2021年7月15日上午，国际驰名的能源专家、澳大利亚国度工程院表籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科做客科技创新院士汇报厅，萦绕“碳中和误区及其现实蹊径”做了杰出演讲，在业内引起宽泛关注 。
以下内容凭据刘科院士的演讲速记整顿，经自己订正颁布 。原标题为《碳中和误区及其现实蹊径》 。
据统计，2020年，我们中国二氧化碳排放约莫103亿吨（报路数据是102亿吨到108亿吨，我选其它文件中也用的103亿吨这个中央的数字），其中，煤炭、石油、天然气排放达到95亿吨，另表一部门是各类幼的，好比沼气、生物质，还有一些其他的排放 。
图1 1912年，爱迪生跟他的电动车合影 。
电动车和燃油车之争不是今天刚刚起头 。1912年，以爱迪生为首的一批科学家，就感触将来电动车能够统领世界 。以福特为代表的汽车公司走的是燃油车路线 。到了20世纪30年代以来电动车就险些偃旗息鼓了，今天燃油车依然占有绝对统治职位 。
为什么一百年前电动车多于燃油车 ？由于铅酸电池早于内燃机发现二十多年 。有了铅酸电池，再接一个发起机，就是今天高尔夫球场开的车，上面再加一个车体就是汽车了 。今天高尔夫球场开的车就是一百年前爱迪生开的车，所以电动车不是全新的技术，它这么多年来创新的主题在电池和电控系统 。
那么，为什么前一百年电动车没有竞争过燃油车 ？世界前100年选择了燃油车的底子原因是什么 ？我在这里不预测将来，只用数据来讲汗青，跟各人诠释几个原因 。
第一个原因，我们做能源的人都有一个概想叫做体积能量密度 。
汽车有压舱钢板，轮船有压舱水，这个能源略微重一点对汽车、轮船的影响不大，但油箱不能无限大 。如果威廉希尔油箱都是1立方米，每种能源蕴含的能量密度大幼，也就决定了汽车能跑的距离远近 。
100多年前就发现的铅酸电池的能量密度是90千瓦时/立方米，人类花了上千亿美元和100多年的索求，电池能量密度到此刻特斯拉的电池、比亚迪的刀片电池，也就是260千瓦时/立方米 。而汽油的能量密度是8600千瓦时/立方米，柴油是9600千瓦时/立方米 。稍后即将提到的甲醇液体是4300千瓦时/立方米，弘远于电池 。
第二个原因，液体是最好的储能的载体 。
液体能源有个极度好的特点，陆上能够管路输送，海上能够极度便宜地跨海输送，并且能够在常温常压下持久贮存 。
2016年我到丽江工作不久，在一个能源钻研会上，我向好多能源界、学术界的伴侣提了一个问题，其时很长一段功夫在丽江开车加油是7块钱左右一升，如果这个汽油是从休斯敦的炼油厂用船拉到丽江盐田港再到加油站，这一升的运费是几多钱 ？我让好多搞能源的伴侣猜，有人猜是一半（3块5），甚至有人猜5块，也有人猜1块的，我说真正的答案是7分钱不到 。
我说7分钱的时辰各人没人相信，但一算就领略了 。此刻的大油轮一条大船能够拉30万吨，折算汽油是约4亿升（折算原油约3.6亿升） 。
液体的益处在于，使用泵和管路就能装船，不必要人为 。到了丽江的船埠，管路衔接好后，使用泵就能打到罐里，也不要人为 。路上耗费的就是船的油钱和折旧费，4亿升，若是一升一毛钱就是4000万元，但跑一趟船底子用不了这么多油钱 。这就是为什么世界上产石油的只有那么几个处所，但任何一个角落都能够很方便地加油开车 。
所以，液体在运输上有好多益处，并且能够持久贮存 。高度酒（如苏格兰烈性伏特加、中国的二锅头、茅台等）存50年没问题，但电和气都不能持久贮存 。常见的高度酒也是一种醇类液体，举这个例子通知各人，液体燃料的运输以及持久存储不存在职何问题 。
这些最根基的概想各人必要明显，这也是为什么我冬天到加拿大那些靠近北极的镇子去看，那里没有电网、天然气网，好多村镇只有一个加油站，一罐汽油、一罐柴油拉过来就能够满足日常生涯了 。
