編者按：2022年7月20-21日，以“碳中和與全球產(chǎn)業(yè)融合”為主題的“第四屆未來能源大會”在北京召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，全球能源互聯(lián)網(wǎng)合作組織經(jīng)濟技術(shù)研究院院長助理肖晉宇先生做了題為“推動新型能源和綠氫發(fā)展，加快能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型”主題演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理。

非常高興今天能夠有這個機會到這跟大家分享一下我們合作組織在一段時間關(guān)于碳中和以及儲能和綠氫方面研究的成果和大家進行分享，首先實現(xiàn)碳達峰，碳中和是中央和國務(wù)院統(tǒng)籌國內(nèi)國際兩個大局做出的重大決策，它本身是一個全社會系統(tǒng)性的變革，對于引領(lǐng)中國下一步引領(lǐng)全球的能源治理，推動生態(tài)文明建設(shè)也是至關(guān)重要的。

實現(xiàn)雙碳目標，能源是主戰(zhàn)場，電力是主力軍，根據(jù)合作組織的研究，能源活動的減排貢獻率到碳中和階段達到80%，如何實現(xiàn)減排重點在兩個方面，首先是在能源生產(chǎn)側(cè)進行清潔化，2060年我們國家的能源生產(chǎn)當中一次能源占比清潔能源占比達到90%，如何高效利用這么高比例的清潔能源，需要我們提高能源系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力，發(fā)展儲能，提高調(diào)節(jié)能力變得至關(guān)重要。

另外一個方面，在能源的消費側(cè)的電氣化，預(yù)計到2060年我國全社會用電量達到17萬億千瓦時，電能會成為主要的用能形式，同時來自于綠電的綠氫將成為電能在終端用能的重要補充。展望未來，到了碳中和的階段，大概合作組織我們預(yù)計的是70%的終端能源是直接或者間接來自于電，新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建對全社會實現(xiàn)碳中和變得非常的重要和關(guān)鍵。

今天我結(jié)合合作組織近期的研究成果，針對兩個主題，一個是儲能，一個是綠氫，跟大家進行介紹。分享一些觀點和看法。

首先是關(guān)于對于儲能的認識，實際上大家可能感覺因為有了新能源之后，電力系統(tǒng)才有了儲能，實際上不是這樣的，傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)也有大量高效能源存儲的設(shè)施，這個就是煤廠，油管和水庫，它們存儲我們一次能源，但是到了未來的減碳，電力系統(tǒng)減碳之后風(fēng)光等清潔能源講變得不可存儲，因此我們判斷電儲能，從一次能源的存儲轉(zhuǎn)變?yōu)槎文茉创鎯⒊蔀閮δ苤匾囊环N形式。

關(guān)于儲能的儲電，我們知道電是不容易存儲的，其實儲電的探索從技術(shù)方面應(yīng)該來說人類經(jīng)過上百年的探索，但是迄今為止人類沒有找到一種便捷又有通用的儲電技術(shù)，在這個里面根據(jù)我們的研究，儲能的時間尺度是影響儲能技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，我們發(fā)現(xiàn)新能源發(fā)電以及我們用電需求在不同的時間，在秒級，小時級，甚至周和月長時間尺度下都存在著隨機性和波動性的特點。

給未來的電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定，季節(jié)調(diào)整等方面提出一系列的挑戰(zhàn)，為了實現(xiàn)新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建，我們需要發(fā)展三種時間尺度的儲能，這個就是瞬時出，短期儲能和長期儲能，對應(yīng)我們到2040年左右快速減排階段，一方面需要大量的瞬時儲能給電力系統(tǒng)運行提供安全支撐，另外一個方面長期儲能也變得必不可少。我們做了一些測算，到了那個時候系統(tǒng)儲能的功率占最大負荷大約30%-40%，儲電量要占到全社會用電電量的1%，我們同時也字了一下橫向的對比，這個電量和目前我們火電電力系統(tǒng)的煤電廠存煤的能力基本的樣當。

到了高比例清潔能源，滲透率達到80%以后，我們需要發(fā)展廣義儲能的技術(shù)，利用P2X實現(xiàn)跨能源品種的存儲。關(guān)于儲能的成本，儲能是耗能的設(shè)備，只要系統(tǒng)里安裝儲能，勢必會增加系統(tǒng)的成本，我們研究發(fā)現(xiàn)儲能與新能源既要協(xié)同發(fā)展，同時兩者之間存在成本競爭的關(guān)系。從系統(tǒng)的角度看，儲能技術(shù)成本的下降速度遠遠低于新能源發(fā)電成本下降的速度，勢必提高系統(tǒng)配置儲能的成本邊界，在一定程度上反而會抑制系統(tǒng)配置儲能的需求。

