刘中民碳中和思考汇总碳中和资料库@开颜团队碳中和资料库碳中和资料库碳中和资料库目录促进能源01：以煤为基保障我国能源安全，绿色低碳安全转02：聚焦双碳目标统构建清洁低碳科技型筹创新体系03：科技创新能给双碳目标够提供哪些支撑？04：实现双碳目标，到底应该怎么做？05：聚焦双碳目标寻找更绿色的能源06：“碳达峰”与“碳中和”绿色发展的必由之路07：煤炭产业如何发展有利碳达峰碳中和？08：各种能源“单打独斗”难以实现减碳目标09：在典型区域优先开展双碳综合示范10：坚持全国一盘棋，找出碳达峰碳中和的科技最优解碳中和资料库碳中和资料库碳中和资料库目录11：构建多能融合的能源体系12：关注碳中和要警惕“不切实际”的想法和误导13：构建新型能源体系，促进能源技术绿色低碳转型发展碳中和资料库碳中和资料库碳中和资料库碳中和资料库专家介绍刘中民中国工程院院士中国科学院大连化学物理研究所所长、研究员、博士生导师中国科学院青岛生物能源与过程研究所所长甲醇制烯烃国家工程实验室主任国家能源低碳催化与工程研发中心主任中国工程院化工、冶金与材料工程学部副主任碳中和资料库碳中和资料库以煤为基保障我国能源安全，绿色低碳促进能源安全转型碳中和资料库1碳中和资料库碳中和资料库我国一次能源消费结构以煤炭为主，煤炭消费量占能源消费总量的56%以上。以2020年煤炭消费为例，燃煤发电占52%，钢铁占17%，化工占8%。在未来较长时期内，煤炭仍是我国能源结构中的主导资源6月底，全球规模最大的50万吨/年煤基乙醇项目在陕西榆林榆神工业园区建成中交。该项目以煤为原料，生产无水乙醇并可联产其他化工产品。项目预计9月开始投料试车。投产后，每年可节约生物乙醇原料粮150万吨，对保障我国能源安全和粮食安全具有重要战略意义。文《瞭望》新闻周刊记者雷肖霄煤炭、石油、天然气，这些埋存在地下经过数亿年沉淀而形成的化石资源见证了人类工业革命以来的种种变迁。物转星移，面对全球气候变化的新挑战，传统化石能源将何去何从？如何安全稳定地实现能源绿色转型？近日，《瞭望》新闻周刊记者专访了中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民。他长期致力于能源化工领域应用催化研究与技术开发，为推动我国现代煤化工绿色低碳发展持续贡献科研动力。他告诉记者，煤炭是我国能源产业主导资源，也是基础工业主要的原料和燃料。近年来，我国在煤炭清洁高效利用技术方面取得了显著的进步，部分技术已经走在世界前列。未来，要以绿色低碳为导向，持续推动我国能源体系安全转型。《瞭望》：煤炭在我国能源资源中处于什么地位？刘中民：我国化石能源资源禀赋为“富煤、贫油、少气”。从生产端来看，2021年我国能源的消费量和产量分别为52.4亿吨和43.3亿吨标准煤，能源自给率为83%，煤炭在其中发挥了主力军的作用。碳中和资料库2碳中和资料库碳中和资料库从消费端来看，我国一次能源消费结构仍以煤炭为主，煤炭消费量占能源消费总量的56%以上。我国煤炭主要用于燃煤发电、工业生产及化工原料。以2020年煤炭消费为例，燃煤发电占52%，钢铁占17%，化工占8%。在未来较长时期内，煤炭仍是我国能源结构中的主导资源。我国能源资源禀赋决定着煤炭在经济发展中发挥压舱石作用。煤化工承担着弥补石油资源不足、保障能源安全的任务。特别在当前复杂国际形势下，煤制油气及大宗化学品对保障国家能源安全及产业链、供应链安全具有极其重要的战略意义。《瞭望》：在我国现有能源结构下，煤炭发挥保障能源安全压舱石作用还需要突破哪些关键技术？刘中民：经过长期发展和国家持续支持，我国在大容量、高参数燃煤发电机组和煤直接液化、煤制烯烃等新型煤炭转化等核心关键技术上已达到世界先进水平，但在超临界燃煤发电技术、煤化工关键装备等方面仍存在着较大差距。我们不仅要突破煤炭领域诸多关键技术门槛，还要破除各类能源之间转化的壁垒，将煤炭放在能源结构绿色低碳转型的全局中进行统筹布局。以煤为原料，通过气化、液化、焦化等途径制取油品和替代石油制取大宗化学品的现代煤化工，不仅可缓解石油供应紧张局面，同时也可弥补现有石油加工与石油化工行业的结构性缺陷，促进工业结构转型升级；紧急情况下还可为油气供应提供重要支撑。通过以合成气、甲醇转化为平台，发展合成气直接生产大宗化学品和高值化学品技术、甲醇耦合石油基原料（苯、甲苯、石脑油等）等关键核心技术，实现烯烃、芳烃和含氧化合物大宗化学品/燃料的合成技术变革，促进煤化工与石油化工的协调发展，构建更加合理的产业结构。碳中和资料库3碳中和资料库碳中和资料库我们应该认识到，跨领域、系统化、体系化的能源布局不仅有巨大的创新空间，还会产生巨大的整体节能减排效果。多能融合的新型能源体系将提高能源储备和保障能力，保障我国能源及相关产业链、供应链的安全稳定。当前应发挥跨领域综合交叉的碳中和重点科技专项作用，突破关键核心技术，加快形成全面支撑我国实现“双碳”目标的技术体系，推动我国能源体系及工业结构全面升级。科技创新推动煤炭清洁高效利用《瞭望》：我国在煤炭清洁高效利用方面取得了哪些创新成果？刘中民：近年来，我国在煤炭清洁高效利用技术方面成果颇丰，持续推动煤炭由燃料向燃料与原料耦合转变，部分技术已经走在世界前列。煤化工已进入新一轮快速发展期，能耗指标明显降低。一是燃煤发电机组供电煤耗逐步降低，正在努力提升调峰能力以支撑可再生能源发电的并网与消纳。二是清洁低碳煤化工产业快速发展。截至2020年，煤制油、天然气、烯烃、乙二醇等四大类投产项目累计完成投资约6060亿元，产能分别达到931万吨/年、51亿立方/年、1122万吨/年、597万吨/年，年转化煤炭约9380万吨（标煤）。煤化工行业整体规模保持增长，产能利用率逐渐提高，多数装置具备“安稳长满优”运行能力，原料煤耗、综合能耗、水耗持续下降，能效持续提升。三是煤化工技术持续创新。新一代合成气制油技术已经开发完成，具备大型工业化的技术基础；第三代甲醇制烯烃技术正在开展百万吨级工业示范装置建设，单套装置处理能力大幅度提高，吨烯烃甲醇单耗比目前行业指标降低10%以上；煤制乙醇技术累计许可产能达到295万吨/年。碳中和资料库4碳中和资料库碳中和资料库世界规模最大的50万吨/年煤基乙醇项目计划年内投产，将在替代粮食乙醇及钢厂煤气制乙醇方面发挥作用；以乙酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯为平台的含氧化合物产业链有望快速形成；合成气直接制烯烃、芳烃等新技术均已取得突破性进展。四是重点高耗能行业节能降耗效果明显，正在探索总体技术路线低碳化转型升级。“十三五”期间，我国在工业过程节能提效方面加大科技创新力度，取得显著成效。以水泥行业为例，与2015年相比，2020年规模以上水泥企业吨水泥熟料综合能耗下降3.6%。开发的水泥回转窑富氧燃烧技术，可使回转窑节煤率达到8%。钢铁行业作为典型高耗能行业，深入推进节能减排，截至2021年底，1.4亿吨钢铁产能完成全流程超低排放改造。采用氢基熔融还原冶炼技术成功生产出高纯铸造生铁水。《瞭望》：由中国科学院大连化学物理研究所与延长石油集团合作的煤基乙醇科技示范项目取得了哪些突破？刘中民：今年6月底，全球规模最大的50万吨/年煤基乙醇项目在陕西榆林榆神工业园区建成中交，标志着项目进入试车阶段。该项目以煤为原料，生产无水乙醇并可联产其他化工产品。按照3吨粮食生产1吨乙醇测算，这个项目建成投产后，每年可节约生物乙醇原料粮150万吨，对保障国家能源安全和粮食安全具有重要战略意义。煤基乙醇项目以煤基合成气为原料，经二甲醚羰基化、加氢合成乙醇。该路线采用非贵金属催化剂，可以直接生产无水乙醇，是一条独特的环境友好的全新技术路线。另外，此项技术的中间产物乙酸甲酯也是大宗化学品，整个工艺路线可以按市场需求及时调整产品结构。这是新型煤化工产业化技术应用的又一次重大突破，奠定了我国煤制乙醇工业化的国际领先地位，为煤炭资源的清洁、高效、低碳利用开辟了具有战略意义的新途径。碳中和资料库5碳中和资料库碳中和资料库此外，天府新区已经初步建成了包含水生态、大气生态、森林生态防火、智能井盖等领域的多类传感器和视频监控，通过“人防”向“技防”转变，节省了日常巡查人员的投入，改变了传统监管手段耗人耗时耗力的现状，快速有效提升了监管和处置效率，节省了生态环境保护和治理成本，达到了防控减灾和降本增效的目的，为广大市民和公园城市维护了更自然更优美的生态环境，践行了“绿水青山就是金山银山”理念。碳中和资料库陕西延长石油集团榆林能源化工股份有限公司50万吨/年煤基乙醇项目（2022年7月18日摄）才扬摄/本刊绿色低碳促进能源安全转型《瞭望》：我国推动能源安全转型目前还面临哪些挑战？