編者按：2022年7月20-21日，以“碳中和與全球產業融合”為主題的“第四屆未來能源大會”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，全球能源互聯網合作組織經濟技術研究院院長助理肖晉宇先生做了題為“推動新型能源和綠氫發展，加快能源系統低碳轉型”主題演講。

以下內容根據論壇演講實錄進行整理。

非常高興今天能夠有這個機會到這跟大家分享一下我們合作組織在一段時間關于碳中和以及儲能和綠氫方面研究的成果和大家進行分享，首先實現碳達峰，碳中和是中央和國務院統籌國內國際兩個大局做出的重大決策，它本身是一個全社會系統性的變革，對于引領中國下一步引領全球的能源治理，推動生態文明建設也是至關重要的。

實現雙碳目標，能源是主戰場，電力是主力軍，根據合作組織的研究，能源活動的減排貢獻率到碳中和階段達到80%，如何實現減排重點在兩個方面，首先是在能源生產側進行清潔化，2060年我們國家的能源生產當中一次能源占比清潔能源占比達到90%，如何高效利用這么高比例的清潔能源，需要我們提高能源系統的調節能力，發展儲能，提高調節能力變得至關重要。

另外一個方面，在能源的消費側的電氣化，預計到2060年我國全社會用電量達到17萬億千瓦時，電能會成為主要的用能形式，同時來自于綠電的綠氫將成為電能在終端用能的重要補充。展望未來，到了碳中和的階段，大概合作組織我們預計的是70%的終端能源是直接或者間接來自于電，新型電力系統的構建對全社會實現碳中和變得非常的重要和關鍵。

今天我結合合作組織近期的研究成果，針對兩個主題，一個是儲能，一個是綠氫，跟大家進行介紹。分享一些觀點和看法。

首先是關于對于儲能的認識，實際上大家可能感覺因為有了新能源之后，電力系統才有了儲能，實際上不是這樣的，傳統的電力系統也有大量高效能源存儲的設施，這個就是煤廠，油管和水庫，它們存儲我們一次能源，但是到了未來的減碳，電力系統減碳之后風光等清潔能源講變得不可存儲，因此我們判斷電儲能，從一次能源的存儲轉變為二次能源存儲將成為儲能重要的一種形式。

關于儲能的儲電，我們知道電是不容易存儲的，其實儲電的探索從技術方面應該來說人類經過上百年的探索，但是迄今為止人類沒有找到一種便捷又有通用的儲電技術，在這個里面根據我們的研究，儲能的時間尺度是影響儲能技術發展的關鍵因素，我們發現新能源發電以及我們用電需求在不同的時間，在秒級，小時級，甚至周和月長時間尺度下都存在著隨機性和波動性的特點。

給未來的電力系統安全穩定，季節調整等方面提出一系列的挑戰，為了實現新型電力系統的構建，我們需要發展三種時間尺度的儲能，這個就是瞬時出，短期儲能和長期儲能，對應我們到2040年左右快速減排階段，一方面需要大量的瞬時儲能給電力系統運行提供安全支撐，另外一個方面長期儲能也變得必不可少。我們做了一些測算，到了那個時候系統儲能的功率占最大負荷大約30%-40%，儲電量要占到全社會用電電量的1%，我們同時也字了一下橫向的對比，這個電量和目前我們火電電力系統的煤電廠存煤的能力基本的樣當。

到了高比例清潔能源，滲透率達到80%以后，我們需要發展廣義儲能的技術，利用P2X實現跨能源品種的存儲。關于儲能的成本，儲能是耗能的設備，只要系統里安裝儲能，勢必會增加系統的成本，我們研究發現儲能與新能源既要協同發展，同時兩者之間存在成本競爭的關系。從系統的角度看，儲能技術成本的下降速度遠遠低于新能源發電成本下降的速度，勢必提高系統配置儲能的成本邊界，在一定程度上反而會抑制系統配置儲能的需求。

