編者按：2022年7月20-21日，以“碳中和與全球產(chǎn)業(yè)融合”為主題的“第四屆未來(lái)能源大會(huì)”在北京召開，本次大會(huì)由中國(guó)能源研究會(huì)與中國(guó)能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會(huì)上，國(guó)際著名電力專家，德國(guó)雅德科學(xué)大學(xué)Carsten Ahrens教授，做了題為“高比例應(yīng)用可再生能源開發(fā)利用技術(shù)”的視頻演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實(shí)錄進(jìn)行整理。

Carsten Ahrens：女士們，先生們，大家早上好!我叫作Carsten Ahrens，我是德國(guó)雅德大學(xué)的教授。同時(shí)我也是德國(guó)能源委員會(huì)的成員，同時(shí)我也擔(dān)任了在能源方面相關(guān)的一些政策制定，我想今天給大家介紹一下關(guān)于可再生能源以及像氫能使用的技術(shù)。特別是在德國(guó)的應(yīng)用，主要介紹一下市場(chǎng)的情況。

大家現(xiàn)在都知道全球變暖，在各種不同的情境假設(shè)情況下，為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的總體目標(biāo)，以及凈零的目標(biāo)，各國(guó)提出了將來(lái)1.5度的目標(biāo)，以及到2050年的時(shí)候如何能夠使得全球抑制升溫的趨勢(shì)。

我們?nèi)绾巫?我們可以看到現(xiàn)在在全球我們已經(jīng)把它的上線設(shè)在了2400極噸的二氧化碳，目前我們已經(jīng)排放到2400噸極噸，我們想把全球溫度的上升控制在2050年的1.5度范圍內(nèi)，我們剩下二氧化碳的產(chǎn)生量不能超過(guò)420極噸，這個(gè)時(shí)間比較緊迫了，我們?cè)趺醋?我們只能減少在大氣當(dāng)中的二氧化碳的排放量的增長(zhǎng)速度，我們就需要來(lái)尋找可替代能源，或者可再生能源來(lái)減少二氧化碳的排放。

在中國(guó)和德國(guó)，各國(guó)政府還有氣候?qū)＜叶继岢隽私ㄗh，去年我們舉行了一次會(huì)議，我們也知道中國(guó)提出了雙碳目標(biāo)，在2030實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。德國(guó)的目標(biāo)是希望能夠提前5年實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)，當(dāng)然這需要德國(guó)停止火電的使用，使用像氫能或者其他的可再生能源的方式進(jìn)行替代。

如果我們按照1.5度的情境假設(shè)來(lái)探索有什么樣的政策選擇，首先我們可以看到在A的選項(xiàng)中它的碳價(jià)格是比較高的，也就是使用碳稅或者其他的方式來(lái)減少大氣當(dāng)中的二氧化碳的排放。

B這個(gè)政策選項(xiàng)它的碳價(jià)格并沒(méi)有太高，也就是碳稅的價(jià)格是比較合理的，但是我們需要更多的進(jìn)行全球能源和氣候方面的合作才能夠?qū)崿F(xiàn)減排的目標(biāo)。如何來(lái)實(shí)現(xiàn)，我們可以看到目前現(xiàn)在有大概6-7個(gè)技術(shù)的替代路線，包括使用可再生能源，提高能效，提高電氣化的水平，這些每一個(gè)技術(shù)路線可以實(shí)現(xiàn)25%的碳的減排。另外還可以考慮使用氫能，或者說(shuō)碳捕捉和封存的技術(shù)，在這些技術(shù)路線的選擇和平衡的取舍過(guò)程中，我們可以看到可再生能源，包括還有電氣化等等，這些是可以幫助我們來(lái)實(shí)現(xiàn)2050年的目標(biāo)，同時(shí)在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中它實(shí)際上可以通過(guò)比如說(shuō)像提高能效的方式，包括對(duì)于家庭的住宅，或者建筑來(lái)進(jìn)行更新改造。

另外還有使用電氣化的水平，比如說(shuō)鼓勵(lì)使用電動(dòng)車等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可以使用氫能的方式，以及CCUS，這些技術(shù)需要不斷的加快。我們使用氫能技術(shù)能不能實(shí)現(xiàn)?我們可以生產(chǎn)氫能，但是必須保證是綠色的，也就是我們所說(shuō)的綠氫的路線。