在世界上再荒僻的角落，只有有公路的处所，拉从前就能够持久贮存，拉一罐，一两个月就够了，但电和天然气管网没那么容易能够铺设到 。这就是液体能源的优势 。人类始终选择经济最优化的器材，不是谁喜欢什么，而是什么器材最便宜，最方便 。
第三点，为什么人类的第一条流水线是福特的流水线 ？
内燃发起机是机械的器材，造一台很贵，但当设计一旦定型，在一条流水线每年造100万台的时辰，每台的成本会极大降低 。1913年，福特的流水线一上去量产，就让美国的汽车从4700美元降到380美元，让每个蓝领工人都能够买得起汽车 。
然而电动车的分歧之处在于，每个电池都必要肯定量的镍、钴、锂，车上还有铜等各类金属 。产能扩张后每台成本会有所降落，但是降落不多，不像机械不锈钢，要几多，产几多，造得越多，成本越低，资料成本很少 。电动车的资料成本占大头，加工成本并不是主流，所以选取流水线能够降低一些，但不能有底子的降低 。
中国的电动车从2016年底的51.7万辆增长到2018年第一个季度的79.4万辆，增量为28万辆，相对于当使佧个汽车市场一年2900万辆的产量的1/1000，但同期追踪全世界迪胲的价值和锂的价值，别离涨到了原来的四倍和两倍 。
这种情况通知我们，若是技术不突破，不把钴和锂的用量降下来，造得越多资料越贵 。当钴的价值翻了四倍，锂价值翻了一倍的时辰，全世界没有一家公司宣称通过回收电池里迪胲和锂能实现盈利，这反过来通知我们，电池的回收技术还有待突破 。
最近好多原资料涨价，一方面是由于量化宽松，另一方面就是这些金属原来的供需关系发生了变动 。原来的供需关系是极度不变的，由于工业上用到迪胲、镍这些的量极度有限 。此刻忽然来了这么多造车新权势，供需关系就变了 。
当供需关系变了以来价值绝对不会说是按比例增长，好比世界上100幼我，但是只有99瓶矿泉水，最后1瓶的矿泉水肯定不是涨到1.1倍，而是最后一幼我买不起的价值 。
就按今天的价值，电动车的成本其实每幼我内心都罕见 。我列出来，每辆车必要铜53.2公斤，锂8.9公斤，镍39.9公斤，锰24.5公斤，钴13.3公斤，石墨66.3公斤，稀土0.5公斤，其他0.3公斤 。最近，磷酸铁锂电池出来，钴的用量能够铰反，但是最大的问题是冬天温度一低它的机能不好了 。
所以，今天的这个价值，一辆最好的宝马、奔腾的内燃机成本在2300美元左右，特斯拉的电池成本则是在2万美元左右 。一个工业要发展必须是能够大规模量产的时辰，越大规模越便宜 。
这就是为什么人类的第一条流水线是福特的流水线 。这都不是无意的 。这些问题我们公共不明显，但是行衣凤面是明显的 。此刻本钱市场很热，但是一旦补助政策终场了，能不能挣钱内心有数 。
图2 2018年5月13日，李克强总理参观日本丰田氢燃料汽车 。
各人关切汽车的人可能都看过这张照片（图2） 。借着2018年5月13日国度总理李克强接见丰田汽车公司，网上疯炒氢能，说电动车真正的将来是氢燃料电池汽车，不是电动车 。氢能有它的益处，发电效能高，能降低对石油的依赖，排放的是水蒸气，并且大规模量产后成本能下来 。
只管燃料电池也要用贵金属，但是它的贵金属回收技术相对来讲比力成熟 。并且这些年的研发使得贵金属用料量在降低，这都是它的利益 。
此刻威廉希尔电池是梯级利用，今天的电动汽车用了5到7年，把退役动力电池用作储能电源，好比放到5G基站底下做储能，可能还能够再延长一二十年 。
但是储能电池是有寿命的，里边有好多对天然有害的化学物质，不成能无期限使用，一二十年后依然必要回收 。
若是不回收，当几百万个甚至将来上千万个电池散布在中国大地，若是任其泄露，那是环境的苦难 。
能源全性命周期分析概想很重要，我们已经做过一百多条线的“油井到车轮子”或者是“矿井到车轮子”的分析，要知路中国的能源40%在新疆，怎么把能源输过来，这是一个复杂的系统 。
