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国是访问丨能源转型会“开倒车”吗?******

  文/庞无忌

  2022年,受地缘政治冲突等因素影响,全球能源危机愈演愈烈。曾大力倡导放弃煤炭、走向脱碳化发展的欧洲国家在这个冬天也不得不重启煤电。英国、法国、丹麦、德国、芬兰、奥地利等国家陆续宣布延长或重新开放此前已关停、退役的燃煤电厂。

  全球能源转型会“开倒车”吗?全球走向脱碳目标,最终能带来多大机遇?

  毕马威中国气候变化和可持续发展主管合伙人沈莹在接受中新社国是直通车记者专访时表示,虽然去年冬天不少欧洲国家恢复煤电产能,可能暂时会增加碳排放,但是从长期来看,绿色低碳转型是各国对未来全球发展所达成的共识和不可逆转的趋势,不会因为一次“黑天鹅”事件就发生改变。

  不过,这个过程不会一帆风顺。全球脱碳是个循序渐进的过程,需要各国积极应对外部环境新挑战,协同推进能源低碳转型与能源安全供应保障,推动经济社会发展全面绿色转型。

  采访实录摘要如下:

  国是直通车:业界认为,全球形成的碳中和共识将有力地引导长期投资向低碳领域配置,未来全球走向脱碳目标将带来多大投资机遇?

  沈莹:碳中和最核心的是能源零碳化,能源结构转向以可再生能源为主是必然趋势,其中存在大量投资机会。此外,公路交通、海洋运输、航空的零碳化,工业、建筑业、农业等行业的绿色可持续发展,也会带来巨大投资机会。

  碳中和带来的不仅是环境效益,也会带来巨大经济效益,相关产业技术与产业规模必将得到蓬勃迅速发展,推动国家整体经济朝着低碳、绿色环保方向转型。

  国是直通车:近年来,各国纷纷布局新能源汽车等低碳相关产业。这会对全球经济竞争格局带来什么样的影响?

  沈莹:能源绿色低碳转型成为各国共识。从化石能源到可再生能源的转变将重塑世界竞争格局,并引发经济社会变革。可再生能源与化石能源相比具有难以耗尽、开发和使用相对灵活等特点,同时也存在能量密度低、不稳定、开发成本较高等缺点。

  因此,要提高可再生能源的产量和效率,必须通过技术创新,推出新的能量转换方法或提高现有生产消费流程效率。这场转型浪潮中,新兴技术和科技将成为核心驱动力,推动能源产业从资源、资本主导向技术主导转变。

  国是直通车:2022年受地缘政治冲突等因素影响,全球能源危机愈演愈烈,不少欧洲国家恢复煤电产能。这会加速还是阻碍全球脱碳发展进程?

  沈莹:俄罗斯在全球能源供应链中扮演着举足轻重的角色。乌克兰危机加深了各国对能源安全问题的担忧,尤其是对俄罗斯能源有较强依赖的欧洲。虽然去年冬天不少欧洲国家恢复煤电产能,可能会暂时增加碳排放,但从长期来看,绿色低碳转型是各国对未来全球发展所达成的共识和不可逆转的趋势,不会因为一次“黑天鹅”事件就发生改变。

  但它也不会一帆风顺。全球脱碳是个循序渐进的过程,需要各国积极应对外部环境新挑战,协同推进能源低碳转型与能源安全供应保障,推动经济社会发展全面绿色转型。

  此次全球能源危机,反而让越来越多国家意识到提升能源独立性的重要性。在碳中和目标引导下需要通过清洁能源来降低对化石燃料的进口依赖。长期来看,全球能源绿色低碳转型不会“开倒车”,未来清洁能源仍然是全球能源转型的方向,是未来能源增量的主体,是全球能源体系的重要组成部分。

  国是直通车:全球能源转型还面临哪些重大挑战和机遇?

  沈莹:全球能源转型的第一个挑战是技术。很多技术都是要创新、尝试的,这方面投入非常大。还需要很多政策、资金扶持,是一场大的社会气候变革。只有技术创新,才更有动能推动减碳、碳移除、碳中和、节能减排等。

  第二个挑战是资金。需要大量资金投入,不仅仅是政府,还需要社会资本的投入。

  机遇方面,可再生能源,碳达峰、碳中和是目前全球发展的主流方向,这不仅带来能源结构的变革,更将带来全球金属原材料供应的变革。

  这主要是由非化石能源所具有的制造业特征以及其产业链特点所决定的。目前我们对铜、镍、铝、锂、稀土等金属原材料的需求正不断攀升。例如,在能源结构转型过程中,风电、光伏、水电等绿色低碳产业的蓬勃发展,离不开上游金属原材料的供应,其中,风电大幅增长将推动对碳纤维、稀土和磁材(电机)等的需求。

  国是直通车:在这一过程中,中国拥有哪些优势?

