实现双碳目标，哪些新技术能用？
实现双碳目标，哪些新技术能用? 在全球范围内，分散式风电和分布式光伏是两种主流的可再生能源分布式应用模式。但在过去数年里，受制于建设成本高、审批流程繁复、土地、融资、并网等诸多因素，分散式风电相对于集中式风电和分布式光伏，依然发展缓慢。分散式风电在欧洲兴起，特别是丹麦和德国，技术和商业模式都臻于成熟。在中国和美国，相对高歌猛进的光伏却略显落寞。
但近期，包括中国在内的一些国家，政策方面开始鼓励分布式风电的发展;技术上也屡屡获得突破。这为分布式风电的发展打开了巨大空间。
最近，来自英国的Katrick和来自美国的Aeromine分别公布了有别于传统叶片涡轮机的分布式风能技术，有望改变分散式风电的游戏规则。此外，中美两国在政策层面也对分散式风电予以了更大的支持，分散式风电正逐步迈入高速增长阶段，未来有望成为推动风电装机增长的一大主力。
01 分散式风电的潜力及政策助力
去年，国家能源局正式提出“千乡万村驭风计划”，就此打开了分散式风电的市场空间。2021 年9 月，国内多个城市与风电企业发起“风电伙伴行动·零碳城市富美乡村”方案，并率先提出“十四五”期间风电下乡总装机规模50GW 的目标。
从各省项目规划情况看，十三五末期规划的分散式风电总规模已接近20GW。据《长江证券》预计十四五期间将十三五规划的项目落地，实现50GW 分散式装机规模的确定性较高，年均新增10GW 左右。
长期来看，根据中国风能协会测算，按照全国 69万个行政村计算，假如其中有 10 万个村庄可以在田间地头、村前屋后、乡间路等零散土地上找出200 平方米用于安装 2 台5 兆瓦(MW)风电机组，全国就可实现1000 GW的分散式风电装机规模。若按69 万个村庄单个村庄安装1 台4-5MW 风机，则潜在市场规模也将达到上千吉瓦(GW )级别。在此基础上，若分散式风电的渗透率进一步提升，或单个村庄的风机数量进一步增长，分散式风电的潜在市场空间有望进一步向上，为风电装机提供较大的增量。
2017年，国家能源局首次推出《关于加快推进分散式接入风电项目建设有关要求的通知》，业界认为分散式风电发展的“春天”已经到来。然而，政策颁布初期，受制于核准周期长、建设用地限制大、融资和建设成本高、运维管理难等问题，分散式风电的推进举步维艰。
如今，分散式风电已经迈过了那段幼稚期，正稳步迈向成熟期。
十四五以来，政策端对分散式风电持续推动，2021 年国家能源局在第四届风能开发企业领导人座谈对风电下乡亦有所展望，指出中东南地区重点推进风电就地就近开发，特别在广大农村实施“千乡万村驭风计划”。
今年，国家能源局发布《加快农村能源转型发展助力乡村振兴的实施意见》，提出将推动千村万户电力自发自用，支持具备资源条件的地区，特别是乡村振兴重点帮扶县，建设分布式风电和光伏发电。5月30日，国家发改委、国家能源局发布了《关于促进新时代新能源高质量发展实施方案的通知》，文件提出风电项目由核准制调整为备案制，积极推进乡村及工业企业分散式风电开发，打通了过去分散式风电项目的一大壁垒。
不久后，地方层面便积极响应。吉林省能源局发布《吉林省能源局2022 年度推进新能源乡村振兴工程工作方案》，成全国首个省级“新能源+乡村振兴”方案。四川省发改委与能源局印发《关于进一步规范风电建设管理有关事项的通知》，同样明确集中式风电项目由省发展改革委核准，分散式风电项目由市(州)发展改革委核准，推动风电项目由核准制调整为备案制。
整体看，在国家层面政策的持续驱动下地方政府积极响应，在经济性大幅提升背景下有望大幅带动分散式风电的潜在需求。
屋顶风电技术的新突破
除了政策助力，近期，在技术革新方面，分散式风电也引来了新的突破。科研人员们把目光投向了不同于传统涡轮风机的无叶片风能装置。
