各位領(lǐng)導(dǎo),各位專(zhuān)家,各位同行,非常高興我們中國(guó)石油大學(xué)重質(zhì)油全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室作為支持單位,跟《證券日?qǐng)?bào)》社一起來(lái)舉辦這個(gè)活動(dòng),我本人也特別高興跟資本企業(yè)技術(shù)同行來(lái)做一個(gè)交流。
因?yàn)榍懊鎯晌活I(lǐng)導(dǎo)都已經(jīng)做了非常精彩非常重要的致辭,我為了節(jié)省時(shí)間,就直奔主題,也想把致辭和表達(dá)融在我這個(gè)報(bào)告里面。
當(dāng)然這個(gè)題目也是基于我們的主題“新需求、新技術(shù)”,尤其在“雙碳”戰(zhàn)略、能源轉(zhuǎn)型大的背景下的一些思考,當(dāng)然也有一些我們相應(yīng)的工作,順便給大家做一個(gè)介紹。
我想直奔主題,因?yàn)?ldquo;雙碳”,剛才徐秘書(shū)長(zhǎng)也提到了,也是我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展里面對(duì)的。隨著我們國(guó)家近些年的經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,使得我們對(duì)能量的消耗以及二氧化碳排放確實(shí)到了比較高位,這個(gè)表里其實(shí)是給了我們作為總體排放量100億噸左右,大數(shù),跟能源相關(guān)的,我們占了全球排放的大概1/4多,這么一個(gè)局面,使得我們不得不做出“雙碳”的承諾,這個(gè)我就不多說(shuō)了。
這就有了總書(shū)記在2020年,兩年多前做的“雙碳”的承諾。當(dāng)然碳達(dá)峰我就不說(shuō)了,碳中和其實(shí)比我們想象的還要困難,因?yàn)樵谔贾泻偷臅r(shí)候已經(jīng)不單單是二氧化碳,包括二氧化碳、甲烷在內(nèi)的強(qiáng)溫室氣體的融合。當(dāng)前我們把重點(diǎn)放在二氧化碳,其實(shí)在不久的未來(lái)將會(huì)啟動(dòng)對(duì)甲烷下一步的監(jiān)測(cè)包括控制,都會(huì)成為碳中和的另一個(gè)重要任務(wù)。到碳中和那一天我們承擔(dān)的壓力可能比我們想象的還要大。這是一個(gè)簡(jiǎn)單的背景。
這里我列了一些跟經(jīng)濟(jì)發(fā)展能源相關(guān)的重要數(shù)據(jù),這些數(shù)據(jù)不管從事哪行哪業(yè)都是需要面對(duì)的,當(dāng)然這個(gè)數(shù)據(jù)可能是兩年前匯總的,可能會(huì)有一些出路,我想拿這些數(shù)據(jù)做一些簡(jiǎn)單的分析,來(lái)判斷我們面對(duì)這些數(shù)據(jù)背后的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
首先,經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能量消耗。為什么說(shuō)支持我們經(jīng)濟(jì)發(fā)展必須需要能量?這里面有個(gè)剛性的關(guān)系,這個(gè)數(shù)據(jù)其實(shí)也是近些年來(lái),基本上是已經(jīng)相對(duì)明確的,大概我們用了3%的能量的增量支撐了5%以上的GDP的增加,從這個(gè)數(shù)據(jù)可以看得出來(lái),所以現(xiàn)在我們每年基本以1—1.5噸標(biāo)煤的增量來(lái)增加,況且這個(gè)增加隨著我們作為發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展依然還會(huì)增加,所以這是一個(gè)不可改變的關(guān)系。所以經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)能量的依賴(lài)是一個(gè)剛性關(guān)系。
正因?yàn)檫@樣,我們?nèi)绻?jiǎn)單控制能耗和單位GDP的能量消耗就會(huì)存在一些不科學(xué)、不規(guī)范的地方,所以這才有了大家知道的現(xiàn)在慢慢從能量雙控過(guò)渡到二氧化碳排放雙控,這個(gè)重要的前提是因?yàn)檫@個(gè)重要的剛性關(guān)系。
第二個(gè),現(xiàn)在各行各業(yè)強(qiáng)調(diào)利用各種手段和技術(shù)進(jìn)行節(jié)能。大家知道,節(jié)能最快捷的第一選擇是減排,在這方面有了流程工業(yè),不論是用工藝、裝備、材料、介質(zhì)、技術(shù),還是剛才舒董提到的利用數(shù)字化、智能化、信息化的各種賦能,其實(shí)很重要的一個(gè)目標(biāo)就是要提高過(guò)程效率,降低單位GDP的能耗,這一點(diǎn)其實(shí)作為能源工業(yè)也是一個(gè)非常重要的手段。
