进军碳中和，“液态阳光”引热议

不知道你说的大规模间歇式可再生能源指哪些。就我所知，可再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等。海洋温差能是相对比较稳定的，水力发电采用水坝形式在发电期间也是属于比较稳定，其他能种会有波动，大概就是你说的间歇性。

这些可再生能源只是一种能量形式，最终一般都会用来发电，对传统电网来说，都是电，与传统火电相比，存在间歇和不稳定特点，容易产生谐波和负荷剧烈波动等情况，因此一般需要配备大规模储能系统进行调压，纯手敲，望采纳。

从定义上可再生能源为来自大自然的资源，是取之不尽，用之不竭的能源，会自动再生，是相对于会穷尽的不可再生能源的一种能源。

可再生能源具有以下特点：

1.它从地球气候或地质的现有的持续过程中收集能量；

2.这不会以任何方式耗尽该过程，或者必须通过人类存在时间范围内的外部输入来更新能量；

3.不会因为获取能量而对生物或气候系统造成特别的影响。

基于以上几个特点，风能、太阳能、水能和地热能都毫无疑问地属于可再生能源，在从高压系统到低压系统的空气运动中，风能只吸收了巨大能量的一小部分（按照贝兹定律，极限是59%）。风来自于太阳的照射和地球的旋转，风力发电机不会影响风能的产生。太阳能也是如此，太阳能光伏获取能量不会影响太阳能的产生，虽然太阳有寿命，但这是远大于“人类存在时间范围”。水力发电利用的是水在落差下产生的势能，水循环来自于太阳能与风能，太阳能使得水蒸发，风将水蒸气输送到高处形成降雨，水能不会影响到这一过程。相比之下，目前人类认为化石燃料的形成需要很长的时间，例如许多煤炭的形成可以追溯到石炭纪，这个过程显然超过了“人类存在时间范围”，因此我们认为化石燃料是有限的，属于不可再生资源。

而核能，现在的普遍观点认为核能不属于可再生能源，目前核电站的原理无一例外都是核裂变的，核电站同样需要核燃料来发电，核燃料所需要的铀矿等依然属于矿石资源，属于不可再生。

尽管可再生能源有很明显的优点，但他们仍然有缺点，主要体现在以下几个方面：

1.间歇性：很多可再生能源都存在间歇性的问题，比如风能，全年的风速一定是变化的，不可能维持在一个稳定的数值，因此风能产生的电力也是不定的，太阳能也是如此，首先晚上没有太阳，其次随着天气季节的变化，太阳辐射的强度也是变化的，水能同样要面临着枯水期和涨水期的问题，水位的高低会影响水力发电。此外还需要考虑极端天气的影响，例如：台风和洪水。由此也引出了下一个问题。

2.存储：化石能源不太需要考虑储能的问题，因为能量都储存在化石燃料里，而可再生能源则需要通过储能来解决这一问题。目前比较好的储能方式都需要可再生能源与化石能源结合使用，这样不能解决根本的问题。

3.分布性：虽然世界上各个国家和地区化石燃料的分布也有差异，但是可以通过贸易和运输来解决，可再生能源则存在很大的先天性，毕竟风力，太阳辐射，地热和潮汐这些肯定无法交易和运输。

4.技术与成本：尽管很多可再生能源是免费的，例如太阳能和风能，但是获取这些能源的设备同样需要成本，而且这些设备同样还需要维护成本。与此同时，涉及可再生能源的技术难度也大于已经成熟的化石能源，在很多发展中国家，同样难以推行。

在能源生产与供应领域，现阶段同样存在这样的“不可能”，即能源的生产与供应无法同时达到“稳定”、“清洁”以及“廉价”这三方面的目标。

为了实现双碳目标，需要我国现行的能源结构作出调整，大幅增加风力、太阳能等具有间歇性特点的可再生能源以替代传统的化石燃料以达到大幅减排的效果。但上述可再生能源的“间歇性”对我国能源供应的稳定性造成一定挑战；同时，上述可再生能源虽然可以脱碳具有一定的“清洁性”，但其经济性目前仍与传统化石能源相比不具有优势，因此形成了一个能源的不可能三角形。

被新的一期The Economist的社论的标题吸引，遂翻了这篇文章，谨供参考，欢迎交流观点，同时指正不足之处。

ALMOST 150 years after photovoltaic cells and wind turbines were invented, they still generate only 7% of the world’s electricity.