我在GE曾花了几百万美元融洽多博士一路做能源的全性命周期分析钻研的模型，每一步的排碳是几多，效能是几多，最后用数字措辞 。回国后，我花了很大的价值把这套步骤论引进来，专门在低碳所和美国的最大的EPC公司及国度尝试室合作启动了“能源的全性命周期的分析”的项目，从零起头造就这方面的人才 。这种软课题在国内很难拿到大的经费支持，但是很重要，由于要用“数据决策” 。
原中国工程院副院长谢克昌院士辅导的团队蕴含低碳所的田亚俊博士等在致力于推动这方面的工作，补这一块的短板，是极度有意思、有价值的工作 。
由于真正的决策最后是要依附数据的，要科研人员花大量的功夫把数学模型一点点建起来，并不休地调整，最后可能跟现实的数据对照，不休建改模型参数，最后用这些模型的预测数字做将来的决策，这接装数据决策data-driven decision making”，这是我们要提倡的一种文化 。
就像碳中和，将来也要做好各类渠路的碳中和数据网络，从油井、矿井、天然气井到车轮子、到电灯泡等等，每一步的全性命周期分析，成立模型，用模型分析完以来各人用数字措辞 。
电动车遇到这些问题，并不料味着不去发展电动车和电池技术，电池技术的研发始终是重要的，不仅是工业界在推动研发各类先进电池技术，我们南方科技大学的赵予生教授、邓永红教授等团队在这方面一向致力创新研发，并且获得了当先的进展 。但是有一点我要讲，电动化和网联化没有必然的联系 。
内燃机驱动只有电池足够大，够一台较好的推算机用就行了 。此刻有人说要搞网联化、搞智能化，所以必须搞电能化，这句话只对了一半 。今天一个智能手机的运算能力有几多 ？网联化可能必要几十个手机的运算能力，那也就是几块电池的问题 。
但是若是由于必要这种运算能力，就肯定要把驱动改成电动吗 ？
现实上，此刻一辆比力好的奔腾车，只有有一块足够的电池，里面有电动机发电也能够做网联化、智能化 。所以智能化、网联化和电动化没有必然的联系 。
为什么氢能汽车还没有产业化 ？
氢能一点也不新，早在上个世纪六十年代，阿波罗登月的时辰就是带着液氢液氧上天，氢能发的电供仪器用，产生的水宇航员喝 。
我已经在美国结合技术（UTC）-壳牌合伙公司工作，好多年美国所有宇宙飞船的燃料电池就是结合技术公司（UTC）出产的 。上世纪90年代一向到2005、2006左右，这个期间美国花了上百亿美元在燃料电池上的研发 。我记得2003年幼布什总统在他的国情咨文演讲时说，他会颁发一个打算，美国能源部花12亿美元开发氢燃料电池汽车，15年后每一个美国人开的车后边排放的都是水蒸气 。然而到此刻，全世界的燃料电池（车）可能加起来也就是3万多辆，美国不到1万辆 。去年全世界氢能源车只卖了1900多辆，丰田也没卖几多辆 。幼布什总统用还没有真正意思上突破的技术去造订国度战术，耗费大量投资，只管在这期间造就了的大量的科学家和研发人员，但是对于产业的推动和环境的扭转是微乎其微的 。
燃料电池汽车，也就是我们说的氢能汽车，为什么没有产业化 ？最底子的原因是氢气不适合于作为你我公共共有的能源载体 。好多人在这块有一个误区，甚至有媒体渲染说“氢是人类的终极能源”，这句话是不严谨的 。氢不是一次能源，而是一种二次能源，或者更确切地说是能源的载体 。这个世界有煤田、油田、天然气田，但没有氢田 。氢和电以及甲醇一样，是通过此外能源造作的，但是作为载体，氢不具备上面提到的液体能源在能量密度、管路及跨海输送、持久贮存方面的优势 。
氢气不适合于做公共能源载体，重要的原因在于有几个方面人们无法通过研发扭转 。
第一，氢气是体积能量密度最幼的物质，我们要求是体积能量密度越大越好 。
若是论公斤（质量能量密度），氢的能量密度是最大的 。但是对于汽车压重和轮船有压舱水来说，重一点问题不大，但油箱体积不能太大，应该论每立方米，论公斤意思不大 。若是转成同样的能源概想，它的体积能量密度是最幼的（如图3） 。
