事實上，即使是出于季節(jié)性儲存等其他原因而生產(chǎn)了氫氣，那么相較于直接將其儲存在氫燃料汽車?yán)?，將氫能用于集中發(fā)電或是給電動汽車充電也許會更具意義。因為這樣做的話，不僅可以降低每兆瓦的綜合成本，提高能效，并且可以利用余熱從中獲取額外的價值。也因此，與氫能站的稀缺相比，電網(wǎng)相對健全且無處不在，同時燃料電池車輛的復(fù)雜性，使得電動汽車的簡單性、維護(hù)成本相對較低、安全性較高等優(yōu)勢更加凸顯。

盡管如此，我對氫能的發(fā)展前景依然看好。因為其是應(yīng)對長期儲存挑戰(zhàn)最有優(yōu)勢的方法之一，其可以超越電池以分鐘、小時或天的儲存計量效果，亦或者是抽水蓄能電站對于地點的限制。它可以以氫的方式進(jìn)行儲存，或融入現(xiàn)有的天然氣系統(tǒng)，或轉(zhuǎn)換成氨、天然氣、甲醇或一些高價值的合成液體燃料。

氫可以為依賴于穩(wěn)定電力供應(yīng)的行業(yè)，比如制陶業(yè)等用電量巨大的工業(yè)提供可靠電力供應(yīng)。我們目前需要做的，是進(jìn)一步探索氫能在化工等領(lǐng)域的廣泛用途，而不是僅僅將其定義為交通運輸?shù)娜剂稀?/p>

氫的清潔程度取決于它的生產(chǎn)過程。目前，最經(jīng)濟(jì)的方法是蒸汽甲烷重組(利用熱和催化劑來制氫)。然而，就像天然氣熱電聯(lián)產(chǎn)一樣，除非可以有效捕獲在重組過程中釋放出來的二氧化碳并將其隔離，否則小型反應(yīng)裝置(SMR)制氫在深度脫碳系統(tǒng)中并沒有發(fā)揮太大價值。但當(dāng)SMR制氫系統(tǒng)利用天然氣進(jìn)行操作，將大幅提高能效，并減少對新建基礎(chǔ)設(shè)施的要求。

第二種主要的制氫方法是通過電解。當(dāng)然，利用的是來自于生物質(zhì)發(fā)電的電能，太陽能發(fā)電的電力進(jìn)行電解仍處于探索階段。目前普遍存在一種認(rèn)知——電解是有效利用過剩風(fēng)電和太陽能電的一種完美解決方式，但這也可能存在一定的誤區(qū)。電解，加上壓縮、儲存和運輸過程所需的相關(guān)設(shè)備，或?qū)滢D(zhuǎn)化為更高價值原料所需的設(shè)備，都需要大量的資本投入。

即使設(shè)備的成本不斷下降，并且發(fā)展的趨勢也將要大幅度削減生產(chǎn)及設(shè)備成本，但7天24小時不間斷地運行所節(jié)約的成本總好過斷斷續(xù)續(xù)地運行。同樣地，利用富余的可再生能源電力推進(jìn)脫碳化進(jìn)程，表面上看是另一種有效利用富余可再生能源發(fā)電的方式，實際上是以可再生能源替代資本密集型產(chǎn)業(yè)的過程。從目前情況來看，制氫的最經(jīng)濟(jì)的途徑是利用可再生能源中的光伏電力，并輔以電池即可實現(xiàn)電力的不間斷供應(yīng)。例如由荷蘭實現(xiàn)的人造島嶼，都是得益于這些“高容量”因素。

同樣，太陽能熱的發(fā)展也大有前途，有效的利用余熱來驅(qū)動高溫電解，將大大降低對電力的需求。相對于目前實施的碳價格約束機制而言，高溫電解不失為一個優(yōu)秀的解決方案。電解過程中產(chǎn)生的氧氣可以用于天然氣的燃燒，同時在過程中產(chǎn)生的近純二氧化碳排放流，可以在隔離前直接用于Allam循環(huán)渦輪機發(fā)電。因此，利用余熱驅(qū)動高溫電解，可以實現(xiàn)天然氣輸入，氫、電以及水的輸出，同時二氧化碳以盡可能低的成本被有效捕獲隔離。

