刘克是全球化智库（CCG）特邀高级研究员，南方科技大学创新创业学院院长
碳中和神话及其现实路径
刘克
尊敬的各位领导和嘉宾，我很高兴今天有机会与大家分享碳中和和相关的内容。
我自己在海外工作了20多年，之前曾在GE，UTC，Exxon-Mobil等部门工作，并于2009年返回中国。回国后，他的第一份工作是参与北京低碳清洁能源研究所（现为国家能源集团北京低碳清洁能源研究所）的筹备工作，并担任副所长兼首席技术官。后来，我决定站出来做一些我自己的事情。当时，南方科技大学原校长陈世毅院士邀请我去南方科技大学，几年前我来到深圳。
来到南科大后，我担任创新创业学院院长、清洁能源研究院院长，因为我一直在研究低碳和能源，所以今天我抽出时间跟大家谈谈碳中和的一些内容。
碳中和最近很火热，大家都在谈论它，但真正对这方面有全面了解的人并不多。有一次我遇到一个朋友，他说我们现在专门研究未来如何测量各个单位和公司的二氧化碳排放量，这是一个很大的行业。我说他是一个伤害他钱的工人。事实上，一方面，碳中和是一个宏观问题;另一方面，看看深圳这样一个城市的碳排放量，只要你看看每年消耗多少万吨煤炭，消耗多少万吨天然气，消耗多少万吨石油， 每乘以一个系数，加上发电端因用电量造成的碳排放量，可以估算出这个城市的二氧化碳排放总量，这样计算出的碳排放量基本占实际排放量的92%左右，而秸秆、沼气和垃圾燃烧等其他排放物仅占8%左右。
所以，今天我将和你们谈谈一些数据和事实。
据统计，2020年我国二氧化碳排放量约为103亿吨（报告数据为102亿吨至108亿吨，我选的中间数字103亿吨也用于其他文献），其中煤炭、石油、天然气排放量达到95亿吨，另一部分是品种小， 如沼气，生物质和其他一些排放物。因此，大约92%的二氧化碳排放量是由上述三种化石能源燃烧产生的：煤炭，石油和天然气。测量任何公司，任何单位，任何系统，并准确地计算这三者。该国有这三者的统计数据，没有必要额外测量二氧化碳排放量。2020年，我国煤炭消费总量约为36亿吨，相当于标准煤约28亿吨，每吨标准煤乘以系数，表明煤炭每年排放约73.5亿吨二氧化碳。2020年，我国石油消费量超过7亿吨，折算成标准煤约9亿吨，排放二氧化碳15.4亿吨;天然气消费量转化为4亿吨标准煤，排放6亿吨二氧化碳;这三者加起来达95亿吨。103亿吨除以14亿人，人均约为7.4吨，一家三口平均每年排放22吨二氧化碳，这是一个日的数字。怎么说呢？如果将二氧化碳转化为产品，22吨原料将产生22吨产品，无论什么产品，哪个家庭一年能消耗22吨这么多？
关于碳中和，我最害怕谈论概念而不是谈论数字。作为一名科学家，我今天将与你们分享一些数字。大家都说，每天用空调、开车等都与碳有关，每一个人，每一小步节能，都可以为碳中和做出一点贡献，但完成碳中和的任务还是很艰巨的，而且是一个漫长的过程，这就是为什么习总书记提出要达到2030年的高峰，在2060年实现中和， 不是现在。改革开放40年来，中国发生了翻天覆地的变化，我相信，在习近平总书记的领导下，我们一定会在未来40年实现碳中和的宏伟目标;但在短期内，我们不会缺少化石能源。虽然风能、太阳能、CO2转化为化学物质、CCS、CCUS、提高能效都有助于碳减排，值得鼓励探索和实施，但在不久的将来，CO2在当前日常排放量中减少的比例相当有限。在这种情况下，我们如何以最小的经济影响实现碳中和？实现碳中和的现实途径是什么，我希望与你们进一步讨论。
01 关于碳中和的神话
碳中和是一个非常复杂的系统工程，需要通过各种技术渠道和各种努力来减少碳排放;每个行业都有自己的碳减排路线被强调，但碳减排路径的数量和各种减排路径在其他行业并不是很清楚，公众对碳中和的挑战和认知有一定的局限性，存在以下误解，需要用数据来解释：
第一个误解是风能和太阳能比火电便宜，所以太阳能和风能可以完全取代火力发电，实现碳中和。这句话只有1/5到1/6。由于每年有8760小时，而我国太阳能发电小时数因地而异，从1100小时到2000小时以上不等，超过2000小时的地区并不多，全国平均水平约为1450-1750小时。也就是说，太阳能在大约1/6-1/5的时间段内比火电便宜;而在其他5/6-4/5时间段，如果要储存电力，其成本会远远高于火电。风能发电时间每年略长于太阳能，约为2000小时，但电力需要24小时供应，不能说一个发电厂每年只提供一两千小时，因为我们不能说有阳光和风的时候就有电， 停电时没有太阳，没有风。太阳能和风能更便宜，但最大的问题是电力供应不稳定。
不可否认，我国风能和太阳能发展了近四十年，确实发展了很大，取得了很大成就，我们必须向为这一领域做出贡献的科学家和工程师致以崇高的敬意。但经过四十年的发展至今，风能和太阳能虽然增幅巨大，但与煤电相比，还是相当有限的。以2019年为例，全国风光发电总量相当于标准煤发电量约1.92亿吨，即并网风光发电总量只能替代煤炭发电量的12.5%左右。
此外，电网中电池存储的概念非常危险。据估计，全球电池制造商5年以上的电池生产能力只能满足东京3天停电的电力。如果我们有4/5或6的时间依赖电池存储，这是不可想象的。而且，世界上没有那么多的钴和锂，我们不可能制造出这么多的电池。在这种情况下，光和风的弃风问题非常严重，因为电网只能容纳~15%的不稳定电源。风能和太阳能产生的电力不能被电网完全吸收。如果继续增加风能和太阳能，大规模储能的问题解决不了，只能放弃更多。
我国放弃光和风有两个原因，一是技术因素，即太阳能、风能是无法预测的，电网不足15%就能容纳，超过15%无法容纳，随着智能电网的发展，这一比例会上升，但还需要时间;二是机制因素，地方保护主义的存在可能使地方脱离对当地GDP的考虑，更喜欢使用当地的火电，也出于各种原因不使用风电、光伏发电、水电。机制问题可以在中央大力推进"碳中和"的背景下解决，但技术问题的解决取决于科技的发展，这一发展过程难以预测，仍需时间。
