隨著“雙碳”戰(zhàn)略的實施，我國氫能產業(yè)發(fā)展駛入“快車道”。今年以來，國家及多個地方陸續(xù)出臺了氫能產業(yè)發(fā)展專項規(guī)劃。然而，受制于技術瓶頸、經濟性等問題，氫能發(fā)展仍處于“行業(yè)熱、產業(yè)弱”的階段。在近期舉辦的新華能源沙龍活動上，與會專家就如何破解氫能發(fā)展瓶頸、優(yōu)化氫能產業(yè)布局等問題進行了探討。
氫能是未來國家能源體系的重要組成部分
今年3月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，明確了氫能作為“未來國家能源體系的重要組成部分”這一基本定位。
保障能源安全是我國能源發(fā)展的首要任務。我國油氣對外依存度較高，石油對外依存度超過70%，天然氣對外依存度超過40%。在疫情疊加世界地緣政治局勢深刻變化的背景下，把能源的飯碗牢牢端在自己手里意義深遠。
在北京大學大數(shù)據(jù)分析與應用技術國家工程實驗室助理研究員王劍曉看來，考慮到氫能可以替代部分石油、天然氣的使用，發(fā)展氫能對于我國能源安全有重要的支撐和保障作用。尤其是在交通這一油氣消費的重點領域，氫可以通過燃料電池、內燃機等形式發(fā)揮一定的替代作用。
電力規(guī)劃設計總院副總工程師張晉賓指出，氫能的發(fā)展是我國“雙碳”戰(zhàn)略實施的需要。作為靈活低碳的燃料，氫能可為鋼鐵冶煉、水泥加工、重型交通工具等難以電氣化、難以電能替代的行業(yè)提供去碳化解決方案;作為綠色零碳的能源載體，氫能可發(fā)揮長周期儲能優(yōu)勢，為以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的構建奠定堅實基礎;此外，氫還是重要的工農業(yè)原料，可為精煉、化工品合成、化肥生產、農業(yè)生產等提供綠色零碳的原料。
構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是我國實現(xiàn)“雙碳”目標的重要抓手，新型電力系統(tǒng)的構建需要在大規(guī)模接入新能源的情況下維持電力的平衡，這其中氫能可以發(fā)揮的作用正日益得到重視。
中國經濟信息社經濟智庫事業(yè)部副主任李濟軍指出，隨著風光發(fā)電占比的提升，風光固有的間歇性、波動性帶來的挑戰(zhàn)日漸突出，氫能可以跨越時間和空間發(fā)揮“靈活能源”的作用，將有助于可再生能源的消納和新型電力系統(tǒng)的構建。在這一背景下，推動氫能發(fā)展的意義更為凸顯。
清華大學電機系副教授、清華四川能源互聯(lián)網(wǎng)研究院智慧氫能實驗室主任林今指出，電力系統(tǒng)是一個實時平衡系統(tǒng)，儲能的調節(jié)非常關鍵，而氫能在跨季節(jié)的中長期調節(jié)方面優(yōu)勢突出。目前，國際上已開展了一些利用鹽穴儲氫的探索，主要目的是實現(xiàn)安全、高效、可靠儲氫，并為電力系統(tǒng)提供儲能服務。此外，容量市場等市場機制建設也是推動包括氫儲能在內的儲能產業(yè)持續(xù)發(fā)展的重要條件。
綠氫經濟性、遠距離運輸?shù)葐栴}仍有待突破
目前，在氫的制、儲、輸、加、用等各個產業(yè)鏈環(huán)節(jié)中，仍存在一些瓶頸問題有待突破，這些問題制約了氫能產業(yè)的快速發(fā)展。
例如，根據(jù)制取方式和碳排放量不同，氫能可分為灰氫、藍氫、綠氫等類型。其中，綠氫是通過光伏發(fā)電、風電等新能源電解水制氫。雖然綠氫更為清潔低碳，但制備成本較高，經濟性遠低于化石燃料制氫。
對此，張晉賓認為，從歐洲碳市場發(fā)展的經驗來看，隨著我國“雙碳”進程的推進，可再生能源的綠色價值將逐步得到認可，碳價的提升會縮小可再生能源制氫與化石燃料制氫在成本方面的差距;另一方面，要繼續(xù)加大技術攻關力度，力爭顯著降低可再生能源制氫的成本。