考量核電發(fā)展

在深度脫碳的選擇路徑上，核能的利用是另一種不得不被提及的有效方法。目前，在世界所有的零碳發(fā)電類型中，核能占比28%。2017年法國電力生產(chǎn)的總碳強度約估為65克/千瓦時二氧化碳當(dāng)量，而德國為488克/千瓦時(不包括生物質(zhì))。

盡管德國正在實施著名的“能源過渡計劃”，但該國仍有可能達(dá)不到其2020年氣候目標(biāo)，這與其決定退出現(xiàn)有的核電站密切相關(guān)。歐洲其他國家，比如英國仍在啟用核電站，該國則更有可能完成其2020年氣候目標(biāo)。當(dāng)我們認(rèn)真對待氣候變化這一議題時，我們則應(yīng)該保持現(xiàn)有的、安全的核電站繼續(xù)運轉(zhuǎn)，而不是過早地、冒然地退出核電產(chǎn)能。

但對于是否應(yīng)該新建核電站，仍值得討論。據(jù)估計，Hinkley C電站獲得了300億英鎊的補貼，而Flamanville, Olkiluoto, Vogtle, VC Summer 和其他新建核電項目的延遲和超期運行都不容樂觀。即便是在中國和印度，兩國正在以供應(yīng)鏈允許的速度建設(shè)核電站，但可再生能源產(chǎn)出的增長速度仍快于核能。

幾乎可以肯定的是，當(dāng)前一代核技術(shù)在深度脫碳的未來中并沒有顯著的地位。然而根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2015年僅在美國和加拿大，就有近50家公司籌集了超過13億美元的私募基金，準(zhǔn)備開啟新的核電站建設(shè)計劃。目前幾乎所有關(guān)于小型反應(yīng)堆的研究都是圍繞靈活性、模塊化和破損安全性的研究。換句話說，即使是在最糟糕的情況下，在電力和工作人員完全缺失的情況下，小型反應(yīng)堆也會安全關(guān)閉，而不是熔化或爆炸。當(dāng)然，目前世界各地還有許多其他更具有競爭性的設(shè)計。

有待觀察的是，這些所謂的第四代核電設(shè)計能否生產(chǎn)出具有成本競爭力的電力5美分/千瓦時的可調(diào)配零碳電力將更具市場，而15美分/千瓦時的價格則完全不具備市場競爭力。

目前世界上有太多具有經(jīng)濟(jì)性的電源來滿足電力需求，如前所述，“三足鼎立”的能源系統(tǒng)并不會坐等下一代核能的生產(chǎn)回報。該系統(tǒng)因具有儲能(經(jīng)濟(jì)性)和需求響應(yīng)的形式而具有強大的靈活性，因此，大量的“基礎(chǔ)成本可再生能源”——即2~4美分/千瓦時甚至更低價格的電力，將不可阻擋地滲透于整個電力系統(tǒng)。

“現(xiàn)代生態(tài)科學(xué)家”主張推進(jìn)核能的使用，這將不會對風(fēng)電和光伏發(fā)電產(chǎn)生實質(zhì)性的威脅。但核能在未來“三足鼎立”的能源系統(tǒng)中的定位和作用值得思考。其中一個很重要的角色是制氫。作為電解電源，與風(fēng)電和光伏發(fā)電相比，核能具有兩大優(yōu)勢：首先，核能可以為電解過程提供持續(xù)不間斷的電力供應(yīng);其次，核電的生產(chǎn)過程會產(chǎn)生余熱，可以被利用于高溫電解。