刘中民：国际碳中和行动的规模和影响日益扩大，亟需突破低碳技术壁垒。6碳中和资料库碳中和资料库随着《巴黎协定》的全面实施，绿色低碳成为当前全球能源系统转型的主流。全球主要国家加快了低碳化乃至“零碳化”能源体系构建步伐。低碳能源技术创新进入持续高度活跃期，能源科技创新成为世界各国争夺的制高点。区块链、信息技术、人工智能等数字化技术与低碳能源行业深度融合，助推能源行业重塑产业形态，能源转型将给世界地缘政治格局和经济社会发展带来重大而深远的影响。鉴于我国“富煤、贫油、少气”的能源资源禀赋及现有能源和基础工业结构中以煤为主的现实国情，我国能源结构绿色低碳转型将面临前所未有的挑战，是一场系统性的能源革命和工业流程变革。一是发展过程中进行转型。我国能源结构调整必须满足经济社会发展需要，具有基础和支撑地位的能源需求与工业生产必然在较长时期内继续呈上升趋势。二是必须立足于我国能源资源禀赋。到2030年，能源消费总量要控制在60亿吨标煤以内。要满足能源消费总量需求且低碳发展，必须立足于我国能源资源禀赋的现实国情。在充分分析我国可再生能源资源基础上制定绿色低碳转型策略。总体上，我国未来满足巨大能源消费需求，煤炭和光伏将发挥重要作用。三是必须充分重视碳达峰碳中和的时间约束。我国从碳达峰到碳中和的时间仅有30年，远低于美国和欧洲等国家和地区。在时间约束下，必须充分重视低碳技术的引领作用，以能源科技革命促进能源革命。同时还要注重能源转型风险分析和对策研究。能源转型的底线是安全，包括能源安全和产业链、供应链安全，目标是低碳化健康发展。应该看到，能源转型与“双碳”目标密切相关，是一个逐步实现的调整过程。《瞭望》：结合近年来欧洲实际来看，能源转型期容易出现能源紧缺现象，对我国能源实现安全稳定转型还有哪些建议？刘中民：科技创新是保障能源安全稳定转型的根本所在。要立足我国能源资碳中和资料库7碳中和资料库碳中和资料库源禀赋的现实国情，契合我国工业化、城镇化与人民生活水平提高，立足全局系统分析我国低碳发展与科技创新路径，对重点领域低碳技术发展优先序进行评估。低碳发展及技术创新应注重相关技术经济性、成熟度和减排潜力，同时高度关注颠覆性技术创新和保底技术。在此基础上系统布局科技攻关专项，打破行业间壁垒，发挥国家体制优势形成团结协作的创新体系，争取在重点领域优先取得关键技术突破，以系列关键技术突破构建多能融合技术体系，并选择典型区域及时布局相关产业，为能源安全稳定转型提供技术保障的同时，探索中国特色的“双碳”发展路径。碳中和资料库8碳中和资料库碳中和资料库聚焦“双碳”目标统筹构建清洁低碳科技创新体系02碳中和资料库9碳中和资料库碳中和资料库一、我国经济社会发展需求决定了必须推动低碳科技革命。要全国一盘棋，理顺减排与发展、近期与长远、新与旧、立与破的关系，在保障能源安全和产业链、供应链安全稳定的基础上，对能源结构和工业结构进行全面系统的变革。二、国家能源资源禀赋决定了我国未来减排技术路径。能源生产侧关键在于构建新型低碳电力系统。坚持先立后破，以可再生能源规模化生产作为“先立”之本，促进新系统构建。我国各种可再生能源资源潜力差别巨大，优先发展光伏、风电等资源潜力优势突出的重点方向。煤电在相当长时间内仍将发挥保障我国能源电力安全的“压舱石”作用，要进一步发展煤炭清洁高效发电技术。同时加强新型智能电网建设，其中储能是推进化石能源与可再生能源融合发展的关键纽带。能源消费侧重点在于电力替代和工业流程革新。交通和建筑行业重点是电力替代。以电力和氢能替代加速重构以化石燃料为主的传统过程工业，推进钢铁、水泥、化工、有色等行业节能降碳。三、能源新体系相关重点领域低碳技术发展优先序思考。当前技术条件下，在能源生产侧构建新型电力系统是关键任务。可再生能源重在突破新型太阳能电池、超大功率海上光伏/风电等技术，优化自主第三代核电技术，广泛推广大规模低成本电化学储能和空气储能，新能源发电并网及主动支撑技术，重点攻关高安全长时电网储能电池技术，实现“源网荷储”一体化多能互补与供需互动的新型智能电力系统构建。氢能既是清洁能源，也是一种广义上的能源载体和储能方式，更是对冲高碳工业的原料。利用可再生能源、高温核能等制取的绿氢，可以实现电力的长时期存储，并推进可再生能源向物质的无碳转化。氢作为能源和物质的双重载体，将发挥联系可再生能源与工业的纽带作用，绿氢制备和氢储输技术应得到广泛推广。碳中和资料库10碳中和资料库碳中和资料库另一方面，能源消费侧改革布局重点在高耗能工业和建筑交通领域流程再造、“绿电”“绿氢”替代。需在节能增效的基础上，持续增加钢铁行业废钢—电炉短流程占比，并逐渐推广富氢碳循环高炉技术、氢冶金技术。水泥行业碳排放中石灰石分解的工艺过程排放占50%—55％，近期优先发展替代原料技术、替代燃料技术等。化工行业推广“减油增化”调整石化产业结构，重点关注低碳含氧化合物、烯烃芳烃合成及行业耦合技术，如煤化工与石油化工耦合，弥补石油化工生产路线的原料短缺和高能耗。有色行业重点攻关电解铝全绿电生产技术。交通部门持续推进电动汽车和氢能运输占比，建筑部门推进电力和氢能替代。四、顶层设计国家科技计划资源配置，设立“双碳”国家实验室。结合“双碳”各领域技术发展优先序，以现实需求为重点，结合长远发展，统筹部署低碳科技革命行动，持续设立“双碳”(或低碳)科技重大专项，加大对“双碳”领域科技创新的支持力度。结合国家创新体系建设计划，统筹部署国家“双碳”科技创新体系。充分释放国家政策红利，激励技术成果转移转化，引导企业和地方政府投入到示范工程建设中，促进大规模、系统性的能源技术示范落地。碳中和资料库11碳中和资料库碳中和资料库科技创新能给双碳目标够提供哪些支撑？03碳中和资料库12碳中和资料库碳中和资料库实现“碳达峰”“碳中和”目标，科技创新能够提供哪些支撑?就此话题，记者专访了中国工程院院士、国家能源低碳催化与工程研发中心主任、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民。记者：我国为什么要制定争取在2030年前实现“碳达峰”、2060年前实现“碳中和”的目标?刘中民：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。3月15日召开的中央财经委第九次会议强调，我国力争2030年前实现“碳达峰”，2060年前实现“碳中和”，是党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，事关中华民族永续发展和构建人类命运共同体。当前，中国的能源发展面临两大问题，一是安全问题，二是环境约束下的发展问题。全社会要形成绿色发展共识，我们必须调整发展方式，适应能源低碳化的国际大趋势。这既是中国秉持人类命运共同体理念的体现，也是推动高质量发展，建设美丽中国的内在要求。人类历史上，能源革命和工业革命一直是交互进行的。能源利用是我国温室气体的主要来源，占比大于80%，加上能源的基础地位和广泛辐射作用，实现“碳中和”目标，不仅意味着颠覆性的能源革命，同时也要求科技革命和经济转型。我们现在处于新一轮工业革命和能源革命的关口，“碳达峰”“碳中和”是我们这一代人的历史使命，要负起责任。如果“碳达峰”“碳中和”做不明白，能源革命做不明白，工业升级做不明白，中华民族伟大复兴的目标就难以实现。记者：您如何理解“碳达峰”“碳中和”目标?刘中民：“碳达峰”是指二氧化碳排放不再增长，达到峰值之后逐步回落;“碳中和”是指通过植树造林、节能减排、结构调整及自然吸收等，抵消自身所产生的二氧化碳排放量，实现正负抵消，达到二氧化碳的相对“零排放”。碳中和资料库13碳中和资料库碳中和资料库当然，不能把二氧化碳“妖魔化”，毕竟它与人类的生产和生活活动密切相关。现阶段，不排放二氧化碳是不可能的，将其作为资源加以利用是相对理想的方式。“碳中和”不是完全禁止二氧化碳排放，而是一边降低二氧化碳排放，一边促进二氧化碳吸收，用吸收量抵消排放量，达到平衡。记者：我国存在“富煤、缺油、少气”的现状。要实现“碳达峰”“碳中和”目标，从能源革命看，主要难在哪?刘中民：二氧化碳排放与能源资源的种类、利用方式和利用总量直接相关。我国成为全球碳排放量最大国家，根本原因在于能源及其相关的工业体系主要依赖化石资源。要达到“碳中和”目标，必须重构能源及相关工业体系，从高碳向低碳化、绿色化突破。这是前所未有的挑战，任务异常艰巨。现在如果不打好基础，今后二三十年的发展会很困难。