事實(shí)上，即使是出于季節(jié)性儲(chǔ)存等其他原因而生產(chǎn)了氫氣，那么相較于直接將其儲(chǔ)存在氫燃料汽車?yán)铮瑢淠苡糜诩邪l(fā)電或是給電動(dòng)汽車充電也許會(huì)更具意義。因?yàn)檫@樣做的話，不僅可以降低每兆瓦的綜合成本，提高能效，并且可以利用余熱從中獲取額外的價(jià)值。也因此，與氫能站的稀缺相比，電網(wǎng)相對(duì)健全且無(wú)處不在，同時(shí)燃料電池車輛的復(fù)雜性，使得電動(dòng)汽車的簡(jiǎn)單性、維護(hù)成本相對(duì)較低、安全性較高等優(yōu)勢(shì)更加凸顯。

盡管如此，我對(duì)氫能的發(fā)展前景依然看好。因?yàn)槠涫菓?yīng)對(duì)長(zhǎng)期儲(chǔ)存挑戰(zhàn)最有優(yōu)勢(shì)的方法之一，其可以超越電池以分鐘、小時(shí)或天的儲(chǔ)存計(jì)量效果，亦或者是抽水蓄能電站對(duì)于地點(diǎn)的限制。它可以以氫的方式進(jìn)行儲(chǔ)存，或融入現(xiàn)有的天然氣系統(tǒng)，或轉(zhuǎn)換成氨、天然氣、甲醇或一些高價(jià)值的合成液體燃料。

氫可以為依賴于穩(wěn)定電力供應(yīng)的行業(yè)，比如制陶業(yè)等用電量巨大的工業(yè)提供可靠電力供應(yīng)。我們目前需要做的，是進(jìn)一步探索氫能在化工等領(lǐng)域的廣泛用途，而不是僅僅將其定義為交通運(yùn)輸?shù)娜剂稀?/p>

氫的清潔程度取決于它的生產(chǎn)過(guò)程。目前，最經(jīng)濟(jì)的方法是蒸汽甲烷重組(利用熱和催化劑來(lái)制氫)。然而，就像天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)一樣，除非可以有效捕獲在重組過(guò)程中釋放出來(lái)的二氧化碳并將其隔離，否則小型反應(yīng)裝置(SMR)制氫在深度脫碳系統(tǒng)中并沒(méi)有發(fā)揮太大價(jià)值。但當(dāng)SMR制氫系統(tǒng)利用天然氣進(jìn)行操作，將大幅提高能效，并減少對(duì)新建基礎(chǔ)設(shè)施的要求。

第二種主要的制氫方法是通過(guò)電解。當(dāng)然，利用的是來(lái)自于生物質(zhì)發(fā)電的電能，太陽(yáng)能發(fā)電的電力進(jìn)行電解仍處于探索階段。目前普遍存在一種認(rèn)知——電解是有效利用過(guò)剩風(fēng)電和太陽(yáng)能電的一種完美解決方式，但這也可能存在一定的誤區(qū)。電解，加上壓縮、儲(chǔ)存和運(yùn)輸過(guò)程所需的相關(guān)設(shè)備，或?qū)滢D(zhuǎn)化為更高價(jià)值原料所需的設(shè)備，都需要大量的資本投入。

即使設(shè)備的成本不斷下降，并且發(fā)展的趨勢(shì)也將要大幅度削減生產(chǎn)及設(shè)備成本，但7天24小時(shí)不間斷地運(yùn)行所節(jié)約的成本總好過(guò)斷斷續(xù)續(xù)地運(yùn)行。同樣地，利用富余的可再生能源電力推進(jìn)脫碳化進(jìn)程，表面上看是另一種有效利用富余可再生能源發(fā)電的方式，實(shí)際上是以可再生能源替代資本密集型產(chǎn)業(yè)的過(guò)程。從目前情況來(lái)看，制氫的最經(jīng)濟(jì)的途徑是利用可再生能源中的光伏電力，并輔以電池即可實(shí)現(xiàn)電力的不間斷供應(yīng)。例如由荷蘭實(shí)現(xiàn)的人造島嶼，都是得益于這些“高容量”因素。