在太阳能光伏发电和风力涡轮发电技术问世将近150年后，它们依然只产生全球7%的电力。

Yet something remarkable is happening. From being peripheral to the energy system just over a decade ago, they are now growing faster than any other energy source and their falling costs are making them competitive with fossil fuels.

可有些令人瞩目的事情却在发生。十年前还是能源系统里微不足道的一部分，而现在它们比其他任何能源都发展的要快，不停降低的成本使得它们能够同化石燃料旗鼓相当。

BP, an oil firm, expects renewables to account for half of the growth in global energy supply over the next 20 years. It is no longer far-fetched to think that the world is entering an era of clean, unlimited and cheap power. About time, too.

BP，一家石油公司，作出预期认为可再生能源将在接下来的20年内占到全球供能数量增长的一半。认为世界即将进入一个干净，无限且廉价能源的时代不再是不着边际的想法。同时，也该是时候了。

There is a $20trn hitch, though. To get from here to there requires huge amounts of investment over the next few decades, to replace old smog-belching power plants and to upgrade the pylons and wires that bring electricity to consumers.

然而，这还存在着一道200亿美刀的鸿沟。从现在的境地到理想的状态需要接下来的几十年中投入巨额的资金，来取代那些喷云吐雾的发电厂，同时将给消费者输送电力的电缆塔和电线进行更新换代。

Normally investors like putting their money into electricity because it offers reliable returns. Yet green energy has a dirty secret. The more it is deployed, the more it lowers the price of power from any source.

通常情况下投资者喜欢将他们的资金投入到电力产业中因为这会提供可靠的收益。 然而，绿色能源却有一个肮脏的秘密——它投入使用的越广泛，来自其他资源产生的能源的价格就将降得越低。

That makes it hard to manage the transition to a carbon-free future, during which many generating technologies, clean and dirty, need to remain profitable if the lights are to stay on. Unless the market is fixed, subsidies to the industry will only grow.

这使得向没有碳排放的未来的转型变得困难了，因为在这个过程中，许多供能的厂家，无论清洁与否，都需要保持盈利，如果灯还需要亮着的话。除非市场的问题解决了，给能源产业的补贴将只会继续增长。

Policymakers are already seeing this inconvenient truth as a reason to put the brakes on renewable energy. In parts of Europe and China, investment in renewables is slowing as subsidies are cut back. However, the solution is not less wind and solar. It is to rethink how the world prices clean energy in order to make better use of it.

政策的制定者已经看到了这个尴尬的事实，同样也将其作为缘由放缓了可再生能源的进一步投放。在欧洲和中国的部分地区，对可再生能源的投资正在放缓，而这正是因为补贴被降低了。然而，解决方法不是减少风或者太阳能，还是去重新思考世界应当如何去给清洁能源定价，进而更好的发挥它的作用。

At its heart, the problem is that government-supported renewable energy has been imposed on a market designed in a different era.

问题的中心在于政府所支持的可再生能源，被投放在了一个与之时代上不相同步的市场里。

For much of the 20th century, electricity was made and moved by vertically integrated, state-controlled monopolies.

20世纪的大多数时间，电力产业都被垂直一体化的国有垄断企业所生产，运输。

From the 1980s onwards, many of these were broken up, privatised and liberalised, so that market forces could determine where best to invest.

从1980s开始，许多这些垄断企业都被分解，私有化或解体了，进而市场力量可以决定哪儿是最好的投资方向。

Today only about 6% of electricity users get their power from monopolies. Yet everywhere the pressure to decarbonise power supply has brought the state creeping back into markets.

今天只有6%的用户从垄断企业获取电力，然而无处不在的对无碳排放能源的需求使得国家不得不走回原先市场化的道路。

**This is disruptive for three reasons. **

而这件事情将是极具破坏性的，有三个原因。

The first is the subsidy system itself. The other two are inherent to the nature of wind and solar: their intermittency and their very low running costs.

首先是补贴体系自身，另外二者则关于风力和太阳能的本质：它们的间歇性以及极低的运作成本。

All three help explain why power prices are low and public subsidies are addictive.

