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《氢能：2022年值得关注的10大预测》

  • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2022-01-25

  • 如果说2021年是对清洁氢气发展具决定性意义的一年，2022年还将继续高歌猛进。在中国、美国和欧洲市场的推动下，电解槽的销量将翻两番。清洁氢气在工业领域中的使用量将超过汽车领域用量的数倍。以下是彭博新能源财经对2022年清洁氢气发展的10项预测。

    电解槽销量将翻两番，中国将成为最大市场。全球电解槽厂商在2021年交付了458MW的产品，而2022年出货量将达到1.8-2.5GW。在国有企业需求的推动下，中国在其中占比将达到62%-66%。

    许多人预期美国将发布多个项目公告，但具体建设将滞后。随着美国政府准备对氢能开展数十亿美元的投资，美国开发商将在2022年争相公布项目。但由于实际融资将在未来五年内分批到位，项目建设可能将滞后。

    新补贴将推动欧洲氢能的高速发展。随着欧盟释放新一轮资金和国家补贴计划的启动，已公布项目终于将开始建设。

    多家氢能公司将在2022年进行IPO。趁着市场对氢能公司投资热情高涨，至少已经有四家氢能公司宣布计划在2022年通过IPO和SPAC上市。

    22个国家将在2022年发布氢能战略。最受期待的国家包括美国、巴西、印度和中国。

    与碳定价相比，净零更能推动氢气需求。由于低价格和免费配额削弱了碳定价机制的影响，新建氢气项目主要是用于实现减排目标。

    重工业将主导清洁氢气需求。2022年，钢铁、制氨、甲醇、化工和炼油五大行业的清洁氢气使用量要超过全球5.1万辆氢能汽车的总耗氢量。

    有关绿氨的公告数量将增加。这是因为运输氨气的供应链已经存在，并且能够方便地用于氢气出口。

    蓝氢受政策支持将继续发展。随着绿氢成本预计在2030年前降至蓝氢成本之下，项目开发商将越来越需要需要获得补贴才能维持运营。

    碱性电解槽的市场份额将超越其他技术，增至75-78%。Plug Power是美国一家垂直整合氢气生产商，将引领质子交换膜电解槽的销售。

    一组数据

    22个

    规划氢能战略的国家数量

    1.8-2.5GW

    2022年新增电解槽装机容量预期

    四个

    已宣布在2022年进行IPO或特殊目的收购公司(SPAC)上市的氢能公司数量

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    • 来源专题：能源情报网信息监测服务平台
    • 编译者：guokm
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    • Westwood Global Energy Group 高级分析师 Michelle Gomez、Bahzad Ayoub 和 Ruth Chen撰写的文章《2022年值得关注的六大海上风电主题》提出，在2021年创纪录的海上风电成绩之后，中国无补贴时代海上风电发展、美国海上风电加速、油气公司投资海上风电、漂浮式风电商业化等六大主题和新趋势将定义2022年全球海上风电。 海上风电行业在2021年又创下了新的纪录。粗略统计，大约有18.6G的新增并网容量，是海上风电行业年度新增装机的新水平。中国决定到2021年底取消上网电价补贴，这进一步推高了海上风电的并网，据估算中国在2021年新增装机是2020年3.06GW的5倍以上。中国占全球新增海上风电装机容量的约86%，海上风电总装机容量在年中已经超过了英国。令人惊讶和感兴趣的是中国海上风电在这一年装机的规模。即便是在 2021年初，许多第三方分析师对中国海上风电新增装机也仅仅是 3~5 GW，回头看这显得特别保守，当时最乐观的估计是中国海上风电在2021年可以增长11GW，但年末数据显示，这一数据都稍显保守。分析2022年的海上风电新增装机容量，业界认为不太可能达到2021年的水平，但海上风电行业还将继续快速发展，1月份发布的苏格兰海上风电拍卖的结果已经为该行业迎来激动人心的一年做好了准备。