  沈莹:中国强大的国家综合实力能为实现“碳中和”目标奠定坚实经济基础。中国持续推动绿色、新能源技术发展也将为实现“碳中和”目标提供充足动力。

  目前我国在可再生能源、新能源汽车等领域处于领先地位,拥有强大装备制造能力,掌握核心技术和关键产业链优势。

  以光伏产业为例,当前,我国光伏组件产量全球占比超过3/4,累计装机容量稳居世界第一,并已实现全产业链国产化。预计中国将会成为氢能、储能等新能源重要领域的全球主要增量市场,并且成为核心技术输出和产业投资的主要力量。

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    静心探索重要的基础科学问题不求“短平快”70后物理学家翁红明******

      翁红明在讲解电子运输理论。

      田春璐摄

      人物简介:

      翁红明,1977年出生,现为中国科学院物理研究所凝聚态理论与材料计算实验室研究员、博士生导师。主要致力于凝聚态物理计算方法和程序的开发以及新奇量子现象的计算研究,成果入选2015年度中国科学十大进展、英国物理学会《物理世界》2015年度十大突破、美国物理学会《物理评论》系列期刊创刊125周年纪念文集等。

      在中科院物理研究所(以下简称“物理所”)的年轻人里,研究员翁红明是小有名气的一位。就在刚刚过去的2022年,他因在数学物理学领域的杰出贡献,获得第四届“科学探索奖”。

      在国际计算凝聚态物理研究领域,翁红明成果颇丰。其中最为人称道的,是他和同事们合作首次在固体中观测到外尔费米子和三重简并费米子的准粒子。这是国际上物理学研究的重要科学突破,对拓扑电子学和量子计算机等颠覆性技术的诞生具有非常重要的意义。

      自由思考、厚积薄发,真正对人类文明有所贡献

      1928年,英国物理学家保罗·狄拉克提出了描述相对论电子态的狄拉克方程。1929年,德国科学家赫尔曼·外尔指出,当质量为零时,狄拉克方程描述的是一对重叠的具有相反手性的新粒子,即外尔费米子。这种神奇的粒子带有电荷,却不具有质量,因而具有确定的手性(指一个物体不能与其镜像相重合,如我们的双手,左手与右手互成镜像,但不能重合)。

      但是80多年过去了,科学家们一直没有能够在实验中观测到外尔费米子。直到2015年1月初,中科院物理所方忠研究员带领的研究组与普林斯顿大学研究小组合作,从理论上预言了在以砷化钽为代表的一批材料中存在着外尔费米子。此后,这个理论预言经过实验得到了进一步验证。

      在研究过程中,翁红明发挥了至关重要的作用。他从发表于1965年的一篇实验文献中受到启发,并通过第一性原理计算,初步认定砷化钽晶体等同结构家族材料可能是无需进行调控的、本征的外尔半金属。这类材料能够合成,没有磁性,没有中心对称,是实验制备、检测都非常便捷的绝佳材料。

      翁红明说:“这一发现的难度在于,从众多材料中找到合适的对象犹如大海捞针,必须对外尔费米子和材料物理特性都有相当认识才行。”

      在外尔费米子被发现的一年后,翁红明和同事们又进一步“预言”:在一类具有碳化钨晶体结构的材料中存在三重简并的电子态。

      2017年6月,这个新预言被实验证实,三重简并费米子被首次观测到。这是物理所科研团队继拓扑绝缘体、量子反常霍尔效应、外尔费米子之后,在拓扑物态研究领域取得的又一次重要突破,引起国际物理学界广泛关注。

      成绩源于多年的深耕积累。翁红明很享受在物理所工作的经历:“这无关荣誉,我找到了更感兴趣、更加深入的研究领域和方向。”

      自由思考、厚积薄发,一直是翁红明喜欢的学术氛围。他所追求的不是多发表文章,而是能攀登科学高峰,真正对人类文明有所贡献。

      科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的

      作为理论物理学家,翁红明专攻量子材料的计算和设计。

      物理学通常分成两大类,即理论物理和实验物理。理论物理通过理论推导和公式推算得出的结论被称为“预言”,“预言”必须通过实验验证才能成为国际公认的科学事实。

      在翁红明看来,他接连获得的几次重大发现,都离不开与同事们的通力合作。这,也是他做科研一直特别重视的一点。

      “理论预言、样品制备和实验观测,这三个环节缺一个都不行。”翁红明说,“在当今科学领域细分程度非常高的情况下,科研仅靠一个人或一个小组的力量是不够的。当有重要任务目标时,我们几个小组紧密合作,在理论、样品、实验等环节实现了环环相扣、无缝对接。”

