編者按：人類歷史上每次能源利用的里程碑式發展，都會開啟一個新的時代。從木柴到煤炭再到石油，人類文明隨之飛速進步，同時也越來越離不開能源。未來能源的選擇將何去何從？答案似乎模糊卻也清晰。尋蹤能源發展史不難發現每次能源的更迭都是在向更高的能量密度發展，高效、清潔、可持續是要素，其中高效是必要條件。目前所知的燃料中能量密度最高就是氫氣，同時它還具備清潔和可持續的優勢，因此氫能極大概率將成為能源的終極之路。

　　氫能迎來發展黃金期

　　——國際能源署發布專項報告呼吁推動氫氣清潔利用進程

　　本報記者 崔茉

這聽起來很神奇：你把一個特殊裝置和空氣接觸，將它暴露在陽光下，便開始生產氫氣。事實上，一個研究團隊已經將這一設想變成現實。能源行業已經對氫能開發利用了多年，但由于受制氫技術掣肘，一直未能實現大規模應用。但近一段時期，越來越多的國際共識認為，氫能將在世界向可持續能源的過渡中發揮關鍵作用。

6月14日，在G20峰會召開前夕，國際能源署(IEA)發布了一份特別的氫能發展報告，稱“氫能擁有巨大的潛力，世界不應該錯過這個使氫能成為我們清潔和安全的能源未來重要組成部分的獨特機會”。

　　清潔制氫技術正不斷取得突破

氫的燃燒效率大約是汽油的三倍。雖然氫能本身對環境不會造成什么影響，因為只有水和熱量作為副產品釋放出來。然而，生產氫氣的過程目前還不太環保。

當前，約95%的氫氣是通過一種稱為蒸汽重整的過程產生的——將氫原子與甲烷中的碳原子分離。但是，這一過程會釋放溫室氣體，導致全球變暖。另一種生產方法，即電解法，將氫從水中分離出來。電解可以通過風能、水電和太陽能等可再生能源為原料實現，因此不會產生任何碳排放，缺點是價格昂貴。

為了充分發揮氫氣作為替代化石能源主力的潛力，科學家們需要找到一種更加經濟、環保且可行的方法來規模化生產氫氣。據美國oilprice網站報道，利用空氣和水制氫的技術在今年已經取得重要突破。

近日，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究人員表示，他們已經開發出一種新技術，依靠太陽能小型裝置，從陽光和空氣中生產液態碳氫化合物燃料。“這種裝置證明了碳氫燃料可以在現實的條件下由陽光和空氣制成。”該裝置直接從空氣中提取二氧化碳和水，并使用太陽能對其進行分解，得到包括氫氣和一氧化碳混合物在內的合成氣，隨后將其加工成煤油、甲醇或其他烴類。

今年早些時候，荷蘭基礎能源研究所(DIFFER)與豐田汽車歐洲公司合作，試圖開發一種裝置，吸收潮濕空氣中的水蒸氣，利用太陽能將其分解為氫氣和氧氣。目前，研究人員已經開發出一種新型固態光電化學電池，能夠從空氣中捕獲水，然后在陽光照射下產生氫氣。

在比利時，魯汶大學(KU Leuven)的生物科學工程師在2月份表示，他們已經制造出一種氫氣面板，可以利用空氣中的水分產生氫氣。根據研究人員預測，經過十年的發展，該小組現在每天可以生產250升的氫氣。其中，20個這樣的氫氣面板可以為一個家庭在整個冬天提供電力和熱能。

　　減少碳排放是氫能擴大利用的關鍵

上述氫能技術雖然已經是歷史性的突破，但離規模化應用尚有距離。鑒于從低碳能源生產氫氣的成本仍很高，當前，工業使用的氫氣幾乎全部由天然氣和煤炭生產。國際能源署表示，每年由天然氣和煤炭制氫所釋放的二氧化碳大約為8.3億噸，相當于英國和印度尼西亞年度碳排放量的總和。

減少現有氫氣生產的碳排放是一項挑戰，但也是增加全球清潔氫氣利用規模的機會。

一種方法是從化石燃料的氫生產中捕獲和儲存、利用二氧化碳。目前世界上使用這種工藝的工業設施還不太多，更多的工業設施正在籌備中。

另一種方法是從電能中獲得更多的氫供應。在過去二十年中，已有200多個項目開始運營，將電能和水轉化為氫氣，以減少碳排放。

在汽車、卡車、鋼鐵和供暖建筑等其他領域擴大清潔氫氣的使用是另一項重要挑戰。目前全球約有1.12萬輛氫燃料電池動力汽車在道路上行駛。到2030年，鼓勵使用氫能源汽車的政府希望這一數字急劇增加到250萬輛。

