劉克是全球化智庫（CCG）特邀進階研究員，南方科技大學創新創業學院院長
碳中和神話及其現實路徑
劉克
尊敬的各位上司和嘉賓，我很高興今天有機會與大家分享碳中和和相關的内容。
我自己在海外工作了20多年，之前曾在GE，UTC，Exxon-Mobil等部門工作，并于2009年傳回中國。回國後，他的第一份工作是參與北京低碳清潔能源研究所（現為國家能源集團北京低碳清潔能源研究所）的籌備工作，并擔任副所長兼首席技術官。後來，我決定站出來做一些我自己的事情。當時，南方科技大學原校長陳世毅院士邀請我去南方科技大學，幾年前我來到深圳。
來到南科大後，我擔任創新創業學院院長、清潔能源研究院院長，因為我一直在研究低碳和能源，是以今天我抽出時間跟大家談談碳中和的一些内容。
碳中和最近很火熱，大家都在談論它，但真正對這方面有全面了解的人并不多。有一次我遇到一個朋友，他說我們現在專門研究未來如何測量各個機關和公司的二氧化碳排放量，這是一個很大的行業。我說他是一個傷害他錢的勞工。事實上，一方面，碳中和是一個宏觀問題;另一方面，看看深圳這樣一個城市的碳排放量，隻要你看看每年消耗多少萬噸煤炭，消耗多少萬噸天然氣，消耗多少萬噸石油， 每乘以一個系數，加上發電端因用電量造成的碳排放量，可以估算出這個城市的二氧化碳排放總量，這樣計算出的碳排放量基本占實際排放量的92%左右，而稭稈、沼氣和垃圾燃燒等其他排放物僅占8%左右。
是以，今天我将和你們談談一些資料和事實。
據統計，2020年我國二氧化碳排放量約為103億噸（報告資料為102億噸至108億噸，我選的中間數字103億噸也用于其他文獻），其中煤炭、石油、天然氣排放量達到95億噸，另一部分是品種小， 如沼氣，生物質和其他一些排放物。是以，大約92%的二氧化碳排放量是由上述三種化石能源燃燒産生的：煤炭，石油和天然氣。測量任何公司，任何機關，任何系統，并準确地計算這三者。該國有這三者的統計資料，沒有必要額外測量二氧化碳排放量。2020年，我國煤炭消費總量約為36億噸，相當于标準煤約28億噸，每噸标準煤乘以系數，表明煤炭每年排放約73.5億噸二氧化碳。2020年，我國石油消費量超過7億噸，折算成标準煤約9億噸，排放二氧化碳15.4億噸;天然氣消費量轉化為4億噸标準煤，排放6億噸二氧化碳;這三者加起來達95億噸。103億噸除以14億人，人均約為7.4噸，一家三口平均每年排放22噸二氧化碳，這是一個日的數字。怎麼說呢？如果将二氧化碳轉化為産品，22噸原料将産生22噸産品，無論什麼産品，哪個家庭一年能消耗22噸這麼多？
關于碳中和，我最害怕談論概念而不是談論數字。作為一名科學家，我今天将與你們分享一些數字。大家都說，每天用空調、開車等都與碳有關，每一個人，每一小步節能，都可以為碳中和做出一點貢獻，但完成碳中和的任務還是很艱巨的，而且是一個漫長的過程，這就是為什麼習總書記提出要達到2030年的高峰，在2060年實作中和， 不是現在。改革開放40年來，中國發生了翻天覆地的變化，我相信，在習近平總書記的上司下，我們一定會在未來40年實作碳中和的宏偉目标;但在短期内，我們不會缺少化石能源。雖然風能、太陽能、CO2轉化為化學物質、CCS、CCUS、提高能效都有助于碳減排，值得鼓勵探索和實施，但在不久的将來，CO2在目前日常排放量中減少的比例相當有限。在這種情況下，我們如何以最小的經濟影響實作碳中和？實作碳中和的現實途徑是什麼，我希望與你們進一步讨論。
01 關于碳中和的神話
碳中和是一個非常複雜的系統工程，需要通過各種技術管道和各種努力來減少碳排放;每個行業都有自己的碳減排路線被強調，但碳減排路徑的數量和各種減排路徑在其他行業并不是很清楚，公衆對碳中和的挑戰和認知有一定的局限性，存在以下誤解，需要用資料來解釋：
第一個誤解是風能和太陽能比火電便宜，是以太陽能和風能可以完全取代火力發電，實作碳中和。這句話隻有1/5到1/6。由于每年有8760小時，而我國太陽能發電小時數因地而異，從1100小時到2000小時以上不等，超過2000小時的地區并不多，全國平均水準約為1450-1750小時。也就是說，太陽能在大約1/6-1/5的時間段内比火電便宜;而在其他5/6-4/5時間段，如果要儲存電力，其成本會遠遠高于火電。風能發電時間每年略長于太陽能，約為2000小時，但電力需要24小時供應，不能說一個發電廠每年隻提供一兩千小時，因為我們不能說有陽光和風的時候就有電， 停電時沒有太陽，沒有風。太陽能和風能更便宜，但最大的問題是電力供應不穩定。
不可否認，我國風能和太陽能發展了近四十年，确實發展了很大，取得了很大成就，我們必須向為這一領域做出貢獻的科學家和工程師緻以崇高的敬意。但經過四十年的發展至今，風能和太陽能雖然增幅巨大，但與煤電相比，還是相當有限的。以2019年為例，全國風光發電總量相當于标準煤發電量約1.92億噸，即并網風光發電總量隻能替代煤炭發電量的12.5%左右。
此外，電網中電池存儲的概念非常危險。據估計，全球電池制造商5年以上的電池生産能力隻能滿足東京3天停電的電力。如果我們有4/5或6的時間依賴電池存儲，這是不可想象的。而且，世界上沒有那麼多的钴和锂，我們不可能制造出這麼多的電池。在這種情況下，光和風的棄風問題非常嚴重，因為電網隻能容納~15%的不穩定電源。風能和太陽能産生的電力不能被電網完全吸收。如果繼續增加風能和太陽能，大規模儲能的問題解決不了，隻能放棄更多。
我國放棄光和風有兩個原因，一是技術因素，即太陽能、風能是無法預測的，電網不足15%就能容納，超過15%無法容納，随着智能電網的發展，這一比例會上升，但還需要時間;二是機制因素，地方保護主義的存在可能使地方脫離對當地GDP的考慮，更喜歡使用當地的火電，也出于各種原因不使用風電、光伏發電、水電。機制問題可以在中央大力推進"碳中和"的背景下解決，但技術問題的解決取決于科技的發展，這一發展過程難以預測，仍需時間。
