碳达峰、碳中和的目标下，发展清洁能源已经成为实现绿色低碳转型发展的重要方面。
“双碳”目标下，未来新能源在能源结构中将会扮演什么样的角色？传统化石能源未来的出路在哪里？氢能是否会成为能源结构中重要的一环？
近日，21世纪经济报道记者（以下称《21世纪》）专访了中国工程院院士、清华大学化学科学与技术研究院院长金涌。金涌表示，化石能源被新能源取代成为发展的大趋势。可再生能源加上储电技术，将是人类未来能源的解决方案。
锂电池是理想的储能方式
《21世纪》：目前我国在实现“双碳”目标的过程中面临哪些挑战？怎样实现经济和“双碳”目标的同步发展？
金涌：我国主要面临三种挑战。第一，我国二氧化碳排放总量大，占世界排放量的三分之一；第二，我国需要在30年之内降低碳排放，实现碳达峰向碳中和的转变；第三，在实现“双碳”目标的同时，经济也要同步发展。
按照《中国宏观经济蓝皮书》的设定，2050年，我国人均GDP要超过4万美元，目前水平是1万美元左右。在实现碳达峰、碳中和的关键期，我国的人均GDP要达到现行水平的4倍。而在能耗方面，2019年，我国万元GDP能耗约为0.519吨标准煤，同期主流发达国家的万元GDP能耗一般维持在0.1-0.2吨标准煤。既要实现碳达峰、碳中和目标，又要保持国民经济的健康稳定发展，降低万元GDP能耗是头等大事。
具体来看，可以从两方面入手。
一是技术进步。我们需要考虑所有节能技术的进步，目前大概还有10%—20%的余量。
二是产业结构转型。现在全世界的发展趋势是，低附加值、初级产品、能耗大产值低的产品逐渐退出市场。未来，我国需要发展信息、智能、5G等高附加值低能耗产业。
因此，一方面需要跨学科发展，化工与生物、物理、信息结合；另一方面，形成产业间的融合，如视、听、触觉技术和量子传输技术、人工智能算术和机器人技术等。
《21世纪》：未来我国可再生能源在能源结构中会扮演什么样的角色？可再生能源的发展又面临哪些挑战？
金涌：现在的光伏和风电成本快速下降，光伏一度电的成本接近火电甚至更低。但是风光电有缺点，它不稳定，需要储能。所以现在全世界的共识：可再生能源加上储电技术，是人类未来能源的解决方案。
目前可再生能源面临的最大困难是储电。储电方式有很多，其中可以移动的、最好的储电方式是锂电池。目前我国的锂电池产业发展迅速。宁德时代(300750,股吧)的储电技术在世界领先，清华也在制作电池材料，使电池容量最大。
碳和氢元素重新规划利用
《21世纪》：从化学技术的角度看，煤化工行业在绿色转型中可以做出哪些尝试？
金涌：中国的煤炭储量仅占全世界的12%，而美国占24%，美国的人均煤炭拥有量是我国的8倍。现有的煤变油、煤变烯烃甚至乙二醇可能不会受到广泛支持，只有耗能少、碳排放少、收益高的技术才能实现发展。因此，我国需要发展新的技术，提高煤炭利用率。我们可以将生物技术与化工技术结合，减少二氧化碳排放量，契合碳中和要求。
煤炭的分质利用也是一种思想。通过分质，煤炭最终变成两种产品：半焦和氢气。氢气可以作为碳汇处理二氧化碳。经过加热，半焦也可以成为一种碳汇，生成性质活泼的一氧化碳。一氧化碳可以用来制作酒精，从而用于汽车燃料，甚至塑料、橡胶纤维的使用，实现无机碳向有机碳的转化。
《21世纪》：如何看待未来石油和天然气的发展？
金涌：石油方面，在传统的炼化技术下，80%的原油最终变成了汽油、柴油，仅有20%用来制作塑料、橡胶和纤维。到2060年，如果电动车在全国普及，这一比例将会颠倒。另外，目前我国的原油中仅有5%用于制作聚乙烯，未来原油使用用途的变化将更多的碳固定在物质中。
从碳中和的角度看，天然气是很好的碳中和原料，应当分离碳和氢元素，分别利用两种元素。氢是碳汇中的一部分，可以与碳氧化合物反应。碳可以作为还原剂，将二氧化碳还原为用途更广泛的一氧化碳。类似的做法为目前正面临着淘汰风险的高耗能企业提供退出机制，帮助它们改造原有技术，减少碳排放，提高利用率，以降低损失，契合碳中和的目标。
未来氢燃料汽车可能不是主流
《21世纪》：绿氢在未来能源结构中有什么意义？
金涌：氢燃料电池实际上是在“烧氢”，并且氢在发电中损失较大。所以，氢实际上不适合作为能源，而更适合用于制成材料。氢能的说法并不准确，它不是严格意义上的二次能源，将来电动车发电的主流趋势是利用锂电池等其他类型电池。
未来，如果能够以低成本电解水，绿氢可以代替煤制氢，最终实现二氧化碳零排放。不排除氢在个别领域可能仍然作为燃料，例如潜艇可以使用氢燃料电池，可以在海底保持电量，但主流的还是将氢用作材料。
目前，很多企业因为国家补贴而发展氢燃料电池，实际上应该大力发展制作绿氢的技术。
《21世纪》：在目前的情况下，哪些技术能够投入商业化使用，助力碳中和？
金涌：一个技术成为经济动力，首先需要满足三个条件：技术成熟、可以盈利，低二氧化碳排放量。具体来看，技术经历了小规模的实验室研究到大规模的化工生产,而在这个过程中，技术人员需要做中间试验，并说明其在物理、化学计算机控制、经济等方面的产业知识。接着将这些材料形成的“软件包”递交至设计院，最后卖给企业家，进入市场。
整体而言，满足第一个条件的难度较大。由于中间试验不提供产品，只提供知识，有的企业不愿意做，导致很多技术无法实现商业化，因而中间试验常常成为“死亡谷”。因为中间试验放弃产品投入的行为是不理智的。现在的金融家、各级领导和企业公司领导应该能够有智慧辨别不同的科学家，识别市场价值，具有足够的眼光投入产业化。
（作者：李德尚玉,戴浩冉 编辑：周上祺）
（王治强 HF013）
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