专家新声 | 管晓宏: 破解能源“不可能三角”，氢能走出转型新路径

  面对全球气候变暖带来的严峻挑战，落实我国“双碳”目标进程中，可再生能源固有的波动性与电网实时平衡要求之间矛盾凸显，清洁能源“安全稳定、绿色低碳、经济可行”的“不可能三角”成为行业亟待破解的世界性难题。

  在2026科普中国智库论坛暨第三十二届科普理论研讨会主论坛上，中国科学院院士、西安交通大学教授管晓宏带来题为《氢赋能零碳智慧能源系统与能源革命》的主旨报告。结合一手工程实践，阐释以氢能为枢纽的零碳智慧能源中国方案。

  能源转型困局：破解清洁能源“不可能三角”

  “人类正面临能源环境危机，全球气候变暖已经形成科学界共识，工业革命以来化石能源大量排放二氧化碳，传统依赖化石燃料获取能量的模式已经难以为继。”管晓宏在报告开篇直指能源转型的时代背景。

  清洁能源利用长期存在世界性的“不可能三角”：要同时实现供电安全稳定、绿色低碳、经济可行三者很难兼顾。

  抽水蓄能是成熟电网储能方案，但受地质条件约束新增规模有限；锂电池、压缩空气、光热等各类储能技术，也很难同时满足大规模并网、经济性两大条件。

  管晓宏提出，氢储能是重要突破口。通过电解水制氢实现电能向氢能转化，氢能存储便捷，再借助氢燃料电池完成电、热输出，构建“水氢水”零碳循环。

  仅看“电氢电”的直接往返效率仅有30%左右，单纯回收电能的模式经济性很难落地。根据能量守恒，转化过程其余大部分能量以热能形式释放。我国供热需求巨大，热量还可进一步转化为冷量，用于冬季供热、夏季供冷，整套示范项目综合能源利用率可以达到92%以上。

  这跳出了只追求发电转换效率的固有思路，从系统层面向着安全、绿色、经济三者统一的目标迈进，为破解清洁能源“不可能三角”提供可行路径。

  示范先行：榆林打造氢赋能零碳能源站

  2022年，管晓宏院士团队参与的世界首个氢赋能零碳智慧能源站在陕西榆林建成投运，实现零碳供能示范。

  能源站并非依靠单一技术实现突破，而是运用系统工程思路，将光伏发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池、地源热泵与储热储冷水罐等进行智能耦合。园区还配套数字孪生管控平台，依靠智能感知、弹性通信、自主计算、协同优化一体化调度，很大程度上提升了系统运行效率。

  经第三方综合核算，能源站综合用能成本实现了显著降低，印证了依靠市场机制建设零碳能源系统的可行性。管晓宏表示，未来依托产业链成熟与规模效应，其经济性优势还将持续放大，为规模化复制推广创造条件。

  多点落地：赋能数字基建，保障国家能源安全

  算力、5G/6G通信等数字基础设施是新质生产力的重要载体，同时也带来不容小觑的能耗压力。在管晓宏看来，氢赋能零碳智慧能源系统的重要价值，是为数据中心、通信基站这类高耗能新质生产力基础设施提供配套能源方案，实现算力、通信网络的用能增长与碳排放增长脱钩，守住新质生产力的绿色底色。

  继榆林示范项目落地之后，这套系统方案已经进入多点复制阶段。西安地铁15号线细柳车辆段零碳智慧能源中心已经建成投运；甘肃金川公司二采区正在推进风光绿电直连、氢电热多介质储能项目，覆盖矿区办公、生产、矿井综合用能；张北经济开发区布局“东数西算”零碳算力枢纽；江苏吕四港开发区零碳园区、青海高原离网式零碳智慧采油能源系统等一批项目也处于规划建设对接阶段。

  放眼长远，管晓宏提出未来要推动多种氢源管道化，打通制储运完整产业链，实现油气电协同互补。这套局域自平衡的分布式能源系统，不依赖电网调节，可以进一步提升风光新能源消纳比例，打造能源领域的“第四桶油”，为国家能源安全提供新的支撑。

  管晓宏表示，氢赋能零碳智慧能源系统可实现局域能源自平衡，兼具安全性与经济性，是一套可市场化复制的分布式零碳解决方案，能够为数据中心、算力基站等新质生产力基础设施筑牢绿色用能底座。

  该技术路径颠覆了“减碳必须牺牲经济效益”的传统认知，以绿色、分布、市场化的全新模式重塑能源体系，开启新型能源革命。他坦言，这套经过工程验证的系统技术成熟可行，团队正加快全国规模化推广，为我国稳步实现“双碳”目标提供创新、可落地的技术路线。（刘晓楠、刘倩）

  人物简介

  管晓宏，中国科学院院士、IEEE Fellow，西安交通大学教授。主要从事复杂网络化系统经济性与安全性，电力、能源、制造系统优化，信息物理融合系统，网络空间安全等领域的研究，获得2项国家自然科学二等奖、何梁何利科技进步奖及多项国际学术奖励，带领团队获评教育部先进集体、全国高校黄大年式教师团队等荣誉。