我國氫能發(fā)展還在初期階段，急需關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、政策扶持、人才儲備以及市場推廣，更需要政府、行業(yè)以及全產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)力，共同推進氫能產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。
吳吟 中國能源研究會副理事長
很少有人知道，氫能悄悄成為了剛剛結(jié)束的東京奧運會的能源支撐——熊熊燃燒的奧運會圣火以氫氣作為燃料，奧運村也是以氫為主要能源。
氫能作為一種清潔無碳、靈活高效、應(yīng)用場景豐富的二次能源和重要的工業(yè)原料，具有廣闊的發(fā)展前景。國際范圍內(nèi)，多個國家和地區(qū)已開始布局氫能發(fā)展路線。目前，G20集團中已經(jīng)有9個國家和地區(qū)發(fā)布了氫能發(fā)展戰(zhàn)略，還有7個國家和地區(qū)正在開展前期研究。
盡管發(fā)展氫能已成為一種行業(yè)共識，但由于我國富煤、貧油、少氣的資源稟賦，能源消費多年以來以煤為主，氫能大規(guī)模應(yīng)用落地還面臨著重重難題。在不久前召開的氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇上，專家認為，高成本高能耗、技術(shù)瓶頸、缺乏可持續(xù)發(fā)展模式是阻礙我國氫能發(fā)展的三大難關(guān)。中國能源研究會副理事長吳吟表示：“我國氫能發(fā)展還在初期階段，急需關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新、政策扶持、人才儲備以及市場推廣，更需要政府、行業(yè)以及全產(chǎn)業(yè)鏈共同發(fā)力，推進氫能產(chǎn)業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。”
我國氫氣要從“灰”到“藍”再到“綠”
氫氣可廣泛從水、化石燃料等含氫物質(zhì)中制取。依據(jù)制取方式和碳排放量的不同，目前行業(yè)內(nèi)將制取的氫分為綠氫、藍氫以及灰氫三種。
資料顯示，綠氫是由清潔能源和可再生能源(例如風能、核能)制取的氫，例如電解水制氫，被稱為零碳氫氣。以煤或天然氣等化石燃料為來源，輔以二氧化碳副產(chǎn)品捕獲、利用和儲存(CCUS)技術(shù)制得的氫為藍氫。而灰氫則通過化石燃料燃燒產(chǎn)生，碳排放量最高。
國際氫能協(xié)會副主席、清華大學(xué)教授毛宗強說：“2020年，中國氫氣主要來源于灰氫，在2030年之后，綠氫應(yīng)該成為主體。”
業(yè)內(nèi)普遍認為，我國氫能產(chǎn)業(yè)目前仍處于市場導(dǎo)入期，藍氫基于生產(chǎn)成本低、技術(shù)成熟等優(yōu)勢，作為一種“過渡清潔能源”在現(xiàn)階段的減碳行動中扮演重要角色，未來主流產(chǎn)氫方式將逐步從灰氫、藍氫過渡到綠氫。
在這條更加綠色低碳的氫產(chǎn)業(yè)發(fā)展線路中，降低成本是必經(jīng)關(guān)卡。新疆準東經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)管委會副主任周友仁介紹，目前電解氫、天然氣制氫、煤制氫三種主導(dǎo)制氫方式中，煤制氫技術(shù)路線成熟高效、當前成本最低。
中國石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院新能源發(fā)展研究中心主任劉思明表示：“降低氫能使用成本是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵所在，成本的下降趨勢和速度將決定這個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度。”
我國氫能產(chǎn)業(yè)急需模式創(chuàng)新，要想從灰氫轉(zhuǎn)化至更清潔低碳的藍氫和綠氫，降低制氫技術(shù)成本、產(chǎn)業(yè)上游的可再生能源成本、儲能和運輸成本，都非常重要。
國內(nèi)京津冀、長三角、珠三角氫能產(chǎn)業(yè)率先發(fā)展，用氫應(yīng)避免長距離陸運，以節(jié)省成本。劉思明認為，未來國內(nèi)氫能市場將以“工業(yè)副產(chǎn)氫+短距離運輸”模式為主，對于海外氫能的利用，將以“優(yōu)質(zhì)資源轉(zhuǎn)化藍氫+長距離化學(xué)品載體運輸”模式為主。
在政策扶持下，氫能產(chǎn)業(yè)正在逐步進入“規(guī)模化—降本—開拓市場”的量價循環(huán)，而持續(xù)的技術(shù)進步也將反哺解決各環(huán)節(jié)核心技術(shù)的成本制約。協(xié)鑫集團董事長朱共山預(yù)計，到2025年，我國60%地區(qū)的光伏上網(wǎng)電價將在度電0.13元左右，風電度電成本將控制在0.15元左右，可再生能源制氫成本將很快降至每立方米1元。
