双碳十问⑦丨问创新——科技支撑双碳，“华山一条路”怎么走？

川观新闻记者 徐莉莎

绿色低碳科技创新的顶层设计和路线选择何其重要？

科技部在11月公开的一份回函中透露，2021年1月至8月中旬，科技部为碳达峰碳中和的战略研究就召开了30余次研讨会；中国科学界顶尖的香山科学会议、长城工程科技会议也为它而开。

再看四川，为打造全国领先的碳中和技术创新策源地和产业发展引擎，筹建天府永兴实验室；科技支撑碳达峰碳中和创新行动方案正在征求意见中，还将编制重大技术攻关路线图及实施方案。

实现双碳目标，科技创新的作用有多大？绿色低碳技术发展多年，目前的卡点在哪里？在当下大讨论的阶段，四川又该如何因地制宜，做好绿色低碳技术的前瞻布局和技术创新体系建设？

近日，川观新闻记者对话省内外专家。

记者：科技创新在实现双碳目标当中有多重要？

周大地：在以后的能源转型中，不管是能源供给端，还是消费端，实现碳中和都需要大量新技术，新工艺，新材料，这当中有大量的科技需求。在今后30年里，几乎所有的领域都还有技术挑战。一些是通过边际式的、递进式的进步，一些则需要颠覆式创新。

刘清友：一句话——要实现双碳目标，唯有科技创新华山一条路。

全球已有 137 个国家提出碳中和目标。欧盟承诺的碳达峰与碳中和的时间距离是70年左右，我们如何在30年时间内实现碳中和目标，我认为绿色低碳科技创新至关重要。要实现这一目标，必须以科技创新为先导，实现弯道超车。

对一个发展中经济体来说，中国还处在工业化、城镇化推进过程中，经济发展与碳排放仍存在强耦合关系。碳中和与经济社会发展要齐头并进，还必须依靠科技创新。

此外，碳达峰碳中和将带来一场由科技革命引起的经济、社会、环境的重大变化，其意义不亚于三次工业革命，是关系到未来发展优势的经济社会发展综合战略。作为实现碳中和的核心驱动力，谁能率先掌握和利用绿色低碳技术特别是非化石能源技术，谁就能在这一轮排位赛中争取主动。

石碧：实现碳达峰碳中和目标，虽然需要在科技创新上付出更多的努力，但同时也带来了机遇。对于四川而言，如能抓好这个机遇，充分利用好我省在相关领域的科技创新能力和产业基础，通过有效组织，产学研政贯通，构建国家急需的碳中和技术产业链，不仅可以确保我省碳中目标的实现，也能促进一批新兴产业的发展，占领绿色低碳产业竞争的制高点。

记者：刚才各位也聊到了很多具体的技术，我们有没有一个清晰的图谱？

刘清友：2020年以来，美国发布了《清洁能源革命与环境正义计划》《变革性清洁能源解决方案》；英国以《绿色工业革命的十点计划》为基础推出《净零创新组合计划》；日本政府陆续颁布《革新环境技术创新战略》《2050 碳中和绿色增长战略》。

概括起来，发达国家的路径，主要以“减排”和“增汇”为 2 条主线，聚焦“零碳能源体系构建”“低碳产业转型”和“生态固碳增汇/碳捕获、利用与封存（CCUS）”3 个维度。

袁家海：深入分析不同行业减排的科技需求、明确关键技术发展路径，对我国实现双碳目标具有重要意义。

我们国家现在二氧化碳排放量世界第一，能源相关的二氧化碳排放是103亿吨左右，占比超过80%，所以能源减碳必然是主战场。

实现能源低碳转型，一方面，从能源供给侧来看，需要调整能源供给结构，构建安全可靠、清洁高效的零碳能源供给体系，传统化石能源系统的低碳转型、新能源大规模使用和广泛部署，需要齐头并进。

另一方面，从消费端来看，工业、交通、建筑等都是重点减排领域。每一个领域下面都有很多前沿热点减排方向和低碳/零碳终端用能技术。

无法减排的碳则需要从增加碳吸收角度入手，包括技术固碳和生态固碳增汇。

当然，也有观点认为，可以分为五大体系，即关键领域碳减排技术创新体系、科学系统的碳排放核算体系、绿色低碳发展的生态环境标准体系、碳达峰碳中和基础研究科研体系以及技术研发的保障体系。