为了增长体积能量密度，只好增长压力 。目前看到所有的氢燃料电池陈凤的储氢罐，都是350和700公斤大气压 。储氢罐若是拿不锈钢设计必须做得极度厚，由于压力太高 。学过理工的人都知路，700公斤压力的高压设备，不是那么容易出产造作的 。
图3：各类能源的能量密度
第二，氢气高压会有一个问题，氢气是元素周期表中最幼的分子，最幼的分子就意味着最容易泄露，持久贮存是问题 。
第三，氢气露在空气中没有问题，我们在20多年前在美国做过这个尝试，一个氢燃料电池车，它的储氢罐为了安全通常都放在最后，通常步枪一枪是打不透的，用超强的步枪打穿，由于氢气很轻，就像氢气球一样，一条火龙冲上天，驾驶室的温度一下子升不了那么高，人有足够功夫逃逸 。
但是，在封关的空间里，氢气就会产生巨大的问题 。氢气是爆炸领域最宽的气体，能够从4%到74% 。幼于4%是安全的，大于74%只着火不爆炸 。但是在4%到74%这个很宽的领域内，遇火星就爆 。
此刻北上广深这些城市，尤其在丽江，90%以上的车是停到地下车库这一封关空间里的 。当大量氢能汽车进到地下车库，若有一辆车泄露，就会产生巨大的危险 。只管这个是幼概率事务，但是使用量多多的时辰，总有部件老化等问题发生，哪怕储氢罐是安全的，阀门、管路等也有肯定幼概率老化，或者开车不把稳发生了撞击 。一旦泄露遇到火星、电火花就会爆炸，引起其他车爆炸，一个大楼都有可能毁掉 。所以在封关的空间里，使用氢气要极度把稳 。
由于氢气的爆炸性，此刻都不让运输氢超过肯定的领域的车辆过隧路，若是把隧路炸掉了怎么办 ？当然，将来是不是可能建氢管路是另表一个问题 。
同样由于氢气的爆炸性，建设加氢站要出格幼心，周围需肯定的安全距离 。此刻的北上广深四处都是加油站，但地价这么贵，到哪找能那么多地重新建加氢站呢 ？
由于这些问题，只管氢能此刻很热，但是要审慎 。氢气的这些性质决定了它不适合做能源载体 。所以，当人们说“氢是人类能源的终极”时，好多的器材是似是而非的 。
疫情前，科技部几位同道可能听说我做过几届全美氢能与燃料电池峰会主席并且二十多年来一向是国际氢能协会的理事，带了几个专家到丽江来调研，我们谈了一下午，之后我把氢能的一些近况、问题以及解决蹊径写了一个单一的汇报，后来他们就把它放进《科技日报》的头版头条里 。
造氢容易，但储氢、运氢有难度 。世界上其实氢气的使用很宽泛，中国的氢气产能已经达到3000多万吨/年了，今天我们用的每一克的化肥都是氢造的 。世界上有这么多的化肥厂、炼油厂都要大量的氢气，但是目前没有一个化肥厂、炼油厂是靠太阳能、风能造氢、造化肥 。
什么原因 ？太贵，要是便宜的话，这些化肥厂，炼油厂早就改了用太阳能、风能造氢了 。
此刻全世界每年已罕见千万吨的氢市场，并且供给到炼油厂氢是最贵的，每个炼油厂边上都有个大的气体公司 。用风能、太阳能造氢不是不成以做，只是目前没有足够的经济吸引力 。若是说这是赢利的，相信好多企业家早就起头拿风能和太阳能造氢去了 。
氢也不是没有优势，也能够做，怎么做 ？跟威廉希尔碳中和有关系 。
为什么甲醇可能是作为最好的储氢载体 ？
若是今后真正想实现碳中和，并且太阳能、风能能够卖碳税的时辰，能够把风能、太阳能和煤结合造出比力便宜的甲醇，通过车载甲醇造氢并与燃料电池系统集成，这就比直接点火的发起机效能高 。这条路线将来是有可能的 。我只能说有可能，不能保障，重要取决于各类政策的调整和碳税 。若是碳税上去了，这条线路就有经济性 。
1L甲醇和水反映能够放出143克的氢 。储氢要么压缩，要么冷凝 。即便冷凝，1L的液氢也就72克，而1L甲醇和水反映的产氢量是1L液氢的2倍 。
