详解未来能源热点方向

　　今年秋冬，你是不是感觉天空比往年蓝了一些？

　　不需要怀疑。政府与企业在能源转型上的努力让蓝天得以持续。

　　今年社科院发布的《世界能源蓝皮书：世界能源发展报告》指出，全球能源正在向高效、清洁、多元化的特征方向加速转型推进，全球能源供需格局正进入深刻调整的阶段。

　　在这样的背景下，无污染，可再生，智能化这三个方向成为未来能源的发展重点。目前世界范围内已有许多可以落地的前沿技术。无所不能通过采访产业、学界的各位专家学者，梳理出能源业内大咖眼中的未来能源，揭秘能源发展的最新走向。

　　天然气，能源清洁化的主力军

　　随着《巴黎协定》提出将本世纪全球平均气温上升幅度控制在2摄氏度以内的目标，能源的无污染化成为各个国家、企业都在探寻的转型方向。“无污染”最通俗地理解便是“去碳化”，降低二氧化碳、粉尘颗粒排放量，减少对煤炭的依赖。

　　天然气作为世界公认的继煤和石油之后储存最丰富、易于开采的技术成熟的清洁能源，成为了世界各国和能源企业清洁能源的首选。天然气燃烧生成H2O+ CO2，燃气电厂几乎无粉尘（即PM2.5）排放，SO2排放低，以及经低氮燃烧器和烟气脱硝装置后氮氧化物排放也很低，并且CO2排放仅是燃煤电厂一半左右。

　　当前，全球的天然气需求持续上升。2017年全球天然气需求增长3%，是2010年以来增幅最高的一年。对中国来说，2017年我国全年天然气消费量约2,352亿立方米，同比增长17%，增速重回两位数，增量超过340亿立方米，刷新我国天然气消费增量历史。

　　天然气专家杨建红称，到2019年，中国将成为世界上最大的天然气进口国，引领亚洲新兴天然气市场增长。

　　天然气进口，必然涉及远距离传输。在远距离传输中，天然气管道运输最为经济，但缺点在于容易受到地理条件限制。另一种运输形式——液化天然气（LNG）才是跨洲贸易的主体。目前 LNG多是在岸上加工完成，由LNG船运输。相较于LNG，已经有一种更具经济性的技术被研发了出来——浮式液化天然气装置（FLNG）。FLNG通过系泊系统定位于海上，具有开采、处理、液化、储存和装卸天然气的功能，通过与LNG船搭配使用，实现海上气田开采和天然气运输。

　　在FLNG技术的开发与应用上，壳牌的Prelude FLNG是目前最大的海上浮式装置。壳牌专家告诉无所不能记者，通过浮式装置，天然气可以直接在海上平台装载，被冷却到零下162摄氏度、成为体积骤缩600倍的液化天然气，可从浮动设施转移到特定的运输工具，方便运输到世界各国。 与相同规模的岸上LNG工厂相比，FLNG投资减少20%，建设工期缩短25%。

Prelude FLNG

　　相较于常规天然气，非常规天然气市场在未来空间更大。全球致密气、煤层气和页岩气 3 类非常规天然气可采资源量约 920万亿立方米，水合物天然气可采资源量2,000～3,000万亿立方米，是常规气的 8 倍以上。储量虽然丰富，但非常规天然气开采难度很大。至 2016 年底，非常规气累积探明可采储量约16万亿立方米， 探明率不足1%。以水合物天然气（可燃冰）为例，美国和日本计划分别在2015年和2018年实现商业化开采，但受制于技术和成本等其他原因，两国商业化开采可燃冰的时间都已经延迟到2025年左右。

　　2017年6月9日，广东省珠海市东南320千米的南海神狐海域，图为从水深1,266米海底以下203-277米进行试采天然气水合物

　　可燃冰在深海的冻土和淤泥层中均有分布。一旦技术处理不当，可能引发海底滑坡和更大的灾害。低水温、高水压和海上恶劣的环境都增加了深水作业开采难度。在深海不仅有可燃冰，更有石油储备。面对巨量的能源资源，企业们在为深水作业积极探索。

　　以壳牌为例，针对低水温难题，通过将二元醇液体注入管道，稀释管道中的水分，防止其变成类似冰的水合物阻碍海洋油气的流动。当海下油气田的压力不足以将其推向上方的平台时，壳牌通过遥控潜艇在海床上安装了6台1,500马力的电动泵，在石油抽至到地面之前得以将天然气从中分离出来，很好地解决了这些问题。

　　目前，天然气在交通运输和居民供暖用电等方面发挥作用。交通方面，天然气以CNG、LNG形式作为燃料；建筑方面，天然气冷热电三联供，提供低碳电力。在全新技术的驱动下，以天然气为代表的清洁能源必将在未来的发挥越来越大的作用。

　　氢燃料车，可再生能源的明星应用

　　与无污染相伴，“可再生”是新能源的另一个重要特性。一般可再生资源是指那些经过使用、消耗后，仍能在一定周期内重复形成的、或具有自我更新的与复原的特性，可持续被利用的一类自然资源或非自然资源。

　　在可再生能源这个范畴中，氢能无疑是当下的焦点明星，是目前最有前景的可再生能源之一。氢是宇宙中分布最广泛的物质，它构成了宇宙质量的75%，因此一度被称为人类的终极能源。如把海水中的氢全部提取出来，将是地球上所有化石燃料热量的9,000 倍。

　　氢可由化石能源转化或者裂解而来，也可以由电力和水转化而来。现有的氢电解设施，其电解槽可以在几秒钟内达到高达6兆瓦的最大容量，使其非常适用于可再生能源发电系统的快速变化的输出。同时，氢的燃烧效率非常高，只要在汽油中加入4%的氢气，就可使内燃机节油40%。氢燃烧的产物为水，是世界上最干净的能源。

