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被(bei)譽(yu)為(wei)“21世(shi)紀(ji)終(zhong)極(ji)能源(yuan)”的(de)氢能，與(yu)時(shi)下受(shou)熱(re)捧(peng)的“風(feng)、光(guang)、水(shui)、核(he)”等(deng)新(xin)能源之(zhi)間(jian)，有(you)著(zhe)怎(zen)樣(yang)的關(guan)系(xi)？

新能源“遠(yuan)慮(lv)”

今(jin)年(nian)的夏(xia)天(tian)似(si)乎(hu)又(you)比(bi)往(wang)年热了(le)一些(xie)，山(shan)東(dong)、上(shang)海(hai)、浙(zhe)江(jiang)、福(fu)建(jian)、河(he)南(nan)、重(zhong)慶(qing)......半(ban)個(ge)中(zhong)國(guo)都(dou)出(chu)現(xian)了多(duo)日(ri)破(po)40度(du)的极端(duan)高(gao)溫(wen)天氣(qi)，戶(hu)外(wai)煎(jian)雞(ji)蛋(dan)也(ye)已(yi)算(suan)不(bu)得(de)新鮮(xian)事(shi)。

不僅(jin)仅是(shi)国內(nei)，歐(ou)洲(zhou)、美(mei)洲、澳(ao)洲等世界(jie)各(ge)地(di)，均(jun)出现歷(li)史(shi)罕(han)見(jian)的热浪(lang)，北(bei)极气温甚(shen)至(zhi)一度突(tu)破30度，热到(dao)穿(chuan)短(duan)袖(xiu)。

種(zhong)种跡(ji)象(xiang)，均在(zai)提(ti)醒(xing)着人(ren)們(men)气候(hou)變(bian)化(hua)問(wen)題(ti)的存(cun)在，以(yi)及(ji)節(jie)能減(jian)排(pai)的重要(yao)性(xing)。

为此(ci)，在“碳(tan)中和(he)、碳達(da)峰(feng)”目(mu)標(biao)的引(yin)導(dao)下，大(da)力(li)推(tui)動(dong)以风電(dian)、光电、水电以及核电新能源發(fa)展(zhan)已經(jing)成(cheng)为世界多个国家(jia)和地區(qu)的共(gong)識(shi)（部(bu)分(fen)国家對(dui)核电发展持(chi)謹(jin)慎(shen)態(tai)度）。

過(guo)去(qu)五(wu)年，我(wo)国光伏(fu)发电累(lei)計(ji)裝(zhuang)機(ji)容(rong)量(liang)從(cong)2016年底(di)的0.77千(qian)瓦(wa)，提升(sheng)至2021年底的3.06億(yi)千瓦，增(zeng)長(chang)約(yue)四(si)倍(bei)；风力发电累计装机容量从1.64亿千瓦，提升至3.28亿千瓦，實(shi)现翻(fan)倍；水力发电装机容量从3.44亿千瓦，提升至3.91亿千瓦；核电装机容量从0.33亿千瓦，提升至0.53亿千瓦。

另(ling)从实際(ji)发电量來(lai)看(kan)，2021年，全(quan)国风力发电5667亿千瓦时，占(zhan)比6.99%；核能发电4075.2亿千瓦时，占比5.02%；火(huo)力发电57702.7亿千瓦时，占比71.13%；水力发电11840.2亿千瓦时，占比14.60%；光伏发电1836.6亿千瓦时，占比2.26%。

可(ke)以看到，清(qing)潔(jie)能源已然(ran)成为我国电力結(jie)構(gou)中的重要組(zu)成部分，並(bing)呈(cheng)现高速(su)增长态勢(shi)。

不过，以更(geng)加(jia)长远的視(shi)角(jiao)觀(guan)察(cha)，環(huan)保(bao)、可再(zai)生(sheng)等優(you)势背(bei)面(mian)，清洁能源還(hai)存在一些可能被掣(che)肘(zhou)之處(chu)。

一方(fang)面是时间、空(kong)间的限(xian)制(zhi)。

例(li)如(ru)光伏，不仅只(zhi)能在白(bai)天使(shi)用(yong)，而(er)且(qie)对太(tai)陽(yang)照(zhao)射(she)量有着較(jiao)高要求(qiu)，遇(yu)到雨(yu)天、陰(yin)天、多雲(yun)天气便(bian)會(hui)嚴(yan)重影(ying)響(xiang)发电效(xiao)率(lv)；风力发电机則(ze)需(xu)要安(an)放(fang)在草(cao)原(yuan)、海洋(yang)等多风地区，且需要达到四、五級(ji)风才(cai)能充(chong)分发揮(hui)作(zuo)用。