Westwood分析了几个从去年就开始显现的2022海上风电的几个关键主题，包括中国进入“海上无补贴”时代的装机情况、英国差价合约(CfD) 第 4 轮结果、油气行业对投资海上风电的日益增长的兴趣，以及美国海上风电的加速发展、漂浮式风电概念的商业化以及对绿氢的支持力度的加大等等。 中国海上风电应对无补贴 中国海上风电在2022年必须应对无补贴的现实，项目电价将基于现行的燃煤电价，明显低于此前 0.85 元/千瓦时的海上风电上网电价。这一电价只适用于2021 年 12 月底之前并网的项目。这一巨大的变化，将迫使风电行业进一步降低 CAPEX 和 OPEX--方法只能是通过技术创新、供应链协作以及其他优化措施。在 2021年最后一个季度，业界注意到中国的风电开发商为 2024/2025 年上线的风电场发布了一系列风电机组供应的重新招标，尽管有的在2019/20年曾经进行过招标且有了结果。数据显示，中国整机制造商提交的新的风电机组供应投标价格比 2019-21年的水平平均下降了 37.9%，这表明整个行业都在努力降低风电机组的总成本。（参考：浙能300MW海上风电项目启动招标！单机要求7-9MW|重磅，国内首个要求有16.6MW风机的海上风电场机组招标启动！|海上风电招标重启，6家整机商竞标680MW项目！最低报价3830元/kW）因此，风电机组的尺寸和容量还需要进一步增长，这对于开发商保持住利润和投资回报可能是一个巨大挑战。但是，中国本土的整机制造商最近相继推出了更大单机容量的海上风机，这成为可以确保本地的风电机组供应商在未来继续保持竞争性且同时控制住单位成本的基础。 英国 CfD 第 4 轮分配 英国第四轮CfD差价合约补贴分配工作于2021年12月13日启动，预计将在 2022年4月至7月之间公布最终结果。其中总额每年约 2 亿英镑（2.64 亿美元）将分配给固定基础海上风电项目。该分配将成为英国实现其到 2030年达到40 GW海上风电雄心的关键。 目前共有六个固定基础项目（总容量为 7.9GW）有资格在第四轮中竞标 CfD。所有这些项目都已获得英格兰或苏格兰相关权威机构的同意，这些项目现在需要 CfD进入到下一阶段，才可以达成FID（最终投资决定）并最终进入建设阶段。六个符合条件的项目中除了一个之外，所有项目都计划采用单机容量14MW或更大容量的风电机组。此外，本轮CfD还为新兴技术预留了7500万英镑（9900万美元），其中 2400万英镑（3200万美元）用于漂浮式海上风电。在英国总计 40GW的装机目标中，预计拿出 1 GW给予漂浮式海上风电。 石油和天然气运营商加大对海上风电的投资 近年来，一些欧洲的油气公司在建设海上风电投资组合方面取得了明显的进展。到 2022年，预计这些公司将通过购买现有项目的股权或获取新的招标项目的形式进一步投资到海上风电领域。（报告重读 | 七大全球石油巨头的能源转型之路）目前有多项计划于 2022年结束的拍卖正在进行当中，其中包括在法国开发诺曼底和布列塔尼风电场的权利，另外，挪威正在通过Sorlige Nordsjoe II 拍卖授拟予两到三个海上风电项目的开发许可。（参考：强强联合，欧洲海上工程巨头收购漂浮式基础公司）虽然 Equinor一直是油气公司转型海上风电的领跑者，但其他四家油气公司在最近的拍卖活动中脱颖而出--包括bp、壳牌、ENI 和道达尔能源TotalEnergies。这四家传统油气公司在最近的一系列拍卖中非常活跃，要么作为单一实体投标，要么与其他利益相关者合作投标，以补充或增强其海上风电开发能力。由bp、壳牌和TotalEnergies牵头或支持的财团在最近的苏格兰 ScotWind 海上风电租赁拍卖中获得了超过9.9GW--几乎与英国当前已安装的海上风电规模不相上下--即包括固定基础也包括漂浮式海上风电项目，但主要是漂浮式海上风电类型。 最近17 个获选的苏格兰海上风电项目将在未来十年内装机近 25GW，这些项目所提供的低碳清洁电力，将帮助实现英国2050年净零目标。大部分为漂浮式海上风电项目。 除了新的拍卖项目，这四家公司还拥有处于规划中、EPCI 或运营阶段的项目，拥有股份的项目共计23个，相当于 8GW容量的权益。旗下项目横跨英国和荷兰等成熟的海上风电市场，以及美国、法国、挪威、韩国和爱尔兰等不太成熟或新兴市场。 美国海上风电加速 2021年无疑是美国海上风电行业值得载入史册的一年，现任拜登政府承诺 2030 年海上风电装机目标为30GW。