刘科院士：长期储能是太阳能改变世界的关键

6月28日下午，碳路中国—2023年粤港澳大湾区储能创新与投资论坛在深圳隆重举行。主旨演讲环节上，澳大利亚技术科学与工程院外籍院士、能源科学家、南方科技大学清洁能源研究院院长刘科发表了题为《双碳背景下的中国经济与能源转型》的主题演讲。

以下为刘科院士的演讲实录（有删改）：

大概1年多以前，当时深圳的一帮企业家，包括招商局的同志请我去讲了一个关于碳中和的主题演讲，当时并没有时间写成文章，因为除了搞研究的人以外，这种能源转型主题的文章一般人不会感兴趣。后来我的好朋友——《财经》杂志总编辑王波明多次向我邀稿，我就撰写了《碳中和误区及实现路径》，没想到一经发布引起了各级领导的关注，从侧面反映了全社会对双碳和能源转型的关注。

能源转型是未来经济复苏关键机遇

首先用能源的数据解读一下中国经济，2020年，中国二氧化碳排放103亿吨，人均7.4吨，假如你是三口之家，人均就是22吨。我想在座的远远多于这个平均数，这意味着能源转型是一个巨大的行业。

第二个数据，中国的煤耗从2001年的13亿吨增加到2014年约38亿吨，煤的耗量反映电的耗量，电的耗量代表了一个国家工业化的水平。2001年中国加入WTO，世界市场向中国开放，中国的企业家用勤劳、用高性价比产品迅速占领世界市场，在“大进大出”中，中国经济迎来了最好的20年。

拉动经济增长的“三驾马车”是投资、出口、内需，当国际大循环受到阻力的时候，就要靠内需，内需的核心是两个：第一，增加老百姓今天的收入，他敢花今天的钱；第二，增加老百姓对未来的预期，他敢花信用卡的钱。当下，出口和内需都受到一些约束条件。

投资再投房地产和基础设施，也已经不是那么容易了。中国14亿人口占世界人口的20%，建了全世界50%的房子，人均住房面积达到了发达国家的水平，同时人口又在下降。如果只是为了刺激经济再建一堆空楼，对子孙后代是不负责任的，高楼大厦不是现代化。如果不能用钢筋水泥刺激经济，我们要靠什么？我个人觉得未来很大的一个主题是碳中和和能源转型，只有这个才有足够的体量。

中国最缺有科学素养的企业家

我国的成本优势也在逐渐消失，中美制造业成本相比，除了工人工资是美国的1/8，中国的土地使用成本是美国的9倍，物流成本是2倍，银行贷款成本是2.2倍，税收成本是1.35倍，电价是3倍，天然气是4倍，清关成本也高，经济发展到今天，靠成本已经无法竞争，我们只能靠创新。

今天我们一提创新就想到科学家，记住，科学家是“创知”的主体，南科大的理念是“创知、创新、创业”，创知是Create knowledge。科学家写文章，一旦发表出去，就变成人类共有的知识。真正的卡脖子技术是在创新的过程产生的，创新英文——Innovation，包含Turning knowledge into useful technology的意思，即：知识转化为有用的技术的过程。

创新的主体是那些能把政、产、学、研链接到一起，既懂技术又懂管理的企业家，像马斯克，乔布斯、比尔·盖茨、任正非，马化腾等等。创新的主体是企业家，创知的主体是科学家，中国现在最缺的就是具有企业家精神的科学家，和具有科学素养的企业家。

廉价太阳能改变世界的前提

是实现长期储能

回到我们今天的主题——储能，碳中和的核心就是要用风电、太阳能这些非碳能源取代火电。中国这些年有个最大的变化，就是太阳能和风能都便宜了。

2010年，为响应人才战略，我回国筹建国家能源集团北京低碳氢能研究院，当时我们请了几个跨国能源公司的CTO，35个发达国家的院士，包括4个诺贝尔奖得主，一年开两次会，探讨中国能源的未来发展。我可以很坦诚地告诉大家，这批能源专家中，没有一个人能预测到在短短的十几年后，中国太阳能会这么便宜。

