人工智能时代的能源转型：低碳甲醇与绿氨

近日，由内蒙古自治区锡林郭勒盟行政公署、中国产业发展促进会主办，锡林郭勒盟能源局、西乌珠穆沁旗人民政府、中国产业发展促进会氢能分会承办的“绿色氢氨醇产业集群推进会”在锡林浩特召开。

澳大利亚国家工程院外籍院士刘科在大会上指出，人工智能（AI）时代下需要天量的电，风能和太阳能取代火电实现碳中和的核心是大规模储能技术，但是目前问题是储能的形式是选择储电、储氢还是储液体。

在刘科看来，通过液态载体储能是优选的技术路线。他在报告中以人类选择燃油车的原因为例，对这一观点进行了论述：一是液体是最佳的能源载体，液体燃料的体积能量密度高，且便于管道输运及海运，运输成本低廉。同时，遍布全球的液体燃料基础设施也使得液体燃料易于长期储存和加注。因此未来以石油等含碳液体为燃料的内燃机可能会被淘汰，但是以绿电制取的绿色液体燃料（e-fuel）发展空间很大。二是内燃机技术可通过流水线生产快速提升产量并降低成本，但电动车原材料价格会因电动车数量的增加，导致供需关系失衡，进而造成原材料价格飞涨，同时，电池的回收成本也相对较高。

刘科认为，通过打造适合中国国情的低碳甲醇标准体系，以绿电与劣质煤为原料制造的甲醇，是适合国情而且有科学依据的低碳甲醇，也是推动煤化工产业低碳转型的可行路径。低碳甲醇包含碳、氢、氧三种元素，只要氢元素和氧元素来自绿氢和绿氧，碳元素可以因地制宜，可以来自生物质，城市垃圾，天然气，劣质煤等含碳物质。欧盟提倡使用空气捕集二氧化碳或生物质为碳源制造绿色甲醇，这种方法可以实现近100%降碳，但甲醇制取的成本较高。使用劣质煤炭为碳源生产低碳甲醇，加上微矿分离产生的土壤及生物质碳汇，虽无法实现100%减碳，但也可以减少80%以上碳排放，且这种工艺成本可控，经济性更高，比较适合中国国情。“要在经济可行的前提下，尽量通过技术革命减碳。减碳的核心是尽量多用可再生能源，少用石油、煤炭，但不是不能用”刘科说。

刘科在报告中指出，智能电网与低碳液体管网的有机结合，可逐步将当前的煤炭、石油经济转变为以可再生能源为主导的低碳电力和甲醇经济。据他介绍，一条公称直径为1000毫米，长度为3900公里的中压长距离甲醇输送管道的直接投资成本预计为862亿元，每年甲醇输送量约为4500万吨，其输送能量堪比4.5条±800千伏特高压直流输电通道，而建设同等规模特高压通道的直接投资约为2700亿元。

“与汽柴油相比，低碳甲醇作为燃料可降低98%的颗粒物排放、82%的氮氧化物排放以及80%的二氧化碳排放。”刘科如是说。吉利汽车作为我国甲醇汽车领域的先行者与领军者，目前已拥有近90座甲醇加注站，投用甲醇汽车近4万辆，推出醇氢电动重卡、轻卡、客车等产品，覆盖干线物流、短途运输、城市配送、工程用车、城市公交等场景。

刘科表示，醇电动具有低温启动、绿色环保、运营经济、加注便捷等优势且购置成本较低，可以解决商用车新能源化难题，是未来汽车的重要发展方向之一。

“甲醇是非常好的液体储氢、运氢载体，单位体积产氢量是液氢的2倍。通过已有的加油站加注低碳甲醇，可以为传统内燃机车、插电式甲醇混合动力车、燃料电池汽车、甲醇无人机、甲醇船舶提供甲醇加注服务，这可以有效利用当前已建成的加油站。相反，大规模建设加氢站即不现实，也不经济，因此低碳甲醇是交通领域最低成本的减碳路径。甲醇动力系统也可以作为清洁动力系统应用于无人机领域，承担长续航、大载重的任务。低碳甲醇氢能分布式能源热电联供可降低约80%碳排放，可以替代一切使用柴油机的场景。此外，哈尔滨亚冬会及杭州亚运会火炬及保障车辆均使用绿色甲醇燃料。”刘科说。

船用燃料替代将成为甲醇需求重要的新增市场。刘科表示，现有船用甲醇市场规模约为2亿元。预计到2030，船用甲醇市场规模增加至63亿元。预计到2050年，市场规模将达到1300亿元。

刘科指出，“绿氨也是储运绿氢的重要方式之一，尤其是在即无生物质，又没有化石能源的地方但是有风电、光伏资源的地区如青海适宜发展绿氨，但是氨在常温常压下是气体，存储要求低温或加压到10个大气压，一旦泄露后，具有强烈的刺激气味且有毒，不适用于人口密集地区，因此绿氨在露天对气味不敏感的场景是很好的氢的载体。”

“利用中国最便宜的两个资源：丰富的太阳能风能资源及几百年挖不完的劣质煤资源发展适合中国国情的低碳甲醇经济，保障石油及粮食安全；实现全生命周期的碳排放平衡，促进能源绿色化并让更多的国土面积绿起来。”刘科表示。

在刘科看来，低碳甲醇就是氢能，采用低碳甲醇及绿氨作为氢的液体载体，有助于实现氢能的大规模应用。“把风能和太阳能以绿色低碳甲醇的形式储存，运输，使用。增加电网之外的管网运输能量方式，可以有效的提升可再生能源利用效率，把煤炭石油经济转为绿色低碳甲醇经济，即可替代石油进口，也可减碳。”刘科如是说。