除了在马里兰州、马萨诸塞州、纽约州和新泽西州进行的招标中授予了约8434.5MW海上风电容量外，美国内政部还发布了获得首期决策记录的 Vineyard Wind项目，共800MW的 Vineyard Wind 1 项目已于2021年9月获得最终融资协议（FID）。美国计划中的海上风电项目分布情况美国海上风电风电项目的招标将在2022年继续进行，纽约州最近宣布将于今年启动下一轮海上风电采购。由纽约州能源研究与发展局 (NYSERDA) 承担，并将选择至少 2GW的项目。新泽西州也计划在2022年开始其第三次海上风电招标。该州已**2022 年第三季度的发布日期和2022年第四季度的提交日期。本次招标的授予计划将于2023年第二季度进行，目标是授予1.2GW的容量。另决定在2022年2月举行租赁拍卖，共有六个租赁区域正在准备中。这些租赁区域均位于纽约湾联邦水域以及纽约和新泽西近海。这六个预计中的场址有可能增加5.6~7GW的额外海上风电装机容量。除了这些招标和租赁拍卖计划之外，预计还有几个项目将进入下一阶段的开发。Westwood预计今年将有约858MW的装机容量最终达成财务结算。参考：2.6GW美国海上风电订单确认，176台西门子歌美飒14MW机组美国新支持 3.2GW 海上风电，四家企业胜出重磅报告|美国海上风电市场评估 漂浮式海上风电概念进入商业化阶段 虽然固定基础海上风电的开发占据了全球几乎所有的海上风电活动，但漂浮式海上风电毫无疑问已被广泛认为是未来的大趋势。2021年漂浮式海上风电开发项目--48MW的金卡丁二期项目（Kincardine Phase 2）上线，为漂浮式风电的未来发展铺平了道路。 漂浮式海上风电尽管被认为尚属于新兴技术，但在一些成熟和新兴的海上风电管辖区已经有了诸多漂浮式海上风电开发提案，预计这一趋势将在 2022年继续扩大。这种商业化努力还伴随着新的参与者，如BW Ideol、Hexicon、Fukushima Forward和Principle Power等公司，都将快速进入市场。政府的支持也有望在2022年加快漂浮式海上风电的开发。例如，苏格兰新一轮拍卖（ScotWind Leasing）虽然只支持3GW的漂浮式风电开发，但最后的结果大大超过了这一官方支持的数字，总共有14.5GW的漂浮式风电项目赢得了最终租赁选择协议。挪威也**了 1.5GW的UtsiraNord沿海地区用于漂浮式风电项目的开发。2022年，由Equinor挪威公司运营的备受期待的88 MW Hywind Tampen项目预计将在第三季度上线。（Equinor开建Hywind Tampen漂浮式风电项目，向5个石油平台供电） Hywind Tampen漂浮式海上风电项目总装机容量88MW，目的是为挪威北海Snorre和Gullfaks近海附近的海上油气作业平台提供电力。Tampen项目离岸140公里，水深260-300米，总投资近5亿美元。项目将在2022年第三季度投产。 对绿氢的支持不断增加 由海上风电驱动的绿氢生产可以显著增加海上项目的商业价值。虽然绿氢行业仍处于早期发展阶段，但仍有几个与海上风电相关的绿氢示范项目值得关注，包括Vattenfall 在苏格兰东部开发的Hydrogen Turbine 1 (HT1)项目（将安装在已运营的阿伯丁湾风电场）、壳牌的HydrogenHolland I （由Hollandse Kust Noord海上风电场提供电力）以及ERM的Dolphyn氢能项目等。由于氢的相对成本、价值链的复杂性和个别国家的脱碳挑战，氢能的前景仍然不够确定，但预计在2022年不同的氢能战略仍将开始具体化。例如，丹麦的 Power-to-X 战略将为开发绿色燃料提供数十亿美元的补贴，以充分利用丹麦巨大的海上风电潜力。同样，英国将启动2.4亿英镑的净零氢基金，美国加州最新发布的2022-2023年预算也计划**1亿美元用于推广绿氢。这诸多政府举措将为海上开发商在其商业化战略中加大对绿氢机会的考量提供进一步的信心。
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  • 《Nature发布：2025年值得关注的七项技术》
    • 来源专题：智能制造
    • 编译者：icad
    • 发布时间：2025-02-24