国电投在四川甘孜发电达到了目前国内最低价——0.148元/度，还能给当地政府交3分钱资源税。华为计划在沙特建造1.3GW的太阳能电站，利用沙特的长时间日照和廉价的资本成本，电价可以低至0.07元/度。0.07元/度的太阳能可以改变世界。

按道理，太阳能、风能如此便宜的时候，煤价应该跌，但恰恰相反：前两年煤价翻了三倍。因为一年有8760小时，太阳能再便宜，珠三角每年的可利用日照时间也仅有1200小时左右，即使日照时间充足的包头一年也就1800小时左右。

所以一定要发展储能技术，当前的储能技术通过电池为手机、电脑、电动车充电没问题，但是GW级的储电最便宜还是抽水储电。抽水储电在平原地区做不了，压缩空气只能在有岩洞的地方，而且能源只能储存几个小时。遇到三个礼拜连日阴雨怎么办？遇到2021年夏天整个北半球缺风怎么办？那会还要靠火电发电，碳中和永远不可能实现。所以不光要有短期储能技术，还要长期储能技术。

曾经

燃油车战胜了电动车

110年前，电动车的数量远远超过燃油车，因为铅酸电池比内燃机早发明20多年，以爱迪生为代表的一派声称电动车是未来，而以福特为代表的一派则认为燃油车是未来，到了1920年以后，爱迪生的电动车销声匿迹，直到今天燃油车还是主导，为什么历史会这样演变？第一，因为液体是最佳的能源载体。对汽车、轮船来讲，油箱不能无穷大。假设都是一立方米的油箱，不同能源能跑多少公里，就是能量密度。氢气只有3.2千瓦时/立方米，天然气有10千瓦时/立方米，人类花了上百年的历史、上万亿的研发经费研究电池，到现在最好的刀片电池储能不过400多千瓦时/立方米，而甲醇有4300千瓦时/立方米，汽油达到了8600千瓦时/立方米，液体的体积能量密度最大。

运载方面，液体陆上可以管路输送、海上可以非常便宜地跨海输送。假设深圳加油每升是7元人民币，从休斯敦炼油厂运到深圳，运费7分钱不到，这就是地球产石油的就那么几个地方，但世界任何一个角落都可以开车的最根本原因，人类选了液体能源，选了汽油，建那么多基础设施不是偶然的，是由液体的特性决定的。

不解决四大问题

电动车无法继续发展

1913年，福特公司出现了世界上第一条流水线，图纸定型后，内燃机成本变得很便宜，今天中国的内燃机成本，每台不超过1万元人民币。

电动车每个电池需要这么多克镍和钴，但钴、锂、镍不是想采多少就采多少，电动车产量上升，供需关系导致碳酸锂的价格从2018年的4万/吨最高涨到60万/吨，翻了15~20倍，原材料价格涨那么多倍，车不能不涨对吧？这也是为什么中国电动车砸了几万亿，但100多个电动车品牌只有几个是赚钱的，大部分是亏钱的。

电动车是好技术，但是电动车发展必须完成4个同步：第一，电动车的发展速度必须和电网的清洁化同步，如果你电网69.5%是火电的话，那用煤开车干净，还是用太阳能制成的液体开车干净？第二电动车的发展必须跟材料的供应程度同步，不能说电动车产量上去了，结果材料供应跟不上；第三，电动车的发展要和金属的回收技术同步；第四，电动车的发展要和基础设施充电桩同步。

氢能没有想象中那么简单

储运是重大挑战

因为电动车的问题，大家都在关注氢能，氢燃料电池确实是好东西。因为氢燃料电池让人类第一次不靠燃烧产生动力，今天不管是烧煤、烧天然气或者烧油，我们所有动力来源都是靠燃烧。而氢燃料是氢气和空气中的氧在80℃通过电化学发电。