因此，太阳能和风能需要大力发展，但目前，电力储存的成本仍然很高，在可预见的未来仍然不可能完全取代化石能源发电。
第二个误解是，人们认为有一种神奇的大规模储能技术，认为如果储能技术进步，风能和太阳能可以完全取代火力发电。这个假设太大了，因为自从铅酸电池发明一百多年来，人类已经花费了数千亿美元的研发资金来研究储能，这可以从铅酸电池的90kWh/m3增加到今天的特斯拉的260 kWh/m3，电池的能量密度并没有从根本上进行革命性的转变。要知道，汽油是8600千瓦时/立方米。与此同时，迄今为止最便宜的大型GW（十亿瓦装机容量）水平的电力存储是100多年前发明的抽水蓄能技术。
科学技术的突破并非不可能，但只有发现才能知道。今天不可能预测明天的发现。我经常举出火药发明的例子，火药是在火药发明近一千年后发明的。一旦了解了火炮的原理，其实很简单，但是如果说火药发明之后，可以预测火炮很快就会被发明出来，这是大错特错的。有了火药，我们当时不能假设我们很快就会发明枪支，很快就会统治世界。这只是一个比喻，但它是一个很好的提醒，在制定任何策略时，不要使用没有发生的突破和假设来决定你能做什么。过去，我国科技综合水平落后于西方，一张白纸就可以借鉴经过验证的技术路线，结合我国的发展需要，描绘出科技的发展战略。但是，既然我们已经在许多领域取得了成就，甚至处于领先地位，那么在这种情况下，必须充分展示战略。我们的战略必须基于现有的、经过验证的、现实的技术路线。
不同行业的进步是不一样的，计算机行业有摩尔定律，这么多年确实发展迅速，但能源行业还没有发现像摩尔定律那样的类似定律，"碳中和"必须选择一条现实可行的前进路线。
一个笑话是，比尔·盖茨告诉波音公司总裁，如果飞机工业的技术发展速度与计算机一样快，那么现在每个人都可以驾驶私人飞机而不是开车。波音公司总裁说，如果我的技术和你的技术一样，世界上没有人会敢飞，因为电脑会处处坠毁。因此，不要以为一个行业发展迅速，而其他所有行业都可以快速发展。能源行业本身就是一个不断花钱的行业，但技术进步缓慢。我们鼓励储能技术的创新发展，但在制定战略时，必须立足于今天已经大规模证明的技术，并不能证明技术突破不能假设这项技术一定会有突破。
第三个误解是，有人认为我们可以将二氧化碳转化为各种化学物质，如保鲜膜、化妆品等。这些必须能够改造，赚钱，才能做到，但这些都不能从根本上解决二氧化碳问题。粗略估计，一个三口之家平均每年排放22吨碳，但一个家庭每年的碳消耗量不能超过20吨。
另一方面，据估计，世界上只有约13%的石油生产我们所有的石化产品，其余约87%的石油被燃烧。如果世界上的化学物质是由二氧化碳制成的，那只能解决13%的石油排放量的碳中和问题。因此，大规模由二氧化碳制成的化学品不具有碳减排价值。二氧化碳对其他化学品对碳减排的贡献是相当有限的。
因此，将二氧化碳转化为任何化学物质，如果你能赚钱，你可以做到，但如果你不能赚钱，就不要用"碳中和"的概念来接受国家补贴。我这么说可能会冒犯很多人，但我们科学家必须说实话，谈论数字。我也去过很多关于碳中和的论坛，很多时候甚至一些经济学家都在谈论它，没有数字的概念，只有粗略的概括，说这种方式可以减少碳，可以减少碳，但没有减少多少的概念。你不能责怪他们，像山一样交错。
第四个误解是二氧化碳可以被大量捕获和利用。利用CCUS（碳捕集利用和封存技术）技术，对生产过程中排放的二氧化碳进行捕获和净化，然后投入到新的生产工艺中进行回收或储存。从理论上讲，可以实现二氧化碳的大规模捕获。现在大家都说，二氧化碳在电厂里是分离出来的，分离完成后，可以用来把油水淹没，等等。我看到一个数字，近年来，我国整个二氧化碳的洪涝消费量约为每年几百万吨二氧化碳的消耗量，而我们每年排放的103亿吨二氧化碳是非常有限的。而石油泛滥的阶段是，一部分二氧化碳进入地下，一部分会跟着石油流出，这不是一个完整的埋葬。把碳埋在地下，我在回家之前在通用电气研究过这个问题。煤、水和氧被转化为氢气和二氧化碳，氢气燃烧产生水蒸气，二氧化碳被打到地下。当时，我们做了一个示范项目，前后花费28亿美元，在数百名医生的参与下，花了7年时间建造了一座630MW的IGCC火力发电厂，曾经计划分离IGCC发电厂产生的每天消耗6000多吨煤的CO2，并将其全部埋在地下， 这项技术可以实现净零排放，但并不经济，最终决定只发电，不埋二氧化碳。这次演示具有环保意义，工厂至今一直在美国运营，我们完成这个项目后，我们发现，即使我们没有分离和掩埋二氧化碳，这也是GE成立以来最复杂的工业体系。别看GE生产的全球~80%的飞机发动机，以及核磁共振、CT等大量大型医疗设备，包括三峡水利工程设备和青藏线机车等，但这座630MW近零排放IGCC火力发电厂是GE自爱迪生100多年前创立通用电气以来建造的最复杂的工业系统， 在先进和环保方面具有优势，但成本太高。
回到中国之前，我与GE核电集团前总经理进行了沟通，他还在一次公开演讲中提到，GE未来将通过无煤燃煤电厂解决二氧化碳问题，但演讲结束后，他下来告诉我，不要看我在会议上说的话， 这样做比干核能好，核能比零污染火电站便宜得多。当然，福岛核电站事故尚未发生，核能可以做到。法国现在有60%以上，近70%是核能国家，而且几十年来一直在这样做。但福岛核电站事故后，世界都在增加核能的安全系数，而这个安全系数在后期每提高一次，成本就会增加很多。核能是碳减排的重要基础负荷发电技术，但人们能否接受其高成本带来的高电价需要探讨。因此，碳中和问题不仅是一个技术问题，更是经济社会平衡发展的综合性问题。现在在电厂分离二氧化碳，分离到地面后可以做油淹和埋设这条路，在可以换油的地方，有一些经济效益，我国新疆等地也有类似的二氧化碳驱车工程。这件的成本主要是从锅炉废气中分离二氧化碳的成本，我们计算过，假设CO2撞击地面的成本为每吨30美元，其中20美元是将整个废气中的二氧化碳分离成纯二氧化碳， 5美元是把它运到埋葬点，另外5美元是把它压缩到地下。分离是核心，成本是最大的。在目前的技术手段下，依靠CCUS来应对的成本非常高，作用有限，当然，这方面的成本也可以通过研发来降低，能否在经济上具有竞争力，取决于未来碳税的价格。