國際能源署分析，預計到2030年，用可再生電力生產氫氣的成本可能會下降30%。由于可再生能源成本下降和氫氣產量的增加，氫燃料電池、加氫設備都可以從大規模制造中受益。

除生產工藝外，氫能發展還面臨以下亟待解決的問題：氫氣的密度很低，需要在高壓下儲存和運輸；氫氣易燃且無味，燃燒之前，必須使用傳感器檢測泄漏；氫燃料供應商是否愿意建設數量龐大的加氫站來服務氫燃料電動汽車等。

　　推動氫能加快發展路在何方

國際能源署執行主任法提赫·比羅爾指出：“當前氫能迎來了前所未有的發展機遇，不論是能源進口國還是出口國的政府，以及可再生能源行業、電力和燃氣公用行業、汽車制造商、石油和天然氣公司、一些大型技術公司和城市，都在積極推動氫能發展。”

為了鞏固這一勢頭，國際能源署在其專項報告提出了四個推動氫氣發展的建議，以幫助政府、企業和其他利益相關者擴大全球氫能發展的規模。

一是使工業港成為擴大使用氫氣的中樞。目前，大部分以化石原料生產的氫氣作為工藝原料的煉油和化工品工廠集中在世界各地的沿海工業區，鼓勵這些工廠轉向更清潔的氫氣生產將會減少整體成本。

二是依托現有基礎設施如天然氣管道輸送氫氣。如能依托目前上百萬公里的天然氣管道，僅僅將其中5%的管道用來運輸氫氣，將大大增加對氫氣的需求并減少成本。

三是擴大氫燃料在貨運、客運車隊中的使用。沿著固定路線運送乘客和貨物的汽車、卡車和公共汽車可以轉向使用燃料電池電動汽車。

四是啟動氫貿易的第一條國際航線。國際合作對于加速清潔氫氣的發展至關重要。

此外，國際能源署指出，國家、城市政府應在長期能源戰略中確立氫的作用。氫能生產、利用和開發的公司也應確立長遠的發展目標，加大對氫能的研發力度，通過政策和技術的創新推動氫能的長遠發展。若這些政策和規劃真能很好地被各方采納和執行，那么，氫能發展的黃金期確實已經到來了。

　　“灰犀牛”即將到來？

　　——技術突破助力未來能源轉型

　　本報記者 王馨悅

BP集團首席技術官大衛·艾頓在北京6月舉辦的未來能源大會上表示，目前人類直擊雙重挑戰——一方面要減排，另一方面則是如何應對新增的需求。那么挑戰應如何面對？降低成本、提高效率的“核心密碼”是什么？

　　油氣市場平衡再博弈能源革命加快步伐

當前國際形勢正處于百年未有之大變局當中，新一輪能源革命加速推進，應對全球能源安全和可持續發展問題迫在眉睫。

近幾年的低油價導致石油行業投資不足，后期新增產能不足將給供應側帶來一定挑戰。同時，美國頁巖油增產、“減產聯盟”減產導致全球原油品質結構向輕質化發展，能源安全和能源轉型成為未來能源經濟可持續發展的全局性問題。

新能源發展進入了黃金發展時期，然而非常規油氣資源依舊十分豐富，至少可以讓石油工業再發展150年，如果它被替代，那么一定是成本更加低廉的能源。

未來能源的發展取決于技術、材料和商業模式的創新，新的能源生產轉換與儲運方式產生的生產力正在催生新的生產關系、新的產業分工和新的生存法則。傳統上以控制資源與通路而成功的大型能源公司審時度勢，紛紛開啟了對于跨界轉型創新模式的探索。

大衛·艾頓介紹，BP集團業務仍聚焦于油氣，但是在此基礎上，將對未來能源進行一些戰略性投資。投資項目既要滿足盈利性，又要考量低碳能源的戰略價值，因為這是未來能源行業真正的競爭。

新能源的資源利用可以再利用千萬年，且消費占比在不斷增加，投資在增加，成本卻在下降，接近化石能源，這給新能源帶來很大的機遇，由此可見以新能源消費為主成了必然趨勢。

　　“一帶一路”為依托把握能源變革方向

當前，全球能源治理體系正在加速重構，我國在能源領域的國際合作邁入“引進來”和“走出去”并舉的歷史關鍵期。以“一帶一路”倡議為依托，構建連接世界能源合作網絡是今后一段時期努力的方向。

2018年我國聯合相關國家共同發表了《共建“一帶一路”能源合作伙伴關系部長聯合宣言》，明確未來將在新能源、智能電網及煤炭清潔利用等方面開展更多的國際合作，展示了我國融入國際能源治理體系，堅定推動綠色可持續發展的決心。各行業、各地區應該不斷增加可再生能源占比，為在世界范圍內即將到來的綠色低碳能源變革奠定良好的基礎。

