东芝探索“完美能源”：以可再生能源制取绿氢，全程零碳排
“百年老店”、多元化电子电气产品制造商日本东芝集团（Toshiba）正在全力布局有“未来能源”之称的氢能，并将大规模可再生能源制取“绿氢”视为低碳能源时代的完美解决方案。
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
设计充放电装置的日本IKS公司在第27届世界电动汽车大会上展示了纯电动汽车充放电系统。这是一个可以实现“V2H”的充放电系统，也可以和太阳能电池等可再生能源系统联动。系统采用可双向交换10kW电能的功率转换装置，采用10.7kWh锂离子充电电池系统。除了电网提供的电力外，还可以将太阳能电池等可再生能源的电力储存起来供给EV，或者将太阳能电池的剩余电力反向流入电网。而且系统还支持EV放电，所以在电力紧张的时候也能给电网提供EV电力。据IKS介绍，目前公司已经开始使用由5个这样的充放电系统组成的50kW系统，并在大阪进行了实证测试。紧急情况下，电动汽车可提供50kW的电力，作为电梯的应急电源。IKS参与EVS时，决定通过OEM的方式向瑞典企业提供该系统，将于2014年春季左右在欧洲销售。在欧洲，太阳能电池和风力发电等可再生能源的剩余电力飙升。如何使用这种力量非常伤脑筋。因此，面向电动汽车的电力存储和供应系统是欧洲电力公司非常感兴趣的。
记者获悉，此次汉能产品被日本建筑综合集团ForestGroup预购。ForestGroup是一家日本建筑光伏综合集团公司，其业务覆盖美国、日本、新加坡、中国和斯里兰卡。
而进行签约的FGS公司，是ForestGroup集团旗下光伏发电子公司，每年有200MW以上的光伏装机容量，并拥有专业工程团队提供日本国内外光伏产业电站，以及户用光伏的设计、建设和售后服务。
ForestGroup集团计划将利用其在日本太阳能光伏多年的行业经验和住宅的丰富销售渠道，努力做到3年内取得日本户用光伏住宅市场30%以上的市场份额。
据了解，日本建材认证是业内公认的全球最严苛的认证，有超过14项认证，测试和审核非常严格，通过认证的难度也非常高。据测算，这批汉瓦投入使用后，能够满足近3万个家庭的正常用电。
ForestGlobalStage会长森春幸表示：“本次和汉能签约100MW的汉瓦预售协议，是因应未来5年至10年，日本住宅用户零排放政策下，光伏的商业前景而决定。我们非常看好汉能的薄膜发电产品。”
今年3月，日本提出了一份战略草案，把可再生能源定位为“成为主力的可能性正在大幅扩大的电源”，并且把可再生能源作为“主力电源”。日本经济产业省亦于8月修改其现有能源发展计划，积极发展光伏成为其计划修订焦点。加上日本政府预计在2030年可再生能源发电量，太阳能占7%。以2016年日本全年全国使用电力4.3%来自光伏来计算，日本市场发展空间很大。
汉能薄膜发电集团副总裁吕远认为：“我们非常看好日本市场，相信日本会是汉能在亚洲地区的战略性市场。”
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 /
据外媒报道，一份新的报告显示，日本仍然是电池技术创新强国，松下、丰田等其他公司申请的国际专利超过三分之一。
欧洲专利局和国际能源署的一项联合报告显示，2018年，日本申请了2339项与电池相关发明的国际专利，这一数字几乎是排名第二的韩国（1230项）的两倍。在争夺电池主导权方面，东亚两个经济体陷入了激烈的竞争，而这对于电动汽车和可再生能源的广泛使用至关重要。
根据这项研究，中国在专利申请中排名第四，美国排第五，而欧洲专利公约的38个缔约国排名第三。
在2000年至2018年间，日本公司占据了申请主体TOP10中的7名，但韩国三星电子则以4787项发明位列第一。特斯拉电池供应商松下以4046位居第二；其次是LG电子，专利申请量为2999；丰田排在第四位；日立、索尼和其他日本公司在前10名中排名较低。
在过去的20年里，电池的创新已经步入高速发展阶段。2018年，共有7153项国际储能发明专利申请，较2000年的1029项大幅增长，其中大部分专利是电池。就2018年情况而言，手机和笔记本电脑中使用的锂离子电池创新占总电池专利的45%。
报告显示，2019年中国纯电动汽车销量达110万辆，占据全球一半份额。相比之下，日本这一份额却仅有2%。
此外，在动力电池领域，市场份额最大的也不是日本厂商。根据能源市场追踪机构SNE Research的数据，LG化学今年上半年在全球电动汽车电池市场占据24.6%的份额，升至第一位。排名第二的是中国的宁德时代，市场份额为23.4%，日本的松下排名第三，占比约为20.4%。
本月中旬，韩国LG化学已通过董事会批准了电池业务的剥离，在电池部门分拆之前，相关的业务板块已在全球电动汽车驱动电池市场占据了领先地位，并带动了公司股票价格持续上涨。
文/孙莉莉
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