今年政府工作報(bào)告重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，要推動(dòng)能耗“雙控”向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”轉(zhuǎn)變，完善減污降碳激勵(lì)約束政策，加快形成綠色生產(chǎn)生活方式。

2020年9月，我國對(duì)世界作出“雙碳”承諾，在經(jīng)過一年多努力后，未來我國將如何加強(qiáng)綠色技術(shù)攻關(guān)、做好能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，更好地實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)？全國兩會(huì)期間，全國人大常委會(huì)委員、中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)校長包信和在接受媒體專訪時(shí)建議，減碳工作應(yīng)要結(jié)合中國的資源稟賦，在保證國家能源安全、國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)。這其中，怎樣促進(jìn)化石能源，特別是煤的綠色低碳使用是一個(gè)非常重要的方向。

作為長三角重點(diǎn)高校之一，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)也在不斷加強(qiáng)與周邊高校和城市的聯(lián)動(dòng)。2021年4月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)等華東八校聯(lián)合成立“長三角可持續(xù)發(fā)展大學(xué)聯(lián)盟”。包信和指出，長三角內(nèi)高校、企業(yè)和政府的合作交流，以及與長三角外的區(qū)域合作交流都非常重要。高校要利用長三角優(yōu)勢(shì)在國內(nèi)發(fā)展以及未來國際發(fā)展中起引領(lǐng)作用。

一些不合理做法已改變

問：傳統(tǒng)能源走到了轉(zhuǎn)型的“十字路口”，考慮到我國能源結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況，如何在保障能源安全和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的前提下，加速推進(jìn)改革？

包信和院士：“雙碳”目標(biāo)的推進(jìn)是一件重要的事情，但過去由于各個(gè)地方對(duì)政策的掌握還不夠準(zhǔn)確，采取了一些不合理的做法，實(shí)踐中產(chǎn)生了一些負(fù)面效應(yīng)。比如，有一段時(shí)間大家認(rèn)為煤是一種比較高碳的能源，一講到要低碳、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，就認(rèn)為未來要很快減少甚至停止煤的使用。但實(shí)際上，富煤、貧油和少氣是中國本身的資源稟賦，根據(jù)國家資源調(diào)查局的數(shù)據(jù)，我國現(xiàn)在探明可開采煤炭儲(chǔ)量超過2440億噸，去年我國原煤產(chǎn)量為40.7億噸，隨著探明量的不斷遞增，煤炭資源將會(huì)為我國未來100年的能源安全起到定海神針的作用，所以在“雙碳”的背景下，如何做好我國煤炭這篇大文章，促進(jìn)化石能源，特別是煤的有效使用，是一個(gè)非常重要的任務(wù)?，F(xiàn)在大家的觀念已經(jīng)逐步轉(zhuǎn)變過來了，中國現(xiàn)階段還是要以煤為主，先立后破，穩(wěn)步推進(jìn)，最終要在能源安全，保障國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活的基礎(chǔ)上，認(rèn)真做好減碳的工作。

問：今年的政府工作報(bào)告對(duì)“雙碳”有一些新的部署，比如提到要推動(dòng)能耗“雙控”向碳排放總量和強(qiáng)度“雙控”轉(zhuǎn)變等，我們應(yīng)該如何理解？

包信和院士：減碳這個(gè)大目標(biāo)是不能變的。盲目“一刀切”的做法肯定不對(duì)，但現(xiàn)在也不能說完全放開、沒有目標(biāo)，各地“雙控”任務(wù)還是很重?！半p控”的目標(biāo)非常明確，把此前不合理的政策做了一些調(diào)整，比如在煤的轉(zhuǎn)化利用中，有些煤用于燃燒發(fā)電產(chǎn)生了二氧化碳，屬于“雙控”的范圍。但有些煤特別是化工用煤，沒有直接燃燒變?yōu)槎趸迹寝D(zhuǎn)化成化學(xué)品，這一方面指標(biāo)有所放松。也就是說，作為資源化利用的化石能源并不在指標(biāo)控制之內(nèi)。整體看，部分不合理的指標(biāo)適當(dāng)調(diào)整，但這并不意味著整個(gè)“雙控”的指標(biāo)就放松了，如果現(xiàn)在搞“碳沖鋒”，未來碳中和的任務(wù)就會(huì)非常重?，F(xiàn)在要下大氣力“立”起可再生能源，盡可能快地調(diào)整我國當(dāng)今以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)。

利用好長三角優(yōu)勢(shì)

問：在長三角一體化的框架下，如何進(jìn)一步完善創(chuàng)新科研體制機(jī)制，實(shí)現(xiàn)區(qū)域聯(lián)動(dòng)，打通產(chǎn)學(xué)研用？