是以，太陽能和風能需要大力發展，但目前，電力儲存的成本仍然很高，在可預見的未來仍然不可能完全取代化石能源發電。
第二個誤解是，人們認為有一種神奇的大規模儲能技術，認為如果儲能技術進步，風能和太陽能可以完全取代火力發電。這個假設太大了，因為自從鉛酸電池發明一百多年來，人類已經花費了數千億美元的研發資金來研究儲能，這可以從鉛酸電池的90kWh/m3增加到今天的特斯拉的260 kWh/m3，電池的能量密度并沒有從根本上進行革命性的轉變。要知道，汽油是8600千瓦時/立方米。與此同時，迄今為止最便宜的大型GW（十億瓦裝機容量）水準的電力存儲是100多年前發明的抽水蓄能技術。
科學技術的突破并非不可能，但隻有發現才能知道。今天不可能預測明天的發現。我經常舉出火藥發明的例子，火藥是在火藥發明近一千年後發明的。一旦了解了火炮的原理，其實很簡單，但是如果說火藥發明之後，可以預測火炮很快就會被發明出來，這是大錯特錯的。有了火藥，我們當時不能假設我們很快就會發明槍支，很快就會統治世界。這隻是一個比喻，但它是一個很好的提醒，在制定任何政策時，不要使用沒有發生的突破和假設來決定你能做什麼。過去，我國科技綜合水準落後于西方，一張白紙就可以借鑒經過驗證的技術路線，結合我國的發展需要，描繪出科技的發展戰略。但是，既然我們已經在許多領域取得了成就，甚至處于領先地位，那麼在這種情況下，必須充分展示戰略。我們的戰略必須基于現有的、經過驗證的、現實的技術路線。
不同行業的進步是不一樣的，計算機行業有摩爾定律，這麼多年确實發展迅速，但能源行業還沒有發現像摩爾定律那樣的類似定律，"碳中和"必須選擇一條現實可行的前進路線。
一個笑話是，比爾·蓋茨告訴波音公司總裁，如果飛機工業的技術發展速度與計算機一樣快，那麼現在每個人都可以駕駛私人飛機而不是開車。波音公司總裁說，如果我的技術和你的技術一樣，世界上沒有人會敢飛，因為電腦會處處墜毀。是以，不要以為一個行業發展迅速，而其他所有行業都可以快速發展。能源行業本身就是一個不斷花錢的行業，但技術進步緩慢。我們鼓勵儲能技術的創新發展，但在制定戰略時，必須立足于今天已經大規模證明的技術，并不能證明技術突破不能假設這項技術一定會有突破。
第三個誤解是，有人認為我們可以将二氧化碳轉化為各種化學物質，如保鮮膜、化妝品等。這些必須能夠改造，賺錢，才能做到，但這些都不能從根本上解決二氧化碳問題。粗略估計，一個三口之家平均每年排放22噸碳，但一個家庭每年的碳消耗量不能超過20噸。
另一方面，據估計，世界上隻有約13%的石油生産我們所有的石化産品，其餘約87%的石油被燃燒。如果世界上的化學物質是由二氧化碳制成的，那隻能解決13%的石油排放量的碳中和問題。是以，大規模由二氧化碳制成的化學品不具有碳減排價值。二氧化碳對其他化學品對碳減排的貢獻是相當有限的。
是以，将二氧化碳轉化為任何化學物質，如果你能賺錢，你可以做到，但如果你不能賺錢，就不要用"碳中和"的概念來接受國家補貼。我這麼說可能會冒犯很多人，但我們科學家必須說實話，談論數字。我也去過很多關于碳中和的論壇，很多時候甚至一些經濟學家都在談論它，沒有數字的概念，隻有粗略的概括，說這種方式可以減少碳，可以減少碳，但沒有減少多少的概念。你不能責怪他們，像山一樣交錯。
第四個誤解是二氧化碳可以被大量捕獲和利用。利用CCUS（碳捕集利用和封存技術）技術，對生産過程中排放的二氧化碳進行捕獲和淨化，然後投入到新的生産工藝中進行回收或儲存。從理論上講，可以實作二氧化碳的大規模捕獲。現在大家都說，二氧化碳在電廠裡是分離出來的，分離完成後，可以用來把油水淹沒，等等。我看到一個數字，近年來，我國整個二氧化碳的洪澇消費量約為每年幾百萬噸二氧化碳的消耗量，而我們每年排放的103億噸二氧化碳是非常有限的。而石油泛濫的階段是，一部分二氧化碳進入地下，一部分會跟着石油流出，這不是一個完整的埋葬。把碳埋在地下，我在回家之前在通用電氣研究過這個問題。煤、水和氧被轉化為氫氣和二氧化碳，氫氣燃燒産生水蒸氣，二氧化碳被打到地下。當時，我們做了一個示範項目，前後花費28億美元，在數百名醫生的參與下，花了7年時間建造了一座630MW的IGCC火力發電廠，曾經計劃分離IGCC發電廠産生的每天消耗6000多噸煤的CO2，并将其全部埋在地下， 這項技術可以實作淨零排放，但并不經濟，最終決定隻發電，不埋二氧化碳。這次示範具有環保意義，工廠至今一直在美國營運，我們完成這個項目後，我們發現，即使我們沒有分離和掩埋二氧化碳，這也是GE成立以來最複雜的工業體系。别看GE生産的全球~80%的飛機發動機，以及核磁共振、CT等大量大型醫療裝置，包括三峽水利工程裝置和青藏線機車等，但這座630MW近零排放IGCC火力發電廠是GE自愛迪生100多年前創立通用電氣以來建造的最複雜的工業系統， 在先進和環保方面具有優勢，但成本太高。
回到中國之前，我與GE核電集團前總經理進行了溝通，他還在一次公開演講中提到，GE未來将通過無煤燃煤電廠解決二氧化碳問題，但演講結束後，他下來告訴我，不要看我在會議上說的話， 這樣做比幹核能好，核能比零污染火電站便宜得多。當然，福島核電站事故尚未發生，核能可以做到。法國現在有60%以上，近70%是核能國家，而且幾十年來一直在這樣做。但福島核電站事故後，世界都在增加核能的安全系數，而這個安全系數在後期每提高一次，成本就會增加很多。核能是碳減排的重要基礎負荷發電技術，但人們能否接受其高成本帶來的高電價需要探讨。是以，碳中和問題不僅是一個技術問題，更是經濟社會平衡發展的綜合性問題。現在在電廠分離二氧化碳，分離到地面後可以做油淹和埋設這條路，在可以換油的地方，有一些經濟效益，我國新疆等地也有類似的二氧化碳驅車工程。這件的成本主要是從鍋爐廢氣中分離二氧化碳的成本，我們計算過，假設CO2撞擊地面的成本為每噸30美元，其中20美元是将整個廢氣中的二氧化碳分離成純二氧化碳， 5美元是把它運到埋葬點，另外5美元是把它壓縮到地下。分離是核心，成本是最大的。在目前的技術手段下，依靠CCUS來應對的成本非常高，作用有限，當然，這方面的成本也可以通過研發來降低，能否在經濟上具有競争力，取決于未來碳稅的價格。
