科學網—「液態陽光」將在神州大地普照

 

■吳樂斌

一、「液態陽光」的由來

今年3月19日，工信部、國家發改委、科技部、生態環境部、交通運輸部、公安部等八部委聯合發布了《關於在部分地區開展甲醇汽車推廣應用的指導意見》（以下簡稱「《指導意見》」），正式將甲醇汽車提到汽車產業和消費市場的層面。這一天，將載入共和國發展的史冊。

為了這一天，以原機械部老部長何光遠為工信部甲醇汽車試點工作專家組組長，前後歷時十幾年的艱辛工作，從組織調研開始，經歷了摸底驗證、提出技術條件、編制試點實施方案、專家審議評定、試點運營啟動、技術數據採集、階段測試檢驗、驗收總結等不同階段，在這背後，還有幾十名院士多年研究並上書建言，還有一批企業家含辛茹苦、百折不撓的苦苦探索。

甲醇與「液態陽光」是什麼關係？無獨有偶，中國科學院成立了以院長白春禮院士為組長，李靜海院士、張濤院士、施春風教授以及若干企業家組成的「液態陽光」專題組，對甲醇燃料進行了專題研究。施春風是國際知名學者，曾擔任新加坡國立大學校長、沙烏地阿拉伯國王大學創始校長，哈佛大學和美國科學院曾聯合為他舉行生日宴會慶祝他的學術成就。他在擔任沙特國王大學校長期間，沙特王室請他研究一個問題：在未來的某一天，如果沙特的油氣資源用完了，取代油氣的是什麼？施春風用了十年時間、十億美元研究，作出的回答是甲醇。

美國南加州大學的化學諾貝爾獎得主喬治·歐拉教授生前寫了一本專著《甲醇經濟》，被翻譯成多種文字而流行於世界。

中國科學院液態陽光研究組認為，甲醇以其來源不同可以劃分為5代：第一代，煤制甲醇；第二代，煤氣或頁巖氣制甲醇；第三代，以極低排放或零排放技術用煤或氣制甲醇；第四代，生物質制甲醇；第五代，以空氣中的二氧化碳和取之於水的氫合成甲醇。後三代的甲醇可稱為清潔甲醇，第四代、第五代甲醇可稱為綠色甲醇。地球上的能源主要來自陽光，但「光陰似箭」難以捕獲，如何把陽光變成隨人們的意志可儲存、可運輸的液體，這便是甲醇。但是，長時間以來，甲醇在社會上已經被「妖魔化」，甲醇有毒的認識已經根深蒂固。為了破除甲醇有毒的「魔咒」，中國科學院研究組給清潔甲醇和綠色甲醇冠以一個富有詩意的名字「液態陽光」。以國際權威雜誌《焦耳》在2018年9月發表的白春禮、張濤、李靜海、施春風聯合署名文章為標誌，國際學術界和同行很快接受了這個來自中國的靚麗名字：液態陽光（Liquid Sunshine）。

二、「液態陽光」是中國成為

世界強國的歷史性機遇

自第一次工業革命以來，世界強國因能源興而興。英國在18世紀率先發現和開發利用了煤炭而成為世界強國。美國在19世紀率先發現和開發利用了石油並掌握了電力技術而成為世界強國。法國因率先發展了核電能源而保障了其相對獨立的國際地位。

新能源的出現正在改變世界格局。「液態陽光」正是中國成為世界強國的歷史機遇。

「液態陽光」即清潔甲醇和綠色甲醇，與其他能源相比，有其明顯的優勢，可歸結為：「液態陽光」是清潔的煤、便宜的油、移動的電、簡裝的氣。

清潔的煤，與煤相比是清潔的：與煤相比，PM2.5減排80%，碳減排50%，氮氧化物、硫氧化物減排95%以上。

便宜的油，與油相比是便宜的：每噸標號汽油終端用戶價在8000元左右，每噸甲醇終端用戶價在2000~3000元。

移動的電，與電相比是可移動的：電的傳輸需要電網和變壓器及充電裝置，電的傳輸過程要耗能，基礎設施建設要投入，如果是熱電，發電本身又產生巨大的排放和汙染。

簡裝的氣，與氣相比其裝備是簡便的：液化天然氣（LNG）的儲存和運輸需要高壓和低溫，需要特製的裝備和設施，且有安全隱患。甲醇在常溫、常壓的條件下可儲存和運輸。

許多人會認為電池是清潔能源，實則不然。電池的製造過程嚴重汙染環境和破壞環境，電池的充電電源可能是熱電，而熱電是高排放的化石能源，廢舊電池的處理嚴重汙染環境。電池在目前的技術條件下只是轉移了汙染，沒有減少汙染甚至加重了汙染，可用於特定區域。

