代，告别化石能源时代，迈入可再生能源时代、核聚变能源时代、化石资源时代、资源循环利用时代。依托科技创新的中国碳中和之路《环境教育》：碳达峰、碳中和已被纳入经济社会发展和生态文明建设整体布局。您如何看待和解读这一重大战略决策？金涌：自工业革命以来，煤炭、石油等化石燃料就成为人类生产生活最主要的能源。大量使用化石能源在推动生产力迅速发展的同时，也导致温室气体大量排放，加剧全球变暖。随着碳排放总量逐年增长，气候变化已引起世界各国高度重视，“碳中和”概念继而被提出。碳中和指净碳足迹为零，即实现二氧化碳、甲烷等温室气体净零排放。由于温室气体中二氧化碳比重最高、温室效应最显著，因此二氧化碳减排成为实现碳中和目标的关键。2015年的《巴黎协定》提出在21世纪中叶实现全球碳中和，中国政府在第七十碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理16五届联合国大会上承诺，将提高国家自主贡献力度，碳排放力争于2030年前达峰，努力争取2060年前实现碳中和，充分体现了大国担当。然而，我国距离碳中和目标仅剩40年，从碳达峰到碳中和更是只有短短30年时间。与发达国家相比，中国仍然处于工业化和城镇化的进程中，从碳达峰到碳中和的时间更为紧迫，这对中国的治理智慧也将是一场巨大的考验。从排放总量看，我国碳排放总量巨大，2020年约占全球的29%，是美国的2倍多、欧盟的3倍多，实现碳中和所需的碳减排量远高于其他经济体。而我国承诺实现从碳达峰到碳中和的时间远远短于发达国家所用时间，所要付出的努力也远远大于这些国家。与此同时，碳达峰和碳中和要与我国经济发展同步进行，所以我国的碳达峰、碳中和必须早规划，稳步推进，建立相关行业的退出机制，避免造成大的冲击。还要用可再生能源替代化石能源，依靠大幅度、颠覆性科技创新，从初级产品生产转变为髙附加值精细智能化产品的生产，而不是向金融业等虚体经济方向发展。因此，中国未来40年的碳达峰与碳中和之路，是工业化向信息化转变的时代；是可再生能源的时代；是核聚变能源的时代；是化石能源向化石资源转变的时代；是资源循环利用的时代。我们要统筹规划社会经济发展、经济结构转型、能源低碳转型，依托科技创新，走出一条中国碳中和之路。工业、建筑、交通是减排重点《环境教育》：我国要在10年内实现碳排放达峰、40年内实现碳中和，任务艰巨。总体来看，您认为这一目标应通过什么样的路径来实现？金涌：我们首先要明确能耗减自何方。据估算，我国2060年人口总量与现阶段基本持平，约为14.6亿，届时人均GDP将突破5万美元大关，达到现阶段发达国家水平，而万元GDP能耗将低于目前发达国家水平，有望减少至0.05至0.1吨标煤。全年能源消费总量为23.73亿至47.46亿吨标煤。中国社会2019年能源消费总量为48.6亿吨标煤，可见我国社会2060年总能耗相较于现阶段将有所下降，在最乐观的情景下，能耗总量将下降一半以上。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理17目前看来，工业、建筑、交通是化石能源消费最主要来源，也是降低能耗的重点对象。工业是最主要的能耗来源，其中，又以钢铁、建材、石化、化工、有色、电力等六大初级产品产业耗能最大、排放最多，且对煤、石油等化石能源的依赖度高，是我国节能减排的重中之重。工业节能需从产业结构与技术两方面下手。一方面推动传统资源密集型低端产业、重工业向高端制造业、高技术产业发展，减缓对钢铁、水泥等高能耗产品的需求，刺激对高端工业品、服务和绿色环境的需求增长。另一方面以科技创新推动能源效率提高，如发电效率提升有望减少10%的火电碳排放，能源效率提升可使吨钢能耗、单位水泥综合能耗等进一步下降，使工业能耗大幅减少。建筑业运行能耗包含采暖、空调、照明、炊事、洗衣等能耗，其中，采暖与空调能耗占50%至70%，是建筑节能的重要指标。2017年，我国建筑总面积643亿平方米，平均建筑运行能耗为119.9（kWhm2a），单位面积能耗大。参照目前最先进的德国微能耗建筑，我国建筑单位面积能耗具有约90%的下降潜能，技术关键在于对建筑本身作优化设计，利用保温层做好墙体、屋顶和窗户保温，采用相变蓄热砂浆打造建筑内墙，利用地热能、风能、太阳能等可再生能源使建筑实现能量自给。预计我国2060年单位面积建筑能耗达到现阶段国际先进水平，约为10（kWhm2a），实现建筑运行总能耗相较于2017年下降约90%。我国交通主要分为铁路、公路、水路、民航等形式，目前交通对于节能减排的响应主要集中体现在公路运输中。部分发达国家已发布禁售燃油车的相关规定，我国减少燃油车、推进新能源车发展的有关政策也正逐步完善。2019年，我国汽车保有量为2.6亿辆，其中新能源车为381万辆。随着智能、共享、公共交通的完善和政策的鼓励，私家车需求必将减少，预计2060年，我国将全部为新能源车，保有量约为1.5亿辆。对新能源车的庞大需求将为新能源、电池储能等产业带来巨大发展与挑战。此外，随着储电技术的快速发展，航空、铁路、航海电气化也将逐步实现，2060年有望实现全部电气化的零碳交通。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理182021年3月27日，在北京市科学技术协会开展的“科学传播如何激活青少年的好奇‘芯’”主题沙龙上，中国工程院院士、清华大学化工系教授金涌在演讲资源化利用是理想可行路径《环境教育》：具体来说，我们将如何科学绘制碳中和蓝图？目前有哪些可行的方向值得研究？金涌：实现碳中和不仅要依靠能耗总量的下降，更要依靠能源结构的改良，去煤化是我国能源结构改良的关键。电力是人类社会最佳的二次能源，随着清洁能源和储能技术不断发展、智能电网不断完善，零碳电力必将逐步替代燃煤发电，成为未来能量供应主体。2019年，我国人均用电0.51万千瓦时，而根据前文预测，2060年，我国能源消费总量约为23.73亿~47.46亿吨标煤，若全由电力供能，则折合用电量19.3万亿~38.6万亿千瓦时，人均用电1.3万~2.6万千瓦时，是现在的2.5~5倍。而2019年美国人均用电1.35万千瓦时，2060年我国人均用电量为现阶段美国水平的1~2倍，实现以电力为主导可以期待。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理19过去10年可再生能源发电成本急剧下降，2019年，并网大规模太阳能光伏发电成本降至0.068美元千瓦时，陆上和海上风电成本分别降至0.053美元千瓦时和0.115美元千瓦时。同年火电平均发电成本约为0.05美元千瓦时。为解决零碳电力系统波动性大、稳定性差等问题，最需克服大规模储能问题。我国2019年清洁能源消费占比为23.4%，其中可再生能源占15.3%，而根据国际可再生能源署的估计，2050年，世界平均可再生能源消费占比将达66%，预示着2060年，我国基本实现零碳电力供能。未来分布式能源与分布式储能的结合将成为解决人类能源问题的最终方案，以煤炭、天然气等化石燃料为燃料的火电厂仍将保有少量规模，以满足调峰与应急需求。同时，在未来充沛能源的支撑下，资源化利用是回收二氧化碳、实现碳中和最为理想的可行途径。二氧化碳资源化利用方式主要包括光合作用、矿化处理、化学品合成等方面。化石资源化利用是指诸如煤炭、石油、天然气等不再作为能源，而是作为原料或材料投入使用，并经由化学反应转化为非能源产品。化石资源化利用可使碳元素以化合物的形式转向下游产品而非排入大气环境，化石资源得以从能源结构中脱离，与碳排放解绑。已大幅减少的二氧化碳则可通过植树造林、CCUS（碳捕获、利用与封存）技术加以回收。虽然植树造林是很有效的碳中和途径，但是树叶、树枝、秸秆、粪便在腐败变质过程中会释放大量温室气体甲烷，所以必须要对树叶、粪便等物质进行处理，比如通过绝氧加热技术进行碳化处理，把这些物质中的氢元素分离、提取出来，分离后的这些物质成为多孔、固态生物碳，埋入土壤中既可以固碳，又可以保墒。通过对我国未来40年绿色低碳循环发展路径的系统性展望，我们可以绘制出一幅中国2060年碳中和蓝图。该蓝图的构建和实现遵循以人为本、科技支撑、经济可行、节奏合理四项原则。推动节能减排成为“全民行动”碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理20《环境教育》：碳达峰、碳中和与每个人的生活息息相关。如何才能动员公众积极参与节能减排？金涌：日常生活是碳排放的重要排放源，实现碳达峰、碳中和目标需要每个人都行动起来，为节能减排出力。联合国环境规划署曾发布一份报告，对个人采取“低碳生活方式”提出了多项建议：用传统的发条式闹钟替代电子钟，这可以每天减少大约48克的二氧化碳排放量；用传统牙刷替代电动牙刷，可以减少48克二氧化碳排放量；把在电动跑步机上45分钟的锻炼改为到附近公园慢跑，可以减少将近1公斤的二氧化碳排放量；如果去8公里以外的地方，乘坐火车比乘汽车可以减少1．7公斤的二氧化碳排放量；不用洗衣机甩干衣服，而是让其自然晾干，这可以减少2．3公斤的二氧化碳排放量等。这些建议提出的减排目标十分具体且可操作性强，便于公众践行低碳生活方式。我们也可以出台类似的低碳生活行为建议或指南，推动公众积极参与节能减排。另外，我们经济发展和节能减排要同步进行，对于企业而言，在减排技术的创新和研发方面需要一个缓冲期。在这个过程中，各级政府应给予相应的指导和支持，研究制定一些激励性的制度安排和政策措施，比如，在工业、交通等一些重点行业可制定多样化、创新性的激励型碳补偿、碳普惠措施，为企业践行碳中和行动提供便利条件。总之，只有全社会共同努力，才能促使碳达峰、碳中和的“全民行动”变为现实。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理214、依托规划、替代、创新的中国碳中和之路2020年9月22日，我国在联合国大会上提出，二氧化碳排放力争于2030年前“达峰”，力争于在2060年前实现碳中和。我国从碳达峰到碳中和的过渡期仅有30年，能源和经济转型、二氧化碳和温室气体减排的速度和力度，比发达国家实现转型过程的速度和力度要大得多。2020年12月召开的中央经济工作会议将碳达峰、碳中和列为2021年八项重点任务之一。中国未来40年的碳达峰与碳中和之路，对于我国而言，是工业化向信息化转变的时代；是可再生能源的时代；是核聚变能源的时代；是化石能源向化石资源转变的时代；是资源循环利用的时代。1碳中和要与经济发展同步，工业、建筑、交通是减排重点碳达峰和碳中和要与我国经济发展同步进行，所以我国的碳达峰、碳中和必须早规划，稳步推进，建立相关行业的退出机制，避免造成大的冲击。还要用可再生能源替代化石能源，依靠大幅度、颠覆性科技创新，从初级产品生产转变为髙附加值精细智能化产品的生产，而不是向金融业等虚体经济方向发展。据估算，我国2060年人口总量与现阶段基本持平，约为14.6亿，届时人均GDP将突破5万美元大关，达到现阶段发达国家水平，而万元GDP能耗将低于目前发达国家水平，有望减少至0.05至0.1吨标煤。全年能源消费总量为23.73亿至47.46亿吨标煤。中国社会2019年能源消费总量为48.6亿吨标煤，可见我国社会2060年总能耗相较于现阶段将有所下降，在最乐观的情景下，能耗总量将下降一半以上。工业、建筑、交通是化石能源消费最主要来源，也是降低能耗的重点对象。工业是最主要的能耗来源，其中，又以钢铁、建材、石化、化工、有色、电力等六大初级产品产业耗能最大、排放最多，且对煤、石油等化石能源的依赖度高，是我国节能减排的重中之重。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理22工业节能需从产业结构与技术两方面下手。一方面推动传统资源密集型低端产业、重工业向高端制造业、高技术产业发展，减缓对钢铁、水泥等高能耗产品的需求，刺激对高端工业品、服务和绿色环境的需求增长。另一方面以科技创新推动能源效率提高，如发电效率提升有望减少10%的火电碳排放，能源效率提升可使吨钢能耗、单位水泥综合能耗等进一步下降，使工业能耗大幅减少。建筑业运行能耗包含采暖、空调、照明、炊事、洗衣等能耗，其中，采暖与空调能耗占50%至70%，是建筑节能的重要指标。2017年，我国建筑总面积643亿平方米，平均建筑运行能耗为119.9（kWhm2a），单位面积能耗大。参照目前最先进的德国微能耗建筑，我国建筑单位面积能耗具有约90%的下降潜能，技术关键在于对建筑本身作优化设计，利用保温层做好墙体、屋顶和窗户保温，采用相变蓄热砂浆打造建筑内墙，利用地热能、风能、太阳能等可再生能源使建筑实现能量自给。预计我国2060年单位面积建筑能耗达到现阶段国际先进水平，约为10（kWhm2a），实现建筑运行总能耗相较于2017年下降约90%。我国交通主要分为铁路、公路、水路、民航等形式，目前交通对于节能减排的响应主要集中体现在公路运输中。部分发达国家已发布禁售燃油车的相关规定，我国减少燃油车、推进新能源车发展的有关政策也正逐步完善。2019年，我国汽车保有量为2.6亿辆，其中新能源车为381万辆。随着智能、共享、公共交通的完善和政策的鼓励，私家车需求必将减少，预计2060年，我国将全部为新能源车，保有量约为1.5亿辆。对新能源车的庞大需求将为新能源、电池储能等产业带来巨大发展与挑战。此外，随着储电技术的快速发展，航空、铁路、航海电气化也将逐步实现，2060年有望实现全部电气化的零碳交通。2去煤化是我国能源结构改良的关键，零碳电力成未来能量供应主体实现碳中和不仅要依靠能耗总量的下降，更要依靠能源结构的改良，去煤化是我国能源结构改良的关键。电力是人类社会最佳的二次能源，随着清洁能源和储能技术不断发展、智能电网不断完善，零碳电力必将逐步替代燃煤发电，成为未来能量供应主体。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理232019年，我国人均用电0.51万千瓦时，而根据前文预测，2060年，我国能源消费总量约为23.73亿~47.46亿吨标煤，若全由电力供能，则折合用电量19.3万亿~38.6万亿千瓦时，人均用电1.3万~2.6万千瓦时，是现在的2.5~5倍。而2019年美国人均用电1.35万千瓦时，2060年我国人均用电量为现阶段美国水平的1~2倍，实现以电力为主导可以期待。过去10年可再生能源发电成本急剧下降，2019年，并网大规模太阳能光伏发电成本降至0.068美元千瓦时，陆上和海上风电成本分别降至0.053美元千瓦时和0.115美元千瓦时。同年火电平均发电成本约为0.05美元千瓦时。为解决零碳电力系统波动性大、稳定性差等问题，最需克服大规模储能问题。我国2019年清洁能源消费占比为23.4%，其中可再生能源占15.3%，而根据国际可再生能源署的估计，2050年，世界平均可再生能源消费占比将达66%，预示着2060年，我国基本实现零碳电力供能。未来分布式能源与分布式储能的结合将成为解决人类能源问题的最终方案，以煤炭、天然气等化石燃料为燃料的火电厂仍将保有少量规模，以满足调峰与应急需求。3资源化利用是理想途径，告别化石能源迈入新时代化石资源化利用是指诸如煤炭、石油、天然气等不再作为能源，而是作为原料或材料投入使用，并经由化学反应转化为非能源产品。化石资源化利用可使碳元素以化合物的形式转向下游产品而非排入大气环境，化石资源得以从能源结构中脱离，与碳排放解绑。已大幅减少的二氧化碳则可通过植树造林、CCUS（碳捕获、利用与封存）技术加以回收。虽然植树造林是很有效的碳中和途径，但是树叶、树枝、秸秆、粪便在腐败变质过程中会释放大量温室气体甲烷，所以必须要对树叶、粪便等物质进行处理，比如通过绝氧加热技术进行碳化处理，把这些物质中的氢元素分离、提取出来，分离后的这些物质成为多孔、固态生物碳，埋入土壤中既可以固碳，又可以保墒。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理24在未来充沛能源的支撑下，资源化利用是回收二氧化碳、实现碳中和最为理想的可行途径。二氧化碳资源化利用方式主要包括光合作用、矿化处理、化学品合成等方面。通过对我国未来40年绿色低碳循环发展路径的系统性展望，我们绘制出一幅中国2060年碳中和蓝图。该蓝图的构建和实现遵循以人为本、科技支撑、经济可行、节奏合理四项原则。2060年碳中和目标对我国既是挑战也是机遇。在推进碳中和的进程中，我国将从后工业时代迈向信息化时代，告别化石能源时代，迈入可再生能源时代、核聚变能源时代、化石资源时代、资源循环利用时代。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理255、“双碳”目标下化石能源重新洗牌，氢元素应重新规划利用碳达峰、碳中和的目标下，发展清洁能源已经成为实现绿色低碳转型发展的重要方面。《2030年前碳达峰行动方案》提出，“十四五”期间，煤炭消费增长得到严格控制，新型电力系统加快构建；“十五五”期间，清洁低碳安全高效的能源体系初步建立。“双碳”目标下，未来新能源在能源结构中将会扮演什么样的角色？传统化石能源未来的出路在哪里？氢能是否会成为能源结构中重要的一环？近日，21世纪经济报道记者（以下称《21世纪》）专访了中国工程院院士、清华大学化学科学与技术研究院院长金涌。金涌表示，化石能源被新能源取代成为发展的大趋势。可再生能源加上储电技术，将是人类未来能源的解决方案。“氢实际上不适合作为能源，而更适合用于制成材料。氢能的说法并不准确，它不是严格意义上的二次能源。”金涌认为，碳和氢元素等化石能源要重新规划利用，氢燃料汽车未来可能不会是主流。锂电池是理想的储能方式《21世纪》：目前我国在实现“双碳”目标的过程中面临哪些挑战？