12月1日，張家口長城·國際可再生能源論壇在張家口舉辦。會上，中國科學院大連化學物理研究所研究員，中國科學院院士李燦，做了題為《可再生能源規(guī)模化儲能——綠色氫能與液態(tài)陽光甲醇》的演講。從生產成本、盈利模式等角度提出了風電、光伏等可再生能源制氫替代“新能源+儲能”的發(fā)展構思。

目前，最可再生能源制氫最關鍵等問題是轉化效率，技術的穩(wěn)定性，以及能不能規(guī)模化。

“現(xiàn)在看上去轉化效率做的非常好，現(xiàn)在我們國家光電轉化20%以上，電解水的技術，現(xiàn)在超過了80%。這個是世界上最好的技術，這樣下來太陽能到制氫已經達到16%以上，以前DOE等等做很多經濟評估提到，無論是風、光還是水，能夠到10%以上的制氫效率就有商業(yè)化價值，長遠看很有價值。”李燦表示。

以下為演講全文：

李燦：我今天講可再生資源規(guī)模化儲能，大家都非常關心可再生資源很重要的卡脖子問題——儲能問題。今天提到的綠色氫能液態(tài)陽光甲醇，儲能技術很多，方方面面。

電解水制氫這個技術，已經很老了，不是現(xiàn)在就有，但是問題是效率和規(guī)模化還是一個大問題，現(xiàn)在能夠流行的，能夠可能未來在規(guī)模化應用的大概有三個技術，一個是堿性水電解，還有高溫固體氧化物技術，還有固體聚合物水電解。

堿性水電解目前已經有能耗高，效率低，但是廉價，從原料上可以做的很大，穩(wěn)定性比較好。留下的問題是能不能把效率做高，規(guī)模做大;酸性電解水體系也是相對趨于成熟，但是單套規(guī)模比較小，壽命目前來看也還不是那么長;繼續(xù)在努力之中，固體氧化物電解水技術放大尚不成熟，尚在實驗室階段，也是非常有希望的，特別配核電，可以把核電的余熱很好的利用起來。

總結起來要發(fā)展一個好的電解水制氫需要大規(guī)模低能耗，高穩(wěn)定性，光解決一個低能耗，穩(wěn)定性不高不行，要把這三個大規(guī)模的點能耗相關的，一般規(guī)模大了能耗不容易上去，高穩(wěn)定性，因為工作條件比較苛刻，因為在強酸要么在強堿里面，要求比較高，規(guī)模化要跟大規(guī)模的市場匹配，最起碼每方一千以上，越大越好。

這三個要求是我們學術界和工業(yè)界共同提出來，2020年十大重大工程難題之一。最近這些年來一直在攻克，光催化電催化，光電催化的技術，這些技術不光要滿足剛才講的三點，而且要滿足可再生資源的特征，間歇性不穩(wěn)定性，特別是光伏白天有，晚上沒有。

我們的技術最近在小室中室到放大實驗室基本解決了問題，我們可以通過制氫，能夠可再生資源的波動，能夠適應條件。大家可以看到，在多云的時候，光伏發(fā)電的效率是波動非常大的，下面的是電解水的槽子，制氫的能力也是跟著它波動。

這個非常好，不需要儲能，為什么要儲能?因為電要輸送出去，一定要上高壓線和特高壓線，一定要穩(wěn)定，這個要求必須要用儲能的技術來把波動的電能穩(wěn)定下來，但是這個不需要，這個就是直接發(fā)電多，就產氫多，發(fā)電少就少產氫，存儲便利。

這個技術克服以后，對整個解決波動的間歇性的可再生資源意義重大。晴天的時候，從早上八點開始，到下午日落，可再生資源發(fā)電的規(guī)律是看的很清楚。下面的制氫的規(guī)律也是一樣的，吻合的非常好。所以基本上用這樣的技術可以解決可再生資源的儲能問題，棄光棄風棄電的問題。

