液態(tài)陽光甲醇作為一種創(chuàng)新的綠色能源解決方案，不僅為中國的雙碳戰(zhàn)略提供了技術(shù)支持，還為全球氣候變化的應(yīng)對提供了新思路。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)?；瘧?yīng)用，液態(tài)陽光甲醇將助力中國實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和碳中和目標(biāo)。
日前，由北京市昌平區(qū)人民政府、中國投資協(xié)會共同主辦的“2024‘能源谷’先進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展推進(jìn)會”在昌平區(qū)未來科學(xué)城成功舉辦。中國科學(xué)院院士李燦院士出席，并做《液態(tài)陽光甲醇：規(guī)?；L時(shí)安全儲能技術(shù)路徑》主題報(bào)告。
氣候變化已經(jīng)對人類的可持續(xù)發(fā)展構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。極端天氣事件頻發(fā)，如暴雨、干旱等，這些都與氣候變化密切相關(guān)。國際社會已經(jīng)達(dá)成共識，將逐步減少化石能源的使用。然而，中國當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)仍然表現(xiàn)了高度的化石能源依賴，盡管可再生能源發(fā)電已經(jīng)取得顯著進(jìn)展，但在化工和材料領(lǐng)域仍主要依靠化石能源。氣候變化的影響不僅限于天氣異常，還威脅到人類的生存和發(fā)展。全世界每年召開氣候大會，今年將在迪拜舉行第28屆會議，會上討論的重點(diǎn)就是逐漸減少化石能源的使用，這是因?yàn)闅夂蜃兓闹饕蚴谴笠?guī)模過度開發(fā)利用煤、石油和天然氣，導(dǎo)致大量溫室氣體排放。中國也面臨同樣的問題，盡管可再生能源發(fā)電量已超過50%，但在化工和其他領(lǐng)域仍然依賴化石能源。
（一）綠色氫能的前景及挑戰(zhàn)
為實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)，中國需要大力發(fā)展綠色氫能。綠氫，即通過可再生能源電解水產(chǎn)生的氫氣，可以替代工業(yè)上的煤制氫，從而大幅減少二氧化碳排放。盡管氫能在交通領(lǐng)域有一定應(yīng)用，但其在工業(yè)過程中的潛力更大。通過綠氫，可以實(shí)現(xiàn)交通和工業(yè)領(lǐng)域的碳中和，這為中國的高質(zhì)量發(fā)展提供了重要抓手。綠色氫能不僅在交通領(lǐng)域有應(yīng)用前景，在工業(yè)過程中的應(yīng)用潛力更大。通過綠氫代替工業(yè)上的煤制氫，可以顯著減少二氧化碳排放。中國排放的二氧化碳量已經(jīng)超過100億噸，占全球排放總量的1/3到1/4。國際上對中國提出了更高的要求和限制，比如歐盟計(jì)劃在2026年正式實(shí)施碳邊境稅，這將對中國的出口經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生重大影響。
電解水制氫技術(shù)是實(shí)現(xiàn)綠氫的關(guān)鍵。目前的技術(shù)挑戰(zhàn)包括電解槽的能效提升、成本降低和適應(yīng)波動(dòng)性電源的能力。隨著光伏和風(fēng)電的發(fā)展，電價(jià)顯著下降，使得綠氫的成本逐漸降低，有望在未來實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性。綠氫是實(shí)現(xiàn)雙碳戰(zhàn)略的重要抓手，但其成本仍然較高。近年來，光伏和風(fēng)電的發(fā)展迅速降低了電價(jià)，使綠氫的價(jià)格逐漸下降，未來有望實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可行性。目前，中國的主要?dú)淠軄碓词敲汉吞烊粴?，這一過程排放大量二氧化碳。通過綠氫代替煤制氫，可以顯著減少二氧化碳排放，特別是在工業(yè)合成甲醇過程中。藍(lán)氫通過捕獲和儲存制氫過程中的二氧化碳，盡管理論上可行，但在大規(guī)模應(yīng)用上存在安全性和成本問題。最理想的解決方案是使用綠氫，通過太陽能等可再生能源電解水制氫，這一過程不產(chǎn)生二氧化碳。
（二）綠色甲醇：液態(tài)陽光的實(shí)現(xiàn)