记者：这当中哪些核心关键技术是堵点？

石碧：许多国家都制定了双碳相关技术创新路线图。但总体看，相关技术大都处于研发、中试或工业性试验阶段，付诸于大规模应用的尚不多。

主要原因是还存在一些关键核心技术的堵点，如可再生能源制氢技术及储氢运氢关键装备、生物质燃料制备过程的结焦问题、二氧化碳高效捕集膜材料制造技术、经济有效的二氧化碳大规模利用技术等，均需要通过技术创新，实现产业化突破。

袁家海：国际能源署的报告显示，在全球能源行业2050年实现净零排放的关键技术中，有50%目前尚未成熟，还没在我们可用的货架上，还需要进一步的研发。

我国低碳科技整体创新能力不足，重大关键、核心技术储备存在缺口，实现碳中和面临着多重挑战。以下几个方面亟需重点突破。

第一，发电侧新能源储能技术发展不足，新能源技术发电利用效率偏低。应重点突破电网侧高效平稳并网接入技术，加大新型储能技术研发、实施分布式能源、虚拟电厂、智能电网等技术方案，提高新能源电力消纳水平。

第二，对一些关键问题比如CCUS技术标准制定、温室气体排放计量标准统一、二氧化碳吸附量核算、新能源与传统能源的互补融合等研究不足。

第三，二氧化碳排放量高的钢铁、无机酸碱盐和化肥生产、水泥制造、石油炼化等行业，垄断性较强，现在的工艺和路线也很成熟。缺乏对氢能冶炼、氧气高炉及非高炉冶炼等新技术、新工艺的研发与应用。

第四，目前CCUS和负碳技术多处于实验阶段，成本较高，难以大规模工业化应用。

周大地：在低碳技术上，很多技术我们没有，国外也没有。中国有机会与发达国家站在同一条起跑线上。

实际上，中国从能源供应到重点用能行业的转变，我们已经走到前面去了。

当前我们在很多核心技术上还有堵点。但我们可以干的事也很多，不要坐等技术创新。有很多技术是必须边干边提高的。在这次全球绿色转型过程中，中国也有机会走到低碳技术的最前沿。

记者：目前来看，在上述技术图谱中，四川在哪些方面有优势？可以选择哪些技术方向？

李伟起：实现大幅减碳的关键是在消费侧持续提升全领域的电气化水平，在供应侧持续提升非化石电力占比。我们初步研究结果表明，四川省碳中和目标下，全领域电气化水平、非化石能源占比、零碳电力将分别提升至75%、85%和95%。

可再生电力存在波动性、随机性和不可预测性。因此在此过程中，保障零碳电力的安全、稳定供应至关重要。

我们建议重点推进新型电力系统技术、装备的研发与应用。从源-网-荷-储各环节系统推进了新型电力系统创新技术和装备，来增强电力安全供应保障。

四川省水、风、光资源丰富，可以探索风光水互补，具备率先探索高比例可再生能源电力系统灵活性的关键技术基础。

四川省生物质资源丰富，从电源侧可以探索生物质掺烧。由于生物质在燃烧过程中产生的碳与其生长过程中吸收的二氧化碳相抵消，可以做到近零碳排放，还可以保留煤电可靠、稳定和灵活可调的技术优点。

此外，四川的盐水层特别丰富，可以考虑在远离地震带的区域，探索盐水层的碳封存技术，若是将生物质掺烧与CCS相结合，即所谓的BECCS，这是英美看好的方向，可以借此实现负碳排放，成为碳调节器和减碳救星。

四川电子信息产业基础好，可以将能源使用和信息化、数字化结合起来，通过数字化的调控手段和消费侧的电价政策优惠，利用储能、虚拟电厂等技术实现消费侧有序用电，保障供需平衡。

石碧：四川对低碳科技创新高度重视，率先建设了我国首个碳中和技术省级创新平台——四川省碳中和技术创新中心。

目前，我省在二氧化碳捕集关键材料与装备、二氧化碳矿化利用等方面的技术创新能力处于国际先进水平，可以通过相关高校与大型企业的深度合作，形成从材料、装备制造到运营的规模化产业链。

