构建五位一体的能源体系

“现在城市的双碳交通拥堵还很普遍，带来的实现交通污染怎么解决？其中一个办法是把货运转到地下去，建设城市的目标地下智慧物流运输系统。这个系统如果建成，亟须技术人们购买任何商品都只需要点一下鼠标，多种所购商品就像自来水一样通过地下管道很快‘流入’居住小区的抱团自动提货柜……”

近日，在江苏省科协主办的发力2021年江苏科技论坛的报告中，国家最高科学技术奖获得者、双碳中国工程院院士、实现陆军工程大学教授钱七虎用这番畅想，目标分享地下空间开发利用与交通碳减排的亟须技术远景。

钱七虎认为，多种地下空间开发利用可以与交通碳减排、抱团人工碳汇、发力建筑碳减排、双碳能源的绿色转型“组团”，为实现碳达峰碳中和（以下简称双碳）提供解决方案。

能源变革要循序渐进

中国工程院院士、上海交通大学碳中和发展研究院院长黄震建议，要从供给侧和需求侧探索电力零碳化、燃料零碳化、再电气化、智慧化、高效化等方面，促进能源变革。

中国科学院院士、西安交通大学教授郭烈锦则建议，以大规模低成本清洁发电制氢、二氧化碳还原与碳高值化循环利用，构建五位一体的能源体系。

“当前，中国二氧化碳排放的最大来源是化石能源的燃烧。”作为深耕能源领域几十年的资深从业者，国家能源集团科学技术研究院有限公司副总经理朱法华认为：“控制二氧化碳排放，首当其冲的是要控制煤炭消费。中国煤炭约一半用于燃烧发电，减少电力行业的煤炭消费是减少二氧化碳排放的有效手段，但中国富煤贫油少气的资源禀赋，使得电力行业很难离开煤炭。”

“面向碳中和的能源变革，要循序渐进，先立后破，先把新能源为主的新型电力系统建立起来，再逐渐减少化石能源比例。作为保障型能源，化石能源还会继续为国民经济作贡献，当然也要达到零碳的排放。”中国工程院院士、上海交通大学碳中和发展研究院院长黄震认为，迎接能源变革，需要同时在能源供给侧和需求侧推进革命。

“重中之重是电力的脱碳和零碳化。”黄震解释，电力脱碳与零碳化，核心是构建以新能源为主体的新型电力系统。对此，德国的经验或有借鉴意义。

此前，德国宣布将在2022年全面弃核，2038年前关闭所有煤电厂，2050年构建全部100%采用可再生能源的用能体系。

德国在推进可再生能源发展中立法先行，建立起遍布全国的分布式光伏发电、风电、生物质发电及储能机组；通过基于大数据的电力供给侧和需求侧的预测与管理，以及基于互联网的电力交易和服务平台，有效促进可再生能源消纳，提高电网的供需平衡。在德国，高比例的可再生能源已使常规火电从基荷电力转变为调峰电力，成功实现了能源结构转型。

“市场化的电价、电力系统的调节、基于互联网的电力交易等都是值得我们借鉴的。”黄震说。

可再生能源制取助力零碳化

电力的脱碳和零碳化，离不开燃料零碳化。燃料零碳化是以太阳能、风能等可再生能源为主要能量制取可再生燃料，包括氢、氨和合成燃料等。

郭烈锦认为，发展大规模低成本的可再生能源的转化存储技术大有可为。

“例如，太阳能光/热耦合制氢及碳氢燃料，以水为基，构建光/热催化耦合制氢、制碳氢燃料的碳氢循环，实现太阳能到燃料化学能的能量与物质的耦合转化。”郭烈锦解释。

碳中和是一场绿色革命，如果没有颠覆性、变革性的技术突破，不可能实现碳中和，黄震认为，助推能源利用高效化、再电气化、智慧化也势在必行。

黄震认为，在加速零碳电力供给的基础上，加快工业、建筑、交通等领域的再电气化，是提高能源利用效率、实现能源利用脱碳和零碳的重要途径。而如何通过互联网、物联网、人工智能、大数据、云技术等信息与控制技术，将人、能源设备及系统、能源服务互联互通，使电源、电网、负荷和能源存储深度协同，也值得深思。

将碳“围剿”在城市地下空间

“要实现‘双碳’目标，一定要聚焦城市。”钱七虎说，有数据显示，全球碳排放的三分之二或者四分之三来自城市，而中国三线以上城市总面积占到了国土面积的1/6。全球变暖的罪魁祸首是碳排放，应对之策是碳减排与碳汇。

钱七虎解释，碳汇有生态碳汇和人工碳汇。生态碳汇是发展绿水青山的生态建设。而人工碳汇可以利用地下空间的封闭性、稳定性等优势，把捕捉到的二氧化碳永久封存地下。

如果说地下空间是尚待开发的固碳“潜力股”，对建筑业和交通业的绿色转型，地下空间同样大有可为。

钱七虎表示，交通的碳减排有两个途径：“一个是零碳燃料，最好用氢，但是氢要解决运输和储存的问题。另一个是交通转地下，用电动交通，不用直接燃料的交通，发展地铁为主的城市地下轨道交通、地下低真空高速磁悬浮的城际交通、发展地下物流系统。当然，光有轨道交通不够，还要有城市地下快速路系统，发挥私家车‘门对门’的优势。”（金凤）