事實上，我剛才說的一切，比如風能、太陽能、CO2轉化、CCS、CCUS，都有助于碳中和，我們每個人都應該投入研發、實施，但目前的技術水準在對碳中和的定量貢獻方面是有限的。當然，這并不意味着每個人都不應該這樣做，我們每個人都應該盡最大努力推動上述碳減排技術進步，并努力去做，畢竟積累的少即是多。
第五個誤解是，碳中和可以通過提高能源效率來顯着減少工業過程和産品使用中的碳排放來實作。能源效率将不斷提高，而提高能源效率是世界上成本最低的碳減排途徑。但我經常問，在加入WTO的二十年裡，我國的能源效率是提高了還是降低了？我們大大提高了能源效率。但是，碳排放總量是增加了還是減少了呢？由于我國經濟和生産水準的快速發展，我國的碳排放量在前10年進一步增加。我記得2000年中國石油消費量約為20億噸，2010年約為4億噸，到去年則接近7.5億噸。2000年中國煤炭消費量為13.8億噸，2020年為近40億噸。在許多新的工業類别中，能源效率得到了極大的提高，排放量也減少了。
我是做能源的，你可以從能源的資料變化中看到整個社會的變化。在我們加入WTO之前，有一個非常重要的數字，我國煤炭産量約為13億噸，基本上是自産自銷，出口一點點，但很少。是以，在截至2013年的短短13年内，它從約13億噸飙升至約39億噸，這是每日體積，當然伴随着碳排放。應該如何解釋？唯一的解釋是，中國加入了WTO，世界市場向中國開放。當然，我們這一時期的大量房地産建設也是一個因素。煤炭的消耗量表示電力的消耗，電力的消耗量表示工業化的程度。在此期間，能源效率肯定有了很大的提高，但僅靠能源效率并不能解決碳中和問題。是以，提高能源效率是碳減排的重要手段，但隻要化石能源仍在使用，能源效率對碳中和的貢獻也非常有限，提高能源效率确實是減少碳排放的最低成本途徑，也是最重要的優先事項，但有一個現實的考慮，不能僅僅依靠能源效率的提高來實作碳中和。
第六個誤解是電動汽車可以減少碳排放。前段時間，我在網易公開課上談到了《電動汽車與氫能的曆史與未來》，全國約有10萬人在觀看，很多上司看完後跟我讨論了這個問題：我們為什麼要發展電動汽車？很簡單，主要是因為中國沒有足夠的石油，我們進口了73%的石油;有環境問題，如煙霧。
我們沒有足夠的石油，我們希望我們建設的超級發電能力是好的，是以發展電動汽車是有益的。每年有8，760小時，但是我們建造了太多的火力發電廠，為了讓每個人都有食物，許多火力發電廠實際上每年産生的電力不到4，000小時，這是巨大的資産浪費。而且畢竟電動汽車可以減少當地的污染，比如東部地區的用電往往是派往西部、新疆等地，污染在西部地區，而不是在東部地區。然而，從整個生命周期的碳排放分析來看，電動汽車考慮到電池生産過程中的排放，如果電網中的大部分電力仍然是火電，電動汽車對碳減排和全球氣候變化的影響非常有限。
為什麼電動汽車不能完全解決碳中和問題？隻有我國能源結構徹底改變，電動汽車才能被視為清潔能源和碳中和。如果能源結構沒有改變，如果電網主要是煤電，那麼電動汽車的擴張對減少碳排放的貢獻是非常有限的，可以做到這一點來了解。隻有當能源結構和大部分電網由可再生能源組成時，電動汽車才能被認為是清潔能源。
大家一直在談論一個問題，說馬六甲海峽封印後如何解決能源安全問題？但這件事你要仔細想想，靠電網是解決不了的。因為電網是現代戰争中最脆弱的東西。石油可以分布在任何地方，儲存在數以萬計的點上，一個油庫被摧毀，其他的油庫可以使用。但是，隻要一個城市電網的配電中心被摧毀，就很容易造成大規模的停電。
有時候，能源政策和碳政策不能不計成本地做一些高成本的事情，因為它們假設戰争會發生，而其他人會打敗我。一是傳統戰争模式的發生是小機率事件;其次，在真正的戰時，很多問題都是由一個國家的海上控制、制空等綜合能力決定的，而不是依靠電動汽車來解決問題。
02為什麼電動汽車在最初的一百年裡未能擊敗燃油車？
電動汽車的概念并不新鮮，100多年前，如1912年，在紐約、倫敦、巴黎和洛杉矶的街道上，有的電動汽車遠遠多于燃油車。（圖1）
圖1 愛迪生在1912年與他的電動汽車合影。
電動汽車和燃油車之間的戰鬥并不是從今天才開始的。1912年，以愛迪生為首的一組科學家認為，電動汽車可以在未來主宰世界。以福特為代表的汽車公司正在走燃油車的路線。自20世紀30年代以來，電動汽車幾乎消失了，今天燃料汽車仍然占據絕對的主導地位。
為什麼一百年前的電動汽車比燃油車還多？因為鉛酸蓄電池早于二十多年前内燃機的發明。用鉛酸電池，再配一個發動機，就是今天高爾夫球場開着的車，上面的車身上就是一輛車。今天的高爾夫球場駕駛着與愛迪生一百年前駕駛的汽車相同的汽車，是以電動汽車并不是全新的技術，其多年來創新的核心在于電池和電子控制系統。
那麼，為什麼電動汽車在最初的一百年裡沒有競争燃油車呢？在最初的100年裡，世界選擇燃油車的根本原因是什麼？我在這裡不預測未來，隻是用資料來講述曆史，并向你解釋幾個原因。
第一個原因是，我們這些做能量的人有一個叫做體積能量密度的概念。汽車有壓載鋼闆，船舶有壓載水，這種能量對汽車略重，船舶影響不大，但油箱不能無限。假設我們的油箱是1立方米，每個能源中所含的能量密度決定了汽車可以運作的距離。
100多年前發明的鉛酸電池的能量密度是90千瓦時/立方米，而人類已經花費了數千億美元和100多年的探索，而電池能量密度就是現在特斯拉的電池，比亞迪的葉片電池，即260千瓦時/立方米。汽油的能量密度為8600千瓦時/立方米，柴油為9600千瓦時/立方米。後面要提到的甲醇液體為4300 kWh/m3，比電池大得多。
第二個原因是液體是儲能的最佳載體。液态能量具有非常好的特點，可以在陸地上通過管道輸送，可以非常便宜地跨海運輸，并且可以在室溫和高壓下長時間儲存。
