國家“雙碳”文件推動轉型！未來五年十大能源低碳技術值得關注

　　10月24日，《中共中央國務院關于完整準確全面貫徹新發展理念做好碳達峰碳中和工作的意見》（簡稱《意見》）正式發布。《意見》指出，實現碳達峰、碳中和，是以習近平同志為核心的黨中央統籌國內國際兩個大局作出的重大戰略決策，是著力解決資源環境約束突出問題、實現中華民族永續發展的必然選擇，是構建人類命運共同體的莊嚴承諾。

　　今年兩會，“碳達峰、碳中和”首次被寫入政府工作報告，這也意味著“雙碳”上升為國家戰略。如今，隨著《意見》的發布，“雙碳”工作將駛上快車道，意味著我國能源行業將迎來巨大變革。《意見》明確指出，到2025年，非化石能源消費比重達到20%左右；到2030年，非化石能源消費比重達到25%左右。到2060年，非化石能源消費比重達到80%以上。

　　《意見》明確實現碳達峰、碳中和目標，要堅持“全國統籌、節約優先、雙輪驅動、內外暢通、防范風險”的工作原則；提出了構建綠色低碳循環發展經濟體系、提升能源利用效率、提高非化石能源消費比重、降低二氧化碳排放水平、提升生態系統碳匯能力等五方面主要目標，確保如期實現碳達峰、碳中和。

　　變革之中，往往機遇與挑戰并存。無論是抓住機遇，還是應對挑戰，唯“技術”可破。那么在未來五年低碳能源轉型中，有哪些技術值得關注呢？

　　未來5年能源低碳轉型10大關鍵技術

　　為確保未來全球能源結構符合《巴黎協定》設定的1.5℃溫升目標，能源系統將全面進入加速轉型和深度脫碳（即每年減少約8%的排放量）時期。

　　近日，挪威船級社（DNV）發布《能源轉型展望2021——技術進步報告》，給出了未來5年決定能源轉型成效的10大關鍵技術，涉及能源生產、運輸和儲存以及使用轉換環節，可在能源脫碳鏈條進行前沿技術協同。

　　

　　

　　NO.1海上浮式風電技術

　　海上浮式風力渦輪機可獲得海洋深水區上方的風力資源，與底部固定型風力渦輪機相比，海面風力空間延伸了至少4倍。DNV項目報告認為到2050年海上浮式風力發電將占世界電力的2%。葡萄牙和蘇格蘭兩家漂浮式風電場均已投產運行。

　　由于用材和供應鏈還不成熟，海上浮式風電能源成本為150美元/兆瓦時,而底部固定風力發電成本僅為85美元/兆瓦時。但是通過政府的政策激勵以及技術規模效應等因素推動，到2030年兩者成本差距預計能縮小到15美元/兆瓦時，海上浮式風電的潛力仍然巨大。

　　No.2太陽能光伏（PV）技術發展

　　太陽能光伏是世界上發展最快的可再生電力能源，DNV報告預計光伏發電會從2019年的8億兆瓦時擴大30倍至2050年的220億兆瓦時。

　　PV晶體硅模塊技術、薄膜PV技術和PV系統新逆變器等技術將不斷提高光伏材料和元件質量，降低成本。新光伏技術的推動將使太陽能光伏發電成為未來十年最低成本電源。

　　No.3廢棄物轉化為原料和燃料技術

　　全球每年超過20億噸城市固體廢棄物（MSW）產生。通過收集垃圾填埋氣（LFG）可用于發電或進一步精制成生物甲烷。

　　生物材料占城市固體廢棄物的70%，這部分可采用沼氣技術，印度在這方面推出了生物消化器技術。塑料回收方面開始發展通過熱解或者溶劑催化劑將廢塑料進行降解。

　　No.4低碳氣體的管道運輸

　　隨著全球向低碳能源過渡，工業和私人消費能源從甲烷向氫氣轉移，并需要管道系統來運輸低碳氣體和二氧化碳。

　　報告認為，在天然氣管道基礎設施上，通過修復而不是構建新管道可以減少項目風險和商業成本。二氧化碳管道需要確保管道處于最佳壓力/溫度范圍內。氫氣管道設計要求不銹鋼結構、內涂層，需要耐腐蝕以及安裝過濾器。

　　No.5網狀化高壓直流輸電網（HVDC）技術

　　由于可再生能源分散分布的特性，需要鏈接和整合可再生能源電力系統，用到網狀化高壓直流輸電網技術（HVDC），這項技術的輸電網絡具有傳輸距離長、低損耗和高度控制的優勢。HVDC系統有點對點、多終端、多終端網格保護三類集成系統，目前構建這些系統的標準和指南仍然缺乏，真正操作經驗很少。

　　No.6新型鋰電池技術

　　作為可再生能源終端設施的重要組成部分新型鋰電池技術將重新進入便攜式電子設備和電動汽車（EVs）的應用領域。

　　新型電池技術增加了電池能量密度，電子設備和電動車的電池使用持久性得到極大提升。鋰電池技術改進一種方法是將固態材料更換為液態電解質，使用硅更換石墨電極；另一種方法是利用鋰金屬原子板本身直接形成電極。

　　No.7新型船運技術——燃料電池與核電技術

　　過去十年中，海上運輸中使用燃料電池還處于起步階段。DNV報告認為固體氧化物燃料電池SOFC，質子交換膜燃料電池 PEMFC和高溫PEMFC（HT-PEMFC）是在海洋運輸上最有前景的海上燃料電池技術，這些燃料電池類型的測試和評估已經在海洋運輸項目中應用。新的核動力船舶應用了小模塊反應器（SMRs）,熔鹽反應器（MSRs）技術。

　　

　　

　　No.8電動汽車和電網集成技術

　　到2050年道路上運行的車輛將增加60%，電動汽車革命是運輸業脫碳的主要驅動力。

　　DNV報告認為未來5年內新能源乘用車電池的成本將低于80美元/千瓦時，平均車輛行駛里程高于600公里。未來5年內，充電器技術改進直流電源充電器的作用顯著增加，預計車輛電網集成（V2G）服務將走出試驗階段。

　　No.9綠氫生產技術

　　綠氫主要通過電解產生，主要包括四種技術:堿性電解（AE），陰離子交換膜（AEM），固體氧化物電解（SOE）和質子交換膜（PEM）。

　　SOE技術已達到商業化開發程度，但是成熟度不及AE和PEM,成本也較高。AEM技術處于研發階段。AE和PEM是發展最為成熟的綠氫技術。

　　No.10新一代碳捕捉和儲存技術

　　近年來碳捕獲和封存（CCS）技術從集中于化石燃料發電領域逐步覆蓋到水泥、鋼鐵、冶煉、氫氣和氨等產業領域。

▲世界上最大的“吸碳機”今年9月在冰島啟動

　　目前二氧化碳捕獲成本在15至125美元/噸二氧化碳。直接空氣捕獲（DAC）技術是直接從大氣中捕捉CO2，但通過DAC技術捕獲CO2花費多達600美元/噸二氧化碳，成本過高。