「液態陽光」對於中國還有特別意義，就是其在能源安全、經濟、生態、社會和國際政治方面的意義。

1.能源安全

2016年，我國原油淨進口量約為3.76億噸，石油淨進口3.56億噸，原油和石油對外依存度分別為65.5%和64.4%。能源消費總量達43.6億噸標準煤，預計至2020年中國的能源消費總量將達到45.9億噸標準煤。

我國具有「富煤貧油缺氣」的能源資源稟賦。煤的廣泛利用會對大氣、水和土壤等造成汙染，嚴重影響人民群眾的健康水平和生活質量。在我國能源結構向低碳清潔能源轉型的歷史趨勢下，預計煤在中國能源需求中的份額將從2015年的66%降至2035年的不到45%，利用可以大規模工業生產的清潔能源成為必然。我國經濟發展的客觀需求和既有的能源結構決定了我國既要保障能源供給又要確保能源安全，還要承擔起世界大國碳減排的國際社會責任，可謂「時間緊、任務重、底子薄」。

在這樣的歷史時刻，以「液態陽光」部分替代傳統燃油和煤炭，成為我國破解過度依賴煤炭和進口石油的能源困境、平抑國際市場油價、實現可持續發展的上上策，對保障我國能源安全具有難以估量的戰略意義。

2. 經濟效益

甲醇自身屬性決定了甲醇的應用領域十分廣泛，以甲醇燃料、甲醇烯烴產業為代表的一批戰略性新興產業將會蓬勃興起，為經濟發展帶來新的經濟增長點，甲醇的潛在經濟市場極為龐大。我國目前甲醇化工市場需求約為5000萬噸/年左右。據工信部發布的「十三五」規劃，甲醇需求量年增長率為8.8%左右，還會有甲醇烯烴等化工裝置陸續投產，整個甲醇烯烴上下遊行業規模將達到萬億元規模。甲醇作為鍋爐燃料、車用燃料、船用燃料等具有更為巨大的市場空間。據測算，甲醇燃料市場規模是甲醇化工市場的約9倍，即我國甲醇市場需求將近5億噸/年，市場規模將超萬億元。同時，甲醇的最佳儲運半徑在500公裡，為了承接北美、中東或澳洲的原料甲醇，我們應在我國沿海地區建立若干個儲運中心。甲醇已經列入我國的大宗商品，其交易及其形成的指數交易，都將增添我國經濟的活力。甲醇市場的充分開發將給我國帶來極大的經濟效益。

3. 生態效益

長期以來，中國粗放的經濟增長方式不僅消耗了大量能源和資源，而且對生態環境造成了巨大破壞。更嚴峻的形勢是我國已是世界上二氧化碳排放量第一大國，溫室氣體排放面臨巨大壓力，節能減排任務艱巨。鑑於甲醇全生命周期汙染和碳排放最低的優勢，對擴大清潔能源供給、減少汙染物排放、維護我國生態平衡、實現可持續發展、兌現巴黎協定實現碳減排承諾，具有不可替代的重要意義。

4. 社會效益

甲醇的利用將大力促進我國社會綠色發展，助推綠色能源、綠色交通、綠色金融，改進改善生產生活環境，提高人民健康水平，提升百姓生活質量，促進社會發展方式、人民生活方式的轉變，促進產業轉型升級，促進勞動力就業。包括肺癌在內的呼吸道疾病是中國的常見病、多見病，其主要的致病因素是空氣汙染，空氣汙染的主要原因是化石燃料的使用。空氣汙染或霧霾已經成為許多地區或城市決定人才去留的關鍵，北京市入冬後，許多人為了「躲霾」「逃霾」而去南方。

5. 國際政治效益

「液態陽光」是構建和發展人類命運共同體強有力的紐帶和抓手。

大力發展「液態陽光」經濟，以利用北美儲量巨大的天然氣資源為基礎、以打造跨太平洋能源通道為契機，在為龐大的中國市場提供長期穩定的甲醇原料供應的同時，可以平衡中國與北美的貿易關係，成為穩定和協調中美、中加關係進而影響國際關係的一個重要政治砝碼。

與沙烏地阿拉伯等中東國家攜手發展「液態陽光」經濟，開闢新的產業上遊，保障原料供給源頭。同時，對印度、越南等能源貧乏國家加大開發力度，引導他們成為我們的下遊，逐步培養培育其對甲醇的依賴，促進命運共同體的形成。甲醇將強化「一帶一路」沿線國家的能源格局，穩定中國與「一帶一路」沿線國家的政治經貿關係。