    • 2025 年，全球科技发展正以惊人的速度重塑人类社会的未来。在气候危机、疾病威胁与资源短缺的多重压力下，技术创新聚焦于两大核心方向：可持续性与人工智能（AI）的深度结合。 《Nature》盘点了今年将密切关注的七项技术，从实验室的自动化革命到城市的生态改造，从精准医疗到环境修复，七项技术不仅加速科学发现，更试图为人类提供应对复杂挑战的规模化方案。 一、「自动驾驶」实验室：AI 与机器人联手的「化学宇宙探索」 去年，一个国际团队宣布发现了一系列有望用于有机固态激光器的材料，这一成果得益于由五个 AI 驱动的机器人实验室组成的全球网络。 多伦多大学计算化学家 Alán Aspuru-Guzik 表示，该项目展示了「自动驾驶」实验室在材料研究中的强大能力，成功筛选出 21 种顶级材料。自动驾驶实验室结合现代机器人和 AI 算法，能够规划和执行复杂的高通量实验，极大地拓展了化学和材料研究的边界。 相关链接：https://doi.org/10.1126%2Fscience.adk9227 阿贡国家实验室材料科学家 Jie Xu 开发的 Polybot 平台已成功合成导电聚合物和电致变色材料。未来，自动驾驶实验室有望通过自然语言指令和机器人技术进一步扩展自动化能力，成为科学家应对气候变化和流行病等全球挑战的重要工具。Aspuru-Guzik 强调，尽管自动化技术发展迅速，人类仍将在研究中发挥核心作用。 相关链接：https://doi.org/10.1016%2Fj.matt.2024.10.015 图示：加拿大多伦多 Acceleration Consortium 实验室。（来源：原文） 二、CAR-T 细胞疗法：从抗癌到治愈自身免疫疾病 CAR-T 细胞疗法已成为多种血液癌症的标准治疗手段。通过基因改造，患者的 T 细胞能够识别并攻击肿瘤细胞，在某些白血病、淋巴瘤和骨髓瘤中，超过 50% 的患者可实现完全缓解。 近年来，CAR-T 疗法在实体瘤治疗中也取得进展。波士顿麻省总医院肿瘤学家 Marcela Maus 团队开发的 CAR-T 细胞可快速缩小复发性胶质母细胞瘤，但其持久性仍需验证。 相关链接：https://doi.org/10.1056%2FNEJMoa2314390 此外，德国埃尔兰根-纽伦堡大学风湿病学家 Georg Schett 团队发现，CAR-T 疗法对红斑狼疮等自身免疫疾病也有效，已成功治疗约 24 名患者，仅 1 例复发。尽管 CAR-T 疗法成本高昂且对患者身体负担较大，但 Schett 认为，对于现有治疗无效的患者，这可能是一种经济且有效的长期解决方案。 相关链接：https://doi.org/10.1056%2FNEJMc2107725 图示：CAR-T 细胞疗法现在正针对组织中的实体瘤（紫色的 T 细胞）。（来源：原文） 三、生物修复技术：微生物的「污染消化术」 微生物在极端环境中展现出惊人的适应能力，甚至能够分解塑料等难以降解的物质。伦敦布鲁内尔大学微生物学家 Ronan McCarthy 指出，一些细菌已进化到能够利用微塑料作为食物来源。研究人员正利用这些微生物开发生物修复技术，以应对微塑料污染。 目前，已有 230 多种天然酶被证明可以分解塑料，但效率较低。McCarthy 团队通过诱导细菌在塑料表面形成生物膜，提高酶的降解效率。密苏里大学化学家 Susie Dai 则利用白腐真菌开发了 RAPIMER 平台，用于降解 PFAS 等永久性化学物质。 相关链接：https://doi.org/10.1038%2Fs41522-023-00440-1 相关链接：https://doi.org/10.1038%2Fs41467-022-31881-5 尽管基因工程可以优化酶的性能，但公众对转基因生物的担忧可能限制其应用。McCarthy 呼吁加强安全部署工程化生物修复系统的讨论，以应对重金属、抗生素等多种环境污染物。 图示：英国克兰菲尔德大学的生物修复研究机构。（来源：原文） 四、生物学基础模型：AI 构建的「虚拟细胞」 以 ChatGPT 为代表的大语言模型（LLM）为全球用户提供了从信息获取到文本生成、代码编写等一站式服务，标志着通用 AI 系统的显著进步。生物学家也期待利用类似技术推动研究，但面临工具过多且分散的问题。 多伦多大学计算生物学家 Bo Wang 认为，「基础模型」是解决这一问题的关键。这类模型通过预训练处理海量无标签数据，生成通用模型，可用于解释新数据或设计蛋白质等任务。Wang 团队开发的 scGPT 模型基于 3300 万个人类单细胞转录组数据，能准确分类细胞类型并预测基因突变影响，已获得制药公司的积极反馈。 