但是美国、日本、欧洲在氢燃料电池砸了几百亿美金了，为什么没有实现产业化？因为气体不适合于做人类的能源载体，氢气是元素周期表中最小的分子，这就意味着它最容易泄露，只有靠压缩到700公斤压力才能提高到足够的体积能量密度。氢气最害怕在封闭空间，它是爆炸范围最宽的气体，可以从4%到74%，且一旦达到这个浓度范围，一根针掉到钢板上产生的火花，可以把屋子瞬间引爆，燃烧的话，人是有时间跑的，但爆炸人是跑不了的。这100年来，炼油厂发生的事故多数是由于氢气的泄露而造成的。

因此，要建加氢站，要跟居民楼有一定的安全距离，北上广深并没有那么多地去建加氢站。而且，在封闭空间，尤其是深圳大部分车停在地下一层甚至三层，若有一辆车泄露，就会产生巨大的危险。

氢能之所以被关注，是因为弃光、弃风太严重。今天中国的太阳能大部分在内蒙古、青海、新疆，电输不过来，而氢比电更难运输，未来也许会建输氢管，现在没有管道，只能用大卡车，一个拉氢的大卡车49吨重，只能拉250公斤的氢，从内蒙古拉到深圳，路上耗的柴油比运输的氢的能量还多。另外，氢气的体积巨大，运输到一个城市后必须立马使用，所以氢能不像大家想象那么简单。

插电式绿色甲醇是电车”最后一公里“

怎么办？甲醇可能是最好的储氢的载体。甲醇75%的能量是来源太阳，25%是来源于生物质。如果是来源于生物质就是100%绿色，如果来源于煤就是75%绿色。大家说还剩25%，碳中和有一个很重要的概念，零碳是不科学的，二氧化碳太多不行，没有了你我也活不了，人类呼吸的氧气和吃的食品都需要二氧化碳光合作用生成。

我现在是吉利的顾问，李书福（吉利控股董事长）这么多年一直在做甲醇汽车，贵阳2万台甲醇车开了12年，没有任何问题，包括重卡。

记住，任何重卡、轮船和飞机搞电动都是不科学的，卡车电池很重，一爬坡，就是平时耗电量的8倍，轮船就更用不了，飞机飞半个小时就没电了。电动车适用于什么地方呢？平坦和暖和的地方，像深圳挺好的，但不适合在山区和冬天太长的地方。我经常跟大家讲，不要用电去反对甲醇，也不要用甲醇反对电。

我们做了甲醇插电式混动车型，这样电池就没必要做600公里（续航），做200公里（续航）就够了，车上装5升甲醇，我今天如果从深圳开车去韶关没问题，边开车边充电，那么晚上回到家里不需要快充了。而慢充几百块钱一个箱子，还可以选择电价最便宜的时候充。到冬天问题也不大，甲醇发电的余热就可以把电池和汽车保持最佳温度，这样就可以解决制热的问题。

如果燃料电池技术进展到更进一步，车上装的绿色甲醇就是氢的液体载体，甲醇和水反应制氢，氢通过燃料电池到80度发电，将来就两种可能，如果车要进地下车库，那就把甲醇装在车上，如果车不需要进地下车库，将车拉到加氢站加氢就行了。

那么最后我就做一个总结：太阳能便宜了，能上网的尽量上网，上不了网的以绿色液体的形式储存下来；甲醇储存20年都没问题，甲醇是一个长期储能战略；未来一套绿色甲醇基础设施，可以供未来的三代汽车内燃机使用，我不认为人类会把已经建成的几十万亿液体基础设施扔掉，建那么多的充电桩快充站，既不现实也不科学也不经济；欧洲的禁燃是禁止燃烧汽柴油等化石燃料的内燃机，如果由绿电制得的绿色液体燃料的内燃机既不需要禁也没必要禁，也禁不了。未来社会就是绿色液体和动力电池的混合，适合用电的用电，适合甲醇用甲醇，适合做混动就做混动，这才是科学态度。好，谢谢大家。

—END—

作者 | 演讲：刘科

整理 | 黄启韶

编辑 | JIANG

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