雙碳綠色風(fēng)中，乘勢(shì)而起了哪些新能源？

近幾年，極端氣候的變化與災(zāi)難頻繁發(fā)生，我們目睹和經(jīng)歷了許多痛苦的旅途。全球暴雨肆虐、洪水現(xiàn)象頻發(fā)，高溫、干旱等自然災(zāi)害應(yīng)接不暇；澳洲七個(gè)多月的山火幾乎燒盡了森林里的所有，數(shù)以億計(jì)的動(dòng)物被燒死；南北兩極的溫度不斷上升，氣溫最高已經(jīng)突破了20℃的極限值，很多凍土與冰架開(kāi)始融化。

據(jù) Nature Communications 今年發(fā)表的一項(xiàng)最新研究，到本世紀(jì)末，預(yù)計(jì)每年將有460萬(wàn)人死于氣候變化。二氧化碳過(guò)度排放引發(fā)的系列氣候和環(huán)境問(wèn)題，已經(jīng)嚴(yán)重威脅人類的生存。各國(guó)都在加快對(duì)碳排放的控制。我們也在聯(lián)合國(guó)大會(huì)提出了“2030年碳達(dá)峰，2060年碳中和”的目標(biāo)。

對(duì)于減少碳排放的舉措，總結(jié)來(lái)說(shuō)，一方面是在排放端降低碳排，比如降低化石能源在使用過(guò)程中的碳排放，研究用非碳類能源進(jìn)行替代等；另一種方案是對(duì)已經(jīng)排放出的碳進(jìn)行捕獲、固碳等，比如通過(guò)生態(tài)建設(shè)，土壤固碳，利用工程及技術(shù)進(jìn)行固碳與封存。兩種方案都是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要措施。今天我們討論的也是有關(guān)雙碳節(jié)能減排中，近年興起發(fā)展的科技與綠色減碳產(chǎn)業(yè)。

興起發(fā)展的可持續(xù)能源

國(guó)際能源署海洋能源系統(tǒng)發(fā)布的《2020年科學(xué)狀況報(bào)告世界海洋可再生能源發(fā)展的環(huán)境影響》稱，作為一個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，海洋可再生能源還沒(méi)有全面的商業(yè)部署，例如我們熟悉的潮汐能、興起的海上風(fēng)電、波浪能等。這些可再生能源無(wú)污染、儲(chǔ)量大、全天候等諸多優(yōu)點(diǎn)成為眾多國(guó)家關(guān)注的焦點(diǎn)。

我們知道陸地常用的可再生能源設(shè)施是風(fēng)光伏等，業(yè)界認(rèn)為風(fēng)能的開(kāi)發(fā)潛力略小于光伏。各類能源大國(guó)的陸上風(fēng)電技術(shù)基本成熟，正處于裝機(jī)規(guī)模高速增長(zhǎng)的階段。而海上風(fēng)電則仍處于技術(shù)完善期，更大功率、更加經(jīng)濟(jì)的海上風(fēng)機(jī)是業(yè)界追求的方向。

根據(jù) WFO 統(tǒng)計(jì)，截至2020年底，全球共有26個(gè)在建海上風(fēng)電項(xiàng)目，容量接近10GW；其中約44％的在建容量來(lái)自中國(guó)。GWEC預(yù)計(jì)，全球海上風(fēng)電的年裝機(jī)容量將在五年內(nèi)翻兩番；其在全球新增風(fēng)電裝機(jī)中的份額，將從目前的6．5％增至2025年的21％。

海上風(fēng)電場(chǎng)主要由一定規(guī)模的風(fēng)電基礎(chǔ)和輸電系統(tǒng)構(gòu)成。外觀上，海上風(fēng)電的機(jī)型較陸上風(fēng)電的機(jī)型大，同一地區(qū)的掃風(fēng)面積變大使得海上風(fēng)機(jī)的發(fā)電容量也就越高。以10兆瓦風(fēng)電機(jī)組為例，機(jī)組輪轂中心高度距海平面約115米，風(fēng)輪掃風(fēng)面積相當(dāng)于3．7個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)，滿發(fā)時(shí)一小時(shí)可以發(fā)一萬(wàn)度電。