第三個(gè),能源結(jié)構(gòu)的根本性調(diào)整也是必然。因?yàn)榈教贾泻偷臅r(shí)候,大家知道,我們要實(shí)現(xiàn)排放的溫室氣體和自然界能消納的溫室氣體的平衡,不根本性改變能源結(jié)構(gòu)是不可能實(shí)現(xiàn)的。按照增長(zhǎng)數(shù)字和能源關(guān)系預(yù)測(cè),要增加80億噸以上甚至百億噸的能耗,這也是和經(jīng)濟(jì)發(fā)展必然的關(guān)系,但是它的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生根本性的顛覆性變化。目前化石能源占比還在80%左右,非化石能源不到20%,但是到了碳中和那一天正好反過(guò)來(lái),非化石能源或者綠電綠氫能源占到80%以上,化石能源占到20%以下,這樣的調(diào)整使得用能工藝都會(huì)發(fā)生一些變革性的技術(shù)來(lái)支撐,這是關(guān)于能源結(jié)構(gòu)。
當(dāng)然這里面還有一個(gè)重要的數(shù)據(jù)是二氧化碳排放的總量,因?yàn)楝F(xiàn)在不管哪個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源,我們跟能源密切相關(guān)的排放大數(shù)100多億噸,這還沒(méi)有到峰值,到峰值號(hào)稱(chēng)控制在105億噸以內(nèi),按照生態(tài)環(huán)境專(zhuān)家預(yù)測(cè),我們自然界能夠靠海洋、湖泊等消納的二氧化碳為主的溫室氣體樂(lè)觀地說(shuō)也就是五六十億噸,稍微保守一點(diǎn)可能三四十億噸,不管按哪個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)算,超出的五六十億噸的二氧化碳及溫室氣體需要我們找到解決的辦法。所以這才有了現(xiàn)在大家知道CCUS,這是我們?cè)诙唐趦?nèi)大規(guī)模處置二氧化碳相對(duì)來(lái)說(shuō)一個(gè)手段,2021年總書(shū)記特意去山東東營(yíng)視察,專(zhuān)門(mén)考察了一個(gè)點(diǎn),中石化勝利油田一個(gè)100萬(wàn)噸的CCUS示范點(diǎn)。當(dāng)然我們搞化學(xué)化工材料的人也在拼命找一些技術(shù)把二氧化碳消納掉,以及農(nóng)業(yè),時(shí)間關(guān)系,不展開(kāi)講了。
最后一個(gè),這里面還有一個(gè)數(shù)據(jù)二氧化碳排放強(qiáng)度,也就是我消耗能源,但是我盡量不排二氧化碳,要達(dá)到這一點(diǎn)必須仰仗綠電和綠氫。
首先,氫,大家知道,這一兩年尤其“雙碳”目標(biāo)提出以后變得非常熱,有兩個(gè)重要原因,一個(gè)是作為能源,因?yàn)槭突I(yè)用了幾十年的氫作為能源,但是它現(xiàn)在另一個(gè)身份,作為跟綠電互相轉(zhuǎn)化的身份,使得它作為儲(chǔ)能的介質(zhì)搖身一變變得非常熱,當(dāng)然了,另外我們未來(lái)氫能的凈增量或者增量都是要仰仗綠氫,所以未來(lái)不管是幾千萬(wàn)噸氫的增量,都要仰仗綠電為主的電解水制氫。所以這樣使得氫能就成為現(xiàn)在一個(gè)新的產(chǎn)業(yè)鏈也好,一個(gè)新的賽道也好,變得非常關(guān)注。
這里簡(jiǎn)單梳理了一下氫能以燃料電池為主的全產(chǎn)業(yè)鏈,為什么非畫(huà)這么一個(gè)復(fù)雜的圖?是想表達(dá)兩層含義,一層含義是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈非常復(fù)雜,從制氫開(kāi)始,不同的路線,到儲(chǔ)氫、運(yùn)氫各種選擇,跟儲(chǔ)氫規(guī)模、用氫密切相關(guān)。當(dāng)然加氫站通過(guò)燃料電池系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為用能的各種環(huán)節(jié),到不同的應(yīng)用場(chǎng)景,整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈相當(dāng)復(fù)雜,這是傳達(dá)第一個(gè)信息。第二個(gè)信息,我們?cè)谶@里面做了一些標(biāo)注,一些關(guān)鍵裝備、材料并沒(méi)有完全穩(wěn)定的規(guī)?;?,比如高壓氫氣循環(huán)泵、質(zhì)子交換膜等,顏色深的說(shuō)明我們還沒(méi)有完全掌握技術(shù),在這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈里意味著我們有巨大的機(jī)遇,當(dāng)然也可以說(shuō)是挑戰(zhàn),不管哪個(gè)產(chǎn)品攻克了,都可能帶來(lái)一個(gè)產(chǎn)業(yè),一個(gè)產(chǎn)品技術(shù)。
時(shí)間關(guān)系,我只是給大家點(diǎn)一點(diǎn),因此這個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈我們?cè)杏鵁o(wú)限的機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。這是關(guān)于氫能。
