唐新華

應對全球氣候變化，減少溫室氣體排放、降低能源消費強度、提高可再生能源比重是人類在21世紀的首要時代命題。當前，綠色技術正搭上新一輪科技革命和產業(yè)革命的快車深入發(fā)展，推動人類社會邁向綠色低碳發(fā)展的時代。碳中和（凈零碳排放）的綠色發(fā)展目標已成為國際社會的強烈共識。2020年9月，習近平主席在聯合國“氣候雄心峰會”上宣布，中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，力爭2030年前二氧化碳排放達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。

中國的承諾為國際減排行動注入強大動能，全球低碳轉型步伐不斷加快。在亞洲，日本已宣布將于2050年前實現碳中和，還發(fā)布了“綠色增長戰(zhàn)略”，韓國亦宣布將在2050年前實現碳中和。在歐洲，歐盟已公布《歐洲氣候法》，以立法形式明確規(guī)定2050年前實現碳中和。為此歐盟還發(fā)布2020～2030年綜合能源系統(tǒng)研發(fā)路線圖，提出了未來十年投入40億歐元推動歐洲實現2050年構建深度電氣化、廣泛數字化、完全碳中和的循環(huán)經濟愿景。英國也推出綠色工業(yè)革命十點計劃，以期在2050年之前實現碳中和目標。在低碳轉型方面，美國拜登政府也表態(tài)積極，上任第一天就宣布美國重返《巴黎協定》，并簽署系列行政令推進綠色復蘇和清潔能源轉型。綜合看，世界各國已為綠色轉型注入強大政治動力，綠色技術加速發(fā)展迎來戰(zhàn)略機遇期。

風能、太陽能技術不斷取得新進展

作為應對氣候變化的關鍵，新能源技術正醞釀新變革。其中，風能、太陽能技術的發(fā)展應用不斷取得新進展。風能方面，海上風電發(fā)展成為新的增長點。根據“全球風能理事會”發(fā)布的《2020年全球海上風電報告》，2019年全球海上風電新增裝機量6.1吉瓦，全球累計安裝量達到29.1吉瓦。其中，中國的新增裝機量連續(xù)第二年位居全球第一，達到創(chuàng)紀錄的2.4吉瓦。據預測，到2030年，全球海上風電裝機容量將激增至234吉瓦以上，而中國也有望超過英國成為全世界海上風電累計裝機容量最大的國家。

太陽能比重快速上升。據彭博社新能源財經發(fā)布的《2020年電力過渡趨勢報告》，太陽能已成為人類第四大電力來源。截至2019年底，全球太陽能裝機容量已達651吉瓦，超過了風電裝機容量（644吉瓦）。太陽能也成為僅次于煤炭（2089吉瓦）、天然氣（1812吉瓦）和水電（1160吉瓦）之后全球第四大發(fā)電來源。同時，太陽能設備成本的快速下降使得太陽能技術得以廣泛應用于家庭、企業(yè)等多種場合。

儲能技術已經成為新能源革命的關鍵。圖為2020年11月29日，河北省唐山市的一家鋰電池工廠正在進行生產作業(yè)。

中國的新能源發(fā)展正進入快車道。2020年，習近平主席在聯合國“氣候雄心峰會”上宣布，到2030年中國的非化石能源占一次能源消費比重將達到25%左右，風電、太陽能發(fā)電總裝機容量將達到12億千瓦以上。

儲能技術進入重大突破關鍵期

發(fā)展高效、大容量的儲能技術已經成為新能源革命的關鍵。風能和太陽能等新能源的波動性特征和將這些可再生能源整合到電網中的需求對儲能技術提出了更高的要求。為此，儲能技術研究正在加大力度攻關突破，電池回收、電動航空、液流電池、薄膜電池以及固態(tài)電池改進等正在成為推動儲能技術應用的主流技術。根據歐洲專利局和國際能源署聯合發(fā)布的《全球電池和電力儲能技術創(chuàng)新專利分析》報告，電池和儲能領域的專利申請在過去十年中大幅增長，年增長率為14%，在儲能領域中電池專利占據了90%的份額。當前，創(chuàng)新主要集中在可充電鋰離子電池、電子設備和電動汽車領域。其中，電動汽車的發(fā)展推動了新型鋰離子電池技術的創(chuàng)新，致力于不斷提高電池的功率輸出、耐久性、充放電速度和可回收性。

