時代、社會的需要是科學技術發生、發展的催生婆，高科技的發展和新技術的出現都是根據社會需要發展起來的，新技術、新概念的提出往往都是在現有實踐中發現的問題和不足中為改變這種不足提出的“假設、假定、幻想等形式開始的。
幻想是創新科技之母，本文是一篇幻想型原創文章，作為拋磚引玉的磚頭拋出，意在引起廣泛的關注，為轉型到“氫能源”時代進行先期預想型的的討論、議論、辯論和探索，作為純技術層面的討論，“發一些不著邊際的幻想，索少許切合實際的方法”，其中肯定有許多“不著邊際、胡言亂語、胡說八道”的垃圾觀點，歡迎批評駁斥，更歡迎大力斧正。
現行風力發電機并網模式的缺點和不足：
眾所周知近年來，國家大力發展風電，有大規模的資金扶持，幾萬千瓦級、幾十萬千瓦級甚至千萬千瓦級的風電場相繼大量上馬，不但從國外引進先進的大型發電機組，還在國內大量的制造更多的大型風力發電機組，近幾年的情況是制造風力發電機或引進風力發電機的企業大有斬獲，獲得了不菲的收益，而接受和運行、管理這些機組的企業（風電場）的實際情況，卻是不大樂觀的。
當這些風力發電機組豎立在風電場后，其實際的發電效益究竟怎樣？是不是達到了預期的效果？是不是像宣傳方面報道的那樣，產生了巨大的經濟效益？多少綠色的風電進入了人們的生活？少燒了多少煤炭？減少了多少二氧化碳的排放？
詳細而具體的情況究竟是怎么樣的？至今無人給于認真而實際的報道和評論，筆者很關注這個問題，近期在多篇“風能通訊”上看到很多并不樂觀的消息：
如：因為風能、風況的大小與大電網用電高峰的不同步，在電網高峰需要大量電力時風電場并不能及時的提供，而在電網本身處于“用電低谷”時雖然風電并網了，但是沒有什么實際的經濟效益，有人說，像現在的這種方式投資的風電場，要想收回投資最快得50年以上，很可能在100年以后了，實際的利用風電的投入與產出的效益肯定是不高的。
另外，在大容量的不穩定的風電并入電網時會引起電網電壓的大幅度波動，為了調控和抑制這種大量電能的波動，還得建造比風電場總容量大2-3倍的“調壓控制電站”（當然是常規能源的電站了）以解決風力發電輸出電能不穩定問題，而這些調控電站需要更多的常規能源來支持，仔細的算一算，原先想通過利用風能節省大量的常規能源，結果反而加大了常規能源的使用，走到初衷的反面。
去年曾經看到一條信息，內蒙電網在國慶期間的十天里，不允許任何風力發電機并網，怕影響到對北京的供電質量，論壇里面有人干脆稱現在的這種風電是“垃圾電”，更不用說內陸的風電場遠離大城市和用電中心，還需要大規模的輸電網絡進行輸電，這一項投入將比建立風電場投入更大。
毋庸置疑，現在的大型風電場直接并網的方式因為缺少一個大型的“儲能、調控”環節，不穩定的風電是電網不歡迎和不愿意接受的。
那么加上一個這樣的系統如何呢？好像也不現實，實用技術方面有“抽水蓄能”方式，這是一個成熟的技術方案，但是受特定的條件限制，首先要有大量的水源，還要有合適的地形高差，才能夠實現利用水流的落差能量進行調控發電，從而得到穩定的可控制的電能，從規模上看也是差距太大，筆者曾參觀過“劉家峽水電站”，十分巨大的水壩和5臺水輪發電機組，其總發電量也就是130萬千瓦，假設要將1千萬千瓦的電能進行這樣的抽水儲能，那就要搞十個劉家峽水電站和儲能水庫，是現有劉家峽水電站的十倍規模的上、下水庫和10倍的發電機組才能夠滿足需要，大概的想一想就知道，這實在是不可能的事。
拿現在已經規劃和建設中的三個國內最大的“千萬千瓦級風電場”來說，都是在極度缺水的地區（兩個在內蒙一個在甘肅酒泉），平坦的地形（風能資源好的地方都是平坦的地形、地貌），也沒有落差高的地形環境，所以不能應用，能夠使用“抽水儲能”方式調控風電的方式不可能大規模的采用，只能夠小規模的在特殊的有條件的地區才行。