第二,關(guān)于綠電。因?yàn)榭稍偕娏ρb機(jī)容量飛速增長(zhǎng),這么大量的綠電怎么來(lái)消納?其中很重要的,就是傳統(tǒng)的高能耗的化工過(guò)程能不能承載消納大規(guī)模綠電快速增長(zhǎng)的技術(shù)?所以我們團(tuán)隊(duì)在考慮怎么把綠電用于變革傳統(tǒng)的加熱過(guò)程,把原來(lái)常規(guī)的加熱方式變成用電方式加熱。一個(gè)是乙烯生產(chǎn)過(guò)程,我們通過(guò)高溫裂解生產(chǎn)乙烯,這個(gè)過(guò)程常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)每生產(chǎn)一噸乙烯要消耗大概半噸以上的燃料,現(xiàn)在提出用電加熱,替代五六百公斤的燃料,這樣的話當(dāng)然也有能耗,但是我不排放二氧化碳,這么一個(gè)過(guò)程能不能實(shí)現(xiàn)呢?我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里已經(jīng)嘗試,這里面核心的一個(gè)變革,就是把加熱方式變了,現(xiàn)在電變成磁,磁變成熱,只加熱反應(yīng)器內(nèi)的介質(zhì),當(dāng)然一方面消納綠電,一方面可以提高效率,當(dāng)然這里面要攻克核心裝備,以及過(guò)程中還有一些材料催化劑需要研發(fā),等等。這個(gè)技術(shù)到底可不可行?我們通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室研究,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可以向丙烷脫氫生產(chǎn)乙烯的化工過(guò)程有可能用電加熱替代目前的加熱爐加熱,當(dāng)然我們也可以把非常復(fù)雜的流程和裝備可以大大簡(jiǎn)化?,F(xiàn)在這個(gè)過(guò)程已經(jīng)進(jìn)到1萬(wàn)噸的示范,在山東東營(yíng),我們期盼這個(gè)工藝能夠帶來(lái)一些新的機(jī)會(huì),當(dāng)然我們做了初步的核算,還有一些經(jīng)濟(jì)的競(jìng)爭(zhēng)性。
第二個(gè)非常熱的過(guò)程叫合成氨,當(dāng)前我們搞電、搞化工的都非常關(guān)注,成了一個(gè)明星過(guò)程。這個(gè)過(guò)程傳統(tǒng)的也是用煤、石油、天然氣把里面的氫拿出來(lái)最后做成氨,這是一個(gè)高能耗高排放的過(guò)程?,F(xiàn)在我們不用這個(gè)東西了,用電、水和煙氣來(lái)做這個(gè)過(guò)程,利用光伏發(fā)電,電解水制氫,得到綠氫,我們對(duì)煙氣吸附氮?dú)夂投趸?,氫氣和氮?dú)饩秃铣砂?,氨出?lái)再變成綠料素,為什么熱?大家可以看這個(gè)過(guò)程完全沒(méi)有排放,況且還可以消納二氧化碳,得到的產(chǎn)品氨都是綠色的,作為儲(chǔ)氫來(lái)講,氨就有一個(gè)新的身份,是得這個(gè)過(guò)程變得異?;馃帷?/p>
最后,我講一下儲(chǔ)能,剛才舒總提到了,剛才講得這么美好,但這里面有個(gè)巨大的鴻溝,怎么把可再生電力的不穩(wěn)定性、波動(dòng)性和化工過(guò)程的強(qiáng)穩(wěn)定性這兩個(gè)之間的差距給架起來(lái)?要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn),必須具備足夠規(guī)模的大規(guī)模的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能,才能把這個(gè)橋架起來(lái)。這個(gè)過(guò)程像抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能,當(dāng)然可以完成一定的任務(wù),但是因?yàn)槲覀冃枰卧^(guò)程結(jié)合,這些受區(qū)域條件限制的就很難跟化工過(guò)程耦合,我們需要電化學(xué)儲(chǔ)能方式跟化工單元過(guò)程耦合在一起,這個(gè)過(guò)程就是液流電池?,F(xiàn)在液流電池已經(jīng)商業(yè)化,已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)運(yùn)營(yíng)模式,但是各種技術(shù)也面臨著,像釩、鋰有一些資源限制。儲(chǔ)電的多少完全區(qū)域于兩個(gè)電解液罐的大小,當(dāng)然這個(gè)過(guò)程核心包括碳布電極和催化劑以及怎么抑制副反應(yīng),當(dāng)然最大的優(yōu)勢(shì)鐵和鉻不受資源限制。
去年10月份,二十大期間,我們建成了一個(gè)400千瓦時(shí)的中試,經(jīng)過(guò)一定時(shí)間運(yùn)行,基本參數(shù)可以滿足低成本大規(guī)模儲(chǔ)能要求,當(dāng)然現(xiàn)在正在進(jìn)入工業(yè)示范階段,也期盼這個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)為我們當(dāng)前的儲(chǔ)能技術(shù)提供另一個(gè)選擇。
時(shí)間關(guān)系,謝謝大家!也預(yù)祝這次會(huì)議取得圓滿成功。謝謝!
產(chǎn)因城強(qiáng),城因產(chǎn)興。工業(yè)化與城市化是經(jīng)濟(jì)社會(huì)……[詳情]
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