实现碳达峰碳中和，是贯彻新发展理念、构建新发展格局、推动高质量发展的内在要求，是党中央统筹国内国际两个大局作出的重大战略决策。日前，中国科学院院士、中国科学院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所所长、深圳理工大学材料科学与能源工程学院名誉院长成会明做客惠州西湖科学讲坛，以“新能源与新材料”为主题作专题报告。
成会明结合他在相关领域深耕多年的丰富知识储备和经验积累，用翔实的数据、生动的语言和鲜活的事例，从实现碳中和的重要性、可能路径、可再生能源与新材料、碳中和愿景等四个方面，进行了一场深入浅出的科普讲授，并建议惠州要抓住省政策机遇和“双碳”新风口，坚持产业全链条发展思维，搭建“产学研用”各方协同合作平台，高效促进科技成果转化落地。
碳中和“六化”离不开变革性技术支撑
气候变化是人类面临的全球性问题，随着各国二氧化碳排放，温室气体猛增，对生命系统构成威胁。在这一背景下，世界各国以全球协约的方式减排温室气体。2020年，我国提出力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和的目标。
什么是碳达峰和碳中和？通俗来讲，碳达峰指二氧化碳排放量在某一年达到了最大值，之后逐步降低；碳中和则指一段时间内，特定组织或整个社会活动产生的二氧化碳，通过植树造林、海洋吸收、工程封存等自然、人为手段被吸收和抵消掉，实现二氧化碳“零排放”。
“实现双碳目标不仅对保障国家能源安全、建设绿水青山美好家园有重要作用，还在领先第四次能源革命方面具有重要战略意义。”成会明说，人类历史上有三次能源革命，每一次均推动了工业革命，引起世界格局发生巨大变化。当前，能源结构正从高碳向低碳、无碳转变，能源产业由资源属性向智能制造属性转变。他认为，第四次能源革命的标志正是新能源产业的蓬勃兴起，把握住这次能源革命，是我国换道超车的机遇。
当前，我国能源结构还是以化石能源为主，要在2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和，双碳间隔时间仅为30年，相对于其他国家，过渡时间紧迫。
“我国碳中和事业概括来说就是任务艰巨、时间紧迫，相关技术、产业发展迫在眉睫。”成会明表示，要实现碳中和，需要构建三端发力的碳减排体系，在能源生产方面实现替代一部分，工业生产、交通建筑方面实现减排一部分，在碳汇等方面实现增加一部分。总结来说，就是要达成能源生产低碳化、能源使用电气化、能源网络智能化、工业过程氢能化、二氧化碳资源化、资源利用循环化。
具体到做法上，则要大力发展风电、光伏等可再生能源，构建高效、绿色、低碳的电能消费体系，构建多元互补、协调互动的新型智慧能源体系，充分利用绿氢降低工业排放，促进碳中和循环经济的发展，开发关键材料的绿色循环回收技术，这些都需要有变革性技术支撑才行。
例如，在能源生产低碳化方面，要重构能源体系，让新能源规模化发展，建设新型电力系统，实现高度的电气化。新能源的生产、储存、运输、管理、使用等方面都需要有突破性的技术。
储能技术是实现双碳目标的关键支撑技术
“开发和利用可再生能源是实现‘碳中和’目标的重要途径。”成会明用翔实数据来佐证，煤炭每发一度电平均碳排放为330克，天然气的碳排放只有179克，而太阳能只有10克，风能只有7克，发电平均碳排放量仅为煤炭的3%。
在成会明看来，可再生能源发电具有间歇性、随机性大的特点，人类要大规模利用还面临对其高效转换和存储的难题，因此也可以讲，储能技术是实现双碳目标的关键支撑技术。
储能技术中，目前探索存储方法主要有两种，一是氢储能，2023年7月氢能进入国家发展改革委产业结构鼓励类项目。“氢能产业链条大、应用广，但技术难、挑战大，短期内难以进入产业化应用。”成会明说道。
第二种储能方式是直接以电的方式进行存储，如电化学储能和机械储能。近年来，我国以电化学储能为代表的新型储能发展迅猛，尤其被广泛应用在消费电子、动力和储能领域的锂离子电池，仅2023年，中国锂离子电池出货量占全球的70%。“目前，锂电池正向高安全性的全固态电池发展，但由于我国锂资源对外依存度高，锂电池难以独立满足大规模电网储能要求，将形成储能技术多元发展局面。”
成会明表示，目前，我国科学界对钠离子电池、锌离子电池等多种储能技术进行应用开发。他的团队也与港华能源研究院（深圳）共建高效储能联合创新中心，形成了第一代锌离子电池产品原型，目前已建成小试线，进行新技术导入与新概念验证，正在构建锌电池基UPS不间断电源与数据基站应急电源示范。
建议惠州搭建“产学研用”协同平台
新材料对可再生能源的高效利用起到关键与主导作用。在储能技术发展中，就能看到新材料应用和研发的身影。
成会明介绍，以光伏发电为例，目前已从第一代的硅系太阳电池迭代到了第三代的新型太阳电池。实现迭代的原因正在于钙钛矿材料制取技术的突飞猛进，“2009年钙钛矿材料首次应用在太阳电池，光电转换效率仅为3.8%，当时单晶硅电池的效率已达到25%，但到2023年时，它的效率已飙至26%，与晶硅电池效率相当。”
“事实证明，突破能量转换效率的极限是发明新材料。”成会明表示，新材料对新能源的产生、转换、储存都具有重要支撑作用，并将催生一系列新兴产业，例如可再生能源与低碳能源、先进储能技术、绿氢技术、智慧能源网、新能源装备制造、智慧建筑以及节能、环保等。这些碳中和细分产业发展前景广阔，是地方产业转型升级、培育发展新质生产力的重要机遇。
今年，省委、省政府印发《关于支持惠州加快构建绿色低碳产业体系打造广东高质量发展新增长极的意见》，支持惠州加快构建绿色低碳产业体系，打造广东高质量发展新增长极。面对这一重大机遇，成会明建议，惠州要抓住省政策机遇和“双碳”新风口，坚持产业全链条发展思维，搭建“产学研用”各方协同合作平台，高效促进科技成果转化落地。