2016年來到深圳後不久，在一次能源研讨會上，我向能源行業和學術界的許多朋友提出了一個問題，當時，在深圳長時間開車加油大約是7元一升，假設這汽油是從休斯頓煉油廠拉到深圳鹽田港，然後到加油站， 這升的運費是多少？我讓很多從事能量的朋友猜，有人猜是一半（3片5），甚至有人猜5片，有人猜1片，我說真正的答案不到7美分。當我說7美分時，沒有人相信我，但我想通了。如今的大型油輪可以拉動30萬噸的大型船舶，也就是約4億升汽油（折算成約3.6億升原油）。液體的優點是可以使用泵和管道将它們裝載到船上，而無需人工。當你到達深圳的碼頭時，管道連接配接後，你可以用泵打水箱，你不需要工作。這條路要花船的油錢和折舊，4億升，如果一升一毛錢就是4000萬元，但是開船不能用那麼多油錢。這就是為什麼世界上隻有少數幾個地方生産石油，但很容易加油和在任何角落開車。是以，液體在運輸中有很多好處，可以長期儲存。高酒精飲料（如蘇格蘭烈酒伏特加、中國二果頭、茅台等）儲存50年沒有問題，但電力和天然氣都不能長期儲存。常見的高海拔葡萄酒也是一種酒體，這個例子表明液體燃料的運輸和長期儲存沒有問題。
這些最基本的概念需要大家清楚，這就是為什麼我冬天去加拿大北極附近的城鎮看，沒有電網，天然氣網，很多村鎮隻有一個加油站，一罐汽油，一罐柴油可以靠邊停車，滿足日常生活。在世界上最偏遠的角落，隻要有一條路，拉就可以存放很長時間，拉一個罐子，一兩個月就足夠了，但電力和天然氣管網就沒那麼容易鋪設了。這就是液體能源的優勢。人類總是選擇經濟上優化的，不是誰喜歡什麼，而是什麼最便宜，最友善。
第三，為什麼人類的第一條裝配線是福特的裝配線？内燃機是機械的東西，制造一台非常昂貴，但是當設計最終确定時，當每年在一條裝配線上建造100萬台時，每台的成本将大大降低。1913年，福特的裝配線一投入批量生産，就将美國汽車從4，700美元降至380美元，使每個藍領勞工都能負擔得起汽車。
然而，電動汽車的不同之處在于，每個電池都需要一定量的鎳，钴，锂和各種金屬，如汽車上的銅。産能擴張後，每台機組的成本都會降低，但降幅不大，不像機械不鏽鋼要生産多少，建的越多，成本越低，而且材料成本很小。電動汽車的材料成本占了大部分，加工成本不是主流，是以可以使用裝配線，但無法從根本上降低。
中國電動汽車從2016年底的51.7萬輛增加到2018年第一季度的79.4萬輛，比當時整個汽車市場年産量的1/11000增加了28萬輛，但同期全球跟蹤的钴和锂的價格上漲到四倍和兩倍， 分别。這種情況告訴我們，如果技術不突破，不減少钴和锂的用量，制造的材料越多，材料就越貴。當钴的價格翻兩番，锂的價格翻倍時，世界上沒有一家公司聲稱通過回收電池中的钴和锂來盈利，這反過來又告訴我們，電池的回收技術還沒有被打破。
近期許多原材料價格上漲，一方面是由于量化寬松，另一方面這些金屬的原始供需關系發生了變化。原來供需關系非常穩定，因為工業中钴和鎳的使用量非常有限。現在突然有了這麼多新的造車力量，供需關系發生了變化。當供需關系發生變化時，價格絕對不會說成比例上漲，比如世界上100人，但隻有99瓶礦泉水，最後一瓶礦泉水一定不能漲到1.1倍，而是最後一個人買不起的價格。
以今天的價格，電動汽車的成本其實在大家的腦海裡。我列出了每輛車需要53.2公斤銅，8.9公斤锂，39.9公斤鎳，24.5公斤錳，13.3公斤钴，66.3公斤石墨，0.5公斤稀土和其他0.3公斤。最近，磷酸鐵锂電池問世，钴的用量可以減少，但最大的問題是，當冬季溫度較低時，其性能不好。是以，以今天的價格，最好的寶馬和梅賽德斯 - 奔馳的内燃機的成本約為2300美元，而特斯拉電池的成本約為20，000美元。一個行業要發展，必須能夠大規模生産，而且規模越大，成本越低。這就是為什麼人類的第一條裝配線是福特的裝配線。這些都不是偶然的。這些問題對公衆來說并不明确，但在業内卻很清楚。現在資本市場很火熱，但補貼政策一旦停止，能否賺錢就冷暖了。
圖2 2018年5月13日，李克強總理通路了日本豐田氫燃料汽車。
任何關心這輛車的人都可能看過這張照片（圖2）。2018年5月13日，李克強總理通路豐田汽車公司，在網際網路上揣測氫能，稱電動汽車的真正未來是氫燃料電池汽車，而不是電動汽車。氫能有其優點，發電效率高，可以減少對石油的依賴，排放水蒸氣，大規模批量生産後成本可以下降。雖然燃料電池也使用貴金屬，但其貴金屬回收技術相對成熟。而這些年的研發，使得貴金屬材料的數量減少了，這是它的優勢。
現在我們的電池正在梯級利用，今天的電動汽車已經使用了5到7年，退役的動力電池被用作儲能電源，例如5G基站下的儲能，這可能會再延遲一二十年。但儲能電池有壽命，有很多對自然有害的化學物質，不可能無限期使用，一二十年後仍需回收利用。如果不回收利用，當數百萬甚至數千萬的電池分布在中國的土地上時，如果任其洩漏，那将是一場環境災難。
能源生命周期分析的概念非常重要，我們做過一百多行"油井到輪"或"礦井到輪"的分析，要知道中國40%的能源都在新疆，如何運輸能源，這是一個複雜的系統。
在通用電氣，我花了數百萬美元與許多博士一起做能源生命周期分析研究模型，每一步有多少碳排放，它們的效率如何，最後用數字說話。回國後，我花了大價錢将這種方法引入國内，與美國最大的EPC公司和國家實驗室合作，在低碳研究所啟動了"能源生命周期分析"項目，從零開始培養這一領域的人才。這種軟話題在中國很難獲得大量的資金支援，但非常重要，因為它需要使用"資料決策"。由中國工程院前副院長謝克昌院士，包括低碳研究所的田亞軍博士上司的團隊，緻力于推進這項工作，彌補這件作品的不足是一項非常有意義和有價值的工作。因為真正的決策最終取決于資料，研究人員花費大量時間一點一點地建構數學模型，并不斷調整，最終能夠與真實資料進行比較，不斷修正模型參數，最後利用這些模型的預測數量做出未來的決策，這被稱為"資料決策驅動決策"， 這是我們想要推廣的文化。就像碳中和一樣，未來，我們也必須做好從各個管道收集碳中和的資料，從油井、礦山、天然氣井到車輪，再到燈泡等，全生命周期的每一步分析，建立模型，模型分析後，大家用數字說話。
