特斯拉电池工厂大爆炸！行业警钟已敲响，锂电池储能问题堪忧

伴随2021年的到来，一个波澜壮阔的“二十年代”徐徐开启。 未来十年，我们将 见证的新能源的崛起，化石能源的衰落。

从去年开始，全球能源行业已经发生大逆转。 全球最大的可再生能源供应商美国NextEra能源公司市值飙升至1500亿美元，一度超越埃克森美孚公司和雪佛龙，成为全球价值最高的能源企业。 到了年底，随着油价有所回升，埃克森美孚才勉强挽回了些许尊严。

在与气候变化的对抗中，2020年是有史以来最关键的一年。 这一年，世界开始行动起来，努力修复几个世纪以来对气候的破坏。 全球最大的几个经济体都做出了净零排放、碳中和的承诺。

这一年，传统能源巨头在对新能源的态度上发生了翻天覆地的转变。

01

传统能源巨头蜂拥进新能源领域

2020年，全球化石能源巨头经历了有史以来最为痛苦的一年。

油价暴跌，巨额亏损。以往，他们总能在低谷后再次攫取复苏后的暴利。与往年不同，这次不再是简单的周期性经营亏损。他们 必须面对一个新的残酷现实—— 承诺大幅甚至全部减 少温室气体排放。

在这种要求下，未来石油需求和煤电需求都将大幅下降。 大力发展可再生能源，成为传统化石能源巨头转型最为清晰的发展路径。

我们看到，过去一年，全球化石能源巨头不约而同的疯狂涌入新能源领域，并斥以数以万亿的资金。这几乎颠覆了想象。

美国能源巨头杜克能源欲斥资4000亿砸向风电、光伏等领域。 杜克能源去年宣布，未来5年计划斥资560亿美元（折合3920亿元人民币）的资本投资计划， 希望到2025年将可再生能源发电指标翻一番，设定的目标是自行投资或购买16000MW可再生能源装机量 。 并计划到 2050年，新增40000MW太阳能和风电装机量，这将占到杜克能源公司2050年夏季总装机 量的40%。

西班牙石油巨头雷普索尔计划将可再生能源产能扩大五倍。 去年底，雷普索尔宣布，在未来十年内将可再生能源产能扩大五倍，并从石油业务中筹集资金，将可再生能源发电能力从目前的2.95吉瓦扩大到15吉瓦，包括风能和太阳能。

法国石油巨头道达尔计划未来十年内，每年在可再生能源上投入30亿美元。 道达尔未来10年能源产量将增长三分之一，其中大约一半将来自液化天然气，另一半来自电力——主要来自太阳能和风能的增长。

英国石油巨头BP将可再生能源产能从2019年的2.5GW拉升至50GW。 BP打算在2030年底前，将在低碳能源的投资总额拉升10倍达到50亿美元，并将可再生能源产能从2019年的2.5吉瓦拉高至50吉瓦。

葡萄牙石油巨头GalpEnergía计划到2030年，将其可再生能源的规模扩大到10吉瓦 ，计划将集团10%至15%的投资用于可再生能源发电。

欧洲最大电力公司之一Enel拟投资700亿欧元扩大太阳能、风能业务。 去年底，Enel宣布2021-2030年的战略重点是加速能源转型。其中，约700亿欧元用于扩大其风能和太阳能业务，可再生能源发电规模将从目前的45GW增至120GW。

西班牙最大电力公司Endesa拟在未来三年将太阳能等发电总容量增加50%。 Endesa表示将在2021-2023年期间筹措79亿欧元投资用于脱碳，新可再生能源产能等。其中，可再生能源将获得33亿欧元，用于投资约3000MW的太阳能和900MW的风电。

西班牙电力巨头Iberdrola计划5年投入760亿欧元，将可再生能源装机增至60GW。 去年底Iberdrola公 布了调整后的新5年投资计划，将在2021-2025年间，投资750亿欧元大力发展可再生能源，到2025年将可再生能源装机从去年的32吉瓦增至60吉瓦。

以上只是我们列举的部分化石能源巨头在可再生能源领域的投资计划，更多的案例不胜枚举。

颇具前景的可再生能源，吸引的不只是能源巨头。 越来越多非能源企业也开始蜂拥而入。

比如澳大利亚铁矿石巨头FMG，去年底就宣布2022年或2023年开始生产风能、太阳能、氢气和氨水等可再生能源，最终目标是达到236吉瓦的清洁能源产能。又比如 日本电信巨头NTT宣布，到 2030年将可再生能源发电能力从现在的300兆瓦提高 到7.5吉瓦。

02

技术创新的力量

从目前公开资料统计，未来5年时间，全球至少有万亿美元以上资金将进入可再生能源领域。

相对于未来更为庞大的体量，目前投入的资金还只是冰山一角。国际可再生能源署预计到2050年，为了实现碳中和，全球需要在清洁能源领域累计投资130万亿美元。

这些资金大部分将投向风电和光伏相关 领域 。

十年前，这简直无法想象。

越来越多的企业将宝押向新能源，除了情怀，更多的因素是源于以风电、光伏为首的新能源竞争力越来越强。

在技术进步和规模效应推动下，风电和光伏已经成为全球最具竞争力的能源。

以风电为例，十几年前，陆上风电单位千瓦造价高达12000元，如今已经下降到7000多元。国内上网电价已经下降至0.29元/千瓦时（I类区域），部分地区成本已经下探至0.15元/千瓦时。

十几年来，风电技术不断推陈出新，目前已经进化到第四代风机——人工智能风机，这种风机为全球新能源加速开发创造了契机。

有兴趣的同学，可以观看B站上一条爆红的 讲述风机进化史的科普视频，为了方便大家观看，我们将视频上传至此。

远景能源工程师告诉我们，他们推出的伽利略超感知风机就是人工智能风机。 在前三代增加偏航、变桨、独立变桨基础 上，工程师们在风机中创造性融入了人工智能元素。

这种风机能够利用传感数据，结合人工智能模型，实时还原所在机位的风信息，并对比实际运行情况与设计的差异，进行不断的精细调整。 这样一来，风机不再是按照预设好的场景程式化的变桨，而是依据实际的气流特性求真务实的变桨。 就和伽利略一样，能够用实例来验证固有理论。

当成千上万台伽利略超感知风机遍布群山、平原、海洋，大量的实例验证信息将在云端刻画出风机该有的样子，然后传回每一台风机，进而使风机不断进化，将潜力发挥到极致，再次提升发电能力。 而且，这种进化不仅可以体现在某一台风机上，也体现在整个风电场上。 依托边缘计算技术，风电场集群的人工智能，可以回顾和预测数十台风机已经和将要经历的风况，协调各个风机的运行，实现风场整体发电能力的最大化。

除此之外，伽利略超感知风机还有很多进步，比如可以借助先进的趋势感知能力，在线规划风机的寿命策略，找到最优的运行模式，从而降低运维成本。可以通过大量结构受力样本，知道风机哪一部位需要进一步加强，哪一个部位可以优化减少材料，再运用到新风机的制造上，从而降低建设成本和度电成本。

