2023上海國(guó)際碳中和技術(shù)、產(chǎn)品與成果博覽會(huì)·科學(xué)論壇近日在國(guó)家會(huì)展中心(上海)舉行。圍繞“科學(xué)引領(lǐng)綠色變革，攜手走向碳中和”核心命題，近20位世界頂尖科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)得主、中國(guó)兩院院士、資深專家學(xué)者和行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)代表進(jìn)行了深入交流。本次論壇大咖云集，國(guó)內(nèi)外頂尖智腦，共赴“雙碳”之約，分享低碳能源和循環(huán)經(jīng)濟(jì)相關(guān)的最新前沿科學(xué)研究、變革性技術(shù)，促進(jìn)國(guó)際科技交流與合作。
阿特斯陽(yáng)光電力集團(tuán)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“阿特斯”，688472.SH)董事長(zhǎng)瞿曉鏵博士受邀出席論壇并發(fā)表主題演講，詳細(xì)描述了“特高壓輸電助力綠氫規(guī)模應(yīng)用”的可行性方案，指出電氣化、可再生能源發(fā)電和綠氫是實(shí)現(xiàn)凈零排放的共識(shí)路徑。
瞿曉鏵董事長(zhǎng)在演講中指出，“電動(dòng)汽車、風(fēng)光發(fā)電已充分證明了電氣化和可再生能源發(fā)電的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)可行性，但綠氫的規(guī)模應(yīng)用仍需要克服生產(chǎn)和運(yùn)輸成本高的障礙。與灰氫和藍(lán)氫相比，綠氫的一大優(yōu)勢(shì)是具有輸電或輸氫的靈活性?；诔杀颈容^，建議采用特高壓輸送可再生能源電力，并在用能側(cè)電解制綠氫，以降低綠氫輸送成本。該建議尤其適合我國(guó)可再生能源資源和用能負(fù)荷分布錯(cuò)位的情況，有利于實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)快速脫碳，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)整個(gè)能源系統(tǒng)的脫碳。”
瞿曉鏵董事長(zhǎng)論壇發(fā)言分享
尊敬的各位院士、學(xué)者，各位來(lái)賓：
很榮幸出席2023上海國(guó)際碳博會(huì)科學(xué)論壇，并參與發(fā)布《科學(xué)促進(jìn)碳中和上海倡議》(Science for Carbon Neutrality Shanghai Initiative)。
碳中和要求我們徹底改變能源的生產(chǎn)和利用方式，并在全球范圍內(nèi)進(jìn)行數(shù)百萬(wàn)億美元的投資。能源是受到嚴(yán)格監(jiān)管的行業(yè)，政策與規(guī)劃一起決定不同脫碳技術(shù)的相對(duì)成本和實(shí)現(xiàn)碳中和的速度。
在去年11月舉辦的WLA“碳策”未來(lái)論壇上，我演講的內(nèi)容是關(guān)于光伏。本次論壇，我分享的內(nèi)容是大規(guī)模應(yīng)用綠氫所要求的能源系統(tǒng)規(guī)劃。
全球?qū)崿F(xiàn)碳中和的路徑是，電氣化、可再生能源發(fā)電、對(duì)難以電氣化的用能場(chǎng)景應(yīng)用綠氫脫碳。
如上左圖所示，當(dāng)全球在2050到2060年間實(shí)現(xiàn)碳中和時(shí)，用能電氣化率將從2021年的20%提升到52%。同時(shí)，全球用電量將從24.7PWh上漲到62.2PWh，增加152%，其中的11.4PWh用于生產(chǎn)綠氫。
分享一個(gè)有趣的信息，曾經(jīng)的電量單位是MW(兆瓦)、GW(吉瓦)、TW(太瓦)，現(xiàn)在太瓦的基礎(chǔ)上繼續(xù)呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)上升，出現(xiàn)了PW(拍瓦)，這足以佐證近年來(lái)全球可再生能源裝機(jī)和發(fā)電量的快速增長(zhǎng)。
如上右圖所示，全球發(fā)電量也將相應(yīng)增加，新增的發(fā)電量主要來(lái)自可再生能源發(fā)電，光伏將是最大的電力來(lái)源。
目前氫氣主要是利用化石能源就地生產(chǎn)，用作化工和石化原料，其生產(chǎn)過(guò)程導(dǎo)致二氧化碳和其他溫室氣體排放。未采用CCUS(碳捕捉、利用和封存)時(shí)所制取的氫氣稱為灰氫，采用CCUS技術(shù)時(shí)稱為藍(lán)氫。
對(duì)于難以通過(guò)電氣化脫碳的用能場(chǎng)景，利用可再生能源電解制取的綠氫是脫碳的不二選擇，但大規(guī)模利用綠氫的痛點(diǎn)是運(yùn)輸。