怎样实现经济和“双碳”目标的同步发展？金涌：我国主要面临三种挑战。第一，我国二氧化碳排放总量大，占世界排放量的三分之一；第二，我国需要在30年之内降低碳排放，实现碳达峰向碳中和的转变；第三，在实现“双碳”目标的同时，经济也要同步发展。按照《中国宏观经济蓝皮书》的设定，2050年，我国人均GDP要超过4万美元，目前水平是1万美元左右。在实现碳达峰、碳中和的关键期，我国的人均GDP要达到现行水平的4倍。而在能耗方面，2019年，我国万元GDP能耗约为0.519吨标准煤，同期主流发达国家的万元GDP能耗一般维持在0.1-0.2吨标准煤。既要实现碳达峰、碳中和目标，又要保持国民经济的健康稳定发展，降低万元GDP能耗是头等大事。具体来看，可以从两方面入手。一是技术进步。我们需要考虑所有节能技术的进步，目前大概还有10%—20%的余量。二是产业结构转型。现在全世界的发展趋势是，低附加值、初级产品、能耗大产碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理26值低的产品逐渐退出市场。未来，我国需要发展信息、智能、5G等高附加值低能耗产业。因此，一方面需要跨学科发展，化工与生物、物理、信息结合；另一方面，形成产业间的融合，如视、听、触觉技术和量子传输技术、人工智能算术和机器人技术等。《21世纪》：未来我国可再生能源在能源结构中会扮演什么样的角色？可再生能源的发展又面临哪些挑战？金涌：现在的光伏和风电成本快速下降，光伏一度电的成本接近火电甚至更低。另外，来源于太阳的能量是我们现在用能的三千多倍。但是风光电有缺点，它不稳定，需要储能。所以现在全世界的共识：可再生能源加上储电技术，是人类未来能源的解决方案。目前可再生能源面临的最大困难是储电。储电方式有很多，其中可以移动的、最好的储电方式是锂电池。目前我国的锂电池产业发展迅速。宁德时代的储电技术在世界领先，清华也在制作电池材料，使电池容量最大。碳和氢元素重新规划利用《21世纪》：从化学技术的角度看，煤化工行业在绿色转型中可以做出哪些尝试？金涌：中国的煤炭储量仅占全世界的12%，而美国占24%，美国的人均煤炭拥有量是我国的8倍。现有的煤变油、煤变烯烃甚至乙二醇可能不会受到广泛支持，只有耗能少、碳排放少、收益高的技术才能实现发展。因此，我国需要发展新的技术，提高煤炭利用率。我们可以将生物技术与化工技术结合，减少二氧化碳排放量，契合碳中和要求。煤炭的分质利用也是一种思想。通过分质，煤炭最终变成两种产品：半焦和氢气。氢气可以作为碳汇处理二氧化碳。经过加热，半焦也可以成为一种碳汇，生成性质活泼的一氧化碳。一氧化碳可以用来制作酒精，从而用于汽车燃料，甚至塑料、橡胶纤维的使用，实现无机碳向有机碳的转化。在40年之内，煤化工可能还会有很多新的技术出现，煤炭由燃料逐渐转向材料。《21世纪》：如何看待未来石油和天然气的发展？金涌：石油方面，在传统的炼化技术下，80%的原油最终变成了汽油、柴油，仅有20%用来制作塑料、橡胶和纤维。到2060年，如果电动车在全国普及，这一比例将会颠倒。另外，目前我国的原油中仅有5%用于制作聚乙烯，未来原油使用用途的变化将更多的碳固定在物质中。从碳中和的角度看，天然气是很好的碳中和原料，应当分离碳和氢元素，分别利用两种元素。氢是碳汇中的一部分，可以与碳氧化合物反应。碳可碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理27以作为还原剂，将二氧化碳还原为用途更广泛的一氧化碳。类似的做法为目前正面临着淘汰风险的高耗能企业提供退出机制，帮助它们改造原有技术，减少碳排放，提高利用率，以降低损失，契合碳中和的目标。未来氢燃料汽车可能不是主流《21世纪》：绿氢在未来能源结构中有什么意义？金涌：氢燃料电池实际上是在“烧氢”，并且氢在发电中损失较大。所以，氢实际上不适合作为能源，而更适合用于制成材料。氢能的说法并不准确，它不是严格意义上的二次能源，将来电动车发电的主流趋势是利用锂电池等其他类型电池。未来，如果能够以低成本电解水，绿氢可以代替煤制氢，最终实现二氧化碳零排放。不排除氢在个别领域可能仍然作为燃料，例如潜艇可以使用氢燃料电池，可以在海底保持电量，但主流的还是将氢用作材料。目前，很多企业因为国家补贴而发展氢燃料电池，实际上应该大力发展制作绿氢的技术。《21世纪》：在目前的情况下，哪些技术能够投入商业化使用，助力碳中和？金涌：一个技术成为经济动力，首先需要满足三个条件：技术成熟、可以盈利，低二氧化碳排放量。具体来看，技术经历了小规模的实验室研究到大规模的化工生产,而在这个过程中，技术人员需要做中间试验，并说明其在物理、化学计算机控制、经济等方面的产业知识。接着将这些材料形成的“软件包”递交至设计院，最后卖给企业家，进入市场。整体而言，满足第一个条件的难度较大。由于中间试验不提供产品，只提供知识，有的企业不愿意做，导致很多技术无法实现商业化，因而中间试验常常成为“死亡谷”。因为中间试验放弃产品投入的行为是不理智的。现在的金融家、各级领导和企业公司领导应该能够有智慧辨别不同的科学家，识别市场价值，具有足够的眼光投入产业化。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理286、化工专家如何思考2060碳中和在2020年9月22日联合国大会上，习近平主席承诺了中国在2030年实现碳达峰，2060年实现碳中和，在当时，有121个国家承诺在2050年实现碳中和。习主席论述，关于碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统变革，要把碳达峰和碳中和纳入到生态文明建设的总体布局中去。也就是说我们对碳中和的认识不仅是能源与环境问题，而是一个牵动全局的大变革。2019年全球碳排放2019年世界二氧化碳排放的总量约为330亿吨，中国的碳排放是102亿吨，这表明，中国的碳排放约占世界的1/3，而美国是第二碳排放国家，为48亿吨，排放量只有我们的一半。到2030年碳达峰时，数值可能比目前还要高。中国的目标是要从世界二氧化碳排放最高的国家做到零排放。从碳达峰到碳中和的阶段肯定是一个很艰难的时期。英国从碳达峰时间到碳中和的时间为1971年到2050年，这一过程历经79年；美国从碳达峰过渡到碳中和时间为45年；而中国要实现这一过程只有30年的时间。中国为全球碳排放最高的大国，并且与其他国家相比，要在最短的时间内实现零碳排放，难度可想而知。后工业化社会和信息化、智能化社会主要差距目前我们国家仍处于发展时期，按照国家规划，我们到了中华人民共和国成立100周年的时候，预计人均GDP要达到4万美元，现在人均GDP为1万美元，也就是在这过程中经济要提升4倍；到2060年，人均GDP将达到5万美元。也就说我们在碳达峰到碳中和这段时间里，同时做到和经济的发展同步，这样难度更大。二氧化碳与能耗的关系2019年万元GDP能耗，按标煤吨计算日本为最少，大约0.1吨以下；而我们国碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理29家将近要超过0.5吨，这说明我们国家的万元GDP的二氧化碳能耗是很大的。在这个过程之中，我们要和经济同步发展，就必须把万元GDP能耗降下来，也就是要从一个工业化社会后期做到信息化、智能化时代。美国、日本，之所以二氧化碳标煤低，因为它生产的都是高附加值、低能耗的物质。而我们国家呢现在主要是大量的生产的是高能耗、低附加值的产品，所以这个是一个全社会的变革，我们要在经济同步发展的时候，需要我们从后工业社会进入到一个细化、数字化的社会。碳中和的具体实现的各项原则第一、人文角度——我们提出建设人类命运共同体，同全世界一起来改变气候污染和气候变化的问题，这是我们显示大国的承担；第二、科学角度——实现碳中和科学上要原理正确、工程上要开发颠覆性技术，要在进来实现这些技术是可行的；第三、经济角度——要使国家的大量投资合理且可承受，保证国家从一个中等发达国家同步建成一个现代化国家，并且保障经济和生态环境的同步发展。当然，坚持应对气候变化，全世界都有责任，可是责任目标是不同的。如果外国在2050年做到碳中和，我们做到2060年做到碳中和也是完全合乎我们承诺的。而且我们主张要做到开放社会，不能搞孤立，不能搞技术封锁。针对这些将要实现的目标，美国人认为这将会是对中国的一个最大的制约，让中国人背上一个大包袱后，不可能跑得很快。美国的如意算盘是一方面要竞争、制裁我们，跟我们断绝技术上的种种联系，另一方面又要合作，比如碳中和合作。可以说这是它的伪善。可我们依然要这样做的原因是，碳中和的实现是对我们从一个后工业化社会过渡到一个信息化社会发展的必须。碳中和的价值第一、有助于长期高质量、可持续发展；碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理30第二、克服对能源进口依赖；第三、是产业转型的巨大推力，生态文明建设减少污染的必须；第四、体现我国构建人类命运共同体的担当。碳中和的挑战第一、不仅是技术问题，也是对市场的考验；粗略估计将投资100亿以上，在40之内每年GDP投入3%；第二、对经济和管理学的挑战；第三、是对制度设计，公共政策的考量。综上所述得出，碳中和是国家全社会牵动全身的一场大的变革。碳中和与经济增长并行预估到2060年，中国人口大致稳定在14.6亿人。也就是说人口可能在今后四十年不会有大的变化。到2060年，我们要求人均GDP达到5万美元的情况下，经济增速要提升五倍，必须我们把万元GDP能耗要降到现在先进国家的首先，要将每生产一万元GDP产值消耗的能源要降到0.1到0.2吨标煤。假如我们把万元GDP能耗降低五倍，而经济发展提高五倍，么这样算下来的话，我们基本上用现在的能源消耗就可以实现碳中和了。所以我们的第一个目标就是要全社会的经济结构的大变化。中国一次能源消耗占比工业：57.06%建筑：16.78%交通：15.30%其他：10.86%节能方向（工业）1.产业结构改变为主工业结构的变化是降低万元GDP的主要的努力方向。我们在工业产业方面生产碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理31了大量能耗大、产值并不高的一些产品，比如钢铁产量达到了12亿吨，占到世界的一半；水泥的产量高达17亿吨，相当于2/3世界的水泥产量。大量的低价值值、高能耗的产品，到了2060年是否还需要这么多呢？我想那时候我们的高铁、公路、房屋建设得差不多了，在一个信息化社会，可能我们并不需要这么多低价值的、高能耗的物质。比如：2019年美国人均水泥的产量只有0.27吨，而当年中国的水泥产量是1.69吨。水泥的产量按人均算，我们是美国的6倍，按钢铁算为3倍。也就是说低价的、高耗能的产业在将来很可能要淡出市场，而我们面临着一个工业结构的大的变化，这是我们达到碳中和必须要做的。2、技术进步为辅我们国家在各项技术上和先进国家的能耗相比能会多10%~20%。比如发电：中国火电每发一度电大概消耗300克的煤，而发达国家是270克，能源利用差为10%左右。所以我们提倡在各个行业节能，节能可以通过技术进步节能、也可以通过消费节能。所以节能是必须要做的。比如肥料，我们每亩地的耗肥量是美国的四倍多，其实呢我们有很大的潜力可以去减少氮肥的用量，通过啊这个测土施肥、按照作物精准施肥，我们可以在保证每亩地产量不减少的情况下，肥料的用量起码可以降低1/3到1/2左右。对准对肥料这种产值并不高且耗能很大的产业，我们可以以上面的方式节约大量的能耗。出路——科技创新1.低能耗、高附加值产品2.高端材料是高端制造得到基础3.信息产业配套：高纯试剂、CF3I等，高档光刻胶，封装材料4.生化产业配套：医药、活体3D打印材料，靶向合成5.精细化，个性化设计：有机发光半导体、碳纤维、滤膜材料、光电膜、卤化丁基胶、特种聚合物（双峰、超高分子量、耐冲、茂金属聚乙烯）纳微限域合成碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理326.生态园建设、通过提升技术、资源、能源、资金、区域最优配置、全生命周期清洁、源头污染防治。制造低能耗、高附加值的出路在于发展智能产业，提出生产大量的低能耗、高附加的产品。比如一个血管支架只有几克，可以卖到几千块。所以高端材料制造，需要各种性能的高端性能的材料，为更轻、更强度、更耐磨的、更含能、各种新的材料是我们先进制造、高附加值的基础。为化工产业制造，及各种高端制造所需要的材料输出能够提供保障。能源——资源化利用实现碳中和方式主要是以火力发电站慢慢过渡到光电和风电，以可再生能源为主要发电模式。实现可再生能源发电之后，一次性能源，比如现有的化石能源又要怎么去利用？从化石燃料时代转化为化石材料时代化石能源对人类的进步起了非常大的作用，世界第三次工业革命的共同点就是化石能源驱动用的就是石油、煤炭、天然气。在将来这些化石燃料不再用来燃烧了，当然就没有二氧化碳的产生。从化石能源时代转化为化石材料时代，这些化石能源、化学材料我们要把它做成高端的材料，供给高新科技来用。▶石化产业石油材料路线——过去的石油炼制，80%主要的产品是汽油、柴油、煤油、润滑油等等；而只有20%做成食脑油，通过石脑油做成三烯、三苯，用来做高分子材料。汽油、柴油、煤油资源目前国家已经过剩，现在需要更多的高分子材料，做高分子材料的产品。所以就必须要再开发一个新的颠覆性技术，就是要80%的炼油产品都做成高分子材料，剩余20%保留汽油、柴油、煤油作为燃料用。多产石脑油方案碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理33新催化裂化法——由清华大学魏飞教授团队和阿拉伯美孚石油公司共同开发。过程大概为：在温度提高到600度时，催化剂和原油的比例提高到15:1，反气停留时间小于一秒，关键在于平推流反应器，其停留时间要非常均匀、非常短。在使用这种方法后实验室研究表明芳烃单程收率可以达到23%，也就是说我们以后用这种方法，可以把接近80%的石油全部做成高分子材料，这是对石油利用的一个很大的变化。这个技术的推广对于石油从燃料变成材料是一个很好的一个出发点。气固混合行为下行床和提升管内颗粒停留时间分布这个研究使用的是一个非常平流、层次非常均匀的一个名为下行床的装置，可以看出蓝色的峰值是非常集中的，没有一个大的拖尾。研究镜像分布图：碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理34以下是一个15万吨下行床的一个实验装置。此装置所采用的是我们第一版的技术（已经转让给巴西）。新开发的是第二代与第三代的技术，可以实现以上所述的石油70%~80%用作材料的设想。▶煤化工碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理35最近十几年中国化工界做了极大的努力！煤化工技术使得煤不做燃料用，而作为材料做烯烃，芳烃；代替一部分石油，做了非常好的工作。无论从研究能力、催化剂、设备、放大技术、大厂运营经验等各个方面在世界都处于领先位置。可随着油价很大的波动，这里有些技术已经不赚钱了，而且最大的问题是它和碳减排是矛盾。将煤从燃料变成材料的技术都是二氧化碳排放太多，我们就应该重新去考量。不过煤还是有价值的，按照热值计算，一吨油它的发热量相当于一吨半煤，可是一吨油的价格要比一吨煤贵五倍到十倍。所以按照热发热量算，煤的价值是远远被低估了的，所以煤作为原料用还是有前途的。煤化工产能经过十年的努力，已经形成了相当规模的煤化工产业。现在煤、电、油已经达到每年一千多万吨，煤制烯烃也到了千万吨的级别。这些产业因为石油价格波动的原因，价格很难再上调了，在经济上很难竞争，而且是二氧化碳排放非常高，一吨烯烃的制备大概要排放十七吨的二氧化碳，而且耗水量大。上图这个是过去我们开发用甲醇来做芳烃的技术，以及我们做的实验装置，这些装置在一定时期之内还是有价值的。可是从碳中和的要求方面考虑，使用上是有问题的，预估这些产品只有在油价到了六七十美金，经济上才可能会上升。也就碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理36是说，我们在过渡阶段的这些技术的使用总体来讲二氧化碳排放太多。在碳排方面，可以做一些油品的产品添加，比如降低汽车的排放污染，使用甲醛来做一个添加剂，添到柴油里使柴油本身排放污染大幅度降低，这个产品就叫做聚亚甲基二甲醚，它的合成压力很低、温度很低、反应非常柔和。1吨聚亚甲基二甲醚需要1.2吨到1.3吨的甲醇，价钱也很低，经济上在煤化工当中目前是最容易站住脚的。煤炭分质利用可以看出来，现有的煤化工技术虽然实现了，但煤从燃料变成了材料，可是耗水量与二氧化碳排放特别大，煤耗也相对很大。所以将来要做到碳中和，必须寻求新的煤化工技术，同样把煤从燃料变成了材料，而且二氧化碳要追求最低。关于这方面现在出现了新的动向，也就是目前很受重视的技术叫煤炭的分质利用。调峰发电煤不能完全理解成碳，煤炭里面有一个碳原子，同时就有0.8个氢分子，煤是含氢的。一般烧锅炉的时候就把这些碳和氢一块都烧掉。可以想象，在我们烧煤之前，我们把里边的碳氢化合物分解出来，这样话燃烧的是焦炭，通过煤炭分质以后得到半焦和碳氢化合物，碳氢化合物可以制氢，有利于二氧化碳的利用。也可以用分质后的半焦来燃烧进行蒸汽发电。蒸汽发电以后，它的烟道气喷入碳氢化合物进行燃气轮机发电，也就是说燃气、蒸汽联合循环发电。这种发电技术可能是将来保留的火电的方向，也就是这些联合循环发电的能源转化效率高，可以从现在的42%提高到60%。