中国工程院院士毛新平：碳中和与经济要协同发展

　　8月10-12日，第十五届国际汽车轻量化大会暨展览会在江苏扬州召开，行业专家学者、业内精英齐聚扬州，共襄中国汽车轻量化领域一年一度之盛举，交流探讨汽车轻量化领域的最新技术和发展成果。

　　在大会的技术报告环节，中国工程院院士、北京科技大学终身教授毛新平围绕“双碳”目标及低碳汽车用钢发表精彩演讲。

　　中国工程院院士毛新平作报告

　　毛新平院士主要观点如下：

　　1、在中国“3060”的“双碳”背景下，钢铁工业可以实现“双碳”目标，其中非常重要的是实现碳中和与经济协同发展，同时做好技术创新。

　　2、对于汽车材料的碳中和，未来的发展方向一是通过高强化高性能减少二氧化碳排放；二是在制造过程要低碳化。实现流程再造，采用更加简约高效的流程生产所需的大宗基础原材料。

　　3、通过研究发现，薄板连铸连轧有更高的连续性，同时具有更好的、更优异的抗延迟断裂的性能。

　　以下内容为现场演讲实录：

　　尊敬的各位领导、各位汽车行业的同仁，大家上午好，很荣幸再次参加轻量化大会。今天对话的内容是关于我国“双碳”目标和低碳汽车用钢。

　　我主要报告以下三个方面的内容。

　　首先看国家“双碳”目标的相关情况。

　　由于温室气体的问题，使得世界各国对于“双碳”特别是碳中和这个问题给予了高度重视。到目前为止，世界各国就碳中和基本上达成了共识，欧美发达国家基本上确定他们的碳中和时间是2050年。我们国家2020年9月提出“双碳”目标，就是“3060”目标。

　　我国为了真正落实“双碳”目标，2021年10月24日由国务院专门颁布《2030年前碳达峰行动方案》，也就是说2030是达峰的目标，具体怎么操作、怎么量化，这个文件就给出了要求，分为两个阶段：2025年和2030年。30年达峰的目标就是两个：一是非化石能源消费比重达到25%，单位国内生产总值二氧化碳排放较2005年下降65%，所以什么叫“达峰”？这两个指标就是对“达峰”的具体考核。这样各个相关行业都按照指标去分解，结合具体的行业情况具体抓落实。钢铁行业经过了差不多一年时间的研究，准备在下周的15号给全社会发布一个中国钢铁工业的“双碳”愿景及技术路线图，在文件里就明确了两点：第一，钢铁工业可以实现“双碳”目标；第二，实现“双碳”目标主要基于6大路径、12项具体工作和若干关键技术的开发应用和推广。对于相关其他行业包括汽车行业都给予了高度重视。

　　我们又必须认识到，中国要实现碳中和面临的压力特别大。这里给出的数据是2019年国际能源总署关于世界主要国家二氧化碳排放的比例。在这个资料中可以看到，我国二氧化碳排放占了全世界大概二分之一的总量，这个绝对数是美国的2倍、是欧盟的3倍。如果看单位GDP的二氧化碳排放，差距就更大，也就是说我们国家在实现“双碳”目标特别是碳中和领域，我们要做的事情还特别多，应该说压力还非常大。

　　这里给出了我们能够统计的世界主要国家和地区二氧化碳排放的情况。美国是4000亿吨，欧盟大概3500亿吨，我们大概在200亿吨。实际上二氧化碳的排放是过去一定历史时期内经济发展情况的一个表征，某种程度上表征了社会财富的积累情况，大概可以这么看待。从这个资料可以看到，实现碳中和，实际上和经济发展之间存在矛盾，所以我们要实现碳中和非常重要的是协调好碳中和与经济发展之间的矛盾，要协同发展。

　　总体来讲，我们要实现碳中和面临的压力也是非常大的：一是碳减排的时间短、任务重；二是经济转型升级压力大；三是能源系统转型难度特别大。因为我们的能源结构中，我们的煤炭占了58%以上，二氧化碳排放也占到80%。但是，碳中和对于我国未来的发展尤为重要：开创生态文明新时代，迈入能源可持续发展新阶段，构建经济高质量发展新格局，对于我们来说尤为重要。

　　这是碳中和国家战略的基本情况的回顾。接下来看一下汽车行业低碳发展的相关需求情况。

　　去年，汽车产量2652.8万辆。在汽车产量快速增长的同时，我们也看到由于总量的增加，交通领域二氧化碳的排放也在快速增长。2021年，道路交通直接的二氧化碳排放接近8亿吨，占全国大概8%；钢铁是16%；能源是40%，能源是我国二氧化碳排放量最大的行业，交通运输也占了8%，也占了排放大户。