8月(yue)5日，由(you)雁(yan)棲(qi)湖(hu)研(yan)究(jiu)院(yuan)主(zhu)辦(ban)的第(di)四屆(jie)雁栖湖論(lun)壇(tan)上，中科(ke)院外籍(ji)院士(shi)、中科院北京(jing)納(na)米(mi)能源与系統(tong)研究所(suo)所长王(wang)中林(lin)介(jie)紹(shao)，我国光伏发电每(mei)年平(ping)均可利(li)用时间约为800小(xiao)时，风力发电约为1200小时，受“时、空”限制较大。這(zhe)一數(shu)據(ju)亦(yi)与前(qian)文(wen)“发电量/装机容量”比值(zhi)接(jie)近(jin)。

至於(yu)水力发电，隨(sui)着多年的開(kai)发建設(she)，我国河流(liu)適(shi)宜(yi)建设水力发电站的区域(yu)已经不多，未(wei)来增量有限。王中林同(tong)时分析(xi)，海洋能量巨(ju)大，理(li)论上海洋每年能夠(gou)提供(gong)的能量，是全世界總(zong)耗(hao)能的四倍半，但(dan)由于海洋屬(shu)于动作慢(man)、頻(pin)次(ci)低(di)的低強(qiang)度能源，在现有主流技(ji)術(shu)條(tiao)件(jian)下，收(shou)集(ji)困(kun)難(nan)。

相(xiang)比风、光，水力发电已经接近階(jie)段(duan)性天花(hua)板(ban)，近年增速明(ming)顯(xian)降(jiang)低。

另一方面是随机性、不穩(wen)定(ding)性较强，对电網(wang)提出了更严苛(ke)的要求。

受天气条件限制，风能、太阳能容易(yi)出现间歇(xie)性发电的狀(zhuang)況(kuang)，進(jin)而会导致(zhi)电网实际使用效率降低、供电电壓(ya)与频率不稳定，甚至產(chan)生浪湧(yong)电流，破壞(huai)电力设備(bei)。雁栖湖论坛上，中能融(rong)合(he)智(zhi)慧(hui)科技有限公(gong)司(si)黨(dang)委(wei)書(shu)記(ji)、董(dong)事长王海即(ji)表(biao)示(shi)，“新能源的消(xiao)纳，將(jiang)成为未来新型(xing)电力系统的主要矛(mao)盾(dun)”。

除(chu)此之外，光伏矽(gui)片(pian)、风机葉(ye)片等设备，还存在生产成本(ben)偏(pian)高、維(wei)護(hu)难度较大等问题。

为什(shen)麽(me)是“氢”？

新能源优势明显，劣(lie)势同样存在，为了解(jie)決(jue)这些问题，各方參(can)与者(zhe)都在積(ji)极尋(xun)求办法(fa)，如鈉(na)电池(chi)儲(chu)能、飛(fei)輪(lun)储能、建设新型智慧电网，实现“风光水火”多能互(hu)補(bu)。

这其(qi)中，氢能是受关註(zhu)度最(zui)高的方向(xiang)之一，甚至被誉为“21世纪的终极能源”。

之所以能獲(huo)得如此美誉，原因(yin)在于“氢”的三(san)大主要优势。

一是同样环保。

在今年初(chu)落(luo)幕(mu)的北京冬(dong)奧(ao)会，投(tou)入(ru)使用的氢能源汽(qi)車(che)超(chao)过1000輛(liang)。而氢燃(ran)料(liao)电池的排放物(wu)基(ji)本只有水。

二(er)是适用性强，“用武(wu)之地”眾(zhong)多。

据中国工(gong)程(cheng)院院士、中国礦(kuang)業(ye)大學(xue)教(jiao)授(shou)、“雁栖湖论坛·鴻(hong)雁獎(jiang)”获得者彭(peng)蘇(su)萍(ping)介绍，2015年之前，我们仅仅孤(gu)立(li)地看到“氢”作为“能源”使用这一單(dan)一用途(tu)。但实际上，氢既(ji)是原料（制氨(an)，生产化肥(fei)），又是能源，还可以作为储能介質(zhi)，它(ta)在作为清洁能源使用的同时，还能够与电能耦(ou)合，增加电力系统的靈(ling)活(huo)性，彌(mi)补电力不可存储的问题，进而弥补“风、光、水”點(dian)稳定性差(cha)的状况，实现不同能源网絡(luo)间的協(xie)同优化。

三是来源廣(guang)泛(fan)，制备“性價(jia)比”高。

氢能的制备有化石(shi)燃料制氢、工业副(fu)产品(pin)制氢和电解水制氢等主要路(lu)徑(jing)，我国目前以化石燃料制氢中的煤(mei)制氢，以及工业副产品中的氯(lv)堿(jian)副产品制氢为主。

我国一直(zhi)是一个“富(fu)煤、少(shao)油(you)、缺(que)气”的国家，长期(qi)以来，以煤炭(tan)为原料的火力发电占据着电力系统的主流，煤化工亦蓬(peng)勃(bo)发展。这就(jiu)为煤制氢提供了充足(zu)的原料以及产业基礎(chu)，能够以较低成本大規(gui)模(mo)制氢，同时，煤制氢还能够幫(bang)助(zhu)消纳产业结构調(tiao)整(zheng)下煤化工的剩(sheng)余(yu)产能，实现雙(shuang)向互补的效果(guo)。