事实上，我刚才说的一切，比如风能、太阳能、CO2转化、CCS、CCUS，都有助于碳中和，我们每个人都应该投入研发、实施，但目前的技术水平在对碳中和的定量贡献方面是有限的。当然，这并不意味着每个人都不应该这样做，我们每个人都应该尽最大努力推动上述碳减排技术进步，并努力去做，毕竟积累的少即是多。
第五个误解是，碳中和可以通过提高能源效率来显着减少工业过程和产品使用中的碳排放来实现。能源效率将不断提高，而提高能源效率是世界上成本最低的碳减排途径。但我经常问，在加入WTO的二十年里，我国的能源效率是提高了还是降低了？我们大大提高了能源效率。但是，碳排放总量是增加了还是减少了呢？由于我国经济和生产水平的快速发展，我国的碳排放量在前10年进一步增加。我记得2000年中国石油消费量约为20亿吨，2010年约为4亿吨，到去年则接近7.5亿吨。2000年中国煤炭消费量为13.8亿吨，2020年为近40亿吨。在许多新的工业类别中，能源效率得到了极大的提高，排放量也减少了。
我是做能源的，你可以从能源的数据变化中看到整个社会的变化。在我们加入WTO之前，有一个非常重要的数字，我国煤炭产量约为13亿吨，基本上是自产自销，出口一点点，但很少。因此，在截至2013年的短短13年内，它从约13亿吨飙升至约39亿吨，这是每日体积，当然伴随着碳排放。应该如何解释？唯一的解释是，中国加入了WTO，世界市场向中国开放。当然，我们这一时期的大量房地产建设也是一个因素。煤炭的消耗量表示电力的消耗，电力的消耗量表示工业化的程度。在此期间，能源效率肯定有了很大的提高，但仅靠能源效率并不能解决碳中和问题。因此，提高能源效率是碳减排的重要手段，但只要化石能源仍在使用，能源效率对碳中和的贡献也非常有限，提高能源效率确实是减少碳排放的最低成本途径，也是最重要的优先事项，但有一个现实的考虑，不能仅仅依靠能源效率的提高来实现碳中和。
第六个误解是电动汽车可以减少碳排放。前段时间，我在网易公开课上谈到了《电动汽车与氢能的历史与未来》，全国约有10万人在观看，很多领导看完后跟我讨论了这个问题：我们为什么要发展电动汽车？很简单，主要是因为中国没有足够的石油，我们进口了73%的石油;有环境问题，如烟雾。
我们没有足够的石油，我们希望我们建设的超级发电能力是好的，所以发展电动汽车是有益的。每年有8，760小时，但是我们建造了太多的火力发电厂，为了让每个人都有食物，许多火力发电厂实际上每年产生的电力不到4，000小时，这是巨大的资产浪费。而且毕竟电动汽车可以减少当地的污染，比如东部地区的用电往往是派往西部、新疆等地，污染在西部地区，而不是在东部地区。然而，从整个生命周期的碳排放分析来看，电动汽车考虑到电池生产过程中的排放，如果电网中的大部分电力仍然是火电，电动汽车对碳减排和全球气候变化的影响非常有限。
为什么电动汽车不能完全解决碳中和问题？只有我国能源结构彻底改变，电动汽车才能被视为清洁能源和碳中和。如果能源结构没有改变，如果电网主要是煤电，那么电动汽车的扩张对减少碳排放的贡献是非常有限的，可以做到这一点来了解。只有当能源结构和大部分电网由可再生能源组成时，电动汽车才能被认为是清洁能源。
大家一直在谈论一个问题，说马六甲海峡封印后如何解决能源安全问题？但这件事你要仔细想想，靠电网是解决不了的。因为电网是现代战争中最脆弱的东西。石油可以分布在任何地方，储存在数以万计的点上，一个油库被摧毁，其他的油库可以使用。但是，只要一个城市电网的配电中心被摧毁，就很容易造成大规模的停电。
有时候，能源政策和碳政策不能不计成本地做一些高成本的事情，因为它们假设战争会发生，而其他人会打败我。一是传统战争模式的发生是小概率事件;其次，在真正的战时，很多问题都是由一个国家的海上控制、制空等综合能力决定的，而不是依靠电动汽车来解决问题。
02为什么电动汽车在最初的一百年里未能击败燃油车？
电动汽车的概念并不新鲜，100多年前，如1912年，在纽约、伦敦、巴黎和洛杉矶的街道上，有的电动汽车远远多于燃油车。（图1）
图1 爱迪生在1912年与他的电动汽车合影。
电动汽车和燃油车之间的战斗并不是从今天才开始的。1912年，以爱迪生为首的一组科学家认为，电动汽车可以在未来主宰世界。以福特为代表的汽车公司正在走燃油车的路线。自20世纪30年代以来，电动汽车几乎消失了，今天燃料汽车仍然占据绝对的主导地位。
为什么一百年前的电动汽车比燃油车还多？因为铅酸蓄电池早于二十多年前内燃机的发明。用铅酸电池，再配一个发动机，就是今天高尔夫球场开着的车，上面的车身上就是一辆车。今天的高尔夫球场驾驶着与爱迪生一百年前驾驶的汽车相同的汽车，因此电动汽车并不是全新的技术，其多年来创新的核心在于电池和电子控制系统。
那么，为什么电动汽车在最初的一百年里没有竞争燃油车呢？在最初的100年里，世界选择燃油车的根本原因是什么？我在这里不预测未来，只是用数据来讲述历史，并向你解释几个原因。
第一个原因是，我们这些做能量的人有一个叫做体积能量密度的概念。汽车有压载钢板，船舶有压载水，这种能量对汽车略重，船舶影响不大，但油箱不能无限。假设我们的油箱是1立方米，每个能源中所含的能量密度决定了汽车可以运行的距离。
100多年前发明的铅酸电池的能量密度是90千瓦时/立方米，而人类已经花费了数千亿美元和100多年的探索，而电池能量密度就是现在特斯拉的电池，比亚迪的叶片电池，即260千瓦时/立方米。汽油的能量密度为8600千瓦时/立方米，柴油为9600千瓦时/立方米。后面要提到的甲醇液体为4300 kWh/m3，比电池大得多。
第二个原因是液体是储能的最佳载体。液态能量具有非常好的特点，可以在陆地上通过管道输送，可以非常便宜地跨海运输，并且可以在室温和高压下长时间储存。
