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“碳中和”是环境问题，更是发展问题。在“碳中和”的大背景下，化工行业路在何方？如何实现产业转型与能源转型？
《环境与生活》记者专访中国工程院院士、清华大学化工科学与技术研究院院长、博士生导师金涌教授，请他分享一个资深化工科学家对“碳中和”的理解与思考。金涌院士认为，化工行业未来应该实现低碳转型，变“化石燃料”为“化石材料”——
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“碳中和”是中国发展的必然需求
《环境与生活》：在我国提出了年碳达峰，年碳中和的“双碳”目标之后，各行各业对此都极为重视。作为化学工程科研领域的领军人物，您深耕化工行业数十年，对“双碳”目标和化工行业的未来有着远远超越这个时代的理解和认识，请问在迈向碳中和的大背景下，化工行业应该如何转型？化工行业可持续发展的路该怎么走？
金涌：咱们就说说碳中和，去年联合国大会上，有个国家提出要年达到碳中和，这当然是对中国有压力的。我国在提出构建人类命运共同体的前提下，也坚持了自己的原则，也就是说应对气候变化问题，大家都有责任，责任是共同但有区别的。所以，我国提出了“争取在年前实现碳中和”的目标。
那么，我国为什么要做这个事，并且作为全国的一个重大发展目标呢？事实上这和我国自身的发展需求也有关系。我觉得，我国制定“双碳”目标，一方面是应对来自西方国家的压力，另一方面也是我国发展到了目前的阶段，不得不做的。中国现在发展最大的矛盾就是能源短缺，资源不够，加上环境恶化。我国现在74%的石油是从国外进口，差不多40%至50%的天然气进口，铁矿石80%进口。我国在资源和能源上，如果还想进一步发展，就会受到这些方面的制约。
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“碳中和”是环境问题，更是发展问题
《环境与生活》：对于碳中和目标，目前似乎存在着两派观点，其中一派认为实现碳中和目标需要消耗大量的财力物力，这将会是十分困难的；另一派认为，我国现在已经具有足够的技术和经济实力，因此实现碳中和将是水到渠成。那么，您认为我国实现这一目标的难度如何？
金涌：我国现在要从工业化社会变成信息化社会，就必须解决我国的资源问题、能源问题、环境问题。在这种情况下，我国正好以碳中和作为一个巨大的驱动力，来驱动中国的转型。所以说，碳中和是中国必须做的，我觉得我国通过中国人的财富、才能，是完全可以做到的，是可以解决这些问题的，我国是有自己的发展目标和任务的。
因此我国提出碳达峰、碳中和的目标，要知道我国现在是全世界碳排放量最大的国家，排放全球近1/3的二氧化碳。我国从碳达峰到碳中和只有30年时间，这是非常短的时间。世界上其他一些国家，从碳达峰到年碳中和，像英国是接近80年，美国也有40多年。我国要想很快地把这么大的二氧化碳排放量，降到碳中和的目标，困难还是很大的。
与此同时，我国还承诺到年，中国要从小康达到发达国家水平，要进入发达国家行列。发达国家最大的指标，就是人均GDP。像美国等发达国家，人均GDP能到四五万美元，我国目前的人均GDP是一万美元。在这个过程中，我国不光需要减少排放，还要提高GDP，中高速经济发展同步进行，这就比较困难了。可是还不能不做。碳中和绝对不是一个单纯的能源问题或气候变化问题，而是一个深刻、广泛的经济社会系统变革，是涉及全社会的事，是一个非常非常大的目标。也可以说，碳中和将会是主导中国经济增长和转型的最大驱动力，也是我国以后经济活动最核心的部分之一。将来，我国无论科学研究、技术开发、投资、生产、消费，一直到物流、循环利用，全部决策都需要以此作为依据。因此我觉得，我国对碳中和的目标，要从一个比较高的角度来认识，不要以为就是解决一点环境问题，不是这样的。我国和美国人的想法是完全不同的。
《环境与生活》：也有观点认为，中央是想以此为抓手，统筹整个社会的变革。
金涌：对，因为是一个整体的社会变革，如果达成目标，我国就真正做到了可持续发展，我国就不会再有对国外的能源的依赖。大部分资源我国能通过循环经济解决，这样的话，中国就真正做到了可持续发展，相应的，污染也减少了。
《环境与生活》：通过您的介绍，我国对“双碳”目标也有了一个更加深刻的认识。您认为，我国后续将需要在哪些方向做出更多努力？
金涌：我觉得首先我国需要对碳达峰、碳中和的真正的内涵、高度，有正确的认识。不能一上来就说是应对气候变化的问题。
相应的，我国的经济和社会还想继续发展，就必须找到可再生能源代替化石能源。这是我想说的第一点，也就是高度的问题。我想谈的第二点，是我国需要怎么做。按人口学家的统计，到年，我国的人口预计还会稳定在14亿左右。也许有可能会变少，但是可以肯定不会出现大幅度增加了。我国和发达国家的水平差在哪里？我想就是万元GDP能耗，也就是每生产1万元的产值消耗多少能量。这是目前我国和外国相比，存在的最大问题。日本和美国这些发达国家，每生产1万元产值，大概需要消耗不到0.2吨标准煤。我国目前是接近0.5吨。我国每生产1万元GDP，消耗的能源太多。所以，我国必须把每万元GDP能耗降下来，也要降到0.1吨这个级别。
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产业转型与能源转型，是目前最大需求
《环境与生活》：的确如您所说，年，我国的GDP首次突破百万亿元人民币，位列世界第二。但是，我国的人均GDP水平还是相对较低。
金涌：为什么我国的每万元GDP能耗和发达国家有如此大的差距？根本问题在于产业结构，当然服务业少也是原因之一。改变产业结构非常重要，但是，我国也不会因此放弃制造业，因为中国是世界制造业第一大国。因此我国要发展高端制造业，向着高质量发展。