风电如此，光伏创新更是层出不穷。

光伏转化率已经从十几年前的14%左右，上升到了目前的23%以上。晶硅组件价格从十几年前接近40元/瓦下降到目前1.4元/瓦左右。

技术创新和成本下降，让光伏成为近十年内降本速度最快的能源之一。 根据 国际可再生能源署 数据，全球光伏LCOE （平准化发电成本）由2010 年的0.378$/kWh快速下降至2020年的0.048$/kWh，降幅高达87%。

今年开始，不仅是风电， 国内大部分地区光伏项目都可以实现平价上网。在海外一些国家，由于非技术成本占比较低，一些光伏项目度电成本已经低至0.1元人民币以下。

虽然没有人能准确预测未来，但是新能源未来却是确定的。

在风电和光伏等可再生能源的驱动下，一个全新的时代序幕已经徐徐拉开。

/ END /

​8月中旬，美国加州经历了19年来首次滚动停电。加州独立系统运营商发出警告， 由于电网吃紧，需要采取分区滚动式停电模式来防止电网崩溃。 消息一出，引发关注。正值美国大选之际，这一话题瞬间被政治化。据媒体报道，停电事件中，超过100万人失去了电力供应。

目前的初步原因汇总显示：停电是多种概率事件同时发生造成的，其中包括天然气机组的宕机；高温天气跨区联络线过热限流，部分老化线路容量不足；风电场宕机等等。系统调度与监管机构对于系统是否购置了足够充足的备用仍旧存在认定上的争论。

上一次加州下令滚动停电是在2001年能源危机期间。 从1月到5月，发生多次停电，其中一次影响150多万客户，其原因是能源短缺和能源批发商操纵市场合力发挥作用的结果。

加州州长纽森（Gavin Newsom）强调，加州电力短缺是“不可接受的”。他将电力短缺归因于加州从污染性的天然气过渡到太阳能、风力发电等“清洁”能源的结果，因为太阳下山之后或无风时，无法发电。他承诺释出更多能源，也将对电力短缺进行全面调查。纽森表示， 由于过去几天创纪录的高温，用电需求大增， 曝露 出可再生能源的不足。

光伏发电出力特性会给电网安全稳定运行造成巨大影响。截至2019年年底，美国加州光伏发电的装机容量为2740万千瓦，占美国光伏发电总装机容量比例约36%，居全美第一。光伏发电量通常情况下占加州总发电量的比例约为20%。

在高比例光伏发电接入的情况下，加州净负荷曲线为“鸭型”曲线，即负荷曲线在中午前后到达低点，在15时之后开始上升，负荷曲线峰谷差大，这为加州电力调度带来困难。

为此， 加州一直非常重视需求响应发展，通过相关激励手段调动负荷侧灵活资源积极性，以解决电力供需矛盾。 然而，此次罕见热浪袭击加州，加之疫情影响，居民大多居家，空调负荷等温度调节负荷激增，大大激化了原有的电力供需矛盾。

本次加州轮流停电事件一方面说明， 光伏发电、风电等电源出力具有波动性、反调峰性，对电网安全稳定运行造成的威胁不可忽视 。高比例新能源发电接入的情形下，亟须开展电力电子化电力系统稳定性基础分析、电力电子化电源的宽频带振荡特性等基础理论研究，完善电力系统稳定计算标准体系，突破海量超电磁暂态仿真技术瓶颈，提高电网仿真分析能力，支撑深度认知电网特性。

另一方面，本次加州轮流停电事件中，高比例光伏发电接入、罕见高温、疫情居家等多因素交织，充分表明在电网安全运行中，考虑单一因素具有一定的局限性，多种情景叠加则进一步考验电网供电能力。 电网企业需在规划、运行、营销乃至应急等环节充分考虑综合因素，确保供电可靠。

随着分布式电源、储能系统、新能源 汽车 等领域相关技术不断发展， 负荷侧灵活资源有着极大的开发利用空间 。我国经过多年摸索，在负荷侧灵活资源利用上取得了显著成效。据相关研究，我国负荷侧灵活资源超过2亿千瓦，通过相关政策、机制挖掘这些资源价值，意义重大。

电力服务具有普惠特点，涉及民生问题。本次加州轮流停电事件中，电力供需紧张在电力及上游能源市场上造成了一系列连锁影响。 电价快速上涨加重了防疫期间居民、企业的经济负担，对经济 社会 发展造成巨大影响。

反观国内，在防控新冠肺炎疫情期间，电网企业主动担当，坚决执行国家降低电价政策，有力支撑“六稳”“六保”目标实现，充分体现出我国的制度优势。可见，我国电网 健康 发展需要坚持制度自信，发挥“六个力量”，为经济 社会 发展和民生改善提供有力保障。

近日，极端寒潮天气横扫了位于美国南部的多个地区。在当地时间二月二十日，美国白宫了发布声明，美国总统拜登已经批准德克萨斯州进入“重大灾难状态”，并且命令联邦政府对百姓提供援助。

由于极端寒潮天气破坏了德克萨斯州的电力系统，德克萨斯州从14日就已经开始出现大范围断水断电，数百万民众在黑暗和严寒中苦苦支撑。而美国的一些政客们，却上演了一场“甩锅”大戏。

极端寒潮天气导致德州一些风力涡轮机被冰雪冻结而无法正常供电。虽然风力发电只占了德州冬季计划发电量的7%，一些保守派政客却抱怨得州过度依赖可再生能源。

对此，德州州长格雷格·阿博特将供电系统的崩溃归咎于风能和太阳能，并将责任推给了运营德州电网的电力可靠委员会（ERCOT），称“这是电力可靠委员会彻头彻尾的失败”，要求对其展开调查。 然而当阿博特的锅刚一甩出，电力可靠委员会就马上拒绝承认自己有问题，并称他们在一周前就做准备了，目前的断电危机只能怪恶劣的气象条件。

德克萨斯是美国石油和天然气生产第一大州，本应该是美国最不缺电的地方，在能源大州发生这样的事情让很多人感到震惊。

德克萨斯州自认为可以靠着充足的能源储蓄和强大的发电能力，能够起到自给自足，坚决不受美联邦政府监管。运营德州电网的ERCOT也是一个特殊的存在：它为德州90%地区提供电力服务，却故意和美国其他地区隔离区分开来。从一开始，它就避免人们跨州购买或销售电力，独立形成了一个自给自足的闭环，把德州变成了一座“电气孤岛”。这可能就意味着，德州这次断电将无法从外部得到电力补充，除非接受美联邦监管，接入德州之外的电。

目前德州发电主要是靠天然气、风电等新能源，比传统发电方式来说，新能源发电对天气的要求更高一些，因为寒潮会导致发电设备被冻住。德州当地的燃煤电厂此前也相继被关停，这也是导致德州电力系统应急储能和灵活调节能力不足的一个大问题。

