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破解碳中和的新路径 助高碳企业的新选择

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  最近,碳中和频频成为热词。为了加快建立健全绿色低碳循环发展的经济体系,把脉我国产业升级和产业革命的方向,于2021年2月22日出台文件作了顶层设计和总体部署,印发了《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》。两天后的2月24日,北京市中关村翠湖科技园举办了“等离激元碳中和研讨会”,就我国绿色产业投资面临的历史性机遇、如何寻找碳中和的路径,以及碳中和产业化的发展前景等相关话题进行了深入研讨。中国国际经济交流中心研究员、“绿色技术经济政策课题组”组长梁云凤博士,等离激元碳中和技术发明人、首席科学家、北京光合新能科技有限公司CEO王琮博士,北京环境交易所首任董事长、国富资本董事长熊焰等业内专家,在会上结合各自专业领域的研究成果阐述了自己的观点。

破解碳中和的新路径 助高碳企业的新选择

  通过走中国特色的碳中和之路,实现“一石三鸟”

  “碳中和”一词并不是这两年新出现的,早在15年前就获选《新牛津英语字典》的2006年年度字汇,主要原因在于它已经从最初由环保人士倡导的一项概念逐渐获得越来越多民众的支持。2007年10月,欧洲摇滚音乐爱好者举办了一次环保音乐节,活动中推行了折椅环保方法,从而使碳中和让更多的人所熟知,各种团体都尝试推广这个词来指碳减量,推动使用再生能源,以改善因化石燃料而排放到大气中的二氧化碳,最终目标是仅使用再生能源,而非化石能源,让碳的释放与吸收达到平衡而不再增加。

  近年来一直致力于研究绿色技术经济的“绿色技术经济政策课题组”组长梁云凤博士向记者指出:“能源环境是世界性难题,中国的资源禀赋、现实国情以及发展阶段使得治理任务更加艰巨。只有绿色高质量发展才是破解我国能源环境困境的必由之路,也是中国特色的碳中和之路。碳中和其实也是环境危机带给我们的机遇,我们要抓住机遇,通过科技创新抢占先机,变不利为有利,将排放的废物变成有价值的东西,为社会能源结构转型提供经济增长的内生动力,形成巨大的碳中和产业,支撑中国经济绿色高质量发展,推动疫情后世界经济的绿色复苏。中国的国情跟别的国家不一样,能源环境问题更突出,我们要选择自己的路。”

  据统计,中国的能源消费和二氧化碳排放量仅次于美国,已经居全球第二位,预计到2025年前后,中国的二氧化碳排放量上升到第一位。控制二氧化碳的排放量已经成为每位公民的责任。“我国二氧化碳的排放约占全球总量的30%,要想减量就需要通过科技创新和产业变革,把二氧化碳排放高的劣势和压力变成优势和动力。根据2016年4月签署的巴黎协议,2030年全球的碳排放总量要达到550亿吨,按照30%计算,我国到时候每年的碳排放就会达到165亿吨。这跟我国的富煤、缺油、少气的能源禀赋和能源结构有关,煤炭占我国一次能源消费60%左右,燃煤发电是我国碳排放最大的来源,占总量的一半左右,再加上数以千计的钢铁厂、化工厂等,总共占到80%。能源供给制约的要素多,能源生产消费对环境损害大,能源技术总体上仍相对落后。此外,我国的油气对外依存度偏高,2019年我国石油对外依存度是72%,天然气的依存度是42.1%。我国是发展中大国,人口多、底子薄,中国特色的碳中和之路应该是一石三鸟之路。”梁云凤说,“既能解决能源问题,也能解决环境安全问题,还能实现绿色高质量增长。”

  2060年实现碳中和,2030年达到碳达峰,国家很多的高端产业将来是不是要退出,对经济带来巨大影响?梁博士认为,经过科技创新不但没有影响,还会创造更大的价值。解决了能源,解决了环境安全,还解决了我国绿色增长的新动能问题。这就需要大力发展碳中和产业、治碳制能产业,在破解能源困境的同时促进经济增长。绿色科技创新是绿色高质量发展的核心,实现碳中和目标的核心支撑也一定是科技创新。

  谈到等离激元碳中和技术,梁云凤博士说道,这个技术完全符合五中全会提出的科技创新四个面向,即面向世界科技前沿、面向世界经济主战场、面向国家重大需求、面向人民生命健康。它最大的特点就是变废为宝,把二氧化碳和废热变成原材料,利用不花钱的太阳能制造出高价值的能源,汽油、柴油、氢能等。等离激元碳中和技术应用广、成本低、效率高,实现了从绿到金的良性循环,可谓是真正的“一石三鸟”的解决方案,对于我国加快构建以国内大循环为主体,国内国际双循环相互促进的新发展逻辑至关重要。”

破解碳中和的新路径 助高碳企业的新选择

  通过复刻光合作用,实现治碳制能

  光合新能的首席科学家王琮博士就等离激元的溯源对记者介绍:“1951年DavidPines和DavidBohm预测提出了等离激元的概念,之后1957年,RufusRitchie又将等离激元的概念延伸到表面和界面上,提出了表面等离激元的存在。局部表面等离激元共振(LSPRs),定义为“在纳米颗粒周围,由光激发的电子振荡的集合;而在纳米颗粒周围,得到的聚焦增强的光场,也是LSPRs的重要特点。得益于计算模拟技术的发展,于2000-2010年左右,等离激元的理论模拟逐渐成型,并进一步完善。其应用已在诸多领域崭露头角。2008年,华盛顿大学的Raschke教授团队发布论文,用扫描近场光学显微镜(s-SNOM),首次实际观测到了表面等离激元超高分辨率的空间分布,即纳米级的光场自聚焦增强。早在2006年,美国普渡大学投资1亿美元着手建设了面积2万平米的布雷克纳米中心,集中研发等离激元技术和相关纳米光子学。”

