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近日，國(guó)家再次發(fā)表重要文件，要求深入推進(jìn)碳達(dá)峰行動(dòng)，推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，堅(jiān)決遏制高耗能高排放項(xiàng)目盲目發(fā)展，推進(jìn)清潔生產(chǎn)和能源資源節(jié)約高效利用。對(duì)此，上海交通大學(xué)上海高級(jí)金融學(xué)院教授陳宏、上海交通大學(xué)上海高級(jí)金融學(xué)院黨委書(shū)記朱啟貴聯(lián)合撰文表示，液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫或許可以突破清潔能源發(fā)展最重要瓶頸，該技術(shù)將在清潔能源廣泛使用和降低碳排放中起到關(guān)鍵作用。

中共中央、國(guó)務(wù)院近日印發(fā)《關(guān)于深入打好污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)的意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱《意見(jiàn)》），《意見(jiàn)》要求深入推進(jìn)碳達(dá)峰行動(dòng)，推動(dòng)能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，堅(jiān)決遏制高耗能高排放項(xiàng)目盲目發(fā)展，推進(jìn)清潔生產(chǎn)和能源資源節(jié)約高效利用。

而在筆者看來(lái)，減排的一個(gè)最重要舉措就是發(fā)展清潔的可再生能源，主要包括太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電，這對(duì)于降低中國(guó)煤發(fā)電、降低碳排放非常重要。

#1

Part One

中國(guó)水電、太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電常常遇到棄水棄光棄風(fēng)問(wèn)題，主要是由于地理位置造成。中國(guó)大多數(shù)水光風(fēng)資源分布在西南和西北偏遠(yuǎn)地區(qū)，遠(yuǎn)離需求巨大的經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。

目前，主要解決方案就是鋪設(shè)更多電網(wǎng)，讓這些可再生能源盡量可以上網(wǎng)，通過(guò)電網(wǎng)使偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)電供應(yīng)方與發(fā)達(dá)地區(qū)使用方匹配。

除了地區(qū)問(wèn)題，水電、太陽(yáng)能和風(fēng)能發(fā)電另外一個(gè)主要問(wèn)題就是供電時(shí)間周期性、不確定性。太陽(yáng)能只是在白天晴天才有，風(fēng)力也會(huì)變化無(wú)常。

目前，主要解決方案是用其它傳統(tǒng)能源調(diào)節(jié)。但當(dāng)這些可再生能源發(fā)電占比變高時(shí)，這種調(diào)節(jié)就會(huì)很困難。

2020年，德國(guó)風(fēng)電占發(fā)電總量27%。今年夏季晚期到秋季，德國(guó)缺電一個(gè)重要原因就是因?yàn)闅夂蛟蝻L(fēng)力太弱，傳統(tǒng)能源發(fā)電又受到天然氣短缺影響。

當(dāng)可再生能源成為主要發(fā)電來(lái)源時(shí)，解決其供電時(shí)間上周期性和不確定性一個(gè)最佳、至少是重要解決方案就是儲(chǔ)能，依靠?jī)?chǔ)能來(lái)削峰填谷。也就是在發(fā)電高峰時(shí)將部分電能儲(chǔ)存起來(lái)，在發(fā)電低估時(shí)將儲(chǔ)存的電釋放出來(lái)。

依靠現(xiàn)有技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足未來(lái)儲(chǔ)能需求。美國(guó)能源部2020年12月有一個(gè)關(guān)于儲(chǔ)能的報(bào)告，標(biāo)題是“能源儲(chǔ)存重大挑戰(zhàn)：能源儲(chǔ)存市場(chǎng)報(bào)告”（Energy Storage Grand Challenge: Energy Storage Market Report）。

這個(gè)報(bào)告分析了全球七個(gè)儲(chǔ)能主要技術(shù)包括鋰電池、鉛酸電池、抽水蓄能水電、壓縮空氣儲(chǔ)能、氧化還原液流電池、高壓和液氫、建筑熱能儲(chǔ)存。

按照這些現(xiàn)有技術(shù)，2018年全球總儲(chǔ)能量大約是5億度電，預(yù)測(cè)到2030年將達(dá)到大約25-40億度電。

這個(gè)儲(chǔ)量相對(duì)于可再生能源發(fā)電量占什么比例？按照維基百科數(shù)據(jù)2018年全球可再生能源總量是22萬(wàn)9千億度（19.72億噸等量石油）。

這樣2018年全球總儲(chǔ)能量只占可再生能源產(chǎn)量萬(wàn)分之0.218，即使按照2030年全球40億度儲(chǔ)能預(yù)測(cè)也只能占2018年全球可再生能源產(chǎn)量萬(wàn)分之1.7。如果只是考慮水光風(fēng)電，2018年總發(fā)電量是6048億，儲(chǔ)能量也只占比萬(wàn)分之8.3。

隨著成本降低和技術(shù)成熟，光伏和風(fēng)能發(fā)電可望廣泛應(yīng)用，不會(huì)限于西部地區(qū)，會(huì)遍布全國(guó)。屋頂庭院都會(huì)存在，也就是分布式發(fā)電將廣泛存在。

這時(shí)光伏和風(fēng)能發(fā)電時(shí)間上周期性和不確定性將成為一個(gè)重要瓶頸，解決這個(gè)問(wèn)題必須依靠新技術(shù)，是上述美國(guó)能源部報(bào)告還沒(méi)有提到的技術(shù)。下面筆者介紹一個(gè)如何通過(guò)氫大規(guī)模儲(chǔ)能的技術(shù)。