林今提出，利用棄風、棄光、棄水等可再生能源發(fā)電來制備氫氣，可以在降低綠氫成本的同時，提高可再生能源發(fā)電的消納水平。他認為，這一模式可以優(yōu)先在西部風光資源豐富的地區(qū)探索，此外，在東部海上風電資源富集區(qū)也可以考慮。
另一方面，氫氣的遠距離運輸瓶頸也有待突破。王劍曉表示，由于氫密度低，如果采用魚雷車等運輸方式，車輛本身的質量要遠高于運輸?shù)臍洌\輸效率很低;而如果利用現(xiàn)有的常規(guī)材質的天然氣等管道運氫，可能引發(fā)“氫脆現(xiàn)象”，造成安全隱患;如采用加強鋼或其他復合材料來建設輸氫管道，則會顯著增加成本。
基于氫氣遠距離運輸成本較高的現(xiàn)狀，林今認為，目前，制取氫氣后就地應用是一個更為現(xiàn)實的方式，這就需要各地在發(fā)展制氫產業(yè)的同時配套規(guī)劃一些下游產業(yè)，實現(xiàn)產業(yè)之間的協(xié)同。
中國社會科學院數(shù)量經濟與技術經濟研究所能源安全與新能源研究室主任劉強認為，在氫的遠距離運輸問題尚未解決的背景下，把氫轉換為甲醇、氨等衍生物，再進行運輸和利用也是一個重要的思路。
此外，張晉賓指出，氫氣泄漏引發(fā)的間接的溫室效應值得重視。考慮到產業(yè)發(fā)展的安全性，需要推動研發(fā)更為經濟、有效的氫泄露探測儀。
找準市場定位重點發(fā)力 實現(xiàn)氫產業(yè)有序發(fā)展
《氫能產業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》為我國氫能發(fā)展設定了三階段的目標，其中第一階段，即到2025年，燃料電池車輛保有量達到約5萬輛，部署建設一批加氫站;可再生能源制氫量達到10-20萬噸/年，成為新增氫能消費的重要組成部分。同時，明確堅持點線結合、以點帶面，因地制宜拓展氫能應用場景，穩(wěn)慎推動氫能在交通、儲能、發(fā)電、工業(yè)等領域的多元應用。
劉強認為，相比鋼鐵、石油等成熟產業(yè)的規(guī)劃，氫能產業(yè)尚處于導入階段，因此規(guī)劃的重點是培育市場。他認為，現(xiàn)階段綠氫制備的經濟性瓶頸仍存，短期內可先通過發(fā)展灰氫、藍氫等將氫能市場做大，推動配套產業(yè)鏈的完善和核心技術的攻克，從而在中長期推動綠氫等成本較高的細分領域實現(xiàn)突破。
張晉賓認為，氫能作為技術密集型產業(yè)，有著一定的技術門檻。此前，我國的氫能發(fā)展主要聚焦于燃料電池車的相關技術，在氫能制、輸、儲、用等全領域技術攻關和應用示范方面仍存在局限，我國氫能產業(yè)總體還處于起步初期。“十四五”時期，我國氫能產業(yè)將實施多領域全鏈條布局，開展氫能制、儲、輸、用關鍵核心技術攻關，以多元應用場景和重大示范為突破口，統(tǒng)籌謀劃我國氫能發(fā)展的破局之道。同時，還應整合各方優(yōu)勢和力量，推動產學研互動，共同推動氫能的技術突破和產業(yè)升級。
王劍曉表示，利用可再生能源制取的氫可以實現(xiàn)電能大規(guī)模儲存，這就將不穩(wěn)定的電能轉化成了具有緩沖和儲能作用的氫供應，之后氫能可用于化工、電力等各個領域，具體怎樣使用取決于經濟性，可行的氫能制—儲—輸—用技術路線最終是由市場來選擇的。
在氫能應用的布局方面，林今認為，主要需考量兩個因素：一是要具備一定的市場規(guī)模;二是要具備一定的溢價。結合這兩個因素來看，氫能應用布局的重點和潛力領域包括化工、交通、電力等行業(yè)。
具體來看，在石化、合成氨、甲醇等化工領域，因為產業(yè)鏈條較長，綠氫較高的成本可以通過在下游生產較高附加值的產品來消化。在交通領域，雖然目前在乘用車賽道，鋰電池等電化學電池市場份額更大，但在冷藏車、部分工業(yè)用車方面，氫燃料電池車具備一定優(yōu)勢。在電力領域，電—氫—電轉化的效率并不高，難以消化綠氫的較高成本，但在滿足數(shù)據(jù)中心等可靠性要求極高的電力需求方面，氫能具備優(yōu)勢。
