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把脉新能源前景 问道遂宁高质量发展——院士专家报告摘要

新闻来源:全景遂宁 更新时间:2021-12-14 07:21:34

“院士专家遂宁行”主题报告会上,院士专家们围绕绿色化学、低碳能源、锂电产业等内容作了主题报告,与大家进行了深入的分享交流,并结合遂宁经济社会发展提出宝贵意见建议。 

  参会人员一致表示,各位院士专家结合各自研究领域作的主题报告视野开阔、思维缜密、见解独到,具有很强的理论性和实践性,将认真研究、充分吸收,把院士专家们的真知灼见转化为推动新阶段遂宁高质量发展的具体举措。

  绿色化学与可持续发展

  中国科学院院士、发展中国家科学院院士 韩布兴

  实现绿色和可持续发展意义重大,同时也是重大挑战。而绿色化学的核心正是改变思维方式,从源头消除这些污染,主要内容包括无害、可再生原料、绿色溶剂、绿色催化、生产绿色产品等,原料绿色化、生产过程绿色化、产品绿色化、经济合理是关键点。 

  近年来,绿色化学引起了国内外普遍关注,国际上也成立了一些相关的学术组织。总的来讲,绿色化学是人类和环境协调发展的化学,发展绿色化学需要人们重新考虑许多重要的科学和技术问题,同时,绿色化学已成为化学、化工及相关学科交叉渗透的研究领域,在解决经济、资源、环境三者矛盾的过程中将发挥重要作用。从化学来讲,遂宁有天然气资源、水资源、锂电产业等。在可再生能源中,高效的储能设备发挥着不可替代的作用,锂电产业将越来越重要,遂宁在这一方面对国家经济社会发展正作出重要贡献。 

  而人类衣食住行都离不开碳,碳资源是人类不可缺少的资源。目前全球每年CO2排放量超过400亿吨,碳的自然循环严重失衡,碳中和已成为国家重大战略。有效利用碳资源是实现能源和化学工业可持续发展的重要途径。绿色碳科学则研究和优化碳资源加工、能源利用、碳固定、碳循环整个过程中含碳化合物的转化规律和相关工业过程,使化石资源利用引起的碳失衡最小化。我和我的研究团队目前也主要从事物理化学与绿色化学交叉研究。 

  绿色化学是化学化工、材料等领域的必然追求,也是化工工业可持续发展的途径。目前,绿色化学处在起步阶段,面临着诸多挑战,但它的发展将促进相关学科的发展及生产生活方式的变革。发展绿色化学是一项长期的任务,创新是发展绿色化学的关键,实现绿色化学可以通过发展绿色技术、从顶层科学谋划建立高水平工业园区、逐步实现智能化等方向。以后我将继续从事这方面的研究,努力助推绿色化学的发展,希望在以后的过程中与大家多联系、多合作,共同学习进步。

  双碳背景下能源技术发展思考

  中国科学院院士、中国石油大学(北京)化学工程与环境学院教授 徐春明

  当前,“碳达峰、碳中和”已成为我国坚定的发展方向。经济发展意味着就需要能耗。在这样一个前提下,要实现我们的目标,节能减排是第一选择,这里最重要的数字就是单位GDP能耗强度。有效降低能源消耗强度,可以通过过程强化,比如淘汰旧的设备,使用新材料、介质,外场协同等,此外,新型分离工程与技术也越来越重要。从长远来看,真正要实现目标,能源结构调整是根本,我们最关注的数据之一——二氧化碳的处理利用显得很关键,各行各业都有责任去降低二氧化碳排放量。 

  IPCC报告表明,要有效应对气候变化,温控目标必须从2℃调整到1.5℃。CCUS技术是保证正温度控制目标的重要支撑技术。中国CCUS的研究和示范项目表明:中国CCUS有示范的技术和工程,如:CO2-EOR技术,CO2燃烧后捕集技术和工程,同时也有不同阶段的CCUS研究后备。中国CCUS技术可以渐进支持CCUS的规模部署。未来在二氧化碳处置问题上,CCUS在相当一段时间都将作为一个主体技术。 

  此外,能源结构调整,氢能是一个重要的方向。氢能将在未来能源生产和消费中扮演重要角色,助推实现低碳、高效、能源安全及清洁。我国推动传统能源向低碳清洁能源转型,探索描绘氢能产业化宏图已经起笔。上游已经布局,下游更多应用场景,我认为可以着眼于燃料电池,它的产业应用技术链条前景很广阔。 