另外一个重要的性能就是它可以调峰、燃气可以比较容易的进行开工和停工，可以作为可再生能源的调峰电网、调峰电站。当我们将焦炉气拿出来以后发现，碳被分质后，剩余物质中含氢量非常多，一般来讲含氢到接近60%，所以这个技术是可以降低二氧化碳的一个很好的来源。分区利用假如我们全国按照40亿吨标煤计算，含氢量就有2.6亿吨。这样计算下来，生成的氢含量会非常高。所以煤应该是分质利用，这样的话能耗比较小。日碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理37本人做了一个实验，假如焦化技术里边产生很多的焦油、重焦油、轻焦油等；这样的话会造成很大的污染，因含化合物。利用碳分质，待它们在高温点全部裂解时，可以将氢气的产量提高到两倍多，也就是说未来利用煤的高温分质，经过焦化过程就是两个产品：半焦和其他的全部经过裂解后形成的氢气和小分子。半焦的利用半焦在高温底下，是可以作为还原剂来还原二氧化碳。高温底下二氧化碳和碳反应可以变成一氧化碳，这是一个吸热反应。同时我们把一部分碳通过不完全燃烧生成一氧化碳，也就是说，我们可以把这个两个反应放在一个笼子里，可以实现稳定的生产，这个时候就可以被二氧化碳通过碳还原的办法由二氧化碳变成一氧化碳，这样进行下来就可以做进一步的化学利用。▶天然气减二氧化碳排放天然气是一个含氢最多的化合物，它对减少二氧化碳排放，利用二氧化碳和天然气一个附碳、一个附氢的特质，就可以进行很多化学反应，所以天然气应该作为化工原料来用。而当今因为天然气的价格比较贵，中国的天然气大部分用来民用了，民用天然气实际上利用率是很低，比如用天然气来烧开水，热量大概只有30%~40%被利用，剩余50%以上的热量全都散发掉。但如果用电来烧水，利用率可以达到90%以上的热量、电能的大部分都会利用到。所以电气化的炊具和家庭用电要比用天然气要更合理，能源的转化效率更高。而且剔下的天气可以作为减排二氧化碳技术中一个很重要的含氢原料。·将天然气用于工业现在国家上千万吨的合成氨的制备都是用煤炭来制氢的，制1吨氢就会排出11吨以上的二氧化碳，但如果用天然气去代替煤制氢，就可以大量的减少二氧化碳的排放。可以拿天然气作为原料来使用。在超短接触氧化用高温的反应，可以从甲烷去最终实现氢气的产生，这样话就可以减少煤质的二氧化碳排放。以天然气碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理38来调峰发电，作为材料在碳减排上是很重要的一点。▶生物技术藻类产油规模化研究生物技术是利用阳光效率最高的。一般水生植物利用太阳光效能是最好的，比陆生植物要高十倍或数十倍。藻类的生长阳光利用非常好，藻类里边还有很多的脂类，就是油，所以我们现在有很多研究，怎么使藻类通过阳光来制造蛋白质和油量。这个技术正在发展，我们应该重视。二氧化碳用于气体肥料在大棚里，假如把二氧化碳的含量从现在的空气里的含二氧化碳400ppm提高到1200ppm，因为植物在光合作用的时候是需要二氧化碳的，可以使植物增产至20%~30%。所以藻类的生物治理是非常重要的。在管道里充上海水，里面加入二氧化碳，微藻植物可以在阳光的照射下，非常快的生产大量的微藻。微藻里的油可以作为碳氢化合物来利用。农牧业节能秸秆与粪便等污染物，处理不好是污染，处理好了以后可以作为很好的减排的原料。可以产生沼气作为能源来使用，也可以作为沼液、沼渣通过和化肥调配以后做生物肥料。成熟森林碳汇森林是一个碳汇。一个成熟的一个森林，每亩地每年可以吸收24吨的二氧化碳，可是森林在夜间它是排二氧化碳，在每年排17.9吨二氧化碳。这个数据还不包括废弃物代谢，森林的生命周期一百年左右的时间，大量的枯枝、烂叶如果处理不好产生腐烂，就会产生很多的甲烷。甲烷的产生也会变成温室气体的因素。所以种树作为吸收二氧化碳，作为碳汇是不完整的，所以应该把这些生物质用来碳化，碳化以后形成的不是碳氢化合物，而是纯粹的生物碳。生物炭的生态结构是多孔的，是非常好的保墒、保水的肥料，经过慢慢释放物质回归土壤后，可以永远的改良储藏，使土壤变成黑土地。所以种树的同时还要发展生物质碳化的技术，碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理39这样是真正的一劳永逸的长期的事。使植物帮助我们把大气的二氧化碳固定下来。生物质利用技术假如建立若干个以100户人家为单位的沼气站。可以充分的利用现有技术，用阳光保持温度，然后通过我们开发的新菌种可以使甲烷的生产量常年的、大幅度的稳定供应。两级发酵——第一级发酵，用一个新的菌种去发酵氢，诱导以后放在第二个反应器里换一个菌种，使大量的甲烷产生稳定的燃气且可以成倍的提高，用于解决农村的用人问题和有机肥的问题。▶乙醇的合成乙醇是一个很重要的化学原料，美国人因为有很多的余粮，每年用粮食发酵做4000万吨的酒精，主要用于工业和汽油的添加，减少汽车的污染。巴西用糖蜜发酵，它的酒精产量是两千万吨。中国虽然15部委都提出来，我们应该也发展这种燃料酒精制作添加乙醇的汽油，可是我们粮食的紧缺，粮食乙醇的产量只有三百万吨左右。现在假如用煤气来合成氢气制作乙醇的话，路程是很长的，首先煤气化变成氢气和一氧化碳，然后合成甲醇、醋酸、醋酸乙酯、然后加氢，经过很长的产业链才能生产乙醇。这样做虽然已经有了工业试验装置，可是大型化起来很难，而且估计在经济上也未必合理。现在有新的一种用商务技术来生产乙醇，而不用粮食。用工业废气的一氧化碳作为碳源来发酵酒精，首钢和潞安集团集团分别已经建成了万吨级的装置。生物发酵采用厌氧梭菌梭菌，常温发酵法。酒精产量每年45000吨，并且复产饲料蛋白5000吨。这种技术的二氧化碳排低得多。这种方法用作发酵酒精就得到的三个产品：酒精、氢气、饲料蛋白。▶资源循利用减排二氧化碳节能的技术，就是资源循环利用，通过再制造技术将已经使用过的碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理40工业废物重新再变成产品。这个过程要做到从摇篮到坟墓，从坟墓再重新到摇篮，变成新的能耗最小的清洁原料。所以资源的循环利用也就是循环经济，对于碳减排是非常重要的，循环经济是碳中和的重要的发展抓手之一。▶零碳电力供应中国人均耗电0.51千瓦/小时，美国要比我们多三倍以上，要够做到碳中和，就要去火力发电，使用光伏发电和风发电。由于近十年的努力，风电和光电的成本大幅度下降，已经可以做到跟火电成本基本近似，也是从经济上，风电和光电已经基本上替代了火电，实现了零碳或者净零碳的电力供应。自然界可再生能源是非常多的，太阳能给地球供应的能量是工业、生活各种能源的三千多倍。也就是说太阳能完全支持我们实现所有的能源需求，而不需要使用化石能源。▶光伏产业和风电产业中国在光伏产业做得是比较好的。光伏需要多晶硅、单晶硅，我们的产量是最大的。发电靠风电和光电后，有一个最大缺点就是风电光电的不稳定，一块云彩过来以后，光伏电的发电量就会大幅度减少，夜间也没有光。所以怎么使光能和风能的发电能够稳定的电供应，就需要和储电相匹配，可以把发电的高峰期的电储存起来，然后可再生能源加上储电形成一个智能电网，可以保证电能够使可再生能源来发电，供应人类需求。所以现在科学家认为光伏、风伏发电加储能技术可能是人类未来能源解决中，最集中的解决方案之一；另外还有一个就是核聚变发电。所以有化石能源的这个“石器时代”的结束不是因为石头没有了，而是因为有新的技术，有了“青铜冶炼”技术。我们现在面临着化石能源的结束，是新的可再生能源技术的发展。太阳能与风力资源青海、西藏是丰富的太阳能地区，每平方米每年就可以有1兆焦耳的能量。西藏的太阳能资源巨大，风能中国也有丰富的风场资源，所以我们完全可以发展风电碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理41和光电技术，代替现有的化石能源发电。人类最终能源现在的重要问题是储电技术的发展，储电和再生能源发电组成智能电网。储能现在大规模的储能技术还在发展之中，其中各种技术，有化学储能、锂电池、动力电容、相变储能、机械储能、水力储能等等；水力储能现在是储量最大的。用上下游两个水库来调节风电、光电供应不稳定的问题，也可以有建成液硫电池的大规模的储能技术。目前中国的储能技术还是以抽水储能占多，化学储能只占1/3不到。所以现在关键就是要大力的发展储能技术，需要大量的发展水、电和化学储能，水电储能可以保证储能效率是电力在输出时占储能的75%，锂电池储的储能效率要占到90%，各有优势。▶交通国家现在汽车保有量是2.6亿辆，其中新能源汽车381万辆处于世界首位。其实碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理42交通的电气化在火车上已经完全实现了，在航空、水等电气化过程。世界各国已经开始在研究要实现整个水、陆、空的交通慢慢做到零二氧化碳的排放。中国首架的电动飞机已经试飞，当然距离实现还有过程。▶新能源汽车新能源汽车是一个重要的发展的方向，这方面有很好的优势。近年来纯电动车的产量我们是世界第一。2020年销售占到全世界的42%，产业链基本完整，包括原料、关键零件、整车电机、电控、电池等等。在芯片、仿真软件、智子模技术等方面还是落后的，所以我们要加快新能源汽车的储电技术的发展，这样可以对我们碳中和方面的零碳交通的实现加快进度。▶化学储能新能源汽车方面原来制约锂电池里程数比较低的情况已经改观，现在最好的成绩是可以开到800~1000公里，比燃油汽车开得还要更远。锂电池在高能量密度情况下会着火的情况也已经克服。要对我们化工人来讲的挑战，主要是给电池提供新的、高性能材料，我们不做电池，但给电池供应材料。锂电池的碳材料——纳米碳管，这个技术是在清华大学做成后，而且转让给社会的。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理43上图是近期我们在做的石墨烯和碳管杂化，层面像天花板的是石墨烯，管状体型的是纳米碳材料。将碳材料组装到泡沫状态化的泡沫铝里，然后加上离子液化和石墨杂化，这种材料就可以做成动力给电容和动力电池的材料，可以大幅度的提高锂电池的效果。通过理硫的介入，可以抑制枝晶的产生，保证电池安全，甚至可以做成固化电池。也就是说由电解质做成固态之后，就更不会出现电池因意外而燃烧引起的问题，安全性可以得到大量的提升。▶氢燃料绿氢技术——通过光伏风电、光电产生电流去电解水，生产氢气，这样的制氢技术氢气是可以不排二氧化碳的同时产生大量的氢气，这种技术可以代替我们现在用因为天然气来制氢的方式，从而解决碳排放的问题。可是氢气不能管输，也很难储存，需要600公斤的高压罐来分装，所以它的储存和运输都是很困难的。所以他不太方便分布式利用。没有二氧化碳的制氢技术，我们制氢应该用来合成材料代替煤。制氢来生产甲醇、氨气等等。所以大量的氢气制备时代，大规模的氢气是伪命题，应该将它作为材料使用，因为电解水制氢的技术现在的成本还比较高。▶可再生资源用于运输是否可以将所谓的氢燃料电池用于汽车涉及到效率的问题。现在用电解水制氢的能耗比较高，原因就是说电解水理论需要的电压是1.23伏，需要各种技术使水导电，实际电压在2伏以上，实现之后电解水的产量只跟电流有关系，跟电压没关系，可是电压跟能耗有关系，所以这样化电解水制氢能源转化效率现在只有30%、40%，再提高可能也到不了60%。制氢出的氢气再去用作氢燃料提取发电，氢燃料电池的能源转换效率大概是由50%提高到60%。以上过程是从可再生的电变成氢气，再由氢气变成电；能量就剩余1/3了，所以转化效率是非常低的。所以我们认为氢是一个很重要的碳中和的元素，可是不是一个很好的二次能源。我们主张上实际上也是这么发展的，比如电动汽车的未来应该主要是锂电池或各碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理44种锂硫电池，各种新型电池的全电动车发展。如果使用锂电池作为汽车的驱动，我们还有个重要优势就是电动车的储电能力可以储存光伏电力储能输出的1/2。所以纯电动车，一方面可以保证运输，同时它还是储能的一个重大手段，通过分布式电网利用，我们可以大幅度的降低投资的成本。▶核能利用清华的高温气冷堆，可以复产700度到900度的蒸汽，这高能量的蒸汽可以通过化学链技术同时生产氢气。核聚变就更没有碳排放了，因为海水里的重氢是非常多的，核聚变的成功可能是人类未来能源的解决方案。▶建筑另外，二氧化碳排放大户就是人居工程，是建筑和生活方面。关于这方面的二氧化碳排放，中国是需要一种节能的建筑材料，在这方面，国外建筑业已经做了很多，我们完全可以效仿。住户全部的能量的需求可以通过地热、风电、光电等等方式。不排二氧化碳，不用化石燃料去供应，而且还能有富裕。这种零碳、完全生态化的居住环境也是我们努力的方向。现在主要发展保温材料使冬天的供暖需求大幅度下降。▶未来能源结构设想最后，已经有很多专家做了很多假设并计算。到2060年再生能源是否可以完全覆盖。以这种模型设想，最终会覆盖80%~90%。到时的化石能源利用可能还要占到10%或者更少。这样话就需要二氧化碳的回收利用。清华和国外有这样的技术合作——二氧化碳可以重新变成石头，以固体形式存在。这是一个化学链技术，是通过地球上大量存在的硅酸盐，就是橄榄石、蛇纹石，碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理45甚至于现在我们的建筑的废弃的水泥都是硅酸盐，通过硅酸盐用氯化铵活化变成氯化物，然后再用二氧化碳转化成碳酸盐，也就是碳酸钙、碳酸镁。可以长远的以固体形式保存。这些技术过去在经济上是站不住脚的，可在将来却不见得没有出路。所以我们还要开发很多二氧化碳回收利用的技术，在这方面也会在不断的进展。▶低碳生活方式联合国号召全民的低碳生活，在2008年的时候就已经有做过很好的宣传，提到二氧化碳排放跟人的日常生活息息相关，做了很详细的计算，比如你洗衣服时，洗完以后不用甩干机甩干，而用自然的晾干，这样的话每人每天就可以少排2.3公斤的二氧化碳。所以日常生活与碳排放是密切相关的。让我们可以参考的，应该提倡全民的低碳生活结语碳中和的问题是规划人类未来命运的重要抓手，碳中和与经济发展同步进行。实际2060年碳中和的实现是一个时代的变迁。中国要从工业化时代转化成信息化时代，必然伴随着这样的过程，我们在大幅度的降低二氧化碳的排放同时提高经济高速发展。并且这是一个可再生能源主导的、代替了化石能源、核聚变能源的时代，也是化石燃料、化石煤、天然气作为燃料变成材料、资源循环利用化的时代。会迎来全民、全行业、工业、农业、居住、交通等全面提升的大产业变革，使中国经济发展永远的摆脱了资源和能源匮乏的干扰，使中国社会能够进入一个稳定的、长期的、可持续的发展过程。所以它的意义是巨大的，需要全民的共同努力，这就是我们对于碳中和实现的一些思考。谢谢大家！碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理467、实现碳中和，中国将永远摆脱资源不足的制约碳排放背景下石油的出路在哪？我觉得最重要的抓手还是因为石油要从燃料变成材料，我们现在已经有这种技术的发展，告诉我们完全可以用光伏或者风电，我们就可以发电，那么这样的话它的成本已经跟火电接近了。假如我们真正能实现用可再生能源发电，而不用火电了，我们电价又可以做得很便宜，那么这样的话很多化石燃料就不会变成燃料用了。石油也是一样，石油随着大家认为电动车是节能减排的最重要的一个发展方向，那么石油慢慢也会从在汽车里燃烧，推动化石作为能源的时代淡出了。所以第一个大事我想我们石油的方向就是这个，比起其他的产业，它的技术内涵，由于全世界各个大石油公司的努力，实际它的本身的这种节能的空间已不是很大了，它已经做得很好了。现在通过优化技术优化，可以提升的空间也只有10%-20%左右，所以石油化工要想做出巨大的变化是很难的。我们要把石油能更多的做乙烯，就要提升从源头改变，我们为什么要进口？我们的乙烯都是质量比较偏低的，都是线性低密度，线性低密度乙烯只能做薄膜，那么做高档的高性能的材料，比如双峰聚乙烯，茂金属聚乙烯，超高分子量聚乙烯等等一系列新的高性能的聚乙烯材料，我们不会做，我们需要在材料上下功夫。我觉得石化的初步就是要做高新材料，高性能的、高品质的、能够用的高端的，比如说碳纤维等等，从聚丙烯开始的丙烯氢碳化的这种，主要是在高性能材料上，是我们最重要的突破点，而且价格高，品牌多，需求大，所以石化我觉得对将来的贡献，就是提供一些高质量的高附加值的，自然万元GDP能耗就降下来了，所以要从这个角度上着力，是中国最需要的。汽车零碳排放最佳方案是什么？氢是一个非常好的化学元素，氢对于我们做化工的人，觉得是一个非常宝贵的元素，可是氢它并不是一次能源。那么现在国际上大部分是由天然气制氢，现在来讲是全世界的主流，中国因为天然气比较贵，中国用煤制氢是比较便宜的。中国碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理47的制氢产业是非常大的，为什么？中国有非常大的肥料的生产，也就是氨(气)，氨气里含氢是三个氢一个氮，还有就是甲醇产量都是千万吨级的，所以通过煤制氢，现在中国是主流，可是煤制氢在价钱上是最便宜的，可是它的二氧化碳排放是很多的，生产一吨氢就需要排11吨的二氧化碳，那么将来氢气要想适应碳中和的需求，要把这部分氢气的制备，不要再用煤做了，假如我们氢能够用电解水的方法来生产，这样做的话就可以大范围的降低我们对二氧化碳排放，可是现在用电解水的方法制氢并不成熟。我觉得氢气它不应该作为燃料用，做燃料用它会受到很大的制约。假如它用来开汽车，所谓的氢燃料电池车，这样做的话电变成氢，大概能源转化效率就是好了也到不了50%。