歐陽(yáng)明高，湖北天門人，清華大學(xué)車輛與運(yùn)載學(xué)院教授、校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任。1982年畢業(yè)于中南大學(xué)車輛工程專業(yè)，1993年在丹麥技術(shù)大學(xué)能源工程系獲博士學(xué)位，2017年當(dāng)選為中國(guó)科學(xué)院院士。長(zhǎng)期致力于新能源動(dòng)力系統(tǒng)研究，連續(xù)十多年擔(dān)任國(guó)家新能源汽車科技專項(xiàng)首席專家，建立了動(dòng)力電池?zé)崾Э乜茖W(xué)與技術(shù)體系。主持突破了氫燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)的核心技術(shù)，發(fā)明了多能源一體化混合動(dòng)力系統(tǒng)，成果轉(zhuǎn)化經(jīng)濟(jì)效益超過(guò)百億元。在中國(guó)節(jié)能與新能源汽車戰(zhàn)略規(guī)劃、技術(shù)研發(fā)、國(guó)際合作及產(chǎn)業(yè)發(fā)展等方面作出了重要貢獻(xiàn)。
2022年5月12日，中央宣傳部就經(jīng)濟(jì)和生態(tài)文明領(lǐng)域建設(shè)與改革情況舉行新聞發(fā)布會(huì)。國(guó)家發(fā)改委副主任胡祖才在發(fā)布會(huì)上表示，要大力發(fā)展新能源，在沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)規(guī)劃建設(shè)4.5億千瓦大型風(fēng)電光伏基地，8500萬(wàn)千瓦項(xiàng)目已經(jīng)開工建設(shè)。大型風(fēng)光基地將為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供有力支撐。2022年第一季度，全國(guó)風(fēng)電、光伏累計(jì)發(fā)電量2675億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)10.8%，我國(guó)光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機(jī)容量已突破3億千瓦大關(guān)，連續(xù)7年穩(wěn)居全球首位。但是，與快速增長(zhǎng)的裝機(jī)容量相比，風(fēng)電、光伏等新能源的消納卻并不風(fēng)光。這兩種新能源發(fā)電“靠天吃飯”，太陽(yáng)會(huì)落山，風(fēng)的“脾氣”難以捉摸，其隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性，使風(fēng)電、光伏等新能源電力不穩(wěn)定、不連續(xù)，容易引發(fā)電網(wǎng)波動(dòng)，造成安全風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)電、光伏如何并入電網(wǎng)、順利消納，已經(jīng)成為一個(gè)世界性難題。新能源能否成為安全、經(jīng)濟(jì)、綠色的“三好學(xué)生”？如何突破棄風(fēng)、棄光的困境，讓反復(fù)無(wú)常的風(fēng)電、光伏循規(guī)蹈矩，為我所用？
新能源革命的主要瓶頸
鋰離子電池的發(fā)明使電動(dòng)汽車發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化，帶動(dòng)了可再生能源的大發(fā)展。新能源革命來(lái)了，前景無(wú)限的美好，但是很遺憾，當(dāng)前新能源還當(dāng)不了“三好學(xué)生”，什么是“三好學(xué)生”呢？就是既要供應(yīng)安全，又要價(jià)格便宜，還要綠色環(huán)保。這就是經(jīng)濟(jì)學(xué)上的概念——不可能三角，就是說(shuō)經(jīng)濟(jì)可行、綠色低碳、安全可靠很難同時(shí)滿足。比如說(shuō)煤炭，安全可靠，經(jīng)濟(jì)可行，但是很難實(shí)現(xiàn)綠色低碳。而新能源恰恰相反，綠色低碳，但是其他兩個(gè)條件又不能完全滿足，這就是現(xiàn)在我們遇到的一個(gè)困境。
