構建新型能源體系，需充分挖掘顛覆性技術

近日發布的《中國的能源轉型》白皮書指出，中國綠色能源技術實現新突破。中國已建成風電、光伏全產業鏈研發設計和制造體系，全面掌握大型三代壓水堆，水電全產業鏈體系全球領先。

目前我國三叉水平式風力發電（以下簡稱傳統風電）、光伏發電和氫能等發展較快，為更好地推進能源轉型，這三類新能源在發展中存在的挑戰也亟需重視。

一是傳統風電。截至2021年末，我國傳統風電并網裝機容量達到30015萬千瓦，突破3億千瓦大關，較2016年底實現翻番，是2020年底歐盟風電總裝機的1.4倍、是美國的2.6倍，已連續12年穩居全球第一。傳統風電具有清潔、可再生、永不枯竭、基建周期短及裝機規模靈活等優點。但也存在單機容量有限的問題：傳統風電多數2.4MW-3.5MW，陸地最大6MW-7MW，海上風電做到16MW。同時，風電不能自主控制發電量，風速大發電多，風速小發電少；發電不穩定，需另配電力儲能裝備；傳統風電發電機維護難度大，運行成本高，生命周期也較短；發電壽命結束后，風機葉片回收處理也存在難度。

二是光伏發電。光伏發電過程簡單，沒有機械轉動部件，不消耗燃料，不排放溫室氣體，無噪音，是一種具有可持續發展的可再生能源發電方式。但目前也存在能量密度低、占地面積大、轉換效率低、間歇性工作、受氣候環境影響大等問題，再加上地域依賴性強，地理位置不同則氣候不同，各地日照資源相差較大，發電效果存在差異。此外，晶體硅電池的制造過程也存在一定的污染和高能耗問題。發電壽命結束后太陽能電池板處理量大，需要重視其對環境造成的影響。

三是氫能。這是由氫和氧進行化學反應釋放出的化學能，是一種二次清潔能源，被譽為“21世紀終極能源”。在碳達峰碳中和的大背景下，氫能是我國加速開發利用的一種清潔能源。但是目前氫能生產成本較高（主要是電解制氫方式），且因其易燃易爆導致儲存和運輸難度大，增加了氫能源的成本和風險，還需要大量投資建設相適配的基礎設施。

作為碳達峰碳中和的重點領域，能源行業需要綠色低碳轉型，充分挖掘光、風、熱的顛覆性技術，形成具有中國特色的新型能源體系，保障我國的能源安全，滿足經濟發展的能源需求，推動我國經濟躍上新臺階。

首先，應大力發展“光合制氫”。利用太陽光熱或核能供熱、地熱、工業余熱等等低品位熱源，通過等離激元效應，將水分子的化學鍵打開，一步法制取氫氣和氧氣，這項技術簡稱為等離激元“光合制氫”。這是一項和電解水制氫不同的綠氫生產路徑，電解制氫是使用高品質的二次能源電能去制取氫氣，“光合制氫”使用初級能源熱能去制取氫氣。光合制氫和電解制氫如同發電廠大型給水泵汽泵和電泵的區別，汽泵依靠蒸汽驅動，電泵依靠電能驅動，電泵一般作為汽泵的備用泵，汽泵的運行經濟性明顯優于電泵。

在太陽光和荒漠、荒地、荒灘等資源豐富的地區，可以大規模建設“光合氫田”項目，源源不斷生產綠色氫能。據測算，規?；缶G氫運營成本可控制在約每噸5000元；東部、東南部經濟發達地區可以利用核能供熱、地熱等并可輔之以太陽光熱來分解水制取氫氣。該技術能夠實現綠氫的大規模生產，為我國氫能的發展提供低成本的綠氫來源。

其次，還可以考慮大力發展“治碳制氣”。用太陽光熱或核能供熱、地熱等低品位熱源，通過等離激元效應，將二氧化碳和水的化學鍵同時打開，一步法合成甲烷，人工實現光合作用以制取新型天然氣能源，這項技術簡稱為“治碳制氣”。在太陽光和荒漠、荒地、荒灘資源豐富的地區以及“一帶一路”共建國家，可以大規模布局建設“光合氣田”項目，源源不斷生產天然氣。據測算，規模化后天然氣運營成本可控制在約每噸1100元；東部、東南部經濟發達地區可以利用核能供熱、地熱等等并可輔之以太陽光熱來分解二氧化碳和水制取甲烷。這是一項嶄新的二氧化碳資源化利用技術，具有前沿性和顛覆性，發展前景廣闊。該技術能夠實現碳中和天然氣的大規模生產，補齊我國“少氣”的自然資源稟賦短板。

此外，空壓儲能式風力發電或將有助于解決目前風電面臨的問題。壓儲能式數字化風力發電（簡稱空儲風電）技術，是我國新能源領域的顛覆性科技創新成果，實現連續發電，穩定輸出電力，解決當前新能源的波動性和間歇性問題，使分布式、穩定連續發電成為現實。每座10MW風塔的年發電量為86.4GW，內部可利用空間面積為10000平方米。

空壓儲能式風力發電優勢也是非常明顯的——內部噪音小。它與傳統風力發電原理不同，是將風能先收集起來形成空氣壓力能儲存起來，然后輸出發電，幾乎消除了噪音影響。裝置內部形成一個巨大的空間，可以建設1萬平方米約50層的辦公大樓、生產車間或住房等?？蓪⑺懔ρb備嵌入空儲風電塔，空儲風塔作為算力中心的承載主體，使算力中心成為綠電中心的有機組成部分，形成“綠電算融合”新業態，是一種新型綠色數字基礎設施。