如果和其他的技術(shù)比較，像太陽(yáng)能，過(guò)去的這些年當(dāng)中它的單位價(jià)格下降的速度是非?？斓模瑫r(shí)還有包括陸上風(fēng)電，這也是很重要的生產(chǎn)綠氫的來(lái)源，像集中式的太陽(yáng)能和海上風(fēng)電也可以，但是不管怎么樣這些生產(chǎn)綠氫的方式都從2010年開始使得整個(gè)成本下降了大概85%。

這些可再生能源的路線就是我們所說(shuō)的一個(gè)去碳化的過(guò)程，同時(shí)它在未來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳的減排過(guò)程當(dāng)中它可以達(dá)到90%，比如說(shuō)像在2030年的時(shí)候可再生能源會(huì)占到76%，到2050年的時(shí)候可能達(dá)到92%等等，也就是說(shuō)通過(guò)可再生能源或者通過(guò)其他的方式發(fā)電，我們可以看到按照不同的技術(shù)路線，最多的就是來(lái)自于太陽(yáng)能，之后還有海上的風(fēng)電以及潮汐能和氫能，這些在整個(gè)發(fā)電量方面會(huì)達(dá)到3萬(wàn)GW，這個(gè)會(huì)達(dá)到我們目前發(fā)電量的90%。

在氫能技術(shù)選擇過(guò)程中，我們除了電氣化之外，我們現(xiàn)在知道有一些車輛，有一些飛機(jī)等等現(xiàn)在也可以使用氫能作為燃料，但是范圍不是非常的廣泛，這是我們列出來(lái)的未來(lái)如何來(lái)使用氫能，讓氫能把它引入到化學(xué)行業(yè)，包括物流、海運(yùn)、空運(yùn)，還有包括鋼鐵行業(yè)等等，都可以使用氫能，另外包括水泥行業(yè)，以及像長(zhǎng)途的航運(yùn)等。

氫能的需求在2050年是多少?大概每年800兆公噸，可以看到通過(guò)這張圖顯示綠色的就是綠氫的比例，按照現(xiàn)在綠氫的這部分幾乎很少，可以忽略不計(jì)，在綠氫的使用或者發(fā)展的過(guò)程中我們可以看到目前像輕載的運(yùn)輸車輛使用綠氫，包括重載運(yùn)輸以及航運(yùn)和海運(yùn)，這些都可以使用氫能和綠氫作為燃料，包括一些建筑等等，同時(shí)把能源從一個(gè)領(lǐng)域轉(zhuǎn)換到另外一個(gè)領(lǐng)域，這也都需要?dú)淠?，包括氫能的運(yùn)輸，另外其他的一些行業(yè)，像水泥、鋼鐵行業(yè)，這些也都對(duì)于綠氫有著比較大的市場(chǎng)需求。

同時(shí)還有包括像化學(xué)品加工行業(yè)等等，這些也不能夠把它忽略掉。同時(shí)還有其他的一些化學(xué)品，比如說(shuō)像氨和甲烷的生產(chǎn)?，F(xiàn)在全球有很多的國(guó)家都制定了自己的氫能發(fā)展的目標(biāo)，比如說(shuō)很多國(guó)家政府出臺(tái)了相應(yīng)的一些氫能的路線，到2050年的時(shí)候如何使用這個(gè)9000噸的氫能，我們可以看到這是德國(guó)的氫能使用，現(xiàn)在它的數(shù)字只是55，但是到2050年的時(shí)候可以翻一番。

在氫能的過(guò)程中還需要很多的國(guó)際需求，比如說(shuō)像日本、印尼、新西蘭等等，另外韓國(guó)也對(duì)于自己的氫能使用進(jìn)行了全球的部署，即使是德國(guó)，我們自己有一個(gè)小的氫能的網(wǎng)絡(luò)，摩洛哥，還有剛果，還有烏克蘭等等。

但是現(xiàn)在由于國(guó)際形勢(shì)的不確定性，所以在氫能的使用這方面的用途也發(fā)生了一些變化，現(xiàn)在對(duì)于歐洲有一些國(guó)家開始恢復(fù)使用煤補(bǔ)充天然氣和其他燃料的使用，在德國(guó)我們可以看到我們的經(jīng)濟(jì)部長(zhǎng)和副總理原來(lái)是德國(guó)綠黨前任的黨魁，也宣布了未來(lái)對(duì)天然氣的使用，因此德國(guó)今年由于國(guó)際形勢(shì)，有一些經(jīng)濟(jì)增速的放緩，但是我們希望對(duì)于可再生能源，特別是氫能以及其他能源的增長(zhǎng)使用可以補(bǔ)充到我們目前在能源方面所面臨的一些緊張的趨勢(shì)。

