能源轉(zhuǎn)型是過去這一年我們一提再提的熱門話題。對(duì)于能源行業(yè)來說周霉，碳中和目標(biāo)拆解下來很明確掂器，就是到2060年，讓能源結(jié)構(gòu)中非化石能源的比重俱箱，從現(xiàn)在的17%提高到80%国瓮，這是一個(gè)確定的終點(diǎn)。為此狞谱，國(guó)家不但出臺(tái)了“十四五”現(xiàn)代能源體系規(guī)劃乃摹，還有各個(gè)細(xì)分能源的指導(dǎo)政策。有權(quán)威機(jī)構(gòu)測(cè)算過跟衅，我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和總共需要約140萬億的投資孵睬，這是個(gè)萬億級(jí)的超級(jí)賽道。
聽到這兒伶跷，你可能會(huì)想掰读，能源轉(zhuǎn)型，是不是全靠政策推動(dòng)叭莫，然后拼命投錢就行了蹈集？沒那么簡(jiǎn)單。政策當(dāng)然很重要雇初，它是能源轉(zhuǎn)型的總體指導(dǎo)雾狈，但不是能源轉(zhuǎn)型的唯一驅(qū)動(dòng)力。過去一年抵皱，能源行業(yè)發(fā)生了很多突破性的重大進(jìn)展，這背后除了政策支持辩蛋，還有兩大驅(qū)動(dòng)力：一是應(yīng)用場(chǎng)景的拓展呻畸，二是技術(shù)瓶頸的突破。下面我們展開說說悼院。
首先是應(yīng)用場(chǎng)景的拓展伤为，它讓小眾的清潔能源有了更大的用武之地。
比如氫能。氫能一直被稱為人類終極清潔能源绞愚，奇怪的是叙甸，它的存在感很低，電動(dòng)車都已經(jīng)用上光伏發(fā)的電了位衩，氫能車卻沒看見幾輛裆蒸。為啥呢？這和氫能的先天限制有關(guān)糖驴。過去僚祷，氫是按照危險(xiǎn)化學(xué)品來管理的。氫氣的爆炸極限是4%—75.6%贮缕，空氣中只要混進(jìn)4%的氫氣辙谜，遇火就很容易爆炸，這導(dǎo)致它難儲(chǔ)存感昼、難運(yùn)輸选酗。如果通過建加氫站來加氫呢恨豁，成本非常高，新建一座的成本是1500萬元。現(xiàn)在全國(guó)只有255座加氫站娱颊，想達(dá)到加油站那么高的密度，還需要很長(zhǎng)時(shí)間空民。所以设捐，氫能應(yīng)用遲遲無法落地。
可喜的是层玲，從2022年開始号醉，氫能要進(jìn)入實(shí)質(zhì)性應(yīng)用階段了，因?yàn)闅淠苷业搅艘粋€(gè)特別合適的應(yīng)用場(chǎng)景：工業(yè)副產(chǎn)氫就近用于固定線路的商用車辛块。舉個(gè)具體的例子畔派，雄安新區(qū)投產(chǎn)了一條名叫“容易線”的氫能重卡運(yùn)輸線路。重卡润绵，就是商用重型卡車线椰；路線起點(diǎn)在雄安新區(qū)容城縣，終點(diǎn)到易縣尘盼，全長(zhǎng)59公里憨愉，這是雄安新區(qū)主要的建材運(yùn)輸通道；氫氣的供應(yīng)商卿捎，是附近一家做焦炭化工的企業(yè)配紫，它們每年要生產(chǎn)大量的工業(yè)副產(chǎn)氫，長(zhǎng)管拖車跑上100公里就送到“容易線”的加氫站了午阵。
為什么這個(gè)場(chǎng)景特別適合用氫能呢躺孝？