三、「液態陽光」面臨的困境

「液態陽光」是新生事物，「養在深閨人未識」。當前發展「液態陽光」經濟，面臨的困境主要表現在以下諸多方面。

對於甲醇的認知障礙和偏見，是大規模推行「液態陽光」經濟的最大阻力。甲醇的毒性長期以來被詬病。甲醇毒性實際上比汽油低。人主要以呼吸蒸汽、誤飲和皮膚接觸吸收三種途徑接觸甲醇。其中，經口攝入最為危險。但就經口攝入致死量而言，甲醇（30 ml ~100ml）比汽油（13ml）更高，或者說，比汽油更安全。在美國，甲醇生產的安全防護和汽油是同一等級。此外，甲醇不具有累積健康危害，而汽油為致癌物，可引起基因突變以及胎兒畸形。還有人認為，甲醇無色無味，不易降解，發生洩漏後後果嚴重，實際情況是甲醇可用作微生物的培養基。

甲醇有毒在中國流傳甚廣有一些偶然原因，其中，不法分子以甲醇「造酒」的山西假酒案是一典型案例，其陰影久久揮之不去。

除此以外，還主要存在以下幾方面問題。

1.未列入國家能源戰略

因為缺乏對發展甲醇能源屬性的共識，在我國《能源發展戰略行動計劃（2014~2020）》《能源發展「十三五」規劃》《能源生產和消費革命戰略（2016~2030）》等國家級發展規劃中均沒有明確支持。正是缺乏國家層面的戰略，沒有全國上下一盤棋的相應部署，導致即使是在多年多地試點後，甲醇產業發展仍然舉步維艱。

2.缺乏法規政策支持

一是甲醇長期以來被納入化工原料管理，作為「危險化學品」，其難以進入能源領域。一些地區，把甲醇作為城管執法的重點打擊對象。老百姓與政府玩「貓鼠遊戲」，政府稽查時，老百姓把甲醇藏起來，政府走了，老百姓把甲醇用起來。對甲醇燃料的扶持不如其他能源。以甲醇汽年為例，有關扶持政策遠遠不及混合動力和電動車。

二是甲醇行業缺乏完整的生產和監管標準，監管的體制機制缺位。如：甲醇分子量小，具有一定的腐蝕性或侵蝕性，將純甲醇作為車用燃料時，除了用於特種甲醇汽車，對普通汽車有什麼要求；用甲醇與汽油混合的燃料，對添加劑有什麼要求，需要按照哪些相應的技術標準。還有一些地區，如福建莆田市，對舊車進行甲醇燃料設備的改裝，深受用戶歡迎，但沒有建立行業或國家的技術標準。由於國家沒有甲醇燃料的生產、儲存、運輸、應用的國家標準，也沒有對市場上甲醇燃料進行監管的機構，使得用戶難以放心使用甲醇燃料，導致甲醇燃料不能在全國市場推廣應用。國家應當針對甲醇的全產業鏈制定相應的法規政策和標準。

3.關鍵核心技術需要突破

第三、四、五代甲醇生產技術尚需成熟和大規模商業化應用。在使用層面上，還需要進一步積累數據，以做改進和提升。

四、曙光在望

世界的能源結構正在變化，「液態陽光」將成為人類新世紀乃至新千年的能源。

中國是世界甲醇市場最大的國家，也是甲醇資源開發潛力和選擇空間最大的國家，同時，中國的甲醇科技處在世界的同一起跑線上，因此，中國的取向將影響世界的走向。

我們應充分發揮社會主義制度的優越性，在黨中央、國務院的領導下，積極採取以下措施。

1.將「液態陽光」納入國家能源戰略，並儘快完善醇基燃料相關行業的法規、政策與技術標準

為實現「液態陽光」經濟相關行業健康有序發展，引領相關行業實現跨越式發展，需要進一步完善醇基燃料行業政策，重新界定甲醇的產品分類，制定一系列的行業標準，包括甲醇鍋爐國家標準、車用甲醇國家標準、船用甲醇國家標準、餐廚用甲醇國家標準等，建立相關技術和產品認證體系，加大標準實施推廣力度。確保各項政策措施和標準的連貫統一，提高政策綜合效力。

2. 合理布局生產、儲存、配送、交易、應用全產業鏈

一是聚焦增量、整合存量，建設國內外甲醇生產基地。發展 「液態陽光」經濟，首先要解決甲醇原料供應的長期穩定，在天然氣資源豐富的國內外地區建設千萬噸級以上的甲醇生產基地。其次要合理布局甲醇的生產、儲存、配送、應用全產業鏈。

二是中遊布局，做大貿易，建設甲醇儲運基地。在華東、華南、京津冀地區建設百萬噸級甲醇儲運基地，以支撐該區域甲醇下遊產業的發展。利用甲醇儲運基地，建設甲醇貿易平臺，結合甲醇作為大宗商品所具有的金融屬性開展期貨貿易。