从能源领域看，最大的难关是我国各能源系统相对独立，整体效率不高，结构不合理。煤，多用于发电且利用率较低，是主要排放来源，新技术突破比较困难;油，资源短缺，油品质量不高;气，资源不足，只能优先保障民用;可再生能源，资源形式与化石资源差别巨大，可再生电力难以并网;核电，局部电力过剩，热利用效率低。各能源系统难以协调发展的原因，除政策因素外，还缺乏链接各能源分系统形成优势互补、劣势对冲的关键技术。实现“碳中和”目标，需要改变从工业革命以来建立的以化石能源为主导的能源体系，逐步转变为以非化石能源为主导的能源体系。当然，化石资源和能源短期内不可能被完全替代，还需要通过技术变革等方式来适应“碳达峰”“碳中和”要求。记者：科技创新对实现“碳中和”目标将起到什么作用?刘中民：能源革命和工业革命根本上依赖于科技革命，科技创新是支撑实现“碳中和”目标的基础。我国前期在各领域部署了一批重大科技专项和重点碳中和资料库14碳中和资料库碳中和资料库研发计划，推动了一批绿色低碳技术的研发与推广，有力地促进了多行业低碳化转型。比如煤炭的清洁利用、可再生能源、氢能、核能、新能源汽车、智能电网，这些都与“碳中和”有关系。但要实现“碳中和”目标，已有的技术体系仍有很大困难。不仅需要突破各领域众多关键技术，更需要破除各能源种类及各能源相关行业之间的壁垒，跨领域突破关键瓶颈及核心技术。因此，跨领域系统化布局“碳中和”科技创新不仅是发展的要求，也有巨大的空间，必将带来巨大的发展驱动力和总体节能减排效果。这也是我国新能源体系构建和相关产业转型升级的重点方向和难点。记者：对于跨领域系统化布局“碳中和”科技创新，您有什么建议?刘中民：一要加强顶层设计，制定核心技术突破的路线图。充分发挥举国体制优势，全国一盘棋，制定能源技术和产业发展路线。既要绿色发展实现“碳中和”，又要促进国家经济社会发展，形成一个长期的战略安排。二要跨领域联合攻关，推进多能融合技术体系突破。当前亟需跨领域系统化部署“碳中和”重大科技研发任务，推进跨领域综合交叉，打破能源与其他行业、能源内各分系统间相互独立分割的局面，解决单个领域科技发展难以突破的跨系统问题。三要发挥典型示范带动作用，以点带面促进形成全国低碳发展新格局。我国能源应用场景复杂，无法用一套通用的模式解决全国“碳中和”面临的所有问题。建议国家统筹区域发展与碳减排工作，选取典型区域、针对典型问题推进跨领域集成示范，以点带面促进形成低碳发展新格局。四要建设科技创新平台，促进科技、金融及资本的结合，促进成果转化。“碳中和”是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要构建新型创新体系，以充分调动政府、科研院所、企业、社会资本等要素深度参与，加快建成完善的科技金融服务体系，加速成果转化落地。碳中和资料库15碳中和资料库碳中和资料库实现双碳目标，到底应该怎么做？04碳中和资料库16碳中和资料库碳中和资料库“我国幅员辽阔，各地区资源环境禀赋和经济社会发展状况有很大差别，实现碳达峰碳中和目标，应建立在各地区根据自身特点实现绿色低碳发展的基础上。”近日，全国政协委员、中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民在接受本报记者采访时强调，实现碳达峰碳中和目标既要坚持全国一盘棋，不能“碎片化”“割裂化”，也要充分考虑区域资源分布和产业分工的客观现实，不搞“齐步走”“一刀切”。刘中民表示，碳达峰碳中和目标的实现是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，各地面对的总体目标一致，都要作出积极贡献。“但也要看到，不同地区经济社会发展实际和资源环境禀赋存在差异，产业、能源、排放等基础条件也不一样，比如有些地区碳排放水平已经基本稳定，有些地区产业结构较轻、能源结构较优，还有一些地区产业结构偏重、能源结构偏煤，因此不同地区所采取的减碳路径自然不同。”如何因地制宜？刘中民提出选择典型地区优先开展“双碳”综合示范的构想。“在系统性布局基础上，开展相关政策、技术及工程的试验和示范，由此验证一批多能融合技术并开展集成示范，为全国同类型区域提供可操作、可复制、可推广的解决方案，以点带面，推动同类型区域绿色低碳发展。”刘中民举例指出，陕西省榆林地区既有丰富的煤、油、气等化石能源资源，也有丰富的风、光等可再生能源资源，在肩负保障国家能源安全重任的同时，急需探索低碳化发展路径。“一方面，减排不是减生产力，不是不要发展，地方产业仍要有所支撑；另一方面，高质量发展要求更加清洁低碳高效，而且传统能源逐步退出必须建立在新能源安全可靠替代的基础上。怎么兼顾？并不是靠一种能源形式单打独斗，而是应该充分挖掘当地资源潜力，通过技术协同与互补实现不同能源的耦合，通过多能互补让产值升上去、排放降下来。榆林可作为化石资源富集区低碳化发展的减碳区代表，待取得一定经验后，相应技术、理念、模式等均可为同类地区提供参考。”碳中和资料库17碳中和资料库碳中和资料库“再比如，东北重工业地区——辽宁省同时面临产业振兴和节能降碳重任，可作为高碳排放产业转型升级的控碳区代表；而青海省清洁能源装机占比全国领先，长期保持全清洁能源供电时长纪录，减碳工作走在全国前列，可作为生态固碳与清洁能源输出地的负碳区代表。”刘中民建议，通过国家层面统筹谋划，出台“双碳”综合示范顶层设计方案，以及相应机制和政策，鼓励有条件区域先行先试，促进成果转化落地。刘中民进一步强调，“双碳”工作推进牵涉跨行业、跨领域、跨能源品种等一系列系统性问题，其过程要以“技术为王”。“既包括单项技术的突破，也涉及不同能源技术的合力支撑。换言之，就是多种技术之间的耦合优化。因此，要加快绿色低碳科技革命，狠抓绿色低碳技术攻关，尤其是颠覆性技术很有可能在短时间内彻底改变行业格局。”刘中民坦言，我国科技部、国家自然科学基金委员会以及中国科学院等相关部门均在积极关注颠覆性技术创新。比如科技部设立了颠覆性技术创新项目，并向全社会公开征集颠覆性技术研发方向，取得了积极效果。但是纵观各国实践经验，应该看到颠覆性技术创新还具有不同于一般科技创新的特殊性和难预见性，是一项需要突破现有科技体制约束的长期性系统工程。“建议设立颠覆性技术国家专项创新基金，探索适合颠覆性技术创新项目的申报和管理机制，并建立科技创新容错免责机制。”刘中民提出，探索科学“无人区”以及变革性、颠覆性前沿技术，风险难以预料。要营造勇于探索、潜心钻研、宽容失败的科研氛围，激发科研工作者的潜能；同时也要加强科研诚信、学风道德建设。“此外，可在颠覆性项目研发阶段，鼓励社会资本提早注入，并科学评估风险，增强资本信心，激发资本活力，促进颠覆性技术的突破和技术成果的快速转化。”碳中和资料库18碳中和资料库碳中和资料库聚焦“双碳”目标寻找更绿色的能源05碳中和资料库19碳中和资料库碳中和资料库“这一年，我们欣喜地看到我国碳达峰、碳中和工作正在稳步有序推进，在顶层设计和政策执行等层面都取得了积极成效。”近日，刚刚参加完中科院“双碳”行动计划领导小组会议的全国政协委员、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民说。碳达峰、碳中和目标的实现是刘中民近年来持续关注的重点课题。刘中民等5位委员提出的《关于跨领域建立碳中和重大科技专项的提案》获评全国政协2021年度好提案。他在提案中建议，在国家层面设立跨领域综合交叉的碳中和重大科技专项，发挥国家体制优势，超越领域限制，突破关键核心技术，加快形成全面支撑我国实现“双碳”目标的技术体系，推动我国能源体系及工业结构全面升级。作为中国工程院院士，刘中民多年致力于洁净能源技术的开发及产业化。他带领团队经过几十年的探索，技术支撑世界首套甲醇制烯烃工业化装置建设，为国家创造了数千亿元规模的战略新兴产业，获得2014年度国家技术发明奖一等奖。截至目前，他牵头研制的甲醇制烯烃技术已技术许可2050万吨/年烯烃产能。从2018年任政协委员至今，他每年的提案也都是跟能源有关：2019年，他建议以科技创新促进国家能源新体系构建，尽快推动能源领域国家实验室落地；2020年，他建议在典型区域集中开展多能融合示范，如以陕西省榆林市为试点，创建国家级能源革命创新示范区，充分发挥能源富集地区对国家能源安全的保障作用；他还在当年的另一份提案中建议，将能源革命的重要指标以约束性指标或者预期性指标的方式纳入国家及省市的国民经济和社会发展规划中，实质推进能源革命。刘中民说：“科研当报国，作为科技工作者，我做的工作是找到代替石油的生产方式，不仅是产业发展的需要，更是国家战略的长远需求。