首先，商用車迫切需要清潔轉(zhuǎn)型。商用車是出了名的高排放植袍，2021年惧眠，商用車的保有量占全國(guó)車輛的12%，但它消耗的汽柴油占了51%于个，排放的二氧化碳占了56%氛魁，污染物排放占比更是高達(dá)80%。
其次览濒，固定線路呆盖，可以解決氫能儲(chǔ)運(yùn)的“先天不足”。商用車行駛的路線是固定的贷笛，加氫站密度的問題很好解決应又；商用車也基本停放在露天環(huán)境，泄漏的氫氣馬上會(huì)被稀釋乏苦，爆炸風(fēng)險(xiǎn)大大降低株扛。
最后，“工業(yè)副產(chǎn)氫”能很好地解決能源的供應(yīng)問題汇荐。這里用的氫是工業(yè)副產(chǎn)品洞就，成本低，每公斤16元的價(jià)格掀淘，是電解水制氫的三分之一旬蟋。產(chǎn)業(yè)分布也廣，能產(chǎn)生副產(chǎn)品氫的焦化工業(yè)在全國(guó)很多省市都有分布革娄，并且能和重卡運(yùn)輸?shù)男枨髤^(qū)域重疊倾贰，氫能供應(yīng)很方便。
總結(jié)一下這個(gè)模式：一邊是大量工業(yè)副產(chǎn)氫拦惋，一邊是商用重卡的減排需求匆浙，兩者相結(jié)合，就有了一個(gè)特別適合的應(yīng)用場(chǎng)景厕妖，就給了氫能應(yīng)用從0到1突破的機(jī)會(huì)首尼。
再舉一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景拓展的例子，核能言秸。單看供電软能，核能好像不太起眼，目前在我國(guó)電力供給中只占5%举畸。不過現(xiàn)在埋嵌，核能在應(yīng)用上有一個(gè)重大突破，就是核能供暖俱恶。山東煙臺(tái)的海陽市完成了全國(guó)首個(gè)“核能供暖”任務(wù)，核電站發(fā)電的同時(shí)，利用余熱加熱暖氣水合是，熱電聯(lián)供了罪，為500萬平方米的海陽城區(qū)連續(xù)供熱143天。
為什么核能供暖這個(gè)應(yīng)用特別了不起呢聪全？它解決了一個(gè)困擾我們多年的難題——城市供暖的清潔化問題泊藕。我國(guó)一共有17個(gè)省份需要冬季采暖，覆蓋了60%的國(guó)土面積难礼，一半以上的人口娃圆。2020年，全國(guó)集中供熱用掉了2.8億噸煤炭蛾茉，產(chǎn)生了6億噸二氧化碳和其他污染物讼呢，相當(dāng)于全國(guó)交通領(lǐng)域半年的排放量。
之所以有這么大的排放谦炬，是因?yàn)槲覀兊墓┡恢倍际且匀济哄仩t為主悦屏，這也是我國(guó)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的一大障礙。如果用清潔能源替代行不行键思？用天然氣代替燃煤础爬，成本要高3倍，再加上我國(guó)天然氣近一半靠進(jìn)口吼鳞，供應(yīng)上根本不夠看蚜。用電成本就更高了，和燃煤不在一個(gè)量級(jí)赔桌，電網(wǎng)也承受不了這么大功率的負(fù)荷供炎。
這樣一來，核能供暖就是一個(gè)非常值得關(guān)注的應(yīng)用了纬乍。就拿海陽市來說碱茁，一個(gè)供熱季，如果燃煤仿贬，要用掉18萬噸煤炭纽竣，4500輛大卡車才裝得下。核能供暖用了多少燃料呢茧泪？1.2噸蜓氨，一輛小面包車就拉走了，而且零碳排队伟，能量密度和清潔程度碾壓其他能源穴吹。
