編者按：2021年7月8日，以"碳中和與未來能源"為主題的"第三屆未來能源大會"在北京召開，本次大會由中國能源研究會與中國能源網(wǎng)聯(lián)合主辦。會上，奧登堡雅德應用科學大學教授 Carsten Ahrens發(fā)表了"A World Powered by 100% Renewably Produced Energy A Realistic Development or Just Hope?"的主旨演講。

以下內(nèi)容根據(jù)論壇演講實錄進行整理。

Carsten Ahrens：大家早上好，我是Carsten Ahrens，德國奧爾登堡雅德大學的教授和領導，我也是德國工程師協(xié)會的成員兼世界工程組織聯(lián)合會太陽能工作組的主席。我與許多中國專家都有密切合作，尤其是來自清華大學的同事，我在中國的大會和會議上做了很多次演講，我很榮幸能夠參加北京的第三屆未來能源大會并發(fā)表此次演講，我很希望能夠進行現(xiàn)場發(fā)言，但受條件所限我們只能舉辦線上會議。

環(huán)境友好型的未來有著不同的圖景，這是我們德國經(jīng)濟和能源部設想的，我們會問未來真的是這樣嗎？這是在德國？在中國？在全世界？又或者只是愿望？我演講的內(nèi)容是什么？我想和你們聊一聊國際合作，我們會討論太陽能和風能的生產(chǎn)，我們還會討論芬蘭拉彭蘭塔工業(yè)大學(LUT)和能源觀察組織的全球模型，最后同樣重要的是我會展示一些本地區(qū)關于氫能和未來氫生活的理念。

在國際合作方面 Hans-Josef Fell是德國能源觀察組織主席，同時，他還是德國2000年頒布的《可再生能源法》之父。今年4月在柏林接受新華社記者采訪時，他說"可再生能源領域和氣候戰(zhàn)略的技術進步是在國際范圍內(nèi)建立協(xié)同效應的最重要的領域"，他還表示"中德兩國合作的思維模式，在應對氣候變化方面達到了政府層面"。這是在4月份柏林召開的會議上發(fā)表的。"中國有望實現(xiàn)其氣候目標，在2030年前碳排放達到峰值，德國可以提前5年實現(xiàn)其"氣候中和"的目標，前提是到2030年前停止使用煤炭并增加可再生能源發(fā)電，用氫氣代替天然氣。在柏林舉行的德中專家會議上，德國聯(lián)邦機構法院宣布了一項真正具有歷史意義的判決，即該國現(xiàn)行的氣候法不足以有效保護子孫后代免受氣候變化的影響。

因此，德國政府必須調(diào)整目前的目標，從2030年起制定明確的措施，有一點很清楚，這項裁決為國家氣候運動提供了巨大的動力，其影響也將不僅僅限于德國境內(nèi)，許多國家將這種發(fā)展納入了考慮范圍。迄今為止，已有143個國家對其能源政策進行了規(guī)范。可以看到從2004年開始增長的幅度越來越大，一些國家還規(guī)范了運輸、供暖和制冷行業(yè)。中德兩國實際上是可再生能源發(fā)展的領頭羊，中國在太陽能和風力發(fā)電的累計容量和每年度新增容量方面是目前全球最強大的領導者。德國在可再生能源發(fā)電的比例上也保持領先地位。問題是，如何將兩國的領先地位結合起來？

本次演講會從幾個方面來提供建議，看看太陽能發(fā)電量排名前10的國家，可以看到截至目前中國排名第一，其發(fā)電量遠遠高于世界其他地區(qū)，美國緊隨其后，然后是日本，排在第四位的是德國。如果將增量考慮進去，可以看到中國在上一年的新增產(chǎn)能幾乎等同于世界其他地區(qū)的新增產(chǎn)能總和，這是2019年的數(shù)據(jù)。因為去年的數(shù)據(jù)很難獲取，現(xiàn)在到了2021年數(shù)據(jù)發(fā)生了一些變化，我之后會再提及。