作为政协委员，更多的是一种油然而生的使命感，希望我的提案对推动国家实现‘双碳’目标有所帮助。”碳中和资料库20碳中和资料库碳中和资料库刘中民的提案也正在成为现实。2019年，大连化物所联合中科院内部能源领域优势力量，牵头组建了中国科学院洁净能源创新研究院（以下简称洁净能源创新院），刘中民任院长。近年来，洁净能源创新院高度关注陕西、山东、河南等典型化工产业富集地区，在这些区域统筹部署多能融合相关技术先行先试，促进技术迭代，积累经验，“以点带面”推动“双碳”目标下我国能源新体系构建。过去一年，聚焦“双碳”目标，刘中民还积极推进本单位与中科院其他科研单位合作，希望基于中科院能源领域科技布局与进展，探讨各能源领域碳减排技术路径，以多能融合破除各类能源及各种行业间的技术壁垒、体制障碍，以区域示范形成低碳发展新格局。“‘双碳’目标的实现是一个循序渐进的过程。今年两会，我继续聚焦‘双碳’目标建言献策，希望通过我们的努力，为国家能源安全和能源革命作出贡献，助力绿色发展之路走得更远更好。”刘中民说。碳中和资料库21碳中和资料库碳中和资料库“碳达峰”与“碳中和”绿色发展的必由之路06碳中和资料库22碳中和资料库碳中和资料库2020年9月22日，中国国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：“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。”中国碳达峰、碳中和目标（以下简称“双碳”目标）的提出，在国内国际社会引发关注。前不久，全国碳排放权交易市场正式启动上线交易，成为全球规模最大的碳市场。建设全国碳市场是利用市场机制控制和减少温室气体排放、推进绿色低碳发展的一项重大创新，有助于推动实现“双碳”目标。全球范围内能源及产业发展低碳化趋势已经形成什么是碳达峰和碳中和？通俗来讲，碳达峰指二氧化碳排放量在某一年达到了最大值，之后进入下降阶段；碳中和则指一段时间内，特定组织或整个社会活动产生的二氧化碳，通过植树造林、海洋吸收、工程封存等自然、人为手段被吸收和抵消掉，实现人类活动二氧化碳相对“零排放”。国际社会普遍认为，二氧化碳过度排放是引起气候变化的主要因素。人类活动排放的二氧化碳等温室气体导致全球变暖，加剧气候系统的不稳定性，导致一些地区干旱、台风、高温热浪、寒潮、沙尘暴等极端天气频繁发生，强度增大。碳排放与能源种类及其加工利用方式密切相关。目前，全球范围内能源及产业发展低碳化的大趋势已经形成，各国纷纷出台碳中和时间表。我国近年来减排成效显著，2019年碳排放强度比2005年下降48.4%。我国主动提出“双碳”目标，将使碳减排迎来历史性转折，这也是促进我国能源及相关工业升级，实现国家经济长期健康可持续发展的必然选择。实现“双碳”目标不是要完全禁止二氧化碳排放，而是在降低二氧化碳排放的同时，促进二氧化碳吸收，用吸收抵消排放，促使能源结构逐步由高碳向低碳甚至无碳转变。实现“双碳”目标，是一场广泛而深刻的系统性变革，而能源革命将是这场系统性变革的重中之重。碳中和资料库23碳中和资料库碳中和资料库建立以可再生能源为主导、多能互补的能源体系就我国而言，当前碳排放主要来源于化石能源的利用过程。据《中华人民共和国气候变化第二次两年更新报告》显示，能源活动是我国温室气体的主要排放源，约占我国全部二氧化碳排放的86.8%。能源活动中，化石能源又占重要地位。能不能不用或少用化石能源来解决碳排放问题？人们将目光投向可再生能源。太阳能、风能、水能、地热能等可再生能源，其利用过程不排放二氧化碳，对环境更为友好。近年来，我国积极布局可再生能源产业。相关数据显示，“十三五”期间，我国水电、风电、光伏、在建核电装机规模等多项指标保持世界第一；截至2020年底，我国清洁能源发电装机规模增至10.83亿千瓦，占总装机比重接近50%。虽然发展可再生能源取得一定成绩，但要替代化石能源，成为我国能源消费结构的主体，还需要时间。目前，可再生能源存在能量密度低、时空分布不均衡、不稳定、成本较高等特点，成为其规模化应用的瓶颈。未来一段时间内，化石能源仍将在我国能源结构中发挥重要作用。化石能源清洁高效利用、可再生能源大规模利用，是实现“双碳”目标的必经之路。煤炭、石油、天然气、可再生能源与核能，是我国现阶段使用最多的五大能源。在“双碳”目标指引下的能源革命，意味着要将传统的化石能源为主的能源体系转变为以可再生能源为主导、多能互补的能源体系，进而促进我国能源及相关工业升级。破除能源之间的壁垒，促进多能互补、取长补短，提高能源整体利用率，这是能源变革势在必行之举。以石油和煤炭为例，我国石油资源短缺，且存在基础石化产品不足，制约下游精细化工行业发展的问题；而我国煤炭资源约占化石资源总量95%，如果能以其为原料制取清洁燃料及基础化学品，将成为缓解石油供应压力和弥补石油化工缺陷的补充途径。碳中和资料库24碳中和资料库碳中和资料库以技术创新引领低碳发展新格局发展大规模储能技术，提高可再生能源占比和利用效率。大规模储能是可再生能源充分开发利用的必要技术支撑，能够有效解决电网运行安全、电力电量平衡、可再生能源消纳等方面的问题。以储能“新秀”全钒液流电池为例，其利用不同价态钒离子之间的可逆相互转化，完成充电、放电、再充电的循环过程，即可实现化学能和电能之间的“定制”转化，如同电力“银行”，潜力巨大。只有在大规模储能技术方面取得关键性突破，才能为可再生能源的大规模储用铺平道路。发展多能融合、规模应用的关键技术。仍然以现代煤化工与石油化工产业为例。通过煤化工生产烯烃、芳烃等大宗化学品，形成对石油化工的有效补充。发展化石能源清洁高效利用技术。一方面，类似钢铁、水泥、化工等排碳大户，其碳排放主要与工业生产工艺相关，因此必须突破工业流程再造的关键瓶颈及核心技术，方可实现这些行业的碳减排。另一方面，通过技术攻关，将化石能源中宝贵的碳基分子转变为化学品和新材料，寻求化石能源高值、高效、清洁转化的新路线。我国已积极进行相关领域关键技术的研发与攻关部署。比如，科技部依托国家重点研发计划，在煤炭清洁高效利用和新型节能技术、可再生能源与氢能技术、储能与智能电网技术等方面部署了一系列碳中和相关研究，并将启动“碳中和关键技术研究与示范”重点专项。中科院已经完成“应对气候变化的碳收支认证及相关问题”“低阶煤清洁高效梯级利用关键技术与示范”等项目，并成立洁净能源创新研究院，启动“变革性洁净能源关键技术与示范”先导专项，进一步推进多能融合关键技术示范与应用。在这些部署统筹牵引下，我国已经实现了一些对“双碳”目标共性支撑技术的创新，为各领域减排提供持续支持。碳中和资料库25碳中和资料库碳中和资料库如氢能及储能技术、先进安全核能技术、二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）技术等。2020年10月，千吨级“液态阳光”合成示范项目成功运行，该项目利用太阳能等可再生能源发电、电解水生产“绿色”氢能，并将二氧化碳加氢转化为“绿色”甲醇等液体燃料。凡此种种，均是我国实现“双碳”目标的有益技术探索。我国能源应用场景复杂，可选取典型区域，根据地域特征，针对性地推进跨领域集成示范，探索以技术创新引领能源革命的路径与模式，以点带面形成低碳发展新格局。“双碳”目标的实现是一个循序渐进的过程，也是一项涉及全社会的系统性工程。积极推动技术创新，充分调动科技、产业、金融等要素，通过全社会的齐心协力，我们一定能够推动能源变革、实现“双碳”目标，将绿色发展之路走得更远更好。碳中和资料库26碳中和资料库碳中和资料库煤炭产业如何发展有利“碳达峰”“碳中和”？07碳中和资料库27碳中和资料库碳中和资料库强国论坛：《新时代的中国能源发展》白皮书提出，建设多元清洁的能源供应体系，优先发展非化石能源。在这一背景下，煤炭产业拥有哪些机遇，又面临哪些挑战？刘中民：煤炭、石油、天然气等化石能源的利用，会产生二氧化碳，同时导致二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的排放。近年来，我国在降低煤炭使用量，减少碳排放方面成果显著。2018年，我国煤炭消费比重创造历史新低，降至60%以下。未来，煤炭在我国能源体系中所占的比重还将继续降低。需要说明的是，化石资源不仅是能源资源，也是物质资源，化石资源的利用并非只有能源一条途径。作为能源资源，煤炭历史悠久，多用于火力发电。