我国现在存在很多产品价值低，但二氧化碳排放量大，并且能耗很大的产业。比如钢铁，我国年生产了12亿吨钢，占全球钢年产量的一半。按人均产量来算，是美国的3倍。水泥就更是如此了，我国的水泥产量占全世界70%，人均水泥生产量是美国的6倍。但是问题就来了，我国未来还会再建这么多高速公路或楼房吗？我国进入了信息化社会，产业就要发生很大变化，所以在这40年之内，可能我国会逐渐将一些产业淘汰，尤其是一些高耗能低产出的行业，要有序地退出，然后用先进的、高端的、耗能少、产值高的行业代替。这样就有机会把我国的每万元GDP能耗也降到0.1吨左右，这是完全可能实现的。所以，这将会是全行业要面临的情况。我国要从工业化社会，变成信息化社会，这样才有可能真正实现碳中和。要想经济发展和减少碳排放同时实现，就需要全社会的共同努力。
我国还需要消费拉动，比如说现在中国的高端化妆品大多数依靠进口，其实化妆品就是我刚才提到的高附加值、低能耗产品。那我国为什么不可以打造我们自己的高端化妆品？现在，我国每年进口的化妆品约有亿元，要是再算上那些在国外旅游购买或者代购的，几年以后很快就会达到1万亿元。相比起来，我国每年进口石油也就只有两三万亿元。随着我国加大在化妆品方面的研究力度，会慢慢拥有自己的高端化妆品，拥有一定的话语权，我国就会把这一部分市场慢慢夺回来。
接着就是产业转型，现在我国的能源，基本都是把煤、油、天然气直接烧掉，燃烧就会产生二氧化碳。不烧不就没有二氧化碳了吗？可就目前的情况来看，不烧就没有能源了。化石能源是推动此前三次工业革命的主要力量，现在我国需要让化石能源逐渐退出，如果不烧，自然就不会有二氧化碳排放。
那么，能源问题怎么解决？我国提出碳中和目标的一个先决条件，就是我国的光伏发电和风电产业发展很好。在光伏发电和风电发展了十多年后的今天，其发电成本已经大幅下降。现在光电、风电与火电相比，每发一度电的经济成本，已经基本相近。我国的技术已经到了这种程度，并且在这方面是领先的。我国的光电、风电发展非常好，而且现在产量、产值都是世界第一。我国完全可以建设光电风电的发电装置来代替火力发电，也就是不用烧（燃料）了。中国的风力发电占全世界的1/3到1/4。中国出口的光电用硅板，产量占全世界70%。
另外就是电动车，我国电动车保有量约为多万辆，也是全世界第一，当然占比还很小。电动车在未来也会成为拉动经济的重要力量。美国就很害怕，6月初美国总统拜登在“汽车城”底特律市发表演讲，说中国在电动车领域超过了美国，无论产量、市场和电池，都比美国做得好。为了赶上中国，拜登公开承诺将会投入亿美元补贴美国的电动车产业。
我国现在是有条件利用新的可再生能源代替火电了，技术问题都解决了，经济问题也接近解决，那么我国的环境当然会更好。以后，我国发展经济就需要考虑技术可行、经济合算、二氧化碳排放量低，这是与今后的发展吻合的。这些都是先决条件，如果没有这些条件，碳中和自然不可能实现，我国正是因为有了这些良好的基础，才有了现在的目标。
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从“化石燃料”到“化石材料”
《环境与生活》：作为深耕化工行业几十年的专家，您对我国化工行业现状有着准确、全面、清醒、超前的认识。您认为在“双碳”目标提出后，我国的化工领域会受到哪些影响？同时基于您刚刚提到的产业结构转型，您认为化工行业后续的发展方向是什么？
金涌：回到化工行业的话题，既然我国未来不烧化石燃料了，那用它做什么？首先就是石油，将来我国的汽车绝大多数会被电动车代替。这不会是十分遥远的未来，现在欧盟一些国家已经计划年后不再生产汽油车，而是全部变为电动车，那么传统炼油产业肯定要逐渐退出市场。相应的，要把石油做成材料，而不是变成汽油、柴油、煤油。现在，我国的传统炼油技术，80%的石油都变成了汽油、柴油、煤油，20%是石脑油。石脑油裂解再制成烯烃、芳烃。
我认为，今后这种技术路线将会改变，石油化工企业将会改变结构，不再生产燃料，而是生产材料，比如说橡胶、纤维或其他高端材料、涂料。这种转型就是石油化工的发展方向，现在已经成为全球共识。国外的一些企业已经开始着手布局这种转型，比如欧洲的道达尔公司，就要把石油的利润占比逐渐减少，现在占50%，将来要减少到30%，同时要大量发展新产业，也就是石油材料。这也是我们清华大学化工系目前的主要任务之一，现在我们的实验室在研究把石油制成材料，我们也有相关的研究基础，在十多年前就开展了这方面的研究。
《环境与生活》：您当时为什么会想到以此作为研究方向？
金涌：当时的环境问题和能源问题并不像现在这么尖锐，但是我们作为科学研究者，意识到了炼油技术存在的问题。炼油最重要的第一步就是催化裂化，这个步骤决定了汽油、柴油、煤油和石脑油的占比。现在使用的反应器，是催化剂和石油气从下向上走，也就是上行床。我们研究的反应器与之相反，是下行床，也就是从上往下走，我们在10年前就已经做了年产15万吨的实验，证明了下行床可以大幅度提高石脑油的占比。我们在济南炼油厂利用厂区废弃的设备进行改造，完成了实验。通过实验证明，改进的下行床可以把石脑油的占比提高到70%。
有了石脑油，我们就可以生产三烯三苯，也就是乙烯、丙烯、丁烯、苯、甲苯、二甲苯。就可以生产非常多的化工产品，可以说所有的石化产品，原料都是三烯三苯。有了这些，我们就可以生产各种高分子材料。我们不再把石油烧掉，而是把碳都留在了材料中，碳对人类是非常重要的物质，碳并不坏，只是不应该让它变成温室气体跑到天上去。所以石油总的发展方向，就是从燃料变成材料，这也是我国化工企业今后的发展方向，一方面我国不再烧石油了，减少二氧化碳排放；另一方面，企业转型为石油材料制造商，也避免了企业的损失。
