編者按：2021年7月8日，以"碳中和與未來能源"為主題的"第三屆未來能源大會"在北京召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網聯合主辦。會上，奧登堡雅德應用科學大學教授 Carsten Ahrens發表了"A World Powered by 100% Renewably Produced Energy A Realistic Development or Just Hope?"的主旨演講。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

Carsten Ahrens：大家早上好，我是Carsten Ahrens，德國奧爾登堡雅德大學的教授和領導，我也是德國工程師協會的成員兼世界工程組織聯合會太陽能工作組的主席。我與許多中國專家都有密切合作，尤其是來自清華大學的同事，我在中國的大會和會議上做了很多次演講，我很榮幸能夠參加北京的第三屆未來能源大會并發表此次演講，我很希望能夠進行現場發言，但受條件所限我們只能舉辦線上會議。

環境友好型的未來有著不同的圖景，這是我們德國經濟和能源部設想的，我們會問未來真的是這樣嗎？這是在德國？在中國？在全世界？又或者只是愿望？我演講的內容是什么？我想和你們聊一聊國際合作，我們會討論太陽能和風能的生產，我們還會討論芬蘭拉彭蘭塔工業大學(LUT)和能源觀察組織的全球模型，最后同樣重要的是我會展示一些本地區關于氫能和未來氫生活的理念。

在國際合作方面 Hans-Josef Fell是德國能源觀察組織主席，同時，他還是德國2000年頒布的《可再生能源法》之父。今年4月在柏林接受新華社記者采訪時，他說"可再生能源領域和氣候戰略的技術進步是在國際范圍內建立協同效應的最重要的領域"，他還表示"中德兩國合作的思維模式，在應對氣候變化方面達到了政府層面"。這是在4月份柏林召開的會議上發表的。"中國有望實現其氣候目標，在2030年前碳排放達到峰值，德國可以提前5年實現其"氣候中和"的目標，前提是到2030年前停止使用煤炭并增加可再生能源發電，用氫氣代替天然氣。在柏林舉行的德中專家會議上，德國聯邦機構法院宣布了一項真正具有歷史意義的判決，即該國現行的氣候法不足以有效保護子孫后代免受氣候變化的影響。

因此，德國政府必須調整目前的目標，從2030年起制定明確的措施，有一點很清楚，這項裁決為國家氣候運動提供了巨大的動力，其影響也將不僅僅限于德國境內，許多國家將這種發展納入了考慮范圍。迄今為止，已有143個國家對其能源政策進行了規范。可以看到從2004年開始增長的幅度越來越大，一些國家還規范了運輸、供暖和制冷行業。中德兩國實際上是可再生能源發展的領頭羊，中國在太陽能和風力發電的累計容量和每年度新增容量方面是目前全球最強大的領導者。德國在可再生能源發電的比例上也保持領先地位。問題是，如何將兩國的領先地位結合起來？

本次演講會從幾個方面來提供建議，看看太陽能發電量排名前10的國家，可以看到截至目前中國排名第一，其發電量遠遠高于世界其他地區，美國緊隨其后，然后是日本，排在第四位的是德國。如果將增量考慮進去，可以看到中國在上一年的新增產能幾乎等同于世界其他地區的新增產能總和，這是2019年的數據。因為去年的數據很難獲取，現在到了2021年數據發生了一些變化，我之后會再提及。

關于風能和太陽能占總發電量的百分比，可以看到，在德國我們以42%領先，這是相當多的。其次是英國，然后是巴西、中國、印度、日本。而全球可再生能源發電的占比是10%，如果按國家和地區劃分全球太陽能光伏發電量，可以看到一個非常陡峭的增長曲線，差不多接近650左右。2021年接近700千兆瓦，不難看出，其中1/3的產能來自中國，1/3來自世界其他地區，最后1/3來自印度、德國、日本和美國，這四個國家。這張幻燈片展示了全球總產能的變化，曲線是類似的。但除此之外，這張圖中顯示了太陽能發電量的年增加量，可以看到。每年的新增量也在穩步增長，那么順利的話，我們預計能夠實現2050年的目標。

關于光伏發電廠，我們可以說它們至少能夠到達化石燃料發電廠的水平，而且這些發電廠的成本比傳統的化石燃料發電廠更低。盡管如此，太陽能光伏產業仍然是有些脆弱的，可再生能源政策的另一個強勁驅動力是風力發電，你可以看到全球的發電量和從2009年至今，每年的增量同樣，我們達到了近700千兆瓦的總發電量，但我不得不說風力發電在世界范圍內 每年的新增量并沒有增加。與太陽能光伏不同，它們是穩定的，變化幅度不大，希望它們也能有較大的增長。

風力發電量，我們在這張圖上看到，又能看到中國是目前為止的第一名，其產量幾乎是世界其他地區的兩倍，隨后是美國排在第二名，然后是德國排在第三名，而且也能看到中國的年增長量比世界其他國家都大，大得多。此外，我們不僅有向岸風發電，還有離岸風發電能力

