劉科:煤炭石油能源如何“由黑轉(zhuǎn)白”?

文章來源:一財(cái)號(hào)劉科2022-02-05 22:40

主持人楊宇東:劉院長(zhǎng)曾經(jīng)在媒體上提出,可以用如今煤炭和石油經(jīng)濟(jì)約20%的碳排放總量,來解決中國的交通電力供暖以及石油短缺問題,為實(shí)現(xiàn)碳中和做出一定的貢獻(xiàn)。煤炭石油“從黑到白”的轉(zhuǎn)換,您認(rèn)為具體會(huì)怎么實(shí)現(xiàn)呢?
 
劉科:近年有一個(gè)很重要的事件發(fā)生——中國的太陽能風(fēng)能,尤其是太陽能價(jià)格變得比較便宜了。
 
以我了解到的一家央企為例,該企業(yè)掛單價(jià)為每度電1毛4分2一度電,其中還包括了三分錢的資源稅,它的成本其實(shí)是1毛1分2一度電。近期我跟一位華為的高管交流,得知華為現(xiàn)在在沙特要搞1.3G瓦的太陽能電廠。1.3G瓦什么概念?我記得20多年前我在紐約,整個(gè)紐約州的用電只有30g瓦,包括紐約市的相當(dāng)于燒煤的話,它一天每天13,000噸煤。
 
這個(gè)量很大了,那么因?yàn)橹袞|日照時(shí)間長(zhǎng),另外中東的資本成本便宜,他們甚至可以說做到一度電1美分。不到7分錢人民幣,這個(gè)是個(gè)很大的進(jìn)步。這個(gè)是在10年前我們做能源的時(shí)候,包括我自己不可想象的價(jià)格,既然太陽能很便宜了,現(xiàn)在怎么充分利用它?太陽能再便宜,卻擺脫不了一個(gè)核心:一年只有20%左右的時(shí)間能夠發(fā)電,那80%左右沒有太陽的時(shí)候怎么辦?
 
目前你要么靠核電,要么靠火電,要么靠天然氣。天然氣全世界沒有這么多,如果暫停新能源供應(yīng),火電就容易價(jià)格失衡,結(jié)果歐洲天然氣價(jià)格今年暴漲7倍、8倍,是出奇的漲,消費(fèi)者受不了。
 
所以核心的問題是當(dāng)百分之80%左右沒有太陽沒有風(fēng)能的時(shí)候,我們?cè)趺刺峁┠茉?,這就是今年一直提及的概念——儲(chǔ)能。但是儲(chǔ)能靠電池儲(chǔ),現(xiàn)在目前來講技術(shù)還沒到那一步,在比爾.蓋茨這本書里邊引用了一個(gè)數(shù)字,說全世界現(xiàn)在一年生產(chǎn)的電池量還不到東京一天用,此外,電池儲(chǔ)能現(xiàn)在成本還是比較貴,為什么比較貴?
 
我用反證法,比如現(xiàn)在我們發(fā)電我才1毛1分多錢一度電,今天珠三角的谷電3毛錢,峰電1塊3,前段甚至到1塊7,要是發(fā)電才1毛多,儲(chǔ)一個(gè)電3毛到1塊7,說明現(xiàn)在儲(chǔ)電的成本還比較高。
 
因此我國提出,有太陽能等新能源的時(shí)候,盡量用新能源。
 
科學(xué)角度來說,甲醇和氫氣反應(yīng)的溫度290度,如果在電場(chǎng)就是沸熱了,因此,發(fā)電廠的距離也值得考究。如果電廠建到幾千公里以外的話,電可以輸過來,單熱是不可能輸過來的,如果在附近發(fā)電,電力和熱力都可以利用起來。
 
因此在這樣的前提下,今天的煤炭或者石油經(jīng)濟(jì)和我描述的綠色甲醇經(jīng)濟(jì)就值得關(guān)注了。
 
先普及一下綠色甲醇的概念:
 
比如在西部用太陽能和風(fēng)能產(chǎn)生濾電,電解水制氫制氧,那么純氧也很寶貴。氫能的值是把氫氣輸過來,氧氣就放空了,那氧氣我們可以用來它氣化城市垃圾、氣化生物質(zhì),甚至氣化少量的煤,這樣就生產(chǎn)叫做綠色的甲醇,產(chǎn)出來液體就是綠色的,那么液體的綠色從東部西部的海拔都是1500米,中國西氣東輸?shù)墓芫€已經(jīng)有了,那么天然氣每立方米只有10千瓦時(shí),綠色甲醇的每立方米是4300千瓦,這背后的意義是什么呢?
 