儲能技術發(fā)展已上升到大國戰(zhàn)略高度，相關產業(yè)有望迎來繁榮時刻。美能源部近期發(fā)布了儲能大挑戰(zhàn)路線圖，計劃到2030年在美國國內開發(fā)、制造能滿足美國市場需求的儲能技術。美國眾議院也通過了《清潔經濟就業(yè)和創(chuàng)新法案》（H.R. 4447），該法案旨在為美能源部提供儲能和微電網升級改造資金，從而推動清潔能源創(chuàng)新、運輸部門電氣化、家庭部門效率提高和電網整體現代化。根據美國拉克斯研究所發(fā)布的《2019年全球儲能市場》報告預測，到2035年，世界儲能市場的年收入將達到5460億美元。當前儲能的三個主要驅動因素為移動應用、電子設備和固定式儲能，這三者在未來15年將達到每年3046億千瓦時的裝備容量，其中移動應用將占據最大的增長份額。

碳捕獲、利用和儲存是實現凈零排放的核心環(huán)節(jié)。圖為沙特阿拉伯國家石油公司（沙特阿美）的碳捕獲、利用和儲存設施。

氫能成為綠色技術中的“黑馬”

氫能已成為很多國家向零碳能源技術過渡的重要方案。由于水含有豐富的氫，可以作為制氫原料，而氫能利用后產物只有水，沒有二氧化碳，氫和水之間的相互轉化可實現一個能源循環(huán)的閉環(huán)。但氫能利用主要是通過燃燒獲取熱能再轉換為電能，這種能源轉換形式仍是一種化石能源到零碳能源之間的過渡能源形式。目前，氫能可在交通、發(fā)電和電網平衡、工業(yè)燃料和原料、住宅和商業(yè)建筑燃料等場合發(fā)揮重要作用。美能源部發(fā)布了氫能項目計劃，為相關研究活動提供了戰(zhàn)略框架。根據麥肯錫咨詢公司發(fā)布的《美國氫能源經濟路線圖》，美國當前擁有全球過半數的燃料電池汽車，在40個州擁有超過8000個小型燃料電池系統(tǒng)。到2030年，氫能產業(yè)將為美國創(chuàng)造70萬個工作崗位，并實現1400億美元的利潤，而到2050年將創(chuàng)造340萬個工作崗位，氫能也將滿足美國14%的能源需求。

在歐洲，氫能更是備受青睞。歐盟委員會發(fā)布《歐洲氫能戰(zhàn)略》，計劃未來十年向氫能產業(yè)投入5750億歐元，該戰(zhàn)略被視為歐洲未來能源產業(yè)發(fā)展的重要藍圖之一，也是歐盟應對新冠疫情沖擊實施的經濟刺激計劃中的重要一環(huán)。在各成員國層面，德國內閣通過了《國家氫能戰(zhàn)略》，并成立國家氫能委員會。意大利制定了《國家氫能戰(zhàn)略初步指南》，計劃逐步淘汰煤炭并提高可再生能源比重。到2030年，意大利將累計向氫能產業(yè)投資約100億歐元，使氫能占意大利能源消費的比重達到2%，到2050年氫能占意大利能源需求的比重將達到20%。西班牙政府于2020年10月6日批準了《氫能路線圖：對可再生氫的承諾》計劃，力圖使西班牙成為向歐洲其他地區(qū)出口可再生氫的國家。歐盟之外，英國也加大對可再生能源制氫供熱項目的資金支持，包括計劃在蘇格蘭打造全球首個“綠氫”供熱項目。

在亞洲，日本政府于2020年8月21日召開了關于減少溫室氣體排放的專家會議，確認在2030年左右建立氫能供應網，預計日本到2030年每年需采購約30萬噸氫氣。中國的氫能應用也在不斷增多，例如寶鋼股份近期接收了由蘇州金龍生產的60臺42噸氫燃料電池半掛重型卡車，這也是全球迄今為止最大一批氫燃料電池重卡交付。