關于風能和太陽能占總發(fā)電量的百分比，可以看到，在德國我們以42%領先，這是相當多的。其次是英國，然后是巴西、中國、印度、日本。而全球可再生能源發(fā)電的占比是10%，如果按國家和地區(qū)劃分全球太陽能光伏發(fā)電量，可以看到一個非常陡峭的增長曲線，差不多接近650左右。2021年接近700千兆瓦，不難看出，其中1/3的產(chǎn)能來自中國，1/3來自世界其他地區(qū)，最后1/3來自印度、德國、日本和美國，這四個國家。這張幻燈片展示了全球總產(chǎn)能的變化，曲線是類似的。但除此之外，這張圖中顯示了太陽能發(fā)電量的年增加量，可以看到。每年的新增量也在穩(wěn)步增長，那么順利的話，我們預計能夠實現(xiàn)2050年的目標。

關于光伏發(fā)電廠，我們可以說它們至少能夠到達化石燃料發(fā)電廠的水平，而且這些發(fā)電廠的成本比傳統(tǒng)的化石燃料發(fā)電廠更低。盡管如此，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)仍然是有些脆弱的，可再生能源政策的另一個強勁驅動力是風力發(fā)電，你可以看到全球的發(fā)電量和從2009年至今，每年的增量同樣，我們達到了近700千兆瓦的總發(fā)電量，但我不得不說風力發(fā)電在世界范圍內(nèi) 每年的新增量并沒有增加。與太陽能光伏不同，它們是穩(wěn)定的，變化幅度不大，希望它們也能有較大的增長。

風力發(fā)電量，我們在這張圖上看到，又能看到中國是目前為止的第一名，其產(chǎn)量幾乎是世界其他地區(qū)的兩倍，隨后是美國排在第二名，然后是德國排在第三名，而且也能看到中國的年增長量比世界其他國家都大，大得多。此外，我們不僅有向岸風發(fā)電，還有離岸風發(fā)電能力

但與向岸風相比，離岸風規(guī)模相當小，現(xiàn)在大約有30千兆瓦。可以看到，歐洲是海上風力發(fā)電的領頭羊。亞洲緊隨其后，而北美則有較大的提升空間，不過，可再生能源在2020年迅猛增長，這里可以看到，每年全球可再生能源凈新增產(chǎn)能，而從2019年到2020年增幅接近50%，這意義非凡為我們實現(xiàn)2050年的目標帶來了巨大希望，這張圖是對新能源產(chǎn)量的投資，這個方塊代表2820億美元，從中我們可以看出方塊的3/4是專門用來發(fā)展可再生能源的，這是對于化石燃料投資金額的3倍，也就是天然氣、煤炭和核能。當然我們還有水力發(fā)電。

下一張幻燈片顯示風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電的占比是差不多的，占2820億或3000億美元的一半，風力發(fā)電量略有增加，太陽能發(fā)電量略有減少。那么到2050年，所有可再生能源的投資情況將會如何？LUT和能源觀察組織在2019年4月提出了預測研究，研究表明，向100%可再生能源的全面能源轉型不僅可行，而且花費低于現(xiàn)有的全球能源體系。所有能源部門的高深度電氣化，包括供熱和運輸部門在內(nèi)都是不可避免的。電力、供熱、運輸和海水淡化的溫室氣體零排放，如果有政策支持的話，有望在2050年前實現(xiàn)。這項研究的特點是全年每小時供應，這意味著，即使在寒冷的冬天和黑暗的冬夜，每小時都有足夠的能量供應。

全球向100%可再生能源系統(tǒng)過渡，不再是技術可行性或經(jīng)濟可行性的問題，而取決于政治意愿。預測研究介紹了，例如截至2015年的全球裝機容量，你看，到2050年容量接近80000千兆瓦，從這一欄看將近80%是黃色的，也就是說它的來源是產(chǎn)消費者的光伏，單軸光伏和固定標題10%，約10%來自向岸風和離岸風發(fā)電，還可以看到水力發(fā)電、地熱和生物能源等。