除了德國(guó)，還有其他的一些國(guó)家，目前也提出來(lái)能源自主，能源發(fā)展這樣的一個(gè)總體戰(zhàn)略目標(biāo)，下面我再簡(jiǎn)單的談一下德國(guó)在天然氣方面原來(lái)的一些對(duì)外依存度，比如說(shuō)像我們每年原來(lái)包括像使用從俄羅斯進(jìn)口的天然氣，包括它的整個(gè)發(fā)電量，以及我們對(duì)于未來(lái)可再生能源進(jìn)行發(fā)電的增長(zhǎng)，目前我們制定了未來(lái)的能源自主的戰(zhàn)略。

另外我這邊還有對(duì)于氫能發(fā)展在德國(guó)的前景做一個(gè)展望，主要它是在德國(guó)的西北部，目前在德國(guó)建立了一個(gè)聯(lián)盟，包括天然氣的生產(chǎn)者，包括一些消費(fèi)者，還有電網(wǎng)公司，電力公司以及輸配電的公司，這個(gè)聯(lián)盟希望打造氫能經(jīng)濟(jì)，希望引入不同的行業(yè)，不同領(lǐng)域的利益相關(guān)方共同來(lái)制定未來(lái)氫能發(fā)展的目標(biāo)，同時(shí)還有來(lái)進(jìn)行氫能的一些儲(chǔ)存設(shè)施的開發(fā)，這也是去年在大會(huì)發(fā)言中談到的一點(diǎn)。

在氫能發(fā)展的計(jì)劃當(dāng)中，我們希望能夠把一些像化工廠能夠來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換升級(jí)，讓它們使用綠氫，比如說(shuō)有一家公司，在德國(guó)它是一家很大的天然氣生產(chǎn)商，這家公司目前也正在建設(shè)他們自己新的氫能的基礎(chǔ)設(shè)施，進(jìn)行技術(shù)的創(chuàng)新，同時(shí)也成為了在德國(guó)氫能整個(gè)價(jià)值鏈當(dāng)中最大的參與者，這家公司的位置在德國(guó)的洛伊那，他們的目標(biāo)希望能夠打造全球最大的PEM電解槽的生產(chǎn)廠設(shè)施，大概設(shè)計(jì)的容量是24兆瓦，如果這個(gè)PEM電解槽建成之后將成為德國(guó)最大的綠氫市場(chǎng)擁有者，也是由于目前國(guó)際形勢(shì)的不確定性，這家公司在今年進(jìn)行他的設(shè)施起動(dòng)和建設(shè)。

另外還有包括像港口，這個(gè)在黑海，原來(lái)是能源港口，同時(shí)在德國(guó)傳統(tǒng)上的一個(gè)很大的儲(chǔ)煤區(qū)基礎(chǔ)上建設(shè)的，在未來(lái)它打造的這個(gè)綠氫的生產(chǎn)設(shè)施將會(huì)達(dá)到100兆瓦這樣的容量，同時(shí)在港口它的目標(biāo)希望每年實(shí)現(xiàn)650萬(wàn)噸的生產(chǎn)，以及在整個(gè)地區(qū)之內(nèi)來(lái)通過(guò)氫氣的基礎(chǔ)設(shè)施，來(lái)支持它的經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。這個(gè)位置主要是在德國(guó)的東部。

另外我們可以看到在像其他的一些港口，還有德國(guó)的城市，也都來(lái)進(jìn)行綠氫的基礎(chǔ)設(shè)施的生產(chǎn)和打造，比如說(shuō)像德國(guó)鋼鐵公司也都提出了自己綠氫的發(fā)展計(jì)劃，今年德國(guó)的副總理也和其他的國(guó)家簽署了相關(guān)的一些合作協(xié)議，和德國(guó)各個(gè)州簽署協(xié)議，鼓勵(lì)德國(guó)各個(gè)州進(jìn)行綠氫的建設(shè)。另外在北海的德國(guó)灣進(jìn)行海上風(fēng)電的打造，北海的海上風(fēng)電廠包括了5個(gè)2GW的發(fā)電廠，同時(shí)是深海風(fēng)電廠，所以距離陸地比較遠(yuǎn)，計(jì)劃生產(chǎn)氫能的速度每年100萬(wàn)噸的產(chǎn)量，通過(guò)管道的方式把生產(chǎn)出的綠氫運(yùn)輸?shù)降聡?guó)的境內(nèi)陸上，目前存儲(chǔ)量可以超過(guò)50萬(wàn)立方米的存儲(chǔ)設(shè)施。