根据我省能源、资源结构特点和已有的产业优势，可以大力发展“资源碳中和”技术及相关产业。即通过强化生物质资源、废弃有机材料、二氧化碳资源等循环利用，实现从地下化石资源向地表二次资源转型，打造四川新的碳中和技术产业集群。

刘清友：我省天然气资源和水电可开发量位居全国前列，川西风电和太阳能开发潜力巨大，地热资源丰富、类型多、储量大，广大农村生物质能丰富。

因此，建议在现有能源格局基础上，大力发展地热等新能源；综合利用跨区域、跨流域梯级调度技术加快建设梯级电站；因地制宜发展氢能；合理部署分布式长、中、短时化学储能电站，构建以水电、天然气、风光和地热能为主体的多能互补新型能源供给体系，全面提升我省能源系统协调能力和保障水平。

在四川盆地及周缘地区，有数以万计的废弃油气井、大量废弃油气藏及盐矿，可以考虑用来构建天然气、氢气、热水等地下储能系统。

记者：跳出具体领域，在技术前瞻布局上，有没有一些方法论可供参考？

袁家海：对于系统推进绿色低碳技术前瞻布局和技术创新体系建设，不仅要基于技术优势，还要综合地区资源禀赋和双碳行动方案来考量。也就是说，技术路线要跟着战略来走，融入到转型所需的场景中去。不仅要有助于双碳目标的实现，也要占领绿色高端产业制高点。

周大地：这说到底是事关发展思路的问题。打造低碳科技支撑体系，关键是把科技创新与产业结构转型升级相结合，助力发展模式由要素驱动向创新驱动发展转变。

竞争的核心，还是谁在低碳技术上走到前列，谁在新技术应用的市场上占据份额。而不是比谁的电价更便宜。想明白这个，就会发现有很多事情可做。

要真正创新，一开始就要高标准，不能总是跟在别人后面。比如四川冬天湿冷，很多新建建筑都在搞天然气采暖。但现在真正先进、热门的方向是空气源热泵、水源热泵。有现成的应用场景，就不要再去走老路。气暖这种几十年前西方做过的事，现在也没有太高的技术含量。

记者：当前，四川正在制定碳达峰的科技支撑行动方案，建设天府永兴实验室。对于如何提升四川低碳科技整体创新能力，你们有什么建议？

石碧：发展资源碳中和产业，特别需要产学研政协同攻关，需要系统规划与政策支撑。建议将我省天府实验室着重打造为碳中和产业发展的指挥、协调中心，通过组织关键技术协同攻关、技术集成与产业链构建，有效支撑我省相关新兴产业的快速发展。

此外，还应促进科技、金融及资本的结合，促进成果转化。碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要构建新型创新体系，以充分调动政府、科研院所、企业、社会资本等要素深度参与，加快建成完善的科技金融服务体系，加速成果转化落地。

周大地：低碳发展相关的技术千千万，国家可以有重点地指出领域和方向，强化清洁技术国家战略科技力量，搞国家实验室，搞重点项目的投入研发。这也是必要的。

但是，很多技术确实要靠市场上，各行各业去动脑筋。只靠科学院和哪个实验室，这肯定不行。

省级层面也是，集中战略科技力量攻关关键核心技术，但是你不要限制企业，要鼓励企业参与技术研发和利用新技术。这就像经济发展，如果企业只做别人做过的事，那就赚不到钱。

李伟起：我想强调的是系统化思维。低碳技术面广且分散，过去我们的科技创新组织方式，各种专项、重大项目，都是以领域划分的。缺乏系统研究，大家都在盲人摸象，各说各的道理，各领域的解决方案凑起来，也并不一定能实现目标。

这需要从顶层设计的时候，统筹好发展与减排、整体与局部、短期与长期的关系，构建新型创新体系，在一盘棋下描绘能源发展路线。

要打破领域间的壁垒，实现多能融合。打破能源与其他行业、能源内各分系统间相互独立分割的局面，解决碳减排工作中依靠单个领域科技发展难以突破的跨系统问题。

比如天府实验室的架构设计，不单单是各高校、科研院所相关力量的物理聚集，还应该跨领域系统化部署碳中和重大科技研发方向和任务，推进跨领域综合交叉。

此外，还要注重与信息技术（人工智能、互联网、通信技术）等紧密结合形成整体系统，来解决相关的问题。

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