今年8月，ISO發布了最新的《ISO標準化預見框架 2022趨勢報告》，對經濟、環境、政治等6個領域的國際標準發展方向進行了預測分析。在能源領域，主要圍繞能源資源、儲存和分配三方面進行報告，主要內容編譯如下：
隨著全球電力需求的增加，能源使用量急劇增加，與能源相關的碳排放增加，2050年碳中和的目標難以實現。通過技術創新，實現能源節約、低碳/零碳能源、碳捕獲和能效水平的提升是解決這一問題的唯一途徑。
未來30年潛在能源的數量增加，能源生產、儲存等技術創新使可再生能源和新一代電池更便宜高效。電力市場的變化，例如發展中國家電力市場的增長和能源系統的區域化，為能源變革奠定了基礎。
能源的發展不僅包含關鍵性技術層面和社會層面的發展，還與2050年全球氣候目標緊密相關。不論是溫室氣體(GHG)減排、能效水平提升，還是可再生能源在發電、供暖和燃料方面的推廣使用，未來能源部門的技術創新和標準化工作應從可持續發展的角度出發。
能源資源
經濟、人口的高速增長使得交通運輸業、工業和建筑業的能源需求持續上升，如果我們不進一步節約能源，預計到2050年，全球能源需求將增長40%-60%。
與此同時，溫室氣體減排和能源安全的意識、壓力和需求不斷增加，全球能源生產和消費模式面臨深刻變革。能源資源的多樣化凸顯了這一領域的進展，風能、太陽能、水、核聚變、地熱、生物質能和其他能源為低碳經濟的發展奠定了基礎。
實現脫碳
可再生能源的發展為脫碳工作帶來了新的希望。作為全球發展最快的能源，中國、美國、德國、法國和西班牙等國對可再生能源進行了大量投資。可再生能源指取之不盡用之不竭的資源，其再生速度大于開采速度，包括太陽能、風能、水力和地熱能等。電力作為重要的能源載體，在經濟建設中發揮舉足輕重的作用。到2050年，全球超過一半的電力將來自可再生能源與核能。
此外，隨著價格的下降，可再生能源正以比預期更快的速度代替化石燃料，這已開始徹底改變全球能源行業。特別是第三代光伏發電(光電轉換效率高、成本低廉和利用效率高的材料)和聚光太陽能發電(利用匯聚的太陽光推動傳統的蒸汽渦輪機產生熱量和能量，CSP)的不斷發展，太陽能生產的成本將持續下降。
在脫碳過程中，另一種可以替代化石燃料的能源是原子核裂變產生的核能。由于核電站產生的核廢料和核事故，核能在一些國家并不受歡迎，但隨著中國、印度、韓國和芬蘭等國家繼續使用核能，核能的發展未來可期。此外，技術的創新使得聚變燃料(氘和氚)可以持續地從水和海水中提取，未來應該進一步普及核廢料的管理策略。
化石燃料的未來
目前，可再生能源無法滿足全球日益增長的能源需求。未來20年，全球能源將繼續依賴煤炭和石油，盡管21世紀40年代碳氫化合物的需求有所降低，2050年碳氫化合物仍可滿足總能源需求的70%左右。
然而，隨著歐洲國家對化石燃料依賴的降低，以及新興經濟體對能源需求的增加(尤其是汽車數量的增長)，石油的貿易路線可能會發生變化，亞洲和中東之間的石油貿易將增加。據預測，亞洲將成為全球最大的石油出口市場，全球約75%的石油將在亞洲使用，中國的石油消費量約在2030年超過美國。
隨著各國不斷增長的能源需求，化石燃料的供應將減少，繼續依賴化石燃料將加劇化石燃料的爭奪，進而導致沖突和國際爭端。從長遠來看，通過技術進步，開發新能源、提高可再生能源的開發效率和成本效益，有助于解決上述問題。
預測顯示，到2030年，風能、太陽能和水電等可再生能源將超過煤炭，成為主要的電力來源。2021年，中美在聯合國氣候變化會議(COP 26)期間，計劃在21世紀20年代在溫室氣體減排的環境標準方面進行合作，也支持了上述預測。
案例：頁巖油氣和液化天然氣
頁巖油氣(采用水力壓裂法開采)和液化天然氣(LNG)屬于化石能源，雖然已經使用了多年，隨著近年來的技術創新，頁巖油氣和液化天然氣儲量的商業價值不斷提高。這打破了世界石油格局，美國從傳統的石油進口國一躍成為世界上最大的石油生產國。西南亞和中東地區在未來幾十年仍將是最大的碳氫化合物產地，但隨著各國對化石燃料依賴的降低，西南亞和中東地區可能會成為能源進口國。在這種背景下，液化天然氣將成為主要的出口商品。