2016年来到深圳后不久，在一次能源研讨会上，我向能源行业和学术界的许多朋友提出了一个问题，当时，在深圳长时间开车加油大约是7元一升，假设这汽油是从休斯顿炼油厂拉到深圳盐田港，然后到加油站， 这升的运费是多少？我让很多从事能量的朋友猜，有人猜是一半（3片5），甚至有人猜5片，有人猜1片，我说真正的答案不到7美分。当我说7美分时，没有人相信我，但我想通了。如今的大型油轮可以拉动30万吨的大型船舶，也就是约4亿升汽油（折算成约3.6亿升原油）。液体的优点是可以使用泵和管道将它们装载到船上，而无需人工。当你到达深圳的码头时，管道连接后，你可以用泵打水箱，你不需要工作。这条路要花船的油钱和折旧，4亿升，如果一升一毛钱就是4000万元，但是开船不能用那么多油钱。这就是为什么世界上只有少数几个地方生产石油，但很容易加油和在任何角落开车。因此，液体在运输中有很多好处，可以长期储存。高酒精饮料（如苏格兰烈酒伏特加、中国二果头、茅台等）储存50年没有问题，但电力和天然气都不能长期储存。常见的高海拔葡萄酒也是一种酒体，这个例子表明液体燃料的运输和长期储存没有问题。
这些最基本的概念需要大家清楚，这就是为什么我冬天去加拿大北极附近的城镇看，没有电网，天然气网，很多村镇只有一个加油站，一罐汽油，一罐柴油可以靠边停车，满足日常生活。在世界上最偏远的角落，只要有一条路，拉就可以存放很长时间，拉一个罐子，一两个月就足够了，但电力和天然气管网就没那么容易铺设了。这就是液体能源的优势。人类总是选择经济上优化的，不是谁喜欢什么，而是什么最便宜，最方便。
第三，为什么人类的第一条装配线是福特的装配线？内燃机是机械的东西，制造一台非常昂贵，但是当设计最终确定时，当每年在一条装配线上建造100万台时，每台的成本将大大降低。1913年，福特的装配线一投入批量生产，就将美国汽车从4，700美元降至380美元，使每个蓝领工人都能负担得起汽车。
然而，电动汽车的不同之处在于，每个电池都需要一定量的镍，钴，锂和各种金属，如汽车上的铜。产能扩张后，每台机组的成本都会降低，但降幅不大，不像机械不锈钢要生产多少，建的越多，成本越低，而且材料成本很小。电动汽车的材料成本占了大部分，加工成本不是主流，因此可以使用装配线，但无法从根本上降低。
中国电动汽车从2016年底的51.7万辆增加到2018年第一季度的79.4万辆，比当时整个汽车市场年产量的1/11000增加了28万辆，但同期全球跟踪的钴和锂的价格上涨到四倍和两倍， 分别。这种情况告诉我们，如果技术不突破，不减少钴和锂的用量，制造的材料越多，材料就越贵。当钴的价格翻两番，锂的价格翻倍时，世界上没有一家公司声称通过回收电池中的钴和锂来盈利，这反过来又告诉我们，电池的回收技术还没有被打破。
近期许多原材料价格上涨，一方面是由于量化宽松，另一方面这些金属的原始供需关系发生了变化。原来供需关系非常稳定，因为工业中钴和镍的使用量非常有限。现在突然有了这么多新的造车力量，供需关系发生了变化。当供需关系发生变化时，价格绝对不会说成比例上涨，比如世界上100人，但只有99瓶矿泉水，最后一瓶矿泉水一定不能涨到1.1倍，而是最后一个人买不起的价格。
以今天的价格，电动汽车的成本其实在大家的脑海里。我列出了每辆车需要53.2公斤铜，8.9公斤锂，39.9公斤镍，24.5公斤锰，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，磷酸铁锂电池问世，钴的用量可以减少，但最大的问题是，当冬季温度较低时，其性能不好。因此，以今天的价格，最好的宝马和梅赛德斯 - 奔驰的内燃机的成本约为2300美元，而特斯拉电池的成本约为20，000美元。一个行业要发展，必须能够大规模生产，而且规模越大，成本越低。这就是为什么人类的第一条装配线是福特的装配线。这些都不是偶然的。这些问题对公众来说并不明确，但在业内却很清楚。现在资本市场很火热，但补贴政策一旦停止，能否赚钱就冷暖了。
图2 2018年5月13日，李克强总理访问了日本丰田氢燃料汽车。
任何关心这辆车的人都可能看过这张照片（图2）。2018年5月13日，李克强总理访问丰田汽车公司，在互联网上揣测氢能，称电动汽车的真正未来是氢燃料电池汽车，而不是电动汽车。氢能有其优点，发电效率高，可以减少对石油的依赖，排放水蒸气，大规模批量生产后成本可以下降。虽然燃料电池也使用贵金属，但其贵金属回收技术相对成熟。而这些年的研发，使得贵金属材料的数量减少了，这是它的优势。
现在我们的电池正在梯级利用，今天的电动汽车已经使用了5到7年，退役的动力电池被用作储能电源，例如5G基站下的储能，这可能会再延迟一二十年。但储能电池有寿命，有很多对自然有害的化学物质，不可能无限期使用，一二十年后仍需回收利用。如果不回收利用，当数百万甚至数千万的电池分布在中国的土地上时，如果任其泄漏，那将是一场环境灾难。
能源生命周期分析的概念非常重要，我们做过一百多行"油井到轮"或"矿井到轮"的分析，要知道中国40%的能源都在新疆，如何运输能源，这是一个复杂的系统。
在通用电气，我花了数百万美元与许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，它们的效率如何，最后用数字说话。回国后，我花了大价钱将这种方法引入国内，与美国最大的EPC公司和国家实验室合作，在低碳研究所启动了"能源生命周期分析"项目，从零开始培养这一领域的人才。这种软话题在中国很难获得大量的资金支持，但非常重要，因为它需要使用"数据决策"。由中国工程院前副院长谢克昌院士，包括低碳研究所的田亚军博士领导的团队，致力于推进这项工作，弥补这件作品的不足是一项非常有意义和有价值的工作。因为真正的决策最终取决于数据，研究人员花费大量时间一点一点地构建数学模型，并不断调整，最终能够与真实数据进行比较，不断修正模型参数，最后利用这些模型的预测数量做出未来的决策，这被称为"数据决策驱动决策"， 这是我们想要推广的文化。就像碳中和一样，未来，我们也必须做好从各个渠道收集碳中和的数据，从油井、矿山、天然气井到车轮，再到灯泡等，全生命周期的每一步分析，建立模型，模型分析后，大家用数字说话。
