北京電視臺(tái)科教頻道：11位科學(xué)家接力演講，“2022科學(xué)跨年之夜”演講全文來(lái)了！
發(fā)布時(shí)間:2021-12-31 | 來(lái)源：北京科協(xié) | 瀏覽量：
2021年12月31日晚20時(shí)，“2022科學(xué)跨年系列活動(dòng)”之“2022科學(xué)跨年之夜”在北京廣播電視臺(tái)科教頻道播出，人民日?qǐng)?bào)客戶(hù)端、新華社客戶(hù)端、“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”學(xué)習(xí)平臺(tái)、央視頻、中國(guó)青年報(bào)客戶(hù)端、中國(guó)科技網(wǎng)、北京時(shí)間、北京日?qǐng)?bào)客戶(hù)端、北京16+1區(qū)融媒體中心新媒體平臺(tái)、科協(xié)頻道、北京科技報(bào)客戶(hù)端、騰訊新聞、今日頭條、嗶哩嗶哩、新浪科技、微博、抖音、微信視頻號(hào)等新媒體網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)聯(lián)合播出。
“2022科學(xué)跨年之夜”活動(dòng)由北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、北京市廣播電視局、北京廣播電視臺(tái)主辦，北京科學(xué)中心、北京電視產(chǎn)業(yè)發(fā)展集團(tuán)有限公司承辦，北京科技報(bào)社、北京科技記者編輯協(xié)會(huì)協(xié)辦,北京廣播電視臺(tái)科教頻道中心制作。
作為“2022科學(xué)跨年系列活動(dòng)”的主要活動(dòng)之一，“2022科學(xué)跨年之夜”以“科技創(chuàng)新，自立自強(qiáng)”為主題，邀請(qǐng)北京市科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)主席、中國(guó)工程院院士、中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究所分子生物學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉德培作新年致辭，邀請(qǐng)高德利、樊代明、孫寶國(guó)、蘇東林四位院士和張德良、吳季、陳寶權(quán)、陶飛、張立、沈陽(yáng)等六位在各自領(lǐng)域做出重大貢獻(xiàn)的科學(xué)家，分別就“雙碳”行動(dòng)、后疫情時(shí)代、智止流言、科技自立自強(qiáng)、科學(xué)家精神、激發(fā)好奇心、科技冬奧、數(shù)字經(jīng)濟(jì)、保護(hù)生物多樣性、元宇宙等為主題，向公眾講述了重大科研成果的創(chuàng)造故事、建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)的奉獻(xiàn)故事、國(guó)家科技發(fā)展的進(jìn)步故事，展現(xiàn)科學(xué)家們立志實(shí)現(xiàn)“高水平科技自立自強(qiáng)”的信心和決心，科技報(bào)國(guó)的奮斗豪情，使“愛(ài)國(guó)、創(chuàng)新、求實(shí)、奉獻(xiàn)、協(xié)同、育人”的科學(xué)家精神真正觸達(dá)人心?？茖W(xué)家的演講內(nèi)容反映了北京建設(shè)國(guó)際科技創(chuàng)新中心的成就，以此激發(fā)科研工作者的創(chuàng)新活力，賦能首都創(chuàng)新發(fā)展。
本次活動(dòng)也是北京市廣播電視局和北京市科協(xié)攜手打造首都科普“新視聽(tīng)”后落地播出的首個(gè)熒屏品牌，成為推動(dòng)北京廣播電視網(wǎng)絡(luò)視聽(tīng)和首都公民科學(xué)素質(zhì)建設(shè)融合發(fā)展的一次重要嘗試。
“雙碳”行動(dòng)：
神奇的地下“井工廠(chǎng)”
高德利
中國(guó)科學(xué)院院士
中國(guó)石油大學(xué)（北京）石油與天然氣工程
國(guó)家重點(diǎn)學(xué)科負(fù)責(zé)人
石油工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任
石油、天然氣、煤炭，是當(dāng)今世界的三大能源支柱?？墒沁@三大支柱，也是排放二氧化碳的“大戶(hù)”，尤其是煤炭。2020年，我國(guó)的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭、石油、天然氣加在一起，占比接近85%（其中煤炭近57%）。
為了阻遏全球變暖，我國(guó)提出了“雙碳”目標(biāo)，即：力爭(zhēng)于2030年前二氧化碳排放達(dá)到峰值，并努力爭(zhēng)取在2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。在國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)的要求下，我們必須減排。