然而，水力壓裂技術需要大量摻入化學物質的水灌入頁巖層進行液壓碎裂，存在地下水污染和溫室氣體排放量增加的問題，這項技術的推廣不利于低碳經濟的發展。隨著福特、通用和其他四家汽車制造商以及30個國家政府在第26次COP會議上承諾，到2040年逐步停止生產汽油和柴油燃料汽車，相較于頁巖油氣和液化天然氣，未來國際社會將增加對可再生能源的投資。
結論
可持續的能源戰略極大地改變了能源行業的前景和應對氣候變化的能力。然而，可再生能源的持續強勁增長難以持續滿足全球的發電需求，需要技術的顛覆性創新使其更高效便宜，同時結合國際的排放標準和補貼，推動能源轉型。因此，將綠色能源和替代能源視為一種競爭優勢，而非代價高昂的能源轉型，是未來的關鍵機遇，也代表未來經濟發展趨勢和就業前景。
相關的ISO技術委員會和重要標準有：
（1）ISO/TC 301 國際標準化組織能源管理與能源節約技術委員會
ISO/IEC 13273-1:2015 能源效率與可再生能源-國際通用術語-第1部分：能源效率
ISO/IEC 13273-2:2015 能源效率和可再生能源-國際通用術語-第2部分：可再生能源
（2）
ISO/TR 4450:2020 質量管理體系ISO 19443:2018應用指南
ISO/ASTM 51276:2019 使用聚甲基丙烯酸甲酯劑量測定系統的實踐
（3）
ISO/CD 19885-1 氣態氫-氫燃料車輛加注協議-第1部分：加注協議的設計和開發流程
（4）
ISO/WD 14068 溫室氣體管理與相關活動-碳中和
能源儲存
能源儲存包括熱儲能(如太陽能熱電廠)、化學儲能(電池)和機械儲能(如水力或壓縮空氣)等，通過在以上裝置中儲存能量，可在需要時釋放和使用能量。凈零經濟的轉型推動著儲能的創新和直接能量轉換的研究。能源行業的日益復雜提高了技術之間的相互依賴，需要更高效廉價的技術來解決能源需求。因此，電池、替代燃料、高效節能(智能)電器/建筑/城市、過程能量系統優化(工業)和熱電轉換技術(如燃料電池)等方面的創新，有望在不久的將來為越來越多的人提供電力。
電池
儲能以靈活可靠的方式提供低成本的可再生能源，其主要目的是將間歇性可再生能源整合到電網中。將儲能和電池組結合，可以解決可再生能源的間歇性問題。隨著各機構在新電池技術上的大量投資，爭奪儲能市場領先地位的競賽已經開始，進一步開拓了可再生能源市場。同時，全球各地都在建造巨大的電池超級工廠，人們對電池行業的興趣也日益增加。
目前的電池不能儲存和釋放大量電力，因此下一代電池需進一步提高電池壽命和能量密度，電池的生產過程也需更清潔高效。鋰電池為筆記本電腦和電動汽車提供動力，是目前領先的電池技術，但制造鋰電池需要的材料昂貴稀有，需要進一步研究改善。在過去的二十年里，電池技術有了顯著的進步，這種進步還在持續。目前，研究者通過研究電池的化學性質和成分，以期用更低的成本獲得更大的能量密度。通過研究新的陽極材料，如石墨烯和六方氮化硼，并用鈉、鋁或鋅取代鋰，以降低電池的生產成本。固態電池體積更小、續航更強、充電更快、熱量傳導更少，有望在未來替代鋰電池。
然而，電池儲能的成本也是未來需要考慮的問題。儲存和釋放電力的成本(投資加上能源消耗和損失)要加到電力生產成本中。因此，使用直接能源的價格更低，投資直接能源的高效分配、共享/交易是一種可行的選擇。
Power to X-能源直接轉換
Power to X，也被稱為能源直接轉換，旨在通過電解或合成過程將能源(如太陽能、風能等可再生能源以及氫氣、甲烷等氣體)直接轉化為熱量、電力、化學等能量，進而被儲存、用于制造產品或為不同系統提供動力。因此，Power to X技術為建筑、制造和運輸等高CO2排放的能源密集型行業脫碳提供了可能的解決方案。
