绿色甲醇作为实现碳中和的路径之一，其可再生性、清洁性和高效性得到了充分认可。而中国已建成的庞大液体基础设施为实现碳中和目标提供了得天独厚的条件，是通往低碳未来的可行之路。
本文系盘古智库学术委员会副主任委员、澳大利亚国家工程院外籍院士、南方科技大学创新创业学院院长刘科演讲内容。文章来源于“氢启未来网”。
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绿色甲醇作为实现碳中和的路径之一，其可再生性、清洁性和高效性得到了充分认可。通过大力发展绿色甲醇产业，中国不仅能够减少对化石燃料的依赖，降低温室气体排放，还能推动能源结构的优化和升级，为构建绿色低碳的能源体系奠定坚实基础。
主题为“拓绿色赣线 竞创新赛道”的中国（江西）新能源、新材料产业链大会于2024年3月15日在江西南昌举办。南方科技大学创新创业学院院长、澳大利亚国家工程院外籍院士刘科在大会上进行了题目为《绿色甲醇及e-Fuel-长时储氢储电助力碳中和》的报告。
发展长时储能是可再生能源发展的关键技术
风能、太阳能存在着随机性高、波动性大的问题，需要解决长时储能技术难点。
刘科分析称，减碳的关键在于改变能源结构，将风能和太阳能等不稳定的可再生能源用绿色甲醇存储，风光以绿色甲醇储存构建“绿色甲醇的管网与绿电为主的新型电网的能源体系”，将成为最合理的能源解决方案之一。这不仅为解决中国石油短缺问题提供了新的途径，同时也是实现碳中和目标的有效手段。
“中国的风能、太阳能发展潜力大，但储能技术限制其发展，完全依赖电池储能，无法解决碳中和要求的大规模长时储能问题，需要寻找储能新思路。”刘科院士指出，中国已建成的液体基础设施能够通过经济高效的方式过渡到新型液体能源，从而降低能源基础设施的转型成本。“今后液体燃料不一定是用汽油，但液体一定是人类最佳的能源载体。风能和太阳能能上网最好上网，因为直接上网永远是效率最高，成本最低的新能源利用途径；但因风能，太阳能的间歇性，不可能全部上网；对上不了网的绿电，只有转化成绿色液体、利用好已有的液体管网及储运体系，才能解决人类未来的绿色能源及碳中和问题。”
在这一路径中，刘科院士特别指出，关键在于如何高效利用现有的液体基础设施，通过经济且高效的方式，逐步过渡到新型电力加绿色液体能源体系。这不仅能够有效降低能源基础设施的转型成本，还能确保能源供应的稳定性和连续性，为中国的能源安全和可持续发展提供有力保障。
液体能源是人类最佳的能源载体
液体燃料体积能量密度高，便于管道运输及海运，运输成本低廉，便于长期储存，同时液体燃料加注便捷、基础设施建设成本低，这也是人类当初选择燃油车的原因之一。
刘科院士也表示，氢燃料电池车发电效率高，其推广可降低对石油的依赖、并且其使用排放为水，无污染。随量产规模的增加，可进一步降低生产成本。且近年来随燃料电池所需要使用的贵金属的使用量明显下降、贵金属回收技术趋于成熟等技术突破，氢能应用更具有了推广性，但使用氢气作为能源载体，氢气储运仍是需要解决的难题；人类花了大量的研发但因氢自身的如下性质决定很难发明低成本的氢气储运技术，否则早就发明了：
1. 氢气储运成本高：储存能量密度低、储罐和管路需要特殊材料防止氢气侵蚀渗透
2. 安全隐患大：氢气特性不稳定，易爆炸
3. 加氢站面积大，基础设施建设投资高
结合上述提到的内容，刘科院士提出了基于可再生能源的绿色甲醇技术和氢能技术。
绿色甲醇和绿色氨作为氢的液体载体，有助于实现氢能的大规模应用，同时也有助于电动车的应用。电动车技术在不断进步，但并存在着应用场景的挑战。在气候温暖、路况平缓的城市，电动车具有明显优势。而在需要长途行驶，特别是在山区或寒冷地区，电动车的耗电速度快，而醇电混动技术则更具优势。对于载重卡车而言，采用绿色甲醇或醇电混动技术相较于纯电动技术也更具优势。
