2023上海國際碳中和技術、產品與成果博覽會·科學論壇近日在國家會展中心(上海)舉行。圍繞“科學引領綠色變革，攜手走向碳中和”核心命題，近20位世界頂尖科學獎項得主、中國兩院院士、資深專家學者和行業(yè)領先企業(yè)代表進行了深入交流。本次論壇大咖云集，國內外頂尖智腦，共赴“雙碳”之約，分享低碳能源和循環(huán)經濟相關的最新前沿科學研究、變革性技術，促進國際科技交流與合作。
阿特斯陽光電力集團股份有限公司(以下簡稱“阿特斯”，688472.SH)董事長瞿曉鏵博士受邀出席論壇并發(fā)表主題演講，詳細描述了“特高壓輸電助力綠氫規(guī)模應用”的可行性方案，指出電氣化、可再生能源發(fā)電和綠氫是實現凈零排放的共識路徑。
瞿曉鏵董事長在演講中指出，“電動汽車、風光發(fā)電已充分證明了電氣化和可再生能源發(fā)電的技術和經濟可行性，但綠氫的規(guī)模應用仍需要克服生產和運輸成本高的障礙。與灰氫和藍氫相比，綠氫的一大優(yōu)勢是具有輸電或輸氫的靈活性。基于成本比較，建議采用特高壓輸送可再生能源電力，并在用能側電解制綠氫，以降低綠氫輸送成本。該建議尤其適合我國可再生能源資源和用能負荷分布錯位的情況，有利于實現電網快速脫碳，進而實現整個能源系統的脫碳?！?/FONT>
瞿曉鏵董事長論壇發(fā)言分享
尊敬的各位院士、學者，各位來賓：
很榮幸出席2023上海國際碳博會科學論壇，并參與發(fā)布《科學促進碳中和上海倡議》(Science for Carbon Neutrality Shanghai Initiative)。
碳中和要求我們徹底改變能源的生產和利用方式，并在全球范圍內進行數百萬億美元的投資。能源是受到嚴格監(jiān)管的行業(yè)，政策與規(guī)劃一起決定不同脫碳技術的相對成本和實現碳中和的速度。
在去年11月舉辦的WLA“碳策”未來論壇上，我演講的內容是關于光伏。本次論壇，我分享的內容是大規(guī)模應用綠氫所要求的能源系統規(guī)劃。
全球實現碳中和的路徑是，電氣化、可再生能源發(fā)電、對難以電氣化的用能場景應用綠氫脫碳。
如上左圖所示，當全球在2050到2060年間實現碳中和時，用能電氣化率將從2021年的20%提升到52%。同時，全球用電量將從24.7PWh上漲到62.2PWh，增加152%，其中的11.4PWh用于生產綠氫。
分享一個有趣的信息，曾經的電量單位是MW(兆瓦)、GW(吉瓦)、TW(太瓦)，現在太瓦的基礎上繼續(xù)呈現指數級上升，出現了PW(拍瓦)，這足以佐證近年來全球可再生能源裝機和發(fā)電量的快速增長。
如上右圖所示，全球發(fā)電量也將相應增加，新增的發(fā)電量主要來自可再生能源發(fā)電，光伏將是最大的電力來源。
目前氫氣主要是利用化石能源就地生產，用作化工和石化原料，其生產過程導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)時所制取的氫氣稱為灰氫，采用CCUS技術時稱為藍氫。
對于難以通過電氣化脫碳的用能場景，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)模利用綠氫的痛點是運輸。
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)模效應和學習曲線帶來的降本空間，預計到2030年以后，綠氫的生產成本低于藍氫。
無論綠氫與否，氫氣的運輸成本都很高。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，化學性質更活躍，輸氫管道需使用更好的材料和特殊涂層，加大了氫氣的運輸成本。
盡管氨和液態(tài)有機氫載體(LCOH)可以作為氫氣的運輸和儲存介質，但需要額外投資，并降低了整體能效，因此僅適用于遠距離跨海運輸氫氣。
另一種方法是利用特高壓(EHV)輸電，在用能側當地電解制氫。
中國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，在特高壓輸電技術和應用領域，中國在全球遙遙領先。因此，除了管道輸送綠氫外，中國脫碳的戰(zhàn)略選項可以是，在西北地區(qū)建設風光發(fā)電大基地，通過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：
根據目前特高壓輸電和管道輸送天然氣的收費標準，估算兩種方案的成本，得出的初步結論是，每公斤氫氣，通過管道輸送2,000公里，平均成本是15.13元;通過特高壓輸電至用能側后電解制氫，則輸送成本降至3.06元。特高壓+當地電解制氫的方案成本低了很多。因中國有長期建設和運營特高壓輸電線路的經驗，該方案的技術風險也很低。
同時，特高壓輸電在用能側電解的方案也與電網脫碳的總體戰(zhàn)略相一致。
伯克利實驗室近期發(fā)表了一項關于中國電網脫碳的研究結果。
在目前政策情景下，中國計劃到2030年實現1,200GW的風光累計裝機。伯克利實驗室提出的電網加速脫碳情景是，將2030年的風光累計裝機提高到2,000GW，并在2035年進一步提高到3,000GW，2035年中國電網供電的碳排放強度將比2020年下降70%，比目前政策情景低50%。
由于光伏和風電的成本更低，在降低電網供電碳排放強度的同時，加速脫碳情形能降低供電成本。
一旦電網提供的是100%的綠電，電解制取的也將是綠氫，從而有利于整個經濟實現脫碳。因此，電網脫碳是一勞永逸、低成本、快速的碳中和路徑。
感謝大家的聆聽。
為呼吁全球科學界聯合起來，共同為推動全球綠色低碳革命和可持續(xù)發(fā)展貢獻智慧與力量，WLA和清華大學、上海交通大學在論壇現場正式發(fā)布了《科學促進碳中和上海倡議》(簡稱“上海倡議”)?！吧虾３h”著眼于“大力推動碳中和前沿科學和關鍵技術突破、大力推動碳中和協作網絡與交流平臺建設、大力推動碳中和科技領域高水平人才培養(yǎng)”三個方面，希望以科學促進變革、應對共同挑戰(zhàn)、成就人類福祉。
該倡議由WLA執(zhí)行理事長兼WLA上海中心理事長吳向東、賀克斌院士、李政教授、黃震院士攜手共同發(fā)布，瞿曉鏵董事長等世界頂尖科學獎項得主、中國兩院院士、資深專家學者和行業(yè)領先企業(yè)代表共同見證。
（阿特斯）