电动汽车遇到这些问题，并不意味着不开发电动汽车和电池技术，电池技术的研发始终是重要的，不仅在推动行业发展各种先进电池技术的同时，我国南方科技大学教授赵宇生、邓永红教授等团队一直在努力创新研发， 并取得了领先进展。但我想说的一件事是，电气化和网络化不一定相关。只要电池足够大，可以容纳更好的计算机，就可以驱动内燃机。现在有人说，要搞网络化、智能化，所以要搞电能，这句话只说对了一半。如今，智能手机拥有多少计算能力？联网可能需要几十部手机的计算能力，这也是几块电池的问题。但是，如果您需要这种计算能力，是否必须将驱动器更改为电动驱动器？其实，现在一辆比较好的奔驰汽车，只要有足够的电池，就有一台电机发电也可以联网、智能化。因此，智能化、网络化和电气化之间没有不可避免的联系。
03为什么氢能汽车还没有产业化？
氢能一点也不新鲜，早在上世纪六十年代，当阿波罗登陆月球时，它是用液态氢液氧升空的，氢能发电为仪器，把宇航员产生的水喝。
我曾经在联合技术公司（UTC）-壳牌合资企业工作，多年来，美国所有航天器的燃料电池都是由联合技术公司（UTC）生产的。从1990年代到2005年和2006年左右，美国在燃料电池研发上花费了数百亿美元。我记得乔治·W·布什总统在2003年的国情咨文中说过，他将宣布一项计划，美国能源部将在氢燃料电池汽车上花费12亿美元，15年后，每个美国人都将驾驶一辆从后面排放水蒸气的汽车。然而，到现在为止，世界燃料电池（汽车）加起来可能超过3万个，而美国只有不到1万个。去年，全球仅售出1900多辆氢能汽车，而丰田的销量并不多。乔治·W·布什（George W. Bush）总统在国家战略上投入了大量资金，其技术尚未取得真正突破，尽管他在此期间培养了大量的科学家和研究人员，但工业和环境的促进变化很小。
为什么燃料电池汽车，也就是我们所说的氢能汽车，没有工业化？最根本的原因是氢不适合作为你我共同的能量载体。很多人在这方面存在误解，甚至有媒体渲染出"氢是人类的终极能量"，这并不严谨。氢不是一次能源，而是次要能源，或者更确切地说是能量的载体。世界上有煤田、油田、天然气田，但没有氢气田。氢气与电和甲醇一样，是由其他能源制成的，但作为载体，氢气在能量密度，管道和跨海运输以及长期储存方面不具有上述液体能量的优势。
氢气不适合大众能源载体，主要是因为有几个方面是人们无法通过研发来改变的。首先，氢是体积能量密度最小的物质，我们的要求是体积能量密度越大越好。许多人在概念上误以为氢气是能量密度最大的，这是对的一半。如果以千克（质量能量密度）计算，氢的能量密度最大。但是，对于汽车压力和带有压载水的船舶，称重一点的问题并不大，但油箱容积不能太大，应该大约在每立方米左右，千克意义不大。如果切换相同的能量概念，则其体积能量密度最小（图3）。为了增加体积的能量密度，必须增加压力。目前，所有氢燃料电池汽车中的储氢罐分别为350和700公斤的大气压。如果采用不锈钢设计，储氢罐必须非常厚，因为压力太高。任何学过科学和工程的人都知道，压力为700公斤的高压设备并不是那么容易生产的。
图3：各种能源的能量密度
其次，氢气高压会有问题，氢气是元素周期表中最小的分子，最小的分子意味着最容易泄漏，长期储存才是问题所在。
第三，氢气在露天没有问题，我们在20多年前在美国做过这个实验，一辆氢燃料电池汽车，其储氢罐为了安全起见，一般放在最后，普通步枪一发子弹是无法穿透的，用超强的步枪穿过，因为氢气很轻， 就像一个氢气球，一条火龙冲向天空，驾驶室的温度不能一下子升得那么高，人们有足够的时间逃脱。
然而，在封闭的空间中，氢气可能存在巨大的问题。氢气是爆炸范围最广的气体，爆炸范围从4%到74%不等。不到4%是安全的，超过74%的人只着火而不爆炸。但在4%到74%的范围内，当它遇到火星时，它会爆炸。
现在在这些城市，特别是在深圳，90%以上的汽车都停放在地下车库的封闭空间里。当大量氢能汽车进入地下车库时，如果汽车泄漏，将产生巨大的危险。虽然这是一个很小的概率事件，但是当使用量大时，总会出现组件老化等问题，即使储氢罐是安全的，阀门、管道等也有一定的老化概率，或者行驶时不注意影响。一旦泄漏遇到火星，电火花就会爆炸，导致其他汽车爆炸，建筑物可能被摧毁。因此，在封闭的空间内，使用氢气要非常小心。
由于氢气的爆炸性，现在不允许超过一定范围的氢气运输车辆通过隧道，如果隧道被炸毁怎么办？当然，未来是否有可能建设氢气管道是另一个问题。
也由于氢气的爆炸性，加氢站的建设要特别小心，周围需要一定的安全距离。现在北方、上海、广州、深圳都坐满了加油站，但地价却这么贵，到哪里去找那么多地方重建加氢站呢？
由于这些问题，虽然氢能现在很热，但要谨慎。氢的这些性质决定了它不适合作为能量载体。所以，当人们说"氢是人类的终极能源"时，很多事情都是似是而非的。
疫情发生前，科技部的几位同志可能听说过，我曾担任过多届全国氢能与燃料电池峰会主席，担任国际氢能协会理事二十多年，带几位专家来深圳调研， 我们聊了一个下午，然后我写了一篇关于氢能现状、问题和解决方案的简单报告，然后他们把它放到了科技日报的头版。
氢气生产容易，但储存和运输氢气却很困难。事实上，氢气的使用在世界上是非常广泛的，中国的氢气生产能力已经达到3000多万吨/年，今天我们使用的每一克肥料都是由氢气制成的。世界上有那么多的化肥厂和炼油厂需要大量的氢气，但目前，还没有一个化肥厂或炼油厂依靠太阳能和风能来生产氢气和化肥。原因何在？太贵了，如果便宜的话，这些化肥厂、炼油厂早已改用太阳能、风能来生产氢气。
现在世界上每年有数千万吨氢气的市场，氢气是供应给炼油厂最昂贵的，每个炼油厂身边都有大型天然气公司。利用风能和太阳能生产氢气并非不可能，但目前没有足够的经济吸引力。如果这是有利可图的，我相信很多企业家早就开始用风能和太阳能来生产氢气。