在美国目前全国有电力企业3000多家，其中包括私营企业、联邦公营、市政公司、电力合作社等多种形式。在电网系统中各环节主体又处于相对分散的模式，这也导致了电力公司之间的调度难度加大。所以一旦出现紧急事故，他们之间互相支援的能力也是很有限。

基于以上种种因素结合，德州的电力就变成了如今的样子。

nyiso

和iso-ne。这七大iso只涵盖了美国大约60%的用电量。剩余的40%主要分布在美国的东南部和广大的西部地区。这些地区的电力工业依旧处于垂直一体化的传统管理模式，由当地的公共事业服务公司（utility

company）来统一调度、运营和收取费用。

iso是非营利性的独立机构，主要负责其管辖区域内市场的运行和调度、发电和输电规划以及系统的运行安全。iso不拥有电力资产，其运营成本和员工工资由各市场参与者分摊，最终会均摊到用户的电费中。iso的调度职能对应国内的“网调”。只不过，有些iso只包含一个州（如ercot，

caiso和nyiso），有些iso包含多个州（如pjm， miso，

spp和iso-ne）。跨州的iso下面没有相应的“州调”，即所有的调度指令直接发送到机组，不用经过（也不存在）州一级的调度机构。

批发侧的电价一般采用节点边际电价lmp。根据输电网络的结构按一定的规则把系统划分成很多的节点区域（cpnode）。发电机和负荷就连接在这些节点上。iso在进行调度时会运行相应的机组组合（scuc）和经济调度（sced）模型。lmp是这些模型运行完之后得到的结果。由于存在阻塞和损耗，每个节点上的电价都不一样。目前，美国所有的iso都以lmp模型作为批发侧电力市场的电价机制。

公共事业服务公司的发展历史和演化

在90年代中期，美国的电力都是由垂直一体化的公共事业服务公司提供的。公共事业服务公司在产权结构上分为两种：一种是由投资者所拥有的（investor-owned），这种占了大多数；另一种是由大众持有的市政公司（publicly-owned

municipal

utility），这种占少数。从1995年到2002年之间，电力工业的改革渐渐拉开了序幕，其主要成果就是打破垄断引入竞争，以及独立调度机构iso的成立。

从历史上看，电力改革主要发生在由投资者所拥有的公共事业服务公司身上。而由大众持有的市政公司，绝大多数至今依然没有什么变化。电力工业可以分做四个独立的部分：发电，输电，配电和零售。在美国20多年的电力市场化改革的过程中，逐渐形成了一个共识：发电、输电和零售侧是可以开放竞争的，而配电侧被认为是天然垄断的，因此要受到监管（对于由投资者所拥有的）或者大众持有股份（对于大众持有的市政公司）。

其中，发电侧的开放体现在大量的发电机组从以前的公共事业服务公司中独立出来，成立了商品化的独立发电商（independent

power

producer）。改革以前，是基于平均发电成本的办法对机组进行补偿。改革以后，这些机组参与到市场竞争中，是以市场的价格来获得相应的利润。输电侧的开放体现在允许第三方进入其输电网络，并为独立发电商提供非歧视性的输电服务。比如，在传统的垂直一体化状态下，公共事业公司自己拥有输电网，因此会优先调用自己的机组而对其他机组使用自己的网络具有排他性。改革以后，尤其是在成立了iso和rto（区域输电组织）之后，输电网络对市场中所有的独立发电商都是公平开放的。零售侧的开放体现在用户可以自由的选择供电商，而供电商之间则是相互竞争的关系。由于配电网是由公共事业公司所有的，供电商为用户提供电力服务时，需要向公共事业公司购买输电服务。这就使得，供电商只能在零售服务类型上提出创新的产品，而不能通过另建一套网络（比如中国联通、中国移动各自拥有自己的电信网络）的形式来相互竞争。例如，为了吸引用户跟自己签订用电合同，有的零售商提出凌晨0至2点用电免费，有的零售商保证自己的电力100%来自绿色清洁能源，而有的零售商提出跟用户签订一年的低价合同以规避电价波动的风险。

三张电费单

本节主要从美国三个不同地区的电费账单分析美国各具特色的配电侧（或零售侧）的电价制度。

a.

电费单1

第一张电费单来自印第安纳州某居民用户。该地区属于miso的调度管辖范围，但是具体的供电服务是由duke

energy这一公共事业服务公司来提供的，每个月的电费也由该公司来收取。其代表性在于，该地区存在批发侧的竞争（即发电机组竞价上网），但是不存在零售侧的竞争（即终端用户无法选择供电商，供电服务由区域的公共事业服务公司垄断）。这代表了美国目前大部分用户所面临的情况。

分析该地区2014年12个月的电费账单，发现其电费主要由三个部分组成：

1）居民服务费（residential

service）9.4美元/月。这个费用直接加在账单上，跟用电量多少没有关系。该费用基本保持固定，每月稍微有浮动。

2）基本用电费。采用阶梯电价的方式，但第二段的电价比第一段要低。每月用电量低于300度电的部分，电价为0.092945美元/度；高于300度电的部分，电价为0.054178美元/度。这个定价标准在一年内基本固定，不同的季度之间稍微有所浮动。

3）各种调整费。2014年1月份的收费标准如下表所示。一共有9项，但不同的月份，项数可能增加或减少一些。在不同的月份，每项费用的值也可能进行一些微调，但差别不大。

除了上面三项之外，还要加上7%的州税。举一个例子。如果某用户在该月用了622度电。那么交给公共事业公司的费用为：

9.4 +

（0.092945*300+0.054178*322） +

0.045378*622=82.95美元

再加上7%的州税，账单上显示的总费用为88.76美元。所平均下来，一度电的总费用为0.143美元，合0.885元人民币/度。

值得注意的是，在采用阶梯电价时，第二段的价格比第一段要低。这与国内很多人的思路相反，因为我们一般习惯第二段的价格要高一些。这是因为长久以来，在中国水、电等资源属于稀缺产品，把第二段的价格定的高一些有利于控制其用量。而在印第安纳州，电被认为是一般性的商品，买的越多价格自然更便宜。这更符合经济学的原理。

b.

