液態(tài)有機(jī)儲氫或許可以突破清潔能源發(fā)展最重要瓶頸，該技術(shù)將在清潔能源廣泛使用和降低碳排放中起到關(guān)鍵作用。

又有一個重磅文件發(fā)布了。中共中央、國務(wù)院近日印發(fā)《關(guān)于深入打好污染防治攻堅戰(zhàn)的意見》（以下簡稱《意見》），《意見》要求深入推進(jìn)碳達(dá)峰行動，推動能源清潔低碳轉(zhuǎn)型，堅決遏制高耗能高排放項目盲目發(fā)展，推進(jìn)清潔生產(chǎn)和能源資源節(jié)約高效利用。而在筆者看來，減排的一個最重要舉措就是發(fā)展清潔的可再生能源，主要包括太陽能和風(fēng)能發(fā)電，這對于降低中國煤發(fā)電、降低碳排放非常重要。

中國水電、太陽能和風(fēng)能發(fā)電常常遇到棄水棄光棄風(fēng)問題，主要是由于地理位置造成。中國大多數(shù)水光風(fēng)資源分布在西南和西北偏遠(yuǎn)地區(qū)，遠(yuǎn)離需求巨大經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。目前，主要解決方案就是鋪設(shè)更多電網(wǎng)，讓這些可再生能源盡量可以上網(wǎng)，通過電網(wǎng)使偏遠(yuǎn)地區(qū)發(fā)電供應(yīng)方與發(fā)達(dá)地區(qū)使用方匹配。

除了地區(qū)問題，水電、太陽能和風(fēng)能發(fā)電另外一個主要問題就是供電時間周期性、不確定性。太陽能只是在白天晴天才有，風(fēng)力也會變化無常。目前，主要解決方案是用其它傳統(tǒng)能源調(diào)節(jié)。但當(dāng)這些可再生能源發(fā)電占比變高時，這種調(diào)節(jié)就會很困難。2020年，德國風(fēng)電占發(fā)電總量27%。今年夏季晚期到秋季，德國缺電一個重要原因就是因為氣候原因風(fēng)力太弱，傳統(tǒng)能源發(fā)電又受到天然氣短缺影響。當(dāng)可再生能源成為主要發(fā)電來源時，解決其供電時間上周期性和不確定性一個最佳、至少是重要解決方案就是儲能，依靠儲能來削峰填谷。也就是在發(fā)電高峰時將部分電能儲存起來，在發(fā)電低估時將儲存的電釋放出來。

依靠現(xiàn)有技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足未來儲能需求。美國能源部2020年12月有一個關(guān)于儲能報告，標(biāo)題是“能源儲存重大挑戰(zhàn)：能源儲存市場報告”（Energy Storage Grand Challenge: Energy Storage Market Report）。這個報告分析了全球七個儲能主要技術(shù)包括鋰電池、鉛酸電池、抽水蓄能水電、壓縮空氣儲能、氧化還原液流電池、高壓和液氫、建筑熱能儲存。按照這些現(xiàn)有技術(shù)，2018年全球總儲能量大約是5億度電，預(yù)測到2030年將達(dá)到大約25-40億度電。這個儲量相對于可再生能源發(fā)電量占什么比例？按照維基百科數(shù)據(jù)2018年全球可再生能源總量是22萬9千億度（19.72億噸等量石油）。這樣2018年全球總儲能量只占可再生能源產(chǎn)量萬分之0.218，即使按照2030年全球40億度儲能預(yù)測也只能占2018年全球可再生能源產(chǎn)量萬分之1.7。如果只是考慮水光風(fēng)電，2018年總發(fā)電量是6048億，儲能量也只占比萬分之8.3。

隨著成本降低和技術(shù)成熟，光伏和風(fēng)能發(fā)電可望廣泛應(yīng)用，不會限于西部地區(qū)，會遍布全國。屋頂庭院都會存在，也就是分布式發(fā)電將廣泛存在。這時光伏和風(fēng)能發(fā)電時間上周期性和不確定性將成為一個重要瓶頸，解決這個問題必須依靠新技術(shù)，是上述美國能源部報告還沒有提到的技術(shù)。下面筆者介紹一個如何通過氫大規(guī)模儲能技術(shù)。