可是变成氢气，在汽车里通过氢燃料电池再配上电，能量损耗多少呢？也是50%。现在的氢燃料电池的能源转化器里就是50%，假如50%乘以50%，就是25%，假如你从电网里取电，通过制氢，然后再变电，然后开汽车，你的能源转化效率没有开车就(已经)损失掉了75%，再加上氢不好储存，不好运输，不好管束，非常容易渗漏，所以它有一定的问题。所以就说我们觉得氢气作为动力来用，我估计它在汽车行当里占的比例不会很大，这样的话我觉得氢作为燃料用应该不是它的主流。车假如要做到零排放，零碳排放，我认为最好的出路还是储电，是电池。人类最终能源靠什么？将来假如我们的电全部是用光电和风电生产的话，会出现不稳定，夜里没有阳光发不了电，一看云彩过来以后，发电效率很低，所以它是不稳定的。这种非化石能源的可再生的能源发电不稳定，一定要电池来保护。可再生能源加上储电才能上电网，过去由于储电能力不够，我们就出现了弃风弃光的(情况)，没法上网的问题。那么储电需要建很大的储电装置，假如说有一辆车都是电动车，它的电池都可以同时作为稳定电网的储电的机制，我们就省了很多钱了，我们就不必要建那么多大的储电工厂，所以这个是又有另外一个外加的好处。将要组织国家倡导在电动车足够量的时候，我们可以改变思路，为将来的整个的零电网供应很大的支撑，可以省很多的钱。那么国外也有这样的尝试，国内也有这种想法。将来的这种用电来驱动，我们有假如很便宜的绿电的话，我们就全部电气化的路是一定走成的。人类最终能源靠什么？靠的是可再生发电，叫光伏、风电等等不用化石碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理48能源的发电，加上储电组成智能电网，就可以实现零碳电力系统。这样的话我们就少收了几十亿吨煤，就减少了大量的二氧化碳排放。用可再生能源代替化石能源，就是说我们将来是化石能源时代变成可再生能源时代，我们化石要从燃料变成材料的时代，材料要是循环利用的时代。“碳中和”仅仅是能源问题？还有一个更重要的要实现碳中和的一个重要的方向，大家绝对不能忽视，我们要在2060年我们要碳排放，净碳排放要做到0，可是同时我们还要做另外一个事儿，就是我们要达到发达国家水平。假如我们碳中和和经济发展同步实现的话，对我们的压力也更大了。我们必须要发展那些能耗非常小，产值非常高，性能非常高的产业，所以我们这种高耗能低产值的企业就会被高附加值、高质量、高性能的产业代替。所以这个就是一个最重大的转变，也就是说我们在40年之内一定要实现从一个工业化社会，转变成一个智能化社会，我们生产的东西少，质量高，价格高，二氧化碳排放少，碳中和就提出来更难的事儿，这就不(只)是我们化工(行业)的事儿，而(是)全社会的努力做到这一点。我们化工人就要生产，比如说我们石油化工要生产那种性能非常高的，高强度、高质量、高耐磨、高耐热等等高新的材料，价格高，制造高能性能的产品，因为高性能的高价值的产品，前提条件必须有高性能的材料，我们化工人就应该支撑高科技的发展，给提供高性能的材料，这个是我们更重大的任务。实现中国从工业化社会变成一个智能化社会，这个是我们所有化工人应该做的，所以碳中和绝对不是一个简单的能源问题、一个材料问题，它是个全面的一个生态文明建设总体的一个思路。也就是说有人提出来说今后40年，无论你从研究、开发、设计、生产、销售、废弃、重新利用，生产环节的整个的结构，都要以碳中和作为重大的考量。就是说我们不只是要求我们的工业产品性能好，价值高，耗能少，而且要求它少二氧化碳排放，它生产过程、使用过程、废弃过程都是二氧化碳排放最少的，要全生命周期的考量这个问题。所以就说摆在我们面前的任务非常宏伟，假如碳中和实现以后，中国就永远的摆脱了我们资源不足的制约。我们现在石油进口(依存度)已经70%多了，天然气已经50%多了，我们发展会受到这种能源不足，甚至一些资源不足的制约。假如我们实现了碳中和，那真是我们是实现了中国的可持续的高速的发展，碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理49任何都不能阻碍我们前进了，所以碳中和的价值是非常大的。(关于煤的清洁化利用)二氧化碳的问题，这个是一个最难的，最彻底的解决就是关掉火电，可是关掉火电会有很大的经济代价，国家的政策要在40年之内逐渐的淘汰火电，因为一个电厂它的生命周期也就40多年，假如我们有序的，从现在起不再建火电站了，我们逐渐的按照它的年龄逐渐淘汰，然后大量建的用可再生能源替代，这样的话就减少了二氧化碳排放。为什么说“碳中和”不能一蹴而就？我们人能不能够效仿自然的办法减少二氧化碳排放呢？可以。我们接了一个题目，就是怎么把天上的二氧化碳或者是电厂排的二氧化碳，把它变成石头。它不到天上去了，变成石头，这个过程我们就用废弃的比如说混凝土，当然混凝土量要小，因为世界排二氧化碳太多，都是几百亿吨，我们要找一个更大的量的硅酸盐，就是我说的橄榄石、蛇纹石，它们储量有多少万亿吨，把这些碳酸盐和氯化胺反应，变成氯化物，氨气排出来了，这个氯化物在氨盐水里有氨，再加上碳酸盐的情况之下，通过通进二氧化碳就可以变成碳酸盐，就把二氧化碳储存下来了。我们可以完全通过这个就可以把气体二氧化碳变成固体的碳酸钙、碳酸盐，那么这个就是效仿地球初期的地质的变化，在实验室里我们已经做成了。当然现在经济上可能还不合算，可是假如碳税很高的时候，也许这个本来不可能、在经济上不合算的，就变成合算了，所以这是一个储备技术，当然我们还有很多的技术，所以我们现在搞化工的人视野很宽，不只是石油了。各种行当，化石还有各种的先进材料，甚至于农业，我们也很关注，因为农业跟化工关系非常的密切，比如说肥料、农药、薄膜、土壤改良等等，所以我就希望我还在力所能及的情况底下，在不同领域折腾，就起一个催化剂的作用，一起能给国家做点事。我的能力有限，好在我们的年轻老师这一代非常聪明，非常有事业心，他们完全值得信赖。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理508、绿色低碳转型是今后经济活动的内核《中共中央国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出，要以能源绿色低碳发展为关键，到2030年，非化石能源消费比重达到25%左右，二氧化碳排放量达到峰值并实现稳中有降；到2060年，绿色低碳循环发展的经济体系和清洁低碳安全高效的能源体系全面建立，能源利用效率达到国际先进水平，非化石能源消费比重达到80%以上，碳中和目标顺利实现。碳达峰、碳中和目标将对我国经济社会发展产生怎样的积极影响？我国未来又会建成什么样的经济体系和能源体系？近日，《环境保护》杂志记者专访了中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌，请他就上述问题与读者分享他的最新思考。碳中和是未来经济增长和转型的最大驱动力《环境保护》：碳达峰、碳中和目标将对我国经济社会发展产生怎样的影响？金涌：碳达峰、碳中和是我国的重大战略决策。碳中和是未来我囯经济增长和转型的最大驱动力。绿色低碳转型是今后我国全部经济活动的内核。我国今后几十年的发展都要考虑碳中和的问题，它将成为科研、投资、生产、消费和流通等决策的依据。大量的二氧化碳排放会影响全球气候变化，这是全世界的共识。中国是全世界二氧化碳排放量最大的国家。2019年，全世界二氧化碳的排放总量是330亿t，而我国二氧化碳的排放量为102亿t，占比已超过30%。我国提出要在2030年前实现碳达峰，到2060年前实现碳中和。这需在30年的时间内大幅度减排二氧化碳，经历和解决从最高排放到零排放这一过程与问题。同时，我国还提出，在2049年，也就是中华人民共和国成立100周年时，人均GDP的增长要达到发达国家水平，从现在的1.2万美元提高到4万美元。届时，一方面，我国二氧化碳排放要逐步减少到零；另一方面，我国经济发展要大幅度上升，迈进发达国家行列。另外，当前我国的制造业占世界的20%～30%，是世界上最大的工业制造国。即便到了2060年，我国仍然还要保持全球制造业第一大国的地位。那么，在未来的40年中，我国将在“排放最多国家、减排最快国家、制造业最大国家、世界发达国家”4种情形叠加的状态下发展前行。碳达峰、碳中和目标的实现，既是难度非常大的一件事情，又是非常重要的一件事情。所以，要理性、智慧地平衡碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理51生态文明建设与经济社会发展的关系，既要按部就班做好规划、替代、创新等工作，又要循序渐进将其与经济发展同步推进。工业结构要向高端、高质量、高产值方向发展《环境保护》：您提出到2060年我国还要保持全球制造业第一大国的地位，请问在我国深度调整产业结构、推动产业结构优化升级方面，您有哪些思考和建议？金涌：在推进碳达峰的过程中，我国二氧化碳排放不是减少，而是还要增加。我国有关方面提出要快速减排，这对经济社会发展是不利的。我们不能为了减排而减排，而是要与经济社会的发展、人民生活水平的提升、国家的繁荣富强同步实施。我国的二氧化碳减排，不能操之过急。在碳达峰之前要有计划、有步骤地改变我国的工业结构。从实际情况来看，我国大量的二氧化碳排放，多数是由工业结构造成的。当前，我国处于工业化后期阶段，钢铁生产量为12亿t，是世界总产量的50%，水泥生产量是世界总生产量的60%。钢铁和水泥等产业均属于初级产品，耗能大，二氧化碳排放多，产值不高。所以，在碳达峰前的几年时间里，要尽快改变工业结构，向着高端、高质量、高产值发展。到了2060年，我国就不再需要大量的钢铁了，因为所有的铁路、高速公路、各种基础建设已经基本建成。其他国家也是这样的一个发展过程，当初级产品达到一定高峰的时候，需求就会慢慢减少，这也是由工业化社会进入到信息化社会的一个重要标志。届时，我国也不再生产制造合成氨和甲醇等初级产品，而是生产高质量的、高附加值的产品。比如芯片，虽说耗能很小，但价值很高。比如高端化妆品，据统计，我国高端化妆品市场几乎全部被国外品牌垄断。全国各大百货商店、商城、商场的一层基本上是国外化妆品的展销会，产值已达4000亿元，估计很快将达到万亿元规模。化妆品基本不排放二氧化碳，但产值很高。我国也可以往这一高端方向发展。推动产业向二氧化碳排放少、产值高的方向转型，走一条既要减少二氧化碳排放，又要增加GDP，也符合中国国情以及全面发展的正确道路。要把世界共有的能源资源开发好、利用好《环境保护》：推进碳减排，传统化石能源还有出路吗？您对可再生能源的开发利用又有怎样的期待？碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理52金涌：碳达峰、碳中和工作不是别人让我们做的，而是我们自己选择去做的。我国石油的产量、储量都较少。我国石油进口量已经占石油用量的70%多，天然气的进口量也达到50%以上。实际上，我国煤炭的储量也不多，只占世界煤炭总储量的12%，但是人口却占世界总人数的20%，也就是说人均储煤量只占世界人均储煤量的60%。我国化石能源的资源禀赋，决定了对国外化石能源的严重依赖。大量油气需要从中东国家进口，而且要经过马六甲海峡，这将对我国的能源安全造成很大影响。可以说，随着中国经济社会进入绿色低碳、高质量发展阶段，能源结构将发生根本性改变，传统的化石能源也将成为原料，被广泛用于工业生产之中。比如，煤炭可以做成很多高档的材料；石油可以加工成为塑料、橡胶、纤维等制品；天然气可以制成氢气，还可以与二氧化碳产生反应作为碳汇。我国要改变现有的能源结构，减少对化石能源的依赖，减少对进口能源的依赖，依靠我们自己的力量，致力于打造一个由太阳能为主导以及延伸各种可再生能源的零碳电力供应系统。我们要把世界共有的风能、太阳能、水能、潮汐能、地热能、生物质能等可再生能源开发好、利用好。如果以2020年全球能源生产量193.3亿吨标煤的数据计算，我国全部可再生能源资源的年利用量将达到其3000倍之多，是名副其实的取之不尽、用之不竭的可再生能源。从当前来看，我国可再生能源资源是走在世界前列的，光电、风电的建设成本和运行成本目前已经跟火电基本持平。我国是世界上水力发电站最多的国家，也是发电量最大的国家。同时，我国的风电、光电的发电系统也是世界最大的，可再生能源利用量位居世界第一位。从长远来看，我国新疆和西藏地区拥有大面积的土地可以利用，有条件做成更多、更大的风电、光电项目。可是光电有一个缺点，就是它的不稳定性。比如，一块云彩来了，发电量就相应地减少了，在夜里也没有电量产生。这就需要加上一个储电设备，将电能保存起来。我国的水能储电已经做得很好。除此之外，我国在化学储能也就是锂电池领域，也是世界上做得最好的，我国锂电池电动汽车年产规模已经达到350万辆。说到这里，我要着重强调，要依靠科技，只有科技进步才能解决绿色低碳转型问题。科技创新是二氧化碳减排最重要的抓手，科技进步是能否顺利实现碳达峰、碳中和目标的关键。碳中和目标能够推动我国经济发展摆脱资源能源匮乏困扰，届时我国将从工业化时代转变为信息化时代，从化石燃料时代转变为化石材料时碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理53代，从而也进入以可再生能源为主导的时代、核聚变能源的时代、资源循环利用的时代。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理549、实现碳中和要完成四个时代的变化9月16日，清华五道口“碳中和经济”论坛在京召开，本次论坛由清华大学五道口金融学院、苏世民书院和中国经济出版社有限公司联合主办，以“全球碳中和与能源变革”为主题，重点探讨碳中和目标对经济金融理论和实践提出的创新挑战，探索能源相关重点行业低碳发展路径。中国工程院院士、清华大学化学科学与技术研究院院长金涌在发表主题演讲时指出“双碳”目标为我国带来了三个挑战：一是我国二氧化碳总排放量比较大；二是30年之内碳排放要从碳达峰到碳中和，时间比较短；三是在实现“双碳”目标的同时，经济也要同步发展。资源能源的匮乏和环境污染是制约国家长久发展、持续发展的主要困难。金涌认为，实现碳中和碳达峰对我国的发展至关重要。“碳中和将成为我们在科学研究、科技开发、投资、生产、消费等方面的重要参考因素，我们一定要以它作为决策依据。”实现碳中和，金涌认为要实现四个时代的变化。第一，要从工业化后期的时代转变成信息化、智能化、数字化的时代。第二，再生能源时代，告别化石能源时代，进入了再生能源时代。第三，化石能源原来是燃料，现在变成材料，把它储存到材料里。第四，资源循环利用时代，把使用过的品类低的资源重新变成高附加值的资源，循环利用。在金涌看来，要实现“双碳”目标，首先要做的是产业结构转型，那些低附加值、初级的、能耗大、产值低的产品会慢慢退出市场，高端智能、信息技术、5G通信等高附加值低能耗产业会成为主流。其次要做的是能源替代，化石能源被新能源取代成为发展的大趋势。作为化学技术方面的专家，金涌认为，在可再生能源时代，能源主体很可能就是风电和光电。但是风光电有缺点，它不稳定，需要储能。所以现在全世界的共识：可再生能源加上储电技术，将是人类未来能源的解决方案。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理55金涌指出，要实现“双碳”目标，必须要创新，要颠覆原有思想。“有很多东西都是可以想象的，原来不可能做的事，绝对想象不到的事，现在都变成可能了。我们一定要开动脑筋想象，把不可能的事变成可能。”随着传统化石能源退出电力供应，在金涌看来，目前我们对于石油、煤炭和天然气的应用都有非常大的改造空间。这需要新思想的参与，也需要新技术的研发。实现“双碳”目标，是要迎来资源循环利用时代。“物质是不灭的，只要有能量，就可以把使用过的品类低的资源重新变成高附加值的资源。”金涌说。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理5610、碳中和必须依靠科技研发，否则就要牺牲发展2022年7月30日，由生态环境部应对气候变化司、国家能源局新能源和可再生能源司指导，中国投资协会能源投资专委会与昌平区人民政府联合主办，未来科学城管委会、昌平区投资促进服务中心、美国国家可持续发展中心（NCSD）、尼尔·布什全球顾问有限责任公司协办的“2022碳中和·零碳中国峰会暨第五届中国能源投资国际论坛”在北京昌平未来科学城顺利召开。中国工程院院士、清华大学教授金涌发表了题为《碳中和与石化产业展望》的演讲。金涌指出，中国实现碳中和有四大挑战：一是中国的排放总量最多，约占世界碳排放总量的28%；二是中国从碳达峰到碳中和的时间周期很短，相较于欧美主要国家50-80年的时间周期，中国只有30年时间；三是中国作为发展中国家要面对减排与发展的结构性矛盾问题；四是中国作为世界最大的制造业国家，产业结构决定了中国碳排放的刚性需求，碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理57减碳难度的边际效应将愈发凸显。为了实现碳中和，中国面临着其它发达国家的所没有的尖锐问题，就注定了要探索一条属于自己的减碳道路，我们必须依靠科技研发、绿色制造、高端制造才能客服这些困难，否则减碳将意味着牺牲发展。金涌认为，要实现碳中和首先要建立零碳的电力系统，充分应用风电光伏等零碳发电手段，并结合储能构建智能电网，同时各领域用能充分进行电气化替代，零碳电力系统将能基本满足工业生产、人民生活以及交通运输的用能需求。金涌进一步指出，零碳电力系统的完善将引申出另一个问题——化石能源怎么办？化石能源在当前产业结构中占有举足轻重的地位，巨大的化石能源产业体系不可能在碳中和进程中的某一时间节点突然消失，我们必须未雨绸缪，妥善处理。