電動汽車遇到這些問題，并不意味着不開發電動汽車和電池技術，電池技術的研發始終是重要的，不僅在推動行業發展各種先進電池技術的同時，我國南方科技大學教授趙宇生、鄧永紅教授等團隊一直在努力創新研發， 并取得了領先進展。但我想說的一件事是，電氣化和網絡化不一定相關。隻要電池足夠大，可以容納更好的計算機，就可以驅動内燃機。現在有人說，要搞網絡化、智能化，是以要搞電能，這句話隻說對了一半。如今，智能手機擁有多少計算能力？聯網可能需要幾十部手機的計算能力，這也是幾塊電池的問題。但是，如果您需要這種計算能力，是否必須将驅動器更改為電動驅動器？其實，現在一輛比較好的奔馳汽車，隻要有足夠的電池，就有一台電機發電也可以聯網、智能化。是以，智能化、網絡化和電氣化之間沒有不可避免的聯系。
03為什麼氫能汽車還沒有産業化？
氫能一點也不新鮮，早在上世紀六十年代，當阿波羅登陸月球時，它是用液态氫液氧升空的，氫能發電為儀器，把宇航員産生的水喝。
我曾經在聯合技術公司（UTC）-殼牌合資企業工作，多年來，美國所有航天器的燃料電池都是由聯合技術公司（UTC）生産的。從1990年代到2005年和2006年左右，美國在燃料電池研發上花費了數百億美元。我記得喬治·W·布什總統在2003年的國情咨文中說過，他将宣布一項計劃，美國能源部将在氫燃料電池汽車上花費12億美元，15年後，每個美國人都将駕駛一輛從後面排放水蒸氣的汽車。然而，到現在為止，世界燃料電池（汽車）加起來可能超過3萬個，而美國隻有不到1萬個。去年，全球僅售出1900多輛氫能汽車，而豐田的銷量并不多。喬治·W·布什（George W. Bush）總統在國家戰略上投入了大量資金，其技術尚未取得真正突破，盡管他在此期間培養了大量的科學家和研究人員，但工業和環境的促進變化很小。
為什麼燃料電池汽車，也就是我們所說的氫能汽車，沒有工業化？最根本的原因是氫不适合作為你我共同的能量載體。很多人在這方面存在誤解，甚至有媒體渲染出"氫是人類的終極能量"，這并不嚴謹。氫不是一次能源，而是次要能源，或者更确切地說是能量的載體。世界上有煤田、油田、天然氣田，但沒有氫氣田。氫氣與電和甲醇一樣，是由其他能源制成的，但作為載體，氫氣在能量密度，管道和跨海運輸以及長期儲存方面不具有上述液體能量的優勢。
氫氣不适合大衆能源載體，主要是因為有幾個方面是人們無法通過研發來改變的。首先，氫是體積能量密度最小的物質，我們的要求是體積能量密度越大越好。許多人在概念上誤以為氫氣是能量密度最大的，這是對的一半。如果以千克（品質能量密度）計算，氫的能量密度最大。但是，對于汽車壓力和帶有壓載水的船舶，稱重一點的問題并不大，但油箱容積不能太大，應該大約在每立方米左右，千克意義不大。如果切換相同的能量概念，則其體積能量密度最小（圖3）。為了增加體積的能量密度，必須增加壓力。目前，所有氫燃料電池汽車中的儲氫罐分别為350和700公斤的大氣壓。如果采用不鏽鋼設計，儲氫罐必須非常厚，因為壓力太高。任何學過科學和工程的人都知道，壓力為700公斤的高壓裝置并不是那麼容易生産的。
圖3：各種能源的能量密度
其次，氫氣高壓會有問題，氫氣是元素周期表中最小的分子，最小的分子意味着最容易洩漏，長期儲存才是問題所在。
第三，氫氣在露天沒有問題，我們在20多年前在美國做過這個實驗，一輛氫燃料電池汽車，其儲氫罐為了安全起見，一般放在最後，普通步槍一發子彈是無法穿透的，用超強的步槍穿過，因為氫氣很輕， 就像一個氫氣球，一條火龍沖向天空，駕駛室的溫度不能一下子升得那麼高，人們有足夠的時間逃脫。
然而，在封閉的空間中，氫氣可能存在巨大的問題。氫氣是爆炸範圍最廣的氣體，爆炸範圍從4%到74%不等。不到4%是安全的，超過74%的人隻着火而不爆炸。但在4%到74%的範圍内，當它遇到火星時，它會爆炸。
現在在這些城市，特别是在深圳，90%以上的汽車都停放在地下車庫的封閉空間裡。當大量氫能汽車進入地下車庫時，如果汽車洩漏，将産生巨大的危險。雖然這是一個很小的機率事件，但是當使用量大時，總會出現元件老化等問題，即使儲氫罐是安全的，閥門、管道等也有一定的老化機率，或者行駛時不注意影響。一旦洩漏遇到火星，電火花就會爆炸，導緻其他汽車爆炸，建築物可能被摧毀。是以，在封閉的空間内，使用氫氣要非常小心。
由于氫氣的爆炸性，現在不允許超過一定範圍的氫氣運輸車輛通過隧道，如果隧道被炸毀怎麼辦？當然，未來是否有可能建設氫氣管道是另一個問題。
也由于氫氣的爆炸性，加氫站的建設要特别小心，周圍需要一定的安全距離。現在北方、上海、廣州、深圳都坐滿了加油站，但地價卻這麼貴，到哪裡去找那麼多地方重建加氫站呢？
由于這些問題，雖然氫能現在很熱，但要謹慎。氫的這些性質決定了它不适合作為能量載體。是以，當人們說"氫是人類的終極能源"時，很多事情都是似是而非的。
疫情發生前，科技部的幾位同志可能聽說過，我曾擔任過多屆全國氫能與燃料電池峰會主席，擔任國際氫能協會理事二十多年，帶幾位專家來深圳調研， 我們聊了一個下午，然後我寫了一篇關于氫能現狀、問題和解決方案的簡單報告，然後他們把它放到了科技日報的頭版。
氫氣生産容易，但儲存和運輸氫氣卻很困難。事實上，氫氣的使用在世界上是非常廣泛的，中國的氫氣生産能力已經達到3000多萬噸/年，今天我們使用的每一克肥料都是由氫氣制成的。世界上有那麼多的化肥廠和煉油廠需要大量的氫氣，但目前，還沒有一個化肥廠或煉油廠依靠太陽能和風能來生産氫氣和化肥。原因何在？太貴了，如果便宜的話，這些化肥廠、煉油廠早已改用太陽能、風能來生産氫氣。
現在世界上每年有數千萬噸氫氣的市場，氫氣是供應給煉油廠最昂貴的，每個煉油廠身邊都有大型天然氣公司。利用風能和太陽能生産氫氣并非不可能，但目前沒有足夠的經濟吸引力。如果這是有利可圖的，我相信很多企業家早就開始用風能和太陽能來生産氫氣。
