# 中国的负碳发电 April 08, 2019 **降低二氧化碳浓度、减轻大气污染** *[英文原文由Leah Burrows撰写。](https://www.seas.harvard.edu/news/2019/04/carbon-negative-power-generation-for-china)* 如果想要实现《巴黎气候协定》的目标将全球气温升幅控制在前工业水平以上2摄氏度以内，那么仅仅依靠诸如风能和太阳能这种碳中和能源是远远不够的，使用负碳技术包括负碳能源来切实减少大气中的二氧化碳水平将是必不可少的。 尽管大部分气候研究者和倡导者一致认为负碳解决方案对达成《巴黎气候协定》的目标是必不可少的，然而目前大部分的负碳解决方案无法在近期投入实际应用，尤其是在中国这种高度依赖燃煤发电的大国。 如今，[哈佛大学John A. Paulson工程与应用科学学院](https://www.seas.harvard.edu/)和[哈佛大学中国能源、经济与环境项目](/)的科学家们同来自北京清华大学及中国、澳大利亚和美国其他高校机构的同仁们通力合作，对中国运用负碳发电的技术和经济可行性进行了分析。 该研究论文发表于Proceedings of the National Academy of Sciences。哈佛大学环境研究学教授[Michael McElroy](/people/michael-b-mcelroy)，同时也是该论文的共同通讯作者，评价道：“这篇论文提出了一个大胆的建议：中国不仅可以转化为负碳发电模式，而且可以以高经济效益的方式去做。” 清华大学环境学院副教授、论文第一通讯作者鲁玺表示：“我们设计的这套系统不仅能够用来进行长期的负碳发电，而且还能在短期内降低中国的空气污染程度。” 鲁玺教授过去曾是哈佛大学工程与应用科学学院的博士生和博士后研究员。 论文中提出的策略必须结合两种形式的绿色能源：碳生物能源的气化，以及碳捕捉和碳储存。 生物能源是负碳发电最为重要的工具。生物能源来自于地球上最佳的二氧化碳吸收器——植物。我们小学就学过，植物通过光合作用将二氧化碳转化为有机碳和氧气；植物里储存的碳可以通过火的燃烧再变回能源，或者通过发酵制成乙醇，或者通过气化，将富碳物质转化成一氧化碳、氢气和二氧化碳来作为燃料和工业原料。 将生物原料转化成能源后捕捉和储存二氧化碳废料的过程是负碳发电讨论度最高的策略之一，简称“BECCS” （伴随碳捕捉和碳储存的生物能源）。但问题是，大部分情况下, BECCS效益不高，需要大片土地来种植发电所需的植物，这会造成全球食物和水资源的短缺。但是，如果有办法能将这一过程变得更务实高效呢？ 研究团队转而提出了一个对绿色能源而言看似不可能的方案：煤炭。McElroy教授解释道：“单单用生物燃料的话，效果并不明显。但如果添加了煤炭就能提供一个非常重要的能源，将生物燃料和煤炭掺在一起并将混合物气化，就能释放出高纯度的氢气。” 模拟了各种不同比例的生物燃料和煤炭的混合物后，研究者发现只要混合物中生物燃料的比例不低于35%而且碳废料被成功捕捉到，生产出的电就能减少大气中二氧化碳的含量；该混合比例下，均摊电费成本每千瓦小时不到9.2美分。假设碳定价每吨约52美元，那么这套系统跟中国目前的燃煤火力发电厂相比成本上是很有竞争力的。 这项策略的关键是使用农作物残余物——即农田收割后农作物的残余部分——作为生物燃料。 一般情况下，农民会在收割农作物后放火烧净农田里的残留作物，这种季节性烧田是中国空气污染的一个主要污染源。回收残留农作物并将其用作生物燃料不仅能降低空气中二氧化碳的含量，而且能大大改善全国的空气质量，气化也将大大简化从废气中剔除空气污染物的过程。研究者们承认开发出一套收集和运送生物质到发电厂的系统还需要时间，但是这套系统并不需要一步到位，可以一点点推进。 哈佛中国项目执行总监、论文共同通讯作者Chris P. Nielsen说：“我们通过研究整个煤炭／生物质比例的范围，明确了中国逐步向负碳能源转化的路径：首先，使用少量生物燃料来减少碳排放净值；然后，逐渐走向碳中和并最终形成负碳系统。层层推进， 无需一步到位。” 鲁玺教授认为：“这项研究为期望在中国实行负碳能源的决策者们提供了关键信息。” 该研究论文的其他合作作者包括澳大利亚昆士兰大学曹亮博士、中国南京大学王海鲲教授、美国宾夕法尼亚州立大学彭暐助理教授、哈佛大学中国项目执行总监Chris Nielsen、中国华中科技大学杨晴副教授、美国加州伯克利大学沈波研究员、中国清华大学环境学院邢佳副教授、王书肖教授和蔡思翌博士；第一通讯作者鲁玺副教授与其他三位中国高校的共同作者均为哈佛中国项目校友；哈佛大学全球研究基金提供部分资金支持。 *引文: Xi Lu, Liang Cao, Haikun Wang, Wei Peng, Jia Xing, Shuxiao Wang, Siyi Cai, Bo Shen, Qing Yang, Chris P. Nielsen, and Michael B. McElroy. 2019. “*[Gasification of coal and biomass: a net carbon-negative power source for environmental-friendly electricity generation in China](https://www.pnas.org/content/early/2019/04/02/1812239116)*.” Proceedings of the National Academy of Sciences.* See also:- [ Air Pollutants and Greenhouse Gases ](/corresponding-research-pages/air-pollutants) - [ Atmospheric Transport and Chemistry Modeling ](/corresponding-research-pages/atmospheric-transport) - [ Atmospheric Measurements ](/corresponding-research-pages/field-observations-air-pollutants-and-ghgs) - [ Atmospheric Emissions ](/corresponding-research-pages/emissions) - [ Renewable and Low-Carbon Electric Power and Grid Integration ](/corresponding-research-pages/renewable-electric-power-grid-integration) - [ Economy and Policy ](/corresponding-research-pages/economy-policy) - [ News ](/news-type/news-1) - [ 空气污染、温室气体与气候 ](/research-interests/air-pollution-greenhouse-gases-climate-cn) - [ 能源与电网 ](/research-interests/energy-grid-cn) - [ 政策 ](/research-interests/policy-cn) Share on:- [ Facebook ](#) - [ Twitter ](#) - [ Linkedin ](#)