南方科技大学创新创业学院院长刘科：碳捕集封存难具规模化减排价值

碳达峰、碳中和目前是能源行业的焦点话题，引发了相关各方的广泛讨论。澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科认为，目前业内外对于碳减排还存在几大误区，并在接受记者采访时发表了他的看法。

新能源成本较长时期内仍将高于化石能源发电

“首先要有量的概念。”刘科表示，我国每年约排放103亿吨二氧化碳，人均排放7.4吨。以一个三口之家来算，年均排放量约22亿吨。“现有减排手段或多或少有所贡献，但面对海量排放，单一手段均存在一定局限。”

刘科认为，大力发展风、光等可再生能源十分关键，但其在短期内尚无法取代化石能源。

“常有人说，光伏发电、风电已经比煤电便宜了。这句话没错，但在当前情况下，我认为只说对了1/6-1/5。光伏发电、风电年发电小时数各地不同，平均下来分别在1700小时、2000小时。对比全年8760小时，其他4/5左右的时间段需配套储能才行。一旦大规模储电，总成本远高于煤电。”刘科表示，近年来，我国光伏发电、风电增量巨大，截至去年总发电量折合约1.92亿吨标准煤，相比耗煤量22亿吨标准煤的煤电仍是杯水车薪。

此外，若有超过15%的非稳定能源接入，电网即面临大规模停电等风险。“电网靠电池储电的概念非常危险。据估算，全世界未来5年多的电池产能，仅能满足东京全市停电3天的电能需求。”刘科称。

那么，何时能够依靠储能？“人们总以为有个魔术般的大规模储电技术。事实上，迄今为止唯一能够达到吉瓦级、最便宜的大规模储电设施仍是古老的抽水蓄能电站。”刘科称，经过100多年研发，电池能量密度仍未取得革命性改变。以1859年发明的铅酸电池为例，其能量密度仅从最初90kWh/m3提升至当前最高260kWh/m3。手机、电脑、电动汽车等小规模应用尚可，面对一个大型风电场、一座大型光伏电站，储电成本依然居高不下。“一储一放，成本就达到火电的2-3倍。抽水蓄能电站虽然经济可行，却受到地理位置等约束。在今后较长时间内，风、光等新能源成本仍将高于化石能源发电。”

二氧化碳收集、转化等工艺流程会消耗更多能源

除了源头减碳，部分观点认为，二氧化碳捕集封存、制备化学品等“尾部”减排方式也是利器。在刘科看来，这些方式尽管能够减碳，但是仍然存在难以规模化发展的问题。

刘科提出，把生产过程排放的二氧化碳进行捕获提纯，再投入到新的生产过程中进行循环再利用或封存，理论上能够实现大规模减排，但面临着高成本难题，且无法实现彻底固碳。封存后的二氧化碳，在一定程度上仍会释放出来，且自然界的二氧化碳捕集难度更大。

“碳中和不光是一项技术难题，更是经济和社会发展平衡的综合性问题。”刘科表示，在现有条件下，二氧化碳最有价值的用途是驱油。未来20年，驱油消耗的二氧化碳量预计有60万吨。“除此之外，有些企业在积极尝试二氧化碳制备化学品。我们要看到，全世界约87%的石油都被烧掉了，仅仅13%的石油就生产了我们需要的所有化学品。这些二氧化碳即使全部转化为化学品，也只能解决13%的石油燃烧排放问题。由于二氧化碳分子非常稳定，收集、转化等工艺流程反而消耗更多能源，减碳贡献相当有限。”

刘科还称，提高能效能够显著降低工业流程排放，是目前成本最低、最应优先推广的减碳手段，但实际效果却受到制约。“过去20年，我国整体能效明显提高，二氧化碳排放量却不降反升。这是为何？事实上，只要继续使用化石能源，该方式对碳中和的贡献也是非常有限的。不同方式到底能够减多少碳、经济成本有多少，这是亟需弄清楚的问题。”

当前大规模使用电动汽车并不能减少碳排放

刘科认为，对于电动汽车的认识也存在误区。“把燃油车改为电动车就能降低排放，这句话是有前提的。只有电网里的电能大部分来自可再生能源发电，电动车才算得上是清洁能源车，否则大量使用电动车不是减少而是增加了碳排放。”

燃油车未被取代的原因不止于此。早在100年前，二者之争已经开始，电动车为何迟迟未能“战胜”燃油车？刘科认为，主要原因在于电池能量密度、电池回收技术、电动车制造成本等。

“一方面，电池能量密度虽在增加，相比液体燃料依然相差数倍。液体燃料还有便于运输等优势，陆路、海运方便又便宜，已建成的汽柴油加注设施遍布各地。这也是为何全世界产油国数量有限，燃油车却能遍布全球。另一方面，电动车自身面临现实难题。生产一台内燃机很贵，一旦研发定型，流水线生产的成本呈几何级下降。但制造电池所需的材料不但昂贵，其中的镍、钴、镉等重金属还易带来环境污染。”刘科说，我国电动汽车产量由2016年的51.7万辆升至2018年第一季度的79.4万辆，仅28万辆的增量，期间钴价翻了4倍、锂价翻了1倍。“近期类似情况再次出现。若按当前的贵金属价格，除非提高车辆售价，否则没有一家电动车厂可以挣钱。哪怕在金属价格持续攀升的基础上，仍无一家公司可以靠回收电池赚钱，说明电池回收利用问题也未从根本上解决。电动车产业值得鼓励和发展，但在这些问题上还需要谨慎一些。”

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