但與向岸風相比，離岸風規模相當小，現在大約有30千兆瓦。可以看到，歐洲是海上風力發電的領頭羊。亞洲緊隨其后，而北美則有較大的提升空間，不過，可再生能源在2020年迅猛增長，這里可以看到，每年全球可再生能源凈新增產能，而從2019年到2020年增幅接近50%，這意義非凡為我們實現2050年的目標帶來了巨大希望，這張圖是對新能源產量的投資，這個方塊代表2820億美元，從中我們可以看出方塊的3/4是專門用來發展可再生能源的，這是對于化石燃料投資金額的3倍，也就是天然氣、煤炭和核能。當然我們還有水力發電。

下一張幻燈片顯示風力發電和太陽能光伏發電的占比是差不多的，占2820億或3000億美元的一半，風力發電量略有增加，太陽能發電量略有減少。那么到2050年，所有可再生能源的投資情況將會如何？LUT和能源觀察組織在2019年4月提出了預測研究，研究表明，向100%可再生能源的全面能源轉型不僅可行，而且花費低于現有的全球能源體系。所有能源部門的高深度電氣化，包括供熱和運輸部門在內都是不可避免的。電力、供熱、運輸和海水淡化的溫室氣體零排放，如果有政策支持的話，有望在2050年前實現。這項研究的特點是全年每小時供應，這意味著，即使在寒冷的冬天和黑暗的冬夜，每小時都有足夠的能量供應。

全球向100%可再生能源系統過渡，不再是技術可行性或經濟可行性的問題，而取決于政治意愿。預測研究介紹了，例如截至2015年的全球裝機容量，你看，到2050年容量接近80000千兆瓦，從這一欄看將近80%是黃色的，也就是說它的來源是產消費者的光伏，單軸光伏和固定標題10%，約10%來自向岸風和離岸風發電，還可以看到水力發電、地熱和生物能源等。

你看，2015年我們剛開始時只有8000千兆瓦，而且是以化石燃料為主。今天可再生能源產能的情況實際上是這樣的，在全世界我們有大約1246千兆瓦的產能，中國占其中的1/3，歐盟接近1/3，但不到1/3。美國緊隨其后，然后德國是排名第三的國家，可以看到近50%的產能來自風力發電，近50%來自光伏發電。除此之外，還有生物能源和地熱以及其他發電的方式。

關于2050年的主要發電方式，根據預測，我們至少需要140太瓦時的電，而且很明顯其中大部分近80%的電量來自光伏發電，通過來自消費者的光伏，單軸和固定標題光伏發電。

近20%來自向岸風和離岸風力發電以及水力發電，很小一部分來自地熱能和生物能。同樣 2015年開始時大約只有20000太瓦時，你看全部是深色的，深色代表著化石能源發電廠。

主要能源供應的份額。根據LUT的預測，表明在2050年將近70%的份額是光伏，近20%來自風能，少量來自水力發電和地熱發電，6%來自生物質能，其他的加起來只有2%。如果與2015年的數據相比，你又會發現這里大部分是深色的，意味著化石燃料是主要能源供應相似的圖表。

看看全球能源總需求中的主要燃料，2015年全部都是用化石燃料燃燒的，而2050年根據預測大約90%的能源需求是由電力滿足的，熱能滿足4%、生物能源滿足6%，所以能量儲存系統必須以一個非常特定的比率來看待。由于所有能源部門的電氣化程度都很高，電力存儲似乎在系統集成中扮演著最重要的角色，如果你看看直接存儲，你有電池，但產能相當有限。

間接存儲系統，比如水電站產能大，但不可移動。蓄熱系統，容量有限且不可移動。機械倉庫，不可移動且容量有限。電網也有許多局限性，而采用數字技術的虛擬發電廠也有局限性。所以未來屬于電解水，通過可再生電力轉化為綠色氫氣，這是什么意思？

電能向其他能源部門的滲透，最好的方法是使用綠色氫氣，到2050年前歐盟將在氫經濟上投資不少于4700億歐元，德國為自己的氫戰略投入了大量資金，今年，在德國西北部地區，由電力和天然氣生產商、經銷商和消費者組成的聯盟，與我們的供電公司EWE合作，開啟了未來氫生活項目。氫生活，根據高風險預測，這是什么意思？這意味著這個與其他地區合作的地區將成為一個平臺和榜樣。為大規模的綠色氫經濟與部門耦合做出示范，因為我們擁有大量的風力(正常需求的180%)。以生產綠色氫氣，我們有強大的氣體分配網以儲存和分配綠色氫氣，我們有強大的光伏和風力驅動水解器，以大于100兆瓦特的產能生產綠色氫氣，我們有巨大的鹽庫洞穴(大于10萬m³)，以儲存綠色氫氣。我們有通過使用綠色氫氣減少或避免二氧化碳排放的鋼廠，我們有使用綠色氫氣驅動燃料電池的物流和公交運營商，還有綠色氫氣火車，以同樣的方式驅動，我們有使用包括綠色氫氣在內的燃氣的供暖系統，我們有使用綠色氫氣的水泥和建筑行業。因此，綠色氫即未來，謝謝大家觀看！