人工智能時代的能源轉型：低碳甲醇與綠氨

近日，由內蒙古自治區錫林郭勒盟行政公署、中國產業發展促進會主辦，錫林郭勒盟能源局、西烏珠穆沁旗人民政府、中國產業發展促進會氫能分會承辦的“綠色氫氨醇產業集群推進會”在錫林浩特召開。

澳大利亞國家工程院外籍院士劉科在大會上指出，人工智能（AI）時代下需要天量的電，風能和太陽能取代火電實現碳中和的核心是大規模儲能技術，但是目前問題是儲能的形式是選擇儲電、儲氫還是儲液體。

在劉科看來，通過液態載體儲能是優選的技術路線。他在報告中以人類選擇燃油車的原因為例，對這一觀點進行了論述：一是液體是最佳的能源載體，液體燃料的體積能量密度高，且便于管道輸運及海運，運輸成本低廉。同時，遍布全球的液體燃料基礎設施也使得液體燃料易于長期儲存和加注。因此未來以石油等含碳液體為燃料的內燃機可能會被淘汰，但是以綠電制取的綠色液體燃料（e-fuel）發展空間很大。二是內燃機技術可通過流水線生產快速提升產量并降低成本，但電動車原材料價格會因電動車數量的增加，導致供需關系失衡，進而造成原材料價格飛漲，同時，電池的回收成本也相對較高。

劉科認為，通過打造適合中國國情的低碳甲醇標準體系，以綠電與劣質煤為原料制造的甲醇，是適合國情而且有科學依據的低碳甲醇，也是推動煤化工產業低碳轉型的可行路徑。低碳甲醇包含碳、氫、氧三種元素，只要氫元素和氧元素來自綠氫和綠氧，碳元素可以因地制宜，可以來自生物質，城市垃圾，天然氣，劣質煤等含碳物質。歐盟提倡使用空氣捕集二氧化碳或生物質為碳源制造綠色甲醇，這種方法可以實現近100%降碳，但甲醇制取的成本較高。使用劣質煤炭為碳源生產低碳甲醇，加上微礦分離產生的土壤及生物質碳匯，雖無法實現100%減碳，但也可以減少80%以上碳排放，且這種工藝成本可控，經濟性更高，比較適合中國國情。“要在經濟可行的前提下，盡量通過技術革命減碳。減碳的核心是盡量多用可再生能源，少用石油、煤炭，但不是不能用”劉科說。

劉科在報告中指出，智能電網與低碳液體管網的有機結合，可逐步將當前的煤炭、石油經濟轉變為以可再生能源為主導的低碳電力和甲醇經濟。據他介紹，一條公稱直徑為1000毫米，長度為3900公里的中壓長距離甲醇輸送管道的直接投資成本預計為862億元，每年甲醇輸送量約為4500萬噸，其輸送能量堪比4.5條±800千伏特高壓直流輸電通道，而建設同等規模特高壓通道的直接投資約為2700億元。

“與汽柴油相比，低碳甲醇作為燃料可降低98%的顆粒物排放、82%的氮氧化物排放以及80%的二氧化碳排放。”劉科如是說。吉利汽車作為我國甲醇汽車領域的先行者與領軍者，目前已擁有近90座甲醇加注站，投用甲醇汽車近4萬輛，推出醇氫電動重卡、輕卡、客車等產品，覆蓋干線物流、短途運輸、城市配送、工程用車、城市公交等場景。

劉科表示，醇電動具有低溫啟動、綠色環保、運營經濟、加注便捷等優勢且購置成本較低，可以解決商用車新能源化難題，是未來汽車的重要發展方向之一。

“甲醇是非常好的液體儲氫、運氫載體，單位體積產氫量是液氫的2倍。通過已有的加油站加注低碳甲醇，可以為傳統內燃機車、插電式甲醇混合動力車、燃料電池汽車、甲醇無人機、甲醇船舶提供甲醇加注服務，這可以有效利用當前已建成的加油站。相反，大規模建設加氫站即不現實，也不經濟，因此低碳甲醇是交通領域最低成本的減碳路徑。甲醇動力系統也可以作為清潔動力系統應用于無人機領域，承擔長續航、大載重的任務。低碳甲醇氫能分布式能源熱電聯供可降低約80%碳排放，可以替代一切使用柴油機的場景。此外，哈爾濱亞冬會及杭州亞運會火炬及保障車輛均使用綠色甲醇燃料。”劉科說。

船用燃料替代將成為甲醇需求重要的新增市場。劉科表示，現有船用甲醇市場規模約為2億元。預計到2030，船用甲醇市場規模增加至63億元。預計到2050年，市場規模將達到1300億元。

劉科指出，“綠氨也是儲運綠氫的重要方式之一，尤其是在即無生物質，又沒有化石能源的地方但是有風電、光伏資源的地區如青海適宜發展綠氨，但是氨在常溫常壓下是氣體，存儲要求低溫或加壓到10個大氣壓，一旦泄露后，具有強烈的刺激氣味且有毒，不適用于人口密集地區，因此綠氨在露天對氣味不敏感的場景是很好的氫的載體。”

“利用中國最便宜的兩個資源：豐富的太陽能風能資源及幾百年挖不完的劣質煤資源發展適合中國國情的低碳甲醇經濟，保障石油及糧食安全；實現全生命周期的碳排放平衡，促進能源綠色化并讓更多的國土面積綠起來。”劉科表示。

在劉科看來，低碳甲醇就是氫能，采用低碳甲醇及綠氨作為氫的液體載體，有助于實現氫能的大規模應用。“把風能和太陽能以綠色低碳甲醇的形式儲存，運輸，使用。增加電網之外的管網運輸能量方式，可以有效的提升可再生能源利用效率，把煤炭石油經濟轉為綠色低碳甲醇經濟，即可替代石油進口，也可減碳。”劉科如是說。