新能源储能设备新兴河北工程技术

　　各位领导，各位专家大家下午好!因为蔡老师的工作原因，由我做《多能融合体系下工业流程再造的科技路径探索》这样的一些工作汇报

　　各位领导，各位专家大家下午好!因为蔡老师的工作原因，由我做《多能融合体系下工业流程再造的科技路径探索》这样的一些工作汇报。

　　首先向大家介绍中国科学院大连化学物理研究所，我们是1994年建所，期间几经更名，最后在1970年正式定名为中科院大连化学物理研究所，曾经分建了3个研究所，包括兰州化物所、山西煤化所和42所，我们所现在有5个所，遍布大连的各个区县，这是我们的主园区，请大家欣赏我们美丽的景色新兴河北工程技术。

　　我们在这里开展催化剂放大的研究，欢迎大家有机会到大连，这是我们新建的一个能源学院。大连化物所从建所以来面向国家的重大需求开展一系列的研究。在大庆油田发现之前，为了国家液体燃料的需求，我们在1956年合成了液体燃料，1958年合成国内第一个催化剂新能源储能设备，大庆油田发现之后，面对国家对不同油品的需求，我们合成航空燃油，还有燃料电池的研究进展，航天催化剂以及化学激光。

　　90年代之后面向国民经济的需求，我们开展甲醇制烯烃一系列的研究成果，我们所的研究成果得到许多国内外的奖项，包括2013年张存浩先生获得最高科学技术奖，2014年获得了国家技术发明一等奖，2018年国家科技进步一等奖新兴河北工程技术，2020年国家自然科学一等奖等这些奖励，我们所在基础研究、应用研究、工业示范的成果得到了国家的认可。

　　这是我们所人才队伍的情况，我们现在在所工作的院士14名，固定科研人员大概1100人左右，有将近1500人的研究生都是硕士和博士研究生，加上博士后和流动研究人员有3500人在所工作和学习。这是我们的研究成果，包括我们的甲醇制烯烃，甲醇制烯醇等。

　　2015年以来，实现成果规模供应转化60多项，技术引领新增工业产值大概1500亿元每年，这是我们刚才讲的数据的总结，5年统计数据5500篇论文，7500件专利，还有一系列的研究经费等等。

　　2017年开始中国科学院筹建中科院洁净能源创新研究院，希望结合中科院能源领域的优势力量组建科技的集团军，这是相对松散的组织，集聚20余个研究所的优势力量，4000余位科研人员，20个国家级的研发平台，面向国家在能源清洁化课题开展研究。

　　在创新研究院下我们设立能源战略研究中心，从战略总体新能源储能设备、能源技术分析和工程放大、能源政策和规划、能源经济和市场、能源信息与平台开展研究，包括了我们在大连的能源战略研究中心，以及在武汉的能源科技大数据平台，青岛的大数据平台和上海的碳数据和碳评估的平台，并依托于我们中科院的专家体系与高校和政府能源研究所等共同开展面向能源的一个战略研究。

　　我国的“3060双碳目标”各个专家已经讲过，我就不重复了，“双碳”目标的提出给我们国家高质量转型发展带来新的机遇和挑战，回顾工业我们可以看到，每次工业的背后都有能源的影子，我们经历的第四次工业与第四次能源、科技和人工智能一起带来广泛和深刻经济社会的系统性变革新兴河北工程技术。

　　2020年我们从能源体系进行分析，我们的能源消费量50亿吨标煤，其中煤炭消费占比约57%，而我们因为能源使用产生的二氧化碳排放量大概是100亿吨二氧化碳新兴河北工程技术，其中煤炭使用产生的二氧化碳达到了75%。

　　如果我们分行业来看，发电行业产生的二氧化碳大概占到了总排放的44%，工业部门的排放占到42%，所以面向我国“双碳”目标的实现，我们需要从发电和工业两个部分入手。所以我们今天想跟各位探讨的就是工业流程的科技发展路径的一个思考。

　　我们的题目是《多能融合体系下工业流程再造的科技路径探索》，所以多能融合的理念是基于我们现有的能源品种之间的条块分割，互相独立的技术和体制壁垒提出来的，与我们通常讲的多能互补的概念不同，它是希望综合考虑能源资源的能源属性和物质属性，通过新技术、新模式来破除这种体制壁垒和技术壁垒，促进化石能源和非化石能源、煤炭、石油、天然气能源分系统之间，和各能源加工利用过程中的能量流和物质流、信息流的互补融合。

　　实现能源资源利用的能量、物质、环境新能源储能设备、生态、经济和社会等多目标这样一个优化。所以在这里我们认为多能融合的技术是实现多能融合理念的根本，多能融合的技术是指我们在能源资源加工过程中从原料产品到微观的反应过程到工程过程，或者更大一点的系统等多层次、多尺度范畴利用各种能源的优势实现能源和物质的跨系统、系统间跨类型的融合，达到提升能源资源综合效率，缓解能源和原料之间的供需矛盾，降低能源利用的环境影响多目标优化的先进技术。