《环境与生活》：那煤炭何去何从？煤炭最好的出路是什么？
金涌：最难的就是煤，煤燃烧是现在二氧化碳排放的大户。如果我们不烧煤，用它做什么？煤化工显然不是最好的选择，我国之前从事了很多年的MTO（醇制烯烃）和“煤变油”研究，我国的煤化工产量已经达到千万吨级了，过去因为油价很高，所以还有价值。但是继续发展下去，随着全球对石油的需求量越来越小，煤化工的问题也就凸显出来，一是经济效益差，二是二氧化碳排放高，因此我认为传统的煤化工技术，都将慢慢淡出市场。
那么，煤最好的出路是什么？我国需要在这方面研发出具有颠覆性的技术。事实上中国的煤资源并不多，煤储量只有美国的一半，而人口数是美国的4倍，这样算下来，美国的人均煤储量是中国的8倍。中国的煤储量只占全世界的12%，因此我国其实也不能大肆浪费煤资源。
除了需要在未来探寻颠覆性的技术外，目前我们已知的最佳利用途径，也就是煤的分质利用。煤不是单纯的碳，煤中的碳氢比是1比0.8，也就是每10个碳原子，伴有8个氢分子，如果用煤当燃料，就相当于把氢也一起烧掉了。
如果我们在烧之前，就先把碳、氢分开，也就是所谓的蓝碳技术，现在我国在这方面做得很好，但也有一些最终的技术问题没解决。这不是单纯的煤制氢技术，煤制氢技术每制造1吨氢气需要排放11吨二氧化碳，从碳中和的角度来看，煤制氢技术是要被淘汰的。
煤的分质利用，是把煤所含的碳变成焦炭或半焦，把氢拿出来利用。这些比煤热值还高的半焦，可以用于火力发电，推动蒸汽轮机，同时利用分出来的碳氢化合物挥发部分，喷在半焦发电烟道气中，再点燃一次，推动燃气轮机，这个技术就是燃气轮机-蒸汽轮机联合循环发电，这种技术的能量转化率可以达到60%，远高于传统火力发电的45%。这样一来，煤的利用率就提高了，相应的经济价值也提高了。同时，联合循环发电中的燃气轮机可以随时启停，因此也可用于调峰发电。我认为，在未来大量使用光伏发电和风力发电之后，火电的生存空间，就是用于调峰发电。
那下一个问题就是，我们将煤分质利用后，这些半焦要如何处理？如果用来烧，还是会产生二氧化碳，所以我们也为半焦找到了出路。碳本身也是还原剂，如果把半焦加热到一定温度，碰到二氧化碳，就会把二氧化碳还原成一氧化碳。这是我们目前正在研究的项目之一，通过这种还原，半焦就不再产生二氧化碳，反而是能将二氧化碳还原为一氧化碳的还原剂，这就成为二氧化碳减排的物质了。二氧化碳还原是吸热的，那我们同时再将一部分半焦烧掉，加入少量氧气使燃烧放热的同时，生成一氧化碳。一氧化碳可以用来制造很多的化工产品。我想这就是煤今后的出路。
《环境与生活》：再就是天然气，我国要如何处理天然气才能与碳中和的目标相吻合？
金涌：目前，我们对天然气的利用存在问题，我们把天然气用来做饭，也就是民用。举例来说，我们把一壶水放在燃气灶上烧，天然气中的热量有多少进入水壶了？其实只有30%至40%，其他的热能都加热空气了，这个利用率是很低的。如果用电加热水壶烧水，热能的利用率可以达到90%以上。所以，我认为以后的家庭将会电气化，应该把天然气用于工业。现在，我国的情况正好相反，禁止工业使用天然气，这是不符合碳中和原则的。美国电气化的家庭约占50%，欧洲一些国家已经逐渐开始禁止天然气入户了。天然气更适合用于工业生产，天然气（CH4）中每有1个碳原子，就有4个氢原子，是最好的制氢原料。很多国家都利用天然气制氢，只有中国是煤制氢，当然这也是因为我国的天然气储量很小。总的来说，未来的天然气将与工业结合，要把煤分质利用产生的一氧化碳与天然气结合，也将大幅度减少二氧化碳排放。
总而言之，我国化石能源的煤、石油、天然气，都需要其相应的产业慢慢转型，这种转型将会为二氧化碳减排做出巨大贡献。除了化石能源转型之外，利用其他的可再生能源也有助于减排。首先是生物技术，生物是利用太阳能最好的方法之一，目前比较有机会产业化的就是微藻利用，微藻在干燥后，以甘油三酯的形式固定光合作用产物，含油率可达50%至60%，并且藻类可以在海水中生长，生长速度和阳光利用率是陆生植物的4至5倍，这是生物代替化石能源的重要途径。
《环境与生活》：目前，我国有藻类制油的项目落地吗？
金涌：我国的新奥集团就有这种阳光微藻转化器，在温室中搭建玻璃管道，管道内通入海水，加入二氧化碳和藻类，在流动过程中藻类就会快速生长，成品的藻类形态就像黄酱一样。不过，目前产业化还存在一定困难，因为成品藻类的含水率在90%以上，干燥需要大量热量，如果用烧煤干燥，消耗的热能比藻类产生的能量要高出很多。现在也在研究如何不经过干燥，直接将藻类生成的能量提取出来，也就是不干燥直接把油拿出来，但是目前这项技术还没有打通。日晒是不行的，因为如果遇到阴天，藻类很容易变质腐烂，所以这方面的技术还得继续探索。
《环境与生活》：沼气、生物乙醇这些还有生存空间吗？
金涌：我国有很多的秸秆、人畜粪便可以进一步利用，也就是生产沼气。关于沼气，我认为沼气不能一家一户去做，而是要以村为单位，一个村设置一两个沼气站，由专人或公司负责，维持沼气的高产。这可以解决农村的能源使用问题，并且制沼气的副产物——沼渣沼液可以用做肥料。
另外，有人说种树可以解决二氧化碳排放问题，其实并非如此。首先，如果要通过植树吸收人类活动排放的二氧化碳，需要的植被数量是非常大的。其次，植物在白天通过光合作用吸收二氧化碳，固定碳元素，到夜间还要排放二氧化碳。同时，树木落叶腐烂会产生大量甲烷，其温室效应比二氧化碳还要高得多。对于这些落叶、农作物秸秆，我们也要将其碳化，做成生物炭。有一个企业叫三聚环保，他们把秸秆制成了具有多孔结构的生物炭，将这种生物炭投入土地可以保水、改良土壤，或使化肥缓释。