但值得注意(yi)的是，化石燃料制氢过程中，还是会产生较多的二氧(yang)化碳排放，且含(han)有硫(liu)等雜(za)质，提純(chun)成本大，此類(lei)氢气又被稱(cheng)为“灰(hui)氢”。當(dang)然，这一问题可以通(tong)过提高能源效率、二氧化碳再利用的方式(shi)进行(xing)緩(huan)解，因此其依(yi)舊(jiu)是氢能利用探(tan)索(suo)发展的重要方向之一，如中海油（0883.HK）近年装备運(yun)行的E-Gas煤制氢聯(lian)合装置(zhi)，在碳轉(zhuan)化率、热利用效率、耗氧等指(zhi)标方面均有突破，较傳(chuan)统工藝(yi)成本可降低20%至25%。

氯碱副产制氢具(ju)有氢气提纯难度较小、耗能低、自(zi)动化程度高以及無(wu)汙(wu)染(ran)的特(te)点，由此制取(qu)的氢气被称为藍(lan)氢，鸿达興(xing)业（002002.SZ）、濱(bin)化股(gu)份(fen)（601678.SH）、嘉(jia)化能源（600273）等公司均具备氯碱制氢能力。

不过，顧(gu)名(ming)思(si)義(yi)，工业副产品制氢在生产规模上会受“主产品”产量限制，难以滿(man)足日益(yi)增长的氢能需求，这还是以氢能为主的燃料电池尚(shang)未出现突破式发展的情(qing)况下。

相比之下，通过电解水等手(shou)段制取的氢气被称为綠(lv)氢，制氢工艺相对簡(jian)单，过程不会排放温室(shi)气體(ti)，而且得到的氢气纯度高，但目前由于耗电量大，推高了成本，限制了其大规模的推广應(ying)用。

传统和未来的“粘(zhan)合劑(ji)”

三种主要制氢方式各有难点，似乎只能苦(ku)等技术突破，如此背景(jing)下，彭苏萍提出的氢能电能耦合理念(nian)，打(da)开了一条全新的思路。

第一部分提及，风、光等分布(bu)式新能源发电方式，存在时空受限明显，间歇性强、稳定性差等问题，而如果将此类电能用以制氢，便可以达到储能调峰的效果，化解上述(shu)劣势，特別(bie)是近年在德(de)国、新加坡(po)出现并慢慢成熟(shu)固(gu)体氧化物电解池技术，可以将传统集中制氢模式转变为分布式制氢，更加便于光伏等发电模式的使用。

彭苏萍同时指出，之所以现阶段业内对“灰氢”、“绿氢”差别以待(dai)，認(ren)为後(hou)者优于前者，一个很(hen)重要的原因在于燃料电池技术（而非(fei)制氢技术）的落后，如果能够提升燃料电池工作温度（到130度，目前约90度），“灰氢”问题便迎(ying)刃(ren)而解。

除了氢能，“双碳”目标指引下，还有更多可行性正(zheng)在被探索。

例如王中林舍(she)棄(qi)了主流电磁(ci)发电机方向，将目光直接投向自然界中广泛存在但卻(que)难以收集的分布式、碎(sui)片化能量，致力于摩(mo)擦(ca)纳米发电机的研发。

該(gai)发电机是一种基于麥(mai)克(ke)斯(si)韋(wei)位(wei)移(yi)电流原理，能够将环境(jing)中的低频次、低振(zhen)幅(fu)的机械(xie)能量转換(huan)为电能的装置。通俗(su)来講(jiang)，即利用微(wei)小的震(zhen)动进行发电，能够填(tian)补电磁发电机适用場(chang)景的空缺，并有着更高的使用效率。

该技术目前在微纳能源、智能紡(fang)織(zhi)与传感(gan)等部分領(ling)域的应用已经趨(qu)于成熟，例如“自驅(qu)动心(xin)臟(zang)起(qi)搏(bo)器(qi)”，无需額(e)外电源，仅借(jie)助人体自身(shen)“呼(hu)吸(xi)”等动作即可维持运转，已进入小試(shi)阶段。

王中林介绍，该技术还可以应用于海洋能源的收集，即通过将摩擦纳米发电机制作成球(qiu)形(xing)，通过球中套(tao)球等手法，利用海浪帶(dai)来的动力形成摩擦，实现发电。

当然，考(kao)虑到工艺难度与制造(zao)成本，这或(huo)許(xu)是一个比氢能更加“未来”的技术。

一场新能源革(ge)命(ming)正在发生，我们每个人都无法置身事外，在使用各类能源的过程中，妳(ni)有着怎样的体驗(yan)，又有何(he)种疑(yi)问？歡(huan)迎在文末(mo)留(liu)言(yan)。返(fan)回(hui)搜(sou)狐(hu)，查(zha)看更多

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