相关链接：https://doi.org/10.1038%2Fs41592-024-02201-0 未来，整合 RNA、蛋白质等多组学数据的「虚拟细胞」模型有望超越 scGPT，为疾病研究和合成生物学提供更强大的工具。 相关链接：https://doi.org/10.1016%2Fj.cell.2024.11.015 五、可持续城市降温：对抗热岛的「超冷铠甲」 全球变暖加剧，城市热岛效应使局部气温比周边高出 5–10°C。澳大利亚新南威尔士大学学者 Matthaios Santamouris 指出，城市建筑材料吸收大量太阳辐射是主要原因。 为此，研究人员正在开发「超冷材料」，通过反射太阳辐射并释放热辐射来降温。在沙特利雅得的实地测试中，超冷光子材料结合其他措施使环境温度降低近 5°C，且成本仅比普通材料高 10%。 相关链接：https://doi.org/10.1038%2Fs44284-023-00005-5 然而，空调使用增加将进一步加剧气候变化，尤其是在发展中国家。马里兰大学材料科学家 Ichiro Takeuchi 团队开发的固态空调利用「弹性热效应」实现制冷，虽需进一步优化，但有望替代传统制冷技术，减少温室气体排放。 相关链接：https://doi.org/10.1126%2Fscience.adg7043 图示：马里兰大学帕克分校的节能原型空气冷却系统。（来源：原文） 六、单细胞微生物分析：打开菌群的「基因黑匣子」 微生物群落在海洋、土壤和人体中极为复杂，即使是单一物种（如大肠杆菌）的基因组和功能多样性也十分显著。杜克大学生物医学工程师 Ophelia Venturelli 指出，单菌落中可能存在基因组几乎所有位置的突变，这对肠道内相互作用产生深远影响。 尽管多细胞真核生物的单细胞测序已较为成熟，但微生物单细胞研究仍面临挑战，主要源于细胞壁难以破开以及单细胞内 DNA 和 RNA 含量有限。 近年来，单细胞分辨率下的微生物研究工具逐渐增多，例如德国研究人员开发的 MATQ-seq 可分析数千个微生物中每个细胞的数百个基因表达，而 Venturelli 团队开发的 DoTA-seq 则通过微滴捕获单细胞并选择性测序基因组位点。 相关链接：https://doi.org/10.1038%2Fs41564-023-01462-3 相关链接：https://doi.org/10.1038%2Fs41592-023-02157-7 然而，单细胞微生物学仍属小众领域，相关方法尚未商业化，且部分技术门槛较高，许多科学家对其潜力仍缺乏认知。 七、光子计算：AI 的「光速引擎」 AI 算法的快速发展对处理器技术和能源基础设施提出了巨大挑战。清华大学电子工程师 Lu Fang 指出，现有计算能力无法持续支撑未来大型模型的需求。 为此，许多团队正在探索基于光子的计算框架，以补充当前的电子微处理器。光子处理器在并行处理和推理任务效率方面具有显著优势，而推理任务占 AI 计算工作量的 80%。 牛津大学材料科学家 Harish Bhaskaran 强调，尽管光子计算概念已有 50 多年历史，但 AI 热潮推动了该领域的复兴。Bhaskaran 和他的同事在 2024 年进行的一项研究展示了两种光子硬件设计，它们在各种任务中表现良好，包括根据帕金森病患者的运动变化来识别帕金森病患者。 相关链接：https://doi.org/10.1038%2Fs41586-024-07590-y 清华大学团队开发的「太极」光子芯片在特定任务中的能效比传统 GPU 高出百倍，其下一代系统「无极」可处理更复杂的 AI 任务。 未来，光子计算有望在无人机、医疗机器人等边缘 AI 应用中发挥重要作用，实现低功耗实时决策。 结语 七大技术如同一张紧密交织的创新网络——AI 加速探索速度，可持续方案守护生态底线，生物技术重塑生命质量。然而，技术落地不仅需要跨学科协作，更需伦理与责任的指引。正如 Aspuru-Guzik 所言「机器扩展了人类的能力边界，但价值观才是技术航向的罗盘。」在这场与未来的赛跑中，唯有效率与共益并重，创新才能真正成为推动文明的引擎。 原文链接：https://www.nature.com/articles/d41586-025-00075-6
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