      在许多人的想象中,理论物理学家的工作,就是每天独自埋头在稿纸堆里计算推演,然后坐着冥思苦想、灵光乍现。

      但翁红明认为,计算推演的确要做,思考分析也不可少,但和同行们的交流也非常重要。他每天上班的第一件事就是查看和了解国际上最新的科研进展,然后分析、思考、计算,再把自己的想法跟同事们交流。“很多时候,我的一些想法,或者说突然的一些灵感,其实都是在思考、交流和工作过程当中产生的。”

      “发现三重简并费米子”这一成果,就源于翁红明和石友国、钱天两位同事一次喝咖啡时的思想碰撞。

      物理所的咖啡厅在学术界享有盛誉,不但因为咖啡好喝,也因为常有科研人员汇聚在此畅聊科学、各抒己见,聊着聊着,灵感经常“火花四射”。

      和大家一样,翁红明、石友国和钱天工作之余也喜欢在咖啡厅一聚。翁红明有什么新想法会第一时间告诉他俩;石友国和钱天在实验过程中有什么新发现或疑惑,也会第一时间反馈给翁红明。

      “闲聊中就能交换信息,我们的交流是完全敞开的,毫无保留地让大家知道彼此做了什么。”翁红明说。

      翁红明告诉记者,在科研道路上,自己非常珍视的成功秘诀有两个,一个是注意总结和积累,另一个就是跟别人多交流。

      “目前我努力发展基于大数据和人工智能的凝聚态物质科学研究,其实也是基于这两点考虑,因为所有人的知识积累都体现在这些数据当中。”翁红明说。

      做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题

      1977年,翁红明出生在江苏泰兴一户普通人家。他的父母都是农民,家里还有一个姐姐。

      初中开始,翁红明第一次接触到物理,从此便沉迷其中。“物理让我对周围的世界有了更深入的了解和认识。”翁红明说。

      兴趣是最好的老师。对物理的热爱,指引着翁红明叩开了物理科学的大门。

      1996年,翁红明参加高考。在填报志愿时,他毫不犹豫地将所有的志愿都填上了物理。最终,他如愿被南京大学物理系录取。

      南京大学的物理系在凝聚态物理领域积淀很深。翁红明在这一领域进行相关知识的学习与研究,一学就是9年,直到博士毕业。毕业后,他去了日本的东北大学金属材料研究所做博士后研究,主要研究各种材料的导电性质。

      到日本一年半后,翁红明萌生了转换研究方向的想法。

      “我想要转到计算方法和程序的发展上,这是凝聚态物理领域中一个最基础也是最具有核心竞争力的方向。”翁红明说,“如果想要在这个领域有长远发展,就要在这个方向上有一定的积累。”在他看来,静下心来探索重要的基础科学问题,要比做一些“短平快”研究更有意义。

      想归想,但真正下定决心,翁红明也经过了一番纠结。

      他坦言:“当转到一个更基础的方向,也意味着你在未来的几年甚至是更长的时间里都需要耐得住坐冷板凳。所以必须做好思想准备,去做一些积累性的工作。”

      2008年,翁红明的人生又有了一次重大转折。

      那一年,物理研究所研究员、博士生导师方忠到日本访问交流,翁红明跟他进行了深入的交谈和讨论。

      翁红明告诉记者:“他跟我介绍了当时做的一项很有意思的工作。虽然我那时并没有很深刻的理解,却受到很大的启发——做研究应该抓住一些更新奇、更本质的问题。”

      在方忠的影响下,2010年,翁红明决定回到国内,入职物理研究所,成为方忠团队的一名成员。

      翁红明说:“每个人在一生当中可能会跟很多人交往交谈,但在人生重要转折时刻能够给你启发的却不多。能有这样的机遇去跟方忠老师交流并受到启发,我觉得这是非常宝贵和幸运的。”

      在新的一年里,翁红明说自己有很多研究工作要做,尤其是如何在拓扑电子学器件研究方面取得突破,促使拓扑电子态理论变成可落地应用的技术。而这,需要跟器件和应用等方向的研究人员进行交流和讨论。

      翁红明相信,拓扑时代的黎明时分正在临近。(记者 吴月辉)

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