  最后我想分享一些思路,我们团队在绿电绿氢重构化工的过程中,未来针对能源变化,开发了可分别用在钢铁、石化和煤化工的技术。我们做了电重构冶金,用“电弧炉+氢基还原铁”的钢铁短流程替代“高炉+转炉”的长流程。我们还探索了电重构石油化工,把蒸汽裂解生产乙烯、丙烯进行脱碳。最后是我们更熟悉的合成氨,也就是电重构煤化工。通过让高耗能的过程都变成绿电绿氢替代的过程,这些过程重构实现以后,可以实现节能和减排。

  动力电池及正极材料的发展

  教育部长江学者特聘教授、北京大学工学院教授 夏定国

  考虑到石油资源的不可再生性,我们必须思考不依赖传统资源来发展。从电网结构来看,随着国家经济发展、城镇化发展,用户大幅度增加,体现在二次电池(充电电池)的应用上,比如说我们手机、笔记本电脑都需要二次电池,当前随着新能源汽车的普及,对二次电池的发展提出了更高的要求。 

  由此就引申出了两个问题,首先是在化石燃料枯竭之前找到可持续大规模使用又不造成严重环境污染的新一代的一次能源体系,新能源的发展对储能电池产业付出大的需求。第二是在油、气资源枯竭前找到能为“离网”用户提供所需的能源供应形式。此外,社会发展对二次电池提出新的要求,2020年新能源汽车销量逆势增长。根据预测,2030年,全球新能源汽车保有量将达到2.45亿辆,主要国家和国际车企正加速转型。科技部、工信部及汽车工业协会部署了动力电池新材料及新体系的基础前沿性、共性技术及示范技术研究课题,以支撑我国新能源汽车产业的长远发展。 

  从历史来看,二次电池发展是由电池材料的创新、充放电机制的改变、电池制备技术的进步等方面推动的。如何满足单体能量密度≥500Wh/kg的新型锂离子电池?以理论到实际55%的比能量实现效率计算,计算表明,要构筑比能量达500Wh/Kg的锂离子电池,采用高比容量富锂氧化物正极和Si基负极是实现目标的重要途径。 

  与此同时,我们也正在开展富锂材料工程化的研究,包括提出阴离子氧化还原激活机制、阴离子氧化还原新模式,进行结构调制,探索高容量新材料体系等。 

  最后是二次电池及正极材料的发展方向,动力电池新材料新体系研究尽管现在还有一些亟待突破的技术难点,比如低膨胀高循环性锂电极技术、高电导率固态电解质技术、固固界面反应、电池反应的倍率容量等,高比能、高安全、长寿命、低成本等依然是优先发展方向,应该着重从关键技术层面开展技术攻关。

  双碳目标下的城市综合能源系统

  重庆大学党委常委、副校长、教育部长江学者特聘教授、国家杰出青年科学基金奖获得者 廖瑞金

  从2020年全球分行业碳排放量图表上我们看得出来,2020年,全球能源发电与供热行业碳排放量占比是最高的。城市的碳排放是很重要的一点,从遂宁来看,“十四五”期间,遂宁的主要目标中有筑绿色智造名城、兴东方气都、兴世界锂都这几项。提出要突出高端、智能、绿色,构建“3+3+3”现代工业体系;加大天然气勘探开发力度,新建净化厂,年生产规模突破300亿立方米;构建锂电全产业链生态圈,打造千亿锂电产业集群。在能源“双控”的政策下,工业的转型升级需坚持绿色发展方向,而遂宁具有大量本地天然气供应和储能设备供应链,便于发展能源替代与新能源接入。 

  综合能源系统经历了传统能源系统、高比例新能源系统和综合能源系统三个发展阶段。我们认为要综合利用各种能源,减少转化过程,提升能效。综合能源系统特性主要有三点,包括多能流融合、多时间尺度和多管理主体,如何突破这些,需要在探索中实现。综合能源系统通过多能流融合,调节能力增益,能增加新能源消纳,提升能效、削峰填谷,减低社会成本,从而助力我国实现“双碳”目标。 

  其中,城市综合能源系统特点包括多类型的终端负荷,比如遂宁天然气资源丰富,和这个特点紧密相关。城市综合能源系统特点还包括我们怎么样把这些能源进行综合利用,包括负荷峰谷差大及新能源(储能)分布式接入。在城市综合能源系统关键技术支撑方面,我们可以运用大型工业园区综合能源管理技术、大型公共建筑的电-热耦合功能技术、支撑绿色交通体系的综合能源技术、交通系统融合能源系统及以蓄电池为基础的大规模储能技术。 

  在2030年前,天然气作为过渡性能源,在碳达峰的过程中将发挥重要作用。遂宁可发挥自然禀赋优势使用天然气替代部分用能需求。2030年后,“碳中和”压力将使得“新能源制氢(及各类零碳燃料)”成为脱碳的主要技术手段,各类电转气、燃料电池、蓄电池技术具有广阔前景。 

  (全媒体记者 李佳雯)

责任编辑:陈艳    编辑:胡倩

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