中國(guó)新能源的主要瓶頸不是風(fēng)電、光伏。我們風(fēng)電、光伏技術(shù)很成熟，光伏的效率也在不斷地提高，成本在不斷地降低。光伏的原材料就是硅，不存在資源的問(wèn)題，一個(gè)核心的問(wèn)題就是儲(chǔ)能。這里說(shuō)的儲(chǔ)能是廣義的儲(chǔ)能，就是針對(duì)可再生能源的隨機(jī)性和波動(dòng)性，將富余的可再生能源儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)可再生能源不足的時(shí)候，通過(guò)時(shí)空變換，再把它補(bǔ)回去，這就是儲(chǔ)能技術(shù)。現(xiàn)在光伏的產(chǎn)能極大，想增加產(chǎn)能非常簡(jiǎn)單，但是大規(guī)模推廣的時(shí)候必須配儲(chǔ)能。全世界認(rèn)同的新能源革命有五大支柱：第一是可再生能源轉(zhuǎn)型，尤其是光伏、風(fēng)電；第二是集中式轉(zhuǎn)向分布式，讓每棟建筑都變成發(fā)電廠；第三是用氫氣、電池來(lái)儲(chǔ)存間歇性能源；第四是發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；第五是電動(dòng)汽車作為用能儲(chǔ)能回饋能源的終端。我們可以以儲(chǔ)能為抓手推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，這是中國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和新能源革命的一個(gè)重要技術(shù)路徑。
如何破解儲(chǔ)能成本偏高的現(xiàn)實(shí)難題
目前有效的儲(chǔ)能方式，首先是以抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能等為主的物理儲(chǔ)能，其中抽水蓄能在我國(guó)儲(chǔ)能中占比最大，約占90%以上份額；其次是以鋰離子電池等為主的電化學(xué)儲(chǔ)能，其應(yīng)用范圍和場(chǎng)景不斷擴(kuò)大，能夠與電力系統(tǒng)、通信基站、數(shù)據(jù)中心、軌道交通、電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)等有機(jī)融合發(fā)展；另外，還有將過(guò)剩電力用來(lái)制氫，把氫存儲(chǔ)起來(lái)作為儲(chǔ)能的方式。截至2021年底，我國(guó)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模46.1吉瓦，占全球市場(chǎng)總規(guī)模的22%，同比增長(zhǎng)30%?，F(xiàn)階段我國(guó)儲(chǔ)能存在的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是成本偏高，電化學(xué)儲(chǔ)能每度電成本在0.5元以上，光伏發(fā)電成本雖然可以做到每度電0.1元到0.2元，但是加上消納成本，儲(chǔ)能比發(fā)電要貴得多。
2021年，中國(guó)用于儲(chǔ)能的鋰離子電池產(chǎn)量32吉瓦，增長(zhǎng)了146%。除了用電池建電站來(lái)儲(chǔ)能外，還有一種新型的儲(chǔ)能方式，就是把電動(dòng)汽車作為電力系統(tǒng)的一個(gè)儲(chǔ)能裝置來(lái)儲(chǔ)能，在用電低谷時(shí)，電力系統(tǒng)給電動(dòng)汽車充電；在用電高峰時(shí)，讓電動(dòng)汽車給系統(tǒng)放電，這被稱為車網(wǎng)互動(dòng)。截至2021年底，中國(guó)新能源汽車保有量784萬(wàn)輛，其中純電動(dòng)汽車保有量640萬(wàn)輛，占新能源汽車總量的81.63%。如果成千上萬(wàn)大規(guī)模的電動(dòng)汽車都參與進(jìn)來(lái)，將電動(dòng)汽車、充電樁與電網(wǎng)進(jìn)行有機(jī)融合與協(xié)同，形成巨大的“電力海綿”網(wǎng)絡(luò)，便能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、跨時(shí)空、低成本和高安全性的靈活儲(chǔ)能。但是，車網(wǎng)互動(dòng)是否技術(shù)可行、有利可圖、機(jī)制可靠，也面臨質(zhì)疑和挑戰(zhàn)。從中長(zhǎng)期來(lái)看，有潛力、有空間，但是規(guī)?；瘧?yīng)用還有待時(shí)日。