为什么这个技术有可能这样做 ？二十年前，全世界第一辆汽油在线转化造氢的燃料电池汽车，是我领着尼桑和壳牌的一些工程师造出来的 。
这有一个幼故事，那时丰田、本田、GM的高压氢燃料电池已经造出来了，尼桑发现落后了，因而找到壳牌，又找到我们，说能不能造一辆车，加的是汽油，汽油在车上和水、和空气反映造氢，而后推动燃料电池，这样燃料电池的效能高，同时也能够不用加氢站 。
其时为什么没有做甲醇 ？由于页岩气革命还没发生，天然气其时很贵，国表的天然气造甲醇成本太高 。2005年，若是我们预测到会发生页岩气革命，就不会花28亿美元建零传染火电厂 。
但技术是不成预测的 。页岩气革命让世界上忽然发现了上百年用不完的天然气，也使得天然气从17美元/百万英热单元狂降到1.5美元，而后平盘到3美元左右 。
在天然气价值那么高的时辰，甲醇没有经济性 。所以，其时我们公司思考用油，说能不能在车上汽油造氢 。
老板找我的时辰，我说这个项目注定不挣钱 。但是他跟我说，我做阿波罗登月的时辰底子没有想到挣钱，但事实上我们阿波罗登月开发的技术后来在各个领域用上了，此刻有尼桑给我们钱，只有把技术做到极限，最后也能在其他领域有效 。
我说，只有别拿挣钱衡量我，我们把技术做到极限那是功德 。后来，几年之内我们就把第一辆汽油转化造氢的燃料电池汽车造出来了 。
有了这个技术做堆集，甲醇造氢比汽油转化容易好多，由于一方面甲醇干净得多，没有硫；另一方面汽油转化必要850度以上，甲醇和水反映200多度就能够了 。
为什么我提甲醇这条线路 ？甲醇能够从煤、天然气来造，将来能够用太阳能造氢与CO2反映造，或太阳能催化二氧化碳和水来造甲醇，就造成绿色的甲醇 。中国科学院大连化物所的李灿院士以及我们南方科技大学都在做绿色甲醇的研发，中科院在兰州已经建设了1000吨的论证示范工厂 。
此刻中国甲醇产能全世界最高，或许8000多万吨 。另表，页岩气革命让世界发现了100多年用不完的天然气 。有100多年用不完的天然气，就有100多年用不完的甲醇 。将来若是碳税真正上去了，我们也能够用风能和太阳能造氢，这样出产的甲醇就完满是绿色甲醇了 。
但是这个世界不必要钻营绝对的零碳，国际上常提的零碳排放通常是“近零（Near Zero）”和“净零(Net Zero)” 。
讲碳中和的时辰肯定要强调，就是这个世界碳太多不好，但是任何人钻营绝对的零碳是不科学的，由于我们吃的食品、植物成长和光合作用都必要二氧化碳 。若是把中国的经济从煤经济转到天然气经济或者是甲醇经济就能够减碳67%，那么根基上就能够做到碳平衡了 。
因而中国讲的是“碳中和”，国表讲的是“净零排放”，也就是要排放碳的同时，有此外技术或者措施实现排放平衡到肯定水平 。
我幼我感触，从中国的天然能源天赋和工业基础来看，中国有很成熟的煤造甲醇技术，只是要产生好多的二氧化碳，由于要补氢以达到甲醇合成所必要的碳氢比，然而通过水煤气变换将一氧化碳转化成氢气的同时会排放二氧化碳 。
若是那部门的氢能够在西部用太阳能微风能造，同时副产氧气供煤气化用，可能解决好多排放问题；煤造甲醇的工厂里，空气深冷分离造氧气的空分装置是投资最大的，这块投资将来省下来能够做太阳能电解水装置出产氧气和氢气供煤造甲醇用，这样煤转成甲醇就不用排放二氧化碳，再用甲醇作为能源的载体就能够做到减碳60%以上，这可能是将来比力现实的一条碳中和路线 。
说穿了是利用现有的基础设施把太阳能以甲醇液体的大局贮存下来；这是将来风能，太阳能储能的另表一条蹊径 。
这样风能、太阳能固然贵一点，但煤很便宜，这两个一中和，成本就可控了 。氢气和二氧化碳做绿色甲醇目前还有肯定的成本阻碍，如今直接用现有的煤甚至劣质煤造甲醇就能够了 。
甲醇是一个载体，液体的载体比气和电载体科学多了 。由于，电固然好输送但是不好存储，氢既不好输送，也不好存储，只有液体比力方便 。