  “技术创新是实现碳中和的主要途径。”王琮博士说:“2009年我方团队核心成员于美国麻州大学留学期间,在世界上首次将等离激元技术应用到二氧化碳和水分解合成烷烃的领域,其后美国南加州大学和杜克大学也分别在2011年和2016年跟进了该领域的研究。”

  由于不需要极端条件,只需要廉价的能源,比如自然光照和工业余热,不用转成电或氢气,一步就可以实现二氧化碳的再利用和碳循环。目前利用等离激元处理二氧化碳是相关科研领域的热点。据介绍,目前北京光合新能科技有限公司率先进行了等离激元碳中和技术的工业化,在七台河市建成了中试基地,并已利用大唐电厂的废气余热开始了试运行。

  等离激元的光聚焦原理是否符合能量守恒定律?针对记者的提问,王琮博士说:“它一定是能量守恒的。正常情况下,光热能输入再被储存下来大约8%,变成了油气所具有的热值,另外的90%多在这个过程中耗散掉了。我们未来的目标就是怎么提高效率,让消耗变得更少,让储存下的变得更多。等离激元技术其实在某种程度上就是复刻了光合作用,而且是比自然界中更有效的。”从这个角度看,这是工业革命的一个创新和迭代,可以高效率、低成本地将二氧化碳转化为烷烃类产品,可作为石油天然气的替代品。

  等离激元技术的重大核心意义在于:现有汽车、飞机、轮船等一切机器都可以照样燃油燃气,却不增加任何碳排放。在满足人类能源需求的同样条件下,用这一技术产出的燃油燃气比例越多,节约的化石能源就越多,净碳排放量就降得越多。这一技术普及越快,规模越大,实现碳达峰和碳中和目标的速度就越快!

破解碳中和的新路径 助高碳企业的新选择

  通过绿色金融加速高碳企业产业升级

  北京环境交易所首任董事长、国富资本董事长熊焰也非常看好等离激元碳中和技术,他告诉记者:“实现碳中和目标的关键技术有三点:一是保障高比例可再生能源电网的安全稳定运行的技术,包括储能技术、输配技术、能源互联网技术等;二是终端用能的电气化技术,电被公认是使用效率、安全性和绿色环保最好的一种二次能源,因此终端用能要尽可能电气化;三是安全的新一代核电技术,氢能技术以及碳捕获、碳沉降技术。”

  熊焰指出,多数欧美国家把碳中和时间确定在2050年,中国虽然晚了10年,但我们是要用30年走完西方国家走了60、70年的道路,其难度和决心还是非常大的。碳中和将成为全球新的共识、全球新的政治认同和国家博弈的手段。市场型政策的兴起源于它的成本效益、全面性和灵活性。它的政策工具形式多样,适用于不同的情景,综合协同效应比较好。“我认为碳排放本质上是一个经济行为,最终还要靠经济手段来解决。”

  碳市场的起点应该是确定的、刚性的减量(CAP),是国家确定的减排总目标,也就是“2030年碳达峰、2060年碳中和”的目标。“碳中和是个大的社会目标,或者叫社会工程,也是一个重大的社会经济结构的转变,是一个约束性的条件,自我约束、自我加压的一个重大宣誓。通过立法的方式,把每年企业排放的指标,约定一个规定减少的指标。比如说每年刚性的要减3%,从100变成零,那就是从高峰算,30年要减到零。也就是说,每年要实现减排3%,企业必须进行技术创新、投入与变革。减得多的,可以卖掉。没减的就要去买。如果又没减,又没买,就要受罚。大幅度的减碳,把碳作为一种资源、一种财富、一种权益,获取高额回报,吸引更多的技术资金力量的投入。碳中和的实现通常由买方(排放者)、卖方(减排者)和交易机构(中介)三方来共同完成。”熊焰谈道。

  据了解,中国碳市场规定了年排放2.6万吨以上,年用煤1万吨以上的电力行业是第一轮的减排主体。碳交易作为一种市场机制,能够低成本、高效率地实现温室气体排放的有效配置,达到总量控制和公共资源合理化利用的目标,使全社会的综合减排成本降低,从而使得社会资源得到优化配置。对于减排成本高的企业,碳市场鼓励企业进行市场购买,补足配额缺口,降低减排成本,让减排成本低的企业多减排。本质上,碳交易就是通过市场机制“奖优淘劣”,实现买碳有成本、卖碳有收益、投资有回报的逻辑循环。

  投资界预测,中国要实现“3060目标”,总资金需求约140万亿元,年均约3.5万亿元,长期资金缺口年均在一半以上。由于我国富煤、少气、贫油的资源禀赋,决定了如何把二氧化碳这个负担变成资源,对于我国来说,将是重中之重的国之大事。

  熊焰最后表示,据统计,我国每年现在有100—120亿的二氧化碳要处理。在当前我国“3060目标”的催化下,碳中和不只是达摩克里斯之剑,更是推动能源等碳排放型企业转型升级的催化剂。那些能大规模减碳的绿色创新技术必将受到追捧,而那些把二氧化碳减排负担变成新增资源的绿色循环技术,无疑将成为强力的风口。

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