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张振涛:加快推进“双碳”目标下二氧化碳储能技术研发

两会召开,第十四届全国政协首次增设的环境资源界别亮相,这是自1993年全国政协增设经济界别以来,全国政协界别的又一次重大调整。 政府工作报告提出的今年发展主要预期目标包括单位国内生产总值能耗和主要污染物排放量继续下降,重点控制化石能源消费,生态环境质量稳定改善。此外,推动发展方式绿色转型是今年工作重点之…

两会召开,第十四届全国政协首次增设的环境资源界别亮相,这是自1993年全国政协增设经济界别以来,全国政协界别的又一次重大调整。

政府工作报告提出的今年发展主要预期目标包括单位国内生产总值能耗和主要污染物排放量继续下降,重点控制化石能源消费,生态环境质量稳定改善。此外,推动发展方式绿色转型是今年工作重点之一。
两会期间,就政府工作报告中关于加快发展方式绿色转型、建设新型能源体系等内容,21世纪经济报道记者专访了第十四届全国政协委员、中国科学院理化技术研究所正高级工程师张振涛。今年张振涛带来了《关于加快推进“双碳”目标下二氧化碳储能技术研发与应用的提案》。他提出,二氧化碳储能一方面是一种新型储能技术,另一方面可以把碳捕集(CCS)的二氧化碳做工质化利用,有利于我国“双碳”目标达成。

《21世纪》:如何理解第十四届全国政协首次增设环境资源界别的意义和目的?

张振涛:增设的环境资源界,目前委员覆盖了生态环境部门、能源部门、电力部门、水利部门、自然资源部门等领导干部,还包括多名中国科学院院士和中国工程院院士,研究领域涉及海洋生态、湖泊生态、陆地生态等。在环境资源这个领域里,把主要的能源生产和消耗部门都囊括进去,这对我们未来实现“双碳”目标、节能降碳是很有利的。因为他们不少既是委员又是这个领域最大的能源生产销售和消费的决策者,更能深刻理解“双碳”目标,立足本职工作进行提案,履职会更加高效,有利于资源环境协商工作。

《21世纪》:政府工作报告中指出,今年发展主要预期目标包括单位国内生产总值能耗和主要污染物排放量继续下降,重点控制化石能源消费,生态环境质量稳定改善。这意味着什么?

张振涛:首先要优化能源结构,把化石能源的消耗降下来。煤电机组要做到超低排放,最核心的就是要进一步提高可再生能源装机,通过能源结构转型,大幅度解决污染排放的问题。降低单位GDP的能耗是节能减碳的重要手段。节能手段很多,还是要从提高能源利用效率以及低品位能源的高效利用两个方面去开展。
前者主要是通过系统优化,实现能量梯级利用,从而提高能源利用效率。后者很大一部分工作是通过热泵技术,回收增焓利用低品位能源以及工业废热,实现节能减碳。CCUS技术也是实现减碳的重要手段,但所捕捉的二氧化碳怎么利用是一个需要解决的问题。同时,大量新能源装机需要有配套储能设施。如果把储能工作和二氧化碳的利用相结合,这对节能降碳工作十分有益。

《21世纪》:单位国内生产总值能耗和主要污染物排放量继续下降合理的比例如何定?

张振涛:总体来说,我们污染物排放的下降比例和我们清洁能源上升比例是相辅相成的。按照我国“双碳”目标,2060年前要实现碳中和,新能源的装机要达到85%左右的比例,那么污染物的排放也基本上就要相应降低80%多。

《21世纪》:政府工作报告中简述今年八大工作重点,推动发展方式绿色转型是工作重点之一。绿色转型的突破点在哪?