如上三点解释了为什么能源价格非常低然而公众补贴却仍然是不可或缺的。

First, the splurge of public subsidy, of about $800bn since 2008, has distorted the market. It came about for noble reasons—to counter climate change and prime the pump for new, costly technologies, including wind turbines and solar panels.

第一，公众补贴的随意挥霍，自08年起的约8亿美刀，已经扰乱了市场。它投放时打着高尚的旗号——为了抵制气候变化并且要采取措施促使新兴且昂贵的科技，包括风力涡轮和太阳能光伏技术的发展。

But subsidies hit just as electricity consumption in the rich world was stagnating because of growing energy efficiency and the financial crisis. The result was a glut of power-generating capacity that has slashed the revenues utilities earn from wholesale power markets and hence deterred investment.

但是补贴入市的时机恰好是发达世界中电力消费因逐渐提高的能源效率以及经济危机而遭遇滞涨的时刻。

Second, green power is intermittent. The vagaries of wind and sun—especially in countries without favourable weather—mean that turbines and solar panels generate electricity only part of the time. To keep power flowing, the system relies on conventional power plants, such as coal, gas or nuclear, to kick in when renewables falter. But because they are idle for long periods, they find it harder to attract private investors. So, to keep the lights on, they require public funds.

第二，绿色能源是间歇性的。风和太阳的不可预测性——尤其是在没有有力天气情况的国家——意味着涡轮和光伏电板仅仅只能部分时间产生电力。为了保证能源的供应，这个系统还需要依赖传统的发电方式，比如煤，天然气或者是核能，在可再生能源无法工作的时候接手。但是正因为可再生能源的长期搁置，它们很难能够吸引到私人投资者。所以，为了能够持续供电，它们需要公共的资金支持。

Everyone is affected by a third factor: renewable energy has negligible or zero marginal running costs—because the wind and the sun are free. In a market that prefers energy produced at the lowest short-term cost, wind and solar take business from providers that are more expensive to run, such as coal plants, depressing power prices, and hence revenues for all.

每个人都被第三个因素所影响：可再生能源有着微乎其微甚至可以不计的边际运作成本——因为风能和太阳能是免费的。在一个倾向于短期能源生产成本最低的市场中，风能和太阳能从供应商手中接手过来运营成本更高的供电方式比如火力发电厂，进而压低供能价格，造福整个市场。

注释：我个人对该段的理解是，从短期上来说，新能源收益是非常低的，进而没有投资者愿意投资建厂来提供新能源，这是供不足；而现在越来越多的人有保护环境的意识，进而有对绿色清洁能源的需求，导致需求大，供需之间有缺口，政府却通过给传统能源提供补助的方式来促使人们使用传统能源而非清洁能源，进而有了“清洁能源从供应商手中接过运营成本更高。。。进而造福整个市场”（因为它间接性的拉低了其他能源的供应价格）

The higher the penetration of renewables, the worse these problems get—especially in saturated markets. In Europe, which was first to feel the effects, utilities have suffered a “lost decade” of falling returns, stranded assets and corporate disruption.

可再生能源渗透的越深，这些问题就会变得越严重——尤其是在饱和的市场中。欧洲已经首先感受到了这些影响，公用事业已经遭受了一个“失落的十年”——收益下降，资产滞胀以及企业破产。

Last year, Germany’s two biggest electricity providers, E.ON and RWE, both split in two. In renewable-rich parts of America power providers struggle to find investors for new plants. Places with an abundance of wind, such as China, are curtailing wind farms to keep coal plants in business.

去年，德国两家最大的电力公司，E.ON和RWE，都分裂成了两家。在可再生能源盛行的地区，美国的能源供应商努力寻找投资商开设新的电厂。有充足风力的地区，比如中国，都已经雪藏了风力发电厂，以保持火力发电厂的运营。

The corollary is that the electricity system is being re-regulated as investment goes chiefly to areas that benefit from public support.

必然的结果就是电力系统正在被重新设立规则，伴随着投资大部分流向能够从公共补贴中收益的区域。

Paradoxically, that means the more states support renewables, the more they pay for conventional power plants, too, using “capacity payments” to alleviate intermittency. In effect, politicians rather than markets are once again deciding how to avoid blackouts.