今天氢气造作很便宜，可一旦压缩到几百公斤大气压的时辰成本就上去了 。晋中冬奥会做氢能示范，国度补助了大量资金，并且指标在将来几年达到30元/kg的氢气价值 。但是若是在车上用甲醇，就按今天的市场价值买甲醇，每公斤氢气的成本只有15元 。
所以一方面是甲醇造氢的成本低了；另一方面，甲醇常温常压下是液体，甲醇站能够用已有的液体加油站改装 。
对于通常的加油站，近年可能是6个罐，前期代替成1个甲醇罐、5个汽柴油罐，再过十年，代替成2个甲醇罐，4个汽油罐 。这样整个能源转型就不必要再花几多万亿去建加氢站和充电桩了 。
单一估算一下布局成本，依照加油站450辆车/天的加注能力，充电站24辆车/天充电能力，幼型氢气加注30辆车/天的能力来测算，如果都建一万座，甲醇约莫必要20亿美元，充电站约莫必要830亿美元，加氢站约莫1.4万亿美元，并且这个1.4万亿还没有思考地价的成分 。
我不以为我们会把花了几万亿建起来的液体燃料基础设施毁掉再重新建加氢站和充电桩，没有必要 。
石油若是排碳太高，能够用绿色的液体取代，并且我们能够把太阳能微风能转成液体贮存下来，这就扭转了储能的概想，原来各人几多年花了几多万亿就是钻研储电，但是储电干了一百年都干不外一个抽水储电，这条线上再给十亿的研发经费，成功的概率也就是万分之十、千分之一 。
电池对幼型设备好比说手机极度重要，但是靠电池做大型的储能要极度审慎 。最近国度也极度把稳，把梯级利用的大电站停下来了，由于安全性是一个问题 。
电动车和燃料电池最大的问题在于基础设施的地皮成本问题和冬天续航问题 。此刻我们城市里地皮很贵，好多报答了拿国度补助就在郊表搞一个充电站，但是买一辆车若是开陈反回一个幼时能力到充电站或加氢站，你会买吗 ？
此刻，我国已建成的公共充电桩利用率均匀只有4%左右，其中充电桩铺设最多的北京、上海，使用率仅为1.8%、1.5% 。
电动车存在里程焦虑且冬天无法满足供暖，到冬天一遇冷可能会趴窝，要知路全世界80%重要蓬勃城市位于北纬25度以上，纽约、伦敦、巴黎、莫斯科、东京、北京、多伦多，这些城市都是有冬天的处所，若是一辆汽车只能夏天开冬天开不了，你会买吗 ？
原来我在北京，为了钻研这个，专门找电动出租车坐，上车后我发现司机大冬天穿戴军大衣、棉靴子，不敢开暖气 。我说把暖气打开，司机说他不敢 。由于不开暖气，只能跑100多公里，若是开了暖气，顿时就没电了，他底子赚不了钱 。
若是风能、太阳能和煤炭结合转成甲醇，我车上始终装50升的甲醇就好办了 。今天，在丽江买一个电动车，连昭通都不敢跑一趟 。跑到那里没电了不知路到哪充，即便能找到充电桩，可能也要等一个幼时，而快充对电池的粉碎很大 。怎么办 ？我们此刻设法子给电动车赋能 。归正晚上回家停车，你在停车位边安一个比力幼的慢充装置，几百块钱就行了 。
你把它充斥，但是车上始终装50L的甲醇，就相当于你晚上睡觉把手机充斥，同时还带了一个充电宝 。没电的时辰，就能够用车上的甲醇和水造氢，用氢发电 。
这样底子不必要再建那么多充电站和加氢站，并且甲醇和水反映只必要200多度，它的余热就能够把电池维持在最佳的温度，也解决电动车冬天的续航里程问题 。
雾霾的罪魁在哪里 ？
还有一个碳中和的路线，是跟雾霾有关的 。
这些年，我一向在钻研雾霾 。我对雾霾有亲自体味 。若是一向在北京生涯我们可能感触不到，但我家在南加州，早些年回国后，每次从洛杉矶到北京以来，那种强烈的对比让我感触肯定要把中国的雾霾给治理好 。
雾霾蕴含一次颗粒和二次颗粒 。化石燃料如柴油点火时尾气中直接排放的颗粒是“一次颗粒（Primary Particulates）”，占雾霾总量的24%左右 。对雾霾贡献最大的是“二次颗粒(Secondary Particulates)」丶到其总量的约50%左右 。