另外就是生物乙醇。美国的乙醇汽油技术比较成熟，因为他们的粮食有富余，在粮价下跌时，为了稳定粮价，就把粮食做成乙醇。美国的乙醇产量可以达到万吨/年，全部用于代替石油。巴西的乙醇产量是万吨/年。巴西有很多制糖副产物，也就是糖蜜，是不可以食用的，但它是非常好的发酵原料。
我国没有那么多富余的粮食用来制乙醇，我国目前主要是利用废粮制乙醇，乙醇产量为万吨/年。事实上，我国的乙醇需求量是每年1万至万吨。我国没有多余的粮食，用什么来做？煤可以制醇，但是工艺路线很长，经济效益一般。
目前，在首钢曹妃甸地区还有一个乙醇生产线，是利用一氧化碳作为碳源，来发酵生产乙醇。目前，已经建成了4.5万吨/年的装置，同时副产0吨/年的生物蛋白饲料，具有很好的经济效益。这样的话，我国不用粮食，不排放二氧化碳，就可以生产乙醇，所需要的一氧化碳，可以通过煤来生产。
这样的话，整个过程就接上了，形成了一个产业链，这一套产业链中的二氧化碳排放量非常低。
煤，我们把它分质利用制成半焦和氢气。
焦炭，我国把它作为还原剂，将二氧化碳还原成一氧化碳。
一氧化碳，我们用它来制乙醇。
乙醇，脱水后就是乙烯，再聚合后就是丁二烯。
这样的话，作为我国储量最高的化石能源，煤就有了新的利用方式，在不排二氧化碳的同时，产生了可用于制作材料的新资源。这就是我们对于煤、石油、天然气、生物技术的整体规划，在实现碳中和目标的过程中，这些都是十分重要的，既解决了二氧化碳的排放，同时也为它们找到了新的用途。
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能源结构的调整需要因性而谋、因势而定
《环境与生活》：关于可再生能源的问题，我们注意到您也曾提出生物质能和微藻产油等新能源技术，能否请您向大家详细介绍这些新技术目前的发展状况？
金涌：我们先从电力说起，现在我们的技术已经可以让光电风电的成本与火电持平了，但光电、风电仍然存在一个很大的缺点，就是不稳定性，所以必须有储能装置。只有让光电、风电平稳，不波动，才能组成智能电网，储能装置的作用就在于此。因此现在电力发展的关键，就是解决储能问题。太阳辐射到地球的能量，是目前人类所需总能量的0倍，中国有很好的条件，很多地区都适宜发展光电和风电。对于光电和风电来说，技术有了，条件也有了，关键就是蓄电设备。目前，使用最多的蓄电设施，约占70%以上，就是利用水建立水库，用多余的电把水抽到上游，需要电力时放水推动发电。但是，仅靠这一种方式显然是不行的，我们还需要开发更多的方式储电。
目前，清华大学在储能领域的主要攻关方向是电动车，电动车需要电池，现在的锂电池大部分问题都已经解决，剩下的小问题我相信慢慢都会解决，比如说储电能力不够，充一次电只能跑两三百公里。随着锂硫电池的发展，国内已经形成产业化，充一次电可以跑公里，续航问题解决了。有的人说锂硫电池容易着火，现在这个问题也已经解决。将来，我国的所有交通都可以电气化，不用烧油了，因此就需要大量的储电设备。当然，制造电池的门槛很高，我们做化工的人不做电池，但我们可以为电池提供材料，有了更好的材料，才能做出更好的电池。我们现在已经产业化的，一个是纳米碳管材料，将石墨烯与纳米碳管结合，形成立体的结构，我们称为石墨烯和纳米碳管的杂化，这种碳材料是非常好的锂电池正极材料。我们把产品出售给其他国家，并弄清楚其用途。他们将这种材料和离子液体混合，压入多孔的泡沫铝中，就做成了锂电池的正极材料。于是，我们也研究制作出多孔的泡沫铝材料，用于生产电池。比起传统材料，我们的材料拥有更好的储电能力。现在这项技术也正在产业化，相信很快就能看到这种材料最终的效益。这是比较成功的，已经产业化的材料。同时，我们也在着手研发一些新的技术，比如说固体电解质。固体电解质制成电池的安全性很高，因为其内部不存在有机材料，不会着火。
我们非常看好锂电池的发展，一方面是电动车可以代替燃油车减少碳排放。另一方面，电池本身就是储电设备。我国现在机动车保有量是2.5亿辆，假设在未来，其中的1亿辆变成了电动车，在夜间不使用时充电，那这1亿辆电动车就成了储电设备，充当了调峰的角色。所以，我也设想，今后的电动车不再搭配销售电池，而是将电池出租，或变为换电池的形式。电动车没电了，可以直接到电站充电或换电池。同时，电站与电网相结合，集中给电池充电，这就起到了储能和调峰的作用。现在，国家也正在积极策划这方面的行动，当然对于目前的电动车保有量来说，还不足以实现，但就发展而言，这绝对是一个一举两得的措施。如果是建立大量大型的调峰电厂，将会耗费巨大的经济成本。
《环境与生活》：有人说现在的锂电池虽然有调峰的作用，但经过多次的充放电后，电池的储电能力会明显下降。同时，全球锂矿的储量是否能支持如此大量的锂电池生产？
金涌：锂电池需要经过几万次的充放电才会有显著的影响，并且现在锂电池可以回收，这方面的技术也已经解决了。废旧的锂电池可以用于制造新的电池。
至于全球锂矿的储量是否能支持如此大量的锂电池生产，我认为现在还不需要把这些因素作为顾虑。除了锂电池之外，现在研究人员还在研究钠电池，还有空气电池。电池的发展有很多渠道，锂电池仅仅是第一个突破。后续肯定会有很多新的技术投入使用。
《环境与生活》：关于氢能，以及相对应的氢燃料电池，我们也注意到您一直都持有保留态度，能否请您详细说明一下？
金涌：我们做化工的人，舍不得把氢拿来烧掉。氢燃料电池本质上不是储电设备，而是烧氢气的，它是通过电化学反应，把氢和氧烧成水，同时产生电能。我们好不容易得到了氢，它有很多种用途来降低二氧化碳排放，为什么要把它烧掉？
