9月5日，中国工程院院士、浙江工业大学校长、浙江大学碳中和研究院院长高翔在第六届未来能源大会院士论坛上发表《“双碳”目标下能源科技的未来畅想》主旨报告，其中提出：未来能源和材料越来越密不可分，未来能源和人工智能交叉融合，人工智能+大数据+材料，是未来新范式，加速材料的研发和迭代。
碳中和背景下，近50%的碳减排量依赖尚未成熟的技术。碳中和目标下，到2030年清洁能源技术和基础设施的总投资将超过4.5万亿美元。9月5日，中国工程院院士、浙江工业大学校长、浙江大学碳中和研究院院长高翔在第六届未来能源大会院士论坛上发表《“双碳”目标下能源科技的未来畅想》主旨报告，报告介绍了几种技术：
- 在化石能源的清洁低碳转型方面，需要构建涵盖源头减排、末端捕集与资源化利用等高效、低成本碳污减排技术体系；
- 在绿色甲醇制取方面，浙江工业大学联合相关单位研发了高活性、高选择性二氧化碳加氢制甲醇催化剂，开发了烟气二氧化碳低能耗捕集与可再生能源制氢耦合的绿色甲醇合成工艺，并建成了百吨级绿色甲醇制取工业验证系统；
- 在海上能源岛方面，统筹考虑电能/热能/化学能转化及储能特性，依托海上能源岛实现电力的集中送出与设备集中运维，同时电力就地消纳制备绿色燃料，打造多能互补融合的清洁低碳安全高效智慧能源稳定供应体系。
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气候目标加速能源转型
全球能源消费总量折算成标煤是211.4亿吨，我国能源消费总量是57.2亿吨，从能源结构来说，化石能源超过了80%。目前化石能源在一次能源消费中仍占有重要地位，造成了二氧化碳排放的攀升，导致大气中温室气体浓度的提升。2021年、2022年、2023年每年大气中温室气体浓度增加了2个PPM左右。温室气体造成了全球气候灾难频发，极度的旱涝、超强台风，导致物种灭绝、冰川加速融化。全球可持续发展面临严峻挑战，这也是未来能源大会召开的背景以及为什么能源会快速发展的前提条件。
全球已经有150个国家提出“碳中和”或“净零排放”气候目标，覆盖了88%的碳排放，89%的人口，以及93%的GDP。
碳达峰、碳中和目标加速了能源的绿色转型，我国的风电光伏装机容量在今年6月份首次超过煤电，达到了12.1亿千瓦，第二十八届联合国气候变化大会提出2030年风电光伏装机还要增加3倍。可以预见，未来风电光伏装机将达到20亿、30亿、40亿，甚至50亿千瓦，风光发展潜力还很大。
从资源来看，中国是风能、太阳能增长最快的国家，我国有大量的产业支持，风光可再生能源的发电和投资成本不断下降，光伏发电、光热发电、海上风电、陆上风电，投资大幅下降，运行成本大幅度降低。同时，技术在不断提升，光伏转化效率不断提高，包括从TOPCon、异质结、钙钛矿到叠层。
未来我国沿海的深远海风电开发，将为电力系统的能量平衡提供很好的支撑。风电材料从木质、金属（铝合金），到纤维增强复合材料，大容量的风电技术正在不断研发。
目前，新能源大规模开发对电网消纳提出了挑战。以青海为例，我们发现，青海作为新能源装机大省，但是中午时段的光伏弃光率达到40%。未来新能源装机还要增长，如何消纳、如何储能、如何构建绿色能源体系，推动能源的科技创新，保障能源安全稳定供应？我们面临着挑战。
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未来能源需求不断加大
现在能源消费比重中80%是化石能源，20%是新能源，未来能源需求，尤其对新能源的需求还会加大。未来的基本预测，在碳中和的愿景下，80%的新能源、20%左右的化石能源，当然化石能源还要做绿色低碳的转型，可能做CCUS。所以如何保证安全、绿色、经济？需要我们的研究部门、需要我们的产业界共同努力来解决这个问题，构建新型能源体系。