使用蓄電池怎樣呢？鉛酸電池肯定不行，沒有這么大的功率容量，并且價格特別貴，大量的使用還有鉛污染問題；鎳氫電池與鋰離子電池受限于這兩種元素的數量限制（全球的儲量也是不多的）和特別昂貴的價格的限制，也不能夠采用；最近還有全釩氧化還原液流電池在研發中，但是多次還原過程中的離子膜污染問題也一直沒有很好解決，要達到實用的程度還要相當長的時間，商業化的應用究竟會不會影響到環境還是未知數。
其它的儲能方式，如壓縮空氣儲能；飛輪儲能等等都因為效率太低、容量太小，也是不能使用，看起來真是“山窮水盡疑無路”了。
柳暗花明又一村的----風電制氫方式：
哥本哈根會議的召開，說明了全球都在關注環境，更確切的說就是“碳減排”的問題，如何從根本上解決問題，筆者認為“必須改變現在的碳能源方式、轉化到氫能源方式”才是最根本的解決問題的辦法。
煤炭、石油、天然氣還有正在開發的可燃冰等等，是現在社會能源的基礎，目前占我們使用的能源的絕大部分，這些都是以碳元素進行能源轉化和能源利用的，這些能源最大的特點就是，只能是一次性使用的傳統化石能源，用完就沒有了，不能夠循環再利用，不改變這種方式就談不上從根本上改變全球的“碳排放”，其實除了碳能源的方式外還有氫能源方式，這是一種最干凈的，可以循環的可大規模利用的能源方式。
將水進行電解就可以得到氫和氧兩種氣體，一公斤水完全電解后可以得到1/9公斤氫氣和8/9公斤氧氣還有0.3/10的固體物（拿海水來說固體物就是海鹽），這種技術是很成熟的技術，以前總認為需要消耗大量的電力，以前的技術水平是要消耗5度電才能夠電解出1立方米氫氣，最近的報道有電解產氫氣一立方米只需要2.5度電能的新技術問世，筆者認為繼續進行電解技術研發，還可以大幅度的降低耗電量。
如果我們改變思維，利用大規模的風電進行大規模的電解水制氫，會得到大量的最干凈的能源----氫氣，1公斤水電解后不但可以得到1/9公斤的氫氣（1立方米）并且還可以得到8/9公斤的氧氣（0.45立方米）和0.3/10公斤的鹽。
有了風電制氫產生的這些氫氣能源（數量不小），我們就能夠實現大規模的能量儲存，解決現在模式的風電并網難題并且不會對環境有任何影響。
氫氣能源可以長時間儲存、可以管道長距離輸送，可以直接用來大規模發電，更可以提供給汽車、火車、飛機、輪船等移動的交通運輸工具使用，氫氣燃燒利用后除產生能量外，只產生水蒸氣，冷凝后就是純水，實在是最清潔、最環保的能源。
地球上有70%的面積是水，作為一種能量的轉換物質，可以說是取之不盡、用之不竭的，風電在這里只是起到了一種能量的轉換，將巨大的風能資源，通過風力發電→電解海水→制氫制氧→氫氣能源→發電、制熱、炊事、取暖、交通工具使用等過程后又變成了水，這些水返回到大自然的水系統循環中為下一次的能量轉換循環中再利用。
所以在目前的風電困局中，我們只要改變思路，將這樣大量由風能產生的廉價電能轉化為氫能源，從根本上脫離原先的碳能源模式，進入到氫能源模式，才是新能源利用的“柳暗花明又一村”的光明大道，也是最環保的能源利用的境界，舍此別無它途。
當然這里介紹的方式有人認為是“天方夜譚、癡人說夢”離我們還很遙遠，筆者試從以下幾個方面議論一下，試分析一下，以經濟效益和技術層面的問題作一試解：
經濟效益分析：
氫氣燃燒熱值很高，除核燃料外，氫的發熱值是所有化石燃料、化工燃料和生物燃料中最高的，為142351kJ/kg（32352大卡/kg），是汽油發熱值的3倍。
氫氣的比重小，純氫的密度僅為空氣的1/14，為0.0899g/L。
1立方米(合1000升)氫氣重89.9g，熱值為12797.355kJ（2956大卡）。
1公斤水電解后不但可以得到1/9公斤的氫氣并且還可以得到8/9公斤的氧氣和0.3/10公斤的固體物。