更关键的问题在于，现在全世界还没有电解水制氢的大型工厂，因为没有任何的经济效益。电解水制氢，能源的利用率只有30%左右，即使今后利用率可以提高，也不会超过60%。同时，氢到了燃料电池中再重新转化为电能，目前转化率的目标是50%，我想以后最多也就是60%。也就是说，用电制氢气，能量就先少了一半，再把氢转化成电，就又少了一半，即使是理想状态下，60%乘60%，最终的利用率只有36%。电网中的一度电，最后到氢燃料电池释放出来，就只剩下1/3，这样的利用率太低了。有的人可能会说没关系，因为太阳能是取之不尽的。但我们还要考虑设备投入的成本，以及使用的成本。
事实上，我们非常需要氢，非常愿意生产氢，因为我们可以用氢把二氧化碳还原回来。氢气是一个好东西，比如美国人就提出了“氢经济时代”的概念，而不是“氢燃料时代”。氢是非常重要的，但不是用来烧的，这是两个不同的概念。氢太宝贵了，它可以解决碳排放的问题，可以用来做很多合成。氢气对化学家非常宝贵，我们不愿意把它烧掉，从另一个角度来说，氢烧掉的利用率太低，没有经济效益。日本人愿意烧氢，是因为他们进口的天然气多，天然气中每有1个碳原子就有4个氢原子，他们的氢是富余的。同样，美国也不愿意，他们很早就不做氢燃料电池了，因为美国的能源结构和中国类似。所以，现在炒作氢燃料电池概念的只有日本，因为他们研究的时间很长，想把这个技术卖给中国，但我认为这是个大坑。
从我的认知看来，氢燃料电池汽车是没有出路的。氢气不好储存，不便于运输，容易泄漏，还有爆炸的风险。如果说有一个地下停车场，几百辆氢燃料汽车在里面停着，有一辆车的氢漏了，积累到一定浓度会发生爆炸，那这几百辆车就全都要爆炸了。现在有公斤的压力瓶放在车里储存氢气，如果全中国几亿辆车都带着压力瓶到处跑，你害怕不害怕？即使有一个爆炸，都是很大的事故，要是遇到连环交通事故，那更是不得了。所以，我认为这是不可靠的，不安全的。从能量上来看，利用率低没有经济效益，从安全性上看，缺乏可靠性。我们不谈氢气的性质，单说压力罐如果出现问题，气体膨胀发生爆炸也十分危险。
当然，氢燃料电池真的就完全没用吗？我想也并非如此。比如说潜艇、轮船、飞机，这些大型运输工具想用锂电池显然是不可能的，因为锂电池很重。这些大型运输工具的电气化，我想还是要用氢燃料电池。还有就是煤矿中的矿车，因为要装载大量的货物，并且矿车本身较重，如果再使用锂电池，就会存在很多问题。因此我认为，氢燃料电池在一些特殊情况下、特殊的场景中，比如说需要长距离或重载的交通运输中，有很好的应用前景。目前，锂电池与氢燃料电池相比，单位重量储存的电量还远远不够，如果进行长距离运输，显然不如氢有优势。我想在未来，一些大型车辆，或是轮船，都有机会变为氢燃料电池供能。
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“碳中和”需要全民参与
《环境与生活》：“碳中和”与我们的生活息息相关。那么，在普通人的生活中，碳中和除了带来电动车之类的改变，还有哪些也会随之改变？
金涌：到了碳中和的那一天，我们发电就不再使用火电了，交通也要做到零碳排放。那么，下一个大量消耗能源、排放二氧化碳的就是住房问题。现在的人们都追求舒适的居住环境，这就涉及供热取暖的问题，也就是建筑节能。中国的二氧化碳排放，有近20%是人居产生的，包括供热、制冷，这也是未来需要解决的问题。当然，外国人在这方面也有很多成熟的技术，有一些建筑物已经做到能源完全自供。前一阵我去万通地产，他们就在发展地源热泵技术，利用地球本身的热能取暖。另外，就是保温建筑材料，还有利用工厂的废热供暖，这些技术目前整体发展都比较完善，在国际上也有先例。德国人在这方面做得最好，在建筑节能方面有相应的标准，也就是房子要达到居住舒适的标准，冬天取暖夏天制冷，每平方米建筑面积的耗能不能超过7升柴油/年，他们把这个叫做“7升房”。目前，德国的建筑水平可以达到3升柴油/年。中国的一些老房子，可能每平方米20升柴油/年都不止。因此，我国在这方面如果能有所进步，相应的二氧化碳排放量就可以有很大的下降。这方面的市场商机也很大，万通就在生产泡沫材料，之后新建的建筑将会使用泡沫材料作为隔热层。因为泡沫材料不导热，室内的温度不容易受到室外影响，也就是冬暖夏凉。未来的建筑表面还可以设置光伏发电材料，真正实现建筑物的用电自给自足。在这方面国外的一些成功经验，我们都可以参考学习。
最后一点就是全民参与。联合国早就提出了全民参与的概念，环境与我们每个人都有关系，因此大家都需要节能。联合国发布过一个核算表，里面列出的很多数据很有意思，比如洗完衣服不甩干，而是自然晾干，每人每天就可以少排放2.3公斤的二氧化碳；不使用白炽灯，而使用荧光灯或LED灯；到室外慢跑而不使用跑步机……我说这些就是想说明，低碳环保需要全民参与，我们生活中每一个细节的改变都有助于减排。
所以，将来中国实现碳中和，会有几个时代的变化。
第一，我国要把工业化时代，变成信息化时代，这是需要全民参加的。信息化时代、智能化时代、数字化时代，这种时代的变革会同时发生。
第二，目前的“化石能源时代”，将会变成“可再生能源时代”，这不是说我们的化石能源已经用完了，而是发展带来的变化，就好像石器时代发展到青铜时代，也不是因为石头用完了，而是因为有了炼铜技术。我们现在已经拥有了技术，那么时代的更迭就是必然的，这是很了不起的变化。当然，我还没提到核能，如果核聚变能源能投入使用，那我们之前说的那些新能源都不算什么了，就要完全变成“核能时代”了。
第三，“化石燃料时代”变成“化石材料时代”，我国要把这些化石资源进行更加科学合理的应用。
第四，就是进入到“循环经济时代”。
只有真正实现了这四个时代的变迁，才能真正做到碳中和。
图｜金涌院士
金涌
