為應(yīng)對(duì)氣候變化，全球積極推進(jìn)低碳清潔能源發(fā)展，零碳排、能量密度大且可持續(xù)的氫能成為最受青睞的能源品種。近日由中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟（以下簡稱“中國氫能聯(lián)盟”）在京舉行的“十四五”氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，多位專家表示，脫碳愿景已成為全球氫能大規(guī)模部署的最重要驅(qū)動(dòng)力。
會(huì)上發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》顯示，僅2020年，就有德國、西班牙、加拿大等11個(gè)國家或區(qū)域發(fā)布?xì)淠馨l(fā)展戰(zhàn)略。截至去年底，占全球GDP總量52%的27個(gè)國家中，16個(gè)已制定全面的國家氫能戰(zhàn)略，還有11個(gè)國家正在制定國家氫能戰(zhàn)略。
白皮書預(yù)測，我國可再生能源制氫有望在2030年實(shí)現(xiàn)平價(jià)。
氫能供給結(jié)構(gòu)須向可再生能源制氫過渡
國家能源局監(jiān)管總監(jiān)李冶表示，氫能是中國能源革命重要的探索方向。“目前，我國已經(jīng)有23個(gè)省市自治區(qū)發(fā)布了氫能規(guī)劃和指導(dǎo)意見，關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)效果比較顯著，全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展的總體態(tài)勢良好。”他透露，能源局正在組織編制的“十四五”規(guī)劃中，將氫能和燃料電池技術(shù)列為“十四五”期間能源技術(shù)裝備的主攻方向和重點(diǎn)任務(wù)。
白皮書顯示，當(dāng)前，我國氫氣生產(chǎn)主要在化工和鋼鐵等領(lǐng)域，具體分布在石化、化工、焦化等行業(yè)。氫氣多作為原料用于生產(chǎn)甲醇、合成氨等化工產(chǎn)品，少量作為工業(yè)燃料使用。
根據(jù)中國氫能聯(lián)盟與石油和化學(xué)規(guī)劃院的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前我國氫氣產(chǎn)能約4100萬噸/年，產(chǎn)量約3342萬噸。其中，氫氣純度達(dá)到99%以上的工業(yè)氫氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)量約為1270萬噸/年。
從生產(chǎn)原料看，主要包括煤炭、天然氣等化石能源以及工業(yè)副產(chǎn)氣。其中，煤制氫產(chǎn)量最大，達(dá)到2124萬噸，占比63.54%；其次為工業(yè)副產(chǎn)氫和天然氣制氫，產(chǎn)量分別為708萬噸和460萬噸，電解水制氫產(chǎn)量約50萬噸。
從區(qū)域分布看，我國氫氣產(chǎn)能主要集中在西北、華北和華東地區(qū)，合計(jì)占比75%。
但是，要助力中國2060年碳中和目標(biāo)，必須更大規(guī)模發(fā)展以可再生能源制氫的“綠氫”。
據(jù)白皮書測算，為實(shí)現(xiàn)2060年碳中和目標(biāo)，我國氫氣的年需求量將從目前的3342萬噸增加至1.3億噸左右，在終端能源體系中占比達(dá)到20%。隨著深度脫碳的需求增加和低碳清潔氫經(jīng)濟(jì)性的提升，氫能在工業(yè)、交通、建筑與發(fā)電等領(lǐng)域逐步滲透，氫能供給結(jié)構(gòu)從化石能源為主的非低碳?xì)渲鸩竭^渡到以可再生能源為主的清潔氫，并將提供80%氫能需求，電解槽裝機(jī)有望達(dá)到500GW（1GW=1000MW）。
2060年，低碳清潔氫供氫體系二氧化碳減排量約15億噸/年，約占當(dāng)前我國能源活動(dòng)二氧化碳總排放量的13%。
氫能之于碳中和的三種角色
“氫能將在重工業(yè)等難以脫碳的行業(yè)發(fā)揮重要作用。” 中國氫能聯(lián)盟專家委員會(huì)主任、同濟(jì)大學(xué)教授余卓平在發(fā)布上述白皮書時(shí)說道。
余卓平認(rèn)為，氫能在碳中和目標(biāo)中的作用可劃分為三個(gè)層次：
第一是脫碳，實(shí)現(xiàn)交通、工業(yè)領(lǐng)域的脫碳，這是氫能能夠發(fā)揮的重要作用；第二是固碳作用，將碳捕捉與制氫相結(jié)合，“實(shí)際上現(xiàn)在北歐提出綠色甲醇計(jì)劃，就是可再生能源電解水制氫，制氫以后通過其他地方碳捕捉到的二氧化碳生成甲醇”；此外，將生物質(zhì)制氫與碳捕捉相結(jié)合，可形成負(fù)碳的概念。
多位與會(huì)專家認(rèn)為，我國可再生能源迅猛發(fā)展，但可再生能源存在著不穩(wěn)定性和電網(wǎng)兼容問題，氫作為能源互聯(lián)媒介，可通過可再生能源電解制取，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能及調(diào)峰，耦合電網(wǎng)與氣網(wǎng)，有效解決電力不易長期儲(chǔ)存問題，實(shí)現(xiàn)不同能源網(wǎng)絡(luò)之間的協(xié)同優(yōu)化，促進(jìn)可再生能源的發(fā)展。