如果我們采用西氣東輸,不管多小的管道線都可以輸送同樣的能量,修管線最貴是征地、立項(xiàng),當(dāng)一個(gè)大管線也有了,在邊上再綁一根小管線,這個(gè)成本是很低的。而且甲醇零下70度不結(jié)冰,那就有的必須要保溫,因此當(dāng)這根管子從西部修好了,1500米海拔1.5公里的高度自動(dòng)就流到東部了。
 
流到東部以后,如果這個(gè)甲醇是綠色的,我就拿李書福,吉利的甲醇汽車為例,都是綠色能源,同時(shí)我在你所在城市發(fā)電,290度變氫氣,氫氣發(fā)電,80度發(fā)電的效率是燃燒發(fā)電的一倍,如今的煤炭經(jīng)濟(jì)的效率就可以理解了。煤炭經(jīng)濟(jì)現(xiàn)在燒煤在西部一個(gè)火電廠,頂多40%的效率,輸?shù)倪^程中損失后只有百分之三十幾輸?shù)侥闼诘某鞘校?0%多都是以熱的形式浪費(fèi)掉,因?yàn)殡娍梢暂斶^來,熱輸過來就冷了,就浪費(fèi)掉了,只有百分之三十幾的效率。
 
而如果使用綠色甲醇了,我用西部便宜的太陽能、便宜的風(fēng)能,再加一些便宜點(diǎn)的劣質(zhì)媒或者一些城市垃圾,液體等。當(dāng)從遠(yuǎn)方輸送過來時(shí),管線、水往低處流,甲醇跟酒精一樣在流動(dòng)的過程中不需要能量,流到城市發(fā)電的效率是原來的2-3倍,而且同時(shí)290度余熱就可以冬天在北方,山東、北京、天津那地方可以供暖,夏天一個(gè)熱泵就可以治冷,這樣綜合能效就是原來煤炭經(jīng)濟(jì)的至少5倍以上,這樣就用原來煤炭經(jīng)濟(jì)排放不到20%的碳排放,就可以解決大家的交通、供暖、供電甚至供暖的問題。
 
以上是我描述的一個(gè)愿景,有一個(gè)前提條件,就是碳中和碳稅必須足夠高,如果碳稅很便宜的話,大家繼續(xù)就用煤炭制甲醇繼續(xù)進(jìn)入化石能源。如果碳稅真正像高到歐洲這個(gè)程度,我剛才描述的一種方案,如今已經(jīng)具備經(jīng)濟(jì)性,因?yàn)槿绻灰f是1毛多錢的太陽能,2毛錢甚至3毛錢一度電的太陽能,我現(xiàn)在制出來的液體跟今天的汽油等熱之下成本也差不多了,在這種情況下我們又何必持續(xù)進(jìn)口石油呢?
 
因此我覺得慢慢要利用中國便宜的風(fēng)能、太陽能,把握風(fēng)能、太陽能。當(dāng)有太陽能的時(shí)候,盡量通過電網(wǎng)來輸電,沒有風(fēng)沒有太陽能的時(shí)候,將難以利用的能源轉(zhuǎn)成綠色液體,用今天已有的綠色液體的基礎(chǔ)設(shè)施,就像汽油基礎(chǔ)設(shè)施、加油站、輸油管線罐車等將其利用起來,運(yùn)用綠色液體輸送到千家萬戶,開車發(fā)電、供暖、制冷。
 
因此將來汽車方面,我不認(rèn)為電動(dòng)車對(duì)北上廣深城市適配性是完美的,因?yàn)槲也徽J(rèn)為現(xiàn)在人類很快會(huì)把已有的積了幾萬億液體的基礎(chǔ)設(shè)施全扔掉,再到處建設(shè)充電站和加氫站,氫能加氫站的建設(shè)不是那么容易,同時(shí)加氫站的確需要很大的社會(huì)資源和各方面安全性的考量。
 
這種基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)永遠(yuǎn)對(duì)新能源汽車是“雞和蛋,蛋和雞”的問題。所以我想的就是利用綠色液體,用已有的液體設(shè)施,一套綠色甲醇可以供未來的三代汽車,第一代汽車,今天李書福的甲醇汽車廠。
 
