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刘科院士谈太阳能 刘科院士谈电池储能

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刘科院士谈太极拳视频,刘科芳 中科院,中科院刘可,中国科学院刘教授

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。

一.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。

二.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――Inno【【微信】】,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。

三.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。

四.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。

五.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。

六.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。

七.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。

作者 | 演讲:刘科

整理 | 黄启韶

编辑 | JIANG

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你们见过最特殊的杀人方式是什么?是绳子、锤子还是刀子?而这些作案的痕迹却过于明显,那么该怎么做才能不留痕迹呢?看完今天的这起案子,你或许会得到一些启发,但千万不要有那些危险的想法!

时间,2010年3月14号地点,广东省深圳市公安局下午时分,一个名叫南波万的男人打了急救电话,说他妻子张美丽昏倒在家,之后当民警和救护人员赶来时,很不幸的是张美丽已经死亡。随后警方向南波万了解得知,他下午是打算和妻子一起去看电影消失的她,但谁能想到,妻子在洗脸的时候滑倒在地,撞到了头,随后一直扶着脑袋瓜说痛痛痛,紧接着就让南波万将她扶到床上休息。。过了一段时间后南波万发现老婆却凉了,连忙慌张地报了警。随后经法医初步鉴定。

死者身上伤口为浅表损伤,而这也符合南波万的说辞,但又注意到死者颈部和面部都有大量红疹,随后法医做出了大胆猜测,死者眼,面部淤血肿胀,有出血点,这个是机械性窒息的一个特点。紧接着在法医的仔细检查一下,并没有发现由外力造成的机械性窒息的痕迹,那这些红疹是怎么出现的呢?紧接着便向死者丈夫南波万询问。

据南波万说,他妻子这段时间胃痛,所以吃了一点胃痛的药,那红疹会不会就是因为过敏导致的呢?而事情真相真的就像南波万所说的那样吗?带着这些问题,警方决定对死者展开解剖,进一步验证具体死亡原因,但却遭到了张美丽家人的反对,因为他们认为好女婿已经说得很明白了,现在只想让女儿赶快入土为安。之后,为了调查真相的警方只好调转车头,并决定开始两手抓,一方面去排查死者生前的社会关系,另一方面向其居住的小区监控进行调阅!

监控显示南波万是在五点多钟出门,30分钟不到便买好东西开始回家!而再次看到南波万的时候是在电梯,他很是绝望地抱着自己的妻子。就从目前的所有信息来看,是完全没有一点异常情况的。而附近走访的侦查员也传来消息说他们夫妻很是恩爱,附近街坊邻居也都没见过他们发生过争执,最重要的是死者名下也没有高额保险,所以骗保杀妻这个说法并不成立。

那会不会真的只是因为过敏致死呢?但此时法医仍然抱有不同的看法,因为他经过多方面调研和观察,发现红疹出现的位置都在颈部以上,而这也正是机械性死亡的特征。为了验证是否属实,只好再次劝说张美丽家属,最终家属同意解剖,查清事情真相!很快法医就传来了消息,在死者的口腔、咽喉都没有发现任何损伤,但其内脏器官却符合机械性窒息死亡的特征。那这也就意味着,张美丽并不是死于药物过敏,而是死于他杀。在一个只有两人的屋子内,其老公的嫌疑无疑是最大的,但她究竟是死于哪种方式呢?

而只要南波万杀人,那他就一定会留下线索。为了找到那不曾被发现的蛛丝马迹,警方再次来到了案发现场。紧接着一波舌舔式排查后,桌上的电脑引起了警方的注意,因为当时询问南波万时,他对警方说他当时在客厅看电脑,但之后警方并没有在电脑中发现任何上网的浏览痕迹,难道说是南波万一个人在偷偷看些好看的吗?然后熟练地将记录删除,让自己只留清白在人间吗?还是说想要躲避有心人的搜查呢?紧接着,警方将电脑让技术人员进行恢复之后的结果让众人有了前所未有的进展。

记录显示,在案发当天时,有人用电脑进行了信息搜索,问一个人多久不呼吸才会死掉,其中还有一些隐秘杀人的专业知识。目前来看,这个南波万事心怀鬼胎许久,面对如此大的作案嫌疑,警方当即决定将其逮捕。面对警方询问的当时上网是在干什么呢?这南波万当场就露出了马脚,他说他是在看一些比较正能量的视频,但对于自己查询杀人手法那是只字不提。随后,警方针对南波万的所有信息专门制定了一个严密的审讯计划,并准备在不使用大记忆恢复术的前提下,让他将事情交代清楚。很快,在警方的攻心斗志下,崩溃的南波万终于扛不住了,他说就是自己亲手杀死的妻子。

之后,警方向其询问他的作案动机,然后了解得知,他与妻子张美丽是在三年前通过手机认识的,之后在张美丽恋爱脑的作用下,先是辞掉了自己公务员的工作,后在面对家人的反对时,毅然决然的向着爱出发,到深圳与南波万同居,之后很快两人也结了婚。但爱情不只是一时的浪漫,更是生活的柴米油盐,紧接着两人的矛盾就频繁的发生,那真是三天一小吵,两天一顿揍!

之后南波万也是想到过和张美丽离婚的,但却遭到了妻子的果断拒绝,还说在提离婚,她就给南波万好果子吃,甚至说过你要想离婚。我马上跑到你老家去把你老妈老爸宰了。就这样每天重复这已经走到尽头的婚姻!

直到案发当天,干了通宵的南波万回到家倒头就睡,直到睡到中午的他想拉着妻子去看电影,但却被因为结婚礼金,而发脾气的妻子打断,之后小嘴更是叭叭叭的问候南波万的家属。最后没想到的是,口无遮掩的她,骂了曾经最爱他还是将南波万抚养长大的奶奶。南波万听到他骂自己奶奶,瞬间怒气值直接拉满了,他冲进卫生间将妻子捂晕过去,又将其抱到床上。看着安静的妻子,此时的南波万心里感觉异常的轻松,甚至生出要是一直这样就好了。

这时执行力极强的他,立马打开电脑狂补专业知识,之后看到了一个极其残忍的并且毫无伤痕的杀人手法!只见他拿出侵泡过的纸巾,一张又一张的贴在张美丽的脸上。很快昏迷的张美丽因昏迷无法反抗,窒息而死。

之后,看着已经失去生气的妻子,他还机智地拨打了急救电话,中途还故意误导警方判断,在警方无法勘破时,他肯定也认为自己是做了一个完美犯罪,但这也只是他自己的一番妄想。最终这场离奇的案件得以侦破,而犯罪嫌疑人也因为自己的主动交代,加上赔偿丈母娘70万取得谅解,从轻处罚至有期徒刑15年。被告人主动向被害人家属赔偿了近70万元,被害人的父母在当庭表示对被告人很谅解!

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