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专访德国国家工程院院士雷宪章:若技术不产业化,能源的绿色替代做不了|今日快讯
发布日期: 2023-04-27 06:08:27 来源: 每日经济新闻

4月26日,第三届公园城市论坛和第六届国际城市可持续发展高层论坛在成都举行 图片来源:主办方提供

德国国家工程院院士雷宪章,是地地道道的成都人。1984年,26岁的他前往欧洲学习、工作,2004年回国后参与国家电网的体系建设,后来又被派往欧洲,出任国家电网公司驻欧洲办事处主任。在外漂泊30年,也深度积累了与能源有关的前沿技术、理论体系,近两年,重新回到成都的雷宪章,发现家乡其实大有可为。

4月26日,在第三届公园城市论坛和第六届国际城市可持续发展高层论坛举办间隙,雷宪章接受了《每日经济新闻》记者专访。谈到这座身处清洁能源大省的超大城市时,雷宪章说:“我觉得成都拥有全国最好的清洁能源资源,这里的能源转型究竟往哪个方向发展,我过去的积累,恰好能为其所用。”


(资料图片仅供参考)

回到家乡后,雷宪章被聘为天府永兴实验室首席科学家、天府新能源研究院院长。目前,他正带领团队在四川、在成都开启清洁能源前沿技术攻关,抢占未来产业布局先机。

城市能源结构,应如何调整

众所周知,成都虽然身处清洁能源大省,却是一个典型的能源消费型城市,城市内部本身并没有太多能源供给。对于这样一座能源消费型的超大城市,该如何完成能源转型课题?雷宪章认为,那就该在消费侧做文章。

从数据上看,成都化石能源消费目前主要集中在三个领域,首先是工业,能耗占比30%左右;其次是交通,能耗占比也达到28%;然后是人居和建筑,占到24%。在能源结构转型命题下,这些领域理应成为“降碳”的主战场。

从工业领域来看,这些年成都已经推进诸如“以电代煤”“以气代煤”等工程,部分实现新能源、清洁能源替代。

但交通领域似乎还任重道远。数据显示,成都机动车保有量已超过500万辆,居全国第二,但新能源车保有量尚不足20万辆,由此导致极高的碳排放。

针对交通领域如何降碳,雷宪章提到不同交通方式中清洁能源替代的趋势。比如乘用车,就是眼下主打的电池驱动,“这个赛道未来还会保持持续增长”。至于商用车,尤其是重型交通,则不会由电池来驱动,而是氢能或甲醇来替代化石能源。究其原因,雷宪章以他曾在欧洲做过的实验来解释:一辆50吨的重卡,由电池来驱动,其中电池就占了25吨,续航能力只有150公里,“这非常没有经济性”。

还有航运,将主要由氨能来替代;航空,则由氢能来替代。这些交通领域将逐步替换为不同的、适合的清洁能源,实现低碳甚至零碳排放,是雷宪章笃定的”大趋势”。

作为一座南方城市,成都民生领域的降碳挑战也越来越多。比如取暖,雷宪章提到,成都目前的取暖方式,要么燃烧天然气,要么用电供暖,“两个能效都很低、能耗非常高,无论哪种方式都面临巨大的革命”。

雷宪章随即点出一个极易被忽视的能源消费现实——即相比电能,全球50%以上的终端能源是以热能形式消耗的。而且从国际能源署报告来看,热能的46%用于建筑采暖和热水。从这个角度来看能源结构调整,储热的重要性、价值和发展空间,应该远大于储电。

“目前电能方面的能源转型,已经得到足够重视,电能要实现零碳只是一个时间问题。相比之下,热能容易被忽视。”采访中,雷宪章花了大篇幅来重点强调热能的变革,“要打造零碳公园城市,热能应该成为一个重要发力点和抓手。”

布局未来产业,要如何领跑

过往在德国的工作、研究经历告诉雷宪章,欧洲很多技术创新是以市场应用为导向、以产业化为终点来开展的。也是受此影响,《每日经济新闻》记者在交流中发现,雷宪章不只专注核心技术突破本身,还带着做产业的思路在布局未来产业赛道。

以雷宪章和他的团队正在深耕的与氢能相关的核心技术为例——

能源结构的变革,一方面是消费侧,另一方面是供给侧。成都占据四川水电大省优势,同时还拥有全国靠前的光伏和风电资源。但无论光伏、风电还是水电,其实都是“靠天吃饭”的能源,与城市运行过程中的刚性负荷,形成一对很深的矛盾。一旦没风、少雨,就会出现2022年的“高温限电”,至今还让人记忆犹新。

雷宪章提到,想要让“靠天吃饭”的清洁能源成为城市能源的坚实后盾,关键就是要让其变成“稳定的能源供应”。

“新型电力系统面临的最大挑战是高比例间歇性和波动性的可再生能源与刚性负荷的矛盾。”雷宪章表示,不同时段的电力系统负荷平衡需求可通过不同的储能技术来满足。面对以分钟小时为时间尺度的调度需求,可利用电池充放电实现调峰、调频;以天为时间尺度,则可利用抽水蓄能、压缩空气储能、SOFC (固体氧化物燃料电池)等实现功率平衡;中长期时间尺度下,可利用电解水制氢消纳新能源发电,以氢燃料SOFC发电技术匹配功率波动,确保电网高比例清洁电力条件下的全时域功率平衡和动态稳定。

雷宪章提到,实现“碳中和”的过程会出现太多颠覆性技术。在他看来,应该一手抓原创性技术研究,另一手抓离产业化最近的一些应用技术,加速后者的成果转化,加速从成果转化到产业化的过程。“成果如果不转化,产业化起不来,能源的绿色替代也做不了。”

通过创新链和产业链耦合,打通“基础研究-技术研发-工程化-产业化”创新链条。以天府永兴实验室为例,其瞄准双碳产业需求,通过多方协同加快汇聚高端资源,推动核心技术研发,在“从0到1”的原始创新基础上,聚焦“从1到10”的科技成果转化之路,加速打通创新成果到产业升级的“最后一公里”,为跨学科创新和产业链转化探索新路径。

雷宪章设想,如果能坚持做好这套组合式打法,以核心技术为牵引,抓准未来产业的发展方向,再利用对核心技术的把控,就能让成都在可预期的不远将来,成为未来产业发展的“领跑者”。

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