氫氣不是沒有優點，它也可以做到，怎麼做呢？這與我們的碳中和有關。
04為什麼甲醇可能是最好的儲氫載體？
如果将來真的想實作碳中和，太陽能和風能可以賣碳稅，可以結合風能、太陽能和煤炭，通過車載甲醇生産出更便宜的甲醇，與燃料電池系統內建，比直接内燃機效率更高。這條路線在将來是可能的。我隻能說，這是可能的，不能保證的，很大程度上取決于各種政策調整和碳稅。如果碳稅上升，這條線就有經濟性。
1L甲醇和水反應可釋放143克氫氣。氫氣儲存要麼是壓縮的，要麼是冷凝的。即使是冷凝的，1L液态氫也隻有72克，1L甲醇和水反應的産氫量是1L液态氫的兩倍。
為什麼這項技術可以做到這一點？二十年前，世界上第一輛燃料電池汽車，由日産和殼牌上司的一些工程師制造，從汽油線上轉換為氫氣。
有個小故事，當豐田、本田、通用的高壓氫燃料電池已經建成時，日産發現它是落後的，于是他找到了殼牌，找到了我們，說我們能不能造一輛車，加汽油，車裡汽油和水，和空氣反應氫氣，然後推動燃料電池，讓燃料電池效率高， 但也不能使用加氫站。
為什麼當時沒有做甲醇？由于頁岩氣革命尚未發生，當時天然氣非常昂貴，國外天然氣制甲醇的成本太高。2005年，如果我們預測頁岩氣革命，我們就不會在零污染火力發電廠上花費28億美元。但技術是不可預測的。頁岩氣革命突然導緻突然發現數百年不能用完的天然氣，也導緻天然氣從1700萬美元/百萬的B&B機關暴跌至1.50美元，然後趨于平緩至約3美元。
在天然氣價格如此之高的時候，甲醇并不經濟。是以，當時我司考慮過使用機油，并說是否能從車上的汽油中産生氫氣。當老闆來找我時，我說這個項目絕對沒有賺錢。但他告訴我，當我做阿波羅登月時，我根本沒有想過賺錢，但事實上，我們在阿波羅登月上開發的技術後來被用在了各個領域，現在日産給了我們錢，隻要技術做到極限，它終于可以在其他領域有用。我說，隻要我們不用賺錢來衡量我，我們把我們的技術推向極限是件好事。後來，在幾年内，我們制造了第一輛從汽油轉換為氫氣的燃料電池汽車。
通過這種技術積累，甲醇到氫氣的轉化比汽油轉化容易得多，因為一方面甲醇更清潔，不含硫;另一方面，汽油轉化率需要850度以上，甲醇和水可以反應200度以上。
為什麼我在這條線上提到甲醇？甲醇可以從煤和天然氣中生産，未來可以通過太陽能氫氣與CO2反應來生産，或者太陽能可以催化二氧化碳和水制成甲醇，甲醇将成為綠色甲醇。中國科學院大連化學研究所和我國南方科技大學李燦院士正在研發綠色甲醇，中國科學院在蘭州建有1000噸示範工廠。目前，我國甲醇産能是世界上最高的，約為8000萬噸。此外，頁岩氣革命使世界能夠發現100多年來無法用完的天然氣。有天然氣不能使用超過100年，有甲醇不能使用超過100年。未來，如果碳稅真的上去，我們還可以利用風能和太陽能生産氫氣，這樣生産的甲醇将完全綠色的甲醇。
但世界并不需要追求絕對零碳，國際上經常提到的零碳排放通常都是"接近零"和"淨零"。在談論碳中和時，必須強調的是，這個世界上碳過多是不好的，但任何追求絕對零碳的人都是不科學的，因為我們吃的食物，植物生長和光合作用都需要二氧化碳。如果中國經濟從煤炭經濟轉向天然氣經濟或甲醇經濟，可以減少67%的碳，那麼基本上可以實作碳中和。是以，中國在談論"碳中和"，而國外則在談論"淨零排放"，即在排放碳的同時，還有其他技術或措施将排放平衡實作到一定水準。
我個人認為，從我國自然能源禀賦和工業基礎來看，我國擁有非常成熟的煤制甲醇技術，但需要産生大量的二氧化碳，因為需要補充氫氣才能達到甲醇合成所需的碳氫比，但通過水氣轉化将一氧化碳轉化為氫氣會同時排放二氧化碳。如果那部分氫氣可以在西方用太陽能和風能制成，而副産品氧氣用于瓦斯化，可以解決很多排放問題;煤制甲醇廠，空氣低溫分離氧氣是空分裝置中最大的投資，這項投資在未來可以節省可以節省的太陽能電解水裝置生産氧氣和氫氣，将煤轉化為甲醇而不排放二氧化碳，然後使用甲醇作為能量載體可以實作碳減排60%以上。這可能是未來更現實的碳中和路線。坦率地說，它是利用現有的基礎設施以甲醇液體的形式儲存太陽能;這是未來風能中儲存太陽能的另一種方式。
這樣，雖然風能和太陽能貴一點，但煤炭非常便宜，當兩者中和時，成本可以控制。氫氣和二氧化碳制造綠色甲醇目前存在一定的成本壁壘，現在有可能直接使用現有的煤炭甚至劣質煤來制造甲醇。甲醇是一種載體，液體的載體比氣體和電力載體的載體要科學得多。因為，雖然電能便于運輸但不容易儲存，氫氣既不好運輸，也不能儲存好，隻有液體更友善。
氫氣今天很便宜，但一旦壓縮到幾百公斤的大氣壓，成本就會上升。張家口冬奧會做氫能示範，國家補貼大量資金，目标是在未來幾年内達到30元/公斤的氫能價格。但如果在車上使用甲醇，以今天的市場價格購買甲醇，每公斤氫氣的成本僅為15元。
是以，一方面，甲醇制氫成本低;另一方面，甲醇在室溫和壓力下是液态的，甲醇站可以用現有的液化氣站進行改造。對于一般加油站來說，近年來可能是6個儲罐，在早期階段将被1個甲醇罐，5個汽油和柴油罐所取代，然後在未來十年内被2個甲醇罐和4個汽油罐所取代。這樣，整個能源轉型就不需要花費數萬億來建設加氫站和充電樁。
簡單估計一下布局成本，按加油站450輛/天充電容量，充電站24輛/天充電容量，小加氫量30輛/天來衡量，假設全部1萬座，甲醇需要約20億美元，充電站需要約830億美元，加氫站約1.4萬億美元， 而這1.4萬億還沒有考慮地價這個因素。
我不認為我們會摧毀花費數萬億美元的液體燃料基礎設施，重建加氫站和充電樁，沒有必要。如果石油碳排放量過高，可以換成綠色液體，我們可以把太陽能和風能轉換成儲液，這就改變了儲能的概念，原來我們花了多少萬億元的很多年都是用來研究儲電的，但是蓄電一百年就幹不了一個抽水蓄水， 這條線再去十億研發經費，成功機率是萬分之一，千分之一。
電池對于手機等小型裝置非常重要，但依靠電池來存儲大量能量是非常謹慎的。最近，國家也非常重視使用使用梯級停車的大型電站，因為安全是一個問題。
