【关键词】绿色能源 技术创新 能源转型 未来能源产业 【中图分类号】F416.2 【文献标识码】A

影响能源发展的因素有很多，如资源、人口、气候、环境、政治、经济和技术等，其中技术始终是能源发展中最为活跃和重要的因素，人类历史上的几次能源转型都和技术创新有关。第一次工业革命中，正是因为蒸汽机技术的创新，使煤炭取代薪柴成为主导性能源，实现了第一次能源转型。第二次工业革命中，正是因为内燃机技术的创新，使石油取代煤炭成为主导性能源，实现了第二次能源转型。回顾世界能源发展历史，人类经历的两次能源转型都呈现出能量密度不断上升，能源品质从高碳到低碳、从高污染到清洁化的发展趋势。当前，世界正处在从化石能源向新能源过渡的第三次能源转型中，技术将会继续发挥“催化剂”和“倍增器”的作用，影响能源产业的发展趋势。本文将从技术创新对绿色能源的降本效果、储能效应展开分析，并对碳管理和核能（核聚变和小型核电）技术创新展开分析，论述绿色能源技术突破对能源产业发展的影响。

技术创新促进绿色能源降本增效、装机容量大幅增加

“绿色能源”这一词汇是伴随着气候变化和环境保护而逐渐成为关注的焦点，在学术上并无明确的科学界定，更多是作为一种表达政治政策的话语而出现在政府和企业的规划报告、媒体的新闻报道中，与“绿色新政”“绿色发展”“绿色经济”等相呼应。从自然科学话语视角来看，能源本身并无黑色能源、绿色能源等色彩之分，主要是因人类生产消费能源的方式不同而导致的外部性效果不同。全球环境政治兴起后，煤炭被冠以“黑煤”的身份，成为污染的代名词，尽管经过几十年的清洁化技术创新，煤炭的高碳排放依然让煤电站成为国际气候合作中极力限制的对象。未来，当二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）技术实现大规模商业应用时，煤炭利用不再污染环境，也就可以摆脱“黑煤”身份。

与绿色能源概念相近的是清洁能源、低碳能源和可再生能源。本文中的绿色能源主要指在现有技术条件下可大规模商业开发的、对环境友好的、可持续的能源资源，主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、地热能、绿氢等。核能是一种颇具争议的能源，相对传统能源，核能是一种新能源，能够提供稳定可靠低碳的电力供应，但以核裂变方式运行的核电站会产生高放射性废料，存在安全隐患，而核聚变产生的唯一废料氦气不具有放射性，被视为人类未来的“终极能源”，本文将核聚变能源也视为绿色能源。

绿色能源是未来能源的发展趋势，迎合了第三次能源转型的低碳化和清洁化需求。同时，第三次能源转型带动能源特别是电力的智能与互联，给绿色能源提出了更多的技术创新要求，而正是因为绿色能源持续技术创新的累积效应，使得全球的能源结构向着更为低碳、清洁的方向发展。

太阳能光伏发电产业的发展就是一个例证。1905年爱因斯坦发现了光电效应，1953年美国贝尔实验室发明实验装备验证了光电效应，1973年太阳能技术创新得以商业化，现代太阳能工业开启发展步伐，20世纪90年代德国逐渐形成昂贵的太阳能市场，21世纪初光伏技术得到巨额投资，中国光伏电板制造商开始快速增加，太阳能电池板效率开始大幅提高，电池板的价格大幅下降，2021年中国光伏成本已经低于传统燃煤发电①。太阳能光伏技术完成了“发现→发明→技术创新商业化→规模扩散”全过程。需要说明的是，本文中的技术创新是指创新全过程，包括“研究与开发→新的发现与发明（新的产品、新的工艺）→商业化→创新扩散”的全过程。技术革新与技术突破都属于技术创新，前者是渐进的、后者是突变的。全球太阳能发电产业的壮大，既有技术创新、成本大幅下降的因素，也是全球产业政策体系推动的结果。2021年全球太阳能光伏发电量已超过1000TWh，相较于2010年的32.2TWh，實现了31倍的增长。光伏正在成为世界上大部分地区新增发电成本最低的发电方式之一，预计这将推动未来几年的投资。②

风能发电产业的发展也提供了例证。人类利用风能的历史久远，20世纪70年代现代风能产业开始出现，并于21世纪初得到迅速增长。推动风能发电增长的因素首先是技术创新，越来越高的风塔、更加智能复杂的控制系统和更精准有效的装机与天气预测模型，反映出持续的风电技术创新。如太阳能发电一样，全球产业政策体系在风电产业发展中发挥了较大的推动作用。2021年全球风能发电量已超过1870TWh，相较于2010年的342.7TWh，实现了5.5倍的增长，风能领先于其它非水可再生能源，2021年发电量几乎是所有其他可再生能源发电量的总和。③

技术创新和商业规模化等多种因素促使绿色能源发电效率提升、成本下降、装机量快速增加，使得第三次世界能源低碳清洁转型的趋势更加明显。当前多种绿色能源发电的度电成本已经低于燃煤发电。根据中金公司发布的研究报告，核电、光伏、风电、水电度电成本较燃煤发电分别低5%、17%、25%和34%。2010年—2020年间光伏发电成本下降89%，受益于规模效应、新材料替换和效率提升，未来10年成本有望再缩减一半，到2060年，光伏发电成本有望降至较火电低68%，成为最便宜的绿色电源。④

技术突破奠定绿色能源未来主导能源地位

建立以储能为核心的多种绿色能源互补体系是第三次世界能源转型的发展方向，储能、绿色能源、能源智能网等领域的技术突破将是能源转型成功的关键，先进核能技术、CCUS技术的创新将带来长期收益，而可控核聚变的技术突破与商业化将引发新的能源革命。

就当前技术创新和商业化水平而言，太阳能、风能是全球装机最多也是前景最好的绿色能源，但是太阳能和风能因受自然条件影响存在产能波动大、随机性高的特点，属于间歇性能源。能源结构中间歇性能源份额的增加，会对电网稳定平衡性造成巨大压力，给间歇性能源电价带来波动性，同时也容易造成大量的弃光、弃风现象。储能技术是解决绿色能源有效利用的关键，可作为电网与供热系统、燃气网络、电气化交通网等的连接桥梁，对改善间歇性能源的波动性和实现电力供需的一致性非常重要。在未来的低碳能源系统中，绿色能源和储能的多种灵活性组合，将会成为最具经济性的解决方案。因此，在未来的能源开发中，技术创新的主要目标是实现绿色能源供给端、储能端的降本增效和灵活可靠，发展以储能为核心的多种绿色能源互补体系。