拿千萬千瓦級風電場來說，假設是滿發，1小時就是1千萬度電，用2.5度電能產生1立方米氫氣，就可以得到4百萬立方米氫氣，1立方米氫氣的熱值是2956大卡，標煤的熱值是7000大卡，大約2.4立方米氫氣的熱值相當于1公斤標煤的熱值，拿4百萬除2.4得1666666.6公斤標煤（我國是按煤當量“標煤”計算熱值的），相當于1千6百噸標煤的熱值能量，（市場上的優質煤炭熱值一般是5500大卡計算）相當于2千1百噸優質煤炭的能量，也就是說“千萬千瓦級的風電場”1小時所發出的電力進行風電制氫模式，就能夠產生2千噸優質煤炭（按煤當量計算）的熱值能量，1天24小時就能夠產生相當于4萬八千噸優質煤炭熱值能量的氫氣能量，就算是只有50%的效率，每天也有2萬噸優質煤炭熱值的氫氣能量，一年就是720萬噸優質煤炭能量（2萬噸乘以365天）。
這些氫能源是能夠儲存的，既可以直接提供給發電廠發電（燃氣輪機方式，省去燒蒸汽的環節最好），產生的電力在電網高峰需要時大量的并入電網（這是高質量的特別平穩、可調、可控的電流，是電網十分歡迎和笑納的高質量電能），得到良好的經濟效益，又可以在電網低谷時脫離電網，將氫氣給大量的使用氫能源的汽車、火車、飛機、輪船等移動交通工具加氫氣能源，立馬就變成實實在在的真金白銀收入，或者是通過管道方式輸送到大城市，提供給千千萬萬的家庭炊事使用，這種模式就是氫能源模式。
電解制氫的同時除去產生單項的氫氣外，還有8/9的氧氣產生（純氧），每產生1立方米氫氣，同時就可以產生0.45立方米氧氣，在產生4百萬立方米氫氣的同時還產生160萬立方米的氧氣，這些氧氣也是可以直接賣的商品，大量的機械加工企業的鋼鐵切割和有色金屬的焊接就需要大量的氧氣，其它在醫療衛生、化工還原、污水處理方面都需要大量的氧氣，在高效“燃料電池”工作時也需要大量的氧氣，現在市場上一瓶氧氣（容量6-8立方米）已經賣到15-20元了，160萬立方米氧氣，每瓶裝8立方米就是20萬瓶氧氣，價值400萬元，這僅僅是這個風電場1小時電解水產生的氧氣效益，1天24小時就是9千6百萬元的氧氣收入，一年僅憑氧氣就可以收入近300億元，打一半折也有150億的氧氣收益，這樣實實在在的產生氧氣的收益也是風電制氫效益的一部分。
如果此方案得以實現，筆者還建議，應該有意的排放一部分氧氣到大氣中，以補充大量的、各個方面的氧氣消耗，大量的氧氣排入地球大氣，還可以修復臭氧空洞（大量的氧氣在太陽紫外線照射下可以轉化為臭氧，修補臭氧空洞），為全球的環境保護做巨大的貢獻，功莫大焉。
此外，在電解水時還可以回收大量的熱能，這是因為電解的過程中，會有一部分能量變成熱能，這些熱量可以通過熱交換器置換出來，既提高了電解的效率，又得到數量很大的熱能，冬季可以取暖、供魚池加溫等，夏季可以為洗浴提供熱能等，用途是十分廣泛的，總之也是一種很有價值的能源，也是風電制氫、制氧同時的副產品，有實在的經濟效益。
電解水制氫的過程中也是對水的濃縮過程，拿海水來說，其含鹽量是3%，1公斤海水中含鹽30克，每小時制氫4百萬立方米時需要消耗海水約4百萬公斤合4000噸海水，每噸海水中含鹽300公斤，就算是只提煉出來一半，也是150公斤，4000噸乘以150公斤等于60萬公斤=600噸（1小時的產量），這又是一種伴隨著制氫過程中產生的副產品，都是利用風電產生的，有實際價值的產品。
風電制氫可以大幅度降低風力發電機組的造價和技術難度：
風力發電機產生的電能用來制氫的模式與并網的模式，是兩個技術和成本相差很大的方式，尤其是制造成本相差巨大，拿一臺1000千瓦的風力發電機組來說，如果是傳統的并網模式，那么就必須加上高精度的電能控制設備（千瓦級容量的電子調控設備），需要將風電調整到與電網一致的電壓、周率、波形、相序，還要調整有功和無功功率，達到電網最基本的并網需求，才能夠并入電網，這些都是大功率的電子調控設備，價格極高，又極容易損壞，這部分占到整個機組造價的50%左右，現在的1000千瓦機組的市場價大概是800-1000萬元/臺。