光伏和其他可再生能源發(fā)電的成本已低于化石能源發(fā)電。基于電解制氫的規(guī)模效應(yīng)和學(xué)習(xí)曲線帶來(lái)的降本空間，預(yù)計(jì)到2030年以后，綠氫的生產(chǎn)成本低于藍(lán)氫。
無(wú)論綠氫與否，氫氣的運(yùn)輸成本都很高。常壓下，氫氣的體積能量密度是天然氣的三分之一。氫氣的分子更小，化學(xué)性質(zhì)更活躍，輸氫管道需使用更好的材料和特殊涂層，加大了氫氣的運(yùn)輸成本。
盡管氨和液態(tài)有機(jī)氫載體(LCOH)可以作為氫氣的運(yùn)輸和儲(chǔ)存介質(zhì)，但需要額外投資，并降低了整體能效，因此僅適用于遠(yuǎn)距離跨海運(yùn)輸氫氣。
另一種方法是利用特高壓(EHV)輸電，在用能側(cè)當(dāng)?shù)仉娊庵茪洹?/FONT>
中國(guó)的可再生資源集中在北部和西部地區(qū)，而人口和用能中心在東部和南部的沿海地區(qū)，兩者相距2,000 ~ 3,000公里，是適合特高壓輸電的距離。重要的是，在特高壓輸電技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域，中國(guó)在全球遙遙領(lǐng)先。因此，除了管道輸送綠氫外，中國(guó)脫碳的戰(zhàn)略選項(xiàng)可以是，在西北地區(qū)建設(shè)風(fēng)光發(fā)電大基地，通過(guò)特高壓輸電向沿海省份輸送綠電，并在沿海省份電解制取綠氫。
比較這兩種方案的成本：
根據(jù)目前特高壓輸電和管道輸送天然氣的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，估算兩種方案的成本，得出的初步結(jié)論是，每公斤氫氣，通過(guò)管道輸送2,000公里，平均成本是15.13元;通過(guò)特高壓輸電至用能側(cè)后電解制氫，則輸送成本降至3.06元。特高壓+當(dāng)?shù)仉娊庵茪涞姆桨赋杀镜土撕芏?。因中?guó)有長(zhǎng)期建設(shè)和運(yùn)營(yíng)特高壓輸電線路的經(jīng)驗(yàn)，該方案的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)也很低。
同時(shí)，特高壓輸電在用能側(cè)電解的方案也與電網(wǎng)脫碳的總體戰(zhàn)略相一致。
伯克利實(shí)驗(yàn)室近期發(fā)表了一項(xiàng)關(guān)于中國(guó)電網(wǎng)脫碳的研究結(jié)果。
在目前政策情景下，中國(guó)計(jì)劃到2030年實(shí)現(xiàn)1,200GW的風(fēng)光累計(jì)裝機(jī)。伯克利實(shí)驗(yàn)室提出的電網(wǎng)加速脫碳情景是，將2030年的風(fēng)光累計(jì)裝機(jī)提高到2,000GW，并在2035年進(jìn)一步提高到3,000GW，2035年中國(guó)電網(wǎng)供電的碳排放強(qiáng)度將比2020年下降70%，比目前政策情景低50%。
由于光伏和風(fēng)電的成本更低，在降低電網(wǎng)供電碳排放強(qiáng)度的同時(shí)，加速脫碳情形能降低供電成本。
一旦電網(wǎng)提供的是100%的綠電，電解制取的也將是綠氫，從而有利于整個(gè)經(jīng)濟(jì)實(shí)現(xiàn)脫碳。因此，電網(wǎng)脫碳是一勞永逸、低成本、快速的碳中和路徑。
感謝大家的聆聽。
為呼吁全球科學(xué)界聯(lián)合起來(lái)，共同為推動(dòng)全球綠色低碳革命和可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)智慧與力量，WLA和清華大學(xué)、上海交通大學(xué)在論壇現(xiàn)場(chǎng)正式發(fā)布了《科學(xué)促進(jìn)碳中和上海倡議》(簡(jiǎn)稱“上海倡議”)?！吧虾３h”著眼于“大力推動(dòng)碳中和前沿科學(xué)和關(guān)鍵技術(shù)突破、大力推動(dòng)碳中和協(xié)作網(wǎng)絡(luò)與交流平臺(tái)建設(shè)、大力推動(dòng)碳中和科技領(lǐng)域高水平人才培養(yǎng)”三個(gè)方面，希望以科學(xué)促進(jìn)變革、應(yīng)對(duì)共同挑戰(zhàn)、成就人類福祉。
該倡議由WLA執(zhí)行理事長(zhǎng)兼WLA上海中心理事長(zhǎng)吳向東、賀克斌院士、李政教授、黃震院士攜手共同發(fā)布，瞿曉鏵董事長(zhǎng)等世界頂尖科學(xué)獎(jiǎng)項(xiàng)得主、中國(guó)兩院院士、資深專家學(xué)者和行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)代表共同見證。
（阿特斯）