你可能會(huì)擔(dān)心，核能是不是會(huì)有安全問題嗜侮，畢竟歷史上的核事故讓人心有余悸港令。我們已經(jīng)掌握了國(guó)際上領(lǐng)先的第三代核電技術(shù)啥容，核電站能抵抗任何假設(shè)的可能事故，安全性很高顷霹。你也不用擔(dān)心家里暖氣片會(huì)有核輻射咪惠，核能供暖送來的水，是經(jīng)過5層隔離和監(jiān)測(cè)之后的安全熱水淋淀，對(duì)人體沒有任何傷害遥昧。
示范項(xiàng)目成功后，今年的供暖季朵纷，預(yù)計(jì)核能供暖能覆蓋3000萬平方米炭臭、100萬人口的取暖需求。當(dāng)然袍辞，這只是沿海地區(qū)的核能供暖項(xiàng)目⌒裕現(xiàn)在，我們還在推進(jìn)第四代核電技術(shù)革屠。第四代核電站凿试，可以做到像集裝箱那么大，并且大部分不需要用水冷卻似芝，可以在內(nèi)陸使用∧峭瘢現(xiàn)在甘肅和山東已經(jīng)有了測(cè)試項(xiàng)目，第四代核電站建成后党瓮，核能供暖也會(huì)推廣到內(nèi)陸地區(qū)详炬。
前面說的氫能和核能，是應(yīng)用場(chǎng)景驅(qū)動(dòng)的兩個(gè)進(jìn)展寞奸。接著咱們來看看呛谜，技術(shù)突破如何驅(qū)動(dòng)能源行業(yè)的重大進(jìn)展。
比如枪萄，和光伏并稱“新能源雙雄”的風(fēng)電隐岛，目前正在遭遇發(fā)展瓶頸，因?yàn)轱L(fēng)電的開發(fā)越來越難了瓷翻。過去十年聚凹，風(fēng)力資源豐富、位置好的地區(qū)齐帚，已經(jīng)被開發(fā)得差不多了妒牙，剩下的適宜地區(qū)越來越少。
這就要求对妄，風(fēng)電要逐步轉(zhuǎn)向兩個(gè)領(lǐng)域湘今，一個(gè)是低風(fēng)速風(fēng)能的開發(fā)，比如中東部省份的低海拔地區(qū)剪菱，還有一個(gè)是海上風(fēng)能摩瞎。但是拴签，這兩個(gè)地方的風(fēng)能開發(fā)都不容易，風(fēng)機(jī)的裝機(jī)成本更高旗们。想要控制發(fā)電成本篓吁，必須提高每臺(tái)風(fēng)機(jī)的發(fā)電效率。
怎么解決呢蚪拦？目前最主要的方法就是使用更大型的風(fēng)機(jī)，葉片越大冻押，發(fā)電效率越高驰贷。理論上，風(fēng)機(jī)吸收的能量和葉片長(zhǎng)度的平方成正比洛巢，也就是說括袒，假如一個(gè)葉片從20米變成40米長(zhǎng)，可利用的能量就會(huì)增加4倍稿茉。
這個(gè)道理很好理解锹锰，問題是，要造出來并不容易±炜猓現(xiàn)在常見的50米風(fēng)機(jī)葉片恃慧，一個(gè)葉片重量已經(jīng)是10噸，風(fēng)機(jī)的三個(gè)葉片旋轉(zhuǎn)起來渺蒿，相當(dāng)于三只大象在天上跳舞痢士。同時(shí)，增加葉片長(zhǎng)度茂装，重量不是線性增加怠蹂，而是成倍增加的。把葉片長(zhǎng)度從50米增加到100米少态，葉片重量會(huì)從10噸增加到80噸城侧，三只大象，立馬變成了三只恐龍彼妻。重力和風(fēng)力雙雙提高嫌佑，葉片材料就更容易勞損、變形澳骤，甚至斷裂歧强。