既要實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)，又要保障國(guó)家能源安全，這是我國(guó)面臨的重大需求和挑戰(zhàn)。在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，傳統(tǒng)化石能源依舊是人類(lèi)所依賴(lài)的主要能源，因此我們必須推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源的綠色開(kāi)發(fā)與利用，亟需用創(chuàng)新性思維和辦法來(lái)解決相關(guān)問(wèn)題。
煤炭不能簡(jiǎn)單放棄
在我國(guó)大力推進(jìn)碳減排的形勢(shì)下，把煤炭“換掉”行不行？立足于現(xiàn)實(shí)來(lái)說(shuō)，這是很難做到的。
我國(guó)陸地埋深在1000~3000米這個(gè)層面的煤炭資源量將近3.8萬(wàn)億噸，埋深超過(guò)3000米的更深部還有不少煤炭資源，而且海洋覆蓋區(qū)域也蘊(yùn)藏著豐富的煤炭資源。可以說(shuō)，我國(guó)是一個(gè)名副其實(shí)的“煤炭大國(guó)”。
人們平時(shí)生活和生產(chǎn)中使用的電力，其實(shí)屬于“二次能源”，是燃燒煤炭或其他能源資源轉(zhuǎn)化而來(lái)的。如今我國(guó)電力的供應(yīng)基本上是穩(wěn)定的，但是，如果離了煤電，電力供應(yīng)的安全保障就會(huì)受到很大影響。2021年，全國(guó)很多地方電力供應(yīng)緊張，甚至限電、斷電，就與煤炭供應(yīng)減少有很大的關(guān)系。
我們不妨換一種新的思路：能不能把煤炭等化石能源變成低排放的低碳清潔能源？如果我們實(shí)現(xiàn)了這個(gè)目標(biāo)，就既能保證國(guó)家能源安全，又能兼顧環(huán)保減排的要求。
高德利院士在科學(xué)跨年夜現(xiàn)場(chǎng)演講 攝影/張星海
我們要怎么樣才能實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)呢？我們可以想辦法把原本建在地面的煤制氣（氫氣及其他燃?xì)猓⒚褐朴偷然S(chǎng)及煤電廠(chǎng)，都“搬到”地下去就好了。
例如，讓煤炭在地下實(shí)現(xiàn)綠色、低碳的轉(zhuǎn)化，產(chǎn)出氫氣、甲烷氣等氣態(tài)能源，而包括煤灰、煤渣等在內(nèi)的固體廢物，則可全都留在地下。如此一來(lái)，我們國(guó)家能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)就可以跨越石油時(shí)代，從目前的煤炭時(shí)代進(jìn)入未來(lái)的氣態(tài)能源時(shí)代。
神奇的地下“井工廠(chǎng)”
地下煤層中往往含有煤層氣，其主要成分為甲烷氣（學(xué)名），它還有一個(gè)恐怖的名字叫“瓦斯”。很多人都知道，煤礦瓦斯爆炸，是采煤過(guò)程中的第一大“殺手”。再者，煤層氣如果被釋放到大氣中，還會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的溫室效應(yīng)，等量煤層氣所產(chǎn)生的溫室效應(yīng)要大于二氧化碳的20多倍。
但從另一個(gè)角度來(lái)看，煤層氣其實(shí)也是種低碳清潔的非常規(guī)天然氣。相關(guān)資料顯示，我國(guó)陸上煤層氣資源量達(dá)到71萬(wàn)億立方米，其中埋深超過(guò)2千米的煤層氣資源量超過(guò)40萬(wàn)億立方米。在采煤前先將煤層氣開(kāi)采出來(lái)，即“先采氣后采煤”，這不僅能減少煤礦瓦斯災(zāi)害、保護(hù)大氣環(huán)境，而且還能增加天然氣供給，緩解我國(guó)天然氣供求矛盾。
如何開(kāi)采這些深層能源資源呢？我們可以在采煤之前，首先在地下開(kāi)設(shè)“工廠(chǎng)”，把危險(xiǎn)的煤層氣開(kāi)采出來(lái)，作為一種低碳清潔的氣態(tài)能源加以利用。
地下數(shù)千米的深處，人員作業(yè)的危險(xiǎn)性和成本都很高，所以要在地下開(kāi)設(shè)“工廠(chǎng)”，主要依靠定向鉆掘技術(shù)。這類(lèi)通過(guò)鉆掘來(lái)建立的工廠(chǎng)顯然有別于地面上搭建的工廠(chǎng)，可以稱(chēng)之為地下“井工廠(chǎng)”。
定向鉆掘技術(shù)在油氣行業(yè)內(nèi)已經(jīng)比較成熟了，對(duì)于地下深層的油氣，人們通常是在地下建立通道，讓油氣自己流出來(lái)。雖然聽(tīng)起來(lái)像水井一樣簡(jiǎn)單，但實(shí)際上油氣井的結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，而且更深（如今我國(guó)最深的油氣井已超過(guò)9000米了）。
借助油氣領(lǐng)域“定向鉆掘”的技術(shù)，地下工廠(chǎng)所需的管道、反應(yīng)室等，都可以按需鉆出來(lái)，可以控制鉆頭幾乎是“想去哪就去哪”。
地下“井工廠(chǎng)”概念示意圖 供圖/高德利
