文長 | 2755字 · 時長 | 3分
第二屆潔淨能源高端論壇現場討論環節（左二為劉中民）
包信和介紹其研究成果
“在應對氣候變化新形勢下，新能源和可再生能源快速發展，成本大幅度下降，使得新能源這種低碳技術在經濟上也越來越具備競爭力。”日前，在大連舉辦的第二屆潔淨能源高端論壇上，國家氣候變化專家委員會副主任、清華大學原常務副校長何建坤如是說。
當前，能源革命性變革已成為世界趨勢，在這樣的潮流下，低碳發展轉型的速度也在不斷加快。
實現減排和發展雙贏
2015 年底，聯合國氣候大會通過《巴黎協定》，制定了控制全球升溫不超過2攝氏度的目標和新的承諾機制。2016 年聯合國啟動《2030年可持續發展目標（SDGs）》，全面統籌經濟發展、社會進步和環境保護的協調與可持續發展。何建坤指出，這兩大議程相互聯繫，要在一個框架內統籌部署。
其中，《巴黎協定》提出，全球的溫室氣體排放要儘快達到峰值，2030 年全球溫室氣體排放要比當前有一定幅度的下降。如果現在溫室氣體的排放增加趨勢得不到遏制，一直到 2030 年仍呈增長趨勢的話，那麼對 2030 年以後應對氣候變化的要求就會更為緊迫，並使得未來全球升溫幅度大於 2 攝氏度的風險也大為提高。
在第二屆潔淨能源論壇上，何建坤圍繞全球氣候治理作了報告，他說：“當前我們推進《巴黎協定》落實，全球合作應對氣候變化的核心對策，是走氣候適宜型的低碳發展路徑，這也是在管控氣候風險的同時，實現各國自身可持續發展的根本途徑和戰略選擇。”
全球合作應對氣候變化是世界各國保護地球生態安全的共同事業，也是共同實現可持續發展的一個重要機遇。這個過程中，何建坤希望我國促進實現兩個共贏：一是世界各國合作應對氣候變化，要實現合作的共贏和共同發展；二是每一個國家，特別是發展中國家，在應對氣候變化的過程中，要統籌經濟增長、環境保護和二氧化碳減排的多種目標，實現自身發展和降碳的雙贏。
從我國國情來說，推動能源生產和消費革命，首先要減少煤炭的終端利用。終端能源消費中的煤炭利用，特別是散煤的利用，帶來的二氧化硫、氮氧化物、煙塵等常規汙染的排放，比有脫硫脫硝措施的煤電站可能要大十幾倍、幾十倍。何建坤說：“我們大力發展潔淨的非化石能源，就是要加強在終端利用中替代煤炭，收到減排二氧化碳和保護環境的雙重效果。”
籌建潔淨能源創新院
近年來，中國科學院大連化學物理研究所（以下簡稱大連化物所）圍繞國家能源發展戰略，堅持基礎研究與應用研究並重，以可持續發展的能源研究為主導，在化石資源優化利用、化學能高效轉化、可再生能源等潔淨能源領域，持續提供重大創新性理論和技術成果，為我國潔淨能源發展作出了重要貢獻。
然而，能源領域涉及眾多學科，系統高度複雜。雖然我國現有的能源體系各分系統相對獨立，而且存在結構性矛盾，相互之間難以“合併同類項”，但可以利用科技手段，對現有的煤炭、石油、天然氣、可再生能源、核能五大能源類型，通過相對優勢的互補融合來對沖消除各自的不足。
為此，中科院針對我國能源結構變革需求，進行體系化頂層設計，籌建了中國科學院潔淨能源創新研究院（以下簡稱潔淨能源創新院）。
今年6月，潔淨能源創新院籌備工作討論會在大連召開，潔淨能源創新院由大連化物所作為法人依託單位。中國工程院院士、大連化物所所長劉中民在論壇討論環節告訴《中國科學報》記者：“潔淨能源創新院有望為構建我國互補融合的清潔低碳、安全高效的能源新體系提供技術支撐。潔淨能源創新院是一個新模式的探索，將通過變革性關鍵技術突破與示範，以能源技術革命促進能源革命，實現化石能源/可再生能源/核能的融合發展，構建國家清潔低碳、安全高效能源新體系。”