現(xiàn)在常見的風(fēng)機(jī)材料，是玻璃纖維为肮，用純玻璃纖維造出的葉片摊册，長(zhǎng)度可以達(dá)到90米。從研究的預(yù)測(cè)來看颊艳，只要材料允許茅特，葉片的長(zhǎng)度理論上可以超過200米忘分，這個(gè)長(zhǎng)度就不是玻璃纖維能承受的了。想要造出200米的葉片白修，得用碳纖維妒峦。碳纖維的強(qiáng)度，要比玻璃纖維高出40%兵睛。另一個(gè)指標(biāo)肯骇，“模量”，更是高出3—8倍祖很。模量越高笛丙，材料越不容易變形。同時(shí)假颇，碳纖維密度還更小胚鸯，能比玻璃纖維輕30%。
適合做風(fēng)機(jī)葉片的碳纖維笨鸡，是48K大絲束碳纖維姜钳，也就是每一束碳纖維中的纖維根數(shù)有4.8萬根。過去形耗，大絲束碳纖維的核心技術(shù)被美國(guó)和日本把持哥桥，技術(shù)壁壘很高。今年趟脂，上海石化解決了這個(gè)卡脖子的問題泰讽，自主研發(fā)出了48K大絲束碳纖維。上海石化今年年初開始安裝設(shè)備昔期，8月份通過了中期試產(chǎn)已卸，具備投產(chǎn)能力，年產(chǎn)能預(yù)計(jì)有1.2萬噸硼一。上海石化也已經(jīng)開始涉足風(fēng)機(jī)葉片制造了累澡，200米長(zhǎng)的風(fēng)機(jī)葉片，正在向我們招手般贼。
你看愧哟，大絲束碳纖維的國(guó)產(chǎn)化，是材料基礎(chǔ)科學(xué)上的突破哼蛆。乍一聽和新能源關(guān)系不大蕊梧，它卻解決了風(fēng)電發(fā)展的瓶頸問題。
技術(shù)突破還推動(dòng)了能源行業(yè)的哪些進(jìn)展呢腮介？咱們把視線拉回到化石能源上肥矢。不要覺得有了“雙碳”目標(biāo)，化石能源就不重要了叠洗。到2060年甘改，我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中依然有20%的化石能源旅东，需求量大概是3萬億噸。所以十艾，傳統(tǒng)能源的突破也很重要抵代。
比如，有一種能源叫“頁巖油”忘嫉，我國(guó)的儲(chǔ)量排名世界第三荤牍，但它一直被當(dāng)作是“無效資源”。你知道庆冕，美國(guó)已經(jīng)能夠規(guī)牟我化地開采頁巖油了，但中國(guó)的頁巖油開采難度愧杯，要比美國(guó)高上好幾個(gè)等級(jí)，很多國(guó)際能源公司都來中國(guó)嘗試過鞋既，最后都放棄了力九。
也是在今年，我國(guó)對(duì)頁巖油的開采技術(shù)有了很大突破邑闺。比如跌前，原來的開采方法，是在頁巖中壓出很多裂縫陡舅，讓石油滲出來抵乓。但裂縫很容易閉合，出油量很低“醒埽現(xiàn)在灾炭，我們把巖石壓裂后不馬上開采，而是用高壓繼續(xù)憋著颅眶，讓裂縫吸水膨脹蜈出，不斷形成新的裂縫，這就讓頁巖油產(chǎn)量大大提升了涛酗。
和頁巖油一樣“看得見铡原，采不著”的，還有南海海域的油氣資源商叹，那里光石油就有200億噸燕刻，夠中國(guó)用30年。這些資源70%都位于水深超過1500米的超深水區(qū)域剖笙，過去一直很難開采卵洗。去年，我國(guó)自主研發(fā)的“深海一號(hào)”平臺(tái)枯途，打破了這個(gè)局面忌怎，它集合了很多先進(jìn)制造技術(shù)籍滴，能夠開采出超深水區(qū)域的油氣資源。現(xiàn)在榴啸，深海一號(hào)為粵港澳大灣區(qū)供應(yīng)著四分之一的用氣孽惰。
