能源转型成功的关键是什么?

　　建立以储能为核心的多种绿色能源互补体系是第三次世界能源转型的发展方向，储能、绿色能源、能源智能网等领域的技术突破将是能源转型成功的关键，先进核能技术、CCUS技术的创新将带来长期收益，而可控核聚变的技术突破与商业化将引发新的能源革命。

　　就当前技术创新和商业化水平而言，太阳能、风能是全球装机最多也是前景最好的绿色能源，但是太阳能和风能因受自然条件影响存在产能波动大、随机性高的特点，属于间歇性能源。能源结构中间歇性能源份额的增加，会对电网稳定平衡性造成巨大压力，给间歇性能源电价带来波动性，同时也容易造成大量的弃光、弃风现象。储能技术是解决绿色能源有效利用的关键，可作为电网与供热系统、燃气网络、电气化交通网等的连接桥梁，对改善间歇性能源的波动性和实现电力供需的一致性非常重要。在未来的低碳能源系统中，绿色能源和储能的多种灵活性组合，将会成为最具经济性的解决方案。因此，在未来的能源开发中，技术创新的主要目标是实现绿色能源供给端、储能端的降本增效和灵活可靠，发展以储能为核心的多种绿色能源互补体系。

　　储能技术分为电化学储能技术与物理储能技术等。电化学储能技术包括液流电池、锂离子电池、铅炭电池、钠基电池技术等，具有位置环境不受限的灵活优势，在发电、输配电和用电过程中均可进行规模化应用，更有利于绿色能源的消纳。物理储能技术包括储电和储热，储电有抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储电等，相较于电化学储能技术，物理储能技术具有规模大、成本低、寿命长、环保等特点，但较易受位置与环境限制。从技术特点和当前发展来看，物理储能更适合于发电和输配电过程，化学储能更多应用于交通领域，尤其是电动汽车的电池需求。绿色能源发电和储能技术的组合对传统发电技术形成越来越强的竞争，竞争结果主要取决于电池技术的发展，同时电池回收与处理技术也会影响这一组合的未来发展。当前在地缘政治和能源安全考量增加的形势下，电池作为矿物密集能源，锂、镍、锰、钴、稀土等电池原料的获取也会影响电化学储能技术创新和产业发展。2023年4月，中关村储能产业技术联盟发布的《储能产业研究白皮书2023》显示，截至2022年年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2GW，其中抽水蓄能累计装机规模占比为79.3%，锂离子电池在新型储能中的累计装机占比为94.4%。

　　氢储能是一种新型储能方式，具有调节周期长、储能容量大的优势，在促进可再生能源消纳、电网调峰等应用场景中潜力巨大。氢是宇宙中储量最为丰富的元素，也是普通燃料中能量密度最高的绿色能源之一，绿氢因其绿色高效的特点而被称为21世纪的“终极能源”。然而因为技术创新少和成本较高等原因，氢能在工业应用领域的市场规模一直有限。在全球气候加速变化的情境下，氢能逐渐被视为实现碳中和目标的关键燃料。氢能产业全链条包括上、中、下游。氢能产业链的上游为制氢，目前世界上多数氢气来自对化石燃料的加工，属于污染的“灰氢”，在这一制氢过程中采用碳捕集和封存(CCS)技术可使“灰氢”脱碳后变成“蓝氢”。氢能利用的理想状态是“绿氢”，即利用可再生能源通过电解水制氢。目前世界大部分地区生产“蓝氢”的成本低于“绿氢”。随着技术和制造效率的提高，可再生能源和电解槽的价格将降低，这种成本差异在未来会进一步缩小。氢能产业链的中游为氢储运，有气态氢、液氢和固态氢等储运方式。高压气态氢储运技术已商业化，具有体量小、距离短和灵活性高等特征。液氢和固态氢能量密度极高，运输便捷，是未来实现大规模氢能储运的方向。尽管当前液氢和固态氢储运技术有了较大进步，但储氢密度、安全性和成本之间的平衡关系尚未解决，离大规模商业化应用还有距离。氢能产业链的下游为氢应用，氢能燃料既可以替代天然气作为工业和取暖燃料，又可以为重型卡车和轮船提供能源，还可以通过“绿电→氢→电”的转化方式成为新型储能手段。英国石油公司(BP)预测，2030年全球对低碳氢(蓝氢和绿氢)的需求在30Mtpa—50Mtpa之间，2030年—2050年间全球对低碳氢的需求将增长10倍，大约为300Mtpa—460Mtpa。2030年全球绿氢占低碳氢的60%左右，2050年将增加到65%左右。“蓝氢”作为“绿氢”的重要补充提供其余大部分氢。

　　储能和氢能的技术创新前景可以从专利申请中看到趋势。以专利合作条约(PCT)形式提出的国际申请具有较高的价值和地位，代表着技术创新的最新成果，也是未来产业发展的风向标。从2000年—2020年间专利申请看，储能技术、氢能技术、燃料电池、智能电网等位居绿色技术PCT专利申请前列，并在近年来呈现逐年增加趋势，预计未来储能和氢能将成为能源领域竞争的重点技术。可再生能源发电领域的PCT专利申请量在2012年达到顶峰后，开始出现逐年下降趋势。