氫能領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)亟待突破
“我國氫能尚處于產(chǎn)業(yè)化初級階段，技術(shù)瓶頸仍然是氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心制約問題。”中國電力企業(yè)聯(lián)合會專職副理事長安洪光說。
協(xié)鑫集團董事長朱共山告訴科技日報記者，最低碳清潔的綠氫發(fā)展也面臨著電解槽和膜兩大關(guān)鍵技術(shù)有待突破。他希望做電解槽和膜的技術(shù)企業(yè)加快步伐，推動技術(shù)研發(fā)。
將波動性、間歇性的風能、太陽能轉(zhuǎn)換為氫能，有利于儲能和傳輸，且具有零排放、零污染和可持續(xù)優(yōu)勢。但儲能技術(shù)卻有待拓展開發(fā)。朱共山表示，目前綠氫成本集中在儲能端，如果通過技術(shù)突破降低儲能成本，就解決了綠氫發(fā)展的一大問題。上海嵐?jié)赡茉纯萍加邢薰径麻L孫予罕也認為，在氫的儲運及應(yīng)用方面，深入的研究與成果還比較少。制氫要求儲能穩(wěn)定，膜電機、膜材料等技術(shù)有很大的創(chuàng)新空間。
不僅存儲需要技術(shù)突破，氫能的生產(chǎn)、運輸、應(yīng)用等也有很多技術(shù)問題需要突破。西南化工研究設(shè)計院有限公司黨委書記、總經(jīng)理陳健說，比如，氨制氫目前還沒有得到大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用，未來還要解決大型化和高溫催化劑的相關(guān)技術(shù)問題。
而更緊迫的是，我國目前尚欠缺氫能相關(guān)技術(shù)標準和規(guī)范。南德認證檢測(中國)有限公司北亞區(qū)副總裁王衛(wèi)杰說：“關(guān)于氫能的制備、儲運和使用的相關(guān)標準與法律法規(guī)不是想出來的，需要企業(yè)在生產(chǎn)、運輸、儲存過程中發(fā)現(xiàn)問題，通過討論、合作，最后形成配套的法規(guī)和技術(shù)標準。”
可持續(xù)發(fā)展是氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向
氫能對我國實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標具有極重要的戰(zhàn)略價值。中國氫能聯(lián)盟發(fā)布的《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書2020》顯示，在2060年碳中和情景下，氫能在我國終端能源消費中占比將達20%左右，可再生能源制氫產(chǎn)量約為1億噸。
如何使氫能產(chǎn)業(yè)鏈可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展呢?毛宗強和中國工程院院士、中國工程院原副院長杜祥琬都強調(diào)了“氫能倫理”的概念。“氫能倫理”作為“能源倫理”的一部分，其核心是可持續(xù)發(fā)展。朝著可持續(xù)的目標前進，是發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè)應(yīng)秉持的初心。杜祥琬說：“我們能夠通過很多方式制取氫氣，但要實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向應(yīng)該是綠氫。”
毛宗強對未來氫能發(fā)展政策提出了4個建議。第一，確定2050年長期氫能發(fā)展目標和戰(zhàn)略;第二，深化氫能管理體制和機制改革;第三，保持氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策的可持續(xù)性和連續(xù)性;第四，打造統(tǒng)籌治理和協(xié)同共贏的局面，促進產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。
專家表示，氫能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的道路上，有很多經(jīng)驗可以借鑒，很多模式可以學(xué)習。歐洲提出能源系統(tǒng)將由太陽能和風能等可再生能源來主導(dǎo)，由可再生能源產(chǎn)生的綠色氫能和綠色電力取代化石燃料。日本在利用可再生能源制氫方面的技術(shù)被市場看好。美國在能源部能效和可再生能源辦公室機構(gòu)下，又設(shè)立了燃料電池技術(shù)辦公室，負責全國氫能的管理。我國也已有了張家口模式，利用張家口的風能、太陽能資源的優(yōu)勢，低成本制氫，發(fā)展氫燃料電池車。
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