國際能源署(IEA)充分肯定了綠氫在碳減排方面的貢獻，其在能源轉型方面的潛力也受到了廣泛關注。與依賴化石燃料產生的灰氫和依賴天然氣蒸汽重整產生的藍氫不同，綠氫通過可再生資源的電解產生，有利于實現碳中和。受到生產和儲存成本的限制，目前綠氫并未廣泛使用，但技術的進步(如更好的電解設備和足夠的可再生能源電力)使綠氫成為更有吸引力的選擇。報告顯示，在未來十年內，像灰氫或藍氫的廉價生產一樣，生產綠氫的高效電解器將被開發出來。此外，Gigastack等項目將電解槽直接集成到海上風力發電場，以生產綠氫，探索工業規模級的綠氫生產。
然而，在氫的高效儲存和轉化、其他能源直接轉化技術方面仍然存在挑戰，需要進一步創新。另外，需要更新現有的基礎設施，實現這些技術的有效整合。目前，將氫氣整合到天然氣網絡(為“電轉氣流程”的發展做準備)，提高混合燃料的能源效率，是實現低碳燃料過渡的策略。
燃料替代
據預測，到2040年，交通運輸的電力使用比2010年增加45%。提高能源效率、采用替代燃料為交通運輸提供電力，有利于溫室氣體減排和降低電力消耗。
鑒于汽車在市場上的可獲得性，從化石燃料轉向清潔能源的目標推動了“清潔汽車”的研究，這是能源分配和儲存方面的創新。清潔汽車是使用氫燃料電池、電動系統和混合動力的電動汽車。然而，混合動力電動汽車的發動機仍然部分依賴內燃機，因此對于其是否清潔是有爭議的。清潔汽車面臨的挑戰主要包括：(1)要確保燃料對于消費者的經濟性;(2)與傳統汽車相比，在具有成本競爭力的基礎上，要保證清潔汽車的性能和可靠性;(3)要確保電網有能力應對日益增長的清潔汽車需求。在未來智能電網中，清潔汽車的出現使得運輸網絡作為分布式能源存儲系統成為可能。在這樣的系統中，電動汽車可以充當電池，在低需求時吸收電網多余的電力，在高峰時向電網注入能量。
由于新一代電池的存在，預計到2030年，在與內燃機競爭中，混合動力的發動機將脫穎而出，成為私家車的標準。同樣，頁巖氣和生物燃料的增長表明，盡管在天然氣儲存(加壓罐)方面存在困難，在天然氣儲量豐富(價格更便宜)的地區，天然氣驅動汽車的份額也會增加。未來的技術創新和發展中國家消費者的選擇決定了私家車市場的發展模式以及主導的能源體系。
然而，商用交通工具在未來一段時間仍依賴化石燃料和柴油。混合動力發動機需要在電池成本、尺寸、重量和功率等方面進行改進，以增加續航里程、充電點數量、以及縮短汽車充電時間，才能真正與傳統汽車競爭。值得關注的一項關鍵技術是氫動力燃料電池，它是船舶和重型車輛燃料潛在的替代技術。盡管推廣氫燃料電池需要提高成本和效率，通常來講，商業運輸(公共汽車、商業車輛、運輸車隊和卡車)是最有希望推廣氫燃料電池作為能源載體，進而減少溫室氣體排放的行業。
交通運輸領域的其他方面也在創新，包括船舶和飛機的混合動力系統。對船舶來講，天然氣、船用柴油-天然氣或重油驅動的三燃料柴油電力推進系統，作為綠色解決方案正在進入市場。另一個解決方案為船舶岸電的發展，航運港口在船舶停泊時向船舶提供電力，而不是依靠船舶的發動機供電，但船舶岸電發展緩慢、推廣困難、缺少投資。對飛機來說，無論是電池還是太陽能驅動，都可能在未來(2050年以后)全面過渡到電動飛機，飛行里程在800公里以下、由電池驅動的電動飛機最早將于2025年實現應用。
能源分配
能源行業的數字化轉型
數字化經濟、“物聯網”和大數據分析等方面的發展，從根本上改變了能源傳輸、分配的要求和需求。能源行業的數字化雖然增加了能源的使用，但也提高了能源利用效率。智能技術發展迅速，同時帶來的隱私安全問題不可小覷。能源的數字化使得更多的參與者參與其中，電網也將變得更加復雜，發生系統性故障的可能性增加，進而給能源風險管理帶來更大挑戰。
智能技術
在能源儲存和分配方面，智能技術(如智能電網)通過讓企業和家庭了解和管理自己的能源供應(甚至分享或出售剩余的能源)，模糊了供應商和終端用戶之間的界限。通過供應鏈上的運營和節能措施(如智能電表)，以及大數據分析和機器學習，智能技術不僅可以預測系統故障，還可以根據不同條件優化能源的使用模式。例如，在有充足的電力供給時以最佳性能運行，反之，以省電模式運行。這不僅節省了能源，還提高了系統的效率。