氢气不是没有优点，它也可以做到，怎么做呢？这与我们的碳中和有关。
04为什么甲醇可能是最好的储氢载体？
如果将来真的想实现碳中和，太阳能和风能可以卖碳税，可以结合风能、太阳能和煤炭，通过车载甲醇生产出更便宜的甲醇，与燃料电池系统集成，比直接内燃机效率更高。这条路线在将来是可能的。我只能说，这是可能的，不能保证的，很大程度上取决于各种政策调整和碳税。如果碳税上升，这条线就有经济性。
1L甲醇和水反应可释放143克氢气。氢气储存要么是压缩的，要么是冷凝的。即使是冷凝的，1L液态氢也只有72克，1L甲醇和水反应的产氢量是1L液态氢的两倍。
为什么这项技术可以做到这一点？二十年前，世界上第一辆燃料电池汽车，由日产和壳牌领导的一些工程师制造，从汽油在线转换为氢气。
有个小故事，当丰田、本田、通用的高压氢燃料电池已经建成时，日产发现它是落后的，于是他找到了壳牌，找到了我们，说我们能不能造一辆车，加汽油，车里汽油和水，和空气反应氢气，然后推动燃料电池，让燃料电池效率高， 但也不能使用加氢站。
为什么当时没有做甲醇？由于页岩气革命尚未发生，当时天然气非常昂贵，国外天然气制甲醇的成本太高。2005年，如果我们预测页岩气革命，我们就不会在零污染火力发电厂上花费28亿美元。但技术是不可预测的。页岩气革命突然导致突然发现数百年不能用完的天然气，也导致天然气从1700万美元/百万的B&B单位暴跌至1.50美元，然后趋于平缓至约3美元。
在天然气价格如此之高的时候，甲醇并不经济。因此，当时我司考虑过使用机油，并说是否能从车上的汽油中产生氢气。当老板来找我时，我说这个项目绝对没有赚钱。但他告诉我，当我做阿波罗登月时，我根本没有想过赚钱，但事实上，我们在阿波罗登月上开发的技术后来被用在了各个领域，现在日产给了我们钱，只要技术做到极限，它终于可以在其他领域有用。我说，只要我们不用赚钱来衡量我，我们把我们的技术推向极限是件好事。后来，在几年内，我们制造了第一辆从汽油转换为氢气的燃料电池汽车。
通过这种技术积累，甲醇到氢气的转化比汽油转化容易得多，因为一方面甲醇更清洁，不含硫;另一方面，汽油转化率需要850度以上，甲醇和水可以反应200度以上。
为什么我在这条线上提到甲醇？甲醇可以从煤和天然气中生产，未来可以通过太阳能氢气与CO2反应来生产，或者太阳能可以催化二氧化碳和水制成甲醇，甲醇将成为绿色甲醇。中国科学院大连化学研究所和我国南方科技大学李灿院士正在研发绿色甲醇，中国科学院在兰州建有1000吨示范工厂。目前，我国甲醇产能是世界上最高的，约为8000万吨。此外，页岩气革命使世界能够发现100多年来无法用完的天然气。有天然气不能使用超过100年，有甲醇不能使用超过100年。未来，如果碳税真的上去，我们还可以利用风能和太阳能生产氢气，这样生产的甲醇将完全绿色的甲醇。
但世界并不需要追求绝对零碳，国际上经常提到的零碳排放通常都是"接近零"和"净零"。在谈论碳中和时，必须强调的是，这个世界上碳过多是不好的，但任何追求绝对零碳的人都是不科学的，因为我们吃的食物，植物生长和光合作用都需要二氧化碳。如果中国经济从煤炭经济转向天然气经济或甲醇经济，可以减少67%的碳，那么基本上可以实现碳中和。因此，中国在谈论"碳中和"，而国外则在谈论"净零排放"，即在排放碳的同时，还有其他技术或措施将排放平衡实现到一定水平。
我个人认为，从我国自然能源禀赋和工业基础来看，我国拥有非常成熟的煤制甲醇技术，但需要产生大量的二氧化碳，因为需要补充氢气才能达到甲醇合成所需的碳氢比，但通过水气转化将一氧化碳转化为氢气会同时排放二氧化碳。如果那部分氢气可以在西方用太阳能和风能制成，而副产品氧气用于煤气化，可以解决很多排放问题;煤制甲醇厂，空气低温分离氧气是空分装置中最大的投资，这项投资在未来可以节省可以节省的太阳能电解水装置生产氧气和氢气，将煤转化为甲醇而不排放二氧化碳，然后使用甲醇作为能量载体可以实现碳减排60%以上。这可能是未来更现实的碳中和路线。坦率地说，它是利用现有的基础设施以甲醇液体的形式储存太阳能;这是未来风能中储存太阳能的另一种方式。
这样，虽然风能和太阳能贵一点，但煤炭非常便宜，当两者中和时，成本可以控制。氢气和二氧化碳制造绿色甲醇目前存在一定的成本壁垒，现在有可能直接使用现有的煤炭甚至劣质煤来制造甲醇。甲醇是一种载体，液体的载体比气体和电力载体的载体要科学得多。因为，虽然电能便于运输但不容易储存，氢气既不好运输，也不能储存好，只有液体更方便。
氢气今天很便宜，但一旦压缩到几百公斤的大气压，成本就会上升。张家口冬奥会做氢能示范，国家补贴大量资金，目标是在未来几年内达到30元/公斤的氢能价格。但如果在车上使用甲醇，以今天的市场价格购买甲醇，每公斤氢气的成本仅为15元。
因此，一方面，甲醇制氢成本低;另一方面，甲醇在室温和压力下是液态的，甲醇站可以用现有的液化气站进行改造。对于一般加油站来说，近年来可能是6个储罐，在早期阶段将被1个甲醇罐，5个汽油和柴油罐所取代，然后在未来十年内被2个甲醇罐和4个汽油罐所取代。这样，整个能源转型就不需要花费数万亿来建设加氢站和充电桩。
简单估计一下布局成本，按加油站450辆/天充电容量，充电站24辆/天充电容量，小加氢量30辆/天来衡量，假设全部1万座，甲醇需要约20亿美元，充电站需要约830亿美元，加氢站约1.4万亿美元， 而这1.4万亿还没有考虑地价这个因素。
我不认为我们会摧毁花费数万亿美元的液体燃料基础设施，重建加氢站和充电桩，没有必要。如果石油碳排放量过高，可以换成绿色液体，我们可以把太阳能和风能转换成储液，这就改变了储能的概念，原来我们花了多少万亿元的很多年都是用来研究储电的，但是蓄电一百年就干不了一个抽水蓄水， 这条线再去十亿研发经费，成功概率是万分之一，千分之一。
电池对于手机等小型设备非常重要，但依靠电池来存储大量能量是非常谨慎的。最近，国家也非常重视使用使用梯级停车的大型电站，因为安全是一个问题。