在這個時候一定規(guī)模的棄風(fēng)棄光會變成更為經(jīng)濟的可行的系統(tǒng)調(diào)節(jié)的手段，我們知道風(fēng)光發(fā)電本身已經(jīng)實現(xiàn)了評價上網(wǎng)，我們對高比例新能源場景下按照系統(tǒng)評價的邊界條件，不僅僅是發(fā)電評價，而是以整個電力系統(tǒng)的供電評價來作為邊界條件我們做了一些分析。在新能源滲透率20%-50%這個階段，短時儲能的成本在當前的水平下下降大約一半，達到1000元每千瓦時左右，在這種情況下我們電力系統(tǒng)它的接受程度是比較好的，當新能源滲透率達到50%，長期儲能度電成本降低30-50元每千瓦時。

儲能在空間上的配置也是一個非常重要的問題，電網(wǎng)互聯(lián)它能夠?qū)崿F(xiàn)靈活性資源在空間上的優(yōu)化配置，在一定程度上可以節(jié)省儲能投資，我們的建設(shè)揭示了其中三個規(guī)律，一個是擴大聯(lián)網(wǎng)規(guī)模，可以在一定程度上替代儲能。二是電網(wǎng)互聯(lián)，替代儲能存在邊際效應(yīng)，這個邊界主要是由聯(lián)網(wǎng)的兩個區(qū)域之間互補的潛力大小決定的。

第三個規(guī)律是我們從電網(wǎng)互聯(lián)的技術(shù)性和經(jīng)濟性上面進行綜合分析，我們的結(jié)論是電網(wǎng)互聯(lián)它替代長期儲能的競爭力更加明顯。為了滿足新型電力系統(tǒng)構(gòu)建的要求，我們提出應(yīng)該分階段的構(gòu)建與新型電力系統(tǒng)相適應(yīng)的儲能體系，我們認為儲能體系應(yīng)該包括三個維度，一個是時間尺度，配置環(huán)節(jié)，最后是應(yīng)用場景。

在電源側(cè)配置以抽蓄，電化學(xué)和儲氫為主，目的是降低發(fā)電的波動性，在電網(wǎng)環(huán)節(jié)配置抽水蓄能為主的儲能，目的是保障電網(wǎng)和電力系統(tǒng)的運行安全，在用戶側(cè)以電化學(xué)和電動汽車為主，提升用電質(zhì)量和靈活性。

當前我們主要的工作是加快火電靈活性的改造，通過市場和政策充分的發(fā)揮常規(guī)電源的調(diào)節(jié)能力，加快建設(shè)一批抽水蓄能電站，在2030年達峰階段，我們發(fā)電側(cè)廣泛配置一些短時儲能，平抑新能源的隨機性和波動性。到了2050年用戶側(cè)大量的用戶汽車參與V2G，成為短時儲能的主要來源，并且也要積極的發(fā)展一些長期儲能解決新型電力系統(tǒng)的季節(jié)性不平衡問題。

到了碳中和階段，我們需要在生產(chǎn)側(cè)和消費側(cè)實現(xiàn)對化石能源存量的快速替代，需要創(chuàng)新發(fā)展新的零碳能源技術(shù)，綠氫就是重要的選擇。實現(xiàn)碳中和需要對化工，冶金，航空這些行業(yè)進行減碳，有一些特點，這些行業(yè)很難進行直接的電氣化，綠氫將成為連接可再生能源和這些領(lǐng)域用能的關(guān)鍵的紐帶。前面有專家提到從歐洲他們的發(fā)展來看也提出了類似的發(fā)展愿景，綠氫來自于綠電，所以經(jīng)濟高效的清潔發(fā)電是發(fā)展綠氫的關(guān)鍵，這一點在中國是尤為具有優(yōu)勢，同時綠氫也是綠電的一種延伸，它可以在冶金航空這些領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)間接電能替代，甚至于在化工領(lǐng)域，還可以實現(xiàn)電的非能利用，就是把電變?yōu)樵牧蠞M足工業(yè)生產(chǎn)的需要。

最后氫還可以通過一些技術(shù)，包括燃料電池，包括氫燃氣輪機進行發(fā)電，便捷的實現(xiàn)電氫電的雙向轉(zhuǎn)化，這個為我們電氫協(xié)同發(fā)展提供了可能。

關(guān)于電氫協(xié)同我們認為它的核心價值在于可以充分的發(fā)揮電便于傳輸，而氫易存儲兩個互補性的優(yōu)勢，在提供零碳能源的同時，也為新型電力系統(tǒng)的構(gòu)建提供了全新的一種解決方案，我們認為電氫協(xié)同具體來說三種模式，在送端，新能源基地發(fā)展電制氫，一方面通過電制氫調(diào)整新能源基地外送電的特性，同時新能源基地除了用送電還能夠再外送氫能。

二在負荷中心傳統(tǒng)售電的基礎(chǔ)上協(xié)同發(fā)展本地電制氫和接受區(qū)外來電制氫，在中間配置環(huán)節(jié)，結(jié)合氫儲運的效率和系統(tǒng)積極性，優(yōu)化輸電和輸氫，未來我們認為零碳的能源系統(tǒng)應(yīng)該是電和氫協(xié)同發(fā)展的系統(tǒng)。

