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来源：《财经》杂志

然而，支撑能源转型的新能源技术仍未完全准备好。目前的主力新能源产品有待进一步降本增效；具有更大发展潜力、尚未商业化开发的新能源产品则更需要突破技术和成本的壁垒。目前大规模商业化开发的可再生能源以太阳能、风能为主，前者的主力产品是perc（发射极及背面钝化电池）单晶硅电池，后者则是陆上风机。这两大主力产品能效已接近瓶颈，更高效的光伏电池和更高功率的海上风机，正逐渐上升为更新一代可商业化开发的能源产品。太阳能和风能的缺点是间歇性、波动性大，因此，在其本身降本增效的同时，还要开发可为其调峰的储能设施。另一方面，由风电、太阳能发电制造的氢气既零碳排放又稳定，且可作为调峰介质，被认为是碳中和时代仅次于风光的主力能源。除此之外，人类还在探索更高效、更清洁的新能源，比如潮汐能、核聚变发电等等。虽然目前还看不到这些更超前的新能源商业化开发的曙光，但新的能源技术如星辰，照亮了地球更美好的方向。

可再生能源里发展最快的当属太阳能发电，其分为光热和光伏两种技术路径，目前主流是光伏发电。光伏发电的核心是利用电池将太阳能转化为电，因此，光伏电池是光伏发电提高效率的关键。

中国光伏企业竞争力排在世界前列，中国光伏市场代表当今光伏产业最先进的水平。当前主流的光伏电池是单晶硅电池，其按照硅片型号可分为n型电池和p型电池。后者的极致是perc电池，其光电转换效率已超过23%，接近该电池的理论最高值。效率更高的n型单晶硅电池目前仅占很微小的市场份额。商业潜力较大的两种n型电池分别是topcon（隧穿氧化层钝化接触）电池和hjt（异质结）电池，业界认为这两种电池的光电转换极限理论效率均约28.7%。各大光伏龙头企业如今皆已布局。中国光伏行业协会发布的《中国光伏产业发展路线图（2020版）》称，2020年，中国新建量产光伏电池产线以perc电池为主，市场占比86.4%，n型电池占比约为3.5%。随着n型电池的效率和成本优势不断改善，n型电池市场占比将逐步提升。非晶硅光伏电池在可预见的未来也可实现商业化量产。当前最被看好的非晶硅光伏电池是钙钛矿电池，其转换效率理论极限值为33%，钙钛矿电池和晶体硅组成的叠层电池理论转换率极限可达43%。风能的规模化开发比光伏更早，但业界一般认为风能的开发潜力略小于光伏。各主要国家目前陆上风电技术基本成熟，正处于装机规模高速增长的阶段。海上风电则仍处于技术完善期，更大功率、更加经济的海上风机是业界追求的方向。海上风机比陆上风机的技术难度更大，面临着空气动力学、造船学和流体力学等多个方面的技术挑战。据全球风能理事会（gwec）统计，去年全球海上风电的资本支出首次超过了海上石油和天然气的投资。一旦技术难点攻克，海上风电便有与火电、核电相当的潜力。gwec预计，全球海上风电的年装机容量将在五年内翻两番；其在全球新增风电装机中的份额，将从目前的6.5%增至2025年的21%。

根据国家可再生能源实验室（nrel）的预测，海上漂浮式风机可使美国海上风力资源的潜力扩大到每年7000太瓦时（twh）以上，几乎是美国每年总能源消耗量的两倍。对太阳能和风能来说，其发展的潜力不仅取决于本身的技术进步，还要依赖储能技术的发展。随着光伏、风电在供电结构中的比例不断升高，电网侧的储能规模正在迅速扩大。2019年底中国电化学储能累积装机功率规模较2015年增长了近十倍。