同樣，太陽(yáng)能熱的發(fā)展也大有前途，有效的利用余熱來(lái)驅(qū)動(dòng)高溫電解，將大大降低對(duì)電力的需求。相對(duì)于目前實(shí)施的碳價(jià)格約束機(jī)制而言，高溫電解不失為一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。電解過(guò)程中產(chǎn)生的氧氣可以用于天然氣的燃燒，同時(shí)在過(guò)程中產(chǎn)生的近純二氧化碳排放流，可以在隔離前直接用于Allam循環(huán)渦輪機(jī)發(fā)電。因此，利用余熱驅(qū)動(dòng)高溫電解，可以實(shí)現(xiàn)天然氣輸入，氫、電以及水的輸出，同時(shí)二氧化碳以盡可能低的成本被有效捕獲隔離。

考量核電發(fā)展

在深度脫碳的選擇路徑上，核能的利用是另一種不得不被提及的有效方法。目前，在世界所有的零碳發(fā)電類型中，核能占比28%。2017年法國(guó)電力生產(chǎn)的總碳強(qiáng)度約估為65克/千瓦時(shí)二氧化碳當(dāng)量，而德國(guó)為488克/千瓦時(shí)(不包括生物質(zhì))。

盡管德國(guó)正在實(shí)施著名的“能源過(guò)渡計(jì)劃”，但該國(guó)仍有可能達(dá)不到其2020年氣候目標(biāo)，這與其決定退出現(xiàn)有的核電站密切相關(guān)。歐洲其他國(guó)家，比如英國(guó)仍在啟用核電站，該國(guó)則更有可能完成其2020年氣候目標(biāo)。當(dāng)我們認(rèn)真對(duì)待氣候變化這一議題時(shí)，我們則應(yīng)該保持現(xiàn)有的、安全的核電站繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而不是過(guò)早地、冒然地退出核電產(chǎn)能。

但對(duì)于是否應(yīng)該新建核電站，仍值得討論。據(jù)估計(jì)，Hinkley C電站獲得了300億英鎊的補(bǔ)貼，而Flamanville, Olkiluoto, Vogtle, VC Summer 和其他新建核電項(xiàng)目的延遲和超期運(yùn)行都不容樂(lè)觀。即便是在中國(guó)和印度，兩國(guó)正在以供應(yīng)鏈允許的速度建設(shè)核電站，但可再生能源產(chǎn)出的增長(zhǎng)速度仍快于核能。

幾乎可以肯定的是，當(dāng)前一代核技術(shù)在深度脫碳的未來(lái)中并沒(méi)有顯著的地位。然而根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2015年僅在美國(guó)和加拿大，就有近50家公司籌集了超過(guò)13億美元的私募基金，準(zhǔn)備開(kāi)啟新的核電站建設(shè)計(jì)劃。目前幾乎所有關(guān)于小型反應(yīng)堆的研究都是圍繞靈活性、模塊化和破損安全性的研究。換句話說(shuō)，即使是在最糟糕的情況下，在電力和工作人員完全缺失的情況下，小型反應(yīng)堆也會(huì)安全關(guān)閉，而不是熔化或爆炸。當(dāng)然，目前世界各地還有許多其他更具有競(jìng)爭(zhēng)性的設(shè)計(jì)。

有待觀察的是，這些所謂的第四代核電設(shè)計(jì)能否生產(chǎn)出具有成本競(jìng)爭(zhēng)力的電力5美分/千瓦時(shí)的可調(diào)配零碳電力將更具市場(chǎng)，而15美分/千瓦時(shí)的價(jià)格則完全不具備市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

目前世界上有太多具有經(jīng)濟(jì)性的電源來(lái)滿足電力需求，如前所述，“三足鼎立”的能源系統(tǒng)并不會(huì)坐等下一代核能的生產(chǎn)回報(bào)。該系統(tǒng)因具有儲(chǔ)能(經(jīng)濟(jì)性)和需求響應(yīng)的形式而具有強(qiáng)大的靈活性，因此，大量的“基礎(chǔ)成本可再生能源”——即2~4美分/千瓦時(shí)甚至更低價(jià)格的電力，將不可阻擋地滲透于整個(gè)電力系統(tǒng)。

“現(xiàn)代生態(tài)科學(xué)家”主張推進(jìn)核能的使用，這將不會(huì)對(duì)風(fēng)電和光伏發(fā)電產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的威脅。但核能在未來(lái)“三足鼎立”的能源系統(tǒng)中的定位和作用值得思考。其中一個(gè)很重要的角色是制氫。作為電解電源，與風(fēng)電和光伏發(fā)電相比，核能具有兩大優(yōu)勢(shì)：首先，核能可以為電解過(guò)程提供持續(xù)不間斷的電力供應(yīng);其次，核電的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生余熱，可以被利用于高溫電解。

