陈清泉院士：氢能参与数字化能源耦合前景广阔

日前在京召开的中国电动汽车百人会论坛（2022）上，中国工程院院士陈清泉指出，氢气具有能源和物质的属性，具有燃料和材料的属性，能够耦合电力能源和化工能源，耦合能源流和物质流，在我国未来的能源系统中的地位将越来越重要。

“在碳达峰、碳中和目标下，我国化石能源只能打‘减量牌’，我们必须要提高可再生能源的利用率。”陈清泉表示，我国拥有丰富的可再生能源的资源，可再生能源禀赋相当于我国峰值能源需求总量的2.7倍，但需要储能来解决稳定供应问题，而氢能可以解决大规模可再生能源的储存问题，也可以解决电力不能解决的冶金、化工行业的原料问题。

陈清泉介绍了两条制氢路线，一条是通过太阳能、风能电解制氢，来氢气储存，另一条是通过生物发酵乙醇重整制氢。他表示，我国氢气资源，特别是工业副产氢非常丰富，煤制氢产量占世界的1/3，但含有杂质较多，不能用于质子交换膜燃料电池。而在质子交换膜制氢方面，国内外都做了很多大容量装备，可以做到大型化，但是低成本技术仍然未实现。我国在质子交换膜关键材料技术和大型化方面仍然存在短板，产业化速度应尽快提升。

陈清泉还在会上提出“四网四流”的概念，“四网”是指能源网、信息网、交通网、人文网。人文网是上层建筑，而能源网、信息网、交通网是经济基础；“四流”是能源流、信息流、物质流、价值流。他表示，“四网四流”融合，将有助于推进碳中和、促进数字经济。

在陈清泉看来，通过“四网四流”融合，首先可以充分发挥数字经济的红利，其次可以使没有用的能源变得有用，同时促进实现碳中和目标。其中最主要的原因，是做到“人—机—物”的结合，“人”是人文世界，“机”是计算机，即信息世界和物理世界，通过人文世界、信息世界、物理世界的融合产生智能。有了智能，我们就可以有智能的能源。

“在能源里，存在多种形态，通过不同能源形态的耦合，比如风能、太阳能是间歇性的，电网不能接受时拿来制氢，就把能源流变成了物质流，需要时，氢气再跟氧气结合，通过燃料电池发电，有助于解决电力能源和化工能源的矛盾。”陈清泉表示，通过“四网四流”产生智能，既能把没有用的能源变成有用的能源，又能促进实现碳中和。而氢在其中着重要的作用，因为氢气具有能源和物质的属性，具有燃料和材料的属性，所以能够耦合电力能源和化工能源，耦合能源流和物质流。

据陈清泉介绍，“四网四流”有三个载体：一是要有区域的智能能源管控中心；二是电动汽车，它是移动的能源和储能载体；三是光伏建筑，它是固定的载体，作为发电厂，多余的电量既可以与电网连接，也可以制氢，还可以给电动汽车充电。

“我们通过这三个载体，把电力网、能源网、区域网结合，从纳米网一直可以连到区域网的国家电网。”陈清泉强调，通过“四网四流”，可以将不同的能源形态（电力、气、热）通过数字化耦合优化，将废弃的能源转化为有用，并来助推碳中和。