大家都知道，2020年9月22日习近平主席在第七十五届联合国大会上宣布了我国碳达峰、碳中和目标。今年1月24日中共中央政治局集体学习会上习近平总书记再次强调，实现碳达峰碳中和，是推动高质量发展的内在要求，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。不久前胜利闭幕的二十大，明确指出“要深入推进能源革命，加快规划建设新型能源体系”。
讲到双碳大家都知道，最重要的就是要控制二氧化碳温室气体的排放。
首先看一下大气当中二氧化碳是多少浓度呢？据美国国家海洋和大气管理局观测显示，2022年6月大气层中的CO2浓度达到了420.99 ppm，是地球上人类出现后的最高值。
我们回溯200多年前工业革命时是多少呢？1750年是275PPM。如果我们把三次工业革命时间标在整个坐标轴上我们可以看到，从第一、第二、第三次工业革命看，由于化石能源煤、油、气的发现利用极大提高劳动生产力，这两百多年来人类社会大繁荣、大发展，但也产生了严重的环境问题，包括气候变化的问题。
这里面中国工程院有一个数据，目前能源体系、能源系统当中的二氧化碳排放占到所有温室气体排放的88%，将近90%，因此，可以说面向碳中和我们正面临又一次新的能源转型。
这次能源转型我首先谈谈自己的思考，这个碳中和能源转型的基本逻辑是什么？
首先我们来回顾一下人类若干次能源转型，我们看到最早从人类学会了钻木取火、摩擦生火开始，人类开始进入薪柴为主的时代，也就是进入了农业社会，进入到农耕文明时代。然后由于瓦特发明蒸汽机，当时叫第一次工业革命的开始，煤炭开始大量使用。另外法拉第发明了电磁感应效应，我们说人类进入电气化时代，这个电气化时代也加大我们各种化石燃料的大规模使用，我们引发到人类进入工业时代和工业文明时代。
那么我们未来走向何方？我们大家都有共识，我们未来走向新能源为主体的零碳时代，零碳时代将会引领我们进入到“生态文明”的全新的人类新时代。因此，我们可以看到我们人类的这次能源转型，区别于以往薪柴到煤炭，煤炭到油气，我们这一次转型，我认为是变革性、颠覆性的。
我们看，我们2020年整个化石能源占到85%。非化石能源包括可再生能源和部分核电15%。到2020年目前我们做了大量的测算，2060年碳中和是完全颠覆了现有结构，那时候化石能源应该控制在15%以内，而85%及以上能源都是非化石、可再生的能源，包括部分核电。
因此我们经常把能源分为两类。一个叫一次能源，就是我们直接能够获得的煤、石油、天然气包括风能等。第二类就是我们真正所使用的，工厂企业和城乡居民所使用的是二次能源。
二次能源最重要的是两类，一个是电力一个是燃料，因此要瞄向我们走向碳中和非常重要的是电力必须要脱碳和零碳化，燃料也要走向脱碳和零碳。只有这样我们才算实现了零碳的电力和可再生的燃料。
最终我们可以用三个替代。一个是绿电的替代，一个是可再生燃料去替代化石燃料，绿电替代灰电，还有绿色燃料的替代，三个替代最终会实现我们各行各业的碳中和和全社会的碳中和。
它基本的逻辑有这么五个方面。
一、新能源从补充能源走向主体能源
第一，最重要、最核心的是新能源从补充能源走向主体能源。目前火力发电，60万、百万的基础可以连续供给，但未来一定走向新能源为主体的新型能源系统。但新能源有很多问题，波动性、随机性、间歇性等，因此我们要重构能源体系，要构建新能源为主体的全新新型电力系统
第一，当然对我们国家来说要做到这一点非常有底气，我国可再生能源开发利用规模稳居世界第一，截至2021年底，我国可再生能源发电装机总规模达到10.63亿千瓦，占总装机的比重达44.8%；
2021年我国可再生能源发电量达到2.48万亿千瓦时，占全社会用电量的比重达29.8%。
2020年12月12日，国家主席习近平在气候雄心峰会上宣布2030年我们光伏装机将达到12万亿千瓦以上。根据交大的预测，我们实际可能会达到18亿千瓦，到2050年、2060年会达到50亿到60亿。当然说这些我们也非常有底气，因为全球排名TOP10光伏组件的企业，我们国家占了8家。TOP10风机制造企业我们占了半壁江山。
另外还有很重要的就是大家用得起用不起的问题？最近十年可再次生活能源发电由于技术的进步，成本下降的非常快。在这里我告诉大家两个数据，一个数据是2021年6月国家电投在四川甘孜州正斗一期200MW光伏项目上报出0.118元/千瓦时最低价，创下中国光伏电站项目最低价纪录。我国光伏已实现上网平价，陆上风电亦步入平价时代
