中国社会科学院大年夜学（研究生院）国际能源安然研究中间与社会科学文献出版社日前宣布的《世界能源蓝皮书：世界能源成长申报（2024）》显示，2023年，中国可再生能源新增装机3.7亿千瓦，占全国新增发电装机容量的82.7%，持续保持电力新增装机的主力军地位。

　　推动绿氢广泛应用的关键也在于核心材料的冲破。当前贸易上广泛应用的办法是碱性电解水制氢，但这种办法制取的氢气纯度低、能量效力不高。质子交换膜电解水制氢技巧固然先辈，但须要贵金属，成本较高。比拟之下，固态电解槽电解水制氢技巧具有电解效力高等优势，可应用固体氧化物作为电解质，有效电解水或其他化合物，实现电能的转化和存储。

　　然而，可再生能源装机容量上去了，花费比例还没有完全跟上。“从能源花费的比例看，可再生能源的花费只占总量的19%阁下。”在近日召开的喷鼻山科学会议第771次学术评论辩论会上，中国工程院院士、中国科学院大年夜连化学物理研究所所长刘中平易近说，要缩小装机容量与花费比例之间的差距，关键在于经由过程解决关键科技问题推动能源构造调剂。

　　“固态电解槽电解水制氢的电解效力可达90%以上，但电堆材料在高温操作时稳定性差，导致寿命不足。”徐南平说，将反响温度从800摄氏度以上降到450至600摄氏度的中低温范围，是加快固态电解槽电解水制氢家当化的必经之路。

　　中国工程院院士、姑苏实验室主任徐南平认为，经由过程低碳、零碳、负碳关键材料与技巧立异，构建绿色能源与工业体系、优化家当构造，才能摆脱经济成长对含碳资本的依附。

　　若何故科技为支撑，晋升可再生能源花费比例？与会专家结合案例对此展开了深刻研究。

　　长时储能是关键

　　可再生能源具有间歇性、波动性和季候性等特点，“时有时无”的不稳定性降低了其应用率。储能技巧就像“能量银行”，在发电多时将电力储存起来，发电少或者须要用电时再释放出来。推动储能技巧赓续成长，是进步可再生能源花费比例的关键门路。

　　刘中平易近认为，我国在短时高频、中短时长储能方面已有明白的解决筹划，但在安然性和成本方面仍有改进空间。

　　当前，锂离子电池、铅酸电池等技巧已经较为成熟，但储能成本较高，导致可再生能源发电成本大年夜幅晋升。在长时低频储能范畴，传统的抽水储能方法只能知足大年夜范围储能的部分请求。而氢能、甲醇等化学储能具有物质和能量的双重属性，可认为长时储能供给一种可行路径。刘中平易近说，将可再生能源发出的电力储存在氢能中，不仅能知足临盆供能的需求，还能作为原料应用。

　　国度能源局宣布的《新型电力体系成长蓝皮书》也提出，柔性灵活是构建新型电力体系的重要支撑。新型电力体系中，不合类型机组的灵活发电技巧、不应时光标准与范围的灵活储能技巧、柔性交直流等新型输电技巧广泛应用，骨干网架柔性灵活程度更高，支撑高比例新能源接入体系和外送消纳。

　　与会专家认为，应用可再生能源制取的绿氢能实现全过程无碳化，将成难堪脱碳行业实现低碳与零碳成长的重要序言。例如，在煤制烯烃过程中，应用绿氢可削减70%的碳排放，副产品氧气还能用于其他工艺流程。然而，氢能的产生、应用、储存是一个体系工程，今朝成本仍然较高。将来，氢能成长和应用须要相干政策引导和关键核心技巧的冲破。

　　此外，液流电池等其他电化学储能方法也值得存眷。液流电池的道理就像用水壶烧水一样，不过液流电池里“烧”的不是水，而是两种特别的液体——正极液和负极液。这两种液体被分开存放在电池外的罐子里，须要用电时，它们在泵的感化下贱入电池，产生电化学反响，把化学能转化成电能。不须要用电时，电池又可以把电能转化成化学能，储存回这两种液体里。中国科学院大年夜连化学物理研究所相干团队在锌溴液流电池研究方面取得积极进展，解决了传统电池在低温前提下易产生相变、运行靠得住性降低等问题，让电池变得更“耐寒”，能在更广泛前提下工作。

　　材料改革是基本

　　与会专家认为，进步可再生能源应用率的发力点可归纳为“三高一低”：进步转换效力、进步供给质量、进步替代比例、降低应用成本。材料改革有望同时达到以上目标。

　　“材料的冲破有望激发重大年夜设备进级和行业家当变革。”在徐南平看来，为冲破现有技巧瓶颈，应存眷钙钛矿光伏材料、电解质膜材料和固态电解质材料等，解决钙钛矿及叠层光伏电池、液流电池和固态电池技巧中关键材料机能不高、经久性不足等问题，为实现能源体系低碳转型供给材料物质基本。

　　例如，得益于发电材料的冲破，钙钛矿光伏的光电转化效力获得大年夜幅晋升。然而，当前钙钛矿材料在经久稳定性和情况耐受性方面还存在不足，服役寿命短，并且钙钛矿光伏组件大年夜面积制备工艺平均性还不敷好，这些问题制约了其工业化应用。徐南平说，假如能开辟出加倍稳定的钙钛矿材料，将有望冲破光伏发电效力晋升的瓶颈。

　　经由过程材料立异，姑苏实验室开辟出固体氧化物电解质和低温氧电极，能使固态电解槽在650摄氏度以下完成电解水工作，今朝已实现5万小时应用寿命的冲破。相干临盆线和测试平台等扶植正在加紧推动。

　　柔性技巧是支撑

　　技巧立异在晋升可再生能源应用率方面发挥着多重感化。一方面，经由过程材料、储能等范畴的技巧冲破，可再生能源可以或许供给更高效、更稳定的电力；另一方面，技巧立异可以加强传统能源的灵活性，使其具备与可再生能源“此消彼长”的互补调节才能，合营保护电网的稳定运行。

　　中国工程院院士汤广福猜测，风光新能源在保持高增速的前提下，仍有5倍阁下成长空间，并将慢慢成为主力电源。为适应这一变更，现有电网应进行体系性重构、构造性重塑。

　　“我们提出让煤电具备气电的特点。”汤广福解释，燃煤发电机组频繁启停存在安然隐患。气电则不合，它启动速度快，从冷态启动到满负载仅需几十秒钟，可以或许快速响应电力需求。

　　煤电灵活性改革旨在晋升煤电的调峰、调频才能，使其更好适应新能源的随机性和波动性。汤广福说，霸占灵活燃煤技巧，可以让煤电接近气电特点，实现新能源的范围化置换。灵活柔性的燃煤发电技巧能确保波动性新能源“用得稳”。

　　此外，人工智能赋能的新型电力体系将确保高比例新能源“并得上”。汤广福解释，建立新型电力体系的构建、运行与控制理论新体系，冲破设备核心器件、基本材料和关键软件等技巧，可进一步晋升电网柔性传输及体系调控才能。

　　“将来的能源体系，应当是低碳化、智能化、骨干网与分布式能源相结合的体系。”刘中平易近说，要用新思维核阅旧流程，借助人工智能，有望加快形成更合理的能源构造。（张佳星）

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