电费单2

第二张电费单来自美国德克萨斯州某地区的用户。其代表性在于，该地区既存在批发侧的竞争，又存在零售侧的竞争。在批发侧，发电商通过ercot的交易平台竞价上网。在零售侧，用户可以选不同的售电商来为自己提供服务。虽然用户可以选择不同的零售商，但接入用户家里的只有一张电网，即当地的公共事业公司所拥有的电网。各零售商不可能建立自己的电网，因此只能通过租用当地公共事业公司的电网，向其支付一定的输配电费用。电网的维护和维修，以及电力系统的可靠性，都应该由公共事业公司来负责。

美国很多州是不存在零售竞争的，但有少数州走在了零售侧市场改革的前沿。目前，德州的改革是最充分的，电力销售的61%是在零售市场中完成的（也即39%的电力依然是公共事业公司垄断销售）。其他的州当中，在零售市场售电的比例分别为：缅因州45%，

宾夕法尼亚州38%，

康涅狄格州34%，俄亥俄州30%，伊利诺伊州32%，马萨诸塞州31%，新泽西州31%，马里兰州31%，新罕布什尔州26%，纽约州25%，蒙大拿州16%，加州8%，内华达州3%，俄勒冈州3%，华盛顿州2%。余下各州还没有形成零售市场，比例为0。

在德州，满足条件的人或公司都可以向德州公共事业委员会申请成为零售商。零售商的一般拥有如下职能：

从批发市场买电。

向输配电公共事业公司（transmission

and distribution

utilities）购买输配电服务并支付其相应费用。

以一定的价格把电力卖给用户。由于零售侧是竞争的，因此零售商在满足德州公共事业委员会对电价要求的基础上，可以自由设定卖给用户的电力价格。

当用户需要电力服务时（比如电力设备维修），可以直接跟零售商联系。零售商再跟当地的公共事业公司联系使其提供需要的服务并支付相应的价格。

必须为用户提供24小时免费咨询电话。

必须建立信息接口，与ercot和其他市场参与者交换电表数据和与用户选择其他零售商有关的信息。

以德州圣安吉洛市为例。虽然该市人口只有10万，但电力零售商却有十几家之多。用户除了可以向零售商买电之外，也可以直接向公共事业公司买电。它们之间是竞争的关系。每个零售商都向用户推出了不同的“用电套餐”。以下是几个不同公司的具体套餐标准：

套餐一：需与某零售商签订6个月的用电合同，每度电的价格固定为8.3美分，并保证100%的电力来自可再生能源。

套餐二：与某零售商签订12个月的用电合同，每度电的价格固定为7.1美分，大约有11%的电力是来自可再生能源。

套餐三：按月签合同，第一个月的电价为每度电9.1美分，此后每月电价需要根据零售商的标准做一些调整。保证6%的电力是来自可再生能源的。

该地区的用电套餐计划多达几十种，其中包括公共事业公司自己推出的套餐。用户根据的实际需求，选择最合适的零售商并与之签订用电计划。

一张德州圣安吉洛市的电费账单应该包含三部分。第一部分是按照套餐计划付给零售商的费用。第二部分是支付给当地公共事业公司的电力输送费用，这部分费用是受到德州公共事业委员会监管的。收费的标准规定得非常详细，相关的文件多达370页。用户可以随时对这些文件进行查阅。由于其条款过于繁琐，在这里笔者仅列举居民用户电费账单上出现的各种费率值，如表2所示。对其具体的含义和计算方法不做详细描述。第三部分是所缴纳的税值。

c.

电费单3

第三张电费单来自美国科罗拉多州的用户。其代表性在于，该地区没有成立iso，依旧处于垂直一体化的传统电力工业状态。公共事业服务公司负责调度机组为其管辖区内的用户供电。该州主要有四个大的公共事业服务公司：xcel

energy， black hills colorado， platte river power authority和public service co.。

虽然它们在各自的供电区域内是垄断地位，在批发和零售侧都不存在竞争，但各公司依旧有动力为用户提供更好的服务。比如，xcelenergy公司近几年在大力发展风电以降低用电成本，在2015年某时刻风电的发电量甚至超过总供电量的50%。

再如，上述后三家公司最近达成了一项协议，决定成立一个小型的电力库（pool）来对三个区域的发电资源进行统一的调度。预计2015年该项举措会使三个区域的供电成本降低770万美元至1330万美元，这些节省的成本最终会使得用户受益。另一方面，这些公共事业服务公司会受到州和联邦能源管理委员会的严格监管。其电费制定的标准都是基于一定回报率的合理水平。

以xcel

energy公司为例，在其网站上详细公布了电费收取标准手册。它向用户收取的电费，要严格按照手册中的规定来计算。该手册的条款非常复杂。总结起来，xcelenergy公司主要为用户提供了两种不同类型的用电选择：

1）类型r，即一般性服务类型，适合大多数用户的选择；

2）类型rd，即基于容量需求的服务类型，适合家里拥有许多大功率用电器的用户。此外，如果用户安装了小型光伏发电系统，还有一些特别的优惠政策和计价方式。下面分别予以阐述。

对于类型r，

其电费的收取标准如表3所示。由表可见，用户的电费主要由三部分组成：

1）

每月固定的服务和设备费；

2）基本用电费。在夏季的收费标准中，第二段（高于500度的部分）的价格比第一段高。这与印第安纳州相反。

3）各种调整费。此外，还要加上6.5%的税。

类型rd的电费收取标准如表4所示。它也主要由三部分组成，不过与类型r相比有如下的不同：1）其每月的服务和设备费要高；2）基本用电费包括容量和电量两部分。容量部分是基于用户该月的容量需求（billing

demand）来计算的。容量需求是基于用户电表实时测量数据而得来，它等于该用户在该月每15分钟的平均用电需求的最大值。电量部分的价格要远低于类型r。3）调整费当中，前四项是基于容量需求而不是实际用电量来计价的。

对于家里安装了小型光伏发电系统的用户，用户可以选择r或者rd服务类型标准，只不过基本电费是以“净用电量”作为计费基准的。也就是说，用户需要安装双向电表，“净用电量”等于电网为用户提供的电量减去光伏系统向电网提供的电量。如果“净用电量”等于负值，表明用户所发的电大于其所用的电，则把它折算到下一个月的账单中作为“credit”，以此类推。此外，为了鼓励光伏发电系统的安装，xcelenergy会向用户提供补贴，补贴的标准是根据该光伏发电系统的实际发电情况而事后确定的。xcelenergy与美国可再生能源国家实验室联合开发了一套pvwatts的系统专门用于计算补贴的标准。用户可以随时访问该网站进行核实。这些额外的补贴也会反映到用户每个月的账单中。

结语

美国的电力工业发展水平在各个地区都是不一样的，因此电价的制度也存在很大差异。看到印第安纳州账单所反映的居民用电价格约为0.885元人民币/度。其他两个地区的用电价格也与此差不多。考虑到美国民众的平均收入，这个电价相对中国是比较低的。其原因，除了是因为美国的能源供应充足，资源价格较低外，还因为通过改革提高了电力部门的运营效率，通过合理的机制设计（比如竞价上网调度）又进一步降低成本，通过提高透明度，使得电力公司的各项费用都有严格的标准和计算方法，接受社会大众的监督，从而使得收费更加规范。改革是发展的方向。改革必然会带来红利，为整个社会的经济发展带来好处。比如，美国20多年的改革过程中，遇到了很多问题，也出现了很多新的需求。相应的，就出现了一大批依附于电力工业的咨询公司、软件公司和科技公司如雨后春笋般出现了。甚至有很多人从原来的垄断企业中跳出来，成立了自己的公司。这为美国社会增加了不少的就业岗位，也为传统的电力工业注入新的活力。