余卓平指出，依托我國豐富的可再生資源，未來氫能產(chǎn)業(yè)在供應(yīng)側(cè)保障上有足夠的保障。“未來1.3億噸的氫氣需求，其中一億噸的氫來自可再生能源，只要用掉可再生能源里的5%到10%。”
中國氫能聯(lián)盟專家委員會(huì)委員、大連化學(xué)物理研究所研究員俞紅梅認(rèn)為，工業(yè)制氫中三分之二是特定目的制氫，在碳中和的發(fā)展目標(biāo)下，指望工業(yè)發(fā)展氫是不現(xiàn)實(shí)的，一定發(fā)展可再生能源的綠氫。
余卓平介紹，未來氫能第一個(gè)應(yīng)用是交通部門的脫碳。到2060年，商用車領(lǐng)域中燃料電池汽車占比將到達(dá)65%，乘用車領(lǐng)域燃料電池汽車占比較少，大概在15%左右。另外未來在船舶領(lǐng)域和短途航空領(lǐng)域，燃料電池也有望得以大規(guī)模應(yīng)用。
白皮書提出，“十三五”至今，全球氫能都處于導(dǎo)入期，低碳清潔氫剛剛起步，處于技術(shù)準(zhǔn)備期。“到 2030年電解水制氫裝備累計(jì)市場預(yù)計(jì)會(huì)超過三千億，‘綠氫’市場規(guī)模將達(dá)到一萬億。”余卓平說。
競爭力幾何？
經(jīng)濟(jì)性是直接決定氫能應(yīng)用范圍的關(guān)鍵因素。氫能未來能不能實(shí)現(xiàn)平價(jià)？與現(xiàn)有主流能源品種相比如何產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)性競爭力？
對(duì)此，白皮書預(yù)測，2030年我國可再生能源制氫有望實(shí)現(xiàn)平價(jià)。
中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《氫能平價(jià)之路》中提到，在不考慮技術(shù)突破帶來的任何其它影響的條件下，擴(kuò)大氫能產(chǎn)業(yè)規(guī)模將是降低氫能源應(yīng)用成本的最大動(dòng)力。在氫能供應(yīng)鏈較短的行業(yè)，低碳?xì)淠茉吹慕桓冻杀咀疃嗫山档?0%。到2030年，在35個(gè)具有代表性的氫能應(yīng)用案例中，有22個(gè)案例氫能的總體擁有成本將與其它低碳代替品持平，這些氫能源應(yīng)用領(lǐng)域總共約占全球能耗的15%。
“到2030年，這個(gè)成本價(jià)格我們應(yīng)該能夠?qū)崿F(xiàn)平價(jià)，甚至比平價(jià)還要低的這樣一個(gè)水平。到2060年我們氫能在終端能源里面的占比將達(dá)到20%，把我們國家對(duì)石油這個(gè)能源的依賴大幅度降低了。” 余卓平接受央視采訪時(shí)表示。
李冶在會(huì)上發(fā)言中提到，總體看來，全球氫能產(chǎn)業(yè)處于全產(chǎn)業(yè)鏈關(guān)鍵技術(shù)初期示范和商業(yè)模式的探索階段，我國也大致如此。“我國具有豐富的氫源和廣闊的市場，但是也要清醒認(rèn)識(shí)我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展還存在一些突出問題，比如部分地區(qū)發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)相對(duì)薄弱，氫能和燃料電池關(guān)鍵技術(shù)裝備發(fā)展滯后，相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測認(rèn)證和監(jiān)管體系也不健全。”
他建議，須繼續(xù)提升關(guān)鍵技術(shù)核心裝備的水平，結(jié)合我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展和重點(diǎn)示范，圍繞氫能存儲(chǔ)、運(yùn)輸、加注、多元應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)鏈，加速突破關(guān)鍵材料和核心技術(shù)裝備，全面提升基礎(chǔ)研究、前沿技術(shù)和原始創(chuàng)新能力，逐步降低用氫成本，改善有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和檢測認(rèn)證和監(jiān)管體系。同時(shí)，積極開展氫能領(lǐng)域的國際合作。
白皮書建議，加強(qiáng)低碳清潔氫氣市場建設(shè)。大力推動(dòng)低碳清潔氫氣市場基礎(chǔ)能力建設(shè)，做好不同種類氫氣標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)量、檢測和認(rèn)證體系，逐步構(gòu)建統(tǒng)一開放、競爭有序的低碳清潔氫能市場體系，著力清除各類政策壁壘，提升綠色發(fā)展的可持續(xù)性。
