本报记者 吴起龙

       自人类开展大规模工业活动以来，伴随着能源消耗，温室气体大量排放造成了全球变暖。大力推进能源结构转型，提升非化石能源在一次能源消费中的占比，力求实现“净零排放”，已成为全球各国的一致行动。

       但在中国科学院院士郭烈锦看来，当前，全球一次能源依然是以化石能源为主体，化石能源消耗占比84%以上，且中短期内难以大幅降低、仍将占据主导地位。

       “依据我国的一次能源总消耗量测算，每年排出的二氧化碳约为100亿-104亿吨。”郭烈锦解释称，目前我国煤炭占一次能源消费结构的比重约为55%，煤炭使用贡献了70%以上的二氧化碳排放量，因此减少煤炭利用造成的二氧化碳排放是我国碳减排的首要任务。

       他进一步表示，当下我国电力行业发展取得了巨大进步，但同时发电也是消耗煤炭最主要的部分；如果电力不能减排二氧化碳，那“双碳”目标便不易实现。

       “虽然可再生能源具有显著的可持续性和零排放等优势，且储量巨大，但具有明显的间歇不稳定性，在当前技术体系下发展受到电网调峰和消纳能力限制。短期内依靠可再生能源完成一次能源供给的主体任务，是不现实的。”郭烈锦说。

       在郭烈锦看来，构建氢电互补的能源有序转化和供给体系或可担此大任。

       “目前，国内外各层面所作对氢能的预期需求远远低估了氢能在未来能源供给体系中的地位。电很难存储，氢恰相反，相信未来的氢将会具有跟电同等的地位。”郭烈锦直言。

       那么，大规模、低成本的洁净氢从哪里来，又将如何切实实现二氧化碳减排目标？

       郭烈锦建议，必须发展洁净低碳甚至不排放二氧化碳的、以化石能源为一次能源的发电技术以替换当前传统的以化石燃料燃烧为基础的火电及常规热化学气化制氢，同时大力发展风电、光伏和水电的全周期、全方位的发电制氢技术，並大规模生产应用。

       “构建氢电互补互换的能源有序转化体系，同时统筹考虑体系中的碳集循环，并结合自然界中富集的二氧化碳，将其资源化高值利用，是廉价、洁净的制氢路线。”郭烈锦说。

       传统的煤气化制氢是将煤炭部分氧化放热后，再与水蒸气变换重整的过程，可以概括为“以空气为基”，这种技术路径污染、低效。但如果“以水为基”，通过水-煤直接接触、吸热还原直接气化制氢的方法，即可实现清洁、高效制氢的目标。

       他进一步解释，该技术路线是将煤置于超临界水蒸汽环境中，通过还原反应，制取氢气和二氧化碳，之后将溶解了二氧化碳的超临界水蒸汽推动轮机做功发电，做功后气水分离自然得到高纯度的二氧化碳，同时得到远高于现在燃煤发电机组的发电效率，“无论何种装机规模下，单台机组的煤电转化效率，均将比相同规模的火电机组至少提高5到10个百分点。”

       “再结合可再生能源规模制氢，以及可再生能源驱动的二氧化碳循环高值化转化利用，还可以实现工业废气中的二氧化碳利用，并将工业生产过程中的废水、废液利用起来。这应该是未来以煤炭为原料，规模化、低成本制取洁净氢，同时解决煤炭利用过程中二氧化碳排放问题的的重要路径。”郭烈锦表示。

       据测算，大规模生以此技术路线制取的氢气，大规模生产的每标准立方米成本不高于0.6元，即生产1公斤氢，成本不足10元。经过20多年的努力，目前该技术路线已经投入规模化的工程示范。

       “基于化石能源的清洁无污染制氢、可再生能源的低成本高效大规模制氢，构建新型的氢电互变、集中与分布式並存耦合互补的能源供给体系，将会带来多种产业及全链条的人类社会生产和生活方式的颠覆性变革。可以使我国立足于富煤的资源禀赋，独创性引领世界能源技术和能源供给体系的变革。”郭烈锦说。