金涌判断未来化石能源的材料属性将愈发凸显，以石油为例，目前大约80%可转化为汽油、柴油、煤油、润滑油，只有20%左右成为石脑油（石油产品之一，又叫化工轻油、粗汽油）。石脑油未来的出路则是“三烯三苯”（三烯指的是乙烯、丙烯、丁二烯，三苯指的是苯、甲苯、二甲苯），这些材料被用于制作塑料、橡胶、纤维或其他高端材料。而这些材料所含碳会保存在产品中，不会如化石燃料般通过燃烧排放到大气中。然而这种将碳“锁”在产品中的方式依然占石油化工生产中较少的一部分。目前我国的炼油能力在7亿吨左右，但乙烯产量只有3000多万吨，从数据来看，只有5%左右的石油变成了乙烯。未来我们不再需要巨量燃油的时候要将更多的石油应用于石油化工产业，石油将不再是燃料而是材料。煤化工也一样，现在已经有很多成熟的煤化工技术达到了千万吨级的产能，将煤变为了材料。但是目前我国的煤化工产业普遍存在碳排放过高，耗水量大的问题，在双碳目标背景下，我们需要进行更多的科研工作，进一步减少煤材料化应用的碳排放。总之，随着新型电力系统的建设，我们要尽早从化石燃料时代走向化石材料时代。此外，金涌认为我们还要考虑产业结构的问题，我们目前生产全世界50%的钢铁、60%-70%的水泥，这个过程中消耗了大量的化石能源，但这些产能必然将逐步缩小，因为我们的城镇化发展已经到达的较高的阶段，对钢铁水泥的需求将逐步降碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理58低。另一方面要考虑产能升级的问题，要逐步退出低端制造业，时制造业高端化、绿色化，在减少单位耗能的同时提升单位产值。“化石材料的深入研究同时也是对制造业升级的重要支撑”金涌如是说，他指出，先进制造业需要高端材料支撑，没有高端的材料就没有先进的制造业。我国企业通常对新材料新技术不抱有开放的心态，过去我们有很多先进的新材料技术在国内不被接受，反而被卖给外国后形成了垄断性的先进产品。演讲最后金涌总结说，碳中和的实现绝对不是简单的环境问题、气候问题和能源问题，中国实现碳中和就相当于粗放、低端的产业即将退出，我们要转向高端化、智能化和信息化，要从工业化社会进入信息化社会，能源利用方面走向可再生能源主导的时代和核聚变时代，化石燃料变成化石材料，同时让资源永续循环利用，这样中国才能走出最大的制约。中国人的能源禀赋、资源禀赋按照人均来算约是世界人均的50%-60%，我们国家要永续长存需要解决能源匮乏和资源匮乏的问题，实现碳中和是重要抓手，只要实现碳中和与循环经济，我们就可以很自傲地说中国的可持续发展没有人可以阻挡。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理5911、“碳中和”不仅是能源问题，更是一个重大转变人能不能够效仿自然的办法，减少二氧化碳排放呢？可以。化石能源时代变成可再生能源时代，化石要从燃料变成材料的时代，材料要是循环利用的时代。我们必须要发展能耗非常小，产值非常高，性能非常高的产业。假如碳中和实现以后，中国就永远的摆脱了我们资源不足的制约。碳排放背景下石油的出路在哪？我觉得最重要的抓手还是因为石油要从燃料变成材料，我们现在已经有这种技术的发展，告诉我们完全可以用光伏或者风电，我们就可以发电，那么这样的话它的成本已经跟火电接近了。假如我们真正能实现用可再生能源发电，而不用火电了，我们电价又可以做得很便宜，那么这样的话很多化石燃料就不会变成燃料用了。石油也是一样，石油随着大家认为电动车是节能减排的最重要的一个发展方向，那么石油慢慢也会从在汽车里燃烧，推动化石作为能源的时代淡出了。所以第一个大事我想我们石油的方向就是这个，比起其他的产业，它的技术内涵，由于全世界各个大石油公司的努力，实际它的本身的这种节能的空间已不是很大了，它已经做得很好了。现在通过优化技术优化，可以提升的空间也只有10%-20%左右，所以石油化工要想做出巨大的变化是很难的。我们要把石油能更多的做乙烯，就要提升从源头改变，我们为什么要进口？我们的乙烯都是质量比较偏低的，都是线性低密度，线性低密度乙烯只能做薄膜，那么做高档的高性能的材料，比如双峰聚乙烯，茂金属聚乙烯，超高分子量聚乙烯等等一系列新的高性能的聚乙烯材料，我们不会做，我们需要在材料上下功夫。我觉得石化的初步就是要做高新材料，高性能的、高品质的能够用的高端的，比如说碳纤维等等，从聚丙烯开始的丙烯氢碳化的这种，主要是在高性能材料上，是我们最重要的突破点，而且价格高，品牌多，需求大，所以石化我觉得对将来的贡献，就是提供一些高质量的高附加值的，自然万元GDP能耗就降下来了，所以要从这个角度上着力，是中国最需要的。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理60汽车零碳排放最佳方案是什么？氢是一个非常好的化学元素，氢对于我们做化工的人，觉得是一个非常宝贵的元素，可是氢它并不是一次能源。那么现在国际上大部分是由天然气制氢，现在来讲是全世界的主流，中国因为天然气比较贵，中国用煤制氢是比较便宜的。中国的制氢产业是非常大的，为什么？中国有非常大的肥料的生产，也就是氨(气)，氨气里含氢是三个氢一个氮，还有就是甲醇产量都是千万吨级的，所以通过煤制氢，现在中国是主流，可是煤制氢在价钱上是最便宜的，可是它的二氧化碳排放是很多的，生产一吨氢就需要排11吨的二氧化碳，那么将来氢气要想适应碳中和的需求，要把这部分氢气的制备，不要再用煤做了，假如我们氢能够用电解水的方法来生产，这样做的话就可以大范围的降低我们对二氧化碳排放，可是现在用电解水的方法制氢并不成熟。觉得氢气它不应该作为燃料用，做燃料用它会受到很大的制约。假如它用来开汽车，所谓的氢燃料电池车，这样做的话电变成氢，大概能源转化效率就是好了也到不了50%。可是变成氢气，在汽车里通过氢燃料电池再配上电，能量损耗多少呢？也是50%。现在的氢燃料电池的能源转化器里就是50%，假如50%乘以50%，就是25%，假如你从电网里取电，通过制氢，然后再变电，然后开汽车，你的能源转化效率没有开车就(已经)损失掉了75%，再加上氢不好储存，不好运输，不好管束，非常容易渗漏，所以它有一定的问题。所以就说我们觉得氢气作为动力来用，我估计它在汽车行当里占的比例不会很大，这样的话我觉得氢作为燃料用应该不是它的主流。车假如要做到零排放，零碳排放，我认为最好的出路还是储电，是电池。人类最终能源靠什么？将来假如我们的电全部是用光电和风电生产的话，会出现不稳定，夜里没有阳光发不了电，一看云彩过来以后，发电效率很低，所以它是不稳定的。这种非化石能源的可再生的能源发电不稳定，一定要电池来保护。可再生能源加上储电才能碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理61上电网，过去由于储电能力不够，我们就出现了弃风弃光的(情况)，没法上网的问题。那么储电需要建很大的储电装置，假如说有一辆车都是电动车，它的电池都可以同时作为稳定电网的储电的机制，我们就省了很多钱了，我们就不必要建那么多大的储电工厂，所以这个是又有另外一个外加的好处。将要组织国家倡导在电动车足够量的时候，我们可以改变思路，为将来的整个的零电网供应很大的支撑，可以省很多的钱。那么国外也有这样的尝试，国内也有这种想法。将来的这种用电来驱动，我们有假如很便宜的绿电的话，我们就全部电气化的路是一定走成的。人类最终能源靠什么？靠的是可再生发电，叫光伏、风电等等不用化石能源的发电，加上储电组成智能电网，就可以实现零碳电力系统。这样的话我们就少收了几十亿吨煤，就减少了大量的二氧化碳排放。用可再生能源代替化石能源，就是说我们将来是化石能源时代变成可再生能源时代，我们化石要从燃料变成材料的时代，材料要是循环利用的时代。“碳中和”仅仅是能源问题？还有一个更重要的要实现碳中和的一个重要的方向，大家绝对不能忽视，我们要在2060年我们要碳排放，净碳排放要做到0，可是同时我们还要做另外一个事儿，就是我们要达到发达国家水平。假如我们碳中和和经济发展同步实现的话，对我们的压力也更大了。我们必须要发展那些能耗非常小，产值非常高，性能非常高的产业，所以我们这种高耗能低产值的企业就会被高附加值、高质量、高性能的产业代替。所以这个就是一个最重大的转变，也就是说我们在40年之内一定要实现从一个工业化社会，转变成一个智能化社会，我们生产的东西少，质量高，价格高，二氧化碳排放少，碳中和就提出来更难的事儿，这就不(只)是我们化工(行业)的事儿，而(是)全社会的努力做到这一点。我们化工人就要生产，比如说我们石油化工要生产那种性能非常高的，高强度、高质量、高耐磨、高耐热等等高新的材料，价格高，制造高能性能的产品，因为高性能的高价值的产品，前提条件必须有高碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理62性能的材料，我们化工人就应该支撑高科技的发展，给提供高性能的材料，这个是我们更重大的任务。实现中国从工业化社会变成一个智能化社会，这个是我们所有化工人应该做的，所以碳中和绝对不是一个简单的能源问题、一个材料问题，它是个全面的一个生态文明建设总体的一个思路。也就是说有人提出来说今后40年，无论你从研究、开发、设计、生产、销售、废弃、重新利用，生产环节的整个的结构，都要以碳中和作为重大的考量。就是说我们不只是要求我们的工业产品性能好，价值高，耗能少，而且要求它少二氧化碳排放，它生产过程、使用过程、废弃过程都是二氧化碳排放最少的，要全生命周期的考量这个问题。所以就说摆在我们面前的任务非常宏伟，假如碳中和实现以后，中国就永远的摆脱了我们资源不足的制约。我们现在石油进口(依存度)已经70%多了，天然气已经50%多了，我们发展会受到这种能源不足，甚至一些资源不足的制约。假如我们实现了碳中和，那真是我们是实现了中国的可持续的高速的发展，任何都不能阻碍我们前进了，所以碳中和的价值是非常大的。(关于煤的清洁化利用)二氧化碳的问题，这个是一个最难的，最彻底的解决就是关掉火电，可是关掉火电会有很大的经济代价，国家的政策要在40年之内逐渐的淘汰火电，因为一个电厂它的生命周期也就40多年，假如我们有序的，从现在起不再建火电站了，我们逐渐的按照它的年龄逐渐淘汰，然后大量建的用可再生能源替代，这样的话就减少了二氧化碳排放。为什么说“碳中和”不能一蹴而就？我们人能不能够效仿自然的办法减少二氧化碳排放呢？可以。我们接了一个题目，就是怎么把天上的二氧化碳或者是电厂排的二氧化碳，把它变成石头。它不到天上去了，变成石头，这个过程我们就用废弃的比如说混凝土，当然混凝土量要小，因为世界排二氧化碳太多，都是几百亿吨，我们要找一个更大的量的硅酸盐，就是我说的橄榄石、蛇纹石，它们储量有多少万亿吨，把这些碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理63碳酸盐和氯化胺反应，变成氯化物，氨气排出来了，这个氯化物在氨盐水里有氨，再加上碳酸盐的情况之下，通过通进二氧化碳就可以变成碳酸盐，就把二氧化碳储存下来了。我们可以完全通过这个就可以把气体二氧化碳变成固体的碳酸钙、碳酸盐，那么这个就是效仿地球初期的地质的变化，在实验室里我们已经做成了。当然现在经济上可能还不合算，可是假如碳税很高的时候，也许这个本来不可能、在经济上不合算的，就变成合算了，所以这是一个储备技术，当然我们还有很多的技术，所以我们现在搞化工的人视野很宽，不只是石油了。各种行当，化石还有各种的先进材料，甚至于农业，我们也很关注，因为农业跟化工关系非常的密切，比如说肥料、农药、薄膜、土壤改良等等，所以我就希望我还在力所能及的情况底下，在不同领域折腾，就起一个催化剂的作用，一起能给国家做点事。我的能力有限，好在我们的年轻老师这一代非常聪明，非常有事业心，他们完全值得信赖。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理6411、碳中和是未来中国经济增长和转型的巨大驱动力“实现碳中和目标能够解决未来中国资源短缺的问题，是解决能源问题最有效的途径。”日前，中国工程院院士，清华大学化学工程系教授、博士生导师金涌在第二届现代能源产业发展大会上表示，碳中和不是一个简单的能源问题、一个气候问题，它是我国发展生态文明建设的根本性问题。“实现碳中和是呼应中国对全世界的承诺，是中国推动构建人类命运共同体的价值追求。”金涌认为，碳中和是未来中国经济增长和转型的巨大驱动力，未来我国的科学研究、技术开发、投资、生产、消费、流通等决策都要考虑到碳中和。因此，实现碳中和是整个发展国民经济和社会必须考虑的大问题。中国将如何实现碳中和目标？金涌提出了四点建议：一是产业结构的改变。随着工业化水平提高，进入信息化社会以后，低端的产品会退出，同时要生产高产值、高附加值、清洁、不耗能的高端制造；二是用能结构的改变。要减少过多煤的使用，要多使用不排放二氧化碳的风能光能；三是要靠节能。节能是我国减排二氧化碳的重要方向，要把现有的耗能技术降下来；四是靠科技。实现碳排放的减少，科技是最关键的手段。随着走向信息化社会，生产高附加值的、高端的产业，要靠技术，靠科技。金涌还表示，实现碳中和的过程，就是中国从工业化社会转变成信息化社会的过程，也是科技高速发展、高端制造、绿色制造、不排放二氧化碳制造的转化过程。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理6512、电动车的出现让中国汽车产业有机会“换道超车”9月17日，在2022世界智能网联汽车大会期间，顺义区举办“开放创新赋能智能网联汽车产业”专题论坛。中国工程院院士金涌在会上表示，电动车的出现使中国有一个新的机会抢占先机，中国汽车在竞争中换道超车。金涌是我国著名的化学工程专家，对科技创新规律有深入的研究，对于碳达峰、碳中和与汽车产业的发展。他认为，我国目标在2060年实现碳中和，这是大势所趋，要实现碳中和，不能以放慢经济为代价。交通在能源利用中占15%以上，交通也是实现碳中和的重要方向。中国实现碳中和主要是实现一个新的能源体系，也就是不再烧化石煤炭和石油来发电，要打造零二氧化碳排放的电力系统。金涌表示，中国在可再生能源技术上处于领先地位，光伏发电无论从成本上，还是从技术上，已经完全可以替代火力发电，中国可以打造一个没有二氧化碳的电力系统。金涌指出，汽车的电动化是大势所趋，我国新能源汽车发展优势明显，不仅有全球竞争力的产品，而且形成了完整的产业链，包括原材料、部分关键零件、整车、电机、电控、电池等各个方面都有技术，不过，在芯片、传感器、仿真技术等仍旧落后，充电设施、智能网联尚不完善。数据显示，我国新能源汽车累计推广数量从2012年底的2万辆攀升至1227万辆，产销量连续7年位居全球第一，2022年上半年比亚迪销量64.13万辆，特斯拉销量56.4万辆。金涌介绍，在数字经济时代，汽车将来的另一个方向就是自动驾驶，未来自动驾驶车辆，可以大大减少资源的消耗。他特别提出，伴随着用量的增加，汽车使用有年限，“退伍”的汽车如何重新利用也是需要继续突破的问题。“总的来讲，现在已经进行到解决中国资源问题、能源问题的时代。”金涌表示，实现碳中和，要实现四个时代的变化，即从工业化后期时代转变成信息化、智能化、数字化时代；告别化石能源时代，进入再生能源时代；化石能源从原来的燃料变成材料，并储存到材料里；资源循环利用时代，把使用过的品类低的资源重碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理66新变成高附加值的资源，实现循环利用。四个时代到来以后，中国将实现碳中和和循环经济的高速发展，中国人将不再受资源和能源的制约，实现永续的发展。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理6713、碳减排了，传统化石能源还有出路吗？我国尚处工业化和城镇化发展的中后期，在未来一段时间内，能源需求仍将持续增长，碳排放压力仍然巨大。在保持经济增长的同时，如何科学把握化石能源替代与退出节奏是实现碳减排目标的关键，也是能源领域未来实现高质量发展的最大挑战。近日在接受记者采访时，中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长金涌对此给出了他的观点。“既要实现双碳目标，又要保持经济健康稳定发展”围绕碳达峰、碳中和目标，大到地方与行业、小到单个企业，纷纷拿出自己的减碳方案。其中，不乏一些蜂拥而上、过犹不及的做法。在金涌看来，减碳不仅涉及技术问题，还包括对政策、经济、管理等全方位考量，“传统高碳发展路线必须遏制，但超出目前发展阶段、不切合实际的行动同样不可取。”“从现在起到实现碳中和，时间跨度为40年。这要求我们把转型路线图排到未来40年计划之内，既要做好长远、全面谋划，也要认识到该过程不可能一蹴而就。”金涌表示，按照目标设定，我国人均GDP预计从目前的1万美元增至2050年的4万美元左右，经济快速增长难免伴随着排放压力。“减排绝不是不要发展，既要实现双碳目标，又要保持经济健康稳定发展，才是我们面临的真正挑战。”为实现减碳与发展并行，降低能耗是关键。“每创造1万元GDP，我们消耗多少能源？上世纪70年代，该数字高达17吨标煤，目前已降至约0.5吨标煤，很明显，我国作了大量工作。”金涌坦言，同期主流发达国家的万元GDP能耗一般维持在0.1-0.2吨标煤，相比之下，我国万元GDP能耗依然偏高。“同一项传统工业生产活动，我国能耗水平比国际先进相差约10%-30%，整体能耗水平却落后了2-3倍，根本问题在于产业结构。低端产业要发展为高质量智能制造业，否则，我们就不可能在实现碳中和的同时将人均GDP翻两番。”