隨著潔淨能源創新院的籌建，中科院還啟動了“變革性潔淨能源關鍵技術與示範”先導科技專項。該專項以化石資源清潔高效利用與耦合替代、清潔能源多能互補與規模應用、低碳化多能戰略融合為主線，部署合成氣下游及耦合轉化利用、甲醇下游及耦合轉化利用、高效清潔燃燒、可再生能源多能互補示範、大規模高效儲能、核能非電綜合利用、可再生能源制氫/甲醇，以及我國能源戰略研究等八個方面的研究內容組成。
劉中民介紹道，潔淨能源先導專項將投入 16 億元專項資金，擬在 5 年內使我國燃煤汙染物排放降低 40%～50%，實現 100% 可再生能源應用示範和低碳化多能融合戰略實施，項目完成後有望新增產值 1500 億元。
目前，100% 可再生能源示範項目將對多能源系統的綜合設計與集成管控、太陽能集熱儲熱/地熱/生物質互補供熱、可再生能源交直流混合供電、生物質氣熱電肥聯產聯供等四個課題進行攻關，擬於 2022 年冬奧會前在張家口黃帝城小鎮實施應用。
從實驗室到產業應用
要實現潔淨能源創新院的預設目標，潔淨能源技術的攻關尤為關鍵。以天然氣替代石油生產液體燃料和基礎化學品為例，天然氣的主要成分是甲烷分子，是自然界中最廉價、最穩定的有機小分子，它的選擇活化和定向轉化一直是世界級難題。
此前，天然氣的轉化利用還停留在傳統的“二步法”，通常是先在氧分子作用下生成含氧的一氧化碳，然後將氧原子脫除，在獲得產物的同時放出大量二氧化碳。“這樣不僅高投資、高消耗，總碳利用率低，而且對生態環境也有一定影響。”中國科學院院士、中國科學技術大學校長、大連化物所研究員包信和表示。
如何“一步”實現天然氣高效轉化利用？1995 年，大連化物所研究員包信和帶領科研團隊在無氧條件下進行碳氫鍵活化的攻關（以下簡稱無氧活化）。“雖然攻關很艱難，但‘無氧活化’的概念是我們自己提出的，而且原理上也是可行的，我堅信只要堅持下去肯定會有突破。”
正是抱著坐冷板凳的信念，包信和團隊終於基於“納米限域催化”的新概念，構建了硅化物晶格限域的單中心鐵催化劑，成功實現了甲烷在無氧條件下選擇活化，“一步”高效生產乙烯、芳烴和氫氣等高值化學品，選擇性大於 99%，相關成果 2014 年發表於美國《科學》雜誌。
隨後，包信和將此研究延伸到可由煤、天然氣、生物質製得的合成氣領域。2016 年，包信和團隊以極高的選擇性和效率，在一步反應中實現了合成氣至低碳烯烴的直接轉換，相關成果再次發表於美國《科學》雜誌。
雖然論文發表了，但包信和認為“合成氣直接轉化制低碳烯烴”技術不能停留在實驗室，應該走向流通的應用市場。為了將“合成氣直接轉化制低碳烯烴”技術快速推向應用，包信和在論壇上透露，他的團隊攜手劉中民團隊，正共同探索催化劑放大製備和工藝過程開發，努力將原創性成果轉化為現實生產力。
劉中民希望，潔淨能源創新院也能發揮中科院集團軍優勢，在重要能源產業技術方面推出一系列重大成果，在可再生能源規模化利用實現材料及器件完全國產化及規模示範，實現其使命與願景。
來源：《中國科學報》 (2018-09-03 第5版 創新週刊)
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