　　目前最有前景的应用场景在于用于汽车的燃料电池技术发电，因其使用过程中不产生污染物，比电力易储存等特点而备受青睐。 特别是以丰田、本田为代表的日本汽车企业对氢燃料的努力研发，让氢燃料车的前景进一步被世界所认可。

　　壳牌在北美启动了零排放氢燃料电池货运项目。通过建立区域内加氢站网络，服务该地区的氢燃料货运卡车，实现当地货运卡车零碳排放的目标。同时，该基础设施的布局很好地结合了当地地理环境，覆盖了港口与内地。

　　但氢燃料在商业应用上还存在诸多难点。

　　一方面在于氢气供应网络难以建设。壳牌专家指出，氢燃料电池车一个难点在于氢燃料电池车辆需要有相关基础设施为其提供氢气供应网络，才能更好地实现批量应用。而由于加氢站等基础设施的不完全，许多应用产品很难投入大批量的生产使用。加氢站需要压缩机、高压储氢瓶和氢气加注机等诸多核心设备。而这些设备需要极高的技术要求。国家信息中心信息化和产业发展部汽车产业处处长李伟利指出，这些设备对于中国来说都还在外采阶段。

　　另一方面，氢燃料电池成本高企。李伟利向记者表达了类似观点。他指出，氢燃料车目前的电池燃料成本还太高，离大规模商业化还有距离。在目前的应用上，氢能主要集中在物流车和大巴车，小型汽车应用较少。 “我们在用液电处理氢和氧，但是最终还要把它聚变，再化学反应…….是不是能到那样的社会，现在都不好说，部分城市和区域是可行的。日本规划了两个目标，一个基础场景也得到2050年才能成，即使技术进步的也要到2040年才有大规模应用的可能。”

　　数字化软件助力能源智能优化

　　未来的能源系统普遍被认为是以电力系统为核心或者纽带的能源系统，是一个综合的能源系统。这一系统的发展趋势就是智能化。

　　华北电力大学教授、能源互联网专家曾鸣向无所不能记者表示，所谓能源智能化就是通过一系列物理信息技术，来支撑、实现对原来的能源系统的优化。既有系统设计时规划层面优化，也有运行层面的优化。在优化成本的同时，努力提高能源的使用效率。

　　青域基金合伙人林霆告诉无所不能记者，过去以及现有的诸多能源形式都是孤立地在发展，但未来能源的趋势一定是通过能源互联网的连接和控制，通过物联网的网络基础来实现清洁能源的综合使用。

　　具体来说，目前智能化的技术包括了云、物联网、数据分析、机器学习、人工智能、自动化、智能终端、增强现实等技术，它们共同组成了一个错综复杂的生态系统。

　　以云为例，现今，业务驱动使云成为数字化转型的核心技术之一，行业云成为了当前云计算领域的焦点。IDC（国际数据公司）在2017的报告中显示，电力公司中有23.7%使用了私有云，18%使用了公有云。整个电力行业正准备利用云计算来部署SaaS应用，并且将在未来的两三年内，启用云来存储数据。与“云计算”一样，“云能源”同样强调消费者主权、系统的服务功能，各类资源通过云整合和云管理，按照用户需求提供服务，增加便利和效率、降低成本。

　　除了云技术，物联网也是一种热门应用。智能电网的应用以电力物联网为代表。其核心是使用新一代的无线技术来采集各种智能终端的数据，然后进行传输，并在统一的平台上处理和分析，实现电力业务数字化和运营效率的提升。如智能抄表取代传统的人工抄表，减少运维成本。

　　再如远景的EnOS™平台，被业内理解为一个面向泛能源行业的“安卓系统+APP Store”。目前已接入超过5,000万台设备，年数据处理量高达48PB，连接全球超过100GW的能源终端。主要应用于风电、太阳能、传统电厂、储能、园区与配网、电动汽车等六大领域，同时可以满足第三方软件公司平台上定制开发适用各种未来能源物联网场景的应用软件，实现对分布在全球、跨越发电端和用电端的能源资产实现实时匹配供需，帮助大型企业管理“分布式”的能源资产。

　　即使是在润滑油这样的传统的细分领域中，也已经有相应的数字化产品开发了出来。作为线上线下一站式数字化技术服务平台和全行业数字化应用，“壳智汇”提供给工业客户数字化、智能化、定制化的设备润滑管理服务，可以为终端客户建立完善的设备档案，及时更新设备维保进度和客户服务报告。

　　当然，智能化在技术上的瓶颈依然存在。曾鸣表示，目前智能化在技术上的瓶颈主要是看信息物理技术能否有突破。 以能源互联网为例，当下网络通信在电网设备上的覆盖率不足仍是能源互联网、智能电网发展的一大隐忧。到目前为止，全球大部分电网设备还处于无网络连接状态，不能实现实时监控与检测，只有少量用于必要日常操作的网络连接。此外，缺少配套政策支持，缺少明确的行业标准，以及ICT在能源领域的应用尚处于“拓荒期”等因素，均对能源互联网的进一步发展构成掣肘。

　　如果说资源是过去能源安全的命脉，现在看来，技术将占据越来越重要的地位，正在成为能源安全的新命脉。能源作为驱动城市发展的动力，在智能化之后，联动人们在消费的方方面面的信息化实践，能更好的在城市体系中协同发展。

　　当今世界正在第三次能源转型的路径上稳步推进。以技术专家与先进企业为代表的各方力量正努力以无污染、可再生、智能化为具体方向，落实推进先进技术，确保社会可持续发展。在可见的未来，人们将在一个更加高效、安全与清洁的城市能源系统中自在生活。（【无所不能 文|能豆君】）