在這個(gè)項(xiàng)目當(dāng)中有各種不同的子項(xiàng)目，大家可以看到，我列出來(lái)4個(gè)，這些子項(xiàng)目如果看名字都是通過(guò)拉丁文起的名字，有的代表發(fā)電的意思，有的代表電解站，還有一個(gè)項(xiàng)目，這個(gè)主要是來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)的并網(wǎng)建設(shè)，通過(guò)綠氫的電解槽和電解技術(shù)把氫能運(yùn)輸?shù)桨渡稀?/p>

按照時(shí)間的分布，在2023年大家可以看到下面的時(shí)間點(diǎn)當(dāng)中認(rèn)為我們計(jì)劃是生產(chǎn)1400噸，到2028年的時(shí)候這個(gè)產(chǎn)量將會(huì)達(dá)到3萬(wàn)噸，到2033年或者說(shuō)2030年結(jié)束的時(shí)候，將會(huì)達(dá)到10萬(wàn)噸的綠氫產(chǎn)能。另外到下一個(gè)階段之后，除了氫能在海上的生產(chǎn)之外，我們希望建立氫能的運(yùn)輸和分布的網(wǎng)絡(luò)，比如說(shuō)大家在這張圖當(dāng)中看到的是德國(guó)地圖，綠色的這條線當(dāng)中實(shí)現(xiàn)的綠色線是我們現(xiàn)在目前已有的運(yùn)輸?shù)墓艿?，主要集中在德?guó)的西北部，在氫能目前的使用和生產(chǎn)，綠色的實(shí)線進(jìn)行運(yùn)輸，綠色的虛線是我們計(jì)劃建設(shè)的，我前面提到的4個(gè)新項(xiàng)目未來(lái)運(yùn)輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)，實(shí)際上把海上風(fēng)電廠和德國(guó)境內(nèi)的運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)聯(lián)結(jié)在一起，在這個(gè)過(guò)程中可以建立一個(gè)德國(guó)遍布全境的綠氫網(wǎng)絡(luò)。

同時(shí)在德國(guó)西北部將有大量存儲(chǔ)的設(shè)施，比如說(shuō)像我們可以看到在西部有羅格比，在東部它的網(wǎng)絡(luò)基本上是以國(guó)營(yíng)為中心的，同時(shí)它還連接了北部周圍的化工廠和煉油廠，包括像南部，法蘭克福，以及斯圖加特等等，它可以通過(guò)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)把德國(guó)境內(nèi)聯(lián)系在一起，我們希望和化學(xué)公司，化工企業(yè)合作，在西北部BP還有包括巴斯夫等等，還有包括德國(guó)傳統(tǒng)的產(chǎn)煤區(qū)，也有很多的化工廠，也可以使用綠氫作為他們的生產(chǎn)。

同時(shí)德國(guó)鋼鐵行業(yè)可以利用這些管道運(yùn)輸?shù)臍淠埽ㄏ駶h堡，斯圖加特等等，包括我們?cè)谖鞑亢头▏?guó)接近的地區(qū)等等，總體這樣的一個(gè)氫能的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)由剛才我前面說(shuō)的BP，巴斯夫，林德公司，還有德國(guó)最大的包括傳統(tǒng)的一些核能的生產(chǎn)企業(yè)，能夠把他們聯(lián)系在一起，在這個(gè)過(guò)程中還有包括像慕尼黑一系列很近的研發(fā)中心在一起，德國(guó)目前很多的企業(yè)開始建立。

我們目前氫能網(wǎng)絡(luò)有135公里，這是很小的一部分，將來(lái)這個(gè)網(wǎng)絡(luò)完成之后大概有2000公里的綠氫運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)，也非常感謝大家聆聽我的介紹。

我認(rèn)為能源的未來(lái)是綠氫的應(yīng)用和大規(guī)模的使用，謝謝大家。