特別是利用風能的效率方面更是有太大的差別，并網模式在風速小時產生的電能不夠，不能并網，風速太大時并網發電機組因為安全問題會進行“自動保護動作”（就是在極短的時間里甩掉負荷，保護發電機組不會損壞）突然脫離電網，這也是電網最討厭的地方，巨大容量的電能突然脫離電網，會造成電網電壓的大幅度下降，影響整個電網的平穩，進行了“自動保護動作”的發電機組這時也是談不上什么效率、效益的，這樣兩下折扣一打，真正的發電效率（實際送入電網的真正起作用的電能）是很低的，相對于制氫模式來說是一個“質次價高、投入大、產出小”的很差的方式。
而風電制氫就不一樣了，風力發電機發出的風電只需進行最簡單的變壓、整流處理（很成熟的技術，設備的配件隨處可以購買到），將電壓通過變壓器調整到所需電壓，交流電整流為直流電即可，不需要昂貴的高精度的電子、電能調控設備，同時無論什么樣的風速時，只要發電機發電就能夠利用，風小電量小時電解的氫氣數量較少，風大電量大時產生的氫氣就很多，在整個的發電制氫過程中所有的電能都可以全部的轉化為氫氣，只是轉化的快慢不同而已，這樣的制氫風力發電機組最少比并網機組便宜一半甚至更多，大概花費300-500萬元/臺即可制造出來，還有大的降低成本的空間。
筆者“粗估冒算”分析了兩種模式的差別，風電制氫模式起碼比風電并網模式的電能利用效率高3倍以上，直白的說，“1臺1000千瓦的風力發電機組，進行風電制氫模式時產生的真正有價值的能源，大于或者等于3臺并網模式機組”。
所以綜合分析兩種模式的風能利用效益（能源和產品），投入和產出比，兩者相差4-5倍甚至更大，從經濟效益分析來看，也應該大力發展風電制氫模式。
風電制氫模式對風力發電機組簡化控制方面還有特別好的輔助性能：
電解設備與風力發電機組連接后在制氫時實際上就成了機組的“功率阻尼器”（也可以叫電力制動器），隨時在調整風力發電機的“出力”（功率輸出），風速變大時這些電能功率會自動的加大產氫氣的數量，風速變小時可以“隨時減少機組的出力”降低產氫氣的數量。
風能利用方面，很特別的地方就是“風力發電機的出力與風速是3次方的關系”，即風速增大一倍，功率增大八倍，這也是為什么在風速特別大時風力發電機需要快速卸載進行保護的原因，因為功率的變化幅度太大，速度又太快，如果不能夠在極短的時間里“卸載”，超大的風能能量肯定會損壞機組，制氫方式正好可以迅速的對功率進行快速大幅度的調整，比如1臺機組供應3臺制氫電解罐，在小風、中風時只需要有1臺電解罐工作即可，大風時2臺罐工作，在電解時風速變化小時僅僅是產氫氣的速度變化，風速瞬間變大為臺風時，3臺電解罐同時工作在最大負荷狀態，利用“電力制動”效應拖住風機不致發生“飛車”，機組需要進行“偏頭調速”（風力發電機的效果最好的調速方式，只是調速時間長）時在“電力制動”的制動力的“柔性剎車”作用下，機組有充裕的時間保證安全偏頭調速進行安全停機，這也是并網機組無法實現的特點。
從整個的經濟效益方面分析，不僅產出巨大，而且可以大幅度的降低風力發電機的制造成本，比如“千萬千瓦級規模的風電場”如果采用并網模式大概得投入1000億元，而采用制氫模式時，僅機組的制造成本就可以降低到300億元甚至更少，更何況管理運行費用也比并網模式低得多，何樂不為呢？
所以說風電制氫并不是僅僅提供一種能源，而是不但提供了大量的氫能源，還提供和產出多種有直接經濟效益的產品和大幅度的降低了風力發電機組的制造成本，這樣計算經濟效益才比較客觀，所以從這種模式的經濟效益方面分析并不是大賠錢的生意，而是有很好的經濟效益和很好的環保效益的好模式。
更有意義的是切實的達到了大量減少二氧化碳的目的，從能源總量上看，利用取之不盡用之不竭的大規模風能轉化為氫能源，同樣是利用取之不盡用之不竭的大量海水，海水在能量的轉換中扮演了能量轉換的中間角色，進行了大量能源的轉換，尤其是氫能源有可儲存、可調節的特點，很方便人們的使用，使用后又復原為水（還是純水），可以繼續在風電的電解下進行下一個循環、分解、利用，這才是真正的取之不盡用之不竭的可循環往復的可持續發展的干凈能源，將造福于全人類。