你看，2015年我們剛開始時只有8000千兆瓦，而且是以化石燃料為主。今天可再生能源產(chǎn)能的情況實際上是這樣的，在全世界我們有大約1246千兆瓦的產(chǎn)能，中國占其中的1/3，歐盟接近1/3，但不到1/3。美國緊隨其后，然后德國是排名第三的國家，可以看到近50%的產(chǎn)能來自風力發(fā)電，近50%來自光伏發(fā)電。除此之外，還有生物能源和地熱以及其他發(fā)電的方式。

關于2050年的主要發(fā)電方式，根據(jù)預測，我們至少需要140太瓦時的電，而且很明顯其中大部分近80%的電量來自光伏發(fā)電，通過來自消費者的光伏，單軸和固定標題光伏發(fā)電。

近20%來自向岸風和離岸風力發(fā)電以及水力發(fā)電，很小一部分來自地熱能和生物能。同樣 2015年開始時大約只有20000太瓦時，你看全部是深色的，深色代表著化石能源發(fā)電廠。

主要能源供應的份額。根據(jù)LUT的預測，表明在2050年將近70%的份額是光伏，近20%來自風能，少量來自水力發(fā)電和地熱發(fā)電，6%來自生物質能，其他的加起來只有2%。如果與2015年的數(shù)據(jù)相比，你又會發(fā)現(xiàn)這里大部分是深色的，意味著化石燃料是主要能源供應相似的圖表。

看看全球能源總需求中的主要燃料，2015年全部都是用化石燃料燃燒的，而2050年根據(jù)預測大約90%的能源需求是由電力滿足的，熱能滿足4%、生物能源滿足6%，所以能量儲存系統(tǒng)必須以一個非常特定的比率來看待。由于所有能源部門的電氣化程度都很高，電力存儲似乎在系統(tǒng)集成中扮演著最重要的角色，如果你看看直接存儲，你有電池，但產(chǎn)能相當有限。

間接存儲系統(tǒng)，比如水電站產(chǎn)能大，但不可移動。蓄熱系統(tǒng)，容量有限且不可移動。機械倉庫，不可移動且容量有限。電網(wǎng)也有許多局限性，而采用數(shù)字技術的虛擬發(fā)電廠也有局限性。所以未來屬于電解水，通過可再生電力轉化為綠色氫氣，這是什么意思？

電能向其他能源部門的滲透，最好的方法是使用綠色氫氣，到2050年前歐盟將在氫經(jīng)濟上投資不少于4700億歐元，德國為自己的氫戰(zhàn)略投入了大量資金，今年，在德國西北部地區(qū)，由電力和天然氣生產(chǎn)商、經(jīng)銷商和消費者組成的聯(lián)盟，與我們的供電公司EWE合作，開啟了未來氫生活項目。氫生活，根據(jù)高風險預測，這是什么意思？這意味著這個與其他地區(qū)合作的地區(qū)將成為一個平臺和榜樣。為大規(guī)模的綠色氫經(jīng)濟與部門耦合做出示范，因為我們擁有大量的風力(正常需求的180%)。以生產(chǎn)綠色氫氣，我們有強大的氣體分配網(wǎng)以儲存和分配綠色氫氣，我們有強大的光伏和風力驅動水解器，以大于100兆瓦特的產(chǎn)能生產(chǎn)綠色氫氣，我們有巨大的鹽庫洞穴(大于10萬m³)，以儲存綠色氫氣。我們有通過使用綠色氫氣減少或避免二氧化碳排放的鋼廠，我們有使用綠色氫氣驅動燃料電池的物流和公交運營商，還有綠色氫氣火車，以同樣的方式驅動，我們有使用包括綠色氫氣在內(nèi)的燃氣的供暖系統(tǒng)，我們有使用綠色氫氣的水泥和建筑行業(yè)。因此，綠色氫即未來，謝謝大家觀看！