電動汽車和燃料電池的最大問題是基礎設施的土地成本和冬季電池壽命的問題。現在我們城市的土地非常昂貴，很多人為了獲得國家補貼，在郊區建了一個充電站，但是如果你買了一輛車，來回開車一個小時才到充電站或加氫站，你會買嗎？目前，我國已建成的公共充電樁的使用率平均隻有4%左右，其中充電樁最多的北京、上海的使用率隻有1.8%和1.5%。電動汽車有裡程焦慮，冬天無法滿足采暖，到冬天一個寒冷可能躺下，要知道世界上80%的主要發達城市都位于北緯25度以上，紐約、倫敦、巴黎、莫斯科、東京、北京、多倫多，這些城市都是冬天的地方，如果一輛車隻能在夏天冬天開不開， 你會買嗎？原來我在北京，為了研究這個，我特意找了一輛電動計程車坐進去，上車後，我發現司機冬天穿着軍裝和棉靴，不敢開暖氣。我說打開暖氣，司機說他不敢。因為暖氣沒有開，他隻能跑100多公裡，如果開暖氣，馬上就沒有電了，根本就不賺錢。
如果風能，太陽能和煤炭結合轉化為甲醇，那麼我的車上總是有50升甲醇會更容易。今天，在深圳買一輛電動車，連廣州都不敢跑一趟。在沒有電的情況下跑在那裡不知道在哪裡充電，即使能找到一個充電樁，也可能需要等待一個小時，而快速充電對電池的傷害很大。怎麼辦？我們現在正在尋找為電動汽車賦能的方法。不管怎樣，晚上回家停車，在停車位旁邊安裝一個比較小的慢充裝置，幾百塊錢就行了。你加滿它，但車裡總是裝着50L的甲醇，相當于晚上睡覺時給手機加滿，還帶了一個充電寶。當沒有電時，可以使用車上的甲醇和水産生氫氣，并使用氫氣發電。這樣，就不需要建造那麼多的充電站和加氫站，甲醇和水的反應隻需要200度以上，其餘熱就可以将電池保持在最佳溫度，也解決了冬季電動汽車續航裡程的問題。
05 霧霾的罪魁禍首在哪裡？
還有一條碳中和路線，與煙霧有關。
這些年來，我一直在研究霧霾。我對霧霾有第一手的經驗。如果我們一直住在北京，我們可能不會感覺到，但我的家人在南加州，早年回到中國之後，每次從洛杉矶到北京之後，那種強烈的對比都讓我覺得我必須控制中國的霧霾。
霧霾由初級顆粒和次要顆粒組成。直接從柴油等化石燃料的廢氣中排放的顆粒物是"初級顆粒物"，約占總煙霧的24%。造成霧霾的最大因素是"二次微粒"約占其總量的50%。"二次粒子"是指化石燃料廢氣中的氣态污染物（如NOx、SOx）和揮發性有機化合物（VOCs）進入大氣層後，氣溶膠與空氣中的氨和VOCs反應形成的顆粒。氮氧化物在與天空中的水相遇時變成硝酸，當它們與水相遇時，硫氧化物變成硫酸。如果我們不使用化肥，我們隻能形成酸雨，而不會形成煙霧。然而，大量的肥料将一定規模的氨釋放到大氣中，氨在大氣中呈堿性，酸堿中和固體細顆粒如硝酸铵鹽、硫酸铵等，是PM2.5的主要來源。頭發大約70微米，肉眼的分辨率大約是60微米，而一個PM2.5粒子是看不見和不可觸及的，但是當無數的PM2.5懸浮在天空中時，它們可以覆寫天空。
近兩年來，國家在脫硫脫硝上花費了數萬億美元，取得了很大進展，但冬季仍有霧霾，一個重要因素是化肥的使用和氨排放沒有得到足夠的重視。肥料的排放是氨的排放。
肥料有其問題和缺點，使用一年，兩年，三年，五年是沒有問題的，但是三十年和五十年後，問題就來了。早年，硝酸铵、磷酸铵強酸弱堿，氨被吸收，酸殘留在土壤中，造成土地酸化，殺滅土壤中的細菌，造成大面積的土地壓實。
此外，使用化肥三五十年後從土壤中生長出來的蔬菜看起來又大又厚，但吃起來卻沒有味道。原因何在？因為決定食物營養和味道的是生長作物約半米深的土壤中微量元素和礦物質的含量。土壤中有許多不溶于水的礦物質，但是當遇到酸時，就會發生酸浸出，經過三五十年的浸泡，當這些微量礦物質在半米深的土壤中消失時，食物就不能保持不變。
将1960年的玉米與2013年的玉米進行比較。1960年，它是純粹的自然生長，而在2013年，它是一種大而飽滿的肥料，但鈣含量每100克下降了78%。人類大量使用化肥和殺蟲劑，導緻土壤中微量元素持續下降，伴随着哮喘、心髒病、癌症等疾病的增加。
1978年我國改革開放後，開始大量使用化肥，到2011年左右，化肥生産能力接近峰值。在此期間，我國糧食産量增加了87%，但化肥的使用量增加到了682%。每噸糧食生産需要0.1噸肥料。2017年，我國農作物總播種面積為1.6億公頃，平均施肥強度為352公斤/公頃，而福建、海南、北京、廣東等省市分别為751、724、707和611公斤/公頃，而國際警戒線值為225公斤/公頃（世界平均水準為120公斤/公頃）。
事實上，用了數百萬到幾千萬年的時間，這種物質并沒有熄滅，土壤中珍貴的微量元素和礦物質以煤的形式儲存下來。煤的可燃部分基本上是由光合二氧化碳形成的;不可燃部分來自哪裡？它是古代樹根吸收的珍貴礦物質和微量元素。但這些東西不能被火燒掉，一千多度後就形成了玻璃狀的琉璃瓦。
圖4 微粒擠出機分離技術
現在我們有一個核心技術（圖4）是将煤在水中研磨的易燃不可燃部分，下面的淺色是土壤中最有價值的東西，但不能直接添加，必須經過一系列的微生物過程才能最終形成最好的土壤改良劑。上層的劣質煤可以用來制造甲醇，這樣甲醇的成本也可以降低。它是互鎖的。
為什麼要從煙霧開始？因為這種小顆粒就像煙霧一樣，過濾下來後的比重比空氣重得多，它懸浮在空氣中2.5微米，不會落下，除非下雨，因為當顆粒尺寸如此之小時，重力不能起到作用，而是表面力在起作用。
是以，由于當它懸浮在空氣中時它無法下降，讓我們讓它懸浮到水中以産生類似于"黑牛奶"的燃料。牛奶表面上看起來是液體，但在顯微鏡下實際上是懸浮在水中的數十微米的氮氣顆粒。我們将微米級的煤顆粒，純碳顆粒懸浮在水中，然後設計一個鍋爐，使其燃燒比天然氣更清潔。我們甚至可以直接用汽化器制造甲醇，比今天的船用油更清潔、更便宜，同時解決我國煤炭運輸問題。
在鄂爾多斯、璐梁、榆林等地的高速公路上，不少大貨車拉煤，污染十分嚴重。目前，我們儲存煤炭的地方海拔約1500-2000米，而煤炭運輸的地方，如深圳，僅海拔幾十米，是以建設管道将自行流動。
