2022年8月27日上午，由中国科学技术信息研究所、上海市科学学研究所联合编撰的《双碳科技及应用场景前瞻》在浦江创新论坛成果发布会上正式发布。
在碳达峰碳中和目标的驱动下，全球能源生产及利用正面临革命性转变。这在低/零/负碳科学、技术和工程方面势必催生系列的创新产出，对我国主动引领高质量发展至关重要。本项研究从政府关注重点、产业发展潜力、对经济社会的全局带动和重大引领作用等方面，遴选出双碳科技五大焦点议题——氢能，碳捕集、利用与封存（CCUS），储能，光伏建筑一体化，智能电网。一起来看图解：
《双碳科技及应用场景前瞻》
报告基于对有关国家政府提出的科技发展规划、战略路径和政策导向的调研分析，剖析了焦点技术的政府扶持力度、资助研发方向，并通过对论文、专利等成果数据的多维度分析，精准识别了顶级研发企业和研究院所的优势领域，展示了国家或城市间的合作情况，探讨了五大技术领域的发展应用前景及其所面临的机遇和挑战。报告就中国在五大技术领域中的全球技术定位提出了政策建议。此外，报告基于上海市科学学研究所多元数据平台的智能跟踪分析，形成了对双碳科技及应用场景的热点述评。
五大技术领域
氢能技术
基础研究和技术研发均在21世纪初快速增长。技术研发以氢燃料电池占绝对优势，在基础研究方面还有光催化制氢、生物制氢、析氢反应、钼/镍/钴催化剂等持续的研究热点。绿氢目前由于生产成本过高，相关产业还处在缓慢培植期；但通过光伏发电、风电以及太阳热能等可再生能源电解水制造的绿氢，近期将是最可行路径。关于氢科技及其产业，我们建议：一是加大技术攻关，攻克制约氢能产业链的关键技术如质子交换膜、膜电极等，降低成本；二是开发建设长距离储运的掺氢天然气管道或纯氢管道等基础设施；三是政府根据双碳目标要求，进一步将氢能纳入能源体系统筹考量，并积极制订制氢和氢品质、储运、加氢站和安全等相关技术标准，健全基于氢能的家庭热电联控、汽车、无人机等应用环节的检测与认证服务。
储能技术
基础研究以锂离子电池和超级电容储能技术居多，技术研发以锂离子电池和铅酸电池占主流，而市场装机规模则以抽水储能、锂离子和钠硫电池为主。储能科技创新再次活跃，喻示着城市在能源经济、能源格局、能源可持续发展方面面临重大的战略机遇和挑战。城市一改过去单纯能源消费环节的角色，而成为能源生产、再生、利用、存储和平衡的重要节点。未来我们需要在城市能源规划方面重视储能技术，从提升能源零碳效能和综合效率切入，对城市储能技术研发创新方面统筹研判、融合思考、极优设计，特别是在城市新建区域及城市改造中为储能技术集成应用提供场景驱动力。
碳捕捉封存和利用（CCUS）技术
这是唯一助力电力、钢铁、水泥等难以减排行业深度脱碳的技术，对实现双碳目标极其重要。CCUS相关基础研究和技术研发在2008年之后快速发展。低成本、大规模、集中的碳源供应是制约CCUS技术工业化推广的瓶颈之一。新型低能耗化学溶剂、膜加变压吸附以及化学吸收法组合技术都是研发重点。短期内中国以化石能源为主的能源结构不可能改变，有效的CCUS政策如具体的财税支持和激励机制，以及合理的碳定价至关重要。CCUS发展方向包括生物质与CCS（BECCS）、直接空气捕捉（DAC）、高价值转化（化肥原料、苏打粉、砖与水泥）等，发展前景广阔。
光伏建筑一体化
将太阳能光伏发电与建筑有机结合，并可与储能微网结合，将成为未来建筑节能发展的趋势。相关基础研究和技术研发成果从2009年开始迅速增长。目前的问题仍然是成本因素。长远看，光伏电池效率的不断提高、产业规模不断增大等将让装机成本持续下降。如能加大电网市场化配置力度，加快光伏发电平价上网速度，将促进综合成本下降。光伏建筑的智能化，以及光伏光热建筑一体化技术（BITVT）都将是未来重要发展方向。目前需要建立完善的材料、工程等方面标准，保证光伏建筑的强度、安全性、防水、防火等建筑本体性能。同时，光伏建筑一体化技术障碍亟需突破，如光伏材料的筛选和创新、光伏组件的温度效应问题、发电不稳定以及不均衡连接损失等。
智能电网
串联起发电、输电、变电、配电、用电以及调度等各个产业节点，和储能、信息通讯、高级计量体系等密不可分。智能电网涉及面广，多能源、多系统、多技术和设备整合入网，需要与时俱进地制订相关标准和协议。我国很多电力系统设备老化，小型风电、光伏、热电联产设备没有完全普及，智能电网的建设发展需要考虑区域特定场景需求。随着双碳举措的落实，能源结构、电网布局需要跟随调整，我们需要强化针对电网的智能科技研发，对于在线监测和自愈控制、电网与互联网结合、分布式能源管理、柔性直流输电、持续安全等问题，提供强有力的技术保障。