　　为了应对碳中和趋势，国内外相关企业围绕碳中和目标的实现，也采取了相关措施，包括国内外的相关主机厂等等。

　　从汽车行业未来的发展角度来看，对于汽车乃至于汽车零部件、汽车材料的全生命周期碳排放的评价，已经成为汽车领域发展的重要工作。而就汽车材料来讲，应对碳中和，我们认为未来要做的事情主要是两个方面。一是高强化高性能，通过高性能减少二氧化碳的排放（两方面，直接降低二氧化碳排放，每降低1公斤重量，全生命周期可以减少23千瓦时，也就是减少13.6公斤的二氧化碳排放；还有间接排放，由于减少了钢铁使用量，每减少1公斤，可减少二氧化碳排放2.1公斤左右），所以在汽车用材料未来发展总体规划当中，汽车材料的高强化是重要的发展方向。就钢铁而言，比如冷成形的未来发展趋势从1.2MPa一直到最终估计会发展到1.7MPa，而热成形钢从1.5、1.8到2.0GPa是可以期待的，所以高强化是汽车未来发展的主体方向。第二个方向是低碳化，制造过程要低碳。这里列举了传统钢铁材料的制造流程，以铁矿石为原料，通过高炉转炉冶炼，再通过传统的热轧、冷轧等工艺加工到汽车产品所需要的厚度，这个流程特别长又特别复杂。所以流程复杂、能耗高、排放大：这是目前钢铁行业存在的问题。

　　所以围绕着钢铁的低碳化发展，中国钢铁工业未来实现“双碳”的六大路径当中，其中一个非常重要的就是流程再造。我们国家制造业分为两类：离散的、连续的。六大基础原材料行业：钢铁、有色、石油、化工、水泥和轻纺，六大基础原材料产业制造流程的共同特点就是流程工业，流程工业占了我国二氧化碳排放一半以上。所以对于流程工业来讲，实现碳中和是我们要抓的主要矛盾，因为它的排放多，而它的特点又是流程工业，所以我国要实现碳中和目标就一定要抓住流程工业这个主要矛盾，要实现流程再造，采用更加简约、高效的流程生产我们所需要的大宗基础原材料。今天所讲的汽车用钢就是其中一个具体体现，我们要采用更加简约、高效、低碳的流程生产相关材料。

　　再看一下相关的低碳汽车用钢的研发和应用进展情况。

　　关于薄板连铸连轧，是把传统流程中独立分散的流程（大概1公里长）简约到390米，现在最新的流程到180米，完成钢水的凝固到杂质的连续化的制造过程。在7分钟内从钢水加工制作到我们需要的板材，最薄的厚度可以到0.6mm，完全可以满足汽车行业的需求。这个流程的最大特点，第一是低碳，能源消耗二氧化碳排放只是传统流程大概一半；第二产品特点薄规格、高强度，恰恰是我们汽车白车身用钢的厚度领域，高强化又是白车身发展的总需求。另外有更高的几何尺寸精度包括板型，这恰恰是汽车行业所需要的。同时，通过我们的基础研究也表明，它在一些汽车材料关键的技术方面有所改进和提高。

　　未来我们总体的规划就是要用薄板连铸连轧生产的材料全面替代汽车白车身用钢，不包括覆盖件。这是未来的发展趋势，应该为期不远。

　　基于这个流程，通过我们的研究，薄板连铸连轧有更高的连续性，同时具有更好的、更优异的抗延迟断裂的性能。相关的成形性能、焊接和磷化的性能通过相关评估，通过主机厂按照程序进行的评价。

　　总体来讲，碳达峰、碳中和这件事情对于我们国家经济社会发展未来的影响特别大，刚才提到要实现碳中和目标是和经济社会发展相矛盾的，我们要解决的问题是协同发展，我们的抓手是技术创新，所以它带来的是社会变革，同时也是一次深刻的产业变革，但更重要的是它是极具挑战的科技革命。我们一定要用变革的思维来思考现有技术，这是各位专业技术同仁们可能需要思考的问题。想想现在全社会二氧化碳排放到今天112亿吨，在不到40年的时间要实现碳中和，把112亿吨减少、消纳、吸收最后正负为0，这是多么艰巨的任务。所以我们一定要用创新的思维来思考。

　　对于汽车材料，我们认为钢铁还将是汽车领域一个重要的材料，特别是“双碳”背景下，可能我们在汽车材料的选型方面，我认为未来钢铁利用的领域还会更广。它要解决的问题就是两方面：一是材料本身的高性能化，具体来讲是高强化，具体的路径一是冷加工，二是热成形；另一个重要方向就是我们的制造过程更加低碳、流程更加简约高效。

　　借这个机会和大家谈一些认识和体会，不一定正确，请大家批评指正。谢谢。