张振涛:关于绿色转型,很大一部分要靠科技创新去实现。政府工作报告中指出,五年来,我们深入实施创新驱动发展战略,推动产业结构优化升级。深化供给侧结构性改革,完善国家创新体系,推进科技自立自强,紧紧依靠创新提升实体经济发展水平,不断培育壮大发展新动能,有效应对外部打压遏制。
强调要增强科技创新的引领作用,这一条是绿色发展的关键。有好多的要素代表绿色的转型,要实现这些转型工作,很大程度取决于技术的支撑,这就是创新驱动发展战略。要提高新能源的占比,必须做好储能工作。用什么样的储能形式,什么样的储能介质,能够让电力运行更加安全,新能源的发展更好,需要技术创新驱动。

《21世纪》:政府工作报告提出,推进煤炭清洁高效利用和技术研发,加快建设新型能源体系。如何建设新型能源体系?

张振涛:新型能源体系包括两个方面。

第一,煤炭的清洁利用。值得注意的是,这里讲的新型能源体系并不是把煤炭完全抛弃掉,因为我国的资源禀赋中,煤占到67%左右,却贫油少气。如果我们把自己的资源禀赋丢掉,完全转为用油和气的话,那么在目前国际环境下,过高的油、气对外依存度,很难保证我们的能源安全。煤炭的利用和以往不一样,要做清洁利用,用什么样的新型技术来驱动煤炭的清洁利用,是新型能源体系的一个方面。
第二,新能源的利用(包括光伏、风电以及核能等利用)。正如我以上提到的,在“双碳”目标下,新能源的占比是逐步提高的。这两个方面结合起来就是新能源体系建设的涵义,是立足我国资源禀赋的煤炭清洁利用和风电光伏等新能源体系双轮驱动的。

《21世纪》:你在提案里面提到了二氧化碳储能,这是一种什么样的新技术?

张振涛:从政府工作报告里也能够看到,过去5年我们国家可再生能源装机规模已经达到12亿千瓦,清洁能源消费占比由20.8%上升到25%,可以发现我们新能源的比例是上升很快的。如果到2060年要实现碳中和的话,新能源的占比大概要达到80%~85%。如此高的占比对电网的冲击是很大的,比如风、光发电是不稳定的,电网就承受不了,所以一定要有储能的设施来使得电网的负荷和发电的负荷能够匹配,实现调频、调峰。
储能的方式和方法很多,而且各有千秋。我认为,现在储能的发展有三个典型的特征。
第一个特征是储能的“战国时代”。从去年看,各种储能形式如雨后春笋一样冒出来,每一种储能形式其实都有自己的优点,很难互相替代。
第二个特征就是安全问题。去年三元锂的储能已经被禁止,锂电作为化学储能特别容易着火,本质上是不安全的,成了其作为大规模长时储能的技术瓶颈。二氧化碳储能技术不会爆炸也不会燃烧,比较安全。因此,大力发展二氧化碳储能技术,把二氧化碳变废为宝,实现二氧化碳资源化应用对“双碳”工作具有重要意义。
第三个特征是不同储能技术组合应用。对于二氧化碳气体压缩等物理储能来说,得到一个调度指令之后,需要5~10分钟的响应时间发电,而锂电这种化学储能毫秒级就可以响应发电。可以把化学储能反应快,物理储能的储能量大又安全的优势组合起来,前期用化学储能,后期用物理储能,就能为我国新能源和节能减碳领域的创新驱动发展战略实施做出一些贡献。

《21世纪》:二氧化碳储能目前有实践案例吗?

张振涛:目前,二氧化碳储能在意大利有一个示范工程已经完成调试,是一个2.5兆瓦的系统,现在已经开始运转。在国内,有团队在研究二氧化碳的储能技术,其中中科院理化所和西安交大的团队都已经拿到了前期商业投资,齐头并进开展商业化。

所以,在二氧化碳储能这个新的研究方向,国内国外技术处在同一个起跑线上。我们期待着在不远的将来,二氧化碳储能将进一步从示范建设到规模化发展。二氧化碳储能作为一种新型长时大规模储能技术,也将为我国储能事业的发展贡献一份力量。

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作者: 碳中和

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