金涌举例说，目前，我国钢铁、水泥产量分别接近全球总量的一半和六成，此类碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理68初级产品大量存在。“我们正在由后工业化社会走向信息化、智能化社会，未来三四十年发展还需要这么多钢铁和水泥吗？高能耗、低产值项目应有序退出，改由低能耗、高附加值的产业拉动发展。但同时，产业替代有缓冲期、先进技术有成熟期，不是立刻‘一刀切’，必须考虑到经济可承受力的问题。”从“化石燃料”走向“化石材料”是出路所在碳达峰、碳中和目标推动新能源产业加速发展，传统化石能源出路何在？“我们吃的是碳水化合物、用的是碳氢化合物，衣食住行都离不开碳元素，而化石能源恰恰含有丰富的碳。”金涌表示，由于长期被作为燃料使用，煤、油、气燃烧产生大量二氧化碳，尽可能把碳“留”在产品中不外排，即可化解高碳问题。怎么“留住碳”？金涌提出，应把“化石燃料”变为“化石材料”，用于生产化工等高端产品。以石油化工标志性产品乙烯为例，我国原油加工量约6亿-7亿吨/年，其中乙烯产量为3000多万吨，仅5%左右的原油变为乙烯，尚有千万吨依赖进口。“该比例若能提高，在满足需求的同时，还可以减少排放量、提高附加值。按照传统炼油技术，每炼1吨原油，汽柴油等油品占比80%，使用燃烧即大量排碳；仅20%的产品为石脑油，进一步加工三烯三苯，用于生产塑料、橡胶、纤维等必需品。若能将炼油产品比例倒过来，80%的原油做成材料，那么就能实现石油高附加值利用，并且大大减少排放。”被视为排放“最大元凶”的煤炭，问题同样出在利用方式上。“煤炭一烧就产生大量二氧化碳，如果不烧煤，用它做什么？”金涌认为，“按照现行技术路线，煤化工仍属于高碳产业，例如煤制烯烃、煤制氢的吨二氧化碳排放分别达到17.4吨、11.3吨，因此现行煤化工并不是煤炭利用的最好选择。既要把煤从燃料变为材料，还要做到少排二氧化碳，才是真正理想出路。”为此，既需要颠覆性技术，也要重视已有利用方式的更新。金涌举例说，在褐煤中，每个碳原子伴有0.8个氢分子，后者是宝贵的化学元素。“如果能在烧之前把碳、氢分开，也就是实现煤的分质利用，把其中的碳变成半焦进而生产化工品，剩余的氢拿出来利用，煤的利用率提升了，经济价值也有提高。氢、半焦都是还碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理69原剂，为进一步加工利用二氧化碳提供了可能性。”原生资源高效加工转化、废弃物再资源化等方面提升空间大在金涌看来，实现碳中和还需重视循环经济，达到“节流”与“开源”并重。循环经济的典型特征是“以少产多”，即物尽其用、综合利用、循环利用，以更少的能源资源消耗和环境排放，获得更多、更高附加值和更具可持续性的产品和服务。“能量不可循环，但材料可以再利用，本质是提高资源利用效率。”金涌表示，碳达峰、碳中和目标给予循环经济新的要求。统计显示，“十三五”期间，我国主要资源产出率提高26%左右，这是反映经济系统资源利用效率水平的综合性指标。在此基础上，国家发改委印发的《“十四五”循环经济发展规划》提出，2025年主要资源产出率较2020年提高约20%的目标。“按可比口径计算，我国资源产出率水平与发达国家相比还有较大差距。一是结构性原因，我国仍处于大量消耗资源的快速城镇化和大规模基础设施建设阶段，而发达国家已迈过这个时期。二是技术性原因，我国在原生资源高效加工转化、废弃物再资源化等方面的技术和管理水平还有较大提升空间。”金涌称。金涌建议，除了重视技术原始创新，发展循环经济还需加强资源利用效率监测和评估，提升统计数据对循环经济发展的支撑能力，并以此作为督促和引导各领域开展循环经济工作的“指示器”和“风向标”。由于物质资源社会代谢过程的复杂性，完成这项任务需要统计部门和不同行业、领域相关主体付出更多努力。“为减少能源消耗，联合国环境署早已提出全民参与理念。比如，洗完衣服不甩干，而是自然晾干，每人每天可少排碳2.3千克；每少用1立方米天然气，可减少2.1千克碳排放；每节约1立方米的水，可减少约0.2千克碳排放。”金涌表示，低碳环保离不开全民参与，很多生活细节的改变均有助于二氧化碳减排。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理7014、中国已成世界煤化工高地虽然已经年近八旬，但中国工程院院士、清华大学化学工程系教授金涌的目光从未离开过自己的专业领域。经历过国内煤化工产业几十年来发展的起承转合，他的观点比别人更多了几分冷静。“尽量把煤的价值充分体现出来”中国的石油资源相对短缺，石油进口对外依存度已经达到58.5%，因为涉及到能源安全，所以石油替代问题就显得非常重要。而煤炭是中国仅有的比较多的资源，所以业界普遍看好用煤来替代石油。这是中国以煤制油和煤制气为代表的新型煤化工发展的大背景。但从世界范围看，实际上这确实是属于中国的特殊情况。因为目前世界范围来讲，石油并不短缺，一般来讲其他国家都没有发展煤化工的强烈愿望。“过去有段时间提出的口号是煤化工要有序发展，煤变油、煤变燃料，主要是用来做技术储备，战争或者急需时再大量建设”。金涌认为，以前对煤化工是有一定制约的，没有大开口子，但是现在情况不同了。煤价进入下行周期后，煤炭企业迫切希望拉动煤价，为了安抚煤炭企业，同时考虑到石油进口比例也确实很大，所以国家能源局在年初的内部咨询会上通报的关于煤制油、煤制气的初步规划是，到2020年规划建设3000万吨的煤制油，500亿立方米的煤制气。此消息一出，业界一片沸腾，政策大门进一步打开似乎触手可及。“现在几乎凡是有煤的地方就有煤化工。中国煤化工现在是处在爆发期、井喷期”。金涌认为，煤化工井喷的原因，首先是需求，其次是技术的逐渐成熟。实际上，中国企业开始进入煤制油产业时，南非沙索公司(Sasol)是当时世界上唯一进行大规模煤液化生产合成燃料的企业。而沙索公司开展煤制油的起因，是当时南非因为种族隔离政策受到全世界的制裁和禁运，无法进口石油。有一段时间沙索公司曾一天接待数个来自中国的代表团，中国企业们对煤制油的热情，让碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理71沙索自认奇货可居，要价奇高，谈了十来年一直谈不下来。在这个过程中，中国国内就开始自己开发技术，现在煤化工的大量技术基本都已经国产化。而且中国不只是研究，还有了大规模生产经验，这些国外是没有的，“特别是几十万吨的煤化工装置，只有中国有”，中国“已经成了世界煤化工的高地”。虽然中国煤炭储量大概是世界的12%，但中国人口占世界的20%，如果按照人均算，约为世界人均水平的一半，而且还有很多煤是采不出来的。“我们的煤也要节约用，也不是多的不得了”，金涌认为，搞煤化工的第一个指导思想就是，要尽量把煤的价值充分体现出来。“一定要想到，煤不只是碳，煤是有机无机的复合物，里面有机的成分有十几种，煤里面还有氢，碳氢比在煤的组成里是1:0.8，就是1个原子的碳有0.8个氢存在。如果煤炭只是烧掉，就把氢也烧掉了。氢实际上是很珍贵的，烧掉很不合算。能不能首先通过拆解，把链拆开，高价高用，就是煤的综合利用”。业界还有一种观点是，煤炭的综合利用还应该配合煤的多联产。金涌这样解释煤的多联产：煤先热解，变成半焦，半焦拿来燃烧，产生蒸汽发电，蒸汽轮机的背压还有十几公斤的压力，可以用来供热。半焦热解产出的东西，可以拿来分离煤气作燃料，可以做合成气，变换配比后可以合成甲烷、轻柴油、轻焦油、重焦油....。.这样对煤的利用就是全价的。“我们很多院士也在一起讨论，现在煤化工井喷，特别是煤变油，指标都已经分给大煤炭企业了。这样做是不是最好呢？”金涌一直在思考这个问题。最明显的问题是，煤化工要多排放几十亿吨的二氧化碳，“虽然城市是清洁了，但是全国总的二氧化碳排放增加了”，而且煤炭转化也会损失很多能量，用煤制气后再发电很不合算。金涌认为，煤制气再发电的效率是百分之三十多，而煤直接燃烧，通过超超临界发电的效率最高可以达到42%~45%。在民用方面，用天然气做饭其实热效率很低，大约70%的热量都散发在空气里浪费了，所以美国虽然天然气产业很发达，但还是有一半以上的家庭用电做饭。“还不如改造煤电厂技术，可以实现煤耗很低，很清洁”，金涌认为，煤制气一定要考虑到使用是不是合理。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理72相对于煤制油和煤制气，金涌更看好煤制芳烃的前景。芳烃主要用于生产异氰酸酯等，做高档汽车的表面漆、高级泡沫塑料、人造革、各种电器的外壳等高档产品。现在国内的芳烃90%来自石脑油裂解，消费量大概是1400万吨，对外依存度是44%。金涌认为，用煤做芳烃是很好的契机，“中国要开辟煤制芳烃的技术，这个是全世界第一的”。“大家都在大规模做同样的东西，而且都是大路货，没有想怎么和使用过程对接。比如聚乙烯，实际上汽车用的都不是纯聚乙烯，都是复配的塑料合金，这个必须做深入研究”。金涌坚信要做高附加值的产品，这才是煤化工应该走的道路。“从甲醇出发可以做成乙烯丙烯，做成三烯三苯等很多原来用石油产生的东西。甲醇的价钱大概现在两三千元一吨，假如做成高档的产品，可以增加几倍十几倍的附加值。所以用煤炭做甲醇，发展三烯三苯往下走，前景很好。如果做成油，一燃烧就没有了，变成二氧化碳了”。“我们现在考察的是万元GDP能耗，假如产品价钱高，万元GDP能耗就降下来了，所以提高附加值是我们减碳，搞低碳经济的一个好抓手”。“煤变油是翻山，醇醚是打隧道”十多年以来，对于怎么用煤来替代石油作为燃料开汽车，一直有两种不同观点。一种观点支持煤变油，另外一种观点则主张，开车不一定用油，可以用醇醚添加。从技术经济性的角度，金涌更看好煤化工的醇醚路线。“只要可以驱动汽车，为什么一定要是汽油或柴油呢？”实际上，最早的醇醚路线是甲醇汽油。甲醇添加到汽油里，如果不超过14%，是感觉不出来的。但是甲醇路线在国内一直没有进入主流。从技术角度看，还有一个选择是二甲醚。二甲醚合成也用氢气和二氧化碳作为原料，产品是1份重量的水，2.5份重量的二甲醚。假如是煤变油，合成出来的产品是0.78份重量的油，1份重量的水。所以，二甲醚的用煤量只是煤变油的二分之一，而且1公斤二甲醚的行驶里程数和同等量的柴油一样。金涌表示，二甲醚的排放非常干净，“在排气管后面放一张白纸，跑多远纸都是白的”。不过有碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理73个问题是，二甲醚在常温下是气态的，使用必须压缩灌装。能不能把二甲醚做成液态的？清华大学的新技术是用煤制造聚甲氧基二甲醚。聚甲氧基二甲醚的沸点可以达到140度，完全可以和柴油调和，提高柴油的十六烷值，成倍地减少pm2.5排放。这项技术的鉴定会已经开过，金涌和谢克昌、汪燮卿、杨启业、郝吉明、陈丙珍等几位院士一起，联名上书政府，建议促进聚甲氧基二甲醚在全国的推广应用。金涌这样解释聚甲氧基二甲醚性能优良的原理：现在的柴油机汽油机都需要吸进空气(主要是利用空气中的氧气)才能燃烧，但空气里还有大量氮气，氮气对燃烧不起作用，最后只是加热到高温排出去，白白走过场，浪费了很多能量。而聚甲氧基二甲醚的分子链上带着氧，如同“自带干粮”，所以虽然其燃烧的热值相对低，但十六烷值高，出力并不逊色，就是因为它不需要吸进太多空气。尤其是在空气稀薄、氧气不足的高原和高寒地区，使用聚甲氧基二甲醚更为适合。“煤变油是翻山，醇醚是打隧道，当然这个合算”。金涌并不讳言自己的观点，他认为，从能源利用率来看，煤变油“是短视的，是近视眼”，“可是企业家不这么认为，煤变油后立刻就卖给石油公司了，马上就可以赚钱。只要赚钱就行了，管他效率高不高呢”。“要解决能源问题，还是要靠改革”做了大半生的技术，金涌对技术的局限性有比旁人更深刻的认识。他看好的醇醚路线多年来在国内一直未取得大的进展，他认为最大的问题就是遭遇了大公司的垄断和不合作。水面之下，市场的暗流涌动其实一直没有停止过。虽然甲醇汽油一直没有大规模推广，但业界公开的秘密是，很多加油站都在偷偷向油品中加入甲醇。这也是在产能过剩的形势下，甲醇一直能维持住相对较高价位的重要原因。但是甲醇汽油一直没有主渠道运营，金涌认为，这终究不是办法，还是要“要引导到正路上去，不要偷偷摸摸干”。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理74在山西省领导召开的一次会议上，金涌直言不讳的表示，要解决中国的汽车能源问题，不是靠技术，技术已经做了，主要靠政策。因为现在煤制油的产品只能卖给大石油公司，“最后环节堵死了，没有出口，所有的新技术都白搭”。他的设想是，假如煤化工企业可以参与经营一些加油站，并有一定决策权，就可以把掺有醇、醚、聚甲氧基二甲醚等醇醚燃料的油品品牌经营，销售渠道就此打开。煤化工企业的油品，直接向市场销售。“转变炼油方式，我们每年就可以多产2000万吨至4000万吨的醇醚搀合组份，而且和煤合成柴油路线相比，能大幅度降低煤炭消耗，提高能源利用率，减少燃烧柴油的pm2.5排放，也能大幅度降低煤化工投资，多渠道解决中国车用燃料短缺的问题”。在能源行业里，制度问题滋生的不仅是腐败，还有技术上的落后和不思进取。“我们是搞技术的，可还是相信制度问题是解决中国能源问题更重要的途径”。金涌的切身体会是，“现在要想解决中国能源问题，还是要靠改革”，“实际上结构的问题，政策的问题，比技术的影响更大”。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理7515、后疫情时代化工之路怎么走近年来重点研究方向为生态工业工程和循环经济，主持和指导多项国家发改委、生态环境部的工业生态园区和循环经济规划建设，积极推动循环经济与低碳经济的工程科学的学科基础建设。2020年已经过半。种种迹象表明，上半年，我国石油和化工行业抗住了新冠肺炎疫情的冲击，经济运行企稳回升，成绩好于预期。但是，下半年经济运行下行压力仍然很大，国际宏观经济环境严峻复杂。在发展环境复杂多变的后疫情时代，我国石油和化工行业的发展需要做怎样的调整？近年来热度不减的煤化工是不是应该降降温？未来化石燃料的出路又在哪里？本刊记者就此采访了致力于推进化学工业走可持续发展道路的中国工程院院士金涌。变字当头中国石油石化：金院士，您好！根据您的判断，新冠肺炎疫情给石油化工产业未来的发展带来了哪些变数？金涌：变数主要来自石油化工产业发展的大环境。当前，中国正处于近代以来最好的发展时期。但是由于各国间经济实力、军事能力以及科研、创新等方面的软实力对比发生诸多变化，以美国为首的西方发达国家主导建立的国际秩序正经历大调整，引发反全球化思潮，贸易保护主义抬头，世界处于百年未有之大变局。二者同步交织，相互激荡，影响深刻。新冠肺炎疫情的全球蔓延更加剧了变局矛盾。美国前国务卿基辛格在今年4月3日的《华尔街日报》刊登署名文章，振聋发聩地发出“世界将在新冠肺炎疫情后永远改变”的警示。近年来，外贸对中国GDP的贡献率日益重要。在新冠肺炎疫情引发国际局势更加复杂多变的背景下，我国国内、国外循环并举的发展格局开始发生变化。在当下碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理76关键时间节点上，近段时间，从企业家座谈会到中央政治局会议，中国正在谋划的是一个“以国内大循环为主体、国内国际双循环相互促进”的新发展格局。通过发挥内需潜力，使国内市场和国际市场更好联通，更好地利用国际、国内两个市场、两种资源，实现更加强劲可持续的发展。这种发展战略的变化，意味着后疫情时代，我们要在本土疫情防控取得重大战略成果、经济率先复苏的基础上，乘势而上更好发挥国内产业门类齐全、市场潜力广阔的优势，稳住企业和就业基本盘，降低外部冲击带来的压力。中国石油石化：在这种大环境下，我国石化产业需要进行怎样的调整？金涌：我国石化产业产值占世界第二，但大而不强。首先表现在外贸逆差大。2019年，我国外贸逆差达2682亿美元。其次表现在效益下滑。2019年，我国石油和化工全行业总获利润6683.7亿元，同比下降了14.9%，仅占全国总工业利润的10.8%。再次表现在高端产品、技术缺失。我国高强、高耐热、高超纯、超细、高耐磨、超导等高端制造业的化工材料需求得不到满足，大量依赖进口。在世界大变局和我国新的发展格局下，尤其是中美摩擦不断升级的情况下，石化产业要积极研究这些新变化，及时调整发展战略，调整产品结构，将注意力转移到如何满足和刺激国内石化产品的需求上，同时把握好外贸的节奏。煤化工热中国石油石化：煤化工是近年来化工行业发展的一个热点。您怎么看煤化工热？金涌：中国的资源禀赋是富煤、缺油、少气。其中，煤炭资源储量占世界煤炭总储量的11.6%，而石油、天然气资源量分别只占世界资源总量的2.4%、1.2%。按照近几年中国的煤炭、石油、天然气产量计算，煤炭可开采与使用的年限远高于石油和天然气。煤的主要利用方式，一是作为燃料燃烧，二是作为原料生产各种化工产品。煤作为燃料使用会产生并排放大量CO2、SO2和NOX等污染气体，对环境造成较大影碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理77响。而随着煤化工技术的进步和装置大型化、产业集约化，不仅能生产出高附加值化学品，减少生产这些产品对油气资源的消耗，还为煤炭高效清洁利用开辟了现实可行的路径，也有利于“三废”集中处理与资源化利用。因此，煤化工受到追捧有一定的必然性。中国石油石化：后疫情时代是我国发展煤化工的好时机吗？金涌：经过多年的发展，我国煤化工的技术水平已达到世界领先水平。研究能力、催化剂、设备、放大技术、大厂运营经验等方面已处于世界煤化工高地。但是，煤化工的投资金额、CO2排放量、耗水量均高于石油化工的事实不容回避。