液態(tài)陽光是指將太陽能和水轉(zhuǎn)化為可儲存、運(yùn)輸?shù)娜剂?。綠色甲醇作為其中的代表性燃料，具有廣泛的應(yīng)用前景。通過電解水制氫，再將氫氣與捕獲的二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，這一過程不僅實(shí)現(xiàn)了可再生能源的儲存和利用，還將二氧化碳轉(zhuǎn)化為有價(jià)值的化學(xué)品。早在2001年，中國就開始了綠氫基礎(chǔ)研究，涵蓋了光催化、電催化和光電催化等領(lǐng)域。2017年，中國在甘肅萊州新區(qū)啟動(dòng)了10兆瓦級光伏電解水制氫與二氧化碳加氫制甲醇的工業(yè)化示范項(xiàng)目。這一項(xiàng)目集成了太陽能發(fā)電、電解水制氫和二氧化碳加氫制甲醇等多項(xiàng)技術(shù)。2020年1月，該項(xiàng)目成功獲得甲醇，并在同年10月通過了技術(shù)鑒定，專家認(rèn)為這是一個(gè)切實(shí)可行的碳中和技術(shù)路徑。該技術(shù)目前正在內(nèi)蒙古鄂爾多斯、遼寧鐵嶺和青海格爾木等地推進(jìn)十萬噸級綠色甲醇項(xiàng)目。
具體來說，這些項(xiàng)目的發(fā)展?jié)摿薮?。例如，十萬噸的甲醇生產(chǎn)可以消納700兆瓦的光伏風(fēng)電，節(jié)約約30萬噸煤，并減少14萬噸二氧化碳排放，相當(dāng)于植樹造林近130萬棵樹。通過這些技術(shù)的應(yīng)用，中國在綠色能源的利用和碳中和目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)上邁出了重要一步。
（三）綠色甲醇的優(yōu)勢與市場潛力
綠色甲醇具有解決間歇性能源儲能、調(diào)峰問題以及氫能安全儲存和運(yùn)輸?shù)榷鄠€(gè)優(yōu)點(diǎn)。其儲能效率高，可長時(shí)間儲存，且作為氫能載體，能有效解決氫能的儲存和運(yùn)輸難題。此外，綠色甲醇的生產(chǎn)還可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的資源化利用，為雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)提供了經(jīng)濟(jì)可行的路徑。具體來說，10萬噸甲醇相當(dāng)于6億度電，可長時(shí)間儲存700兆瓦級光伏發(fā)電。如果使用儲能電池來實(shí)現(xiàn)相同的儲能效果，幾乎是不可能的。此外，甲醇還可以通過水汽重整制氫技術(shù)，在溫和條件下釋放氫氣，儲氫量高達(dá)18.75%。
國際海運(yùn)組織已經(jīng)要求使用綠色燃料，如綠醇和綠氨。馬士基公司預(yù)計(jì)未來幾年對綠色甲醇的需求將達(dá)到1000萬噸。然而，目前國內(nèi)的綠色甲醇供應(yīng)仍然不足，盡管正在加快生產(chǎn)，但預(yù)計(jì)要到兩年后才能達(dá)到十萬噸的規(guī)模。綠色甲醇在日常生活中的應(yīng)用也非常廣泛，包括取暖、蒸汽、陶瓷工業(yè)等。甲醇的市場需求日益增長，液態(tài)陽光甲醇的生產(chǎn)將為中國的能源安全和碳中和目標(biāo)提供重要支持。
液態(tài)陽光甲醇作為一種創(chuàng)新的綠色能源解決方案，不僅為中國的雙碳戰(zhàn)略提供了技術(shù)支持，還為全球氣候變化的應(yīng)對提供了新思路。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模化應(yīng)用，液態(tài)陽光甲醇將助力中國實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展和碳中和目標(biāo)?？偨Y(jié)而言：
1、雙碳戰(zhàn)略的實(shí)施將推動(dòng)中國經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。
2、利用光伏和風(fēng)電催化資源化轉(zhuǎn)化二氧化碳，為碳中和做出實(shí)質(zhì)性貢獻(xiàn)。
3、通過綠氫及液態(tài)陽光甲醇實(shí)現(xiàn)交通和工業(yè)領(lǐng)域的規(guī)?；趸假Y源化轉(zhuǎn)化。
4、液態(tài)陽光甲醇策略將同時(shí)促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，助力化學(xué)工業(yè)的綠色化、低碳化和高端化。
院士簡介
李燦中國科學(xué)院院士
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和日本東京工業(yè)大學(xué)聯(lián)合培養(yǎng)博士學(xué)位，2003年當(dāng)選為中國科學(xué)院院士；2005年當(dāng)選第三世界科學(xué)院院士；2007年出任中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所副所長；2008年當(dāng)選歐洲人文和自然科學(xué)院外籍院士。2014年獲得中國催化成就獎(jiǎng)。主要從事催化材料、催化反應(yīng)和催化光譜表征方面的研究，并致力于太陽能光催化制氫以及太陽能光伏電池材料研究。
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