矛盾的是，这也意味着支持可再生能源的国家越多，他们支付给传统发电厂的也越多，因为他们用“支付能力”来缓解可再生能源的间歇性问题。实际上，是政客而非市场在又一次在选择如何规避停电的发生。

They often make mistakes: Germany’s support for cheap, dirty lignite caused emissions to rise, notwithstanding huge subsidies for renewables.

他们却又总是犯错误：德国支持廉价的能源，引擎点火导致的污染排放却增加了，尽管为可再生能源发放了巨额的补贴。

Without a new approach the renewables revolution will stall.

The good news is that new technology can help fix the problem.

没有新办法的话，可再生能源的改革将要停滞了。而好消息是新的科技将帮助解决这个问题。

Digitalisation, smart meters and batteries are enabling companies and households to smooth out their demand—by doing some energy-intensive work at night, for example.

数字化，智能电表以及电池都在帮助企业和家庭缓和他们的需求——通过例如将能源密集型的工作放在夜晚。

This helps to cope with intermittent supply. Small, modular power plants, which are easy to flex up or down, are becoming more popular, as are high-voltage grids that can move excess power around the network more efficiently.

这有效解决了间歇性供应的问题。同时易于上下弯曲的小型模块化发电厂正在变得十分流行，能够使得更多额外能源更有效的在电路网络中运行的高压系统网络亦然。

The bigger task is to redesign power markets to reflect the new need for flexible supply and demand. They should adjust prices more frequently, to reflect the fluctuations of the weather.

更大的任务是重新设计能源供给市场，以反应对灵活的供需关系的需要。他们应当更为频繁的调整价格，以反应天气的变化。

At times of extreme scarcity, a high fixed price could kick in to prevent blackouts. Markets should reward those willing to use less electricity to balance the grid, just as they reward those who generate more of it.

在极度稀缺的年代，一个高昂的固定价格能够很好的起到防止市场崩溃的作用。市场应当奖励那些愿意用更少的电的人，来调控市场，正如它们奖励那些生产的更多的人。

Bills could be structured to be higher or lower depending how strongly a customer wanted guaranteed power all the time—a bit like an insurance policy. In short, policymakers should be clear they have a problem and that the cause is not renewable energy, but the out-of-date system of electricity pricing. Then they should fix it.

账单价格的高低可以根据客户有多想要无时无刻供应的稳定的能源来制定，有一点像保险的售卖政策。总而言之，政策的制定者应当明确他们目前面临着一个问题并且这问题的原因不是可再生能源，而是早已过时的电力价格机制。他们应该修复这问题。

写在文末的一些感想：这篇文章提出的一些问题确实值得我们思考，比如中国将风力发电弃之不用，目的是为了火力发电厂的持续运作。这的确是我们国家，甚至是全球都需要面对的问题，在转型期间，原有的能源结构如何平稳的过渡，how to get to there from here，在考虑可持续发展的长远目标的同时，又要如何控制住当下的成本，维持经济发展，的确是很棘手的问题。我们不可能违背客观规律，那么可能正如文中所提出的，要么从价格机制上予以调控，要么，就寄希望于科技，改变我们的未来吧。

近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间，东芝多位高管对澎湃新闻表示，除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外，东芝非常看好氢能在中国的发展前景。

放眼全球，日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出，到2030年要确立国内可再生能源制氢技术，构建国际氢能供应链，长期目标是利用碳捕获（CCS）技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言，用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能，无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。

日本能源转型历程

“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发，进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品，已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝（中国）有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示，早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下，该公司内部近十年间全面提升氢能体系，东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。

据介绍，东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合，启动时间不到5分钟，高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。

东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上

典型场景如东芝的新氢能综合应用中心，利用太阳能电解水制备氢气，并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样，不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳，而且，因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料，从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。

当突发灾难时，这套小型分布式能源亦可大显身手，作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。

纯氢固然样样好，但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解，上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。

张童表示，全球可再生能源快速发展，但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国，风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大，弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来，在需要时再调取，就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来，制出来的氢完全是绿色的。”