金涌，83岁，清华大学化学工程系教授，中国工程院院士。他是国际公认流态化、反应工程领域的领军人物、循环经济领域相关学科发展与实践推动的先驱者之一。他的科研成果获4项国家奖。他编写教材及专著5部，发表科研论文余篇。他创建了清华大学化学反应工程教研室和生态工业工程学科方向，建立了北京市绿色反应工程重点实验室，还组建了全国生态经济学会所属的生态工业与技术专业委员会。他曾任数届全国化工学会、颗粒学会常务理事，中国环境科学学会顾问。他连续两次担任中美化工大会主席，还担任两届全国学位委员会化工学科评议组召集人。近五年来，他结合重大社会转型发展关键问题，进行主旨发言和科普讲演余场，对各省、市、县领导作循环经济主题宣讲报告30多次。主持编制《探索化学化工未来世界》系列科普片和配套书，获“典赞·科普中国”十大传播人物奖。他曾获全国“五·一”劳动奖章及劳动模范称号、全国优秀教师奖、北京市优秀教师奖、北京市教学名师奖、中国石油和化工行业影响力人物奖、中国石化和化工行业“十二五”十佳人物奖光华工程科技奖（奖金全部捐赠至“金涌奖学金基金”）。来源：环境与生活碳中和，藏着一场资本大局
口述：管清友如是金融研究院院长、首席经济学家编辑：杨羽婷、叶正新、潘磊来源：正和岛《决策参考》年6月刊
年碳达峰，年碳中和。说实话，中国要完成年碳中和这个目标非常难。通过宣布这个目标，中国实际上是发动了一场前所未有的全球绿色革命，要带动各国的减排目标提前实现。相当于说，中国发挥了一个全球领导作用。
中国在应对全球气候变暖问题上，除了在科学技术上有进展，在发展思路上也有了变化。中国政府开始认识到，气候变化是一个全球性问题，如果几个大国都不参加，那么要在本世纪把全球平均气温较工业化前水平升高控制在２℃之内，并为把升温控制在1.5℃内而努力（年达成的《巴黎协定》），这事肯定是做不成的。
应对气候变化是中国可持续发展的内在要求，是负责任大国应尽的国际义务。碳中和目标也是我们自己制定的，而不是别的国家强加给我们的。中国要通过承担大国的责任，去倒逼国内的能源转型、发展方式转变。
一场没有硝烟的全球博弈
欧盟在碳排放、碳中和问题上，一直是占据主导地位的。早在年11月，欧盟委员会就发布了长期愿景，提出了到年实现包括二氧化碳在内的气候中和的目标。
这无形当中对世界上其他国家实践碳达峰、碳中和起到了推动作用。但是，碳中和不仅是环境问题、经济或社会问题，而且也是国际政治问题。在减排过程当中，充斥着大国之间的政治博弈。
从经济学的角度来讲，气候变化问题是一个集体活动困境，即所谓的“公地悲剧”。怎么理解呢？比如，在一片草原上，张家、李家等很多户人家都在放羊，羊的只数超过了这片草原的承受能力，啃食的速度也超过了草再生长的速度，但是每个人都只想现在，让自己的羊多啃点，结果直到羊啃完了这片草原上所有的草，也没人负责这个问题。
在实现碳中和的目标上，全球各国也有如此的困境。
首先，发达国家之间会博弈，比如欧洲指责美国“你曾是最大的排放大户，开大排量汽车，住大房子”，美国人一听，觉得也有道理，但是不准备改变生活方式。其次，发展中国家和发达国家之间会博弈，比如穷国会说“你们富国都排了，我们还没来得及排，这就限制了我们的发展”。
而且，气候变化造成的极端异常天气、自然灾害频率正在增加，受害的是这些小国，也没什么钱，就想让富国出点钱。富国一听，觉得也有道理，但是不会给钱，因为“给钱都让你们（穷国）的腐败政府拿去买枪、买炮了”……发达国家之间、发展中国家之间、发达国家与发展中国家之间都会有这种博弈。
全球气候变化在经济、社会乃至国际政治领域都会造成影响。比如有人说，气候变化对俄罗斯挺好，因为它在北冰洋附近的冰川冻土消融了以后就变成可耕地了。确实会出现这种情况，但气候变化不只是地表温度的上升，更多的表现是极端气候事件，如飓风、洪涝和干旱，这些事件对地球上所有国家都产生影响。
很多人都知道格陵兰岛的冰川在加速融化，可能多年之后它就不存在了。世界上很多大城市虽然不至于被淹没，但是会因为海平面的上升要逐渐地加高堤坝，当地政府在此方面投资巨大。全球气候变化还会导致降水量重新分配。这有好有坏，比如一些干旱地方的降水量增加了，但是一些粮食主产区下雨少了。
此外，在全球气候变化的问题下，还会出现气候难民，因为地区的环境变化造成社会冲突、种族冲突以及热点事件，进而威胁到一些大国的地缘利益和国际利益。
早在十几年前，美国的国家情报部门就已经给其主要领导人提供过关于气候变化威胁国家安全的报告。现在，越来越多的国家意识到这方面的问题。
就中国而言，在二三十年前，就有一批有识之士，一批科学家、专家就指出中国不能按照欧美的工业化进程来走，应在传统方式上尽快启动绿色能源、可再生能源、非化石能源的发展。
比如前阵子，网上流传着钱学森先生在90年代初期写给时任国务院副总理邹家华的信。他在信中谈到了未来保护环境的重要性，建议中国的汽车工业跳过汽油柴油阶段，直接进入减少环境污染的新能源阶段。他认为，中国有能力跳过一个台阶，直接进入汽车的新时代。现在看来，钱老可谓高瞻远瞩。
我们要认识到：碳中和首先是政治决策，这事必须干，然后再说怎么干。即便没有国家间的博弈，中国自己也想搞碳中和，想用这样一个目标来倒逼经济结构转型升级。这是一场系统性革命，不是通过几个时期的量化减排，每个行业分分指标就完成了的。
中国现在的二氧化碳排放量是每年98亿吨，碳排放量占全球的28%，经济规模占比（注：年我国经济总量占世界经济比重达到17%）远远小于碳排放量的占比，这说明我们的经济发展质量不够高，单位GDP的能耗比欧美高很多。完成这场革命的挑战在于：
1.别的大国都是自然达峰之后承诺的碳中和，包括美国在年实现了能源消耗高峰，同时达到了碳排放高峰，之后往下走了，到年整体排放已经比年下降15.6%；欧盟年达到了能源消耗高峰，同年达到了碳排放高峰，到年整体排放比年下降22.4%。