除了15个州以外，煤炭、天然气或液态石油是2017年美国国内使用最广泛的发电燃料。

使用化石燃料的发电站仍然是大多数州最常见的电力来源。除了15个州以外，煤炭、天然气或液态石油是2017年美国国内使用最广泛的发电燃料。自2007年以来，煤炭作为最普遍的发电燃料的州数出现了回落，天然气、核能和水力发电已经获得了更多的市场份额。

在2017年，煤炭在18个州中提供了最大的发电份额，而2007年则为28个。天然气在16个州中占有最大的份额(2007年为11个)。

石油仍然是在一个州的发电份额中占比最高—夏威夷—2017年提供了州内62%的电力。对美国整体而言，2017年天然气提供了32%的发电量，略高于煤炭30%的份额。

除了化石燃料，核电提供了9个州最大的电力来源，高于2007年的6个。从2007年4月起，水电一直是6个州最普遍的电力来源。

水力发电原本是唯一的可再生能源发电来源，在美国各个州可再生能源发电中占据第一位。

扩展资料：

作为世界上最大的核电生产国，美国生产的核电占全球核发电量的30％以上，占美国发电总量20%。不过，美国几乎所有核电产能都是在40年前批准投产的，现有反应堆正陆续退役。

传统的核电投资大、安全要求高，很难与低成本的天然气和受政府补贴的风电竞争，但美国核电一直在寻找新的发展方向。

美国的商业反应堆多为私营公司所有，整个核工业的私人参与程度远高于其他国家。由于核电投资大、回收周期长，很难与低成本的天然气和受政府补贴的风电竞争，加之对安全防护要求不断升级，也成为核工业开发创新的绊脚石。

参考资料来源：中国网-2030年世界电力需求将翻番美国核电产业正在寻求突破

联合国秘书长古特雷斯日前在维也纳出席有关气候变化奥地利世界峰会时发出呼吁，国际社会应通过新的能源革命来应对目前日益严峻的气候变化。他指出，实现从化石能源到清洁能源的全面转型，既应对了气候变化，又能带来经济效益，还会保护和促进公众身体健康。

古特雷斯认为，气候变化带来的挑战远远超出当前面临的其他各种挑战；将全球气温上升控制在2摄氏度之内是世界必须采取的紧急行动。

古特雷斯指出，虽然现在世界上五分之一的电力产自可再生能源，但必须在此基础上继续向前推进。他列举了目前全球可再生能源项目：摩洛哥在建的一个太阳能发电站面积相当于巴黎，到2020年能够为100多万个家庭提供能源；中国去年7月份提前实现了到2020年达到105兆瓦太阳能发电能力的国家目标，太阳能发电能力比10年前增加了1000倍，占世界太阳能安装能力的近三分之一；美国的可再生能源到2021年将占到新增能源的69%。

古特雷斯指出，去年全世界可再生电力投资达到2420亿美元，这是一个令人振奋的数字，但这仍然远远不够。要全面实现向清洁能源转型，必须在2020年之前开展更大规模的投资。

古特雷斯说，以可持续的低碳排放发展模式建造基础设施，是当今世界可持续发展的唯一合理选择。因此，国际社会不仅需要加大城市和次国家级别的气候行动，还要大力鼓励地方性的气候融资创新方式，鼓励从大城市到小城镇投资建设低排放、对气候变化具有应对力的基础设施。

来源：中国经济网

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文/赵学良 中国石化发展计划部，当代石油石化

1美国氢能及燃料电池产业概况

美国能源局从1970年就开始布局燃料电池研发，并一直处于世界领先地位。燃料电池备用电源和燃料电池叉车已具备市场竞争力，处于商业推广阶段；燃料电池乘用车处于政府补贴商业推广阶段；燃料电池巴士、大型货车、商用车处于行车实验验证阶段。2018年美国被评为国际氢能经济和燃料电池伙伴计划IPHE（International Partnership for Hydrogen and Fuel Cells in the Economy，为2003年由18个国家和欧盟共同发起成立的国际合作组织）主席国。

美国参议院决议确定2018年10月8日为美国国家氢能与燃料电池第四个纪念日，“参议院第664号决议”给出如下13点理由：

1）氢原子质量为1.008，而且是宇宙中含量最丰富的化学物质；

2）美国是燃料电池和氢能技术开发和部署的世界领先者；

3）氢燃料电池在美国太空计划中发挥了重要作用，帮助美国完成了登陆月球的任务；

4）私营企业、联邦和州政府、国家实验室以及高等教育机构持续提高燃料电池和氢能技术，以解决美国最迫切的能源、环境和经济问题；

5）利用氢和富氢燃料发电的燃料电池是清洁、高效的技术，被用于固定电源和备用电源、以及零排放轻型 汽车 、公共 汽车 、工业车辆和便携式电源；

6）固定式燃料电池正投入到连续和备用电源的使用中，以便在电网停电时为商业和能源消费者提供可靠的电力；

7）与传统发电技术相比，固定式燃料电池有助于减少用水量；

8）燃料电池轻型 汽车 和使用氢气的公共 汽车 可以完全复制内燃机车的经验，包括行驶里程和加油时间；

9）氢燃料电池工业车辆正在美国各地的物流中心和仓库部署，并出口到欧洲和亚洲；

10）氢气是一种无毒气体，可以从各种国内可获得的传统和可再生资源中获取，包括太阳能、

风能、沼气以及美国丰富的天然气；

11）氢和燃料电池可以储存能量以帮助增强

电网，并使可再生能源的部署机会最大化；

12）美国每年生产和使用超过1100万吨的氢气；

13）工程和安全人员及标准专业人员就氢气的交付、处理和使用已经达成共识，并已制定出相关协议。

2美国发展氢能及燃料电池的初衷

美国参议院决议的理由充分说明，从国家层面而言，发展氢能及燃料电池具有降低二氧化碳排放、减少空气污染等清洁环保层面的意义，同时还具有降低燃油消耗、提高可再生能源利用率及电网可靠性等增加能源自给率、保障国家能源安全的优点。2014年美国发布《全面能源战略》，将“发展低碳技术、为清洁能源奠基”作为放眼长远的战略支点，并明确提出，氢能作为替代性能源将在交通业转型中起到引领作用。

2.1减少温室气体排放

由于氢燃料电池具有高效率和温室气体近零排放的特性，燃料电池系统能够在很多应用领域实现温室气体减排。美国能源部研究了燃料电池的温室气体减排潜力。燃料电池应用于热电联产系统时，相比传统热电联产系统可减少35%~50%的排放；燃料电池货车相比燃油货车可减少55%~90%的排放；燃料电池叉车相比柴油叉车或动力电池叉车可减少35%的排放；燃料电池巴士比内燃机巴士效率高40%；燃料电池备用电源相比柴油发电机可减少60%的排放。

