實(shí)現“雙碳”目標，亟須多種技術(shù)“抱團”發(fā)力

地下空間開(kāi)發(fā)利用可以與交通碳減排、人工碳匯、建筑碳減排、能源的綠色轉型“組團”，為實(shí)現碳達峰碳中和提供解決方案。

錢(qián)七虎

中國工程院院士、陸軍工程大學(xué)教授

“現在城市的交通擁堵還很普遍，帶來(lái)的交通污染怎么解決？其中一個(gè)辦法是把貨運轉到地下去，建設城市的地下智慧物流運輸系統。這個(gè)系統如果建成，人們購買(mǎi)任何商品都只需要點(diǎn)一下鼠標，所購商品就像自來(lái)水一樣通過(guò)地下管道很快‘流入’居住小區的自動(dòng)提貨柜……”

近日，在江蘇省科協(xié)主辦的2021年江蘇科技論壇的報告中，國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者、中國工程院院士、陸軍工程大學(xué)教授錢(qián)七虎用這番暢想，分享地下空間開(kāi)發(fā)利用與交通碳減排的遠景。

錢(qián)七虎認為，地下空間開(kāi)發(fā)利用可以與交通碳減排、人工碳匯、建筑碳減排、能源的綠色轉型“組團”，為實(shí)現碳達峰碳中和（以下簡(jiǎn)稱(chēng)雙碳）提供解決方案。

能源變革要循序漸進(jìn)

中國工程院院士、上海交通大學(xué)碳中和發(fā)展研究院院長(cháng)黃震建議，要從供給側和需求側探索電力零碳化、燃料零碳化、再電氣化、智慧化、高效化等方面，促進(jìn)能源變革。

中國科學(xué)院院士、西安交通大學(xué)教授郭烈錦則建議，以大規模低成本清潔發(fā)電制氫、二氧化碳還原與碳高值化循環(huán)利用，構建五位一體的能源體系。

“當前，中國二氧化碳排放的最大來(lái)源是化石能源的燃燒。”作為深耕能源領(lǐng)域幾十年的資深從業(yè)者，國家能源集團科學(xué)技術(shù)研究院有限公司副總經(jīng)理朱法華認為：“控制二氧化碳排放，首當其沖的是要控制煤炭消費。中國煤炭約一半用于燃燒發(fā)電，減少電力行業(yè)的煤炭消費是減少二氧化碳排放的有效手段，但中國富煤貧油少氣的資源稟賦，使得電力行業(yè)很難離開(kāi)煤炭。”

“面向碳中和的能源變革，要循序漸進(jìn)，先立后破，先把新能源為主的新型電力系統建立起來(lái)，再逐漸減少化石能源比例。作為保障型能源，化石能源還會(huì )繼續為國民經(jīng)濟作貢獻，當然也要達到零碳的排放。”中國工程院院士、上海交通大學(xué)碳中和發(fā)展研究院院長(cháng)黃震認為，迎接能源變革，需要同時(shí)在能源供給側和需求側推進(jìn)革命。

“重中之重是電力的脫碳和零碳化。”黃震解釋?zhuān)娏γ撎寂c零碳化，核心是構建以新能源為主體的新型電力系統。對此，德國的經(jīng)驗或有借鑒意義。

此前，德國宣布將在2022年全面棄核，2038年前關(guān)閉所有煤電廠(chǎng)，2050年構建全部100%采用可再生能源的用能體系。

德國在推進(jìn)可再生能源發(fā)展中立法先行，建立起遍布全國的分布式光伏發(fā)電、風(fēng)電、生物質(zhì)發(fā)電及儲能機組；通過(guò)基于大數據的電力供給側和需求側的預測與管理，以及基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易和服務(wù)平臺，有效促進(jìn)可再生能源消納，提高電網(wǎng)的供需平衡。在德國，高比例的可再生能源已使常規火電從基荷電力轉變?yōu)檎{峰電力，成功實(shí)現了能源結構轉型。

“市場(chǎng)化的電價(jià)、電力系統的調節、基于互聯(lián)網(wǎng)的電力交易等都是值得我們借鑒的。”黃震說(shuō)。

可再生能源制取助力零碳化

電力的脫碳和零碳化，離不開(kāi)燃料零碳化。燃料零碳化是以太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源為主要能量制取可再生燃料，包括氫、氨和合成燃料等。

郭烈錦認為，發(fā)展大規模低成本的可再生能源的轉化存儲技術(shù)大有可為。

“例如，太陽(yáng)能光/熱耦合制氫及碳氫燃料，以水為基，構建光/熱催化耦合制氫、制碳氫燃料的碳氫循環(huán)，實(shí)現太陽(yáng)能到燃料化學(xué)能的能量與物質(zhì)的耦合轉化。”郭烈錦解釋。

碳中和是一場(chǎng)綠色革命，如果沒(méi)有顛覆性、變革性的技術(shù)突破，不可能實(shí)現碳中和，黃震認為，助推能源利用高效化、再電氣化、智慧化也勢在必行。

黃震認為，在加速零碳電力供給的基礎上，加快工業(yè)、建筑、交通等領(lǐng)域的再電氣化，是提高能源利用效率、實(shí)現能源利用脫碳和零碳的重要途徑。而如何通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數據、云技術(shù)等信息與控制技術(shù)，將人、能源設備及系統、能源服務(wù)互聯(lián)互通，使電源、電網(wǎng)、負荷和能源存儲深度協(xié)同，也值得深思。

將碳“圍剿”在城市地下空間

“要實(shí)現‘雙碳’目標，一定要聚焦城市。”錢(qián)七虎說(shuō)，有數據顯示，全球碳排放的三分之二或者四分之三來(lái)自城市，而中國三線(xiàn)以上城市總面積占到了國土面積的1/6。全球變暖的罪魁禍首是碳排放，應對之策是碳減排與碳匯。

錢(qián)七虎解釋?zhuān)紖R有生態(tài)碳匯和人工碳匯。生態(tài)碳匯是發(fā)展綠水青山的生態(tài)建設。而人工碳匯可以利用地下空間的封閉性、穩定性等優(yōu)勢，把捕捉到的二氧化碳永久封存地下。

如果說(shuō)地下空間是尚待開(kāi)發(fā)的固碳“潛力股”，對建筑業(yè)和交通業(yè)的綠色轉型，地下空間同樣大有可為。

錢(qián)七虎表示，交通的碳減排有兩個(gè)途徑：“一個(gè)是零碳燃料，最好用氫，但是氫要解決運輸和儲存的問(wèn)題。另一個(gè)是交通轉地下，用電動(dòng)交通，不用直接燃料的交通，發(fā)展地鐵為主的城市地下軌道交通、地下低真空高速磁懸浮的城際交通、發(fā)展地下物流系統。當然，光有軌道交通不夠，還要有城市地下快速路系統，發(fā)揮私家車(chē)‘門(mén)對門(mén)’的優(yōu)勢。”