峰谷電與熱儲(chǔ)能綜合利用非常重要的，火電廠是持續(xù)運(yùn)行也不能停的。現(xiàn)在中國的火電廠在半夜12點(diǎn)到早上的6點(diǎn)電這個(gè)區(qū)間，盡管還在排放大量CO2，但發(fā)的電沒人用，是浪費(fèi)掉的。怎么辦？
峰谷電與熱儲(chǔ)能綜合利用
電不好儲(chǔ)存，可以用熱的形式儲(chǔ)存下來，利用分布式儲(chǔ)熱模塊，在谷電時(shí)段把電以熱的形式儲(chǔ)下來，再在需要時(shí)用于供熱或空調(diào)，這樣可以讓1/4甚至是1/3的時(shí)間的電不至被浪費(fèi)，可大大降低CO2排放，實(shí)現(xiàn)真正的煤改電，再配合屋頂光伏戰(zhàn)略等其它可再生能源，就能為縣域經(jīng)濟(jì)提供清潔電量，進(jìn)一步減少電煤的消耗。能量不僅僅是電能，國內(nèi)儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)τ趦?chǔ)電關(guān)注較多，但實(shí)際上大多數(shù)的能量從消費(fèi)端來看都是用在了熱能領(lǐng)域，儲(chǔ)熱技術(shù)也是需要我們?nèi)リP(guān)注和發(fā)展。
利用可再生能源制甲醇，然后做分布式的發(fā)電?？梢允褂眉状?xì)淠芊植际侥茉刺娲磺惺褂貌裼蜋C(jī)的場(chǎng)景，和光伏、風(fēng)能等不穩(wěn)定可再生能源多能互補(bǔ)。用甲醇液體作為太陽能及風(fēng)能的載體，甲醇和水制氫再發(fā)電取代柴油發(fā)電機(jī)做分布式熱電聯(lián)供，結(jié)合屋頂光伏及儲(chǔ)熱及熱泵技術(shù)在廣大農(nóng)村取代燃煤,不僅低碳，環(huán)保而且可以減碳。 在“碳達(dá)峰、碳中和”的時(shí)代背景下，需要對(duì)一些誤區(qū)進(jìn)行澄清，同時(shí)認(rèn)清技術(shù)的發(fā)展邏輯，找尋現(xiàn)實(shí)發(fā)展路徑。
2020年，我們中國二氧化碳排放大約103億噸，其中，煤炭、石油、天然氣排放達(dá)到95億噸，所以，約92%的CO2排放是以上煤炭、石油、天然氣這三種化石能源燃燒產(chǎn)生的。衡量任何一家公司、任何一家單位、任何一個(gè)系統(tǒng)，把這三個(gè)算準(zhǔn)就可以了。國家對(duì)這三個(gè)都有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不需要額外再計(jì)量CO2排放量。
碳中和是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要通過多種技術(shù)渠道及各種努力去減碳，但有些誤區(qū)：
第一個(gè)誤區(qū)，是認(rèn)為風(fēng)能和太陽能比火電都便宜了，因此太陽能和風(fēng)能完全可以取代火電實(shí)現(xiàn)碳中和。太陽能和風(fēng)能是便宜了，但最大的問題是非穩(wěn)定供電。在這種情況下，棄光棄風(fēng)的問題非常嚴(yán)重，因?yàn)殡娋W(wǎng)只能容納15%的非穩(wěn)定電源。風(fēng)能、太陽能發(fā)出來的電，電網(wǎng)沒法全部承受。
第二個(gè)誤區(qū)，是人們以為有個(gè)魔術(shù)般的大規(guī)模儲(chǔ)電技術(shù)。
第三個(gè)誤區(qū)，有些人認(rèn)為我們可以把二氧化碳轉(zhuǎn)化成各種各樣的化學(xué)品。
第四個(gè)誤區(qū)，是說可以大量地捕集和利用二氧化碳。
綠色甲醇?xì)淠艿姆植际侥茉礋犭娐?lián)供
第五個(gè)誤區(qū)，是認(rèn)為通過提高能效可以顯著降低工業(yè)流程、產(chǎn)品使用中的碳排放，就可以實(shí)現(xiàn)碳中和。能效永遠(yuǎn)要提高，提高能效是世界上成本最低的減碳路線。