新一代核能技術正在加速突破

隨著新一代核電技術的加速突破，核能應用有望實現大幅增加。新核電技術開發(fā)的重要方向之一是核聚變反應可控性程度的提高和核聚變裝置的小型化。要實現核聚變的“可控”就必須對反應施加約束，目前主流的方案是使用大型托卡馬克裝置或仿星器實現磁約束聚變。美國麻省理工學院已設計出新型核聚變反應堆SPARC，該反應堆將于2025年建成，預計將成為第一個實現“燃燒等離子體”的設備。該反應堆所有聚變反應產生的熱量都可使聚變繼續(xù)進行，而無需注入額外的能量，且該反應堆會釋放出比其消耗更多的能量。美國國家航空航天局（NASA）最近發(fā)現了一種在金屬固體原子之間引發(fā)核聚變的方法，這為聚變反應開辟了新的途徑，可能成為托卡馬克裝置以及仿星器的替代方案。韓國也取得新突破，成功將超導核聚變研究裝置KSTAR的超高溫等離子體在1億攝氏度的溫度下保持了20秒。中國同樣在核聚變研究方面取得巨大進展。2018年，中國的核聚變研究裝置“中型超導托卡馬克”實現了保持10秒運行的世界最高紀錄。2020年12月，中國新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置（HL-2M）在成都建成并實現首次放電。HL-2M是中國目前規(guī)模最大、參數最高的先進托卡馬克裝置，是我國新一代先進磁約束核聚變實驗研究裝置，其等離子體體積達到國內現有裝置兩倍以上，等離子體電流強度達到2.5兆安培以上，等離子體離子溫度可達到1.5億攝氏度。HL-2M的建成標志著中國已掌握了大型先進托卡馬克裝置的設計、建造、運行技術，為我國核聚變堆的自主設計與建造打下堅實基礎。

氫能已成為很多國家向零碳能源技術過渡的重要方案。2020年9月20日，一輛氫能源汽車在中國（廣州）國際汽車展覽會展出。

小型模塊化反應堆（小堆）技術也是當下重要的清潔能源技術之一。同為核裂變反應堆，與傳統(tǒng)反應堆相比，小堆的能效更高、安全性更好，被國際能源署確定為后疫情時代推廣清潔能源的重要技術途徑之一。隨著小堆等核電技術加速突破，核電裝機容量也有望實現大幅攀升。國際原子能機構發(fā)布的《展望2050年能源、電力和核電預測》報告稱，截至2019年底，全球在運核電機組443臺，總裝機容量392吉瓦，約占全球總發(fā)電量的10%。另有54臺核電機組在建，總裝機容量為57吉瓦。到2050年，全球核電裝機容量將達到715吉瓦。美國正加大力度投入新一代核能技術研發(fā)。特朗普政府時期，美國能源部出臺了一項關于恢復美國核能領導地位的全面戰(zhàn)略。拜登政府上臺后，也高度重視核能技術發(fā)展。在小堆技術方面，美國政府和企業(yè)正在加大研發(fā)投入，目前擁有小堆技術的美國公司包括NuScale、Oklo、泰拉能源和通用日立公司等。涉及聚變核能和等離子體科學，美能源部發(fā)布了十年國家戰(zhàn)略計劃，這是美國在這方面的首個長期戰(zhàn)略路線圖。美國也高度重視太空核能技術的開發(fā)與應用。2020年底，美國發(fā)布了《國家空間政策》，計劃在空間項目中開發(fā)和部署核能系統(tǒng)。

據國際能源署發(fā)布的《2020年能源技術展望》，在低碳能源技術加速部署的情況下，預計全球將在2050年全面實現凈零排放（碳中和）。在這一輪能源體系綠色轉型和綠色技術創(chuàng)新的潮流中，中國作出了令世界矚目的巨大貢獻。習近平主席提出，中國將以新發(fā)展理念為引領，在推動高質量發(fā)展中促進經濟社會發(fā)展全面綠色轉型?！巴苿泳G色發(fā)展”也成為“十四五規(guī)劃”的重要內容之一。中國已建成全球最大的清潔能源系統(tǒng)，并將進一步加大對新能源技術、綠色環(huán)保產業(yè)投入。可以預見，中國的綠色增長將成為全球綠色發(fā)展的先導，中國的綠色發(fā)展理念也將為世界貢獻中國智慧，中國的綠色技術創(chuàng)新則將為全球綠色轉型提供強大動能。

（作者為中國現代國際關系研究院氣候變化與生態(tài)安全研究中心副主任，科技與網絡安全研究所副研究員）