日前，中国工程院院士、清华大学化工系教授金涌接受了媒体专访。金涌院士用化学家的思维路径，深入浅出地分析了当下人们十分关注的储能、氢能、可再生能源替代化石能源等领域的科学技术，为受众呈现了一次以储能为主题的精彩访谈。
“实现‘双碳’目标，是我们中国人自己必须要做的”，习近平主席关于“双碳”的重要讲话，被金涌院士反复提及。那实现“双碳”与可再生能源、储能有什么关联呢？
对此，金院士指出，“实现双碳目标，不能过多依赖化石能源，必须依靠风电、太阳能等可再生能源，中国的可再生能源发展得非常好。”开源数据显示，2022年我国光伏组件出口154.8GW，同比上涨74%。2021年世界十大风电整机制造商我国占6席。风电、太阳能对我国而言，无论是资源禀赋、技术实力还是产业规模都不至于被“卡脖子”。
为可再生能源发力，新型储能亟需技术突破
“可再生能源加（新型）储能技术的确是颠覆性创新技术，这是人类使用能量的一次重大转变。煤炭、石油、天然气这些化石能源，都曾经或正在对世界经济发展起着极大推动作用。当前人类进入双碳时代，不可再生的、有限的化石能源正逐步被风电、太阳能等可再生能源取代。”金涌说。
金涌表示，早前国际绿色和平组织发布的研究报告显示，太阳能提供的能源是目前全球能源需求的2850多倍，所以只要有性能好、价格低的太阳能设施，理论上太阳能是取之不竭、用之不尽的。
太阳能、风能等可再生能源对中国而言意义重大。我国的能源禀赋是缺油、少气，所以重视可再生能源是必然选择。开源数据显示，我国煤炭已探明储量仅占世界煤炭总储量的11%，人均煤炭占有量仅为200吨，是世界人均煤炭占有量的50%，是美国人均煤炭占有量的20%。所以，从某种意义上说，我国的煤炭资源并非媒体宣传的那么丰富。
金涌表示：“如果我们中国真正不依赖石油、煤炭、天然气了，依靠太阳能、风能，谁也阻挡不了我们。所以可再生能源加储能技术，对中国非常重要。”
要想打造一个零碳、没有二氧化碳排放的电力系统，欠缺的关键技术环节就是储能。“由于风电、太阳能的波动性与间歇性很强，可是电网、用户又都需要稳定的电能供应，所以可再生能源须与储能配合，才能组成一个智能电网。成功组建智能电网后，就可以代替化石能源了。”金涌院士说。
一个不争的事实是：储能技术发展到今天，并没有完全解决自身存在的不足，储能技术本身还不完备。“目前，最大的储能方法，无论是对中国，还是对世界来讲都是一样的，它就是抽水蓄能（传统储能技术）。但是建设抽水蓄能电站的要求比较高，首先抽水储能电站选址有一定难度；第二，抽水蓄能电站投资成本比较高，达到7000～8000元/千瓦。”
“现在，（新型）储能技术应用规模最大的技术是电化学电池储能，而电化学储能技术中，目前应用广、效果突出的是锂离子电池。我国在锂离子电池储能领域有自己的优势，但是大规模锂电池储能的投资较大，这个问题目前还未完全解决。其他储能技术还包括物理储能、氢储能、热储能等，目前储能技术还处在百花齐放的竞争阶段，还没有一项储能技术在经济性、安全性等方面均令人满意，下大功夫突破（新型）储能技术瓶颈显得尤为紧迫与重要。”金涌表示，“储能对中国来讲是一个值得在人才培养、技术研究、工程开发、大规模运行上投资的新兴产业，所以储能产业大有前途！”
储能为绿电使用注入新动能
工业、建筑、交通是化石能源消费的最主要构成，也是降低能耗、排放的重点对象，可再生能源加储能技术是否可以在工业、建筑、交通三大高耗能、高排放行业发挥积极作用呢？
