【两会声音】李灿院士:用“液态阳光”减碳

  来源:中国能源报

  发布时间:2022-03-09

  文丨本报记者 朱妍

  “为实现碳达峰碳中和目标,到2030年,我国光伏发电、风电装机容量要达到12亿千瓦以上。多方数据显示,2030年前就有可能超额完成这个任务。更大挑战在于,巨量的风、光发电如何实现有效上网?快速增长的可再生能源电力如何消纳?”在接受记者采访时,全国政协委员、中国科学院院士李灿提及他最关心的问题。

  风、光发电的间歇性使其平稳上网困难,目前主要是靠火电深度调峰,抽水蓄能、化学电池储能等各类储能方式也在发展中。但受制于现实条件、技术等局限,这些方式又难以在短期内解决大规模储能难题。对此,李灿提出利用“液态阳光甲醇”规模转化消纳可再生能源的新思路。

  所谓液态阳光,基本原理是利用太阳能、风能等可再生能源分解水制绿氢,再由绿氢加二氧化碳转化生产甲醇。换言之,以甲醇为载体实现太阳能等清洁能源的储存、运输及利用。“电难以储运,液态的甲醇却能轻易做到。相比传统煤制甲醇工艺,二者在化学反应上是一样的,但来源不同。前者由煤转化而来,按照传统工艺,生产1吨甲醇约排放2-3吨二氧化碳;液态阳光甲醇可利用间歇的风、光发电,经过分解水制绿氢,与二氧化碳进行反应合成,在规模消纳可再生能源的同时,还可以带动其他工业过程的减碳。”李灿解释。

  上述思路不是只停留在研究阶段。李灿介绍,首套千吨级规模化示范工程已在兰州成功完成并通过鉴定,目前正在筹划上马10万吨级工业化生产项目。“生产1吨液态阳光甲醇可消纳6000多度电,一个规模在百万吨级的甲醇合成企业,相当于可存储60亿度电,储能潜力巨大。”

  除了永久储存、便于运输,液体阳光甲醇还具备多重功能:作为理想的低碳清洁燃料,其可替代油气,有助于解决交通碳排放问题;作为中间体广泛应用于化学工业、材料合成等基础工业中,可推动工业绿色制造;作为性能优异的储氢材料,使用甲醇储氢还能缓解氢能储运安全、成本等难题。

  “氢能虽好,但因其体积密度低,通常需使用特殊的高压气瓶进行储运。哪怕是装着十几克氢的高压气瓶也重达几十公斤,运输距离超过100公里,运氢成本甚至可能翻一倍。利用甲醇作为运输介质,100公斤甲醇经过水汽重整可释放18.75公斤的氢,运输1吨甲醇相当于可释放187公斤以上的氢,储氢量高,而且用普通车辆常压运输即可,安全性高、经济性好。从这个角度来看,液态阳光甲醇可在多方面助力二氧化碳减排。”李灿举例。

  那么,哪些地区可发展液态阳光甲醇项目?用起来贵不贵?李灿告诉记者,许多煤化工产业集中的地区,诸如陕西榆林、宁夏宁东、内蒙古鄂尔多斯等,长期受到高碳排放困扰,这些恰恰也是风、光资源丰富的地区,适宜发展液态阳光甲醇合成项目,将不稳定的可再生能源转化为可储存的绿色甲醇,同时兼顾降碳与地方经济发展的双重任务。

  “目前,我国甲醇年产能在9000万吨左右,若全部使用液体阳光甲醇替代,相应减排二氧化碳1.2亿吨以上。”李灿坦言,其项目成本主要取决于电解水制氢成本,受到当前可再生能源发电价格的影响,相比传统工业甲醇稍贵一些。“但是要看这个帐怎么算。一方面,煤制甲醇并未将碳减排成本考虑进去,随着节能降碳要求越来越高,这部分成本势必不断增加。另一方面,液态阳光甲醇成本已处在与其他能源日趋接近的交叉点上,新能源技术不断进步,带动可再生能源发电成本下降,电解水制氢成本持续下降。成本的一升一降,让液态阳光甲醇的减碳优势逐步突显。”

  李灿建议,对于需要消纳可再生能源电力、解决二氧化碳排放的地区,在发展初期可给予电价等方面的支持。对于应用绿色甲醇作为燃料的车辆,也可给予税费减免等政策倾斜支持。对于工业刚性排放二氧化碳的领域,奖励可再生能源发电指标,以鼓励企业通过液态阳光甲醇路径实现节能降碳目标。

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