在這個時候一定規模的棄風棄光會變成更為經濟的可行的系統調節的手段，我們知道風光發電本身已經實現了評價上網，我們對高比例新能源場景下按照系統評價的邊界條件，不僅僅是發電評價，而是以整個電力系統的供電評價來作為邊界條件我們做了一些分析。在新能源滲透率20%-50%這個階段，短時儲能的成本在當前的水平下下降大約一半，達到1000元每千瓦時左右，在這種情況下我們電力系統它的接受程度是比較好的，當新能源滲透率達到50%，長期儲能度電成本降低30-50元每千瓦時。

儲能在空間上的配置也是一個非常重要的問題，電網互聯它能夠實現靈活性資源在空間上的優化配置，在一定程度上可以節省儲能投資，我們的建設揭示了其中三個規律，一個是擴大聯網規模，可以在一定程度上替代儲能。二是電網互聯，替代儲能存在邊際效應，這個邊界主要是由聯網的兩個區域之間互補的潛力大小決定的。

第三個規律是我們從電網互聯的技術性和經濟性上面進行綜合分析，我們的結論是電網互聯它替代長期儲能的競爭力更加明顯。為了滿足新型電力系統構建的要求，我們提出應該分階段的構建與新型電力系統相適應的儲能體系，我們認為儲能體系應該包括三個維度，一個是時間尺度，配置環節，最后是應用場景。

在電源側配置以抽蓄，電化學和儲氫為主，目的是降低發電的波動性，在電網環節配置抽水蓄能為主的儲能，目的是保障電網和電力系統的運行安全，在用戶側以電化學和電動汽車為主，提升用電質量和靈活性。

當前我們主要的工作是加快火電靈活性的改造，通過市場和政策充分的發揮常規電源的調節能力，加快建設一批抽水蓄能電站，在2030年達峰階段，我們發電側廣泛配置一些短時儲能，平抑新能源的隨機性和波動性。到了2050年用戶側大量的用戶汽車參與V2G，成為短時儲能的主要來源，并且也要積極的發展一些長期儲能解決新型電力系統的季節性不平衡問題。

到了碳中和階段，我們需要在生產側和消費側實現對化石能源存量的快速替代，需要創新發展新的零碳能源技術，綠氫就是重要的選擇。實現碳中和需要對化工，冶金，航空這些行業進行減碳，有一些特點，這些行業很難進行直接的電氣化，綠氫將成為連接可再生能源和這些領域用能的關鍵的紐帶。前面有專家提到從歐洲他們的發展來看也提出了類似的發展愿景，綠氫來自于綠電，所以經濟高效的清潔發電是發展綠氫的關鍵，這一點在中國是尤為具有優勢，同時綠氫也是綠電的一種延伸，它可以在冶金航空這些領域實現間接電能替代，甚至于在化工領域，還可以實現電的非能利用，就是把電變為原材料滿足工業生產的需要。

最后氫還可以通過一些技術，包括燃料電池，包括氫燃氣輪機進行發電，便捷的實現電氫電的雙向轉化，這個為我們電氫協同發展提供了可能。

關于電氫協同我們認為它的核心價值在于可以充分的發揮電便于傳輸，而氫易存儲兩個互補性的優勢，在提供零碳能源的同時，也為新型電力系統的構建提供了全新的一種解決方案，我們認為電氫協同具體來說三種模式，在送端，新能源基地發展電制氫，一方面通過電制氫調整新能源基地外送電的特性，同時新能源基地除了用送電還能夠再外送氫能。

二在負荷中心傳統售電的基礎上協同發展本地電制氫和接受區外來電制氫，在中間配置環節，結合氫儲運的效率和系統積極性，優化輸電和輸氫，未來我們認為零碳的能源系統應該是電和氫協同發展的系統。