不過(guò)海上的各類設(shè)施都需要考慮惡劣自然條件和環(huán)境條件的影響，例如海洋地質(zhì)條件、鹽霧腐蝕、波浪荷載、海冰沖撞、臺(tái)風(fēng)破壞等。海上風(fēng)電的建設(shè)成本是陸上風(fēng)電的2－3倍，但政策會(huì)有補(bǔ)貼，這也是近幾年海上風(fēng)電搶裝潮的主要原因之一。除了海上風(fēng)力這類的能源獲取外，波浪能也是很多國(guó)家與機(jī)構(gòu)開(kāi)始瞄準(zhǔn)的目標(biāo)。

波浪能發(fā)電可以應(yīng)用于海水淡化、制氫等，幫助邊遠(yuǎn)海島、海洋平臺(tái)打破電力困局，也可以為救援設(shè)備、水下航行器供電等，有助于人類更加安全、便捷地深入海洋。

海浪源源不絕的能量為海洋中的常用設(shè)備提供了充足“儲(chǔ)備”。波浪能發(fā)電是通過(guò)波浪能的采集裝置和轉(zhuǎn)換裝置完成，能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將波浪能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后再轉(zhuǎn)換成電能。據(jù)世界能源委員會(huì)的調(diào)查結(jié)果顯示，全球可利用的波浪能達(dá)20億kW，數(shù)量相當(dāng)可觀。在波浪能流密度高的地方，每1米海岸線外波浪的能流就足以為20個(gè)家庭提供照明。　　

無(wú)論是海上風(fēng)電還是波浪能的大力研究與開(kāi)發(fā)，都意味著在全球變暖、資源危機(jī)愈發(fā)嚴(yán)峻的大背景下，人們把目光聚焦于能源蘊(yùn)藏豐富的海洋，海洋資源開(kāi)發(fā)將是人類實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要支撐。除了能源的開(kāi)發(fā)，雙碳目標(biāo)戰(zhàn)略的碳固定也是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要舉措。

捕獲未來(lái)的碳捕集

碳捕捉與封存對(duì)于高效減緩氣候變化至關(guān)重要。我們知道咱們國(guó)家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展高度依賴煤炭類化石燃料，盡管近期國(guó)家限制其在能源結(jié)構(gòu)中的比例，但短期內(nèi)煤炭仍舊將是主導(dǎo)能源。

碳捕是煤炭密集型產(chǎn)業(yè)（如煤化工、鋼鐵、水泥和煉油廠）減排二氧化碳的唯一選擇，也是唯一能夠大幅（可達(dá)90％）減排電力與工業(yè)二氧化碳排放的技術(shù)。如果不采用碳捕集與封存技術(shù)，達(dá)到國(guó)家減緩氣候變化遠(yuǎn)期目標(biāo)的整體成本將會(huì)上升25％。

很多讀者知道碳捕捉技術(shù)可能是因?yàn)榻衲甑囊淮涡侣劅崴?，冰島的碳捕機(jī)正式投入的新聞。這個(gè)碳捕捉廠坐落在冰島西南部一個(gè)荒蕪的熔巖高原上，由八個(gè)大型集裝箱組成，采用高科技過(guò)濾器和風(fēng)扇來(lái)提取二氧化碳，其外觀類似于航運(yùn)業(yè)使用的集裝箱。通過(guò)這些設(shè)備被分離出來(lái)的碳與水混合，被泵送到地下深處，在那里慢慢變成巖石。

冰島的碳捕機(jī)工廠每年可從空氣中捕集4000噸二氧化碳，相當(dāng)于大約800輛燃油小汽車一年的排放量，并且碳捕捉與泵送到地下的能源都是由附近的地?zé)岚l(fā)電站提供的可再生能源驅(qū)動(dòng)的。國(guó)際能源署稱，目前全球有 15 家直接空氣捕集廠在運(yùn)營(yíng)，每年捕集超過(guò) 9000 噸的二氧化碳。在全球300多億噸的二氧化碳排放量面前似乎杯水車薪，但碳捕捉技術(shù)正在逐漸起步，聚沙成塔，大規(guī)模的普及也會(huì)帶來(lái)碳排的變化。

冰島的這類碳捕機(jī)是從空氣中直接捕捉碳，碳捕類技術(shù)也有從能源開(kāi)采應(yīng)用的過(guò)程中施行。

舉例來(lái)說(shuō)，海上石油開(kāi)采的過(guò)程中，二氧化碳會(huì)和原油一起產(chǎn)出地面，如果對(duì)這部分的二氧化碳進(jìn)行有效的固碳處理，將會(huì)減少能源開(kāi)采過(guò)程中的大量碳排。