煤化工的投资约是同等产能的石油化工的8.75倍，耗水量是石油化工的13倍，CO2排放量是石油化工的3.5倍。煤化工的物耗也高。比如一些煤制烯烃企业设计值是4吨左右标煤产1吨聚丙烯，但有的企业产品的实际消耗至少高出这个标准的20%以上。煤化工的利润也让人担忧。煤化工总体投入很大，但利润不高。煤制油需要油价在70美元/桶以上，煤制化学品需要油价在55美元/桶以上，煤制烯烃需要油价在45美元/桶以上，煤制乙二醇需要油价在55美元/桶以上，才能盈利。在油价处于100美元/桶以上的高位时，煤化工的利润可观。但是，2014年由美国页岩油革命引发油价暴跌后，油价一直处于低位。2019年煤化工总利润25.7亿元。今年受疫情影响，油价再次暴跌，现在油价稍有恢复，但还没有冲破50美元/桶关口。目前的低油价更让煤化工的利润承压。与油价下跌对应的是，煤价在上涨。2019年1-2月，5500大卡的动力煤每吨售价在326~390元。而今年，5500大卡动力煤每吨售价上涨到500元以上。因此，今年煤制油、天然气、乙二醇、甲醇、醋酸全面亏损。宁夏宝丰的净利润下降了19.46%，包头神华的毛利润下降了79.7%。预计未来油价在40~65美元/桶波动，煤化工的盈利空间必然继续收窄。即使刨除油价因素，煤化工自身的发展也有令人忧虑之处。近年来我国煤化工发碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理78展迅速。2018年，我国煤制油产能921万吨，产量617.5万吨；煤制烯烃产能872万吨，产量762.5万吨。到2019年，煤制油的产能就提升到了1138万吨，煤制烯烃的产能达到了1540万吨。煤制油的路线面临着我国柴油严重过剩的局面，制α-烯烃、高密度煤油、石蜡等特种产品相对市场空间受限；煤制烯烃相对油裂解法、烷烃裂解、煤制油来说并没有优势；煤制芳烃的成本问题不明朗，而且2023年芳烃的产能将达到5613万吨，也有可能过剩。概括来说，我国发展煤化工有资源优势，有技术优势，但市场空间很小，大部分产品是饱和的状态。因此，我认为煤化工的定位应是储备技术，而不是替代技术、主流技术，未来发展要慎重。理性发展中国石油石化：您认为我国的煤化工未来应该走怎样的发展路径？金涌：我首先对发展包括煤制油、煤制天然气在内的煤制燃料路径持保留态度。煤化工应该考虑到石油化工，关注石化的发展趋势。截至2019年底，我国炼油能力达8.6亿吨/年，已过剩约1.5亿吨。2020年，我国将有3150万吨/年的炼油改扩建产能投产，在建和拟开工炼油总产能达1.2亿吨/年。2025年，我国炼油产能将达到10亿吨/年左右。未来石化炼油能力过剩情况将进一步加剧。如果再发展煤制油，无疑更加剧油品过剩。而且把以煤为燃料变成以油为燃料，固体燃料到液体燃料的转化，能量损失很大，能源转化率低，同时污染比较严重。这绝不是一个低碳的路径，因此我认为煤制油不是好的发展路径。有人提出，我国原油、天然气产量满足不了国内需求，需要大量依靠进口。石油、天然气对外依存度太高给国家能源安全带来了威胁。而发展煤制油、煤制气，正好可以保证车用化石燃料的来源，减少石油、天然气的需求，保障国家能源安全。我个人认为，首先不要怕进口。只要促进来源多元化，保证进口渠道畅通，国家能源安全就有保障。而且我国每年石油缺口上亿吨，煤制油替代不了这个缺口。第二，什么时间把煤制油、煤制气技术从战略储备技术变成战略产业，这个时机碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理79要把握好。如果过早地推进，企业没有利润可谈，而且消耗了大量煤炭资源，并不能取得很好的经济效益和社会效益。其实把煤转化成燃料的思路可以转变一下。除了制油，煤可以制醇醚类产品，比如煤制甲醇。甲醇汽油环保、成本低，是一种“以煤代油”路径，可以作为汽油的替代物，从而实现对原油的部分替代。甲醇动力乘用车已在山西、贵阳等甲醇汽车试点市场投放运行，市场效果良好。如果发展M10甲醇汽油，将有千万吨市场。5月14日，美国空气化工产品公司宣布将投资约20亿美元在印度尼西亚东加里曼丹省建立世界级煤制甲醇装置，每年用600万吨的煤产生200万吨的甲醇，对准的就是中国市场。国外芬兰瓦锡兰、德国曼恩还将甲醇船用燃料作为船用燃料转型升级方向。再比如煤制二甲醚。二甲醚自身属于富氧燃烧，燃烧后没有残留，是替代液化气的清洁能源。但是，目前国内二甲醚在柴油卡车上的应用还处于起步阶段。煤化工要走高附加值的产品路径，尽量做化工产品而不是做燃料。但是，煤制烯烃现在生产的大多是大路货，而且转化率不高，副产物高。虽然PP、PE在3~5年内无过剩之虞，但大路货的利润空间将不断被挤压。目前交联PP、车用PP、茂金属PE国内均依赖进口，EVA则严重不足。因此，煤制烯烃的出路一定是要精细化、高端化、深加工，不断提高产品的附加值。中国石油石化：您看好哪类煤化工的发展？金涌：我个人看好煤炭的分质利用。以煤热解为龙头的煤炭分质分级利用，在提取了包括煤焦油、煤气等轻质高附加值组分后，还能方便地与传统煤化工、现代煤化工、超超临界发电、城市热电联供以及建材等煤的所有应用领域实现耦合，实现煤炭资源的分质与利用，对各个分级产物进行梯级利用、吃干榨尽，构筑起跨行业发展的大煤化工构架，使煤炭高效利用的途径更丰富、前景更广阔。国家科技部已将百万吨煤定向热解制高品质焦油及煤气确定为“十三五”重大科技攻关项目，要求2020年以前取得突破，建成百万吨级工业化示范装置。这表明煤炭分质分级利用得到国家层面认可，拥有了政策基础。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理80替代燃料中国石油石化：您认为煤制燃料的路径不佳，那您认为未来燃料的出路在哪里？金涌：现在太阳能和风能已经比煤电便宜，而碳税必将到来，还将提高煤电的成本。煤炭不是未来燃料的出路。“原油之神”安迪·霍尔引用沙特前石油部长亚马尼的著名话语说：“石器时代的终结并不是因为缺乏石器，而石油时代也将在世界石油耗尽之前结束。最终导致石油时代结束的，不是没有石油，而是人们不再需要石油了。”导致人们不再需要石油的原因，他提出可再生能源将取代石油，“由于技术、电动汽车和可再生能源的发展，到2030年，全球石油消费将持平甚至出现下滑”。未来燃料的出路一定是在于科技创新，发展可再生能源，包括风电、水电、光伏等。现在可再生能源的关键问题不再是如何高效转化为电能，而是储能技术。清华大学化工系的一个重大思路转变是开始专注研究储电技术。从锂电池、锂硫电池到液流电池、压缩空气储能，储电技术可以说有了很大的进步，而且能源材料的进步在助力储能技术的进步。例如，清华大学研发制备的碳纳米管导电碳浆具有高的电导率，性能稳定，制备工艺简单，适用于工业化大规模制备，得到应用推广后带动了新能源行业的发展。现在清华大学还在研究更安全的固态化化学电源。它与传统锂电池的最大区别是，采用固态电解质替换有机液态电解液，带来安全性的巨大提升。在科技创新的推动下，新能源车发展很快。2008年锂离子动力电池应用于电动汽车十余年以来，实际装车产品能量密度从100瓦时/公斤提升到了250瓦时/公斤，实现了蓄电池领域百年以来的革命性突破。2019年锂电池的能量密度达到了304瓦时/公斤，能量密度上升了2倍，成本下降了80%。2019年，全球新能源电动车销售量达210万辆，占汽车销售总量的2.6%；新能源电动车保有量720万辆，占汽车保有量的1%。至2030年，预计全球新能源电动车可达2.45亿辆。但不可否认的是，电池热失控导致的安全问题、性能衰减导致的寿命问题依然是新能源车发展的瓶颈。因此，未来新能源创新突破的方向包括安全、使用碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理81寿命，以及不断的智能化、低碳化。中国石油石化：近年来氢能颇受关注。您认为氢能是未来能源的出路吗？金涌：我个人认为氢产业具有迷惑性。因为自然界中不存在自然的氢，氢也不是最终能源。氢必然是二次能源，需要通过技术的力量转化而来。但不论是煤制氢、天然气制氢、尾气提氢、水电解制氢、光解水制氢等都要打问号，因为转化本身就要消耗能源。我们不要被氢迷惑，要冷静看待。现在用氢能的成本还很高，并不适合于做燃料。未来如何还要看技术突破的程度，盲目跟风不可取。我个人支持把废塑料利用作为未来能源的出路之一。我国每年产生数千万吨的废塑料。废塑料经热裂解技术处理后，可以产生废塑料裂解油及炭黑等产品。不但使废塑料得到有效回收处理利用，而且所得产品均具有相应的用途，带来了经济效益与社会效益。国家应该支持企业做这个事。此外，我个人比较关注光合作用微藻产油技术。藻类生长速度、阳光利用率是陆生植物的数十倍和数倍，微拟球藻以甘油三酯形式储存所固定的光合作用产物。发展微藻生物能源，是解决能源危机和环境问题的有效途径之一。美国通过降低某转录因子的表达使脂质产量提高了一倍。我国目前微藻生物能源的藻种筛选、室外养殖、采收、油脂提取、能源制备等各工艺环节均已经打通，但成本高制约了微藻生物能源的产业化发展。这是一个有前途的技术，利用光的效率高，应该投入研究力量。概括来说，疫情以后，我国石油化工行业发展的机遇、风险并存。进行相关投资需多策划，有大的视野，明确科技创新是唯一的出路。从发展方向上，要着力补短板、强弱项，推动行业高质量发展；集中力量突破卡脖子关键技术，推动绿色发展；转换发展模式，学习欧洲清洁、低排CO2、可持续的发展思路，与国际思路保持一致。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理8216、碳达峰、碳中和与汽车产业2022世界智能网联汽车大会于9月16日-19日在北京中国国际展览中心（新馆）举办。在17日下午举办的顺义专场二：“开放创新赋能智能网联汽车产业”上中国工程院院士金涌做专题报告，题目是“碳达峰、碳中和与汽车产业”。以下为演讲内容：各位领导、各位专家，下午好！我跟大家分享的题目是碳中和、碳达峰和汽车产业。我们已经承诺要在2060年实现碳中和，实际现在已经有130多个国家承诺了，而且这些国家在全球二氧化碳排放占到73%，GDP占到70%以上，这是大势所趋。习主席对碳达峰、碳中和的认知，说这是一场深刻的经济社会系统变革，要纳入到生态文明总体布局中去，碳中和绝对不只是一个气候问题，也不是一个能源的问题，牵扯到中国发展的全局。二氧化碳的排放我们人类地底下含二氧化碳矿石搬到天上去了，以至于大气的二氧化碳浓度逐渐增加。我们要实现碳中和的过程，绝对不能以放慢经济为代价，同时要提高我们的发展，我们到了2050年，我们的经济应该达到发达国家水平，也就是人均GDP要从现在12000美元提高到40000美元，也就是GDP要翻两番以上。所以碳中和是给中国经济增长和转型的巨大驱动力，成为研究科技开发投资生产消费，所有各个领域里比较要以这个为依据。交通在能源利用里，大部分占15%以上，所以碳中和对交通来讲也是重要的方向。我们的燃油车现在也算进步，燃油车第一是要污染治理，然后是尾气的治理。现在做一种含氧化合物添加到柴油里，就可以使柴油的污染基本为零，它跟甲醇的成本差不多，这样就可以减少我们的污染。同时我们要使用清洁绿色燃料，英国人以秸秆气化合成做煤，美国人是用地沟油和菜籽油做合成，中国一个是有一氧化碳发酵做酒精，现在我们已经建了两个厂，再一个是用二氧化碳+氢气做横煤（音），燃料车的清洁化和绿色化。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理83国家对于乙醇的需求是很大的，美国有4000万吨，我们没有那么多粮食可以做酒精。酒精的生产一般用粮食，可是这个不用粮食，用一氧化碳就可以了。中国现在的碳中和主要是实现一个新的能源体系，也就是不再烧化石煤炭和石油来发电，要打造零二氧化碳排放的电力系统。中国现在的技术，在可再生能源上我们处于领先地位，我们现在用光伏来发电，成本已经降到了0.6美分，火电成本是0.5美分，而且完全有希望做的更好。我们出口到阿拉伯和沙特的光伏电站，他们的光比较丰富，它的售价是1.04美分，也就是说光伏发电无论从成本上、从技术上已经完全可以替代火力发电，我们可以打造一个完全没有二氧化碳的电力系统。这样做的话，我们汽车正好要换道超车，我们不再燃油，我们做电动车，我们在中国换道的过程中，中国抢了一个先机。汽车产业是非常重要的，我们常说美元和石油挂钩，石油就是开汽车。美国从50年代开始就被称作是建在轮子上的国家，汽车对于他们50年的腾飞，经济发展起了非常大的作用，而新的电动车出现，使我们有一个新的机会占先机。我们觉得这是中国做的非常好的。首先美国人因为有石油霸权，所以它电动车的冲动没有那么好，主要是欧盟的欧洲国家和中国特别感兴趣，我们发展的非常快，而且主要走的是锂电池车。日本也很感兴趣，它开发的车主要氢燃料电池，氢燃料电池被证实有一定的局限性。所以中国现在正好冲在先驱，假如停留在燃油车上，我们国家可能很长一段时间处在二级市场。新能源汽车2020年的量非常大，我们风电占到世界的38%，前10个风电系统有7家是中国的，芯片、光伏电池、硅片的产能占到世界的97%，光伏电池组件占到世界的71%。所以我们打造了一个非常前沿的可再生能源，就是光和风发电。所以下一步我们就要汽车电动化，这个是实现碳中和比较要做的，所以我们走电动车是大势所趋。我们的全球竞争能力，从产量来讲我们是全球第一，而且我们形成了完整的汽车产业链，从原料、部分零件、整车电机、电控、电池等各个方面我们都有自己的碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理84技术，当然还需要进步，我们有了很扎实的基础。新能源汽车产量占世界的1/2，在电池、电机、电控等方面都有了扎实的基础。我们早就布局了电动车所需要的原料。过去美元和石油挂钩，石油是整个的动力，我们现在要抢占这些金属，有色金属是控制将来汽车发展的关键，我们正在布局。现在我们生产了70%的正极材料，85%的负极材料和75%的锂电池产能。我们清华大学化工系主要在这方面，在电池上面，电池是个化工产品，清华大学跟企业合作，我们提供了做正负极最前沿的材料。立体的三维纳米碳材料和泡沫铝，两个结合做成了世界最前沿的锂电池的正负极材料和薄膜，为了我们锂电池能够完全解决长距离、短时间收电以及安全的问题，所以锂电池的发展给我们提供了很好的发展电动车的动力。我们2020年发展还是非常快的，新能源汽车增长率是300%，整个汽车的出口量占世界第三位，新能源车我们是第一位，2021年新能源汽车保有量已经达到了780万辆，这个在全世界也是领先的，燃料电池车现在有一个认知，电动车有两个方向，两个动力来源，一个是用锂电池储电，一个是用氢燃料电池。储电是电的银行，送进多少可以拿出多少，而氢燃料电池是通过氢的燃烧产电，本身氢就不是一个最好的二次能源，二次能源最好是电，氢本身有运输、储存和安全的问题，锂电池就没有这些问题。假如我们从电解水制氢是绿氢，从电网拿出电来制氢，能源转换效率，多少电能能变成氢？现在是30%-40%，最后发展也不会超过60%。这个氢气跑到氢燃料电池里面在汽车里能产生多少点？这个转化率现在是50%-60%，从电网上的电变成汽车上的电，就剩下了36%，也就是没有用，你的电能就消耗了60%多，所以在能源转换效率上是有缺陷的。它只适合于重车、远洋轮船等长期不充电的情况下。所以氢气是原料，现在我们国家氢气产量是3700万吨，是用来做合成氨化学原料的，这些氢都是用煤做的，要用电解水做，虽然很清洁，到现在为止二氧化碳排放没有，但是价格要成倍的增加，所以中国现在制氢技术80%是煤，剩下的就是天然气占一部分，最少就是电解水，电解水制氢现在还不成熟，主要是价钱高。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理85我们氢燃料电池车主要在重卡，重卡有它独特的优势，因为它需要电能大，而且电池重量太重了，如果那么做的话，还是氢燃料电池比较合适。未来的世界能源集中的解决方案，就是光伏、风电加上储电、电网，打造一个智能电网，这样就解决了世界的能源问题。所以汽车的电动化是大势所趋。电动车还有一个很重要的问题，就是每辆车的储电能力一般在60千瓦到100千瓦左右，假如我们将来发展到上亿辆锂电池车，我们有很大的储电要求。电网是很难承受光伏、风伏这种不稳定的电源，因为一阵风来了就发电，没有风就停了，甚至一块云一过，光伏电池的发电量就变少了。为了使电网平衡，就需要很大的储电能力。假如我们发展到电动车，锂电池的车发展的很好，有千万辆或者亿辆车，而且通过换电池的方法来更新电池，这些电池就可以在夜里，使低电价，高峰期的价格和夜晚的定价差的很远，这样就可以赚这个电价，更重要的是使国家少建设很多充电站、储电站，可以由很方法储电。利用锂电池车的储电能力是非常有战略价值的，可以大幅度降低电价的成本。国外现在还是利用电装跟分布式电网联合。中国电的调峰能力很差的，因为中国所有的发电厂都是燃煤电厂，燃煤锅炉是不能想停就停想开就开，所以中国电场调峰的能力大概在4%左右。而欧洲国家的电场，因为他们烧的天然气，所以它开关灵活，它的电场调峰能力可以到40%，就可以减少很多的储电厂建设，可以完全用我们电池来补足，打造一个新的电网，这个电网就是充电的电网，我们的投资可以大幅度下降。还有一个汽车发展方向就是轻量化，我们提供最新的特种塑料，它轻而且结实，整个车的重量有所降低，塑料、橡胶、合金、铝合金、钛合金、碳纤维，这些材料使整车变得非常轻了以后就可以节能，所以化学工业在汽车行业里关系是密切的，一个是整车打造的材料，再一个是新的电池，就是锂电池。所以化工可以给汽车行业做出贡献。