其實，在未來“三足鼎立”的能源系統(tǒng)中，核電所產(chǎn)生的熱能是其立足的秘密武器。目前還沒有任何其他零碳能源的生產(chǎn)規(guī)模可以與之匹敵，包括地?zé)岷蜕镔|(zhì)。事實上，中國一直在考慮使用小型核反應(yīng)堆進(jìn)行區(qū)域供熱。

反對核能的人總是會以核擴(kuò)散、廢物處理和退役成本為論點質(zhì)疑核能，其實這些都是合理的擔(dān)憂，但是核能對未來深度脫碳可以作出的貢獻(xiàn)也不能忽視。

機遇期

事實上，這篇文章的立意并不是在于如何勾畫超越“三足鼎立”能源系統(tǒng)的藍(lán)圖，或者是給出實施深度脫碳的具體實施路徑。任何關(guān)于未來30年技術(shù)發(fā)展的預(yù)測都有可能脫離現(xiàn)實，而如何正確運用和理解目前多變性能源和規(guī)模發(fā)展的機遇才是目前開展深度脫碳工作的關(guān)鍵。

在過去15年中，我們目睹了世界能源和交通運輸領(lǐng)域走向清潔化的幾個關(guān)鍵節(jié)點——2004年，可再生能源實現(xiàn)了爆發(fā)式增長;2008年，世界電力系統(tǒng)開始走向數(shù)字化;2012年，電動汽車取代輕型地面交通工具。而時至今日，那些曾經(jīng)“抵制”變革的行業(yè)——重型陸運、工業(yè)、化工、熱能、航空和航運、農(nóng)業(yè)，將會一個接一個地，或者更有可能形成一個緊密耦合的系統(tǒng)，在未來的幾十年里逐步走向清潔化，并將會在超高效工業(yè)流程、互聯(lián)和共享的車輛、航空運輸?shù)碾姎饣?、精?zhǔn)農(nóng)業(yè)、食品科學(xué)、合成燃料、工業(yè)生物化學(xué)、石墨烯和氣凝膠等新材料、能源和基礎(chǔ)設(shè)施區(qū)塊鏈、添加劑制造、零碳建筑材料、小型核聚變等領(lǐng)域取得驚人的進(jìn)展。

這些技術(shù)在當(dāng)今可能并不具有成本競爭力，但未來它們的發(fā)展都將得益于風(fēng)能、太陽能和電池領(lǐng)域發(fā)展所取得的成果。此外，就像無處不在的傳感器、云和網(wǎng)格邊緣計算、大數(shù)據(jù)和機器學(xué)習(xí)一樣，它們也將為能源、交通和工業(yè)部門帶來巨大的變革，使得待開發(fā)的能源得到更加有效的利用。借用馬克˙安德烈森( Marc Andreesen)的話來說，“軟件將吃掉效率低下的產(chǎn)品。”

可以預(yù)見的是，最終清潔技術(shù)的發(fā)展將超過目前化石燃料技術(shù)所取得的成就。它們甚至不需要碳價格的約束，便可以釋放出更多的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。

而可再生能源的發(fā)展真正需要的是一套具有連續(xù)性的政府支持政策——涵蓋研發(fā)、標(biāo)準(zhǔn)、稅收、貿(mào)易政策和政府采購，以此來減少摩擦、消除統(tǒng)籌風(fēng)險，以此來幫助可再生能源克服在發(fā)展道路上可能出現(xiàn)的問題，還原其成本競爭力?，旣惏材权B馬祖卡托(Marianna Mazzucato)稱之為“以使命為導(dǎo)向”的創(chuàng)新，在這個方面，英國政府稱將其稱之為“清潔發(fā)展戰(zhàn)略”。

所以，無論是努力走向“三足鼎立”的世界，還是試圖弄清楚接下來會發(fā)生什么，目前我們正處在一個無與倫比的機遇期。那些押注正確的國家、企業(yè)和投資者必將獲得豐厚的回報。