　　基于多能融合领域提出了能源低碳化转型路径思考，包括四条主线和四个平台。主线一是化石能源清洁高效开发和耦合替代，煤炭是我们国家主要的能源品种，未来保障能源安全我们必须用好化石能源，同时我们也希望更多地发挥化石能源的物质属性。主线二是可再生能源的规模利用，我们必须改变现有的能源供应结构新能源储能设备，提高可再生能源发电的占比，实现电力系统和能源供应系统的低碳化发展。在能源方面我们提出的主线三是低碳和零碳的工业流程再造，我们希望能够融合人工智能和信息化技术来提高能源系统实现一个低碳化、智能化的多能融合。

　　这其中我们需要通过储能、氢气、合成气甲醇和二氧化碳这样的平台促进相关的工作。回到今天的主题是低碳和零碳的工业流程再造，工业部门是二氧化碳的排放大户，主要包括钢铁、化工、有色领域，这些行业是流程工业，所以能源消费的类型和方式受到工业流程的限制，在现有体系下减排空间非常小，是典型的难脱碳行业。

　　要实现它的一个“双碳”目标，必须进行一个流程再造，首先我们认为要通过深度电气化，利用非化石能源发电或者铝电的使用实现深度脱碳，对于难以电气化的工业流程我们必须借助绿氢合成气甲醇、二氧化碳这样的平台，通过技术突破和行业间的协调融合实现流程再造和行业的革新。

　　有几个例子说明技术路线，石油可以用来制备化学品，煤炭也可以，但是过程是不一样的，举一个例子，我们石脑油是石油重要中间体，可以制备乙烯和丙烯，我们的甲醇作为煤化工的重要中间体，也可以制备烯烃，这是一个强放热的催化反应，我们在考虑把它们耦合起来。

　　把石脑油制备烯烃这样一个强放热反应和甲醇这样一个催化反应相耦合，我们发现它的反应维度可以降低到600度，而它的副产品甲烷可以降低2.36，所以大大提高了石油的原料利用率，提高10%，能耗降低了1/3-1/2。

　　还有一个例子，是绿氢融合煤制烯烃的过程，传统的煤制烯烃过程是煤气化之后生成一氧化碳一系列的气化产物，经过水煤气变换调整一氧化碳和氢气的比例，在这个过程中由于一氧化碳和水反应生成大量的二氧化碳和氢气，这个过程所产生的二氧化碳将在净化过程中进行排放新能源储能设备，这是煤化工过程中二氧化碳排放的主要来源。我们考虑如果氢不用一氧化碳水煤气变化做，通过可再生能源电解水制得的氢补进去，二氧化碳尽可能进入甲醇合成里面去，进入产品里面去。这样就取消了水煤气变换，同时电解水制氢的过程产生大量的氧气，加入煤气化这样的过程，减轻了我们的压力，减少了燃料煤的使用，整体的过程实现二氧化碳减排将近70%。

　　如果我们有更多的氢，我们就可以把生成的二氧化碳作为原料进入反应中，甚至外供二氧化碳作为原料，可以实现整个过程的负排放。对于钢铁行业来说，目前国内90%的钢铁利用高炉-转炉的长流程，10%利用了一个电炉冶金的短流程，未来随着废钢产量的增加，我们的短流程也可以发挥作用，实现一个电气化的替代。

　　还有一种方案就是我们实现一个氢能替代，使用氢能替代化石燃料，氢冶金在突破性氢能炼铁技术里，碳排放量降低到高炉冶金的20%，我们可以看到各个国家实施了许多氢冶金这样的示范项目，我们国家目前有两个项目在建。

　　还有一个水泥脱碳的例子，水泥是比较特殊的行业，因为它的二氧化碳排放不仅来源于能源使用，而且有将近50%-60%的排放来源于它的原料的碳酸钙分解产生的二氧化碳的过程排放，在这样的过程中我们使用绿电、绿氢做一个能源替代，可以实现能源使用的排放减排，但是对于过程排放的二氧化碳是不能够通过这样的过程实现的。

　　但是在这样的过程中我们可以对生成的二氧化碳以氢为介质将其与化工过程耦合，将二氧化碳转化为甲醇等化学实现二氧化碳的资源化利用。

　　面向“双碳”目标，中科院前期布局了许多基于多能融合技术的研究和示范项目的探索新兴河北工程技术，目前这些项目进展比较顺利，希望未来可以助力我国工业流程领域的碳达峰、碳中和目标的实现，谢谢。

　　是一个致力于探索未来能源发展趋势的研究与交流平台。FEC通过组织一系列活动，汇聚国内外参与者分享从“传统能源”向“未来能源”趋势下的智慧成果。促进全球能源协调、高效和可持续发展，推动建立智能、开放和共享的现代能源生态体系。