合作組織對于碳中和情境下2060年中國的綠氫發展進行了研究，首先從生產這側看，我們對生產中國的2060年綠氫的生產潛力和成本進行了一些研究，我們預計到了2030年中國基地化綠氫生產成本可以下降15元每公斤，開始具備規模化發展的條件，到了2060年制氫的成本，綠氫的成本進一步下降10元之類，其中在西部，北部新能能源資源非常豐富的地區，生產成本有望降到7-8元，那個時候綠氫的成本低于目前的煤炭制氫，具有非常強競爭力。

從消費方面看，當前氫主要還是用在化工領域，作為能源使用的比例非常低，因此為了要加快碳減排，我們應該要在難以直接電氣化的用能領域快速發展基于綠氫的用能裝備和生產工藝，我們預計到了2060年全國的中國氫的需求大約是1億噸左右，綠氫7500萬噸，分布看綠氫的消費主要集中在中東部的地區，大約占比3/4左右，我們設置4種場景完成中國碳中和情境下的電氫能源系統的對比研究，情境一就是我們以就地制氫，所有當地的氫需求全部由本地的綠電生產，對于中國的中東部地區來說，需要大力的開發分布式和海上的新能源資源。

情境二是直接輸氫，因為中東部地區它的綠電，特別是分布式和海上資源開發的經濟性問題導致綠氫的生產能力和經濟性存在競爭力不足，因此需要通過管道輸入一部分西部，北部化生產的綠氫。

情境三是全部輸電，東中部提高售電規模，其中一部分售入的電力在中東部地區就地制氫，滿足當地的氫徐海。

情景四是電氫協同優化發展模式，在這種模式下，本地開發綠電，制備綠氫，西部、北部輸氫，以及售電后在當地制氫，這三種模式進行協同優化。按照系統、能源、供應成本最低的原則進行優化，研究結果表明，在滿足用能需求的條件下。電氫協同配置的方式經濟性最好，可以降低系統的用能成本15%，這個時候的用能成本既包括了電，也包括了氫。具體來看，東中部地區大約一半左右的綠氫是在本地開發綠電，另外一半需要收入的綠氫，其中1/4左右是通過管道，從西部北部進行輸入，3/4左右是采用輸電帶輸氫的方式，進行遠距離的輸送。

總體來看受益于中國堅強的特高壓大電網在陸地上2000-3000公里范圍之內，輸電相比于輸氫仍然具有一定的競爭優勢，特別是采用輸電方式更便于在消費端進行靈活的配置。

最后，簡單看一下電氫協同發展價值。剛才提到電氫協同可以帶來15%的成本下降，為什么會帶來成本下降。

第一，電氫協同能夠提高電力系統的靈活性，可以同時提供短時和長期兩種靈活性資源，在短時間尺度方面電制氫本身是柔性負荷，本身能夠與波動的新能源非常好的進行匹配，另外借助于氫，廉價的大容量的存儲能力，可以有效的解決新型電力系統季節性不平衡問題。從計算結果來看，我們可以看到儲氫設備存在明顯的兩個大的循環周期，可以看到春季和秋季是在儲氫，在夏季和冬季，這兩個季節是中國傳統用能高峰，不管是電力需求還是熱力需求，都是用能高峰，這兩個季節是在放氫。

第二，在連續微風弱光的氣象條件下，會存在風光出力不足情況，電制氫的負荷一方面可以及時的中斷，同時存儲的氫氣還可以通過氫發電設備，成為新型電力系統當中非常重要和關鍵的保供電源，因此電氫協同發展還可以有效的提升能源系統在各種天氣條件下的供應保障能力。

構建新型電力系統需要加快發展儲能和氫能，這兩個是兩個萬億級別的新型技術產業，中國目前這兩個方面已經具備了一定的先發優勢，相信在積極政策的引導下，這兩個產業發展必將未來可期。合作組織針對儲能和綠氫完成了系統性研究，剛才介紹的主要是我們的結論和觀點，在我們出版的這兩份報告里，可以找到更多的數據、模型、案例和產業發展潛力答案。謝謝大家。