从IEA评估来看，我国达到碳中和的愿景下，还缺乏50%以上的技术，能源还有很多不成熟的技术要通过科技创新、通过成果转化、通过龙头骨干企业来支撑、实现。预计，未来清洁能源技术和基础设施的总投资将超过4.5万亿美元。
目前，世界各国非常重视能源科技创新，包括从欧盟到英国、美国、日本、澳大利亚，尤其是中国。
以美国为例，光是美国能源部下属的17个国家实验室，不完全做新能源，还涉及化石能源、可再生能源、核能、氢能，同时又设了104个前沿交叉中心。去年10月，美国设立的31个区域科技中心，其中有7个与新能源、清洁能源有关，既涉及到风电，又涉及到清洁能源的供应链，还涉及到电池、关键的能源材料等。
我国在浙江建立了一所能源与碳中和实验室，有浙大、西湖大学、浙江工业大学等参与，实验室主要围绕可再生能源转化、规模化储能与氢能、能源清洁低碳利用等，包括从能源材料、平台开发，到未来正在推动的新能源、太阳能、大科学设施和海上能源岛等。
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未来能源发展方向
未来能源和材料越来越密不可分，未来能源和人工智能交叉融合，人工智能+大数据+材料，是未来新范式，加速材料的研发和迭代。
在推动新型能源体系构建下，原有的化石能源做到清洁低碳，现有的新能源耦合储能，实现高效安全，形成不同区域、不同场景的清洁低碳、高效安全的能源体系的构建。
从化石能源清洁低碳来说，要从源头减排，既要高效发电，同时还要富氧燃烧，电解水、制氢都会产生氧，未来我们既有绿氢也有绿氧，同时用绿色燃料替代，包括氢、氨、醇，甚至甲烷，都是绿色燃料。同时建立CCUS技术，包括零碳燃料掺烧，既有生物质能，也有绿氢、绿色燃料。
碳捕集方面，我们建立了1.5万吨的工程验证平台，这其中要做碳的捕集、碳化等技术。包括开发高效、低能耗的吸收器，希望未来碳捕集成本每吨碳能降到200元人民币以下。
矿化方面，用二氧化碳做零碳的水泥切块、建材，这也在试用，同时获得了日内瓦发明的特许金奖。
生物转化也是未来很有前景的方向，我们和深科院的教授合作，基因编辑来直接制备乙醇。
二氧化碳固化，增加碳汇。同时捕集了二氧化碳，通过化学催化、电催化的方法形成绿色燃料。
对于可再生能源，我们和气象部门联合起来，推动可再生能源精准预报。新能源靠天吃饭，未来异常情况下万一出现问题要靠天气预报。所以说可再生能源精准预报和风光耦合起来，这是未来的方向，同时也要配合混合储能、长周期储能技术。
风光要与现有的化石能源、储能系统耦合起来。储能中三个级别都要有：小时级、日级、季度级。小时级包括电化学储能、机械储能。日级包括储热和热化学储能。季度级包括绿色燃料、制氢、长时储能。根据不同的场景配备不同的储能方式。未来要发展高安全、长寿命、低成本的混合储能。也要利用人工智能耦合来提升系统安全性。
未来的化石能源电厂，不仅是发电，还要把储能、发电、灵活性结合起来，要有一部分的煤电建立未来的耦合长时储能的新型电厂，这也是未来的趋势，既要储能，也要释能，还要调峰，形成未来的灵活电厂。
绿色甲醇和绿色燃料可以用在工业领域、锅炉的替代。绿色甲醇还可以用在交通领域。
未来在东部要构筑海上能源岛、海陆协同的能源基地。通过海上能源岛的风电中转枢纽推动海上多能耦合的能源基地。通过绿色低碳推动产业链升级。中国是制造大国，现在面临碳边境调节机制的问题，要建立产品的碳足迹，通过绿色低碳园区推动碳足迹、碳标准。
清洁能源正在成为我国经济发展的重要驱动力。我们做过统计，清洁能源的产值占中国GDP的9%，未来发展空间非常巨大。
来源：第六届未来能源大会、中能网
编辑：陈美珊
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