另一个数据是在沙特阿拉伯有一个光伏电厂，我们所有组件都是中国出口的，它报了1.04美分一度电。光伏界科学家有一个目标，希望进入到一美分一度电的时代，现在看来这个已经为期不远了。
同时我了解现在陆上风电，我们的西部成本控制在一毛八左右甚至以下，我们的海上风电要在“十四五”期间平价上网，这些太阳能和光伏的价格会重新定义能源的价格，不像以前天然气的价格才是能源的价格。首先最重要的新新能源从补充能源走向主体能源，我们化石能源怎么办？
二、化石能源从主体能源走向保障性能源
我一直有一个观点，我们化石能源会从主体能源走向保障性能源，我们这么大的国家，这么多人口，所以我们不能简单说弃煤、弃石油，所以要对我们化石能源来说是保障性能源，但是化石能源包括大型的发电，它也要实现零碳排放。
大家知道最近有一个非常热的方向叫CCS或者CCUS，就是碳捕获。即CO2的捕集、运输、利用与封存。通过CCUS可以实现大规模的火力发电零碳排放，当然我们还要补充一个核能，最终作为一种保障型能源结合可再生能源发电，最终实现了大量可以用之不尽的零碳的电力。
三、再电气化将成为碳中和重要路径
有了零碳电力以后，我认为就是再电气化将成为碳中和最重要的途径，为什么加一个“再”呢？我们刚才讲了法拉第发现了电磁感应现象，人类进入到电气化时代，但是我们实际上现在来看我们电气化时代水平不高。
2018年全球电气化水平或者电能占终端能源消费的比重为19%，我国为25.5%。 预计到2050年全球电气化水平将高于50%-70%。根据IEA研究结果，2060年25%的碳减排来自于电气化的贡献。
因此如果我们有了大量零碳电力以后，特别是可再生能源的大力发展，我们叫以电代煤、以电代油、以电代气，能电气化尽可能电气化，由此实现工业、建筑、交通领域的再电气化，实现我们各行各业的脱碳和零碳，这我想是极为重要的路径。
四、可再生燃料将与零碳电力形成二次能源脱碳的重要组合
我们讲了针对我们的企业、工厂、学校用的是二次能源，二次能源最重要的一个是电力，一个是燃料。燃料怎么办？我们交大曾经做过全国的能流图，目前我告诉一个大数，目前大概我们电力和燃料的比例是多少呢？目前我们一份电力，二份燃料的比例，到了碳中和那一天是倒过来，那个时候电力会变成两份，燃料还是不可或缺，很多地方不可能全部电气化，燃料会变成一份。因此我提到一个观点，可再生燃料将会以零碳电力形成二次能源脱碳的重要组合。
讲到这一点，需要说明的是，因为零碳电力具有波动性、随机性等，因此储能变得非常重要。一讲到储能大家会想到储能就是抽水性能、压缩空气储能物理储能，也会讲到电化学储能，比如说锂电，现在在发展的钠电，固态电池包括液流等，这都是电化学的电池储能。
还有一个非常重要的储能方式，就是叫燃料储能。我们可以通过把零碳电力做成各种燃料，这个燃料来说也是非常好的储能形式，而且非常方便运输、储存。所以这对电气化的行业可以发挥非常重要的作用。
五、从基于地下自然禀赋的能源开发利用走向基于技术创新的新能源开发利用
最后一个逻辑关系，就是我们未来总的发展方向，会从目前基于地下自然禀赋的煤、石油、天然气能源开发利用，走向基于技术创新新能源的开发利用。大家知道目前实际上全球来说地下资源储量是极不均匀的，我们有过数据，全球储量占到前五位的国家，占到煤炭储量的75%、石油储量的62%，天然气储量的67%。
但是全球所有国家都能够充分利用我们的阳光，由此产生的风、水等，因此未来怎么能够把阳光、风更多转化成我们的电力，能够基于创新的新能源的开发利用，这是我想讲的基本逻辑五个方面。
下面就是我再讲一讲碳中和愿景下我们车用燃料应该怎么办。
车用燃料像我们可以利用大量的富余的弃风、弃光的，欧洲现在有很多叫做什么？负电价的时间，我们完全可以把电力做成什么？把零碳的电力做成各种可再生的燃料，它是从石油过来的，阳光过来的，从零碳电力过来的。
这里面大家都比较熟悉的，比如说我们首先可以制氢，目前发展的高效低成本大功率碱性电解水制氢，应该讲已经完全工业化了，现在正在做国内也在做，交大也在做研究，用碳制氢。还有更为效率高的用SOEC就是固态氧化物的电解水制氢，这些未来应该讲制氢是目前来说最看得到的，相对来说已经走向工业化的这一条路径。