煤炭燃烧将化学能转化为机械能或电能，原理上能源转化效率难以大幅度提高；燃烧过程中，煤炭中的碳原子全部转化为二氧化碳，碳排放问题突出，这也成为制约煤炭产业发展的重要因素，导致煤炭产业难以有较大的发展空间。同时，煤炭拥有丰富的碳资源，作为化工原料，发展空间广阔。煤化工能够生产多种化工、能源产品，相比于燃烧供能，碳排放有所降低。受“富煤、缺油、少气”资源禀赋的限制，我国发展煤化工主要为了弥补石油资源的不足。除生产石化工业难以保障的基础化学品和特种油品之外，煤化工本身也有优势，如生产各种含氧化合物及其下游产品，与石油化工结合可以形成更加合理的工业结构。过去几年，我国煤制烯烃、油、天然气等的生产能力显著提高。当前，又积累了一批新的核心技术，开展了众多示范项目，具备了构建产业链的基础。未来，随着科技的发展与进步，煤炭作为化工原料的潜力将会进一步挖掘和提升。强国论坛：短期内能否实现可再生能源对煤炭等化石能源的全替代？刘中民：能源清洁化是国际大趋势，全球各国根据各自的资源禀赋，布局碳中和资料库28碳中和资料库碳中和资料库了可再生能源发展计划，例如法国主推核能，英国发展海上风电，都希望实现能源清洁化。中国正处于从高碳到低碳、无碳的过渡期。需要注意的是，未来一段时期内，我国的能源需求总量仍会增加，但还不具备实现可再生能源对煤炭供能全替代的条件。首先，可再生能源产能难以满足全国14亿人的用能。我们仍然需要煤炭、石油等化石能源来保障能源供需的平衡和经济社会发展的基本需求。其次，可再生能源的产生和利用方式依然强烈地依赖地域和自然环境。要利用好可再生能源，我国需要结合区域智能能源网络的构建及新兴产业的发展统筹考虑，多种能源互补融合才能发挥最大优势，这都需要一定的时间才能实现。再次，煤炭的物质属性是难以替代的。发展以煤炭为原料的现代煤化工，不仅可弥补石油资源的不足，弥补现有石油加工与石油化工行业的结构性缺陷，促进化学工业整体结构的转型升级，紧急情况下还可以成为保障油气供应的重要支撑。目前，我国煤化工产业世界瞩目，煤制甲醇、醋酸、乙二醇及煤制油、烯烃等的产量均位居世界第一。与此同时，煤化工还有降低碳排放的空间，以陕西榆林正在规划建设的煤制含氧化合物及下游产品链的工业示范基地为例，据估算产值增加的同时碳排放可进一步降低。可以说，煤炭资源依然是我国能源及相关工业体系中不可或缺的一部分。强国论坛：未来五年，煤炭产业将如何发展？刘中民：解决好能源问题是当前我国的重要议题之一，能源结构低碳化发展是一项重要任务。能源结构决定工业结构，能源转型将伴随工业结构的调整，例如延伸产业链，发展高附加值、精细化、差异化的产品等。碳中和资料库29碳中和资料库碳中和资料库对于煤炭产业而言，未来发展的一个重点是发挥煤化工的固有优势，生产适合煤化工特点的产品。相较于其他生产方式，煤化工以合成气和甲醇转化为平台，更适合于制取含氧、缺氢的大宗化学品和油品，其中，煤制醇类、酸类等含氧化合物具有天然优势，不仅能降低碳排放，同时还能解决因“粮制醇”而出现的“与人争粮”的问题。同时，应积极探索煤化工基础产品及过程与石油基原料的耦合途径，实现一系列生产技术的变革，形成煤化工与整个能源化工行业协调发展的良好局面。强国论坛：长期看，如何实现“碳达峰”“碳中和”的碳排放目标？刘中民：“碳达峰”“碳中和”的目标不是禁止二氧化碳排放，而是一边降低二氧化碳排放，一边促进二氧化碳吸收，用吸收量抵消排放量。实现碳减排的大方向是发展可再生能源，以减少化石能源在整个能源体系中的比重。可再生能源的种类很多，从高效减排二氧化碳的角度看，有两类平台需要特别关注。其一，从能量的角度看，需要发展储能平台，以汇聚不平稳的可再生电能，从而与主干电网发生平稳联系。当前，风能、太阳能等可再生能源产生的电能并网利用率低，影响了可再生能源的发展规模。可再生能源规模不够大，单位成本便很难降低。因此，如果能够建立起国家级的储能平台，让可再生电能平稳地进入国家电网系统，这将在很大程度上帮助可再生能源的发展。其二，从物质的角度看，需要发展产氢和用氢的氢能平台。氢与能源产业链上游产生二氧化碳的环节进行耦合，可以实现碳减排；直接与二氧化碳反应，可以生产能源产品或载能产品。特别是，氢与二氧化碳反应生成的含氧化合物，是重要的化工产物和原料。这种生产方式既解决了二氧化碳排放的问题，又增加了有用化学品的产量，一举两得。碳中和资料库30碳中和资料库碳中和资料库另外，氢能也是清洁的二次能源，氢气燃烧产生水，不存在碳排放问题，但要广泛应用必须突破存储难题。为此业界呼吁发展氢能电动车，减少石油等化石能源的消耗。但实现这一目标的一大阻碍就是氢气的运储问题。如果让储氢高压钢瓶满大街跑，其中的安全隐患不容小视；将氢能储存在甲醇等中间介质中运储、需要时再放氢的技术还在发展中。综合考虑，现阶段，在高铁、无人码头等特殊场景集中使用氢能更具可行性。科学的减排措施是实现目标的重要渠道之一。原则上，只要使用化石能源，就要排放二氧化碳；要实现碳减排，就要发展可再生能源。但是，化石能源与可再生能源二者并非简单的一一对冲关系，可再生能源增加并不意味着化石能源会自动等量减少。因此，需要全国一盘棋，在构建清洁低碳、安全高效国家能源体系的大格局下进行统筹，不仅需要各能源相关行业破除壁垒形成合力，也需要各地政府积极支持，因地制宜积极构建区域低碳化清洁能源供应系统，在突破关键技术的基础上，通过区域能源革命促进全国能源革命，解决能源问题。总之，能源涉及国民经济的各个行业，能源行业本身需要结构调整，其他行业也需要进行以提高效率和节能减排为目标的结构调整，甚至科学研究和技术开发模式也要有所调整以发挥国家体制的优势。可以说，只有通过顶层设计、全社会共同努力，才能形成永续发展的良性模式。碳中和资料库31碳中和资料库碳中和资料库各种能源“单打独斗”难以实现减碳目标08碳中和资料库32碳中和资料库碳中和资料库在刘院士看来，当前正处于技术迭代的关键期。“未来非碳能源消费比重的大幅提高主要靠技术突破及组合。如果2030年前技术储备不到位，那么到2050年就很难实现可再生能源大比例提升。现在要做的就是弄明白技术路线，搞清楚到底需要哪些技术。”“碳中和是指一定时期内，国家、企业等特定组织或个人，通过植树造林、固碳及负碳技术应用等形式，抵消自身活动产生的碳排放总量，实现正负抵消，达到相对‘零排放’。这意味着，要想实现相对‘零排放’，就需要通过‘人为努力’减排和消除二氧化碳，这背后离不开各类能源技术的合力支撑。”中国工程院院士，中国科学院洁净能源创新研究院院长，大连化学物理研究所、青岛生物能源与过程研究所所长刘中民近日在接受本报记者专访时指出，能源技术的创新及耦合对于实现碳减排目标将起到至关重要的作用。在刘中民看来，当前正处于技术迭代的关键期。“未来非碳能源消费比重的大幅提高主要靠技术突破及组合。如果2030年前技术储备不到位，那么到2050年就很难实现可再生能源大比例提升。现在要做的就是弄明白技术路线，搞清楚到底需要哪些技术。”“我国能源体系长期相互独立，尚未形成减排合力”以化石能源为主导的能源结构，决定了我国80%以上的温室气体来自能源生产与利用。“煤炭在我国能源结构中的比重逐年下降，但其作为主体能源的地位在未来一段时间内很难改变，化石能源和非化石能源的消费比重实现对调需要过程。但目前各种能源之间长期相互独立，尚未形成发展与减排合力，并不能支撑完成这一比重对调过程。”刘中民举例说，煤和石油均可转化为化学品等，这意味着储量相对丰富的煤能够作为原料弥补石油资源的不足。煤和可再生能源同样用于发电，前者虽然占比高，但也是主要的二氧化碳排放源，后者虽然清洁，但当前并网效率碳中和资料库33碳中和资料库碳中和资料库低、规模应用还有困难。“各能源分系统所提供的产品大致相同，无非就是电、热、油品等。既然目标一致，为什么不能联合起来？”主要问题在于缺少技术。“传统思维按照领域划分，煤讲煤的事、油气讲油气的事、风光讲风光的事，长期缺乏连接不同能源形式的技术。实现双碳目标是一项系统性变革，就事论事难以形成合力，需要各能源分系统耦合互补，各自发挥所长、规避短板，跨部门、跨行业、跨领域联动。”刘中民表示，在形成合力的过程中，要注意不同技术所对应的应用场景差异，不能只看到一项技术的长处，或只看到另一项技术的短处。非化石能源与化石能源技术耦合，会实现更好效果刘中民介绍，为打破界限，中科院洁净能源创新研究院将围绕三条主线进行研究：一是化石能源清洁高效利用与耦合替代。包括发展百万吨煤制液体燃料示范、百万吨煤制化学品示范，形成两个千万吨级油气替代战略产业，以及实现百万吨煤炭清洁高效燃烧。二是清洁能源多能互补与规模应用。