制氫很重要，可再生資源制氫就是綠氫。它有優(yōu)點，缺點也很明顯，體積密度很小，不得不有液氫和高壓來做，能耗很大，而且安全性問題也非常大。

這個過程里面，兩個關鍵技術，所有的重大戰(zhàn)略都要有非常好的技術支撐，第一解決了大規(guī)模的高效的光伏、風電的電解水制氫的過程。第二個發(fā)展了一種高效高選擇性的二氧化碳加氫制甲醇，單程一次過去是90%的甲醇，如果用循環(huán)反應，最后所有的二氧化碳都99%的轉化率到了甲醇，這就是我們技術的先進性。

這個工作是我們應該是第一個在中國也是全世界第一套直接利用太陽能來生產液態(tài)陽光的千噸級的示范工程，整個關鍵技術都是我們自主知識產權的技術，全部設備是國產化的。這個千噸級示范工程以后，我們要做更大規(guī)模的往下走，千噸級只是做技術的示范，這是現(xiàn)場的合成甲醇的塔的示意圖，2020年1月我們就成功了，2020年10月份，我們受到石化聯(lián)合會光學和光學兩個領域的專家的認可。

大家一講儲能，傳統(tǒng)把電能變成一種形式的化學，比如離子電池等等，這種東西儲存起來，最終還是電能的形式要放出去，比如白天光伏多余的儲存起來，到晚上還是電能的形式輸出出去，這樣是好的。但是帶來的問題是要規(guī)模化低成本還是有一定的困難，問題是要輸出去的還是電能，剛才我們講我們國家的電能不缺，慢慢達到飽和。

但是我們國家還有能源需求，可再生資源還要發(fā)展，就要有化學能，所以我們這條路線，電能的化學能，化學能輸出化學能，輸出甲醇，氫能，這是一個新的思路，用化學能作為一個儲能，而且這個儲能是一個更加大規(guī)模的，可以長期儲能的。

上面有一個數(shù)字，如果生產一噸甲醇，會有六千到八千度電，如果生產百萬噸甲醇，就有60到80億度電，規(guī)模很大，百萬噸甲醇在化工過程來講是完全可以實現(xiàn)的，不是很大的工程。這樣我們就可以解決可再生資源長期以來的問題，可再生資源是供給端是隨機的，需求端也是隨機的，把這兩端隨機解決了，把隨機產生的電能變成太陽燃料，長期儲存起來，這個緩沖體系解決下游能源需求。有的今天用的多就多用甲醇，有的地方不用就先放在這，價格低的時候放在這，這個對商家來講最喜歡的事情，所以解決了兩端的問題。

這個成本價格怎么樣?有三個方面，一個是轉化效率，技術的穩(wěn)定性，能不能規(guī)模化，現(xiàn)在看上去轉化效率做的非常好，現(xiàn)在我們國家光電轉化20%以上一點問題沒有，電解水的技術，現(xiàn)在超過了80%。這個是世界上最好的技術，這樣下來太陽能到制氫已經達到16%以上，以前DOE等等做很多經濟評估，無論是風、光還是水，能夠到10%以上的制氫效率就有商業(yè)化價值，長遠看很有價值。現(xiàn)在我們已經超過16%，穩(wěn)定性，現(xiàn)在講我們兩個催化劑都可以做到5到10年，規(guī)模到千方級別，正努力到萬方，還有一個是可再生資源自己發(fā)電的成本，現(xiàn)在可再生資源發(fā)電，剛才杜院長也提到了，發(fā)電成本直線往下走，因為風電或者光伏，原料是不花錢的，就是技術，只要技術不斷的改進，成本就一直往下走。現(xiàn)在光伏發(fā)電，在過去的十幾年里面降了90%，還在往下走，另外電解槽，我們也做了很大的降價的空間，效率上去了，規(guī)模上去了，單套產能上去了，制備成本就降下來了。

整個電解水制氫是60%是可再生資源發(fā)電的成本，再加上35%的電解水成本，這兩個成本都往下降，整個電解水制氫的成本肯定往下降。現(xiàn)在實際上剛性成本告訴大家一個情況，光伏發(fā)電已經接近到我們國家接近了一毛多錢一度，現(xiàn)在上網還在四毛五毛，在局部地區(qū)已經到兩毛五到三毛，在國際上的招標價格在一毛錢以下，1.3美分，就是一毛錢左右，非常低。

