圆桌|技术创新重塑能源格局:核聚变、新型储能、探路氢气田

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圆桌|技术创新重塑能源格局:核聚变、新型储能、探路氢气田
2023-03-31 22:14:00
实现“30·60”双碳目标,是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革,将推动中国能源结构与经济社会发展范式的全面更新。能源领域转型是实现双碳目标的重点难点,要如何构建发储输用一体化绿色能源体系?又要如何定义绿色能源的发展路径和发展模式?
  3月26日,在北京大学光华管理学院主办的“北大光华碳中和论坛”上,多位专家学者围绕能源与经济社会转型话题发表了观点,并就双碳理论与实践创新提出了意见与建议。
  可控核聚变的技术突破或是全球实现碳中和的关键
  “当前,在全球落实巴黎协定还面临三大缺口:承诺、资金、技术。”
  科技部原副部长、研究员,原国务院参事刘燕华在会上指出,当前各国应对气候变化的承诺很难满足巴黎协定的目标,也有大量资金缺口,此外已有的技术可能也难满足巴黎协定的要求,需要绿色创新。
  谈及当前面临的挑战,刘燕华谈了五个方面:第一,满足能源需求增长与推进低碳转型之间存在矛盾;第二,近中期可再生能源仍受到技术和系统成本制约,加剧了保障难度;第三,转型推进过程中,传统化石能源的安全作用到什么程度;第四,传统能源安全、新型能源供应安全和网络安全风险叠加;第五,锂、钴、镍、铜等战略性矿产资源需要保障。
  2021年9月,中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》提出,要强化基础研究和前沿技术布局、加快先进适用技术研发和推广。
  在刘燕华看来,绿色创新要从总量、成本、可获得性、可持续性、智能化等五个方面有所突破。他表示,绿色创新要满足不断增长的绿色能源需求,要比现有能源更廉价,要有广阔的市场应用,要有可持续的资源保障,要应用新的能源供应系统和制度。
  刘燕华认为,绿色创新的重点有两个方面。
  一方面是分布式可再生能源。目前分布式可再生能源发展正处于百花齐放、百家争鸣阶段,风、光、水、氢、地热、生物质、潮汐等各具优势,也有低密度局限。任何一种可再生能源都不能满足大量的供给,因此必须走多元互补的道路。
  微电网、局域网建设是分布式可再生能源发展的重要途径。储能技术是发展分布式可再生能源的关键。传统的“自上而下”的供电方式要调整为“自下而上”和“自上而下”相结合。智能电网的含义不仅是大电网的智能控制,更重要的是电网与分布式可再生能源的智能化协调。要为分布式可再生能源提供法律依据。
  另一方面是颠覆性技术,包括可控核聚变、ITER(国际热核试验反应堆)、EAST(全超导托卡马克核聚变实验装置)等。近期,美国已独立实现了核聚变反应堆的能量输出。韩国已在中型核聚变装置上进展较快。可控核聚变的技术突破有可能是全球实现碳中和的关键,必须充分重视。
  储能技术已取得重要进展,具备规模化发展基础
  截至2021年底,中国已投运储能项目累计装机规模达46.1GW,中国新型储能市场累计规模达到5.73GW,新增规模首次突破2GW,同比增长74.5%、
  “储能是实现双碳目标和能源革命的关键支撑技术,发展储能具有重大的战略意义。储能技术取得了重要进展且发展很快,储能的发展已具备规模化发展的基础。储能技术和产业具有广阔的发展前景,需要从战略和全局角度给予重视。”中国科学院重大科技任务局副局长、中国能源研究会储能专委会主任陈海生表示,我国储能技术经历了四个发展阶段,目前正快速成长:
  在2000年至2010年间,我国储能技术尚处于技术验证阶段,十年间科研计划得以实施,技术验证示范,到2010年底电化学储能累计装机规模仅有2.4MW,累计投运项目11个。
  2011年至2015年,我国储能进入示范应用阶段,示范项目逐步开展,应用模式渐渐有所探索,并逐步开拓国际市场,储能的应用价值逐渐明晰。截至2015年底,电化学储能累计装机规模为164.1MW,累计投运项目增加至205个。
  2016年至2020年,我国储能进入商业化初期,政策支持力度加大,装机规模快速增加,多领域融合渗透,商业化模式逐步建立。到2020年底,电化学储能累计装机规模达到3GW。
  伴随着储能技术快速发展,2021年以来,我国储能进入新发展阶段,目前储能产业正规模化发展,部分技术实现了国际领先,标准体系也在不断完善,形成了多种商业模式,产业化体系正逐步形成。陈海生预测,到2024年底,电化学储能累计装机规模将达到15GW。
  谈及对中国储能市场规模的预测,陈海生表示,储能有望形成一个技术含量高、增长潜力大的全新战略性产业,成为新的经济增长点。他认为,未来5年,“新能源+储能”是储能主要的应用场景,政策推动是主要增长动力。
  “保守场景下,2026年新型储能总装机将达到48.5GW,五年复合年均增长率(CAGR)为53.3%;理想场景下,总装机将达到79.5GW,复合年均增长率(CAGR)为69.2%。”陈海生称。
  中国很可能存在氢气田
  “技术改变未来能源格局,技术创造未来能源。”中国科学院院士、北京大学能源研究院院长金之钧表示,控制二氧化碳排放从而控制温度升高是人类的共识。调整能源结构,发展清洁低碳能源、化石能源清洁利用是二氧化碳减排的关键。
  安全可靠、经济可行、清洁低碳是未来新型能源系统的要求,如何在转型过程中平衡低碳、安全和效率是关键。金之钧指出,当前能源转型表现为“多元化、低碳化、分散化、再电气化、数字化、智能化”特征,从资源为王到技术为王是当前能源转型的重要特征。
  推动能源结构转型,必须解决可再生能源占比提高带来波动性的问题。对此,金之钧认为,生产力改变生产关系将在能源领域生动展现,可再生能源占比的提高同时会深刻改变能源的结构和运行方式,我们不能按照传统能源的方式来规范和扩大新能源,必须从系统角度优化和提高能源系统的灵活性和韧性,深化能源革命,驱动新的商业模式,才能真正构建新型能源体系。
  对于清洁能源的选择,金之钧更看好氢能。无论是化石能源制氢,还是电解水制氢,氢气一直作为二次能源存在,而且氢能从制造到储存利用目前技术路线还有很大不确定性。
  然而2019年在马里发现了全世界第一个氢气田让金之钧眼前一亮,这是氢气第一次以一次能源的形式出现,目前当地已经建成了全球第一个氢能源发电厂,并给周边的村进行了供电。
  “我自己有个梦想,就是能在中国发现氢气田。我现在正带领团队在全国的几个地区(研究),特别是鄂尔多斯等地区,是非常有希望的。”金之钧表示,他认为中国很可能也存在氢气田,开发一次氢能源或将成为氢能开发的新路线。
(文章来源:澎湃新闻)
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