陈清泉院士：氢能和四网四流融合推进双碳目标

陈清泉院士分享的内容主要包括双碳目标、氢能在我国未来能源中的重要地位和四网四流融合推进碳中和促进数字经济三部分。

一、双碳目标

在最近两会上，政府报告提出要有序推进碳达峰碳中和的工作，落实碳达峰行动的方案，推动能源革命，确保能源供应，立足资源禀赋，坚持先立后破、通盘谋划、推进能源低碳转型。在主要国家的二氧化碳排放量中，中国排第一，美国、欧盟、印度和日本位列第二、三、四位。过去十年，全球温室气体排放以1.5%的速度增长，2018年，全球二氧化碳排放量375亿吨，各种温室气体总排放553亿吨二氧化碳当量。全球已有132个国家和地区提出了实现碳中和的时间，发达国家多数是在2050年，也有几个国家在这个之前。

要实现相应的温控目标，到2030年全球温室气体排放量必须比现在各国公布的国家数据中心还要再减少，要力争温升保证2度，不超过1.5度。通过碳达峰碳中和提高理念，积极应对气候变化，不仅是为了规避气候变化的风险，而且是为了提高中国经济增长的质量和效益，破解资源、环境的约束，事关国家的全局和未来。

二、氢能在我国未来能源中的地位

习主席在2020年联合国成立75周年会议上提出了碳达峰碳中和的目标，力争在2030年比2005年碳排放下降65%，需要非化石能源占比25%，风光装机规模达到12亿千瓦，力争2060年前实现碳中和。控制化石能源的总量，提高现有能源体系效率，加快发展可再生能源替代，构建以新能源为主体的新型能源体系。

我国化石能源打减量牌，必须提高可再生能源的利用率。在2018年，中国二氧化碳排放量达到了98.39亿吨，占全球总排放量的29.69%，人均6.98吨，是全球人均碳排放量的1.6倍，必须提高可再生能源的利用率。我国有丰富的可再生能源资源，可再生能源禀赋相当于我国峰值能源需求总量的2.7倍，但需要储能来解决稳定供应问题，氢能可以解决大规模电力的储存问题，解决单一电网不能解决的冶金、化工行业的原料问题。

在质子交换膜制氢方面，国内外做了很多大容量装备，实现了大型化，低成本技术尚未解决。中国质子交换膜关键材料技术和大型化方面尚有短板，产业化速度应尽快提升。在光伏电池方面，中国取得了很大的进步。例如，国电投的光伏电池，效率可以达到25%，制氢成本可控，量产效率达到了24.5%，达到世界领先水平，做到了双面发电，较单面电池发电提升10%-30%。

三、四网四流”融合推进碳中和、促进数字经济

去年12月份，陈清泉院士牵头发布了《四网四流产业融合发展白皮书》，由中国电机工程学会、中国通信学会、国电投和华为一起发布。“四网”主要包括能源网、信息网、交通网、人文网。人文网是上层建筑，而能源网、信息网、交通网是经济基础，上层建筑和经济基础很好的互动。“四流”主要包括能源流、信息流、物质流、价值流，实现能源、物质和价值的耦合和交流。通过“四网四流”，第一，充分发挥数字经济的红利。第二个，充分利用能源，促进碳中和。其中主要的原因，做到了“人-机-物”的结合，所谓“人-机-物”，就是人文世界，“机”就是计算机，信息世界和物理世界，就是人文世界、信息世界、物理世界的融合。通过人文世界、信息世界跟物理世界，通过数字孪生把数据变信息，进一步通过融合孪生，在人文世界的帮助下把信息变成知识。通过人文世界的帮助，把知识变成智能，通过认知孪生，使我们的知识可以自主学习，不断地替代，变成智慧。有了智能就可以有智慧的能源，这就是“四网四流”的几个要素。通过融合，达到耦合和设备的共享，提高网络中能源和资源的效率，融合的关键是通过人文网将耦合中的动态因果关系、复杂逻辑关系梳理清楚，融合的效果通过价值流来调整融合中的技术、产业、生态的演化，最后提高经济效益和环保效益。

“四网四流”的科学、哲学思想是整体大于个体的总和，上层建筑和经济基础的互动，科学理论是探索出能源、信息和人的行为互动规律。工程实践是将能源技术和现代技术结合，开发了智慧能源操作系统，采用端边云的结构，将能源体系和人工智能大数据结合，实现增值效益。

“四网四流”有三个载体：第一，区域的智慧能源管控中心。第二，电动汽车是载体，电动汽车是移动的能源、是移动的储能。第三，光伏建筑，光伏建筑是固定载体，是一个发电厂，并且这个发电多余的电可以跟电网连接，可以制氢和给电动汽车充电。所以通过这三个载体，把电力网、能源网、区域网结合，从纳米网一直可以连到区域网的国家电网。通过“四网四流”可以将不同能源形态（电力、气、热）通过数字化耦合优化，将废弃的能源充分利用，助推碳中和。通过“四网四流”可以全方位全力推动数字经济，发挥数字经济的红利。所谓的能源网，实际上是把能源网跟信息网结合。所谓车联网，实际上是把交通网、能源网、信息网结合。“四网四流”中人文网是先进的思想、先进的法规、先进的政策，通过人文网可以更好地把数据变信息、信息变知识、知识变智能。

“四网四流”有助于推动第四次工业革命到第五次工业革命。第一次工业革命是蒸汽机的发现，第二次工业革命是电力的发明，第三次工业革命是计算机的出现，数字革命，第四次工业革命是人工智能，影响力会超过前三次革命。但是光靠人工智能不够，因为人工智能没有加人文网的指导，人工智能也可以做破坏性的东西，所以要把人工智能加上人文、加上环境，这就是第五次工业革命的主要内容，是现在正在从第四次工业革命演化到第五次工业革命。

上个世纪我们专注于物理世界的进步，本世纪初我们专注于网络信息世界的发展和数字化的复兴。网络信息世界创造了新的价值，提高了生产力，改变了人际关系。但是我们要进一步颠覆性的思维，将物理世界、信息世界、人文世界深度融合，这样可以更好地把数据转化为信息、信息转化为知识、知识转化为智能，解决复杂问题。在现实世界中，紧紧依靠技术不能够解决复杂的问题和迎接新的挑战，必须将人文世界、物理世界、信息世界深度地融合。

最后，陈院士提出“六个眼睛”和大家勉励。眼睛的英文叫做“eye”，要有六个眼睛。第一，把眼睛放在前面，有前瞻性的思维。第二，把眼睛放在后面，要吸取历史教训。第三，把眼睛放在上面，要有中和思维。第四，把眼睛放在脚底，可以落地。第五，把眼睛放在右边，看看欧美国家。第六，把眼睛放在左边，看看日韩国家。眼睛的英文叫“eye”，所以第一要有Inspiration激情，第二要有Imagination想象力，第三要有Innovation创新，陈院士特别强调的要集成、要融合Integration，“四网四流”就是深度的融合，要Implementation实现，也需要投资Investment。