目前的电动车，虽然在表面上是电力驱动，但由于电网中近70%的电力来源于煤炭发电，因此，实际上可以说它们仍然是间接地依赖煤炭。这种现实揭示了电动车在环保方面的局限性，尤其是在煤炭发电占主导地位的能源结构下。而绿色甲醇作为一种替代能源，主要依赖于太阳能和风能等可再生能源。这种生产方式使得绿色甲醇成为真正意义上的清洁能源载体。从环保角度来看，太阳能或风能驱动的绿色甲醇无疑是更为优越的选择，在推动能源转型、应对气候变化等方面发挥积极作用。
绿色甲醇是绿氢良好的储运载体，能够解决电动车的里程焦虑、温度低以及快充站建设等痛点，同时解决燃料电池汽车能源加注的困难，为燃料电池车提供更为安全、加注便捷的氢源，推动碳中和背景下的汽车业转型。
“很多人说“零碳”，但“零碳”是不对的。这个世界二氧化碳不能太多，但人类生存需要植物的二氧化碳光合作用生成淀粉、纤维素等。因此，需要有一定量的二氧化碳。而把今天的煤炭/石油经济改为绿色经济，中国的碳中和问题就可以解决了，而且成本是可控的，不像储电那么贵。”
刘科院士表示，二氧化碳的存在至关重要，过多或缺乏都会造成问题，因此追求零碳排放并非完全正确的方向。另一方面，废弃已经投入数万亿美金的液体基础设施，再去建设快充站和加氢站，既不现实也不经济。相反，利用现有的液体基础设施来加注绿色甲醇，能够确保一代基础设施服务于未来三代（内燃机、混合动力及燃料电池）汽车的需求。
“把人类已经投资几万亿美金的液体基础设施废掉，再去建快充站及加氢站既不现实，也不经济。绿色甲醇是交通领域最低成本实现碳中和的路径。”刘科表示。
此外，绿色甲醇作为氢能载体，分布式能源热电联供可降低约可降低碳排放80%，能够和光伏、风能等波动性可再生能源进行多能互补，广泛应用于基站供电、充电桩建设、数据中心等应用场景，实现对柴油机的替代。
利用煤炭领域的碳中和技术——微矿分离技术
随后，刘科院士介绍了煤炭领域的碳中和技术，提出微矿分离技术为煤炭的高效清洁化利用和二氧化碳减排提供了可靠的途径。
微矿分离技术通过制备低成本类液体燃料+土壤改良剂，源头解决煤污染、滥用化肥及土壤生态问题，同时低成本生产甲醇、氢气等高附加值化学品。在煤燃烧前，把可燃物及具有营养价值的矿物质分离开，生产高热值类液体燃料和一种天然矿源土壤改良剂用的关键原料（含有农作物生长所需的重要营养矿物质及微量元素）。将过去“先污染、后治理”的思路转变为“先处理、再利用”，从源头上解决燃煤雾霾等环境污染问题。
此外，中国劣质煤储量丰富，使用绿氧去气化煤制成的甲醇，通过管路可运输到家，利用分布式热电联供的方式，比今天的煤炭经济可减碳约75%。因此，利用绿电与生物质或劣质煤制的绿色甲醇，能实现碳中和的绿色能源。
刘科院士在报告中强调，基于中国国情的绿色甲醇发展路线，应是综合中国国土实况及能源禀赋，充分利用丰富的风光能源与煤炭资源，实现全生命周期的碳排放平衡，促进能源绿色化并改良土壤，解决石油资源不足及粮食短缺的问题，保障能源安全及粮食安全。
刘科院士在报告中指出，绿色甲醇，作为碳达峰和碳中和国家战略的重要一环，扮演着风光等可再生能源长时储能的关键角色。绿色甲醇能够作为氢能载体，有效解决氢能储运的难题，从而推动氢能源技术的进一步发展，还能作为可再生油品，替代传统石油，实现液体燃料的清洁化和可再生利用。
通过构建以绿色甲醇为核心的“绿色低碳能源体系”，结合管道输送这一能源储运方式，能够极大提升可再生能源的消纳能力。同时，这一体系也促进了电动车、燃料电池、分布式能源热电联供等消费端系统的清洁化、低碳化和可再生化。
因此，绿色甲醇经济的发展，不仅能够替代煤炭石油经济，助力实现碳达峰和碳中和的目标，还能有效降低中国的石油进口率，提高液体燃料的能源自给率，从而保障国家的能源安全。绿色甲醇，作为一种清洁、可再生的能源，将在未来的能源转型中发挥越来越重要的作用。