抽水蓄能是最成熟、成本最低的储能技术，但其发展空间有限。包括铅蓄电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等在内的化学储能是当前技术攻关的重点。业界希望能找到更长寿命、更安全、更低成本的新型电池。与抽水蓄能同属物理储能的飞轮储能技术近期发展较快，现已在多个风电场建立示范项目，有的项目还采用了飞轮和电池混合的储能模式。飞轮储能是指通过高速旋转体的旋转进行动能存储，同时进行动能和电能之间的转换。它具有使用寿命长、功率密度更大、充放电迅速等优点。目前该技术正在走向成熟，处于商业化发展的前期。

未来新能源的雏形

氢气是一种古老的气体，利用化石能源制氢也是一项成熟技术。直到风电、光伏大规模开发之后，氢气才被人们改称为氢能。因为只有通过可再生能源生产的氢气（业界称之为绿氢）才是零碳排放的可再生能源。它被认为是碳中和时代，在无法电气化的领域使用的终极能源。

可再生能源制氢一般是指电解水制氢，即在电解质水溶液中通入电流后产生氢气，其技术路线主要分三种：碱性水电解槽制氢、质子交换膜水电解槽制氢和固体氧化物水电解槽制氢。绿氢商业化开发需要具备两个因素：可再生能源发电成本下降，电解水制氢设备技术进步。目前，可再生能源发电降低成本的趋势十分清晰，电解水制氢设备的技术发展仍面临挑战。欧洲国家掌握了全球最先进的电解水制氢设备技术，欧洲也是推广绿氢最积极的地区。欧盟计划在未来十年快速扩大电解槽的市场规模，以降低成本。不过，十年内，蓝氢应该是比绿氢更加可行的过渡能源。蓝氢是指以化石能源制氢，并加上ccus（二氧化碳的捕集、利用与封存）。因为化石能源制氢技术成熟成本低，同时ccus也在快速发展。

英国政府此前宣布出资2.2亿英镑促进碳密集型行业清洁低碳转型，其中就包括ccus技术。同时，英国还计划在未来十年内通过差价合约等新机制，增加蓝氢供应。其计划到2030年后再大力发展成本下降的绿氢。国际能源署（iea）发布的《2021年世界能源展望》称，到2050年，成功实现净零排放将为风力发电机组、太阳能电池板、锂离子电池、绿氢等行业创造每年超过1万亿美元的市场，其规模可与当前的石油市场相媲美。

除了上述这些已经或者即将商业化开发的可再生能源，人类仍然在探索诸多更清洁、更高效的新能源产品。

地球上资源最丰富的是海洋，海洋中的能源是待开发的巨大宝藏。根据国际可再生能源署（irena）的数据，所有海洋能源技术的发电潜力总和为每年45000-130000twh，是目前全球电力年需求的两倍以上。人们对其降低成本的前景持乐观态度，预期十年以后，海洋能源将与成熟的可再生能源一样进入大规模开发阶段。目前海洋能还在发展的初期，不过，潮汐能和波浪能已成为电力成本高的偏远岛屿上可行的替代能源。全球在建的潮汐流和波浪项目有55%在欧洲。欧盟发布的海上能源战略中，除了大力开发海上风电，还纳入了潮汐能、波浪能等其他形式的海洋能源。欧盟认为，相较于风能和太阳能，波浪能和潮汐能发电更加稳，可在欧盟脱碳和稳定电网中起至关重要的作用。普照万物的太阳也给了人们开发能源的灵感。创造类似太阳的内部条件，产生核聚变反应，再利用其发热发电，那么人类将拥有几近无穷无尽的清洁能源。核聚变是轻核（主要是氢的同位素氘和氚）聚合成较重的原子核，同时释放出巨大能量的过程，太阳发光发热和氢弹爆炸就是这样的原理。聚变反应释放的能量巨大，1升海水中的氘通过聚变反应可释放出相当于300升汽油燃烧的能量，且聚变的反应产物是比较稳定的氦。受控热核聚变一直是科学家们的梦想，目前虽仍未实现，但美国、中国等国的多个官方机构和民营企业都在积极探索这一终极能源。