第二代將來我的暢想是綠色甲醇混合動(dòng)力。第三代如果燃料電池真正便宜了,我傾向于綠色甲醇動(dòng)力。車上甲醇和水反應(yīng)制氫,氫通過燃料電池80度發(fā)電,80度發(fā)電的效率就是內(nèi)燃機(jī)燃燒1000多度,發(fā)電效率2~3倍。這樣可以實(shí)現(xiàn)一代基礎(chǔ)設(shè)施綠色液體供三代汽車使用,同時(shí)可以家庭的用電、供電、供暖、供暖。
 
主持人:一個(gè)非常好的愿景問題,但今天您也談到一個(gè)限制,就是說碳稅的問題,我們也不能說光等著碳稅的矛盾沖突之后,再去發(fā)展這么一個(gè)技術(shù)路線和實(shí)現(xiàn)這么一個(gè)愿景。劉院長(zhǎng)關(guān)于這一塊您還有沒有進(jìn)一步的建議。
 
劉科:希望國家有適當(dāng)?shù)闹С终摺?/div>
 
從近幾年數(shù)據(jù)來看,我國推動(dòng)電動(dòng)車的發(fā)展,耗資已經(jīng)上萬億了。而在我看來,如果降低碳稅的收費(fèi),可能能源問題能得到一部分的緩解。
 
從目前情況來看,當(dāng)前煤制甲醇,每噸甲醇要排放3.5—4噸的二氧化碳,而如果碳稅標(biāo)準(zhǔn)有所降低,煤制甲醇就有暢想的余地了,太陽能也并非不可替代了,只有碳稅到一定程度,大家可能就不用維持甲醇了,那會(huì)兒太陽能治甲醇的技術(shù)就有競(jìng)爭(zhēng)力了。
 
至少我覺得國內(nèi)現(xiàn)在作為一個(gè)儲(chǔ)備技術(shù)開始示范起來,那么未來我相信假如這個(gè)世界上要實(shí)現(xiàn)碳中和,碳稅在世界會(huì)慢慢趨于平衡的,你不可能說是現(xiàn)在像歐洲的碳稅是90歐元,我們現(xiàn)在50人民幣,對(duì)吧?
 
從發(fā)展的角度來講的話,我相信未來是可以實(shí)現(xiàn)的,大家提前布局,也能進(jìn)一步提升中國的競(jìng)爭(zhēng)力。
 
當(dāng)然,美元跟黃金現(xiàn)已脫鉤,現(xiàn)在支持美元的重要因素是石油,目前我國每年需要進(jìn)口2000多億美金石油,如果能利用中國價(jià)格更合適的太陽能、風(fēng)能,加上我們充分的生物質(zhì)技術(shù)(城市垃圾80%是生物質(zhì)),再加一點(diǎn)煤炭資源能制出一類液體,等熱值的成本及跟汽油就接近,甚至比它低一點(diǎn)的話,我們就沒有進(jìn)口石油的必要了,也就掌握了能源的主動(dòng)性。
 
我們國家有一個(gè)特殊的國情——我們石油天然氣儲(chǔ)備量依然有待提升,因此我們能源供給主要靠煤化工,如今中國已經(jīng)有了9000萬噸的煤制甲醇的產(chǎn)能。
 
9000萬的什么概念呢?幾乎是汽油產(chǎn)能的1/4了。同時(shí),我們還有了另一種大量的產(chǎn)能:甲醇制烯烴,有的烯烴、乙烯丙烯所有的石油化學(xué)品都可以治出來了,這表示你凡是原來拿石油制的,我都可以拿煤來制,但是今天如果油價(jià)便宜了以后的話,用煤炭制就沒有的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。
 
另一方面,如果碳稅上升了,我國的優(yōu)勢(shì)也將會(huì)不在明顯,但是我們中國石油和天然氣產(chǎn)能的漏洞,如果能用價(jià)格更低廉的太陽能去替代、如果可以使用綠色甲醇,我們將打通一條綠色石化產(chǎn)品的道路,這個(gè)也是解決中國石油不夠的另外一個(gè)重要的補(bǔ)充。而目前這方面中國已經(jīng)站在世界的前列了。
 
(作者系南方科技大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)學(xué)院、清潔能源研究院院長(zhǎng))
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