氫能可以成為清潔能源最主要的代表。氫規(guī)模巨大。我們知道水分子中有兩個氫原子，而地球表面70%被水覆蓋。無論是燃料電池通過電化學(xué)轉(zhuǎn)換成電、還是氫內(nèi)燃機(jī)通過燃燒轉(zhuǎn)換成動力，它們轉(zhuǎn)換過程使氫與氧結(jié)合而形成水，從而實現(xiàn)零排放。

現(xiàn)在，制約氫能使用的關(guān)鍵問題是如何儲氫。現(xiàn)有，主流儲氫方案也是上述美國能源部報告考慮到的方案，也就是高壓儲氫或超低溫液化儲氫。這兩個方案局限性報告中已考慮到，這里就不贅述。筆者推介一個最新的常溫常壓液體有機(jī)儲氫（Liquid Organic Hydrogen Carriers ，LOHC）技術(shù)。簡單來說，這個技術(shù)基于一個稱為儲油的有機(jī)液體，它在一定溫度、壓力和催化劑作用下與氫反應(yīng)形成一個新的含氫的稱之為氫油的液態(tài)有機(jī)化合物。這是一個可逆化學(xué)反應(yīng)過程，氫油在一定溫度和催化劑作用下又還原出儲油同時釋放出氫。以此為基礎(chǔ)，我們可以有下列儲能方式。用可再生（水風(fēng)電）能源發(fā)電，當(dāng)發(fā)電高峰或電無法上網(wǎng)情況下，通過電解水制氫。氫與儲油結(jié)合生產(chǎn)出氫油，這個過程猶如在煉油廠將石油煉成汽油。然后將氫油如運輸汽油一樣運輸?shù)叫枰脷涞胤奖热缂託湔?。用氫時通過一個化學(xué)裝置將氫油中釋放出來，氫可以用于燃料電池，可以用于氫內(nèi)燃機(jī)，氫可以用在固定設(shè)備上（如建筑物、數(shù)據(jù)中心的冷熱電三聯(lián)供）。也可以用在移動設(shè)備上（如汽車、火車、輪船）。與現(xiàn)有高壓和深冷液化儲氫技術(shù)相比，這個技術(shù)最大優(yōu)勢就是安全、低成本、可以充分利用現(xiàn)有基于石油的基礎(chǔ)設(shè)施。今年2月，全球最權(quán)威的國際組織之一——氫能委員會（Hydrogen Council）發(fā)表了由麥肯錫撰寫報告“氫能洞察：氫能投資、市場發(fā)展和成本競爭力的觀點” （Hydrogen Insights – A perspective on hydrogen investment, market development and cost competitiveness） ，這篇報告首次提到這個技術(shù)。

日本千代田（Chiyoda）從2002年就開始研究這個技術(shù)，今年2月第一次利用LOHC將文萊氫氣運輸?shù)饺毡居糜诎l(fā)電。德國儲能公司Hydrogenious Technologies也在積極推動這個技術(shù)。日本和德國為實現(xiàn)減排目標(biāo)，致力于在風(fēng)能和太陽能豐富的區(qū)域?qū)崿F(xiàn)綠色制氫，利用LOHC將氫運送到下游應(yīng)用端。中國氫陽能源公司的液態(tài)有機(jī)儲氫LOHC處于世界領(lǐng)先地位。它們的技術(shù)在多個方面優(yōu)于日本千代田和德國Hydrogenious Technologies的LOHC材料，表現(xiàn)在成本低、脫氫速度快、脫氫純度高。由于儲氫材料性能限制，日本千代田和德國HT的LOHC材料只能用來運氫儲氫而無法直接用于交通工具。而氫陽能源于2016年9月在武漢試驗成功全球首臺基于常溫常壓液態(tài)有機(jī)儲氫技術(shù)的工程巴士樣車。之后，它們又與多家車企合作研制了5代基于液體有機(jī)儲氫供氫系統(tǒng)的燃料電池巴士和卡車。到目前為止，仍然是全球唯一可以用于交通應(yīng)用的液態(tài)有機(jī)儲氫供氫系統(tǒng)。

在筆者看來，液態(tài)有機(jī)儲氫或許可以突破清潔能源發(fā)展最重要的瓶頸，該技術(shù)的進(jìn)一步開發(fā)和推廣將在清潔能源廣泛使用和降低碳排放中起到關(guān)鍵作用，應(yīng)該引起更多關(guān)注和支持。