电动汽车和燃料电池的最大问题是基础设施的土地成本和冬季电池寿命的问题。现在我们城市的土地非常昂贵，很多人为了获得国家补贴，在郊区建了一个充电站，但是如果你买了一辆车，来回开车一个小时才到充电站或加氢站，你会买吗？目前，我国已建成的公共充电桩的利用率平均只有4%左右，其中充电桩最多的北京、上海的利用率只有1.8%和1.5%。电动汽车有里程焦虑，冬天无法满足采暖，到冬天一个寒冷可能躺下，要知道世界上80%的主要发达城市都位于北纬25度以上，纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、北京、多伦多，这些城市都是冬天的地方，如果一辆车只能在夏天冬天开不开， 你会买吗？原来我在北京，为了研究这个，我特意找了一辆电动出租车坐进去，上车后，我发现司机冬天穿着军装和棉靴，不敢开暖气。我说打开暖气，司机说他不敢。因为暖气没有开，他只能跑100多公里，如果开暖气，马上就没有电了，根本就不赚钱。
如果风能，太阳能和煤炭结合转化为甲醇，那么我的车上总是有50升甲醇会更容易。今天，在深圳买一辆电动车，连广州都不敢跑一趟。在没有电的情况下跑在那里不知道在哪里充电，即使能找到一个充电桩，也可能需要等待一个小时，而快速充电对电池的伤害很大。怎么办？我们现在正在寻找为电动汽车赋能的方法。不管怎样，晚上回家停车，在停车位旁边安装一个比较小的慢充装置，几百块钱就行了。你加满它，但车里总是装着50L的甲醇，相当于晚上睡觉时给手机加满，还带了一个充电宝。当没有电时，可以使用车上的甲醇和水产生氢气，并使用氢气发电。这样，就不需要建造那么多的充电站和加氢站，甲醇和水的反应只需要200度以上，其余热就可以将电池保持在最佳温度，也解决了冬季电动汽车续航里程的问题。
05 雾霾的罪魁祸首在哪里？
还有一条碳中和路线，与烟雾有关。
这些年来，我一直在研究雾霾。我对雾霾有第一手的经验。如果我们一直住在北京，我们可能不会感觉到，但我的家人在南加州，早年回到中国之后，每次从洛杉矶到北京之后，那种强烈的对比都让我觉得我必须控制中国的雾霾。
雾霾由初级颗粒和次要颗粒组成。直接从柴油等化石燃料的废气中排放的颗粒物是"初级颗粒物"，约占总烟雾的24%。造成雾霾的最大因素是"二次微粒"约占其总量的50%。"二次粒子"是指化石燃料废气中的气态污染物（如NOx、SOx）和挥发性有机化合物（VOCs）进入大气层后，气溶胶与空气中的氨和VOCs反应形成的颗粒。氮氧化物在与天空中的水相遇时变成硝酸，当它们与水相遇时，硫氧化物变成硫酸。如果我们不使用化肥，我们只能形成酸雨，而不会形成烟雾。然而，大量的肥料将一定规模的氨释放到大气中，氨在大气中呈碱性，酸碱中和固体细颗粒如硝酸铵盐、硫酸铵等，是PM2.5的主要来源。头发大约70微米，肉眼的分辨率大约是60微米，而一个PM2.5粒子是看不见和不可触及的，但是当无数的PM2.5悬浮在天空中时，它们可以覆盖天空。
近两年来，国家在脱硫脱硝上花费了数万亿美元，取得了很大进展，但冬季仍有雾霾，一个重要因素是化肥的使用和氨排放没有得到足够的重视。肥料的排放是氨的排放。
肥料有其问题和缺点，使用一年，两年，三年，五年是没有问题的，但是三十年和五十年后，问题就来了。早年，硝酸铵、磷酸铵强酸弱碱，氨被吸收，酸残留在土壤中，造成土地酸化，杀灭土壤中的细菌，造成大面积的土地压实。
此外，使用化肥三五十年后从土壤中生长出来的蔬菜看起来又大又厚，但吃起来却没有味道。原因何在？因为决定食物营养和味道的是生长作物约半米深的土壤中微量元素和矿物质的含量。土壤中有许多不溶于水的矿物质，但是当遇到酸时，就会发生酸浸出，经过三五十年的浸泡，当这些微量矿物质在半米深的土壤中消失时，食物就不能保持不变。
将1960年的玉米与2013年的玉米进行比较。1960年，它是纯粹的自然生长，而在2013年，它是一种大而饱满的肥料，但钙含量每100克下降了78%。人类大量使用化肥和杀虫剂，导致土壤中微量元素持续下降，伴随着哮喘、心脏病、癌症等疾病的增加。
1978年我国改革开放后，开始大量使用化肥，到2011年左右，化肥生产能力接近峰值。在此期间，我国粮食产量增加了87%，但化肥的使用量增加到了682%。每吨粮食生产需要0.1吨肥料。2017年，我国农作物总播种面积为1.6亿公顷，平均施肥强度为352公斤/公顷，而福建、海南、北京、广东等省市分别为751、724、707和611公斤/公顷，而国际警戒线值为225公斤/公顷（世界平均水平为120公斤/公顷）。
事实上，用了数百万到几千万年的时间，这种物质并没有熄灭，土壤中珍贵的微量元素和矿物质以煤的形式保存下来。煤的可燃部分基本上是由光合二氧化碳形成的;不可燃部分来自哪里？它是古代树根吸收的珍贵矿物质和微量元素。但这些东西不能被火烧掉，一千多度后就形成了玻璃状的琉璃瓦。
图4 微粒挤出机分离技术
现在我们有一个核心技术（图4）是将煤在水中研磨的易燃不可燃部分，下面的浅色是土壤中最有价值的东西，但不能直接添加，必须经过一系列的微生物过程才能最终形成最好的土壤改良剂。上层的劣质煤可以用来制造甲醇，这样甲醇的成本也可以降低。它是互锁的。
为什么要从烟雾开始？因为这种小颗粒就像烟雾一样，过滤下来后的比重比空气重得多，它悬浮在空气中2.5微米，不会落下，除非下雨，因为当颗粒尺寸如此之小时，重力不能起到作用，而是表面力在起作用。
因此，由于当它悬浮在空气中时它无法下降，让我们让它悬浮到水中以产生类似于"黑牛奶"的燃料。牛奶表面上看起来是液体，但在显微镜下实际上是悬浮在水中的数十微米的氮气颗粒。我们将微米级的煤颗粒，纯碳颗粒悬浮在水中，然后设计一个锅炉，使其燃烧比天然气更清洁。我们甚至可以直接用汽化器制造甲醇，比今天的船用油更清洁、更便宜，同时解决我国煤炭运输问题。
在鄂尔多斯、璐梁、榆林等地的高速公路上，不少大货车拉煤，污染十分严重。目前，我们储存煤炭的地方海拔约1500-2000米，而煤炭运输的地方，如深圳，仅海拔几十米，因此建设管道将自行流动。