除了上述優勢，智能技術也帶來了新的安全隱私問題，比如如何收集和存儲家庭能源數據，以預測電網狀況。需要出臺相應的指導方針和法規，以妥善處理敏感性數據，確保消費者的隱私安全。
超高壓直流輸電
與交流電(AC)相比，超高壓直流輸電(UHVDC)實現了更高效、更大規模的長距離輸電，有望成為主要的電力傳輸技術。目前，全球共安裝了超過250吉瓦的互聯設備和高壓輸送線路，預計到2030年，隨著中國、印度、美國和歐盟等國家的大量投資，該技術的安裝量將呈指數增長。
超高壓直流輸電通過更高的電壓，實現電力的遠距離傳輸，將電力從源頭直接輸送至終端用戶使用。與現有技術相比，這種技術高效廉價，提高了能源分配的經濟性，更具有吸引力。超高壓直流輸電降低了通過航運大量運輸煤炭和石油，據估計，到2050年，航運將減少50%的煤炭和25%的石油運輸。
超高壓直流輸電在溫室氣體減排，低碳經濟轉型方面起重要作用。傳感器和控制器的創新，實時改變輸電的方向和流量。通過互聯系統，運營商將電力從過剩或產能高的地區轉移到其他地區，平衡電力供應和需求的關系。通過解決可再生能源可變性和不確定性問題，增加可再生能源的吸引力。此外，這項技術降低了能源運輸需求，進而促進了運輸業的溫室氣體減排。
超高壓直流輸電將為更多人提供電力。國際能源署的報告顯示，全球超過7.5億人沒有電力供應。超高壓直流輸電將加速電力供應的普及，實現發展中國家在能源領域的跨越式發展。在未來30年里，許多非洲國家有望跳過現有經濟體經歷的發展階段，直接進入數字和可持續的基礎設施建設中。對于沒有電力供應的地區，這項技術將極大地改變能源行業。同時，對于自然資源豐富的非洲國家，這項技術也是實現韌性電網與低碳發展齊頭并進的機會。
輸送的展望：從以國家為中心的系統到區域和本地解決方案
(1)區域解決方案：次國家級能源互聯網
在上述背景下，各國目前面臨選擇：是通過國家議程實現電氣化和輸送，還是通過區域和本地能源獨立的路徑實現?
考慮到投資新輸電線路和其他技術的商業成本，以及一個國家資源的有限性，國家之間的合作和能源貿易可以實現互惠互利。通過基礎設施和資源共享，發揮參與國不同的可再生能源優勢，有效調整供需關系，可將能源生產成本降至最低，增加區域收益。撒哈拉以南的非洲地區是世界上能源供應成本最高的地區之一，通過區域貿易，可以降低該地區平均40%的成本。以拉丁美洲為例，由于各國在區域能源系統上的投資，降低了拉丁美洲的能源成本，提高了能源輸送的可靠性以及能源供應的多樣化。
然而，這種區域的解決方案也面臨一些挑戰。一方面，對于多個司法管轄區和國家的合作，其基礎設施和立法不同;另一方面，與化石燃料的基礎設施不同，發展中國家和發達國家都需要更新現有電網設施，以適應可再生能源的要求。
(2)本地的解決方案：電網之外
大型電網的替代方案是開發不需要電網連接(微電網)的局部和小規模分布式能源系統。有了這些創新，家庭、城市和本地裝置都可以參與電力生產、儲存和分配，從而降低了當地社區對以中央和州為中心的電網的依賴。在提高當地收入的同時，提高了社區的韌性，為沒有電力供應的邊遠社區或發生自然災害的社區提供能源保障。但隨著參與方的增加，能源系統的復雜性增加，發生故障的風險也隨之增加。
相關的ISO技術委員會和重要標準有：
（1）ISO/TC 301 國際標準化組織能源管理與能源節約技術委員會
ISO 50001:2018.能源管理體系 要求和應用指南
（2）ISO/TC 197 國際標準化組織氫能技術委員會
ISO 17268:2020 氣態氫陸地車輛加注連接裝置
ISO 22734:2019 使用水電解的氫氣發生器-工業、商業和住宅應用
（3）ISO/TC 205 國際標準化組織建筑環境設計技術委員會
ISO 13153:2012 節能型獨棟住宅和小型商用建筑設計規程框架
ISO/TR 16822:2016 建筑環境設計-與能源效率有關的暖通空調和生活熱水設備的試驗程序清單
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