储能是清洁能源发展最重要的瓶颈（图）

本文转载自FT中文网，仅代表原出处和原作者观点，仅供参考阅读，不代表本网态度和立场。

液态有机储氢或许可以突破清洁能源发展最重要瓶颈，该技术将在清洁能源广泛使用和降低碳排放中起到关键作用。

又有一个重磅文件发布了。中共中央、国务院近日印发《关于深入打好污染防治攻坚战的意见》（以下简称《意见》），《意见》要求深入推进碳达峰行动，推动能源清洁低碳转型，坚决遏制高耗能高排放项目盲目发展，推进清洁生产和能源资源节约高效利用。而在笔者看来，减排的一个最重要举措就是发展清洁的可再生能源，主要包括太阳能和风能发电，这对于降低中国煤发电、降低碳排放非常重要。

中国水电、太阳能和风能发电常常遇到弃水弃光弃风问题，主要是由于地理位置造成。中国大多数水光风资源分布在西南和西北偏远地区，远离需求巨大经济发达地区。目前，主要解决方案就是铺设更多电网，让这些可再生能源尽量可以上网，通过电网使偏远地区发电供应方与发达地区使用方匹配。

除了地区问题，水电、太阳能和风能发电另外一个主要问题就是供电时间周期性、不确定性。太阳能只是在白天晴天才有，风力也会变化无常。目前，主要解决方案是用其它传统能源调节。但当这些可再生能源发电占比变高时，这种调节就会很困难。2020年，德国风电占发电总量27%。今年夏季晚期到秋季，德国缺电一个重要原因就是因为气候原因风力太弱，传统能源发电又受到天然气短缺影响。当可再生能源成为主要发电来源时，解决其供电时间上周期性和不确定性一个最佳、至少是重要解决方案就是储能，依靠储能来削峰填谷。也就是在发电高峰时将部分电能储存起来，在发电低估时将储存的电释放出来。

依靠现有技术远远无法满足未来储能需求。美国能源部2020年12月有一个关于储能报告，标题是“能源储存重大挑战：能源储存市场报告”（Energy Storage Grand Challenge: Energy Storage Market Report）。这个报告分析了全球七个储能主要技术包括锂电池、铅酸电池、抽水蓄能水电、压缩空气储能、氧化还原液流电池、高压和液氢、建筑热能储存。按照这些现有技术，2018年全球总储能量大约是5亿度电，预测到2030年将达到大约25-40亿度电。这个储量相对于可再生能源发电量占什么比例？按照维基百科数据2018年全球可再生能源总量是22万9千亿度（19.72亿吨等量石油）。这样2018年全球总储能量只占可再生能源产量万分之0.218，即使按照2030年全球40亿度储能预测也只能占2018年全球可再生能源产量万分之1.7。如果只是考虑水光风电，2018年总发电量是6048亿，储能量也只占比万分之8.3。

随着成本降低和技术成熟，光伏和风能发电可望广泛应用，不会限于西部地区，会遍布全国。屋顶庭院都会存在，也就是分布式发电将广泛存在。这时光伏和风能发电时间上周期性和不确定性将成为一个重要瓶颈，解决这个问题必须依靠新技术，是上述美国能源部报告还没有提到的技术。下面笔者介绍一个如何通过氢大规模储能技术。

氢能可以成为清洁能源最主要的代表。氢规模巨大。我们知道水分子中有两个氢原子，而地球表面70%被水覆盖。无论是燃料电池通过电化学转换成电、还是氢内燃机通过燃烧转换成动力，它们转换过程使氢与氧结合而形成水，从而实现零排放。

现在，制约氢能使用的关键问题是如何储氢。现有，主流储氢方案也是上述美国能源部报告考虑到的方案，也就是高压储氢或超低温液化储氢。这两个方案局限性报告中已考虑到，这里就不赘述。笔者推介一个最新的常温常压液体有机储氢（Liquid Organic Hydrogen Carriers ，LOHC）技术。简单来说，这个技术基于一个称为储油的有机液体，它在一定温度、压力和催化剂作用下与氢反应形成一个新的含氢的称之为氢油的液态有机化合物。这是一个可逆化学反应过程，氢油在一定温度和催化剂作用下又还原出储油同时释放出氢。以此为基础，我们可以有下列储能方式。用可再生（水风电）能源发电，当发电高峰或电无法上网情况下，通过电解水制氢。氢与储油结合生产出氢油，这个过程犹如在炼油厂将石油炼成汽油。然后将氢油如运输汽油一样运输到需要用氢地方比如加氢站。用氢时通过一个化学装置将氢油中释放出来，氢可以用于燃料电池，可以用于氢内燃机，氢可以用在固定设备上（如建筑物、数据中心的冷热电三联供）。也可以用在移动设备上（如汽车、火车、轮船）。与现有高压和深冷液化储氢技术相比，这个技术最大优势就是安全、低成本、可以充分利用现有基于石油的基础设施。今年2月，全球最权威的国际组织之一——氢能委员会（Hydrogen Council）发表了由麦肯锡撰写报告“氢能洞察：氢能投资、市场发展和成本竞争力的观点” （Hydrogen Insights – A perspective on hydrogen investment, market development and cost competitiveness） ，这篇报告首次提到这个技术。

日本千代田（Chiyoda）从2002年就开始研究这个技术，今年2月第一次利用LOHC将文莱氢气运输到日本用于发电。德国储能公司Hydrogenious Technologies也在积极推动这个技术。日本和德国为实现减排目标，致力于在风能和太阳能丰富的区域实现绿色制氢，利用LOHC将氢运送到下游应用端。中国氢阳能源公司的液态有机储氢LOHC处于世界领先地位。它们的技术在多个方面优于日本千代田和德国Hydrogenious Technologies的LOHC材料，表现在成本低、脱氢速度快、脱氢纯度高。由于储氢材料性能限制，日本千代田和德国HT的LOHC材料只能用来运氢储氢而无法直接用于交通工具。而氢阳能源于2016年9月在武汉试验成功全球首台基于常温常压液态有机储氢技术的工程巴士样车。之后，它们又与多家车企合作研制了5代基于液体有机储氢供氢系统的燃料电池巴士和卡车。到目前为止，仍然是全球唯一可以用于交通应用的液态有机储氢供氢系统。

在笔者看来，液态有机储氢或许可以突破清洁能源发展最重要的瓶颈，该技术的进一步开发和推广将在清洁能源广泛使用和降低碳排放中起到关键作用，应该引起更多关注和支持。

本文转载自FT中文网，仅代表原出处和原作者观点，仅供参考阅读，不代表本网态度和立场。