“二次颗粒”是化石燃料点火尾气中的气态传染物（如NOx、SOx）和挥发性有机物（VOC）进入大气后，在肯定的水雾状态下与空气中的氨及VOC等物质发生气溶胶反映形成的颗粒 。氮氧化物在天空遇水就造成硝酸，硫氧化物氧化遇水就是硫酸 。若是我们不使用化肥就只能形成酸雨形不成雾霾 。
然而大量使用化肥向大气中开释了肯定规模的氨，氨在大气中呈碱性，酸碱中和天生硝酸铵盐、硫酸铵等固体细颗粒，这些细颗粒才是PM2.5的重要起源 。头发丝或许是70微米左右，肉眼的分辨率在60微米左右，一个PM2.5的颗粒是看不见摸不着的，但是当无数个PM2.5悬浮在天空中就能够遮天蔽日 。
这两年国度在脱硫脱硝上花了上万亿，获得极度大的进展，但是到冬天还有雾霾，一个重要成分是使用化肥以及氨排放没有得到足够的器重 ；实呐欧啪褪前钡呐欧 。
化肥有它的问题和弊性，它使用一年、两年、三年、五年没问题，但是用了三十年、五十年以来，问题来了 。早些年硝酸铵、磷酸铵强酸弱碱，氨被吸收，酸留到泥土里面，引起地皮酸化，把泥土中的细菌杀死，引起大面积的地皮板结 。
另表，用了化肥三十年、五十年后的泥土长出来的蔬菜看着个大皮厚，但吃着没有味路了 。什么原因 ？
由于决定食品营养和味路的是成长作物的半米左右深的泥土中微量元素和矿物质的含量 。泥土中有好多矿物质不溶于水，但是一遇到酸，会发生酸浸，浸三五十年以来，当半米深的泥土中这些微量的矿物质都没有了的时辰，食品不成能不变 。
对比1960年的玉米和2013年的玉米情况 。1960年是纯正天然成长的，2013年的是化肥催大的，看着个大鼓满，但是每100克里面钙含量降落了78% 。人类大量使用化肥和农药，导致泥土中的微量元素不休降落，并陪伴着哮喘、心脏病、癌症等疾病的增长 。
中国自1978年鼎新盛开之后，起头大量起头使用化肥，到或许2011年化肥产能靠近峰值 。这期间全中国粮食增产了87%，但化肥使用量增长到682% 。每吨粮食产量必要0.1吨的化肥 。
2017年全国农作物总播种面积1.6亿公顷，均匀化肥施用强度为352公斤/公顷，福建、海南、北京、广东等省市别离为751、724、707、611公斤/公顷；而国际借鉴线值为225公斤/公顷（世界均匀水平为120公斤/公顷） 。
其实随经数百万至数千万年，物质不灭，泥土中贵重的微量元素及矿物质是以煤炭的大局保留至今的 。煤炭中可燃的部门，根基都是通过光合作用二氧化碳形成的；不成燃的部门从哪里来的 ？就是远古时期树根吸收的贵重的矿物质、微量元素 。但这些器材不能用火烧掉，一千多度以来它们就形成了玻璃状的琉璃瓦 。
图4 微矿分离技术
此刻我们有一个主题技术（图4）就是在水中把煤里面可燃的不成燃的分隔进行磨细，底下淡色的就是泥土中最贵重的器材，但是不能直接加，要经过一系列微生物的过程，最后形成最好的泥土改进剂 。上层的劣质煤就能够造甲醇，这样甲醇的成本也能够降下来 。这是环环相扣的 。
为什么要从雾霾起头讲 ？由于这种幼颗粒像雾霾，过滤下来以来比重比空气重得多，它以2.5微米悬浮在空中不会落下来，除非下雨，由于当粒度到这么幼的时辰，重力就起不了作用，而是表表力在起作用 。
那么既然它悬浮到空气中下不来，我们就让它悬浮到水里面造成类似“玄色牛奶”的燃料 。牛奶表表上看是液体，在显微镜底下其实是几十微米的氮颗粒悬浮在水里的 。
我们将微米级的煤炭颗粒、纯碳颗粒悬浮在水里，而后设计一个锅炉，让它点火起来比天然气都干净 。我们甚至能够直接用汽化炉造甲醇，得到的燃料比此刻的船油还干净、还便宜，同时还能够解决中国的煤炭运输问题 。
鄂尔多斯、吕梁、榆林等地高速公路上，好多大卡陈翻煤，传染很重 。目前，我们储煤的处所海拔约莫1500-2000米，运煤的处所好比丽江只有几十米的海拔，这样建一个管路自己就流过来了 。