开发新一代高能量密度、低成本储能技术，形成百兆瓦大规模储能示范；打造以河北张家口皇帝城100%可再生能源应用示范镇，为城镇化能源消费模式提供完整的100%可再生能源解决方案；发展50兆瓦/年高效晶硅异质结太阳能电池生产线等关键技术，提升我国可再生能源技术水平和消纳能力。三是低碳化多能融合战略。依托氢燃料电池、核能非电综合利用、二氧化碳加氢制甲醇等关键技术及示范应用，结合上述两条主线顶层设计并形成可再生能源与化石能源的互补融合发展方案。刘中民透露，中国科学院正在开展“中国碳中和框架路线图研究”重大咨询项目，其中一项内容为能源技术预测，计划按照上述三步走战略展开。碳中和资料库34碳中和资料库碳中和资料库“到2030年，煤炭占我国一次能源消费的比重仍将在45%左右。当前亟需研究清楚，究竟谁在排碳、分别排了多少，哪些能减排，哪些减不动。不得不排放的部分就需要考虑消纳的措施，以此为基础展开技术预测。发展可再生能源固然必要，但化石能源技术创新同样重要，二者若能实现耦合，效果将会更好。”刘中民指出，除了颠覆性技术，现有技术迭代升级也值得关注。“在能源及相关行业的80多亿吨的碳排放中，大约一半来自钢铁、水泥、石化、有色冶金等工业行业。这些传统工艺发展多年，似乎很成熟，但如今用新理念再看却不一定合理，或者说有很大提升空间。未来，需要借助颠覆性思维，注入低碳、零碳新技术，实现流程再造。”“理念与技术可以借鉴或复制，模式不能照搬”那么新理念、新思路的技术可行性及其耦合效果如何验证？“我国地域广阔，各地情况迥异，大范围推广不可能参照同一模式，于是我们选择了一批典型区域先行先试。”刘中民向记者谈起了陕西榆林的例子。据他介绍，榆林坐拥丰富煤油气盐资源和海量风光可再生能源资源，是典型的能源富集区，为保障国家能源安全作出了贡献。“化石资源丰富，既是优势，也形成了制约。榆林同时面临三大挑战——如何发挥国家能源基地对国家供应和安全的保障作用，地下资源富集和地上生态脆弱之间的矛盾，碳达峰、碳中和目标下的区域经济发展问题。探索高碳地区的低碳化发展路径迫在眉睫，也极具代表意义、参考价值。”为此，榆林计划创建国家级能源革命创新示范区，探索以能源技术集成创新为引领的清洁低碳、安全高效的能源体系构建范式。“仅关注某个项目或几项技术，不足以看清发展趋势。一群最先进的技术放在一起，未必就能形成高效、先进的技术体系。碳中和资料库35碳中和资料库碳中和资料库从整个区域出发，通过技术协调互补带动不同能源之间产生耦合，才有可能让产值升上去、让排放降下来。”刘中民表示。记者了解到，榆林已确定24项重点任务，包括氢能与煤化工融合示范等化石能源清洁高效开发利用与耦合替代，智能光伏电站与风光热互补电站等可再生能源多能互补与规模应用，以智能技术为支撑的智慧融合示范等低碳化智能化多能融合等。此外，山西大同、山东青岛等地也在积极推进示范，因地制宜构建区域低碳化清洁能源发展体系，突破关键技术，构建多能融和集成技术体系，以区域能源革命促进全国能源革命。“理念与技术可以借鉴或复制，模式不能照搬。下一步我们还将扩大示范范围，根据地区特征设计产业融合发展方案，进而形成区域联动，发挥优势、形成互补，为实现减碳目标摸索出一条更科学的路子。”刘中民说。碳中和资料库36碳中和资料库碳中和资料库在典型区域优先开展双碳综合示范09碳中和资料库37碳中和资料库碳中和资料库“‘双碳’目标的实现是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。”作为能源科技领域的专家，全国政协委员、中国工程院院士刘中民呼吁，在典型区域优先开展“双碳”综合示范。国务院《2030年前碳达峰行动方案》指出，各地区要准确把握自身发展定位，结合本地区经济社会发展实际和资源环境禀赋，坚持分类施策、因地制宜、上下联动，梯次有序推进碳达峰。在刘中民看来，我国幅员辽阔，各地区资源环境禀赋和经济社会发展状况有很大差别。我国整体上实现“双碳”目标，应建立在各地区根据自身特点实现绿色低碳发展的基础之上。选择典型区域根据其资源和产业发展情况，结合“双碳”技术创新，制定低碳化发展技术路线并先期开展综合示范，不仅是地区高质量低碳发展的要求，也是实现国家“双碳”目标的必然要求。刘中民表示，从“全国一盘棋”的高度，在系统性布局的基础上，遴选代表性区域优先开展“双碳”综合示范，验证一批多能融合技术并开展集成示范，同时为全国同类型区域提供可操作、可复制、可推广的技术方案；以点带面，带动全国同类型区域绿色低碳发展。他建议，优先选取青藏高原、陕西榆林、山东省和辽宁省开展多能融合综合区域示范，代表不同地区的资源禀赋和社会经济发展状况。其中，青藏高原是生态固碳与清洁能源输出地的负碳区、陕西榆林是化石资源富集区低碳化发展的减碳区、山东省是新旧动能转换推进绿色增长的去碳区、辽宁省是高碳排放产业转型升级的控碳区。“对于先期进行‘双碳’综合性示范的区域，根据区域特色给予相应的鼓励性政策支持。”刘中民说。碳中和资料库38碳中和资料库碳中和资料库坚持全国一盘棋找出碳达峰碳中和的科技最优解10碳中和资料库39碳中和资料库碳中和资料库碳中和是2021中关村论坛的核心议题之一。碳达峰碳中和科技论坛聚焦碳中和科技创新路径，旨在理清双碳目标下我国未来经济社会发展需求和科技路线布局，实现跨领域综合交叉，突破技术瓶颈。论坛上多位院士专家从科学技术、产业转型出发，结合具体国情为双碳目标献言建策。碳达峰碳中和要发挥科技创新的支撑作用在论坛致辞中，中国科学院院长、党组书记侯建国指出，实现双碳目标需要经济社会发展的全面绿色转型，涉及能源结构、工业交通、生态建设等各领域，迫切需要发挥科技创新在其中的引领和支撑作用。刘中民也持有类似的看法。“我们要坚持全国一盘棋，调动各方面积极性，打破行业壁垒来实现碳达峰碳中和。科技创新对实现碳达峰碳中和至关重要。”刘中民说，没有科技创新，碳达峰碳中和很难实现，必须要有新技术来支撑碳达峰碳中和。“碳达峰碳中和，对我们国家确实是一个极大的挑战。”刘中民坦言。但是，挑战里也有机遇。实现碳达峰、碳中和，是我国新一轮产业结构升级的机会。“如果我们抓住机遇，把我国的能源结构和工业结构调整到位，我相信我们将比西方发达国家的工业结构更先进更合理。”刘中民强调。因此，侯建国强调，要拿出一张路线图，解决碳达峰碳中和的实现路径问题；提出一批新理论，突破降碳固碳的原理问题；攻克一批新技术，解决减排增汇的工艺和装备问题；记好一本收支账，解决碳源碳汇的监测核算问题。在刘中民看来，在实现碳中和、碳达峰的过程中，必须重视一些具有战略意义的新技术发展，比如人工智能、信息技术和数字技术等。同时，刘中民认为，我国需要大力发展储能和氢能技术。“发展储能平台，以汇聚不稳定的可再生电能，如果能够建立起国家级的储能平台，让可再生碳中和资料库40碳中和资料库碳中和资料库电能平稳地进入国家电网系统，这将在很大程度上帮助可再生能源的发展。”刘中民说，我国也需要发展产氢和用氢的氢能平台，氢与能源产业链上游产生二氧化碳的环节进行耦合，可以实现碳减排；直接与二氧化碳反应，可以生产能源产品或载能产品。“一盘棋式”组织全国研发力量在主旨报告中，中科院院士丁仲礼指出，碳中和目标对科技界提出了新考验。实现碳中和，要从能源生产、能源消费和固碳“三端发力”，“技术为王”是鲜明特征；要从“引进、吸收、再创新”的传统创新模式向原始创新、颠覆性创新转变，勇于针对未来需求，主动开展有较高失败风险的探索。碳中和是2021中关村论坛的核心议题之一。碳达峰碳中和科技论坛聚焦碳中和科技创新路径，旨在理清双碳目标下我国未来经济社会发展需求和科技路线布局，实现跨领域综合交叉，突破技术瓶颈。论坛上多位院士专家从科学技术、产业转型出发，结合具体国情为双碳目标献言建策。碳达峰碳中和要发挥科技创新的支撑作用在论坛致辞中，中国科学院院长、党组书记侯建国指出，实现双碳目标需要经济社会发展的全面绿色转型，涉及能源结构、工业交通、生态建设等各领域，迫切需要发挥科技创新在其中的引领和支撑作用。刘中民也持有类似的看法。“我们要坚持全国一盘棋，调动各方面积极性，打破行业壁垒来实现碳达峰碳中和。科技创新对实现碳达峰碳中和至关重要。”刘中民说，没有科技创新，碳达峰碳中和很难实现，必须要有新技术来支撑碳达峰碳中和。“碳达峰碳中和，对我们国家确实是一个极大的挑战。”刘中民坦言。但是，挑战里也有机遇。实现碳达峰、碳中和，是我国新一轮产业结构升级的机会。碳中和资料库41碳中和资料库碳中和资料库“如果我们抓住机遇，把我国的能源结构和工业结构调整到位，我相信我们将比西方发达国家的工业结构更先进更合理。”刘中民强调。