美国能源部对比测算了不同能源介质运输工具的油井到车轮（WTW）温室气体排放情况。天然气制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳200克，低于美国现有电网取电－电动 汽车 路线230克和传统燃油车450克的排放标准。配有二氧化碳封存的煤气化制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳95克，生物质气化制氢－氢燃料电池路线每英里排放二氧化碳仅37克。

2.2减少燃油消耗

燃料电池提供了一种几乎不消耗石油的提供动力方式，且可覆盖美国大部分的石油消耗，如 汽车 、巴士、备用发电机和辅助发电机等。美国能源部的研究结果表明，氢燃料电池轻型 汽车 相比汽油内燃机 汽车 可降低95%的燃油消耗，相比混合动力车可降低85%的燃油消耗，相比插电式混合动力车可降低80%的燃油消耗。可以看出，相较大规模使用生物燃料、提高内燃机效率（ICEV包括使用混合动力 汽车 ），燃料电池车大规模应用后可以大幅减少国家的石油消费，到2050年燃油消耗量将降到目前的40%左右。

2.3提高电网可靠性、最大程度部署可再生能源

美国能源部预估光伏和风电的建设成本将大幅下降，“太阳计划2030”（SUNSHOT2030）设定的目标是2030年光伏电站成本为3美分/千瓦时，2018年美国陆上风电成本已低至2.9美分/千瓦时。光伏和风电将得到迅速普及，预计到2050年风能装机容量将达到404吉瓦，装机容量占总容量的35%；光伏装机容量将达到632吉瓦，发电量占总发电量的19%。

根据国际能源署发布的研究报告《GettingWindandSunontotheGrid》，当电网中间歇性可再生能源（以风电、光伏为主）的比例超过15%时，就必须配置相应的储能设施。另外由于可再生能源的生产水平在不同时间段、不同季节之间存在显著差异，例如欧洲的太阳能发电在冬季比夏季低60%左右，但电力需求却增加40%，也需要配置大规模、长时间的储能设施才能提高可再生能源的利用小时数，减少“弃风”“弃光”。

丰田、通用、奔驰、林德等企业组成的氢能理事会研究表明，氢能是大规模储存电能的一种重要选择：相比超级电容、压缩空气、电池、飞轮储能、抽水蓄能，氢能更适合长期大量储存能量。当需要大规模储能时可以液氢或者氢化物的形式存储于地下盐穴，估计每个兆瓦时的成本在50~150美元之间，与受地质条件限制较大的抽水蓄能相当，显著低于其他的能量存储方式。

2.4高能源转化效率

燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，效率非常高且不需要燃烧。氢燃料电池 汽车 的能量转化效率约60%，大约是汽油内燃机的两倍。

燃料电池用于固定电源，用天然气或丙烷发电效率大致为45%；如果将透平系统与高温燃料电池组合，发电效率可达到70%，结合热电联产系统效率可达80%，相比传统煤电、天然气发电45%~50%的综合效率提高35%~40%。

2.5降低污染物排放

美国能源部的研究课题表明，燃料电池发电系统比燃煤、燃气发电系统少排放75%~90%的氮氧化物、75%~80%的颗粒物（PM）。

2.6 H2@Scale计划

H2@Scale是美国能源部（DOE）的一项倡议，将利益相关者聚集在一起，促进可负担得起的氢气生产、运输、储存和利用，增加多个能源部门的收入。通过政府资助将国家实验室和工业界以项目形式整合在一起共同合作，以加快适用氢技术的早期研究、开发和示范。H2@Scale联盟促进了工业界和学术界合作，利用国家实验室世界级的研发能力，依赖私营部门进行至关重要的示范。

通过示范使尖端技术集成到现有系统中、验证未来部署的商业可行性，并指导未来的研发计划。美国目前生产超过1100万吨氢气，占全球供应量的1/6，主要用于炼油和化肥工业。大型基础设施包括超过1600英里的氢气管道、不断增长的加氢站和数千吨的地下储存洞穴。H2@Scale计划中氢能的地位与日本的氢能战略类似，把氢能作为一种重要的二次能源，氢能与电能之间可以相互转化。通过利用电解槽在发电量超过负荷时生产氢气，可以减少可再生能源的浪费，并有助于电网的稳定。从现有基本负荷（如核能）中产生的氢气也可以储存、分配，并用作多种用途的燃料。这些应用包括运输、固定动力、工艺或建筑用热，以及工业部门，如钢铁制造、氨生产和石油炼制。

3燃料电池商业化推广现状

截至2017年，在世界范围内共有超过70000台、共计650兆瓦燃料电池处于商业运行状态，其中移动领域应用占比接近70%，非移动领域应用占比30%，相关营收超过20亿美元。

截至2018年10月，美国共出售或者租赁超过6200辆燃料电池乘用车，包括丰田Mirai、本田Clarity、现代Tucson；建成39个加氢站；商业应用超过23000辆燃料电池叉车；商业化普及超过240兆瓦燃料电池备用电源，遍及美国40个州；FedEx、UPS在试用燃料电池快递车；多家公司试验运行共33辆燃料电池巴士，其中最长行驶里程已经超过50万公里。

3.1燃料电池备用电源应用现状

截至2017年底，据美国DOE统计数据显示，全美共销售8400套燃料电池备用电源，其中900套获得美国DOE经费支持，其他7500套未获支持。燃料电池将天然气转换成电能供大型超市、数据中心、生产企业及其他工商设施使用，能源转化效率从传统发电的30%~40%提高到60%~65%，加上热能利用可达90%，极大地减少了污染物排放，同时还减排二氧化碳。相较美国某些州的电网供电电费，使用燃料电池供电可节省一部分费用。

BloomEnergy是美国燃料电池发电的领军企业，其燃料电池成本2016年第一季度为5086美元/千瓦时，2018年第一季度降至3855美元/千瓦时；而其安装成本也从同期的1280美元/千瓦时降至526美元/千瓦时。

家得宝2014年在加利福尼亚试用安装第一套200千瓦的燃料电池备用电源。验证了其经济性后，到2016年底为其140家连锁超市都安装了燃料电池系统，并准备将全部170家店都安装上燃料电池备用电源。家得宝的首席财务官CarolTome曾披露：“使用燃料电池发电比从电网取电节省15%~20%的费用，同时减排大量二氧化碳。”

沃尔玛在加利福尼亚、新泽西的60家超市安装了燃料电池备用电源，用电规模按其单店用电量40%~60%确定，保障在电网断电时冷柜、照明系统、收款机可继续工作，不至于致使食物腐败，并在恶劣天气情况下继续为顾客服务，且使用燃料电池供电价格低于从电网取电价格。