十年前，我说过，中国的雾霾汽车做出了贡献，但绝对不是主要的，要控制雾霾，首先要清理煤炭，然后燃烧;当时，一群推广电动汽车的人表示，要控制雾霾，就必须把汽车变成电动汽车。但去年疫情期间，很多地方都被封锁了，这给了我做一个大实验的机会，当时，包括电动汽车在内的中国所有汽车都停放了两个多月，但在北京、太原、西安、哈尔滨、郑州还是有很多雾霾天。为什么？主要是由于冬季抗疫时家庭供暖问题，我国天然气不足，而冬季，北方农村供暖仍需燃煤。
当时，我以控制雾霾的心态做了这项技术，现在工业化了，工厂开始运营，做了很多农田实验，效果比我们想象的要好。
06 现实的碳中和路径
通过这种方式，我们可以讨论实现碳中和的几种现实途径。
一是通过现有煤化工与可再生能源的结合，实现低碳能源体系。一方面，现有的煤制甲醇可以实现近零碳排放，另一方面是通过太阳能、风能和核能电解水制备的，合成气不被水蒸气转化，使煤制甲醇厂不排放CO2;然后用甲醇代替汽油和柴油驱动，或用甲醇和水在线制氢发电来推广燃料电池汽车或作为电动汽车的充电宝;这可以大大减少运输业的二氧化碳排放量，也可以部分解决我国石油不足的问题。因为太阳能风能电解水既能产生制备甲醇所需的氢气，又能产生煤气化成甲醇所需的氧气;而我们的微矿分离技术可以用廉价的劣质煤结合太阳能来制造甲醇，在碳中和的背景下，成本将具有竞争力。这样，释放了中国强大的太阳能和风力发电能力，风能和太阳能以甲醇液的形式储存起来;这是另一个值得探索的储能策略，使太阳能和风能能够大力发展碳减排。（图5）
图5 另一种储能方式：太阳能、风能、核能电解水制得绿色氢气和氧气，合成气不发生水蒸气转化，甲醇无CO2排放。
二是在煤田中采用碳中和技术——微矿井分离技术。在煤炭燃烧之前，分离出含有污染物的可燃物和矿物，制备低成本的液体燃料+土壤改良剂，从源头上解决煤污染、化肥滥用和土壤生态问题，低成本生产甲醇、氢气等高附加值化学品。
因为传统的用煤燃烧二氧化碳的方式排放产生10%的碳，不仅是能源的浪费，而且现在已经变成了固体废物，内蒙古各地电厂的粉煤灰成了一场灾难。分离后，燃料应制成燃料，土壤应制成土壤，转移后，二氧化碳释放到这里，更多的森林长大吸收二氧化碳回来，这可以完全实现碳中和。（图6）
图6 微矿石分离技术效果图示
当CSF产量达到25万吨时，我们每年排放约69.5万吨碳排放量，根据处理面积可以达到20.8万吨左右，在SRA应用的条件下，我们可以吸回48.7万吨、61.9万吨，甚至74.9万吨。（见下表）
这是一条更现实的碳中和之路，它不需要那么高的成本，而且可以用一点钱来完成。
第三，实现光伏与农业的全面发展，在实现光伏与农业、畜牧业、水资源利用与沙漠治理相结合的同时，实现光伏与沙漠治理相结合，光伏与农业联合减碳。
西部缺水，浇水就漏水，所以我们可以使用非常保水的材料。但是西边要留水，太阳还是不能长出来，怎么办？使用太阳能电池板，可以减少下面的挥发，并且可以种植东西。太阳能最大的好处之一，就是要定期冲洗这块板，有了发电，可以花一点钱拿PVC管子去接触过去黄河的水，每隔几周就要对光伏板进行冲洗，同时，水资源是宝贵的，冲洗过的水我们也可以用来滴灌作物。这样，在发电的同时，还可以把底部全部转绿，变得更好，然后把太阳能电池板移动几百米，土地就可以处理了。（图7）
图7 使用土壤改良剂从微矿物中分离副产物，使光伏发电与农业和沙漠管理的全面发展成为可能
四是峰谷电和热能的综合利用。火力发电厂不能在半夜停止。目前，我国火电厂在半夜12点到早上6点的范围内，虽然它们仍然排放大量的二氧化碳，但产生的电力没有用完，就浪费了。怎么办？电不易储存，可以以热量的形式储存，使用分布式储热模块，在山谷用电期间以热量的形式储存电力，然后在需要加热或空调时，使1/4甚至1/3的时间不被浪费， 可以大大减少CO2排放，实现真正的煤改电，再配合屋顶光伏战略和县级经济，进一步降低用电量。能源不仅是电能，国内储能领域对于电力的储能更受重视，但实际上，大部分来自消费方的能量都用在了热能领域，储热技术也需要我们关注和发展。（图8）
图8 现实的碳中和路径4：峰谷电力和热能的综合利用
第五，利用可再生能源生产甲醇，然后做分布式发电。甲醇氢气分布式能源可用于替代所有使用柴油发动机的场景，并补充光伏和风能等不稳定可再生能源的多能源。利用甲醇液体作为太阳能和风能的载体，甲醇和水氢再发电代替柴油发电机组进行分布式热电联产，结合屋顶光伏和储热以及热泵技术在广大农村地区替代煤炭，不仅低碳，环保和减碳。（图9）
图9 现实的碳中和途径5：基于绿色甲醇氢能的分布式能源热电联产
最后，有了一个结论和展望，在"碳峰化、碳中和"时代的背景下，有必要澄清一些误区，在认识技术发展逻辑、寻找现实发展路径的同时，我在这里总结了上述碳中和，供大家参考。
谢谢！
2021年7月在深圳
本文选自微信公众号"南方科技大学创新创业学院"，2021年8月11日
● 出版|中信出版集团
● 作者|王辉耀， 苗绿
图书介绍
《我要向世界说中国》是中信出版集团根据全球化智库（CCG）所长王辉耀、秘书长缪璐在《新世界格局下中国对外叙事与话语权重塑》重要研究成果的基础上出版的。据悉，该书讲述了近年来全球化智库的故事，基于蒙克辩论会、慕尼黑安全会议、巴黎和平论坛、达沃斯论坛等国际知名舞台，与各国政界、商界、学术界的知名人士共同探讨国际形势和未来趋势， 回应各方对中国的关切和疑虑，解读中国的发展模式，减少外界对中国的误解，通过多层次、多主体、多渠道的国际交流和传播，从全球视角讲述中国时代。一个生动的故事，积极描绘中国可信，可爱和受人尊敬的形象。同时，本书根据国际形势的变化和全球传播的新格局，对中国如何开展对外交流和传播工作，如何创新对外宣传方式，把中国的故事讲好等等，进行了深入而简单的分析。
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