日前在京召開的中國電動汽車百人會論壇(2022)上,中國工程院院士陳清泉指出,氫氣具有能源和物質的屬性,具有燃料和材料的屬性,能夠耦合電力能源和化工能源,耦合能源流和物質流,在我國未來的能源系統中的地位將越來越重要。
“在碳達峰、碳中和目標下,我國化石能源只能打‘減量牌’,我們必須要提高可再生能源的利用率。”陳清泉表示,我國擁有豐富的可再生能源的資源,可再生能源稟賦相當于我國峰值能源需求總量的2.7倍,但需要儲能來解決穩定供應問題,而氫能可以解決大規模可再生能源的儲存問題,也可以解決電力不能解決的冶金、化工行業的原料問題。
陳清泉介紹了兩條制氫路線,一條是通過太陽能、風能電解制氫,來氫氣儲存,另一條是通過生物發酵乙醇重整制氫。他表示,我國氫氣資源,特別是工業副產氫非常豐富,煤制氫產量占世界的1/3,但含有雜質較多,不能用于質子交換膜燃料電池。而在質子交換膜制氫方面,國內外都做了很多大容量裝備,可以做到大型化,但是低成本技術仍然未實現。我國在質子交換膜關鍵材料技術和大型化方面仍然存在短板,產業化速度應盡快提升。
陳清泉還在會上提出“四網四流”的概念,“四網”是指能源網、信息網、交通網、人文網。人文網是上層建筑,而能源網、信息網、交通網是經濟基礎;“四流”是能源流、信息流、物質流、價值流。他表示,“四網四流”融合,將有助于推進碳中和、促進數字經濟。
在陳清泉看來,通過“四網四流”融合,首先可以充分發揮數字經濟的紅利,其次可以使沒有用的能源變得有用,同時促進實現碳中和目標。其中最主要的原因,是做到“人—機—物”的結合,“人”是人文世界,“機”是計算機,即信息世界和物理世界,通過人文世界、信息世界、物理世界的融合產生智能。有了智能,我們就可以有智能的能源。
“在能源里,存在多種形態,通過不同能源形態的耦合,比如風能、太陽能是間歇性的,電網不能接受時拿來制氫,就把能源流變成了物質流,需要時,氫氣再跟氧氣結合,通過燃料電池發電,有助于解決電力能源和化工能源的矛盾。”陳清泉表示,通過“四網四流”產生智能,既能把沒有用的能源變成有用的能源,又能促進實現碳中和。而氫在其中著重要的作用,因為氫氣具有能源和物質的屬性,具有燃料和材料的屬性,所以能夠耦合電力能源和化工能源,耦合能源流和物質流。
據陳清泉介紹,“四網四流”有三個載體:一是要有區域的智能能源管控中心;二是電動汽車,它是移動的能源和儲能載體;三是光伏建筑,它是固定的載體,作為發電廠,多余的電量既可以與電網連接,也可以制氫,還可以給電動汽車充電。
“我們通過這三個載體,把電力網、能源網、區域網結合,從納米網一直可以連到區域網的國家電網。”陳清泉強調,通過“四網四流”,可以將不同的能源形態(電力、氣、熱)通過數字化耦合優化,將廢棄的能源轉化為有用,并來助推碳中和。
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