针对这个问题，金涌说，“当然了，钢铁业可以改用电炉炼钢；建筑行业可以利用地热能、风能、太阳能等可再生能源实现建筑能量自给。”他接着说，欧美国家独栋建筑比较普遍，通过自家的太阳能、风电装置，可以实现电能的自给自足，这样每户的分布式储能电源装置就不需要从网上取电，而且还可将多余的电出售给电网公司。中国可能在特定场景能够实现，比如城市别墅区、农村楼房可以实现分布式储能。”
据统计，通常情况下，每辆新能源车电池储能60～100千瓦时，目前我国新能源车发展非常快，保有量约为1300万辆，新能源车可作为分布式储能装置被广泛应用。
金涌表示，“国家可以出台政策、标准，统一车用动力电池等储能装置接口。我是中国石化的独董，我曾经建议中国石化逐步将他们的加油站改建成充电站或者换电站，这样将来就可以盘活资产。中国石化的反馈是新能源汽车保有量还太小。”
“随着储能技术的快速发展，航空、铁路、航海电气化将逐步成为现实，2060年有望实现全部电气化的零碳交通。”金涌表示。
探寻能源未来路径，锂电or氢能？
“我的观点与很多人相同。现在的锂电池、将来的钠离子电池技术进步非常快，锂离子电池、钠离子电池的发展趋势是不可阻挡的。锂电池最大的优点是给它充多少电，它就存多少电，转化率可以达到95%左右，效率非常高、非常划算。”金涌说，“氢对我这样一个化学家来讲，过去、现在和将来都不是能源，它是个材料。”
目前，我国氢的年生产量全球最大，年产灰氢4000多万吨，其中3000多万吨用于合成氨或者做化学品。据了解，我国电解水制氢产量很低，原因是成本居高不下。虽然电解水制氢很清洁，但是经济性偏低，而且电解水制氢技术有待进一步创新与提升。
金涌指出，“氢燃料电池是将氢气、氧气的化学能转换成电能的电池，氢燃料电池的实质是化学电池，而且氢燃料电池的转换效率比较低。电是高质量能源，转换成氢，它的能量只有原来的一半，能源转化率只有50%，在还没使用的前提下，就已经丢掉50%。制备好的氢气加注到氢燃料电池后，氢氧反应再转变为电能驱动车辆行驶，这个转化过程又会损失约50%的能量。也就是说，把电变成氢，再把氢变成电，整个过程会丢掉75%能量，整体转化效率不高。”
不过金涌指出，氢燃料电池在特殊情况之下是可以得到应用的，比如重载车、潜水艇，但是成本较高。他强调指出，安全性阻碍了氢燃料电池车的推广应用。氢燃料车配备的高压氢气瓶气压大于300公斤，而且氢气分子太小，非常容易渗透、扩散，所以氢燃料电池的安全性并不是很理想，不管是氢燃料车，还是加氢站都是如此。
可再生能源+储能，为能源需求添彩
有研究数据显示，到2060年，我国能源消费总量约为23.73亿～47.46亿吨标煤，折合用电量19.3万亿～38.6万亿千瓦时，人均用电1.3万～2.6万千瓦时，大致是现在的2.5～5倍。哪种能源、何种能源结构才能满足我国如此大规模的用电量呢？
金涌认为，为了实现双碳目标，为了满足未来用电需求，可再生能源配储能、（可控）核聚变都可能是未来能源的主要解决方案。金涌院士表示，核聚变电站提供的能量是足够多的，每升海水中可以提取30毫克重氢，将其作为燃料放到核聚变电站，释放的能量相当于燃烧300升汽油释放的能量。核聚变燃料氢来源于海水，可以使用几万年，而且不会产生放射性废料，不过这项技术现在还不成熟，但核聚变电站的前景很好。
金涌指出，有预测认为到2060年，我国可再生能源加储能约可满足能源总需求的80%，其余是天然气、石油和煤炭，分别占7.4%、7.3%和1.7%。届时，仍然会有化石能源发电站存在的价值。前提是他们能够灵活地调节与调度，可配合可再生能源组网。