第二， 氨现在也引起世界各国的重视，氨以前是我们知道的化肥，但氨实际上是无碳的燃料，电解水制氢以后，我们把空分得到的氮气通过一个工艺完全可以做成氨，这个因为是用阳光做的，是可再生的。还有我们可以用什么？直接把空分的氮气和水通过电解的办法，电化学的办法来做氨，这都是用绿电来做未来的燃料。
第三，更彻底的也是可以使我们基础设施可以共享的，我们可以做合成燃料，做了合成燃料更多的是液体燃料，这个概念是这样，大家知道这个公式CxHy + O2→CO2 + H2O，这个就是所有的碳氢燃料在大气当中燃烧产生二氧化碳，为什么二氧化碳越来越多？
我们有没有把这个公式倒过来写，我们把二氧化碳和水倒过来做碳氢燃料，这实际上是可行的，关键是要加入能量，能量从哪来？如果我们从绿电过来、太阳能过来这就是非常可行的方法，而且可以摆脱对石油的依赖。
目前来说，自然界已经发生了，我们的光合作用、阳光水、二氧化碳生产碳水化合物，那些大豆、玉米可以做成油，这就是自然界的循环，但效率比较低、时间周期比较长。所以目前有两条路径比较有商业化前景的，一个就是用热催化的办法，一个是用电催化的办法，我们把阳光、水二氧化碳可以做成各种液体燃料，包括合成柴油、合成汽油、合成航空煤油，包括做甲醇、二甲醚等。
而且这样可再生的合成染料，我们从整个储能的路线来看，一个是储能的时间，因为储能分为短时，中短时、超长时的，还有是储能的规模来说，我们可以看到可再生的液体燃料，它又是最有优势的，从时间和规模上来说是最有优势的。
当然这个里面讲了，现在目前已经可以做到的一条路线，我们用电解水制氢和捕集二氧化碳我们来做甲醇、二甲醚，这条路线实际上世界上已经有示范，
Carbon Recycling International （CRI）公司在冰岛建成了世界上第一座基于CO2循环利用的商业化甲醇厂。通过冰岛丰富地热发电并电解水制H2，利用H2与地热电站排气中的CO2合成可再生甲醇，甲醇年产能已达4000吨。这个工厂叫乔治奥拉工厂，乔治奥拉是美国诺贝尔奖获得者、化学家，也是他最早提出了这么一个概念。
我们还可以看一下第二条路线也是认为非常有前景的路线，是电催化、电化学的办法，它分成高温和低温的，就是把燃料电池的逆过程来做，有高温SOE，实际上最后我们可以通过生成合成器，一氧化碳加氢之后可以做合成汽油、合成柴油，包括用甲醇、二甲醚，这条路线应该讲国际上也是非常热的热点，现在也有示范装置。
交大为了这个两年以前成立了可再生合成燃料的中心，我们正在做两条路线，低温的路线和高温的路线，也包括我们也做了二甲醚新型燃料就是零碳的燃料，包括氨和氢的，包括车用甲醛相关的研究。
这是未来的应用前景，这个前景我们将来这个燃料摆脱对石油的依赖，我们可以从绿电，特别是富裕的绿电来做各种燃料，有分布式也可以做集中式，我们看上面这张图，我们可以利用屋顶的光伏，就是把阳光产生的绿电、光伏电、水和二氧化碳在一个小型的撬装装置里就可以合成汽油和柴油，我要开车，这个油就可以给车加注就可以走了，我自己不开车，我可以卖给加油站让大家去分享。
因此我对未来在能源绿色转型的大背景下，汽车的用能我想首先我们的前提是会产生大量甚至很多可以利用太阳光、阳光，我们可以得到取之不尽、用之不竭的大量绿电，这些绿电电动汽车一定是大趋势。
但我同时说，我们通过大量的绿电可以做各种各样可再生燃料，这些可再生燃料我们可以用于内燃机等，这又是一个另外的发展方向，我想这些都一定是多元发展，最后由市场决定，用户来选择到底用哪种类型的燃料的车子。
最后我也有两点建议，针对我对刚才的一些思考，首先针对汽车动力系统，要从汽车“油耗”标准向“碳排放”标准转变，采用全生命周期碳排放评估方法，尽快制定车用低碳和零碳燃料标准。
第二，建议尽快出台我们国家碳排放的法规，欧盟早已经出台了，我们尽快出台汽车碳排放法规，适时出台燃料碳税，引领汽车动力走向低碳和零碳。
最后，我想讲的是，过去人类的文明是从石器时代走向铁器时代，并不是说我们先人真的把石头用完了，昨天的汽车一直依赖于上亿年以前阳光照耀的产物，也就是我们的化石燃料，所以我想明天的汽车，用的是每天的阳光都可以给我们提供取之不尽的绿电和各种可再生燃料，这就是我今天的演讲。
最后一张图片，就是未来燃料的前景，给大家分享，谢谢大家。
（注：本文根据现场速记整理，未经演讲嘉宾审阅 ）