英国可再生能源公司Katrick Technologies 设计了一种独特的风力发电面板系统，可利用来自地面和低空环境的风能生产可持续能源。与传统涡轮机相比，这些面板使用更广泛的风频和风速，使用单独作用的翼型来捕获动能并将其转化为绿色电力。风力发电板中包含多层机翼，不同尺寸的机翼增加了利用动能的表面积，当风穿过面板时，它们会独立振荡，产生能量，然后可以将其转化为可持续的电力。
在实践中，面板可以安装在跑道附近、路边或建筑物顶部。由于其较小的尺寸和模块化配置，它们还可以与现有陆上风电场等新建场地互补，最大限度地发挥场地的发电潜力。该公司目前正在与格拉斯哥机场进行风测图项目，以确定现场安装的面板可以产生多少电力。研究表明，该技术每年每10kW额定面板阵列可产生高达 22000 千瓦时的电力。目前，Katrick已将其风力发电面板系统应用于Silverburn 购物中心及Howard Tenens的仓储设施中。
与传统叶片涡轮机相比，Katrick Technologies 的风力发电板具有以下关键优势：
1/ 尺寸小，更易于建造和安装，同时在工作空间内保持较大的表面积，这也意味着它们可以安装到现有结构中，即使在城市和住宅环境中也是如此。
2/ 面板的尺寸和翼型的配置使它们能够捕获所有速度和频率的风，包括涡轮机无法进入的地面风。
3/ 由于其模块化设计和快速部署，它们可以在任何规模上轻松实施。它们还需要很少的维护，从而延长了它们的整体生命周期。
该系统由多个静止的、静音的单元组成，这些单元采用专利空气动力学设计，可在低至 5 英里/小时的风速下捕获并放大建筑气流，类似于赛车上的翼型。具体运行时，这些固定的机翼向风中倾斜，在设备的中心产生低压真空区域，通过机翼本身或中间圆杆上的穿孔吸入空气，以填充该低压区，此过程中管道中的一个相对较小的内部螺旋桨将运转并进行发电。
从用能侧看，我国碳排放最高的行业为钢铁和水泥。我国是钢铁和水泥最大的生产国和消费国，需提升各环节工艺水平，消除过剩产能，淘汰高耗能落后设备，引进、研发包含CCUS、余热利用技术在内的最新技术。
氢能发热值高、原料丰富、无污染、燃烧过程无碳排放，是未来理想的替代燃料与储能介质，但目前尚未解决生产成本高以及储存问题。
氢气可通过电解水制造，能量密度高，可以用来燃烧发电，也可以借助燃料电池转化为电能;氢气在燃烧时只会生成水，没有碳排放。氢气生产需要水，按电力来源可以分为灰氢(生产氢气电力由化石燃料燃烧产生)、绿氢(生产氢气电力由可再生能源电力供给)和蓝氢(生产氢气电力由化石燃料燃烧产生，但运用了CCS技术)。
光伏、风电并网消纳问题尚未得到完全解决，目前还不能作为能源侧的稳定供给，而储能技术是有效利用清洁能源的重要抓手。
近年来，我国新能源消纳能力逐渐提升，但是基础还不牢固，新能源电力还不能像煤电一样进行持续、稳定的输出，而利用储能系统可以将系能源发电的电力出力波动由12%-30%降至3%，与火电出力波动相类似。储能技术目前主要有抽水蓄能(用过剩电能抽水至上水库)、电化学储能(电池储能)，二者储能装机规模占比分别为89%、9%，合计超过98%。短期来看，由于抽水蓄能对地理条件要求较高，电化学储能是最为理想的技术，但长期来看，氢储能将逐步成为市场主流。
碳捕集(Capture)是指将二氧化碳从工业生产排出的混合气体中提取出来;利用(Utilization)是指将捕集到的二氧化碳二次应用于新的生产过程(如二氧化碳驱油);封存(Storage)是指将捕获、压缩的二氧化碳通过管道、罐车等方式运输，最后注入地下岩层进行封存的技术。CCUS技术是能源密集行业的有效低碳解决方案，但因为成本高昂，目前在我国发展尚处于起步阶段，下一步需大规模建设相关基础设施，降低C\U\S各环节的成本。