评论丨构建新型能源体系，需充分挖掘颠覆性技术
梁云凤（中国国际经济交流中心研究员）
近日发布的《中国的能源转型》白皮书指出，中国绿色能源技术实现新突破。中国已建成风电、光伏全产业链研发设计和制造体系，全面掌握大型三代压水堆，水电全产业链体系全球领先。
目前我国三叉水平式风力发电（以下简称传统风电）、光伏发电和氢能等发展较快，为更好地推进能源转型，这三类新能源在发展中存在的挑战也亟需重视。
一是传统风电。截至2021年末，我国传统风电并网装机容量达到30015万千瓦，突破3亿千瓦大关，较2016年底实现翻番，是2020年底欧盟风电总装机的1.4倍、是美国的2.6倍，已连续12年稳居全球第一。传统风电具有清洁、可再生、永不枯竭、基建周期短及装机规模灵活等优点。但也存在单机容量有限的问题：传统风电多数2.4MW-3.5MW，陆地最大6MW-7MW，海上风电做到16MW。同时，风电不能自主控制发电量，风速大发电多，风速小发电少；发电不稳定，需另配电力储能装备；传统风电发电机维护难度大，运行成本高，生命周期也较短；发电寿命结束后，风机叶片回收处理也存在难度。
二是光伏发电。光伏发电过程简单，没有机械转动部件，不消耗燃料，不排放温室气体，无噪音，是一种具有可持续发展的可再生能源发电方式。但目前也存在能量密度低、占地面积大、转换效率低、间歇性工作、受气候环境影响大等问题，再加上地域依赖性强，地理位置不同则气候不同，各地日照资源相差较大，发电效果存在差异。此外，晶体硅电池的制造过程也存在一定的污染和高能耗问题。发电寿命结束后太阳能电池板处理量大，需要重视其对环境造成的影响。
三是氢能。这是由氢和氧进行化学反应释放出的化学能，是一种二次清洁能源，被誉为“21世纪终极能源”。在碳达峰碳中和的大背景下，氢能是我国加速开发利用的一种清洁能源。但是目前氢能生产成本较高（主要是电解制氢方式），且因其易燃易爆导致储存和运输难度大，增加了氢能源的成本和风险，还需要大量投资建设相适配的基础设施。
作为碳达峰碳中和的重点领域，能源行业需要绿色低碳转型，充分挖掘光、风、热的颠覆性技术，形成具有中国特色的新型能源体系，保障我国的能源安全，满足经济发展的能源需求，推动我国经济跃上新台阶。
首先，应大力发展“光合制氢”。利用太阳光热或核能供热、地热、工业余热等等低品位热源，通过等离激元效应，将水分子的化学键打开，一步法制取氢气和氧气，这项技术简称为等离激元“光合制氢”。这是一项和电解水制氢不同的绿氢生产路径，电解制氢是使用高品质的二次能源电能去制取氢气，“光合制氢”使用初级能源热能去制取氢气。光合制氢和电解制氢如同发电厂大型给水泵汽泵和电泵的区别，汽泵依靠蒸汽驱动，电泵依靠电能驱动，电泵一般作为汽泵的备用泵，汽泵的运行经济性明显优于电泵。
在太阳光和荒漠、荒地、荒滩等资源丰富的地区，可以大规模建设“光合氢田”项目，源源不断生产绿色氢能。据测算，规模化后绿氢运营成本可控制在约每吨5000元；东部、东南部经济发达地区可以利用核能供热、地热等并可辅之以太阳光热来分解水制取氢气。该技术能够实现绿氢的大规模生产，为我国氢能的发展提供低成本的绿氢来源。
其次，还可以考虑大力发展“治碳制气”。用太阳光热或核能供热、地热等低品位热源，通过等离激元效应，将二氧化碳和水的化学键同时打开，一步法合成甲烷，人工实现光合作用以制取新型天然气能源，这项技术简称为“治碳制气”。在太阳光和荒漠、荒地、荒滩资源丰富的地区以及“一带一路”共建国家，可以大规模布局建设“光合气田”项目，源源不断生产天然气。据测算，规模化后天然气运营成本可控制在约每吨1100元；东部、东南部经济发达地区可以利用核能供热、地热等等并可辅之以太阳光热来分解二氧化碳和水制取甲烷。这是一项崭新的二氧化碳资源化利用技术，具有前沿性和颠覆性，发展前景广阔。该技术能够实现碳中和天然气的大规模生产，补齐我国“少气”的自然资源禀赋短板。
此外，空压储能式风力发电或将有助于解决目前风电面临的问题。压储能式数字化风力发电（简称空储风电）技术，是我国新能源领域的颠覆性科技创新成果，实现连续发电，稳定输出电力，解决当前新能源的波动性和间歇性问题，使分布式、稳定连续发电成为现实。每座10MW风塔的年发电量为86.4GW，内部可利用空间面积为10000平方米。
空压储能式风力发电优势也是非常明显的——内部噪音小。它与传统风力发电原理不同，是将风能先收集起来形成空气压力能储存起来，然后输出发电，几乎消除了噪音影响。装置内部形成一个巨大的空间，可以建设1万平方米约50层的办公大楼、生产车间或住房等。可将算力装备嵌入空储风电塔，空储风塔作为算力中心的承载主体，使算力中心成为绿电中心的有机组成部分，形成“绿电算融合”新业态，是一种新型绿色数字基础设施。