未來能源向我們走來，但若要取代化石能源，并非易事。
“我們以碳中和來推動能源轉(zhuǎn)型，從對化石能源系統(tǒng)的依賴轉(zhuǎn)到以新能源、電氣化為主體的方向上來，這里面遇到的挑戰(zhàn)和問題也不少。” 7月8日，北京大學(xué)能源研究院特聘研究員楊福強在未來能源大會上表示。
國家電投集團呂錫嘉表示，“不論是做CCUS(碳捕集、固定與利用)，還是做氫能儲能，未來很長一段時間都是高投入低回收的階段，因為技術(shù)的更新?lián)Q代，技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈的成熟，需要的是碳市場，包括國家政策、金融市場的完善。”
挑戰(zhàn)不小，機遇也很大。清潔能源成本在降低，技術(shù)難關(guān)也正在被攻破。從2015年到2020年，車用燃料電池技術(shù)跨越式發(fā)展，已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化;氫能的儲存和載體技術(shù)將逐漸成熟;電力系統(tǒng)數(shù)字化、智能化應(yīng)用越來越廣泛。
光伏技術(shù)日漸成熟
作為清潔能源的一個重要方向，光伏技術(shù)越來越成熟，產(chǎn)業(yè)規(guī)模也日漸擴大。
光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)而將光能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N技術(shù)。利用的是可再生的太陽能，中國幅員遼闊，太陽能資源豐富。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈包括硅料、硅片、電池組、并網(wǎng)逆變等多個環(huán)節(jié)，近年來各個環(huán)節(jié)的技術(shù)均有突破提升，從而降低了光伏發(fā)電的成本。
今年以來，光伏產(chǎn)能擴張狂飆突進。根據(jù)黑鷹光伏統(tǒng)計，2021年上半年光伏企業(yè)產(chǎn)能層面的投資接近4000億，投資規(guī)模同比增長接近一倍。
其中，單個投資在10億元以上的項目有59個之多，在100億元以上的項目達13個，從數(shù)量上看，分別較去年同期增長了59.46%和62.50%。
近期國家能源局下發(fā)了通知，準備在全國啟動整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏建設(shè)。通知要求，黨政機關(guān)單位建筑屋頂?shù)拿娣e，安裝光伏發(fā)電的比例不能低于50%;學(xué)校、醫(yī)院等公共屋頂?shù)目偯娣e不得低于40%;另外，一些廠房的比例不低于30%。
而光伏發(fā)電為直流電，直流電應(yīng)用范圍較小，需要變換成交流電才可以廣泛使用，而且光伏發(fā)電有波峰波谷的階段，這樣就造成棄光棄電的現(xiàn)象，儲能的重要性凸顯出來。這便需要利用另一種綠色能源——氫能。
氫能儲運是難題
中國科學(xué)院院士歐陽明高最鐘情于氫能，他認為電和氫未來將取代柴油、汽油、煤油，成為儲能和新能源汽車的主要載體。
“氫能在新能源革命中占有戰(zhàn)略地位，其戰(zhàn)略意義在于可再生能源轉(zhuǎn)型中的大規(guī)模能量儲存與多元化利用需求。”歐陽明高指出，氫能儲能是新能源電力系統(tǒng)的核心技術(shù)，交通會是氫能利用的先導(dǎo)領(lǐng)域，將帶動氫能的全面發(fā)展。
歐陽明高預(yù)測了新能源汽車的市場潛力，“2021年前五個月中國新能源汽車總銷量已經(jīng)突破汽車總銷量的10%，保有量超過600萬，以后還會持續(xù)增長，今年估計產(chǎn)量會超過200萬。我們估計明年會400萬，后年600萬，現(xiàn)在就是到了快速增長的時候了。2030年預(yù)計會到8000萬，2035年1.6億，2040年3億。3億輛電動車，意味著我們的儲能潛力是多大呢?如果一輛車耗用65度電，車載儲能的容量就是大約200億度電，這是什么概念?相當于目前中國每天的總電量。”
不過，氫能面臨著運輸、儲存經(jīng)濟性不高的問題。
“車載儲氫是個問題，無論是技術(shù)還是成本，都不太理想，比如我們現(xiàn)在主流的高壓氣頻，儲氫的密度和成本都還不夠理想，儲氫密度大概100公斤5公斤氫，成本偏高，它的下降會比燃料電池發(fā)動機下降的幅度要慢，所以重載商用車車載的儲氫密度和成本目前是不理想的，是我們當前的一個技術(shù)挑戰(zhàn)。”歐陽明高表示。
而在氫能儲運技術(shù)方面，現(xiàn)在已經(jīng)有了一些設(shè)想。
歐陽明高介紹稱，第一是可以利用特高壓輸電線路，把電從新疆等地輸送過來，然后再制氫，這個成本是比較低的;第二是利用氫能載體，液氨很容易分解出氫，而且分解的能耗很低，液氨的質(zhì)量儲氫密度和體積儲氫密度都是最高的，這樣就可以先制氨，運輸，再制氫。
電是最高品位能源?
在中國能源網(wǎng)首席研究員韓曉平看來，電是唯一最高品位能源，沒有之一。
“其實氫是電的延伸，綠氫就是綠電，如果把這個問題想明白以后就知道，氫是一種邊際能源，解決一些邊際特定需求，主要的需求還是要靠電，如果我們不靠電，轉(zhuǎn)個圈去用氫的話，那就違反了第一性原理。沒有必要把一個簡單的事情復(fù)雜化，增加了很多成本和損耗浪費，最后達到的還是同樣一個目標。”韓曉平說道。
他還認為，碳中和其實就是電力系統(tǒng)最主要的任務(wù)，當電力系統(tǒng)能夠覆蓋所有能源90%的時候，才可能真正實現(xiàn)碳中和，維持電力系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，將成為下一步電力工作持續(xù)的目標。
關(guān)于電力能源數(shù)字化，國網(wǎng)能源研究院數(shù)字經(jīng)濟所孫藝新描述了三個場景。第一個場景是將一些數(shù)字化技術(shù)應(yīng)用到傳統(tǒng)的能源生產(chǎn)消費平臺之中;第二個場景是把需求側(cè)資源充分的挖掘出來，實質(zhì)上這個也是一種增加能源供給的方式;第三個場景是，把數(shù)字能源作為用能權(quán)交易的統(tǒng)一媒介，可以解決目前能源在生產(chǎn)端、流轉(zhuǎn)端，乃至消費端，多個鏈條之間存在結(jié)算、賦稅，可能都存在一些斷點的問題。
華為數(shù)字能源總工程師張廣河講述了一個智能光伏的概念，“分布式光伏遇到的最大的問題是安全問題，這是非常大的挑戰(zhàn)。其次是散點部署，對于這種顆粒度非常小的站點管理，華為公司非常有經(jīng)驗。如果是零零散散的，最后這張網(wǎng)可能就廢了。所以第一要保障系統(tǒng)安全，不能著火，不能讓老百姓受傷;第二必須得做主動安全的設(shè)計和全網(wǎng)管理。發(fā)電量要發(fā)的清清楚楚，用的明明白白。”
(李未來)