其實(shí)，在未來(lái)“三足鼎立”的能源系統(tǒng)中，核電所產(chǎn)生的熱能是其立足的秘密武器。目前還沒(méi)有任何其他零碳能源的生產(chǎn)規(guī)?？梢耘c之匹敵，包括地?zé)岷蜕镔|(zhì)。事實(shí)上，中國(guó)一直在考慮使用小型核反應(yīng)堆進(jìn)行區(qū)域供熱。

反對(duì)核能的人總是會(huì)以核擴(kuò)散、廢物處理和退役成本為論點(diǎn)質(zhì)疑核能，其實(shí)這些都是合理的擔(dān)憂，但是核能對(duì)未來(lái)深度脫碳可以作出的貢獻(xiàn)也不能忽視。

機(jī)遇期

事實(shí)上，這篇文章的立意并不是在于如何勾畫(huà)超越“三足鼎立”能源系統(tǒng)的藍(lán)圖，或者是給出實(shí)施深度脫碳的具體實(shí)施路徑。任何關(guān)于未來(lái)30年技術(shù)發(fā)展的預(yù)測(cè)都有可能脫離現(xiàn)實(shí)，而如何正確運(yùn)用和理解目前多變性能源和規(guī)模發(fā)展的機(jī)遇才是目前開(kāi)展深度脫碳工作的關(guān)鍵。

在過(guò)去15年中，我們目睹了世界能源和交通運(yùn)輸領(lǐng)域走向清潔化的幾個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)——2004年，可再生能源實(shí)現(xiàn)了爆發(fā)式增長(zhǎng);2008年，世界電力系統(tǒng)開(kāi)始走向數(shù)字化;2012年，電動(dòng)汽車取代輕型地面交通工具。而時(shí)至今日，那些曾經(jīng)“抵制”變革的行業(yè)——重型陸運(yùn)、工業(yè)、化工、熱能、航空和航運(yùn)、農(nóng)業(yè)，將會(huì)一個(gè)接一個(gè)地，或者更有可能形成一個(gè)緊密耦合的系統(tǒng)，在未來(lái)的幾十年里逐步走向清潔化，并將會(huì)在超高效工業(yè)流程、互聯(lián)和共享的車輛、航空運(yùn)輸?shù)碾姎饣⒕珳?zhǔn)農(nóng)業(yè)、食品科學(xué)、合成燃料、工業(yè)生物化學(xué)、石墨烯和氣凝膠等新材料、能源和基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)塊鏈、添加劑制造、零碳建筑材料、小型核聚變等領(lǐng)域取得驚人的進(jìn)展。

這些技術(shù)在當(dāng)今可能并不具有成本競(jìng)爭(zhēng)力，但未來(lái)它們的發(fā)展都將得益于風(fēng)能、太陽(yáng)能和電池領(lǐng)域發(fā)展所取得的成果。此外，就像無(wú)處不在的傳感器、云和網(wǎng)格邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)和機(jī)器學(xué)習(xí)一樣，它們也將為能源、交通和工業(yè)部門(mén)帶來(lái)巨大的變革，使得待開(kāi)發(fā)的能源得到更加有效的利用。借用馬克˙安德烈森( Marc Andreesen)的話來(lái)說(shuō)，“軟件將吃掉效率低下的產(chǎn)品。”

可以預(yù)見(jiàn)的是，最終清潔技術(shù)的發(fā)展將超過(guò)目前化石燃料技術(shù)所取得的成就。它們甚至不需要碳價(jià)格的約束，便可以釋放出更多的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

而可再生能源的發(fā)展真正需要的是一套具有連續(xù)性的政府支持政策——涵蓋研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)、稅收、貿(mào)易政策和政府采購(gòu)，以此來(lái)減少摩擦、消除統(tǒng)籌風(fēng)險(xiǎn)，以此來(lái)幫助可再生能源克服在發(fā)展道路上可能出現(xiàn)的問(wèn)題，還原其成本競(jìng)爭(zhēng)力?，旣惏材权B馬祖卡托(Marianna Mazzucato)稱之為“以使命為導(dǎo)向”的創(chuàng)新，在這個(gè)方面，英國(guó)政府稱將其稱之為“清潔發(fā)展戰(zhàn)略”。

所以，無(wú)論是努力走向“三足鼎立”的世界，還是試圖弄清楚接下來(lái)會(huì)發(fā)生什么，目前我們正處在一個(gè)無(wú)與倫比的機(jī)遇期。那些押注正確的國(guó)家、企業(yè)和投資者必將獲得豐厚的回報(bào)。