3. 構建資本鏈，搶佔全球甲醇生產的制高點

搶佔全球甲醇生產的制高點，調整我國的能源結構並重構全球能源格局。

對接資本、助推產業，建設「液態陽光」經濟產業發展基金。整合社會資本資源，與國際知名投資機構及產業資本合作，共同發起成立產業發展基金，通過創新的技術成果與產業資本的對接，推動甲醇經濟建設涉及重大技術開發、產業化項目建設、基地建設等的實施。

做好全球資本戰略布局。通過國際併購，實現對全球甲醇產能的集中控制，增加對甲醇產業鏈的戰略性控制和國內企業對甲醇產業鏈的話語權。在此基礎上，增加全球甲醇貿易中使用人民幣進行支付的力度，推進資本項下的人民幣跨境流動，並帶動其他行業更多使用人民幣作為交易貨幣。

4. 突破關鍵核心技術，構建完整創新鏈

設立國家科技重大專項，建立國家實驗室或在國家實驗室中給予安排，以系統考慮國家能源結構和相關市場需求為基礎，深入凝練研發方向，從多學科優勢互補的角度形成合力、主導突破關鍵核心技術，形成從甲醇合成到甲醇廣泛應用的全鏈條相關高技術的創新鏈和相應標準，完成在全球範圍內的產業化的高技術布局，並通過資本紐帶推動並實現技術產業化。

一是要推進全產業鏈甲醇相關技術研發，如超低排放合成技術、五代碳中性甲醇合成技術等關鍵材料和高效的製備研製，實現零碳乃至負碳的低成本甲醇合成。二是要推進甲醇應用裝備創新，如甲醇燃料電池、甲醇高效鍋爐、甲醇重型內燃機等。三是要推進甲醇標準規範創新，如建設試點區域的立體環境監測和監控體系，提出甲醇應用的使用和環境等甲醇應用標準規範。

5. 營造良好使用環境

一是加強宣傳教育引導。開展形式多樣的「液態陽光」經濟宣傳，加強新聞宣傳、政策解讀和教育普及，準確闡述「液態陽光」經濟，把「清潔低碳、安全高效」的理念加以推廣、弘揚。注重引導輿論，回應社會關切，傳遞有利於加快「液態陽光」經濟發展的好聲音和正能量，積極營造濃厚、持久的輿論環境。二是調整資源性產品價格形成機制。清理和取消對傳統能源和資源性產品的各種顯性或隱性補貼，制定合理稅費，營造甲醇價格空間。三是積極培育甲醇經濟增長源。充分發掘運用關鍵技術解決方案，建設完整的天然氣化工產品產業鏈；推廣與居民住行消費和家庭生活環境改善緊密結合的應用產品，打造甲醇汽車產業鏈、甲醇船舶產業鏈、甲醇鍋爐產業鏈、甲醇專用廚房體系，增強群眾使用的意識和自覺性；適時推進甲醇輪船研製和運用，打造綠色海灣；適時開展甲醇儲能運用，開闢我國電能過剩解決新途徑。四是探索合理機制，團結各利益攸關方。對於各利益攸關方，要設計好參與和利益分配機制，團結各利益攸關方，減少推廣應用的阻力。

6. 設立「液態陽光」經濟示範區

選擇一部分沿海城市和西部城市作為「液態陽光」經濟示範區。

一是建設甲醇燃料重大應用示範工程，形成甲醇燃料鍋爐、甲醇重載內燃機、甲醇燃氣機、甲醇—氫燃料電池等應用的工程示範，推進關鍵技術研發和創新成果轉化，並制定出甲醇應用的國家或行業系列標準，加快甲醇燃料綜合利用的市場。

二是通過體制機制創新和政策先行先試，充分發揮示範區的綜合資源優勢，著力打造「液態陽光」產業園，建設大型倉儲物流基地，建設大型甲醇貿易平臺並編制甲醇交易指數，加快「液態陽光」產業集聚。

三是有效整合創新資源、科技服務資源、社會資本資源，實現產業鏈、創新鏈、資本鏈聯動。注重技術創新、產業示範、科技服務、轉化孵化的全產業技術創新鏈與產業鏈的協同發展，通過體制機制探索和市場化運營，形成示範區內各平臺間的緊密聯動，建立國際一流的甲醇經濟創新創業環境，並與示範區外的特色優勢研發資源合作，形成網絡化的創新與服務平臺。

我們相信，「液態陽光」將在世界的東方、在中國的神州大地上冉冉升起，照耀和造福全人類。

（作者系中國科學院控股有限公司董事長）

《中國科學報》 (2019-07-01 第7版 能源化工)