十年前，我说中国的雾霾汽车有贡献但是绝对不是重要的，要治理雾霾首先要把煤搞干净以来再烧；其时推动电动车的一批人，说要治理雾霾就要把汽车造成电动车 。
但是去年疫情期间好多处所封城，让我有机遇做一个大尝试，其时，全中国的汽车，蕴含电动车都停了两个多月，可北京、呼和浩特、西安、哈尔滨、郑州雾霾的天还是好多 。原因在哪里 ？重要还是抗疫的时辰大冬天家里供暖的问题，中国的天然气不够，大冬天，北方村落取暖还得烧煤 。
其时，我以治理雾霾的心态做这个技术，此刻已经产业化了，工厂已经起头运行了，并且做了好多大量的农田尝试，成效比我们设想的要好 。
一方面能够让现有的煤造甲醇实现近零碳排放，另一方面是通过太阳能、风能、核能电解水造备绿氢和氧气，合成气不经水汽变换，这样让煤造甲醇厂不在排放CO2；再用甲醇取代汽柴油开车，或甲醇和水在线造氢发电推动燃料电池汽车或作为电动车的充电宝 。这样可大大降低交通运输业的CO2排放，也能够部门化决中国石油不够的问题 。
由于太阳能风能电解水既能够出产造备甲醇必要的氢气，又能够出产煤气化造甲醇必要的氧气；并且威廉希尔微矿分离技术能够用廉价的劣质煤结合太阳能一路造甲醇，成本上在碳中和的布景下也会有竞争力 。
这样把中国壮大的太阳能风能发电能力开释出来，把风能和太阳能以甲醇液体的大局贮存下来；是值得去索求的另表一条储能战术，让太阳能，风能可能大力发展减碳 。（图5）
图5 储能的另表一条蹊径：通过太阳能、风能、核能电解水造备绿氢和氧气，合成气不经水汽变换，造备甲醇无CO2排放 。
第二是利用煤炭领域的碳中和技术——微矿分离技术 。
在煤点火前，把可燃物及含传染物的矿物质分脱离，造备低成本类液体燃料+泥土改进剂，源头解决煤传染、滥用化肥及泥土生态问题，同时低成本出产甲醇、氢气等高附加值化学品 。
由于传统的煤炭使用方式点火二氧化碳排放产生的灰渣有10%的碳，不但是浪费能源并且此刻造成了固废，整个内蒙古的电厂粉煤灰成灾 。
通过度离之后，该做燃料就做燃料，该做泥土做泥土，分流以来，这边开释二氧化碳，更多的丛林长起来把二氧化碳吸回来，这样做了齐全能够达到碳中和 。（图6）
图6 微矿分离技术成效示意
当CSF产量达到25万吨时，我们每年碳排放约莫69.5万吨，凭据治理的面积约莫能够吸回来20.8万吨，在施用SRA前提下，能够吸回来48.7万吨、61.9万吨，甚至74.9万吨 。（见下表）
这是比力现实的碳中和的蹊径，并且不必要那么高的成本，适当花一点钱就能够做到的 。
第三，实现光伏与农业的综合发展，将光伏与农业、畜牧业、水资源利用及戈壁治理并举，实现光伏和戈壁治理结合，及光伏和农业结合减碳 。
西部缺水，水一浇就漏下去了，因而，我们能够选取极度保水的资料 。但是西部再保水，大太阳晒还是长不出来，怎么办 ？有了太阳能板，底下的挥发削减了，就能够衷祺材 。
太阳能有一个最大的益处，就是要定期冲这个板，有了发电，各人能够花一点钱拿PVC管子接点黄河水从前，每几周给光伏板冲水，同时，水资源贵重，冲过的水我们还能够用来给农作物做滴灌 。
这样，发电的同时还能够把底下全数造成绿色，变好了再把太阳能板搬个几百米，一片片地皮能够治理出来 。（图7）
图7 利用微矿分离副产的泥土改进剂让光伏与农业及戈壁治理综合发展
能量不仅仅是电能，国内储能领域对于储电关注较多，但现实上大无数的能量从消费端来看都是用在了热能领域，储热技术也是必要我们去关注和发展的 。（图8）
图8 现实的碳中和蹊径4：峰谷电与热储能综合利用
最后提一下结论与瞻望，在“碳达峰、碳中和”的时期布景下，必要对一些误区进行澄清，同时认清技术的发展逻辑，找寻现实发展蹊径，我在这里总结了以上的碳中和可能的几个现实蹊径供各人参考 。
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