這種模式并不需要特別先進的技術，絕大部分是利用了成熟的電解技術和氫能源應用技術的等多項技術的組合，不斷的擴大其規模，逐步的替換傳統的能源（碳能源），通過大規模的使用進一步提高其轉換效率，滿足全社會的能源需求，應該是必由之路。
應用技術層面的分析：
儲氫技術：從2005年起就有很多儲氫技術開發成功，當然也還在不斷的開發中，大致上有物理和化學兩個方面，如：“液化儲氫”；“金屬氫化物儲氫”；“吸附儲氫”；“有機液體儲氫”；“玻璃微球儲氫”“ 地下巖洞儲氫”；“無機物儲氫”；“ 鐵磁性材料儲氫”等多種儲氫方式，這些技術都已經研發成功或者是正在推廣的技術，氫能源汽車就解決了儲氫氣問題，可以參考，這些技術保證了氫能源的儲存問題，為“風電制氫”打下了良好的技術基礎，為風電制氫鋪平了道路。
氫內燃機技術，請看下面的報道：
氫能源利用突破中國第一臺氫內燃機點火成功
近日，我國自主研制的第一臺高效低排放氫內燃機在重慶長安汽車集團成功點火。高效低排放氫內燃機是國家“863”計劃惟一立項的氫燃料重點項目，它的成功點火標志著我國氫內燃機研究技術獲得了突破性的進展，為氫內燃機的產業化奠定了基礎。
據悉，氫燃料與汽油特性差異巨大，真正的氫內燃機必須根據氫燃料的特性研究開發，而不是汽油機的簡單改造，因此氫內燃機是一種新型的內燃機。氫燃料內燃機的工作原理是用氫代替汽油，直接在發動機缸體內燃燒，驅動汽車行駛。我國自主研制的高效低排放氫內燃機是一種新型的內燃機，它與傳統的汽油機和柴油機相比，具有高效率、低排放、低成本、適應性好等突出優點，對于減少環境污染，應對能源危機具有十分重要的意義。此前，我國已經在氫燃料電池的研發方面取得巨大突破，由同濟大學研發成功的氫燃料電池汽車主要測試數據均達到世界先進水平。氫燃料電池是我國氫能源利用的另一種方向，與氫燃料內燃機不同，氫燃料電池的工作原理是由氫燃料產生電能，向電池充電，以電力驅動汽車行駛。
據悉，積極推動可再生能源發展已成為世界共識。在以氫為能源的“氫經濟”時代中，氫燃料汽車必將扮演十分重要的角色。目前，世界各國都非常重視氫動力的開發。世界主要汽車公司都在氫動力方面做出探索，德國寶馬汽車公司投資近20億歐元，開發出六代氫內燃機，目前已經具備批量生產氫內燃機汽車的能力，福特、克萊斯勒都推出了氫內燃機車輛，馬自達汽車公司研制的氫燃料轉子內燃機已具備產業化能力。 早在2005年，長安就開始氫內燃機的研究，并正式獲得國家“863”計劃立項。長安汽車集團總裁徐留平表示，長安氫內燃機的成功點火，標志著長安的氫內燃機技術已達到國際先進水平，長安汽車堅持自主創新又取得了新的成果，更重要的是，將對中國汽車工業新能源的開發利用和中國節能環保事業的發展起到積極的推動作用。
氫能源發電技術：這應該是最容易的了，可以采取傳統的燒鍋爐的方式，以氫能源代替煤炭產生蒸汽，再推動蒸汽輪機發電；或者是采用燃氣渦輪機帶動發電機發電，因為是可控、可調的所以并網是沒問題的。
小型的移動電站等盡可以采用“氫內燃機方式”進行發電。
氫氣也很容易長途輸送，就像輸送天然氣一樣，可以長距離的輸送到需要的地方進行利用，它與天然氣相比最大的特點就是“取之不盡用之不竭的，可以持續、循環利用的能源。
后語：
總之，利用大規模、數量巨大的風電，進行大規模的風電制氫，同時進行氫能源廣泛使用的行動，使氫能源時代早日來臨，是大量減排二氧化碳的根本方法，是從根本上解決能源危機的方式之一，也是從根本上走出能源困局的光明大道。
此篇文章是筆者根據自己多年來的工作經驗和對風能的特別關注的情況下寫的，希望能夠引起各個方面的關注，進一步做好風能利用這個大項目，不足之處歡迎批評指正。
撰寫人：全國高科技農業循環產業發展中心 能源技術顧問
北京綠達源科技有限公司 能源技術顧問
甘肅省老科協咨詢服務部、環保能源分會理事
蘭州利國電子有限責任公司 技術開發部
高級工程師 鄭爾歷
二〇一〇年二月二十二日