當前全球新一輪科技革命和產業革命加速推進，互聯網、大數據、云計算等信息技術與能源技術深度融合，形成了能源生產和消費的各個環節。智能化等新興技術讓供應側、需求側、儲能等前所未有的聯系在一起，革命性地改變了能源傳統框架。因此在能源安全嚴峻形勢下，能源技術革命中的技術轉型要快，能源市場革命中的博弈決策也要快。

我國能源發展行動的步伐從未停止。能源科技創新高度活躍，我國能源發展進入轉型關鍵期，急需辨識適合我國國情的新能源重大變革技術方向，并認清這些變革技術對能源生產消費革命影響的本質和全貌。對此中國科學院科技戰略咨詢研究院副院長張鳳表示，考慮能源的生產端、消費端，以及系統集成，研究院遴選出了最有可能影響我國能源革命的十項能源變革技術方向，其中包括生產端的煤炭清潔高效利用，氫能與燃料電池技術等。

張鳳認為，從能源的生產端、消費端和系統集成三個維度進行全景式、系統式的研究，才能準確把握新能源的重大技術方向和它的影響程度，從而為國家頂層規劃布局提供參考。

應該說，長期以來科技都是推動能源革命的決定性力量，中國作為新一輪全球性的能源革命的主力軍，在能源革命的大潮中，唯有勇敢擁抱未來才能擁有未來。

　　石油公司超前布局技術助力能源之路

世界各國均在提速新能源產業，保持天然氣規模，減少石油投資。無論是考慮碳排放需求，還是新能源的發展態勢，石油公司已經無法再忽視能源轉型。尋求油氣業務與新能源之間的平衡，是石油企業需要重點考慮的問題。

以BP集團為例，2017年12月， BP以2億美元收購了歐洲最大太陽能開發商Lightsource 43%的股份；2018年5月，BP通過招標項目收購了愛爾蘭物聯網專業公司Ubiworx，以此構建更多互聯、智能、高效和可持續的能源系統；2018年6月，BP宣布就收購英國最大的電動汽車(EV)充電公司Chargemaster事宜達成協議；2019年1月，BP集團技術投資子公司BP Ventures為技術初創公司Belmont Technology提供了500萬美元A輪融資，以加強公司在其上游業務中的人工智能化和數字化。

事實上，國際石油公司對于未來能源的超前布局遠不止于此。BP集團在未來能源方面主要投資五大領域，包括電氣化以及自動化交通、生物及低碳產品、碳管理、數字技術、電力與存儲等。大衛·艾頓表示BP集團在上述五大領域投資2億美元進行技術創新。此外，每年投資在創新方面的總體費用近10億美元，主要用于提升企業重點業務的技術能力，并在其他方面進行探索。據此不難看出，在提升現有油氣業務表現的同時，加快部署可再生能源，發展低碳業務，已經成為國際石油大公司未來專注的發展方向。自主之路終將開啟氫能發展至關重要

提到低碳，就要說起近年來備受關注的氫能。全球主要國家高度重視氫能與燃料電池的發展，美國、日本、德國等發達國家已經將氫能上升到國家能源戰略高度，不斷加大對氫能上升到國家戰略高度，不斷加大對氫能及燃料電池的研發和產業化扶持力度。根據氫能委員會預測，到2050年氫能可能占全球總能源消費的20%。歐盟平均每年投入超過1億歐元；德國和日本提出要實現氫能社會領先全球；美國提出2030年-2040年將全面實現氫能經濟；氫能也首次進入了中國《政府工作報告》，提出要推動充電+氫等設施建設把前端和后端連接起來。

目前中國氫氣的來源主要是化石，未來電解水、太陽能的電解水制氫可能是未來大規模綠色制氫的最主要方式。中國科學院院士、中國石油勘探開發研究院副院長鄒才能認為能源技術革命中氫能可能是新能源革命的“灰犀牛”，因為氫能源的優勢非常明顯，重量最輕，導熱最好，發熱值高，燃燒性好，無毒環保，幾乎沒有缺點。而氫能發展面臨的三大難題——成本較高、加氫較難、數量有限，都是暫時的。鄒才能表示，在目前的重要機遇期，應該重視氫能源的研究，從上游制氫、中游儲運、下游利用進行新技術研發。

中國有沒有可能通過新能源實現中國能源自主？鄒才能把傳統的能源比作白天鵝，新能源比作黑天鵝，認為未來不管白天鵝還是黑天鵝都會和諧相處，傳統能源和新能源和諧發展才能做出更大的貢獻。為順應世界能源發展新形勢，中國石油新能源核心業務正在進行時，地熱、核能、氫能、儲能新材料等領域都在加快研究和創新。能源是安全的基石，能源技術不斷突破，終將開啟中國能源自主之路。