因此，侯建国强调，要拿出一张路线图，解决碳达峰碳中和的实现路径问题；提出一批新理论，突破降碳固碳的原理问题；攻克一批新技术，解决减排增汇的工艺和装备问题；记好一本收支账，解决碳源碳汇的监测核算问题。在刘中民看来，在实现碳中和、碳达峰的过程中，必须重视一些具有战略意义的新技术发展，比如人工智能、信息技术和数字技术等。同时，刘中民认为，我国需要大力发展储能和氢能技术。“发展储能平台，以汇聚不稳定的可再生电能，如果能够建立起国家级的储能平台，让可再生电能平稳地进入国家电网系统，这将在很大程度上帮助可再生能源的发展。”刘中民说，我国也需要发展产氢和用氢的氢能平台，氢与能源产业链上游产生二氧化碳的环节进行耦合，可以实现碳减排；直接与二氧化碳反应，可以生产能源产品或载能产品。“一盘棋式”组织全国研发力量在主旨报告中，中科院院士丁仲礼指出，碳中和目标对科技界提出了新考验。实现碳中和，要从能源生产、能源消费和固碳“三端发力”，“技术为王”是鲜明特征；要从“引进、吸收、再创新”的传统创新模式向原始创新、颠覆性创新转变，勇于针对未来需求，主动开展有较高失败风险的探索。碳中和资料库42碳中和资料库碳中和资料库构建多能融合的能源体系11碳中和资料库43碳中和资料库碳中和资料库“长期以来，我国包括煤炭、石油、天然气、可再生能源和核能在内的能源系统在不断发展，但由于各能源分系统相互独立，未能协调发展，产生了一些局部矛盾，整体效率并不高。”近日，在第一届全国钢铁与能源化工行业协调发展研讨会上，中国科学院大连化学物理研究所所长、中国工程院院士刘中民如是说。在刘中民看来，目前我国这种“九龙治水”的能源发展格局已不能适应“清洁低碳、安全高效”的总体发展要求，亟待探寻出一条能源系统之间互补及耦合利用的新道路，破除能源系统板块分割、互相独立的体制壁垒。现有各能源体系目标一致，但并没有“合并同类项”受限于资源禀赋特点，当前化石能源仍是我国能源生产和消费的主体。电力规划设计总院《中国能源发展报告2018》显示，2018年，我国能源生产37.7亿吨标准煤，其中原煤占比69.1%，同时非化石能源生产占比逐年增加，已成为世界水电、风电、太阳能发电装机第一大国；2018年能源消费中，煤炭占比59%，非化石能源占一次能源消费的比重为14.3%，这一比例预计在2030年达到20%。“煤炭、石油、天然气、可再生能源和核能，所有这些能源的目的都是向用户提供电力、热能以及油品和化学品，虽然目标一致，但是并没有‘合并同类项’，仍是孤立的各能源分系统。”刘中民表示，“我常开玩笑说，挖煤的不管发电，发电的不管上网，上网的不管电价，没有形成一个完整的能源体系。”因此，当前我国能源结构产生了一些局部矛盾，煤炭多用于发电且利用率低，同时缺乏新技术支撑，是大气污染的主要来源；石油资源短缺且油品质量不高，对外依存度不断攀升，难以提供化工基本原料，严重制约下游精细化工行业发展；碳中和资料库44碳中和资料库碳中和资料库太阳能、风能等可再生能源并网率低，难规模化利用，水能、核能相对过剩等。“原则上要想减少二氧化碳排放就要减少化石能源的利用量，但这并不意味着同比例增加可再生能源就可以弥补，因为利用方式不一样；既要鼓励清洁、可再生能源，但同时又要在国家的整个能源结构里发挥更大的作用，就牵涉到怎么设计各能源系统之间关系的问题。”刘中民说。急需突破能源互补及耦合利用的核心技术在刘中民看来，我国现有的煤炭、石油、天然气、可再生能源与核能5大能源类型之间，存在通过相对优势的互补融合、对冲消除各种能源种类劣势、形成整体优势的发展需求和巨大技术创新空间。“我们的思考是化石能源这块要优化，实现资源的清洁高效利用，煤、石油和天然气应该统一考虑，交叉耦合替代，原理上是可行的。”刘中民说，以化石能源为例，煤化工大多属于低碳分子重构的放热过程，石油加工属于大分子裂解的吸热过程，两者的耦合不仅可以大幅提高能效，也可以弥补各自的不足。刘中民进一步表示，在清洁能源领域，水能、风能、光能、地热能以及核能之间，可以通过大型储能技术实现电和热的高效利用；另外利用可再生能源、核能等制取的氢，可以补充煤化工之所缺，也可以与二氧化碳通过催化耦合而制取油品和大宗化学品，实现可再生能源与传统化石能源的耦合，总体上实现碳减排。“多种技术的结合可以因地制宜地形成低碳化清洁能源供应系统，促进能源消费革命。”在刘中民所畅想的新型能源体系中，可再生能源与新能源将部分替代化石能源供电、供热，并通过富余电力生产氢能，为交通燃料生产、化工品合成提供氢源；化石能源将通过物质转化，满足交通燃料、化工品、焦炭、电石、碳中和资料库45碳中和资料库碳中和资料库新型碳材料等产品生产需求。而要构建这种低碳化多能融合的新型能源体系，关键在于关联各分系统的核心技术突破。“区域的能源体系多了，就构成了全国的能源体系”目前，我国在煤化工领域已经形成了一批核心技术，正处于完成工业示范并大规模推广应用阶段，但在清洁能源多能互补与规模应用上，一些关键技术仍需突破。据悉，中国科学院为了加强能源研究的力量，已把不同能源领域的接近20个科研单位联合起来，成立了中国科学院洁净能源创新研究院，以促进跨学科交流与创新，做关键技术的突破与示范。目前正在进行的科研项目达40多个，其中近30个是工业示范项目。“技术是首先需要解决的问题，技术突破之后，我们才能构建技术应用的网络，才能进一步做战略分析和研究。最终我们要做一套国家能源决策的技术支撑体系，把所有与能源相关的技术都编到数据库里，使不同能源之间通过技术可以连在一起。做能源规划时，可以对比能效、二氧化碳排放、经济效益，优选方案。”刘中民表示。鉴于我国复杂的能源应用场景，很难有一种通用的模式去实现多能融合的新能源体系构建，因此刘中民表示，可选择典型的、具有代表性的能源区域，通过具体区域场景的分析、综合性的示范，研究技术之间怎样合理搭配和有效优化。“区域的能源体系多了，就构成了全国的能源体系。”据介绍，中科院洁净能源创新研究院目前已选定了山西大同、陕西榆林、甘肃武威、青海西宁4个各具特色的典型区域做能源综合利用的示范。“大同有煤、风电、光伏，是中国典型的能源区，资源很多；榆林是世界著名的大型煤化工基地，区域内还有石油、天然气、风能、光伏，这是一个综合性的规划。”碳中和资料库46碳中和资料库碳中和资料库关注碳中和要警惕“不切实际”的想法和误导12碳中和资料库47碳中和资料库碳中和资料库能源是关系国计民生的基础性行业。政府工作报告中提出，要优化产业结构和能源结构，推动煤炭清洁高效利用。全国政协委员、中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民表示，要加快突破煤化工结合可再生能源技术，推进煤炭安全智能绿色开发利用，助力实现碳达峰碳中和愿景。我国现有煤炭、石油、天然气、可再生能源及核能五大能源类型。“十三五”时期，我国能源消费结构不断优化，非化石能源消费比重逐步提高。全国政协委员，中国科学院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民表示，除了发展非化石能源，作为短期内不可能被完全替代的化石能源，也需要通过技术变革达到减排目的。刘中民说：“化石能源本身也有减排潜力，（或者叫做）技术变革（的潜力），包括发电也可以进一步提高效率。所以如果从技术的角度需要发展储能的平台，把各种能源能给它汇起来、智能化起来。”刘中民说，目前，在新型煤化工研究应用煤转化领域，我国已经实现了技术突破，可以通过“多能融合互补”的方式，在保证效益的同时，助力实现碳减排。他表示，“像煤制油有新一代技术，煤制烯烃也出来新一代技术，另外合成剂直接制烯烃会把中间步骤少一步，也可以少排二氧化碳，它的效率可能会更高一些。结合可再生能源，用光伏发电，发现电解水制氢，氢与二氧化碳反应又做甲醇，这项的工作一直在做，最近会有一些技术不断突破，还会走到工厂,做示范。”据悉，通过能源技术创新实现“多能融合互补”的思路目前正在陕西榆林推进试点。刘中民表示，希望通过国家级能源革命创新示范区，探索适用于能源富集地区、推动可持续发展的多能融合创新技术体系和产业发展模式。碳中和资料库48碳中和资料库碳中和资料库刘中民说：“之所以选榆林，是因为（当地）除了核能没有之外，其他（能源类型）都有。煤炭、石油、天然气、风能、光伏，甚至局部还有地热。我们会想办法把煤化工与可再生的氢也结合起来。”刘中民表示，近年来，减排话题成为全社会越来越关注的热点，这表明社会各界的节能减排意识都在增强。不过，他同时强调，在警惕一些“不切实际”的想法和误导。