我們有一個(gè)概念設(shè)計(jì)：首先在煤層頂部沿著水平方向打一個(gè)幾百米（甚至上千米）的生產(chǎn)井，并做適當(dāng)?shù)脑霎a(chǎn)改造，配套各種設(shè)施和功能。
而在煤層的底部，還要鉆一些水平加熱井，進(jìn)行煤礦的加熱轉(zhuǎn)化——煤層氣會(huì)吸附在煤炭上，給開(kāi)采造成難度，如果在煤層底部加熱，這些煤層氣就會(huì)解吸出來(lái)，最終進(jìn)入生產(chǎn)井，使煤層氣的產(chǎn)量增加、采收率提高。
在煤層氣采集完成的基礎(chǔ)上，可對(duì)地下“井工廠(chǎng)”進(jìn)行適當(dāng)改造，以便將剩下的煤炭轉(zhuǎn)化為氣態(tài)能源等。
可以說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)戰(zhàn)略舉措對(duì)于我國(guó)深地煤層氣與煤炭一體化綠色開(kāi)發(fā)來(lái)說(shuō)，是極具突破性的一環(huán)。
采用綠色能源給地下“井工廠(chǎng)”供電
在煤層氣的采集過(guò)程中，地下“井工廠(chǎng)”的電加熱設(shè)備需要耗電來(lái)加熱煤層。我國(guó)如今還是以火力發(fā)電為主，如果用火力發(fā)電的方式給礦井設(shè)備供電，豈不是“撿了芝麻，丟了西瓜”？因此，使用清潔能源發(fā)電也是很重要的。
例如，我們可以利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源電力為礦井設(shè)備供電，讓“井工廠(chǎng)”用上“更好的電”，可促使深地能礦綠色高效開(kāi)發(fā)工程實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排與降本增效的目標(biāo)。
“井工廠(chǎng)”和可再生能源電力相結(jié)合，可以做到因地制宜、就地取材。比如開(kāi)采煤炭的礦場(chǎng)恰好風(fēng)很大，就能利用風(fēng)能發(fā)電；光照條件好，就可以采用光伏發(fā)電。
風(fēng)能和太陽(yáng)能雖然清潔，但有一個(gè)無(wú)法回避的問(wèn)題：不穩(wěn)定。這些可再生能源的輸出，受到天氣變化的強(qiáng)烈影響。幸而這些不穩(wěn)定性對(duì)“井工廠(chǎng)”的影響不是特別大。只要再加一些儲(chǔ)能的設(shè)施，就完全可以加以調(diào)節(jié)。相關(guān)技術(shù)還有待研發(fā)，并需要多學(xué)科交叉融合。
總之，既要實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，又要保障國(guó)家能源安全，這是我國(guó)面臨的重大需求和挑戰(zhàn)，在可以預(yù)見(jiàn)的未來(lái)，傳統(tǒng)化石能源依舊是人類(lèi)所依賴(lài)的主要能源，因此我們必須推動(dòng)傳統(tǒng)化石能源的綠色開(kāi)發(fā)與利用，必須用創(chuàng)新性思維和辦法來(lái)解決核心問(wèn)題。
推動(dòng)我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”是一項(xiàng)關(guān)系到我國(guó)未來(lái)數(shù)十年發(fā)展的戰(zhàn)略性舉措，其不僅是履行我國(guó)作為世界第二大經(jīng)濟(jì)體的國(guó)際義務(wù)與責(zé)任，也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)發(fā)展方式轉(zhuǎn)型的必然路徑。
根據(jù)我國(guó)能源礦產(chǎn)資源的稟賦情況，“深地能礦原位轉(zhuǎn)化與綠色高效開(kāi)發(fā)利用”技術(shù)應(yīng)該成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)和保障國(guó)家能源安全的重大戰(zhàn)略舉措之一，特別是面對(duì)那些埋深超過(guò)1000米的深部煤炭與煤層氣資源一體化綠色高效開(kāi)發(fā)難題，這樣的戰(zhàn)略舉措很可能是必由之路，其潛在的經(jīng)濟(jì)社會(huì)價(jià)值難以估量。
另外，通過(guò)實(shí)施如此重大的戰(zhàn)略舉措，可望建立跨行業(yè)交叉融合與協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展范式，同時(shí)在深地能礦原位轉(zhuǎn)化與綠色高效開(kāi)發(fā)領(lǐng)域形成新的學(xué)科與產(chǎn)業(yè)布局，甚至在很大程度上引領(lǐng)未來(lái)能源技術(shù)的發(fā)展方向。
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北京電視臺(tái)科教頻道：https://item.btime.com/509hpmrncc48gloabi2761n1atk
北京科協(xié)：https://mp.weixin.qq.com/s/kNUDQjSneOD8p50TYcAC9w
（編輯 李昕陽(yáng)）
