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圓桌|技術(shù)創(chuàng)新重塑能源格局:核聚變、新型儲(chǔ)能、探路氫氣田
實(shí)現(xiàn)“30·60”雙碳目標(biāo),是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革,將推動(dòng)中國(guó)能源結(jié)構(gòu)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展范式的全面更新。能源領(lǐng)域轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重點(diǎn)難點(diǎn),要如何構(gòu)建發(fā)儲(chǔ)輸用一體化綠色能源體系?又要如何定義綠色能源的發(fā)展路徑和發(fā)展模式?3月26日,在北京大學(xué)光華管理學(xué)院主辦的“北大光華碳中和論壇”上,多位專(zhuān)家學(xué)者圍繞能源與經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型話(huà)題發(fā)表了觀(guān)點(diǎn),并就雙碳理論與實(shí)踐創(chuàng)新提出了意見(jiàn)與建議。
可控核聚變的技術(shù)突破或是全球?qū)崿F(xiàn)碳中和的關(guān)鍵
“當(dāng)前,在全球落實(shí)巴黎協(xié)定還面臨三大缺口:承諾、資金、技術(shù)?!?/p>
科技部原副部長(zhǎng)、研究員,原國(guó)務(wù)院參事劉燕華在會(huì)上指出,當(dāng)前各國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化的承諾很難滿(mǎn)足巴黎協(xié)定的目標(biāo),也有大量資金缺口,此外已有的技術(shù)可能也難滿(mǎn)足巴黎協(xié)定的要求,需要綠色創(chuàng)新。
談及當(dāng)前面臨的挑戰(zhàn),劉燕華談了五個(gè)方面:第一,滿(mǎn)足能源需求增長(zhǎng)與推進(jìn)低碳轉(zhuǎn)型之間存在矛盾;第二,近中期可再生能源仍受到技術(shù)和系統(tǒng)成本制約,加劇了保障難度;第三,轉(zhuǎn)型推進(jìn)過(guò)程中,傳統(tǒng)化石能源的安全作用到什么程度;第四,傳統(tǒng)能源安全、新型能源供應(yīng)安全和網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)疊加;第五,鋰、鈷、鎳、銅等戰(zhàn)略性礦產(chǎn)資源需要保障。
2021年9月,中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》提出,要強(qiáng)化基礎(chǔ)研究和前沿技術(shù)布局、加快先進(jìn)適用技術(shù)研發(fā)和推廣。
在劉燕華看來(lái),綠色創(chuàng)新要從總量、成本、可獲得性、可持續(xù)性、智能化等五個(gè)方面有所突破。他表示,綠色創(chuàng)新要滿(mǎn)足不斷增長(zhǎng)的綠色能源需求,要比現(xiàn)有能源更廉價(jià),要有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用,要有可持續(xù)的資源保障,要應(yīng)用新的能源供應(yīng)系統(tǒng)和制度。
劉燕華認(rèn)為,綠色創(chuàng)新的重點(diǎn)有兩個(gè)方面。
一方面是分布式可再生能源。目前分布式可再生能源發(fā)展正處于百花齊放、百家爭(zhēng)鳴階段,風(fēng)、光、水、氫、地?zé)帷⑸镔|(zhì)、潮汐等各具優(yōu)勢(shì),也有低密度局限。任何一種可再生能源都不能滿(mǎn)足大量的供給,因此必須走多元互補(bǔ)的道路。
微電網(wǎng)、局域網(wǎng)建設(shè)是分布式可再生能源發(fā)展的重要途徑。儲(chǔ)能技術(shù)是發(fā)展分布式可再生能源的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的“自上而下”的供電方式要調(diào)整為“自下而上”和“自上而下”相結(jié)合。智能電網(wǎng)的含義不僅是大電網(wǎng)的智能控制,更重要的是電網(wǎng)與分布式可再生能源的智能化協(xié)調(diào)。要為分布式可再生能源提供法律依據(jù)。
另一方面是顛覆性技術(shù),包括可控核聚變、ITER(國(guó)際熱核試驗(yàn)反應(yīng)堆)、EAST(全超導(dǎo)托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置)等。近期,美國(guó)已獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了核聚變反應(yīng)堆的能量輸出。韓國(guó)已在中型核聚變裝置上進(jìn)展較快??煽睾司圩兊募夹g(shù)突破有可能是全球?qū)崿F(xiàn)碳中和的關(guān)鍵,必須充分重視。
儲(chǔ)能技術(shù)已取得重要進(jìn)展,具備規(guī)?;l(fā)展基礎(chǔ)
截至2021年底,中國(guó)已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)46.1GW,中國(guó)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)規(guī)模達(dá)到5.73GW,新增規(guī)模首次突破2GW,同比增長(zhǎng)74.5%、
“儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)和能源革命的關(guān)鍵支撐技術(shù),發(fā)展儲(chǔ)能具有重大的戰(zhàn)略意義。儲(chǔ)能技術(shù)取得了重要進(jìn)展且發(fā)展很快,儲(chǔ)能的發(fā)展已具備規(guī)?;l(fā)展的基礎(chǔ)。儲(chǔ)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)具有廣闊的發(fā)展前景,需要從戰(zhàn)略和全局角度給予重視?!敝袊?guó)科學(xué)院重大科技任務(wù)局副局長(zhǎng)、中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專(zhuān)委會(huì)主任陳海生表示,我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)經(jīng)歷了四個(gè)發(fā)展階段,目前正快速成長(zhǎng):