#2

Part Two

氫能可以成為清潔能源最主要的代表。氫規(guī)模巨大。我們知道水分子中有兩個(gè)氫原子，而地球表面70%被水覆蓋。無(wú)論是燃料電池通過(guò)電化學(xué)轉(zhuǎn)換成電，還是氫內(nèi)燃機(jī)通過(guò)燃燒轉(zhuǎn)換成動(dòng)力，它們的轉(zhuǎn)換過(guò)程使氫與氧結(jié)合而形成水，從而實(shí)現(xiàn)零排放。

現(xiàn)在，制約氫能使用的關(guān)鍵問(wèn)題是如何儲(chǔ)氫?，F(xiàn)有，主流儲(chǔ)氫方案也是上述美國(guó)能源部報(bào)告考慮到的方案，也就是高壓儲(chǔ)氫或超低溫液化儲(chǔ)氫。

這兩個(gè)方案的局限性報(bào)告中已考慮到，這里就不贅述。筆者推介一個(gè)最新的常溫常壓液體有機(jī)儲(chǔ)氫（Liquid Organic Hydrogen Carriers ，LOHC）技術(shù)。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，這個(gè)技術(shù)基于一個(gè)稱為儲(chǔ)油的有機(jī)液體，它在一定溫度、壓力和催化劑作用下與氫反應(yīng)形成一個(gè)新的含氫的稱之為氫油的液態(tài)有機(jī)化合物。這是一個(gè)可逆化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，氫油在一定溫度和催化劑作用下又還原出儲(chǔ)油同時(shí)釋放出氫。以此為基礎(chǔ)，我們可以有下列儲(chǔ)能方式。

用可再生（水風(fēng)電）能源發(fā)電，當(dāng)發(fā)電高峰或電無(wú)法上網(wǎng)情況下，通過(guò)電解水制氫。氫與儲(chǔ)油結(jié)合生產(chǎn)出氫油，這個(gè)過(guò)程猶如在煉油廠將石油煉成汽油。然后將氫油如運(yùn)輸汽油一樣運(yùn)輸?shù)叫枰脷涞牡胤奖热缂託湔?，用氫時(shí)通過(guò)一個(gè)化學(xué)裝置將氫從氫油中釋放出來(lái)，氫可以用于燃料電池，可以用于氫內(nèi)燃機(jī)，氫可以用在固定設(shè)備上（如建筑物、數(shù)據(jù)中心的冷熱電三聯(lián)供），也可以用在移動(dòng)設(shè)備上（如汽車、火車、輪船）。

與現(xiàn)有高壓和深冷液化儲(chǔ)氫技術(shù)相比，這個(gè)技術(shù)最大優(yōu)勢(shì)就是安全、低成本、可以充分利用現(xiàn)有基于石油的基礎(chǔ)設(shè)施。

今年2月，全球最權(quán)威的國(guó)際組織之一——?dú)淠芪瘑T會(huì)（Hydrogen Council）發(fā)表了由麥肯錫撰寫的報(bào)告“氫能洞察：氫能投資、市場(chǎng)發(fā)展和成本競(jìng)爭(zhēng)力的觀點(diǎn)” （Hydrogen Insights – A perspective on hydrogen investment, market development and cost competitiveness） ，這篇報(bào)告首次提到這個(gè)技術(shù)。

日本千代田（Chiyoda）從2002年就開(kāi)始研究這個(gè)技術(shù)，今年2月第一次利用LOHC將文萊氫氣運(yùn)輸?shù)饺毡居糜诎l(fā)電。德國(guó)儲(chǔ)能公司Hydrogenious Technologies也在積極推動(dòng)這個(gè)技術(shù)。

日本和德國(guó)為實(shí)現(xiàn)減排目標(biāo)，致力于在風(fēng)能和太陽(yáng)能豐富的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)綠色制氫，利用LOHC將氫運(yùn)送到下游應(yīng)用端。

中國(guó)氫陽(yáng)能源公司的液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫LOHC處于世界領(lǐng)先地位。它們的技術(shù)在多個(gè)方面優(yōu)于日本千代田和德國(guó)Hydrogenious Technologies的LOHC材料，表現(xiàn)在成本低、脫氫速度快、脫氫純度高。

由于儲(chǔ)氫材料性能限制，日本千代田和德國(guó)HT的LOHC材料只能用來(lái)運(yùn)氫儲(chǔ)氫而無(wú)法直接用于交通工具。

而氫陽(yáng)能源于2016年9月在武漢試驗(yàn)成功全球首臺(tái)基于常溫常壓液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫技術(shù)的工程巴士樣車。之后，它們又與多家車企合作研制了5代基于液體有機(jī)儲(chǔ)氫供氫系統(tǒng)的燃料電池巴士和卡車。到目前為止，仍然是全球唯一可以用于交通應(yīng)用的液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫供氫系統(tǒng)。

在筆者看來(lái)，液態(tài)有機(jī)儲(chǔ)氫或許可以突破清潔能源發(fā)展最重要的瓶頸，該技術(shù)的進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和推廣將在清潔能源廣泛使用和降低碳排放中起到關(guān)鍵作用，應(yīng)該引起更多關(guān)注和支持。

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