如何突破當前可再生能源發(fā)展瓶頸？

　　在過去的幾十年里，我國一直將煤炭視作能源結構中最為重要的一部分，以期通過豐富的煤炭資源，彌補我國缺油少氣的能源稟賦。數據顯示，我國一次能源消費構成中，煤炭所占比約70%左右，高居全球首位，而發(fā)達國家這一比例平均只有21%左右。煤炭的大規(guī)模使用，造成了大量二氧化碳、氮氧化物等有害氣體的排放，讓中國成為了全球碳排放量最高的國家，環(huán)境問題日益嚴重。

　　然而，大規(guī)模的煤炭使用，并不能改善大量進口石油和天然氣的現狀。2019年，我國石油和天然氣對外依存度繼續(xù)增長，分別達到70.8%和43%。石油和天然氣作為國家重要的戰(zhàn)備儲存能源，過高的對外依存度是一個危險的信號。特別是在今年，疫情仍在全球肆虐，國際貿易局勢復雜多變、撲朔迷離，給我國現有的能源供應格局帶來更多挑戰(zhàn)。

　　在能源供應安全和環(huán)境問題的雙重壓力下，我國能源結構亟待迎來一場深刻的變革。而這場創(chuàng)新變革中，最活躍的領域毫無疑問將來自于可再生能源。美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)都已通過出臺政策法規(guī)，將能源技術作為新一輪科技和產業(yè)革命的突破口。

　　我國作為能源消費大國，加快可再生能源發(fā)展已箭在弦上。

　　01 儲能技術是可再生能源發(fā)展的基礎

　　早在2017年，國家就開始推動能源結構向可再生能源轉型，當時國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)的《能源生產和消費革命戰(zhàn)略(2016-2030)》要求，到2030年，非化石能源發(fā)電量占全部發(fā)電量的比重力爭達到50%。但據國家能源局的數據顯示，2019年全國可再生能源發(fā)電量2.04萬億千瓦時，占全部發(fā)電量的27.9%，僅比2018年提高了1.2%，增速較為緩慢。

　　可再生能源發(fā)電具有明顯間歇性，特別是光伏和風電等，受氣候季節(jié)影響明顯，造成其波動性遠超傳統化石能源發(fā)電，對電網調峰填補的要求非常高，并網消納問題長期存在。

　　近兩年，國家出臺了一系列扶持政策，使得并網消納問題正在得到逐步改善。西藏、云南、青海和四川等可再生能源豐富的西部地區(qū)，可再生能源電力占全社會用電比重已經超過80%。但是，由于西部地區(qū)整體用電量相與東部地區(qū)有明顯差距，所以即便未來占比能夠達到100%，隨著可再生能源發(fā)電量進一步攀升，全部依靠本地消納也并不現實。

　　解決問題的關鍵，就在于儲能。通過集中式氫儲能與分布式電池儲能相結合，可以靈活調峰填補，彌補可再生能源間歇性、波動性、區(qū)域經濟差異性等弊端，推動可再生能發(fā)電大規(guī)模接入。

　　此外，之所以要強調儲能的重要性，還有一個重要的原因在于，可再生能源發(fā)電“平價”上網近在咫尺，未來還會進一步降低，儲能成本將會占更高的比例。因此，儲能技術的發(fā)展將成為可再生能源發(fā)展的重要推動力。

　　02 氫儲能與可再生能源有天然結合點

　　目前來看，小規(guī)模、短周期儲存其實鋰離子動力電池等已經非常優(yōu)秀。但是，中國西北部的集中式大規(guī)模光伏和風電等可再生能源發(fā)展的瓶頸，在于長周期大規(guī)模儲能系統。國際可再生能源署2019年發(fā)布的《氫：可再生能源的前景》報告中指出，隨著太陽能和風能的存儲需求顯著增長，由可再生能源產生的大量氫氣與儲氫技術相結合，可以為電力系統提供長期的季節(jié)性靈活性。而且可再生能源電量比例在電力系統中的占比越高，季節(jié)性、長周期、大規(guī)模存儲的重要性就越凸顯。

　　從技術角度看，電解水制氫技術將是連接可再生能源和氫儲能的重要紐帶。根據中國氫能源及燃料電池產業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯盟預測，到2050年之后，70%的氫氣將來自于可再生能源，可以說電解水制氫將成為主流。日本在電解水制氫方面已處于領先位置，2020年3月7日，位于日本福島縣浪江町的福島氫能研究場已正式開始運行，這是世界最大的利用可再生能源的電解水制氫基地。目前，我國中船集團718所等企業(yè)都在電解水制氫領域有了一定的技術積累。

　　從經濟角度看，儲氫的成本相對更低，按目前1kg氫相當于34度電來算，氫能儲能裝置儲存1千瓦時能量約需100元。而電池儲能，因為對使用壽命有要求，一般要達到9000次循環(huán)壽命，因此儲存1千瓦時能量大約需要1000元以上。國際可再生能源署也認為，當前可再生能源電力制氫可能是經濟的，但仍需進一步降低成本。

　　有人質疑氫電轉換的效率問題。但實際上，如果可再生能源電價成本足夠低，即便因為效率問題導致成本增加，也會比電化學儲能的成本低不少。近期北歐的一項研究結論也支持這一觀點，他們認為盡管氫儲能的循環(huán)效率相對較低，但在未來高可再生能源比例的情景中，氫對電力的存儲仍將是有益的，能有助于避免削減能源，增加可再生能能源整體部署。此外，研究表明氫儲能這一方式在經濟上也具備可行性。

　　2050年儲氫情況預測

　　此外，氫能還具備更好的商品屬性。當前，日本作為全球主要的氫燃料進口國，從澳大利亞等國家大批量進口氫燃料，證明了氫是可以作為商品進行交易。而我國可再生能源非常豐富，如果能過抓住這一全新機遇，通過低成本制氫，再出口給氫燃料消費大國，將能夠為我國經濟發(fā)展釋放更多的動能。

　　從環(huán)保角度看，氫能作為可再生能源技術體系重要的組成部分，能夠做到全生命周期零碳排放，未來發(fā)展集中式大規(guī)模可再生能源一定離不開氫能。反過來講，如果氫能產業(yè)的發(fā)展不結合可再生能源，而是與傳統化石燃料相結合，也是毫無意義的。環(huán)保低碳減排是氫能可持續(xù)性發(fā)展的基礎之一，任何經濟活動都不能動搖這一根基。

　　中國科學院院士歐陽明高曾表示，氫能是支撐集中式可再生能源大規(guī)模發(fā)展和充分利用的重要途徑。未來，氫能將在促進大規(guī)模可再生能源的整合與發(fā)電、跨部門和地區(qū)的能源分發(fā)、新增能源系統的彈性緩沖、交通能源脫碳化、工業(yè)能源脫碳化、建筑熱量和能源脫碳化和提供清潔工業(yè)原料等7個方面發(fā)揮重要作用。

　　目前，制定國家氫能發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃已經寫入《關于2019年國民經濟和社會發(fā)展計劃執(zhí)行情況與2020年國民經濟和社會發(fā)展計劃草案的報告》，想必我國氫能產業(yè)路線圖的發(fā)布指日可待。未來，還要探索更廣泛的氫能應用場景，釋放更多新動能，讓氫能產業(yè)蛻變成跨行業(yè)、跨領域、承載著更多任務的巨大藍海。氫能與可再生能源 　 作者： 李靖