第六個(gè)誤區(qū)，是認(rèn)為電動(dòng)車可以降低碳排放。我們石油不夠，寄望于我們已建成的超強(qiáng)的發(fā)電能力，這樣發(fā)展電動(dòng)車是有好處的。但是，在全生命周期的碳排放分析看來，電動(dòng)車考慮到電池生產(chǎn)過程中的排放，如果電網(wǎng)里的電大部分仍然是火電，電動(dòng)車對(duì)減碳及全球氣候變化影響非常有限。
為什么靠電動(dòng)車不能完全解決碳中和的問題？只有中國的能源結(jié)構(gòu)徹底改變以后，電動(dòng)車才能算得上清潔能源，也才有可能做到碳中和。如果能源結(jié)構(gòu)不改變，如果電網(wǎng)主要還是煤電，那電動(dòng)車的擴(kuò)張對(duì)減少碳排放的貢獻(xiàn)非常有限，這個(gè)你們?nèi)ニ阋幌戮椭懒?。只有能源結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)里大部分是可再生能源構(gòu)成的時(shí)候，電動(dòng)車才能算得上清潔能源。為什么前一百年電動(dòng)車未能戰(zhàn)勝燃油車？電動(dòng)車這個(gè)概念并不新，100多年前如1912年，紐約、倫敦、巴黎，還有洛杉磯的大街上，跑的電動(dòng)車遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于燃油車。電動(dòng)車和燃油車之爭(zhēng)不是今天剛剛開始。那么，為什么前一百年電動(dòng)車沒有競(jìng)爭(zhēng)過燃油車？
第一個(gè)原因，電池能量密度到現(xiàn)在特斯拉的電池、比亞迪的刀片電池，也就是260千瓦時(shí)/立方米。而汽油的能量密度是8600千瓦時(shí)/立方米。稍后即將提到的甲醇液體是4300千瓦時(shí)/立方米，遠(yuǎn)大于電池。
第二個(gè)原因，液體是最好的儲(chǔ)能的載體。液體能源有個(gè)非常好的特點(diǎn)，陸上可以管路輸送，海上可以非常便宜地跨海輸送，而且可以在常溫常壓下長(zhǎng)期儲(chǔ)存。高度酒（高度酒也是一種醇類液體）存50年沒問題，但電和氣都不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存。這就是液體能源的優(yōu)勢(shì)。人類永遠(yuǎn)選擇經(jīng)濟(jì)最優(yōu)化的東西，不是誰喜歡什么，而是什么東西最便宜，最方便。
第三個(gè)原因，電動(dòng)車規(guī)?；a(chǎn)后，成本依然降不下來，主要原因是電動(dòng)車需要的有色金屬成本高（因?yàn)橛猩饘俨还苁堑厍騼?chǔ)量，還是企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)量都存在明顯限制）。
當(dāng)然，電動(dòng)車遇到這些問題，并不意味著不去發(fā)展電動(dòng)車和電池技術(shù)，電池技術(shù)的研發(fā)永遠(yuǎn)是重要的，不僅是工業(yè)界在推動(dòng)研發(fā)各種先進(jìn)電池技術(shù)，我們南方科技大學(xué)的趙予生教授、鄧永紅教授等團(tuán)隊(duì)在這方面一直努力創(chuàng)新研發(fā)，并且取得了領(lǐng)先的進(jìn)展。但是有一點(diǎn)我要講，電動(dòng)化和智能網(wǎng)聯(lián)化沒有必然的聯(lián)系。內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)只要電池足夠大，夠一臺(tái)較好的計(jì)算機(jī)用就行了，傳統(tǒng)汽車也能智能化。