還要解決另外一個問題，現(xiàn)在氫能非常熱，氫能可再生資源技術，氫能儲存運輸是很大問題，液態(tài)陽光甲醇就是一個非常好的來解決氫的安全性問題，把甲醇用水重整，這個路線是通的，把氫氣放出來，這個放出來以后，儲氫的效率至少是12%，如果是運輸里面不要加水，到現(xiàn)場加水，算甲醇18.75%，每噸甲醇可以放出187公斤的氫氣，這個量不得了，因為商業(yè)化有一個目標，儲氫的目標有7%就可以用了，現(xiàn)在遠遠超過7%。

所以太陽燃料甲醇，就可以解決氫燃料制儲運安全問題，甲醇來自于太陽原料，從原料就是一個清潔綠色的技術。至于這樣的思路，我們馬上進行加氫站的構思，我們先看一個現(xiàn)行的加氫站，運到加氫站，然后用高壓儲存罐儲存。

我們把液態(tài)陽光的甲醇用車拉到加氫站，沒有安全性問題，相當于汽油柴油拉的過程，我們跟加油站是一樣的，放在那里儲存起來，然后運的時候，我們把甲醇儲存的時候，經過催化過程，把氫氣放出來，用多少產多少，不用在加氫站儲存很高壓的大量的氫氣罐，解決第一個安全問題，最重要是把運輸?shù)陌踩珕栴}解決，運輸甲醇大家知道是很方便的，車可以拉幾十噸甲醇，但是要拉幾百公斤的氫氣麻煩大了，氫氣罐高壓氣罐在很多地方有限制，現(xiàn)在加氫站的成本，除了制氫的原料成本以外，很大一塊是運輸，運輸成本可以加一倍，這樣還有一個好處就是我們把氫氣二氧化碳分離出來以后，液化二氧化碳，再運回去，再運到液態(tài)陽光廠里面去，又把它變成甲醇，二氧化碳成了載能分子，整個循環(huán)，二氧化碳的運輸也是沒有什么安全性問題，很靠譜的事情。

最后把清潔氫可以運到我們的氫燃料電池里面去。這樣一個技術路線，我們很快行動，很快進行工業(yè)化示范，大家也看到這樣的優(yōu)點，就是它解決了高壓加氫站的安全性問題，儲存運輸?shù)陌踩詥栴}，可再生資源變成液態(tài)陽光的全過程，二氧化碳可以回收作為低碳零碳甚至負碳過程，二氧化碳不斷循環(huán)就是負碳過程，這個技術的關鍵技術已經解決了，這個技術還可以擴展到其他的制氫，比如甲苯合成氨，這樣的加氫站可以到社區(qū)里面去，很安全。

最后總結一下，我們今天講的氫能和液態(tài)陽光甲醇是新的儲能形式，解決可再生資源間歇性的問題。這樣可以解決一些邊遠地區(qū)不能上網難以上網的可再生資源，解決棄風、棄光棄水的問題，還可以除特高壓輸電之外的另外一種規(guī)模化輸送能源的途徑，我們西氣東運的管道和火車可以把甲醇拉過去，不用建特高壓線，這樣的過程把二氧化碳溫室氣體，一種廢氣資源化利用，通過CCSU碳捕獲轉化使用這樣的過程，還可以用現(xiàn)代化工過程耦合起來，不光是自身，是化學品和精細化學品綠色化學合成。實現(xiàn)規(guī)模化減排二氧化碳，使億噸級減碳成為可能，作為綠色燃料，部分替代汽油儲油，緩解我們國家固體能源安全，作為綠色氫能的載體，可以緩解制、儲、運、加安全性和成本問題，并使燃料電池碳足跡是綠色的。我做綠色氫能，做液態(tài)陽光工作做了將近20年，2001年我們國家加入WTO年代，沒有人提可再生資源綠色氫能，就像杜院長講的，微不足道的時候，我們就開始做這個工作，這個照片是我們的博士后，已經畢業(yè)上百個了，基礎研究得到了國家基金委，中國科學院國家九四三，國際上公司，國內的公司等給予了很多支持，沒有他們的支持，沒有年輕人的努力，我們是不能取得這些成績的，在這里也是一并感謝他們。

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