《双碳目标下我国能源电力系统发展趋势》

                                                                                                               中科院院士、中国电力科院名誉院长周孝信

“绿电替代+绿氢替代”，是我个人认识的发展趋势。

要建设新型能源体系，首先要分析预测“双碳”目标下，未来一次能源消费结构的发展趋势，这个趋势就是绿电替代+绿氢替代。

电力系统在能源转型的过程中，我们追求的目标是什么？或者说达到的实际情况是怎样的？

第一是高比例的可再生能源；第二是高比例电力电子装备；第三是多能互补综合能源；第四是数字化智慧化能源；第五是清洁高效低碳零碳；第六是高韧性本质安全可靠电力系统。

应对的举措简单列几条。第一是大力发展各类储能技术；第二是实现源端多能互补综合能源电力系统；第三是实现受端多能互补综合能源电力系统；第四是大规模的能源电力输送系统；第五是建设结构合理、安全可靠的配用电网络；第六是能源电力市场的建设，包括灵活性调节市场、绿电市场、碳的市场、补偿机制和激励机制等等。

                                                                                                               《中国实现碳中和——挑战与路径分析》

                                                                                                             中科院院士、北京大学能源研究院院长金之钧

       实现碳中和可以概括为“两个轮子驱动，两大领域发力，一个核心抓手。”两个轮子指的是政府作用和市场作用，初级阶段、启动阶段政府作用、政策导向极其重要，但是政府作用是一把双刃剑，从长远来讲必须发挥市场作用。

两大领域一个是减碳，一个是消纳。减碳领域两个结构的调整至关重要。一是调整一次能源结构，大力发展清洁能源降低化石能源结构比例。2060年化石能源的比例从现在的84%调整到20%。二是调整钢铁、交通、建筑等领域结构，改造工业流程，实现电气化，电气从消费端从现在的24%调整到2060年的80%。
 

一个核心抓手就是碳定价、碳交易和碳税，中国在这部分刚刚起步，欧洲做的相对超前，有一些经验值得参考。金融在实现碳中和的作用才刚刚显现，是连接市场和政府政策的一个有效地枢纽和纽带，所以在此领域发力，对实现碳中和是至关重要的。

                                                                                                                   《氢能产业发展现状及未来趋势》

                                                                                                                中科院院士、西安交通大学教授 郭烈锦

      我国的现状是缺油少气乏铀，对外依存度过高，以煤为主的能源结构短期内难以改变，可再生能源有效利用的占比率和连续可靠性比较低。

从可再生能源来看，当前全球最好的是“光伏发电+电解水制氢”装备，效率从太阳能到氢的效能不到10%。对于风能、地热能来说，通过流体机械转换变成电，但不能直接把能量存储下来。所以简单地说可再生能源形式单一、不能直接存储、成本高、效率低。

正因为如此，我们应该实施对能源的光热、化学能等能势梯级利用的整体匹配模式，形成“物质+热循环”有效转化的方式。总之亟需突破颠覆性技术发展绿色氢电。

中国碳中和需要构建三端共同发力体系，从电力和氢能的生产端；从能源消费端到强调固碳端，形成完全的绿色氢电从生产到使用到循环利用的一个体系。

氢电互换互补是实现碳中和重要的，也是别无选择的途径。

                                                                                                                        《面向碳中和的储能技术》

                                                                                                                 中科院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿

       新型电力系统对储能的要求非常苛刻，有多方面的要求。要安全，成本要低，要规模化，效率要高，长寿命，没有资源和地域的限制。需要强调的是，新型电力系统尤其需要长时储能。

流体燃料电池有一个体系，比如说燃料储能、液体储能，它的容量和功率是解耦的，所以它在储能时长上非常灵活，具备适合长时储能、易规模化、无地域限制等优势。所以这是一种比较理想的储能技术，有望满足新型电力系统对储能的所有的要求。

现有的技术还包括抽水蓄能，抽水蓄能的规模可以很大，储能的时间可以比较灵活，而且它的寿命很长，有各种应用场景。但是最大的技术挑战是地域的限制。目前，我国的抽水蓄能发展非常快，但是目前来讲有一种饱和的状态，关键是从选址来说这是一个很大的挑战。

另一种机械的物理储能的方式是压缩空气储能，压缩空气的话类似于抽水蓄能，它的规模可以很大，储能时间可以很长，寿命也比较长。应用场景类似于抽水蓄能，但是技术上和抽水蓄能相比效率有待于进一步的提高。特别是需要特别的空间来储存能量密度比较低的高压的一个空气。

目前所谓的电化学储能主要是锂离子电池储能，锂离子电池主要的优势是能量密度高，响应快，它的应用场景比较多。但是技术上主要是一个安全的隐患问题，另外的话在成本上作为大型的储能场景还需要进一步降低。寿命的话作为储能电站来说，要进一步的提高。总而言之，突破技术瓶颈是抢抓储能产业机会的关键。

                                                                                                                                《新能源新材料未来发展前景》

                                                                                                                      美国国家科学院院士、斯坦福大学能源研究所主任崔屹

斯坦福大学过去20年投入很大，建立了非常强大的生态系统，300余位教授，1000余位博士生、博士后参与到能源、科学、技术、经济、政策的研究上。斯坦福大学最近成立了可持续发展学院，进行更加有目标性的科研攻关。

第一是目前交通和电网行业面临着巨大的去碳化，大概18年前我参与开展高能量密度电池研发，将280瓦时每公斤到500甚至1000瓦时每公斤，需要新材料的介入。这个市场很大，涉及到取代石墨。过去的15、20年整个学术界见证了新材料的变化。

第二是长时间储能。我给大家分享一个新的电化学储能，五年前，我所在实验室发表了金属氢气电池，包括镍氢气、锰氢气，负极是氢气变水，正极是氢氧化镍变成镍氧氢氧化物或者是锰变成二氧化锰，镍氢气过去在航空航天存在，但是我们将价格做的很低，通过改变催化剂的形式，基本上可以达到三万次循环三十年的寿命，水溶液通过了最高的安全测试，UL的认证，绝对不会着火爆炸，不管对电池干什么都不会有安全事故。

最后总结一下，材料和纳米科技对可持续发展有很大的影响。