他认为，在该领域，东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累，目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段，东芝呼吁政府对全行业予以政策支持，鼓励更多企业参与氢能产业链的完善，并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下，氢能成本才能随着规模化效应快速下降。

氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场，使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求，并联合中国合作伙伴一起开拓市场。

实际上，东芝对于“终极能源解决方案”的认识，在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者，旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因，东芝最终选择剥离核电资产。

今年10月，日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布，日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前，日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。

“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声，很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道，福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前，日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能，但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增，欧洲主要国家纷纷选择弃核。

宫崎洋一称，除了重点业务氢能之外，目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术，可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言，在水电领域，东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队，已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机；光伏领域，东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用，住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用；地热领域，东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备，以设备容量计处于全球第一。

福岛氢能研究基地（FH2R）

在日本国立的新能源产业技术综合开发机构（NEDO）牵头下，东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地（FH2R）已于今年2月底建成。

FH2R系统概览

该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置，正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统，还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。

校对：刘威

二是加大科技含量.发展低碳经济是新的经济增长点.在发展低碳经济的过程中不能走传统的老路,不能再靠引进来后低水平建设,而应大力发展自主知识产权技术,加大科技投入,占领制高点,从而缩小和先进国家的差距,使我国的新能源产业在国际上也能占有一席之地.

专家认为,电网建设已成为推进新能源发展的关键环节.国家电网公司副总经理舒印彪表示,由于风电、太阳能等可再生能源发电具有间歇性、随机性、可调度性低的特点,大规模接入后对电网运行会产生较大的影响.我国相对集中的资源分布条件、相对薄弱的电网发展基础以及新能源迅猛发展势头,对电网的适应性和安全稳定控制水平提出了更高要求.

现在的状况是，政策逐步趋于完善，但是技术发展、资源利用却严重滞后。举例来看，水电资源主要分布在南方，尤其是西南地区，小水电等的发展不容乐观，远距离输电也成为难题；风电资源主要分布在沿海和西北地区，资源分布不均，输电建设跟不上，同时技术不成熟导致大量的风机脱网问题，电能无法上网输出；光伏发电，不适用于大规模的发电，只限于小范围的利用，短时间内难以形成规模。风、光发电本身具有间歇性，发电不稳定，同样影响了电网的安全稳定。

因此，现阶段法律法规、政策随着相关经验的积累可以逐步完善，但是可再生能源发电的技术亟需突破，这就需要技术人员努力解决尚存的问题，储能技术的发展对解决上述问题至关重要，应当引起足够重视。

我非常认可国家进行可再生能源的替代行动，但要想大规模普及，不仅要考虑到清洁能源大规模项目所铺设的人力技术和资源成本。相关的法律规定和政策扶持也必须要尽快跟上。

对于清洁能源的替代和可再生能源的使用，不仅可以促进民生生活的秩序和空气的良好，也能够保障我国的现有生活和未来发展。但在现阶段还有更多的技术难关仍需解决和突破，这也是值得注意和考虑的。

可清洁能源的使用将会造福人民群众，并减少环境污染。

我们本身和自身的环境存在着相互影响的情况，通过可清洁能源不仅可以替代燃料燃烧可能产生的有害废物，也可以更好的保护家园，从而避免未来产生极端的频繁灾害天气对生活和出行造成影响。因此清洁环保能源的存在是非常重要的，对于未来国家之间的能源使用甚至外太空的能源使用技术而言都有着非常重要的前景方向。

许多可再生发电项目会受到地理环境以及天气周期的影响，影响了发电技术的运行和改进。

但不可忽视的是，相关的阻力和问题比如说水能，风能太阳能等，这些清洁项目虽然不会产生污染，但其发电规模和其发电设备会受到地理环境以及天气周期的影响，对于维持地区的长久和稳定发电而言，其实只能起到辅助作用。目前类似诸如核能以及其他的清洁煤发电项目，也受到了国家的关注和行业的研究。

针对可清洁能源的市场推进和研发，相关政策和扶持规定也有待完善。

要想真正的促进替代行动的落实和到位，相关法律法规的政策和扶持规定也是有待完善的。针对于某些企业的研发和分析给予一定的支持，并派遣相应的科研人员进行辅助帮助，可以更好的推进这类可再生能源替代项目的落地。