中国还处在一个高碳能源发展的阶段，年的能源消费和碳排放分别比年提高了69.7%和47.2%，而且这两者上升的时间越长，峰值就越高，归零所需要付出的代价就越大。
2.现在美国的人均GDP已经达到6万多美元，日本的人均GDP将近5万美元，而中国的人均GDP才1万多美元。不同发展阶段的减排力度和成本都是不一样的。中国要实现人均GDP的增长，还要在很短时间内实现从高峰到碳中和，这在人类历史上是没有国家经历过的。
3.中国现在的经济增长速度是6%左右，比欧美国家平均2%、3%的增速高一倍多，这在客观上造成了中国的排放比欧美国家更大，减排也更加艰难。
碳达峰和碳中和不仅是国家目标，它还涉及千千万万家企业、资本市场投资者，涉及我们每一个个体。这个目标的实现过程将会长期伴随我们的工作、生产、生活。
实现换道超车的五大路径
老实说，中国实现碳达峰、碳中和的目标是非常困难的。中国要有换道超车的超常规发展思路，才能够实现这个目标，具体包括五大路径。
1.以不同的产业结构来实现碳达峰、碳中和
年，中国工业部门的能源消费占所有部门的总能源消费的65.6%，全国工业增加值占GDP的比重是33.1%，但工业部门的单位能耗是全国平均水平的两倍。面对这样一个产业结构，相关生产部门的节能减排是必要的。
年欧盟碳达峰时，它的服务业增加值占比已经到63.7%了；美国碳达峰时，它的服务业占比达到73.9%。而年，中国的服务业占GDP的比重为53.9%，跟欧盟国家和美国比还差得很远。
预计到年，即便实现碳达峰的目标，中国的服务业比重顶多能够提高到62%。也就是说，在实现碳达峰目标上，中国的产业结构注定和其他国家不同。
2.生产端的调整不可或缺，但需求端的调整才是关键
化石、能源等各个行业的减排工作是必须做的，问题是它们的减排的空间哪有那么大？这就需要调整产业结构，特别是需求结构。在很大程度上，生产结构是由需求结构所决定的。我们可以管国内需求，比如可以提高能源价格，通过产业政策来减少人们对能源消耗型产品的消费。
但这无形当中大幅度增加了原有经济运行的成本。而且，中国还承担了世界工厂的责任，还得给其他国家生产、出口产品，如果其他国家不调整需求，单中国调整需求是没什么用的。所以，调整需求结构是很难的。
3.利用资本市场来推动技术和商业模式的升级
在年，我们看到光伏和新能源汽车已经是两条非常明显的产业链，资本也是非常青睐。现在，越来越多的投资机构抛弃原来的高碳行业，将投资转向与碳中和的相关产业链，开始构建“碳中和组合”。
最典型的是年底，高瓴资本以亿巨额投资买入了国内的太阳能单晶硅龙头——隆基股份，还用5个亿参与了上游的硅料企业通威股份的定增。
如果仔细梳理下来，会发现碳中和涉及的行业非常多，比如发电端就涉及光伏、风电、特高压，这些领域都有很多上市公司；消费端涉及新能源汽车、电池、充电桩、氢能、生物质燃料等，其中有做新能源电池的“大牛股”宁德时代等很多公司；还涉及碳的利用、捕捉和储存，等等。
此外，有一些投资机构强调企业的社会责任或者环境责任，会将一些没有采取积极措施完成碳排放的企业从投资标的池中剔除出去。今年春节后，所谓顺周期板块的钢铁、建材、电解铝等行业的头部企业在上涨，是因为在碳达峰、碳中和目标下，这些行业中的中小企业的规模肯定会被压缩，而头部公司的市场份额就会扩大——它们反而成了碳达峰、碳中和的受益企业。
4.主要靠更加先进的技术及基于此技术的产品
目前，中国的碳排放的总量基数是非常大的，年是98亿吨碳当量，占全球28.8%，而美国占全球的14.5%，欧盟的比重则是9.7%；欧美单位GDP能耗比中国的低，年中国单位GDP能耗相当于欧盟国家的2.4倍，相当于美国的1.6倍。
要实现碳中和，就需要提升能源技术、节能技术——仅依托于中国现有的技术条件和节能减排模式，而没有相关技术的重大突破，要实现年碳中和的目标是没有多大可能性的。
所以现在，资本力量也在推动更先进技术的突破及基于这些技术的产品升级。实现碳中和很难，但这同时意味着产生非常牛的公司的概率非常大；如果轻飘飘地就实现了，不可能有牛的公司。如果我们能用技术解决二氧化碳的利用，特别是大幅降低它的成本，那就是大的产业机遇。
5.从以化石能源为主，转向以可再生能源为主
中国的能源禀赋、能源结构和其他国家不一样。华北平原到了冬天都在烧煤，是因为煤炭资源丰富且便宜。人民群众要取暖，总不能让他们不用煤吧？烧煤总比烧秸秆强，用天然气还挺贵的。这样一来，怎么解决雾霾和碳排放问题？
未来，我们要实现碳达峰、碳中和，肯定要以从化石能源为主转向以可再生能源为主。按照国际能源转型委员会的设想，到年，全球化石能源的需求降幅可能超过90%，风能、太阳能的需求比重可能超过75%。
这个设想能否实现呢？从前段时间发生在美国得克萨斯州的大停电事件可以看出，风能、太阳能也不是完全没有问题的，比如暴雪等自然灾害一来，马上断电。这些问题要随着能源转型逐步得到解决。
同时，如果到年，全世界都会经历一个能源结构的大变化，那么这还会带来国家地位及本国货币地位剧烈的变化，衍生出煤炭-英镑、石油-美元、碳货币-人民币国际化的问题。
一批企业将在转型中崛起
碳中和是一场系统性革命，也是一次长达几十年的机会。企业如何抓住这个机会？下面，我用几个例子来给大家讲讲。
1.借助体制优势，发挥企业家精神
现在，业内人士讨论的一个重要问题是：用锂电池储能，还是用氢燃料电池发电？这里面涉及一个“哲学问题”：碳中和怎么算？锂是不可再生资源，用锂电池替代燃油，等于是用不可再生资源替代不可再生资源，未来还会受制于锂，况且锂很贵。
氢能不一样，可以就地制取，而且可以用可再生电力制取，问题是成本高。氢燃料现在要用到车上，燃料价格比目前的汽油还贵很多。说白了，必须通过技术让氢燃料更加经济、适用。