氫能是一種來(lái)源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，具有能量密度大、零污染、零碳排等優(yōu)點(diǎn)。氫儲(chǔ)能是將太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源發(fā)出的電能，或夜間電網(wǎng)的過(guò)剩電能，通過(guò)電解水制取氫氣，用儲(chǔ)氫罐存儲(chǔ)，需要的時(shí)候，利用燃料電池或氫燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電返回電網(wǎng)的一種儲(chǔ)能方式。它是電站調(diào)峰的有效方式，可以有效助力新能源并網(wǎng)，緩解區(qū)域能源分配不均問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前在建和籌建的風(fēng)電、光伏制氫項(xiàng)目超過(guò)了40個(gè)，被專家認(rèn)為發(fā)展前景廣闊。
氫儲(chǔ)能也是一種非常重要的長(zhǎng)周期、大規(guī)模儲(chǔ)能方式，這里的關(guān)鍵還是成本。氫經(jīng)濟(jì)性不是很好，電是直接儲(chǔ)，氫還要電解水制成氫，效率大打折扣。但是我們要清楚氫能講究的或者說(shuō)可再生能源講究的是全鏈條經(jīng)濟(jì)性，包括制備、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加氣、使用，全鏈條。發(fā)電，生產(chǎn)的成本低，但是儲(chǔ)電的成本高。比如說(shuō)一公斤氫可以儲(chǔ)多少度電呢？?jī)?chǔ)33度電，就算電池儲(chǔ)1度電500塊錢，儲(chǔ)33度電也得16500塊錢，但是儲(chǔ)一公斤氫，如果在地上儲(chǔ)，那1000塊錢都不要，所以它儲(chǔ)能的成本只是儲(chǔ)電的1/10不到。
電池不能長(zhǎng)周期儲(chǔ)能，因?yàn)樗凶苑烹?，也不能大?guī)模儲(chǔ)能，因?yàn)槌杀咎撸栽陔姵夭贿m合的這些地方，氫能就有它的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)閮?chǔ)能有高頻的、有低頻的；有小功率、有大功率；有短周期、有長(zhǎng)周期；不同的應(yīng)用場(chǎng)合需要不同的儲(chǔ)能方式。電池和氫能正好互補(bǔ)，形成一個(gè)主流的儲(chǔ)能方式，而其他的各種儲(chǔ)能方式會(huì)跟配合互補(bǔ)，構(gòu)成一個(gè)總的儲(chǔ)能生態(tài)。
綠色化和智能化是最終目標(biāo)
我國(guó)東北、華北北部、西北、西南地區(qū)是主要的風(fēng)電、光伏、煤電、水電的能源基地，適宜通過(guò)建設(shè)電化學(xué)儲(chǔ)能電站，配合特高壓輸電，將電送到東部沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。東南部、中東部和南部，火電廠密集，適宜抽水蓄能，配合高壓輸電網(wǎng)進(jìn)行輸送。東部人口密集地區(qū)，適宜分布式光伏、低壓配電網(wǎng)配合車網(wǎng)互動(dòng)來(lái)儲(chǔ)能和發(fā)電。未來(lái)，在新型儲(chǔ)能關(guān)鍵核心技術(shù)方面，我們還要加強(qiáng)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等電網(wǎng)智慧調(diào)控技術(shù)攻關(guān)；電解水和燃料電池的核心材料，高效氫氣制備、儲(chǔ)運(yùn)、加注等關(guān)鍵技術(shù)也需要取得實(shí)質(zhì)性突破。
2022年3月21日，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提出，到2025年，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段，具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。在這種情況下，預(yù)計(jì)會(huì)形成萬(wàn)億級(jí)的車網(wǎng)互動(dòng)的智慧能源的市場(chǎng)規(guī)模。
對(duì)于儲(chǔ)能市場(chǎng)未來(lái)的發(fā)展我有如下建議：第一，要明確主流儲(chǔ)能技術(shù)的戰(zhàn)略地位，儲(chǔ)能是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵之一；第二，要明確儲(chǔ)能在新能源中的角色定位；第三，要加強(qiáng)儲(chǔ)能相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)；第四，建設(shè)車網(wǎng)互動(dòng)V2X的基礎(chǔ)設(shè)施；第五，要健全多層次統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系。我們最終的愿景就是迎接第三次能源革命和第四次工業(yè)革命，就是綠色化和智能化。