去年8月中國(guó)海洋石油對(duì)外宣布，我國(guó)首個(gè)海上二氧化碳封存示范工程正式啟動(dòng)，項(xiàng)目設(shè)施預(yù)計(jì)每年可以封存二氧化碳30萬(wàn)噸，累計(jì)封存二氧化碳146萬(wàn)噸以上，相當(dāng)于植樹(shù)近1400萬(wàn)棵，或停開(kāi)近100萬(wàn)輛轎車。這個(gè)海上平臺(tái)二氧化碳捕集項(xiàng)目不僅僅是海上二氧化碳封存技術(shù)的突破，也開(kāi)拓了海上二氧化碳封存的新產(chǎn)業(yè)和新業(yè)態(tài)，對(duì)海上油氣田的綠色開(kāi)發(fā)具有重要示范意義。

目前，碳捕獲、利用與封存作為減碳固碳技術(shù)，已成為多個(gè)國(guó)家碳中和行動(dòng)計(jì)劃的重要組成部分。數(shù)據(jù)顯示，截至2020年，全球正在運(yùn)行的這類大型示范項(xiàng)目有26個(gè)，每年可捕集封存二氧化碳約4000萬(wàn)噸。

無(wú)論是在大氣中憑空捕獲還是這類對(duì)工業(yè)生產(chǎn)能源獲取過(guò)程中的固碳方式，都對(duì)減少二氧化碳的排放作出有效的貢獻(xiàn)。

齊上陣的“綠色”舉措潛力爆發(fā)

目前，可再生能源發(fā)電降低成本的趨勢(shì)十分清晰，國(guó)際能源署（IEA）發(fā)布的《2021年世界能源展望》稱，到2050年，成功實(shí)現(xiàn)凈零排放將為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能電池板、鋰離子電池、綠氫等行業(yè)創(chuàng)造每年超過(guò)1萬(wàn)億美元的市場(chǎng)，其規(guī)?？膳c當(dāng)前的石油市場(chǎng)相媲美。

拿蘊(yùn)藏能源豐富的海洋來(lái)說(shuō)，海洋能整體還在發(fā)展的初期，在探索諸多更清潔、更高效的新能源產(chǎn)品中，海洋能的潛力巨大。目前潮汐能和波浪能已成為電力成本高的偏遠(yuǎn)島嶼上可行的替代能源。全球在建的潮汐流和波浪項(xiàng)目有55％在歐洲。歐盟認(rèn)為，相較于風(fēng)能和太陽(yáng)能，波浪能和潮汐能發(fā)電更加穩(wěn)，可在歐盟脫碳和穩(wěn)定電網(wǎng)中起至關(guān)重要的作用。

而我們國(guó)家也擁有豐富的海洋資源，海洋在國(guó)家減排增匯工作中也會(huì)發(fā)揮重要作用。我們知道海洋覆蓋了地球表面約70％，但其儲(chǔ)碳量則能達(dá)到陸地的近20倍、大氣的50倍。以海岸帶植物生物量為例，據(jù)悉盡管它只有陸地植物生物量的0．05％，每年的固碳量卻與陸地植物相當(dāng)。海洋不僅能夠提供豐富的綠色可再生資源，也能夠有效地減少碳排，生物類固碳方式與技術(shù)類固碳在海洋減碳排中都發(fā)揮出巨大的潛力。

當(dāng)減碳排成為大多數(shù)國(guó)家舉國(guó)之力都積極推進(jìn)的重要事務(wù)，它不僅為能源行業(yè)帶來(lái)巨大的發(fā)展空間與產(chǎn)業(yè)價(jià)值，也為生態(tài)環(huán)境的改善作出貢獻(xiàn)。乘著雙碳戰(zhàn)略的催化作用，所有的國(guó)家、行業(yè)、產(chǎn)業(yè)都被綁定在同一個(gè)發(fā)展的目標(biāo)下，人類命運(yùn)共同體的目標(biāo)變得空前的統(tǒng)一。

“天育物有時(shí)，地生財(cái)有限”這句老話從口號(hào)成為所有產(chǎn)業(yè)參與者的具體實(shí)踐。在共同生存的生態(tài)環(huán)境下，綠色可持續(xù)能源與固碳成為低碳轉(zhuǎn)型的磚磚瓦瓦，構(gòu)建起覆蓋全生態(tài)的綠色屏障，阻隔掉威脅生物生存的極端氣候，培育出生物多樣性成長(zhǎng)的沃土，在這個(gè)綠色保護(hù)罩下，后世與萬(wàn)物山吟澤唱。