新的特种材料有很多，现在中国有所突破，都可以用新材料打造更轻更好的材料，这是我们化工的事。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理86今天大家讨论的，在数字经济时代，汽车将来发展的方向，另外一个方向就是自动驾驶，加入道路上到处都是自动驾驶的车，你有必要再买一辆吗？没有必要了，想走的话手机一打自动驾驶的车就来了，我就不需要买一个车放在车库里，我一天开车上班下班只用两个钟头，22个钟头都放在车库里，将来自动驾驶的车出来以后，可以大大减少资源的消耗，大大减少私家车的存量和停车位，这个自动驾驶是电动车完全可以做到的。还有一个问题，大量的使用以后，汽车使用是有年限的，退伍的汽车怎么把它的材料再重新制造，就是循环经济，资源要循环利用，整车到期以后可以完全再制造，使它所有的材料可以重新被利用。过去有一个情况，我买一个车，4S店跟我说有没有旧车，有的话可以折价，没有的话可以给你一辆，然后就可以降价了。结果这个车并不拆，它卖给第二个客人，我们用了一个技术，就是GPS系统，我们可以把这个车做一个记号以后，监事报废车的流向，在哪拆，什么时候拆，都可以监测，防止旧车不拆解而套用的问题。所以汽车退伍以后，将来制约我们汽车发展的就是这些技术。锂、钴、镍、钕，将来这些东西是我们国家发展的命脉，能够保持存量。所以我们国家要不断把汽车可用的零件拆下来，我们叫再制造技术，所有这些可再生的化学品完全可以利用，这个量是非常大的。总的来讲，我们现在已经进行到解决中国资源问题、能源问题的时代，我们现在用可再生能源代替大量的石油进口，我们的石油进口量是73%，我们以后就不需要进口这么多汽油，我们开车不用油。所以碳中和的到来标志着中国四个时代的变化，第一就是工业化时代要被信息化时代，高附加所代替，我们的能源是可再生能源，像光能、风能代替化石能源。煤、油、气不再烧了，但是还是需要的，因为有碳。对于人来讲最需要的就是两个元素，就是碳和氢元素，我们化学界重新安排怎么使我们的碳元素和氢元素能够更合理的长期应用，就是从燃料变成材料，把它保存在材料里不断的重复使用，将来还有资源循环利用的时代。这四个时代到来以后，中国实现了碳中和和循环碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理87经济的高速发展，中国人再不受国外资源和能源的制约，中国的发展会完全走上康庄大道，永续的发展。谢谢大家。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理8817、“碳中和”是中国发展的必然需求在迈向“碳中和”的大背景下，化工行业应该如何转型？化工行业可持续发展之路该怎么走？这关系到国家经济与社会民生，与我们每个人都息息相关。“碳中和”——一个牵动全局的大变革金涌谈到，在我国提出“双碳”目标（2030年碳达峰，2060年碳中和）之后，各行各业对此都极为重视。碳达峰、碳中和不仅仅是一个能源与环境问题，而是一场广泛而深刻的经济社会发展问题，是一个牵动全局的大变革。我国制定“双碳”目标，一方面是应对来自西方国家的压力，另一方面也是我国发展到了目前的阶段，不得不做的。我国现在是全世界碳排放量最大的国家，排放全球近1/3的二氧化碳，是美国碳排放量的两倍。要想把这么大的二氧化碳排放量降到碳中和水平，难度可想而知。与此同时，我国的经济发展还不能停滞，不然便无法达成2050年成为发达国家水平的目标。因此，如何在减少碳排放的同时保证持续稳定的经济发展，是我们最大的挑战。实现“双碳”目标，必须要创新在金涌看来，要实现“双碳”目标，必须要创新，要颠覆原有思想。首先要做的是产业结构转型：那些低附加值、初级的、能耗大、产值低的产品会慢慢退出市场，高端智能、信息技术、5G通信等高附加值、低能耗产业会成为主流；其次要做的是能源替代：化石能源被新能源取代成为发展的大趋势；三是随着传统化石能源退出电力供应，要为它们寻找新出路：碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理89对于石油、煤炭和天然气的应用都有非常大的改造空间，这需要新思想的参与，也需要新技术的研发；四是迎来资源循环利用时代：将资源循环利用，进一步减少能耗。化石材料时代——将化石能源转化为高端材料化石能源对人类的进步起了非常大的作用，世界第三次工业革命就是石油、煤炭、天然气等化石能源驱动的。如果这些化石燃料不再用来燃烧了，那自然就不会有二氧化碳的产生。金涌表示，对于石油、煤、天然气等化石燃料，我们需要改变技术路线，完成产业结构转型。我们正在从“化石能源”时代向“化石材料”时代迈进，把化石能源做成高端材料，供给高新科技来使用。石油：不再生产燃料，而是生产材料石油化工企业将会改变结构，不再生产燃料，而是生产材料，例如橡胶、纤维或其他高端材料、涂料等。这种转型就是石油化工的发展方向，现在已经成为全球共识。国外的一些企业已经开始着手布局这种转型，清华大学化工系在十多年前就开展了这方面的研究。煤：通过分质利用，制造更多的化工产品煤最好的出路是什么？我国需要在这方面研发出具有颠覆性的技术。目前我们已知的最佳利用途径是煤的分质利用。金涌院士指出，目前有一种技术叫作“燃气轮机-蒸汽轮机联合循环发电”，这种技术的能量转化率可以达到60%，远高于传统火力发电的45%。这样一来，煤的利用率就提高了，相应的经济价值也提高了。煤分质利用后，会产生半焦，如果把半焦用来燃烧，还是会产生二氧化碳，所以我们必须找到将半焦转化但同时不产生二氧化碳的出路。碳本身也是还原剂，如碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理90果把半焦加热到一定温度，碰到二氧化碳，就会把二氧化碳还原成一氧化碳。通过这种还原，半焦就不再产生二氧化碳，反而是能将二氧化碳还原为一氧化碳。金涌谈到，“一氧化碳可以用来制造很多的化工产品，我想这就是煤今后的出路。”天然气：与工业相结合，减少民用目前，我国的天然气主要是民用，例如人们用天然气来做饭，但民用对天然气的利用率并不高，只有30%至40%。因此，未来家庭应当尽可能电气化，天然气不再以民用为主，而是大量用于工业。美国电气化的家庭约占50%，欧洲一些国家已经逐渐开始禁止天然气入户了。金涌强调，“天然气更适合用于工业生产，天然气（CH4）中每1个碳原子，就伴有4个氢原子，是最好的制氢原料。总的来说，未来的天然气将与工业相结合。”高端制造业——保持优势，追赶不足未来，我国以石油、煤、天然气为代表的化石能源产业都需要逐步转型，这种转型将会为二氧化碳减排做出巨大贡献。伴随化石能源及其相应产业的转型升级，我国高端制造业也需要进一步迭代精进，保持部分领域的领先优势，追赶发展尚有不足的科技技术，实现从能源到制造业的全面转型。金涌指出，目前我国高端制造业可分为四个水平：位于领先水平：5G量子信息传递技术，纯电动汽车，电池技术，高铁位于并跑水平：大型工程机械，无人机已有基础的产业：民用航空，人工智能，机器人加快追赶的产业：芯片，制药等先进技术同时，核能利用也将是减碳的有效解决方案之一。清华的高温气冷堆技术已经十分成熟，可以复产700-900度的蒸汽，这种高能量的蒸汽可以通过化学链技术同时生产氢气。2021年9月，石岛湾高温气冷堆核电站首次临界，三代清华核能碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理91人、数百位科学家历时三十年，终于完成了我们核能技术从“跟跑”到“领跑”的转变，率先实现第四代核电技术落地。未来，石岛湾核电站的顺利运行，将为200万居民提供生活用电，减少90万吨二氧化碳排放。因此，核聚变的成功也将是人类未来能源问题的解决方案之一。最后，金涌表示，碳中和问题是规划人类未来命运的重要抓手。2060年碳中和的实现是一个时代的变迁，这是一个可再生能源主导的、代替了化石能源的时代，也是石油、煤、天然气从燃料变为材料、资源循环利用化的时代。我们将迎来全民、全行业全面提升的大产业变革，使中国经济发展摆脱资源和能源匮乏的干扰，使中国社会稳定地、长期地、可持续地发展。所以它的意义是巨大的，需要全民的共同努力。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理9218、要理性、智慧地实现碳中和8月27日，2022清华大学碳中和经济论坛在北京开幕。中国工程院院士，清华大学化学工程系教授金涌在主旨演讲中指出，实现碳中和不仅仅只是气候、环境问题，它是一场深刻的经济、社会系统变革。要把碳达峰、碳中和融入到生态文明建设的总体规划里面去。该论坛由清华大学、中国石化集团有限公司指导，清华大学经济管理学院、清华大学碳中和研究院、中国经济出版社主办。论坛聚焦“创新驱动发展，科技引领未来”主题，共商低碳转型路径，探讨能源变革方向。金涌解释，中国实现碳达峰、碳中和面临四大挑战。第一，是中国现有碳排放量大，占到全世界的28%；第二，30年之内要实现这一目标，时间非常紧迫；第三，在实现碳达峰的同时，还要发展经济；第四，中国是制造业大国，将来需要继续保持制造业的竞争力。所以，今后40年，一定要理性、智慧地实现碳中和。首先，要实现“双碳”目标，要做的是产业结构转型。那些低附加值、初级的、能耗大、产值低的产品会慢慢退出市场，高端智能、信息技术、5G通信等高附加值低能耗产业会成为主流。其次，要做的是能源替代，化石能源被新能源取代成为发展的大趋势。金涌认为，在可再生能源时代，能源主体很可能就是风电和光电。但是风光电有缺点，它不稳定，需要储能。所以现在全世界的共识：可再生能源加上储电技术，将是人类未来能源的解决方案。金涌认为，综合而言，碳中和的实现，实际上是几个大方向的变革。第一，从工业化时代转变成信息化时代，这属于整个产业结构的大变化。第二，是要用再生能源代替化石能源，使再生能源成为社会经济的主导。第三，是要把化石燃料变成化石材料，利用化石的方式，把碳放在物质里循环利用。最后，是要实现资源循环，有了资源，物质不变，可以把它循环不断的变废为宝。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理93“有很多东西都是可以想象的，原来不可能做的事，绝对想象不到的事，现在都变成可能了。我们一定要开动脑筋想象，把不可能的事变成可能。”金涌说，碳中和是未来中国经济增长和转型的最大驱动力，它将成为研究、科技开发、投资、生产、消费、输运等等，所有经济活动的指导思想。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理9419、未来能源解决方案是可再生能源加储电技术，煤炭由燃料转向材料碳达峰、碳中和的目标下，发展清洁能源已经成为实现绿色低碳转型发展的重要方面。《2030年前碳达峰行动方案》提出，“十四五”期间，煤炭消费增长得到严格控制，新型电力系统加快构建；“十五五”期间，清洁低碳安全高效的能源体系初步建立。“双碳”目标下，未来新能源在能源结构中将会扮演什么样的角色？传统化石能源未来的出路在哪里？氢能是否会成为能源结构中重要的一环？中国工程院院士、清华大学化学科学与技术研究院院长金涌表示，化石能源被新能源取代成为发展的大趋势。可再生能源加上储电技术，将是人类未来能源的解决方案。“氢实际上不适合作为能源，而更适合用于制成材料。氢能的说法并不准确，它不是严格意义上的二次能源。”金涌认为，碳和氢元素等化石能源要重新规划利用，氢燃料汽车未来可能不会是主流。锂电池是理想的储能方式Q：目前我国在实现“双碳”目标的过程中面临哪些挑战？怎样实现经济和“双碳”目标的同步发展？金涌：我国主要面临三种挑战。第一，我国二氧化碳排放总量大，占世界排放量的三分之一；第二，我国需要在30年之内降低碳排放，实现碳达峰向碳中和的转变；第三，在实现“双碳”目标的同时，经济也要同步发展。按照《中国宏观经济蓝皮书》的预测，2050年，我国人均GDP将超过4万美元，目前水平是1万美元左右。在实现碳达峰、碳中和的关键期，我国的人均GDP要达到现行水平的4倍。而在能耗方面，2019年，我国万元GDP能耗约为0.519碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理95吨标准煤，同期主流发达国家的万元GDP能耗一般维持在0.1-0.2吨标准煤。既要实现碳达峰、碳中和目标，又要保持国民经济的健康稳定发展，降低万元GDP能耗是头等大事。具体来看，可以从两方面入手。一是技术进步。我们需要考虑所有节能技术的进步，目前大概还有10%—20%的余量。二是产业结构转型。现在全世界的发展趋势是，低附加值、初级产品、能耗大产值低的产品逐渐退出市场。未来，我国需要发展信息、智能、5G等高附加值低能耗产业。因此，一方面需要跨学科发展，化工与生物、物理、信息结合；另一方面，形成产业间的融合，如视、听、触觉技术和量子传输技术、人工智能算术和机器人技术等。Q：未来我国可再生能源在能源结构中会扮演什么样的角色？可再生能源的发展又面临哪些挑战？金涌：现在的光伏和风电成本快速下降，光伏一度电的成本接近火电甚至更低。另外，来源于太阳的能量是我们现在用能的三千多倍。但是风光电有缺点，不稳定，需要储能。所以现在全世界的共识：可再生能源加上储电技术，是人类未来能源的解决方案。目前可再生能源面临的最大困难是储电。储电方式有很多，其中可以移动的、最好的储电方式是锂电池。目前我国的锂电池产业发展迅速。碳和氢元素重新规划利用Q：从化学技术的角度看，煤化工行业在绿色转型中可以做出哪些尝试？金涌：中国的煤炭储量仅占全世界的12%，而美国占24%，美国的人均煤炭拥有量是我国的8倍。现有的煤变油、煤变烯烃甚至乙二醇可能不会受到广泛支持，碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理96只有耗能少、碳排放少、收益高的技术才能实现发展。因此，我国需要发展新的技术，提高煤炭利用率。我们可以将生物技术与化工技术结合，减少二氧化碳排放量，契合碳中和要求。煤炭的分质利用也是一种思想。通过分质，煤炭最终变成两种产品：半焦和氢气。氢气可以作为碳汇处理二氧化碳。经过加热，半焦也可以成为一种碳汇，生成性质活泼的一氧化碳。一氧化碳可以用来制作酒精，从而用于汽车燃料，甚至塑料、橡胶纤维的使用，实现无机碳向有机碳的转化。在40年之内，煤化工可能还会有很多新的技术出现，煤炭由燃料逐渐转向材料。Q：如何看待未来石油和天然气的发展？金涌：石油方面，在传统的炼化技术下，80%的原油最终变成了汽油、柴油，仅有20%用来制作塑料、橡胶和纤维。到2060年，如果电动车在全国普及，这一比例将会颠倒。另外，目前我国的原油中仅有5%用于制作聚乙烯，未来原油使用用途的变化会将更多的碳固定在物质中。从碳中和的角度看，天然气是很好的碳中和原料，应当分离碳和氢元素，分别利用两种元素。氢是碳汇中的一部分，可以与碳氧化合物反应。碳可以作为还原剂，将二氧化碳还原为用途更广泛的一氧化碳。类似的做法为目前正面临着淘汰风险的高耗能企业提供退出机制，帮助它们改造原有技术，减少碳排放，提高利用率，以降低损失，契合碳中和的目标。未来氢燃料汽车可能不是主流Q：绿氢在未来能源结构中有什么意义？金涌：氢燃料电池实际上是在“烧氢”，并且氢在发电中损失较大。所以，氢实际上不适合作为能源，而更适合用于制成材料。氢能的说法并不准确，它不是严格意义上的二次能源，将来电动车发电的主流趋势是利用锂电池等其他类型电池。碳中和资料库金涌院士碳中和思考汇编碳中和资料库整理97未来，如果能够以低成本电解水，绿氢可以代替煤制氢，最终实现二氧化碳零排放。不排除氢在个别领域可能仍然作为燃料，例如潜艇可以使用氢燃料电池，可以在海底保持电量，但主流的还是将氢用作材料。目前，很多企业因为国家补贴而发展氢燃料电池，实际上应该大力发展制作绿氢的技术。Q：在目前的情况下，哪些技术能够投入商业化使用，助力碳中和？金涌：一个技术成为经济动力，首先需要满足三个条件：技术成熟、可以盈利，低二氧化碳排放量。具体来看，技术经历了小规模的实验室研究到大规模的化工生产，而在这个过程中，技术人员需要做中间试验，并说明其在物理、化学计算机控制、经济等方面的产业知识。接着将这些材料形成的“软件包”递交至设计院，最后卖给企业家，进入市场。整体而言，满足第一个条件的难度较大。由于中间试验不提供产品，只提供知识，有的企业不愿意做，导致很多技术无法实现商业化，因而中间试验常常成为“死亡谷”。因为中间试验放弃产品投入的行为是不理智的。现在的金融家、各级领导和企业公司领导应该能够有智慧辨别不同的科学家，识别市场价值，具有足够的眼光投入产业化。碳中和资料库《金涌院士碳中和思考汇编》，由碳中和资料库知识星球社区编制完成，已于2023年2月27日在碳中和资料库公众号发布，供大家参考和使用。我们已经发布了《国家级碳中和产业政策白皮书》《省级碳中和产业政策白皮书》，以及《全国两会：44项碳中和最新提案》，并通过共享的Excel文档持续更新。碳中和从业者的必备工具。社区整理分享双碳相关资料内容超过万条，建立了10个板块，包括资料、培训、数据、文章、政策、问答、企业、专家、工具、招标等，致力于建成碳中和综合服务平台，已有2500多位专业人士加入，是从事双碳工作的必备工具。开通年度会员获取全年内容。扫描下方年度码加入星球下载全部资料，支持搜索、收藏、聊天、提问等功能，与两千位专业人士共同探索碳中和时代机遇，加入后可获得星球社区成立以来和未来一年的全部内容。开通永久会员享受更大优惠。扫描下方星主码，添加星主开颜微信，申请开通或升级为永久会员，可获得更多福利权益，年度会员升级为永久只需补交差价。年度会员码星主码（永久会员）碳中和资料库碳中和资料库