原標題：科創院士談︱劉科：碳中和有六大誤解，電動車不是減碳而是增碳

只有電網裏大部分是可再生能源電的時候，電動車纔算得上清潔能源車

隨着全國碳排放權交易市場於7月16日正式啓動，“碳達峯”“碳中和”的話題熱度一時達到頂點。

然而，市場上對這兩個概念存在許多認知誤區和盲點。對此，全球知名能源專家、澳大利亞國家工程院外籍院士劉科，在深圳創新發展研究院舉辦的“院士報告廳”活動上分享了他的觀點。活動恰在全國碳市場啓動的前一天。

劉科目前擔任南方科技大學創新創業學院院長，曾任通用電氣全球研發中心首席科學家、加州理工能源中心董事。2009年回國後，他作爲主要人員參與籌建了國家能源集團北京低碳清潔能源研究院。

當前對碳中和的六大誤解

中國每年排放約103億噸二氧化碳（CO2），人均排放7.4噸，一個三口之家，每年平均排放約22噸。儘管開發利用風能、太陽能，提高能源利用效率，以及將CO2轉化爲化學品等辦法，或多或少都對減碳有貢獻，但相對於天量排放的CO2來說，作用還是相當有限的。劉科指出，當前市場上對碳中和的認知有限，存在幾個典型的誤解。

第一個誤解是認爲風能和太陽能比火電都便宜了，因此太陽能和風能完全可以取代火電，實現碳中和。事實是每年8760小時，全國各地的太陽能發電小時數平均在1700小時左右。也就是說，太陽能大概在1/5~1/6的時間段裏比火電便宜，而在其他5/6左右的時間段，如果要儲電，其成本會遠高於火電。風能也好不到哪裏去，平均發電時間在2000小時左右。儘管中國的風能、太陽能增量巨大，但總髮電量與煤電相比仍然是小巫見大巫。而且，靠電池儲電來解決太陽能、風能發電不穩定的想法“非常危險”，因爲據估算，全世界5年的電池產能僅能滿足東京全市停電3天的需求。太陽能和風能需要大力發展，但在儲電成本仍然很高的當前，在可見的未來無法取代化石能源發電。

第二個誤解源於第一個誤解，即人們誤以爲會有個“魔術般”的大規模儲電技術。但實際上，能源行業沒有計算機行業的摩爾定律，人類已經研發了100多年，電池的能量密度也並沒有得到革命性的改進，目前實現大規模儲電最便宜的還是100多年前就被髮明的抽水儲能技術。

第三個誤解是用二氧化碳製成化學品來實現碳中和，然而從規模上，二氧化碳製成化學品並不具備減碳價值。全世界約87%的石油都被燒掉了，約13%的石油生產出了我們所有的石化產品。把平均每個家庭排放數十噸的碳轉化爲化學品，不僅根本用不了那麼多，反而會帶來更多的碳排放，所以這種辦法對減碳的貢獻是相當有限的。

第四個誤解是認爲利用CCUS（碳捕集、利用與封存技術）能夠實現碳中和。把生產過程排放的二氧化碳進行捕獲提純，再投入到新的生產過程中進行循環再利用或封存，理論上能夠實現二氧化碳的大規模捕集。但是，“碳中和不光是一個技術的問題，更是經濟和社會發展平衡的綜合性問題”，劉科院士強調，在目前的技術下成本很高，也無法實現徹底固碳，而且二氧化碳在自然界的捕集難度很大，迄今靠CCUS減低的CO2排放量是非常有限的。

第五個誤解是認爲通過提高能效能夠實現碳中和。通過增加能效能夠顯著降低工業流程、產品使用中的碳排放，過去20年中國能效確實有顯著提高，但同時期，碳排放總量不但沒降低，反而增加很多。因此，提高能效是減碳的重要手段，但只要使用化石能源，提高能效對碳中和的貢獻也會非常有限。

第六個誤解是希望以電動車取代燃油車來降低碳排放，但劉科表示，“如果能源結構不改變，67%的電力還是煤電，那電動車就是在增加碳排放，而不是減少碳排放。只有電網裏大部分是可再生能源電的時候，電動車纔算得上清潔能源車”。

汽車行業的碳中和方案

說到電動車，劉科認爲，利用甲醇制氫的技術，或許是讓電動車真正清潔化的可取路徑。

電動車100年前就出現了，過去100年它爲什麼未能戰勝燃油車？在劉科看來，這一方面是能量密度和基礎設施的問題，液體燃料的能量密度遠高於鉛酸電池，同時方便輸送，人類已建成遍佈全球各地的液體燃料加註設施；另一方面是量產成本與污染的問題，製造鉛酸電池需要用到的材料不僅昂貴，其中的重金屬（鎳、鈷、鉛、鎘等）還容易造成環境污染，而電池回收利用依然是個難題。這兩點也是劉科不看好目前主流電動車的原因，“現在資本市場很熱，但實際上能不能掙錢，（電動車企業）冷暖自知。”劉科說。

劉科認爲，氫燃料電池汽車是一個值得研究的方向，“發電效率高，能降低對石油的依賴，排放爲水蒸氣，而且大規模量產後成本能下來”。但氫能也存在儲運成本高、安全隱患大、基礎設施投資大等問題。

對此，劉科推薦甲醇制氫技術路線，因爲甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體。他說，中國產煤，也有成熟的煤制甲醇技術，用甲醇制氫，就能有效減少碳排放。甲醇還可以用天然氣來制，頁岩氣革命讓世界發現了100多年用不完的天然氣，“有100多年用不完的天然氣，就有100多年用不完的甲醇。”劉科說，未來我們也可以用太陽能制甲醇，這樣生產的甲醇就完全是綠色甲醇了。

用甲醇等液體燃料供給氫能，可以解決電動車充電及燃料電池加氫站建設的痛點。當前，甲醇加註站已經在全國多個省市示範成功，現有加油站也可以通過簡單改造實現加甲醇功能。醇水溶液的儲運技術也較爲成熟。同時，地下停車場也可以自行搭建甲醇氫能發電系統，無需電網擴容，就可以實時發電供給充電樁電力。

未來碳中和路徑

關於未來如何實現碳中和，劉科提出幾條現實路徑：

一是通過現有煤化工與可再生能源結合，建成低碳能源系統。一方面是讓現有的煤化工實現零碳排放，另一方面是通過太陽能、風能、核能電解水製備綠氫和氧氣，大大降低煤制甲醇的CO2排放。

二是推廣煤炭領域的碳中和技術——微礦分離技術。在煤燃燒前，把可燃物及含污染物的礦物質分離開，製備低成本類液體燃料+土壤改良劑，從源頭解決煤污染、濫用化肥及土壤生態問題，同時低成本生產甲醇、氫氣等高附加值化學品。

三是實現光伏與農業的綜合發展，將光伏與農業、畜牧業、水資源利用及沙漠治理並舉，實現光伏和沙漠治理結合，及光伏和農業聯合減碳。

四是峯谷電與熱儲能綜合利用。利用分佈式儲熱模塊，在谷電時段把煤電以熱的形式儲存下來，再在需要時用於供熱或空調，可大大降低CO2排放，實現真正的煤改電。再配合屋頂光伏戰略及縣域經濟，進一步減少電能消耗。

五是利用可再生能源制甲醇，然後做分佈式的發電。可以使用甲醇氫能分佈式能源替代一切使用柴油機的場景，和光伏、風能等不穩定可再生能源多能互補。