中国科学院院士李灿：氢能是人类未来发展的方向

中国科学院院士李灿表示，氢能是人类未来发展的方向，“液态阳光”作为太阳燃料，主要解决当下氢能的安全问题与可持续发展问题，从源头来解决燃料技术的清洁化。

“如今，极端天气和灾难越来越频发，已经危及人类的可持续发展。”近日，在“绿色能源与产业未来”新疆绿能产业发展专家学术交流会上，中国科学院院士李灿接受《中国能源报》记者采访时说，“不是危言耸听，这次不是‘狼来了’，而是‘狼真的来了’。在此背景下，我们要更加关注新能源发展。”

李灿表示，氢能是人类未来发展的方向，“液态阳光”作为太阳燃料，主要解决当下氢能的安全问题与可持续发展问题，从源头来解决燃料技术的清洁化。“发展绿色氢能和液态阳光甲醇是发展绿色能源的重要路线之一，对保障国家能源安全、实现碳减排具有重要意义。”

绿氢是实现碳中和的重要路径

在李灿看来，全球气候变化的主要原因，就是人类过度开发和使用煤炭、石油、天然气等化石能源，导致生态失衡，从而引起冰川融化加速、厄尔尼诺、海啸、洪水、干旱等极端天气频发，海洋生物灭绝速度加快。因此，气候变化对人类生存造成了严重威胁。

去年，在《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会上缔约国达成协议，同意“过渡远离”化石燃料，逐步退出（转型离开）化石能源，风电，光伏、核电成为发展方向，以避免气候变化的最坏影响。

随着国际形势恶化和气候危机加剧，我国实现“双碳”目标面临更大挑战。但是，在李灿看来，实施“双碳”目标是我国高质量发展的契机，而新能源的发展则是解决气候变化的最主要手段。

当前，氢能作为一种清洁高效、安全可持续的二次能源，其开发利用被认为是能源变革的重要方式之一。在制氢环节，按照生产来源划分，可将氢分为灰氢、蓝氢、绿氢。值得注意的是，绿氢是由风电、光伏等可再生能源分解水制成，制氢过程不产生二氧化碳。

“尤其是绿氢应用，正成为实现碳中和目标、经济高质量发展的主要路径。它可从工业源头和终端解决二氧化碳排放问题。”李灿强调，氢能是实现“双碳”目标的主要抓手，每个方向可形成上万亿的产业。

在李灿看来，“有了绿氢，从源头上就可以解决一些二氧化碳排放的问题，比如氢燃料电池汽车就可大大减少交通领域的碳排放。”数据显示，目前绿氢在交通领域的应用占12%，化工领域占12%，冶金领域占13%，材料领域占10%。“上述排放都属于刚性排放，总共占到50%左右。”

规模化液态阳光项目已有应用

当谈及可再生能源发展的情况，李灿表示，我国是光伏发电及装机量最多的国家，而大规模储能是上网所亟需的技术。同时，我国加大可再生能源的消纳势在必行。据规划，我国可再生能源装机到2030年有望达到17亿千瓦以上，亟需为消纳这些可再生能源做好准备。“而太阳燃料可以合成低碳燃料和化学品，减缓我国液体燃料短缺问题。”李灿说。

据了解，李灿院士团队已突破了可再生能源太阳能电解水制取绿氢和二氧化碳加氢制“液态阳光”燃料的关键技术，利用太阳能、水和二氧化碳合成了液体燃料甲醇，同时实现了可再生能源利用和二氧化碳减排。

值得注意的是，与传统甲醇燃料不同，这种技术生产的甲醇在整个生产过程中不仅不产生二氧化碳，还会利用空气中的二氧化碳来合成高附加值的甲醇燃料，是助力实现碳中和目标切实可行的技术路径。

如今，这种技术早已从实验室走向了应用。2020年1月，全球首套直接太阳能液态阳光千吨级示范工程在兰州新区试车成功，迈出了将太阳能等可再生能源转化为液体燃料工业化生产的第一步。该工程集成了太阳能发电、电解水制氢和二氧化碳捕获及加氢制甲醇等多项技术，不仅解决了光伏与制氢技术匹配的问题，还解决了夜间和白天加氢连续性的问题（离网体系的连续运行）。此外，中煤集团也在鄂尔多斯筹备建设一个年产10万吨级“液态阳光”工程。“事实证明，这是切实可行的碳中和路径。”李灿说。

“液态阳光”具有多重优势

在李灿看来，我国可再生能源资源丰富，2/3的国土面积有商业开发价值，仅利用荒地光伏发电就完全可满足我国电力需求。

“尤其是西北地区，如内蒙古、新疆、甘肃、青海、宁夏等省区，可再生能源资源条件得天独厚，非常适宜发展绿色氢能和液态阳光技术。”李灿指出，这些区域可以凭借可再生能源资源禀赋，推进当地的能源转型和产业升级，进而推动地方经济实现高质量发展。

甲醇作为理想的化学储氢分子，有助于解决氢的制、储、运的成本和安全问题。记者了解到，目前，绿色甲醇在交通领域及供热领域都有规模化应用。比如，在乘用车、商用车、重卡车辆等交通上都可利用。在船运、航运上，国际海运组织开始要求船运推广使用绿色（甲醇）燃料，全球船运巨头马士基集团等在全球部署船舶绿色甲醇燃料生产、供应体系；国际航运也在倡导使用绿色航煤（SAF）。

在李灿看来，甲醇作为能源储存转化中枢，不仅可长期、稳定、安全储存可再生能源，而且还能解决可再生电力在供给侧和市场端随机变化难题。

“‘液态阳光’可以实现‘一箭三雕’。”李灿告诉记者，首先，它可解决风电、光伏等间歇性能源的规模化储能和调峰问题，规模化消纳可再生能源，解决弃风、弃光问题。例如，10万吨甲醇相当于6亿度电，可长时储存700MW级光伏电。

其次，甲醇作为氢能的载体，解决氢能制备、储存和运输的安全性和成本问题。甲醇水汽重整制氢技术趋于成熟，条件温和，储氢量可达18.75%。

最后，甲醇还可以资源化转化二氧化碳，解决工业刚性排放二氧化碳的问题。规模化生产液态阳光甲醇，可兼顾经济发展，实现变废为宝，并可缓解我国液态燃料短缺的局面。