包信和院士：長三角一體化是重要的國家戰(zhàn)略，同時(shí)長三角地區(qū)在經(jīng)濟(jì)社會(huì)，包括科教文化等方面都發(fā)展得比較好。所以，未來長三角區(qū)域內(nèi)高校、企業(yè)和政府的合作交流，以及與長三角外的區(qū)域合作交流都非常重要。其中，高校要利用長三角地區(qū)的優(yōu)勢(shì)，在國內(nèi)發(fā)展以及未來國際發(fā)展中起到引領(lǐng)作用。

長三角一體化國家戰(zhàn)略提出以來，高校研究所也都做了很多努力，其中在實(shí)現(xiàn)“雙碳”方面，長三角也建立了一個(gè)聯(lián)盟。從安徽合肥的角度來講，我們一直在提“兩心共創(chuàng)”，即希望通過上海張江綜合性國家科學(xué)中心和合肥綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)，合肥、上海兩地能夠互相聯(lián)動(dòng)，做到共創(chuàng)。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)一直也非常注重長三角區(qū)域內(nèi)的合作與發(fā)展。我們辦學(xué)一直是秉持小而精的特質(zhì)，基本上沒有在其他地方建分校，但近幾年在長三角內(nèi)，我們建了一些的合作研究機(jī)構(gòu)。比如，在蘇州有高等研究院，在上海也有上海研究院、量子科學(xué)中心，在浙江德清也有人工智能方面的研究院。現(xiàn)在，我們也積極參加了在上海建設(shè)的浦江人工智能平臺(tái)和實(shí)驗(yàn)室等?？梢钥吹?，各類合作交流非常多，包括在人才培養(yǎng)方面，我們也有一些共同課程。今年4月9號(hào)，我們還將在合肥召開華東高校年會(huì)，一同來總結(jié)交流如何利用長三角優(yōu)勢(shì)和發(fā)揮引領(lǐng)作用。

碳中和研究院第一階段攻關(guān)四大方向

問：今年1月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)碳中和研究院成立，在碳中和研究方面中科大有哪些優(yōu)勢(shì)？

包信和院士：中科大是以基礎(chǔ)研究和應(yīng)用高技術(shù)為重點(diǎn)的學(xué)校，在能源轉(zhuǎn)化、太陽能、氫能等方面都做了長期的基礎(chǔ)研究，積累非常深厚。“雙碳”是應(yīng)用性非常強(qiáng)的一個(gè)領(lǐng)域，中科大也是想把基礎(chǔ)研究的成果和能力與國家戰(zhàn)略更好結(jié)合起來，把一些成果從實(shí)驗(yàn)室逐步推向企業(yè)或者社會(huì)應(yīng)用當(dāng)中，這也是我們一個(gè)非常重要的目標(biāo)。

在此背景下，中科大成立了碳中和研究院，接下來希望通過與中科院研究所科教融合的體系，把優(yōu)勢(shì)的研究工作整合在一起。碳中和是一個(gè)長遠(yuǎn)目標(biāo)，真正實(shí)現(xiàn)要到2060年，差不多還有近40年時(shí)間，所以這是一項(xiàng)長期工作。

問：未來研究院將從哪些方面推進(jìn)研究？有哪些關(guān)鍵領(lǐng)域技術(shù)亟待突破？

包信和院士：結(jié)合碳中和的特點(diǎn)和中科大基礎(chǔ)研究的優(yōu)勢(shì)，研究院擬定了幾個(gè)大的發(fā)展方向：

一是高效太陽能電池。目前，太陽能電池多使用的是單晶硅，單晶硅轉(zhuǎn)化太陽能的能量轉(zhuǎn)換效率為25%左右，還有很大一部分能量被浪費(fèi)。當(dāng)下，我們的研究聚焦在疊層電池，即通過幾個(gè)電池材料疊在一起后分段把能量更好地利用起來。我們希望通過研究盡快能在實(shí)驗(yàn)室完成30%太陽能轉(zhuǎn)化效率，并盡快推廣出去。

二是儲(chǔ)能。儲(chǔ)能方法很多，化學(xué)儲(chǔ)能也有各種電池，其中鋰電池現(xiàn)在發(fā)展得非常好。但鋰資源在中國比較缺乏，未來可能會(huì)制約鋰電池發(fā)展。所以，從未來的角度看，用其他廉價(jià)易得的物質(zhì)來代替鋰是一個(gè)比較重要的研究方向。其中，一個(gè)有希望的路線就是用鈉來代替鋰做鈉電池，我校在這方面已經(jīng)做了非常系統(tǒng)的基礎(chǔ)研究，現(xiàn)在希望通過碳中和研究院這個(gè)平臺(tái)能把鈉電池做到規(guī)?；?，使鈉電池在大規(guī)模廉價(jià)的儲(chǔ)能中能發(fā)揮比較好的作用。