刘中民说：“碳中和它不是不让排二氧化碳，我们的海洋、森林会吸收二氧化碳，就是说排放的和吸收的平衡起来一样多就行吧。平衡起来一样多就中和了。是这样的概念。但是，有很多人在网上开始炒‘零排放’了，我们怎么可能要求各行各业都‘零排放’？不可能。大家都关心是好事，但这件事不是一个（很）快（就能做到的）事。”碳中和资料库49碳中和资料库碳中和资料库构建新型能源体系促进能源技术绿色低碳转型发展13碳中和资料库50碳中和资料库碳中和资料库相比“十三五”时期发布的《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》和《能源技术创新“十三五”规划》，《“十四五”能源领域科技创新规划》（以下简称《规划》）首次由国家能源局与科技部共同编制，“协同创新，形成合力”的原则最为突出，将强化产业链创新链上下游联合，极大提升能源科技的创新合力。本文结合《规划》内容，重点对能源绿色低碳发展，包括煤化工发展问题，谈一些认识和体会。一、构建新能源体系要立足用好化石能源（一）明确能源结构转型初期的煤炭保底定位“富煤、缺油、少气”的化石能源资源禀赋决定了我国现阶段以煤为主的能源生产与消费格局。在“双碳”目标下，我国能源体系需发生根本性变化，这对我国能源领域科技发展提出了更高要求。要立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用，强调能源结构的低碳化转型应以保障国家能源安全为底线，以促进我国经济社会绿色发展为目标。现实情况下，我国石油、天然气对外依存度持续上升，而国际形势不稳定、不确定性更趋复杂，煤炭是维护我国能源安全的最可靠资源。“十四五”时期是我国“双碳”目标实现的初期阶段，首先应该用好化石资源，特别是煤炭资源，坚持煤炭清洁高效利用道路，发挥好煤炭支撑我国经济和社会发展，保障能源安全的压舱石、稳定器作用。（二）我国煤炭转化利用技术处于领先地位煤炭转化利用作为保证国家能源安全和产业链完整的支柱型产业，通常被认为是“石油替代”，但随着煤化工的发展，煤炭转化利用更要与石油化工协调发展，促进相关产业进步，形成更合理的工业结构。《规划》指出，我国煤炭清洁高效转化利用处于国际领先地位。相比煤炭燃烧供能，利用相同数量的煤炭，转化利用可产生更高的经济价值且大幅降低碳排放。碳中和资料库51碳中和资料库碳中和资料库“十三五”期间，我国在煤炭清洁高效转化利用领域部署了一批重大项目。通过多学科、多领域交叉，提出新概念、发展新方法、创制新材料，为煤炭原料化利用拓宽了路径。近期，煤制乙醇正在进行工业化，以乙酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯为平台的含氧化合物产业链有望快速形成，合成气直接制烯烃、芳烃等新技术正在快速突破中。二、构建新能源体系需要关注的问题（一）关键核心技术突破和行业耦合急需加强虽然我国在能源领域掌握了大量核心技术，但具有领跑意义的先进技术并不多，关键核心技术或部件对外依存度偏高现象仍较为普遍。从构建清洁低碳、安全高效能源体系顶层出发，选准核心突破点，制定能源技术发展路线图，并完善形成能持续推进能源科技创新的政策机制十分重要。当然，由于能源问题的复杂性、专业性等，制定跨行业跨领域的全局性能源技术路线图比较困难。《规划》中由国家能源局和科技部联合制定的先进可再生能源发电及综合利用技术、新型电力系统及其支撑技术、安全高效核能技术、绿色高效化石能源开发利用技术、能源系统数字化智能化技术等5个领域的技术清单和技术发展路线图系统反映了近期科技界、产业界对能源科技创新体系划分和关键技术需求的思考，为“十四五”时期能源科技创新指明了方向。（二）构建新能源体系需要新思维我国以化石能源为主的能源结构及以煤炭为主提供热力的工业结构，也相应造成了我国碳排放量全球最高的现状。因此，需要以绿色低碳的新视角来重新审视传统能源利用方式的合理性，以新思维审视传统能源生产与利用过程重塑的可能性及关键所在，通过新型能源体系的构建，促进工业结构全面升级。碳中和资料库52碳中和资料库碳中和资料库我国电力及高能耗工业产生的二氧化碳排放占总排放的80%左右，是需要重点关注的行业。另外，交通运输工具电动化不仅为我国汽车行业提供新的发展机遇，而且有利于缓解石油不足的压力。（三）煤化工行业发展总体向好，但仍面临挑战煤化工行业发展面临新的挑战。首先，现代煤化工行业面临更激烈的市场竞争。其次，资源环境安三、我国能源绿色低碳转型发展建议发展能源绿色低碳技术，构建清洁高效的能源新体系，应加强全局系统化顶层设计。强化原始创新和关键技术突破，从能源生产与利用全链条出发，在保障能源安全和产业链稳定的前提下，推进能源结构调整，促进工业结构全面升级。通过在典型区域集中开展多能融合示范，验证和完善新技术，探索局部能源结构调整的有效途径，以点带面促进形成我国能源绿色低碳发展新格局。（一）加强全局性顶层设计，构建与“双碳”目标相适应的中长期能源发展科技路线图全约束加强，配套条件落实难度增大。早前中央经济工作会议提出了原料用能不纳入能源消费总量控制的原则，将从政策上有利于煤化工的新一轮发展。《规划》指出，要与能源、科技等总体规划以及各专项规划统筹衔接，强化产业链创新链上下游联合，形成能源科技创新合力，这体现了全局性思维和部署。鉴于“双碳”目标和能源结构转型任务的长期性，建议在《规划》基础上，进一步加强全局性顶层设计，跨领域、系统化制定我国能源中长期发展和工业升级技术路线图，推进跨领域综合交叉，打破能源与其他行业、能源内各分系统相互独立分割局面，解决依靠单个领域科技发展难以突破的跨系统问题。碳中和资料库53碳中和资料库碳中和资料库中国科学院已建立专门的战略研究团队，提出了以化石能源清洁高效开发利用与耦合替代，可再生能源多能互补与规模应用，低碳化多能融合与区域示范的能源科技发展总体思路，可为中长期能源科技规划提供参考。（二）构建多能融合能源新体系，促进工业结构全面升级多能融合体系构建，旨在结合我国资源禀赋特点，发挥国家体制优势，抢占能源技术战略制高点，促进整个能源系统全生命周期的低碳高效运转和生态循环。一是以合成气/甲醇转化等关键技术突破为基础，重点发展石化相关产业技术，大幅度降低过程能耗，减少碳排放，促进石化基础产品生产技术升级换代和能源化工行业协调发展。二是以水/风/光/地热/生物质等可再生能源大规模产电制氢、氢储运等关键技术突破为基础，以氢为纽带促进多种清洁能源转化过程的耦合及碳减排和资源化利用；同时，以大规模储能、核能高效热利用等关键技术突破为基础，促进储能技术与火电、可再生电等新能源融合，促进清洁能源多能互补与高效利用。三是在关键技术突破的基础上，围绕合成气/甲醇、绿氢、储能等关键技术节点，结合化石能源清洁利用与可再生能源规模应用，在典型区域推进低碳化多能融合区域示范，为构建低碳互补、多能融合的新能源体系提供系统性解决方案。（三）强化原始创新，着力突破煤化工关键技术瓶颈《规划》指出，要锻造长板，引领未来。经过长期发展和国家支持，我国在煤化工领域已形成一批核心技术，正处于完成工业示范并大规模推广应用的有利时期。需通过技术创新，加强新产品开发，通过延伸产业链，发展高附加值、精细化、差异化产品，重点以合成气/甲醇转化为平台，耦合石油基原料（苯、甲苯、石脑油等），实现烯烃、芳烃和含氧化合物大宗化学品/燃料的合成技术变革，坚持煤化工与石油化工的协调发展，构建更加合理的产业结构。碳中和资料库54碳中和资料库碳中和资料库从煤化工清洁化低碳化方面考虑，天然气、煤层气中富含甲烷，是富氢物质，可考虑尝试将天然气利用与煤炭利用相结合，短期内实现煤化工行业减碳。从长远看，建议加大对煤层气、页岩气、可燃冰的开发力度，一旦取得突破，整个国家的能源格局将会发生根本性改变。（四）发挥典型区域综合示范作用，以点带面形成低碳发展新格局我国能源应用场景复杂，无法用一套通用模式解决能源技术创新与落地面临的所有问题。建议国家统筹区域发展与控煤目标，选取典型区域、针对典型问题推进跨领域集成示范，以点带面形成低碳发展新格局。如西北煤炭资源富集地区是我国实现碳达峰目标难度最大、问题最集中的区域。如果通过该区域的多种能源互补融合综合示范，探索出一条既能引导地方政府、企业和社会资本投入，促进大规模、系统性的技术示范落地，推动区域产业升级，又能充分发挥高等院校及科研院所在原理创新、方法创新、技术创新等方面的作用，还能充分释放国家政策红利，激励技术成果转移转化的高碳地区低碳化发展路径，这将为全国煤炭实现尽早碳达峰目标，提供可借鉴的系统解决方案。碳中和资料库55