Johnson&Johnson于2015年安装了1台500千瓦BloomEnergy燃料电池电源，经其测算20年的运转周期将总共节省1000万美元的费用，每年减排130万磅二氧化碳；Medtronic公司的报告显示，其安装的400千瓦燃料电池电源每年可节省电费230万美元，每年减排100万磅二氧化碳；Ratkovich公司的报告显示，其安装的500千瓦燃料电池电源每年可节省电费20万美元；JuniperNetworks公司的报告显示，其安装的1兆瓦燃料电池电源配合300千瓦太阳能电池每年可节省电费12万美元，每年减排270万磅二氧化碳。

3.2燃料电池叉车推广情况

据美国能源部2016年5月统计显示，2008年美国氢燃料电池叉车数量在500辆左右，到2016年，美国26个州的氢燃料电池叉车数量已经超过11000辆，年复合增速高达56%。而截至2017年底，统计数据显示全美共销售21838台燃料电池叉车，其中713台获得美国DOE经费支持，其他21125台并未获得DOE经费支持。713台燃料电池叉车共获得DOE970万美元经费支持。

目前在美国使用燃料电池叉车的公司包括但不限于亚马逊、宜家、宝马、可口可乐、奔驰、尼桑、联邦快递及一批食品公司，仅沃尔玛在其北美的19个配送中心就配备了3000辆燃料电池叉车。PlugPower、NuveraFuelCells和OorjaProtonics，Hydrogenics及H2Logic提供了绝大多数的燃料电池叉车。

亚马逊在2014年采购了535辆氢燃料电池叉车，在证明其成本效益的合理性后，于2017年4月收购了美国燃料电池制造商PlugPower23%的股权。除此之外，亚马逊为其11个大型仓库配备氢燃料电池叉车。2021年1月，电池巨头SK集团与旗下天然气子公司SKE＆S各出资8000亿韩元，共约合13亿美元，收购PlugPower9.9%的股份。短短几年间PlugPower公司市值升值50倍。

相较内燃机叉车，氢燃料电池叉车没有任何污染物排放，因此广受食品工业青睐，更多被用于室内作业。相较电池叉车，氢燃料电池叉车可节省充电的时间和空间，并在整个轮班期间全功率运行，在冷藏仓库环境中运行时不会出现任何电压骤降的情况，从而提高运营效率和节省成本。

美国国家实验室（NREL）对动力电池叉车和燃料电池叉车的总运行成本进行了评估，包括电池和燃料电池系统的购置成本、支持基础设施的成本、维护成本、仓库空间成本和劳动力成本。考虑到所有这些成本，NREL发现燃料电池叉车的总体拥有成本比同类动力电池叉车要低。

燃料电池叉车的样本约60台，每天工作2~3班，每周6~7天。NREL发现，对于用于多班作业的Ⅰ类和Ⅱ类叉车，燃料电池可将总体拥有成本降低10%，从每辆叉车每年19700美元降至每辆叉车每年17800美元。三级叉车的拥有成本可降低5%，从每年12400美元降至每年11700美元。NREL的评估仅限于考虑电池和燃料电池叉车的拥有和运行成本，未评估燃料电池叉车提高生产力的潜在效益。

通过NRTL的敏感性分析，只要燃料电池叉车车队的数量足够大（敏感性分析中燃料电池叉车台数为30~100台）、多班次工作，燃料电池叉车的总操作费用会低于动力电池叉车。PLUGPOWER公司测算，对于拥有超过90辆二级叉车的客户，5年预计节省成本超过40万美元。

PLUGPOWER公司建设的加氢设施主要配合燃料电池叉车使用，建设在配送中心、工厂等厂房内，加注压力350千克，操作温度0~40 ，加注1台叉车耗时1分钟，与美国、日本通常建设的车用加氢设施有所区别。

3.3燃料电池乘用车及加氢站情况普及情况

美国的加氢站主要集中在加州地区和美国东北部地区，东北部地区项目由美国液化空气集团和丰田公司推动和主导，加州地区参与建设加氢站的企业包括空气产品公司、Shell、Linde、丰田、本田等公司。全美目前已投运加氢站39座，计划到2025年建成200座，2030年建成1000座。

截至2018年底，在美共销售Mirai、Clarity、TucsonFuelCellSUV共计6200辆。除丰田、本田、现代已有燃料电池车商业化推广外，奔驰最新推出了GLCF–Cell燃料电池车，宝马、奥迪、通用等企业也有燃料电池合作研发计划。

3.4燃料电池巴士试验运行结果

DOE于2012年制定的2016年燃料电池巴士技术预期指标及终极目标见表1。33辆试验运行的燃料电池巴士中，ACTransit公司的13辆由UTCPOWER公司提供燃料电池系统，Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA公司的12辆由Ballard公司提供燃料电池系统。根据统计，截至2018年2月28日，最好的1辆车运行总时长超过27330小时，超过DOE终极目标；12辆ACTransit运营车辆平均运行时长19000小时，达到了2016年预期目标值。ACTransit公司车辆从2006年开始逐步投入试验，试验结果基本达到预期；Sunline、UCI、OTCA、MBTA、SARTA等公司从2015年逐步投入车辆试验运行，周期较短，未达到验证燃料电池寿命的时限。

3.5燃料电池货车及商用车测试情况

丰田2017年推出第一代燃料电池卡车Alpha，在长滩和洛杉矶港口进行了近1万英里的测试和拖曳操作；2018年8月推出了第二代燃料电池卡车Beta，续航增加50%。Kenworth、Scania、Asko等传统卡车制造商在DOE、挪威政府科研资助下开展了氢燃料电池卡车的研发。PowerCell是一家低温质子交换膜电堆开发、制造及零售商，开发和生产世界顶级能量密度的固定和移动应用的燃料电堆，开发的100千瓦S3燃料电池供欧洲运输企业制造燃料电池卡车。Nikola为美国电动 汽车 制造商，宣称其制造的燃料电池卡车2020年正式上路测试，2022年正式上市销售，单价40万美元；通过其官方推特宣称已获得80亿美元的预订单，并计划与挪威NelHydrogen公司合作，2018年开始在全美陆续建设364个加氢站，并在2019年末陆续向公众开放，到2028年将累计达到700座。FedEx和UPS都在DOE的资助下开展燃料电池快递车辆运行试验。

4结论

1）美国高度重视氢能及燃料电池产业的发展，视氢能为未来不可或缺的、仅次于电能的重要二次能源，在未来的工业、交通运输、电网储能、供热发电等领域都将占有相当的比重。

2）美国在燃料电池领域开展了长期、深入、全面的技术研发以及工业验证实验。美国从20世纪70年代就开展了氢能相关领域的研究工作，在制氢、储氢、输氢、燃料电池、储能、相关安全环保事项、相关标准等领域技术储备雄厚。在燃料电池发电、燃料电池叉车、燃料电池商用车、燃料电池巴士、燃料电池载重货车等领域进行了长期的工业验证实验。

3）美国商业化推广燃料电池态度是积极的，方式是慎重而稳妥的。在有充分的技术储备后，美国政府仅利用少量的补贴进行了市场引导用于商业初期验证实验，实践证明这部分技术已经具备市场竞争力，有望看到未来美国在燃料电池领域取得更长足的进步，获得更多更广泛的应用。