十年前，我說過，中國的霧霾汽車做出了貢獻，但絕對不是主要的，要控制霧霾，首先要清理煤炭，然後燃燒;當時，一群推廣電動汽車的人表示，要控制霧霾，就必須把汽車變成電動汽車。但去年疫情期間，很多地方都被封鎖了，這給了我做一個大實驗的機會，當時，包括電動汽車在内的中國所有汽車都停放了兩個多月，但在北京、太原、西安、哈爾濱、鄭州還是有很多霧霾天。為什麼？主要是由于冬季抗疫時家庭供暖問題，我國天然氣不足，而冬季，北方農村供暖仍需燃煤。
當時，我以控制霧霾的心态做了這項技術，現在工業化了，工廠開始營運，做了很多農田實驗，效果比我們想象的要好。
06 現實的碳中和路徑
通過這種方式，我們可以讨論實作碳中和的幾種現實途徑。
一是通過現有煤化工與可再生能源的結合，實作低碳能源體系。一方面，現有的煤制甲醇可以實作近零碳排放，另一方面是通過太陽能、風能和核能電解水制備的，合成氣不被水蒸氣轉化，使煤制甲醇廠不排放CO2;然後用甲醇代替汽油和柴油驅動，或用甲醇和水線上制氫發電來推廣燃料電池汽車或作為電動汽車的充電寶;這可以大大減少運輸業的二氧化碳排放量，也可以部分解決我國石油不足的問題。因為太陽能風能電解水既能産生制備甲醇所需的氫氣，又能産生瓦斯化成甲醇所需的氧氣;而我們的微礦分離技術可以用廉價的劣質煤結合太陽能來制造甲醇，在碳中和的背景下，成本将具有競争力。這樣，釋放了中國強大的太陽能和風力發電能力，風能和太陽能以甲醇液的形式儲存起來;這是另一個值得探索的儲能政策，使太陽能和風能能夠大力發展碳減排。（圖5）
圖5 另一種儲能方式：太陽能、風能、核能電解水制得綠色氫氣和氧氣，合成氣不發生水蒸氣轉化，甲醇無CO2排放。
二是在煤田中采用碳中和技術——微礦井分離技術。在煤炭燃燒之前，分離出含有污染物的可燃物和礦物，制備低成本的液體燃料+土壤改良劑，從源頭上解決煤污染、化肥濫用和土壤生态問題，低成本生産甲醇、氫氣等高附加值化學品。
因為傳統的用煤燃燒二氧化碳的方式排放産生10%的碳，不僅是能源的浪費，而且現在已經變成了固體廢物，内蒙古各地電廠的粉煤灰成了一場災難。分離後，燃料應制成燃料，土壤應制成土壤，轉移後，二氧化碳釋放到這裡，更多的森林長大吸收二氧化碳回來，這可以完全實作碳中和。（圖6）
圖6 微礦石分離技術效果圖示
當CSF産量達到25萬噸時，我們每年排放約69.5萬噸碳排放量，根據處理面積可以達到20.8萬噸左右，在SRA應用的條件下，我們可以吸回48.7萬噸、61.9萬噸，甚至74.9萬噸。（見下表）
這是一條更現實的碳中和之路，它不需要那麼高的成本，而且可以用一點錢來完成。
第三，實作光伏與農業的全面發展，在實作光伏與農業、畜牧業、水資源利用與沙漠治理相結合的同時，實作光伏與沙漠治理相結合，光伏與農業聯合減碳。
西部缺水，澆水就漏水，是以我們可以使用非常保水的材料。但是西邊要留水，太陽還是不能長出來，怎麼辦？使用太陽能電池闆，可以減少下面的揮發，并且可以種植東西。太陽能最大的好處之一，就是要定期沖洗這塊闆，有了發電，可以花一點錢拿PVC管子去接觸過去黃河的水，每隔幾周就要對光伏闆進行沖洗，同時，水資源是寶貴的，沖洗過的水我們也可以用來滴灌作物。這樣，在發電的同時，還可以把底部全部轉綠，變得更好，然後把太陽能電池闆移動幾百米，土地就可以處理了。（圖7）
圖7 使用土壤改良劑從微礦物中分離副産物，使光伏發電與農業和沙漠管理的全面發展成為可能
四是峰谷電和熱能的綜合利用。火力發電廠不能在半夜停止。目前，我國火電廠在半夜12點到早上6點的範圍内，雖然它們仍然排放大量的二氧化碳，但産生的電力沒有用完，就浪費了。怎麼辦？電不易儲存，可以以熱量的形式儲存，使用分布式儲熱子產品，在山谷用電期間以熱量的形式儲存電力，然後在需要加熱或空調時，使1/4甚至1/3的時間不被浪費， 可以大大減少CO2排放，實作真正的煤改電，再配合屋頂光伏戰略和縣級經濟，進一步降低用電量。能源不僅是電能，國内儲能領域對于電力的儲能更受重視，但實際上，大部分來自消費方的能量都用在了熱能領域，儲熱技術也需要我們關注和發展。（圖8）
圖8 現實的碳中和路徑4：峰谷電力和熱能的綜合利用
第五，利用可再生能源生産甲醇，然後做分布式發電。甲醇氫氣分布式能源可用于替代所有使用柴油發動機的場景，并補充光伏和風能等不穩定可再生能源的多能源。利用甲醇液體作為太陽能和風能的載體，甲醇和水氫再發電代替柴油發電機組進行分布式熱電聯産，結合屋頂光伏和儲熱以及熱泵技術在廣大農村地區替代煤炭，不僅低碳，環保和減碳。（圖9）
圖9 現實的碳中和途徑5：基于綠色甲醇氫能的分布式能源熱電聯産
最後，有了一個結論和展望，在"碳峰化、碳中和"時代的背景下，有必要澄清一些誤區，在認識技術發展邏輯、尋找現實發展路徑的同時，我在這裡總結了上述碳中和，供大家參考。
謝謝！
2021年7月在深圳
本文選自微信公衆号"南方科技大學創新創業學院"，2021年8月11日
● 出版|中信出版集團
● 作者|王輝耀， 苗綠
圖書介紹
《我要向世界說中國》是中信出版集團根據全球化智庫（CCG）所長王輝耀、秘書長缪璐在《新世界格局下中國對外叙事與話語權重塑》重要研究成果的基礎上出版的。據悉，該書講述了近年來全球化智庫的故事，基于蒙克辯論會、慕尼黑安全會議、巴黎和平論壇、達沃斯論壇等國際知名舞台，與各國政界、商界、學術界的知名人士共同探讨國際形勢和未來趨勢， 回應各方對中國的關切和疑慮，解讀中國的發展模式，減少外界對中國的誤解，通過多層次、多主體、多管道的國際交流和傳播，從全球視角講述中國時代。一個生動的故事，積極描繪中國可信，可愛和受人尊敬的形象。同時，本書根據國際形勢的變化和全球傳播的新格局，對中國如何開展對外交流和傳播工作，如何創新對外宣傳方式，把中國的故事講好等等，進行了深入而簡單的分析。
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