在2000年至2010年間,我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)尚處于技術(shù)驗(yàn)證階段,十年間科研計(jì)劃得以實(shí)施,技術(shù)驗(yàn)證示范,到2010年底電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模僅有2.4MW,累計(jì)投運(yùn)項(xiàng)目11個(gè)。
2011年至2015年,我國(guó)儲(chǔ)能進(jìn)入示范應(yīng)用階段,示范項(xiàng)目逐步開(kāi)展,應(yīng)用模式漸漸有所探索,并逐步開(kāi)拓國(guó)際市場(chǎng),儲(chǔ)能的應(yīng)用價(jià)值逐漸明晰。截至2015年底,電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模為164.1MW,累計(jì)投運(yùn)項(xiàng)目增加至205個(gè)。
2016年至2020年,我國(guó)儲(chǔ)能進(jìn)入商業(yè)化初期,政策支持力度加大,裝機(jī)規(guī)??焖僭黾?,多領(lǐng)域融合滲透,商業(yè)化模式逐步建立。到2020年底,電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)到3GW。
伴隨著儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展,2021年以來(lái),我國(guó)儲(chǔ)能進(jìn)入新發(fā)展階段,目前儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)正規(guī)?;l(fā)展,部分技術(shù)實(shí)現(xiàn)了國(guó)際領(lǐng)先,標(biāo)準(zhǔn)體系也在不斷完善,形成了多種商業(yè)模式,產(chǎn)業(yè)化體系正逐步形成。陳海生預(yù)測(cè),到2024年底,電化學(xué)儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模將達(dá)到15GW。
談及對(duì)中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模的預(yù)測(cè),陳海生表示,儲(chǔ)能有望形成一個(gè)技術(shù)含量高、增長(zhǎng)潛力大的全新戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),成為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)。他認(rèn)為,未來(lái)5年,“新能源+儲(chǔ)能”是儲(chǔ)能主要的應(yīng)用場(chǎng)景,政策推動(dòng)是主要增長(zhǎng)動(dòng)力。
“保守場(chǎng)景下,2026年新型儲(chǔ)能總裝機(jī)將達(dá)到48.5GW,五年復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為53.3%;理想場(chǎng)景下,總裝機(jī)將達(dá)到79.5GW,復(fù)合年均增長(zhǎng)率(CAGR)為69.2%?!标惡IQ(chēng)。
中國(guó)很可能存在氫氣田
“技術(shù)改變未來(lái)能源格局,技術(shù)創(chuàng)造未來(lái)能源?!敝袊?guó)科學(xué)院院士、北京大學(xué)能源研究院院長(zhǎng)金之鈞表示,控制二氧化碳排放從而控制溫度升高是人類(lèi)的共識(shí)。調(diào)整能源結(jié)構(gòu),發(fā)展清潔低碳能源、化石能源清潔利用是二氧化碳減排的關(guān)鍵。
安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行、清潔低碳是未來(lái)新型能源系統(tǒng)的要求,如何在轉(zhuǎn)型過(guò)程中平衡低碳、安全和效率是關(guān)鍵。金之鈞指出,當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型表現(xiàn)為“多元化、低碳化、分散化、再電氣化、數(shù)字化、智能化”特征,從資源為王到技術(shù)為王是當(dāng)前能源轉(zhuǎn)型的重要特征。
推動(dòng)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,必須解決可再生能源占比提高帶來(lái)波動(dòng)性的問(wèn)題。對(duì)此,金之鈞認(rèn)為,生產(chǎn)力改變生產(chǎn)關(guān)系將在能源領(lǐng)域生動(dòng)展現(xiàn),可再生能源占比的提高同時(shí)會(huì)深刻改變能源的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式,我們不能按照傳統(tǒng)能源的方式來(lái)規(guī)范和擴(kuò)大新能源,必須從系統(tǒng)角度優(yōu)化和提高能源系統(tǒng)的靈活性和韌性,深化能源革命,驅(qū)動(dòng)新的商業(yè)模式,才能真正構(gòu)建新型能源體系。
對(duì)于清潔能源的選擇,金之鈞更看好氫能。無(wú)論是化石能源制氫,還是電解水制氫,氫氣一直作為二次能源存在,而且氫能從制造到儲(chǔ)存利用目前技術(shù)路線(xiàn)還有很大不確定性。
然而2019年在馬里發(fā)現(xiàn)了全世界第一個(gè)氫氣田讓金之鈞眼前一亮,這是氫氣第一次以一次能源的形式出現(xiàn),目前當(dāng)?shù)匾呀?jīng)建成了全球第一個(gè)氫能源發(fā)電廠(chǎng),并給周邊的村進(jìn)行了供電。
“我自己有個(gè)夢(mèng)想,就是能在中國(guó)發(fā)現(xiàn)氫氣田。我現(xiàn)在正帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在全國(guó)的幾個(gè)地區(qū)(研究),特別是鄂爾多斯等地區(qū),是非常有希望的?!苯鹬x表示,他認(rèn)為中國(guó)很可能也存在氫氣田,開(kāi)發(fā)一次氫能源或?qū)⒊蔀闅淠荛_(kāi)發(fā)的新路線(xiàn)。





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