而要实现这个目标，从商业模型上讲，市场要迅速扩大，从原来一个城市用到现在几个省用。
山东科技部就在搞试点。山东有大型工业企业，很多副产品都是氢。好多人质疑：日本丰田“搞”了这么多年氢能汽车都没成功，我们凭什么能“搞”成功？
工程师可以这么想问题，但是我觉得企业家不能这么想。讲技术的话，总有一堆困难，但唯一无法量化的是企业家精神。相对于日本而言，中国的国土面积很大，人才济济。全世界没国家搞特高压电网，中国不也“搞”成了？
不过，企业要布局氢能源的话，我建议：不要“搞大跃进”，要“细水长流”地投入，比如每年拿出一部分钱来持续地投入，同时注意观察政策和市场的变化。因为氢能是资本消耗型的产业，如果孤注一掷，最后资本消耗完了，还影响到企业的基本业务，这就得不偿失了。
目前，国家电网等央企陆续公布了实现碳中和的行动方案；北京、上海等地方政府也陆续发布了自己的目标，有的还表示要在年以前实现碳排放总量的下降，比国家的碳达峰目标提前5年。
在这个问题上，我认为林毅夫教授关于“后发国家一下子学成美国不可能，必须要有产业政策”的观点是对的。产业政策有没有问题？当然有，比如看不准，会出现骗补贴问题。但是没有产业政策不行，这是我们的体制优势。
2.成为“先驱”或紧跟它们的脚步
达成碳中和目标的过程，是一场彻底的能源革命。以后即使有石油，很可能大多数消费者都不再使用，这也是沙特正在发展新能源的原因。未来年的时间内，化石燃料将被替代。
中国在“十二五”“十三五”时期就已经要求减排，并对汽车行业实行了双积分制度（注：所谓双积分，是指乘用车企业平均燃料消耗量与新能源汽车积分并行管理办法，每家汽车厂商都需要生产新能源汽车），如果汽车厂商的积分是负的，那就要掏钱了。欧洲已经开始重罚大型车企。未来，燃油车肯定要被颠覆掉。
对企业而言，这相当于当年移动通信的模拟技术被数字技术颠覆一样，技术路线压错了，就全盘皆输。所以现在宝马、奔驰特别担心自己成为当年的诺基亚、柯达，它们在电力化领域比中国企业、日本企业落后太多、慢太多。
最近，我频繁走访车企，发现大家对于碳中和的认知“三级分化”：
第一级是外企，它们的中方雇员比总部雇员更有紧迫感，因为感受到了中国新能源汽车行业发展和碳中和目标落实带来的挑战；
第二级是部分国内车企，它们看到了机会，已经行动起来了，当然这里头也有风险；
第三级是另外部分国内车企，它们对此无感，总觉得完成指标就行，还没认识到能源驱动形式的改变对整个汽车行业是颠覆性的。
汽车工业是制造业的主体之一，涉及几百个相关行业。它也是一个国家制造业实力的集中表现。如果中国的汽车工业能够对日本、美国、德国的汽车企业实现“超车”，那么这将推动中国制造业升级、经济转型。
除了传统车企，现在大型平台型经济公司也加入造车行列，小米、滴滴日前也宣布造车。未来或许还有字节跳动等企业加入。在三股势力的推动下，中国汽车工业将非常具有想象空间。
实际上，电动汽车造的不是车，造的是四个轮子的新工作和生活形态。这是在重新定义汽车。中国这一轮智能电动车的趋势也将决定未来整个制造业和科技力量能否真正地摆脱美国掣肘。现在技术难点在于如何持续地提供成本可控的绿色电力。
在技术路线的选择和能源形态的利用上，就是一场冒险。汽车行业很成熟了，但是数字化、电气化的汽车工业才刚刚进入一个上升的赛道，进场的企业才刚刚站在了起点上。
我们预想，它要经过二三十年的高速发展才可能成熟。打算布局该赛道的企业应该敏感、敏锐地抓住这个机会。当然，这里面会有很多“先烈”，但是一定会出现几个“先驱”，而有眼光的人会抓住这些“先驱”并紧跟它们的脚步。
3.千方百计将投入转化成资产
中国的人口基数很大，需要大量制造业，这就产生了很多“碳排放大户”。这种产业结构的调整，不像过去几年很多地方政府办互联网小镇，挂个牌子就改了。去年年底，南方一度拉闸限电，有些地方用不了电，原因之一就是“十三五”时期没完成指标。
关键看能否迅速地认识这个问题，抓住机会。表面上看，它是一个成本，好多企业不愿掏钱改造自己。关于这个问题，可以参考数字化转型的过程。事实证明：先做的企业受益了，当时拿出钱来做技术改造，甚至改造系统性的生产流程，后来竞争力更强，市场份额更大。
碳中和也是这样。企业被动地应付，换装备设备是不够的，还要尽可能把自己投入的钱变成减排额度。比如某个钢厂，二氧化碳排放额度是吨，通过技术改造当年只排放了80吨，那么剩下的20吨（额度）就是碳资产，可以拿去交易。
现在，中国已经有碳交易所。因为减排量大，从潜力上讲，未来中国肯定是全球最大的碳交易市场。随着中国碳交易市场的发展，我们要逐渐地做强金融市场，尽早实现所谓的资本流动，鼓励企业适当通过资本市场与欧洲企业、美国企业并购重组，强强联合。
此外，未来每个企业的工商税务中都会有碳检测证书之类的东西，国家以此为基础进行征税或缴费。而且，我估计这可能会率先在大行业里实施。
对于我国来说，在已实施碳交易的情况下开展碳税是否会加重企业负担？选择在资源税、消费税、环境税之下加征碳税，还是作为独立税种？如何避免重复征收、加重企业负担？这些都是需要认真研究的问题。
总而言之，碳中和不是一刮就跑的风口，而是涉及一系列能源结构调整，一系列技术进步，一系列发展方式转变。一批企业可能因此被冲垮，另一批企业将在转型中崛起。以我个人的判断，碳中和的机会才刚刚开始。来源：正和岛
数字经济如何帮助“碳达峰”“碳中和”编者按：在今年的政府工作报告中，“扎实做好碳达峰、碳中和各项工作”被列为年重点任务之一；而在“十四五”规划中，也把加快推动绿色低碳发展列为了重要目标。作为推动经济发展的新动力，数字经济应当在这个过程中有所作为。那么，数字经济究竟如何助力减碳，帮助“碳达峰”和“碳中和”的实现呢？最近一段时间，“碳达峰”“碳中和”成为了社会