4）燃料电池技术是保障国家能源安全重要的技术手段。氢能可有效整合多种化石能源和可再生能源，加大可再生能源部署、提高能源自给率、有效降低原油消耗，为 社会 提供一种环保、高效的能源，对保障国家能源安全具有重要意义。

5）氢能是可以安全部署和利用的。几万台氢燃料电池叉车十几年的安全运行经验，十几台氢燃料电池巴士上百万公里的运行试验，证明了氢气是可以被安全、高效利用的。

6）固定地点或固定线路、高运营负荷的的燃料电池应用场景更适用于氢能产业的初步推广。对比美国和日本的实践，美国的模式是1个加氢站服务1个物流中心数十台、数百台燃料电池叉车，制氢售氢企业和燃料电池用户的初始投资不高，而数十台满负荷运行的燃料电池叉车就可以平衡1个35兆帕加氢站的投资收益，制氢售氢企业和燃料电池应用企业的投资回报合理，产品在没有补贴的情况下得到迅速推广；而日本在本州岛大量建设加氢站，由于初期氢燃料电池乘用车售价较高、数量不足，平均每个站1天只服务几台车，制氢售氢企业处于全面亏损状态，同时由于加氢站的密度不够、使用不便，用户没有经济收益，一般用户也不愿意选择氢燃料电池乘用车替代燃油乘用车。燃料电池乘用车的继续推广需要制氢售氢企业坚定战略方向，等待燃料电池成本下降，燃料电池乘用车得到普及。

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近日在上海举行的第三届中国国际进口博览会期间，东芝多位高管对澎湃新闻表示，除了已提出“氢能源 社会 ”愿景的日本本土之外，东芝非常看好氢能在中国的发展前景。

放眼全球，日本是近年来最热衷于发展氢能的国家之一。日本“氢能基本战略”提出，到2030年要确立国内可再生能源制氢技术，构建国际氢能供应链，长期目标是利用碳捕获（CCS）技术实现平价化石燃料的脱碳制氢和可再生能源制氢。对于能源自给率低的日本而言，用零碳排的可再生能源来制取清洁高效、较易储运的氢能，无疑是“后福岛时代”得以兼顾能源安全和碳中和目标的理想选择。

日本能源转型历程

“东芝早在50年前就已经开始做氢能方面的技术研发，进行相关技术储备。我们在40年前推向市场的产品，已经有氢能利用的影子。”负责氢能业务的东芝（中国）有限公司营业总监张童对澎湃新闻表示，早年东芝的制氢路线是烃类醇类重整制氢。但在零碳理念下，该公司内部近十年间全面提升氢能体系，东芝燃料电池体系全部是纯氢燃料电池。

据介绍，东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex已累计在日本国内交付100台以上。这种100kW的模块化单元可根据需求灵活组合，启动时间不到5分钟，高效将管道或气罐中的氢气转化为电能和热能。

东芝的纯氢能燃料电池系统H2Rex累计在日本交付100台以上

典型场景如东芝的新氢能综合应用中心，利用太阳能电解水制备氢气，并直接将其应用在东芝的日本府中工厂的燃料电池物流叉车上。这样，不但燃料电池物流叉车在运转时不排放二氧化碳，而且，因为使用了通过可再生能源制取的氢气作为燃料，从制氢到氢利用的全程实现了零碳排。

当突发灾难时，这套小型分布式能源亦可大显身手，作为一条生命线为300名受灾群众提供一周的电力和热水供应。

纯氢固然样样好，但目前在全球范围内仍受居高不下的成本所困。据澎湃新闻了解，上述在日本落地的东芝纯氢燃料电池系统均为有日本政府政策支持的项目。

张童表示，全球可再生能源快速发展，但风电、光伏始终存在间歇性问题。尤其在中国，风电、光伏装机的迅猛增长对电网调峰要求巨大，弃风、弃电的问题屡见不鲜。若将这部分电力转换成氢能储存起来，在需要时再调取，就是一个最理想的结合。“可再生能源与电解质制氢技术结合起来，制出来的氢完全是绿色的。”

他认为，在该领域，东芝的所长是对电力系统、电子设备、控制系统的深入了解和对氢的长期技术积累，目前正在与多家上游制氢企业探讨合作。在氢能起步阶段，东芝呼吁政府对全行业予以政策支持，鼓励更多企业参与氢能产业链的完善，并尽早明确氢使用的法律法规。在这些前提下，氢能成本才能随着规模化效应快速下降。

氢能成本的下降有赖于一个足够大且高速成长的下游市场。东芝正在推动纯氢能燃料电池系统H2Rex尽早应用于中国市场，使其成本上尽早符合中国市场潜在的需求，并联合中国合作伙伴一起开拓市场。

实际上，东芝对于“终极能源解决方案”的认识，在日本福岛核事故之后出现了彻底的转变。东芝曾是全球核能领域的重要参与者，旗下拥有 历史 战绩辉煌的美国西屋电气公司。但由于2011年福岛核事故后全球核电建设放缓、建造成本陡增、西屋电气申请破产保护等原因，东芝最终选择剥离核电资产。

今年10月，日本首相菅义伟在临时国会上发表施政演说时宣布，日本将争取在2050年实现温室气体净零排放。这标志着作为全球第三大经济体和第五大碳排放国的日本在气候议题上的立场发生巨大转变。目前，日本的温室气体排放中有至少80%来自能源领域。

“二氧化碳零排放并不是最近才有的呼声，很早以前大家就在进行与此相关的探讨。”东芝中国总代表宫崎洋一对澎湃新闻说道，福岛核事故改变了全球的碳减排思路。2011年之前，日本、欧洲都将低碳发电目标寄希望于核能，但福岛事故后由于安全标准升级、核能发电成本陡增，欧洲主要国家纷纷选择弃核。

宫崎洋一称，除了重点业务氢能之外，目前东芝还有其他颇具竞争力的能源业务和碳捕捉技术，可以根据不同地区的特征进行灵活组合。具体而言，在水电领域，东芝的实际供货数量和技术实力处于全球第一梯队，已经向44个国家及地区累计供货2300多台水轮机和1800多台发电机；光伏领域，东芝的工业用光伏发电系统在日本有2700处应用，住宅用光伏发电系统在日本为10万户以上客户使用；地热领域，东芝已向全球提供累计达3.7GW的地热发电设备，以设备容量计处于全球第一。

福岛氢能研究基地（FH2R）

在日本国立的新能源产业技术综合开发机构（NEDO）牵头下，东芝与另外两家日本企业合作的福岛氢能研究基地（FH2R）已于今年2月底建成。

FH2R系统概览

该项目建有全球最大的利用可再生能源的10MW级制氢装置，正在验证清洁低成本的制氢技术。这里产生的氢气不仅用来平衡电力系统，还为固定的氢燃料电池系统、移动的氢燃料车等提供动力。

校对：刘威