若要有效应对气候变化，未来二十年需要对能源系统进行全面改革。
尽管可再生能源显然是这一方程式的组成部分，但它们不能成为我们唯一的解决方案。
能源系统的综合愿景——电力与天然气相互无缝补充——是应对能源挑战的关键。
若要有效应对气候变化，未来二十年需要对能源系统进行全面改革。根据《《巴黎协定》》，各方承诺迅速且可持续地减少温室气体排放。我们已经看到了一些令人鼓舞的初步进展迹象，国际能源署（IEA）发布的《2024年世界能源展望》》报告便是明证。国际能源署）。这表明，可再生能源正以前所未有的速度进入能源系统，2023年新增可再生能源装机容量超过560吉瓦（GW）。
范式转变的进一步证据在于，清洁能源项目投资已接近每年2万亿美元，几乎是新增石油、天然气和煤炭供应投资额的两倍。因此，形势确实在向前推进，但各国或各地区的部署极不均衡。欧洲在《欧洲绿色协议》中制定了其气候政策，这是一项雄心勃勃的计划，旨在确保欧洲成为首个于2050年实现气候中和的大陆。
综合愿景：电子与分子协同发力
这场转型的核心是能源系统，它面临以下三难困境：在实现净零排放的同时，确保能源随时可用，并将社会成本降至最低。尽管可再生能源显然是这一方程式的组成部分，但它们不能成为我们唯一的解决方案。我认为，能源系统的综合愿景是应对这一三难困境挑战的关键——换言之，即一种让电子（电力）与分子（气体）相互无缝补充的方法。
尽管可再生能源前景广阔、至关重要，但它们属于间歇性能源。当阳光不足、风力不起时，绿色或低碳分子可以接替发挥作用。反之，当可再生能源供应超出需求时，多余的能源可以被回收并储存，例如以电解水制取氢气的形式储存。
可再生能源还面临一项重大经济挑战。在整个欧洲，电力仅占最终能源消费的约20%，但电气化需要大规模投资。在许多情况下，储存气体或将其远距离输送，仍比输送或储存电力更具成本效益。结合电力与气体的混合方案，或许会成为制胜之策。
最后，在脱碳重工业及某些工业部门（尤其是能源密集型行业）方面，电气化并非总是技术上和经济上可行的解决方案。化工行业需要绿色及低碳气体作为其生产工艺的原材料。例如，气体是化肥生产中的必要投入品，而化肥对粮食生产和农业至关重要；气体也是制造业所用塑料的必要投入品。此外，包括玻璃、陶瓷、水泥和钢铁行业在内的许多工业流程，都需要极高的温度。最后，碳捕集、利用与封存（CCUS）为排放大量二氧化碳副产物的工业流程（如水泥生产）提供了解决方案。
借助模型实现更明智的决策
那么，我们如何构建一个各部分协调配合、满足未来需求的能源系统？在无法预知未来的情况下，能源系统模拟与优化模型是极为宝贵的工具，可用于测试各种情景、调整参数并评估不同技术的贡献，从而揭示我们所做选择的影响。
构成能源三难困境的各项要求，已通过一个最初为比利时开发、并与列日大学（ULiège）合作完成的模拟模型进行了检验。列日大学（ULiège），随后该模型扩展至涵盖北海沿岸所有国家。基于现有需求情景（ENTSOG–ENTSO-E）以及现有可用技术（如生物甲烷、绿色及低碳氢气、可再生能源和/或碳捕集与封存，即CCS）的结果表明，必须统筹考虑所有可选方案，且优化电力与气体之间的互动将惠及整个社会。
该分析还突出了一些值得借鉴的关键经验：
通过电解制取的绿色氢气可用于提升海上风电产量。
生物甲烷、沼气和生物质是实现碳中和或净零排放的有力助力，有助于削减残余排放。
其余部分将由生物质发电厂、工业及低碳制氢环节的碳捕集与封存来解决。
国家之间的互联互通至关重要，因为它们能够将能源从有盈余的国家输送到存在缺口的国家。不过，运输成本因能源载体而异。输送电力的成本高于输送氢气，而输送氢气的成本又高于输送甲烷，因此拥有最优的互联组合非常重要。
储能发挥着关键作用：太阳能储存于电池中，以确保全天能源系统的平衡；氢能储存用于平抑一周或更长时间内的风力发电波动；甲烷储存则用于按季节维持系统平衡。
这些模拟工具为我们提供了宝贵的指导，但它们无法取代政治意愿与果断行动。我们——包括企业领导者、决策者和能源利益相关方——都有责任担当作为、通力合作，并采取务实、灵活且最重要的是综合性的方法。这种方法能够适应不断变化的需求，同时不会束缚我们在做出选择时的手脚。能源转型带来了巨大挑战，但也提供了建设更可持续、更具韧性未来的历史性机遇。
北海一体化模型研究成果的完整详情可在此处查阅：https://www.fluxys.com/en/about-us/fluxys-belgium/position-papers