三是氫能。從可持續(xù)發(fā)展角度看，最重要的一個(gè)路線可能就是可再生能源發(fā)電，通過電解水來制氫，就是通常所說的“綠氫”。堿性電解水工業(yè)化應(yīng)用已久，但它電解水的能量效率很難提高，占地面積也比較大；質(zhì)子交換膜水電解技術(shù)最近發(fā)展得很快，例如，中科院大連化物所與安徽陽光電源研制的裝置，規(guī)模為260多千瓦，現(xiàn)已能做到4.1度電制1立方米的氫氣的水平，但是，質(zhì)子交換膜水電解裝置的價(jià)格比較高，主要原因一是電極制備使用貴金屬作催化劑，二是其中隔膜也大都是進(jìn)口的，價(jià)格也比較高。所以，學(xué)界和工業(yè)界都比較看好堿性膜電解水技術(shù)，這種方法就不需要貴金屬做催化劑，同時(shí)堿性膜現(xiàn)在國內(nèi)的研究基本上與國際同步，經(jīng)過大量研究以后，我們現(xiàn)在的堿性膜電解水的電流密度可以達(dá)到1.8~2A/cm2，效率已經(jīng)能做到4.1~4.5度電制備1立方米氫氣。下一步，攻關(guān)的關(guān)鍵就是堿性膜的離子傳導(dǎo)力、壽命和價(jià)格。目前，中科大在已有高分子研究積累上，結(jié)合中科院大連化物所的電解催化劑技術(shù)，希望能突破。

再者就是氫能的利用，中科大的氫能利用研究主要針對(duì)國家的急需領(lǐng)域，比如在大家都比較關(guān)注的流程工業(yè)中的減碳需求，即制造水泥、煉鋼和化工等領(lǐng)域的減碳工作。我們希望發(fā)揮中國科學(xué)院合肥科學(xué)島和中科大等長期在高溫等離子體的加熱方法研究上的優(yōu)勢(shì)，與氫能等低碳技術(shù)聯(lián)合，把水泥制造過程中產(chǎn)生的二氧化碳同步轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎趸?，與后續(xù)煉鋼很好的耦合起來，采用一氧化碳和氫氣還原的短流程煉鋼，就可以不用或者少用焦炭，從而減少二氧化碳的排放。

四是發(fā)揮中科大管理學(xué)以及一些交叉學(xué)科的優(yōu)勢(shì)。針對(duì)當(dāng)前減碳的需要，我們成立了戰(zhàn)略研究機(jī)構(gòu)，對(duì)未來整個(gè)能源發(fā)展的戰(zhàn)略，包括低碳技術(shù)的評(píng)估，碳足跡和技術(shù)集成示范等都在進(jìn)行認(rèn)真的研究。

以上幾方面，就是碳中和研究院第一階段的部署。后續(xù)，我們正在考慮二氧化碳的處理和利用，生物質(zhì)作為能源的有效利用，未來能源互聯(lián)網(wǎng)的AI技術(shù)應(yīng)用等方面開展研究。

問：減碳研究中，在專業(yè)聯(lián)動(dòng)和校企融合等方面還將有哪些措施？

包信和院士：減碳是基礎(chǔ)性、長期性、交叉性的工作，不是一個(gè)單位就能完成。我們?cè)趯?shí)踐中利用了中科大科教融合優(yōu)勢(shì)，例如在堿性膜電解水的研究中，僅僅校內(nèi)就有好幾個(gè)團(tuán)隊(duì)參與，還有做電解催化劑研究的研究團(tuán)隊(duì)，同時(shí)校外我們還聯(lián)合了中科院大連化物研究所和上海相關(guān)研究所的研究力量，他們?cè)陔姵厝剂?、電解等方面具有豐富經(jīng)驗(yàn)。

再者，我們這次也采取了一些新的體制機(jī)制，采用企業(yè)出題，“揭榜掛帥”等方法，將碳中和研究院盡快地跟需求對(duì)接?，F(xiàn)在，研究院已經(jīng)與多家企業(yè)達(dá)成合作或意向。校企需要共同合作，才能夠盡快把實(shí)驗(yàn)室的成果轉(zhuǎn)化到應(yīng)用中去，為國家作貢獻(xiàn)。