合作組織對于碳中和情境下2060年中國的綠氫發(fā)展進行了研究，首先從生產(chǎn)這側(cè)看，我們對生產(chǎn)中國的2060年綠氫的生產(chǎn)潛力和成本進行了一些研究，我們預(yù)計到了2030年中國基地化綠氫生產(chǎn)成本可以下降15元每公斤，開始具備規(guī)?；l(fā)展的條件，到了2060年制氫的成本，綠氫的成本進一步下降10元之類，其中在西部，北部新能能源資源非常豐富的地區(qū)，生產(chǎn)成本有望降到7-8元，那個時候綠氫的成本低于目前的煤炭制氫，具有非常強競爭力。

從消費方面看，當前氫主要還是用在化工領(lǐng)域，作為能源使用的比例非常低，因此為了要加快碳減排，我們應(yīng)該要在難以直接電氣化的用能領(lǐng)域快速發(fā)展基于綠氫的用能裝備和生產(chǎn)工藝，我們預(yù)計到了2060年全國的中國氫的需求大約是1億噸左右，綠氫7500萬噸，分布看綠氫的消費主要集中在中東部的地區(qū)，大約占比3/4左右，我們設(shè)置4種場景完成中國碳中和情境下的電氫能源系統(tǒng)的對比研究，情境一就是我們以就地制氫，所有當?shù)氐臍湫枨笕坑杀镜氐木G電生產(chǎn)，對于中國的中東部地區(qū)來說，需要大力的開發(fā)分布式和海上的新能源資源。

情境二是直接輸氫，因為中東部地區(qū)它的綠電，特別是分布式和海上資源開發(fā)的經(jīng)濟性問題導(dǎo)致綠氫的生產(chǎn)能力和經(jīng)濟性存在競爭力不足，因此需要通過管道輸入一部分西部，北部化生產(chǎn)的綠氫。

情境三是全部輸電，東中部提高售電規(guī)模，其中一部分售入的電力在中東部地區(qū)就地制氫，滿足當?shù)氐臍湫旌！?/p>

情景四是電氫協(xié)同優(yōu)化發(fā)展模式，在這種模式下，本地開發(fā)綠電，制備綠氫，西部、北部輸氫，以及售電后在當?shù)刂茪?，這三種模式進行協(xié)同優(yōu)化。按照系統(tǒng)、能源、供應(yīng)成本最低的原則進行優(yōu)化，研究結(jié)果表明，在滿足用能需求的條件下。電氫協(xié)同配置的方式經(jīng)濟性最好，可以降低系統(tǒng)的用能成本15%，這個時候的用能成本既包括了電，也包括了氫。具體來看，東中部地區(qū)大約一半左右的綠氫是在本地開發(fā)綠電，另外一半需要收入的綠氫，其中1/4左右是通過管道，從西部北部進行輸入，3/4左右是采用輸電帶輸氫的方式，進行遠距離的輸送。

總體來看受益于中國堅強的特高壓大電網(wǎng)在陸地上2000-3000公里范圍之內(nèi)，輸電相比于輸氫仍然具有一定的競爭優(yōu)勢，特別是采用輸電方式更便于在消費端進行靈活的配置。

最后，簡單看一下電氫協(xié)同發(fā)展價值。剛才提到電氫協(xié)同可以帶來15%的成本下降，為什么會帶來成本下降。

第一，電氫協(xié)同能夠提高電力系統(tǒng)的靈活性，可以同時提供短時和長期兩種靈活性資源，在短時間尺度方面電制氫本身是柔性負荷，本身能夠與波動的新能源非常好的進行匹配，另外借助于氫，廉價的大容量的存儲能力，可以有效的解決新型電力系統(tǒng)季節(jié)性不平衡問題。從計算結(jié)果來看，我們可以看到儲氫設(shè)備存在明顯的兩個大的循環(huán)周期，可以看到春季和秋季是在儲氫，在夏季和冬季，這兩個季節(jié)是中國傳統(tǒng)用能高峰，不管是電力需求還是熱力需求，都是用能高峰，這兩個季節(jié)是在放氫。

第二，在連續(xù)微風(fēng)弱光的氣象條件下，會存在風(fēng)光出力不足情況，電制氫的負荷一方面可以及時的中斷，同時存儲的氫氣還可以通過氫發(fā)電設(shè)備，成為新型電力系統(tǒng)當中非常重要和關(guān)鍵的保供電源，因此電氫協(xié)同發(fā)展還可以有效的提升能源系統(tǒng)在各種天氣條件下的供應(yīng)保障能力。

構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要加快發(fā)展儲能和氫能，這兩個是兩個萬億級別的新型技術(shù)產(chǎn)業(yè)，中國目前這兩個方面已經(jīng)具備了一定的先發(fā)優(yōu)勢，相信在積極政策的引導(dǎo)下，這兩個產(chǎn)業(yè)發(fā)展必將未來可期。合作組織針對儲能和綠氫完成了系統(tǒng)性研究，剛才介紹的主要是我們的結(jié)論和觀點，在我們出版的這兩份報告里，可以找到更多的數(shù)據(jù)、模型、案例和產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Υ鸢?。謝謝大家。