守正创新！秦海岩：打破“技术锁定”，加快绿色电力燃料发展 ，助力碳中和目标
发布日期：2024/10/17
秦海岩 中国可再生能源学会风能专业委员会秘书长
当前，实现碳中和已成为国际社会的主流价值观。终端用能电气化，电力来自风光等可再生能源，是实现碳中和的现实路径。而电力系统零碳化则是其他部门及全社会实现碳中和的基础。在此背景下，电力系统正迎来巨大变革，风电、光伏发电量在未来电力系统中的占比将高于80%，甚至达到100%。根据张树伟的《转型中的电力系统：本体论与认识论》一书，这将是一个高度多元、灵活、低碳（直至零碳）的电力系统，存在巨量的超过最大负荷很多倍的本地风电与光伏装机，以满足大部分的电量需要。相关研究显示，风电、光伏的装机容量需要达到最大负荷的3~8倍，才能够既满足每时每刻的电力需求，同时又实现80%以上的电量来自可再生能源，从而实现电力系统脱碳的目标。在这个电力系统中，必将在系统低谷和风光大发时段存在大量过剩电力，它们的边际成本为零。为充分利用这些零碳便宜的电力，“Power to X”是一个现实可行的路径，即通过以电转氢为核心的系统，将可再生能源发电转化为氢，再与后续化工流程相结合，生成绿氨、绿色甲醇等。
张树伟 《转型中的电力系统：本体论与认识论》
然而，推广一项创新型技术总会遭遇诸多障碍，其中首先要破除的障碍就是“技术锁定效应”。所谓技术锁定，是指与传统技术相比，先进技术市场导入成本高、认知度低所导致的推广障碍。新技术在被发明出来后的很长一段时间里都面临成本高、性能差问题，与现有技术相比缺乏竞争优势。如果这项技术无法在市场中被转换为具体产品，为发明者带来经济价值，并逐步构建起商业生态系统，吸引更多人进来改进技术，将成本降得足够低，那么无论这个技术有多大的未来潜力，也难以得到推广使用。
要打破“技术锁定”，一条路径是让企业家可以在特定的应用场景中不断改进技术。在技术诞生之初，靠对市场有着敏锐度的企业家找到正确的应用场景，让技术能够赚到钱，从而可以持续打磨技术，使它逐渐成熟，成本不断下降，进而实现更大规模应用，直到普遍化。张笑宇在《产业与文明》一书中将这个过程称为“漏斗-喇叭”模型，打破“技术锁定”则是渡过技术的“尴尬期”。在人类历史上，这方面的例子比比皆是。最早的蒸汽机十分笨重简陋，且无法转动，只能运行活塞运动，无法应用于运输业。但它在煤矿上找到了适合自己发挥作用的场景，作为抽水机用于矿井排水。企业家也从中挣到了钱，从而可以持续改进技术。直至60多年后瓦特推出新型实用蒸汽机，蒸汽机才作为动力机械日益广泛用于工业、运输等领域，对人类社会发展进程产生了重大影响。早期的蒸汽机车故障多发，速度慢，效率低，但它同样在煤矿上有了用武之地，进行煤炭运输。这是因为从矿坑到仓库的运输路线是固定的，十分适合采用轨道交通。并且煤矿可以为蒸汽机车提供燃料，而对于煤矿来说这几乎不会增加成本，还可以省掉大量人工成本。此后经过20多年的试验、改进，蒸汽机车才开始用于长距离铁路运输。石油产业发展之初，没有人会想到它有朝一日会成为交通运输领域的主要燃料，但石油找到了属于自己的特定应用场景——照明，并从照明市场中获得了收入，为石油行业不断改良开采、冶炼工艺创造了条件。等到20多年后内燃机汽车出现，石油迅速在交通运输领域得到大规模应用。
张笑宇《产业与文明》
打破“技术锁定”，也可以通过政府出台政策的方式来实现。政府通过制度安排创造出一定的市场空间，依靠市场拉动，驱使技术进步和成本下降。比如，在我国，风电、光伏之所以能够取得今天的发展成就，成为最便宜的电力，就是依靠过去20年国家出台的《可再生能源法》等一系列产业政策提供适当的市场规模，通过市场拉动，风电、光伏技术才得以进步，成本随之下降，最终实现了商业化应用。当下，绿色电力燃料依然成本偏高，技术不够成熟，同样面临“技术锁定效应”的风险。破除这个阻碍，也可以采用出台强制性政策为绿色电力燃料创造应用市场的方式。
在国际上，国际海事组织（IMO）于2023年7月通过了具有国际约束力的“2023年船舶温室气体减排战略”，明确了国际海运温室气体排放尽快达峰，并考虑到不同国情，在2050年前后达到净零排放。欧盟于2023年9月发布了2023/1805指令，要求在航运中使用可再生和低碳燃料。而根据欧盟发布的2023/959指令，自2024年1月1日起，航运业被纳入欧盟碳排放交易体系（EU ETS）。这迫使船运公司加快通过绿色电力燃料替代传统燃料，从而在全球范围内为绿色电力燃料打开了市场空间。预计到2040年，全球航运业的绿色甲醇需求量会达到1.37亿吨。市场规模的扩大，有助于推动技术进步，提升绿色电力燃料的经济性。
我国应抓住这样的契机，通过政策手段促使绿色电力燃料完成从应用示范到商业化、产业化发展。我国拥有发展绿色电力燃料的显著优势，我国东北三省和内蒙古东部地区的风光、生物质、水资源丰富。优良的港口条件，有利于建设绿色船用燃料转运基地。目前，这些地区的风电度电成本已经降至0.15~0.20元/千瓦时，预计到2025年可以进一步下降到0.12~0.15元/千瓦时，无论是电解制氢，还是电转氨、电转甲醇，都会具有良好的经济性。希望国家从顶层设计入手，出台政策将航运业等纳入碳排放权交易市场，为绿色电力燃料打开一定的市场空间，通过市场拉动促进技术进步，降低其成本。建议各地政府、船运公司、新能源企业、甲醇企业、设备制造企业和工程公司等组建联合体，合力推动绿色电力燃料尽快渡过“尴尬期”。其中，地方政府应协调各类资源，支持装备制造业、新能源项目开发、电力燃料生产项目建设，确保新能源电力和生物质的稳定供应。船运公司应签署长期协议，前期在价格可承受的情况下采购适量绿色甲醇，通过逐步扩大市场规模来支持技术进步，实现降本，进而锁定未来的低价。设备制造企业和工程公司应充分利用政策支持及市场拉动形成的窗口期，从应用示范做起，加大技术研发力度，逐步实现规模化建设。设立产业发展基金，支持产业界开展技术研发、示范项目建设等。各方携手推动绿色电力燃料打破“技术锁定效应”，使之实现商业化、产业化应用，未来十年内在中国东北三省和内蒙古东部地区打造一个产出绿色电力燃料的“新中东”。依托于此，可再生能源资源富集地区将可以充分利用零碳便宜的可再生能源电力优势，形成以可再生能源开发利用为基础的区域经济社会发展新模式（ROD模式），通过大力发展新能源产业，建设战略性新兴产业集群，打造零碳产业园，构建零碳工业体系，推动区域经济发展。
来源：风能专委会 作者：秦海岩