但是這個(gè)世界不需要追求絕對(duì)的零碳，講碳中和的時(shí)候一定要強(qiáng)調(diào)，就是這個(gè)世界碳太多不好，但是任何人追求絕對(duì)的零碳是不科學(xué)的，因?yàn)槲覀兂缘氖称?、植物生長(zhǎng)和光合作用都需要二氧化碳。如果把中國的經(jīng)濟(jì)從煤經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)到甲醇經(jīng)濟(jì)就可以減碳67%，那么基本上就可以做到碳平衡了。因此中國講的是“碳中和”。我個(gè)人覺得，從中國的天然能源稟賦和工業(yè)基礎(chǔ)來看，中國有很成熟的煤制甲醇技術(shù)，再用甲醇作為能源的載體就可以做到減碳60%以上，這可能是未來比較現(xiàn)實(shí)的一條碳中和路線。說穿了是利用現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施把太陽能、風(fēng)能以甲醇液體的形式儲(chǔ)存下來。甲醇是一個(gè)載體，液體的載體比氣和電載體科學(xué)多了。因?yàn)椋婋m然好輸送但是不好存儲(chǔ)，氫既不好輸送，也不好存儲(chǔ)，只有液體比較方便。
電動(dòng)車真正的未來是氫燃料電池汽車，不是電動(dòng)車。氫能有它的好處，發(fā)電效率高，能降低對(duì)石油的依賴，排放的是水蒸氣，而且大規(guī)模量產(chǎn)后成本能下來。盡管燃料電池也要用貴金屬，但是它的貴金屬回收技術(shù)相對(duì)來講比較成熟。并且這些年的研發(fā)使得貴金屬用料量在降低，這都是它的優(yōu)點(diǎn)。
甲醇可以作為最好的儲(chǔ)氫載體：如果今后真正想實(shí)現(xiàn)碳中和，并且太陽能、風(fēng)能可以賣碳稅的時(shí)候，可以把風(fēng)能、太陽能和煤結(jié)合制出比較便宜的甲醇，通過車載甲醇制氫并與燃料電池系統(tǒng)集成，這就比直接燃燒的發(fā)動(dòng)機(jī)效率高。這條路線未來是有可能的。我只能說有可能，不能保證，主要取決于各種政策的調(diào)整和碳稅。如果碳稅上去了，這條線路就有經(jīng)濟(jì)性。1L甲醇和水反應(yīng)可以放出143克的氫。儲(chǔ)氫要么壓縮，要么冷凝。即使冷凝，1L的液氫也就72克，而1L甲醇和水反應(yīng)的產(chǎn)氫量是1L液氫的2倍。
那為解決電動(dòng)車的里程焦慮，我車上永遠(yuǎn)裝50升的甲醇就好辦了。你把它充滿，但是車上永遠(yuǎn)裝50L的甲醇，就相當(dāng)于你晚上睡覺把手機(jī)充滿，同時(shí)還帶了一個(gè)充電寶。沒電的時(shí)候，就可以用車上的甲醇和水制氫，用氫發(fā)電。這樣根本不需要再建那么多充電站和加氫站，而且甲醇和水反應(yīng)只需要200多度，它的余熱就可以把電池維持在最佳的溫度，也解決電動(dòng)車冬天的續(xù)航里程問題。
但是去年疫情期間很多地方封城，讓我有機(jī)會(huì)做一個(gè)大實(shí)驗(yàn)，當(dāng)時(shí)，全中國的汽車，包括電動(dòng)車都停了兩個(gè)多月，可北京、太原、西安、哈爾濱、鄭州霧霾的天還是很多。原因在哪里？主要還是抗疫的時(shí)候大冬天家里供暖的問題，中國的天然氣不夠，大冬天，北方農(nóng)村取暖還得燒煤。這突出了冬天取暖煤改電的重要性，以及相變儲(chǔ)能蓄熱的重要性！
儲(chǔ)能的新途徑：通過太陽能、風(fēng)能、核能制備甲醇無CO2排放
甲醇和水制氫發(fā)電燃料電池汽車取代汽車，甲醇作為電動(dòng)車的充電寶，這樣可大大降低交通運(yùn)輸業(yè)的CO2排放，也可以部分解決中國石油不夠的問題。因?yàn)樘柲茱L(fēng)能電解水既可以生產(chǎn)制備氫氣，進(jìn)而生產(chǎn)為綠色甲醇。用廉價(jià)的劣質(zhì)煤結(jié)合太陽能一起制甲醇，成本上在碳中和的背景下也會(huì)有競(jìng)爭(zhēng)力。這樣把中國強(qiáng)大的太陽能風(fēng)能發(fā)電能力釋放出來，把風(fēng)能和太陽能以甲醇液體的形式儲(chǔ)存下來，是值得去探索的另外一條儲(chǔ)能戰(zhàn)略，讓太陽能，風(fēng)能能夠大力發(fā)展減碳。
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